JPH0851765A - 超電導回転子 - Google Patents

超電導回転子

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Publication number
JPH0851765A
JPH0851765A JP6188508A JP18850894A JPH0851765A JP H0851765 A JPH0851765 A JP H0851765A JP 6188508 A JP6188508 A JP 6188508A JP 18850894 A JP18850894 A JP 18850894A JP H0851765 A JPH0851765 A JP H0851765A
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JP
Japan
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current lead
current
shaft
superconducting
winding
Prior art date
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Application number
JP6188508A
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English (en)
Inventor
Toshio Honda
登志男 本多
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chodendo Hatsuden Kanren Kiki Zairyo Gijutsu Kenkyu Kumiai
Original Assignee
Chodendo Hatsuden Kanren Kiki Zairyo Gijutsu Kenkyu Kumiai
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Publication date
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Publication of JPH0851765A publication Critical patent/JPH0851765A/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Landscapes

  • Superconductive Dynamoelectric Machines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】侵入熱が少なく、しかも接続抵抗が小さく、且
つ製造上の組立スペースを十分確保することにある。 【構成】液体冷媒が蓄えられる中空部を有し、且つ前記
液体冷媒により冷却される超電導巻線が巻装された巻線
取付軸の両端部を端部軸により支持し、この端部軸の一
方を軸方向に貫通させて導電部の断面積が小さく、且つ
ガス冷媒との伝熱面積の大きな第1の電流リードを設
け、この第1の電流リードと同一軸線上に導電部の断面
積が大きく、且つ立上りスタッドとの接続部の接触面積
が大きな第2の電流リードを同一軸線上に設けると共
に、その端部を接続子により接続し、且つ第2の電流リ
ードを包囲するように第1の電流リードが貫通する端部
軸にコレクタ用継シャフト連結して、このコレクタ用継
シャフトの外周面に取付けられたコレクタリングに第2
の電流リードに立上りスタッドを介して接続される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、回転子巻線に超電導巻
線を用いた超電導回転子に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の小容量超電導回転子としては、図
5に示すような構成のものがある。図5において、1は
液体ヘリウムが収納される中空部1aを有する巻線取付
軸で、この巻線取付軸1には液体ヘリウムにより冷却さ
れる超電導界磁巻線2が巻装されている。また、この巻
線取付軸1の外径側に真空断熱層3を介して外筒4が同
軸的に配設され、これら巻線取付軸1および外筒4の両
端はタービン側端部軸5aおよびヘリウム・トランスフ
ァ・カップリング(HTC)側端部軸5bにて支持され
ている。
【0003】上記HTC側端部軸5bにはその軸中心部
を軸方向に貫通させて、巻線取付軸1内への液体ヘリウ
ムの供給および蒸発ガスヘリウムの回収を行うヘリウム
給排管6が設けられている。また、このヘリウム給排管
7の外径側のHTC側端部軸5bに電流リードガイド8
が軸方向に貫通させて配設され、この電流リードガイド
8内に超電導界磁巻線2に電流を供給する管状の電流リ
ード7が挿入されている。
【0004】この場合、電流リードガイド8は巻線取付
軸1およびHTC側端部軸5bに溶接され、真空断熱層
3の気密を保っている。また、電流リード7は機内側で
超電導界磁巻線2と接続される。
【0005】一方、電流リード7の端部は、継手9を介
して立上りスタッド10によりHTC側軸端部5bの外
周面に取付けられたコレクタリング11に接続される。
この場合、継手9及び立上りスタッド10はHTC側軸
端部5bの継手回りの内周面に設けられた絶縁物12と
立上りスタッド10がコレクタリング11側に抜ける貫
通穴に設けられた絶縁物13により対地絶縁される。
【0006】このような構成の超電導回転子において
は、界磁電流の小さい小容量超電導回転子の場合には問
題ないが、界磁電流の大きい中、大容量超電導回転子で
は次のような問題がある。 (1)電流リード7の通電部は電流密度増大による発生
損失を抑えるため、通電部の断面積を大きくすると低温
側への侵入熱が増加してしまう。 (2)電流リード7と超電導界磁巻線2や立上げスタッ
ド10との接続部も同様に電流密度を抑えようとすると
接続部の接触面積を電流値に合せて広くする必要がある
ため、それに見合った組立スペースの確保が困難であ
る。 (3)コレクタリング11に摺接するブラシ数の増加に
見合った分だけコレクタリング外径を大きくしたいが、
周速の関係で大きくできない。また、軸方向にブラシを
増加すると、コレクタリングも長くなり、接続部の組立
がますます困難となる。
【0007】一方、前述した構成の超電導回転子は、電
流リード7と電流リードガイド8の隙間を通って漏れて
くるガスヘリウムが立上りスタッド絶縁物13近傍に充
満しているため、近年要求される界磁電流制御型超電導
発電機において、非常に高いフォーシング電圧を印加す
ると、継手回り絶縁物12と立上りスタッド絶縁物13
で地絡を引起こす懸念があった。
【0008】そのため、電流リード7と電流リードガイ
ド8の間隙を通って漏れてくるガスヘリウムが継手9、
立上りスタッド10近傍に充満するのを防止するため、
HTC側端部軸5bの端面にて、ヘリウムガスシール機
構を設ける必要があるが、現構造では組立スペースの確
保が困難であった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】このように従来の小容
量超電導回転子の構成を中、大容量超電導回転子及び界
磁電流制御型超電導回転子に適用すると、電流リード通
電部から低温ロータ側への侵入熱が増加する。
【0010】また、電流リード接続部(接触面積)の拡
大も組立スペースの制限により大きくすることは望め
ず、またブラシ数の増加によりコレクタリングも軸方向
に長くなり、接続部の組立はますます困難になる。
【0011】さらに、HTC側端部軸5bの端面側にヘ
リウムガスシールド機構を設けることは、組立スペース
の関係で困難であった。本発明は上記のような問題点を
解消するためになされたもので、侵入熱が少なく、しか
も接続抵抗が小さい、製造上組立スペースの十分確保さ
れた信頼性の高い超電導回転子を提供することを目的と
する。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、液体冷媒が蓄えられる中空部を有し、且つ
前記液体冷媒により冷却される超電導巻線が巻装された
巻線取付軸と、この巻線取付軸の両端部を支持する端部
軸と、この端部軸の一方を軸方向に貫通させて前記超電
導巻線に接続して設けられ前記巻線取付軸の中空部内よ
りガス冷媒が通気される中空穴を有する第1の電流リー
ドと、この第1の電流リードと同一軸線上に配設され前
記第1の電流リード通して流れるガス冷媒を排気する中
空穴を有する第2の電流リードと、前記第1の電流リー
ド及び第2の電流リードのそれぞれ対峙する端部を電気
的に接続すると共に各中空穴と連通する連通穴を有する
接続子と、前記第2の電流リードを包囲するように設け
られ前記第1の電流リードが貫通する端部軸に連結され
たコレクタ用継シャフトと、このコレクタ用継シャフト
の外周面に取付けられ前記第2の電流リードに立上りス
タッドを介して接続されるコレクタリングとを備え、前
記第1の電流リードは導電部の断面積が小さく、且つガ
ス冷媒との伝熱面積の大きな形状とし、前記第2の電流
リードは導電部の断面積が大きく、且つ前記立上りスタ
ッドとの接続部の接触面積が大きな形状としたものであ
る。
【0013】上記構成の超電導回転子において、第1の
電流リードをハニカム状とし、第2の電流リードをカマ
ボコ状にする。上記構成の超電導回転子において、第1
の電流リード側及び第2の電流リード側に左、右のネジ
回りを逆にしたネジ穴をそれぞれ有する構成とし、両電
流リードを接続子にネジ込み方式にて接続する。
【0014】
【作用】このような構成の超電導回転子にあっては、超
電導巻線に大きな電流を供給する大容量のものにおいて
も低温側となる第1の電流リードの電気抵抗が小さいた
め、導電部の断面積を小さくしても電気損失の発生量が
少なくできると共に、侵入熱も低減でき、高温側となる
第2の電流リードの導体部の断面積を大きくしてあるの
で、発熱を抑えることができる。また、接続子は右ネジ
回りと左ネジ回りの逆ネジ穴を有する構成として第1の
電流リードと第2の電流リードとをネジ込み方式により
接続するようにしているので、その接続抵抗を小さくす
ることができる。
【0015】従って、超電導巻線に供給される電流の大
きい中、大容量の超電導回転子や、界磁電流型超電導発
電機でのフォーシング電圧を印加しても侵入熱が少な
く、しかも接続抵抗を小さく抑えることが可能となる。
【0016】
【実施例】以下本発明の一実施例を図面を参照して説明
する。図1は本発明による超電導回転子の構成例を示す
断面図であり、図5と同一部分には同一符号を付して示
す。
【0017】図1において、1は液体ヘリウムが収納さ
れる中空部1aを有する巻線取付軸で、この巻線取付軸
1には液体ヘリウムにより冷却される超電導界磁巻線2
が巻装されている。また、この巻線取付軸1の外径側に
真空断熱層3を介して外筒4が同軸的に配設され、これ
ら巻線取付軸1および外筒4の両端はタービン側端部軸
5aおよびHTC側端部軸5bにて支持されている。
【0018】上記HTC側端部軸5bにはコレクタリン
グ用継シャフト5cが各々のフランジを介して連結さ
れ、HTC側端部軸5bおよび筒状のコレクタリング用
継シャフト5cの中心部を軸方向に貫通させて巻線取付
軸1内への液体ヘリウムの供給および蒸発ガスヘリウム
の回収を行うヘリウム給排管6が設けられる。
【0019】このヘリウム給排管7の外径側のHTC側
端部軸5bに電流リードガイド8が軸方向に貫通させて
配設され、この電流リードガイド8内に表面が筒状の絶
縁物16aにより覆われたハニカム状電流リード7aが
挿入される。この場合、電流リードガイド8は巻線取付
軸1およびHTC側端部軸5bに溶接され、真空断熱層
3の気密を保っている。また、このハニカム状電流リー
ド7aの一端部は機内側の超電導界磁巻線2に接続され
る。
【0020】また、コレクタリング用継シャフト5c内
にはハニカム状電流リード7aと同一軸線上にカマボコ
状電流リード7bが配設される。このカマボコ状電流リ
ード7bは、図2に示すように半径方向に立上りスタッ
ド接続用ネジ穴18が設けられると共に、その内外周面
部には筒状の絶縁物16bにより覆われている。
【0021】これらハニカム状電流リード7a及びカマ
ボコ状電流リード7bは、図3に示すように対峙するそ
れぞれの端部に接続用ネジ部19が形成され、その接続
用ネジ部19を接続子15の一端側に設けられた右ネジ
穴20aと他端側に設けられた左ネジ穴20bにそれぞ
れネジ込むことにより接続され、一体化される。この場
合、接続子15には左、右のネジ穴20aと20bとの
間を連通させてヘリウムガスを通気する連通穴20cが
設けられている。
【0022】他方、カマボコ状電流リード7bのHTC
側に設けられた接続用ネジ穴18にコレクタ継シャフト
5cに設けられた貫通穴より挿入された立上りスタッド
10をネジ込んで接続し、この立上りスタッド10によ
りカマボコ状電流リード7bがコレクタ継シャフト5c
の外周面に取付けられたコレクタリング11に接続され
る。この場合、立上りスタッド10はコレクタ継シャフ
ト5cの貫通穴に挿入された立上りスタッド絶縁物13
により対地絶縁される。
【0023】また、HTC側端部軸5bのフランジ部に
は、電流リードガイド8とハニカム状電流リード7aと
の間の隙間を通して漏れてくるガスヘリウムが接続子1
5、カマボコ状電流リード7b、立上りスタッド10近
傍に充満しないようにするため、ヘリウムガスシール機
構17が設けられる。
【0024】なお、上記では特に説明しなかったが、図
示からも明らかなように超電導界磁巻線2とコレクタリ
ング11には電流リードとしてプラス側電流リード及び
マイナス側電流リードがそれぞれ接続され、これらプラ
ス側及びマイナス側電流リードはほぼ180度異なる配
置関係になっている。
【0025】このような構成の超電導回転子において
は、HTC側端部軸5b内に設けられるハニカム状電流
リード7aとHTC側端部軸5bに結合されるコレクタ
リング用継シャフト5c内に設けられるカマボコ状電流
リード7bを同一軸線上に配置してこれらを接続子15
により接続して一体化するようにしたので、コレクタリ
ング用継シャフト5c及びカマボコ状電流リード7bが
接続される前であれば、真空断熱層3の気密を保つため
に電流リードガイド8をHTC側端部軸5bに溶接した
り、HTC側端部軸5bのフランジ部にガスシール機構
17を設けるための製作上の作業スペースを確保するこ
とができる。
【0026】また、低温側では導体の電気抵抗が小さい
ので、HTC側端部軸5b内には導電部の断面積が小さ
く、且つ冷媒ガスヘリウム排気と伝熱ガスヘリウム排気
の伝熱面積の大なるハニカム状電流リード7aを設ける
ことにより、発生電気抵抗が小さく、侵入熱も低減する
ことができる。他方、高温側となるコレクタリング用継
シャフト5c内には断面積が大きく、立上がりスタッド
10とのネジ接続(接触)面積の確保が十分可能なカマ
ボコ状電流リード7bを設けているので、電気損失の発
生を少なくして発熱を抑えることができる。
【0027】さらに、ハニカム状電流リード7aとカマ
ボコ状電流リード7bとは、図3に示すように各電流リ
ード端に形成されたネジ部19を接続子15に有する右
ネジ穴20a及び左ネジ穴20bにネジ込むことにより
接続しているので、ハニカム状電流リード7aが固定さ
れていても接続子15を回すことにより、カマボコ状電
流リード7bが回ることなく平行移動して図4に示すよ
うに一体化されるので、機械的強度の高い、しかも接続
抵抗の小さい接続が可能となる。
【0028】ここで、組立手順について簡単に述べる
と、HTC側端部軸5bのフランジ部でのヘリウムガス
シール機構17の組立は接続子15によりハニカム状電
流リード7aとカマボコ状電流リード7bとを接続する
前に完了させ、その後接続子15により両電流リード7
a,7bを接続してから、コレクタリング継シャフト5
cを挿入して結合する。次に立上りスタッド10をコレ
クタリング11側より挿入し、カマボコ状電流リード7
bの半径方向に明けられた接続面積が十分確保された接
続用ネジ穴18に締付け、さらに立上りスタッド10を
コレクタリング11と接続する。
【0029】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、界磁
電流の大きい中、大容量や界磁電流制御型超電導発電機
でのフォーシング電圧が印加されても、侵入熱が少な
く、しかも接続抵抗が小さい、製造上組立スペースの十
分確保された信頼性の高い超電導回転子を提供すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による超電導回転子の一実施例を示す断
面図。
【図2】同実施例におけるカマボコ状電流リードを示す
横断面図。
【図3】同実施例におけるハニカム状電流リードとカマ
ボコ状電流リードの接続前の構成を示す断面図。
【図4】同実施例において、接続子によりハニカム状電
流リードとカマボコ状電流リードが接続された状態を示
す断面図。
【図5】従来の超電導回転子の構成例を示す断面図。
【符号の説明】
1……巻線取付軸、2……超電導界磁巻線、3……真空
断熱層、4……外筒、5a……タービン側端部軸、5b
……HTC側端部軸、5c……コレクタリング用継シャ
フト、6……ヘリウム給排管、7a……ハニカム状電流
リード、7b……カマボコ状電流リード、8……電流リ
ードガイド、9……継手、10……立上りスタッド、1
1……コレクタリング、12……継手回り絶縁物、13
…立上りスタッド絶縁物、15……接続子、16……カ
マボコ状電流リード絶縁物、17……シール機構、18
……接続用ネジ孔、19……接続用ネジ部、20a……
右ネジ孔、20b……左ネジ孔。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液体冷媒が蓄えられる中空部を有し、且
    つ前記液体冷媒により冷却される超電導巻線が巻装され
    た巻線取付軸と、この巻線取付軸の両端部を支持する端
    部軸と、この端部軸の一方を軸方向に貫通させ且つ前記
    超電導巻線に接続して設けられ前記巻線取付軸の中空部
    内よりガス冷媒が通気される中空穴を有する第1の電流
    リードと、この第1の電流リードと同一軸線上に配設さ
    れ前記第1の電流リードを通して流れるガス冷媒を排気
    する中空穴を有する第2の電流リードと、前記第1の電
    流リード及び第2の電流リードのそれぞれ対峙する端部
    を電気的に接続すると共に各中空穴と連通する連通穴を
    有する接続子と、前記第2の電流リードを包囲するよう
    に設けられ前記第1の電流リードが貫通する端部軸に連
    結されたコレクタ用継シャフトと、このコレクタ用継シ
    ャフトの外周面に取付けられ前記第2の電流リードに立
    上りスタッドを介して接続されるコレクタリングとを備
    え、前記第1の電流リードは導電部の断面積が小さく、
    且つガス冷媒との伝熱面積の大きな形状とし、前記第2
    の電流リードは導電部の断面積が大きく、且つ前記立上
    りスタッドとの接続部の接触面積が大きな形状としたこ
    とを特徴とする超電導回転子。
  2. 【請求項2】 第1の電流リードをハニカム状とし、第
    2の電流リードをカマボコ状にしたことを特徴とする請
    求項1記載の超電導回転子。
  3. 【請求項3】 接続子は第1の電流リード側及び第2の
    電流リード側に左右のネジ回りを逆にしたネジ穴をそれ
    ぞれ有する構成とし、両電流リードを接続子にネジ込み
    方式にて接続することを特徴とする請求項1記載の超電
    導回転子。
JP6188508A 1994-08-10 1994-08-10 超電導回転子 Pending JPH0851765A (ja)

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JP6188508A JPH0851765A (ja) 1994-08-10 1994-08-10 超電導回転子

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JP6188508A Pending JPH0851765A (ja) 1994-08-10 1994-08-10 超電導回転子

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019216818A1 (de) * 2019-10-31 2021-05-06 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Stromzuführung, supraleitende Spuleneinrichtung und Rotor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019216818A1 (de) * 2019-10-31 2021-05-06 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Stromzuführung, supraleitende Spuleneinrichtung und Rotor

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