JPH0851767A - 超電導回転電機の回転子及びこれを用いた冷媒給排装置 - Google Patents
超電導回転電機の回転子及びこれを用いた冷媒給排装置Info
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- JPH0851767A JPH0851767A JP6188557A JP18855794A JPH0851767A JP H0851767 A JPH0851767 A JP H0851767A JP 6188557 A JP6188557 A JP 6188557A JP 18855794 A JP18855794 A JP 18855794A JP H0851767 A JPH0851767 A JP H0851767A
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L27/00—Adjustable joints, Joints allowing movement
- F16L27/08—Adjustable joints, Joints allowing movement allowing adjustment or movement only about the axis of one pipe
- F16L27/087—Joints with radial fluid passages
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L39/00—Joints or fittings for double-walled or multi-channel pipes or pipe assemblies
- F16L39/04—Joints or fittings for double-walled or multi-channel pipes or pipe assemblies allowing adjustment or movement
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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- Superconductive Dynamoelectric Machines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、振動特性の良好にでき、かつ最適な
シール部の温度制御を行う。 【構成】超電導回転電機の回転子２０の一端側を中空構
造に形成し、この中空構造内に少なくとも軸受け２８及
びシール機構を介して静止部円筒体２１を配置する構造
とすることにより、回転子２０を高剛性にでき、これに
伴って静止部円筒体２１の径を小さくして軽量化でき
る。
シール部の温度制御を行う。 【構成】超電導回転電機の回転子２０の一端側を中空構
造に形成し、この中空構造内に少なくとも軸受け２８及
びシール機構を介して静止部円筒体２１を配置する構造
とすることにより、回転子２０を高剛性にでき、これに
伴って静止部円筒体２１の径を小さくして軽量化でき
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超電導回転電機の回転
子の改良、及びこの回転子を用いて冷媒を供給するとと
もに回転子において気化された冷媒を回収する超電導回
転電機の冷媒給排装置に関する。
子の改良、及びこの回転子を用いて冷媒を供給するとと
もに回転子において気化された冷媒を回収する超電導回
転電機の冷媒給排装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】超電導回転電機は、回転子内に超電導界
磁巻線を備えている。この超電導界磁巻線は、超電導状
態を保持するために極低温に冷却されている。この超電
導界磁巻線の冷却は、極低温の冷媒、例えば液体ヘリウ
ムを外部静止部から回転子内に供給して回転子内を循環
させ、かつこの回転子内で気化した冷媒を回転子より外
部静止部に排出させて回収する方法が採られている。
磁巻線を備えている。この超電導界磁巻線は、超電導状
態を保持するために極低温に冷却されている。この超電
導界磁巻線の冷却は、極低温の冷媒、例えば液体ヘリウ
ムを外部静止部から回転子内に供給して回転子内を循環
させ、かつこの回転子内で気化した冷媒を回転子より外
部静止部に排出させて回収する方法が採られている。
【０００３】このように冷媒給排装置は、冷媒を静止部
から超電導回転電機の静止部から回転子に供給し、かつ
回転子内で気化した冷媒を回収するものとなっている。
通常、この冷媒給排装置は、超電導回転電機の回転軸の
一方の軸端に設けられている。
から超電導回転電機の静止部から回転子に供給し、かつ
回転子内で気化した冷媒を回収するものとなっている。
通常、この冷媒給排装置は、超電導回転電機の回転軸の
一方の軸端に設けられている。
【０００４】図３はかかる超電導回転電機の冷媒給排装
置の断面構成図である。冷媒給排装置の静止部は、ケー
シング１内に軸受け２を介して冷媒給排装置の回転軸３
を支持する構造となっている。なお、回転軸３は、超電
導回転電機の回転子の軸端に取り付けられている。
置の断面構成図である。冷媒給排装置の静止部は、ケー
シング１内に軸受け２を介して冷媒給排装置の回転軸３
を支持する構造となっている。なお、回転軸３は、超電
導回転電機の回転子の軸端に取り付けられている。
【０００５】この回転軸３には、その中心軸に沿って冷
媒を回転子内に導く回転子冷媒供給管４が形成されてい
る。この回転子冷媒供給管４は、２重構造となってお
り、断熱のための環状の真空層が形成されている。
媒を回転子内に導く回転子冷媒供給管４が形成されてい
る。この回転子冷媒供給管４は、２重構造となってお
り、断熱のための環状の真空層が形成されている。
【０００６】又、回転軸３には、この軸方向に沿って冷
媒排出管５が形成されている。この冷媒排出管５は、回
転子内で気化した冷媒を回転軸端まで送り、回転軸３の
外周部に設けられた各排出口６を通して回転子外部に放
出するものとなっている。
媒排出管５が形成されている。この冷媒排出管５は、回
転子内で気化した冷媒を回転軸端まで送り、回転軸３の
外周部に設けられた各排出口６を通して回転子外部に放
出するものとなっている。
【０００７】なお、冷媒排出管５は、回転子内の冷媒循
環経路によって複数本存在する場合が多く、図３では３
経路各２本で合計６本存在している。一方、ケーシング
１の端面には、外部から冷媒供給管７が接続されてい
る。この冷媒供給管７は、回転子冷媒供給管４の内部に
僅かな間隔をもって差し込まれた冷媒注入管８を介して
冷媒を回転子冷媒供給管４に供給するものとなってい
る。
環経路によって複数本存在する場合が多く、図３では３
経路各２本で合計６本存在している。一方、ケーシング
１の端面には、外部から冷媒供給管７が接続されてい
る。この冷媒供給管７は、回転子冷媒供給管４の内部に
僅かな間隔をもって差し込まれた冷媒注入管８を介して
冷媒を回転子冷媒供給管４に供給するものとなってい
る。
【０００８】なお、冷媒供給管７及び冷媒注入管８は、
いずれも真空断熱された２重構造となっている。ところ
で、排出口６から排出された気化冷媒は、ケーシング１
内に放出されるが、これらの冷媒は回収され冷凍するこ
とによって再利用されるように、大気とは隔離して外部
に排出されなければならない。
いずれも真空断熱された２重構造となっている。ところ
で、排出口６から排出された気化冷媒は、ケーシング１
内に放出されるが、これらの冷媒は回収され冷凍するこ
とによって再利用されるように、大気とは隔離して外部
に排出されなければならない。
【０００９】又、異なる冷媒排出管から排出される冷媒
も、個々の流量配分を調整できるように、各々隔離され
ていることが望ましい。そのために、ケーシング１内に
は、供給冷媒、個々の排出冷媒、大気を相互に隔離する
ためのシール機構が設けられている。
も、個々の流量配分を調整できるように、各々隔離され
ていることが望ましい。そのために、ケーシング１内に
は、供給冷媒、個々の排出冷媒、大気を相互に隔離する
ためのシール機構が設けられている。
【００１０】このうちシール機構としては、一般に磁性
流体シールやメカニカルシールが用いられるが、ここで
は磁性流体シールが用いられている。すなわち、ケーシ
ング１と回転軸３との間には、マグネット９、及びこの
マグネット９の両側に配設されたポールピース１０が設
けられ、これらポールピース１０と回転軸３との僅かな
ギャップに磁性流体１１が満たされている。
流体シールやメカニカルシールが用いられるが、ここで
は磁性流体シールが用いられている。すなわち、ケーシ
ング１と回転軸３との間には、マグネット９、及びこの
マグネット９の両側に配設されたポールピース１０が設
けられ、これらポールピース１０と回転軸３との僅かな
ギャップに磁性流体１１が満たされている。
【００１１】上記排出口６から個々に排出される気化冷
媒は、ケーシング１に接続された各排出管１２を通して
外部に回収される。又、ケーシング１には、冷媒排気圧
力が上昇した場合に、磁性流体１１によるシール部が耐
圧値を越えないように安全弁１３が設けられている。
媒は、ケーシング１に接続された各排出管１２を通して
外部に回収される。又、ケーシング１には、冷媒排気圧
力が上昇した場合に、磁性流体１１によるシール部が耐
圧値を越えないように安全弁１３が設けられている。
【００１２】さらに、磁性流体１１によるシール部は、
超電導回転電機の回転子の冷却時に排気冷媒によって過
冷却になったり、又は運転による温度上昇によって加熱
される。
超電導回転電機の回転子の冷却時に排気冷媒によって過
冷却になったり、又は運転による温度上昇によって加熱
される。
【００１３】この過冷却、過熱を防止するために、給水
管１４、ポールピース１０の背部に流路１５、排水路１
６が設けられ、これらに冷媒給排装置の図示しない各部
温度計測値に基づいて温度制御された水が流されてい
る。
管１４、ポールピース１０の背部に流路１５、排水路１
６が設けられ、これらに冷媒給排装置の図示しない各部
温度計測値に基づいて温度制御された水が流されてい
る。
【００１４】このような構造であれば、冷媒供給管７を
通して外部から供給された冷媒は、冷媒注入管８を介し
て回転子冷媒供給管４に送られ、さらに回転子内の冷媒
循環経路に供給される。そして、回転子で気化された冷
媒は、各冷媒排出管５を通して各排出口６に送られ、各
排出管１２を通して外部に回収される。
通して外部から供給された冷媒は、冷媒注入管８を介し
て回転子冷媒供給管４に送られ、さらに回転子内の冷媒
循環経路に供給される。そして、回転子で気化された冷
媒は、各冷媒排出管５を通して各排出口６に送られ、各
排出管１２を通して外部に回収される。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
造の冷媒給排装置では、いずれのシール機構においても
その性能上シール部周速に制限があるため、回転軸３の
外径は制約を受け、回転軸３のたわみ剛性はあまり高く
できない。
造の冷媒給排装置では、いずれのシール機構においても
その性能上シール部周速に制限があるため、回転軸３の
外径は制約を受け、回転軸３のたわみ剛性はあまり高く
できない。
【００１６】そのうえ、回転軸３には、冷媒給排装置の
静止部の重量が作用するため、回転軸３のたわみ固有振
動数が低下し、運転領域の振動増加の原因となる可能性
がある。
静止部の重量が作用するため、回転軸３のたわみ固有振
動数が低下し、運転領域の振動増加の原因となる可能性
がある。
【００１７】しかも、冷媒給排装置回転部は、静止部ケ
ーシング１に覆われているため、バランス調整による不
釣合振動調整ができない。一方、冷媒給排装置において
は、シール機構の性能維持のためにシール機構、又はシ
ール部の温度制御が重要である。上記構造では、回転部
が完全に静止部構造物であるケーシング１等により覆わ
れているため、シール機構又はシール部に対する温度制
御は、静止部側のみしか実施できない。
ーシング１に覆われているため、バランス調整による不
釣合振動調整ができない。一方、冷媒給排装置において
は、シール機構の性能維持のためにシール機構、又はシ
ール部の温度制御が重要である。上記構造では、回転部
が完全に静止部構造物であるケーシング１等により覆わ
れているため、シール機構又はシール部に対する温度制
御は、静止部側のみしか実施できない。
【００１８】そこで本発明は、軸受け径を大きくせずに
剛性を向上できる超電導回転電機の回転子を提供するこ
とを目的とする。又、本発明は、軸受け径を大きくせず
に剛性を向上でき、かつ回転子を保持する静止部の重量
を軽減できる超電導回転電機の回転子を提供することを
目的とする。
剛性を向上できる超電導回転電機の回転子を提供するこ
とを目的とする。又、本発明は、軸受け径を大きくせず
に剛性を向上でき、かつ回転子を保持する静止部の重量
を軽減できる超電導回転電機の回転子を提供することを
目的とする。
【００１９】又、本発明は、振動特性の良好な超電導回
転電機の冷媒給排装置を提供することを目的とする。
又、本発明は、振動特性の良好にでき、かつ最適なシー
ル部の温度制御ができる超電導回転電機の冷媒給排装置
を提供することを目的とする。
転電機の冷媒給排装置を提供することを目的とする。
又、本発明は、振動特性の良好にでき、かつ最適なシー
ル部の温度制御ができる超電導回転電機の冷媒給排装置
を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】請求項１によれば、超電
導磁界巻線を備え、かつ少なくとも一端側が静止部の挿
入により回転保持される中空構造を形成して上記目的を
達成しようとする超電導回転電機の回転子である。
導磁界巻線を備え、かつ少なくとも一端側が静止部の挿
入により回転保持される中空構造を形成して上記目的を
達成しようとする超電導回転電機の回転子である。
【００２１】請求項２によれば、回転中心軸に沿って冷
媒を供給する回転子冷媒供給管が形成され、かつ中空構
造内周に冷媒排出のための冷媒排出孔を形成している。
請求項３によれば、回転子端部には、バランスウエイト
取付け用の溝が形成されている。
媒を供給する回転子冷媒供給管が形成され、かつ中空構
造内周に冷媒排出のための冷媒排出孔を形成している。
請求項３によれば、回転子端部には、バランスウエイト
取付け用の溝が形成されている。
【００２２】請求項４によれば、回転子外周面には、熱
交換フィンが形成されている。請求項５によれば、回転
子外周側には、輻射伝熱板が所定の間隔をおいて配置さ
れている。
交換フィンが形成されている。請求項５によれば、回転
子外周側には、輻射伝熱板が所定の間隔をおいて配置さ
れている。
【００２３】請求項６によれば、一端側が中空構造に形
成され、かつ回転中心軸に沿って冷媒を供給する第１の
冷媒供給管が形成されると共に中空構造内周に冷媒を排
出するための第１の冷媒排出孔が形成された超電導回転
電機の回転子と、この回転子の中空構造内に少なくとも
軸受け及びシール機構を介して挿入され、少なくとも外
部からの冷媒を第１の冷媒供給管に注入するための第２
の冷媒供給管、及び第１の冷媒排出孔からの冷媒を外部
に排出する第２の冷媒排出孔が形成された静止部円筒体
と、を備えて上記目的を達成しようとする超電導回転電
機の冷媒給排装置である。
成され、かつ回転中心軸に沿って冷媒を供給する第１の
冷媒供給管が形成されると共に中空構造内周に冷媒を排
出するための第１の冷媒排出孔が形成された超電導回転
電機の回転子と、この回転子の中空構造内に少なくとも
軸受け及びシール機構を介して挿入され、少なくとも外
部からの冷媒を第１の冷媒供給管に注入するための第２
の冷媒供給管、及び第１の冷媒排出孔からの冷媒を外部
に排出する第２の冷媒排出孔が形成された静止部円筒体
と、を備えて上記目的を達成しようとする超電導回転電
機の冷媒給排装置である。
【００２４】請求項７によれば、シール機構は、静止部
円筒体外周に少なくともポールピースを設け、このポー
ルピースと回転子の中空構造内周との間に磁気流体シー
ルを設けている。
円筒体外周に少なくともポールピースを設け、このポー
ルピースと回転子の中空構造内周との間に磁気流体シー
ルを設けている。
【００２５】請求項８によれば、シール機構は、回転子
の中空構造内周に少なくともポールピースを設け、この
ポールピースと静止部円筒体外周との間に磁気流体シー
ルを設けている。
の中空構造内周に少なくともポールピースを設け、この
ポールピースと静止部円筒体外周との間に磁気流体シー
ルを設けている。
【００２６】請求項９によれば、静止部円筒体には、シ
ール機構に温度制御された流体を供給して排出する流体
供給排出孔が形成されている。請求項１０によれば、静
止部円筒体は、内径側を熱伝導性の高い材料により形成
した２層構造としている。
ール機構に温度制御された流体を供給して排出する流体
供給排出孔が形成されている。請求項１０によれば、静
止部円筒体は、内径側を熱伝導性の高い材料により形成
した２層構造としている。
【００２７】
【作用】請求項１によれば、少なくとも一端側を中空構
造に形成し、この中空構造内に静止部を挿入して回転保
持することにより、軸受け径を大きくせずに剛性を向上
できる。
造に形成し、この中空構造内に静止部を挿入して回転保
持することにより、軸受け径を大きくせずに剛性を向上
できる。
【００２８】請求項２によれば、少なくとも一端側を中
空構造に形成した回転子に、その回転中心軸に沿って回
転子冷媒供給管を形成し、中空構造内周に冷媒排出孔を
形成することにより、外部との冷媒の供給・排出が行え
る。
空構造に形成した回転子に、その回転中心軸に沿って回
転子冷媒供給管を形成し、中空構造内周に冷媒排出孔を
形成することにより、外部との冷媒の供給・排出が行え
る。
【００２９】請求項３によれば、回転子の端部にバラン
スウエイト取付け用の溝が形成することにより、振動に
対する調整ができる。請求項４によれば、回転子の外周
に形成された熱交換フィンにより最適な温度制御ができ
る。
スウエイト取付け用の溝が形成することにより、振動に
対する調整ができる。請求項４によれば、回転子の外周
に形成された熱交換フィンにより最適な温度制御ができ
る。
【００３０】請求項５によれば、回転子の外周に配置さ
れた輻射伝熱板により最適な温度制御ができる。請求項
６によれば、超電導回転電機の回転子の一端側を中空構
造に形成し、この中空構造内に少なくとも軸受け及びシ
ール機構を介して静止部円筒体を配置し、この静止部円
筒体に接続された第２の冷媒供給管を通して冷媒を回転
子の第１の冷媒供給管に供給し、かつ回転子の第１の冷
媒排出孔からの冷媒を第２の冷媒排出孔を通して外部に
排出する。
れた輻射伝熱板により最適な温度制御ができる。請求項
６によれば、超電導回転電機の回転子の一端側を中空構
造に形成し、この中空構造内に少なくとも軸受け及びシ
ール機構を介して静止部円筒体を配置し、この静止部円
筒体に接続された第２の冷媒供給管を通して冷媒を回転
子の第１の冷媒供給管に供給し、かつ回転子の第１の冷
媒排出孔からの冷媒を第２の冷媒排出孔を通して外部に
排出する。
【００３１】請求項７によれば、静止部円筒体外周に設
けたポールピースと回転軸の中空構造内周との間に磁気
流体シールを設けてシールを行っている。請求項８によ
れば、中空構造内周に設けたポールピースと静止部円筒
体外周との間に磁気流体シールを設けてシールを行って
いる。
けたポールピースと回転軸の中空構造内周との間に磁気
流体シールを設けてシールを行っている。請求項８によ
れば、中空構造内周に設けたポールピースと静止部円筒
体外周との間に磁気流体シールを設けてシールを行って
いる。
【００３２】請求項９によれば、流体供給排出孔を通し
て静止部円筒体に温度制御された流体を供給して排出す
ることにより、シール機構に対する温度制御ができる。
請求項１０によれば、回転軸の内径側を熱伝導性の高い
材料により形成して２層構造とすることにより、シール
機構に対する温度制御を最適にできる。
て静止部円筒体に温度制御された流体を供給して排出す
ることにより、シール機構に対する温度制御ができる。
請求項１０によれば、回転軸の内径側を熱伝導性の高い
材料により形成して２層構造とすることにより、シール
機構に対する温度制御を最適にできる。
【００３３】
【実施例】以下、本発明の第１の実施例について図面を
参照して説明する。図１は超電導回転電機の冷媒給排装
置の構成図である。超電導回転電機の回転子２０の一端
部は、中空構造となっている。
参照して説明する。図１は超電導回転電機の冷媒給排装
置の構成図である。超電導回転電機の回転子２０の一端
部は、中空構造となっている。
【００３４】この回転子２０の中空構造の内部には、静
止部円筒体２１が挿入され、これによって回転子２０は
静止部円筒体２１により回転支持されている。この回転
子２０の中心には、その回転軸中心に沿って第１の冷媒
供給管としての回転子冷媒供給管２２が配管されてい
る。
止部円筒体２１が挿入され、これによって回転子２０は
静止部円筒体２１により回転支持されている。この回転
子２０の中心には、その回転軸中心に沿って第１の冷媒
供給管としての回転子冷媒供給管２２が配管されてい
る。
【００３５】この回転子冷媒供給管２２は、真空断熱層
を有するもので、外部からの第２の冷媒供給管２３に連
通している冷媒注入管２４が差し込まれている。なお、
冷媒供給管２３は、静止部円筒体２１内を貫通してい
る。
を有するもので、外部からの第２の冷媒供給管２３に連
通している冷媒注入管２４が差し込まれている。なお、
冷媒供給管２３は、静止部円筒体２１内を貫通してい
る。
【００３６】又、回転子２０には、第１の冷媒排出孔２
５が形成され、かつこの第１の冷媒排出孔２５に連通し
て回転軸中空構造の内周面に各排気口２６が形成され、
又、外周面に向けて安全弁２７が設けられている。
５が形成され、かつこの第１の冷媒排出孔２５に連通し
て回転軸中空構造の内周面に各排気口２６が形成され、
又、外周面に向けて安全弁２７が設けられている。
【００３７】一方、静止部円筒体２１は、回転子２０の
中空構造内部に対して軸受け２８を介して回転子２０を
回転支持している。この静止部円筒体２１の外径部に
は、回転子２０の排出口２６に対し、軸方向位置を一致
させる位置に冷媒排気取入れ口２９が形成されている。
中空構造内部に対して軸受け２８を介して回転子２０を
回転支持している。この静止部円筒体２１の外径部に
は、回転子２０の排出口２６に対し、軸方向位置を一致
させる位置に冷媒排気取入れ口２９が形成されている。
【００３８】この冷媒排気取入れ口２９は、静止部円筒
体２１の内部に形成された第２の冷媒排出孔３０に連通
し、さらに外部の排気管３１に接続されている。これら
排気口２６と各冷媒排気取入れ口２９とにより形成され
る排気経路は、シール機構により他の冷媒経路、又は大
気と隔離されている。
体２１の内部に形成された第２の冷媒排出孔３０に連通
し、さらに外部の排気管３１に接続されている。これら
排気口２６と各冷媒排気取入れ口２９とにより形成され
る排気経路は、シール機構により他の冷媒経路、又は大
気と隔離されている。
【００３９】ここで、シール機構は、静止部円筒体２１
の外周面に設けられたマグネット３２及びこのマグネッ
ト３２の両側に配置された各ポールピース３３、これら
ポールピース３３と回転軸２０の中空構造内周面とのギ
ャップに満たされた磁性流体３４から構成されている。
の外周面に設けられたマグネット３２及びこのマグネッ
ト３２の両側に配置された各ポールピース３３、これら
ポールピース３３と回転軸２０の中空構造内周面とのギ
ャップに満たされた磁性流体３４から構成されている。
【００４０】各ポールピース３３の背部にあたる静止部
円筒体２１の外周面には、流路３５が設けられている。
又、静止部円筒体２１内には、この流路３５にシール部
に対する温度制御用流体を供給するための供給孔３６、
及びその排出を行う排出孔３７が設けられている。
円筒体２１の外周面には、流路３５が設けられている。
又、静止部円筒体２１内には、この流路３５にシール部
に対する温度制御用流体を供給するための供給孔３６、
及びその排出を行う排出孔３７が設けられている。
【００４１】静止部円筒体２１内の第２の冷媒排出孔３
０、供給孔３６、及び排出孔３７は、互いに干渉しない
ように周方向に分散配置されている。ところで、回転子
２０の外周面には、熱交換フィン３８が形成されてい
る。この熱交換フィン３８は、上記シール機構によるシ
ール部を冷却強化するためのものである。
０、供給孔３６、及び排出孔３７は、互いに干渉しない
ように周方向に分散配置されている。ところで、回転子
２０の外周面には、熱交換フィン３８が形成されてい
る。この熱交換フィン３８は、上記シール機構によるシ
ール部を冷却強化するためのものである。
【００４２】さらに、回転子２０の外周面には、この外
周面に対して僅かな隙間をもって円筒状の輻射伝熱板３
９が配置されている。この輻射伝熱板３９には、温度制
御された流体が供給されるものとなっており、この輻射
伝熱板３９の温度を変化させることにより回転子２０の
温度、ひいてはシール部の温度制御を行うものとなって
いる。
周面に対して僅かな隙間をもって円筒状の輻射伝熱板３
９が配置されている。この輻射伝熱板３９には、温度制
御された流体が供給されるものとなっており、この輻射
伝熱板３９の温度を変化させることにより回転子２０の
温度、ひいてはシール部の温度制御を行うものとなって
いる。
【００４３】なお、流路３５に流すシール部に対する温
度制御用流体、及び輻射伝熱板３９に流れる流体は、共
にシール機構近傍の温度計測値に基づいて温度制御され
ている。
度制御用流体、及び輻射伝熱板３９に流れる流体は、共
にシール機構近傍の温度計測値に基づいて温度制御され
ている。
【００４４】又、回転子２０の軸端部には、振動調整用
のバランスウェイト取付け用溝４０が設けられている。
このような構成であれば、第１の冷媒供給管２３を通し
て外部から供給された冷媒は、冷媒注入管２４を介して
回転子冷媒供給管２２に送られ、さらに回転子内の冷媒
循環経路に供給される。
のバランスウェイト取付け用溝４０が設けられている。
このような構成であれば、第１の冷媒供給管２３を通し
て外部から供給された冷媒は、冷媒注入管２４を介して
回転子冷媒供給管２２に送られ、さらに回転子内の冷媒
循環経路に供給される。
【００４５】そして、回転子２０で気化された冷媒は、
各第１の冷媒排出管２５を通して各排気口２６に送ら
れ、さらに各シール機構の間を通り、各第２の冷媒排出
孔３０から外部の排気管３１を通して外部に回収され
る。
各第１の冷媒排出管２５を通して各排気口２６に送ら
れ、さらに各シール機構の間を通り、各第２の冷媒排出
孔３０から外部の排気管３１を通して外部に回収され
る。
【００４６】このように上記第１の実施例においては、
超電導回転電機の回転子２０の一端側を中空構造に形成
し、この中空構造内に少なくとも軸受け２８及びシール
機構を介して静止部円筒体２１を配置する構造としたの
で、シール機構に周速の制限があっても回転子２０の外
径に制約を与えないため、回転子２０を高剛性にでき、
これに伴って静止部円筒体２１の径を小さくできて軽量
化できる。
超電導回転電機の回転子２０の一端側を中空構造に形成
し、この中空構造内に少なくとも軸受け２８及びシール
機構を介して静止部円筒体２１を配置する構造としたの
で、シール機構に周速の制限があっても回転子２０の外
径に制約を与えないため、回転子２０を高剛性にでき、
これに伴って静止部円筒体２１の径を小さくできて軽量
化できる。
【００４７】さらに、回転子２０が露出しているので、
回転子２０のバランスウェイト取付け用溝４０にバラン
スウェイトを取り付けることにより、振動調整が容易で
ある。
回転子２０のバランスウェイト取付け用溝４０にバラン
スウェイトを取り付けることにより、振動調整が容易で
ある。
【００４８】そのうえ、回転子２０が露出していること
を利用して外周部に熱交換フィン３８と、この熱交換フ
ィン３８と対向する位置に温度制御される輻射伝熱板３
９を配置するので、内径側静止部における温度制御機能
と合わせてシール部の温度制御を強化できる。
を利用して外周部に熱交換フィン３８と、この熱交換フ
ィン３８と対向する位置に温度制御される輻射伝熱板３
９を配置するので、内径側静止部における温度制御機能
と合わせてシール部の温度制御を強化できる。
【００４９】又、回転子２０に安全弁２７を設けたの
で、静止部側構造物が小さくなったことによる排気経路
の寸法的制約を解消でき、かつこの安全弁２７は、シー
ル部よりも上流側で作動することにより、シール部に対
して過大な差圧が作用することを防止できる。
で、静止部側構造物が小さくなったことによる排気経路
の寸法的制約を解消でき、かつこの安全弁２７は、シー
ル部よりも上流側で作動することにより、シール部に対
して過大な差圧が作用することを防止できる。
【００５０】従って、上記第１の実施例によれば、回転
子２０の剛性の向上と、静止部の小型軽量化、及びバラ
ンスウェイト取付け可能な構造により、冷媒給排装置全
体の振動特性を改善できるともに、軸受けを始めとする
冷媒給排装置各部に作用する動荷重を低減でき、軸受け
やシール機構の寿命や信頼性を向上できる。
子２０の剛性の向上と、静止部の小型軽量化、及びバラ
ンスウェイト取付け可能な構造により、冷媒給排装置全
体の振動特性を改善できるともに、軸受けを始めとする
冷媒給排装置各部に作用する動荷重を低減でき、軸受け
やシール機構の寿命や信頼性を向上できる。
【００５１】又、シール部の温度制御機能の向上によ
り、シールの信頼性向上、寿命の延長等の効果が得られ
る。次に本発明の第２の実施例について説明する。な
お、図１と同一部分には同一符号を付してその詳しい説
明は省略する。
り、シールの信頼性向上、寿命の延長等の効果が得られ
る。次に本発明の第２の実施例について説明する。な
お、図１と同一部分には同一符号を付してその詳しい説
明は省略する。
【００５２】図２は超電導回転電機の冷媒給排装置の構
成図である。シール機構は、回転子５０の内周面にマグ
ネット５１を設け、かつこのマグネット５１の両側に各
ポールピース５２を設けている。そして、これらポール
ピース５２と静止部円筒体５３の外周面とのギャップに
磁性流体５４が満たされている。
成図である。シール機構は、回転子５０の内周面にマグ
ネット５１を設け、かつこのマグネット５１の両側に各
ポールピース５２を設けている。そして、これらポール
ピース５２と静止部円筒体５３の外周面とのギャップに
磁性流体５４が満たされている。
【００５３】従って、磁性流体によるシール面は、静止
部円筒体５３の外周面に形成されている。これにより、
回転子５０は、磁性流体５４によるシールを満たすため
の磁路ではなくなるため磁性材料である必要はなく、シ
ール部の温度制御機能を強化するため熱電導特性の優れ
た高強度アルミニウム合金により形成されている。
部円筒体５３の外周面に形成されている。これにより、
回転子５０は、磁性流体５４によるシールを満たすため
の磁路ではなくなるため磁性材料である必要はなく、シ
ール部の温度制御機能を強化するため熱電導特性の優れ
た高強度アルミニウム合金により形成されている。
【００５４】又、静止部円筒体５３は、半径方向に対し
て２層構造となっている。すなわち、静止部円筒体５３
は、外径側構造体５３ａと内径側構造体５３ｂとから形
成されている。
て２層構造となっている。すなわち、静止部円筒体５３
は、外径側構造体５３ａと内径側構造体５３ｂとから形
成されている。
【００５５】このうち、内径側構造体５３ｂは、例えば
銅、アルミニウム、或いはこれらを主成分とする合金と
いった熱伝導性の高い材料から形成されている。外径側
構造体５３ａと内径側構造体５３ｂとは、焼ばめ、或い
は拡散接合等により完全に密着接合されており、冷媒の
機密並びに両構造体５３ａ、５３ｂ間の熱伝達はよくな
っている。
銅、アルミニウム、或いはこれらを主成分とする合金と
いった熱伝導性の高い材料から形成されている。外径側
構造体５３ａと内径側構造体５３ｂとは、焼ばめ、或い
は拡散接合等により完全に密着接合されており、冷媒の
機密並びに両構造体５３ａ、５３ｂ間の熱伝達はよくな
っている。
【００５６】又、内径側構造体５３ｂには、温度制御用
流体の流路５５が形成され、端部より流体の供給、排出
が行われるようになっている。このような構成であれ
ば、第１の冷媒供給管２３を通して外部から供給された
冷媒は、冷媒注入管２４を介して回転子冷媒供給管２２
に送られ、さらに回転子内の冷媒循環経路に供給され
る。
流体の流路５５が形成され、端部より流体の供給、排出
が行われるようになっている。このような構成であれ
ば、第１の冷媒供給管２３を通して外部から供給された
冷媒は、冷媒注入管２４を介して回転子冷媒供給管２２
に送られ、さらに回転子内の冷媒循環経路に供給され
る。
【００５７】そして、回転子で気化された冷媒は、各第
１の冷媒排出管２５を通して各排気口２６に送られ、さ
らに各シール機構の間を通り、各第２の冷媒排出孔３０
から外部の排気管３１を通して外部に回収される。
１の冷媒排出管２５を通して各排気口２６に送られ、さ
らに各シール機構の間を通り、各第２の冷媒排出孔３０
から外部の排気管３１を通して外部に回収される。
【００５８】このように上記第２の実施例によれば、シ
ール機構の構成部品であるマグネット５１及び各ポール
ピース５２を回転子５０側に設けたので、上記第１の実
施例と同様の効果を奏することは言うまでもなく、上記
第１の実施例と比較してシール部半径、すなわちシール
周速を増加させることなく静止部円筒体５３を大きくで
き、排気系の流路等の設計に余裕を与えることができ
る。
ール機構の構成部品であるマグネット５１及び各ポール
ピース５２を回転子５０側に設けたので、上記第１の実
施例と同様の効果を奏することは言うまでもなく、上記
第１の実施例と比較してシール部半径、すなわちシール
周速を増加させることなく静止部円筒体５３を大きくで
き、排気系の流路等の設計に余裕を与えることができ
る。
【００５９】又、回転子５０を熱電導特性の優れた高強
度アルミニウム合金で形成することにより、シール部に
対する温度制御機能を向上できる。さらに、静止部円筒
体５３を２層構造としてその内径側に熱伝導性の高い材
料を用い、かつこれに温度制御用の流体を流して熱交換
するので、静止部円筒体５３の外表面におけるシール部
の温度制御を強力に行うことができる。
度アルミニウム合金で形成することにより、シール部に
対する温度制御機能を向上できる。さらに、静止部円筒
体５３を２層構造としてその内径側に熱伝導性の高い材
料を用い、かつこれに温度制御用の流体を流して熱交換
するので、静止部円筒体５３の外表面におけるシール部
の温度制御を強力に行うことができる。
【００６０】なお、この第２の実施例は、次の通りに変
形してもよい。例えば、回転子５０の外周面には、第１
の実施例に示す熱交換フィンを設けたり、かつその外周
に輻射伝熱板を設けてもよい。これら熱交換フィン、又
は輻射伝熱板のいずれか一方又は両方を併用することに
より、シール部に対する温度制御をさらに強化すること
ができる。これら冷媒給排装置の温度制御機能の向上
は、シール部の過冷却や過熱を防止して信頼性を向上で
きる。
形してもよい。例えば、回転子５０の外周面には、第１
の実施例に示す熱交換フィンを設けたり、かつその外周
に輻射伝熱板を設けてもよい。これら熱交換フィン、又
は輻射伝熱板のいずれか一方又は両方を併用することに
より、シール部に対する温度制御をさらに強化すること
ができる。これら冷媒給排装置の温度制御機能の向上
は、シール部の過冷却や過熱を防止して信頼性を向上で
きる。
【００６１】
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、軸
受け径を大きくせずに剛性を向上できる超電導回転電機
の回転子を提供できる。又、本発明によれば、軸受け径
を大きくせずに剛性を向上でき、かつ回転子を保持する
静止部の重量を軽減できる超電導回転電機の回転子を提
供できる。
受け径を大きくせずに剛性を向上できる超電導回転電機
の回転子を提供できる。又、本発明によれば、軸受け径
を大きくせずに剛性を向上でき、かつ回転子を保持する
静止部の重量を軽減できる超電導回転電機の回転子を提
供できる。
【００６２】又、本発明によれば、振動特性の良好な超
電導回転電機の冷媒給排装置を提供できる。又、本発明
によれば、振動特性の良好にでき、かつ最適なシール部
の温度制御ができる超電導回転電機の冷媒給排装置を提
供できる。
電導回転電機の冷媒給排装置を提供できる。又、本発明
によれば、振動特性の良好にでき、かつ最適なシール部
の温度制御ができる超電導回転電機の冷媒給排装置を提
供できる。
【図１】本発明に係わる超電導回転電機の回転子を用い
た冷媒給排装置の第１の実施例を示す構造図。
た冷媒給排装置の第１の実施例を示す構造図。
【図２】本発明に係わる超電導回転電機の回転子を用い
た冷媒給排装置の第２の実施例を示す構造図。
た冷媒給排装置の第２の実施例を示す構造図。
【図３】従来装置の構造図。
２０，５０…回転軸、２１，５３…静止部円筒体、２…
回転子冷媒供給管、２３…第２の冷媒供給管、２４…冷
媒注入管、２５…第１の冷媒排出孔、２６…排気口、２
７…安全弁、２８…軸受け、２９…冷媒排気取入れ口、
３０…第２の冷媒排出孔、３１…排気管、３２，５１…
マグネット、３３，５２…ポールピース、３４，５４…
磁性流体、３６…供給孔、３７…排出孔、３８…熱交換
フィン、３９…輻射伝熱板、４０…バランスウェイト取
付け用溝、５３ａ…外径側構造体、５３ｂ…内径側構造
体５３ｂ。
回転子冷媒供給管、２３…第２の冷媒供給管、２４…冷
媒注入管、２５…第１の冷媒排出孔、２６…排気口、２
７…安全弁、２８…軸受け、２９…冷媒排気取入れ口、
３０…第２の冷媒排出孔、３１…排気管、３２，５１…
マグネット、３３，５２…ポールピース、３４，５４…
磁性流体、３６…供給孔、３７…排出孔、３８…熱交換
フィン、３９…輻射伝熱板、４０…バランスウェイト取
付け用溝、５３ａ…外径側構造体、５３ｂ…内径側構造
体５３ｂ。
Claims (10)
- 【請求項１】 超電導磁界巻線を備え、かつ少なくとも
一端側が静止部の挿入により回転保持される中空構造に
形成されたことを特徴とする超電導回転電機の回転子。 - 【請求項２】 回転中心軸に沿って冷媒を供給する回転
子冷媒供給管が形成され、かつ中空構造内周に前記冷媒
排出のための冷媒排出孔が形成されたことを特徴とする
請求項１記載の超電導回転電機の回転子。 - 【請求項３】 回転子端部には、バランスウエイト取付
け用の溝が形成されたことを特徴とする請求項１記載の
超電導回転電機の回転子。 - 【請求項４】 回転子外周面には、熱交換フィンが形成
されたことを特徴とする請求項１記載の超電導回転電機
の回転子。 - 【請求項５】 回転子外周側には、輻射伝熱板が所定の
間隔をおいて配置されたことを特徴とする請求項１記載
の超電導回転電機の回転子。 - 【請求項６】 一端側が中空構造に形成され、かつ回転
中心軸に沿って冷媒を供給する第１の冷媒供給管が形成
されると共に前記中空構造内周に前記冷媒を排出するた
めの第１の冷媒排出孔が形成された超電導回転電機の回
転子と、 この回転子の中空構造内に少なくとも軸受け及びシール
機構を介して挿入され、少なくとも外部からの前記冷媒
を前記第１の冷媒供給管に注入するための第２の冷媒供
給管、及び前記第１の冷媒排出孔からの冷媒を外部に排
出する第２の冷媒排出孔が形成された静止部円筒体と、
を備えたことを特徴とする超電導回転電機の冷媒給排装
置。 - 【請求項７】 シール機構は、静止部円筒体外周に少な
くともポールピースを設け、このポールピースと回転子
の中空構造内周との間に磁気流体シールを設けたことを
特徴とする請求項６記載の超電導回転電機の冷媒給排装
置。 - 【請求項８】 シール機構は、回転子の中空構造内周に
少なくともポールピースを設け、このポールピースと静
止部円筒体外周との間に磁気流体シールを設けたことを
特徴とする請求項６記載の超電導回転電機の冷媒給排装
置。 - 【請求項９】 静止部円筒体には、シール機構に温度制
御された流体を供給して排出する流体供給排出孔が形成
されたことを特徴とする請求項６記載の超電導回転電機
の冷媒給排装置。 - 【請求項１０】 静止部円筒体は、内径側を熱伝導性の
高い材料により形成した２層構造とすることを特徴とす
る請求項６記載の超電導回転電機の冷媒給排装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6188557A JPH0851767A (ja) | 1994-08-10 | 1994-08-10 | 超電導回転電機の回転子及びこれを用いた冷媒給排装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6188557A JPH0851767A (ja) | 1994-08-10 | 1994-08-10 | 超電導回転電機の回転子及びこれを用いた冷媒給排装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0851767A true JPH0851767A (ja) | 1996-02-20 |
Family
ID=16225782
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6188557A Pending JPH0851767A (ja) | 1994-08-10 | 1994-08-10 | 超電導回転電機の回転子及びこれを用いた冷媒給排装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0851767A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006080280A1 (ja) * | 2005-01-26 | 2006-08-03 | Eagle Industry Co., Ltd. | 極低温流体供給排出用装置および超電導装置 |
| WO2009122782A1 (ja) * | 2008-04-03 | 2009-10-08 | イーグル工業株式会社 | ロータリジョイント |
| WO2010140627A1 (ja) * | 2009-06-02 | 2010-12-09 | 国立大学法人東京海洋大学 | 低温用ロータリージョイント |
| JP5325878B2 (ja) * | 2008-03-28 | 2013-10-23 | イーグル工業株式会社 | ロータリジョイント |
-
1994
- 1994-08-10 JP JP6188557A patent/JPH0851767A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006080280A1 (ja) * | 2005-01-26 | 2006-08-03 | Eagle Industry Co., Ltd. | 極低温流体供給排出用装置および超電導装置 |
| JPWO2006080280A1 (ja) * | 2005-01-26 | 2008-08-07 | イーグル工業株式会社 | 極低温流体供給排出用装置および超電導装置 |
| JP4602397B2 (ja) * | 2005-01-26 | 2010-12-22 | イーグル工業株式会社 | 極低温流体供給排出用装置および超電導装置 |
| JP5325878B2 (ja) * | 2008-03-28 | 2013-10-23 | イーグル工業株式会社 | ロータリジョイント |
| WO2009122782A1 (ja) * | 2008-04-03 | 2009-10-08 | イーグル工業株式会社 | ロータリジョイント |
| US8336921B2 (en) | 2008-04-03 | 2012-12-25 | Eagle Industry Co., Ltd. | Rotary joint |
| JP5250852B2 (ja) * | 2008-04-03 | 2013-07-31 | イーグル工業株式会社 | ロータリジョイント |
| TWI449858B (zh) * | 2008-04-03 | 2014-08-21 | Eagle Ind Co Ltd | Rotate the connector |
| WO2010140627A1 (ja) * | 2009-06-02 | 2010-12-09 | 国立大学法人東京海洋大学 | 低温用ロータリージョイント |
| CN102439345A (zh) * | 2009-06-02 | 2012-05-02 | 国立大学法人东京海洋大学 | 低温用旋转接头 |
| US8616587B2 (en) | 2009-06-02 | 2013-12-31 | National University Corporation Tokyo University Of Marine Science And Technology | Cryo-rotary joint |
| JP5505660B2 (ja) * | 2009-06-02 | 2014-05-28 | 国立大学法人東京海洋大学 | 低温用ロータリージョイント |
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