JPH0884462A - 超電導回転電機の固定子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】磁気シールドでの渦電流による局所加熱の発生
をなくし、より信頼性の高い超電導回転電機の固定子を
得ることにある。 【構成】界磁巻線に超電導巻線を用いた回転子と所定の
空隙を存してその外径側に配置され、板状の絶縁材を軸
方向に積層してなる巻線支持構造部材４と、この巻線支
持構造部材４に支持された電機子巻線７と、巻線支持構
造部材４の外径側が接合され、電磁鋼板を略円環状に積
層してなる磁気シールド１とを備えた超電動回転電機の
固定子において、磁気シールド１との接合部近傍の巻線
支持構造部材４に複数本のボルト１４を軸方向に貫通さ
せて円周方向にそれぞれ配設し、磁気シールド接合部近
傍の軸方向両端面より外方に突出するボルト１４端部を
押え板を介してナット１６により締付けて巻線支持構造
部材４と磁気シールド４とを一体化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、界磁巻線に超電導巻線
を用いた回転子と所定の空隙を存してその外径側に配置
された電機子巻線を巻線支持構造部材により支持する構
造の超電導回転電機の固定子に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在のタービン発電機などに代表される
大型回転電機の固定子において、電機子巻線は軸方向に
直線部と直線部両端のエンド部に分けられ、この直線部
は積層電磁鋼板製の鉄心に支持される構造となってい
る。

【０００３】しかるに、超電導回転電機の固定子では、
空隙電機子巻線構造が採用され、電機子巻線を絶縁材料
製の巻線支持構造部材により支持するようにした構造が
提案されている。これは、現用機と比較して超電導回転
電機の方が磁気装荷を大きくしているため、現用機のよ
うに電磁鋼板製で電機子巻線を支持する歯部を有する鉄
心構造にすると、歯部が飽和磁束密度に達して加熱する
ためである。

【０００４】ここで、現用機の固定子の構造を基に超電
導回転電機の固定子の構造について説明する。図７は従
来の超電導回転電機の固定子の構成例を示す縦断面図、
図８は図７における主要部を示す縦断面図、図９は図８
のＤ−Ｄ線に沿う矢視断面図である。

【０００５】図７乃至図９において、１は軸受により支
承された回転子の外周側に配設され、且つ電磁鋼板を積
層してなる磁気シールドで、この磁気シールド１は軸受
に支持されたフレーム２の内面に支持部材３を介して取
付けられている。この磁気シールド１の内側面には等間
隔を存して複数のダブテール形状の溝がそれぞれ形成さ
れている。

【０００６】また、４は外周側に磁気シールド１の内側
面のダブテール溝に嵌合されるダブテール部５を有し、
内周側にスロット６を有する絶縁材料を積層してなる巻
線支持構造部材で、この巻線支持構造部材４のスロット
６には電機子巻線７が挿入され、スロット楔８とスロッ
ト相互間の歯部９により電機子巻線７の直線部７ａが支
持される。

【０００７】ここで、上記積層構造の磁気シールド１に
おいては、巻線支持構造部材４の軸方向両端面付近に磁
気シールド内周近傍の軸方向の押えとして非磁性金属材
料製の外側間隔板１０が設けられ、また電機子巻線７の
エンド部７ｂの磁束密度が高いため、外側間隔板１０の
軸方向外側に電磁鋼板がさらに積層された構造となって
いる。

【０００８】このような外側間隔板１０の内周近傍の軸
方向外側には、図９に示すように積層された巻線支持構
造部材４の軸方向の押付けと磁気シールド１に対する巻
線支持構造部材４の軸方向に対する移動止めとして巻線
支持構造部材４が、外側間隔板１０にボルト１１により
取付けられた押え板１２で固定されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このように構成された
超電導回転電機の固定子においては、磁気シールド１に
外側間隔板１０が設けられているため、磁気シールド１
は外側間隔板１０を貫通する磁束で誘起される渦電流に
より局所的に加熱される可能性がある。このため発電機
の信頼性の低下が懸念される。

【００１０】本発明は上記のような事情に鑑みてなされ
たもので、その目的は磁気シールドでの渦電流により局
所加熱の発生をなくし、より信頼性の高い超電導回転電
機の固定子を提供することにある。

【００１１】

【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、次のような手段により超電導回転電機の固
定子を構成するものである。請求項１に対応する発明
は、界磁巻線に超電導巻線を用いた回転子と所定の空隙
を存してその外径側に配置され、板状の絶縁材を軸方向
に積層してなる巻線支持構造部材と、この巻線支持構造
部材に支持された電機子巻線と、前記巻線支持構造部材
の外径側が接合され、電磁鋼板を略円環状に積層してな
る磁気シールドとを備えた超電導回転電機の固定子にお
いて、前記磁気シールドとの接合部近傍の前記巻線支持
構造部材に複数本のボルトを軸方向に貫通させて円周方
向にそれぞれ配設し、前記磁気シールド接合部近傍の軸
方向両端面より外方に突出する前記ボルト端部を押え板
を介してナットにより締付けて前記巻線支持構造部材と
磁気シールドとを一体化する。

【００１２】請求項２に対応する発明は、界磁巻線に超
電導巻線を用いた回転子と所定の空隙を存してその外径
側に配置され、板状の絶縁材を軸方向に積層してなる巻
線支持構造部材と、この巻線支持構造部材に支持された
電機子巻線と、前記巻線支持構造部材の外径側が接合さ
れ、電磁鋼板を略円環状に積層してなる磁気シールドと
を備えた超電導回転電機の固定子において、前記巻線支
持構造部材の接合部近傍の磁気シールドに複数本のボル
トを軸方向に貫通させて円周方向にそれぞれ配設し、前
記巻線支持構造部材接合部近傍の軸方向両端面より外方
に突出する前記ボルト端部を押え板を介してナットによ
り締付けて磁気シールドと前記巻線支持構造部材とを一
体化する。

【００１３】請求項３に対応する発明は、界磁巻線に超
電導巻線を用いた回転子と所定の空隙を存してその外径
側に配置され、板状の絶縁材を軸方向に積層してなる巻
線支持構造部材と、この巻線支持構造部材に支持された
電機子巻線と、前記巻線支持構造部材の外径側が接合さ
れ、電磁鋼板を略円環状に積層してなる磁気シールドと
を備えた超電導回転電機の固定子において、前記磁気シ
ールドと前記巻線支持構造部材との接合境界部に複数本
のボルトを軸方向に貫通させて円周方向にそれぞれ配設
し、前記接合境界部近傍の軸方向両端面より外方に突出
する前記ボルト端部を押え板を介してナットにより締付
けて磁気シールドと前記巻線支持構造部材とを一体化す
る。

【００１４】

【作用】上記請求項１乃至３に対応する発明のように構
成された超電導回転電機の固定子にあっては、ボルト、
ナットおよび押え板により磁気シールドの内周近傍と巻
線支持構造部材の軸方向の押えができ、さらに磁気シー
ルドに対する巻線支持構造部材の軸方向の移動止めもで
きるので、従来のように磁気シールドに外側間隔板を設
ける必要がなくなる。従って、外側間隔板を設けること
による渦電流の発生がなくなるので、磁気シールドにお
ける局所的な加熱の発生をなくすことができる。

【００１５】

【実施例】以下本発明の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電機の固定子の第１
の実施例における主要部の構成を示す断面図、図２は図
１のＡ−Ａ線に沿う矢視断面図であり、図８および図９
と同一部分には同一符号を付して示す。

【００１６】図１および図２において、１は軸受により
支承された回転子の外周側に配設され、且つ電磁鋼板を
積層してなる磁気シールドで、この磁気シールド１は図
７に示すように軸受に支持されたフレーム２の内面に支
持部材３を介して取付けられている。この磁気シールド
１の内側面には等間隔を存して複数のダブテール形状の
溝がそれぞれ形成されている。

【００１７】また、４は外周側に磁気シールド１の内側
面のダブテール溝に嵌合されるダブテール部５を有し、
内周側にスロット６を有する絶縁材を積層してなる巻線
支持構造部材で、この巻線支持構造部材４のスロット６
には電機子巻線７が挿入され、スロット楔８とスロット
相互間の歯部９により電機子巻線７の直線部７ａが支持
される。

【００１８】このような構成の巻線支持構造部材４と磁
気シールド１との嵌合部近傍の軸方向両端面に複数個の
押え板１３を配設すると共に、これら押え板１３および
巻線支持構造部材４をそれぞれ軸方向に貫通させ、且つ
円周方向に等間隔を存して軸方向に両端部にネジ溝が形
成された複数本のボルト１４を設け、巻線支持構造部材
４の軸方向両端面１５より突出する各ボルト１４の端部
に有するネジ部にナット１６を螺合させて締付ける。こ
の場合、押え板１３は巻線支持構造部材４の端面と磁気
シールド１との嵌合部近傍の端面に跨がる大きさを有し
ている。

【００１９】従って、ナット１６を締付けることにより
押え板１３が巻線支持構造部材４の端面と磁気シールド
１の端面に同時に押付けられ、巻線支持構造部材４と磁
気シールド１とが同時に締付けられて一体化される。

【００２０】なお、組立において、巻線支持構造部材４
の端面と磁気シールド１の端面が軸方向にずれている場
合には、図示しないライナーを巻線支持構造部材４の端
面又は磁気シールド１の端面との間に取り付けることに
より容易に押付けることができる。

【００２１】このように第１の実施例では、巻線支持構
造部材４をそれぞれ軸方向に貫通させて設けられた複数
本のボルト１４とナット１６により巻線支持構造部材４
と磁気シールド１との嵌合部近傍の軸方向両端面に配設
された押え板１３を介して一体的に締付けるようにした
ので、磁気シールド１の内周近傍と巻線支持構造４の軸
方向の押さえができ、さらに磁気シールド１に対する巻
線支持構造部材４の軸方向の移動を防止することができ
る。

【００２２】従って、従来のように磁気シールド１に外
側間隔板を設ける必要がなくなるので、外側間隔板での
渦電流の発生がなくなり、磁気シールド１における局所
加熱の発生を防止することができる。

【００２３】次に本発明の他の実施例について説明す
る。図３は本発明による超電導回転電機の固定子の第２
の実施例における主要部の構成を示す断面図、図４は図
３のＢ−Ｂ線に沿う矢視断面図であり、第１図および第
２図と同一部分には同一符号を付してその説明を省略
し、ここでは異なる点についてのみ述べる。

【００２４】第２の実施例では、図３および図４に示す
ように磁気シールド１と巻線支持構造部材４との嵌合部
近傍の軸方向両端面に複数個の押え板１３を配設すると
共に、これら押え板１３および磁気シールド１をそれぞ
れ軸方向に貫通させ、且つ円周方向に等間隔を存して軸
方向にボルト１４を設け、磁気シールド１の軸方向両端
面１５より突出する各ボルト１４の端部のネジ部にナッ
ト１６を螺合させて一体的に締付けるようにしたもので
ある。

【００２５】このような構成の第２の実施例としても、
第１の実施例と同様の作用効果を得ることができる。図
５は本発明による超電導回転電機の固定子の第３の実施
例における主要部の構成を示す断面図、図６は図４のＣ
−Ｃ線に沿う矢視断面図であり、第１図および第２図と
同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここ
では異なる点についてのみ述べる。

【００２６】第３の実施例では、図５および図６に示す
ように磁気シールド１と巻線支持構造部材４との嵌合部
近傍の軸方向両端面に複数個の押え板１３を配設すると
共に、これら押え板１３および巻線支持構造部材４の磁
気シールド嵌合境界部をそれぞれ軸方向に貫通させ、且
つ円周方向に等間隔を存して軸方向にボルト１４を設
け、磁気シールド嵌合境界部の軸方向両端面１５より突
出する各ボルト１４の端部にのネジ部にナット１６を螺
合させて一体的に締付けるようにしたものである。

【００２７】このような構成の第３の実施例としても、
第１の実施例と同様の作用効果を得ることができる。こ
こで、上述した第１の実施例乃至第３の実施例におい
て、固定子を実際に製作するに際しては、巻線支持構造
部材４として例えばガラス強化プラスチック等が使用さ
れるため、長期使用による枯れなどにより巻線支持構造
部材４の軸方向積層寸法が減少する可能性がある。

【００２８】このため、図１に示した本発明の第１の実
施例では、ナット１６と押え板１３との間または押え板
１３と巻線支持構造部材４の端面との間に図示していな
い皿ばね座金又はばね座金を取り付けることにより、巻
線支持構造部材４の寸法変化が発生しても、絶えず巻線
支持構造部材４の軸方向に対する押付け力を保持するこ
とができる。

【００２９】また、図３および図５に示した本発明の第
２の実施例および第３の実施例では、押え板１３と巻線
支持構造部材４の端面との間に図示していないばね板を
取付けることにより、絶えず巻線支持構造部材４の軸方
向に対する押付け力を保持することができる。

【００３０】従って、皿ばね座金、ばね座金およびばね
板を使用することにより、長期にわたる使用で巻線支持
構造部材４の軸方向寸法が減少する場合にも、巻線支持
構造部材４の軸方向に対する押付け力を保持でき、磁気
シールド１と一体化できるので、より信頼性の高い超電
導回転機の固定子を得ることができる。

【００３１】さらに、図１、図３および図５に示した本
発明の第１の実施例乃至第３の実施例において、ボルト
１４、ナット１６および押え板１３は、磁束密度が高い
場所にあるので、これらの材料を絶縁材料とすることに
より渦電流による局所加熱をが起らないようにすること
が望ましい。特に構成上大きな位置を締付けるボルト１
４とナット１６を絶縁材料とすることが望ましい。

【００３２】また、図１にて示した本発明の第１の実施
例では、ボルト１４および押え板１３のうち、少なくと
も１種類の材料を絶縁材料とし、また図３および図５に
示した第２および第３の実施例ではボルト１４の材料を
絶縁材料とすることにより、磁気シールド１とボルト１
４、ナット１６および押え板１３による構成において電
気的な閉回路が形成されないので、磁気シールド１の内
部への侵入磁束の減少を起こることがない。

【００３３】さらに、図１、図３および図５で示した第
１乃至第３の実施例では、ボルト１４は両ネジボルトで
示しているが六角ボルトなどの頭付きボルトとしても同
様の作用、効果を得ることができる。

【００３４】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、磁気
シールドでの渦電流により局所加熱の発生をなくし、よ
り信頼性の高い超電導回転電機の固定子を提供すること
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電機の固定子の第１の
実施例における主要部を示す縦断面図。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う矢視断面図。

【図３】本発明の第２の実施例における主要部を示す縦
断面図。

【図４】図３のＢ−Ｂ線に沿う矢視断面図。

【図５】本発明の第３の実施例における主要部を示す縦
断面図。

【図６】図５のＣ−Ｃ線に沿う矢視断面図。

【図７】従来の超電導回転電機の固定子の構成例を示す
縦断面図。

【図８】図７における主要部を示す縦断面図。

【図９】図８のＤ−Ｄ線に沿う矢視断面図。

【符号の説明】

１……磁気シールド、２……フレーム、３……支持部
材、４……巻線支持構造部材、５……ダブテール、６…
…スロット、７……電機子巻線、８……スロット楔、９
……歯部、１３……歯部、１４……ボルト、１５……軸
方向端面、１６……ナット。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 界磁巻線に超電導巻線を用いた回転子と
   所定の空隙を存してその外径側に配置され、板状の絶縁
   材を軸方向に積層してなる巻線支持構造部材と、この巻
   線支持構造部材に支持された電機子巻線と、前記巻線支
   持構造部材の外径側が接合され、電磁鋼板を略円環状に
   積層してなる磁気シールドとを備えた超電導回転電機の
   固定子において、前記磁気シールドとの接合部近傍の前
   記巻線支持構造部材に複数本のボルトを軸方向に貫通さ
   せて円周方向にそれぞれ配設し、前記磁気シールド接合
   部近傍の軸方向両端面より外方に突出する前記ボルト端
   部を押え板を介してナットにより締付けて前記巻線支持
   構造部材と磁気シールドとを一体化したことを特徴とす
   る超電導回転電機の固定子。
2. 【請求項２】 界磁巻線に超電導巻線を用いた回転子と
   所定の空隙を存してその外径側に配置され、板状の絶縁
   材を軸方向に積層してなる巻線支持構造部材と、この巻
   線支持構造部材に支持された電機子巻線と、前記巻線支
   持構造部材の外径側が接合され、電磁鋼板を略円環状に
   積層してなる磁気シールドとを備えた超電導回転電機の
   固定子において、前記巻線支持構造部材の接合部近傍の
   磁気シールドに複数本のボルトを軸方向に貫通させて円
   周方向にそれぞれ配設し、前記巻線支持構造部材接合部
   近傍の軸方向両端面より外方に突出する前記ボルト端部
   を押え板を介してナットにより締付けて磁気シールドと
   前記巻線支持構造部材とを一体化したことを特徴とする
   超電導回転電機の固定子。
3. 【請求項３】 界磁巻線に超電導巻線を用いた回転子と
   所定の空隙を存してその外径側に配置され、板状の絶縁
   材を軸方向に積層してなる巻線支持構造部材と、この巻
   線支持構造部材に支持された電機子巻線と、前記巻線支
   持構造部材の外径側が接合され、電磁鋼板を略円環状に
   積層してなる磁気シールドとを備えた超電導回転電機の
   固定子において、前記磁気シールドと前記巻線支持構造
   部材との接合境界部に複数本のボルトを軸方向に貫通さ
   せて円周方向にそれぞれ配設し、前記接合境界部近傍の
   軸方向両端面より外方に突出する前記ボルト端部を押え
   板を介してナットにより締付けて磁気シールドと前記巻
   線支持構造部材とを一体化したことを特徴とする超電導
   回転電機の固定子。