JPH0970168A - 大容量超電導回転電機の超電導回転子およびその運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】超電導発電機等の超電導回転電機の大容量化に
際して、大電流容量撚線超電導導体を用いることなく、
励磁制御性に優れた大容量超電導回転電機の超電導回転
子を提供すること。 【解決手段】巻線取付軸１の表面に設けたスロットの内
部に、超電導導体を巻回して磁極を形成した界磁巻線
９、および当該界磁巻線９に電流を供給する電流リード
１１を備えて成る大容量超電導回転電機の超電導回転子
において、各極の界磁巻線９を小電流容量の超電導導体
の複数の並列回路１３_NA，１３_NB，１３_SA，１３_SBで構
成し、各並列回路の自己インダクタンスがほぼ等しくな
るように各極の界磁巻線並列回路１３_NA，１３_NB，１３
_SA，１３_SBを組み合わせて直列接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、大容量超電導回転
電機の超電導回転子に係り、特に超電導界磁巻線の巻線
接続法を改良した大容量超電導回転電機の超電導回転子
およびその運転方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、超電導発電機等の超電導回転電機
は、効率の向上、小型・軽量化、電力系統の安定性向
上、および送電電力量の増大を目的として、盛んにその
開発が進められてきている。

【０００３】図９はこの種の超電導発電機の超電導回転
子２極界磁巻線の一例を示す斜視図、図１０は同界磁巻
線の直線部におけるスロット内の一例を示す断面図、図
１１は同２極界磁巻線の接続構成の一例を示す展開図、
図１２は超電導回転子の一例を示す縦断面図である。

【０００４】なお、図９において、回転子の反対側のエ
ンド部については、その図示を省略している。

【０００５】図９において、巻線取付軸１の表面には、
鞍型形状に複数本のスロットが設けられており、この各
スロット内には、超電導導体を巻回した界磁コイル２が
収められている。

【０００６】この界磁コイル２は、巻線取付軸１の中央
を軸方向に延びる界磁コイル直線部３、および端部の界
磁コイルエンドコーナ部４を経て巻線取付軸１を周方向
に延びる界磁コイルエンドアーク部５からなっている。

【０００７】また、図１０において、各スロット内の界
磁コイル２は、平角成形撚線超電導導体６をスロット底
から２列に巻き上げたダブルパンケーキ巻きコイルで構
成されている。

【０００８】一方、図１１において、各スロットの界磁
コイル２は、全てスロット間接続部７により直列接続さ
れて各極界磁巻線を形成し、この各極界磁巻線間は、極
間接続部８により直列接続されて超電導界磁巻線９を構
成している。

【０００９】超電導界磁巻線９の両端は、界磁巻線口出
し接続部１０を経て図１２に示す電流リード１１に接続
されている。

【００１０】また、図１２において、界磁巻線口出し接
続部１０は、常電導導体からなる電流リード１１を経て
スリップリング１２に接続され、外部から励磁電流を供
給されている。

【００１１】ところで、このような超電導発電機を大容
量化する場合、一般的には、回転子の巻線取付軸１の外
形を大きくして、巻線取付軸１の表面に設けるスロット
の数や断面積を大きくし、界磁巻線を構成する超電導導
体の巻回数を増大させて大きな起磁力を得ることにより
行なわれる。

【００１２】しかしながら、界磁巻線の自己インダクタ
ンスは、界磁巻線巻回数の二乗に比例して増大するた
め、超電導発電機の実運用時に超速応励磁等の励磁制御
を行なう場合には、大きなシーリング電圧が必要とな
る。このことは、必要とする界磁巻線の絶縁距離が大き
くなって、スロット内に巻回できる空間、すなわち界磁
巻線回数が減少し、超電導発電機の大容量化の達成が難
しくなることを意味する。また、励磁電圧の増大は、大
容量の励磁装置を必要とし、コストの増大を招くことに
なる。

【００１３】一方、超電導発電機の大容量化に必要な起
磁力は、界磁巻線電流と巻回数との積であることから、
界磁巻線の絶縁距離を大きくすることなく超電導発電機
の大容量化を達成するためには、界磁巻線の巻回数の増
加をできるだけ抑制して、スロット内に巻回する超電導
導体に大電流導体を用いることが望まれる。

【００１４】しかしながら、超電導発電機の界磁巻線用
導体には、平角成形撚線が用いられており、撚線導体に
は偏流の問題があり、大電流容量撚線超電導導体の開発
には大きな困難さが残っている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
大容量超電導回転電機の超電導回転子においては、回転
電機を大容量化しようとする場合に、大電流容量撚線超
電導導体を用いる必要があり、また励磁制御性の点でも
問題があった。

【００１６】本発明の目的は、超電導発電機等の超電導
回転電機の大容量化に際して、大電流容量撚線超電導導
体を用いることなく、励磁制御性に優れた大容量超電導
回転電機の超電導回転子およびその運転方法を提供する
ことにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、まず、請求項１に対応する発明では、巻線取付軸
の表面に設けたスロットの内部に、超電導導体を巻回し
て磁極を形成した界磁巻線、および当該界磁巻線に電流
を供給する電流リードを備えて成る大容量超電導回転電
機の超電導回転子において、各極の界磁巻線を小電流容
量の超電導導体の複数の並列回路で構成するようにして
いる。

【００１８】従って、請求項１に対応する発明の大容量
超電導回転電機の超電導回転子においては、各極の界磁
巻線を並列回路に分割することにより、大電流容量超電
導導体を用いずに、小電流容量超電導導体を用いて界磁
巻線を構成することができると共に、巻回数を低減する
ことにより、大きな起磁力を有しながら自己インダクタ
ンスが小さく、よって励磁電圧が小さい超電導回転子を
得ることができる。

【００１９】すなわち、励磁制御時にも各並列回路間の
電流アンバランスがなく、大きな界磁起磁力を有し、自
己インダクタンスの小さな超電導回転子を得ることがで
きる。

【００２０】また、請求項２に対応する発明では、上記
請求項１に対応する発明の大容量超電導回転電機の超電
導回転子において、各スロット内部の界磁巻線は、複数
本の超電導導体を隣接ターンとして並列に巻回するよう
にしている。

【００２１】従って、請求項２に対応する発明の大容量
超電導回転電機の超電導回転子においては、各極の界磁
巻線並列回路の巻回を隣接するターンで構成することに
より、当該並列回路間の磁束分布の差がほとんどなくな
るため、もし並列接続回路間に定常通電電流の不平衡が
生じても、回転子の振動をほとんど生じないようにする
ことができる。

【００２２】さらに、請求項３に対応する発明では、上
記請求項２に対応する発明の大容量超電導回転電機の超
電導回転子において、各スロット内部の界磁巻線をダブ
ルパンケーキコイルで構成し、偶数本の超電導導体を、
２本ずつ互いにコイル経路上対向する位置のスロット底
をダブルパンケーキコイル巻き始め位置として巻回する
ようにしている。

【００２３】従って、請求項３に対応する発明の大容量
超電導回転電機の超電導回転子においては、各極の界磁
巻線並列回路の巻回を、巻線経路上対向する位置から巻
き始めて隣接するターンで構成することにより、当該並
列回路間の磁束分布が全く同一となるため、もし並列接
続回路間に定常通電電流の不平衡が生じても、回転子の
振動を全く生じないようにすることができる。

【００２４】さらにまた、請求項４に対応する発明で
は、上記請求項１に対応する発明の大容量超電導回転電
機の超電導回転子において、各スロット内部の界磁巻線
を複数のダブルパンケーキコイルで構成し、当該各スロ
ット内の各ダブルパンケーキコイルを並列回路とするよ
うにしている。

【００２５】従って、請求項４に対応する発明の大容量
超電導回転電機の超電導回転子においては、各ダブルパ
ンケーキコイルを並列回路とすることにより、１つのダ
ブルパンケーキコイル内に並列回路を有する場合に比べ
て、コイル間の接続箇所を低減することができる。

【００２６】一方、請求項５に対応する発明では、上記
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に対応する発明の
大容量超電導回転電機の超電導回転子において、各極の
界磁巻線の並列回路数を回転子磁極数またはその約数と
し、かつ各極同一の並列回路構成として、各並列回路の
インダクタンスがほぼ同一となるようにたすき掛けに組
み合わせて直列接続するようにしている。

【００２７】また、請求項６に対応する発明では、上記
請求項５に対応する発明の大容量超電導回転電機の超電
導回転子において、界磁巻線の各並列回路口出し側端子
を一つにまとめて電流リードに接続するようにしてい
る。

【００２８】従って、請求項５および請求項６に対応す
る発明の大容量超電導回転電機の超電導回転子において
は、各極の界磁巻線の並列回路をそれぞれたすき掛けに
直列接続し、当該各直列接続回路を並列に電流リードに
接続して、界磁巻線並列回路間のインダクタンスを等し
くすることにより、発電機励磁制御時等において界磁巻
線両端間に電圧を印加した場合に、界磁巻線の各並列回
路間に電流不平衡を生じることがなく、各並列回路を等
しい負荷率で運転することができ、前述の小さな自己イ
ンダクタンスに基づく励磁電圧の低減と相まって、励磁
制御性に優れた超電導回転子を得ることができる。

【００２９】一方、請求項７に対応する発明では、上記
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に対応する発明の
大容量超電導回転電機の超電導回転子において、界磁巻
線の各並列回路口出し側端子を、それぞれ別々の電流リ
ードに接続するようにしている。

【００３０】従って、請求項７に対応する発明の大容量
超電導回転電機の超電導回転子においては、界磁巻線の
各並列回路内に、界磁巻線コイル間接続電気抵抗に比べ
て少なくとも２桁以上大きな常電導抵抗を有する電気抵
抗値の等しい電流リードを設置することにより、界磁巻
線コイル間接続電気抵抗を厳密に管理することなく、界
磁巻線各並列回路間の定常通電時の電流分配を均等に保
ち、各界磁巻線並列回路を均等な負荷率で運転すること
ができる。また、もし界磁巻線の並列回路間に電流不平
衡が生じても、電流リードの温度変化に基づく電気抵抗
変化により、電流分配を均一化させることができる。

【００３１】また、請求項８に対応する発明では、上記
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に対応する発明の
大容量超電導回転電機の超電導回転子において、界磁巻
線の各並列回路口出し側端子をそれぞれ別々の電流リー
ドに接続し、かつそれぞれ別々のスリップリングに接続
するようにしている。

【００３２】従って、請求項８に対応する発明の大容量
超電導回転電機の超電導回転子においては、界磁巻線の
各並列回路の口出し接続部を、それぞれ別々の電流リー
ドおよびスリップリングに接続することにより、界磁巻
線の各並列回路を独立に励磁することができる。

【００３３】さらに、請求項９に対応する発明では、上
記請求項８に対応する発明の大容量超電導回転電機の超
電導回転子の運転を行なう方法において、界磁巻線の各
並列回路の界磁電流を、当該各並列回路の電流を検出し
て、それぞれ独立に制御するようにしている。

【００３４】さらにまた、請求項１０に対応する発明で
は、上記請求項９に対応する発明の大容量超電導回転電
機の超電導回転子の運転方法において、界磁巻線の各並
列回路の電流を検出して当該各並列回路の電流平均値を
演算し、さらに当該演算された電流平均値に基づいて、
各並列回路毎に励磁電流を個別に制御するようにしてい
る。

【００３５】従って、請求項９および請求項１０に対応
する発明の大容量超電導回転電機の超電導回転子の運転
方法においては、界磁巻線の各並列回路毎に励磁電流を
個別に制御することにより、界磁巻線の各並列回路間の
電流分配を能動的に均一化することができる。

【００３６】以上により、超電導発電機等の超電導回転
電機の大容量化に際して、大電流容量撚線超電導導体を
用いることなく、励磁制御性に優れた超電導回転子を得
ることが可能となる。

【００３７】

【発明の実施の形態】本発明は、巻線取付軸の表面に設
けたスロットの内部に、超電導導体を巻回して磁極を形
成した界磁巻線、および当該界磁巻線に電流を供給する
電流リードを備えて成る大容量超電導回転電機の超電導
回転子において、各極の界磁巻線を小電流容量超電導導
体の複数の並列回路で構成し、各並列回路の自己インダ
クタンスがほぼ等しくなるように各極の界磁巻線並列回
路を組み合わせて直列接続するものである。

【００３８】以下、上記のような考え方に基づく本発明
の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

【００３９】（第１の実施形態）図１は、本実施形態に
よる２極超電導回転子の界磁巻線接続構成の一例を示す
回路図であり、図９乃至図１２と同一要素には同一符号
を付して示している。

【００４０】すなわち、本実施形態では、図１に示すよ
うに、Ｎ極およびＳ極の各極の界磁巻線を、それぞれ小
電流容量超電導導体の複数（本実施形態では２本）の並
列回路１３_NA，１３_NBおよび１３_SA，１３_SBで構成して
いる。

【００４１】以上のように構成した本実施形態の２極超
電導回転子においては、各極の界磁巻線を並列回路に分
割していることにより、前述のように大電流容量超電導
導体を用いずに、小電流容量超電導導体を用いて界磁巻
線を構成することができる。

【００４２】また、巻回数を低減することにより、大き
な起磁力を有しながら自己インダクタンスが小さく、よ
って励磁電圧が小さい２極超電導回転子を得ることがで
きる。

【００４３】すなわち、励磁制御時にも各並列回路間の
電流アンバランスがなく、大きな界磁起磁力を有し、自
己インダクタンスの小さな超電導回転子を得ることがで
きる。

【００４４】（第２の実施形態）前述した第１の実施形
態において、各極の界磁巻線並列回路１３_NA，１３_SAお
よび１３_NB，１３_SBのインダクタンスは、それぞれほぼ
同一となるように並列回路の分割を行なうが、界磁巻線
並列回路１３_NA，１３_NBおよび１３_SA，１３_SBのインダ
クタンスは、必ずしも同一とは限らない。

【００４５】よって、本実施形態では、各極の界磁巻線
並列回路数を回転子磁極数またはその約数とし、かつ各
極同一の並列回路構成として、各並列回路のインダクタ
ンスがほぼ同一となるようにたすき掛けに組み合わせて
直列接続し、この界磁巻線の各並列回路口出し側端子を
一つにまとめて電流リードに接続している。

【００４６】すなわち、各極の界磁巻線並列回路１
３_NA，１３_SBおよび１３_SA，１３_NBをそれぞれたすき掛
けに直列接続し、この各直列接続回路を並列に電流リー
ド１１に接続して、界磁巻線並列回路１３_NA，１３_SBお
よび１３_SA，１３_NB間のインダクタンスを等しくしてい
る。

【００４７】以上のように構成した本実施形態の２極超
電導回転子においては、発電機励磁制御時等において界
磁巻線両端間に電圧を印加した場合に、界磁巻線各並列
回路１３_NA，１３_SBおよび１３_SA，１３_NB間に電流不平
衡を生じることがなく、各並列回路を等しい負荷率で運
転することができ、前述の小さな自己インダクタンスに
基づく励磁電圧の低減と相まって、励磁制御性に優れた
２極超電導回転子を得ることができる。

【００４８】ところで、前述した第１の実施形態におけ
る界磁巻線並列回路１３_NA，１３_SBおよび１３_SA，１３
_NB間の定常電流通電時の電流分配については、各並列回
路の常電導接続抵抗を同一に管理することにより等しく
することができる。しかしながら、もし２極機の界磁巻
線並列回路１３_NA，１３_SBおよび１３_SA，１３_NB間に電
流不平衡が生じた場合には、各極界磁巻線の並列回路の
インダクタンスが異なると、Ｎ極とＳ極の磁束分布に差
が生じ、発電機として固定子磁気シールド内に組み込ん
だ時の磁気シールドとの磁気吸引力との差により、回転
子の振動が生じることとなる。

【００４９】そこで、かかる点を解決するために、本発
明では第３および第４の実施形態をとる。

【００５０】（第３の実施形態）図２は、本実施形態に
よる２極界磁巻線コイルの一例を示す斜視図であり、ダ
ブルパンケーキ巻き界磁コイルの一部を示している。

【００５１】すなわち、本実施形態では、図２に示すよ
うに、スロット底をダブルパンケーキ巻きの巻き始めと
して、複数本（本実施形態では２本）の超電導導体６を
並列に隣接するターンとして巻回するようにしている。

【００５２】以上のように構成した本実施形態の２極界
磁巻線コイルを備えた超電導回転子においては、各極の
界磁巻線並列回路の巻線を隣接するターンで構成してい
ることにより、当該並列回路間の磁束分布の差がほとん
どなくなるため、もし前述した第１の実施形態における
たすき掛け直列接続回路の並列接続回路間に定常通電電
流の不平衡が生じても、回転子の振動をほとんど生じな
いようにすることができる。

【００５３】（第４の実施形態）図３は、本実施形態に
よる２極界磁巻線の一例を示す巻線展開図であり、各極
１コイル分のみのダブルパンケーキ巻きコイルを示して
いる。なお、各極の界磁巻線は、通常複数コイルの直列
接続から成るが、１コイル分以外はその繰り返しである
ため、ここではその図示を省略している。

【００５４】すなわち、本実施形態では、図３に示すよ
うに、偶数本（本実施形態では２本）の超電導導体を、
図中黒丸で示すそれぞれスロット内巻線経路上対向する
２点、すなわちそれぞれ反対側のエンドアーク部のスロ
ット底をダブルパンケーキ巻きコイルの巻き始めとし、
並列に隣接するターンとして巻回するようにしている。

【００５５】以上のように構成した本実施形態の２極界
磁巻線を備えた超電導回転子においては、各極の界磁巻
線並列回路の巻回を、巻回経路上対向する位置から巻き
始めて隣接するターンで構成していることにより、当該
並列回路間の磁束分布が全く同一となるため、もし前述
した第１の実施形態におけるたすき掛け直列接続回路の
並列接続回路間に定常通電電流の不平衡が生じても、回
転子の振動を全く生じないようにすることができる。

【００５６】（第５の実施形態）図４は、本実施形態に
よる界磁巻線の直線部における１つのスロット内コイル
の一例を示す断面図である。

【００５７】すなわち、本実施形態では、図４に示すよ
うに、各スロット内部の界磁巻線を複数（本実施形態で
は２つ）のダブルパンケーキコイルで構成し、巻線内周
磁極側および巻線外周反磁極側の各ダブルパンケーキコ
イルは、１本の超電導導体を巻回した１並列回路とする
ようにしている。

【００５８】ここで、各極界磁巻線は、例えば各スロッ
ト内の巻線内周磁極側ダブルパンケーキコイルのみ、お
よび各スロット内の巻線外周反磁極側ダブルパンケーキ
コイルのみで直列接続した回路を並列に用いることとす
る。

【００５９】以上のように構成した本実施形態の界磁巻
線を備えた超電導回転子においては、１スロット内に複
数のダブルパンケーキコイルを有する場合に、各ダブル
パンケーキコイルを並列回路としていることにより、前
述した第３の実施形態あるいは第４の実施形態に示すよ
うに、１つのダブルパンケーキコイル内に並列回路を有
する場合に比べて、コイル間の接続箇所を低減すること
ができる。

【００６０】（第６の実施形態）図５は、本実施形態に
よる４極機における各極界磁巻線並列回路の接続構成の
一例を示す回路図であり、各極の界磁巻線が２つの並列
回路を有している場合を示している。

【００６１】すなわち、図５において、各極の界磁巻線
並列回路１３_NA1 ，１３_SA1 ，１３_NA2 ，１３_SA2 およ
び１３_NB1 ，１３_SB1 ，１３_NB2 ，１３_SB2 のインダク
タンスは、それぞれほぼ同一であるが、界磁巻線並列回
路１３_NA1 と１３_NB1 等のインダクタンスは、必ずしも
同一とは限らない。

【００６２】そこで、本実施形態では、図５に示すよう
に、各極の界磁巻線並列回路をそれぞれたすき掛けに直
列接続し、当該直列接続回路を並列に電流リード５に接
続して、界磁巻線並列回路間のインダクタンスを等しく
するようにしている。

【００６３】以上のように構成した本実施形態の４極界
磁巻線を備えた超電導回転子においては、４極機では、
前述した第５の実施形態のように、各極の界磁巻線をイ
ンダクタンスの異なる並列回路で構成しても、機械角で
１８０度の位置関係にあるのはＮ極同士およびＳ極同士
であることから、本実施形態のようにたすき掛けに直列
接続していることにより、各並列回路間に定常通電電流
の不平衡が生じた場合の回転子振動が全く生じないよう
にすることができる。

【００６４】なお、各極の界磁巻線が４つの並列回路を
有する場合には、上記２つの並列回路をさらにもう１つ
並列に設けるようにすればよい。

【００６５】（第７の実施形態）図６は、本実施形態に
よる界磁巻線の口出し接続構成の一例を示す回路図であ
り、各極２つの並列回路を有する２極界磁巻線の場合を
示している。

【００６６】すなわち、本実施形態では、図６に示すよ
うに、界磁巻線の各並列回路の口出し接続部を、それぞ
れ別々の電流リード１１に接続し、並列回路で導くよう
にしている。

【００６７】以上のように構成した本実施形態の２極界
磁巻線を備えた超電導回転子においては、界磁巻線の各
並列回路内に、界磁巻線コイル間接続電気抵抗に比べて
少なくとも２桁以上大きな常電導抵抗を有する電気抵抗
値の等しい電流リード１１を設置していることにより、
界磁巻線コイル間接続電気抵抗を厳密に管理することな
く、界磁巻線の各並列回路間の定常通電時の電流分配を
均等に保ち、各超電導界磁巻線の並列回路を均等な負荷
率で運転することができる。

【００６８】また、もし界磁巻線の並列回路間に電流不
平衡が生じても、電流リード１１の温度変化に基づく電
気抵抗変化により、電流分配を均一化させることができ
る。

【００６９】（第８の実施形態）図７は、本実施形態に
よる界磁巻線の口出し接続構成の一例を示す回路図であ
り、各極２つの並列回路を有する２極界磁巻線の場合を
示している。

【００７０】すなわち、本実施形態では、図７に示すよ
うに、界磁巻線の各並列回路の口出し接続部を、それぞ
れ別々の電流リード１１、およびスリップリング１２に
接続するようにしている。

【００７１】以上のように構成した本実施形態の２極界
磁巻線を備えた超電導回転子においては、界磁巻線の各
並列回路の口出し接続部を、それぞれ別々の電流リード
１１およびスリップリング１２に接続することにより、
界磁巻線の各並列回路を独立に励磁することができる。

【００７２】（第９の実施形態）図８は、本実施形態に
よる超電導回転子励磁電源の制御装置の一例を示すブロ
ック図である。

【００７３】すなわち、本実施形態では、図８に示すよ
うに、前述した第８の実施形態に一例を示すように構成
された超電導回転子の界磁巻線の各並列回路９に対し
て、個別の励磁電源１４により励磁するようにしてい
る。

【００７４】また、電流平均値演算回路１５により、界
磁巻線の各並列回路の電流値を検出して、各並列回路の
電流平均値を演算し、さらに電流偏差演算回路１６によ
り、当該演算された電流平均値に基づいて、自動電圧調
整器（ＡＶＲ）１７が各励磁電源１４に出力した電圧指
示値を補正するようにしている。

【００７５】以上のように構成した本実施形態の２極界
磁巻線を備えた超電導回転子の運転方法においては、界
磁巻線の各並列回路毎に励磁電流を個別に制御している
ことにより、界磁巻線の各並列回路間の電流分配を能動
的に均一化することができる。

【００７６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に対応す
る発明によれば、巻線取付軸の表面に設けたスロットの
内部に、超電導導体を巻回して磁極を形成した界磁巻
線、および当該界磁巻線に電流を供給する電流リードを
備えて成る大容量超電導回転電機の超電導回転子におい
て、各極の界磁巻線を小電流容量の超電導導体の複数の
並列回路で構成するようにしたので、大電流容量超電導
導体を用いずに、小電流容量超電導導体を用いて界磁巻
線を構成することができると共に、大きな起磁力を有し
ながら自己インダクタンスが小さく、よって励磁電圧が
小さい大容量超電導回転電機の超電導回転子が提供でき
る。

【００７７】また、請求項２に対応する発明によれば、
上記請求項１に対応する発明の大容量超電導回転電機の
超電導回転子において、各スロット内部の界磁巻線は、
複数本の超電導導体を隣接ターンとして並列に巻回する
ようにしたので、もし並列接続回路間に定常通電電流の
不平衡が生じても、回転子の振動をほとんど生じないよ
うにすることが可能な大容量超電導回転電機の超電導回
転子が提供できる。

【００７８】さらに、請求項３に対応する発明によれ
ば、上記請求項２に対応する発明の大容量超電導回転電
機の超電導回転子において、各スロット内部の界磁巻線
をダブルパンケーキコイルで構成し、偶数本の超電導導
体を、２本ずつ互いにコイル経路上対向する位置のスロ
ット底をダブルパンケーキコイル巻き始め位置として巻
回するようにしたので、もし並列接続回路間に定常通電
電流の不平衡が生じても、回転子の振動を全く生じない
ようにすることが可能な大容量超電導回転電機の超電導
回転子が提供できる。

【００７９】さらにまた、請求項４に対応する発明によ
れば、上記請求項１に対応する発明の大容量超電導回転
電機の超電導回転子において、各スロット内部の界磁巻
線を複数のダブルパンケーキコイルで構成し、当該各ス
ロット内の各ダブルパンケーキコイルを並列回路とする
ようにしたので、１ダブルパンケーキコイル内に並列回
路を有する場合に比べて、コイル間の接続箇所を低減す
ることが可能な大容量超電導回転電機の超電導回転子が
提供できる。

【００８０】一方、請求項５および請求項６に対応する
発明によれば、上記請求項１乃至請求項４のいずれか１
項に対応する発明の大容量超電導回転電機の超電導回転
子において、各極の界磁巻線の並列回路数を回転子磁極
数またはその約数とし、かつ各極同一の並列回路構成と
して、各並列回路のインダクタンスがほぼ同一となるよ
うにたすき掛けに組み合わせて直列接続し、さらに界磁
巻線の各並列回路口出し側端子を一つにまとめて電流リ
ードに接続するようにしたので、発電機励磁制御時等に
おいて界磁巻線両端間に電圧を印加した場合に、界磁巻
線各並列回路間に電流不平衡を生じることがなく、各並
列回路を等しい負荷率で運転することができ、前述の小
さな自己インダクタンスに基づく励磁電圧の低減と相ま
って、励磁制御性に優れた大容量超電導回転電機の超電
導回転子が提供できる。

【００８１】一方、請求項７に対応する発明によれば、
上記請求項１乃至請求項５のいずれか１項に対応する発
明の大容量超電導回転電機の超電導回転子において、界
磁巻線の各並列回路口出し側端子をそれぞれ別々の電流
リードに接続するようにしたので、界磁巻線コイル間接
続電気抵抗を厳密に管理することなく、界磁巻線各並列
回路間の定常通電時の電流分配を均等に保ち、各界磁巻
線並列回路を均等な負荷率で運転することができると共
に、もし界磁巻線の並列回路間に電流不平衡が生じて
も、電流リードの温度変化に基づく電気抵抗変化によ
り、電流分配を均一化させることが可能な大容量超電導
回転電機の超電導回転子が提供できる。

【００８２】また、請求項８に対応する発明によれば、
上記請求項１乃至請求項５のいずれか１項に対応する発
明の大容量超電導回転電機の超電導回転子において、界
磁巻線の各並列回路口出し側端子をそれぞれ別々の電流
リードに接続し、かつそれぞれ別々のスリップリングに
接続するようにしたので、界磁巻線の各並列回路を独立
に励磁することが可能な大容量超電導回転電機の超電導
回転子が提供できる。

【００８３】さらに、請求項９および請求項１０に対応
する発明によれば、上記請求項８に対応する発明の大容
量超電導回転電機の超電導回転子の運転を行なう方法に
おいて、界磁巻線の各並列回路の界磁電流を、当該各並
列回路の電流を検出して、それぞれ独立に制御するよう
にしたので、界磁巻線各並列回路間の電流分配を能動的
に均一化することが可能な大容量超電導回転電機の超電
導回転子の運転方法が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による２極超電導回転
子の界磁巻線接続構成の一例を示す回路図。

【図２】本発明の第３の実施形態による２極界磁巻線コ
イルの一例を示す斜視図。

【図３】本発明の第４の実施形態による２極界磁巻線の
一例を示す巻線展開図。

【図４】本発明の第５の実施形態による界磁巻線の直線
部における１つのスロット内コイルの一例を示す断面
図。

【図５】本発明の第６の実施形態による４極機における
各極界磁巻線並列回路の接続構成の一例を示す回路図。

【図６】本発明の第７の実施形態による界磁巻線の口出
し接続構成の一例を示す回路図。

【図７】本発明の第８の実施形態による界磁巻線の口出
し接続構成の一例を示す回路図。

【図８】本発明の第９の実施形態による超電導回転子励
磁電源の制御装置の一例を示すブロック図。

【図９】従来の超電導回転子の界磁巻線の一例を示す斜
視図。

【図１０】従来の超電導回転子のスロット内界磁コイル
の一例を示す断面図。

【図１１】従来の超電導回転子の界磁巻線接続の一例を
示す展開図。

【図１２】従来の超電導回転子の一例を示す縦断面図。

【符号の説明】

１…巻線取付軸、 ２…界磁コイル、 ３…界磁コイル直線部、 ４…界磁コイルエンドコーナ部、 ５…界磁コイルエンドアーク部、 ６…平角成形撚線超電導導体、 ７…スロット間接続部、 ８…極間接続部、 ９…超電導界磁巻線、 １０…界磁巻線口出し接続部、 １１…電流リード、 １２…スリップリング、 １３_NA，１３_NB，１３_SA，１３_SB…各極界磁巻線並列回
路、 １４…励磁電源、 １５…電流平均値演算回路、 １６…電流偏差演算回路、 １７…ＡＶＲ。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 巻線取付軸の表面に設けたスロットの内
   部に、超電導導体を巻回して磁極を形成した界磁巻線、
   および当該界磁巻線に電流を供給する電流リードを備え
   て成る大容量超電導回転電機の超電導回転子において、 前記各極の界磁巻線を小電流容量の超電導導体の複数の
   並列回路で構成するようにしたことを特徴とする大容量
   超電導回転電機の超電導回転子。
2. 【請求項２】 前記請求項１に記載の大容量超電導回転
   電機の超電導回転子において、 前記各スロット内部の界磁巻線は、複数本の超電導導体
   を隣接ターンとして並列に巻回するようにしたことを特
   徴とする大容量超電導回転電機の超電導回転子。
3. 【請求項３】 前記請求項２に記載の大容量超電導回転
   電機の超電導回転子において、 前記各スロット内部の界磁巻線をダブルパンケーキコイ
   ルで構成し、偶数本の超電導導体を、２本ずつ互いにコ
   イル経路上対向する位置のスロット底をダブルパンケー
   キコイル巻き始め位置として巻回するようにしたことを
   特徴とする大容量超電導回転電機の超電導回転子。
4. 【請求項４】 前記請求項１に記載の大容量超電導回転
   電機の超電導回転子において、 前記各スロット内部の界磁巻線を複数のダブルパンケー
   キコイルで構成し、当該各スロット内の各ダブルパンケ
   ーキコイルを並列回路とするようにしたことを特徴とす
   る大容量超電導回転電機の超電導回転子。
5. 【請求項５】 前記請求項１乃至請求項４のいずれか１
   項に記載の大容量超電導回転電機の超電導回転子におい
   て、 前記各極の界磁巻線の並列回路数を回転子磁極数または
   その約数とし、かつ各極同一の並列回路構成として、各
   並列回路のインダクタンスがほぼ同一となるようにたす
   き掛けに組み合わせて直列接続するようにしたことを特
   徴とする大容量超電導回転電機の超電導回転子。
6. 【請求項６】 前記請求項５に記載の大容量超電導回転
   電機の超電導回転子において、 前記界磁巻線の各並列回路口出し側端子を一つにまとめ
   て前記電流リードに接続するようにしたことを特徴とす
   る大容量超電導回転電機の超電導回転子。
7. 【請求項７】 前記請求項１乃至請求項５のいずれか１
   項に記載の大容量超電導回転電機の超電導回転子におい
   て、 前記界磁巻線の各並列回路口出し側端子をそれぞれ別々
   の電流リードに接続するようにしたことを特徴とする大
   容量超電導回転電機の超電導回転子。
8. 【請求項８】 前記請求項１乃至請求項５のいずれか１
   項に記載の大容量超電導回転電機の超電導回転子におい
   て、 前記界磁巻線の各並列回路口出し側端子をそれぞれ別々
   の電流リードに接続し、かつそれぞれ別々のスリップリ
   ングに接続するようにしたことを特徴とする大容量超電
   導回転電機の超電導回転子。
9. 【請求項９】 前記請求項８に記載の大容量超電導回転
   電機の超電導回転子の運転を行なう方法において、 前記界磁巻線の各並列回路の界磁電流を、当該各並列回
   路の電流を検出して、それぞれ独立に制御するようにし
   たことを特徴とする大容量超電導回転電機の超電導回転
   子の運転方法。
10. 【請求項１０】 前記請求項９に記載の大容量超電導回
    転電機の超電導回転子の運転方法において、 前記界磁巻線の各並列回路の電流を検出して当該各並列
    回路の電流平均値を演算し、さらに当該演算された電流
    平均値に基づいて、前記各並列回路毎に励磁電流を個別
    に制御するようにしたことを特徴とする大容量超電導回
    転電機の超電導回転子の運転方法。