JPH10285906A - 超電導回転電機の回転子 - Google Patents
超電導回転電機の回転子Info
- Publication number
- JPH10285906A JPH10285906A JP9081387A JP8138797A JPH10285906A JP H10285906 A JPH10285906 A JP H10285906A JP 9081387 A JP9081387 A JP 9081387A JP 8138797 A JP8138797 A JP 8138797A JP H10285906 A JPH10285906 A JP H10285906A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- superconducting
- winding
- teeth
- superconducting field
- rotor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Motor Or Generator Cooling System (AREA)
- Superconductive Dynamoelectric Machines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 この発明は、急速励磁期間中の渦電流損によ
る巻線取付軸の温度上昇を抑える。 【解決手段】 この発明の超電導界発電機の回転子は、
超電導界磁巻線３の外周部に周方向に間隔をおいて軸線
方向に延びて形成された複数個のスロット１６及びティ
ース１７を有する筒状の巻線取付軸２と、スロット１６
内に巻回された超電導界磁巻線３と、巻線取付軸２を覆
い超電導界磁巻線３を冷却する冷媒を貯留する外筒とを
備え、ティース１７の超電導界磁巻線３に接する面には
巻線取付軸２の半径方向に延びた溝２０が複数個形成さ
れている。
る巻線取付軸の温度上昇を抑える。 【解決手段】 この発明の超電導界発電機の回転子は、
超電導界磁巻線３の外周部に周方向に間隔をおいて軸線
方向に延びて形成された複数個のスロット１６及びティ
ース１７を有する筒状の巻線取付軸２と、スロット１６
内に巻回された超電導界磁巻線３と、巻線取付軸２を覆
い超電導界磁巻線３を冷却する冷媒を貯留する外筒とを
備え、ティース１７の超電導界磁巻線３に接する面には
巻線取付軸２の半径方向に延びた溝２０が複数個形成さ
れている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は超電導回転電機の
回転子、詳しくはこの回転子の超電導界磁巻線を保持し
ている巻線取付軸の冷却に関するものである。
回転子、詳しくはこの回転子の超電導界磁巻線を保持し
ている巻線取付軸の冷却に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図６は例えば特開平３−２８４１６３号
公報に示された従来の超電導回転電機である超電導発電
機の回転子を示す側断面図であり、トルクチューブ１に
連結された円筒状の巻線取付軸２には超電導界磁巻線３
が装着されている。巻線取付軸２は常温ダンパ４及び低
温ダンパ５で取り囲まれている。巻線取付軸２の外周部
に設けられたヘリウム外筒６と巻線取付軸２の側面部に
設けられたヘリウム端板７とにより貯液槽１５が形成さ
れている。常温ダンパ４及びトルクチューブ１に連結さ
れた第１の端部軸８、第２の端部軸９は軸受１０に回転
自在に支持されている。第２の端部軸９には超電導界磁
巻線３に界磁電流を供給するスリップリング１１が設け
られている。トルクチューブ１には極低温部である巻線
取付軸２、超電導界磁巻線３への進入熱抑制のための熱
交換器１２および側部輻射シールド１３が設けられてい
る。また、ヘリウム外筒６と低温ダンパ５との間及び低
温ダンパ５と常温ダンパ４との間にはそれぞれ真空断熱
部１４が形成されている。
公報に示された従来の超電導回転電機である超電導発電
機の回転子を示す側断面図であり、トルクチューブ１に
連結された円筒状の巻線取付軸２には超電導界磁巻線３
が装着されている。巻線取付軸２は常温ダンパ４及び低
温ダンパ５で取り囲まれている。巻線取付軸２の外周部
に設けられたヘリウム外筒６と巻線取付軸２の側面部に
設けられたヘリウム端板７とにより貯液槽１５が形成さ
れている。常温ダンパ４及びトルクチューブ１に連結さ
れた第１の端部軸８、第２の端部軸９は軸受１０に回転
自在に支持されている。第２の端部軸９には超電導界磁
巻線３に界磁電流を供給するスリップリング１１が設け
られている。トルクチューブ１には極低温部である巻線
取付軸２、超電導界磁巻線３への進入熱抑制のための熱
交換器１２および側部輻射シールド１３が設けられてい
る。また、ヘリウム外筒６と低温ダンパ５との間及び低
温ダンパ５と常温ダンパ４との間にはそれぞれ真空断熱
部１４が形成されている。
【０００３】上記の構成により超電導界磁巻線３を極低
温に冷却して電気抵抗を零の状態とし、励磁損失を無く
す。この状態で超電導界磁巻線３にスリップリング１１
から界磁電流を供給して強力な磁界を発生させ、全体と
して磁石として作用する回転子をその外周に設けられた
固定子（図示せず）内で回転させて、固定子に交流電力
を発生させる。
温に冷却して電気抵抗を零の状態とし、励磁損失を無く
す。この状態で超電導界磁巻線３にスリップリング１１
から界磁電流を供給して強力な磁界を発生させ、全体と
して磁石として作用する回転子をその外周に設けられた
固定子（図示せず）内で回転させて、固定子に交流電力
を発生させる。
【０００４】図７は巻線取付軸２及びヘリウム外筒６の
横断面図である。ヘリウム外筒６の内側が貯液槽１５と
なり、この貯液槽１５には超電導界磁巻線３を冷却する
液体ヘリウムが蓄えられている。また、巻線取付軸２に
は周方向に間隔をおいて軸線方向に延びて形成された複
数個のスロット１６及びティース１７が形成されてお
り、その中に超電導界磁巻線３が巻回されている。
横断面図である。ヘリウム外筒６の内側が貯液槽１５と
なり、この貯液槽１５には超電導界磁巻線３を冷却する
液体ヘリウムが蓄えられている。また、巻線取付軸２に
は周方向に間隔をおいて軸線方向に延びて形成された複
数個のスロット１６及びティース１７が形成されてお
り、その中に超電導界磁巻線３が巻回されている。
【０００５】図８は超電導界磁巻線３の付近の部分拡大
図である。超電導界磁巻線３に加わるトルクはスロット
１６間のティース１７で支持されている。また、スロッ
ト１６の底には巻線取付軸２の内部と液体連通した冷却
孔１８が設けられている。また、超電導界磁巻線３の外
周側には、回転子の回転により生じる遠心力により超電
導界磁巻線３が半径方向に移動するのを防止するために
詰め物１９が設けられている。
図である。超電導界磁巻線３に加わるトルクはスロット
１６間のティース１７で支持されている。また、スロッ
ト１６の底には巻線取付軸２の内部と液体連通した冷却
孔１８が設けられている。また、超電導界磁巻線３の外
周側には、回転子の回転により生じる遠心力により超電
導界磁巻線３が半径方向に移動するのを防止するために
詰め物１９が設けられている。
【０００６】超電導回転電機である超電導発電機のメリ
ットとして期待されているのは、電力系統の安定度向上
である。常電導発電機に比べ同一送電線で安定して送電
できる電力が増大するため、送電線の建設費を大幅に削
減できるなど大きな経済効果がある。
ットとして期待されているのは、電力系統の安定度向上
である。常電導発電機に比べ同一送電線で安定して送電
できる電力が増大するため、送電線の建設費を大幅に削
減できるなど大きな経済効果がある。
【０００７】ところで、電力系統の安定度向上のために
は、超電導界磁巻線３に供給される界磁電流を電力変動
に合わせて急速に制御する必要がある。界磁電流の急変
に伴い巻線取付軸２に印加される磁界が変動するため、
巻線取付軸２には「レンツの法則」により磁界変動を妨
げる方向に渦電流が流れて渦電流損が生じる。この渦電
流損は巻線取付軸２のＮ極、Ｓ極間のティース１７にお
いて最大となる。ティース１７の温度が上昇すると隣接
している超電導界磁巻線３の温度も上昇する。
は、超電導界磁巻線３に供給される界磁電流を電力変動
に合わせて急速に制御する必要がある。界磁電流の急変
に伴い巻線取付軸２に印加される磁界が変動するため、
巻線取付軸２には「レンツの法則」により磁界変動を妨
げる方向に渦電流が流れて渦電流損が生じる。この渦電
流損は巻線取付軸２のＮ極、Ｓ極間のティース１７にお
いて最大となる。ティース１７の温度が上昇すると隣接
している超電導界磁巻線３の温度も上昇する。
【０００８】図９は急速励磁期間中のティース１７及び
超電導界磁巻線３の温度変化の一例を示す。励磁開始時
点でのティース１７および超電導界磁巻線３の温度の初
期値を液体ヘリウムの温度約４．２Ｋとすると、約３．
５秒後には超電導界磁巻線３が臨界温度に達し、超電導
状態から常電導状態になり、通電不可能となる。
超電導界磁巻線３の温度変化の一例を示す。励磁開始時
点でのティース１７および超電導界磁巻線３の温度の初
期値を液体ヘリウムの温度約４．２Ｋとすると、約３．
５秒後には超電導界磁巻線３が臨界温度に達し、超電導
状態から常電導状態になり、通電不可能となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従来の超電導回転電機
の回転子は以上のように構成されているので、電力系統
の安定度向上のために急速励磁を実施すると、巻線取付
軸２の渦電流損により超電導界磁巻線３の温度が上昇
し、電力系統の安定度を目指して過剰に励磁制御を行う
と、超電導状態を維持できなくなる、いわゆるクエンチ
を発生し、運転継続することが不可能となり、電力供給
停止に至るおそれがあるといった問題点があった。
の回転子は以上のように構成されているので、電力系統
の安定度向上のために急速励磁を実施すると、巻線取付
軸２の渦電流損により超電導界磁巻線３の温度が上昇
し、電力系統の安定度を目指して過剰に励磁制御を行う
と、超電導状態を維持できなくなる、いわゆるクエンチ
を発生し、運転継続することが不可能となり、電力供給
停止に至るおそれがあるといった問題点があった。
【００１０】この発明は、上記のような問題点を解決す
ることを課題とするものであって、急速励磁期間中の渦
電流損による巻線取付軸の温度上昇を抑えることによっ
て、従来よりも高い信頼性を有す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。
ることを課題とするものであって、急速励磁期間中の渦
電流損による巻線取付軸の温度上昇を抑えることによっ
て、従来よりも高い信頼性を有す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。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、外周
部に周方向に間隔をおいて軸線方向に延びて形成された
複数個のスロット及びティースを有する筒状の巻線取付
軸と、前記スロット内に巻回された超電導界磁巻線と、
前記巻線取付軸を覆い前記超電導界磁巻線を冷却する冷
媒を貯留する外筒とを備え、前記ティースの前記超電導
界磁巻線に接する面には前記巻線取付軸の半径方向に延
びた溝が複数個形成されているものである。
部に周方向に間隔をおいて軸線方向に延びて形成された
複数個のスロット及びティースを有する筒状の巻線取付
軸と、前記スロット内に巻回された超電導界磁巻線と、
前記巻線取付軸を覆い前記超電導界磁巻線を冷却する冷
媒を貯留する外筒とを備え、前記ティースの前記超電導
界磁巻線に接する面には前記巻線取付軸の半径方向に延
びた溝が複数個形成されているものである。
【００１２】また、請求項２の発明は、外周部に周方向
に間隔をおいて軸線方向に延びて形成された複数個のス
ロット及びティースを有する筒状の巻線取付軸と、前記
スロット内に巻回された超電導界磁巻線と、前記巻線取
付軸を覆い前記超電導界磁巻線を冷却する冷媒を貯留す
る外筒と、前記ティースと前記超電導界磁巻線との間に
設けられ半径方向に延びた複数個の溝を有する高熱伝導
率金属で構成された冷却部材とを備えたものである。
に間隔をおいて軸線方向に延びて形成された複数個のス
ロット及びティースを有する筒状の巻線取付軸と、前記
スロット内に巻回された超電導界磁巻線と、前記巻線取
付軸を覆い前記超電導界磁巻線を冷却する冷媒を貯留す
る外筒と、前記ティースと前記超電導界磁巻線との間に
設けられ半径方向に延びた複数個の溝を有する高熱伝導
率金属で構成された冷却部材とを備えたものである。
【００１３】また、請求項３の発明は、外周部に周方向
に間隔をおいて軸線方向に延びて形成された複数個のス
ロット及びティースを有する筒状の巻線取付軸と、前記
スロット内に巻回された超電導界磁巻線と、前記巻線取
付軸を覆い前記超電導界磁巻線を冷却する冷媒を貯留す
る外筒と、前記超電導界磁巻線と対向する前記ティース
の面及び外周面を覆う高熱伝導率金属で構成された断面
コの字状の冷却部材とを備えたものである。
に間隔をおいて軸線方向に延びて形成された複数個のス
ロット及びティースを有する筒状の巻線取付軸と、前記
スロット内に巻回された超電導界磁巻線と、前記巻線取
付軸を覆い前記超電導界磁巻線を冷却する冷媒を貯留す
る外筒と、前記超電導界磁巻線と対向する前記ティース
の面及び外周面を覆う高熱伝導率金属で構成された断面
コの字状の冷却部材とを備えたものである。
【００１４】また、請求項４の発明は、冷却部材の半径
方向部に半径方向に延びた溝を形成したものである。
方向部に半径方向に延びた溝を形成したものである。
【００１５】また、請求項５の発明は、冷却部材を銅、
銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金で構成し
たものである。
銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金で構成し
たものである。
【００１６】また、請求項６の発明は、ティースに対向
する側の超電導界磁巻線に、低熱伝導率材料で構成され
た熱遮蔽板を設けたものである。
する側の超電導界磁巻線に、低熱伝導率材料で構成され
た熱遮蔽板を設けたものである。
【００１７】また、請求項７の発明は、熱遮蔽板をガラ
スエポキシ積層材料、繊維強化プラスチックまたは高分
子材料で構成したものである。
スエポキシ積層材料、繊維強化プラスチックまたは高分
子材料で構成したものである。
【００１８】
実施の形態１．以下、この発明の実施の形態１について
説明する。図１は実施の形態１の超電導発電機の回転子
のスロット及びティースの部分斜視図である。巻線取付
軸２には複数個のスロット１６が形成されており、その
中に超電導界磁巻線３が巻回されている。超電導界磁巻
線３に接するティース１７の面には半径方向に延びた複
数個の溝２０が形成されている。
説明する。図１は実施の形態１の超電導発電機の回転子
のスロット及びティースの部分斜視図である。巻線取付
軸２には複数個のスロット１６が形成されており、その
中に超電導界磁巻線３が巻回されている。超電導界磁巻
線３に接するティース１７の面には半径方向に延びた複
数個の溝２０が形成されている。
【００１９】上記構成の超電導回転電機である超電導発
電機の回転子では、ティース１７の外周側に蓄えられた
液体ヘリウムが溝２０に流入し、ティース１７に発生し
た渦電流損による熱を奪う。回転子の回転により液体ヘ
リウムには外周方向に遠心力が作用しているが、温度上
昇したスロット１６内のヘリウムは遠心力に逆らって自
然対流により冷却孔１８から巻線取付軸２の空洞内部へ
流れる。こうして、液体ヘリウムの流れ及び溝２０の形
成に伴うティース１７の冷却面積増大により、ティース
１７の温度上昇は図２に示すように従来構造よりも減少
し、その結果、超電導界磁巻線３の温度は臨界温度に達
することが無くなる。また、上記実施の形態１の超電導
発電機の回転子は、従来のティースを溝加工するだけで
簡単に得ることができる。
電機の回転子では、ティース１７の外周側に蓄えられた
液体ヘリウムが溝２０に流入し、ティース１７に発生し
た渦電流損による熱を奪う。回転子の回転により液体ヘ
リウムには外周方向に遠心力が作用しているが、温度上
昇したスロット１６内のヘリウムは遠心力に逆らって自
然対流により冷却孔１８から巻線取付軸２の空洞内部へ
流れる。こうして、液体ヘリウムの流れ及び溝２０の形
成に伴うティース１７の冷却面積増大により、ティース
１７の温度上昇は図２に示すように従来構造よりも減少
し、その結果、超電導界磁巻線３の温度は臨界温度に達
することが無くなる。また、上記実施の形態１の超電導
発電機の回転子は、従来のティースを溝加工するだけで
簡単に得ることができる。
【００２０】実施の形態２．以下、この発明の実施の形
態２について図に基づいて説明する。図３は実施の形態
２の超電導発電機の回転子のスロット及びティースの部
分斜視図である。この実施の形態ではティース１７と超
電導界磁巻線３との間には半径方向に延びた複数個の溝
２１ａが形成された冷却部材２１が設けられている。
態２について図に基づいて説明する。図３は実施の形態
２の超電導発電機の回転子のスロット及びティースの部
分斜視図である。この実施の形態ではティース１７と超
電導界磁巻線３との間には半径方向に延びた複数個の溝
２１ａが形成された冷却部材２１が設けられている。
【００２１】この冷却部材２１は高熱伝導率金属である
例えば銅、銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合
金から構成されている。銅、銅合金、アルミニウム、ア
ルミニウム合金の熱伝導率は極低温で１０００Ｗ／ｍ／
Ｋのオーダであり、巻線取付軸２の主要材料である鉄基
超合金、Ｎｉ基超合金の熱伝導率１Ｗ／ｍ／Ｋに比べ約
１０００倍の熱伝導率を有しており、伝熱抵抗として無
視できる量である。また、銅、銅合金、アルミニウム、
アルミニウム合金は価格、入手性、加工性いずれも優れ
ており、これらを使用することにより、信頼性が高くか
つ製作コストが低い超電導発電機の回転子を得ることが
できる。
例えば銅、銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合
金から構成されている。銅、銅合金、アルミニウム、ア
ルミニウム合金の熱伝導率は極低温で１０００Ｗ／ｍ／
Ｋのオーダであり、巻線取付軸２の主要材料である鉄基
超合金、Ｎｉ基超合金の熱伝導率１Ｗ／ｍ／Ｋに比べ約
１０００倍の熱伝導率を有しており、伝熱抵抗として無
視できる量である。また、銅、銅合金、アルミニウム、
アルミニウム合金は価格、入手性、加工性いずれも優れ
ており、これらを使用することにより、信頼性が高くか
つ製作コストが低い超電導発電機の回転子を得ることが
できる。
【００２２】上記構成の超電導発電機の回転子では、テ
ィース１７に発生した渦電流損による熱は冷却部材２１
に伝達される。ティース１７の外周側に蓄えられた液体
ヘリウムは冷却部材２１の溝２１ａを流通し、ティース
１７に発生した渦電流損の熱を奪う。回転子の回転によ
り液体ヘリウムには外周方向に遠心力が作用しており、
温度上昇したスロット１６内の液体ヘリウムは遠心力に
逆らって対流により冷却孔１８から巻線取付軸２の空洞
内部へ流れる。また、冷却部材２１は高熱伝導率金属で
構成されているため、ティース１７と冷却部材２１との
温度差は無視でき、実施の形態１と同様の冷却効果を得
ることができる。その結果、急速励磁期間中、超電導界
磁巻線３の温度は臨界温度に達することは無い。また、
この実施の形態では、切削速度の低いティースの溝機械
加工が不要となるため、製作時間の低減が図れる。
ィース１７に発生した渦電流損による熱は冷却部材２１
に伝達される。ティース１７の外周側に蓄えられた液体
ヘリウムは冷却部材２１の溝２１ａを流通し、ティース
１７に発生した渦電流損の熱を奪う。回転子の回転によ
り液体ヘリウムには外周方向に遠心力が作用しており、
温度上昇したスロット１６内の液体ヘリウムは遠心力に
逆らって対流により冷却孔１８から巻線取付軸２の空洞
内部へ流れる。また、冷却部材２１は高熱伝導率金属で
構成されているため、ティース１７と冷却部材２１との
温度差は無視でき、実施の形態１と同様の冷却効果を得
ることができる。その結果、急速励磁期間中、超電導界
磁巻線３の温度は臨界温度に達することは無い。また、
この実施の形態では、切削速度の低いティースの溝機械
加工が不要となるため、製作時間の低減が図れる。
【００２３】実施の形態３．以下、この発明の実施の形
態３について図に基づいて説明する。図４はこの発明の
実施の形態３の超電導発電機の回転子のスロット及びテ
ィースの部分斜視図である。この実施の形態３では高熱
伝導率金属で構成された断面コの字型の冷却部材２２が
ティース１７を覆うようにして設けられている。冷却部
材２２は、ティース１７の半径方向に延びた側面と接す
る半径方向部２２ａと、ティース１７の外周面と接する
円周方向部２２ｂとから形成されている。冷却部材２２
の半径方向部２２ａには巻線取付軸２の半径方向に延び
た複数個の溝２２ａ１が形成されている。なお、冷却部
材２２の材料は実施の形態２と同様に、例えば銅、銅合
金、アルミニウム、アルミニウム合金等を用いればよ
い。
態３について図に基づいて説明する。図４はこの発明の
実施の形態３の超電導発電機の回転子のスロット及びテ
ィースの部分斜視図である。この実施の形態３では高熱
伝導率金属で構成された断面コの字型の冷却部材２２が
ティース１７を覆うようにして設けられている。冷却部
材２２は、ティース１７の半径方向に延びた側面と接す
る半径方向部２２ａと、ティース１７の外周面と接する
円周方向部２２ｂとから形成されている。冷却部材２２
の半径方向部２２ａには巻線取付軸２の半径方向に延び
た複数個の溝２２ａ１が形成されている。なお、冷却部
材２２の材料は実施の形態２と同様に、例えば銅、銅合
金、アルミニウム、アルミニウム合金等を用いればよ
い。
【００２４】上記の超電導発電機の回転子では、ティー
ス１７に発生した渦電流損による熱は冷却部材２２に伝
達される。ティース１７の外周側に蓄えられた液体ヘリ
ウムは冷却部材２２の溝２２ａ１に流入し、ティース１
７に発生した渦電流損の熱を奪う。温度上昇したスロッ
ト１６内の液体ヘリウムは回転子の回転により生じた遠
心力に逆らって冷却孔１８から巻線取付軸２の内部空洞
部へ流れる。この実施の形態では、ティース１７の外周
側とスロット１６の底面側とは冷却部材２２の半径方向
部２２ａと円周方向部２２ｂとで熱的に短絡して、均熱
化が図られている。このため、実施の形態１、２に比較
してさらに高い冷却効果を得ることができる。その結
果、さらに厳しい急速励磁を実施しても、超電導界磁巻
線３の温度は臨界温度に達することはなく、電力系統の
安定度の向上を図ることができる。
ス１７に発生した渦電流損による熱は冷却部材２２に伝
達される。ティース１７の外周側に蓄えられた液体ヘリ
ウムは冷却部材２２の溝２２ａ１に流入し、ティース１
７に発生した渦電流損の熱を奪う。温度上昇したスロッ
ト１６内の液体ヘリウムは回転子の回転により生じた遠
心力に逆らって冷却孔１８から巻線取付軸２の内部空洞
部へ流れる。この実施の形態では、ティース１７の外周
側とスロット１６の底面側とは冷却部材２２の半径方向
部２２ａと円周方向部２２ｂとで熱的に短絡して、均熱
化が図られている。このため、実施の形態１、２に比較
してさらに高い冷却効果を得ることができる。その結
果、さらに厳しい急速励磁を実施しても、超電導界磁巻
線３の温度は臨界温度に達することはなく、電力系統の
安定度の向上を図ることができる。
【００２５】実施の形態４．以下、この発明の実施の形
態４について図に基づいて説明する。図５はこの発明の
実施の形態４の超電導発電機の回転子のスロット及びテ
ィースの部分斜視図である。この実施の形態では、ティ
ース１７に接して半径方向に延びた複数個の溝２１ａを
有する冷却部材２１が設けられている。この冷却部材２
１は高熱伝導率金属の材料で構成されており、この冷却
部材２１と超電導界磁巻線３との間には低熱伝導率材料
で構成された熱遮蔽板２３が設けられている。
態４について図に基づいて説明する。図５はこの発明の
実施の形態４の超電導発電機の回転子のスロット及びテ
ィースの部分斜視図である。この実施の形態では、ティ
ース１７に接して半径方向に延びた複数個の溝２１ａを
有する冷却部材２１が設けられている。この冷却部材２
１は高熱伝導率金属の材料で構成されており、この冷却
部材２１と超電導界磁巻線３との間には低熱伝導率材料
で構成された熱遮蔽板２３が設けられている。
【００２６】低熱伝導率材料としては、例えばガラスエ
ポキシ積層材料、繊維強化プラスチック、高分子材料等
を用いることができる。ガラスエポキシ積層材料、繊維
強化プラスチック、高分子材料の熱伝導率は極低温で
０．０２Ｗ／ｍ／Ｋのオーダであり、巻線取付軸２の主
要材料である鉄基超合金、Ｎｉ基超合金の熱伝導率１Ｗ
／ｍ／Ｋに比べ約５０分の１程度であり、遮蔽板２３を
薄くしても熱伝導を大幅に制限できる。このため、熱遮
蔽板２３用のスペースをそれ程必要としない。また、ガ
ラスエポキシ積層材料、繊維強化プラスチック、高分子
材料は価格、入手性、加工性いずれも優れており、これ
らを使用することにより、信頼性が高くかつ製作コスト
が低い超電導発電機の回転子を得ることができる。
ポキシ積層材料、繊維強化プラスチック、高分子材料等
を用いることができる。ガラスエポキシ積層材料、繊維
強化プラスチック、高分子材料の熱伝導率は極低温で
０．０２Ｗ／ｍ／Ｋのオーダであり、巻線取付軸２の主
要材料である鉄基超合金、Ｎｉ基超合金の熱伝導率１Ｗ
／ｍ／Ｋに比べ約５０分の１程度であり、遮蔽板２３を
薄くしても熱伝導を大幅に制限できる。このため、熱遮
蔽板２３用のスペースをそれ程必要としない。また、ガ
ラスエポキシ積層材料、繊維強化プラスチック、高分子
材料は価格、入手性、加工性いずれも優れており、これ
らを使用することにより、信頼性が高くかつ製作コスト
が低い超電導発電機の回転子を得ることができる。
【００２７】上記の超電導発電機の回転子では、ティー
ス１７に発生した渦電流損の熱は冷却部材２１に伝熱さ
れる。ティース１７の外周側に蓄えられた液体ヘリウム
は冷却部材２１の溝２１ａに流入し、ティース１７に発
生した渦電流損による熱を奪う。温度が上昇した液体ヘ
リウムは回転子の回転による生じた遠心力に逆らって対
流により冷却孔１８から巻線取付軸２の内部に流れる。
この実施の形態では、冷却部材２１は高熱伝導率金属で
構成されているため、ティース１７と冷却部材２１との
温度差は無視でき、実施の形態２と同様にティース１７
の温度上昇が抑制される。さらに、冷却部材２１と超電
導界磁巻線３との間の熱遮蔽板２３により熱伝導が制約
されているため、超電導界磁巻線３の温度上昇を実施の
形態２の場合よりもさらに低く抑えることができる。そ
の結果、さらに厳しい急速励磁を実施しても、超電導界
磁巻線３の温度は臨界温度に達することが無く、電力系
統の安定度の向上が図れる。
ス１７に発生した渦電流損の熱は冷却部材２１に伝熱さ
れる。ティース１７の外周側に蓄えられた液体ヘリウム
は冷却部材２１の溝２１ａに流入し、ティース１７に発
生した渦電流損による熱を奪う。温度が上昇した液体ヘ
リウムは回転子の回転による生じた遠心力に逆らって対
流により冷却孔１８から巻線取付軸２の内部に流れる。
この実施の形態では、冷却部材２１は高熱伝導率金属で
構成されているため、ティース１７と冷却部材２１との
温度差は無視でき、実施の形態２と同様にティース１７
の温度上昇が抑制される。さらに、冷却部材２１と超電
導界磁巻線３との間の熱遮蔽板２３により熱伝導が制約
されているため、超電導界磁巻線３の温度上昇を実施の
形態２の場合よりもさらに低く抑えることができる。そ
の結果、さらに厳しい急速励磁を実施しても、超電導界
磁巻線３の温度は臨界温度に達することが無く、電力系
統の安定度の向上が図れる。
【００２８】なお、上記実施の形態では、冷却部材２１
と超電導界磁巻線３との間に熱遮蔽板２３を設けたが、
実施の形態１のティース１７と超電導界磁巻線３との
間、あるいは実施の形態３の冷却部材２２と超電導界磁
巻線３との間に熱遮蔽板２３を設けても同様の効果を得
ることができる。
と超電導界磁巻線３との間に熱遮蔽板２３を設けたが、
実施の形態１のティース１７と超電導界磁巻線３との
間、あるいは実施の形態３の冷却部材２２と超電導界磁
巻線３との間に熱遮蔽板２３を設けても同様の効果を得
ることができる。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、ティースの超電導界磁巻線に接する面に巻線取
付軸の半径方向に延びた溝を複数個形成したので、ティ
ースに発生した渦電流損による超電導界磁巻線の温度上
昇は、ティースの冷却面積の増大および溝内の冷媒流通
により抑制され、電力系統の安定度が向上する。また、
従来のティースを溝加工するだけでよく、設計変更が少
なくてよいという効果もある。
よれば、ティースの超電導界磁巻線に接する面に巻線取
付軸の半径方向に延びた溝を複数個形成したので、ティ
ースに発生した渦電流損による超電導界磁巻線の温度上
昇は、ティースの冷却面積の増大および溝内の冷媒流通
により抑制され、電力系統の安定度が向上する。また、
従来のティースを溝加工するだけでよく、設計変更が少
なくてよいという効果もある。
【００３０】また、請求項２の発明によればティースと
超電導界磁巻線との間に半径方向に延びた複数個の溝を
有する高熱伝導率金属で構成された冷却部材を設けたの
で、ティースに発生した渦電流損による超電導界磁巻線
の温度上昇は、ティースの冷却面積の増大および溝内の
冷媒流通により抑制され、電力系統の安定度が向上す
る。また、切削速度の低いティースの機械加工が不要と
なり、製作時間が短縮化される。
超電導界磁巻線との間に半径方向に延びた複数個の溝を
有する高熱伝導率金属で構成された冷却部材を設けたの
で、ティースに発生した渦電流損による超電導界磁巻線
の温度上昇は、ティースの冷却面積の増大および溝内の
冷媒流通により抑制され、電力系統の安定度が向上す
る。また、切削速度の低いティースの機械加工が不要と
なり、製作時間が短縮化される。
【００３１】また、請求項３の発明によれば、超電導界
磁巻線と対向するティースの面及び外周面を覆う高熱伝
導率金属で構成された断面コの字状の冷却部材を備え、
ティースの外周部とスロットの底面とは冷却部材で熱的
に短絡されており、均熱化を図ることができるので、テ
ィースに発生した渦電流損による超電導界磁巻線の局部
的な温度上昇を抑えることができ、電力系統の安定度が
向上する。
磁巻線と対向するティースの面及び外周面を覆う高熱伝
導率金属で構成された断面コの字状の冷却部材を備え、
ティースの外周部とスロットの底面とは冷却部材で熱的
に短絡されており、均熱化を図ることができるので、テ
ィースに発生した渦電流損による超電導界磁巻線の局部
的な温度上昇を抑えることができ、電力系統の安定度が
向上する。
【００３２】また、請求項４の発明によれば、冷却部材
の半径方向部に溝を形成したので、溝内の冷媒流通によ
りティースに発生した渦電流損による超電導界磁巻線の
温度上昇は抑制される。
の半径方向部に溝を形成したので、溝内の冷媒流通によ
りティースに発生した渦電流損による超電導界磁巻線の
温度上昇は抑制される。
【００３３】また、請求項５の発明によれば、冷却部材
を低価格で、かつ加工性の優れた銅、銅合金、アルミニ
ウムまたはアルミニウム合金で構成したので、信頼性が
高く、また製造コストが低い超電導回転電機の回転子を
得ることができる。
を低価格で、かつ加工性の優れた銅、銅合金、アルミニ
ウムまたはアルミニウム合金で構成したので、信頼性が
高く、また製造コストが低い超電導回転電機の回転子を
得ることができる。
【００３４】また、請求項６の発明によれば、ティース
に対向する側の超電導界磁巻線に、低熱伝導率材料で構
成された熱遮蔽板を設けたので、熱遮蔽板により熱伝導
が制約され、超電導界磁巻線の温度上昇を抑えることが
できる。
に対向する側の超電導界磁巻線に、低熱伝導率材料で構
成された熱遮蔽板を設けたので、熱遮蔽板により熱伝導
が制約され、超電導界磁巻線の温度上昇を抑えることが
できる。
【００３５】また、請求項７の発明は、熱遮蔽板を低価
格で、かつ加工性の優れたガラスエポキシ積層材料、繊
維強化プラスチックまたは高分子材料で構成したので、
信頼性が高く、また製造コストが低い超電導回転電機の
回転子を得ることができる。
格で、かつ加工性の優れたガラスエポキシ積層材料、繊
維強化プラスチックまたは高分子材料で構成したので、
信頼性が高く、また製造コストが低い超電導回転電機の
回転子を得ることができる。
【図１】 この発明の実施の形態１を示す超電導発電機
の回転子のスロット及びティースの部分斜視図である。
の回転子のスロット及びティースの部分斜視図である。
【図２】 この発明の実施例１を適用した場合の急速励
磁期間中のティース及び超電導界磁巻線の温度上昇の一
例を示す図である。
磁期間中のティース及び超電導界磁巻線の温度上昇の一
例を示す図である。
【図３】 この発明の実施の形態２を示す超電導発電機
の回転子のスロット及びティースの部分斜視図である。
の回転子のスロット及びティースの部分斜視図である。
【図４】 この発明の実施の形態３を示す超電導発電機
の回転子のスロット及びティースの部分斜視図である。
の回転子のスロット及びティースの部分斜視図である。
【図５】 この発明の実施の形態５を示す超電導発電機
の回転子のスロット及びティースの部分斜視図である。
の回転子のスロット及びティースの部分斜視図である。
【図６】 従来の超電導発電機の回転子の概略断面図で
ある。
ある。
【図７】 従来の超電導発電機の回転子の巻線取付軸の
横断面図である。
横断面図である。
【図８】 従来の超電導発電機の回転子のスロット及び
ティースの断面図である。
ティースの断面図である。
【図９】 従来の超電導発電機の回転子における、急速
励磁期間中のティース及び超電導導体の温度上昇の一例
を示す図である。
励磁期間中のティース及び超電導導体の温度上昇の一例
を示す図である。
２ 巻線取付軸、３ 超電導界磁巻線、６ ヘリウム外
筒、１６ スロット、１７ ティース、２０ 溝、２
１、２２ 冷却部材、２２ａ 半径方向部、２２ａ１
溝、２２ｂ 円周方向部、２３ 熱遮蔽板。
筒、１６ スロット、１７ ティース、２０ 溝、２
１、２２ 冷却部材、２２ａ 半径方向部、２２ａ１
溝、２２ｂ 円周方向部、２３ 熱遮蔽板。
Claims (7)
- 【請求項１】 外周部に周方向に間隔をおいて軸線方向
に延びて形成された複数個のスロット及びティースを有
する筒状の巻線取付軸と、前記スロット内に巻回された
超電導界磁巻線と、前記巻線取付軸を覆い前記超電導界
磁巻線を冷却する冷媒を貯留する外筒とを備え、前記テ
ィースの前記超電導界磁巻線に接する面には前記巻線取
付軸の半径方向に延びた溝が複数個形成されている超電
導回転電機の回転子。 - 【請求項２】 外周部に周方向に間隔をおいて軸線方向
に延びて形成された複数個のスロット及びティースを有
する筒状の巻線取付軸と、前記スロット内に巻回された
超電導界磁巻線と、前記巻線取付軸を覆い前記超電導界
磁巻線を冷却する冷媒を貯留する外筒と、前記ティース
と前記超電導界磁巻線との間に設けられ半径方向に延び
た複数個の溝を有する高熱伝導率金属で構成された冷却
部材とを備えた超電導回転電機の回転子。 - 【請求項３】 外周部に周方向に間隔をおいて軸線方向
に延びて形成された複数個のスロット及びティースを有
する筒状の巻線取付軸と、前記スロット内に巻回された
超電導界磁巻線と、前記巻線取付軸を覆い前記超電導界
磁巻線を冷却する冷媒を貯留する外筒と、前記超電導界
磁巻線と対向する前記ティースの面及び外周面を覆う高
熱伝導率金属で構成された断面コの字状の冷却部材とを
備えた超電導回転電機の回転子。 - 【請求項４】 冷却部材は、超電導界磁巻線と対向する
ティースの面を覆う半径方向部を有しており、この半径
方向部には半径方向に延びた溝が形成されている請求項
３記載の超電導回転電機の回転子。 - 【請求項５】 冷却部材は、銅、銅合金、アルミニウム
またはアルミニウム合金で構成されている請求項２ない
し請求項４の何れかに記載の超電導回転電機の回転子。 - 【請求項６】 ティースに対向する側の超電導界磁巻線
に、低熱伝導率材料で構成された熱遮蔽板が設けられて
いる請求項１ないし請求項５の何れかに記載の超電導回
転電機の回転子。 - 【請求項７】 熱遮蔽板は、ガラスエポキシ積層材料、
繊維強化プラスチックまたは高分子材料で構成されてい
る請求項６記載の超電導回転電機の回転子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9081387A JPH10285906A (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 超電導回転電機の回転子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9081387A JPH10285906A (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 超電導回転電機の回転子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10285906A true JPH10285906A (ja) | 1998-10-23 |
Family
ID=13744903
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9081387A Pending JPH10285906A (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 超電導回転電機の回転子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10285906A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010178517A (ja) * | 2009-01-30 | 2010-08-12 | Aisin Seiki Co Ltd | 超電導装置 |
| JP2011120468A (ja) * | 2011-02-07 | 2011-06-16 | Aisin Seiki Co Ltd | 超電導装置 |
| US8154157B2 (en) * | 2005-11-14 | 2012-04-10 | Zenergy Power Gmbh | Primary part of a linear motor and linear motor therewith |
| JP2017510232A (ja) * | 2014-01-22 | 2017-04-06 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． | コイルアセンブリ、電磁アクチュエータ、ステージ位置決め装置、リソグラフィ装置およびデバイス製造方法 |
| EP3247026A1 (en) * | 2016-05-17 | 2017-11-22 | Harmonic Drive Systems Inc. | Strain wave gearing with bulit-in motor |
-
1997
- 1997-03-31 JP JP9081387A patent/JPH10285906A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8154157B2 (en) * | 2005-11-14 | 2012-04-10 | Zenergy Power Gmbh | Primary part of a linear motor and linear motor therewith |
| JP2010178517A (ja) * | 2009-01-30 | 2010-08-12 | Aisin Seiki Co Ltd | 超電導装置 |
| JP4701294B2 (ja) * | 2009-01-30 | 2011-06-15 | アイシン精機株式会社 | 超電導装置 |
| US8362860B2 (en) | 2009-01-30 | 2013-01-29 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Superconducting apparatus |
| JP2011120468A (ja) * | 2011-02-07 | 2011-06-16 | Aisin Seiki Co Ltd | 超電導装置 |
| JP2017510232A (ja) * | 2014-01-22 | 2017-04-06 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． | コイルアセンブリ、電磁アクチュエータ、ステージ位置決め装置、リソグラフィ装置およびデバイス製造方法 |
| EP3247026A1 (en) * | 2016-05-17 | 2017-11-22 | Harmonic Drive Systems Inc. | Strain wave gearing with bulit-in motor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5703421A (en) | Reluctance generator/motor cooling | |
| US5122704A (en) | Composite rotor sleeve | |
| JP6498669B2 (ja) | 電動機用の固定子および回転子 | |
| US6617716B2 (en) | Rotary electric machine having stator coolant passage means | |
| US6664705B2 (en) | Method of providing electric power with thermal protection | |
| US6313556B1 (en) | Superconducting electromechanical rotating device having a liquid-cooled, potted, one layer stator winding | |
| US6621186B2 (en) | Alternator for vehicles | |
| US7119461B2 (en) | Enhanced thermal conductivity ferrite stator | |
| US10910920B2 (en) | Magnetic shield for a superconducting generator | |
| AU648206B2 (en) | Stator support and positioning structure for a dynamoelectric machine | |
| EP2372106B1 (en) | Turbogenerator | |
| JP2010514406A (ja) | 多相回転電気機械のステータ、このステータを有する多相回転電気機械、およびこのステータの製造方法 | |
| JP2006320104A (ja) | 電動機のコイル冷却構造 | |
| JPH10285906A (ja) | 超電導回転電機の回転子 | |
| JP6072199B1 (ja) | 回転電機 | |
| JP3774862B2 (ja) | 回転電機 | |
| JP3774863B2 (ja) | 回転電機 | |
| WO2019234967A1 (ja) | 回転電機 | |
| US11973376B2 (en) | Electric motor with simplified winding and U-shaped rotor | |
| JP2000253645A (ja) | 超電導回転電機の回転子 | |
| US20090096317A1 (en) | Rotating machine | |
| JPH07231591A (ja) | 車両用交流発電機 | |
| WO2023106338A1 (ja) | モータ | |
| US20240097525A1 (en) | Rotary electrical machine | |
| JP2019068705A (ja) | ステータコアの冷却構造および回転電機 |