JPH1127929A - 超電導回転電機の回転子 - Google Patents

超電導回転電機の回転子

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JPH1127929A
JPH1127929A JP9175640A JP17564097A JPH1127929A JP H1127929 A JPH1127929 A JP H1127929A JP 9175640 A JP9175640 A JP 9175640A JP 17564097 A JP17564097 A JP 17564097A JP H1127929 A JPH1127929 A JP H1127929A
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JP
Japan
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temperature damper
vacuum
low
rotor
mounting shaft
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Application number
JP9175640A
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English (en)
Inventor
Toshiki Hirao
俊樹 平尾
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • 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

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  • Superconductive Dynamoelectric Machines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、真空劣化を防止し、信頼性を向上
させることを目的とするものである。 【解決手段】 各真空槽10,11,12を連通する連
通穴13a,13bに弁15a,15bを設け、真空引
き後に真空引き配管14を封じ切るとともに、連通穴1
3a,13bを閉じて、各真空槽10,11,12を独
立させるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、超電導発電機等
の超電導回転電機の回転子について、特に回転子の真空
断熱に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図7は例えば実開昭56−169770
号公報に示された従来の超電導回転電機の回転子を示す
断面図である。図において、1は駆動側端部軸、2は駆
動側端部軸1に対向する反駆動側端部軸、3は端部軸
1,2間に設けられている円筒形状の常温ダンパ、4は
常温ダンパ3内に設けられている円筒形状の低温ダン
パ、5は低温ダンパ4内でトルクチューブ7を介して端
部軸1,2に固定されている円筒形状の巻線取付軸、6
は巻線取付軸5に支持されている超電導界磁巻線であ
る。
【0003】8は巻線取付軸5内に形成されているヘリ
ウム貯液槽、9はヘリウム貯液槽8と回転子外部とを連
通する配管、10は常温ダンパ3と低温ダンパ4とトル
クチューブ7とで囲まれた常温ダンパ真空槽、11は低
温ダンパ4と巻線取付軸5とトルクチューブ7とで囲ま
れた低温ダンパ真空槽、12は端部軸1,2とトルクチ
ューブ7と巻線取付軸5とで囲まれた端部真空槽、13
a,13bはトルクチューブ7に設けられ、常温ダンパ
真空槽10と低温ダンパ真空槽11と端部真空槽12と
を互いに連通する連通穴、14は端部真空槽12と回転
子外部とを連通する真空引き配管である。
【0004】次に、動作について説明する。超電導回転
電機の回転子では、液体ヘリウム等の冷媒により超電導
界磁巻線6を極低温状態に維持する必要があるため、真
空槽10,11,12を魔法瓶のように配置することに
より真空断熱が行われている。真空槽10,11,12
の真空引きは、真空引き配管14のポートに真空ポンプ
(図示せず)を接続して排気することにより行われる。
【0005】また、常温ダンパ真空槽10及び低温ダン
パ真空槽11の残留ガスは、連通穴13a,13bを通
り、さらに端部真空槽12を経由して配管14から排出
される。真空槽の圧力が10-5〜10-6Torrまで低
下すると、真空引き配管14が封じ切られる。この後、
回転子が冷却されると、クライオポンプ効果により残留
ガスが低温の壁部に吸着・凝縮され、真空槽10,1
1,12がさらに高真空となる。
【0006】さらに、真空槽10,11,12を構成す
る金属部材は、水、水素、窒素等を含有しており、表面
からガスを放出して真空劣化を起こすため、真空引きの
期間に金属部材を加熱してガス放出を促進する、いわゆ
るベーキングを行うことがある。具体的には、回転子の
外周部に位置する常温ダンパ3が、電熱線又は高温空気
等によって加熱される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記のように構成され
た従来の超電導回転電機の回転子においては、端部軸2
内の配管9等にリークが生じると、全ての真空槽10,
11,12の真空度が劣化して、真空断熱の機能が喪失
されてしまい、侵入熱増大により液体ヘリウムの液量を
保持できなくなるという問題点があった。また、ヘリウ
ム液量が減少すると、超電導回転電機の運転を継続する
ことが不可能となり、発電機の場合には電力供給停止に
至る恐れもあった。
【0008】さらに、真空引きでのベーキングは、主と
して常温ダンパ3のみであり、低温ダンパ4を十分高温
に加熱できないため、低温ダンパ4に多量のガスが残留
し、真空封じ切り後に低温ダンパ4からのガス放出によ
り真空劣化が発生し、超電導回転電機の運転を継続する
ことが不可能となる恐れがあった。
【0009】この発明は、上記のような問題点を解決す
ることを課題としてなされたものであり、真空槽の真空
劣化を防止することができ、信頼性を向上させることが
できる超電導回転電機の回転子を得ることを目的とす
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係る超
電導回転電機の回転子は、一対の端部軸と、これら端部
軸間に設けられている円筒形状の常温ダンパと、この常
温ダンパの内側に設けられている円筒形状の低温ダンパ
と、この低温ダンパの内側に設けられている巻線取付軸
と、この巻線取付軸と端部軸との間に設けられ、巻線取
付軸を端部軸から支持する円筒形状のトルクチューブ
と、巻線取付軸に支持されている超電導界磁巻線とを備
え、常温ダンパ、低温ダンパ及びトルクチューブにより
常温ダンパ真空槽が、低温ダンパ、巻線取付軸及びトル
クチューブにより低温ダンパ真空槽が、端部軸、トルク
チューブ及び巻線取付軸により端部真空槽がそれぞれ構
成されているとともに、常温ダンパ真空槽と低温ダンパ
真空槽と端部真空槽とが連通穴により互いに連通されて
いる超電導回転電機の回転子において、連通穴には、外
部から操作されて連通穴を開閉する弁が設けられている
ものである。
【0011】請求項2の発明に係る超電導回転電機の回
転子は、一対の端部軸と、これら端部軸間に設けられて
いる円筒形状の常温ダンパと、この常温ダンパの内側に
設けられている円筒形状の低温ダンパと、この低温ダン
パの内側に設けられている巻線取付軸と、この巻線取付
軸と端部軸との間に設けられ、巻線取付軸を端部軸から
支持する円筒形状のトルクチューブと、巻線取付軸に支
持されている超電導界磁巻線とを備え、常温ダンパ、低
温ダンパ及びトルクチューブにより常温ダンパ真空槽
が、低温ダンパ、巻線取付軸及びトルクチューブにより
低温ダンパ真空槽が、端部軸、トルクチューブ及び巻線
取付軸により端部真空槽がそれぞれ構成されている超電
導回転電機の回転子において、常温ダンパ真空槽、低温
ダンパ真空槽及び端部真空槽には、各槽をそれぞれ別々
に真空引きするための真空引き配管がそれぞれ接続され
ているものである。
【0012】請求項3の発明に係る超電導回転電機の回
転子は、円筒形状の常温ダンパと、この常温ダンパの内
側に設けられている円筒形状の低温ダンパと、この低温
ダンパの内側に設けられている巻線取付軸と、この巻線
取付軸に支持されている超電導界磁巻線と、低温ダンパ
を加熱するための加熱手段とを備え、常温ダンパと低温
ダンパとの間、及び低温ダンパと巻線取付軸との間がそ
れぞれ真空にされるものである。
【0013】請求項4の発明に係る超電導回転電機の回
転子は、加熱手段として、加熱用の流体が流される加熱
用配管を用いたものである。
【0014】請求項5の発明に係る超電導回転電機の回
転子は、加熱手段として、電熱線を用いたものである。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
について説明する。 実施の形態1.図1はこの発明の実施の形態1による超
電導回転電機の回転子の断面図である。図において、1
は駆動側端部軸、2は駆動側端部軸1に対向する反駆動
側端部軸、3は端部軸1,2間に設けられている円筒形
状の常温ダンパ、4は常温ダンパ3内に設けられている
円筒形状の低温ダンパ、5は低温ダンパ4内でトルクチ
ューブ7を介して端部軸1,2に固定されている円筒形
状の巻線取付軸、6は巻線取付軸5に支持されている超
電導界磁巻線である。
【0016】8は巻線取付軸5内に形成されているヘリ
ウム貯液槽、9はヘリウム貯液槽8と回転子外部とを連
通する配管、10は常温ダンパ3と低温ダンパ4とトル
クチューブ7とで囲まれた常温ダンパ真空槽、11は低
温ダンパ4と巻線取付軸5とトルクチューブ7とで囲ま
れた低温ダンパ真空槽、12は端部軸1,2とトルクチ
ューブ7と巻線取付軸5とで囲まれた端部真空槽であ
る。
【0017】13a,13bはトルクチューブ7に設け
られ、常温ダンパ真空槽10と低温ダンパ真空槽11と
端部真空槽12とを互いに連通する連通穴、14は端部
真空槽12と回転子外部とを連通する真空引き配管、1
5a,15bはそれぞれ連通穴13a,13bに設けら
れ、回転子外部からの操作により連通穴13a,13b
を開閉可能な弁であり、例えば電磁弁が使用される。
【0018】次に、動作について説明する。まず、真空
引きの期間は、弁15a,15bが開放されており、こ
れにより常温ダンパ真空槽10と低温ダンパ真空槽11
と端部真空槽12とが連通穴13a,13bを介して互
いに連通されている。この状態で、真空引き配管14か
らの排気が行われ、真空槽10,11,12内が高真空
にされる。そして、真空引きが完了した後、真空引き配
管14のポートが封じ切られるとともに、弁15a,1
5bが閉鎖される。これにより、真空槽10,11,1
2間の連通穴13a,13bが閉じられ、真空槽10,
11,12によりそれぞれ独立した真空空間が形成され
る。
【0019】このような超電導回転電機の回転子では、
リーク発生の可能性が高いのは、配管9や溶接箇所が多
く、大気への開口部が設けられている端部軸1,2であ
るが、真空槽10,11,12がそれぞれ独立している
ため、万一端部軸1,2でリークが発生しても、真空劣
化は端部真空槽12のみに生じ、常温ダンパ真空槽10
及び低温ダンパ真空槽11では真空断熱が維持される。
従って、突発的な真空破壊を避けることができ、信頼性
の高い回転子を得ることができる。
【0020】実施の形態2.次に、図2はこの発明の実
施の形態2による超電導回転電機の回転子の断面図であ
る。この例では、トルクチューブ7に連通穴13a,1
3bが設けられておらず、3本の真空引き配管14,1
6,17により、真空槽10,11,12がそれぞれ別
々に回転子外部に連通されている。
【0021】このような超電導回転電機の回転子では、
3本の真空引き配管14,16,17によって真空槽1
0,11,12内のガスがそれぞれ回転子外部へ排気さ
れ、真空槽10,11,12がそれぞれ高真空にされ
る。そして、真空引きが完了した後には、3本の真空引
き配管14,16,17のポートがそれぞれ封じ切ら
れ、真空槽10,11,12によりそれぞれ独立した真
空空間が形成される。
【0022】従って、リーク発生の可能性が高い端部軸
1,2で万一リークが発生したとしても、真空劣化は端
部真空槽12のみに生じ、常温ダンパ真空槽10及び低
温ダンパ真空槽11では真空断熱が維持される。従っ
て、突発的な真空破壊を避けることができ、信頼性の高
い回転子を得ることができる。また、この例では、複雑
な弁15a,15bを回転子内部に設置する必要がない
ため、上記実施の形態1のものと比べて回転子の製作が
容易となり、コストの増加を抑えられる。
【0023】実施の形態3.次に、図3はこの発明の実
施の形態3による超電導回転電機の回転子の断面図、図
4は図3の低温ダンパ4を示す斜視図である。図におい
て、18は低温ダンパ4の外周面上に蛇行して配置され
ている加熱手段としての加熱用配管であり、この加熱用
配管18の両端部の開口部18a,18bは、駆動側端
部軸1から回転子外部に引き出されている。なお、この
例では、真空槽10,11,12の真空引き構造につい
ては特に示さないが、図7、図1又は図2等の構造を適
用することができる。
【0024】このような超電導回転電機の回転子では、
真空引き期間に開口部18a,18bの一方から高温ガ
スを供給して配管18内に流すことにより、低温ダンパ
4が均一に加熱される。このとき、常温ダンパ3が電熱
線等で同時に加熱され、常温ダンパ3、低温ダンパ4及
び巻線取付軸5からのガス放出が促進される。これによ
り、低温ダンパ4の全面から残留ガスが除去されて、真
空封じ切り後の真空劣化が防止され、信頼性が向上す
る。
【0025】実施の形態4.次に、図5はこの発明の実
施の形態4による超電導回転電機の回転子の断面図、図
6は図5の低温ダンパ4を示す斜視図である。上記実施
の形態3では、加熱手段として加熱用配管18を示した
が、この例では、加熱手段として電熱線19が低温ダン
パ4の外周面上に蛇行して配置されている。また、電熱
線19は、駆動側端部軸1から回転子外部に引き出さ
れ、その引出部に電流端子20が設けられている。他の
構成は、実施の形態3と同様である。
【0026】このような電熱線19を用いた場合にも、
真空引き期間に低温ダンパ4を均一に加熱することがで
き、低温ダンパ4の全面から残留ガスを除去して、真空
封じ切り後の真空劣化を防止することができる。また、
加熱用配管18を設ける場合に比べて、真空リークの可
能性が低くなるため、製作が容易であるとともに、信頼
性がさらに向上する。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明の
超電導回転電機の回転子は、各真空槽を連通する連通穴
に弁を設け、連通穴を回転子外部から開閉できるように
したので、真空引き後に連通穴を閉じて、各真空槽を独
立させることにより、いずれか1つの真空槽でリークが
発生した場合にも、他の真空槽における真空断熱を維持
することができ、これにより真空槽全体としての真空劣
化を防止することができ、信頼性を向上させることがで
きる。
【0028】請求項2の発明の超電導回転電機の回転子
は、常温ダンパ真空槽、低温ダンパ真空槽及び端部真空
槽に、各槽をそれぞれ別々に真空引きするための真空引
き配管をそれぞれ接続したので、真空引き後に各真空引
き配管を封じ切り、各真空槽を独立させることにより、
いずれか1つの真空槽でリークが発生した場合にも、他
の真空槽における真空断熱を維持することができ、これ
により真空槽全体としての真空劣化を防止することがで
き、信頼性を向上させることができる。
【0029】請求項3の発明の超電導回転電機の回転子
は、低温ダンパを加熱するための加熱手段を設けたの
で、真空引きの際に低温ダンパからのガスの放出を促進
することができ、これにより真空引き後のガス放出によ
る真空劣化を防止することができ、信頼性を向上させる
ことができる。
【0030】請求項4の発明の超電導回転電機の回転子
は、加熱手段として加熱用の流体が流される加熱用配管
を用いたので、低温ダンパ全体を均一に加熱することが
できる。
【0031】請求項5の発明の超電導回転電機の回転子
は、加熱手段として電熱線を用いたので、加熱手段を設
けることによる真空リークの可能性を低くすることがで
き、製作を容易にできるとともに、信頼性をさらに向上
させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1による超電導回転電
機の回転子の断面図である。
【図2】 この発明の実施の形態2による超電導回転電
機の回転子の断面図である。
【図3】 この発明の実施の形態3による超電導回転電
機の回転子の断面図である。
【図4】 図3の低温ダンパを示す斜視図である。
【図5】 この発明の実施の形態4による超電導回転電
機の回転子の断面図である。
【図6】 図5の低温ダンパを示す斜視図である。
【図7】 従来の超電導回転電機の回転子の一例を示す
断面図である。
【符号の説明】
1 駆動側端部軸、2 反駆動側端部軸、3 常温ダン
パ、4 低温ダンパ、5 巻線取付軸、6 超電導界磁
巻線、7 トルクチューブ、10 常温ダンパ真空槽、
11 低温ダンパ真空槽、12 端部真空槽、13a,
13b 連通穴、14,16,17 真空引き配管、1
5a,15b 弁、18 加熱用配管(加熱手段)、1
9 電熱線(加熱手段)。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一対の端部軸と、これら端部軸間に設け
    られている円筒形状の常温ダンパと、この常温ダンパの
    内側に設けられている円筒形状の低温ダンパと、この低
    温ダンパの内側に設けられている巻線取付軸と、この巻
    線取付軸と上記端部軸との間に設けられ、上記巻線取付
    軸を上記端部軸から支持する円筒形状のトルクチューブ
    と、上記巻線取付軸に支持されている超電導界磁巻線と
    を備え、上記常温ダンパ、上記低温ダンパ及び上記トル
    クチューブにより常温ダンパ真空槽が、上記低温ダン
    パ、上記巻線取付軸及び上記トルクチューブにより低温
    ダンパ真空槽が、上記端部軸、上記トルクチューブ及び
    上記巻線取付軸により端部真空槽がそれぞれ構成されて
    いるとともに、上記常温ダンパ真空槽と上記低温ダンパ
    真空槽と上記端部真空槽とが連通穴により互いに連通さ
    れている超電導回転電機の回転子において、上記連通穴
    には、外部から操作されて上記連通穴を開閉する弁が設
    けられていることを特徴とする超電導回転電機の回転
    子。
  2. 【請求項2】 一対の端部軸と、これら端部軸間に設け
    られている円筒形状の常温ダンパと、この常温ダンパの
    内側に設けられている円筒形状の低温ダンパと、この低
    温ダンパの内側に設けられている巻線取付軸と、この巻
    線取付軸と上記端部軸との間に設けられ、上記巻線取付
    軸を上記端部軸から支持する円筒形状のトルクチューブ
    と、上記巻線取付軸に支持されている超電導界磁巻線と
    を備え、上記常温ダンパ、上記低温ダンパ及び上記トル
    クチューブにより常温ダンパ真空槽が、上記低温ダン
    パ、上記巻線取付軸及び上記トルクチューブにより低温
    ダンパ真空槽が、上記端部軸、上記トルクチューブ及び
    上記巻線取付軸により端部真空槽がそれぞれ構成されて
    いる超電導回転電機の回転子において、上記常温ダンパ
    真空槽、上記低温ダンパ真空槽及び上記端部真空槽に
    は、各槽をそれぞれ別々に真空引きするための真空引き
    配管がそれぞれ接続されていることを特徴とする超電導
    回転電機の回転子。
  3. 【請求項3】 円筒形状の常温ダンパと、この常温ダン
    パの内側に設けられている円筒形状の低温ダンパと、こ
    の低温ダンパの内側に設けられている巻線取付軸と、こ
    の巻線取付軸に支持されている超電導界磁巻線と、上記
    低温ダンパを加熱するための加熱手段とを備え、上記常
    温ダンパと上記低温ダンパとの間、及び上記低温ダンパ
    と上記巻線取付軸との間がそれぞれ真空にされることを
    特徴とする超電導回転電機の回転子。
  4. 【請求項4】 加熱手段は、加熱用の流体が流される加
    熱用配管であることを特徴とする請求項3記載の超電導
    回転電機の回転子。
  5. 【請求項5】 加熱手段は、電熱線であることを特徴と
    する請求項3記載の超電導回転電機の回転子。
JP9175640A 1997-07-01 1997-07-01 超電導回転電機の回転子 Pending JPH1127929A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6483691B1 (en) 1999-02-04 2002-11-19 Rohm Co., Ltd. Capacitor and method for manufacturing the same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6483691B1 (en) 1999-02-04 2002-11-19 Rohm Co., Ltd. Capacitor and method for manufacturing the same

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