JPS59123459A - 超電導回転電機 - Google Patents

超電導回転電機

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Publication number
JPS59123459A
JPS59123459A JP57227718A JP22771882A JPS59123459A JP S59123459 A JPS59123459 A JP S59123459A JP 57227718 A JP57227718 A JP 57227718A JP 22771882 A JP22771882 A JP 22771882A JP S59123459 A JPS59123459 A JP S59123459A
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JP
Japan
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rotor
refrigerant
liquid phase
vacuum
layer
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Pending
Application number
JP57227718A
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English (en)
Inventor
Koichi Inoue
浩一 井上
Yorihiko Takeda
武田 偉彦
Akihiko Suzuki
明彦 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP57227718A priority Critical patent/JPS59123459A/ja
Publication of JPS59123459A publication Critical patent/JPS59123459A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K55/00Dynamo-electric machines having windings operating at cryogenic temperatures
    • H02K55/02Dynamo-electric machines having windings operating at cryogenic temperatures of the synchronous type
    • H02K55/04Dynamo-electric machines having windings operating at cryogenic temperatures of the synchronous type with rotating field windings
    • YGENERAL 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
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Superconductive Dynamoelectric Machines (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は回転子内部に真空断熱容器を有し、液相冷媒を
回転子内部に供給、貯蔵し、内部の巻線や構造物を冷却
した後、前記冷媒を気相の状態で回転子外部に排出する
超電導回転電機の改良に関するものである。
〔−発明の技術的背景〕
従来の超電導回転電機においては、超電導界磁巻線等を
冷却する目的で、超低温の液相冷媒例えば液体ヘリウム
を回転子内部に供給して冷却するようにしている。また
、このような極低温の液相冷媒を回転子内に供給・貯蔵
して界磁巻線を効率よく冷却するために、従来より回転
子は真空層による断熱層、肉厚の薄い構造物の使用によ
る伝導熱の低減、輻射熱の侵入を防ぐ輻射熱シールド等
の熱対策と共に、液相で供給された冷媒を気相状態にし
て排出し、冷媒の気化熱を利用して冷却効果を向上させ
ること等が行なわれてきている。
第1図は、この種の従来の超電導発電機の概略構成を示
すものである。図において、液相冷媒は冷媒給排装置1
の液相冷媒供給管1aよ′り供給路2に送られ、回転子
内に貯蔵される。
この貯蔵された液相冷媒3はトルクチューブ4に設けら
れた通路を介して、超電導界磁巻線6と貯蔵室の間を自
然対流により循環し界磁巻線5を冷却する。これにより
温度の上昇した液体冷媒の一部は、回7転子の回転状態
では遠心力で円筒状となる冷媒液晶より気化し、その気
相冷媒は貯蔵室の中心部付近にたまり、この貯蔵室側面
に接続された配管より熱交換′D、6な通してトルクチ
ューブ4の端部を冷却し、また、低温シールド7、電流
リード8、常温シールド9等をも冷却し、気相冷媒排気
路1θを通って、常温で冷媒給排装置1の気相冷媒排出
管16より排1□あゎ;6゜ま゛た。72.アユーッ7
やよ、真空層、20、低温シールド7、熱交遍器6の作
用によ構成するネ1i強層、9bは高導寞性金属層、1
1\ 2 は界l流% 、’?J、 3.i 、 、 、1.
、.2は辣相冷媒受、13はG好気シー7/、レド珠心
、ニー 1.4は電機子巻線、15は4機子巻線支持、
円筒、16はシャフト、17はフレキシブル接続部であ
る。
第2図は、第・1図のI−i断曲構成乞示すもので、図
では冷媒配管路等を一部省略して示しており、第一1図
と同一部分には同一符号を付して示している。第2図に
おいて、液体冷媒3bと内径側の液体冷媒3aとは、超
電導界磁巻線5に設けられた通路等により連通しており
、自然対流により循環している。また、′Mi電導界6
11巻線5はクサビ等により、トルクチューブ4aに固
定される。トルクチューブ4の外周部4bより内側の部
分は超低温で、常温シールド9側より内部へ侵入する熱
は、真空層20及び低温シールド7によって断熱されて
いる。なお、第2図では回転子が回転している状態を示
しており、液体冷媒3aの液面は円筒状になっている。
〔背景技術の問題点〕
と、ころで、上述した様な回転子内部が極低温に保たれ
なければならない超Q 8V−回転電機においては、極
低温を保つだめの真空層が重要な問題となる。一般に、
300に前後の常温部と4に稈度に冷却された極低温部
の間の真空層は、10−’ Torr程度の高真空であ
ることが要求される。このような高真空を得るだめの真
空引は長時間を必要とし、これを短縮するために真空断
熱容器を加熱しそ真空層1な行なう方法が採られている
。これは、加熱によって真空層に残って゛い東ガスをB
成環き姦てネト気じゃずくする効果皐、鼻器島内面に付
着し加水分等を気化させた()、内面に浸透しそい名水
素や炭素分子な追い出す効菓があるためそあ5二 以」二のtうな加熱を併用した゛真空引のためζ二、超
電線回転電機そは一般に回転子の常温ジニルドの周面に
バンド状のヒ′ニターを巻いて(:11熱したり、冷媒
供給管より高温のガスを注入し−C内部を加熱する方法
が採られたい乞。しかし、このような方法ではヒニター
妄取付けたり取はずし見りするのに手間゛がかかり、回
転子な丙定子と組み合せた状態では該ml業を行なうと
とが薗難である。また、回転キ那回゛転しセい乞場合に
も加熱を行なえず、高温ガスを注入する方法で゛は効果
的に加熱等るμ゛とガ−bt”*’cある。
次に他゛の問題点として、−転沖の゛超菟導回転電機の
回転子内の冷媒が、一液相と気相め2相であるために生
ずる回転’N+ hの起動・停止の問題について以下に
述べや。すなわち、回転子内の気相と液相の7.1媒が
同時に存在する莫間では、回転子が回転している場合に
は遠心力により、密度の小きい気相が回転軸からの半径
の小さい所に集まり液相は半径の大きい所に集まる。こ
れに対し、[目1転子が停止している場合に上記2相が
存在・すると、重力により気相は沿直方向の上方に集ま
り液相は同じく下方に集まるため、液相のある下部に位
jptする幅遺物のみが充分に冷却される。この結果、
上部と下部のイアI′)遺物の熱伸縮に差が生じ、回転
子の公電バランスか崩れる。また、界磁巻線は冷却の充
分な1部のみしか起電導状態とならないため、大きな界
磁電流は流せない。
以北のよ゛うな点から、液相冷媒は[41転子が回転し
ている場合にのみ、回転子内に存在するのが望ましい。
しかし乍ら、回転電機を停止させる場合の回転子内の液
相冷媒の回収には時間がかかり、短時間で回転子の回転
を停屯させるのは困難なのが現状である。
〔発明の目的、〕
本発明は上記のような事情に鑑みて成されたもので、そ
゛の目的は、運転の前工程である真空引の際に必要とな
る加熱装置の取付け、取はずし作業を省略すると共に、
回転子が固定子と組み合わされた状態や回転子が回転し
ている状態でも真空断熱容器を加熱することができ、ま
た運転中の回転子内部の液相冷媒を短時間で除去して回
転子の回転を短時間で停止させることが可能な超電導回
転電機を提供することにある。
〔発明の概要〕
上記目的な達成するために本発明では、回転子内部に真
空断熱容器を有し、液相冷媒を回転子内部に供給2.貯
蔵し、内部の巻線や構造物を冷却した後、前記冷媒を気
相の状態で回転子外部に排出する超電導回転電機におい
て、回転子に真空排気促進用の加熱装置を内蔵、すなわ
ち真空断熱容器を形成する構造物の表面あるいは内部に
、もしくは、真空断熱層内に位置する構造物の表面に真
空排気促進用の加熱装置を設け、またトルクチューブに
貫−空排気促進用の加熱装置を設けて、これを回転中で
も作動可能にしたことを特徴とする。
〔発明の実施例〕
以下、本発明な図面に示す第1の実施例について説明す
る。第3図は、本発明の第1の実施例による超電導回転
電機の回転子の横断面構成を示すもので、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、ここでは異なる部分について述べる。つまり、$3
図は真空断熱容器を形成する構成物である常温シールド
9の補強J@ y cの内周面に、軸方向に真空排気促
進用の加熱装置として、電熱線30を設けるようにした
ものである。ここで、電熱線3θは真空引の際に給電さ
れて発熱するが、この時電熱線J ’0は常温シールド
9に不均一な熱ひずみな生じさせないような均一な配置
なとり、且つその給電端は回転子外部から容易に給電で
きる様な構造、例えば界ta電流の供給と同様なスリッ
プリング等の構造としている。
なお、上記において加熱装置として使用する電熱線30
は、それ自身からもガスが発生する可能性があるので、
構造物9Cの表面のみならず電熱線30を構・造#−9
Cの内部へ埋め込んだり、電熱線30にその表面からガ
スが発生しにくいような処理を施すことが望ましい。ま
た、電熱線30の配置は軸方向にらせん状にしたり、ジ
グザグにする等、種々の形が考えられる。
かかる構成とすること(二より、′頒熱線30を内蔵し
た回転子内の真空層20及び常温シールド補強層9Cの
内表面が加熱され、真空層20の残留ガスは膨張し、補
強層9C内表面に付着していた水分等が気化され、また
、内表面に入りこんでいる炭素や水素も追いだされ真空
引が促進されることになる。
なお、第3図は運転時の状態を示したものであり、]二
述の加熱を併用した真空引の際には液相冷媒、?a、、
?bは存在しないことり言うまでもない。
次に、第4図は本発明の第2の実施例による超電導回転
電機の回転子の横断面構成を示すもので、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、ここでは異なる部分についてのみ述べる。つまり、
第4図は真空排気促進用の加熱装置と、して、電熱線3
1をトルクチューブ外周部4bに設けるようにしたもの
である。なお、電熱線31の構成については、1記第1
の実施例と同様である。
かかる構成においては、電熱線31による加熱を併用し
たC(空引の際には、上記第1の実施例と同様の効果が
得られる。すなわち、液相冷媒3a、sbが存在しない
真望引の際に真?ど層20及びトルクチューブ外周部4
bの外表面が加熱され、真空層20の残留ガスは膨張し
、トルクチュー171周部4bの外表面に付着していた
水分等が気化され、また外表面に入りこんでいる炭素や
水素も追いだされ真空引が促進されることになる。
つぎに、運転中すなわち回転子が回転し、液相冷媒sa
、sbが存在して円筒状の液面を形成している状態にお
いて、加熱装置としての電熱線31を作動させた場合に
ついて述べる。つまり、いま第4図において電熱線31
に電流が通電されて熱が発生すると、この熱はトルクチ
ューブ外周部4bを伝わって液相冷媒Jbl=加わる。
丁なわち、発生した熱は液相冷媒3bを気化させるのに
費やされる。これは、前述した回転子の停止の際に不都
合となる液相冷媒を、短時間で除去するのに極めて効果
的である。
このよう(二本第2の実施例では、運転の前段階であ′
る真空引の際と、運転を停止しようとする際の2つの場
合に、−優れた効果を奏することができる。
尚、本発明は、1述した各実施例に限定されるものでは
ない。
例えば、上記第1と第2の実施例な組み合わせたり、あ
るいは低温シールド7に前記加熱装置を設ける構成とし
てもよい。
また、上記電熱線30.31のかわり(二、高温のガス
または液体の流路となる配管を用いた加熱装置を適用す
ることもできる。
さらに、真空引は、回紡子が静止している時打なう場合
と回転中に行なう場合とがあるが、本発明はいずれの場
合にも適用できるものである。その他本発明はその要旨
な変更しない範囲で、種々に変形して実施することがで
きることはもちろんである。
〔発明の効果〕
以上説明[7たように本発明によれば、回転子に真空排
気促進用の加熱装置?内蔵する構成としたので、真空引
のたび(二加熱装置の取付け、取外しを行なう必要がな
くなると共に、回転子と固定子が組み合わされた状態や
、回転子>J−回転している状態でも真空−「熱容器を
加熱することができ、またトルクチューブに加熱装置を
設けて液相冷媒貯蔵室と良好な熱伝導な有するようにし
たので、運転中の回転子内部の液相冷媒を短時間で除去
して回転子の回転を短時間で停止させることが可能な極
めて・信頼性の高い紹E狂導回転電機が提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の超電導発電機の概略構成を示す図、第2
図は第1図のI−i断面を示す図。 第3図および第4図は本発明の第1および第2の実施例
を示す横断面図である。 3a、3b・一液相冷媒、4.4a、4b−pルクチュ
ーブ、5・・・超電導界磁巻線、7・・・低温シールド
、9,9a、9b、9C−・・常温t−ルド、20・・
・真空層、30.31・・・電熱線。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)回転子内部に真空断熱容器を有し、液相冷媒を前
    記回転子内部に供給、貯蔵し、内部の巻線や構造物を冷
    却した後、前記冷媒な気相の状態で回転子外部に排出す
    る超電導回転電機において、前記回転子に真空排気促進
    用の加熱装置を内蔵したことを特徴とする超電導回転電
    機。
  2. (2)加熱装置は発生熱を液相冷媒貯蔵部に伝導可能に
    設けたものである特許請求の範囲第(1)項記載の超電
    導回転電機。
JP57227718A 1982-12-28 1982-12-28 超電導回転電機 Pending JPS59123459A (ja)

Priority Applications (1)

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JP57227718A JPS59123459A (ja) 1982-12-28 1982-12-28 超電導回転電機

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JP57227718A JPS59123459A (ja) 1982-12-28 1982-12-28 超電導回転電機

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JPS59123459A true JPS59123459A (ja) 1984-07-17

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ID=16865260

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JP57227718A Pending JPS59123459A (ja) 1982-12-28 1982-12-28 超電導回転電機

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