JPS59162764A - 超電導回転子 - Google Patents
超電導回転子Info
- Publication number
- JPS59162764A JPS59162764A JP58036475A JP3647583A JPS59162764A JP S59162764 A JPS59162764 A JP S59162764A JP 58036475 A JP58036475 A JP 58036475A JP 3647583 A JP3647583 A JP 3647583A JP S59162764 A JPS59162764 A JP S59162764A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotor
- support member
- helium
- container
- helium container
- 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
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K55/00—Dynamo-electric machines having windings operating at cryogenic temperatures
- H02K55/02—Dynamo-electric machines having windings operating at cryogenic temperatures of the synchronous type
- H02K55/04—Dynamo-electric machines having windings operating at cryogenic temperatures of the synchronous type with rotating field windings
-
- 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
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
この発明は超電導回転機の回転子における極低温部分の
支持構造に関する。
支持構造に関する。
一般に超電導回転機の回転子において、超電導コイル、
コイル取付軸および超電導コイルと冷媒であるヘリウム
を収納するヘリウム容器は真空容器内に真空断熱して配
置される。そしてヘリウム容器の軸方向の一端にはトル
クチューブが取り付けられ、このトルクチュ−ブは真空
容器の一端に固定される。ヘリウム容器の他の端は真空
容器の他の端に支持されるが、この支持手段は４．２に
付近のヘリウム容器と室温の真空容器との熱収縮差に耐
え、かつ振動に対して充分な剛性を持っていなげればな
らない。
コイル取付軸および超電導コイルと冷媒であるヘリウム
を収納するヘリウム容器は真空容器内に真空断熱して配
置される。そしてヘリウム容器の軸方向の一端にはトル
クチューブが取り付けられ、このトルクチュ−ブは真空
容器の一端に固定される。ヘリウム容器の他の端は真空
容器の他の端に支持されるが、この支持手段は４．２に
付近のヘリウム容器と室温の真空容器との熱収縮差に耐
え、かつ振動に対して充分な剛性を持っていなげればな
らない。
従来、この支持手段として両端ともトルクチューブで固
定支持する方法が知られている。この方法は回転機の容
量が小さくて回転子長さが短いときには採用可能である
が、大容量機で回転子長が長くなる場合には、熱収縮差
が太き（なり、トルクチューブで固定支持する場合には
このトルクチー−プの熱応力は許容応力を越える。
定支持する方法が知られている。この方法は回転機の容
量が小さくて回転子長さが短いときには採用可能である
が、大容量機で回転子長が長くなる場合には、熱収縮差
が太き（なり、トルクチューブで固定支持する場合には
このトルクチー−プの熱応力は許容応力を越える。
このため熱収縮差を吸収するようにした支持手段も知ら
れている。
れている。
第１図に従来実施されている回転子の一例を示す。第１
図において、超電導コイル１はコイル取付勅題に取り付
けられてヘリウム容器２に収納されている。ヘリウム容
器２はトルクチューブ５を介して真空容器３の一端に固
定されている。ヘリウム容器を電磁的および熱的にじゃ
へいする低温ダンパ４は、その一端がトルクチューブ５
に固定されている。
図において、超電導コイル１はコイル取付勅題に取り付
けられてヘリウム容器２に収納されている。ヘリウム容
器２はトルクチューブ５を介して真空容器３の一端に固
定されている。ヘリウム容器を電磁的および熱的にじゃ
へいする低温ダンパ４は、その一端がトルクチューブ５
に固定されている。
ヘリウム容器２のトルクチー−ブと反対の側には支持部
材６が設けられ、真空容器３の一端の凹部にはめ込まれ
ている。低温ダンパ４はその一端が支持部材６に嵌合支
持されている。この回転子を室温から液体ヘリウムの温
度４．２に付近に冷却したとき、支持部材６は真空容器
３の一端の凹部ですべることができるので、ヘリウム容
器２の熱収縮に基づく真空容器３に対する相対変位があ
っても、熱応力は発生しない。ヘリウム容器２と低温ダ
ンパ４との熱収縮は小さいが、同様にすべりで吸収でき
る。しかしながらこの方式は支持部材６と凹部との接触
部が長期間の運転中にに″！、摩耗してすきまができ、
アンノくランスによる振動が増大して長期の運転には耐
えられな〜・と℃・う問題カーあった。
材６が設けられ、真空容器３の一端の凹部にはめ込まれ
ている。低温ダンパ４はその一端が支持部材６に嵌合支
持されている。この回転子を室温から液体ヘリウムの温
度４．２に付近に冷却したとき、支持部材６は真空容器
３の一端の凹部ですべることができるので、ヘリウム容
器２の熱収縮に基づく真空容器３に対する相対変位があ
っても、熱応力は発生しない。ヘリウム容器２と低温ダ
ンパ４との熱収縮は小さいが、同様にすべりで吸収でき
る。しかしながらこの方式は支持部材６と凹部との接触
部が長期間の運転中にに″！、摩耗してすきまができ、
アンノくランスによる振動が増大して長期の運転には耐
えられな〜・と℃・う問題カーあった。
支持方式として、この他第２図に示したものも知られて
いる。第２図において、低温側支持部材７、は、−・端
がヘリウム“容器２の端部に固定され他端は低温ダンパ
４の一端に固定されて℃・る。高温側支持部材８は一端
が低温ダンノく４の一端に、他端が真空容器３の端部に
ともに固定されて（・る。
いる。第２図において、低温側支持部材７、は、−・端
がヘリウム“容器２の端部に固定され他端は低温ダンパ
４の一端に固定されて℃・る。高温側支持部材８は一端
が低温ダンノく４の一端に、他端が真空容器３の端部に
ともに固定されて（・る。
低温側支持部材７と高温側支持部材８は円板、棒あるい
は円管である。これらの部材を充分薄くあるいは細くす
れば、ヘリウム容器２の軸方向熱収縮によってこの部材
にかかる曲げモーメントによる熱応力を小さくできると
されているが、この部材を薄くまたは細くすれば振動に
対する剛性が低下して危険であるという問題があった。
は円管である。これらの部材を充分薄くあるいは細くす
れば、ヘリウム容器２の軸方向熱収縮によってこの部材
にかかる曲げモーメントによる熱応力を小さくできると
されているが、この部材を薄くまたは細くすれば振動に
対する剛性が低下して危険であるという問題があった。
本発明は上述の欠点を除去して、回転子中心軸方向の熱
収縮による熱応力を低く押さえ、かつ振動に対する剛性
は充分高い支持部材を備えた回転子を提供することを目
的とする。この目的は本発明によれば、前記支持部材の
両端に回転子軸方向に回転自在なヒンジを設け、一端を
ヘリウム容器に、他端を真空容器に結合することによっ
て達せられる。
収縮による熱応力を低く押さえ、かつ振動に対する剛性
は充分高い支持部材を備えた回転子を提供することを目
的とする。この目的は本発明によれば、前記支持部材の
両端に回転子軸方向に回転自在なヒンジを設け、一端を
ヘリウム容器に、他端を真空容器に結合することによっ
て達せられる。
さらに本発明のより進んだ実施形態としては、熱収縮に
よる相対変位量に見合ってあらかじめ支持手段の両端の
位置を回転子中心軸の方向にずらせて取り付けることに
よりさらによく前記目的が達せられる。
よる相対変位量に見合ってあらかじめ支持手段の両端の
位置を回転子中心軸の方向にずらせて取り付けることに
よりさらによく前記目的が達せられる。
以下本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。
第３図は本発明の実施例の要部を示す部分断面図であり
、図示していない部分は従来知られた第１図または第２
図の回転子と同じである。２はヘリウム容器、３は真空
容器、９はヘリウム容器２の一端を真空容器３に連結す
る支持部材である。
、図示していない部分は従来知られた第１図または第２
図の回転子と同じである。２はヘリウム容器、３は真空
容器、９はヘリウム容器２の一端を真空容器３に連結す
る支持部材である。
この支持部材９は両端に回転子軸方向に回転自在なヒン
ジを備えたチタン合金棒である。支持部材９の材料とし
ては高強度、低熱伝導率、高弾性率の材料が望ましく、
チタン合金の他、ステンレス鋼、インコネルなどを用い
ることかできる。
ジを備えたチタン合金棒である。支持部材９の材料とし
ては高強度、低熱伝導率、高弾性率の材料が望ましく、
チタン合金の他、ステンレス鋼、インコネルなどを用い
ることかできる。
第４図は第３図のＡ−Ａ断面に沿っての断面図である。
支持部材９ ｋ−Ｉ ＢＯに沿っての他、Ｃｏ 、 Ｄ
Ｏに沿っても設けられ、全体では計６カ所設けられてい
る。第３図はヘリ“ラム容器２が冷却された後の状態を
示しており、冷却する前は支持部材９は点線ａＣに沿っ
た位置にある。冷却によってヘリウム容器２は回転子中
心軸の方向にｂｃだゆ収縮する。
Ｏに沿っても設けられ、全体では計６カ所設けられてい
る。第３図はヘリ“ラム容器２が冷却された後の状態を
示しており、冷却する前は支持部材９は点線ａＣに沿っ
た位置にある。冷却によってヘリウム容器２は回転子中
心軸の方向にｂｃだゆ収縮する。
この収縮によって支持部材９はその長さ方向に圧縮され
ている。このとき支持部材９自身も部分的に冷却され、
その長さ方°向に熱収縮するので、ヘリウム容器２の熱
収縮による変位Ｃ→ｂによって支持部材９が圧縮される
ことによる圧縮応力は大巾に緩和される。支持部材９は
両端が回転子細方向に回転自在になっているので曲げモ
ーメントは働かず、変位ｂｃがかなり大きくても支持部
材９の応力は充分低く押えられる。
ている。このとき支持部材９自身も部分的に冷却され、
その長さ方°向に熱収縮するので、ヘリウム容器２の熱
収縮による変位Ｃ→ｂによって支持部材９が圧縮される
ことによる圧縮応力は大巾に緩和される。支持部材９は
両端が回転子細方向に回転自在になっているので曲げモ
ーメントは働かず、変位ｂｃがかなり大きくても支持部
材９の応力は充分低く押えられる。
この実施例では、室温で設置する際の支持部材の位置を
、回転子中心軸に垂直な位置からヘリウム容器２の熱収
縮分だけずらせたところにしたが、このとき支持部材９
には前述のように圧縮応力が働いている。室温での設置
位置を回転子中心軸に垂直な位置からヘリウム容器２の
熱収縮量のｂだけヘリウム容器側にずらせたところにし
たときには、冷却状態での支持部材９の長さは室温での
長さと等しくなる。この場合、支持部拐９自身の熱収縮
を考慮すれば、冷却状態での支持部材９には引張の熱応
力が働くことになる。冷却状態で支持部材９に圧縮応力
も引張応力も働かないようにするには、室温での設置位
置を、回転子中心軸に垂直な位置からヘリウム容器２の
熱収縮量のｂ倍から１倍の間の適切な位置に選べばよい
、適切な位置とは、冷却状態での支持部材９の長さが、
室温での長さから支持部材９自身の熱収縮量を差し引い
た長さになるような位置であり、具体的な数値は、ヘリ
ウム容器２の長さと材料および支持部材９の長さと材料
によって決めることができる。
、回転子中心軸に垂直な位置からヘリウム容器２の熱収
縮分だけずらせたところにしたが、このとき支持部材９
には前述のように圧縮応力が働いている。室温での設置
位置を回転子中心軸に垂直な位置からヘリウム容器２の
熱収縮量のｂだけヘリウム容器側にずらせたところにし
たときには、冷却状態での支持部材９の長さは室温での
長さと等しくなる。この場合、支持部拐９自身の熱収縮
を考慮すれば、冷却状態での支持部材９には引張の熱応
力が働くことになる。冷却状態で支持部材９に圧縮応力
も引張応力も働かないようにするには、室温での設置位
置を、回転子中心軸に垂直な位置からヘリウム容器２の
熱収縮量のｂ倍から１倍の間の適切な位置に選べばよい
、適切な位置とは、冷却状態での支持部材９の長さが、
室温での長さから支持部材９自身の熱収縮量を差し引い
た長さになるような位置であり、具体的な数値は、ヘリ
ウム容器２の長さと材料および支持部材９の長さと材料
によって決めることができる。
この実施例では低温ダンパ４は公知のスライド方式で真
空容器３の端部に支持する。低温ダンパはヘリウム容器
と比べてはるかに軽量で遠心力による横振動の問題は比
較的小さい。
空容器３の端部に支持する。低温ダンパはヘリウム容器
と比べてはるかに軽量で遠心力による横振動の問題は比
較的小さい。
第５図には本発明による他の実施例を示す。本実施例に
おいて、支持部材は低温側支持部材１０と高温側支持部
材１１にわかれており、それらは低温ダンパ端部１２に
接続されている。本実施例では真空容器３からヘリウム
容器２へ伝わる熱の一部は、低温ダンパ４を通して図示
されていないトルクチー−ブに尋かれるのでヘリウム容
器への熱侵入はより小さくなる。第５図の実施例におい
て、４．２に付近のヘリウム容器２と６０〜８０ Ｋの
低温ダンパ４との熱収縮差は、室温の真空容器３と６０
〜８０ Ｋの低温ダンパ４との熱収縮差に比べて一桁以
上小さいので、低温側支持部材１００両端は回転自在と
せずに直接固定することもできる。
おいて、支持部材は低温側支持部材１０と高温側支持部
材１１にわかれており、それらは低温ダンパ端部１２に
接続されている。本実施例では真空容器３からヘリウム
容器２へ伝わる熱の一部は、低温ダンパ４を通して図示
されていないトルクチー−ブに尋かれるのでヘリウム容
器への熱侵入はより小さくなる。第５図の実施例におい
て、４．２に付近のヘリウム容器２と６０〜８０ Ｋの
低温ダンパ４との熱収縮差は、室温の真空容器３と６０
〜８０ Ｋの低温ダンパ４との熱収縮差に比べて一桁以
上小さいので、低温側支持部材１００両端は回転自在と
せずに直接固定することもできる。
同様に第２図における高温側支持部材８を本発明に基づ
いて両端を回転自在な支持部材としたような回転子を構
成することもできる。
いて両端を回転自在な支持部材としたような回転子を構
成することもできる。
第３図ないし第５図の実施例で支持部材は棒の他、円管
でもよい。
でもよい。
この発明ではヘリウノ、容器の一端を支持する支持部材
の両端を回転子軸方向に回転自在としたため、ヘリウム
容器が熱収縮したときに、支持部材に曲げモーメントが
働かず、横振動に対する剛性を犠牲にすることなく支持
部材の応力を小さくすることができる。さらに支持部材
の低温側取付位置を、回転子中心軸のヘリウム容器側に
、ヘリウム容器の熱収縮量の％〜１倍の範囲であらかじ
めずらせておくときには、支持部材自身の熱収縮と相ま
って支持部材に働く応力をさらに小さくできる。またこ
のようにあらかじめずらせてとり付けたときには、冷却
した運転状態で支持部材は回転子中心軸に垂直な方向に
近くなり、横振動に対する剛性を大きくでき、超電導回
転機の運転を安定して行うことができるという利点が生
ずる。
の両端を回転子軸方向に回転自在としたため、ヘリウム
容器が熱収縮したときに、支持部材に曲げモーメントが
働かず、横振動に対する剛性を犠牲にすることなく支持
部材の応力を小さくすることができる。さらに支持部材
の低温側取付位置を、回転子中心軸のヘリウム容器側に
、ヘリウム容器の熱収縮量の％〜１倍の範囲であらかじ
めずらせておくときには、支持部材自身の熱収縮と相ま
って支持部材に働く応力をさらに小さくできる。またこ
のようにあらかじめずらせてとり付けたときには、冷却
した運転状態で支持部材は回転子中心軸に垂直な方向に
近くなり、横振動に対する剛性を大きくでき、超電導回
転機の運転を安定して行うことができるという利点が生
ずる。
第１図は従来の超電導回転子の縦断面図、第２図は従来
の超電導回転子の異なる実施例の要部断面図、第３図は
本発明による超電導回転子の実施例の要部断面図、第４
図は第３図におけるＡ−Ａ綜に沿う縦断面図、第５図は
本発明による超電導回転子の他の実施例の要部断面図で
ある。 １・・・超電導コイル、２・・・ヘリウム容器、３・・
・真空容器、４・・・低温ダンパ、９・・・支持部材。 オ １ 図 ｆ ２ 図 ｆ ４ 図
の超電導回転子の異なる実施例の要部断面図、第３図は
本発明による超電導回転子の実施例の要部断面図、第４
図は第３図におけるＡ−Ａ綜に沿う縦断面図、第５図は
本発明による超電導回転子の他の実施例の要部断面図で
ある。 １・・・超電導コイル、２・・・ヘリウム容器、３・・
・真空容器、４・・・低温ダンパ、９・・・支持部材。 オ １ 図 ｆ ２ 図 ｆ ４ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）超電導コイルと液体ヘリウムを収納した円筒状ヘリ
ウム容器と、該ヘリウム容器を囲む円筒状真空容器およ
び前記ヘリウム容器を真空容器に連結する支持部材とを
有する超電導回転子であって、前記支持部材は、充分な
剛性をもたせかつ回転子軸方向に回転自在なヒンジを両
端に備え、一端を前記ヘリウム容器に、他端を前記真空
容器に結合したことを特徴とする超電導回転子。 ２、特許請求の範囲第１項記載の超電導回転子において
前記支持部材の低温側取付位置を回転子中心軸のヘリウ
ム容器側に、ヘリウム容器の熱収縮による真空容器との
相対変位量のｂ倍ないし１倍の範囲であらかじめずらせ
て取り付けたことを特徴とする超電導回転子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58036475A JPS59162764A (ja) | 1983-03-04 | 1983-03-04 | 超電導回転子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58036475A JPS59162764A (ja) | 1983-03-04 | 1983-03-04 | 超電導回転子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59162764A true JPS59162764A (ja) | 1984-09-13 |
Family
ID=12470836
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58036475A Pending JPS59162764A (ja) | 1983-03-04 | 1983-03-04 | 超電導回転子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59162764A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7211921B2 (en) * | 2000-12-20 | 2007-05-01 | Siemens Aktiengesellschaft | Winding support of a superconductive rotor, comprising a structure to compensate for axial expansion of the support |
| EP1407529B1 (en) * | 2001-07-19 | 2011-04-20 | American Superconductor Corporation | Torque transmission assembly for use in superconducting rotating machines |
| CN102723848A (zh) * | 2007-10-25 | 2012-10-10 | 科孚德机电技术有限公司 | 超导电机的转子或定子 |
-
1983
- 1983-03-04 JP JP58036475A patent/JPS59162764A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7211921B2 (en) * | 2000-12-20 | 2007-05-01 | Siemens Aktiengesellschaft | Winding support of a superconductive rotor, comprising a structure to compensate for axial expansion of the support |
| EP1407529B1 (en) * | 2001-07-19 | 2011-04-20 | American Superconductor Corporation | Torque transmission assembly for use in superconducting rotating machines |
| CN102723848A (zh) * | 2007-10-25 | 2012-10-10 | 科孚德机电技术有限公司 | 超导电机的转子或定子 |
| CN102723849A (zh) * | 2007-10-25 | 2012-10-10 | 科孚德机电技术有限公司 | 超导电机的转子或定子 |
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