JPS594932B2 - 回転電機の導体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は超電導回転電機の固定子巻線導体の改良に係り
、特に巻線導体内に冷却用中空ダクトを備えた固定子巻
線導体の改良に関する。

近年、タービン発電機等の分野においては、単機容量の
より一層の増大を図るため、超電導界磁巻線を備えだ回
転子の採用により、固定子側は巻線溝のない環状固定子
鉄心内孔の空隙中に環状に構成された固定子巻線を配置
するいわゆるギャップワインディング方式が採用される
ようになってきた。

しだがってこの種のものは隣接巻線導体間に磁気飽和す
る鉄心歯がないので、回転子と固定子間の空隙磁束密度
を大きくすることが可能となり一般にこの磁束密度を高
くとる傾向にある。

その反面こうした高磁場（交流）中に固定子巻線導体が
おかれ、巻線導体と界磁磁束の鎖交量が増加するので、
巻線導体中に表皮効果およびうず電流による多量の損失
が生ずる。

この損失を出来るだけ少なくするため、一般には巻線導
体を形成している素線ユニットを多数の細索線導体に分
割、換言すれば多数の細い素線を集合して素線ユニット
を形成するとともに、それらの細索線導体を互いに絶縁
し、細線導体間に転位を施こすことが行なわれる。

そして、さらにこの素線ユニット同志にも転位が施こさ
れるのが普通である。

一方、細索線導体がこのように細く（通常１龍φ程度）
なるため、巻線導体の冷却方式としては従来のように素
線ユニット自体を中空となし、中空部に冷媒を流通させ
る直接液体冷却が困離となるので、細素線ユニット群中
に熱伝導率が大きく、かつ導電率の低い材料から作られ
た冷却用中空ダクトを混在させて素線ユニット群を冷却
するようにしている。

すなわち間接的に素線ユニットひいては巻線導体を冷却
する方式が一般に採用される。

従来の巻線導体は以上のように構成されており、第１図
にはこの従来の巻線導体が示されている。

第１図において、１は線素線導体、２はこの線素線導体
を適当数束ねた素線ユテットでこの素線ユニットと電気
的に絶縁するだめのユニット絶縁が施こされている。

３は素線ユニット内に配置され、かつ冷却液体を通ずる
中空部３ａを有する非磁性の冷却用中空ダクト、４はこ
れら全体をおおっている外路縁、５は外路縁４と前記素
線ユニット間及び素線ユニット相互間の空隙に充填され
た充填物である。

この場合、勿論細索導体１相互及び素線ユニット２相互
（冷却用中空ダクトも含み）はそれぞれ転位が施こされ
る。

以上の様な構成とされた巻線導体では、線素線導体に発
生したりず電流損失は冷却ダクト中の中空部３ａを流れ
る冷却液体により間接的に冷却除去され、かつ線素線導
体１および冷却用中空ダクト３が素線ユニット単位で転
位されること、まだこの転位によりＳＵＳ材等の非磁性
金属材料で製作される冷却用中空ダクト自身の損失も軽
減される等、冷却効率、損失低減の観点からすれば極め
て優れたものである。

しかしながら、製作上の観点からすると第１図にしめす
ものには、冷却用中空ダクト３（一般にに非磁性鋼材）
と線素線導体１（一般に電気銅）の材質が異なるため、
素線ユニット群を転位するに際し、両者の機械強度（特
に曲げこわさ）が異なるため、素線ユニットを転位に必
要な形状にそ性変形させる（いわゆる型付け）時の外力
により線素線導体か冷却ダクト周囲の一方向にずれる形
崩れが生じやすい。

またこの際線素線導体が冷却用中空ダクトに強く押しつ
けられた状態でこすりつけられる（ずれる）ことになる
ので、細索線導体１外周の機械強度が冷却用中空ダクト
材よりも一般に小さくかつ非常にうすい図示しない線素
線導体の絶縁被膜が損傷し易いと言う欠点がある。

このだめ、このような巻線導体を採用した場合には、上
記形崩れによる転位効果の減少や、絶縁被膜の損傷によ
り細索線導体同志あるいは細素線導・体と冷却ダクトが
電気的に短絡され局部的に循環電流が生じ損失が増加す
るなど、転位と細索線化による損失低減効果を十分果た
し得ないきらいがあり、またその作業が難しく巻線導体
の製作が容易でなかった。

本発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的とす
るところは、上記した従来技術の欠点をなくし、導体中
に発生する損失が少なく、かつ製作の容易なこの種回転
電機の固定子巻線導体を提供するにある。

即ち本発明は、前記目的を達成するだめ、素線ユニット
群と前記冷却用中空ダクトとを夫々独立したブロックと
なし、かつ冷却用中空ダクトを複数列に配置（ル、前記
素線ユニット群の転位と前記冷却用中空ダクトとの転位
を、互いに独立させて夫々単独に行うようにするととも
に、前記素線ユニット群の転位を前記転位された冷却用
中空ダクトを芯としてその周囲で行うようにしだもので
ある。

第２図は本発明の一実施例を示す巻線導体の横断面図で
あシ、以下この図により本発明を説明する。

なお図中第１図と同一符号は同−物若しくは相当部分を
示す。

なすなわ、本発明においては、複数個の冷却用中空ダク
ト３が巻線導体の中央部に一括して２列に配置され、独
立に、例えばローベル転位法に従った転位が施されてい
る。

一方素線ユニット２は、適当数毎に互いに絶縁した線素
線導体１に分割されており、そしてこの素線ユニットは
それら相互、すなわち素線ユニット同志だけで独立に転
位が行翫われる。

転位が素線ユニット同志間だけでは不十分な場合には、
勿論素線ユニット２を構成している各細索線導体１同志
を互いに軸方向に一定ピッチでツイストするなどして、
細索線導体１相互間でも転位を行なってもよい。

また、上記構成を有する巻線導体の製作にあたっては、
転位の施された冷却用中空ダクト３のブロックを予め製
作し、これを素線ユニット同志の転位を行なう際の芯と
して行なわれる。

なお、冷却用中空ダクト３と素線ユニット間の熱抵抗を
小ならしめるため両者間に生ずる間隙中に適当な充填物
５を充填あるいは含浸硬化させ、全体を電気絶縁おかび
機械的保護を兼ねた外路縁４で被う点では従来例と同一
である。

なお充填物５は第３図に示すごとく互いに絶縁された矩
形断面を有する線素線導体１および冷却用中空ダクト３
を使用する場合には、必らずしも必要ではない。

本発明は以上の如く、素線ユニット群と前記冷即用中空
ダクトとを夫々独立したブロックとなし、かつ冷却用中
空ダクトを複数列に配列し、前記素線ユニット群の転位
と前記冷却用中空ダクトとの転位を、互いに独立させて
夫々単独に行うようにするとともに、前記素線ユニット
群の転位を前記転位された冷却用中空ダクトを芯として
その周囲で行うようにしたから転位した冷却用中空ダク
トを素線ユニットの転位を行なう際の芯として実施する
ことや、転位が同一機械強度の材料から成るもの同志で
行なわれるため、形くずれおよび細索線導体の絶縁の損
傷が極力防止され、交流損失の発生が少ない導体を極め
て容易に製作することが出来、信頼性の高い巻線導体を
製作することが出来る。

まだ冷却ダクトの通水試験を独立して行なうことが出来
る利点も生ずるなど、本発明の実施による実利はきわめ
て大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の回転電機の巻線導体の横断面図、第２図
は本発明の一実施例を示す回転電機巻線導体の横断面図
、第３図は本発明の他の実施例を示す巻線導体の横断面
図である。 １・・・細索線導体、２・・・素線ユニット、３・・・
冷却ダクト、３ａ・・・中空部、４・・・昇給縁、５・
・・充填物。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 各々が絶縁されて積層並設された素線ユニット群と
   、該素線ユニット群中に介在配置された複数個の冷却用
   中空ダクトと、該冷却用中空ダクトを含み前記素線ユニ
   ット群の外表に施された外絶縁とを備え、前記素線ユニ
   ットが中実の細索線導体の集合により形成されるととも
   に前記冷却用中空ダクトが前記細索線導体の材質と異な
   る材質にて形成され、前記冷却用中空ダクトの中空部内
   に冷媒を流通せしめて素線ユニット群を冷却するように
   なした超電導回路電機の固定子巻線導体において、前記
   素線ユニット群と前記冷却用中空ダクトとを夫々独立し
   たブロックとなし、かつ冷却用中空ダクトを複数列に配
   列し、前記素線ユニット群の転位と前記冷却用中空ダク
   トとの転位を、互いに独立させて夫々単独に行うように
   するとともに、前記素線ユニット群の転位を前記転位さ
   れた冷却用中空ダクトを芯としてその周囲で行うように
   したことを特徴とする超電導回転電機の固定子巻線導体
   。