JPS6037031Y2 - 超電導回転電機の回転子 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の属する技術分野〕 本考案は超電導回転電機の回転子の起電導コイルを担持
したコイル支持円筒の支持構造に関する。

〔従来技術とその問題点〕

一般に回転界磁型超電導回転電機の回転子においては、
密閉された円筒状の回転真空容器の内部に超電導コイル
を担持した内筒が収納され、運転時には内筒のコイル収
納部は超低温にまで冷却される。

この場合回転子は一旦常温で組立てた後に超電導コイル
部に低温のヘリウムガスや極低温の液体ヘリウムを供給
することにより運転温度である極低温に冷却されるので
温度降下した内筒は相当な量の収縮を生じ、これに応じ
て回転子のいろいろな部分に大きな熱応力が発生する。

特に内筒においては軸方向の収縮が大きな問題となるの
でこの改良することが重要となる。

〔考案の目的〕

本考案は、超電導回転電機の回転子の超電導コイルに、
極低温冷媒を供給した際に超電導コイルを支持する内筒
の収縮を許容する構成を提供することを目的とする。

〔考案の要点〕

本考案は、円筒状の回転真空容器の内部に超電導コイル
を担持したコイル支持円筒を同心的に収納するものにお
いて、真空容器の反駆動軸側の端フランジに固着された
取付円板体を備え、この取付置板体の端フランジと反対
側に金属薄板を積層してなる可撓性の円環板体の外径部
を固着し、コイル支持円筒の一端を前記円環板体の内径
部に固定し、かつコイル支持円筒の他端には、円環板と
支持円板とを折りたたんで接続してなる熱伝導路の長い
支持体を備え、コイル支持円筒の他端の前記支持円板の
外径部に取り付け、前記円環板の外径部を回転真空容器
の駆動軸側の端フランジに取り付けるようにしたもので
ある。

〔考案の実施例〕

以下に本考案の一実施例を図に基づいて詳細に説明する
。

図には起電導発電機の一例を示し、輪郭をもって示す固
定子１の内部に回転子２が周知のように配置され、この
回転子２の反駆動側軸３、駆動側軸４はそれぞれ軸受５
，６により回転自在に支承され、駆動側軸４を図示しな
い原動機で駆動して発電するものである。

反駆動側軸３の内側端フランジ３ａと駆動側軸の内側端
フランジ４ａとの外周端には厚肉の外筒７がボルト８に
より固定接続され、接続部は全て溶接によって気密にさ
れる。

この外筒７の内部は外部からの伝熱を遮断するために組
立後頁空引きされ、その内側にある部分は真空遮断され
ている。

内側端フランジ３ａｗ４ａを含めた反駆動側軸３、駆動
側軸４および外筒７は一つの真空容器を形威し、それら
は当然のことながら周囲温度と実質上同じ温度にある。

駆動側軸４の内側端フランジ４ａには、ボルト９により
固定される円環板１１と断面り字形の支持円板１２を介
して、ボルト１０によりコイル支持円筒１３が固定され
る。

円環板１１と支持円板１２はコイル支持円筒１３に対す
る断熱支持部材であって、両者は一体化されてもよいが
、ここでは２個に分割した例が示されている。

これらの断熱支持部材は、周囲温度下にある駆動側軸４
の内側端フランジ４ａから超低温下にあるコイル支持円
筒１３への伝導による熱の侵入量を減少させるために、
熱の伝導路を長くする効果がありかつ駆動側軸４の内側
端フランジ４ａとコイル支持円筒１３を強固に固定する
役目を兼ねている。

このため、円環板１１の肉厚は外径側に向うにつれ漸次
薄くすることがトルク伝達と熱侵入の両面からみて効果
的である。

コイル支持円筒１３の反駆動軸側の立上り部１３ａ外側
と前記支持円板１２の外端との間には、円筒状をした銅
製のダンパシールド１４がボルトにより固定される。

このダンパシールドは固定子側から侵入する交流磁界を
打消すととももに、外筒７からその内部へ侵入する輻射
熱をしゃ断する軸封シールドとしての機能を有する。

さらにコイル支持円筒１３には円筒状凹部１３ｂが設け
られており、その中に超電導コイル１５が収納され、そ
の外側にはコイル押え１６が設けられている。

コイル押え１６は、詳細は図示されていないがコイル支
持円筒１３に密封溶接され、それらに囲まれた密閉内部
空間には図示しない配管により液体ヘリウムが供給され
て内部にある超電導コイル１５を超低温にまで冷却する
。

一方、コイル支持円筒１３の左方はコイル支持円筒の超
電導コイル収納部より薄肉の円筒状部１３ｃを経て第２
図に示す段部１３ｄが設けられ、ここには金属の薄板を
複数枚積層してなる円環板体１８の内径寄り部が二枚の
取付リング１９により挟持された上、一体的にねじ止め
される。

さらにこの取付は部では必要に応じて第３図に示すピン
２０を取付リング１９、円環板体１８を通してコイル支
持円筒に植設することによって、この部分の周方向への
ずれをなくシトルク伝達をより確実にすることができる
。

円環板体１８の外径寄り部は内径寄り部と同様に二枚の
取付リング２２で挟持された上、反駆動側軸３の内側端
フランジ３ａにボルト締めされた取付円板体２１の側面
にボルト締めされる。

この取付部においても必要な場合トルク伝達を保証する
ようピン２３を植設して周方向のずれをなくすことがで
きる。

なお、これらのピン２０．２２は円環板体１８がコイル
支持円筒１３および取付円板体２１に対して半径方向に
ずれることを防止する役目をも果す。

また、取付円板体２１の内径側は第２図に示すように内
径方向に比較的薄肉の円板状に延長され、その内径部分
は円環板体１８をコイル支持円筒１３に固定するボルト
の頭部を逃げるように半円状に切欠きされその内径端は
コイル支持円筒１３の段部１３ｄの左端の外筒面と当接
しており、コイル支持円筒１３の半径方向への１ふれヨ
を拘束している。

〔考案の効果〕

以上の説明かられかるようにコイル支持円筒１３は金属
の薄板を複数枚積層した円環板体１８を介して取付円板
体２１さらには反駆動側軸３の内側端フランジ３ａに支
持されており、これによって液体ヘリウムが供給された
時のコイル支持円筒１３の軸方向の収縮を撓みによって
容易に許容する。

また、トルク伝達に対しても薄板の円環板体１８は十分
な強度を持っている。

さらに反駆動側軸３からの熱の侵入に対しても薄い金属
板から成る円環板体１８は熱伝導に対して長い有効長の
抵抗路となり、さらに必要な場合はコイル支持円板に前
記の薄肉の円筒状部１３ｃを設けてこの効果を高めるこ
とができる。

一方、コイル支持円筒の駆動側は、前述の構造により駆
動側軸４の内側端フランジ３ａに強固に固定支持される
が、両者の間には熱伝導路の長い支持体が介装されてい
るので外部からの超電導コイル部への侵入熱が著しく軽
減される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による上半部を断面で示した超電導回転
電機の回転子、第２図は第１図におけるＰ部の拡大断面
図、第３図はこの部分の側面の部分針を示す。 ３ａ：反駆動軸側の内側端フランジ、４ａ：駆動軸側の
内側端フランジ、１１：円環板、１２：支持円板、１３
：コイル支持円筒、１３ｃ：薄肉の円筒状部、１８二円
環板体、２１：取付円板体。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （１）円筒状の回転真空容器の内部に超電導コイルを担
   持したコイル支持円筒を同心的に収納するものにおいて
   、前記真空容器の反駆動軸側の端フランジに固着された
   取付円板体を備え、この取付円板体の当該端フランジと
   反対側に金属薄板を積層してなる可撓性の円環板体の外
   径部を固着し、コイル支持円筒の一端を前記円環板体の
   内径部に固定するとともに当該一端を円環板体と端フラ
   ンジとの中間まで延在させ、前記取付円板体の一部を円
   環板体と端フランジとの間の位置で延長させてその先端
   を前記コイル支持円筒の一端の延在部に臨ませるように
   し、かつコイル支持円筒の他端には、径の増加につれて
   漸次薄肉となった円環板と断面が１字形をなす支持円板
   とを折りたたんで接続してなる熱伝導路の長い支持体を
   備え、前記コイル支持円筒の他端を前記支持円板の外径
   部に取り付は前記円環板の外径部を前記回転真空容器の
   駆動軸側の端フランジに取り付けるようにしたことを特
   徴とする超電導回転電機の回転子。
2. （２）実用新案登録請求の範囲第１項記載の回転子にお
   いて、前記コイル支持円筒の超電導コイル収納部と前記
   円環板体の取付部との間の一部を前記コイル支持円筒の
   超電導コイル収納部より薄肉の円筒状に構成したことを
   特徴とする超電導回転電機の回転子。