JPS6110963A - 超電導回転電機の回転子 - Google Patents
超電導回転電機の回転子Info
- Publication number
- JPS6110963A JPS6110963A JP59132752A JP13275284A JPS6110963A JP S6110963 A JPS6110963 A JP S6110963A JP 59132752 A JP59132752 A JP 59132752A JP 13275284 A JP13275284 A JP 13275284A JP S6110963 A JPS6110963 A JP S6110963A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotor
- outlet
- field winding
- superconducting
- electric machine
- 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.)
- Granted
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-
- 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】
〔発明の利用分野〕
本発明は超電導回転電機の回転子に関するものである。
第２図には超電導回転電機の回転子の従来例が示されて
いる。同図に示されているように回転子中央部にトルク
チューブ１に固定された超電導界磁巻線（以下、界磁巻
線と称す）２があり、界磁巻線２は液体ヘリウムで冷却
された状態で使用される。界磁巻線２の外周はヘリウム
容器壁３で覆われ、その外側は真空層を隔ててふく射シ
ールド４があり、ふく射シールド４の外側は更に真空層
を隔てて常温ダンパー５がある。常温ダンパー５は在来
発電機におけるダンパー巻線と同様の機能を有している
。トルクチューブ１と常温ダンパー５とを支える回転軸
６の端部には延長軸７が取シ付けられて、ここに励磁電
流供給用のスリップリング８があり、軸端にはヘリウム
給排装置９があって液体ヘリウムの供給と回転子内部で
ガス化したヘリウム（蒸発冷媒）の排出を行なっている
。
いる。同図に示されているように回転子中央部にトルク
チューブ１に固定された超電導界磁巻線（以下、界磁巻
線と称す）２があり、界磁巻線２は液体ヘリウムで冷却
された状態で使用される。界磁巻線２の外周はヘリウム
容器壁３で覆われ、その外側は真空層を隔ててふく射シ
ールド４があり、ふく射シールド４の外側は更に真空層
を隔てて常温ダンパー５がある。常温ダンパー５は在来
発電機におけるダンパー巻線と同様の機能を有している
。トルクチューブ１と常温ダンパー５とを支える回転軸
６の端部には延長軸７が取シ付けられて、ここに励磁電
流供給用のスリップリング８があり、軸端にはヘリウム
給排装置９があって液体ヘリウムの供給と回転子内部で
ガス化したヘリウム（蒸発冷媒）の排出を行なっている
。
回転子中央にあるヘリウムタンク（冷媒タンク）１０に
おいて、液体ヘリウムは回転子が回転している状態では
遠心力によυ蒸発したガスヘリウムと分離して自由表面
１１を形成する。
おいて、液体ヘリウムは回転子が回転している状態では
遠心力によυ蒸発したガスヘリウムと分離して自由表面
１１を形成する。
このように構成された回転子で液体ヘリウムがヘリウム
タンク１０内に溜った後はトルクチューブ１の通流穴１
２を通して遠心力場内の熱ナイフオン効果によって流れ
が生じ、界磁巻線２を効率よく冷却する。捷だ、ヘリウ
ムガスの排出路の一部である熱交換器１３においてはヘ
リウムガスがトルクチューブｌの端部から伝導してくる
熱を奪って常温近くなるだめにセルフポンプ効果が生じ
、ヘリウムタンク１０内の圧力を減じてタンク１゜内の
液体ヘリウムの平衡温度を下げる効果を持ち、ひいては
界磁巻線２の性能向上に役立つ効果を有している。この
ように従来構造の回転子はヘリウムの溜った定常運転状
態において種々のすぐれた性能を発揮する。
タンク１０内に溜った後はトルクチューブ１の通流穴１
２を通して遠心力場内の熱ナイフオン効果によって流れ
が生じ、界磁巻線２を効率よく冷却する。捷だ、ヘリウ
ムガスの排出路の一部である熱交換器１３においてはヘ
リウムガスがトルクチューブｌの端部から伝導してくる
熱を奪って常温近くなるだめにセルフポンプ効果が生じ
、ヘリウムタンク１０内の圧力を減じてタンク１゜内の
液体ヘリウムの平衡温度を下げる効果を持ち、ひいては
界磁巻線２の性能向上に役立つ効果を有している。この
ように従来構造の回転子はヘリウムの溜った定常運転状
態において種々のすぐれた性能を発揮する。
しかし乍ら回転子全体が室温の状態から界磁巻線２を超
電導状態で励磁できる温度に下げる過程（予冷と称する
）においては、次に述べるような欠点があった。すなわ
ち界磁巻線２がヘリウムタンク１０の最も奥まった所に
あるため、予冷の過程においてはヘリウム注入管１４か
ら注入された液体ヘリウムは直ちに蒸発し、界磁巻線２
を直接冷却することなく第１の導出口１６から排出管１
５を通ってヘリウムタンク１０外へ出て行く。
電導状態で励磁できる温度に下げる過程（予冷と称する
）においては、次に述べるような欠点があった。すなわ
ち界磁巻線２がヘリウムタンク１０の最も奥まった所に
あるため、予冷の過程においてはヘリウム注入管１４か
ら注入された液体ヘリウムは直ちに蒸発し、界磁巻線２
を直接冷却することなく第１の導出口１６から排出管１
５を通ってヘリウムタンク１０外へ出て行く。
その結果、熱交換器１３に直接冷却される部分のトルク
チューブ１がよく冷却されて、界磁巻線２はトルクチュ
ーブ１から伝熱される冷熱によって冷却されることにな
シ、予冷時間が長くなってしまう。
チューブ１がよく冷却されて、界磁巻線２はトルクチュ
ーブ１から伝熱される冷熱によって冷却されることにな
シ、予冷時間が長くなってしまう。
本発明は以上の点に鑑みなされたもので必り、超電導界
磁巻線の予冷時間の短縮を可能とした超電導回転電機の
回転子を提供することを目的とするものである。
磁巻線の予冷時間の短縮を可能とした超電導回転電機の
回転子を提供することを目的とするものである。
すなわち本発明は冷媒タンクを有し、かつ回転軸に連結
されたトルクチューブと、このトルクチューブに固定さ
れた超電導界磁巻線とを備え、前記冷媒タンクはその内
部に液体冷媒の自由表面が形成され、かつこの自由表面
より内径側には蒸発冷媒を導出する第１の導出口が設け
られ、この第１の導出口には外部に通じる排出管が連結
されている超電導回転電機の回転子において、前記界磁
巻線と同じ径あるいは外径側に、前記蒸発冷媒を導出す
る第２の導出口と、この導出口に連結され、かつその端
部が前記自由表面より内径側に位置するように前記排出
管内に開口した導出管とが設けられると共に、前記第１
の導出口に前記回転子の予冷時に閉で、運転時に開とな
る制御自在な弁が設けられたものであることを特徴とす
るものでらり、これによって予冷時には蒸発冷媒は超電
導界磁巻線から第２の導出口を通って外部へ出て行くよ
うになる。
されたトルクチューブと、このトルクチューブに固定さ
れた超電導界磁巻線とを備え、前記冷媒タンクはその内
部に液体冷媒の自由表面が形成され、かつこの自由表面
より内径側には蒸発冷媒を導出する第１の導出口が設け
られ、この第１の導出口には外部に通じる排出管が連結
されている超電導回転電機の回転子において、前記界磁
巻線と同じ径あるいは外径側に、前記蒸発冷媒を導出す
る第２の導出口と、この導出口に連結され、かつその端
部が前記自由表面より内径側に位置するように前記排出
管内に開口した導出管とが設けられると共に、前記第１
の導出口に前記回転子の予冷時に閉で、運転時に開とな
る制御自在な弁が設けられたものであることを特徴とす
るものでらり、これによって予冷時には蒸発冷媒は超電
導界磁巻線から第２の導出口を通って外部へ出て行くよ
うになる。
以下、図示した実施例に基づいて本発明を説明する。第
１図および第３図には本発明の一実施例が示されている
。なお従来と同じ部品には同じ符号を付した本ので説明
を省略する。本実施例では界磁巻線２と同じ径に、蒸発
冷媒を導出する第２の導出口１７と、この導出口１７に
連結され、かつその端部が自由表面１１より内径側に位
置するように排出管１５内に開口した導出管１８とを設
けると共に、第１の導出口１６に回転子の予冷時に閉で
、運転時に開となる制御自在な弁１９を設けた。このよ
うにすることにより予冷時には蒸発冷媒は界磁巻線２か
ら第２の導出口１７を通って外部へ出てゆくようになっ
て、界磁巻線２の予冷時間の短縮を可能とした超電導回
転電機の回転子を得ることができる。
１図および第３図には本発明の一実施例が示されている
。なお従来と同じ部品には同じ符号を付した本ので説明
を省略する。本実施例では界磁巻線２と同じ径に、蒸発
冷媒を導出する第２の導出口１７と、この導出口１７に
連結され、かつその端部が自由表面１１より内径側に位
置するように排出管１５内に開口した導出管１８とを設
けると共に、第１の導出口１６に回転子の予冷時に閉で
、運転時に開となる制御自在な弁１９を設けた。このよ
うにすることにより予冷時には蒸発冷媒は界磁巻線２か
ら第２の導出口１７を通って外部へ出てゆくようになっ
て、界磁巻線２の予冷時間の短縮を可能とした超電導回
転電機の回転子を得ることができる。
すなわち第１の導出口１６とは別に第２の導出口１７を
界磁巻線２の脇（界磁巻線２の外径側でもよい）に設け
、ここから導出管１８を排出管１５の中に引き出し、そ
の出口２０は回転子が運転状態にある時の液体ヘリウム
の自由表面１１よりも回転子の内径側に開口させた。そ
して制御可能な弁１９を排出管１５の出口に設けた。こ
のようにすることにより予冷時には弁１９を閉とすれば
ヘリウム注入管１４から注入された液体ヘリウムは直ち
に蒸発はするが、蒸発したガスヘリウムは通流穴１２を
通り界磁巻線２を直接冷却して導出管１８の穴２０ａ、
出口２０を通って排出管１５へ出て行くようになる。こ
の場合に界磁巻線２は端部のみ冷却されるが、界磁巻線
２を構成している超電導線は安定化のだめの銅を超電導
線の体積の２倍程度以上に含んでおシ、また、超電導線
は鞍形やレーストラック形に巻かれて界磁巻線２を形成
するので、界磁巻線２内の冷熱の伝達は非常に容易であ
り界磁巻線２は効率よく冷却され、予冷時間が短縮され
る。そして予冷の後に液体ヘリウムが溜りはじめた後は
弁１９を開き、自由表面１１から蒸発するガスヘリウム
を排出管１５へ導くが、出口２０はヘリウムタンク１０
内で設定すべき液面より内側に設けたので、出口２０よ
り液体ヘリウムが溢れることによる液面設定の妨害もな
い。なお同図において２１はタンク側壁である。
界磁巻線２の脇（界磁巻線２の外径側でもよい）に設け
、ここから導出管１８を排出管１５の中に引き出し、そ
の出口２０は回転子が運転状態にある時の液体ヘリウム
の自由表面１１よりも回転子の内径側に開口させた。そ
して制御可能な弁１９を排出管１５の出口に設けた。こ
のようにすることにより予冷時には弁１９を閉とすれば
ヘリウム注入管１４から注入された液体ヘリウムは直ち
に蒸発はするが、蒸発したガスヘリウムは通流穴１２を
通り界磁巻線２を直接冷却して導出管１８の穴２０ａ、
出口２０を通って排出管１５へ出て行くようになる。こ
の場合に界磁巻線２は端部のみ冷却されるが、界磁巻線
２を構成している超電導線は安定化のだめの銅を超電導
線の体積の２倍程度以上に含んでおシ、また、超電導線
は鞍形やレーストラック形に巻かれて界磁巻線２を形成
するので、界磁巻線２内の冷熱の伝達は非常に容易であ
り界磁巻線２は効率よく冷却され、予冷時間が短縮され
る。そして予冷の後に液体ヘリウムが溜りはじめた後は
弁１９を開き、自由表面１１から蒸発するガスヘリウム
を排出管１５へ導くが、出口２０はヘリウムタンク１０
内で設定すべき液面より内側に設けたので、出口２０よ
り液体ヘリウムが溢れることによる液面設定の妨害もな
い。なお同図において２１はタンク側壁である。
ところで超電導発電機はタービン発電機として使用する
ことが主に考えられており、蒸気タービンの始動時には
暖気運転してタービ／を暖めるために、５から２５ｒｐ
ｍ でターニングを行なった後に本格的な運転に入る
。超電導発電機の回転子の予冷もこの暖気運転に平行し
て行なわれることになるが、タービン発電機は２極機の
場合にａｏｏｏｒｐｍあるいは３６００ｒｐｍ、４極機
の場合に１５０Ｏｒｐｍあるいは１８００ｒｐｍで定常
運転される。
ことが主に考えられており、蒸気タービンの始動時には
暖気運転してタービ／を暖めるために、５から２５ｒｐ
ｍ でターニングを行なった後に本格的な運転に入る
。超電導発電機の回転子の予冷もこの暖気運転に平行し
て行なわれることになるが、タービン発電機は２極機の
場合にａｏｏｏｒｐｍあるいは３６００ｒｐｍ、４極機
の場合に１５０Ｏｒｐｍあるいは１８００ｒｐｍで定常
運転される。
従って第３図にも示されているように弁１９は弁体２２
とスプリング２３とから構成し、スプリング２３は弁体
２２を内径方向（ζ押して閉の動作をさせるような構造
とする。このスプリング２３の強さをターニングの５か
ら２５ｒｐｍの回転数では弁１９が閉、定常運転の１５
００ｒｌ）ｍあるいはそれ以北の回転数では開となるよ
うにしたが、このように設定するのは遠心力が回転数の
２乗に比例する事実からみて非常に容易である。勿論こ
の構造の弁１９は蒸気タービンと組合わせ発電機のみな
らず、ターニング装置を備えた他の形式の発電機にも適
用できる。
とスプリング２３とから構成し、スプリング２３は弁体
２２を内径方向（ζ押して閉の動作をさせるような構造
とする。このスプリング２３の強さをターニングの５か
ら２５ｒｐｍの回転数では弁１９が閉、定常運転の１５
００ｒｌ）ｍあるいはそれ以北の回転数では開となるよ
うにしたが、このように設定するのは遠心力が回転数の
２乗に比例する事実からみて非常に容易である。勿論こ
の構造の弁１９は蒸気タービンと組合わせ発電機のみな
らず、ターニング装置を備えた他の形式の発電機にも適
用できる。
上述のように本発明は予冷時には超電導界磁巻線が蒸発
冷媒で直接冷却されるようになって、超電導界磁巻線の
予冷時間が短縮されるようになり、超電導界磁巻線の予
冷時間の短縮を可能とした超電導回転電機の回転子を得
ることができる。
冷媒で直接冷却されるようになって、超電導界磁巻線の
予冷時間が短縮されるようになり、超電導界磁巻線の予
冷時間の短縮を可能とした超電導回転電機の回転子を得
ることができる。
第１図は本発明の超電導回転電機の回転子の一実施例の
超電導界磁巻線周りの縦断側面図、第２図は従来の超電
導回転電機の回転子の反駆動側の縦断側面図、第３図は
本発明の超電導回転電機の回転子の一実施例の弁周りの
縦断側面図である。 １・・川・ルクチューブ、２・・・超電導界磁巻線、３
・・・ヘリウム谷器壁、６・・・回転軸、７・・・延長
軸、１０・・・ヘリウムタンク（冷媒タンク）、１１・
・・自由表面、Ｊ２・・・通流穴、１３・・・熱交換器
、１４・・・ヘリウム注入管、１５・・・排出管、１６
・・・第１の導出口、１７・・・第２の導出口、１８・
・・導出管、１９・・・弁、２０・・・出口、２０ａ・
・・穴、２２・・・弁体、２３・・・スプリング。
超電導界磁巻線周りの縦断側面図、第２図は従来の超電
導回転電機の回転子の反駆動側の縦断側面図、第３図は
本発明の超電導回転電機の回転子の一実施例の弁周りの
縦断側面図である。 １・・川・ルクチューブ、２・・・超電導界磁巻線、３
・・・ヘリウム谷器壁、６・・・回転軸、７・・・延長
軸、１０・・・ヘリウムタンク（冷媒タンク）、１１・
・・自由表面、Ｊ２・・・通流穴、１３・・・熱交換器
、１４・・・ヘリウム注入管、１５・・・排出管、１６
・・・第１の導出口、１７・・・第２の導出口、１８・
・・導出管、１９・・・弁、２０・・・出口、２０ａ・
・・穴、２２・・・弁体、２３・・・スプリング。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、冷媒タンクを有し、かつ回転軸に連結されたトルク
チューブと、このトルクチューブに固定された超電導界
磁巻線とを備え、前記冷媒タンクはその内部に液体冷媒
の自由表面が形成され、かつこの自由表面より内径側に
は蒸発冷媒を導出する第１の導出口が設けられ、この第
１の導出口には外部に通じる排出管が連結されている超
電導回転電機の回転子において、前記界磁巻線と同じ径
あるいは外径側に、前記蒸発冷媒を導出する第２の導出
口と、この導出口に連結され、かつその端部が前記自由
表面より内径側に位置するように前記排出管内に開口し
た導出管とが設けられると共に、前記第１の導出口に前
記回転子の予冷時に閉で、運転時に開となる制御自在な
弁が設けられたものであることを特徴とする超電導回転
電機の回転子。 ２、前記弁が、弁体と、この弁体を押えるスプリングと
から構成されると共に、前記弁体は前記回転子の半径方
向に可動であり、前記スプリングは前記回転子が低速回
転の前記予冷時には前記弁体を内径方向に押して前記第
１の導出口を塞ぎ、高速の前記定常運転時には前記第１
の導出口を開放するような強さに設定されたものである
特許請求の範囲第１項記載の超電導回転電機の回転子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59132752A JPS6110963A (ja) | 1984-06-27 | 1984-06-27 | 超電導回転電機の回転子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59132752A JPS6110963A (ja) | 1984-06-27 | 1984-06-27 | 超電導回転電機の回転子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6110963A true JPS6110963A (ja) | 1986-01-18 |
| JPH0446070B2 JPH0446070B2 (ja) | 1992-07-28 |
Family
ID=15088738
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59132752A Granted JPS6110963A (ja) | 1984-06-27 | 1984-06-27 | 超電導回転電機の回転子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6110963A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7173509B2 (en) | 2001-10-05 | 2007-02-06 | Nippon Steel Corporation | Core having superior end face insulation and method of treating core end faces to give insulation coating |
| JP2020536476A (ja) * | 2017-11-24 | 2020-12-10 | インダストリー−アカデミック コオペレーション ファウンデーション ジェジュ ナショナル ユニバーシティ | 高温超電導回転機用超伝導コイルの性能評価装置及び前記装置による超伝導コイルの性能評価方法 |
-
1984
- 1984-06-27 JP JP59132752A patent/JPS6110963A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7173509B2 (en) | 2001-10-05 | 2007-02-06 | Nippon Steel Corporation | Core having superior end face insulation and method of treating core end faces to give insulation coating |
| US7471182B2 (en) | 2001-10-05 | 2008-12-30 | Nippon Steel Corporation | Core having superior end face insulation and method of treating core end faces to give insulation coating |
| JP2020536476A (ja) * | 2017-11-24 | 2020-12-10 | インダストリー−アカデミック コオペレーション ファウンデーション ジェジュ ナショナル ユニバーシティ | 高温超電導回転機用超伝導コイルの性能評価装置及び前記装置による超伝導コイルの性能評価方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0446070B2 (ja) | 1992-07-28 |
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