JPS6115541A - 回転電機 - Google Patents
回転電機Info
- Publication number
- JPS6115541A JPS6115541A JP59135306A JP13530684A JPS6115541A JP S6115541 A JPS6115541 A JP S6115541A JP 59135306 A JP59135306 A JP 59135306A JP 13530684 A JP13530684 A JP 13530684A JP S6115541 A JPS6115541 A JP S6115541A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- shield
- stator
- superconducting
- magnetic field
- winding
- 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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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
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
-
- 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)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (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〕
本発明は回転電機に係り、特に、小型で効率の高い超電
導回転電機の固定子の構造に関する。
導回転電機の固定子の構造に関する。
界磁巻線を超電導化した回転界磁形層電導回転電機に於
いて、超電導界磁巻線からの交流強磁界を外部に対して
シールドする方法には、例えば、ＩＣＥＣ９（１９８２
年）で、’ｆ’、 Ｉｓｈｉｇｏｈｋａのａｔ Ｔｈ
ｅｏｐｔｉｍｕｍ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｓｈ
ｉｅｌｄｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍｏｆ ｓｕｐｅｒｃｏｎ
ｄｕｃｔｉｎｇ ｇｅｎｅｒａｔｏｒｓ ”に示される
ように、積層鉄心の磁気シールドや銅やアルミニウムな
どの導電率の大きな導体からなるうず電流シールドなど
が知られており、また、両者を組合わせたものも提案さ
れている。
いて、超電導界磁巻線からの交流強磁界を外部に対して
シールドする方法には、例えば、ＩＣＥＣ９（１９８２
年）で、’ｆ’、 Ｉｓｈｉｇｏｈｋａのａｔ Ｔｈ
ｅｏｐｔｉｍｕｍ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｓｈ
ｉｅｌｄｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍｏｆ ｓｕｐｅｒｃｏｎ
ｄｕｃｔｉｎｇ ｇｅｎｅｒａｔｏｒｓ ”に示される
ように、積層鉄心の磁気シールドや銅やアルミニウムな
どの導電率の大きな導体からなるうず電流シールドなど
が知られており、また、両者を組合わせたものも提案さ
れている。
しかし、鉄心シールドは鉄心の磁気飽和現象のため、十
分に外部へのシールド効果を達成させるには厚くする必
要があり、機械寸法の大形化や重量が増大し、更には、
シールド部に鉄損を発生するという問題がある。また、
うず電流シールドは、常時、うず電流を発生し、電機子
巻線部の磁束密度が低下するため、出力が低下する。
分に外部へのシールド効果を達成させるには厚くする必
要があり、機械寸法の大形化や重量が増大し、更には、
シールド部に鉄損を発生するという問題がある。また、
うず電流シールドは、常時、うず電流を発生し、電機子
巻線部の磁束密度が低下するため、出力が低下する。
一方、鉄心シールドとうす電流シールドを組合せた構造
では、内側の鉄心シールドを磁気的に飽和させ、漏れ磁
束を更に外側のうず電流シールドで交流磁界をシールド
するもので、常時、損失を発生して磁界をシールドする
点では前述の二側と変りなく、起電導発電機の特長であ
る高効率と小型化を達成することができなかった。
では、内側の鉄心シールドを磁気的に飽和させ、漏れ磁
束を更に外側のうず電流シールドで交流磁界をシールド
するもので、常時、損失を発生して磁界をシールドする
点では前述の二側と変りなく、起電導発電機の特長であ
る高効率と小型化を達成することができなかった。
本発明の目的は、超電導体のＭｅｉｓｓｎｅｒ効果を利
用し、交流磁界を効率良くシールドする回転電機を提供
するにある。
用し、交流磁界を効率良くシールドする回転電機を提供
するにある。
本発明は、超電導体が超電導実態では内部に磁界が浸入
しないという性質、すなわち、完全反磁性（Ｍｅｉｓｓ
ｎｅｒ効釆）を利用し、回転電機の外部に対する磁気シ
ールドを超電導体、特に、交流用超電導体で形成するよ
うにしたものである。
しないという性質、すなわち、完全反磁性（Ｍｅｉｓｓ
ｎｅｒ効釆）を利用し、回転電機の外部に対する磁気シ
ールドを超電導体、特に、交流用超電導体で形成するよ
うにしたものである。
以下、実施例に基づいて本発明を説明する。第１図は回
転界磁形何期機を例に、その軸方向断面を示したもので
、回転子１と、この回転子１に所定の間隙を持って配置
された固定子２とから構成されている。回転子１は外部
の電源３によって励磁される励磁巻線４を内蔵し、軸受
５によって支持され駆動機６によって回転する。一方、
固定子２は空隙部に所定の方法で固定された電機子巻線
７及び超電導体、特に、交流磁界に対する臨界磁界の大
きな超電導シールド８などで構成されている。超電導シ
ールド８は電機子巻線７の外周を同心状に被い、ヘリウ
ム供給装置９からの液体ヘリウムにより極低温に冷却さ
れる。
転界磁形何期機を例に、その軸方向断面を示したもので
、回転子１と、この回転子１に所定の間隙を持って配置
された固定子２とから構成されている。回転子１は外部
の電源３によって励磁される励磁巻線４を内蔵し、軸受
５によって支持され駆動機６によって回転する。一方、
固定子２は空隙部に所定の方法で固定された電機子巻線
７及び超電導体、特に、交流磁界に対する臨界磁界の大
きな超電導シールド８などで構成されている。超電導シ
ールド８は電機子巻線７の外周を同心状に被い、ヘリウ
ム供給装置９からの液体ヘリウムにより極低温に冷却さ
れる。
回転子１の励磁巻線４からの磁束φは電機子巻線７と鎖
交し、回転子１の回転と共に移動するので電機子巻線７
には交流出力が誘起される。また、電機子巻線７と鎖交
した磁束φは電機子巻線７の外径側では超電導シールド
８のＭｅｉｓｓｎｅｒ効果により完全遮へいされるため
、図示のように電機子巻線７と超電導シールド８との間
を周方向に通る磁路を形成し、閉回路を作る。
交し、回転子１の回転と共に移動するので電機子巻線７
には交流出力が誘起される。また、電機子巻線７と鎖交
した磁束φは電機子巻線７の外径側では超電導シールド
８のＭｅｉｓｓｎｅｒ効果により完全遮へいされるため
、図示のように電機子巻線７と超電導シールド８との間
を周方向に通る磁路を形成し、閉回路を作る。
なお、上述のＭｅｉｓｓｎｅｒ効果とは、外部磁界を超
電導体に印加した場合、過去のヒステリシスに拘らず、
それが超電導状態にある限り、超電導体内部に磁界が侵
入できない性質である。この性質を利用することにより
電機子巻線７及び回転子励磁巻線４からの磁界が、超電
導シールド８の内部へ侵入するのを防ぐことができる。
電導体に印加した場合、過去のヒステリシスに拘らず、
それが超電導状態にある限り、超電導体内部に磁界が侵
入できない性質である。この性質を利用することにより
電機子巻線７及び回転子励磁巻線４からの磁界が、超電
導シールド８の内部へ侵入するのを防ぐことができる。
本実施例によればシールド部に電気的損失を発生させな
いで、すなわち、誘導電流を発生させないで交流磁界を
機外に対し遮へいすることができ、回転電機として高効
率化が可能となる。
いで、すなわち、誘導電流を発生させないで交流磁界を
機外に対し遮へいすることができ、回転電機として高効
率化が可能となる。
また、磁束流路部には磁性材など磁気飽和の問題が生じ
る部材がないので、超電導シールド８は、少なくとも、
超電導状態に保持する限り超電導材の臨界磁界の許容範
囲で電機子巻線７に近づけ得るので、機誠寸法の小形化
及び回転子起磁力を低減でき、高効率化が可能であろう 第２図は本発明の他の実施例を示す。第１図と異なる所
は超電導体８の外周に常温の円筒状導体１０を配置した
ことにある。本構造によれば超電導導体８が外乱により
常電導に転移したときには超電導導体８には完全反磁性
のＭｅｉｓｓｎｅｒ効果が消失するため、交流磁界は超
電導導体の外径側にまで侵入するが、円筒状導体１０が
うず電流を発生し導体シールドとなる。従って、定常運
転時は超電導導体８が損失なしで機内の磁界を遮へいし
、超電導導体８が外乱により常電導に転移した事故時等
には、円筒状導体１０がシールド効果を発生するから、
外部に対し常時確実に磁界を遮へいすることができる。
る部材がないので、超電導シールド８は、少なくとも、
超電導状態に保持する限り超電導材の臨界磁界の許容範
囲で電機子巻線７に近づけ得るので、機誠寸法の小形化
及び回転子起磁力を低減でき、高効率化が可能であろう 第２図は本発明の他の実施例を示す。第１図と異なる所
は超電導体８の外周に常温の円筒状導体１０を配置した
ことにある。本構造によれば超電導導体８が外乱により
常電導に転移したときには超電導導体８には完全反磁性
のＭｅｉｓｓｎｅｒ効果が消失するため、交流磁界は超
電導導体の外径側にまで侵入するが、円筒状導体１０が
うず電流を発生し導体シールドとなる。従って、定常運
転時は超電導導体８が損失なしで機内の磁界を遮へいし
、超電導導体８が外乱により常電導に転移した事故時等
には、円筒状導体１０がシールド効果を発生するから、
外部に対し常時確実に磁界を遮へいすることができる。
この円筒状導体１０は銅やアルミニウムやその合金など
で構成するのが良く、超電導導体８の外周に配置される
ので、超電導導体８の熱容量が等測的に増大するので超
電導導体８の安定性が増大する。
で構成するのが良く、超電導導体８の外周に配置される
ので、超電導導体８の熱容量が等測的に増大するので超
電導導体８の安定性が増大する。
また、超電導導体８は特性の異なるものを複数個同心状
に配置して形成しても良い。この場合は、任意の一層の
超電導導体８が常電導転位しても、超電導状態を保って
いる他層の超電導導体がバックアップし、交流磁界を遮
へいするので、更に、シールド効果の信頼性が向上する
。
に配置して形成しても良い。この場合は、任意の一層の
超電導導体８が常電導転位しても、超電導状態を保って
いる他層の超電導導体がバックアップし、交流磁界を遮
へいするので、更に、シールド効果の信頼性が向上する
。
また、第３図は本発明の他の実施例を示す回転電機の径
方向の断面図を示す。前述の実施例と異なる所は、固定
子２の構造にあり、電機子巻線７は円筒状超電導導体８
′と絶縁構造物１２を介して、回転子１と所定の間隙を
もってリング状に巻回されたものが複数個周方向に配置
されておシ、その外径側には更に円筒状超電導導体８及
び常電導４体１０が同心状に配置されている。このよう
な構造にすることにより、回転子１からの磁束φは超電
導導体８′の完全反磁性により、リング巻された電機子
巻線７の内径側７１のみを切シ、外径側７゜には到達し
ないので、電機子巻線の出力端子１３からみて、内径側
７Ｉの誘起電圧が加算され、効率良くリング巻電機子か
ら発電できる。
方向の断面図を示す。前述の実施例と異なる所は、固定
子２の構造にあり、電機子巻線７は円筒状超電導導体８
′と絶縁構造物１２を介して、回転子１と所定の間隙を
もってリング状に巻回されたものが複数個周方向に配置
されておシ、その外径側には更に円筒状超電導導体８及
び常電導４体１０が同心状に配置されている。このよう
な構造にすることにより、回転子１からの磁束φは超電
導導体８′の完全反磁性により、リング巻された電機子
巻線７の内径側７１のみを切シ、外径側７゜には到達し
ないので、電機子巻線の出力端子１３からみて、内径側
７Ｉの誘起電圧が加算され、効率良くリング巻電機子か
ら発電できる。
また、特に、リング巻電機子巻線は構造物１２を囲むよ
うに巻回されるため、これが強度メンバーとなって該巻
線部の耐電磁力支持も容易に行ない得る効果もある。
うに巻回されるため、これが強度メンバーとなって該巻
線部の耐電磁力支持も容易に行ない得る効果もある。
また、内径側及び外径側超電導導体８と８′の間の空間
には単に電機子巻線７の出力電流によって生ずる漏れ磁
束φｔのみ存在するだけであるから、外径側の超電導導
体８は内径側よシも臨界磁界の小さな安価な超電導材を
使用できる。更に、円筒導体１０が超電導導体８，８′
が常電導転移したときに外部に対し交流磁界を遮へいで
きるのは第２図の実施例の場合と同様である。
には単に電機子巻線７の出力電流によって生ずる漏れ磁
束φｔのみ存在するだけであるから、外径側の超電導導
体８は内径側よシも臨界磁界の小さな安価な超電導材を
使用できる。更に、円筒導体１０が超電導導体８，８′
が常電導転移したときに外部に対し交流磁界を遮へいで
きるのは第２図の実施例の場合と同様である。
本発明によれば、完全反磁性の性質を持つ超電導導体で
交流磁界の外部に対する遮へいが電気的損失の発生を伴
わずにできるので、回転電機の小型高効率化に効果があ
る。
交流磁界の外部に対する遮へいが電気的損失の発生を伴
わずにできるので、回転電機の小型高効率化に効果があ
る。
第１図、第２図は本発明の一実施例の軸方向断面図、第
３図は本発明の他の実施例の径方向断面図である。 １・・・回転子、２・・・固定子、４・・・回転子巻線
、７・・・電機子巻線、８，８′・・・超電導導体、１
０・・・円筒状導体、φ・・・磁束。
３図は本発明の他の実施例の径方向断面図である。 １・・・回転子、２・・・固定子、４・・・回転子巻線
、７・・・電機子巻線、８，８′・・・超電導導体、１
０・・・円筒状導体、φ・・・磁束。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、回転子及び固定子から成る回転電機に於いて、固定
子巻線を包囲するように、前記固定子巻線の外周に超電
導導体を配置したことを特徴とする回転電機の固定子。 ２、特許請求の範囲第１項に於いて、前記超電導導体の
外周に円筒状導体を配置したことを特徴とする回転電機
の固定子。 ３、特許請求の範囲第１項または第２項に於いて、前記
超電導導体を電機子巻線の外径側に同心状に複数個配置
したことを特徴とする回転電機の固定子。 ４、特許請求の範囲第１項または第２項に於いて、前記
固定子巻線を超電導導体を介してリング状に巻回したこ
とを特徴とする回転電機の固定子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59135306A JPS6115541A (ja) | 1984-07-02 | 1984-07-02 | 回転電機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59135306A JPS6115541A (ja) | 1984-07-02 | 1984-07-02 | 回転電機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6115541A true JPS6115541A (ja) | 1986-01-23 |
| JPH053228B2 JPH053228B2 (ja) | 1993-01-14 |
Family
ID=15148631
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59135306A Granted JPS6115541A (ja) | 1984-07-02 | 1984-07-02 | 回転電機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6115541A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6447547U (ja) * | 1987-09-18 | 1989-03-23 | ||
| JPH01303046A (ja) * | 1988-05-27 | 1989-12-06 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 同期電動機 |
-
1984
- 1984-07-02 JP JP59135306A patent/JPS6115541A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6447547U (ja) * | 1987-09-18 | 1989-03-23 | ||
| JPH01303046A (ja) * | 1988-05-27 | 1989-12-06 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 同期電動機 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH053228B2 (ja) | 1993-01-14 |
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