JPS61196762A - 超電導回転機の回転子 - Google Patents
超電導回転機の回転子Info
- Publication number
- JPS61196762A JPS61196762A JP60035870A JP3587085A JPS61196762A JP S61196762 A JPS61196762 A JP S61196762A JP 60035870 A JP60035870 A JP 60035870A JP 3587085 A JP3587085 A JP 3587085A JP S61196762 A JPS61196762 A JP S61196762A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- spoke
- ring
- torque tube
- damper
- temperature damper
- 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における回転子のトルク伝達構
造に関する。
造に関する。
（従来技術とその問題点）
超電導回転電機の回転子は、超電導コイルを支持スルト
ルクチューブに液体ヘリウムなどの冷媒を注入して超電
導コイルを極低温に維持し、高速回転で運転される。そ
れがためトルクチューブと駆動軸との結合は、機械的に
充分な強度を有するとともに確実なトルク伝達ができ、
しかも常温部から低温部への侵入熱を極力小さくする構
造が望ましい。
ルクチューブに液体ヘリウムなどの冷媒を注入して超電
導コイルを極低温に維持し、高速回転で運転される。そ
れがためトルクチューブと駆動軸との結合は、機械的に
充分な強度を有するとともに確実なトルク伝達ができ、
しかも常温部から低温部への侵入熱を極力小さくする構
造が望ましい。
従来の超電導回転機の回転子は第４図に示す構造が一般
的である。軸受１ａ、１ｈでそれぞれ支持された駆動側
ジャ７）２ａ、反駆動側シャ７）２Ａの両端部間には円
筒状の常温ダンパ３が機械的結合され真空室４を形成す
ることで外部から後述する超電導コイル５への熱侵入を
低減している。冷媒の液体ヘリウム（ＬＨｅ ）を供給
するための供給装置は図示しないが反駆動側シャフト２
ｂに設けられている。さらにこの反駆動側シャツ） ２
ｂ端部には熱交換器６を有するトルクチューブ７が設け
られている。超電導コイル５はこのトルクチューブ７の
外周面に収納されてその外側からコイルカバー８で支持
され、その外周に円筒状の低温ダンパ９が設けられてい
る。超電導コイル５が収納されているトルクチューブ７
の内側は液体ヘリウム容器１０が形成され、反駆動側シ
ャツ） ２Ａの内部の真空室１１に設けられた配管工２
を通して液体ヘリウムＬＨｅが供給され、これにより超
電導コイル５が極低温に冷却される。この超電導コイル
５を冷却した液体ヘリウムは気化され、ヘリウムガスと
なって一部は熱交換器６を通って反駆動側ジャブ） ２
ｂ側に戻される（この戻り配管は図示せず）。
的である。軸受１ａ、１ｈでそれぞれ支持された駆動側
ジャ７）２ａ、反駆動側シャ７）２Ａの両端部間には円
筒状の常温ダンパ３が機械的結合され真空室４を形成す
ることで外部から後述する超電導コイル５への熱侵入を
低減している。冷媒の液体ヘリウム（ＬＨｅ ）を供給
するための供給装置は図示しないが反駆動側シャフト２
ｂに設けられている。さらにこの反駆動側シャツ） ２
ｂ端部には熱交換器６を有するトルクチューブ７が設け
られている。超電導コイル５はこのトルクチューブ７の
外周面に収納されてその外側からコイルカバー８で支持
され、その外周に円筒状の低温ダンパ９が設けられてい
る。超電導コイル５が収納されているトルクチューブ７
の内側は液体ヘリウム容器１０が形成され、反駆動側シ
ャツ） ２Ａの内部の真空室１１に設けられた配管工２
を通して液体ヘリウムＬＨｅが供給され、これにより超
電導コイル５が極低温に冷却される。この超電導コイル
５を冷却した液体ヘリウムは気化され、ヘリウムガスと
なって一部は熱交換器６を通って反駆動側ジャブ） ２
ｂ側に戻される（この戻り配管は図示せず）。
上述したようにトルクチューブ７が反駆動側シャツ）
２Ａのみで片持支持する構造の回転子は、常温であるシ
ャフト側と極低温である超電導コイル５側との熱遮蔽が
容易であり、しかも超電導コイル５．トルクチューブ７
、低温ダンパ９が極低温に冷却される際の軸方向と半径
方向の熱収縮変形を容易に吸収し得る。ところがトルク
チューブ７は片持支持なるがため、反支持側が振り回わ
され高速回転時に不安定振動を起こし易く安全運転が困
難であるという問題があった。
２Ａのみで片持支持する構造の回転子は、常温であるシ
ャフト側と極低温である超電導コイル５側との熱遮蔽が
容易であり、しかも超電導コイル５．トルクチューブ７
、低温ダンパ９が極低温に冷却される際の軸方向と半径
方向の熱収縮変形を容易に吸収し得る。ところがトルク
チューブ７は片持支持なるがため、反支持側が振り回わ
され高速回転時に不安定振動を起こし易く安全運転が困
難であるという問題があった。
（発明の目的）
この発明は上述した事情に鑑み、トルクチューブおよび
低温ダンパを片持支持でなく駆動側シャフトと反駆動側
シャフトの両端で支持して高速回転時の不安定振動を防
止して充分なトルク伝達を行なえるようにするとともに
十分な熱遮蔽を行い、しかも熱応力吸収可能にした回転
子構造を提供することを目的とする。
低温ダンパを片持支持でなく駆動側シャフトと反駆動側
シャフトの両端で支持して高速回転時の不安定振動を防
止して充分なトルク伝達を行なえるようにするとともに
十分な熱遮蔽を行い、しかも熱応力吸収可能にした回転
子構造を提供することを目的とする。
（発明の要点）
この発明では上記の目的達成のため、回転子構造を次の
ようにした。すなわち超電導コイルを支持し、該コイル
を冷却する冷媒を収納する容器と熱交換器とを有するト
ルクチューブの一端を反駆動側シャフトの端面に直接固
定する。一方駆動側シャフトに近い方の他端は、トルク
チューブの端部に設けた第１のリングより第１のスポー
ク→低温ダンパ→第２のスポーク→第２のリング→第３
のスポーク→駆動側シャフトに設けた支持環→駆動側シ
ャフトという構成で支持するとをもに前記第１のスポー
クと第２のスポークの間に前記低温ダンパに内接する熱
遮蔽板を設けた。
ようにした。すなわち超電導コイルを支持し、該コイル
を冷却する冷媒を収納する容器と熱交換器とを有するト
ルクチューブの一端を反駆動側シャフトの端面に直接固
定する。一方駆動側シャフトに近い方の他端は、トルク
チューブの端部に設けた第１のリングより第１のスポー
ク→低温ダンパ→第２のスポーク→第２のリング→第３
のスポーク→駆動側シャフトに設けた支持環→駆動側シ
ャフトという構成で支持するとをもに前記第１のスポー
クと第２のスポークの間に前記低温ダンパに内接する熱
遮蔽板を設けた。
（発明の実施例）
以下この発明の実施例を図面に基づいて説明する。第１
図はこの発明の一実施例である超電導回転機の回転子の
縦断面図で、第４図と同じ構成の部分には同一の符号を
付し説明を省略する。
図はこの発明の一実施例である超電導回転機の回転子の
縦断面図で、第４図と同じ構成の部分には同一の符号を
付し説明を省略する。
この発明によるトルク伝達構造の改良個所は、超電導コ
イル５を収納すトルクチューブ７の駆動側シャフト２α
側端部に第１のリング１３を固着し、該第１のリング１
３と低温ダンパ９との間に第１のスポーク１４を設けて
支持する。さらに低温ダンパ９は第２のスポーク１５．
第２のリング１６、第３のスポーク１７を弁じて駆動側
シャフト２αの側面に設けた支持環１８で支持するよう
に構成した点である。第１のスポーク１４は第２図ａ（
第１図のＡ−Ａ矢視断面図）に示すように低温ダンパ９
と第１のリング１３の間に複数本放射状に等分装置して
アンバランス振動を抑制し、しかも機械的強度を充分満
足するサイズ、本数とされる。同様に第２のスポーク１
５は第２図ｂ （第１図のＢ−Ｂ矢視断面図）に示すよ
うに低温ダンパ９と第２のリング１６間を支持する。さ
らに第３のスポーク１７は第２図Ｃ（第１図のａ−。
イル５を収納すトルクチューブ７の駆動側シャフト２α
側端部に第１のリング１３を固着し、該第１のリング１
３と低温ダンパ９との間に第１のスポーク１４を設けて
支持する。さらに低温ダンパ９は第２のスポーク１５．
第２のリング１６、第３のスポーク１７を弁じて駆動側
シャフト２αの側面に設けた支持環１８で支持するよう
に構成した点である。第１のスポーク１４は第２図ａ（
第１図のＡ−Ａ矢視断面図）に示すように低温ダンパ９
と第１のリング１３の間に複数本放射状に等分装置して
アンバランス振動を抑制し、しかも機械的強度を充分満
足するサイズ、本数とされる。同様に第２のスポーク１
５は第２図ｂ （第１図のＢ−Ｂ矢視断面図）に示すよ
うに低温ダンパ９と第２のリング１６間を支持する。さ
らに第３のスポーク１７は第２図Ｃ（第１図のａ−。
矢視断面図）に示すように第２のリング１６と駆動側シ
ャツ） ２１Ｚに設けた支持環１８間を支持している。
ャツ） ２１Ｚに設けた支持環１８間を支持している。
次に第１のスポーク１４．第２のスポーク１５および第
３のスポー多１７の取付構造は第３図の拡大断面図に示
すように第１のリング１３と第２のリング１６に設けら
れたねじ部１３α。
３のスポー多１７の取付構造は第３図の拡大断面図に示
すように第１のリング１３と第２のリング１６に設けら
れたねじ部１３α。
１６α、１６ｂに、低温ダンパ９の外側および支持環１
８の外側からそれぞれ第１のスポーク１４゜第２のスポ
ーク１５．第３のスポーク１７を挿入してねじ込み、固
定する構造である。スポーク１４゜１５．１７の材料と
しては、低温において高強度を有し、かつ熱伝導率の小
さい材質たとえば５ＵＳ３０４Ｌ、５ＵＳ３１６Ｌ、チ
タン、チタン合金などを選定する。またこの構造では低
温ダンパ９の駆動側シャフト２α側は開口しており熱が
侵入し易いのでこの低温ダンパ開口部を第１のスポーク
１４と第２のスポーク１５の間付近において熱遮蔽板１
９で閉塞し、輻射熱が低温ダンパ９内部に侵入するのを
防止している。
８の外側からそれぞれ第１のスポーク１４゜第２のスポ
ーク１５．第３のスポーク１７を挿入してねじ込み、固
定する構造である。スポーク１４゜１５．１７の材料と
しては、低温において高強度を有し、かつ熱伝導率の小
さい材質たとえば５ＵＳ３０４Ｌ、５ＵＳ３１６Ｌ、チ
タン、チタン合金などを選定する。またこの構造では低
温ダンパ９の駆動側シャフト２α側は開口しており熱が
侵入し易いのでこの低温ダンパ開口部を第１のスポーク
１４と第２のスポーク１５の間付近において熱遮蔽板１
９で閉塞し、輻射熱が低温ダンパ９内部に侵入するのを
防止している。
なおこの実施例では反駆動側シャフト２ｂ側にトルクチ
ューブを直接固定し、駆動側シャフト２α側をスポーク
支持構造としたが、これを逆構造つまり反駆動側シャツ
） ２Ａ側をスポーク支持構造とし、駆動側シャフト
２α側にトルクチューブを直接固定する構造にしても同
様の断熱支持は可能である。
ューブを直接固定し、駆動側シャフト２α側をスポーク
支持構造としたが、これを逆構造つまり反駆動側シャツ
） ２Ａ側をスポーク支持構造とし、駆動側シャフト
２α側にトルクチューブを直接固定する構造にしても同
様の断熱支持は可能である。
（発明の効果）
この発明によれば、低温ダンパおよびトルクチューブの
熱交換器のある一端を反駆動側シャフトに直接固定し、
他端と駆動側シャフトとの結合にトルクチューブに設け
た第１のリングから低温ダンパまでの第１のスポークと
、低温ダンパから第２のリングまでの第２のスポークと
、第２のリングから駆動側シャフトに設けた支持環まで
の第３のスポークからなる３段の熱侵入抑制手段を介在
させ、かつ低温ダンパの開口部を熱遮蔽板で閉塞したの
で、充分なる断熱効果および機械的強度が得られ、熱応
力はすべてスポークで吸収されるという効果がある。ま
たトルクチューブの両端を駆動側シャフトと反駆動側シ
ャフトとで支持しているので、高速回転による振動を抑
制できる効果が得られる。
熱交換器のある一端を反駆動側シャフトに直接固定し、
他端と駆動側シャフトとの結合にトルクチューブに設け
た第１のリングから低温ダンパまでの第１のスポークと
、低温ダンパから第２のリングまでの第２のスポークと
、第２のリングから駆動側シャフトに設けた支持環まで
の第３のスポークからなる３段の熱侵入抑制手段を介在
させ、かつ低温ダンパの開口部を熱遮蔽板で閉塞したの
で、充分なる断熱効果および機械的強度が得られ、熱応
力はすべてスポークで吸収されるという効果がある。ま
たトルクチューブの両端を駆動側シャフトと反駆動側シ
ャフトとで支持しているので、高速回転による振動を抑
制できる効果が得られる。
第１図はこの発明の一実施例である超電導回転機の回転
子の縦断面図、第２図αは第１図のＡ −Ａ矢視断面図
、第２図すは第１図のＢ−Ｂ矢視断面図、第２図Ｃは第
１図の０−０矢視断面図、第３図は第１図におけるスポ
ーク取付は部分の拡大断面図、第４図は従来構造の超電
導回転機の回転子の縦断面図である。 ２α：駆動シャフト、２ｂ：反駆動側シャフト、３：常
温ダンパ、５：超電導コイル、６：熱交換器、７：トル
クチューブ、９：低温ダンパ、１３：第１のリング、１
４Ｉ第１のスポーク、１５：第２のスポーク、１６：第
２のリング、１７；第３のスポーク、１８：支持環、１
９：支持環、ＬＨθ：冷媒。
子の縦断面図、第２図αは第１図のＡ −Ａ矢視断面図
、第２図すは第１図のＢ−Ｂ矢視断面図、第２図Ｃは第
１図の０−０矢視断面図、第３図は第１図におけるスポ
ーク取付は部分の拡大断面図、第４図は従来構造の超電
導回転機の回転子の縦断面図である。 ２α：駆動シャフト、２ｂ：反駆動側シャフト、３：常
温ダンパ、５：超電導コイル、６：熱交換器、７：トル
クチューブ、９：低温ダンパ、１３：第１のリング、１
４Ｉ第１のスポーク、１５：第２のスポーク、１６：第
２のリング、１７；第３のスポーク、１８：支持環、１
９：支持環、ＬＨθ：冷媒。
Claims (1)
- １）円筒状の常温ダンパの両端をそれぞれ駆動側シャフ
トおよび反駆動側シャフトに結合し、この常温ダンパの
内部に、超電導コイルと、該超電導コイルを支持しトル
クを前記シャフトに伝達するトルクチューブと、該トル
クチューブの一端に一体的に形成された熱交換器と、前
記超電導コイルの外周を覆う円筒状の低温ダンパとを収
納し、かつ前記トルクチューブに冷媒を注入してなる超
電導回転機の回転子において；熱交換器を有する側のト
ルクチューブの一端は反駆動側シャフトに直接固定し、
熱交換器のない側の他端は、トルクチューブ端部に設け
た第１のリングを超電導コイルの外側を覆う低温ダンパ
に複数本の第１のスポークで連結し、前記低温ダンパは
トルクチューブ端部と駆動側シャフト間に設けた第２の
リングに複数本の第２のスポークで連結し、さらに前記
第２のリングは複数本の第３のスポークを介して前記駆
動側シャフトの側面に設けた支持環に支持させるととも
に、前記第１のスポークと第２のスポークとの間に、前
記低温ダンパに内接する熱遮蔽板を設けたことを特徴と
する超電導回転機の回転子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60035870A JPS61196762A (ja) | 1985-02-25 | 1985-02-25 | 超電導回転機の回転子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60035870A JPS61196762A (ja) | 1985-02-25 | 1985-02-25 | 超電導回転機の回転子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61196762A true JPS61196762A (ja) | 1986-08-30 |
Family
ID=12454025
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60035870A Pending JPS61196762A (ja) | 1985-02-25 | 1985-02-25 | 超電導回転機の回転子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61196762A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007061180A (ja) * | 2005-08-29 | 2007-03-15 | Hamamatsu Kagaku Gijutsu Kenkyu Shinkokai | 訓練装置 |
| 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 |
| CN102118099A (zh) * | 2011-02-12 | 2011-07-06 | 中国船舶重工集团公司第七一二研究所 | 一种具有力矩管的超导电机 |
| JP2022539294A (ja) * | 2019-05-24 | 2022-09-08 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 超電導機械における界磁コイル支持構造およびモジュール式界磁コイル設計 |
-
1985
- 1985-02-25 JP JP60035870A patent/JPS61196762A/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 |
| JP2007061180A (ja) * | 2005-08-29 | 2007-03-15 | Hamamatsu Kagaku Gijutsu Kenkyu Shinkokai | 訓練装置 |
| CN102118099A (zh) * | 2011-02-12 | 2011-07-06 | 中国船舶重工集团公司第七一二研究所 | 一种具有力矩管的超导电机 |
| JP2022539294A (ja) * | 2019-05-24 | 2022-09-08 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 超電導機械における界磁コイル支持構造およびモジュール式界磁コイル設計 |
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