JPS62213546A - 超電導回転電機の回転子 - Google Patents

超電導回転電機の回転子

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Publication number
JPS62213546A
JPS62213546A JP61056311A JP5631186A JPS62213546A JP S62213546 A JPS62213546 A JP S62213546A JP 61056311 A JP61056311 A JP 61056311A JP 5631186 A JP5631186 A JP 5631186A JP S62213546 A JPS62213546 A JP S62213546A
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JP
Japan
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superconducting
field coil
rotor
coil
insulation
Prior art date
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Pending
Application number
JP61056311A
Other languages
English (en)
Inventor
Koichi Oshita
幸一 大下
Akinori Ueda
明紀 上田
Hidenao Hatanaka
畑中 英直
Toshiki Hirao
平尾 俊樹
Susumu Maeda
進 前田
Mitsuhiro Uchida
内田 満広
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Priority to US07/009,920 priority patent/US4739202A/en
Priority to FR8702094A priority patent/FR2598045B1/fr
Priority to DE19873706437 priority patent/DE3706437A1/de
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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

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  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は超電導回転電機の回転子の構造に関するもの
である。
〔従来の技術〕
従来この種の回転子として例えば特開昭57−2287
2号公報に開示されたものがあり、その構成を第4図に
示す。第4図において、(1)はトルクチューブ、(2
1ハ)ルクチューブ(1)の中央部を形成するコイル取
付軸、(3)はコイル取付軸(2)に固定されティる超
電導界磁コイ/L’、(4)はトルクチューブ(1)と
コイル取付軸(2)を囲繞する常温ダンパ、(5)はこ
の常温ダンパ(4)とコイル取付軸(2)の間に配設さ
れている低温ダンパ、(6)及び(7)はコイル取付軸
(2)の夫々外周部及び側面部に取り付けられたヘリウ
ム外筒、ヘリウム端板、(8)及び(9)は夫々駆動側
、反駆動側端部軸、QOはこれらの端部軸(at t 
(9)を軸支する軸受、aυは界磁電流供給用のスリッ
プリング〜(2)はトルクチューブ(1)に形成或いは
配置されている熱交換器、(至)は側部輻射シールド、
α4は真空部である。
上記構成からなる超電導回転機の回転子においては、コ
イル取付軸(2)に配設されている超電導界磁コイ/I
/(3)を極低温に冷却することにより、電気抵抗を零
の状態とし、励磁損失をなくすことにより、この超電導
界磁コイル(3)に強力な磁界を発生させ、固定子(図
示せず)に交流電力を発生させる。この超電導界磁コイ
ル(3)を極低温に冷却、保持するために液体ヘリウム
を反駆動側端部軸(9)の中央部から導入管(図示せず
)を通じ、ヘリウム外筒(6)、ヘリウム端板(7)に
より形成される液体ヘリウム容器部に供給する一方、回
転子内部を真空部α◆により高真空に保つと共に、極低
温の超電導界磁コイル(3)及びコイル取付軸(2)に
回転トルクを伝えるトルクチューブ(1)を薄肉円筒と
し、且つ熱交換器(2)を設け、このトルクチューブ(
1)を通じ極低温部に侵入する熱を極力減らす構造が最
も−a′χ的である。さらに、側面からの輻射により侵
入する熱を低減するため、側部輻射シールド(至)が設
けられている。
一方、常温ダンパ(4)及び低温ダンパ(5)は、固定
子からの高調波磁界をシールドし1超電導界磁コイル(
3)を保護すると共に1電力系統のじよう乱による回転
子振動を減衰させる機能を有する一方1常温ダンパ(4
)は真空外筒としての機能、低温ダンパはヘリウム容器
部への輻射シールドとしての機能を兼ねる方式が一般的
である。なお第4図においては、回転子内部のヘリウム
導入、排出系を構成する配管類及び回転子に接続されて
いるヘリウム導入、排出装置は省略した。
第5図は第4図v−v線における断面図であり、図にお
いて、(2)はコイル取付軸、(3)は超電導界磁コイ
ル、(6)はヘリウム外筒、(2)は液体ヘリウムの液
溜め部、α・はヘリウム蒸気空間1v)はコイル取付軸
(2) K、形成された超電導界磁コイ/l/ (3)
を収納するスロット、(至)はスロットa′h内に配設
され、超電導界磁コイル(3)とコイル取付軸(2)と
の間の対地絶縁1α場は超電導界磁コ・rル(3)を固
定するウェッジ、に)はコイル取付軸(2)とヘリウム
外筒(6)との間に設けられたヘリウム流路%(2)は
液溜め部(イ)とスロットα力とに連通して設けられた
ヘリウム流通孔・(22a)、(22b)は対地絶縁(
ト)に形成された例えば円形状の貫通孔である。このよ
うな回転子に使用される超電導界磁コイルとしては例え
ば特開昭57−186960号公報に開示されたものが
あり、その構成を第6図に示す。図において%(3)は
超電導界磁コイル%(8a)は複数の超電導素線を撚り
線等により成形された超電導線であり、複数列、複数層
巻図されている。(2)はこれら超電導線(8a)の列
間に挿入された列間絶縁、(財)は超電導、@(8a)
の層間に挿入された層間絶縁である。尚、超電導界磁コ
イ/I/ (3)は1超電導線(8a)を1本持ちで、
かつ超電導線(8a)の列間には列間絶縁に)を、超電
導線(8a)の層間には層間絶縁(ハ)をそれぞれ挿入
しながら巻回し、巻回後はエポキシ樹脂で処理してそ一
ルド状に形成され1超電導線(8a)の短絡防止がなさ
れている。
一般的に超電導回転電機においては1超電導界磁コイf
iyの極低温冷却をいかにして行なうかという点に重要
な技術問題がある。超電導界磁コイルを超電導状態にす
るためには1超電導遷移温度以下に冷却することが必要
であり、現在ではヘリウムを冷却媒体として絶対温度I
Kないし20Kに保持することが行なわれている。一方
、このような極低温状態においては超電導界磁コイルの
比熱が極めて小さくなっているため、超電導界磁コイル
内の微少な発熱あるいは超電導界磁コイルへの僅かな侵
入熱量によって超電導界磁コイルの温度が上昇し超電導
遷移温度を越える恐れが常に存在する。従って1超電導
界磁コイル内の微少な発熱あるいは超電導界磁コイルへ
の僅かな侵入熱量をいかに速かに除去して超電導界磁コ
イルの温度上昇をおさえるかが超電導回転電機の設計上
の重要な?インドとなる。
次に冷却動作について説明する。超電導界磁コイ/I/
(3)内の微少発熱、あるいは超電導界磁コイル(3)
への僅かな熱侵入によって生じた熱は、超電導界磁コイ
/L’ (3)の外周fE110対地絶縁に)との僅か
な間隙に存在しているヘリウムに吸収される。吸熱によ
り膨張し密度が小さくなったヘリウムは、遠心力場の自
然対流によって対地絶縁(至)の貫通孔(22a)を通
り抜け、コイル取付軸(2)のヘリウム流通孔に)を経
て液溜め部(至)に出る。一方、超電導界磁コイル(3
)回りで生ずるヘリウム不足は、ヘリウム流通孔からウ
ェッジ(6)の隙間及び対地絶縁(財)の貫通孔(22
b)を通って超電導界磁コイル(3)回りに流入するヘ
リウムによって補われる。吸熱膨張したヘリウムは、液
溜め部(至)において、その一部が蒸発することによっ
て冷却される。冷却されたヘリウムは、別のヘリウム流
通孔(ハ)から対地絶縁(ト)の貫通孔(22a)を経
て超電導界磁コイル(3)の周囲に入り込み、さらに対
地絶縁(ト)の貫通孔(22b)及びウェッジQleの
隙間を通りヘリウム流路(ホ)に出る。
以上のように円滑な自然循環を行なうことにより1超電
導界磁コイル(3)の冷却が行なわれ、超電導界磁コイ
/I/ (3)を超電導遷移温度以下に保っている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら上述した従来装置では、超電導界磁コイル
(3)の冷却がその外周面からしか冷却されない構造と
なっており、超電導界磁コイ/L/ (3)内部の超電
導線(8a)で発熱した場合、超電導線(8a)の熱は
列間絶縁@、 11間絶縁(財)1また他の超電導線(
8a)を介した熱伝導を経て超電導界磁コイ/I/(3
1外周のヘリウムで冷却されて除去されることになり、
冷却効果が悪く1超電導線(8a)の温度が上昇し、超
電導破壊(クエンチ)を生ずる問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たものであり、冷却効果を高め超電導破壊を生ずること
のない超電導回転電機の回転子を提供することを目的と
する。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係る超電導回転電機の回転子は1超電導界磁
コイルの超電導線間の列間絶縁または層間絶縁を溝付絶
縁材で構成したものである。
〔作用〕
この発明における超電導回転電機の回転子は、超電導界
磁コイルを超電導状態にするための冷媒である液体ヘリ
ウム、が、溝付絶縁材で構成された列間絶縁または層間
絶縁の溝部を通って超電導界磁コイルの超電導線を直接
冷却する。
〔実施例〕 以下1この発明の一実施例を図について説明する。第1
図〜第8図において、(3)は超電導界磁コイル、(8
a)は複数の超電導素線が撚り線等により成形された超
電導線であり1複数列1複数層巻回されている。(2)
は超電導線(8a)の列間に挿入され、第1図上におい
て縦方向の溝(25a)を有する例えばエポキシ系マイ
カルタ板等からなる溝付絶縁材で構成された列間絶縁で
あり、第8図に示す通り、複数の溝付絶縁材により構成
されている。曽は超電導線(8a)の層間に挿入され、
第1図上において横方向の溝(26a)を有する例えば
ニーキシ系マイカルタ板等からなる溝付絶縁材で構成さ
れた層間絶縁であり、超電導界磁コイ/l/ (3)の
長手方向に対し複数配設されて構成されている。尚、超
電導界磁コイル(3)は、超電導線(8a)を1本持ち
で1かつ超電導線(8a)の列間には溝(25a)を有
する列間絶縁(イ)を、超電導線(3a)の層間には溝
(26a)を有する層間絶縁(1)をそれぞれ挿入しな
がら巻回されて形成され1超電導#1(8a)は列間絶
縁に)と層間絶縁(至)とに囲まれた状態となり1超電
導線(8a)の短絡防止がなされている。また、超電導
界磁コイル(3)ノエホキシ樹脂処理は施していない。
次に冷却動作について説明する。超電導界磁コイル(3
)を超電導状態にするための冷媒である液体ヘリウムは
、超電導界磁コイル(3)の外表面を流れると共に、列
間絶縁(2)の溝(25a)、層間絶縁(ホ)の1ll
(26a)を通って超電導線(8a)の表面に流れ、超
電導界磁コイ/’ (3)の全ての超電導線(8a)を
液体ヘリウムによって直接冷却するようになっている。
従って1超電導線(8a)で発熱が生じても、超電導線
(8a)の周囲の液体ヘリウムですばやく熱が取り除か
れ、超電導線(8a)の温度上昇は極めて小さく、超電
導破壊を生ずることはない。
尚、上記実施例では列間絶縁(ハ)、層間絶縁(ホ)の
両方を溝付絶縁材で構成した場合について述べたが、列
間絶縁(2)、層間絶縁に)の何れか一方を溝付絶縁材
で構成してもよく、所期の目的は達成できる。
また1上記実施例では列間絶縁(ハ)の溝(25a)、
層間絶縁(ホ)の溝(26a)は両面にそれぞれ設けた
場合について述べたが、片面に設けるようにしてもよい
〔発明の効果〕
この発明は以上説明した通り、超電導界磁コイルの超電
導線間の列間絶縁または層間絶縁を溝付絶縁材で構成し
たので、超電導界磁コイルを超電導状態にするための冷
媒である液体ヘリウムが、溝付絶縁材で構成された列間
絶縁または層間絶縁の溝を通って超電導界磁コイルの超
電導線を直接冷却するので冷却効果が向上し、超電導破
壊を生ずることのない信頼性の高い超電導回転電機の回
転子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】 第1図はこの発明の一実施例による超電導回転電機の回
転子における超電導界磁コイルを示す断面図、第2図は
第1図の要部拡大図1第8図は第2図のl−1線におけ
る断面図、第4図は従来の一般的な超電導回転電機の回
転子を示す縦断面図、第5図は第4図のV−V線におけ
る断面図1第6図は従来の超電導界磁コイルを示す断面
図である。 図において、(2)はコイル取付軸、(3)は超電導界
磁コイル、(8a)は超電導線、(7)は列間絶縁、(
ハ)は層間絶縁である。 尚1図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)超電導線が複数列、複数層巻回されて形成された
    超電導界磁コイルと、この超電導界磁コイルを保持する
    コイル取付軸とを有する超電導回転電機の回転子におい
    て、上記超電導界磁コイルの超電導線間の列間絶縁また
    は層間絶縁を溝付絶縁材で構成したことを特徴とする超
    電導回転電機の回転子。
  2. (2)列間絶縁と層間絶縁の両方は溝付絶縁材で構成さ
    れたことを特徴とす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。
  3. (3)溝付絶縁材はエポキシ系マイカルタ板で構成され
    たことを特徴とする特許請求の範囲第1項または第2項
    記載の超電導回転電機の回転子。
JP61056311A 1986-03-12 1986-03-12 超電導回転電機の回転子 Pending JPS62213546A (ja)

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JP61056311A JPS62213546A (ja) 1986-03-12 1986-03-12 超電導回転電機の回転子
US07/009,920 US4739202A (en) 1986-03-12 1987-02-02 Superconducting electric rotary machine having grooved insulation for carrying coolant
FR8702094A FR2598045B1 (fr) 1986-03-12 1987-02-18 Machine tournante electrique supraconductrice
DE19873706437 DE3706437A1 (de) 1986-03-12 1987-02-27 Supraleitende, umlaufende elektrische maschine
FR8713725A FR2603430B1 (fr) 1986-03-12 1987-10-05 Machine tournante electrique supraconductrice

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ID=13023602

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01133562A (ja) * 1987-11-17 1989-05-25 Mitsubishi Electric Corp 超電導回転電機の回転子及びその製造方法
JPH01133561A (ja) * 1987-11-17 1989-05-25 Mitsubishi Electric Corp 超電導回転電機の回転子及びその製造方法
JPH01133563A (ja) * 1987-11-17 1989-05-25 Mitsubishi Electric Corp 超電導回転電機の回転子及びその製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH01133562A (ja) * 1987-11-17 1989-05-25 Mitsubishi Electric Corp 超電導回転電機の回転子及びその製造方法
JPH01133561A (ja) * 1987-11-17 1989-05-25 Mitsubishi Electric Corp 超電導回転電機の回転子及びその製造方法
JPH01133563A (ja) * 1987-11-17 1989-05-25 Mitsubishi Electric Corp 超電導回転電機の回転子及びその製造方法

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