JPS62213547A - 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
JPS62213547A
JPS62213547A JP61056312A JP5631286A JPS62213547A JP S62213547 A JPS62213547 A JP S62213547A JP 61056312 A JP61056312 A JP 61056312A JP 5631286 A JP5631286 A JP 5631286A JP S62213547 A JPS62213547 A JP S62213547A
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JP
Japan
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superconducting
field coil
rotor
coil
leads
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Pending
Application number
JP61056312A
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
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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

Landscapes

  • 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
)はトルクチューブ(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)に固定されている超
電導界磁コイル、(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)はこノ常
温ダンパ(4)とコイル取付軸(2]の間に配役されて
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、00はこれらの端部軸(8) l (9
)を軸支する軸受%(ロ)は界磁電流供給用のスリップ
リング、@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、(14
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)K配設されている超電導界磁コイ/L
/(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1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α4により高真空に保つと共に1極低
温の超電導界磁コイ/l/ (3)及びコイル取付軸(
2)に回転トルクを伝よるトルクチューブ(1)を薄肉
円筒とし、且つ熱交換器@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
最も一般的である。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(2)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、超電導界磁コイル(
3)を保護すると共に、電力系統のしよう乱による回転
子振動を減衰させる機能を有する一方為常温ダンパ(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、(ト)は液体ヘリウムの液
溜め部、aQはヘリウム蒸気空間、αηはコイル取付軸
(2)に形成された超電導界磁コイル(3)を収納する
スロット、(7)はスロットQX5内に配設され、超電
縛界磁コイ/l/ (3)とコイル取付軸(2)との間
の対地絶縁1へ傷は超電導界磁コイル(3)を固定する
ウェッジ、(1)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、なりは液溜め
部に)とスロットQ25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(至
)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1複数列、複数層巻
回されている。翰はこれら超電導線(8a)の列間に挿
入された列間絶縁、(財)は超電導線(8a)の層間に
挿入された層間絶縁である。尚、超電導界磁コイル(3
)は−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(至)を、超電導M(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1巻回後はエポキシ樹脂で処理してモールド状に形成
され、超電導線(8a)の短絡防止がなされて一般的に
超電導口@電機においては、超電導界磁コイルの極低温
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、
超電導遷移温度以下に冷却することが必要であり、現在
ではヘリウムを冷加震体として絶対塩溶IKない120
KF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、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プイ
ントとなる。
次に冷却動作について説明する。超電導界磁コイル(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)の外周側の対地絶縁(至)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
密度が小さくなつ九ヘリウムは、遠心力場の自然対流に
よって対地絶縁(ト)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Q)を経て液溜め
部(ト)に出る。一方、超電導界磁コイ/L’ (3)
回りで生ずるヘリウム不足は一ヘリウム流路(1)から
ウェッジa呻の隙間及び対地絶縁(至)の貫通孔(22
b)を通って超電導界磁コイル(3)回りに流入すルヘ
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
通孔に)から対地絶縁(至)の貫通孔(22a)を経て
超電導界磁コイAI(3)の周囲に入り込み、さらに対
地絶縁(至)の貫通孔(22b)及びウェッジDIの隙
間を通りヘリウム流路勾に出る。
以上のように円滑な自然循環を行なうことにより、超電
導界磁コイル(3)の冷却が行なわれ、超電導界磁コイ
ル(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/
L’ (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、超電導界磁コイル(3)内部の超電
導線(8a)で発熱した場合1超電導線(8a)の熱は
列間絶縁(2)、層間絶縁(財)、また他の超電導線(
3a)を介した熱伝導を経て超電導界磁コイル(3)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、超電導界磁
コイルの超電導線間の列間絶縁を溝付絶縁材で構成し、
層間絶縁を穴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の溝部、穴付
絶縁材で構成された層間絶縁の穴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、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、(3
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、複数列、複数層巻回されている。(ホ)
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穴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。(至)は超電導線(3a)の層間に挿入さ
れ、複数の穴(26a)を有する例えば工はキシ系マイ
カルタ板等からなる穴付絶縁材で構成された層間絶縁で
あり、超電導界磁コイル(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、かつ超電導線(8
a)の列間には溝(25a )を有する列間絶縁(ホ)
を、超電導線(3a)の層間には穴(26a)を有する
層間絶縁(ホ)をそれぞれ挿入しながら巻回されて形成
され、超電導線(8a)は列間絶縁(ホ)と層間絶縁(
ホ)とに囲まれた状態となり、超電導、@(8a)の短
絡防止がなされている。また、超電導界磁コイル(3)
のエポキシ樹脂処理は施していない。また1超電導線(
8a)は撚り線等により成形しているので、超電導線(
aa)と列間絶縁(2)、層間絶縁−との間には僅かな
隙間が存在している。
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、超
電導線(8a)と列間絶縁(ハ)、層間絶縁(至)との
間の僅かな隙間、列間絶縁(2)の溝(25a)、層間
絶縁(ホ)の穴(26a)を通って超電導線(8a)の
表面に流れ、超電導界磁コイル(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O従って1超電導#I(aa)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に)の溝(25a)は両面
にそれぞれ設けた場合について述べたが島片面に設ける
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
導線間の列間絶縁を溝付絶縁材で構成し、層間絶縁を穴
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1溝付絶縁材
で構成された列間絶縁の溝、穴付絶縁材で構成された層
間絶縁の穴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、第8図は第2図のト」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、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、(2)は列間絶縁、(
1)は層間絶縁である。 尚、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を溝
    付絶縁材で、層間絶縁を穴付絶縁材でそれぞれ構成した
    ことを特徴とする超電導回転電機の回転子。
  2. (2)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項記載の超電導
    回転電機の回転子。
  3. (3)穴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。
JP61056312A 1986-03-12 1986-03-12 超電導回転電機の回転子 Pending JPS62213547A (ja)

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JP61056312A JPS62213547A (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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JP61056312A JPS62213547A (ja) 1986-03-12 1986-03-12 超電導回転電機の回転子

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JPS62213547A true JPS62213547A (ja) 1987-09-19

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5416021A (en) * 1977-07-06 1979-02-06 Kawasaki Heavy Ind Ltd Scavenging arrangement for multicylinder two cycle internal combustion engine
JPS5656168A (en) * 1979-09-25 1981-05-18 Westinghouse Electric Corp Rotary electric machine
JPS602070A (ja) * 1983-06-16 1985-01-08 Toshiba Corp 超電導回転電機の製造方法

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