JPS63228958A - 超電導回転電機の回転子 - Google Patents

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、特に、超電導界
磁コイルをコイル取付軸に対して電気的に絶縁する絶縁
構造に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、この柚の一般的な超電導回転電機の回転子として
は、例えば、特開昭５７−２２３７２号公報に示すよう
なものがあり、その構造を第４図に示す。

第４図において、符号（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）はこの常温
ダンパ（４）とコイル取付軸（２）との間に配設されて
いる低温ダンパ、（６）及び（７）はコイル取付軸（２
）のそれぞれ外周部及び側面部に取り付けられたヘリウ
ム外筒およびヘリウム端板、（８）及び（９）はそねそ
れ駆動側、反駆動側端部軸、（１０）はこれらの端部軸
（ｓｌ　、　（９）を軸支する軸受、（１１）は界磁直
流供給用のスリップリング、（１２）はトルクチューブ
（１）に形成あるいは配置されている熱交換器、（１３
）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１導回転蜜１機の回転子において
は、コイル取付１１＋　（２）に配設され℃いる超屯導
界磁コイル（３）を極低温に冷却することにより、電気
抵抗を苓の状態とし、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）に交流開力を発生させる。

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
ら尋人管（図示せず）を通じ、ヘリウム外筒（６）およ
びヘリウム端板（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（１４）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（］）を薄肉円筒とし、かつ、熱交換器（１２
）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。

更に、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（１３）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、超蜜嚇界研コイル（
３）を保挿すると共に、電力系状のじよう乱による回転
子振動を載設させる機能を有する一方、常温ダンパ（４
）は真空外筒としての機能、低温ダンパ（５）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。

次に、コイル取付軸表面の溝に超電導界磁コイルが巻回
されている構造について詳細に説明する。

第５図は、例えば、特開昭５７−２０２８５１号公報に
示されている従来の回転子の断面図を示すものである。

第５図において、（２）はコイル取付軸、（３）は超電
導界磁コイル、（１５）は検、（１６）はコイル取付軸
（２）の表面に軸線方向に形成されたスロット、（１７
）は超電導界磁コイル（３）とコイル取付軸（２）との
間を電気的に絶縁するためのスロット内絶縁物である。

そして、Ｉｉｌ！！！車専界磁コイル（３）は、図に示
すＡ−Ａ勝を取り巻くように超電導素線が巻回されでお
り、従って、Ａ−Ａ？ｆＭを極中心として強力な磁界が
発生し、楔（１５）は超電導界磁コイル（３）をスロツ
）　（１６）内に竪固に保持するようになっている。

次に第６図は、スロット（１６）内のスロット内絶縁物
（１７）の構成を具体的に示したもので、スロット内絶
縁物白７）を上部、下部及び両側部と分解、すなわち、
平板状の絶縁物を組み合わせたものであり、（１７ａＬ
（１７ｂ）　は、そレソｔｔｓｍ導界磁コイル（３）の
外周面及び内周面に接するように設けられている上部詰
物及び下部詰物である。

また、（１７Ｃ）は超［４界磁コイル（３）の側面に設
けられているサイド詰物である。

また、（３１）は超電導界磁コイル（３）を構成する超
重、導累線である。通常、超電導界磁コイルでは、電力
系状のじお乱などにより生ずる外部磁界によって、超電
導破壊が生じないように、その素線は小形であり、１ス
ロット当り数１０〜１００素線で構成されている。

このような超電導界磁コイル（３）は極低温に冷却され
て超電、尋状態にあるときは、その両端の電圧はほとん
ど岑である。

しかし伺らかの理由で、超電導状態が破壊した場合には
、界磁コイルのエネルギーを外部に取り出して、界磁コ
イルを保護する目的で、界磁遮断。

保護抵抗投入等の操作が実施されるため、界磁コイルに
は数１００〜１０００ボルト程度の電圧が発生する。従
って、スロット内の絶縁物の構成、形状は、上記電圧に
対して、絶縁破壊の生じない絶縁距離が確保できるよう
に決定されるべきである。

一般に絶縁物の頁層方向の絶縁強度は、沿面方向の絶縁
強度にくらべてけた違いの強度を有するため、第６図に
示す従来の絶縁物構成においては、実質的な絶縁強度は
、超酊漢界磁コイル（３）の上部の２隈の超電導素線（
３ａ）、（３ｂ）とＦｉｇ（１５’）との間、及び、下
部の２隈の超電導素線（３ｃＬ（３ｄ）とスロツ）　（
１６）の底部との間の沿面方向の絶縁耐久、すなわち、
両者間の沿面距離それぞれＤＩ。

Ｄ２で決まる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第６図に示すような絶縁物の構成においては、絶縁強度
を確保するためには、所定の沿面距離な確保する必要が
あるが、このためには、上部詰物、及び下部詰物の厚さ
を上記沿面距離以上にする必要がある。通常、このよう
な場合、機械強度上必要な厚さ以上の厚さが必要となる
。

その結果は、スロット内に占める絶縁物の比率が増大す
るために、スロットの形状を同一に保つためには、その
分だけ、超電導界磁コイルの容積を小さくしなければな
らず、この超電８導界磁コイルの容積を小さくすること
は、超電導界磁コイルの励磁アンペア・ターン数の減少
となり、ひいては、発電１機出力の低下につながるとい
う機能上の大きな問題点を有していた。

この発明は、かがる問題点を解決するためになされたも
ので、超電尋界研コイルの容積の減少を最小限に止めて
、効率よく絶縁距離を増大することのできる超電、導回
転電機の回転子を得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４隈の超電導素線と置き換えられて設けられて
いる絶縁物を備えているものである。

〔作　用〕

この発明においては、超電、導界磁コイルの４隈の超電
導素線を絶縁物で置き換えているために、超重、尋界磁
コイルと楔、スロットとの間の電気的絶縁距離を超電導
素線の短辺の長さ分だけ増大させることができ、従って
、上部詰物、下部詰物の厚さの増加は抑制される。

〔実施例〕

以下、この発明をその実施例を示す図に基づいて説明す
る。

第１図は、この発明の第１実施例を示すもので、第６図
に示した符号と同一の符号で示したものは、第６図に示
したものと同−又は同等のものであり、ここではその説
明を省略する。

図において、（２１ａ）（２１ｂ）（２１ｃ）（２１ｄ
）は超電導素線（３１）と同一断面形状を有する絶縁物
であるダミーコイルであり、超電、導界磁コイル（３）
の４隈の位置に配置されている。

第１図にボすような絶縁物配置においては、超重、尋界
磁コイル（３）と楔（１５）及びスロット（１６）との
絶縁距離は、第２図に示す上部あるいは下部詰物の厚さ
くＤＩ、Ｄ２）にダミーコイル（２１ａ）（２１ｄ）の
短辺の畏さｔを加えたもの、すなわち、　（ＤＩ　＋１
）。

（Ｄ２　＋　ｔ　）となる。

この場合、超電、尋界磁コイルの容積は、素脚数の減少
分だけ減少することになるが、素線数が多いため、これ
による界磁コイル容量の減少はわずかである。

一方、上部、下部詰物の厚さの操作により、同等の絶縁
距離を確保するには、厚さｔを増す必要があり、界磁コ
イル容重はｔＸｗ（ｗ：界磁コイル幅）だけ減少するこ
ととなり、界磁コイル容量の減少比率は大きなものとな
る。

このように、ダミーコイルの採用により、界磁コイル客
月・の減少が、詰物の厚さを増して絶縁距離を確保する
場合にくらべて、小さくできるため、効率よく絶縁距離
の確保が可能である。

なお、上記実施例では超電導界磁コイルの４隈の超電導
素線を各１本ずつ絶縁物に置き侯えたが、第３図に示す
第２実施例のように、必要に応じて、各階で２本以上を
置き換えれば、更に絶縁距離の増大が図れることはいう
までもない。

また、必要に応じて超電導界磁コイルの上部あるいは下
部のどちらか一方の４隅にダミーコイルを適用してもよ
いことはいうまでもない。

〔発明の効果〕

以上、発明したように、この発明によれば、超電導界磁
コイルの４隈の超電、導素線を絶縁物に置き換えたため
、板厚の大きな詰物を用いることなく、電気的絶縁距離
の増大を可能にし、また、絶縁物の耐電圧の増加を可能
にした超電導回転電機の回転子を得ることができる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例を示す要部断面図、第２
図は第１図の一部拡大図、第３図はこの発明の第２実施
例を示す要部断面拡大図、第４図は従来の超電導回転電
機の回転子の一例を示す側断面図、第５図は第４図のｖ
−ｖｇによる断面図、第６図は第５図のスロット内絶縁
構成を示す要部断面図である。 （２）・・コイル取付軸、（３）・・超電導界磁コイル
、（３１）・・超電尋累線、（１５）健・疾、（１６）
・・スロット、（１７）・・スロット内絶縁物、　（１
７ａ）・・上部詰物、（１７ｂ）・・下部詰物、（１７
ｃ）・・サイド６吉物、（２１ａ）（２１ｂ）（２１ｃ
）（２１ｄ）”・絶縁物（ダミーコイル）。 なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 帛１図 皐４図 ｖ トロ図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）コイル取付軸の表面に形成されているスロットに
   、スロット内絶縁物を介して多数の超電導素線からなる
   超電導界磁コイルが収納されており、上記スロット内絶
   縁物が、上記超電導界磁コイルの各辺に対応して平板状
   の上部詰物、下部詰物、及び、両側部のサイド詰物にそ
   れぞれ分割されてい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４隅に位置する超電導素線と
   置き換えられて設けられている絶縁物を備えていること
   を特徴とする超電導回転電機の回転子。