JPS63228960A - 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に関し、もう少し
詳しくいうと、同心的に巻回された鞍型の複数個の部分
コイルからなる超電導界磁コイルを有する超電導回転電
機の回転子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第６図に示すものかあシ、
図において、トルクチューブ（１）の中央部を形成する
コイル取付軸（２）に超電導界磁コイル（３）が固定さ
れている。トルクチューブ（１）とコイル取付軸（２）
を囲繞して常温タンパ（４）が、常温タンパ（４）とコ
イル取付軸（２）の間に低温タンパ（５）がそれぞれ設
けられている。コイル取付軸（２）の外周部および側面
部にはそれぞれヘリウム外筒（６）およびヘリウム端板
（７）が取付けられている。（８）および（９）はそれ
ぞれ駆動側、反駆動側端部軸で、軸受（１０）によシ支
承されている。

（１））は界磁電流供給用のスリップリングである。

トルクチューブ（１）には熱交換器（１２）が配置され
ている。（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ル（
３）を極低温に冷却することによシ、電気抵抗を零の状
態とし、励磁損失をなくすことによシ、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）によシ
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υ高真空に保つと共に、極低
温の超電導界磁コイル（３）およびコイル取付軸（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、かつ、熱交換器（１２）によシ、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、側部輻射シールド（１３）
は側面からの輻射によシ侵入する熱を低減する。

一方、常温タンパ（４）および低温タンパ（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）を保護するとともに、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ほか、常温タンパ
（４）は真空外筒としての機能、低温タンパ（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。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。

ここで、超電導界磁コイル（３）は、同心状に巻回され
た複数個の鞍型の部分コイルを直列接続したものである
。第７図、第８図は、たとえ！ｆ特開昭５４−１）３８
０８号公報に示された従来のコイル接続構造であり、図
において、（３ａ）　、　（３ｂ）　。

（３Ｃ）は部分コイルで、端部に設けられた接続部（工
６ａ）で接続されている。部分コイルはスロット（１７
）に配置され、その接続は接続溝（１８）内でなされる
。（１９）は超電導線である。なお、図を見やすくする
ために、スロット内絶縁材やウェッジは図示されていな
い。

第８図では、部分コイル（３ａ）の最外周ターンと部分
コイル（３ｂ）の最内周ターンとが接続溝（１８）内で
接続されている状態を示している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の超電導回転電機の回転子は以上のように構成され
ておシ、部分コイル相互の接続部（ｔ６ａ）の長さは第
５図のしで示される程度であった。超電導線の接続部は
、常電導の銅あるいはハンダを介して電流が流れている
ため、常にジュール熱が発生しているが、接続部の長さ
不足により、ジュール熱が大きくなれば接続部の温度が
上昇し、超電導界磁コイル全体が超電導破壊に至シ、回
転電機としての機能を停止するおそれがあるという問題
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、超電導安定性の高い接続部を有する超電導回
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
コイルの直線部で、隣接する部分コイル相互が接続され
ている。

〔作用〕

この発明においては、部分コイル相互の接続部の長さの
制約がなくなり、接続部の電気抵抗、したがってジュー
ル熱が低減され、超電導安定性が向上する。

〔実施例〕

第１図〜第３図はこの発明の一実施例を示し、第１図に
おいて、超電導界磁コイルＣ３）の同心的に巻回された
部分コイルＣ３ａ）　、　（３ｂ）　、　（３Ｃ）がコ
イル取付軸（２）に取付けられている。（１６）は回転
軸に平行なコイル直線部に設けられたコイルの接続部で
ある。第２図において、部分コイル（３ａ）がスロッ）
　（１７）に配置されている。（ｘ９ａ）はコイル（３
ａ）の最外周ターンの超電導線、（１９ｂ）はコイ、／
Ｉ／（３ｂ）の最内周ターンにつながる超電導線を示し
ている。コイル直線部の長さＬは最内周コイルにおいて
も２０００ａｎ程度（出力３００　ＭＶＡ級）であｐ、
一般に必要とされる接続長（３００ｎ程度）を十分確保
することができる。

なお、接続部（１６）を極間側に設ければ、超電導線の
安定性が一層高まる効果がある。

第３図は、コイル横断面における磁束密度の分布を示す
。極間側は、磁極側に比べ磁束密度が約２Ｔ低下する。

超電導線に加わる磁束密度が２Ｔ低下すれば、超電導状
態が保たれる温度の上限（臨界温度）は約０．５　Ｋ上
昇する。接続部（１６）の設計において、接続不良や冷
却不具合を想定してとられる温度マージンは２〜３にで
あシ、それが０．５に増大すれば、超電導線の安定性は
一層高まる。また、接続部（１６）をコイルの最上段に
設ければ、各スロットの部分コイルを完成させた後、コ
イル間を接続することが可能となり、数個の部分コイル
の巻線作業を平行して行うことによシ、巻線工程が短縮
される。

第４図は他の実施例を示し、スロット（１７）に隣接し
回転軸に平行なティース（２０）に、軸方向に延びる接
続溝（１８）を形成し、部分コイル相互の接続部（１６
）を接続溝（１８）内に配置してなるもので、コイル直
線部に接続部Ｃ１６）が位置していることから、同様の
効果が得られる。

第５図はさらに他の実施例を示し、ティース（２０）に
形成した接続溝（１８）に絶縁物（２１）を充填し、さ
らに開口部にウェッジ（２２）を装着してなるものであ
る。かかる構成によシ、接続部（１６）の長さを確保す
るとともに、接続部（１６）は強大な遠心力に対してウ
ェッジ（２２）で強固に支持され、超電導安定性がさら
に向上する。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、この発明は、部分コイ
ル相互の接続部をコイル直線部に設けたので、超電導界
磁コイルの安定性を向上し、高い信頼性が得られる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の要部平面図、第２図は第
１図のｎ−ｕ線に沿う平面での断面図、第３図はこの実
施例におけるコイル横断面の磁束密度分布線図、第４図
および第５図はそれぞれ他の実施例の一部横断面図、第
６図は従来の超電導回転電機の回転子の縦断面図、第７
図は第６図のものの要部平面図、第８図は第７図の■一
種線に沿つ平面での断面図である。 （２）・・コイル取付軸、（３）・・超電導界磁コイル
、（３ａ）、（３ｂ）、（３ｃ）　−・部分コイル、（
１６）・・接続部、（１７）・・スロット、（２０）・
・ティース、（２２）・・ウェッジ。 なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 Ｗ−）１図 ２　、　コイル耶閣寸車的 ３　　　ｒ電導′！Ｒ，矛旅コイル １６　　　待ρ更壱や 犀２図 ｎ 犀３図 ＩＴ　＝　１００００１００Ｏ０ 萬４図 萬５図 ２２　　・　ワＬツリ゛

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）円筒状のコイル取付軸と、同心的に巻回された複
   数個の鞍型の部分コイルからなる超電導界磁コイルと、
   前記コイル取付軸に形成されて前記超電導界磁コイルを
   収納するスロットとを備えた超電導回転電機の回転子に
   おいて、前記超電導界磁コイルの隣接する部分コイル相
   互の接続部を回転軸と平行なコイル直線部に設けたこと
   を特徴とする超電導回転電機の回転子。
2. （２）接続部がコイルの極間側に位置している特許請求
   の範囲第１項記載の超電導回転電機の回転子。
3. （３）接続部がコイルの最上段に位置している特許請求
   の範囲第１項記載の超電導回転電機の回転子。
4. （４）テイースの表面に回転軸に平行な接続溝を設け、
   隣接する部分コイル間の接続部を前記接続溝内に置いた
   特許請求の範囲第１項記載の超電導回転電機の回転子。
5. （５）接続部をウェッジで接続溝内に保持した特許請求
   の範囲第４項記載の超電導回転電機の回転子。