JPS6336227B2 - - Google Patents
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- JPS6336227B2 JPS6336227B2 JP54172151A JP17215179A JPS6336227B2 JP S6336227 B2 JPS6336227 B2 JP S6336227B2 JP 54172151 A JP54172151 A JP 54172151A JP 17215179 A JP17215179 A JP 17215179A JP S6336227 B2 JPS6336227 B2 JP S6336227B2
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- Japan
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- refrigerant
- container
- coil
- rotor
- pressure
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- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 54
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 20
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 16
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 3
- 230000006837 decompression Effects 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
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)
- Motor Or Generator Cooling System (AREA)
- Superconductive Dynamoelectric Machines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、超電導回転機の冷却装置に関し、
特に冷媒溜めを持つ回転子のリード導体冷却に好
適な装置に関する。
特に冷媒溜めを持つ回転子のリード導体冷却に好
適な装置に関する。
第１図は従来の回転子及びその冷却装置を示
す。円筒状回転真空容器として形成される回転子
１の内部にトルクチユーブ２Ａ，２Ｂを介してコ
イル容器３が設けられ、このコイル容器３の内周
面に沿つて超電導界磁コイル４が配置される。コ
イル容器３には回転子１の軸端部に臨んで設置さ
れる冷媒給排装置５を通して液体ヘリウムなどの
冷媒が循環供給される。すなわち、コイル容器３
の中央部から回転子軸端に同軸配管６が突出され
てその先端が冷媒給排装置５に回転自在にシール
７で封止され、同軸配管６の中側配管６Ａを通し
てコイル容器３内に冷媒供給され、同軸配管６の
外側配管６Ｂを通して界磁コイル４を冷却した後
の冷媒が冷媒給排装置５に排出される。外側配管
６Ｂ内には界磁コイル４と軸外に持つスリツプリ
ング８との間を結線するリード導体９Ａ，９Ｂが
布設され、この導体９Ａ，９Ｂの冷却がなされ
る。また、コイル容器３内の冷媒は配管１０Ａ，
１０Ｂを通してトルクチユーブ冷却用熱交換器１
１Ａ，１１Ｂに供給され、トルクチユーブ２Ａ，
２Ｂさらには低温ダンパ１２に冷却に供された冷
媒は配管１３Ａ，１３Ｂを通して冷媒給排装置５
に排出され、室温にある回転子１の端部フランジ
及び周面から極低温にあるコイル容器３へ伝達す
る熱が除去される。
す。円筒状回転真空容器として形成される回転子
１の内部にトルクチユーブ２Ａ，２Ｂを介してコ
イル容器３が設けられ、このコイル容器３の内周
面に沿つて超電導界磁コイル４が配置される。コ
イル容器３には回転子１の軸端部に臨んで設置さ
れる冷媒給排装置５を通して液体ヘリウムなどの
冷媒が循環供給される。すなわち、コイル容器３
の中央部から回転子軸端に同軸配管６が突出され
てその先端が冷媒給排装置５に回転自在にシール
７で封止され、同軸配管６の中側配管６Ａを通し
てコイル容器３内に冷媒供給され、同軸配管６の
外側配管６Ｂを通して界磁コイル４を冷却した後
の冷媒が冷媒給排装置５に排出される。外側配管
６Ｂ内には界磁コイル４と軸外に持つスリツプリ
ング８との間を結線するリード導体９Ａ，９Ｂが
布設され、この導体９Ａ，９Ｂの冷却がなされ
る。また、コイル容器３内の冷媒は配管１０Ａ，
１０Ｂを通してトルクチユーブ冷却用熱交換器１
１Ａ，１１Ｂに供給され、トルクチユーブ２Ａ，
２Ｂさらには低温ダンパ１２に冷却に供された冷
媒は配管１３Ａ，１３Ｂを通して冷媒給排装置５
に排出され、室温にある回転子１の端部フランジ
及び周面から極低温にあるコイル容器３へ伝達す
る熱が除去される。
回転子１の配管１３Ａ，１３Ｂから排出される
冷媒は、対応する排出管１４Ａ，１４Ｂさらに流
量調整弁１５Ａ，１５Ｂを通してほぼ大気圧に保
持されるバツフアタンク１６側に送られる。同様
に、配管６Ｂから排出される冷媒は排出管１７、
流量調整弁１８を通してバツフアタンク１６側に
送られる。バツフアタンク１６の冷媒は圧縮機１
９にて冷凍機２０に送られ、この冷凍機２０で冷
却液化され、供給管２１、冷媒給排装置５を通つ
て回転子１側に送られる。
冷媒は、対応する排出管１４Ａ，１４Ｂさらに流
量調整弁１５Ａ，１５Ｂを通してほぼ大気圧に保
持されるバツフアタンク１６側に送られる。同様
に、配管６Ｂから排出される冷媒は排出管１７、
流量調整弁１８を通してバツフアタンク１６側に
送られる。バツフアタンク１６の冷媒は圧縮機１
９にて冷凍機２０に送られ、この冷凍機２０で冷
却液化され、供給管２１、冷媒給排装置５を通つ
て回転子１側に送られる。
こうした冷媒循環路にされる従来の冷却装置に
おいて、コイル容器３内の冷媒は熱侵入を受けて
一部蒸発し、回転子１の回転により発生する遠心
力の作用でコイル容器３の中心部に冷媒ガスのコ
アが形成される。このコア部分のガス空間は大気
圧以下、例えば0.5気圧に減圧される。この理由
は次の通りである。
おいて、コイル容器３内の冷媒は熱侵入を受けて
一部蒸発し、回転子１の回転により発生する遠心
力の作用でコイル容器３の中心部に冷媒ガスのコ
アが形成される。このコア部分のガス空間は大気
圧以下、例えば0.5気圧に減圧される。この理由
は次の通りである。
コイル容器３中の冷媒は、遠心力の作用により
外径部（半径r0）では内径部（半径r1）よりも圧
力がΔPだけ高い。この圧力差ΔPは ΔP＝∫r 0r1rω2ρ（ｒ）dv ……(1) で表わされる。なおωは回転角速度、ρは冷媒密
度、dvは体積要素である。
外径部（半径r0）では内径部（半径r1）よりも圧
力がΔPだけ高い。この圧力差ΔPは ΔP＝∫r 0r1rω2ρ（ｒ）dv ……(1) で表わされる。なおωは回転角速度、ρは冷媒密
度、dvは体積要素である。
上記(1)式に基づく配管１０Ａ，１０Ｂの冷媒入
口と出口との圧力差ΔP10と配管１３Ａ，１３Ｂ
の冷媒入口と出口の圧力差ΔP13とを比較すると、
配管１０Ａ，１０Ｂでの平均密度10は温度が約
4.5Kの冷媒密度であるのに対して配管１３Ａ，
１３Ｂの平均密度13は室温に近い250〜300Kの
冷媒密度であることから、10〓13になる。従
つてΔP10〓ΔP13にあり、配管１３Ａ，１３Ｂに
おける圧力差は配管１０Ａ，１０Ｂにおける圧力
差に比べて無視できる。また、配管１３Ａ，１３
Ｂの出口部（回転子１の軸心部）位置での圧力は
回転子外部のバツフアタンク１６によりほぼ大気
圧に保持されていること及び配管１３Ａ，１３Ｂ
の圧力ΔP13が非常に小さいことから熱交換器１
１Ａ，１１Ｂの冷媒出口もほぼ大気圧にある。ま
た、熱交換器１１Ａ，１１Ｂの冷媒入口は該熱交
換器内の圧力降下だけ大きいが、この圧力降下は
通常小さく、冷媒入口の圧力もほぼ大気圧にあ
る。これに対して、配管１０Ａ，１０Ｂの冷媒入
口と出口との圧力差は、１メートル径級の大型回
転機では3000〜3600rpmにおいて0.5気圧程度と
なる。従つて、回転子１のコイル容器３での軸中
心部では0.5気圧程度に減圧される。なお、コイ
ル容器３にはほぼ大気圧の冷凍機から冷媒が供給
されるため、冷凍機とコイル容器との間にはほぼ
0.5気圧の圧力差を生ずる必要があるがこれは適
当な絞り弁により実現可能である。
口と出口との圧力差ΔP10と配管１３Ａ，１３Ｂ
の冷媒入口と出口の圧力差ΔP13とを比較すると、
配管１０Ａ，１０Ｂでの平均密度10は温度が約
4.5Kの冷媒密度であるのに対して配管１３Ａ，
１３Ｂの平均密度13は室温に近い250〜300Kの
冷媒密度であることから、10〓13になる。従
つてΔP10〓ΔP13にあり、配管１３Ａ，１３Ｂに
おける圧力差は配管１０Ａ，１０Ｂにおける圧力
差に比べて無視できる。また、配管１３Ａ，１３
Ｂの出口部（回転子１の軸心部）位置での圧力は
回転子外部のバツフアタンク１６によりほぼ大気
圧に保持されていること及び配管１３Ａ，１３Ｂ
の圧力ΔP13が非常に小さいことから熱交換器１
１Ａ，１１Ｂの冷媒出口もほぼ大気圧にある。ま
た、熱交換器１１Ａ，１１Ｂの冷媒入口は該熱交
換器内の圧力降下だけ大きいが、この圧力降下は
通常小さく、冷媒入口の圧力もほぼ大気圧にあ
る。これに対して、配管１０Ａ，１０Ｂの冷媒入
口と出口との圧力差は、１メートル径級の大型回
転機では3000〜3600rpmにおいて0.5気圧程度と
なる。従つて、回転子１のコイル容器３での軸中
心部では0.5気圧程度に減圧される。なお、コイ
ル容器３にはほぼ大気圧の冷凍機から冷媒が供給
されるため、冷凍機とコイル容器との間にはほぼ
0.5気圧の圧力差を生ずる必要があるがこれは適
当な絞り弁により実現可能である。
このように、コイル容器３の軸中心部では大気
圧以下に減圧されるため、この軸中心部近傍から
回転子外に引出される同軸配管６の外側配管６Ｂ
では冷媒ガス流量を充分とれずにリード導体９
Ａ，９Ｂの冷却が不充分になつたり、冷媒ガスが
回転子外の室温部からリード導体９Ａ，９Ｂを温
めながらコイル容器３へ逆流する恐れがあつた。
リード導体９Ａ，９Ｂの温度上昇は、その電気抵
抗が増し、界磁コイル４への通電容量が下り、回
転機性能を低下させることになる。
圧以下に減圧されるため、この軸中心部近傍から
回転子外に引出される同軸配管６の外側配管６Ｂ
では冷媒ガス流量を充分とれずにリード導体９
Ａ，９Ｂの冷却が不充分になつたり、冷媒ガスが
回転子外の室温部からリード導体９Ａ，９Ｂを温
めながらコイル容器３へ逆流する恐れがあつた。
リード導体９Ａ，９Ｂの温度上昇は、その電気抵
抗が増し、界磁コイル４への通電容量が下り、回
転機性能を低下させることになる。
この発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、コイル容器への逆流により、リード導体の冷
却不能が生じない超電導回転機の冷却装置を提供
することを目的とするもので、本発明によれば、
この目的は下記により達成される。即ち、回転子
内にその軸方向に沿つて円筒状コイル容器を設
け、回転子外部から前記コイル容器内に冷媒を供
給して、該コイル容器内の界磁コイルを、遠心力
の作用により前記容器の外周部に集配される冷媒
液により冷却し、前記コイル容器の軸中心部から
回転子外に配設される冷媒排出配管内に布設した
前記界磁コイルのリード導体を、前記遠心力の作
用により前記容器の中心部に生ずる冷媒ガスコア
の冷媒ガスにより冷却するようにした冷却装置に
おいて、前記冷媒排出配管の冷媒出口部に、コイ
ル容器の軸中心部圧力よりも減圧するための減圧
用排気ポンプを備える。
で、コイル容器への逆流により、リード導体の冷
却不能が生じない超電導回転機の冷却装置を提供
することを目的とするもので、本発明によれば、
この目的は下記により達成される。即ち、回転子
内にその軸方向に沿つて円筒状コイル容器を設
け、回転子外部から前記コイル容器内に冷媒を供
給して、該コイル容器内の界磁コイルを、遠心力
の作用により前記容器の外周部に集配される冷媒
液により冷却し、前記コイル容器の軸中心部から
回転子外に配設される冷媒排出配管内に布設した
前記界磁コイルのリード導体を、前記遠心力の作
用により前記容器の中心部に生ずる冷媒ガスコア
の冷媒ガスにより冷却するようにした冷却装置に
おいて、前記冷媒排出配管の冷媒出口部に、コイ
ル容器の軸中心部圧力よりも減圧するための減圧
用排気ポンプを備える。
第２図はこの発明の一実施例を示す要部構成図
である。同図が第１図と異なる部分は、流量調整
弁１８とバツフアタンク１６及び圧縮機１９への
配管路に排気ポンプ２２を介在させた点にある。
この排気ポンプ２２は、その吸入圧力がコイル容
器の軸中心部から配管６Ｂの流体抵抗分を差し引
いた圧力に保持され、その吐出圧はほぼ大気圧に
される。こうした排気ポンプ２２を具えることに
より、リード導体９Ａ，９Ｂを通した配管６Ｂの
冷媒入口部、すなわちコイル容器の軸中心部が大
気圧以下に減圧されていても、リード導体９Ａ，
９Ｂを冷却するための冷媒は配管６Ｂの入口部か
ら冷媒給排装置５側へ十分に流すことができる。
さらに、排気ポンプ２２はその排気量を上げるこ
とでコイル容器の軸中心部を自然の吸引効果（大
気圧に対する前述のΔP10）以上に減圧し、コイ
ル容器内の冷媒温度をさらに下げることができ
る。この場合、圧力バランス上から熱交換器（第
１図の１１Ａ，１１Ｂ）出口の圧力を大気圧より
も若干減圧する必要があるが、これは回転子外の
バツフアタンク１６を除き、圧縮機１９の吸入側
を若干大気圧以下にすることが実現できる。
である。同図が第１図と異なる部分は、流量調整
弁１８とバツフアタンク１６及び圧縮機１９への
配管路に排気ポンプ２２を介在させた点にある。
この排気ポンプ２２は、その吸入圧力がコイル容
器の軸中心部から配管６Ｂの流体抵抗分を差し引
いた圧力に保持され、その吐出圧はほぼ大気圧に
される。こうした排気ポンプ２２を具えることに
より、リード導体９Ａ，９Ｂを通した配管６Ｂの
冷媒入口部、すなわちコイル容器の軸中心部が大
気圧以下に減圧されていても、リード導体９Ａ，
９Ｂを冷却するための冷媒は配管６Ｂの入口部か
ら冷媒給排装置５側へ十分に流すことができる。
さらに、排気ポンプ２２はその排気量を上げるこ
とでコイル容器の軸中心部を自然の吸引効果（大
気圧に対する前述のΔP10）以上に減圧し、コイ
ル容器内の冷媒温度をさらに下げることができ
る。この場合、圧力バランス上から熱交換器（第
１図の１１Ａ，１１Ｂ）出口の圧力を大気圧より
も若干減圧する必要があるが、これは回転子外の
バツフアタンク１６を除き、圧縮機１９の吸入側
を若干大気圧以下にすることが実現できる。
以上明らかにしたように、この発明によれば、
リード導体を冷却する配管の出口側にコイル容器
の軸中心部の圧力以下に減圧する排気ポンプを設
けるため、冷媒排出配管を冷媒が逆流することな
く通流するので、リード導体の冷却が確実になる
し、コイル容器内の冷却を一層向上できる効果が
ある。トルクチユーブをコイル容器内からの排出
冷媒によつて冷却する冷却配管はその冷媒出口側
を大気圧以下に減圧できるようにしたので、トル
クチユーブを効率よく冷却することができるとい
う優れた効果がある。
リード導体を冷却する配管の出口側にコイル容器
の軸中心部の圧力以下に減圧する排気ポンプを設
けるため、冷媒排出配管を冷媒が逆流することな
く通流するので、リード導体の冷却が確実になる
し、コイル容器内の冷却を一層向上できる効果が
ある。トルクチユーブをコイル容器内からの排出
冷媒によつて冷却する冷却配管はその冷媒出口側
を大気圧以下に減圧できるようにしたので、トル
クチユーブを効率よく冷却することができるとい
う優れた効果がある。
第１図は従来の超電導回転機の冷却装置を示す
冷却系統図、第２図はこの発明の一実施例を示す
要部構成図である。 １：回転子、３：コイル容器、４：界磁コイ
ル、５：冷媒給排装置、６：同軸配管、９Ａ，９
Ｂ：リード導体、１１Ａ，１１Ｂ：熱交換器、１
６：バツフアタンク、１９：圧縮機、２０：冷凍
機、２２：排気ポンプ。
冷却系統図、第２図はこの発明の一実施例を示す
要部構成図である。 １：回転子、３：コイル容器、４：界磁コイ
ル、５：冷媒給排装置、６：同軸配管、９Ａ，９
Ｂ：リード導体、１１Ａ，１１Ｂ：熱交換器、１
６：バツフアタンク、１９：圧縮機、２０：冷凍
機、２２：排気ポンプ。
Claims (1)
- １ 回転子内にその軸方向に沿つて円筒状コイル
容器を設け、回転子外部から前記コイル容器内に
冷媒を供給して、該コイル容器内の界磁コイル
を、遠心力の作用により前記容器の外周部に集配
される冷媒液により冷却し、前記コイル容器の軸
中心部から回転子外に配設される冷媒排出配管内
に布設した前記界磁コイルのリード導体を、前記
遠心力の作用により前記容器の中心部に生ずる冷
媒ガスコアの冷媒ガスにより冷却するようにした
冷却装置において、前記冷媒排出配管の冷媒出口
部に、コイル容器の軸中心部圧力よりも減圧する
ための減圧用排気ポンプを備えることを特徴とす
る超電導回転機の冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17215179A JPS5698354A (en) | 1979-12-29 | 1979-12-29 | Cooling apparatus for superconductive rotary machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17215179A JPS5698354A (en) | 1979-12-29 | 1979-12-29 | Cooling apparatus for superconductive rotary machine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5698354A JPS5698354A (en) | 1981-08-07 |
| JPS6336227B2 true JPS6336227B2 (ja) | 1988-07-19 |
Family
ID=15936503
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17215179A Granted JPS5698354A (en) | 1979-12-29 | 1979-12-29 | Cooling apparatus for superconductive rotary machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5698354A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0539239U (ja) * | 1991-10-31 | 1993-05-28 | ヤンマー農機株式会社 | 引起ケース |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2658009C (en) * | 2006-07-21 | 2013-05-14 | American Superconductor Corporation | High-current, compact flexible conductors containing high temperature superconducting tapes |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5227503A (en) * | 1974-11-08 | 1977-03-01 | Siemens Ag | Cooling device for rotary electric machine |
-
1979
- 1979-12-29 JP JP17215179A patent/JPS5698354A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5227503A (en) * | 1974-11-08 | 1977-03-01 | Siemens Ag | Cooling device for rotary electric machine |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0539239U (ja) * | 1991-10-31 | 1993-05-28 | ヤンマー農機株式会社 | 引起ケース |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5698354A (en) | 1981-08-07 |
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