JP2009170716A - Cooling vessel of superconducting coil - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、超電導コイルを超電導温度に冷却する冷却容器に関するものである。 The present invention relates to a cooling vessel that cools a superconducting coil to a superconducting temperature.
従来、超電導コイルを超電導温度の極低温に冷却するための冷却容器が多数提供されている。
例えば、特開平６−２８３３２８号公報（特許文献１）に開示された冷却容器１は、図９に示すように、超電導コイル２の内周側に配置される円筒状の内周壁１ａと、超電導コイル２の外周側に配置される円筒状の外周壁１ｂと、内周壁１ａと外周壁１ｂの軸線方向両端縁を連結すると共に超電導コイル１の軸線方向の両側にそれぞれ配置される円環状の側壁１ｃからなるリング状としている。該冷却容器１の内周壁１ａに超電導コイル２を外嵌して、冷却容器１内に超電導コイル２を収容し、冷却容器１内に貯留した液体ヘリウムからなる冷媒３で超電導コイル２を冷却する構成としている。
Conventionally, many cooling containers for cooling a superconducting coil to a cryogenic temperature of a superconducting temperature have been provided.
For example, as shown in FIG. 9, a cooling container 1 disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-283328 (Patent Document 1) includes a cylindrical inner
この種の冷却容器１では、内周壁１ａ、外周壁１ｂ、側壁１ｃをそれぞれ別体として設け、内部に超電導コイル２を配置した状態で内周壁１ａ、外周壁１ｂ、側壁１ｃをそれぞれ溶接することにより組み立てる場合が多い。
その場合、前記溶接位置と超電導コイルへの端子取付位置が近接すると、溶接の熱により超電導線が劣化したり、超電導コイルへの端子取り付けに用いた半田が溶融して端子の位置ズレや脱落が生じるおそれがある。
In this type of cooling container 1, the inner
In that case, if the welding position and the terminal mounting position to the superconducting coil are close to each other, the superconducting wire deteriorates due to the heat of welding, or the solder used for terminal mounting to the superconducting coil melts and the terminal is misaligned or dropped. May occur.
本発明は前記問題に鑑みてなされたものであり、冷却容器を構成する各壁部を溶接により接続して組み立てる冷却容器において、該溶接位置を内部に収容する超電導コイルからできるだけ離れた位置とすることにより、溶接時の熱が超電導コイルへ影響を与えるのを防止することを課題としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and in the cooling container assembled by connecting the wall portions constituting the cooling container by welding, the welding position is set as far as possible from the superconducting coil accommodated therein. Therefore, it is an object to prevent the heat during welding from affecting the superconducting coil.
前記課題を解決するため、本発明は、第１の発明として、超電導線が巻回されて形成された超電導コイルを収容し、導入した冷媒で前記超電導コイルを超電導温度に冷却する冷却容器であって、
前記超電導コイルの内周側に配置する円筒状の内周壁と、
前記超電導コイルの外周側に配置する円筒状の外周壁と、
前記内周壁と外周壁の軸線方向両端縁と連続して前記超電導コイルの軸線方向の両端面側に配置する円環状の両側端壁とを備え、
前記円環状の両側端壁の内周縁あるいは／および外周縁の全周に、前記軸線方向の外方に向けて突出する溶接部を設け、該溶接部と前記内周壁あるいは／および外周壁の軸線方向の端縁とを溶接していることを特徴とする超電導コイルの冷却容器を提供している。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides, as a first invention, a cooling container that contains a superconducting coil formed by winding a superconducting wire and cools the superconducting coil to a superconducting temperature with the introduced refrigerant. And
A cylindrical inner peripheral wall disposed on the inner peripheral side of the superconducting coil;
A cylindrical outer peripheral wall disposed on the outer peripheral side of the superconducting coil;
An annular both side end wall disposed on both end surfaces in the axial direction of the superconducting coil continuously with the axial end ends of the inner peripheral wall and the outer peripheral wall;
A welded portion projecting outward in the axial direction is provided on the entire circumference of the inner peripheral edge and / or outer peripheral edge of the annular side walls, and the axis of the welded part and the inner peripheral wall and / or outer peripheral wall is provided. A cooling container for a superconducting coil is provided in which a direction end edge is welded.
また、本発明は、第２の発明として、超電導線が巻回されて形成された超電導コイルを収容し、導入した冷媒で前記超電導コイルを超電導温度に冷却する冷却容器であって、
前記超電導コイルの内周側に配置する円筒状の内周壁と、
前記超電導コイルの外周側に配置する円筒状の外周壁と、
前記内周壁と外周壁の軸線方向両端縁と連続して前記超電導コイルの軸線方向の両端面側に配置する円環状の両側端壁とを備え、
前記内周壁の軸線方向の両側端縁の全周に内径方向へ突出する溶接部を設け、あるいは／および前記外周壁の軸線方向の両側端縁の全周に外径方向へ突出する溶接部を設け、
前記溶接部と前記両側端壁の周縁とを溶接していることを特徴とする超電導コイルの冷却容器を提供している。
The present invention, as a second invention, is a cooling container that accommodates a superconducting coil formed by winding a superconducting wire and cools the superconducting coil to a superconducting temperature with an introduced refrigerant,
A cylindrical inner peripheral wall disposed on the inner peripheral side of the superconducting coil;
A cylindrical outer peripheral wall disposed on the outer peripheral side of the superconducting coil;
An annular both side end wall disposed on both end surfaces in the axial direction of the superconducting coil continuously with the axial end ends of the inner peripheral wall and the outer peripheral wall;
A weld that protrudes in the inner diameter direction is provided on the entire circumference of both end edges in the axial direction of the inner peripheral wall, and / or a weld portion that protrudes in the outer diameter direction on the entire circumference of both end edges in the axial direction of the outer peripheral wall. Provided,
A superconducting coil cooling vessel is provided in which the welded portion and the peripheral edges of both side end walls are welded.
本発明の円環形状とした超電導コイルを収容する冷却容器では、超電導コイルを内部に配置した状態で各壁部を溶接して組み立てている。
即ち、まず両側端壁のうちの一方の壁部に内周壁と外周壁を溶接して一端開口の容器を作製し、この容器に超電導コイルを収容した後、前記開口に両側端壁の他方の壁部を被せて、該壁部を内周壁と外周壁に溶接している。
また、容器の内周壁に超電導コイルを外嵌した状態で、円環形状とした両側端壁の内周縁を前記内周壁の軸線方向の端縁に溶接し、ついで、該両側端壁の外周縁を外周壁の軸線方向の端縁と溶接してもよい。
このように、超電導コイルを収容した状態で冷却容器の壁材を溶接して組み立てるため、溶接時において超電導コイルへの熱影響をできるだけ低減する必要がある。
そのため、前記第１、第２の発明として溶接部を外方へ突設し、超電導コイルから出来るだけ離れた位置で溶接し、超電導コイルへの熱影響を低減している。
In the cooling container for accommodating the superconducting coil having an annular shape according to the present invention, each wall portion is welded and assembled in a state where the superconducting coil is disposed inside.
That is, first, an inner peripheral wall and an outer peripheral wall are welded to one wall portion of both side end walls to produce a container having one end opening, and after the superconducting coil is accommodated in this container, the other end of both side end walls is placed in the opening. The wall portion is covered and the wall portion is welded to the inner peripheral wall and the outer peripheral wall.
In addition, with the superconducting coil fitted on the inner peripheral wall of the container, the inner peripheral edges of both side end walls in the shape of a ring are welded to the end edges in the axial direction of the inner peripheral wall, and then the outer peripheral edges of the both end walls May be welded to the edge of the outer peripheral wall in the axial direction.
Thus, since the wall material of the cooling container is welded and assembled in a state in which the superconducting coil is accommodated, it is necessary to reduce the thermal influence on the superconducting coil as much as possible during welding.
Therefore, as the first and second inventions, the welded portion protrudes outward and is welded at a position as far as possible from the superconducting coil to reduce the thermal effect on the superconducting coil.
第１の発明では、両側端壁の内周縁と外周縁の両方に溶接部を突設することが好ましく、突設した溶接部に内周壁部と外周壁部の軸線方向の両端縁を溶接すると、該内周壁、外周壁及び両側端壁の内面に囲まれる収容空間に収容される超電導コイルから距離を離すことが簡単にできる。
前記第２の発明では、内周壁と外周壁の軸線方向の両側端縁の全周に外方へ突出した前記溶接部を突設することが好ましく、突設した溶接部に両側端壁の周縁を溶接すると、該内周壁、外周壁及び両側端壁の内面に囲まれる収容空間に収容される超電導コイルから距離を離すことが簡単にできる。
In the first invention, it is preferable to project the welded portions on both the inner and outer peripheral edges of the both end walls, and when the both end edges in the axial direction of the inner peripheral wall portion and the outer peripheral wall portion are welded to the projected welded portions. The distance from the superconducting coil accommodated in the accommodating space surrounded by the inner surfaces of the inner peripheral wall, outer peripheral wall and both end walls can be easily reduced.
In the second aspect of the invention, it is preferable to project the welded portion projecting outward on the entire circumference of both side end edges in the axial direction of the inner peripheral wall and the outer peripheral wall. , The distance from the superconducting coil accommodated in the accommodating space surrounded by the inner peripheral wall, the outer peripheral wall and the inner surfaces of the both end walls can be easily separated.
前記第１、第２の発明の冷却容器では、いずれも、冷却容器の隅部の溶接個所を外方へ位置させている。冷却容器の隅部は、内部に収容する超電導コイルの軸線方向の両側端と近接し、該超電導コイルの軸線方向の両端には超電導線の端末と溶接する端子が配置されるため、該端子の取付位置と近接する溶接部を外方に突出させることで、端子取付部への冷却容器の溶接組み立て時の熱影響を低減することができる。
よって、溶接の熱により超電導線が損傷したり、超電導コイルへの端子取り付けに用いた半田が溶けてしまって端子の位置ズレや脱落が生じるのを防止することができる。
また、前記溶接位置を超電導コイルから離すために冷却容器自体を大きくするのではなく、部分的に容器外方に突出する溶接部を設けているだけであるため、冷却容器が大型化するのを防止することができる。
In both the cooling containers of the first and second inventions, the welded portion at the corner of the cooling container is positioned outward. The corners of the cooling container are close to both axial ends of the superconducting coil accommodated therein, and terminals that are welded to the ends of the superconducting wires are disposed at both ends of the superconducting coil in the axial direction. By causing the welded portion adjacent to the mounting position to protrude outward, it is possible to reduce the thermal effect during the welding assembly of the cooling container to the terminal mounting portion.
Therefore, it is possible to prevent the superconducting wire from being damaged by the heat of welding, or the solder used for attaching the terminal to the superconducting coil from being melted and the terminal from being displaced or dropped.
In addition, the cooling container itself is not enlarged in order to separate the welding position from the superconducting coil, but only a welded part that protrudes outward from the container is provided, so that the size of the cooling container can be increased. Can be prevented.
第１、第２の発明の外方へ突出する溶接部は、冷却容器の外周壁、内周壁、両側端壁を形成するステンレス等の金属材をプレス加工で折り曲げて形成しても良い。
しかし、該折り曲げ加工する代わりに、溶接部を設ける壁材に環状溝を形成すると、環状溝の外周側壁を溶接部とすることができ、溶接部を容易に形成でき、加工性を高めることができる。かつ、冷却容器の強度を向上させることもできる。
即ち、第１の発明では、前記両側端壁の外面に内周縁および外周縁に沿った環状溝を凹設し、該環状溝の外周側壁を前記溶接部とすることが好ましい。
第２の発明では、前記外周壁および内周壁の外面に軸線方向の両側端縁に沿った環状溝を凹設し、該環状溝の外周側壁を溶接部としていることが好ましい。
The welded portion protruding outward in the first and second inventions may be formed by bending a metal material such as stainless steel forming the outer peripheral wall, inner peripheral wall, and both side end walls of the cooling vessel by press working.
However, if the annular groove is formed in the wall material provided with the welded portion instead of the bending process, the outer peripheral side wall of the annular groove can be used as the welded portion, the welded portion can be easily formed, and workability can be improved. it can. In addition, the strength of the cooling container can be improved.
That is, in the first invention, it is preferable that an annular groove along the inner peripheral edge and the outer peripheral edge is formed in the outer surface of the both side end walls, and the outer peripheral side wall of the annular groove is used as the welded portion.
In the second invention, it is preferable that an annular groove is formed in the outer surface of the outer peripheral wall and the inner peripheral wall along the both side edges in the axial direction, and the outer peripheral side wall of the annular groove is a welded portion.
本発明の冷却容器は、前記内周壁、外周壁および両側端壁からなる内槽と、前記内槽を真空断熱空間をあけて囲繞する外槽を備え、該外槽も内槽と同様に各壁部を溶接して組み立てており、
前記真空断熱空間に断熱フィルムを収容し、該断熱フィルムを部分的に前記内槽に設けた前記環状溝に埋め込んで断熱フィルムを位置決めしていることが好ましい。
The cooling container of the present invention includes an inner tank composed of the inner peripheral wall, the outer peripheral wall, and both end walls, and an outer tank that surrounds the inner tank with a vacuum heat insulating space, and the outer tank is similar to the inner tank. We assembled the wall by welding
It is preferable that a heat insulating film is accommodated in the vacuum heat insulating space, and the heat insulating film is partially embedded in the annular groove provided in the inner tank to position the heat insulating film.
冷却容器を前記二重槽とすることで、超電導コイルを収容して冷媒で冷却する内槽を断熱用空間を介して外槽で囲むために、冷媒温度の上昇を抑制でき、さらに、該真空断熱層に断熱フィルムを収容するとより冷却作用を高めることができる。
かつ、前記内槽には溶接部を設けるために形成した前記環状溝に断熱フィルムを部分的に埋め込むことにより、断熱フィルムの位置決め保持を簡単に行うことができる。その結果、外槽の各壁部を溶接により接続する際に、溶接する各壁部間に断熱フィルムを挟み込むのを防止することができ、溶接作業を容易にすることができる。
Since the cooling vessel is the double vessel, the rise of the refrigerant temperature can be suppressed because the inner vessel containing the superconducting coil and cooled by the refrigerant is surrounded by the outer vessel via the space for heat insulation. When the heat insulating film is accommodated in the heat insulating layer, the cooling effect can be further enhanced.
And the heat insulation film can be positioned and held easily by partially embedding the heat insulation film in the annular groove formed to provide the welded portion in the inner tank. As a result, when connecting each wall part of an outer tank by welding, it can prevent that a heat insulation film is inserted | pinched between each wall part to weld, and welding work can be made easy.
冷却容器内に収容する超電導コイルがパンケーキコイルを軸線方向に複数個数並設した積層型である場合、該積層型の超電導コイルの外形と相似形状を有する内面を備えた円環状筒型の冷却容器としている。
また、前記外周壁に冷媒流通用の配管と接続する配管接続口を設けていることが好ましい。
When the superconducting coil accommodated in the cooling container is a laminated type in which a plurality of pancake coils are arranged in the axial direction, cooling of the annular tube type having an inner surface having a shape similar to the outer shape of the laminated superconducting coil It is a container.
Further, it is preferable that a pipe connection port connected to a pipe for circulating refrigerant is provided on the outer peripheral wall.
本発明の冷却容器にパンケーキコイルからなる超電導コイルを収容して、モータの固定子とすると、冷却容器を円環形状の超電導コイルと相似した簡単は円環状筒型とできるため、モータの小型化を図れると共に、固定子となる超電導コイルの劣化等を防止できるため高精度のモータとすることができる。 When a superconducting coil made of a pancake coil is accommodated in the cooling container of the present invention and used as a stator of a motor, the cooling container can be a simple annular tube type similar to an annular superconducting coil. In addition, since the superconducting coil serving as a stator can be prevented from deteriorating, a highly accurate motor can be obtained.
前述したように、本発明の超電導コイルの冷却容器では、内外周壁と両側端壁との溶接部を外方に位置させているため、溶接位置を超電導コイルから離れた位置とすることができる。よって、溶接の熱により超電導線が損傷したり、超電導コイルへの端子取り付けに用いた半田が溶けてしまって端子の位置ズレや脱落が生じるのを防止することができる。 As described above, in the cooling container for a superconducting coil according to the present invention, the welded portion between the inner and outer peripheral walls and both end walls is located outward, so that the welding position can be set away from the superconducting coil. Therefore, it is possible to prevent the superconducting wire from being damaged by the heat of welding, or the solder used for attaching the terminal to the superconducting coil from being melted and the terminal from being displaced or dropped.
本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１乃至図７に、本発明の第１実施形態を示す。
第１実施形態では、冷却容器２２に収容した超電導コイル２１をモータの固定子の界磁コイルとして用いた超電導モータ１０に適用しており、該超電導モータは自動車の駆動モータ等として好適に用いられるものである。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 7 show a first embodiment of the present invention.
In the first embodiment, the
図５〜図７に超電導モータ１０を示し、その界磁側固定子（以下、固定子と略称する）２０の中空部に電機子側回転子（以下、回転子と略称する）４０を回転自在に貫通している。
前記固定子２０は冷却容器２２に収容するダブルパンケーキコイルからなる超電導コイル２１と、該超電導コイル２１の軸線方向の両端側に第１ヨーク２３と第２ヨーク２４とを配置し、これら第１、第２ヨーク２３、２４の内周にクローポールと称される誘導子２３ｃ、２４ｃを設けて、クローポール型のモータとしている。
本実施形態では、前記固定子２０を軸線方向に２つ並設している。
A
The
In the present embodiment, two
前記固定子２０の界磁コイルとする超電導コイル２１は、帯状のビスマス系酸化物超電導線を円筒状に巻回したダブルパンケーキを円筒状の支持枠２６に複数個軸線方向に並列して積層し、軸線方向に長い円環形状（即ち、円筒形状）としている。本実施形態では８個のダブルパンケーキコイルを軸線方向に並設し、隣接するダブルパンケーキの超電導線を順次接続した積層型のコイルとしている。前記連続させた超電導線の両側端末にはリード線と接続するための端子２７（第一端子２７Ａ、第二端子２７Ｂ）をそれぞれ半田Ｈを介して接続しており、これらの端子２７は積層した超電導コイル２１の軸線方向の両端に配置されている。
The
前記超電導コイル２１は冷却容器２２に収容し、該冷却容器２２に収容した超電導コイル２１の軸線方向の両端側に配置する第１ヨーク２３、第２ヨーク２４は内周側に磁極を形成する誘導子２３ｃ、２４ｃを一体的に突設しており、それぞれ直径方向に対向して一対突設している。これら誘導子２３ｃ、２４ｃで囲まれる中空部に隙間をあけて前記回転子４０を回転自在に貫通し、該回転子４０の外周に周方向に９０度間隔をあけてＮ極となる誘導子２３ｃとＳ極となる誘導子２４ｃとを交互に配置している。
The
前記超電導コイル２１を収容する冷却容器２２は、図３に示すように、リング状としている。図１に示すように、冷却容器２２は、界磁コイルとなる超電導コイル２１と液体窒素からなる冷媒Ｒが収容される内槽２８と、該内槽２８が真空断熱層Ｓを介して収容される外槽２９を備え、真空断熱層Ｓにはアルミニウムからなる多層断熱フィルムＦを収容している。
The cooling
ステンレス製の前記内槽２８は、図１及び図４に示すように、支持枠２６に内嵌する円筒状の内周壁２８ａと、超電導コイル２１の外周側に配置する円筒状の外周壁２８ｂと、内周壁２８ａと外周壁２８ｂの軸線方向両端縁を連結すると共に超電導コイル２１の軸線方向の両側にそれぞれ配置する円環平板状の側端壁２８ｃとからなる。該側端壁２８ｃは、内周壁２８ａと外周壁２８ｂよりも肉厚を大としている。
As shown in FIGS. 1 and 4, the
前記側端壁２８ｃの内周縁と外周縁には軸線方向の外方に向けて突出する溶接部２８ｄを全周に亙って設けている。
詳細には、側端壁２８ｃの外面に、内周縁と外周縁から所要間隔をあけて周縁に沿わせた環状溝２８ｅを凹設し、該環状溝２８ｅを設けることにより周縁に形成された外周側壁を前記溶接部２８ｄとしている。これら溶接部２８ｄを内周壁２８ａと外周壁２８ｂの軸線方向の端縁に溶接して接続している。
前記内槽２８の組立方法および該内槽２８への超電導コイル２１の収容方法は、まず、図２（Ａ）に示すように、一方の側端壁２８ｃの溶接部２８ｄを内周壁２８ａと外周壁２８ｂの軸線方向の一端縁に溶接して、一方の側端壁２８ｃ、内周壁２８ａおよび外周壁２８ｃを組み付けて軸線方向の他端側が開口した容器を作製する。
次いで、図２（Ｂ）に示すように、超電導コイル２１に内嵌された支持枠２６を内周壁２８ａに外嵌して、超電導コイル２１を容器内に収容する。
最後に、図２（Ｃ）に示すように、前記容器の開口に他方の側端壁２８ｃに被せて、該側端壁２８ｃの溶接部２８ｄを内周壁２８ａと外周壁２８ｂの軸線方向の他端縁に溶接する。
A welded
More specifically, an outer circumferential surface formed on the outer periphery of the
As shown in FIG. 2 (A), the method for assembling the
Next, as shown in FIG. 2B, the
Finally, as shown in FIG. 2 (C), the opening of the container is placed on the other side end
また、図４に示すように、外周壁２８ｂの上端位置に軸線方向の一端から他端にかけて延在するスリット２８ｆを設け、該スリット２８ｆの縁部に後述する配管６０の内管６１の下端縁に設けた基壁部２８ｇを溶接により取り付けている。これにより、基壁部２８ｇが外周壁２８ｂの一部を構成すると共に外周壁２８ｂの上端から内管６１を上方に向けて突出させ、該内管６１に超電導コイル２１に接続した第一端子２７Ａ、第二端子２７Ｂを挿通させている。
As shown in FIG. 4, a
前記のように、前記超電導コイル２１の内周に貫通する支持枠２６を、内槽２８の内周壁２８ａに外嵌すると共に、支持枠２６の軸線方向両端を内槽２８の対向する側端壁２８ｃの内面に当接させて、超電導コイル２１を冷却容器２２内に位置決め保持している。
As described above, the
また、図１に示すように、内槽２８と外槽２９の間の真空断熱層Ｓに多層断熱フィルムＦを収容し、該多層断熱フィルムＦの端縁を内槽２８の環状溝２８ｅに埋め込んで、多層断熱フィルムＦにより内槽２８を覆った状態で、多層断熱フィルムＦを位置決めしている。
Further, as shown in FIG. 1, the multilayer heat insulating film F is accommodated in the vacuum heat insulating layer S between the
一方、ステンレス製の外槽２９は、内槽２８の内周壁２８ａの内周側に隙間をあけて配置される円筒状の内周壁２９ａと、内槽２８の外周壁２８ｂの外周側に隙間をあけて配置される円筒状の外周壁２９ｂと、内周壁２９ａと外周壁２９ｂの軸線方向両端縁を連結すると共に内槽２８の側端壁２８ｃと隙間をあけてそれぞれ配置される円環平板状の側端壁２９ｃからなる。該側端壁２９ｃは、内周壁２９ａと外周壁２９ｂよりも肉厚を大としている。
内槽２８と同様、前記側端壁２９ｃの内周縁と外周縁には軸線方向の外方に向けて突出する溶接部２９ｄを全周に亙って設けている。
On the other hand, the
Similar to the
詳細には、側端壁２９ｃの外面に内周縁と外周縁から所要間隔をあけて周縁に沿わせた環状溝２９ｅを設けて、環状溝２９ｅの外側壁を溶接部２９ｄとしている。これら溶接部２９ｄを内周壁２９ａと外周壁２９ｂの軸線方向の端縁に溶接して接続している。
前記外槽２９は、内槽２８と同様の方法により組み立てている。即ち、一方の側端壁２９ｃの溶接部２９ｄを内周壁２９ａと外周壁２９ｂの軸線方向の一端縁に溶接して、軸線方向の他端側が開口した容器を作製し、該容器に超電導コイル２１を収容した内槽２８を収容し、前記容器の開口に他方の側端壁２９ｃを被せて、該側端壁２９ｃの溶接部２８ｄを内周壁２９ａと外周壁２９ｂの軸線方向の他端縁に溶接している。
Specifically, an
The
また、外周壁２９ｂの上端位置に軸線方向の一端から他端にかけて延在するスリット２９ｆを設け、該スリット２９ｆの縁部に後述する配管６０の外管６２の下端縁に設けた基壁部２９ｇを溶接により取り付けている。これにより、基壁部２９ｇが外周壁２９ｂの一部を構成すると共に外周壁２９ｂの上端から外管６２を上方に向けて突出させており、該外管６２に内管６１を隙間をあけて挿通させている。
Also, a
前記内槽２８と外槽２９の間には軸線方向の両側に繊維強化樹脂（ＦＲＰ）からなる円環状の環状スペーサ３１を配置している。該環状スペーサ３１の軸線方向の外面３１ａを側端壁２９ｃの内面に当接させる一方、軸線方向の内面に周方向に４５度の間隔をあけてＬ字状の突起部３１ｂを突設している。図１に示すように、軸線方向の一方側では突起部３１ｂを内槽２８の内周側の隅部に当接させ、他方側では突起部３１ｂを環状溝２８ｅに内嵌させて内槽２８を外槽２９内に位置決め保持している。
Between the
図５及び図６に示すように、冷却容器２２に配管６０を介して冷却容器２２に供給する冷媒Ｒを貯留する冷媒タンク５０を接続している。
冷媒タンク５０は、冷媒が貯蔵される内槽５１と、該内槽５１が真空断熱層Ｓを介して収容される外槽５２を備え、内槽５１と外槽５２は上端位置で溶接により連結し、内装５１の上面開口には蓋５３を被せて取り付けている。
As shown in FIGS. 5 and 6, a
The
前記配管６０は冷却容器２２の内槽２８と冷媒タンク５０の内槽５１を連結する内管６１と、冷却容器２２の外槽２９と冷媒タンク５０の外槽５２を連結すると共に内管６１を真空断熱層を介して囲む外管６２を備え、これら内管６１と外管６２に蛇腹形状部６１ａ、６２ａを設けて弾性を付与している。
前記冷媒タンク５０の真空断熱層Ｓおよび配管６０の真空断熱層にもアルミニウムからなる多層断熱シート（図示せず）を収容している。
The piping 60 connects the
A multilayer heat insulating sheet (not shown) made of aluminum is also accommodated in the vacuum heat insulating layer S of the
前記配管６０には、さらに強度保持用のタンク保持筒６３を外嵌し、該タンク保持筒６３の筒部６３ａの上端に設けたフランジ６３ｂを冷媒タンク５０の外槽５２の底壁部にボルト締め固定すると共に、下端に設けたフランジ６３ｃを界磁側固定子２０に外嵌した外周ハウジング４３の上面側にボルト締め固定している。該タンク保持筒６３を介して冷媒タンク５０をモータ本体の上方に位置決め保持している。
Further, a strength holding
また、超電導コイル２１に超電導線の両端末に接続した第一、第二端子材２７Ａ、２７Ｂを配管６０内を挿通させて冷媒タンク５０内に突出させ、冷媒タンク５０の蓋５３に設けた貫通穴（図示せず）を介して冷媒タンク５０内に引き込んだリード線（図示せず）を端子材２７に接続している。
In addition, the first and second
図３に示すように、冷却容器２２に収容した超電導コイル２１の軸線方向の両端側には、前記したように、第１、第２ヨーク２３、２４を配置し、その側端面部２３ａ、２４ａの外周縁より突設した外周壁部２３ｂ、２４ｂを突き合わせて、冷却容器２２を囲んでいる。
該第１、第２ヨーク２３、２４の外周壁部２３ｂ、２４ｂには、第２ヨーク２４の誘導子２４ｃと対向する上端位置に配管６０を貫通させるための半円形状の切欠２３ｄ、２４ｄを設けている。
また、第１ヨーク２３の誘導子２３ｃと対向する側方位置に連結固定用のボルト穴２３ｅ、２４ｅを有する軸線方向の挿通溝２３ｆ、２４ｆを凹設している。
第１ヨーク２３と第２ヨーク２４とは、冷却容器２２を軸線方向の両側から挟み込んで外嵌した状態で互いの外周壁部２３ｂ、２４ｂの先端面を付き合わせ、挿通溝２３ｆ、２４ｆに締結片３２を嵌め込んでボルト締めにより連結固定している。
なお、第１、第２ヨーク２３、２４は磁性を有するステンレスにより形成してもよい。
As shown in FIG. 3, as described above, the first and
Further,
The
The first and
前記並設した固定子２０Ａ、２０Ｂを外周ハウジング４３で内嵌支持し、該外周ハウジング４３の軸線方向の両端に両側支持材４１を組みつけている。該両側支持材４１は円筒状の周壁部４１ａと、該周壁部４１ａの軸線方向Ｘの外端面を閉鎖する円形状の側壁部４１ｂからなる。両側の側壁部４１ｂの中心に設けた貫通穴４１ｃに軸受４２を介して回転子４０の軸線方向両側の軸部４０ａを回転自在に支持している。
また、回転子４０の軸部４０ａに冷却ファンを構成する羽根部４０ｂを突設し、該羽根部４０ｂを超電導モータ１０内に配置している。
前記回転子４０には銅線からなる電機子コイル（図示せず）を設けると共に、支持材４１にブラシ（図示せず）を固定し、回転子４０の軸部に固定した整流子（図示せず）が接触して、回転子４０の電機子コイルに電流が流れる構成としている。
The
Further, a
The
前記した構成からなる超電導モータ１０においては、超電導コイル２１からなる界磁コイルに直流電流を流すと、超電導コイル２１の軸線方向一端に配置した第１ヨーク２３がＮ極に磁化され、第１ヨーク２３の誘導子２３ｃによりＮ極の磁極が形成される。他端に配置した第２ヨーク２４はＳ極に磁化され、第２ヨーク２４の誘導子２４ｃによりＳ極の磁極が形成される。これにより、Ｎ極の磁極とＳ極の磁極が周方向に交互に配置された界磁側のクローポール型の磁路が形成される。
In the
前記回転子４０に直流電流を供給すると、Ｎ極である第１ヨーク２３の誘導子２３ｃと対向する電機子コイルにＮ極が形成されると共に、Ｓ極である第２ヨーク２４の誘導子２４ｃと対向する電機子コイルにＳ極が形成されることにより、回転子４０に回転力が発生して、該電機子側回転子４０が回転する。
回転子４０が回転すると、軸部４０ａに設けた羽根部４０ｂも回転し、超電導モータ１０を駆動させることにより発生した熱を効率良く外部へ放熱することができる。
なお、本実施形態では、銅線（常電導線）で電機子コイルを形成しているが、電機子コイルも超電導線により形成してもよい。
When a direct current is supplied to the
When the
In this embodiment, the armature coil is formed of a copper wire (normal conducting wire), but the armature coil may be formed of a superconducting wire.
本発明の冷却容器２２は、内槽２８の側端壁２８ｃに容器外方、即ち、容器の内部に配置される超電導コイル２１と離反する方向に突出する溶接部２８ｄを備え、該溶接部２８ｄにおいて内周壁２８ａ、外周壁２８ｂと溶接して接続しているため、溶接位置を超電導コイル２１から離れた位置とすることができる。よって、溶接の熱により超電導線が劣化したり、超電導コイル２１への端子２７の取り付けに用いた半田Ｈが溶融して端子２７の位置ズレや脱落が生じるのを防止することができる。
The cooling
また、前記溶接位置を超電導コイル２１から離すために部分的に容器外方に突出する溶接部２８ｄを設けているため、冷却容器２２の全体が大型化するのを防止できる。
さらに、内槽２８と外槽２９の間の真空断熱層Ｓに収容される多層断熱フィルムＦを部分的に内槽２８の側壁２８ｃに設けた環状溝２８ｅに埋め込むことにより位置決めすることができ、外槽２９の各壁部を溶接により接続する際に、溶接する各壁部間に多層断熱フィルムＦを挟み込むのを防止することができ、溶接作業を容易にすることができる。
なお、本実施形態では、側端壁２８ｃ、２９ｃの内周縁と外周縁の両方に溶接部２８ｄ、２９ｄを設けているが、端子２７の半田付け部に近い方のいずれか一方にのみ溶接部を設け、端子２７と離れた位置の外槽２９には溶接部には外方へ突出した溶接部を設けなくてもよい。
In addition, since the
Furthermore, the multilayer heat insulating film F accommodated in the vacuum heat insulating layer S between the
In the present embodiment, the welded
図８に本発明の第２実施形態を示す。
本実施形態では、冷却容器２２の内槽２８および外槽２９に設ける溶接部２８ｄ、２９ｄを内周壁２８ａ、２９ａと外周壁２８ｂ、２９ｂに設けている。
詳細には、内槽２８の内周壁２８ａと外周壁２８ｂの容器外面に、軸線方向の端縁から所要間隔をあけて該端縁に沿わせた環状溝２８ｅを設け、該環状溝２８ｅを設けることにより軸線方向の端縁に形成された径方向かつ容器外方に向けて突出する壁部を溶接部２８ｄとしている。該溶接部２８ｄを側端壁２８ｃの内周縁と外周縁に溶接している。
同様に、外槽２９の内周壁２９ａと外周壁２９ｂの容器外面に、軸線方向の端縁から所要間隔をあけて該端縁に沿わせた環状溝２９ｅを設け、該環状溝２９ｅを設けることにより軸線方向の端縁に形成された径方向かつ容器外方に向けて突出する壁部を溶接部２９ｄとしている。該溶接部２９ｄを側端壁２９ｃの内周縁と外周縁に溶接して接続している。
FIG. 8 shows a second embodiment of the present invention.
In the present embodiment, welded
More specifically, an
Similarly, an
前記構成によれば、第１実施形態と同様、溶接位置を超電導コイル２１から離れた位置とすることができ、溶接の熱により超電導線が劣化したり、超電導コイル２１への端子２７の取り付けに用いた半田Ｈが溶融して端子２７の位置ズレや脱落が生じるのを防止することができる。
なお、本実施形態では、内周壁２８ａ、２９ａと外周壁２８ｂ、２９ｂの両方に溶接部２８ｄ、２９ｄを設けているが、端子２７の半田付け部に近い方のいずれか一方にのみ溶接部を設ける構成としてもよい。また、外槽２９には溶接部を設けなくてもよい。
他の構成及び作用効果は第１実施形態と同様のため、同一の符号を付して説明を省略する。
According to the said structure, a welding position can be made into the position away from the
In this embodiment, the welded
Since other configurations and operational effects are the same as those of the first embodiment, the same reference numerals are given and description thereof is omitted.
前記実施の形態はすべての点で例示であって、これら実施形態に限定されず、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の範囲内でのすべての変更が含まれる。 The above-described embodiments are exemplifications in all points, and are not limited to these embodiments. The scope of the present invention is indicated by the scope of claims, and all modifications within the scope equivalent to the scope of claims are made. Is included.
本発明の冷却容器は、自動車等の駆動用モータや、その他発電機、変圧器、超電導電力貯蔵装置（ＳＭＥＳ）等の超電導機器に用いる超電導コイルを冷却する容器として好適に用いられるものである。 The cooling container of the present invention is suitably used as a container for cooling a superconducting coil used in a motor for driving a motor vehicle, other superconducting equipment such as a generator, a transformer, and a superconducting power storage device (SMES).
１０ 超電導モータ
２０ 界磁側固定子
２１ 超電導コイル（界磁コイル）
２２ 冷却容器
２８ 内槽
２８ｄ 溶接部
２８ｅ 環状溝
２９ 外槽
２９ｄ 溶接部
２９ｅ 環状溝
４０ 電機子側回転子
５０ 冷媒タンク
６０ 配管
Ｆ 多層断熱フィルム
10
22
Claims (6)
前記超電導コイルの内周側に配置する円筒状の内周壁と、
前記超電導コイルの外周側に配置する円筒状の外周壁と、
前記内周壁と外周壁の軸線方向両端縁と連続して前記超電導コイルの軸線方向の両端面側に配置する円環状の両側端壁とを備え、
前記円環状の両側端壁の内周縁あるいは／および外周縁の全周に、前記軸線方向の外方に向けて突出する溶接部を設け、該溶接部と前記内周壁あるいは／および外周壁の軸線方向の端縁とを溶接していることを特徴とする超電導コイルの冷却容器。 A cooling container that accommodates a superconducting coil formed by winding a superconducting wire and cools the superconducting coil to a superconducting temperature with an introduced refrigerant,
A cylindrical inner peripheral wall disposed on the inner peripheral side of the superconducting coil;
A cylindrical outer peripheral wall disposed on the outer peripheral side of the superconducting coil;
An annular both side end wall disposed on both end surfaces in the axial direction of the superconducting coil continuously with the axial end ends of the inner peripheral wall and the outer peripheral wall;
A welded portion projecting outward in the axial direction is provided on the entire circumference of the inner peripheral edge and / or outer peripheral edge of the annular side walls, and the axis of the welded part and the inner peripheral wall and / or outer peripheral wall is provided. A superconducting coil cooling vessel characterized by welding end edges in a direction.
前記超電導コイルの内周側に配置する円筒状の内周壁と、
前記超電導コイルの外周側に配置する円筒状の外周壁と、
前記内周壁と外周壁の軸線方向両端縁と連続して前記超電導コイルの軸線方向の両端面側に配置する円環状の両側端壁とを備え、
前記内周壁の軸線方向の両側端縁の全周に内径方向へ突出する溶接部を設け、あるいは／および前記外周壁の軸線方向の両側端縁の全周に外径方向へ突出する溶接部を設け、
前記溶接部と前記両側端壁の周縁とを溶接していることを特徴とする超電導コイルの冷却容器。 A cooling container that accommodates a superconducting coil formed by winding a superconducting wire and cools the superconducting coil to a superconducting temperature with an introduced refrigerant,
A cylindrical inner peripheral wall disposed on the inner peripheral side of the superconducting coil;
A cylindrical outer peripheral wall disposed on the outer peripheral side of the superconducting coil;
An annular both side end wall disposed on both end surfaces in the axial direction of the superconducting coil continuously with the axial end ends of the inner peripheral wall and the outer peripheral wall;
A weld that protrudes in the inner diameter direction is provided on the entire circumference of both end edges in the axial direction of the inner peripheral wall, and / or a weld portion that protrudes in the outer diameter direction on the entire circumference of both end edges in the axial direction of the outer peripheral wall. Provided,
A superconducting coil cooling vessel, wherein the welded portion and the peripheral edges of both side end walls are welded.
前記真空断熱空間に断熱フィルムを収容し、該断熱フィルムを部分的に前記内槽に設けた前記環状溝に埋め込んで断熱フィルムを位置決めしている請求項２または請求項４に記載の超電導コイルの冷却容器。 The inner tub comprising the inner peripheral wall, the outer peripheral wall and both end walls, and an outer tub that surrounds the inner tub with a vacuum heat insulating space, and is assembled by welding each wall portion of the outer tub,
The superconducting coil according to claim 2 or 4, wherein a heat insulating film is accommodated in the vacuum heat insulating space, and the heat insulating film is partially embedded in the annular groove provided in the inner tank to position the heat insulating film. Cooling container.
かつ、収容する超電導コイルはパンケーキコイルを軸線方向に複数個数並設した積層型とし、該積層型の超電導コイルの外形と相似形状を有する内面を備えた円環状筒型とし、
前記外周壁に冷媒流通用の配管と接続する配管接続口を設けている請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の超電導コイルの冷却容器。 The inner peripheral wall, outer peripheral wall and both end walls are formed of a metal material such as stainless steel,
And the superconducting coil to be accommodated is a laminated type in which a plurality of pancake coils are arranged side by side in the axial direction, and an annular cylindrical shape having an inner surface having a shape similar to the outer shape of the laminated superconducting coil,
The cooling container for a superconducting coil according to any one of claims 1 to 5, wherein a pipe connection port connected to a pipe for refrigerant circulation is provided on the outer peripheral wall.
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- 2008-01-17 JP JP2008008273A patent/JP2009170716A/en active Pending
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