JP3309996B2 - 超電導回転子 - Google Patents
超電導回転子Info
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- JP3309996B2 JP3309996B2 JP24328191A JP24328191A JP3309996B2 JP 3309996 B2 JP3309996 B2 JP 3309996B2 JP 24328191 A JP24328191 A JP 24328191A JP 24328191 A JP24328191 A JP 24328191A JP 3309996 B2 JP3309996 B2 JP 3309996B2
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- Japan
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- coil
- superconducting
- rotor
- pole
- saddle
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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-
- 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
- Superconductive Dynamoelectric Machines (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば超電導発電機に
用いられる円筒形超電導回転子の改良に関する。
用いられる円筒形超電導回転子の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】超電導回転子はモータや発電機等の回転
電機用の界磁として開発されており、回転電機の効率向
上、小形軽量化等が可能になると考えられている。その
特徴は界磁巻線が極低温で電気抵抗が零となり、そのた
め損失なしに大電流を流すことができ、強力な磁界が得
られることである。
電機用の界磁として開発されており、回転電機の効率向
上、小形軽量化等が可能になると考えられている。その
特徴は界磁巻線が極低温で電気抵抗が零となり、そのた
め損失なしに大電流を流すことができ、強力な磁界が得
られることである。
【０００３】このような超電導回転子においては、その
界磁コイルに電磁力が加わると共に、強大な遠心力が加
わる。そのため、いかにコイルを強固に固定し、コイル
の動きに伴い発生する熱や磁場変化によるクエンチの発
生を抑制し、コイルをいかに安定に動作させるかが問題
となる。そのため、支持筒のスロットに収めたコイルを
楔によって固定したり、円筒上にバインドによって固定
できる鞍形コイルは、固定の面で有利となっている。図
３は支持筒１のスロット２に収められ、楔３によって固
定された超電導界磁コイル４を示す２極の円筒形超電導
回転子の斜視図である。
界磁コイルに電磁力が加わると共に、強大な遠心力が加
わる。そのため、いかにコイルを強固に固定し、コイル
の動きに伴い発生する熱や磁場変化によるクエンチの発
生を抑制し、コイルをいかに安定に動作させるかが問題
となる。そのため、支持筒のスロットに収めたコイルを
楔によって固定したり、円筒上にバインドによって固定
できる鞍形コイルは、固定の面で有利となっている。図
３は支持筒１のスロット２に収められ、楔３によって固
定された超電導界磁コイル４を示す２極の円筒形超電導
回転子の斜視図である。
【０００４】一般に、超電導界磁コイルでは、一本の超
電導導体に数百〜数万アンペアの電流を流すが、その導
体断面積は、常電導のコイルに比べて非常に小さく、ま
た巻回数が多くなっている。さらに、超電導界磁コイル
では、超電導線の極端な曲り部分やジュール熱を発生す
る接続部は、クエンチの原因となるため、極力その数を
減らす必要がある。そのため、超電導界磁コイルでは、
長い連続した超電導線を多数回巻回して、しかも曲げ部
分にストレスが残ったり、超電導線内の超電導フィラメ
ントが切れないように慎重に製作しなければならない。
鞍形コイル形状に巻回された超電導界磁コイルにおい
て、通常導体の端部である口出し線は回転子の外径側に
コイルの内側と外側の２箇所にできる。
電導導体に数百〜数万アンペアの電流を流すが、その導
体断面積は、常電導のコイルに比べて非常に小さく、ま
た巻回数が多くなっている。さらに、超電導界磁コイル
では、超電導線の極端な曲り部分やジュール熱を発生す
る接続部は、クエンチの原因となるため、極力その数を
減らす必要がある。そのため、超電導界磁コイルでは、
長い連続した超電導線を多数回巻回して、しかも曲げ部
分にストレスが残ったり、超電導線内の超電導フィラメ
ントが切れないように慎重に製作しなければならない。
鞍形コイル形状に巻回された超電導界磁コイルにおい
て、通常導体の端部である口出し線は回転子の外径側に
コイルの内側と外側の２箇所にできる。
【０００５】図４は、従来の２極の鞍形コイルの展開図
である。図において、Ｎ極の内側端部であるコイル口出
し線５Ｎは、一旦鞍形コイルの外側にコイルを乗り越え
て引き出され、同様に構成されたＳ極の内側端部である
コイル口出し線５Ｓと極間接続されている。これは、現
在一般的に用いられているタービン発電機の回転子の巻
線構造を踏襲したものである。
である。図において、Ｎ極の内側端部であるコイル口出
し線５Ｎは、一旦鞍形コイルの外側にコイルを乗り越え
て引き出され、同様に構成されたＳ極の内側端部である
コイル口出し線５Ｓと極間接続されている。これは、現
在一般的に用いられているタービン発電機の回転子の巻
線構造を踏襲したものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の超電
導回転子の鞍形コイルでは、内側端部である口出し線５
Ｎ，５Ｓが鞍形コイルの外径部を通って、すなわち鞍形
コイルを乗り越えてコイルの外側で極間接続されている
が、このコイルの乗り越え部分６Ｎ，６Ｓが問題とな
る。これは、コイルの乗り越え部分にコイルの取付軸と
の電気的絶縁を保つ絶縁物のスペーサがあるため、この
スペーサを貫通して口出し線を通す必要があり、構造が
複雑になると共に絶縁耐力の低下が懸念されるからであ
る。また、コイルエンド部分は、超電導線にストレスが
発生し易く、バインドやリンク材によって強固に固定し
なければならなが、口出し線のコイル乗り越え部分のよ
うな複雑な構造物を固定することは難しい。
導回転子の鞍形コイルでは、内側端部である口出し線５
Ｎ，５Ｓが鞍形コイルの外径部を通って、すなわち鞍形
コイルを乗り越えてコイルの外側で極間接続されている
が、このコイルの乗り越え部分６Ｎ，６Ｓが問題とな
る。これは、コイルの乗り越え部分にコイルの取付軸と
の電気的絶縁を保つ絶縁物のスペーサがあるため、この
スペーサを貫通して口出し線を通す必要があり、構造が
複雑になると共に絶縁耐力の低下が懸念されるからであ
る。また、コイルエンド部分は、超電導線にストレスが
発生し易く、バインドやリンク材によって強固に固定し
なければならなが、口出し線のコイル乗り越え部分のよ
うな複雑な構造物を固定することは難しい。
【０００７】そのため、前述のようなコイルに加わる強
大な電磁力と遠心力に対し、十分な固定を行うことは容
易なことではなく、この部分からクエンチが発生する可
能性が大きい。また、この部分をコイル外径側に離して
設置し、コイルの乗り越え部分の構造を簡素化すること
も考えられるが、回転子全体の外径が大きくなり、構造
上得策ではなく、また回転子外側での磁界が弱くなり、
電気的にも性能が低下する。
大な電磁力と遠心力に対し、十分な固定を行うことは容
易なことではなく、この部分からクエンチが発生する可
能性が大きい。また、この部分をコイル外径側に離して
設置し、コイルの乗り越え部分の構造を簡素化すること
も考えられるが、回転子全体の外径が大きくなり、構造
上得策ではなく、また回転子外側での磁界が弱くなり、
電気的にも性能が低下する。
【０００８】本発明は上記の課題を解決するためになさ
れたものであり、回転子の外径を大きくすることなく、
またコイルエンド部に複雑な構造を構成することなく強
固にコイルを固定でき、比較的簡単な構造でコイル内側
の端部口出し線を極間接続することができる超電導回転
子を提供することを目的とする。
れたものであり、回転子の外径を大きくすることなく、
またコイルエンド部に複雑な構造を構成することなく強
固にコイルを固定でき、比較的簡単な構造でコイル内側
の端部口出し線を極間接続することができる超電導回転
子を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明では上記目的を達
成するため、超電導線を用いて複数個の鞍形コイルから
なる界磁極を形成した円筒形超電導回転子において、一
極のコイルの内側の超電導線端部を磁極内の径方向を貫
通する直線状の電流リードを介して他の極のコイルの内
側の超電導線と接続する構成としている。
成するため、超電導線を用いて複数個の鞍形コイルから
なる界磁極を形成した円筒形超電導回転子において、一
極のコイルの内側の超電導線端部を磁極内の径方向を貫
通する直線状の電流リードを介して他の極のコイルの内
側の超電導線と接続する構成としている。
【００１０】
【作用】このような構成の超電導回転子にあっては、回
転子外径を大きくすることなく、コイルエンド部に口出
し線のコイルの乗り越え部分のような複雑な構造とする
ことなく、比較的簡単な構造でコイル内側の端部口出し
線を極間に接続することが可能となる。
転子外径を大きくすることなく、コイルエンド部に口出
し線のコイルの乗り越え部分のような複雑な構造とする
ことなく、比較的簡単な構造でコイル内側の端部口出し
線を極間に接続することが可能となる。
【００１１】
【実施例】以下本発明の一実施例を図面を参照して説明
する。
する。
【００１２】図１および図２は、本発明による２極の円
筒形超電導回転子の説明図で、図１は円筒形超電導回転
子の横断面図を示し、図２は図４に対応する鞍形コイル
の展開図を示している。図１において、支持筒１に形成
された多数のスロット２に鞍形コイル形状に巻回された
超電導界磁コイル４が収められ、楔３により固定されて
いる。この各スロット２に収められた超電導界磁コイル
４のうち、Ｎ極コイルの内側端部４Ｎは、支持筒１の中
心を通り直径方向に貫通させて設けられた貫通電流リー
ド７のＮ極端部７Ｎと内側口出し線（図示していない）
を通して接続され、同様にＳ極コイルの内側端部４Ｓは
内側口出し線（図示していない）を通して電気的に貫通
電流リード７のＳ極端部７Ｓと接続されている。
筒形超電導回転子の説明図で、図１は円筒形超電導回転
子の横断面図を示し、図２は図４に対応する鞍形コイル
の展開図を示している。図１において、支持筒１に形成
された多数のスロット２に鞍形コイル形状に巻回された
超電導界磁コイル４が収められ、楔３により固定されて
いる。この各スロット２に収められた超電導界磁コイル
４のうち、Ｎ極コイルの内側端部４Ｎは、支持筒１の中
心を通り直径方向に貫通させて設けられた貫通電流リー
ド７のＮ極端部７Ｎと内側口出し線（図示していない）
を通して接続され、同様にＳ極コイルの内側端部４Ｓは
内側口出し線（図示していない）を通して電気的に貫通
電流リード７のＳ極端部７Ｓと接続されている。
【００１３】従って、Ｎ極とＳ極のコイルは、貫通電流
リード７によって電気的に接続されることになる。貫通
電流リード７は、通電電流に対して十分な断面積を持つ
電気的良導体や超電導導体により構成され、支持筒１と
電気的に絶縁され、支持筒１の中心を通って、すなわち
回転軸に対し直角に支持筒を貫通するような配置で固定
される。この場合、支持筒１の中心部には液体ヘリウム
供給管（図示していない）等の構造物が配置されている
部分もあるので、このような構造物のない軸方向位置に
貫通電流リード７を配置する。
リード７によって電気的に接続されることになる。貫通
電流リード７は、通電電流に対して十分な断面積を持つ
電気的良導体や超電導導体により構成され、支持筒１と
電気的に絶縁され、支持筒１の中心を通って、すなわち
回転軸に対し直角に支持筒を貫通するような配置で固定
される。この場合、支持筒１の中心部には液体ヘリウム
供給管（図示していない）等の構造物が配置されている
部分もあるので、このような構造物のない軸方向位置に
貫通電流リード７を配置する。
【００１４】また、貫通電流リード７のＮ極端部７Ｎ、
Ｓ極端部７Ｓと内側口出し線との接続は、支持筒１の外
径形部で行えるため、半田付けや溶接作業により容易に
行える。
Ｓ極端部７Ｓと内側口出し線との接続は、支持筒１の外
径形部で行えるため、半田付けや溶接作業により容易に
行える。
【００１５】図２は本発明による２極の鞍形コイルの展
開図である。図において、Ｎ極の内側端部である口出し
線５Ｎは破線で示した貫通電流リード７により、Ｓ極の
内側端部である口出し線５Ｓと接続されている。従っ
て、図４のように内側口出し線が鞍形コイルの外側にコ
イルを乗り越えて引き出される部分（６Ｎ，６Ｓ）が存
在しない。さらに、図４における極間接続部のスペース
が不要となるため、軸方向の長さを短くでき、回転子を
小形化することができる。
開図である。図において、Ｎ極の内側端部である口出し
線５Ｎは破線で示した貫通電流リード７により、Ｓ極の
内側端部である口出し線５Ｓと接続されている。従っ
て、図４のように内側口出し線が鞍形コイルの外側にコ
イルを乗り越えて引き出される部分（６Ｎ，６Ｓ）が存
在しない。さらに、図４における極間接続部のスペース
が不要となるため、軸方向の長さを短くでき、回転子を
小形化することができる。
【００１６】ここで、図１に示されている超電導回転子
の他の構成について簡単に述べる。図１において、８は
支持筒１の外周に所定の間隙を存して同心円状に配設さ
れた液体ヘリウムベッセルであり、その間隙に液体ヘリ
ウム９が収容される。また、１０は液体ヘリウムベッセ
ル９の外周に所定の間隙を存して同心円状に配設された
輻射シールド、１１はこの輻射シールドの外周に所定の
間隙を存して同心円状に配設された内側サポートで、こ
れら液体ヘリウムベッセル９、輻射シールド１０、内側
サポート１１のそれぞれの間に存する間隙を真空状態に
して真空断熱層としている。
の他の構成について簡単に述べる。図１において、８は
支持筒１の外周に所定の間隙を存して同心円状に配設さ
れた液体ヘリウムベッセルであり、その間隙に液体ヘリ
ウム９が収容される。また、１０は液体ヘリウムベッセ
ル９の外周に所定の間隙を存して同心円状に配設された
輻射シールド、１１はこの輻射シールドの外周に所定の
間隙を存して同心円状に配設された内側サポートで、こ
れら液体ヘリウムベッセル９、輻射シールド１０、内側
サポート１１のそれぞれの間に存する間隙を真空状態に
して真空断熱層としている。
【００１７】さらに、１２は内側サポート１１の外周に
所定の間隙を存して同心円状に配設された外側サポート
で、これら内側サポート１１と外側サポート１２との間
に存する間隙に導電層１３を充填して常温ダンパとして
構成している。
所定の間隙を存して同心円状に配設された外側サポート
で、これら内側サポート１１と外側サポート１２との間
に存する間隙に導電層１３を充填して常温ダンパとして
構成している。
【００１８】上記実施例では１本の貫通電流リード７を
配設する場合について述べたが、複数本の貫通電流リー
ド７を並列に配置する構成としたり、液体ヘリウム供給
管等の構造物が配置されている部分にこれらと干渉しな
いような形状や配置の電流リードで構成するようにして
もよい。さらに４極以上の界磁コイルで回転子を構成す
る場合でも、前述同様に貫通電流リードを配設してそれ
ぞれのコイル端部を各極端部に接続することにより、コ
イル乗り越え部分の存在しない構成をとることが可能で
ある。なお、本発明は以上の実施例に限定されるもので
はなく、その要旨を変更しない範囲内で種々変形して実
施できることは勿論のことである。
配設する場合について述べたが、複数本の貫通電流リー
ド７を並列に配置する構成としたり、液体ヘリウム供給
管等の構造物が配置されている部分にこれらと干渉しな
いような形状や配置の電流リードで構成するようにして
もよい。さらに４極以上の界磁コイルで回転子を構成す
る場合でも、前述同様に貫通電流リードを配設してそれ
ぞれのコイル端部を各極端部に接続することにより、コ
イル乗り越え部分の存在しない構成をとることが可能で
ある。なお、本発明は以上の実施例に限定されるもので
はなく、その要旨を変更しない範囲内で種々変形して実
施できることは勿論のことである。
【００１９】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、回転
子の外径を大きくすることなく、コイルエンド部に口出
し線のコイル乗り越え部分のような複雑な構造とするこ
となく、比較的に簡単な構造でコイル内側の端部口出し
線を極間接続することができる超電導回転子を提供でき
る。
子の外径を大きくすることなく、コイルエンド部に口出
し線のコイル乗り越え部分のような複雑な構造とするこ
となく、比較的に簡単な構造でコイル内側の端部口出し
線を極間接続することができる超電導回転子を提供でき
る。
【図１】本発明による超電導回転子の一実施例を示す横
断面図。
断面図。
【図２】同実施例における鞍形コイルの展開図。
【図３】従来の超電導回転子の斜視図。
【図４】同超電導回転子における鞍形コイルの展開図。
１……支持筒、２……スロット、３……楔、４……超電
導界磁コイル、４Ｎ，４Ｓ……コイル内側端部、５Ｎ，
５Ｓ……内側口出し線、７……貫通電流リード、７Ｎ，
７Ｓ……貫通電流リード端部。
導界磁コイル、４Ｎ，４Ｓ……コイル内側端部、５Ｎ，
５Ｓ……内側口出し線、７……貫通電流リード、７Ｎ，
７Ｓ……貫通電流リード端部。
Claims (1)
- 【請求項１】 超電導線を用いて複数個の鞍形コイルか
らなる界磁極を形成した円筒形超電導回転子において、
一極のコイルの内側の超電導線端部を磁極内の径方向を
貫通する直線状の電流リードを介して他の極のコイルの
内側の超電導線と接続したことを特徴とする超電導回転
子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24328191A JP3309996B2 (ja) | 1991-09-24 | 1991-09-24 | 超電導回転子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24328191A JP3309996B2 (ja) | 1991-09-24 | 1991-09-24 | 超電導回転子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0591718A JPH0591718A (ja) | 1993-04-09 |
| JP3309996B2 true JP3309996B2 (ja) | 2002-07-29 |
Family
ID=17101527
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24328191A Expired - Lifetime JP3309996B2 (ja) | 1991-09-24 | 1991-09-24 | 超電導回転子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3309996B2 (ja) |
-
1991
- 1991-09-24 JP JP24328191A patent/JP3309996B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0591718A (ja) | 1993-04-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090524 Year of fee payment: 7 |
|
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Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090524 Year of fee payment: 7 |
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|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
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