JP6024539B2 - 超伝導回転機 - Google Patents
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Description
しかしながら、ロータ回転軸は、少なくとも一端側が容器の外部に突出しているので、容器外部の温熱がロータ回転軸を介して容器内部に流入し易い。
また、ロータ回転軸と筒状部との隙間を通して液化冷媒が液状のまま容器外部に漏れ出し易い。
特許文献1には、ロータ回転軸を介した容器内部への温熱の流入を抑制するために、ロータ回転軸のうちのロータに挿通された軸部分が、全長に亘って、断熱用の真空空間を内部に形成する筒状に設けられた超伝導回転機が開示されている。
ロータに挿通された筒状の軸部分は、例えば中実に形成された軸部分に比べて熱容量が小さいので、筒壁部分を介して容器内に流入しようとする温熱のロータ回転軸による蓄熱量が少なく、蓄熱量を超える温熱が筒壁部分からの放熱で容器内に流入し易い。
このため、容器内を所定の低温に維持するために、冷却能力が大きい冷却装置を装備する必要があり、運転コストが高くなるおそれがある。
また、液化冷媒がロータ回転軸と筒状部との隙間を通して液状のまま容器外部に漏れ出すと、ロータ回転軸を回転自在に支持する軸受部が凍結して、ロータの回転開始時の起動トルクが増大するおそれがある。
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、運転コストの抑制を図ることができ、起動トルクの増大も防止することができる超伝導回転機を提供することを目的とする。
すなわち、内部に真空空間を形成する筒状の第2軸部を、ロータに挿通された中実の第1軸部に接続してあるので、容器外から容器内への温熱の流入を第2軸部の内部に形成した真空空間で抑制することができる。
また、第2軸部の筒壁部分を介して容器内に流入しようとする温熱を、ロータに挿通された熱容量が大きい中実の第1軸部に蓄熱することができる。
このため、筒壁部分を介して容器内に流入しようとする温熱の第1軸部による蓄熱量を大きくして、蓄熱量を超える温熱の容器内への流入量を少なくすることができる。
したがって、本構成の超伝導回転機であれば、容器内の液化冷媒を所定の低温に維持するための冷却能力が小さい冷却装置を装備することができ、運転コストの抑制を図ることができる。
このため、液化冷媒の温度勾配が、容器外から容器内に向けて直線的なものとなり、第2軸部と筒状部との隙間を通して容器外側に漏れ出そうとする液化冷媒の気液境界位置を所定の位置に設定し易い。
したがって、例えば液化窒素などのように液化冷媒が容器外側の雰囲気温度によって蒸発し易い場合に、雰囲気温度の変動にかかわらず、第2軸部と筒状部との隙間の筒長手方向のいずれかの位置において液状冷媒が蒸発する温度になるように、液化冷媒の温度勾配を設定し易い。
よって、本構成の超伝導回転機であれば、液化冷媒が液状のままで容器外部に漏れ出し難くなり、軸受部の液化冷媒による凍結を防止することができるので、ロータの回転開始時の起動トルクの増大を防止することができる。
しかし、本構成のごとく、第2軸部の外周面に環状の凸部を形成することで、液化冷媒の気液界面を凸部に沿った回転軸芯に垂直な平面内に強制的に留めることができ、ロータ回転軸の回転に伴う気液界面の乱れを抑えて液化冷媒の蒸発を抑えることができる。よって、冷却効果の高い超伝導回転機を得ることができる。
このような遮蔽板は、一枚でも効果があるが、複数枚重ねて配置することでより遮蔽効果を高めることができる。
〔第1実施形態〕
図1は、超伝導回転機100の回転軸芯Xに沿う断面を示す。
超伝導回転機100は、ステータ10、ロータ20、インナーケース30、アウターケース40、軸受部50,51、熱交換部60を備えた電動機を構成している。
ロータ回転軸21は、軸受部50,51に支持された状態で、その外周面が円筒状部32,33の内周面に対して全周に亘って所定の隙間34を隔てて、円筒状部32,33に挿通されている。
(図示せず)が設けられる。
したがって、超伝導回転機100の運転停止時においては、熱交換部60により収容室31内の液化冷媒Rよりも暖かい外気と熱交換をして軸受部50,51を温めることができ、液化冷媒Rにより軸受部50,51が凍結したり、軸受部50,51の潤滑油が固化されたりすることを防止できる。
すなわち、図1,図2に示すように、ロータ回転軸21は、ロータ20に挿通された中実円形の第1軸部1と、第1軸部1の両端部に接続されると共に、円筒状部32,33に挿通され、内部に断熱用の真空空間4を形成する円筒状の第2軸部2と、第2軸部2の夫々に接続される中実円形の左右の第3軸部3a,3bとを備える。
第3軸部3a,3bには、真空空間4を真空に吸引するための吸引路9を形成してあり、ロウ付けしたプラグ9aで塞いである。
真空空間4の内面には、真空状態を長期に亘って維持するために、バナジウムなどのゲッター材を塗布しておくとよい。
他方の第3軸部3bは、その端部がアウターケース40の外方に突出しないように、軸受部51に回転自在に支持されている。
第2軸部2と第3軸部3a,3bは、第2軸部2の内周面を第3軸部3a,3bの外周面に嵌合して、ロウ付け又は溶接により互いに接続してある。
図3は、本発明の別実施形態を示す。
本実施形態では、ロータ回転軸21が、各第2軸部2の外周面のうちの各円筒状部32,33の内周面に対向する部位に、径方向外方に突出しつつ周方向に延設された円環状の凸部6を有する。
その他の構成は第1実施形態と同様である。
図4は、本発明の別実施形態を示す。
本実施形態では、各第2軸部2の真空空間4を形成する内壁面のうちの、ロータ回転軸21の回転軸芯Xの方向で互いに対向する二つの内壁面7どうしが、回転軸芯Xに沿う方向視において、互いに見通せないように遮蔽される複数の円形の遮蔽板8を、真空空間4の内部に設けてある。
各遮蔽板8には、隣り合う空間どうしを連通する連通路8aを周方向又は径方向に互いに位置をずらせて形成してある。
その他の構成は第1実施形態と同様である。
1.第2軸部2は、図1 では長手方向に沿って同じ厚みの円筒状に形成した。しかし、この他に、例えば第3軸部3aの側から第1 軸部1の側に薄肉となるように構成することもできる。この場合、円筒部の内面を第1軸部1の側ほど薄くなるようにテーパー状に形成するとよい。
このように形成しても、より低温側である第1軸部1の側では第2軸部2を構成する部材の強度が向上する。よって、本構成であれば第2軸部2全体の強度は長手方向に沿って一様なものとしながら、第2軸部2を軽量化することができる。
2.本発明による超伝導回転機は、ロータ回転軸の軸芯方向で互いに対向する二つの壁面どうしが、軸芯に沿う方向視において互いに見通せないように、屈曲形成した単一の遮蔽板を真空空間の内部に設けてあってもよい。
3.本発明による超伝導回転機は、電動機や発電機として機能する超伝導回転機に用いることができる。
4 真空空間
2 第2軸部
6 凸部
7 内壁面
8 遮蔽板
10 ステータ
20 ロータ
21 ロータ回転軸
30 容器(インナケース)
32,33 筒状部
50,51 軸受部
R 液化冷媒
X 軸芯
Claims (3)
- ステータと共に冷却されつつ前記ステータの内部で回転するロータと、前記ステータ及び前記ロータを液化冷媒と共に収容する容器と、前記ロータに固定されたロータ回転軸と、前記ロータ回転軸を前記容器の外側で回転自在に支持する軸受部とを有し、
前記容器が、前記ロータ回転軸を挿通する筒状部を備え、
前記ロータ回転軸が、
前記ロータに挿通された中実の第1軸部と、
前記第1軸部の少なくとも一方の端部に接続されると共に、前記筒状部に挿通され、内部に真空空間を形成する筒状の第2軸部と、
を備える超伝導回転機。 - 前記第2軸部の外周面のうちの前記筒状部の内周面に対向する部位に、径方向外方に突出しつつ周方向に延設された環状の凸部を有する請求項1に記載の超伝導回転機。
- 前記真空空間を形成する内壁面のうちの、前記ロータ回転軸の軸芯方向で互いに対向する二つの内壁面どうしが、前記軸芯に沿う方向視において、互いに見通せないように遮蔽される少なくとも一枚の遮蔽板を、前記真空空間の内部に設けてある請求項1又は2に記載の超伝導回転機。
Priority Applications (1)
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JP2013053869A JP6024539B2 (ja) | 2013-03-15 | 2013-03-15 | 超伝導回転機 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2013053869A JP6024539B2 (ja) | 2013-03-15 | 2013-03-15 | 超伝導回転機 |
Publications (2)
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JP2014180175A JP2014180175A (ja) | 2014-09-25 |
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Family
ID=51699518
Family Applications (1)
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JP2013053869A Active JP6024539B2 (ja) | 2013-03-15 | 2013-03-15 | 超伝導回転機 |
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2013
- 2013-03-15 JP JP2013053869A patent/JP6024539B2/ja active Active
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