JPH0260456A - Superconducting rotating machine - Google Patents
Superconducting rotating machineInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、回転子が超伝導線を用いて構成されていで、
その超伝導線が冷却される超伝導回転電機に関するもの
で、さらに詳細に述べるならば、当該超伝導回転電機の
回転子としての中空軸端部に構成される冷却用冷媒の供
給排出用液体カップリング構造に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Field of Application] The present invention is characterized in that the rotor is constructed using superconducting wire,
It relates to a superconducting rotating electric machine in which the superconducting wire is cooled, and more specifically, a liquid cup for supplying and discharging a cooling refrigerant configured at the end of a hollow shaft as a rotor of the superconducting rotating electric machine. It concerns a ring structure.
従来から超伝導回転電機の回転子には、その軸端から、
冷却用の冷媒を供給し、かつ冷却を終った冷媒を導出す
る通称液体トランスファーカップリング（以Ｆ、単に液
体カップリングという）が設けられる。従来、この液体
カップリングについては、アイ・イー・イー・１〜ラン
ザクジヨン、オン マグネチツクス エム ニー ジー
１９．ナンバー３．（１９８３年）第５２９頁から第５
３２頁（ＩＥ３Ｔｒａｎｓ、Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ、 Ｍ
ＡＧ］９．Ｎｎ３（１９８３）ＰＰ。Conventionally, the rotor of a superconducting rotating electrical machine has a
A so-called liquid transfer coupling (hereinafter simply referred to as a liquid coupling) is provided that supplies a cooling refrigerant and leads out the cooled refrigerant. Conventionally, this liquid coupling has been described by IE1~Lanzaktion, on Magnetics MneG19. Number 3. (1983) pp. 529-5
32 pages (IE3Trans, Magnetics, M
AG]9. Nn3 (1983) PP.
５２９〜５３２）に、具体的な事例が紹介されている。529-532), specific examples are introduced.
ところで、この種超伝導回転電機の冷却用冷媒の供給排
出手段、通称液体カップリングが構成される中空軸端部
は、軸振れを極力押える必要がある。第７図（ａ）〜（
ｄ）に従っで、その理由を説明する。By the way, it is necessary to suppress the shaft runout as much as possible in the hollow shaft end where the cooling refrigerant supply and discharge means, commonly known as a liquid coupling, of this type of superconducting rotating electrical machine is constructed. Figure 7(a)-(
Explain the reason according to d).
回転子１は、その両端を軸受２によって支持され、１分
間に３０００回転程度の回転運動をおこなうが、その際
、回転子１の周方向に質量の偏りがあると、それにとも
なっで、（ｂ）、（Ｃ）のような偏心回転が生ずる。通
常は、この偏心回転を防止するため、製作時にバランス
調整がおこなわれる。The rotor 1 is supported by bearings 2 at both ends and performs a rotational movement of about 3000 revolutions per minute. At this time, if there is a mass imbalance in the circumferential direction of the rotor 1, (b ), (C) such eccentric rotations occur. Normally, balance adjustment is performed during manufacturing to prevent this eccentric rotation.
ところで、冷媒を前記回転子１の中空内部に供給する方
法は、回転子１の一方の軸端１ａからおこなわれるが、
その構成は、前述の従来の技術でも明らかな通り、軸端
１ａの回転中心に穿けた穴から冷媒供給用の管を挿入し
、その管を通しで、おこなわれる。この時、前記穴と、
管のスキ間は、できる限り、狭くする方が、供給冷媒の
漏れを少なくするために有効である。しかし、現実には
、前述した軸の振れにより、回転している軸端１ａと、
固定している冷媒供給用の管１０が、触れ合うことがな
い様にそのスキ間を、大きく構成せざるを得ないもので
あった。By the way, the method of supplying the refrigerant into the hollow interior of the rotor 1 is carried out from one shaft end 1a of the rotor 1.
As is clear from the prior art described above, this configuration is achieved by inserting a refrigerant supply pipe through a hole drilled at the center of rotation of the shaft end 1a and passing the refrigerant through the hole. At this time, the hole and
It is effective to make the gap between the pipes as narrow as possible in order to reduce leakage of the supplied refrigerant. However, in reality, due to the aforementioned shaft runout, the rotating shaft end 1a,
In order to prevent the fixed refrigerant supply pipes 10 from touching each other, the gap between them had to be made large.
また、同図（ｄ）は、回転子１の偏りを調整しても、軸
受２から軸端１ａまでの距離が大きくなると、その距離
に比例して軸端１ａの偏心回転が発生する形を図示した
ものである。In addition, FIG. 1(d) shows that even if the bias of the rotor 1 is adjusted, as the distance from the bearing 2 to the shaft end 1a increases, eccentric rotation of the shaft end 1a occurs in proportion to the distance. This is what is illustrated.
本発明は、このような軸端部における偏心回転を防止す
ることを目的としている。The present invention aims to prevent such eccentric rotation at the shaft end.
上記目的を達成するために、本発明の超伝導回転電機に
おいては、中空軸の軸方向端部で、冷媒を供給する供給
管が挿入されている側に、当該中空軸のバランスを保ち
得る質量を有するバランスリングを取り付けたものであ
る。In order to achieve the above object, in the superconducting rotating electrical machine of the present invention, a mass capable of maintaining the balance of the hollow shaft is provided at the axial end of the hollow shaft on the side where the supply pipe for supplying the refrigerant is inserted. It is equipped with a balance ring that has a
また、上記バランスリングを取付ける手段としで、スポ
ークを用いて取付けたものである。Further, the above-mentioned balance ring is attached using spokes as a means for attaching it.
また、」−記バランスリングの形を筒状に成し、当該筒
状のバランスリングを底辺部中心で、取付けるようにし
たものである。Moreover, the shape of the balance ring described in "-" is made into a cylindrical shape, and the cylindrical balance ring is attached at the center of the bottom part.
さらに、バランスリングの外周を覆うカバーの内面と、
前記バランスリングの外周面が、相互に磁気的に作用し
合うように磁気カップリング機構を組込んで構成したも
のである。Furthermore, the inner surface of the cover that covers the outer periphery of the balance ring,
A magnetic coupling mechanism is incorporated so that the outer peripheral surfaces of the balance ring interact magnetically with each other.
〔作用〕
前述のように構成されたバランスリングを有する超伝導
回転電機は、冷媒を供給する軸端部における慣性モーメ
ントが大きくなるため、偏心回転を小さくする効果を発
揮できる。[Function] A superconducting rotating electric machine having a balance ring configured as described above has a large moment of inertia at the end of the shaft that supplies the refrigerant, so it can exhibit the effect of reducing eccentric rotation.
以下、本発明の実施例を第１図〜第６図に従って説明す
る。Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 6.
第１図は、超伝導回転電機の回転子１を略図化して表現
したものである。回転子］は、その両端を軸受２で支持
され、回転する。FIG. 1 is a schematic representation of a rotor 1 of a superconducting rotating electric machine. The rotor is supported at both ends by bearings 2 and rotates.
この回転子１は、内部が、中空になっていで、軸の一方
の軸端１ａの回転中心から、冷媒が供給されるようにな
っている。１０は冷媒の供給管、２０は回転子１内で、
冷却を終った冷媒を導出する管、３０は、後述する本発
明の液体カップリングである。The rotor 1 is hollow inside, and refrigerant is supplied from the center of rotation at one end 1a of the shaft. 10 is a refrigerant supply pipe, 20 is inside the rotor 1,
The pipe 30 through which the cooled coolant is led out is a liquid coupling of the present invention, which will be described later.
なお、３は、励磁用の電力を供給するスリップリング、
４は、熱絶縁フランジである。In addition, 3 is a slip ring that supplies power for excitation,
4 is a heat insulating flange.
本発明のバランスリング５０は、前述の液体カップリン
グ３０内に構成される。The balance ring 50 of the present invention is configured within the liquid coupling 30 described above.
第２図は、本発明の一実施例である。軸端１ａは、その
内部が二重管構造になっていで、最内径］ｂには、冷媒
の供給管１０が、回転子１の中心部分近傍まで挿入され
ている。供給管１ｏは、液体カップリングの外形を構成
するカバー３５に片持ち梁の原理で支持固着１１されて
おり、回転しない。軸端１ａが、回転することは云うま
でもない。軸端１ａは、供給管１０の挿入される六１ｂ
の外径部に、さらに独立しで、回転子１の中心部分近傍
から、冷却の終った冷媒を導出する径路１ｃが構成され
、その径部１ｃは、カバー３５の内径部で、バッキング
３２に仕切られた室３１に放出され、リサイクルのため
の導管２０に導かれる。FIG. 2 is an embodiment of the present invention. The inside of the shaft end 1a has a double pipe structure, and a refrigerant supply pipe 10 is inserted into the innermost diameter ]b up to the vicinity of the center of the rotor 1. The supply pipe 1o is supported and fixed 11 by a cantilever principle to a cover 35 that forms the outer shape of the liquid coupling, and does not rotate. It goes without saying that the shaft end 1a rotates. The shaft end 1a has a shaft end 1b into which the supply pipe 10 is inserted.
An independent path 1c is formed on the outer diameter portion of the rotor 1 to lead out the cooled coolant from near the center of the rotor 1, and the diameter portion 1c is connected to the backing 32 at the inner diameter portion of the cover 35. It is discharged into a partitioned chamber 31 and directed to a conduit 20 for recycling.
矢印は、冷媒の径路を示している。Arrows indicate refrigerant paths.
本発明は、上記の構成においで、軸端１ ａにバランス
リング５０を設けたものである。In the present invention, a balance ring 50 is provided at the shaft end 1a in the above structure.
このバランスリング５０は、細い上に二重管構造と云う
薄肉で、かつ、回転子中心から比較的遠方になるように
構成される軸端１ａの慣性モーメントに作用し得る質量
を持っている。バランスリング５０の構成は以下に説明
するような構造が考えられる。This balance ring 50 is thin and has a thin double-tube structure, and has a mass capable of acting on the moment of inertia of the shaft end 1a, which is configured to be relatively far from the rotor center. The balance ring 50 may have a structure as described below.
第４図は、軸端」ａに円板状のバランスリング５０をそ
の軸端と一体に切削加工、又は溶接により構成したもの
である。この様な構成は、バランスリング５ｏの回転バ
ランスを調整する作業が、不要になる可能性があるとと
もに、もつとも−船釣な構成手段である。第５図は、質
量のあるリング部５１を、スポーク５２等の長さの調整
機能を持った連結具で軸端１ａに固着したものである。In FIG. 4, a disc-shaped balance ring 50 is integrally formed on the shaft end "a" by cutting or welding. Such a configuration may eliminate the need for adjusting the rotational balance of the balance ring 5o, and is also an extremely simple configuration means. In FIG. 5, a ring portion 51 with mass is fixed to the shaft end 1a using a connector having a length adjustment function such as spokes 52.
この様な構成は、バランスリングのバランス調整を、ス
ポーク５２の長さ調整で達成することが出来る。With such a configuration, the balance of the balance ring can be adjusted by adjusting the length of the spokes 52.
第６図は、バランスリング５０を筒状の構成にし、その
筒の底辺部中心で軸端１ａに固着したものである。この
様な構成は、第５図と同様だが慣性モーメン１〜を大き
くすることができる。又、冷却を終った冷媒ガスを導出
する機構を構成する時、供給と、同じ軸方向からの導出
管２０の取付けが可能になり、冷媒の供給、導出を矢印
で示したように当該筒状形を利用して構成することが可
能で、バッキング３２の構成や、液体カップリング３０
の構成が容易になる可能性もある。In FIG. 6, the balance ring 50 has a cylindrical configuration and is fixed to the shaft end 1a at the center of the bottom of the cylinder. Such a configuration is similar to that shown in FIG. 5, but the moment of inertia 1 can be increased. In addition, when configuring a mechanism for discharging cooled refrigerant gas, it becomes possible to install the supply pipe 20 and the discharge pipe 20 from the same axial direction, so that the supply and discharge of the refrigerant can be performed from the cylindrical shape as shown by the arrow. It can be configured by utilizing the shape, such as the configuration of the backing 32 and the liquid coupling 30.
It may also be easier to configure.
最後に、第３図の実施例を説明する。Finally, the embodiment shown in FIG. 3 will be explained.
第３図は、バランスリングの質量を増大させる手段とし
て磁気カップリング機構を組み込んだものである。すな
わち、バランスリング５０の外周部５３と、その外周部
５３に対抗する液体カップリング３０のカバー３５の内
径部３３に磁気的に反発、または吸引し合う磁気的な非
接触の磁気゛カップリング機構を組み込むことにより、
バランスリング５０の慣性モーメントを大きくすること
が出来るものである。FIG. 3 shows a balance ring incorporating a magnetic coupling mechanism as a means for increasing the mass of the balance ring. That is, a non-contact magnetic coupling mechanism that magnetically repels or attracts the outer circumferential portion 53 of the balance ring 50 and the inner diameter portion 33 of the cover 35 of the liquid coupling 30 opposing the outer circumferential portion 53. By incorporating
The moment of inertia of the balance ring 50 can be increased.
以上説明した本発明のバランスリングを有する超伝導回
転電機の回転子によれば、冷却用冷媒を供給する軸端の
偏心回転を小さくできるので、冷媒供給管と、軸との外
径、内径差を、小さく設定できる。According to the rotor of a superconducting rotating electric machine having the balance ring of the present invention described above, the eccentric rotation of the shaft end that supplies the cooling refrigerant can be reduced, so that the difference in the outer diameter and inner diameter between the refrigerant supply pipe and the shaft can be reduced. can be set small.
これにより、供給冷媒の逆流漏洩が少なくなり冷却効率
を高めることが可能になるものである。This reduces backflow leakage of the supplied refrigerant, making it possible to improve cooling efficiency.
さらに、偏心回転幅が小さくなるため、冷媒供給管と回
転子軸内径との接触を起さないため、当該、冷媒供給管
を細くすることが、可能で、その面からも、構造」二の
簡易化が出来るものである。Furthermore, since the eccentric rotation width is reduced, there is no contact between the refrigerant supply pipe and the inner diameter of the rotor shaft, so it is possible to make the refrigerant supply pipe thinner. This can be simplified.
第１図は、本発明のバランスリングを有する回転子の外
形を示した図、第２図〜第６図は、本発明の液体カップ
リング部と、バランスリングの実施例図、第７図は、従
来の回転子における偏心回転の生ずる原理を説明するた
めの図である。
１・・超伝導回転電機の回転子、２・軸受、１０・・冷
媒供給管、２０・冷媒導出部、３０ 液体カップリング
、５０・バランスリング。FIG. 1 is a diagram showing the outer shape of a rotor having a balance ring of the present invention, FIGS. 2 to 6 are illustrations of an embodiment of the liquid coupling part and balance ring of the present invention, and FIG. , is a diagram for explaining the principle of eccentric rotation in a conventional rotor. 1. Rotor of superconducting rotating electrical machine, 2. Bearing, 10. Refrigerant supply pipe, 20. Refrigerant outlet, 30 Liquid coupling, 50. Balance ring.
Claims (1)
して回転することのできる超伝導線を巻回した回転子と
、該回転子の軸端部分に形成され回転子内部に冷媒を供
給して前記超伝導巻線を冷却した後、当該冷媒を回転子
外部に排出する液体カップリングと、を有する超伝導回
転電機において、 前記回転子の軸端部分で、前記液体カップリングを有し
ている側にバランスリングが取付けられていることを特
徴とする超伝導回転電機。 ２、超伝導回転電機の中空軸の内部にその軸方向端部か
ら冷媒を供給し、当該冷媒によつて前記中空軸に巻回さ
れた超伝導導線を冷却し、冷却の終つた冷媒を、前記中
空軸の軸方向端部から排出することの出来る液体カップ
リングを有する超伝導回転電機において、 前記液体カップリングを有する前記中空軸の軸方向端部
に、バランスリングを設けたことを特徴とする超伝導回
転電機。 ３、バランスリングが、スポークを用いて中空軸の軸方
向端部に固着されている請求項１または２記載の超伝導
回転電機。 ４、バランスリングが、筒状を成し、当該筒状形の軸線
を合わせた構成で中空軸の軸方向端部に固着されている
請求項１または２記載の超伝導回転電機。 ５、バランスリングの外周部と、当該バランスリングを
覆う液体カップリングのカバーの、互いに対抗する面部
分に相互に磁気的に作用し合う非接触の磁気カップリン
グ機構を組み込んだ請求項１〜４記載の超伝導回転電機
。 ６、電機子巻線を有する固定子と、該固定子内で軸を有
して回転することのできる超伝導線を巻回した回転子と
、該回転子の軸端部分に回転子内部に冷媒を供給して前
記超伝導巻線を冷却した後、当該冷媒を回転子外部に排
出することの出来る冷媒給排手段と、を有する超伝導回
転電機において、 前記回転子の軸端部分で、前記冷媒給排手段を有してい
る側にバランスリングが取付けられていることを特徴と
する超伝導回転電機。[Scope of Claims] 1. A stator having an armature winding, a rotor wound with superconducting wire that has a shaft within the stator and can rotate, and a shaft end of the rotor. a liquid coupling formed in a portion of the rotor that supplies a refrigerant to the inside of the rotor to cool the superconducting windings and then discharges the refrigerant to the outside of the rotor; A superconducting rotating electric machine characterized in that a balance ring is attached to an end portion of the side having the liquid coupling. 2. Supplying a refrigerant into the hollow shaft of the superconducting rotating electric machine from its axial end, cooling the superconducting wire wound around the hollow shaft with the refrigerant, and discharging the cooled refrigerant. A superconducting rotating electrical machine having a liquid coupling that can be discharged from an axial end of the hollow shaft, characterized in that a balance ring is provided at the axial end of the hollow shaft having the liquid coupling. A superconducting rotating electrical machine. 3. The superconducting rotating electric machine according to claim 1 or 2, wherein the balance ring is fixed to the axial end of the hollow shaft using spokes. 4. The superconducting rotating electric machine according to claim 1 or 2, wherein the balance ring has a cylindrical shape and is fixed to the axial end of the hollow shaft with the axes of the cylindrical shape aligned. 5. Claims 1 to 4 in which a non-contact magnetic coupling mechanism that magnetically acts on each other is incorporated in the opposing surface portions of the outer periphery of the balance ring and the cover of the liquid coupling that covers the balance ring. The superconducting rotating electrical machine described. 6. A stator having an armature winding, a rotor wound with a superconducting wire that has a shaft within the stator and can rotate, and a shaft end portion of the rotor with a rotor inside the rotor. A superconducting rotating electrical machine comprising: a refrigerant supply/discharge means capable of supplying a refrigerant to cool the superconducting windings and then discharging the refrigerant to the outside of the rotor, at a shaft end portion of the rotor; A superconducting rotating electric machine, characterized in that a balance ring is attached to the side having the refrigerant supply/discharge means.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63210736A JPH0260456A (en) | 1988-08-26 | 1988-08-26 | Superconducting rotating machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63210736A JPH0260456A (en) | 1988-08-26 | 1988-08-26 | Superconducting rotating machine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0260456A true JPH0260456A (en) | 1990-02-28 |
Family
ID=16594258
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63210736A Pending JPH0260456A (en) | 1988-08-26 | 1988-08-26 | Superconducting rotating machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0260456A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017212811A (en) * | 2016-05-25 | 2017-11-30 | ファナック株式会社 | Dynamo-electric motor with balance structure and machine tool comprising dynamo-electric motor |
| JP2017229201A (en) * | 2016-06-24 | 2017-12-28 | ファナック株式会社 | Dynamo-electric motor with terminal box having balance structure and machine tool having dynamo-electric motor |
-
1988
- 1988-08-26 JP JP63210736A patent/JPH0260456A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017212811A (en) * | 2016-05-25 | 2017-11-30 | ファナック株式会社 | Dynamo-electric motor with balance structure and machine tool comprising dynamo-electric motor |
| US10333375B2 (en) | 2016-05-25 | 2019-06-25 | Fanuc Corporation | Electric motor having balance structure and machine tool equipped with the electric motor |
| JP2017229201A (en) * | 2016-06-24 | 2017-12-28 | ファナック株式会社 | Dynamo-electric motor with terminal box having balance structure and machine tool having dynamo-electric motor |
| US10224791B2 (en) | 2016-06-24 | 2019-03-05 | Fanuc Corporation | Electric motor and machine tool equipped with the electric motor |
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