JPH10215561A - 超電導回転電機の回転子 - Google Patents

超電導回転電機の回転子

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JPH10215561A
JPH10215561A JP9016829A JP1682997A JPH10215561A JP H10215561 A JPH10215561 A JP H10215561A JP 9016829 A JP9016829 A JP 9016829A JP 1682997 A JP1682997 A JP 1682997A JP H10215561 A JPH10215561 A JP H10215561A
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JP
Japan
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refrigerant
radiation shield
shaft
mounting shaft
winding
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Application number
JP9016829A
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Mayumi Yamamoto
真由美 山本
Yasuhisa Konda
靖久 根田
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Chodendo Hatsuden Kanren Kiki Zairyo Gijutsu Kenkyu Kumiai
Original Assignee
Chodendo Hatsuden Kanren Kiki Zairyo Gijutsu Kenkyu Kumiai
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    • 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

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  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)
  • Superconductive Dynamoelectric Machines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】回転子の低温部への外部からの輻射入熱を低減
することにある。 【解決手段】超電導コイルが収納され、内部に液体冷媒
を貯蔵する中心孔を有する巻線取付軸の外周に液体冷媒
の容器を形成するベッセルを設け、このベッセルの外周
に所定の空間を存して巻線取付軸と同軸的に両端が端部
軸に取付けられたダンパ機能を有する外筒を設け、ベッ
セルと外筒との間の空間に内部に軸方向に多段に分岐す
る冷媒流路18を設けた輻射シールド６を巻線取付軸と同
軸的に設け、巻線取付軸と輻射シールドをトルクチュー
ブにより端部軸に結合すると共に、一方の端部軸の中心
孔を通して巻線取付軸の中心孔に液体冷媒を供給する液
体冷媒供給管を挿入し、輻射シールド６内に設けられた
冷媒流路18の入口部に巻線取付軸内で気化した気体冷媒
を導く通気管15を、輻射シールド６内の冷媒流路18の出
口部から本体外部へ気体冷媒を導く通気管17とをそれぞ
れ接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、巻線取付軸内部で
気化した冷却媒体（以下単に冷媒と呼ぶ）を流通させる
ことにより冷却する輻射シールドの温度分布を、輻射シ
ールドから巻線取付軸への輻射入熱が低減するように調
整した超電導回転電機の回転子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の超電導回転電機の回転子として
は、図９に示すような概略構造のものがある。図９にお
いて、１は超電導コイル１が収納された巻線取付軸２
で、この巻線取付軸２は内部に液体冷媒を貯蔵する中心
孔３を有している。また、巻線取付軸２の外周にはベッ
セル４が設けられ、液体冷媒の容器を形成している。
【０００３】このベッセル４の外径側には真空容器を形
成し、且つダンパ機能を有する外筒５が巻線取付軸２の
回転軸と同軸的に設けられている。ベッセル４と外筒５
との間の空間には、巻線取付軸２の回転軸と同軸的に薄
肉円筒状の輻射シールド６が設けられ、外部からの輻射
入熱を低減している。
【０００４】巻線取付軸２と輻射シールド６は、トルク
チューブ７ａ，７ｂを介して外筒と共に端部軸８，９に
結合され、軸受１０により支持されている。一方、１１
は端部軸９の中心孔を通して巻線取付軸２の中心孔３内
に挿入された液体冷媒供給管、１４はトルクチューブ７
ａ，７ｂの内周側に設けられ、巻線取付軸２内で気化し
た冷媒を通す冷却筒、１５はこの冷却筒１４内を通る気
化した冷媒を一方のトルクチューブ７ａ側より輻射シー
ルド内の冷媒流路１６に導く通気管、１７はこの通気管
１５を通して流れる冷媒を他方のトルクチューブ７ｂ側
に導いて外部に排気する排気管である。
【０００５】このような概略構造の超電導回転電機の回
転子において、液体冷媒は回転子の回転軸中心に設けら
れた冷媒供給管１１内を図示矢印１２のように流れて中
心孔３に供給される。この中心孔３に供給された液体冷
媒は超電導コイル１を冷却し、巻線取付軸２内で気化し
た冷媒は図示矢印１３のように巻線取付軸２の端部から
トルクチューブ７ａを冷却し、その後通気管１５を経由
して輻射シールド６内の冷媒流路１６を通って輻射シー
ルド６を冷却し、その後排気管１７を経由して外部に排
出される。
【０００６】ここで、輻射シールド６の詳細について述
べる。図１０は図９のＡ−Ａ線に沿って断面した輻射シ
ールド６の一部を示し、図１１は同輻射シールドの展開
図を示すものである。
【０００７】輻射シールド６は、図１０及び図１１に示
すように薄肉で円筒状の２層に構成され、内層と外層の
間に複数の軸方向の冷媒流路１６が周方向に等間隔を存
してそれぞれ設けられている。また、輻射シールド６の
両端側に軸方向の複数の冷媒流路１６と連通する周方向
の流路が設けられ、この周方向の流路に連通させて設け
られた端板の孔部に通気管１５及び排気管１７がそれぞ
れ接続されている。
【０００８】このようにすれば、輻射シールド６全体を
冷却するために必要な軸方向の冷媒流路１６の数に対し
て通気管１５及び排気管１７の数を少なくできる。上記
のような構成の超電導回転電機の回転子によれば、超電
導界磁コイルを極低温に冷却し、超電導界磁コイル１を
電気抵抗ゼロの超電導状態として強力な磁界が発生させ
ることにより、図示しない固定子に交流電力を発生させ
ることができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような超
電導回転電機の回転子において、輻射シールド６の冷媒
流路の構造は図１１のように輻射シールド全体を冷却す
るために必要な軸方向の冷媒流路１６の数に対して通気
管１５の数が少ないため、気体冷媒は通気管１５近傍の
冷媒流路に多く流れ、輻射シールド全体に均等に行き渡
らず、冷媒が不均一になり、超電導コイルへの輻射入熱
が増加するという懸念があった。
【００１０】また、上記のような構成の超電導回転電機
の回転子においては、輻射シールドの冷却は低温の気体
冷媒を駆動側から反駆動側への一方向に流すことによっ
て行われる。この輻射シールドの冷媒流路内を流れる気
体冷媒は、輻射シールドの熱を奪うにつれて温度が上昇
し、次第に輻射シールドとの温度差が小さくなるため、
熱交換量も小さくなる。このため、輻射シールド及び気
体冷媒の回転軸方向の温度分布は図１２のようになる。
また高温の物体から低温の物体への輻射熱は一般に以下
の式で表される。
【００１１】Ｑ＝σ（Ｔ1 4 −Ｔ2 4 ）×Ａ2 Ｆ21 Ｑ：輻射熱 σ：ステファン・ボルツマン定数 Ｔ1 ：高温側絶対温度 Ｔ2 ：低温側絶対温度 Ｆ21：高温面Ａ1 の低温面Ａ2 に対する形態係数 Ａ2 ：低温面の面積 これにより、温度が４Ｋである巻線取付軸への輻射シー
ルドからの輻射熱は、輻射シールドの温度が低いほど小
さくなるが、輻射シールドの温度分布が例えば図１３
（ａ）に示すように高低がある場合と（ｂ）のように平
均温度で均一な場合とを比較すると、巻線取付軸への輻
射熱は（ｂ）の方が小さい。また、輻射熱が大きいと、
冷媒の消費量が多くなるため、輻射シールドの温度分布
は（ｂ）に近いことが望ましい。また、巻線取付軸のク
ールダウン時においても、輻射熱が大きいと冷媒消費量
が多くなるだけでなく、冷却に要する時間も長くなる。
このような傾向は超電導回転電機の軸長が長いほど顕著
になる。本発明は上記のような問題点に鑑みてなされた
もので、その目的は低温部への輻射入熱を低減できる超
電導回転電機の回転子を提供するにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、次のような手段により超電導回転電機の回
転子を構成するものである。請求項１に対応する発明
は、超電導コイルが収納され、内部に液体冷媒を貯蔵す
る中心孔を有する巻線取付軸と、この巻線取付軸の外周
に設けられ液体冷媒の容器を形成するベッセルと、この
ベッセルの外周に所定の空間を存して前記巻線取付軸と
同軸的に設けられると共に、両端が端部軸に取付けられ
た真空容器を形成するダンパ機能を有する外筒と、前記
ベッセルと外筒との間の空間に前記巻線取付軸と同軸的
に設けられ、且つ内部に軸方に多段に分岐する冷媒流路
を設けた円筒状の輻射シールドと、前記巻線取付軸と前
記輻射シールドを前記端部軸に結合するトルクチューブ
と、一方の前記端部軸の中心孔を通して前記巻線取付軸
の中心孔に挿入され、この中心孔に液体冷媒を供給する
液体冷媒供給管と、前記輻射シールド内に設けられた冷
媒流路の入口部へ前記巻線取付軸内で気化した気体冷媒
を導く通気管と、前記輻射シールド内の冷媒流路の出口
部から本体外部へ気体冷媒を導く通気管とを備える。
【００１３】請求項１に対応する発明によれば、輻射シ
ールドを冷却する気体冷媒を輻射シールドの回転軸方向
にまず２分割し、さらに２分割することにより、周方向
全体に均一に冷媒が分流するので均一に冷却される。
【００１４】請求項２に対応する発明は、超電導コイル
が収納され、内部に液体冷媒を貯蔵する中心孔を有する
巻線取付軸と、この巻線取付軸の外周に設けられ液体冷
媒の容器を形成するベッセルと、このベッセルの外周に
所定の空間を存して前記巻線取付軸と同軸的に設けられ
ると共に、両端が端部軸に取付けられた真空容器を形成
するダンパ機能を有する外筒と、前記ベッセルと外筒と
の間の空間に前記巻線取付軸と同軸的に設けられ、且つ
内部に断面形状が軸方向にて変化する冷媒流路を設けた
円筒状の輻射シールドと、前記巻線取付軸と前記輻射シ
ールドを前記端部軸に結合するトルクチューブと、一方
の前記端部軸の中心孔を通して前記巻線取付軸の中心孔
に挿入され、この中心孔に液体冷媒を供給する液体冷媒
供給管と、前記輻射シールド内に設けられた冷媒流路の
入口部へ前記巻線取付軸内で気化した気体冷媒を導く通
気管と、前記輻射シールド内の冷媒流路の出口部から本
体外部へ気体冷媒を導く通気管とを備える。
【００１５】請求項２に対応する発明によれば、輻射シ
ールド内冷媒流路の断面積とぬれぶち面積を軸方向にて
変化させることにより、断面積を変化させれば気体冷媒
の流速、即ち熱伝達率を変化させることができる。ま
た、気体冷媒と輻射シールドとの熱交換面積を変化させ
ることができる。したがって、冷却熱量Ｑを変化させる
ことができる。
【００１６】請求項３に対応する発明は、超電導コイル
が収納され、内部に液体冷媒を貯蔵する中心孔を有する
巻線取付軸と、この巻線取付軸の外周に設けられ液体冷
媒の容器を形成するベッセルと、このベッセルの外周に
所定の空間を存して前記巻線取付軸と同軸的に設けられ
ると共に、両端が端部軸に取付けられた真空容器を形成
するダンパ機能を有する外筒と、前記ベッセルと外筒と
の間の空間に前記巻線取付軸と同軸的に設けられ、且つ
内部に内面が部分的に熱伝導率の小さい物質で覆われた
冷媒流路を設けた円筒状の輻射シールドと、前記巻線取
付軸と前記輻射シールドを前記端部軸に結合するトルク
チューブと、一方の前記端部軸の中心孔を通して前記巻
線取付軸の中心孔に挿入され、この中心孔に液体冷媒を
供給する液体冷媒供給管と、前記輻射シールド内に設け
られた冷媒流路の入口部へ前記巻線取付軸内で気化した
気体冷媒を導く通気管と、前記輻射シールド内の冷媒流
路の出口部から本体外部へ気体冷媒を導く通気管とを備
える。
【００１７】請求項３に対応する発明によれば、輻射シ
ールド内に設けられた冷媒流路の内面を部分的に熱伝導
率の小さい物質で覆っているので、気体冷媒と輻射シー
ルドとの熱交換を部分的に抑制することができる。
【００１８】請求項４に対応する発明は、超電導コイル
が収納され、内部に液体冷媒を貯蔵する中心孔を有する
巻線取付軸と、この巻線取付軸の外周に設けられ液体冷
媒の容器を形成するベッセルと、このベッセルの外周に
所定の空間を存して前記巻線取付軸と同軸的に設けられ
ると共に、両端が端部軸に取付けられた真空容器を形成
するダンパ機能を有する外筒と、前記ベッセルと外筒と
の間の空間に前記巻線取付軸と同軸的に設けられ、且つ
内部に冷媒供給側と反対側の端部の手前で折返して気体
冷媒の流れ方向を反転させる形状とすると共に、入口と
出口を近付けた冷媒流路を設けた円筒状の輻射シールド
と、前記巻線取付軸と前記輻射シールドを前記端部軸に
結合するトルクチューブと、一方の前記端部軸の中心孔
を通して前記巻線取付軸の中心孔に挿入され、この中心
孔に液体冷媒を供給する液体冷媒供給管と、前記輻射シ
ールド内に設けられた冷媒流路の入口部へ前記巻線取付
軸内で気化した気体冷媒を導く通気管と、前記輻射シー
ルド内の冷媒流路の出口部から本体外部へ気体冷媒を導
く通気管とを備える。
【００１９】請求項４に対応する発明によれば、輻射シ
ールド内に設けられる冷媒流路を軸方向端で折返す形状
とし、気体冷媒の流れ方向を反転させ、冷媒流路の入口
と出口を近くに設けるようにしたので、輻射シールドの
軸方向の温度分布を均一化することができる。
【００２０】請求項５に対応する発明は、超電導コイル
が収納され、内部に液体冷媒を貯蔵する中心孔を有する
巻線取付軸と、この巻線取付軸の外周に設けられ液体冷
媒の容器を形成するベッセルと、このベッセルの外周に
所定の空間を存して前記巻線取付軸と同軸的に設けられ
ると共に、両端が端部軸に取付けられた真空容器を形成
するダンパ機能を有する外筒と、前記ベッセルと外筒と
の間の空間に前記巻線取付軸と同軸的に設けられ、且つ
内部に気体冷媒の向きを周方向位置で反転する冷媒流路
を設けた円筒状の輻射シールドと、前記巻線取付軸と前
記輻射シールドを前記端部軸に結合するトルクチューブ
と、一方の前記端部軸の中心孔を通して前記巻線取付軸
の中心孔に挿入され、この中心孔に液体冷媒を供給する
液体冷媒供給管と、前記輻射シールド内に設けられた冷
媒流路の入口部へ前記巻線取付軸内で気化した気体冷媒
を導く通気管と、前記輻射シールド内の冷媒流路の出口
部から本体外部へ気体冷媒を導く通気管とを備える。
【００２１】請求項５に対応する発明によれば、輻射シ
ールド内に設けられる冷媒流路に流れる気体冷媒の向き
を周方向位置で交互に反対にすることにより、輻射シー
ルドの軸方向の温度分布を均一にすることができる。
【００２２】請求項６に対応する発明は、超電導コイル
が収納され、内部に液体冷媒を貯蔵する中心孔を有する
巻線取付軸と、この巻線取付軸の外周に設けられ液体冷
媒の容器を形成するベッセルと、このベッセルの外周に
所定の空間を存して前記巻線取付軸と同軸的に設けられ
ると共に、両端が端部軸に取付けられた真空容器を形成
するダンパ機能を有する外筒と、前記ベッセルと外筒と
の間の空間に前記巻線取付軸と同軸的に設けられ、且つ
内部に周方向位置で交互に反対側から気体冷媒を供給
し、この気体冷媒が軸方向途中で折返す形状の冷媒流路
を設けた円筒状の輻射シールドと、前記巻線取付軸と前
記輻射シールドを前記端部軸に結合するトルクチューブ
と、一方の前記端部軸の中心孔を通して前記巻線取付軸
の中心孔に挿入され、この中心孔に液体冷媒を供給する
液体冷媒供給管と、前記輻射シールド内に設けられた冷
媒流路の入口部へ前記巻線取付軸内で気化した気体冷媒
を導く通気管と、前記輻射シールド内の冷媒流路の出口
部から本体外部へ気体冷媒を導く通気管とを備える。
【００２３】請求項６に対応する発明によれば、輻射シ
ールド内に設けられる冷媒流路に周方向位置で交互に反
対側から気体冷媒を供給した場合に、反対側から供給し
た気体冷媒の流路を軸方向途中で折返す形状とし、冷媒
流路の入口と出口とを近くにしたので、配管の構成を簡
略化することができる。
【００２４】請求項７に対応する発明は、超電導コイル
が収納され、内部に液体冷媒を貯蔵する中心孔を有する
巻線取付軸と、この巻線取付軸の外周に設けられ液体冷
媒の容器を形成するベッセルと、このベッセルの外周に
所定の空間を存して前記巻線取付軸と同軸的に設けられ
ると共に、両端が端部軸に取付けられた真空容器を形成
するダンパ機能を有する外筒と、前記ベッセルと外筒と
の間の空間に前記巻線取付軸と同軸的に設けられ、且つ
内部に両端から気体冷媒を供給し、各々の気体冷媒が軸
方向中央で折返す形状の冷媒流路を設けた円筒状の輻射
シールドと、前記巻線取付軸と前記輻射シールドを前記
端部軸に結合するトルクチューブと、一方の前記端部軸
の中心孔を通して前記巻線取付軸の中心孔に挿入され、
この中心孔に液体冷媒を供給する液体冷媒供給管と、前
記輻射シールド内に設けられた冷媒流路の入口部へ前記
巻線取付軸内で気化した気体冷媒を導く通気管と、前記
輻射シールド内の冷媒流路の出口部から本体外部へ気体
冷媒を導く通気管とを備える。
【００２５】請求項７に対応する発明によれば、輻射シ
ールドに設けられる冷媒流路を軸方向中央手前で折返す
形状とし、両端から気体冷媒を供給、排出することによ
り、軸方向長さの半分ずつをそれぞれ均一に冷却できる
ので、軸方向の温度差はさらに小さくなる。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。なお、図９乃至図１１と同一部分に
は同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる
点について述べる。
【００２７】図１は本発明による超電導回転電機の回転
子の第１の実施の形態における輻射シールドの展開図を
示すものである。第１の実施の形態における輻射シール
ド６においては、図１に示すように通気管１５が接続さ
れる一端部に複数の軸方向の冷媒流路１８ａをそれぞれ
設けると共に、排気管１７が接続される他端部にも複数
の軸方向の冷媒流路１８ｅをそれぞれ設け、これら軸方
向の冷却流路１８ａ，１８ｅを周方向の冷却流路１９
ａ，１９ｄを介してそれぞれ２分岐した軸方向の冷却流
路１８ｂ，１８ｄに連通させて設け、さらに２分岐した
各軸方向の冷却流路１８ｂ，１８ｄを周方向の冷却流路
１９ｂ，１９ｃを介してそれぞれ２分岐して両端部間が
連通する軸方向の冷媒流路１８ｃを設ける構成としたも
のである。
【００２８】このような構成の輻射シールド６におい
て、気体冷媒１３が通気管１５から輻射シールド６内に
供給されると、この気体冷媒１３は軸方向の冷媒流路１
８ａから周方向の冷媒流路１９ａを介して２つに分岐さ
れた軸方向の冷媒流路１８ｂに流入するので、気体冷媒
１３はそれぞれに均等に分流する。さらに、冷媒流路１
８ｂに分流した気体冷媒１３は周方向の冷媒流路１９ｂ
を介して２つに分岐された軸方向の冷媒流路１８ｃに流
入するので、気体冷媒１３はさらにそれぞれ均等に分流
する。
【００２９】そして、冷媒流路１８ｃに流入した気体冷
媒１３は、輻射シールド全体を冷却しながら軸端に向か
って流れ、流入側とは逆に周方向の冷媒流路１９ｃ、軸
方向の冷媒流路１８ｄ、周方向の冷媒流路１９ｄ及び軸
方向の冷媒流路１８ｅの順で均等に合流し、排気管１７
を通して輻射シールド外部へ排気される。
【００３０】従って、このようにして必要な数にまで多
段に分流することにより、通気管１５及び排気管１７の
数を増やさずに輻射シールド６を周方向に均一に冷却す
ることができる。
【００３１】図２は上記第１の実施の形態における輻射
シールド６の変形例を示す展開図である。図２に示す例
では、周方向の冷媒流路１９ａ，１９ｄから２分岐して
周方向冷媒流路１９ｂ，１９ｃに連通する流路１８ｆ，
１８ｇをＹ字形にしたものである。このような構成とす
れば、分岐による損失が減少する。
【００３２】図３は本発明による超電導回転電機の回転
子の第２の実施の形態における輻射シールドの一つの冷
媒流路部分の斜視図を示すものである。第２の実施の形
態における輻射シールド６においては、図３に示すよう
にシールド内に周方向に等間隔を存して設けられる複数
の軸方向の冷媒流路２０として気体冷媒２１の流入側か
ら流出側に向かうにつれて径方向幅が小さくなるように
したものである。
【００３３】このように流路断面形状を変化させること
により、気体冷媒の流速を早め、熱伝達率を高めること
により、冷却を促進させることができる。また、気体冷
媒の温度上昇による冷却量の低下を補うことができ、輻
射シールドの温度を均一化することができる。この他に
も、流路断面積を変化させずに分岐によって熱交換面積
を増加させ、冷却量を増加させてもよい。
【００３４】図４は本発明による超電導回転電機の回転
子の第３の実施の形態における輻射シールドの冷媒流路
部分を破断して示す斜視図である。第３の実施の形態に
おける輻射シールド６においては、図４に示すようにシ
ールド内に周方向に等間隔を存して設けられる複数の軸
方向の冷媒流路２２ａ，２２ｂに対して、冷媒流路２２
ａの内面を軸方向中央まで熱伝導率の小さい物質、例え
ば絶縁物２３で覆い、冷媒流路２２ｂの内面は絶縁物で
覆わない構成とするものである。
【００３５】このような構成の輻射シールド６とすれ
ば、冷媒流路２２ａ内を流れる気体冷媒は低温を保った
まま輻射シールド中央に達し、輻射シールドの出口側半
分を冷却する。また、冷媒流路２２ｂを流れる気体冷媒
は主として輻射シールドの冷媒入口側半分を冷却する。
【００３６】従って、気体冷媒による冷却量を調整し、
輻射シールドの温度を均一化することができる。絶縁物
で覆う範囲は気体冷媒の流量等によっては輻射シールド
中央までに限られれない。また、冷媒流路２２ａ，２２
ｂは周方向に交互に配置してもよいし、２：１等の割合
で配置してもよい。
【００３７】図５は本発明による超電導回転電機の回転
子の第４の実施の形態における輻射シールドの展開図を
示すものである。第４の実施の形態における輻射シール
ド６においては、図５に示すように一端部から軸方向の
冷媒流路２４ａとこの冷媒流路２４ａを他端部の手前で
折返して一端部へ戻る冷媒流路２４ｂとを対とする複数
の冷媒流路を周方向に等間隔で設けるものである。
【００３８】このような構成の輻射シールドとすれば、
通気管より流入する気体冷媒は冷媒流路２４ａを流れ他
端部手前で折返して冷媒流路２４ｂを通って排気管より
排出される流路過程において、輻射シールドを冷却する
ことによって気体冷媒の温度が上昇するが、この場合冷
媒流路２４ａの図示左から右へ行くほど温度は高くな
り、折返して冷媒流路２４ｂの図示右から左へ行くにつ
れて温度が高くなっているので、輻射シールド全体とし
ては冷媒流路２４ａ，２４ｂによって軸方向の温度分布
を平均すると均一化される。
【００３９】図６は本発明による超電導回転電機の回転
子の第５の実施の形態における輻射シールドの展開図を
示すものである。第５の実施の形態における輻射シール
ド６においては、図６に示すように一端部から気体冷媒
が供給される軸方向の冷媒流路２５ａと、他端部から気
体冷媒が供給される軸方向の冷媒流路２５ｂとを交互に
周方向に複数設ける構成とするものである。
【００４０】このような構成の輻射シールドとすれば、
気体冷媒は冷媒流路２５ａと冷媒流路２５ｂとで逆向き
に交互に流れるので、輻射シールド全体の温度分布が均
一化される。
【００４１】図７は上記第５の実施の形態の変形例を示
す輻射シールドの展開図を示すものである。上記第５の
実施の形態では、輻射シールドの一端から他端に抜ける
冷媒流路２５ａ，２５ｂを設けて気体冷媒の流れる方向
が逆になるようにしたが、気体冷媒は輻射シールドの温
度の高い図示右半分を冷却するのが主たる役割なので、
図７に示すように図示右端から流入した気体冷媒が中央
部付近で再び右端側へ折返す冷媒流路２５ｃを設けるよ
うにしてもよい。
【００４２】このような構成の輻射シールドとすれば、
図６の場合に比べて排気管の引回し構造を簡略にするこ
とができる。図８は本発明による超電導回転電機の回転
子の第６の実施の形態における輻射シールドの展開図を
示すものである。
【００４３】第６の実施の形態における輻射シールド６
においては、図８に示すように一端部の気体冷媒流入口
より中央部に至る軸方向の冷媒流路２６ａとこの冷媒流
路２６ａを中央部で折返して一端部の気体冷媒排出口に
連通する軸方向の冷媒流路２６ｂを構成し、同様に他端
部側の気体冷媒流入口より中央部に至る軸方向の冷媒流
路２６ｃとこの冷媒流路２６ｃを中央部で折返して一端
部の気体冷媒排出口に連通する軸方向の冷媒流路２６ｄ
を構成し、これら冷媒流路２６ａ，２６ｂおよび２６
ｃ，２６ｄを周方向に複数それぞれ配設するものであ
る。
【００４４】このような構成の輻射シールドとすれば、
軸方向中央部を境に右半分と左半分ずつをそれぞれ均一
な温度分布に近付けることができので、全体の温度差は
さらに小さくなる。
【００４５】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、気体
冷媒による輻射シールドの周方向温度分布または回転軸
方向温度分布を均一化することにより、輻射シールドか
ら巻線取付軸への輻射入熱を低減させることができるた
め、液体冷媒消費量が少なく、クールダウン時間の短い
冷却安定性のある信頼性の高い超電導回転電機の回転子
を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明による超電導回転電機の回転子の
第１の実施の形態における輻射シールドを示す展開図。
【図２】第１の実施の形態における輻射シールドの変形
例を示す展開図。
【図３】本発明による超電導回転電機の回転子の第２の
実施の形態における輻射シールドの一つの冷媒流路部分
を示す斜視図。
【図４】本発明による超電導回転電機の回転子の第３の
実施の形態における輻射シールドの冷媒流路部分を破断
して示す斜視図。
【図５】本発明による超電導回転電機の回転子の第４の
実施の形態における輻射シールドを示す展開図。
【図６】本発明による超電導回転電機の回転子の第５の
実施の形態における輻射シールドを示す展開図。
【図７】上記第５の実施の形態の変形例を示す輻射シー
ルドを示す展開図。
【図８】本発明による超電導回転電機の回転子の第６の
実施の形態における輻射シールドを示す展開図。
【図９】従来の超電導回転電機の回転子の要部を示す縦
断面図。
【図１０】図９の輻射シールドをＡ−Ａ線に沿って矢印
方向に見た部分断面図。
【図１１】図１０の輻射シールドをＸ−Ｘ線に沿って矢
印方向に見た展開図。
【図１２】従来の超電導回転電機の回転子の輻射シール
ドの温度分布図。
【図１３】異なる温度分布による輻射入熱の違いを説明
するための図。
【符号の説明】
１……超電導コイル ２……巻線取付軸 ３……中心孔 ４……ベッセル ５……外筒 ６……輻射シールド ７ａ，７ｂ……トルクチューブ ８，９……端部軸 １０……軸受 １１……液体冷媒供給管 １２……液体冷媒の流れ １３……気体冷媒の流れ １４……冷却筒 １５……通気管 １６……冷媒流路 １７……排気管 １８ａ〜１８ｅ……軸方向冷媒流路 １８ｆ，１８ｄ……Ｙ字形流路 １９ａ〜１９ｄ……周方向冷媒流路 ２０，２２ａ，２２ｂ……冷媒流路 ２１……気体冷媒流路 ２３……絶縁物 ２４ａ，２４ｂ，２５ａ〜２５ｃ，２６ａ〜２６ｄ……
冷媒流路

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 超電導コイルが収納され、内部に液体冷
    媒を貯蔵する中心孔を有する巻線取付軸と、この巻線取
    付軸の外周に設けられ液体冷媒の容器を形成するベッセ
    ルと、このベッセルの外周に所定の空間を存して前記巻
    線取付軸と同軸的に設けられると共に、両端が端部軸に
    取付けられた真空容器を形成するダンパ機能を有する外
    筒と、前記ベッセルと外筒との間の空間に前記巻線取付
    軸と同軸的に設けられ、且つ内部に軸方向に多段に分岐
    する冷媒流路を設けた円筒状の輻射シールドと、前記巻
    線取付軸と前記輻射シールドを前記端部軸に結合するト
    ルクチューブと、一方の前記端部軸の中心孔を通して前
    記巻線取付軸の中心孔に挿入され、この中心孔に液体冷
    媒を供給する液体冷媒供給管と、前記輻射シールド内に
    設けられた冷媒流路の入口部へ前記巻線取付軸内で気化
    した気体冷媒を導く通気管と、前記輻射シールド内の冷
    媒流路の出口部から本体外部へ気体冷媒を導く通気管と
    を備えたことを特徴とする超電導回転電機の回転子。
  2. 【請求項２】 超電導コイルが収納され、内部に液体冷
    媒を貯蔵する中心孔を有する巻線取付軸と、この巻線取
    付軸の外周に設けられ液体冷媒の容器を形成するベッセ
    ルと、このベッセルの外周に所定の空間を存して前記巻
    線取付軸と同軸的に設けられると共に、両端が端部軸に
    取付けられた真空容器を形成するダンパ機能を有する外
    筒と、前記ベッセルと外筒との間の空間に前記巻線取付
    軸と同軸的に設けられ、且つ内部に断面形状が軸方向に
    て変化する冷媒流路を設けた円筒状の輻射シールドと、
    前記巻線取付軸と前記輻射シールドを前記端部軸に結合
    するトルクチューブと、一方の前記端部軸の中心孔を通
    して前記巻線取付軸の中心孔に挿入され、この中心孔に
    液体冷媒を供給する液体冷媒供給管と、前記輻射シール
    ド内に設けられた冷媒流路の入口部へ前記巻線取付軸内
    で気化した気体冷媒を導く通気管と、前記輻射シールド
    内の冷媒流路の出口部から本体外部へ気体冷媒を導く通
    気管とを備えたことを特徴とする超電導回転電機の回転
    子。
  3. 【請求項３】 超電導コイルが収納され、内部に液体冷
    媒を貯蔵する中心孔を有する巻線取付軸と、この巻線取
    付軸の外周に設けられ液体冷媒の容器を形成するベッセ
    ルと、このベッセルの外周に所定の空間を存して前記巻
    線取付軸と同軸的に設けられると共に、両端が端部軸に
    取付けられた真空容器を形成するダンパ機能を有する外
    筒と、前記ベッセルと外筒との間の空間に前記巻線取付
    軸と同軸的に設けられ、且つ内部に内面が部分的に熱伝
    導率の小さい物質で覆われた冷媒流路を設けた円筒状の
    輻射シールドと、前記巻線取付軸と前記輻射シールドを
    前記端部軸に結合するトルクチューブと、一方の前記端
    部軸の中心孔を通して前記巻線取付軸の中心孔に挿入さ
    れ、この中心孔に液体冷媒を供給する液体冷媒供給管
    と、前記輻射シールド内に設けられた冷媒流路の入口部
    へ前記巻線取付軸内で気化した気体冷媒を導く通気管
    と、前記輻射シールド内の冷媒流路の出口部から本体外
    部へ気体冷媒を導く通気管とを備えたことを特徴とする
    超電導回転電機の回転子。
  4. 【請求項４】 超電導コイルが収納され、内部に液体冷
    媒を貯蔵する中心孔を有する巻線取付軸と、この巻線取
    付軸の外周に設けられ液体冷媒の容器を形成するベッセ
    ルと、このベッセルの外周に所定の空間を存して前記巻
    線取付軸と同軸的に設けられると共に、両端が端部軸に
    取付けられた真空容器を形成するダンパ機能を有する外
    筒と、前記ベッセルと外筒との間の空間に前記巻線取付
    軸と同軸的に設けられ、且つ内部に冷媒供給側と反対側
    の端部の手前で折返して気体冷媒の流れ方向を反転させ
    る形状とすると共に、入口と出口を近付けた冷媒流路を
    設けた円筒状の輻射シールドと、前記巻線取付軸と前記
    輻射シールドを前記端部軸に結合するトルクチューブ
    と、一方の前記端部軸の中心孔を通して前記巻線取付軸
    の中心孔に挿入され、この中心孔に液体冷媒を供給する
    液体冷媒供給管と、前記輻射シールド内に設けられた冷
    媒流路の入口部へ前記巻線取付軸内で気化した気体冷媒
    を導く通気管と、前記輻射シールド内の冷媒流路の出口
    部から本体外部へ気体冷媒を導く通気管とを備えたこと
    を特徴とする超電導回転電機の回転子。
  5. 【請求項５】 超電導コイルが収納され、内部に液体冷
    媒を貯蔵する中心孔を有する巻線取付軸と、この巻線取
    付軸の外周に設けられ液体冷媒の容器を形成するベッセ
    ルと、このベッセルの外周に所定の空間を存して前記巻
    線取付軸と同軸的に設けられると共に、両端が端部軸に
    取付けられた真空容器を形成するダンパ機能を有する外
    筒と、前記ベッセルと外筒との間の空間に前記巻線取付
    軸と同軸的に設けられ、且つ内部に気体冷媒の向きを周
    方向位置で反転する冷媒流路を設けた円筒状の輻射シー
    ルドと、前記巻線取付軸と前記輻射シールドを前記端部
    軸に結合するトルクチューブと、一方の前記端部軸の中
    心孔を通して前記巻線取付軸の中心孔に挿入され、この
    中心孔に液体冷媒を供給する液体冷媒供給管と、前記輻
    射シールド内に設けられた冷媒流路の入口部へ前記巻線
    取付軸内で気化した気体冷媒を導く通気管と、前記輻射
    シールド内の冷媒流路の出口部から本体外部へ気体冷媒
    を導く通気管とを備えたことを特徴とする超電導回転電
    機の回転子。
  6. 【請求項６】 超電導コイルが収納され、内部に液体冷
    媒を貯蔵する中心孔を有する巻線取付軸と、この巻線取
    付軸の外周に設けられ液体冷媒の容器を形成するベッセ
    ルと、このベッセルの外周に所定の空間を存して前記巻
    線取付軸と同軸的に設けられると共に、両端が端部軸に
    取付けられた真空容器を形成するダンパ機能を有する外
    筒と、前記ベッセルと外筒との間の空間に前記巻線取付
    軸と同軸的に設けられ、且つ内部に周方向位置で交互に
    反対側から気体冷媒を供給し、この気体冷媒が軸方向途
    中で折返す形状の冷媒流路を設けた円筒状の輻射シール
    ドと、前記巻線取付軸と前記輻射シールドを前記端部軸
    に結合するトルクチューブと、一方の前記端部軸の中心
    孔を通して前記巻線取付軸の中心孔に挿入され、この中
    心孔に液体冷媒を供給する液体冷媒供給管と、前記輻射
    シールド内に設けられた冷媒流路の入口部へ前記巻線取
    付軸内で気化した気体冷媒を導く通気管と、前記輻射シ
    ールド内の冷媒流路の出口部から本体外部へ気体冷媒を
    導く通気管とを備えたことを特徴とする超電導回転電機
    の回転子。
  7. 【請求項７】 超電導コイルが収納され、内部に液体冷
    媒を貯蔵する中心孔を有する巻線取付軸と、この巻線取
    付軸の外周に設けられ液体冷媒の容器を形成するベッセ
    ルと、このベッセルの外周に所定の空間を存して前記巻
    線取付軸と同軸的に設けられると共に、両端が端部軸に
    取付けられた真空容器を形成するダンパ機能を有する外
    筒と、前記ベッセルと外筒との間の空間に前記巻線取付
    軸と同軸的に設けられ、且つ内部に両端から気体冷媒を
    供給し、各々の気体冷媒が軸方向中央で折返す形状の冷
    媒流路を設けた円筒状の輻射シールドと、前記巻線取付
    軸と前記輻射シールドを前記端部軸に結合するトルクチ
    ューブと、一方の前記端部軸の中心孔を通して前記巻線
    取付軸の中心孔に挿入され、この中心孔に液体冷媒を供
    給する液体冷媒供給管と、前記輻射シールド内に設けら
    れた冷媒流路の入口部へ前記巻線取付軸内で気化した気
    体冷媒を導く通気管と、前記輻射シールド内の冷媒流路
    の出口部から本体外部へ気体冷媒を導く通気管とを備え
    たことを特徴とする超電導回転電機の回転子。
JP9016829A 1997-01-30 1997-01-30 超電導回転電機の回転子 Pending JPH10215561A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002050985A1 (de) * 2000-12-20 2002-06-27 Siemens Aktiengesellschaft Wicklungsträger eines supraleitenden rotors mit konstruktion für dessen axialen dehnungsausgleich
WO2006068040A1 (ja) * 2004-12-24 2006-06-29 Sumitomo Electric Industries, Ltd. 超電導モータの冷却構造
WO2009060758A1 (ja) * 2007-11-09 2009-05-14 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha 回転電機
KR101396892B1 (ko) * 2012-05-02 2014-06-03 두산중공업 주식회사 이중 냉각구조를 구비하는 초전도 로터
WO2016147485A1 (ja) * 2015-03-18 2016-09-22 三菱重工業株式会社 圧縮機システム

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002050985A1 (de) * 2000-12-20 2002-06-27 Siemens Aktiengesellschaft Wicklungsträger eines supraleitenden rotors mit konstruktion für dessen axialen dehnungsausgleich
US7211921B2 (en) 2000-12-20 2007-05-01 Siemens Aktiengesellschaft Winding support of a superconductive rotor, comprising a structure to compensate for axial expansion of the support
WO2006068040A1 (ja) * 2004-12-24 2006-06-29 Sumitomo Electric Industries, Ltd. 超電導モータの冷却構造
US7667358B2 (en) 2004-12-24 2010-02-23 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Cooling structure of superconducting motor
WO2009060758A1 (ja) * 2007-11-09 2009-05-14 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha 回転電機
KR101396892B1 (ko) * 2012-05-02 2014-06-03 두산중공업 주식회사 이중 냉각구조를 구비하는 초전도 로터
WO2016147485A1 (ja) * 2015-03-18 2016-09-22 三菱重工業株式会社 圧縮機システム

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