JPS6114741B2 - - Google Patents

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JPS6114741B2
JPS6114741B2 JP52142295A JP14229577A JPS6114741B2 JP S6114741 B2 JPS6114741 B2 JP S6114741B2 JP 52142295 A JP52142295 A JP 52142295A JP 14229577 A JP14229577 A JP 14229577A JP S6114741 B2 JPS6114741 B2 JP S6114741B2
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JP
Japan
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cooling liquid
coolant
conduits
magnetic shield
cylinders
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JP52142295A
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English (en)
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JPS5386413A (en
Inventor
Arekuseeuichi Uinokurofu Arekusandoru
Sutepanoichi Gorubunofu Gennadeii
Georugieuichi Kororukofu Anatorii
Sutepanoichi Hohofu Yurii
Marukoichi Rozenfuerudo Refu
Uashirieuichi Sukachikofu Yurii
Ioshifu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
RENIN PUROIZUBODOSUTOBENNOE EREKUTOROMASHINOSUTOROITERUNOE OBIEDEINENIE EREKUTOROSHIRA IMENI ESU EMU KIROWA
SUPECHIARU KONSUTO BYUROO ENERUGOHIMUMASHI
Original Assignee
RENIN PUROIZUBODOSUTOBENNOE EREKUTOROMASHINOSUTOROITERUNOE OBIEDEINENIE EREKUTOROSHIRA IMENI ESU EMU KIROWA
SUPECHIARU KONSUTO BYUROO ENERUGOHIMUMASHI
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Publication of JPS5386413A publication Critical patent/JPS5386413A/ja
Publication of JPS6114741B2 publication Critical patent/JPS6114741B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/19Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil
    • H02K9/20Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil wherein the cooling medium vaporises within the machine casing
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K55/00Dynamo-electric machines having windings operating at cryogenic temperatures
    • H02K55/02Dynamo-electric machines having windings operating at cryogenic temperatures of the synchronous type
    • H02K55/04Dynamo-electric machines having windings operating at cryogenic temperatures of the synchronous type with rotating field windings
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Superconductive Dynamoelectric Machines (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電気機器、特に低温流体によつて冷却
される電気機器に関する。
本発明は、原子力発電所、火力発電所、その他
の発電所、輸送機関および飛行機に設置される、
電気モータ、発電機および変換器のようなあらゆ
る種類の電気機器に使用できる。本発明は発電所
の外部空間にも使用できる。また、超電導現象を
利用する他の装置および設備において、本発明は
経時変化する磁場の影響から超電導体をシールド
するのに有利に使用できる。
従来の低温流体によつて冷却される電気機器
(参照:フランス特許第2089515号、1971年4月9
日、分類H02k3/00)は超電導材料の磁気しやへ
いによつて囲まれる中空回転子の中に位置する超
電導場コイルを具備する。
従来形の磁気しやへいは熱伝導係数の大きい材
料によつて包まれた超電導材料の長いフアイバで
ある。この磁気しやへいは回転子の外面に直接配
置され、自らの熱伝導性によつて回転子の超電導
コイルに結合して冷却される。
交番する磁場によつて磁気しやへいに生じた熱
はただちに超電導コイルに伝わるので、上述の磁
気しやへいの配置は低効率である。これは余分に
冷却剤の消費を必要とし、またこの熱に見合う電
力消費量も膨大となる。
本発明の目的は超電導場コイルの熱的絶縁の効
率を向上させ、従つて、電気機器の効率を向上さ
せることにある。
上述の目的を達成するために本発明によれば、
中空回転子と、該中空回転子の内側に配置され且
つ冷却液によつて冷却される超電導場コイルと、
前記中空回転子を囲む熱および磁気しやへい手段
とを具備する低温流体によつて冷却される電気機
器において、前記熱および磁気しやへい手段が、
熱しやへいとして少なくとも2つの同軸の円筒
と、該円筒間に固定された磁気しやへいとを具備
し、冷却液の循環のための導管が前記磁気しやへ
いと前記接合面に設けられ、前記導管が前記冷却
液の取入用および排出用の少なくとも2つの平担
な円板室に通じ、該円板室が前記中空回転子の軸
対称に位置且つ前記円筒の端面の少なくとも1つ
に隣接され、前記熱および磁気しやへい手段を、
前記導管中に前記冷却液を軸方向に逆流させるこ
とによつて冷却することを特徴とする低温流体に
よつて冷却される電気機器が提供される。
上述の電気機器によつて超電導場コイルを磁気
しやへい内に生ずる熱の影響から保護することが
でき、ゆえに冷却液の消費量を減少させ且つ該電
気機器の効率を向上させることができる。
上述の電気機器にあつて、前記導管を前記磁気
しやへいと前記円筒との接合面に沿つてらせん状
に配置させるのが有利である。
さらに上述の電気機器にあつて、製造を容易に
するために、前記磁気しやへいの外面および内面
がねじ接合によつて前記円筒に固定され、該ねじ
接合が冷却液の循環のための隙間を有するのが好
ましい。
導管の流れる冷却液の流速を大きくするため
に、上述の電気機器にあつて、冷却液の取入用の
前記円板室が循環液のための導管の中に冷却液を
強制的に挿入する手段を備え、一方、冷却液の排
出用の前記円板室が導管の中の冷却液を排出する
手段を備え、もつて循環する冷却液の圧力低下を
生じさせるのが好ましい。
冷却液が滑らかに循環するために且つ冷却液の
取入用の平担な円板室の端面を均一に冷却するた
めに、上述の電気機器にあつて、冷却液の循環の
ための導管の中に冷却液を強制的に挿入する前記
手段が円板室の端面に固定された翼の形状である
のが好ましい。
導管から冷却液を滑らかに排出するために、冷
却液の循環のための導管の中から冷却液を排出す
る前記手段が円板室の端面に固定されたらせん状
のストリツプであることが好ましい。
添付図を参照して本発明の実施例を説明する。
第1図を参照すると、低温流体によつて冷却さ
れる電気機器は中空回転子1を具備する。中空回
転子1の軸2は密閉された枠5の端しやへい4の
中に配置された軸受3に保持されている。枠5の
内面に固定コイル6がある。回転子1の熱的絶縁
のために電気機器の回転子1と枠5との間の空間
は真空に保持されている。正しいシールは端しや
へい4内の真空シール7を回転することによつて
保証される。
中空回転子1は超電導場コイル9を含む非磁性
体円筒8を具備する。超電導場コイル9はエポキ
シ樹脂によつて固定され、超電導材料たとえば錫
ニオブ(NbSn)から作られている。超電導場コ
イル9は他の高電導度の材料たとえばジルコニウ
ムニオブまたはチタニウムニオブからも作られ
る。
枠5と非磁性体円筒8との間の空間には磁気し
やへい12を間にはさむ2つの非磁性体の同軸な
円筒10,11の熱しやへいが設けられている。
磁気しやへい12は、超電導材料たとえば
Nb3Sn、または高電導度材料たとえば銅、アルミ
ニウムから作られる。超電導材料は電気導体材料
の表面にスパツタによつて付着される。磁気しや
へい12は電気導体材料内に設けられた超電導材
料フアイバから作られる。
超電導場コイル9は非磁性体円筒8の中に充満
する冷却液13によつて超電導状態まで冷却され
る。冷却液13としては液体ヘリウムが使用され
る。
超電導場コイル9まで冷却液13を運ぶため
に、回転子1の軸2は管14を含む軸導管を備え
る。2つの平担な円板室15は冷却液13の取入
のために熱しやへいの端面に隣接し、一方、2つ
の平担な円板室16は冷却液13の排出のために
円板室15と同軸に位置する。熱しやへいの端面
に隣接する円板室15,16は、同軸な外側の円
筒10および内側の円筒11の端面、熱しやへ
い、中空仕切り17によつて規定される。磁気し
やへい12は冷却液13を戻すために磁気しやへ
い12の両端面から等距離の位置に孔18を有す
る。冷却液13の排出用の円板室16は冷却液1
3を排出するために回転子1の軸2の中に設けら
れた導管19に通じている。磁気しやへい12は
非磁性体円筒8から取り出される冷却液13によ
つて冷却される。第2図を参照すると冷却液13
は磁気しやへい12と同軸な円筒10,11との
接合面に沿つてらせん状に位置する導管20に沿
つて循環する。
冷却液13を循環させるための導管20は、基
本的には、不完全なねじ山形状をした、磁気しや
へい12と同軸な外側の円筒10および内側の円
筒11とをねじ接合することによつて生じる隙間
である。
ねじは多案ねじ形状で熱交換表面を拡大してあ
るものが好ましい。同軸な円筒11,12の両端
から中央の孔18までの2つの部分に互いに反対
方向のねじ山(左巻ねじ山と右巻ねじ山)が切ら
れている。
第3図は磁気しやへい12と熱しやへいの同軸
な外側の円筒23および内側の円筒24との接合
の他の変更例を示す。
磁気しやへい12は銅円筒22の外面および内
面にNb3Snの超電導膜を付着したものである。円
筒23,24,22は重嵌着接合(heavy−
drive fit)によつて接合される。冷却液13を循
環させるための導管25は磁気しやへい12と円
筒23,24との接合面に沿つてらせん状に位置
し、また導管25の形状は矩形である。
第4図を参照すると、冷却液13の取入側の平
坦な円板室15は円板室15の端面に固定された
中心から外に向かう翼26を具備する。
第5図を参照すると、冷却液13の排出側の平
坦な円板室16は円板室16の端面に固定された
渦巻状のストリツプ27から作られる仕切りを有
する。
冷却液13としての液体ヘリウムは管14から
超電導場コイル9へ供給され、超電導場コイル9
を冷却後に磁気しやへい12の両端に位置する円
板室15に送られる。
回転子1が回転している場合、蒸発したヘリウ
ムが円板室15の中に入つて中央から周辺へ流れ
る。このとき円板室15の壁が冷却される。また
回転子1が回転すると、翼26は冷却液を引込み
冷却後に円周方向の速度を与える。冷却液13に
作用する遠心力のために非磁性体円筒8から付加
的に冷却液13が排出され、導管20の中に送り
込まれる。さらに冷却液13は熱しやへいの円筒
11の内側のらせん状導管20に沿つて流れ、さ
らに孔18を介して円筒10の外側のらせん状導
管20に沿つて流れる。冷却液13がらせん状の
導管20を循環しているときは、冷却液13は回
転速度成分を有するので滑らかに平坦な円板室1
6の中に流れ込む。円板室16においては、スト
リツプ27が冷却液13を導管20から排出する
手段として働き、これにより、冷却液13の圧力
低下を生じさせる。そして冷却液13は排出用導
管19に送られ、円板室16の壁を冷却後に回転
子1の外へ排出される。
低温流体によつて冷却される電気機器の上述の
実施例は交番磁界によつて磁気しやへいに生ずる
熱を取り除くことを可能にする。
また、上述の実施例は、電気機器の両端に位置
する平坦な円板室を備えることによつて該電気機
器の両端からの熱流入を減少させ、もつて、超電
導場コイルの熱的保護効率を向上させる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る低温流体によつて冷却さ
れる電気機器の一実施例を示す縦断面図、第2図
は第1図の部分Aの拡大図、第3図は本発明に係
る磁気しやへいおよび平坦な円板室による熱しや
へいの他の変更例を示す部分図、第4図は本発明
に係る冷却液の取入用の平坦な円板室の断面図、
第5図は本発明に係る冷却液の排出用の平坦な円
板室の断面図である。 1……中空回転子、5……枠、9……超電導場
コイル、10,11,23,24……熱しやへい
としての同軸な円筒、12……磁気しやへい、1
3……冷却液、15……冷却液の取入用の平坦な
円板室、16……冷却液の排出用の平坦な円板
室、20,25……冷却液の循環用導管、26…
…翼、27……ストリツプ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 中空回転子1と、該中空回転子の内側に配置
    され且つ冷却液13によつて冷却される超電導場
    コイル9と、前記中空回転子を囲む熱および磁気
    しやへい手段10,11,12とを具備する低温
    流体によつて冷却される電気機器において、前記
    熱および磁気しやへい手段が、熱しやへいとして
    の少なくとも2つの同軸の円筒10,11と、該
    円筒間に固定された磁気しやへい12とを具備
    し、冷却液13の循環のための導管20,25が
    前記磁気しやへい12と前記円筒10,11との
    接合面に設けら、前記導管20,25が前記冷却
    液13の取入用および排出用の少なくとも2つの
    平担な円板室15,16に通じ、該円板室15,
    16が前記中空回転子1の軸対称に位置且つ前記
    円筒10,11の端面の少なくとも1つに隣接さ
    れ、前記熱および磁気しやへい手段10,11,
    12を、前記導管20,25中に前記冷却液13
    を軸方向に逆流させることによつて冷却すること
    を特徴とする低温流体によつて冷却される電気機
    器。 2 前記導管20,25が前記磁気しやへい12
    と前記円筒10,11との前記接合面に沿つてら
    せん状に配置された特許請求の範囲第1項に記載
    の電気機器。 3 前記磁気しやへい12の外面および内面がね
    じ接合によつて円筒10,11に固定され、該ね
    じ接合が冷却液13の循環のための隙間を有する
    特許請求の範囲第2項に記載の電気機器。 4 冷却液13の取入用の前記円板室15が冷却
    液13の循環のための導管20,25の中に冷却
    液13を強制的に挿入する手段を備え、一方、冷
    却液13の排出用の前記円板室16が導管20,
    25の中の冷却液13を排出する手段を備え、も
    つて循環する冷却液13の圧力低下を生じさせる
    特許請求の範囲第3項に記載の電気機器。 5 冷却液13の循環のための導管20,25の
    中に冷却液13を強制的に挿入する前記手段が円
    板室15の端面に固定された翼26の形状である
    特許請求の範囲第4項記載の電気機器。 6 冷却液13の循環のための導管20,25の
    中から冷却液13を排出する前記手段が円板室1
    6の端面に固定されたらせん状のストリツプ27
    である特許請求の範囲第4項に記載の電気機器。
JP14229577A 1976-11-30 1977-11-29 Electric machine which is cooled by lowwtemperature fluid Granted JPS5386413A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU762421859A SU629601A1 (ru) 1976-11-30 1976-11-30 Электрическа машина с криогенным охлаждением

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5386413A JPS5386413A (en) 1978-07-29
JPS6114741B2 true JPS6114741B2 (ja) 1986-04-21

Family

ID=20683519

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
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DE (1) DE2753460C3 (ja)
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