JPS62185555A - 超電導回転電機の巻線支持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は超電導回転電機の固定子や回転子の巻線支持装
置に関する。

〔従来の技術〕

一般に鉄心に溝加工して楔で巻線を支持固定する手段は
糸縛りなどの方法に比べ、強固な支持固定ができる。し
かし、例えば超電導発電機の固定子や回転子の場合など
のように高磁界で運転される回転電機では、鉄損が大き
くなり過ぎるために鉄心は使えない。また、例えば超電
導発電機の回転子の巻線端部には最大電磁力が働くため
、この部分を強固に支持固定するために絶縁物のブロッ
クを巻線間の空隙に挿入して固定する手段がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、−Ｊ−記手段は、絶縁物の形状を巻線に合せて
、固定に緩みが無いようにすることが必要であるため、
巻線の曲線部分に装填する絶縁物の形状が曲線状に複雑
になる問題があった。また従来の絶縁物はガラス繊維の
ような絶縁繊維を基材とした繊維強化プラスチック（以
下ＦＲＰとする）が用いられていたが、これは２次元に
織った織布を重ねたものであるので、層剥れが生じ易い
という問題があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は鉄損のない、簡単にして、強固で信頼性
の高い超電導回転電機の巻線支持装置を堤供することに
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

鉄損を生じない簡単にして強固な巻線支持装置とするた
め、本発明では構造材として絶縁繊維の３次元織物を基
材としたＦＲＰを用いる。

〔作　用〕

このようにＦＲＰを用いるのは、鉄損を生じないこと、
また基材を３次元織物としたことにより機械的強度が極
めて高いことによる。

〔実施例〕

実施例１ 以下、本発明の第１の実施例について説明する。

これは超電導回転電機の固定子側を示すものである。即
ち、第１図に断面で示すように、絶縁繊維として、ガラ
ス繊維を３次元に配列したＦＲＰ（１）に収納する巻線
の形状に合せて溝（２）を切削加工した後、巻線■を溝
（２）に装着し、更にＦＲＰまたは非磁性金属でできた
ａ！０）により巻線を支持固定する。

次にこの実施例１の作用を述べる。巻線（３）の強固な
支持装置を形成するためには、長繊維を使ったものが望
ましく、繊維を１次元または２次元に配列したものより
、３次元に配列したものの方がどの方向にも機械的強度
が強くなってよい。織布を積層したものは織布間でクラ
ック、層剥れが生じ易い。特に、第１図で示すＦＲＰの
角部（ｌａ）。

（ｌｂ）　、　（ｌｃ）　、　（］、ｄ）は切削加工時
や運転時に応力が集中し、これらにクラックや層剥れが
発生易い。また、大形ＦＲＰａ造材を超電導回転電機な
どのように極めて低い温度で運転される機器などに適用
した場合、熱収納によってクラック、層剥れ等がより一
層生じ易い。クラックや層剥れ等はＦＲＰの機械的強度
を著しく低下させるので、好ましくない。そこで織布を
積重ねたものに織布の面とは直角方向に繊維を通した３
次元織物を使うとこのような問題を回避することができ
る。

実施例２ 次に、本発明の第２の実施例としての超電導タービン発
電機の回転子を、その要部を示す第２図と第３図を参照
して説明する。第２図において、（１１）は巻線支持筒
であり、これにくら形の超電導界磁巻線（１２）が固定
されている。巻線支持筒（１１）の中央部分および両端
部の内側はステンレス、チタン合金あるいはインコネル
等の金属筒（１３）から成り、巻線支持筒（１１）の両
端部の外側は強化材がガラス繊維の３次元織物からなり
、母材がエポキシ樹脂であるＦＲＰ製の絶縁筒（１４）
であり、絶縁筒（１４）は金属筒（１３）の両端部の外
側に嵌合固定されている。

従って巻線支持筒（１１）の外側中央部は金属筒（１３
）により、また外側両端部は絶縁筒（１４）で構成され
、この巻線支持筒（１１）の外側には複数のくら形のス
ロット（１５）が彫られている。ただし、スロット（１
５）は金属筒（１３）に彫られた直線状の直線部スロッ
ト（１５ａ）と、絶縁筒（１４）に彫られた曲線状ある
いは直線状の端部スロット（１５ｂ）の部分に分けられ
、複数の直線部スロット（１，５ａ）と端部スロット（
１５ｂ）がつながって複数のくら形のスロッ１−（１５
）を形成する。超電導界磁巻線（１２）は直線状の直線
部巻線（１２ａ）と曲線状あるいは直線状の端部巻線（
１２ｂ）の部分からなる。また、これはエナメル絶縁さ
れた超電導線を多重に巻回した束である。

直線状の絶縁ブロック（１７）は直線部スロット（１５
ａ）と直線部巻線（１２ａ）を遮蔽するものであり、絶
縁ブロック（Ｉ７）の両端部は絶縁筒（１４）の一部と
重なっている。従って、直線部巻線（＋２ａ）は絶縁ブ
ロック（１７）を介して直線部スロット（１５ａ）に装
着されており、また端部巻線（１，２ｂ）は直接に端部
スロット（１５ｂ）に装着されている。

第３図は第２図に示した回転子の断面図である。

金属筒（１３）の両端部の外側には絶縁筒（１４）が固
定されており、金属筒（１３）と絶縁筒（１４）に連続
した複数のスロットが彫られている。また直線部スロッ
ト（１５ａ）の側面および底面には絶縁ブロック（１７
）を介して直線部巻線（１２ａ）が装着されており、端
部スロット（１５ｂ　）には直接に端部巻線（１，２ｂ
）が装着されている。＠（１５，ＦＲＰ製の楔下ブロッ
ク（１９）および絶縁帯（２０）は第２図には示されて
おらず、楔（へ）は楔下ブロック（１９）を直線部巻線
（］、＋２ａに押し付けるようにして直線部スロット（
１５ａ）の開口部に打ち込まれている。また、梗０）は
ステンレス等の非磁性金属で作られ、楔下ブロック（１
９）はガラス繊維強化プラスチックのようなＦＲＰで作
られている。絶縁帯（２０）は、端部巻線（１２ｂ）を
端部スロット（１５ｂ）の中に押し付けるようにして、
絶縁テープを多重に巻回した後に固着したものである。

次にこの実施例２の作用について説明する。

このように構成した回転電機の回転子においては、超電
導界磁巻線（１２）の直線部巻線（１２ａ）および端部
巻線（１２ｂ）はそれぞれ楔０）と絶縁帯（２０）によ
り巻線支持筒（１１）の直線部スロット（１５ａ）と端
部スロット（１５ｂ）の中に強固に固定される。また、
金属筒（１３）は大きな機械的強度を有する構造物であ
るため、超電導界磁巻線に大きな回転トルクを与えるこ
とができる。絶縁ブロック（１７）は直線部巻線（１２
ａ）と金属筒（１３）の間の電気的な絶縁を行い、楔下
ブロック（１９）は直線部巻線（１，２ａ）と金属製の
楔０）の間の絶縁を行う。絶縁筒（１４）は端部巻線（
１，２ｂ）の支持構造物であるとともに、端部巻線（］
、２ｂ）と金属筒（１３）の間の絶縁を行う。直線部巻
線（１２ａ）と端部巻線（１２ｂ）に分けた部分につい
ては、絶縁ブロック（１７）の端部と絶縁筒（１４）の
一部を重ねることにより、この部分の絶縁が確保される
。

以上説明したように、この実施例の回転電機の回転子に
おいては端部巻線において、端部スロット（］、５ｂ）
を有する絶縁筒が支持物および絶縁物の二つの機能を有
するように簡単な構成にしたので、信頼性の高い支持お
よび絶縁が可能となる。特にＦＲＰの強化用基材をガラ
ス繊維の３次元織物としたことにより、第３図の（１４
ａ）、　（１４ｂ）に示した応力の集中するＦ　ＲＰの
角部も、切削加工や運転時の機械的応力に対してもクラ
ックや層剥れが生じず、長期間の運転に対しても強固で
安定した信頼性のある超電導回転子の巻線支持装置とす
ることができた。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明によれば、高密度の磁束
を利用する超電導回転電機の巻線を溝加工の施しである
ＦＲＰの溝に装着しであるため、鉄損の如き磁界による
電気的損失の発生がなく、簡易にして、強固な支持装置
が得られる。特に、ＦＲＰに使用する繊維を３次元に配
列したことにより、どの方向にも機械的に強く、応力集
中部でＦＲＰにクラック、剥わなど生ずることのない極
めて信頼性の高い超電導回転電機の巻線支持装置が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の巻線支持装置の第１の実施例を示す断
面図、第２図は第２の実施例を示す要部斜視図、第３図
は第２図の軸方向断面図である。 １・・・繊維強化プラスチック、 ２・・・溝、　　　　　　　　３・・・巻線、４・・・
楔、　　　　　　　　１１・・・巻線支持筒、１２・・
・超電導界磁巻線、　　１３・・・金属筒、１４・・・
絶縁筒、　　　　　　１５・・・スロット、１７・・・
絶縁ブロック、　　　１９・・・楔下ブロック、２０・
・・絶縁帯。 代理人　弁理士　　井　上　−男 第　　２　　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ガラス繊維のような絶縁繊維を３次元に配列した３次元
   織物を基材とした繊維強化プラスチックにスロットを設
   け、これに巻線を挿入支持することを特徴とする超電導
   回転電機の巻線支持装置。