JPS62213549A - 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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Publication number
JPS62213549A
JPS62213549A JP61056314A JP5631486A JPS62213549A JP S62213549 A JPS62213549 A JP S62213549A JP 61056314 A JP61056314 A JP 61056314A JP 5631486 A JP5631486 A JP 5631486A JP S62213549 A JPS62213549 A JP S62213549A
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JP
Japan
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superconducting
field coil
rotor
coil
insulation
Prior art date
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Pending
Application number
JP61056314A
Other languages
English (en)
Inventor
Koichi Oshita
幸一 大下
Akinori Ueda
明紀 上田
Hidenao Hatanaka
畑中 英直
Toshiki Hirao
平尾 俊樹
Susumu Maeda
進 前田
Mitsuhiro Uchida
内田 満広
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Priority to US07/009,920 priority patent/US4739202A/en
Priority to FR8702094A priority patent/FR2598045B1/fr
Priority to DE19873706437 priority patent/DE3706437A1/de
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Priority to FR8713725A priority patent/FR2603430B1/fr
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    • 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

  • Superconductive Dynamoelectric Machines (AREA)

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〕 この発明は超電導回転電機の回転子の構造に関するもの
である。
〔従来の技術〕
従来この種の回転子として例えば特開昭57−2287
2号公報に開示されたものがあり、その構成を第4図に
示す。第4図において、(1)はトルクチューブ〜(2
)ハドルクチューブ(1)の中央部を形成するコイル取
付軸、(3)はコイル取付軸(2)に固定されている超
電導界磁コイル、(4)はトルクチューブ(1)とコイ
ル取付軸(2)を囲繞する常温ダンパ、(5)はこの常
温ダンパ(4)とコイル取付軸(2)の間に配設されて
いる低温ダンパ、(6)及び(7)はコイル取付軸(2
)の夫々外周部及び側面部に取り付けられたヘリウム外
筒、ヘリウム端板、(8)及び(9)は夫々駆動側、反
駆動側端部軸、C1Oはこれらの端部軸(81r (9
)を軸支する軸受、0υは界磁電流供給用のスリップリ
ング、(2)はトルクチューブ(1)に形成或いは配置
されている熱交換器、(2)は側部輻射シールド、Q4
は真空部である。
上記構成からなる超電導回転機の回転子においては、コ
イル取付軸(2)に配設されている超電導界磁コイル(
3)を極低温に冷却することにより、電気抵抗を零の状
態とし、励磁損失をなくすことにより、この超電導界磁
コイ/l/ (3)に強力な磁界を発生させ、固定子(
図示せず)に交流電力を発生させる。この超電導界磁コ
イl (3)を極低温に冷却、保持するために液体ヘリ
ウムを反駆動側端部軸(9)の中央部から導入管(図示
せず)を通じ、ヘリウム外筒(6)、ヘリウム端板(7
)により形成される液体ヘリウム容器部に供給する一方
、回転子内部を真空部α4により高真空に保つと共に、
極低温の超電導界磁コイル(3)及びコイル取付軸(2
)に回転トルクを伝、するトルクチューブ(1)を薄肉
円筒とし、且つ熱交換器(2)を設け、このトルクチュ
ーブ(1)を通じ極低温部に侵入する熱を極力減らす構
造が最も一般的である。さらに、側面からの輻射により
侵入する熱を低減するため、側部輻射シールド酸が設け
られている。
一方、常温ダンパ(4)及び低温グンパ(5)は、固定
子からの高調波磁界をシールドし、超電導界磁コイル(
3)を保穫すると共に、電力系統のしよう乱による回転
子振動を減衰させる機能を有する一方、常温ダンパ(4
)は真空外筒としての機能、低温ダンパはヘリウム容器
部への輻射シールドとしての機能を兼ねる方式が一般的
である。なお第4図においては、回転子内部のヘリウム
導入、排出系を構成する配管類及び回転子に接縦されて
いるヘリウム導入、排出装置は省略した。
第5図は第4図v−v線における断面図であり、図にお
いて、(2)はコイル取付軸、(3)は超電導界磁コイ
ル、(6)はヘリウム外筒、(ト)は液体ヘリウムの液
溜め部、αQはヘリウム蒸気空間、(If)はコイル取
付軸(2)に形成された超電導界磁コイル(3)を収納
するスロット、(ト)はスロットαη内に配設され、超
電導界磁コイル(3)とコイル取付軸(2)との間の対
地絶縁、Qlは超電導界磁コイル(3)を固定するウェ
ッジ、(ホ)はコイル取付軸(2)とヘリウム外筒(6
)との間に設けられたヘリウム流路、(2)は液溜め部
(至)とスロットαηとに連通して設けられたヘリウム
流通孔、(22a) 、 (22b)は対地絶縁(ト)
に形成された例えば円形状の貫通孔である。このような
回転子に使用される超電導界磁コイルとしては例えば特
開昭67−186960号公報に開示されたものがあり
、その構成を第6図に示す・図において、(3)は超電
導界磁コイ/L/、、 (8a)は複数の超電導素線を
撚り線等により成形された超電導線であり、複数列、複
数層巻回されている。(2)はこれら超電導線(8a)
の列間に挿入された列間絶縁、(ハ)は超電導線(8a
)の層間に挿入された居間絶縁である。尚、超電導界磁
コイ/l/ (3)は、超電導線(8a)を1本持ちで
、かつ超電導線(8a)の列間には列間絶縁(2)を、
超電導線(8a)の層間には層間絶縁(ハ)をそれぞれ
挿入しながら巻回し、巻回後はエポキシ樹脂で処理して
モールド状に形成され、超電導線(8a)の短絡防止が
なされている。
一般的に超電導回転電機においては、超電導界磁コイル
の極低温冷却をいかにして行なうかという点に重要な技
術問題がある。超電導界磁コイルを超電導状態にするた
めには、超電導遷移温度以下に冷却することが必要であ
り、現在ではヘリウムを冷却媒体として絶対温度IKな
いし20Kに保持することが行なわれている。一方、こ
のような極低温状態においては超電導界磁コイルの比熱
が極めて小さくなっているため、超電導界磁コイル内の
微少な発熱あるいは超電導界磁コイルへの僅かな侵入熱
量によって超電導界磁コイルの温度が上昇し超電導遷移
温度を越える恐れが常に存在する。従って、超電導界磁
コイル内の微少な発熱あるいは超電導界磁コイルへの僅
かな侵入熱量をいかに速かに除去して超電導界磁コイル
の温度上昇をおさえるかが超電導回転電機の設計上の重
要なポイントとなる。
次に冷却動作について説明する。超電導界磁コイ/l/
 (3)内の微少発熱、あるいは超電導界磁コイル(3
)への僅かな熱侵入によって生じた熱は、超電導界磁コ
イ/L/ (3)の外周側の対地絶縁(ト)との僅かな
間隙に存在しているヘリウムに吸収される。吸熱により
膨張し密度が小さくなったヘリウムは、遠心力場の自然
対流によって対地絶縁(ト)の貫通孔(22a)を通り
抜け、コイル取付軸(2)のヘリウム流通孔に)を経て
液溜め部(ト)に出る。一方、超電導界磁コイル(3)
回りで生ずるヘリウム不足は、ヘリウム流路(1)から
ウェッジQlの隙間及び対地絶縁(ト)の貫通孔(22
b)を通って超電導界磁コイル(3)回りに流入するヘ
リウムによって補われる。吸熱膨張したヘリウムは、液
溜め部(ト)において、その一部が蒸発することによっ
て冷却される。冷却されたヘリウムは、別のヘリウム流
通孔?力から対地絶縁(ト)の貫通孔(22a)を経て
超電導界磁コイA/ (3)の周囲に入り込み、さらに
対地絶縁(至)の貫通孔(22b)及びウェッジα呻の
隙間を通りヘリウム流路(1)に出る。
以上のように円滑な自然循環を行なうことにより、超電
導界磁コイル(3)の冷却が行なわれ、超電導界磁コイ
ル(3)を超電導遷移温度以下に保っている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら上述した従来装置では、超電導界磁コイル
(3)の冷却がその外周面からしか冷却されない構造と
なっており、超電導界磁コイル(3)内部の超電導線(
8a)で発熱した場合、超電導IIk(8a)の熱は列
間絶R@、層間絶縁(ハ)1また他の超電導線(3a)
を介した熱伝導を経て超電導界磁コイ/L’ (31外
周のヘリウムで冷却されて除去されることになり、冷却
効果が悪く1超電導線(3a)の温度が上昇し、超電導
破壊(クエンチ)を生ずる問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たものであり、冷却効果を高め超電導破壊を生ずること
のない超電導回転電機の回転子を提供することを目的と
する。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係る超電導回転電機の回転子は、超電導界磁
コイルの超電導線間の列間絶縁または層間絶縁を穴付絶
縁材で構成したものである。
〔作用〕
この発明における超電導回転電機の回転子は、超電導界
磁コイルを超電導状態にするための冷媒である液体ヘリ
ウムが、穴付絶縁材で構成された列間絶縁または層間絶
縁の穴部を通って超電導界磁コイルの超電導線を直接冷
却する。
〔実施例〕 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図〜第3図において、(3)は超電導界磁コイル、(8
a)は複数の超電導素線が撚り線等により成形された超
電導線であり、複数列、複数層巻回されている・(イ)
は超電導線(8a)の列間に挿入され、複数の穴(25
a)を有する例えばエポキシ系マイカルタ板等からなる
穴付絶縁材で構成された列間絶縁であり、第8図に示す
通り、複数の穴付絶縁材により構成されている。(ホ)
は超電導線(8a)の層間に挿入され、複数の穴(26
a)を有する例えばニゲキシ系マイカルタ板等からなる
穴付絶縁材で構成された層間絶縁であり、超電導界磁コ
イル(3)の長手方向に対し複数配設されて構成されて
いる。尚、超電導界磁コイ/l/ (3)は、超電導線
(8a)を1本持ちで、かつ超電導線(3a)の列間に
は穴(25a)を有する列間絶縁に)を、超電導線(8
a)の層間には穴(26a)を有する層間絶縁(ホ)を
それぞれ挿入しながら巻回されて4形成され、超電導線
(3a)は列間絶縁(ホ)と層間絶縁(ホ)とに囲まれ
た状態となり、超電導線(3a)の短絡防止がなされて
いる。また、超電導界磁コイ)L/(3)のエポΦシ樹
脂処理は施していない。また、超電導!IA(8a)は
撚り線等に、より成形しているので、超電導線(8a)
と列間絶縁(支)、層間絶縁(ホ)との間には僅かな隙
間が存在している。
次に冷却動作について説明する。超電導界磁コイル(3
)を超電導状態にするための冷媒である液体ヘリウムは
、超電導界磁コイル(3)の外表面を流れると共に1超
電導線(8a)と列間絶縁に)、層間絶縁(ホ)との間
の僅かな隙間、列間絶縁(2)の穴(25a)、層間絶
縁(2)の穴(26a)を通って超電導線(3a)の表
面に流れ、超電導界磁コイル(3)の全ての超電導線(
8a)を液体ヘリウムによって直接冷却するようになっ
ている。従って、超電導線(8a)で発熱が生じても、
超電導線(8a)の周囲の液体ヘリウムですばやく熱が
取り除かれ、超電導線(8a)の温度上昇は極めて小さ
く、超電導破壊を生ずることはない。
尚、上記実施例では列間絶縁(ホ)、層間絶縁(ホ)の
両方を穴付絶縁材で構成した場合について述べたが、列
間絶縁(2)、層間絶縁(ホ)の何れか一方を穴付絶縁
材で構成してもよく、所期の目的は達成できる。
〔発明の効果〕
この発明は以上説明した通り、超電導界磁コイルの超電
導線間の列間絶縁または層間絶縁を穴付絶縁材で構成し
たので、超電導界磁コイルを超電導状態にするための冷
媒である液体ヘリウムが1穴付絶縁材で構成された列間
絶縁または層間絶縁の穴を通って超電導界磁コイルの超
電導線を直接冷却するので冷却効果が向上し、超電導破
壊を生ずることのない信頼性の高い超電導回転電機の回
転子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】 第1図はこの発明の一実施例による超電導回転電機の回
転子における超電導界磁コイルを示す断面図、第2図は
第1図の要部拡大図、第8図は第2図のト」線における
断面図、第4図は従来の一般的な超電導回転電機の回転
子を示す縦断面図、第5図は第4図のv−V線における
断面図、第6図は従来の超電導界磁コイルを示す断面図
である。 図において、(2)はコイル取付軸、(3)は超電導界
磁コイル、(3a)は超電導線、(2)は列間絶縁、(
ホ)は局間絶縁である。 尚、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)超電導線が複数列、複数層巻回されて形成された
    超電導界磁コイルと、この超電導界磁コイルを保持する
    コイル取付軸とを有する超電導回転電機の回転子におい
    て、上記超電導界磁コイルの超電導線間の列間絶縁また
    は層間絶縁を穴付絶縁材で構成したことを特徴とする超
    電導回転電機の回転子。
  2. (2)列間絶縁と層間絶縁の両方は穴付絶縁材で構成さ
    れたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の超電
    導回転電機の回転子。
  3. (3)穴付絶縁材はエポキシ系マイカルタ板で構成され
    たことを特徴とする特許請求の範囲第1項または第2項
    記載の超電導回転電機の回転子。
JP61056314A 1986-03-12 1986-03-12 超電導回転電機の回転子 Pending JPS62213549A (ja)

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JP61056314A JPS62213549A (ja) 1986-03-12 1986-03-12 超電導回転電機の回転子
US07/009,920 US4739202A (en) 1986-03-12 1987-02-02 Superconducting electric rotary machine having grooved insulation for carrying coolant
FR8702094A FR2598045B1 (fr) 1986-03-12 1987-02-18 Machine tournante electrique supraconductrice
DE19873706437 DE3706437A1 (de) 1986-03-12 1987-02-27 Supraleitende, umlaufende elektrische maschine
FR8713725A FR2603430B1 (fr) 1986-03-12 1987-10-05 Machine tournante electrique supraconductrice

Applications Claiming Priority (1)

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JPS62213549A true JPS62213549A (ja) 1987-09-19

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54161001A (en) * 1978-06-08 1979-12-20 Fuji Electric Co Ltd Resin form superconductive coil device
JPS602070A (ja) * 1983-06-16 1985-01-08 Toshiba Corp 超電導回転電機の製造方法

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