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JPS5822940B2 - Kaiten Denki - Google Patents
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JPS5822940B2 - Kaiten Denki - Google Patents

Kaiten Denki

Info

Publication number
JPS5822940B2
JPS5822940B2 JP49011556A JP1155674A JPS5822940B2 JP S5822940 B2 JPS5822940 B2 JP S5822940B2 JP 49011556 A JP49011556 A JP 49011556A JP 1155674 A JP1155674 A JP 1155674A JP S5822940 B2 JPS5822940 B2 JP S5822940B2
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JP
Japan
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stator
core
winding
superconducting
magnetic flux
Prior art date
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Application number
JP49011556A
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Japanese (ja)
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JPS49105112A (en
Inventor
セシル・ジヨン・モール
ヘンリイ・エドウイン・ホラー・ザ・サード
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Westinghouse Electric Corp
Original Assignee
Westinghouse Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Westinghouse Electric Corp filed Critical Westinghouse Electric Corp
Publication of JPS49105112A publication Critical patent/JPS49105112A/ja
Publication of JPS5822940B2 publication Critical patent/JPS5822940B2/en
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    • 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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Superconductive Dynamoelectric Machines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は超電導界磁巻線を使用している回転電機に関
するもので、特に同期態様および非同期態様の双方にお
いて交流電動機として効率よく作動できる超電導界磁巻
線を用いた回転電機に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] This invention relates to a rotating electrical machine using a superconducting field winding, and in particular a rotating electric machine using a superconducting field winding that can operate efficiently as an AC motor in both synchronous and asynchronous modes. It is related to rotating electric machines.

ここ10年または12年の間に、超電導として知られて
いる、ある材料が極低温において示す非常に低い電気抵
抗状態を回転電機に利用することが太いに注目されてい
る。
Over the past 10 or 12 years, much attention has been paid to the use of the extremely low electrical resistance state that certain materials exhibit at cryogenic temperatures, known as superconductivity, in rotating electrical machines.

超電導効果の利用によって著しく強い磁界が得られるの
で、超電導機の分野における従来技術の努力は強磁性材
が使用されていない基本的に全空隙構造を利用すること
に向けられていた。
Because extremely strong magnetic fields can be obtained by exploiting the superconducting effect, prior art efforts in the field of superconducting machines have been directed toward utilizing essentially all-gap structures in which no ferromagnetic material is used.

このような努力により同期交流電動機として適切に作動
する回転電機が作り出された。
Through these efforts, a rotating electric machine that operates properly as a synchronous AC motor has been created.

しかしこれらの電機は、始動時または過渡状態がある場
合に遭遇するような非同期動作態様期間中は有効に作動
しない。
However, these machines do not operate effectively during asynchronous operating regimes such as those encountered during start-up or when there are transient conditions.

全空隙構造が交流電動機に使用された場合の問題の一つ
は非同期運転中に生ずるトルクが比較的小さいことであ
る。
One of the problems when full air gap configurations are used in AC motors is that the torque produced during asynchronous operation is relatively small.

これは始動中は電機は強さが従来と変らず時にはより小
さい交流磁界で誘導電動機として作動するからである。
This is because during starting, the electric machine operates as an induction motor with an alternating magnetic field that is as strong as before and sometimes even smaller.

磁界は超電導巻線によって生ずる磁束のどく一部分でし
かないので、強磁性通路が無いためζこ比較的小量の磁
束を非常に効率悪く使用することになる。
Since the magnetic field is only a fraction of the magnetic flux produced by the superconducting windings, the lack of ferromagnetic paths results in very inefficient use of this relatively small amount of magnetic flux.

したがって、この動作態様の間に生ずるトルクは極めて
小である。
Therefore, the torque produced during this mode of operation is extremely small.

超電導交流電動機の非同期動作の間に起る他の問題は同
期速度から僅かにずれているときのように比較的低い周
波数の交番磁界が超電導巻線内に浸透することである。
Another problem that arises during asynchronous operation of superconducting AC motors is that relatively low frequency alternating magnetic fields penetrate into the superconducting windings, such as when there is a slight deviation from the synchronous speed.

超電導は本質的に直流現象であるから、交番磁界の導入
は比較的高いエネルギー損失を来たし、これは受入れ難
いことである。
Since superconductivity is essentially a direct current phenomenon, the introduction of an alternating magnetic field results in relatively high energy losses, which is unacceptable.

損失が望ましくないはかりでなく、それらは「クエンチ
ング」すなわち超電導効果の喪失を来たしうる。
Losses are not undesirable; they can result in "quenching" or loss of superconducting effect.

それ故従来技術の装置では米国特許第3.679,92
0号に記載されているような別個の磁束シールドを含ま
なければならない。
Therefore, in prior art devices, U.S. Patent No. 3,679,92
A separate magnetic flux shield as described in No. 0 shall be included.

このような困難を克服した回転電機は特願昭49−11
557号(特開昭49−105101号)明細書に記載
されていて、この出願は同期状態および非同期状態の双
方において交流電動機として良好に作動する超電導界磁
巻線を用いた回転電機を提供している。
A rotating electrical machine that overcame these difficulties was patented in 1984.
No. 557 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 49-105101), this application provides a rotating electrical machine using a superconducting field winding that operates well as an AC motor in both synchronous and asynchronous states. ing.

しかしこの電機には同期作動の際の望ましくない磁束損
失および冷却装置に関して欠点がある。
However, this machine has drawbacks with respect to undesirable magnetic flux losses during synchronous operation and cooling arrangements.

この発明の回転電機は上記出願の回転電機に改良を加え
たもので、その回転電機の利点を失うことなくその欠点
を除いたものである。
The rotating electrical machine of the present invention is an improvement on the rotating electrical machine of the above-mentioned application, and eliminates the disadvantages of the rotating electrical machine without losing its advantages.

この発明の回転電機は適正な電機子巻線をその上に有す
る電機子を備えている。
The rotating electric machine of the invention includes an armature having a suitable armature winding thereon.

特定の実施例では電機子は略略円筒状であり、その内周
に沿ってスロット内に設けられた電機子巻線を具えた固
定環状体である。
In certain embodiments, the armature is a generally cylindrical stationary ring with an armature winding disposed in a slot along its inner circumference.

界磁装置は電機子環状体の内側に装架され、電機子に対
して相対運動するように配置されている。
The field device is mounted inside the armature ring and is arranged to move relative to the armature.

界磁装置の導電体は電機子巻線の近くに位置し、空隙に
よってそれから分離されている。
The field device electrical conductors are located close to the armature winding and separated from it by an air gap.

導電体は回転電機が交流電動機として使用されるとき、
始動操作中に電機子巻線によって生ずる交番磁束に応動
するように配置されている。
When a rotating electric machine is used as an AC motor, the conductor is
It is arranged to respond to the alternating magnetic flux produced by the armature winding during a starting operation.

それ故、始動中は回転電機は基本的に誘導電動機として
作動し、導電体はかご形巻線のバーまたは回転子巻線の
バーのどちらかでありうる。
Therefore, during starting, the rotating electrical machine essentially operates as an induction motor, and the electrical conductors can be either bars of the squirrel cage winding or bars of the rotor winding.

ここに記載する特定の実施例において、導電体は強磁性
材料の第1鉄心の外周に沿って置かれている。
In the particular embodiment described herein, the electrical conductor is placed along the outer periphery of a first core of ferromagnetic material.

第1鉄心内の強磁性材料の第1部分は複数の磁極を与え
るように配置されている。
A first portion of ferromagnetic material within the first core is arranged to provide a plurality of magnetic poles.

超電導巻線は磁極に磁束を与えるように前記第1部分の
まわりに巻かれている。
A superconducting winding is wound around the first portion to provide magnetic flux to the magnetic pole.

超電導巻線は単素線または多素線のいずれでも良く、強
磁性材料の第1部分の適当なもののまわりに巻かれた別
々のセグメントを持っている。
The superconducting winding may be either monofilament or multifilament, and has separate segments wound around appropriate portions of the ferromagnetic material.

超電導巻線はジュワー瓶のような絶縁構造体によって磁
極および周囲状態の双方から絶縁されている。
The superconducting winding is insulated from both the magnetic poles and the surrounding conditions by an insulating structure such as a dewar.

超電導巻線は導電体から間隔を保っているので、第1鉄
心内の強磁性材料の第2部分が超電導巻線を導電体から
分離するようになっている。
The superconducting winding is spaced apart from the electrical conductor such that a second portion of ferromagnetic material within the first core separates the superconducting winding from the electrical conductor.

これらの第2部分は第1鉄心の一体部分であって、相隣
る1対の磁極の間の磁束通路を呈する。
These second portions are integral parts of the first core and provide a magnetic flux path between a pair of adjacent magnetic poles.

回転電機の始動期間中に、交流電動機として作動する時
、超電導巻線は超電導であってもそうでなくてもよいが
、超電導巻線には電流を流してない状態で起動し、これ
らの第2部分は比較的低周波数の交番磁束のための分路
を形成し、この磁束が超電導巻線内へ侵入するのを防止
する。
During the startup period of a rotating electric machine, when it operates as an AC motor, the superconducting windings may or may not be superconducting, but the superconducting windings are started with no current flowing through them, and these The two parts form a shunt for the relatively low frequency alternating magnetic flux and prevent it from penetrating into the superconducting windings.

従って、極低温部分に低周波磁束により生ずるジュール
損失は少なく、超電導状態が保たれる。
Therefore, the Joule loss caused by low frequency magnetic flux in the cryogenic part is small, and the superconducting state is maintained.

しかし同期作動期間中には強磁性材料のこれらの第2部
分は飽和され、これらを通って分路される磁束は、超電
導巻線によって発生される全磁束の比較的小さい部分だ
けとなる。
However, during synchronous operation these second portions of ferromagnetic material are saturated and the flux shunted through them is only a relatively small portion of the total flux generated by the superconducting windings.

強磁性材料の第3部分は相隣る磁極から互に他に向って
延長する第1鉄心のセグメントを含んでいる。
The third portion of ferromagnetic material includes segments of the first core extending toward each other from adjacent magnetic poles.

空隙のような非強磁性区域が互に間隔を保っているセグ
メントの端の間に位置している。
Non-ferromagnetic areas, such as air gaps, are located between the ends of the spaced segments.

回転電機の非同期作動期間中は、セグメント間の空隙は
磁束が通るのを妨げるので、磁束は強磁性材料の第2部
分によって形成される通路を通る。
During asynchronous operation of the rotating electric machine, the air gap between the segments prevents the magnetic flux from passing through, so the magnetic flux passes through the path formed by the second portion of ferromagnetic material.

第2部分が同期運転中に飽和すると、主磁束は延長する
セグメントを通る通路に戻る。
When the second part saturates during synchronous operation, the main magnetic flux returns to the path through the extending segment.

主磁束通路または強磁性の区分を含み得(これは第3の
部分内に含まれる)これは空隙のような非強磁性区域に
よって磁極内のセグメントから分離されている。
It may include a main flux path or ferromagnetic section (contained within the third portion) that is separated from the segments in the pole by a non-ferromagnetic area such as an air gap.

これらの区分は第2の略々円筒状の強磁性材料の環状体
によって与えられ第2鉄心を形成する。
These sections are provided by a second generally cylindrical annulus of ferromagnetic material forming a second core.

成る場合には、もしセグメントが省略されており、また
はそれらの間の空隙が充分に大きいと、これらの区分で
主磁束の唯一の戻り通路を形成することもできる。
If the segments are omitted or the air gap between them is large enough, these sections can also form the only return path for the main magnetic flux.

特定の1実施例においては、ジュワー瓶は一群の軸方向
スポークの形をとりうる。
In one particular embodiment, the dewar can take the form of a group of axial spokes.

ヘッダリングがスポークによって形成される構造体の各
端に置かれて、スポークの相応する端を互に連結する。
A header ring is placed at each end of the structure formed by the spokes to interconnect corresponding ends of the spokes.

この構造体は次いで熱損失を最小にするような適正な配
置を含む適正な態様で第1鉄心内へ組込まれつる。
This structure is then assembled into the first core in a proper manner, including proper placement to minimize heat loss.

ここに記載した配置によれば、ジュワー瓶は超電導巻線
だけを収納しているので装置の冷凍能力に対する要求は
減少される。
With the arrangement described here, the demands on the refrigeration capacity of the device are reduced, since the dewar contains only superconducting windings.

その上、ジュワー瓶の絶縁構造体を通って通過する主界
磁磁束によって引起される磁束損失は著しく減少され、
同期運転のために使用できる磁束が相当に増加する。
Moreover, the flux loss caused by the main field flux passing through the insulating structure of the dewar bottle is significantly reduced,
The magnetic flux available for synchronous operation increases considerably.

この発明の以上の目的および他の目的、第1」点および
特色は、添附図面に示される実施例の以下の説明から明
かになる。
These and other objects, features and features of the present invention will become apparent from the following description of embodiments illustrated in the accompanying drawings.

第1A図には、この発明の望ましい実施例が略図的に示
されている。
A preferred embodiment of the invention is schematically shown in FIG. 1A.

回転電機11はその縦軸に直角な面で切断した断面図で
示されている。
The rotating electrical machine 11 is shown in a cross-sectional view taken along a plane perpendicular to its longitudinal axis.

この発明は多くの異った型の構造に適用可能であるが、
この実施例は円筒状の回転電機である。
Although the invention is applicable to many different types of structures,
This embodiment is a cylindrical rotating electric machine.

そしてまたこの発明は発電機、同期進相機等の他の用途
にも適用可能であるが、ここでは回転電機11を同期運
転および非同期運転を行う交流電動機として取扱う。
Although the present invention is also applicable to other uses such as generators and synchronous phase advancing machines, the rotating electric machine 11 is treated here as an AC motor that performs synchronous operation and asynchronous operation.

電機子すなわち固定子13は鉄のような強磁性材料で作
られ、大体円筒形の環状体の形である。
The armature or stator 13 is made of a ferromagnetic material such as iron and is generally in the form of a cylindrical ring.

多くのスロット15が環状の固定子13の内周に形成さ
れ、固定子巻線17がこれらのスロット15内に置かれ
ている。
A number of slots 15 are formed in the inner circumference of the annular stator 13 and stator windings 17 are placed within these slots 15.

固定子13の内側にこれと同心に置かれた強磁性材料の
略々円筒形の環状体があって、これが第1鉄心19を形
成している。
Inside and concentrically with the stator 13 is a generally cylindrical ring of ferromagnetic material, which forms a first core 19.

第1鉄心19は固定子13から離間してその間に空隙2
1を形成している。
The first iron core 19 is spaced apart from the stator 13 and has a gap 2 therebetween.
1 is formed.

導電体23または25(第1A図および第1B図)が第
1鉄心19内にその外周をめぐって配置されている。
A conductor 23 or 25 (FIGS. 1A and 1B) is disposed within the first core 19 around its outer periphery.

これらの導電体は回転電機の始動の際の非同期運転中に
使用される誘導電動機巻線を形成する。
These electrical conductors form the induction motor windings used during asynchronous operation during starting of the rotating electrical machine.

2つの異った型の導電体23.25を。使用した2つの
実施例が図示されている。
Two different types of conductors 23.25. The two embodiments used are illustrated.

導電体23はかご形回転子巻線のバーであり、導電体2
5は巻線回転子構造のスロット27内に置かれたバーで
ある。
The conductor 23 is a bar of the squirrel cage rotor winding;
5 is a bar placed in the slot 27 of the wound rotor structure.

かご形巻線の利点は経費の少いことであり、他方巻線回
転子構造の利点は超電導磁界が失われた場合に補助界磁
巻線として利用できることである。
The advantage of the squirrel cage winding is its low cost, while the advantage of the wound rotor structure is that it can be used as an auxiliary field winding in case the superconducting magnetic field is lost.

利用される誘導巻線の特定の型は与えられた条件に応じ
て定めるものである。
The particular type of induction winding utilized will depend on the given conditions.

第1鉄心19の半径方向の長さのほぼ中間に多数のジュ
ワー瓶29が配置されている。
A large number of dewar bottles 29 are arranged approximately in the middle of the first iron core 19 in the radial direction.

ジュワー瓶29は外側壁31と内側壁33と輻射シール
ド35とを有している。
The dewar bottle 29 has an outer wall 31, an inner wall 33, and a radiation shield 35.

熱障壁を与えるように外側壁31および内側壁33間が
真空にさイ1、他方輻射シールド35は周囲の温度状態
からジュワー瓶29内を断熱するのを助ける。
A vacuum is maintained between outer wall 31 and inner wall 33 to provide a thermal barrier, while radiation shield 35 helps insulate within dewar 29 from ambient temperature conditions.

ジュワー瓶29の内部は勿論第1鉄心19からも断熱さ
れている。
The interior of the dewar bottle 29 is of course insulated from the first iron core 19.

ジュワー瓶29の内側に超電導巻線37(この実施例で
は1対の超電導巻線37が各ジュワー瓶内に配置されて
いる)が位置している。
Superconducting windings 37 (in this embodiment, a pair of superconducting windings 37 are disposed within each dewar) are located inside the dewar 29.

超電導巻線37はこの性質を持った任意適宜な巻線で、
単素線または多素線型のどちらでもよく、連続的巻線ま
たは分離セグメントのどちらでもよい。
The superconducting winding 37 is any suitable winding having this property,
It can be of either single-strand or multi-strand type, with either continuous windings or separated segments.

例えはニオブ−チタニウムのような任意適宜な超電導材
料が使用できる。
Any suitable superconducting material can be used, such as niobium-titanium.

超電導巻線は強磁性材料の複数の第1部分39のまわり
に巻かれている。
A superconducting winding is wound around a plurality of first portions 39 of ferromagnetic material.

第1部分39は磁極であって、これに対して超電導巻線
37が磁束を与える。
The first portion 39 is a magnetic pole, to which the superconducting winding 37 provides magnetic flux.

第1部分39は第1鉄心19の一体の部分として図示し
であるが、勿論強磁性材料の分離して装架された部分と
することもできる。
Although the first portion 39 is shown as an integral part of the first core 19, it can of course also be a separately mounted portion of ferromagnetic material.

強磁性材料の第2部分41は相隣る1対の磁極即ち第1
部分39を連結し、磁極間の第1の磁束通路を与えてい
る。
The second portion 41 of the ferromagnetic material is connected to a pair of adjacent magnetic poles, i.e., the first
Portions 39 are connected to provide a first magnetic flux path between the poles.

第2部分41は超電導巻線3Tと誘導電動機巻線すなわ
ち導電体23.25との間に位置している。
The second portion 41 is located between the superconducting winding 3T and the induction motor winding or conductor 23.25.

第2部分41は第1鉄心19の一体部分として示されて
いるが、勿論これらの部分は磁極の間に磁束通路を形成
するものであれば超電導巻線37および誘導巻線23.
25の双方とは別体のものにできる。
Although the second portion 41 is shown as an integral part of the first core 19, of course these portions may be connected to the superconducting windings 37 and the inductive windings 23, provided they form a flux path between the magnetic poles.
It can be made separate from both of 25.

この第1の磁束通路は非同期運転の間に生ずる比較的低
周波数の交番磁界のための分路として役立つ。
This first magnetic flux path serves as a shunt for the relatively low frequency alternating magnetic fields that occur during asynchronous operation.

このようにして、交番磁界は超電導巻線31内に侵入し
て、その内部に望ましくない損失を超すことを防止され
ている。
In this way, alternating magnetic fields are prevented from penetrating into the superconducting winding 31 and causing undesirable losses within it.

これらの交番磁界は電力損失の他に、「クエンチング」
すなわち超電導効果の喪失を起しうるものである。
In addition to power loss, these alternating magnetic fields cause "quenching"
In other words, the superconducting effect may be lost.

相隣る1対の磁極すなわち第1部分39間の第2の磁束
通路が強磁性材料の第3部分43,45゜47によって
形成されている。
A second magnetic flux path between a pair of adjacent magnetic poles or first portions 39 is formed by a third portion 43, 45° 47 of ferromagnetic material.

第3部分すなわちセグメント43,45は第1鉄心19
の一体部分であって、相隣る磁極から互に他に向って延
長している。
The third portion or segments 43, 45 are the first iron core 19
are integral parts of the magnetic poles, and extend from adjacent magnetic poles toward each other.

セグメン1−43.45の内端は互に他から間隔を保っ
て位置し、その間に空隙49が形成されている。
The inner ends of segments 1-43, 45 are spaced apart from each other with a gap 49 formed therebetween.

空隙49はセグメン)43,45によって与えられる第
2の磁束通路内に非磁極性区域を形成しでいる。
Air gap 49 forms a non-magnetically polarized area within the second magnetic flux path provided by segments 43,45.

部分47は相隣る1対の磁極の間に延長しかつ固定子1
3および第1鉄心19と同心の略々円筒形の環状体の形
を取る合成体に形成されている。
The portion 47 extends between a pair of adjacent magnetic poles and is connected to the stator 1.
3 and the first iron core 19 in the form of a generally cylindrical annular body.

この環状体は強磁性材料の第2鉄心51を形成している
This annular body forms a second core 51 of ferromagnetic material.

第2鉄心51の部分47は第1部分39すなわち磁極お
よびセグメント43.45から離間していて、間に空隙
53を形成している。
The portion 47 of the second core 51 is spaced apart from the first portion 39 or pole and segment 43.45, forming an air gap 53 therebetween.

空隙53は部分47を含む第2の磁束通路内に非強磁性
区域を形成している。
Air gap 53 forms a non-ferromagnetic zone within the second magnetic flux path that includes portion 47 .

部分47は強磁性材料である必璧なく、この場合は第2
の磁束通路はセグメント43,45および空隙49を通
る通路に限定される。
Portion 47 is necessarily a ferromagnetic material, in this case the second
The magnetic flux path of is limited to the path through segments 43, 45 and air gap 49.

そしてまたジュワー瓶29を第1鉄心19の最も内側の
円周上に置いてセグメント43.45を省略することも
でき、この場合は第2の磁束通路は部分47および空隙
53だけを含むものである。
It is also possible to place the dewar bottle 29 on the innermost circumference of the first core 19 and omit the segments 43,45, in which case the second flux path includes only the portion 47 and the air gap 53.

第2鉄心51は第1鉄心19と共に回転するように互い
に固着されている。
The second iron core 51 is fixed to each other so as to rotate together with the first iron core 19.

第1鉄心19と第2鉄心51とを固定的に連結するため
の任意の適当な手段が使用され、それは非強磁性材料の
スパイダまたは適当な端連結片のような装置である。
Any suitable means for fixedly connecting the first core 19 and the second core 51 may be used, such as a spider of non-ferromagnetic material or a device such as a suitable end connection piece.

勿4論これらの鉄心はまた漏洩磁束通路を形成せぬよう
に回転電機の磁気的機能部分外に配置させた内部連結部
により一体的に形成することもできる。
Of course, these iron cores can also be formed integrally with internal connections located outside the magnetically functional parts of the rotating electrical machine so as not to form leakage flux paths.

動力は軸55によって回転電機から取出される。Power is extracted from the rotating electrical machine by shaft 55.

軸55は適当な装置によって第1鉄心19、第2゜鉄心
51に固定的に連結され、かつ適当な軸受(図示せず)
によって外函(図示せず)内に装架されている。
The shaft 55 is fixedly connected to the first core 19 and the second core 51 by a suitable device and is connected to a suitable bearing (not shown).
It is mounted in an outer box (not shown) by

回転電機11を交流電動機として運転するとき、適正な
交流電流が始動期間中固定子巻線17に与えられる。
When the rotating electric machine 11 is operated as an AC motor, a suitable AC current is applied to the stator winding 17 during the starting period.

固定子巻線によって作られる磁束は誘導電動機導電体2
3または25と相互作用して、始動トルクを発生する。
The magnetic flux created by the stator windings is transferred to the induction motor conductor 2
3 or 25 to generate starting torque.

固定子巻線によって生ずる交番磁束、特に、回転子が同
期速度に達するまでに生ずる比較的低周波数の磁束は、
第2部分41によって与えられる分路によって超電導巻
線内に侵入するのを防止される。
The alternating magnetic flux produced by the stator windings, especially the relatively low frequency flux produced until the rotor reaches synchronous speed,
The shunt provided by the second portion 41 prevents it from penetrating into the superconducting windings.

非同期運転の間に存在する磁束の殆んどすべてはこの通
路内に限定されるが、これは空隙49.53のために交
番磁束がセグメン1−43,45および部分47を含む
第2の磁束通路すなわち主磁束通路を通らないからであ
る。
Almost all of the magnetic flux present during asynchronous operation is confined within this path, since the alternating magnetic flux due to the air gap 49. This is because it does not pass through the main magnetic flux path.

定常状態すなわち同期運転中には、超電導巻線が使用さ
れるので強磁性材料の第2部分41が強い磁束によって
飽和する。
During steady state or synchronous operation, a superconducting winding is used so that the second portion 41 of ferromagnetic material is saturated by a strong magnetic flux.

超電導巻線によって生ずる磁界は非常に強いので、第2
部分41が飽和に達するまでは第2部分41を通って分
路される磁束は発生磁束の約20係だけであろう。
The magnetic field produced by the superconducting windings is very strong, so the second
Until portion 41 reaches saturation, the flux shunted through second portion 41 will only be about 20 times the generated magnetic flux.

それ数発生される磁束の約80%がセグメント43゜4
5および部分41を通る第2の磁束通路内を流れる。
Approximately 80% of the magnetic flux generated is in the segment 43°4
5 and a second magnetic flux path through section 41 .

このようにしてこの第2の磁束通路すなわち主磁束通路
内を通る磁束は同期運転中に使用できる。
In this way, the magnetic flux passing within this second or main flux path can be used during synchronous operation.

以上に説明した構成の結果、始動のために比較的大きな
非同期トルクを発生し、そしてなお同期運転のために超
電導巻線によって生ずる強い磁界の大部分を保持する電
動機が得られる。
The arrangement described above results in an electric motor that generates relatively large asynchronous torques for starting and yet retains most of the strong magnetic field produced by the superconducting windings for synchronous operation.

そしてまたこの構成によれば、ジュワー瓶は超電導巻線
を超低温度に維持するためだけに必要であって、他のす
べての部材は周囲温度で作動する。
Also with this configuration, the dewar is needed only to maintain the superconducting windings at a very low temperature, with all other components operating at ambient temperature.

これは勿論、所要冷凍容量を減じ、回転電機の全効率を
増大させる。
This, of course, reduces the required refrigeration capacity and increases the overall efficiency of the rotating electrical machine.

その上、回転電機の同期運転のために機能する通路から
ジュワー瓶の壁構造体を取除くことにより、同期運転の
ために利用できる磁束の量が著しく増加する。
Moreover, by removing the dewar wall structure from the passage serving for synchronous operation of the rotating electrical machine, the amount of magnetic flux available for synchronous operation is significantly increased.

それ数回転電機の効率かさらに増大する。The efficiency of the rotating electrical machine will further increase.

第2図はジュワー瓶29の形を例示している。FIG. 2 illustrates the shape of the dewar bottle 29.

この実施例では、ジュワー瓶29は、複数の軸方向スポ
ーク57と、これらの軸方向スポークの各端に位置しか
つ各スポークの端に連結されているヘッダリング59.
61とで形成されている。
In this embodiment, the dewar 29 includes a plurality of axial spokes 57 and a header ring 59 .located at each end of the axial spokes and connected to the end of each spoke.
61.

超電導巻線37は容器内にあり、最小の熱損失で容器内
に極低温の流体を導入するための適正な連結部か設けら
れている。
The superconducting windings 37 are located within the vessel and are provided with suitable connections for introducing cryogenic fluid into the vessel with minimal heat loss.

最小の熱の漏洩でジュワー瓶29を鉄心19上に装架す
るように適当な装架装置を設けることができる。
A suitable mounting arrangement can be provided to mount the dewar bottle 29 onto the iron core 19 with minimal heat leakage.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1A図はこの発明の回転電機の1実施例をその縦軸に
垂直な而に沿って画いた概略横断面図、第1B図は第2
の実施例を示す部分横断面図、第2図は第1A図、第1
B図に示す回転電機内に使用される絶縁装置の一部を破
断して示した斜視図である。 11・・・・・・回転電機、13・・・・・・電機子、
15・・・・・・スロット、17・・・・・・固定子巻
線、19・・・・・・第1鉄心、21・・・・・・空隙
、23.25・・・・・・導電体、27・・・・・・ス
ロット、29・・・−・・ジュワー瓶、31・・・・・
・外側壁、33・・・・・・内側壁、35・・・・・・
輻射シールド、3T・・・・・・超電導巻線、39・・
・・・・第1部分(磁極)、41・・・・・・第2部分
、43,45.47・・・・・・第3部分(43,45
・・・・・・セグメント、47・・・・・・部分)、4
9・・・・・・空隙、51・・・・・・第2鉄心、53
・・・・・・空隙、55・・・・・軸、57・・・・・
・軸方向スポーク、59゜61・・・・・・ヘッダリン
グ。
FIG. 1A is a schematic cross-sectional view of one embodiment of the rotating electric machine of the present invention taken along a direction perpendicular to its longitudinal axis, and FIG.
FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing the embodiment of FIG.
FIG. 2 is a partially cutaway perspective view of the insulating device used in the rotating electric machine shown in FIG. B; 11... Rotating electric machine, 13... Armature,
15...Slot, 17...Stator winding, 19...First iron core, 21...Gap, 23.25... Conductor, 27...Slot, 29...--Dewar bottle, 31...
・Outer wall, 33...Inner wall, 35...
Radiation shield, 3T...Superconducting winding, 39...
...First part (magnetic pole), 41... Second part, 43,45.47... Third part (43,45
...segment, 47 ... part), 4
9...Gap, 51...Second iron core, 53
...Gap, 55...Axis, 57...
・Axial spokes, 59°61...Header ring.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 固定子巻線を有し、円形孔を有する固定子と、この
固定子の円形孔内に同心に回転可能に設けられ、上記固
定子から離間して間に空隙を有する略々中空円筒形の強
磁性体の鉄心であって、略々径方向に延びた複数の第1
部分、この第1部分の隣接外端に磁気的に結合されて上
記鉄心の外周を形成するように周方向に延びる複数の第
2部分、および上記第1部分の各隣接内端に磁気的に結
合されて七記鉄尼・の内周を形成するように周方向に延
び、その周方向先端間に空隙を有する第3部分を有する
鉄心と、 上記第1部分上に巻かれた超電導巻線と、−上記超電導
巻線を囲んで上記鉄心および周囲環境から断熱する断熱
装置と、 上記固定子との間の上記空隙に近い部分で上記鉄心の上
記第2部分に設けられ、上記固定子巻線と対応した起動
トルク発生用短絡巻線を構成する導電体とを備えた回転
電機。
[Claims] 1. A stator having a stator winding and a circular hole, and a stator rotatably provided concentrically within the circular hole of the stator, spaced apart from the stator with a gap in between. a substantially hollow cylindrical ferromagnetic core having a plurality of first ferromagnetic cores extending substantially radially;
a plurality of second portions extending circumferentially so as to be magnetically coupled to adjacent outer ends of the first portion to form an outer periphery of the core; an iron core that extends in the circumferential direction so as to be combined to form the inner periphery of the iron core, and has a third portion having a gap between the ends thereof in the circumferential direction; and a superconducting winding wound on the first portion. - an insulating device that surrounds the superconducting winding and insulates it from the core and the surrounding environment, and is provided in the second portion of the core at a portion close to the gap between the stator and the stator winding. A rotating electrical machine that includes a conductor that constitutes a short-circuit winding for generating a corresponding starting torque.
JP49011556A 1973-01-29 1974-01-29 Kaiten Denki Expired JPS5822940B2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

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US32752073A 1973-01-29 1973-01-29

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS49105112A JPS49105112A (en) 1974-10-04
JPS5822940B2 true JPS5822940B2 (en) 1983-05-12

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CA (1) CA1002099A (en)
CH (1) CH578275A5 (en)
DE (1) DE2403067A1 (en)
FR (1) FR2215739A1 (en)
GB (1) GB1453784A (en)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0716297B2 (en) * 1987-11-27 1995-02-22 三菱電機株式会社 Electric motor
JP6057204B2 (en) * 2012-09-11 2017-01-11 川崎重工業株式会社 Superconducting magnetic pole
DE102014210191A1 (en) * 2014-05-28 2015-12-03 Siemens Aktiengesellschaft Isothermal support and vacuum containers for superconducting windings in rotating machines
DE102014212035A1 (en) * 2014-06-24 2015-12-24 Siemens Aktiengesellschaft Electric machine

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JPS4329853Y1 (en) * 1966-10-14 1968-12-07
GB1315302A (en) * 1969-06-10 1973-05-02 Int Research & Dev Co Ltd Rotary electrical machines

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Publication number Publication date
UST925001I4 (en) 1974-08-06
CH578275A5 (en) 1976-07-30
GB1453784A (en) 1976-10-27
CA1002099A (en) 1976-12-21
JPS49105112A (en) 1974-10-04
FR2215739A1 (en) 1974-08-23
DE2403067A1 (en) 1974-08-01

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