JPH0446070B2 - - Google Patents
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- JPH0446070B2 JPH0446070B2 JP59132752A JP13275284A JPH0446070B2 JP H0446070 B2 JPH0446070 B2 JP H0446070B2 JP 59132752 A JP59132752 A JP 59132752A JP 13275284 A JP13275284 A JP 13275284A JP H0446070 B2 JPH0446070 B2 JP H0446070B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- outlet
- rotor
- field winding
- superconducting
- refrigerant
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
Links
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K55/00—Dynamo-electric machines having windings operating at cryogenic temperatures
- H02K55/02—Dynamo-electric machines having windings operating at cryogenic temperatures of the synchronous type
- H02K55/04—Dynamo-electric machines having windings operating at cryogenic temperatures of the synchronous type with rotating field windings
-
- Y—GENERAL 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
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Superconductive Dynamoelectric Machines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は超電導回転電機の回転子に関するもの
である。
である。
第２図には超電導回転電機の回転子の従来例が
示されている。同図に示されているように回転子
中央部にトルクチユーブ１に固定された超電導界
磁巻線（以下、界磁巻線と称す）２があり、界磁
巻線２は液体ヘリウムで冷却された状態で使用さ
れる。界磁巻線２の外周はヘリウム容器壁３で覆
われ、その外側は真空層を隔ててふく射シールド
４があり、ふく射シールド４の外側は更に真空層
を隔てて常温ダンパー５がある。常温ダンパー５
は在来発電機におけるダンパー巻線と同様の機能
を有している。トルクチユーブ１と常温ダンパー
５とを支える回転軸６の端部には延長軸７が取り
付けられて、ここに励磁電流供給用のスリツプリ
ング８があり、軸端にはヘリウム給排装置９があ
つて液体ヘリウムの供給と回転子内部でガス化し
たヘリウム（蒸発冷媒）の排出を行なつている。
回転子中央にあるヘリウムタンク（冷媒タンク）
１０において、液体ヘリウムは回転子が回転して
いる状態では遠心力により蒸発したガスヘリウム
と分離して自由表面１１を形成する。
示されている。同図に示されているように回転子
中央部にトルクチユーブ１に固定された超電導界
磁巻線（以下、界磁巻線と称す）２があり、界磁
巻線２は液体ヘリウムで冷却された状態で使用さ
れる。界磁巻線２の外周はヘリウム容器壁３で覆
われ、その外側は真空層を隔ててふく射シールド
４があり、ふく射シールド４の外側は更に真空層
を隔てて常温ダンパー５がある。常温ダンパー５
は在来発電機におけるダンパー巻線と同様の機能
を有している。トルクチユーブ１と常温ダンパー
５とを支える回転軸６の端部には延長軸７が取り
付けられて、ここに励磁電流供給用のスリツプリ
ング８があり、軸端にはヘリウム給排装置９があ
つて液体ヘリウムの供給と回転子内部でガス化し
たヘリウム（蒸発冷媒）の排出を行なつている。
回転子中央にあるヘリウムタンク（冷媒タンク）
１０において、液体ヘリウムは回転子が回転して
いる状態では遠心力により蒸発したガスヘリウム
と分離して自由表面１１を形成する。
このように構成された回転子で液体ヘリウムが
ヘリウムタンク１０内に溜つた後はトルクチユー
ブ１の通流穴１２を通して遠心力場内の熱サイフ
オン効果によつて流れが生じ、界磁巻線２を効率
よく冷却する。また、ヘリウムガスの排出路の一
部である熱交換器１３においてはヘリウムガスが
トルクチユーブ１の端部から伝導してくる熱を奪
つて常温近くなるためにセルフポンプ効果が生
じ、ヘリウムタンク１０内の圧力を減じてタンク
１０内の液体ヘリウムの平衡温度を下げる効果を
持ち、ひいては界磁巻線２の性能向上に役立つ効
果を有している。このように従来構造の回転子は
ヘリウムの溜つた定常運転状態において種々のす
ぐれた性能を発揮する。
ヘリウムタンク１０内に溜つた後はトルクチユー
ブ１の通流穴１２を通して遠心力場内の熱サイフ
オン効果によつて流れが生じ、界磁巻線２を効率
よく冷却する。また、ヘリウムガスの排出路の一
部である熱交換器１３においてはヘリウムガスが
トルクチユーブ１の端部から伝導してくる熱を奪
つて常温近くなるためにセルフポンプ効果が生
じ、ヘリウムタンク１０内の圧力を減じてタンク
１０内の液体ヘリウムの平衡温度を下げる効果を
持ち、ひいては界磁巻線２の性能向上に役立つ効
果を有している。このように従来構造の回転子は
ヘリウムの溜つた定常運転状態において種々のす
ぐれた性能を発揮する。
しかし乍ら回転子全体が室温の状態から界磁巻
線２を超電導状態で励磁できる温度に下げる過程
（予冷と称する）においては、次に述べるような
欠点があつた。すなわち界磁巻線２がヘリウムタ
ンク１０の最も奥まつた所にあるため、予冷の過
程においてはヘリウム注入管１４から注入された
液体ヘリウムは直ちに蒸発し、界磁巻線２を直接
冷却することなく第１の導出口１６から排出管１
５を通つてヘリウムタンク１０外へ出て行く。そ
の結果、熱交換器１３に直接冷却される部分のト
ルクチユーブ１がよく冷却されて、界磁巻線２は
トルクチユーブ１から伝熱される冷熱によつて冷
却されることになり、予冷時間が長くなつてしま
う。
線２を超電導状態で励磁できる温度に下げる過程
（予冷と称する）においては、次に述べるような
欠点があつた。すなわち界磁巻線２がヘリウムタ
ンク１０の最も奥まつた所にあるため、予冷の過
程においてはヘリウム注入管１４から注入された
液体ヘリウムは直ちに蒸発し、界磁巻線２を直接
冷却することなく第１の導出口１６から排出管１
５を通つてヘリウムタンク１０外へ出て行く。そ
の結果、熱交換器１３に直接冷却される部分のト
ルクチユーブ１がよく冷却されて、界磁巻線２は
トルクチユーブ１から伝熱される冷熱によつて冷
却されることになり、予冷時間が長くなつてしま
う。
本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、
超電導界磁巻線の予冷時間の短縮を可能とした超
電導回転電機の回転子を提供することを目的とす
るものである。
超電導界磁巻線の予冷時間の短縮を可能とした超
電導回転電機の回転子を提供することを目的とす
るものである。
すなわち本発明は冷媒タンクを有し、かつ回転
軸に連結されたトルクチユーブと、このトルクチ
ユーブに固定された超電導界磁巻線とを備え、前
記冷媒タンクはその内部に液体冷媒の自由表面が
形成され、かつこの自由表面より内径側には蒸発
冷媒を導出する第１の導出口が設けられ、この第
１の導出口には外部に通じる排出管が連結されて
いる超電導回転電機の回転子において、前記界磁
巻線と同じ径あるいは外径側に、前記蒸発冷媒を
導出する第２の導出口と、この導出口に連結さ
れ、かつその端部が前記自由表面より内径側に位
置するように前記排出管内に開口した導出管とが
設けられると共に、前記第１の導出口に前記回転
子の予冷時に閉で、運転時に開となる制御自在な
弁が設けられたものであることを特徴とするもの
であり、これによつて予冷時には蒸発冷媒は超電
導界磁巻線から第２の導出口を通つて外部へ出て
行くようになる。
軸に連結されたトルクチユーブと、このトルクチ
ユーブに固定された超電導界磁巻線とを備え、前
記冷媒タンクはその内部に液体冷媒の自由表面が
形成され、かつこの自由表面より内径側には蒸発
冷媒を導出する第１の導出口が設けられ、この第
１の導出口には外部に通じる排出管が連結されて
いる超電導回転電機の回転子において、前記界磁
巻線と同じ径あるいは外径側に、前記蒸発冷媒を
導出する第２の導出口と、この導出口に連結さ
れ、かつその端部が前記自由表面より内径側に位
置するように前記排出管内に開口した導出管とが
設けられると共に、前記第１の導出口に前記回転
子の予冷時に閉で、運転時に開となる制御自在な
弁が設けられたものであることを特徴とするもの
であり、これによつて予冷時には蒸発冷媒は超電
導界磁巻線から第２の導出口を通つて外部へ出て
行くようになる。
以下、図示した実施例に基づいて本発明を説明
する。第１図および第３図には本発明の一実施例
が示されている。なお従来と同じ部品には同じ符
号を付したので説明を省略する。本実施例では界
磁巻線２と同じ径に、蒸発冷媒を導出する第２の
導出口１７と、この導出口１７に連結され、かつ
その端部が自由表面１１より内径側に位置するよ
うに排出管１５内に開口した導出管１８とを設け
ると共に、第１の導出口１６に回転子の予冷時に
閉で、運転時に開となる制御自在な弁１９を設け
た。このようにすることにより予冷時には蒸発冷
媒は界磁巻線２から第２の導出口１７を通つて外
部へ出てゆくようになつて、界磁巻線２の予冷時
間の短縮を可能とした超電導回転電機の回転子を
得ることができる。
する。第１図および第３図には本発明の一実施例
が示されている。なお従来と同じ部品には同じ符
号を付したので説明を省略する。本実施例では界
磁巻線２と同じ径に、蒸発冷媒を導出する第２の
導出口１７と、この導出口１７に連結され、かつ
その端部が自由表面１１より内径側に位置するよ
うに排出管１５内に開口した導出管１８とを設け
ると共に、第１の導出口１６に回転子の予冷時に
閉で、運転時に開となる制御自在な弁１９を設け
た。このようにすることにより予冷時には蒸発冷
媒は界磁巻線２から第２の導出口１７を通つて外
部へ出てゆくようになつて、界磁巻線２の予冷時
間の短縮を可能とした超電導回転電機の回転子を
得ることができる。
すなわち第１の導出口１６とは別に第２の導出
口１７を界磁巻線２の脇（界磁巻線２の外径側で
もよい）に設け、ここから導出管１８を排出管１
５の中に引き出し、その出口２０は回転子が運転
状態にある時の液体ヘリウムの自由表面１１より
も回転子の内径側に開口させた。そして制御可能
な弁１９を排出管１５の出口に設けた。このよう
にすることにより予冷時には弁１９を閉とすれば
ヘリウム注入管１４から注入された液体ヘリウム
は直ちに蒸発はするが、蒸発したガスヘリウムは
通流穴１２を通り界磁巻線２を直接冷却して導出
管１８の穴２０ａ、出口２０を通つて排出管１５
へ出て行くようになる。この場合に界磁巻線２は
端部のみ冷却されるが、界磁巻線２を構成してい
る超電導線は安定化のための銅を超電導線の体積
の２倍程度以上に含んでおり、また、超電導線は
鞍形やレーストラツク形に巻かれて界磁巻線２を
形成するので、界磁巻線２内の冷熱の伝達は非常
に容易であり界磁巻線２は効率よく冷却され、予
冷時間が短縮される。そして予冷の後に液体ヘリ
ウムが溜りはじめた後は弁１９を開き、自由表面
１１から蒸発するガスヘリウムを排出管１５へ導
くが、出口２０はヘリウムタンク１０内で設定す
べき液面より内側に設けたので、出口２０より液
体ヘリウムが溢れることによる液面設定の妨害も
ない。なお同図において２１はタンク側壁であ
る。
口１７を界磁巻線２の脇（界磁巻線２の外径側で
もよい）に設け、ここから導出管１８を排出管１
５の中に引き出し、その出口２０は回転子が運転
状態にある時の液体ヘリウムの自由表面１１より
も回転子の内径側に開口させた。そして制御可能
な弁１９を排出管１５の出口に設けた。このよう
にすることにより予冷時には弁１９を閉とすれば
ヘリウム注入管１４から注入された液体ヘリウム
は直ちに蒸発はするが、蒸発したガスヘリウムは
通流穴１２を通り界磁巻線２を直接冷却して導出
管１８の穴２０ａ、出口２０を通つて排出管１５
へ出て行くようになる。この場合に界磁巻線２は
端部のみ冷却されるが、界磁巻線２を構成してい
る超電導線は安定化のための銅を超電導線の体積
の２倍程度以上に含んでおり、また、超電導線は
鞍形やレーストラツク形に巻かれて界磁巻線２を
形成するので、界磁巻線２内の冷熱の伝達は非常
に容易であり界磁巻線２は効率よく冷却され、予
冷時間が短縮される。そして予冷の後に液体ヘリ
ウムが溜りはじめた後は弁１９を開き、自由表面
１１から蒸発するガスヘリウムを排出管１５へ導
くが、出口２０はヘリウムタンク１０内で設定す
べき液面より内側に設けたので、出口２０より液
体ヘリウムが溢れることによる液面設定の妨害も
ない。なお同図において２１はタンク側壁であ
る。
ところで超電導発電機はタービン発電機として
使用することが主に考えられており、蒸気タービ
ンの始動時には暖気運転してタービンを暖めるた
めに、５から25rpmでターニングを行なつた後に
本格的な運転に入る。超電導発電機の回転子の予
冷もこの暖気運転に平行して行なわれることにな
るが、タービン発電機は２極機の場合に3000rpm
あるいは3600rpm、４極機の場合に1500rpmある
いは1800rpmで定常運転される。従つて第３図に
も示されているように弁１９は弁体２２とスプリ
ング２３とから構成し、スプリング２３は弁体２
２を内径方向に押して閉の動作をさせるような構
造とする。このスプリング２３の強さをターニン
グの５から25rpmの回転数では弁１９が閉、定常
運転の1500rpmあるいはそれ以上の回転数では開
となるようにしたが、このように設定するのは遠
心力が回転数の２乗に比例する事実からみて非常
に容易である。勿論この構造の弁１９は蒸気ター
ビンと組合わせ発電機のみならず、ターニング装
置を備えた他の形式の発電機にも適用できる。
使用することが主に考えられており、蒸気タービ
ンの始動時には暖気運転してタービンを暖めるた
めに、５から25rpmでターニングを行なつた後に
本格的な運転に入る。超電導発電機の回転子の予
冷もこの暖気運転に平行して行なわれることにな
るが、タービン発電機は２極機の場合に3000rpm
あるいは3600rpm、４極機の場合に1500rpmある
いは1800rpmで定常運転される。従つて第３図に
も示されているように弁１９は弁体２２とスプリ
ング２３とから構成し、スプリング２３は弁体２
２を内径方向に押して閉の動作をさせるような構
造とする。このスプリング２３の強さをターニン
グの５から25rpmの回転数では弁１９が閉、定常
運転の1500rpmあるいはそれ以上の回転数では開
となるようにしたが、このように設定するのは遠
心力が回転数の２乗に比例する事実からみて非常
に容易である。勿論この構造の弁１９は蒸気ター
ビンと組合わせ発電機のみならず、ターニング装
置を備えた他の形式の発電機にも適用できる。
上述のように本発明は予冷時には超電導界磁巻
線が蒸発冷媒で直接冷却されるようになつて、超
電導界磁巻線の予冷時間が短縮されるようにな
り、超電導界磁巻線の予冷時間の短縮を可能とし
た超電導回転電機の回転子を得ることができる。
線が蒸発冷媒で直接冷却されるようになつて、超
電導界磁巻線の予冷時間が短縮されるようにな
り、超電導界磁巻線の予冷時間の短縮を可能とし
た超電導回転電機の回転子を得ることができる。
第１図は本発明の超電導回転電機の回転子の一
実施例の超電導界磁巻線周りの縦断側面図、第２
図は従来の超電導回転電機の回転子の反駆動側の
縦断側面図、第３図は本発明の超電導回転電機の
回転子の一実施例の弁周りの縦断側面図である。 １…トルクチユーブ、２…超電導界磁巻線、３
…ヘリウム容器壁、６…回転軸、７…延長軸、１
０…ヘリウムタンク（冷媒タンク）、１１…自由
表面、１２…通流穴、１３…熱交換器、１４…ヘ
リウム注入管、１５…排出管、１６…第１の導出
口、１７…第２の導出口、１８…導出管、１９…
弁、２０…出口、２０ａ…穴、２２…弁体、２３
…スプリング。
実施例の超電導界磁巻線周りの縦断側面図、第２
図は従来の超電導回転電機の回転子の反駆動側の
縦断側面図、第３図は本発明の超電導回転電機の
回転子の一実施例の弁周りの縦断側面図である。 １…トルクチユーブ、２…超電導界磁巻線、３
…ヘリウム容器壁、６…回転軸、７…延長軸、１
０…ヘリウムタンク（冷媒タンク）、１１…自由
表面、１２…通流穴、１３…熱交換器、１４…ヘ
リウム注入管、１５…排出管、１６…第１の導出
口、１７…第２の導出口、１８…導出管、１９…
弁、２０…出口、２０ａ…穴、２２…弁体、２３
…スプリング。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 冷媒タンクを有し、かつ回転軸に連結された
トルクチユーブと、このトルクチユーブに固定さ
れた超電導界磁巻線とを備え、前記冷媒タンクは
その内部に液体冷媒の自由表面が形成され、かつ
この自由表面より内径側には蒸発冷媒を導出する
第１の導出口が設けられ、この第１の導出口には
外部に通じる排出管が連結されている超電導回転
電機の回転子において、前記界磁巻線と同じ径あ
るいは外径側に、前記蒸発冷媒を導出する第２の
導出口と、この導出口に連結され、かつその端部
が前記自由表面より内径側に位置するように前記
排出管内に開口した導出管とが設けられると共
に、前記第１の導出口に前記回転子の予冷時に閉
で、運転時に開となる制御自在な弁が設けられた
ものであることを特徴とする超電導回転電機の回
転子。 ２ 前記弁が、弁体と、この弁体を押えるスプリ
ングとから構成されると共に、前記弁体は前記回
転子の半径方向に可動であり、前記スプリングは
前記回転子が低速回転の前記予冷時には前記弁体
を内径方向に押して前記第１の導出口を塞ぎ、高
速の前記定常運転時には前記第１の導出口を開放
するような強さに設定されたものである特許請求
の範囲第１項記載の超電導回転電機の回転子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59132752A JPS6110963A (ja) | 1984-06-27 | 1984-06-27 | 超電導回転電機の回転子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59132752A JPS6110963A (ja) | 1984-06-27 | 1984-06-27 | 超電導回転電機の回転子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6110963A JPS6110963A (ja) | 1986-01-18 |
| JPH0446070B2 true JPH0446070B2 (ja) | 1992-07-28 |
Family
ID=15088738
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59132752A Granted JPS6110963A (ja) | 1984-06-27 | 1984-06-27 | 超電導回転電機の回転子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6110963A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1441044B1 (en) | 2001-10-05 | 2017-11-29 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Iron core exhibiting excellent insulating property at end face |
| KR101850042B1 (ko) * | 2017-11-24 | 2018-04-18 | 제주대학교 산학협력단 | 고온초전도 회전기용 초전도 코일의 성능평가 장치 |
-
1984
- 1984-06-27 JP JP59132752A patent/JPS6110963A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6110963A (ja) | 1986-01-18 |
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