JP3217531B2 - 超電導回転子 - Google Patents
超電導回転子Info
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- 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
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Superconductive Dynamoelectric Machines (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は超電導回転電機における
超電導回転子において、特に巻線取付軸のスロット内に
収納される超電導界磁巻線を構成する超電導導体配置を
改良した超電導回転子に関する。
超電導回転子において、特に巻線取付軸のスロット内に
収納される超電導界磁巻線を構成する超電導導体配置を
改良した超電導回転子に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の超電導界磁巻線を備えた超電導回
転子としては、図2に示すような構成のものがある。図
2は超電導回転子の概略的な横断面図である。図2にお
いて、超電導導体からなる界磁巻線1は高強度非磁性鋼
からなる界磁巻線取付軸2のスロット内に納められ、強
固に固定されている。この界磁巻線の内外周部および界
磁巻線部には冷却通路が形成され、これらの冷却通路を
通して界磁巻線取付軸2の内部に有する液体ヘリウム貯
溜部および界磁巻線取付軸2の外周部に配設された液体
ヘリウム容器4内の液体ヘリウム3が循環することによ
り、巻線が冷却されるようになっている。また、液体ヘ
リウム容器4の外周部には、真空断熱層5、輻射熱シー
ルド6および真空容器を構成する常温ダンパ7が同心円
状にそれぞれ配置されている。ところで、このような構
成の超電導回転子において、界磁巻線取付軸2のスロッ
トに収納される界磁巻線としては次のように構成されて
いた。
転子としては、図2に示すような構成のものがある。図
2は超電導回転子の概略的な横断面図である。図2にお
いて、超電導導体からなる界磁巻線1は高強度非磁性鋼
からなる界磁巻線取付軸2のスロット内に納められ、強
固に固定されている。この界磁巻線の内外周部および界
磁巻線部には冷却通路が形成され、これらの冷却通路を
通して界磁巻線取付軸2の内部に有する液体ヘリウム貯
溜部および界磁巻線取付軸2の外周部に配設された液体
ヘリウム容器4内の液体ヘリウム3が循環することによ
り、巻線が冷却されるようになっている。また、液体ヘ
リウム容器4の外周部には、真空断熱層5、輻射熱シー
ルド6および真空容器を構成する常温ダンパ7が同心円
状にそれぞれ配置されている。ところで、このような構
成の超電導回転子において、界磁巻線取付軸2のスロッ
トに収納される界磁巻線としては次のように構成されて
いた。
【0003】図3は従来の1スロット分の界磁巻線を示
す図で、この界磁巻線1はスロット内に介挿された下部
絶縁スペーサ8aとサイド絶縁スペーサ8bおよび中間
絶縁スペーサ8cを介挿して超電導導体9を2列にして
納めると共に、スロット底よりこの2列のコイルを同時
に巻上げるダブル・パンケーキ方式で巻回する構成と
し、そのスロット開口側に上部スペーサ8dを挿入して
楔10により固定されている。
す図で、この界磁巻線1はスロット内に介挿された下部
絶縁スペーサ8aとサイド絶縁スペーサ8bおよび中間
絶縁スペーサ8cを介挿して超電導導体9を2列にして
納めると共に、スロット底よりこの2列のコイルを同時
に巻上げるダブル・パンケーキ方式で巻回する構成と
し、そのスロット開口側に上部スペーサ8dを挿入して
楔10により固定されている。
【0004】図4はかかる界磁巻線1の1極分の構成を
示した模式図で、界磁コイル間の超電導導体接続部11
が接続側のコイルエンド部に設けられている。ここで、
図4において、1aは界磁巻線直線部、1bは界磁巻線
エンド部である。
示した模式図で、界磁コイル間の超電導導体接続部11
が接続側のコイルエンド部に設けられている。ここで、
図4において、1aは界磁巻線直線部、1bは界磁巻線
エンド部である。
【0005】このような構成の超電導回転子において
は、界磁巻線の最内周のコイルのエンド部内周側での磁
束密度が最も高くなり、クエンチを発生しない安定した
界磁巻線を得るためにはこの高磁束密度部における超電
導導体がクエンチしない最大電流密度を基準として界磁
電流を決めている。しかし、これでは磁束密度の低い部
分の超電導導体の電流密度に過大な裕度を持たせること
になり、超電導導体の能力を有効に利用できず、界磁巻
線の性能が低くなる問題がある。
は、界磁巻線の最内周のコイルのエンド部内周側での磁
束密度が最も高くなり、クエンチを発生しない安定した
界磁巻線を得るためにはこの高磁束密度部における超電
導導体がクエンチしない最大電流密度を基準として界磁
電流を決めている。しかし、これでは磁束密度の低い部
分の超電導導体の電流密度に過大な裕度を持たせること
になり、超電導導体の能力を有効に利用できず、界磁巻
線の性能が低くなる問題がある。
【0006】また、従来の超電導回転子では界磁巻線の
コイル間の接続部をエンド部に設けているため、界磁巻
線の長さが長くなり、超電導回転子全体の寸法が大きく
なる問題がある。
コイル間の接続部をエンド部に設けているため、界磁巻
線の長さが長くなり、超電導回転子全体の寸法が大きく
なる問題がある。
【0007】さらに、コイル間の接続を行わない側のコ
イルエンド部には接続部を設ける必要がないため、コイ
ルエンド部の長さは長くならないが、この場合には両コ
イルエンド部の長さが異なるために、界磁巻線の磁気中
心位置が不明確になるという問題がある。勿論、接続を
行わないコイルエンド部の長さの接続を行う側と同一と
すれば、磁気中心位置は明確になるが、この場合にはさ
らに界磁巻線長さが長くなって超電導回転子の寸法増大
を招く。
イルエンド部には接続部を設ける必要がないため、コイ
ルエンド部の長さは長くならないが、この場合には両コ
イルエンド部の長さが異なるために、界磁巻線の磁気中
心位置が不明確になるという問題がある。勿論、接続を
行わないコイルエンド部の長さの接続を行う側と同一と
すれば、磁気中心位置は明確になるが、この場合にはさ
らに界磁巻線長さが長くなって超電導回転子の寸法増大
を招く。
【0008】このことについては、コイル間の接続をス
ロット内で行う方法があるが、超速応形超電導発電機に
使われる超電導回転子の界磁巻線のように界磁電流を急
変させるような場合には、スロット内の列間および対地
間に大きな電圧が発生するため、スロット内でコイル間
の接続を行うと接続部の絶縁が十分施せないという問題
があった。
ロット内で行う方法があるが、超速応形超電導発電機に
使われる超電導回転子の界磁巻線のように界磁電流を急
変させるような場合には、スロット内の列間および対地
間に大きな電圧が発生するため、スロット内でコイル間
の接続を行うと接続部の絶縁が十分施せないという問題
があった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】このように従来の超電
導回転子においては、界磁巻線の界磁電流密度が高磁束
密度部分における超電導導体がクエンチしない最大電流
密度により制限されるため、超電導導体の性能に比べて
巻線とした場合の性能が低くなる問題がある。また、コ
イルエンド部にコイル間の接続部を設けるため、界磁巻
線が長くなり、超電導回転子の寸法が大きくなる問題が
あった。
導回転子においては、界磁巻線の界磁電流密度が高磁束
密度部分における超電導導体がクエンチしない最大電流
密度により制限されるため、超電導導体の性能に比べて
巻線とした場合の性能が低くなる問題がある。また、コ
イルエンド部にコイル間の接続部を設けるため、界磁巻
線が長くなり、超電導回転子の寸法が大きくなる問題が
あった。
【0010】本発明は上記問題を解決するためになされ
たもので、界磁巻線のエンド部の磁束密度を低減するこ
とによって界磁電流の増加を可能とし、またエンド部の
スロット内でコイル間の接続を行うことにより、寸法が
小さく高性能な界磁巻線を備えた超電導回転子を提供す
ることを目的とする。
たもので、界磁巻線のエンド部の磁束密度を低減するこ
とによって界磁電流の増加を可能とし、またエンド部の
スロット内でコイル間の接続を行うことにより、寸法が
小さく高性能な界磁巻線を備えた超電導回転子を提供す
ることを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、巻線取付軸に設けられたスロットに超電導
界磁巻線を直線部スロット内における超電導導体配置が
2N列にして収納してなる超電導回転子において、エン
ド部スロット内の超電導導体配置を一番内側のスロット
部をN列とし、それより外側のスロット部を2N列と
し、最外周のスロット部をN列にしたものである。ま
た、上記手段に加えてコイル間の接続をコイルエンド部
の超電導導体が2N列巻回されたスロット内で接続する
ようにしたものである。
成するため、巻線取付軸に設けられたスロットに超電導
界磁巻線を直線部スロット内における超電導導体配置が
2N列にして収納してなる超電導回転子において、エン
ド部スロット内の超電導導体配置を一番内側のスロット
部をN列とし、それより外側のスロット部を2N列と
し、最外周のスロット部をN列にしたものである。ま
た、上記手段に加えてコイル間の接続をコイルエンド部
の超電導導体が2N列巻回されたスロット内で接続する
ようにしたものである。
【0012】
【作用】このような構成の超電導回転子とすれば、次の
ような作用効果を得ることができる。一般的に界磁巻線
の磁束分布はコイルエンド部で磁束密度が高くなってお
り、最内周コイルの内周側コイルエンド部で最大とな
る。
ような作用効果を得ることができる。一般的に界磁巻線
の磁束分布はコイルエンド部で磁束密度が高くなってお
り、最内周コイルの内周側コイルエンド部で最大とな
る。
【0013】本発明ではこの部分のスロット内の列数が
N列と従来のものの半分になるため、この部分での磁束
密度は大幅に低減される。また、磁束密度の高くなるコ
イルエンド部のコーナ部では、全てのコイルがN列ずつ
に分離されるため、この部分での磁束密度も低減され
る。
N列と従来のものの半分になるため、この部分での磁束
密度は大幅に低減される。また、磁束密度の高くなるコ
イルエンド部のコーナ部では、全てのコイルがN列ずつ
に分離されるため、この部分での磁束密度も低減され
る。
【0014】このように従来の超電導界磁巻線におい
て、磁束密度が高くなる部分の磁束密度が低減されるこ
とによって、界磁巻線電流を従来のものより高め、界磁
巻線の性能を向上させることができる。また、コイル間
の接続をコイルエンド部の超電導導体が2N列からなる
スロット内で行っているため、コイルエンド部に特別な
超電導導体接続のためのスペースが不要となり、しかも
コイルエンド部が短くてすむため、超電導回転子の寸法
を小さく抑えることができる。さらに、両側のコイルエ
ンド部の長さが同一となるため、界磁巻線の磁気中心位
置も明確になる。
て、磁束密度が高くなる部分の磁束密度が低減されるこ
とによって、界磁巻線電流を従来のものより高め、界磁
巻線の性能を向上させることができる。また、コイル間
の接続をコイルエンド部の超電導導体が2N列からなる
スロット内で行っているため、コイルエンド部に特別な
超電導導体接続のためのスペースが不要となり、しかも
コイルエンド部が短くてすむため、超電導回転子の寸法
を小さく抑えることができる。さらに、両側のコイルエ
ンド部の長さが同一となるため、界磁巻線の磁気中心位
置も明確になる。
【0015】
【実施例】以下本発明の一実施例を図面を参照して説明
する。
する。
【0016】図1は本発明による超電導回転子における
超電導界磁巻線の構成例を示すもので、(a)は界磁巻
線の接続を示す模式図であり、(b)は(a)のA−A
線に沿う矢視断面図である。図1に示すように界磁巻線
1は、界磁巻線直線部1aにおいては超電導導体が2列
により構成されているが、界磁巻線エンド部1bでは図
示するように最内周側が1列となり、その外側には直線
部#1コイルの外周側及び#2コイル内周側の2列とな
るスロットが設けられる構成となっている。超電導導体
は直線部のスロット内での2列配置に従ってダブル・パ
ンケーキ方式で巻回され、図1(a)に示すように超電
導導体接続部11でコイル間の接続が行なわれる。
超電導界磁巻線の構成例を示すもので、(a)は界磁巻
線の接続を示す模式図であり、(b)は(a)のA−A
線に沿う矢視断面図である。図1に示すように界磁巻線
1は、界磁巻線直線部1aにおいては超電導導体が2列
により構成されているが、界磁巻線エンド部1bでは図
示するように最内周側が1列となり、その外側には直線
部#1コイルの外周側及び#2コイル内周側の2列とな
るスロットが設けられる構成となっている。超電導導体
は直線部のスロット内での2列配置に従ってダブル・パ
ンケーキ方式で巻回され、図1(a)に示すように超電
導導体接続部11でコイル間の接続が行なわれる。
【0017】このように構成することにより、コイルエ
ンド部の磁束密度は最内周側で超電導導体が1列に配置
されるために大幅に低減され、またコイルエンド部のコ
ーナ部では全ての位置で超電導導体が1列配置となるた
め、磁束密度が低減する。
ンド部の磁束密度は最内周側で超電導導体が1列に配置
されるために大幅に低減され、またコイルエンド部のコ
ーナ部では全ての位置で超電導導体が1列配置となるた
め、磁束密度が低減する。
【0018】従って、従来の超電導回転子において磁束
密度の高くなるコイルエンド最内周部およびコーナ部で
の磁束密度が低減されるため、従来の構成の界磁巻線よ
り界磁電流を増加させることができる。
密度の高くなるコイルエンド最内周部およびコーナ部で
の磁束密度が低減されるため、従来の構成の界磁巻線よ
り界磁電流を増加させることができる。
【0019】また、超電導導体の接続をコイルエンド部
の2列配置の導体内部で行っているため、接続のための
特別のスペースが不要となり、コイルエンド部の長さを
短縮することができる。
の2列配置の導体内部で行っているため、接続のための
特別のスペースが不要となり、コイルエンド部の長さを
短縮することができる。
【0020】この場合、超電導導体を直線部の2列配置
においてダブル・パンケーキ方式で巻回しているので、
コイルエンド部の2列配置のスロットの最上部では列間
の電圧が殆ど発生しないため、図1(b)の断面図に示
すようにコイル間の接続をこの列間中央で行うことによ
り、列間および対地間の絶縁を十分に施すことができ
る。なお、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、その要旨を変更しない範囲で種々変形して実施する
ことができることは勿論である。
においてダブル・パンケーキ方式で巻回しているので、
コイルエンド部の2列配置のスロットの最上部では列間
の電圧が殆ど発生しないため、図1(b)の断面図に示
すようにコイル間の接続をこの列間中央で行うことによ
り、列間および対地間の絶縁を十分に施すことができ
る。なお、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、その要旨を変更しない範囲で種々変形して実施する
ことができることは勿論である。
【0021】
【発明の効果】以上述べたように本発明にれば、超電導
界磁巻線のコイルエンド部最内周側およびコーナ部の磁
束密度を低減できるので、界磁電流を増大してより強力
な磁場を得ることが可能となり、超電導導体の能力を有
効に利用することができる超電導回転子を得ることがで
きる。また、特別なスペースを設けずにコイル間の接続
が行えるので、界磁巻線の長さが短縮でき、小型の超電
導回転子を得ることができる。
界磁巻線のコイルエンド部最内周側およびコーナ部の磁
束密度を低減できるので、界磁電流を増大してより強力
な磁場を得ることが可能となり、超電導導体の能力を有
効に利用することができる超電導回転子を得ることがで
きる。また、特別なスペースを設けずにコイル間の接続
が行えるので、界磁巻線の長さが短縮でき、小型の超電
導回転子を得ることができる。
【図1】本発明による超電導回転子の一実施例における
超電導界磁巻線の構成を示すもので、(a)は界磁巻線
の接続を示す模式図、(b)は(a)のA−A線に沿う
矢視断面図。
超電導界磁巻線の構成を示すもので、(a)は界磁巻線
の接続を示す模式図、(b)は(a)のA−A線に沿う
矢視断面図。
【図2】従来の2極の超電導回転子の概略的な構成例を
示す横断面図。
示す横断面図。
【図3】従来の1スロット分の界磁巻線を示す図。
【図4】従来の界磁巻線の接続構成を示す模式図。
1……界磁巻線、2……界磁巻線取付軸、3……液体ヘ
リウム、4……液体ヘリウム容器、5……真空断熱層、
6……輻射熱シールド、7……常温ダンパ、8a,8
b,8c,8d……絶縁スペーサ、9……超電導導体、
10……楔、11……超電導導体接続部。
リウム、4……液体ヘリウム容器、5……真空断熱層、
6……輻射熱シールド、7……常温ダンパ、8a,8
b,8c,8d……絶縁スペーサ、9……超電導導体、
10……楔、11……超電導導体接続部。
Claims (2)
- 【請求項1】 巻線取付軸に設けられたスロットに超電
導界磁巻線を直線部スロット内における超電導導体配置
が2N列にして収納してなる超電導回転子において、エ
ンド部スロット内の超電導導体配置を一番内側のスロッ
ト部をN列とし、それより外側のスロット部を2N列と
し、最外周のスロット部をN列にしたことを特徴とする
超電導回転子。 - 【請求項2】 請求項1に記載の超電導回転子におい
て、スロット間の超電導導体の接続をエンド部のスロッ
ト内で行うようにしたことを特徴とする超電導回転子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06770193A JP3217531B2 (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | 超電導回転子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06770193A JP3217531B2 (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | 超電導回転子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06284691A JPH06284691A (ja) | 1994-10-07 |
JP3217531B2 true JP3217531B2 (ja) | 2001-10-09 |
Family
ID=13352527
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP06770193A Expired - Fee Related JP3217531B2 (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | 超電導回転子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3217531B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10507589A (ja) † | 1994-10-13 | 1998-07-21 | アメリカン スーパーコンダクター コーポレイション | 輪郭が変化する超電導磁気コイル |
-
1993
- 1993-03-26 JP JP06770193A patent/JP3217531B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06284691A (ja) | 1994-10-07 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
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S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
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