JPS6118344A

JPS6118344A - 超電導回転電機の回転子

Info

Publication number: JPS6118344A
Application number: JP59140796A
Authority: JP
Inventors: Akinori Ueda; 明紀上田; Koichi Okamoto; 岡本　紘一
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1984-07-05
Filing date: 1984-07-05
Publication date: 1986-01-27

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】〔発明の技術分野〕この発明は超電導回転電機の回転子、特に超電導界磁コ
イルをコイル取付軸に保持する構造に関するものである
。

〔従来の技術〕

従来この種の一般的な回転子として第１図に示すものが
あった。第１図において、（１）はトルクチューブ、（
２）はトルクチューブ（１）の中央部を形成するコイル
取付軸、Ｉ３）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）のそれぞれ外周部及び側面部に取り付けられたヘリ
ウム外筒及びヘリウム端板、（８）及び（９）はそれぞ
れ駆動側、反駆動側端部軸、［１０）はこれらの端部軸
（８）。

（９）を軸支する軸受、Ｕ旧よ界磁電流供給用のスリッ
プリング、０２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、１１３は側部輻射シールド、圓
は真空部である。

上記構成からなる超電導回転電機の回転子におイテハ、
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
磁コイル（３）に強力な磁界を発せる。この超電導界磁
コイル＋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、ヘリウム外周（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圓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
）に回転トルクを伝えるトルクチューブ（１）を薄肉円
筒とし、且つ熱交換器ｉ＋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−らの軸側により
侵入する熱を低減するため、側部軸側シールド１１３が
設けられている。

一方、常温ダンパ（４）及び低温ダンパ１５）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）を保護すると共に、電力系統のしよう乱〔こよる回
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（５）はヘリ
ウム容器部への軸側シールドとしての機能を兼ねる方式
が一般的である。尚、第１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
続されているヘリウム導入、排出装置は省略１ノでいる
。

超電導界磁コイル（３）は第２図に示すように直線部＋
３１＋、アーク部（３２１１コ一ナ部關を有する構造と
なっている。この超電導界磁コイル（３）が運転中に動
くと摩擦熱によって超電導破壊を起こすので、堅固に保
持する必要がある。

又、第１図から判るように〜超電堺界ｉ磁コイル（３）
は、ヘリウム外周（６）、低温ダン６’？　＋５１、常
温ダンパ（４）によって三重に覆われているので、点検
・修理が非常に困難である。特に、回転電機においては
、高い信頼性が要求されるので、超電導界磁コイル（３
）の保持方法は、超電導回転電機の成否の鍵であるとい
っても過言ではない。

従来この種の超電導界磁コイル（３）の保持方法として
は、特開昭５７−１６６８８９号公報に記載されるもの
がある。この保持方法は第３図に示すように、超電導界
磁コイル（３）の直線部（３１１はコイル取付軸（２）
に形成されたスロットの直線部に収納されそのスロット
に挿入された楔ｕ５１で保持され、超電導界磁コイル（
３）のアーク部間とコーナ部（２）はコイル取付軸（２
）に形成された段落ち部に収納され保持環（１６１と絶
縁つめ物Ｕηで保持されている。なお、保持環（■ωの
内周側には絶縁カバー凶が配設されている。

第４図は第１図のＩＶ−ＩＶ線における断面図、即ち、
超１寛導界磁コイル（３）の直線部（３１）の円周方向
の断面図を示し、第４図において、（２）はコイル取付
軸、（３）は超電導界磁コイル、ｕ９は楔、（１秒はコ
イル取付軸（２）の表面に軸方向に形成されたスロット
、（１！Ｉ）はスロット内絶縁、囚は楔絶縁である。こ
の構成において、超電導界磁コイル＋３１は、Ａ−Ａ線
を取り巻くように巻回しており、従って、Ａ−Ａ線を極
中心として強力な磁界を発生する。楔０５１は超電導界
磁コイル（３）をスロット器内に堅固に保持するように
打ち込まれている。従って、コイル保持の信頼性は高い
。

又、第５図は超電導界磁コイル（３）のアーク部■の軸
方向の断面図を示し、第５図において、（１）はトルク
チューブ、（２）はコイル取付軸、（３）は超電導界磁
コイル、（６）及び（７）はヘリウム外筒及びヘリウム
端板、（１６）は保持環、１７１は絶縁つめ物、１２１
１は絶縁敷板、（支）は絶縁カバーである。第３図、第
５図において、超電導界磁コイル（３）のアーク部（濶
とコーナ部間はコイル取付軸（２）に形成された段落ち
部に収納され、その隙間に絶縁つめ物ｕ′７）が堅固ｆ
こ打ち込まれており、更に、その上から保持環Ｏωが焼
ばめられている。

しかしながら、超電導界磁コイル（３）のアーク部（３
３）とコーナ都市、即ち、コイル取付軸（２）に形成さ
れた段落ち部における大きな体積を占める絶縁つめ物ｕ
′７）の熱収縮量はコイル取付軸（２）や超電導界磁コ
イル（３）の熱収縮量に比べ約２程度度大きく、常温で
の製作段階で絶縁っめ物ｔ１７）を堅固に打ち込んでも
極低温に冷却すると、絶縁−っめ物ｄηと超電導界磁コ
イル＋３１との間に隙間が生じる。絶縁っめ物ｕ７）は
大きな体積を有するのでこの隙間も大きなものとなり、
従って、運転中に振動などの原因で超電導界磁コイル（
３）が動き、摩擦熱によって超電導破壊を起こす恐れが
ある。

この改善案としては、第６図に示すように、超電導界磁
コイル（３）の直線部ｆ３１１．アーク部国、コーナ部
印）の全体をスロット［８１中に収納し楔ｏ９で保持す
る方法があるが、コイル取付ｌｌｌ１ｉ！（２）の外周
側に形成されたスロット（地の中へ、予め巻線成形され
た超電導界磁コイル（３）を組込むことができず、超電
導界磁コイル（３）をコイル取付軸（２）のスロットｕ
８）の中へ直接巻線して成形する必要がある。しかし、
スロットａｓ＋中での巻線は作業性が悪く、巻線に多大
の時間と費用が必要となる欠点がある。

〔発明の概要〕

この発明は上記のような従来のものの欠点に鑑がみてな
されたものであり、コイル取付軸に、形成されるスロッ
トを直線部、アーク部、コーナ部で構成し、スロットの
コーナ部に隣接するコイル取付軸のティース頂部に切り
欠き部を形成し、この切り欠き部に押え金を締付部材に
より楔を半径方向内向きに押し付けるように固定するこ
とｆζより、超電導界磁コイルを堅固に保持することが
でき、しかも予め巻線成形された超電導界磁コイルを組
込むことができる超電導回転電機の回転子を提供するも
のである。

〔発明の一実施例〕

以下、この発明の一実施例を第７図〜第１２図に基づい
て説明する。第７図はコイル取付軸端部を示す斜視図、
第８図は第７図■−■線における断面図、即ち、コーナ
部の断面図、第９図及び第１０図は押え金を示す平面図
及び正面図、第１１図は第７図ＸＩ−ＸＴ線における断
面図、第１２図は超尾導界硼コイルの組込み状態を示す
斜視図であり、第７図〜第１２図において、（２）はコ
イル取付軸、（３）は超電導界磁コイル、（３１）は直
線部、国はア一り部、時はコーナ部、０５１は楔、Ｇ８
）はコイル取付軸（２）に形成されたスロットであり、
直線部（１８ａ）、アーク部（１８ｂ）、コーナ部（１
８ｃ）　、により構成されている。ＩＢはスロット内絶
縁、噛は楔絶縁、（社）はコイル取付軸（２）のティー
ス頂部、（至）はスロットＲ）の：］　−ｔ　部（１８
ｃ）に隣接するコイル取付軸１２１　（７）　ティース
頂部（２３）に形成された切り欠き部、（ハ）はこの切
り欠き部（ハ）にボルトレ０により固定され、楔（１５
１を半径方向内向ききに押し付け、超電導界磁コイル（
３）のコーナ部囚ｊを堅固に保持する押え金であり、ボ
ルト（２６ｊを通すボルト穴（２５ａ）が形成されてい
る。

以上のような構成により、超電導界磁コイイル（３）の
コーナ部啜は押え金偏によってスロットｕ相中に堅固に
保持され、超電導界磁コイル；３）のアーク部（財）と
直線部（３１）は楔（１５１によってスロット（１８）
中に堅固に保持される。又、超電導界磁コイル（３）は
、第１２図に示すように、直線部Ｃ１１ｌ）とアーク部
（（財）を初めにスロット（１８＋中に収納し、その後
コーナ部（３３Ｊをスロットｕ中に収納することにより
、スロットｔ１８＋　中に組込まれる。スロット叩のコ
ーナ部（１ｓｃ）に隣接するコイル取付軸（２）のティ
ース頂部（２３）に影響されることなくスロットｕ８１
中に容易に組込むことができる。従って、工作が容易で
あり、しかも超電導界磁コイル（３）を堅固に保持でき
る。更に、超電導界磁コイル（３）の直線部ＣＩ）、ア
ーク部膳、コーナ部印）の全体をスロット１８）中に収
納し僚＋＋Ｓ及び押え金■で保持する模造としているの
で、保持環（１６）が不要となり、構造が簡単で点検・
修理が容易となると共に経済的効果も嶋い。

ところで、ボルト２６）には超電導界磁コイル（３）と
押え金内の遠心力が作用する。超電導回転電機の回転子
は高速で回転するので、ボルトＷ＋の応力は大きなもの
となる。この応力を低減するには、比重の比較的小さな
チタン又はチタン合金で押え全幅）を製作することが好
ましく、このようなチタン製の押え金□とすることによ
り、ボルト（２１１ｉ）に作用する応力を低減すること
ができる。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明した通り、コイル取付軸に形成され
るスロットを直線部、アーク部、コーナ部で構成し、ス
ロットのコーナ部に隣接するコイル軸のティース頂部に
切り欠き部を形成し、この切り欠き部に押え金を締付部
材により楔を半径方向内向きに押し付けるよう固定する
よ、うにしたので、保持環を使用することなく簡単な構
造で超電導界磁コイルを堅固に保持することができ、し
かも予め巻線成形された超電導界磁コイルを容易に組込
むことができる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図は一般的な超電導回転電機の回転子の全体概念を
示す断面図、第２図は第１図における超電導界磁コイル
の巻線後の状態を示す斜視図、第３図は従来の超電導回
転電機の回転子のコイル取付軸端部を示す斜視図、第４
図は第１図ＩＶ−ＩＶ線における断面図、第５′図は従
来の超電導界磁コイルのアーク部を示す断面図、第６図
は従来の他の超電導回転電機の回転子のコイル取付軸端
部を示す斜視図、第７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のコイル取付軸端部を示す斜視図
、第８図は第７図■−■線における断面図、第９図及び
第１０図はこの発明に係わる押え金を示す平面図及び正
面図、第１１図は第７図ＸＩ−Ｘ［線における断面図、
第１２図はこの発明に係わる超電導界磁コイルの組込み
状態を示す斜視図である。図において、（２）はコイル取付軸、１３）は超電導界
磁コイル、＋３１）は直線部、国はアーク部、鯛）はコ
ーナ部、口５）は楔、（１８）はスロット、（１ｓ　ａ
）は直線部、（１８ｂ）はアーク部、（１８Ｃ）はコー
ナ部、囚）はティース頂部、（２小は切り欠き部、内は
押え金、因）は締付部材である。尚、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）軸表面に直線部とアーク部を有するスロットが形
成されたコイル取付軸と、このコイル取付軸のスロット
中に収納される超電導界磁コイルと、上記スロットに挿
入され上記超電導界磁コイルを保持する楔と、上記スロ
ットの直線部とアーク部とのコーナ部に隣接する上記コ
イル取付軸のテイース頂部に形成された切り欠き部と、
この切り欠き部に締付部材により固定され上記楔を半径
方向内向きに押し付け上記スロットのコーナ部の上記超
電導界磁コイルを保持する押え金とを備えたことを特徴
とする超電導回転電機の回転子。
（２）押え金はチタン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）押え金はチタン合金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
。