JPS6118347A - 超電導回転電機の回転子 - Google Patents

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、（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）を囲続する常温ダンパ、（５つはこの
常温ダンパ（４）とコイル取付軸（２）の間に配設され
ている低温クツバ、（６）及び（７）はコイル取付軸（
２）のそ九ぞ九外局部及び側面部に敢シ付けらｉ′した
ヘリク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（ｓ）、（９）を軸支する軸受、（１１）は界
磁電流供給用のスリップリング、（１２）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、（１
３）は側部輻射シー　／ｌ／　）’　、　（１４）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
磁コイル（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、ヘリクム外筒（６）、ヘリウム端板（７）によ
り形成される液体ヘリクム容器部に供給する一方、回転
子内部を真空部（１４）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、巨つ熱交換器（１２）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（１３）が
設けられている。

一方、常温ダンパ（４〕及び低温ダンパ（５）は、固定
子からの高調波磁界シールドし、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（５）はヘリクム
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。尚、第１図においては、回転子内部のヘリ
クム導入、排出系を構成する配管類及び回転子に接続さ
れているヘリクム導入、排出装置は省略している。

超電導界磁コイル（３）　／ｉ第２図に示すように直線
部（３１）、アーク部（３２）、コーナ部（３３）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７５Ｘある。

又、第１図から判るように、超電導界磁コイル（３〕は
、ヘリウム端板（６）、低温ダンパ（５）、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ｉ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１３ｉ１１１５７−１６６８３９号公報に記＠
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（３１）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（１５）で保持され、超電導
界磁コイル（３）のアーク部（３２）とコーナ部（３３
）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ｊＪ　（１６）と絶縁つめ物（１７）で保持され
ている。

なお、保持環（１６）の内周側には絶縁力／＜　−（２
２）が配設されている。

第４図Ｆｉ第１図のＩＶ−ｆｆ線における断面図、即ち
、超電導界磁コイル（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、（１５）は楔、（１８
）はコイル取付軸（２）の表面に軸方向に形成されたス
ロツ）、（１９）はスロット内絶縁、（２０）は楔絶縁
である。この構成において、超電導界磁コイル（３）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（１５）は超電導界磁コイル（３）をスロツ）　（１
８）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）のアク部（３２）
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）　ｉｄコイル取付軸、（３）　Ｈ
超電導界磁コイル、（６）及び（７）はへリクム外筒及
びヘリクム喘板、（１６）　ｉｄ保持壌、（１７ンは絶
縁つめ物、（２１）は絶縁敷板、（２２）は絶縁゛タバ
ーである。第３図、第５図において、超電導界磁フィル
（３）のアーク部（３２）とコーナ部（３３）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（１７）が堅固に打ち込まれておシ、更
に、その上から保持環（１６）が焼ばめられでいる。

しかしながら、超電導界磁コイル（３）のアーク部（３
２）とコーナ部（ａｓ）　’、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（１７）の熱収Ｍｉ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倍程度大
きく、常温での製作段階で絶縁つめ物（１７）を堅固に
〔１７〕と超電導界磁コイル（３）すの間に隙間が生じ
る。

絶縁つめ物（１７）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。

この改善案とじで−は、第６図に示すように、超電導界
磁コイル（３）の直線部（３１）、アーク部（３２）、
コーナ部（３３）の全体をスロン）　（１８）中に収納
し楔（１５）で保持する方法があるが、コイル取付軸（
２）の外周側に形成されたスロツｌ−（１８）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（１８）の中へ直接巻線して成形する必
要がある。しかし、スロツ）　（１ｇ）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
されたものであ如、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
ーナ部に隣接するフィル取付軸のティースに切り欠き部
を形成し、このｇＪシ欠き部に支持部材を超電導界磁コ
イルに隣接して配置して締付部によりコイル取付軸に固
定し、この支持部材上に押え金を配置して楔を半径方向
内向きに押し付けるようコイル取付軸に固定することに
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１３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ｖｉ−ｖｉ線における断面図、即ち、コ
ーｊ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図は支持部材を示す斜視図、第
１２図は第７図■−履線における断面図、第１３−図は
超電導界磁コイルの組込み状態を示す斜視図であり、第
７図〜第１３図において、（２）はコイル取付軸、（３
）Ｉｉ超電導界磁コイル、（３１）は直線部、（３２）
はアーク部、’（３３）はコーナ部、（１５）は楔、（
１８）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
（１８ｃ）にょシ構成されている。（１９）はスロット
内絶縁、（２０）は楔絶縁、（２３）　Ｆｉニア　イ／
ｌ／取付軸（２）　Ｉ）　ティー　ス、（２４）ｒ／′
ｉスロッ）　（１８）のコーナ部（１８ｃ）に隣接する
コイル取付軸（２）のティース（２３）に形成された切
９欠き部、（２５）はこの欠如欠き部（２４）　Ｋ超電
導界磁コイル（３）のコーナ部（３３）に隣接して配置
されボルト（２６）によりコイル取付軸（２）に固定さ
れた支持部材、　　（２７）はこの支持部材（２５）上
に配置されボルト（２８）により支持部材（２５）に固
定され、楔（１５）を半径方向内向きに押し付け、超電
導界磁コイル（３）のコーナ部（３３）を堅固に保持す
る押え金であり、ポル）　（２８）を通すボルト穴（ｚ
７ａ）が形成されている。尚、支持部材（２５）　Ｋは
ボルト（２６）を通すボルト穴（２５ａ）とポル）　（
２８）のネジ穴（２５ｂ）が形成されてｈる。

以上のような構成により、超電導界磁コイル（３）のコ
ーナ部（３３）は支持部材（２５）及び押え金（２７）
によってスロット（１８）中に堅固に保持され、超電導
界磁フィル（３）のアーク部（３２）と直線部（３１）
は楔（１５）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１３図に示すように
、直線部（３１）とアーク部（３２）を初めにスロット
（１８）中に収納し、その後コーナ部（３３）をスロッ
ト（１８）中に収納することにより、スロット（１８）
中に組込まれる。スロツ）　（１８）のコーナ部（１８
ｃ）に隣接するコイル取付軸（２）のティース（２３）
に切り欠き部（２４）を形成しているので、超電導界磁
コイル（３）のコーナ部（３３）はティース（２３）に
影響されることなくスロツ）　（１８）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（３υ：アーク部（３２）、コーナ部（３３
）の全体をスロット（１８ン中に収納し楔（１５）及び
支持部材（２５）、押え金（２７）で保持する構造とし
ているので、保持ｉ　（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高＾。

トコろで、ポルｌ−（２６）、（２８）には超電導界磁
コイル（３）と支持部材（２５）と押え金（２７）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（２６）　、（２８）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
はチタン合金で支持部材（２５）、押え金（２７）を製
作することが好ましく、このようなチタン製の支持部材
（２５）、押え金（２７）とすることにより、ボルト（
２６）、（２８）に作用する応力を低減することができ
る。

又、上記実施例では、押え金（２７）がポルｈ　（２８
）によυ支持部材（２５）　Ｋ固定され、支持部材（２
５）を介してコイル取付軸（２）ｔて固定された場合に
ついて述べたが、支持部材（２５）、押え金（２７）の
ボルト穴を同一位置、同一大きさとすることにより、支
持部材（２５）と押え金（２７）を同一の締付部材によ
りコイル取付軸（２）に−諸に固定するようにしてもよ
く、上記実施例と同様の効果を奏する。

〔発明の効果］ この発明は以上説明した通シ、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に
切り欠き部を形成し、この切り欠き部に支持部材を超電
導界磁コイルに隣接して配置して締付部材によりコイル
取付軸に固定し、この支持部材上に押え金を配置して楔
を半径方向内向きに押し付けるようコイル取付軸に固定
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１１ｉ１１１１端部を示す
斜視図、第４図は第１図ｆｆ−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■−糧線における断面図、
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図はこの発明に係わる支持部材
を示す斜視図、第１２図は第７図■−■線における断面
図、第１３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）ｌ−１’コイル取付軸、（３ンは超
電導界磁コイル、（３１）は直線部、（３２）はアーク
部、（３３）はコーナ部、（１５）は楔、（１８うけス
ロット、（１８ａ）ｕｎ線部、（ｌ　ｓｂ）はアーク部
、（１８ｃ）はコーナ部、　　（２３）はティース、（
２４）は切り欠き部、（２５〕は支持部材、（２６）は
締付部材、（２７）は押え金である。 尚、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （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に形成された切り欠き部と、この
   切り欠き部に上記超電導界磁コイルと隣接して配置され
   、締付部材により上記コイル取付軸に固定された支持部
   材と、この支持部材上に配置されて上記コイル取付軸に
   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. （２）支持部材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. （３）支持部材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。
4. （４）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。
5. （５）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
   。
6. （６）押え金は支持部材を介してコイル取付軸に固定さ
   れることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第５項
   の何れかに記載の超電導回転電機の回転子。
7. （７）押え金と支持部材は締付部材によりコイル取付軸
   に一諸に固定されることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項乃至第５項の何れかに記載の超電導回転電機の回転
   子。