JPS6118351A

JPS6118351A - 超電導回転電機の回転子

Info

Publication number: JPS6118351A
Application number: JP59140803A
Authority: JP
Inventors: Akinori Ueda; 明紀上田
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Ω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ｍｌ及び側面部に取付けられたヘリ
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、０］）は界磁電流供給用のスリ
ップリング、＠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、（至）は側部輻射シールド、α
→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、電気抵抗を琴の
状態とし、列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、ヘリウム外筒（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＜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、且つ熱交換器四を設け、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Ｏ３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）はヘリウ
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、排出装置は省略している。

超電導界磁コイル（３）は第２図に示すように直線部０
υ、アーク部０つ、コーナ部曽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、超電導界磁コイル（３）は
、ヘリウム外筒（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号公報に記載みれるもの
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０ρ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たそのスロットに
挿入された楔（ハ）で保持され、超電導界磁コイル（３
）のアーク部に）とコーナ部（至）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αＱと絶縁つ
め物αηで保持されている。なお、保持環Ｑ６の内周側
には絶縁カバー悴が配設されている。

第４図は第１図のｆｆ−ＩＴ線における断面図、即ち、
超電導界磁コイル（３）の直線部０めの円周方向の断面
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、（ハ）は楔、（至）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であ
り、直線部スロットと段付部スロットにより構成されて
いる。（ＩＩはスロット内絶縁、（イ）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。楔に）は超電導
界磁コイル（３）をスロット（至）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）のアーク部に）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、αＱは保持環、α力は絶縁つめ物、Ｑυは絶縁
敷板、（イ）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（２）とコー
ナ部（至）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Ｑ７１が堅固に打ち
込まれており、更に、その上から保持環αＱ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（２
）とコーナ部に）、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Ｏ
４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
作段階で絶縁つめ物αηを堅固に打ち込んでも極低温に
冷却すると、絶縁つめ物α力と超電導界磁コイル（３）
との間に隙間が生じる。絶縁つめ物αηはコイル取付軸
（２）に固定されていないため移動する可能性があり、
絶縁つめ物α力により隙間が集積した場合、この隙間は
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。又、超電導界磁コイル（３）
の遠心力に対する保持に保持ＲａＱが“必要であり、構
造が複雑となり点検・修理に多大の労力を要してい一二
。

〔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た段付部ス
ロット部で第１の支持部材を超電導界磁コイルのコーナ
部に隣接して配置し、その第１の支持部材を締付部材に
よりコイル取付軸に・固定し、この第１の支持部材上に
押え金を配置して超電導界磁コイルのコーナ部を保持す
る楔を半径方向内向きに押し付けるようコイル取付軸に
固定し、段付部スロット部で楔溝が形成された第２の支
持部材を超電導界磁コイルのアーク部に隣接して配置し
て締付部材によりコイル取付軸に固定することにより、
保持環を使用することなく簡単な構造で段付部スロット
部の超電導界磁コイルを確実に堅固に保持することがで
きる超電導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６図〜第１２図に基づい
て説明する。第６図はコイル取付軸端部を示す斜視図、
第７図は第６図■−■線における断面図、第８図及び第
９図は押え金を示す平面図及び正面図、第１０図は第１
の支持部材を示す斜視図、第１１図は第６図ト］線にお
ける断面図、箇１２図は第２の支持部材を示す斜視図で
あり、第６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、０υは直線部、■はア
ーク部、（至）はコーナ部、ＯＦ４は楔、（至）はコイ
ル取付軸（２）に形成されたスロットであり、直線部ス
ロットと段付部スロットにより構成されている。ＩＪＱ
はスロット内絶縁、（ホ）は楔絶縁、（ホ）は段付部ス
ロット部（ハ）で超電導界磁コイル（３）のコーナ部（
至）に隣接して配置されボルト（ハ）によりコイル取付
軸（２）に固定された第１の支持部材、（ホ）はこの第
１の支持部材（ホ）上に配置されボルト（ホ）により第
１の支持部材に）に固定され、楔（財）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（至
）を堅固に保持する押え金であり、ボルトに）を通すボ
ルト穴（２５ａ）が形成されている。

に）は段付部スロット部（ト）で超電導界磁コイル（３
）のアーク部（２）に隣接して配置されたボルト（至）
によりコイル取付軸（２）に固定され、楔韓が挿入され
る楔溝（２８ａ）が形成された第２の支持部材であり、
ボルト（２）を通すボルト穴（２８ｂ）が形成されてい
る。尚、第１の支持部材（２）にはボルト（ハ）を通す
ボルト穴（２８ａ）とボルトに）のネジ大（２８ｂ）が
形成されている。

以上のような構成により、超電導界磁コイル（３）のコ
ーナ部（至）は第１の支持部材（至）及び押え金に）に
よってスロット（ハ）中に堅固に保持され、超電導界磁
コイル（３）のアーク部に）は第２の支持部材（２）に
よに堅固に保持される。又、超電導界磁コイル（３）は
、直線部０υとアーク部に）を初めにスロット（ト）中
に収納し、その後コーナ部（支）をスロット（ト）中に
収納することにより、スロット（至）中に組込まれる。

段付部スロット部（財）で第１の支持部材（ホ）を超電
導界磁コイル（３）のコーナ部（至）に隣接して配置し
、その第１の支持部材（ホ）をボルト（ハ）によりコイ
ル取付軸（２）に固定し、この第１の支持部材Ｑ上書こ
押え金（ハ）を配置し、ボルト（ト）により第１の支持
部材（至）（こ固定し、楔■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（ハ）を堅固に
保持してし）る。

そして、段付部スロット部（ト）で第２の支持部材（ハ
）を超電導界磁コイル（３）のアーク部唱こ隣接して配
置し、その第２支持部材（ハ）をボルト岨こよりコイル
取付軸（２）に固定し、楔溝（２８ａ　）に楔■を挿入
して超電導界磁コイル（３）のアーク部（イ）を堅固１
こ保持している。このように超電導界磁コイル（３）の
アーク部に）、コーナ部（至）を段付部スロ゛ソト（ト
）（こ収納し第１の支持部材■、押え金（ホ）、第２の
支持部材（イ）をコイル取付軸（２）の段付部スロット
部側こ固定しているので、第１の支持部材獣褌え金（２
）、第２の支持部材（ハ）が移動することがなく、第１
の支持部材磐、押え金輪、第２の支持部材に）の移動を
こよる隙間の集積が皆無となる。即ち、超電導界磁コイ
ル（３）周囲に隙間を生じることがなくなり、運転中に
超電導界磁コイル（３）が動くのを阻止でき、摩擦熱に
よって超電導破壊を生じること力５なｔｌ。

又、段付部スロット（至）の超電導界磁コイル（３）（
よ遠心力に対し第１の支持部材磐、押え金（ハ）、第２
の支持部材帽楔に）、（至）で保持する構造として（す
るので、保持環αＱ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し）。

ところで、第１の支持部材に）、第２の支持部材′　（
至）の材質をコイル取付軸（２）の材質と同一の材質と
することにより、極低温に冷却する際、コイル取付軸（
２）と第１の支持部材（ホ）、第２の支持部材（至）の
間の熱収縮量は零であり、超電導界磁コイル（３）と第
１の支持部材（至）、第２の支持部材（ホ）との隙間の
発生を抑制でき、超電導界磁コイル（３）の信頼性を向
上できる。

又、ボルト（財）、（ホ）、四には超電導界磁コイル（
３）と第１の支持部材（ホ）、押え金（ハ）、第２の支
持部材（ロ）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（ハ）、（ホ）、に
）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第１の支
持部材に）、押え金に）、第２の支持部材（ハ）を製作
することが好ましく、このようなチタン製の第１の支持
部材に）、押え金（ハ）、＠２の支持部材（イ）とする
ことにより、ボルト（ハ）、（イ）、翰に作用する応力
を低減することができる。

又、上記実施例では、押え金（２）がボルト（ハ）によ
り第１の支持部材四に固定され、第１の支持部材に）を
介してコイル取付軸（２）に固定された場合について述
べたが、第１の支持部材（財）、押え金（ハ）のボルト
穴を同一位置、同一大きさとすることにより、＠１の支
持部材に）と押え金（イ）を同一の締付部材によりコイ
ル取付軸（２）に−緒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築する。

〔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
た段付部スロット部で第１の支持部材を超電導界磁コイ
ルのコーナ部に隣接して配置し、その第１の支持部材を
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超電導界磁コイルのコーナ部を保持
する楔を半径方向内向きに押し付けるようコイル取付軸
に固定し、段付部スロット部で楔溝が形成された第２の
支持部材を超電導界磁コイルのアーク部に隣接して配置
し、その第２の支持部材を締付部材によりコイル取付軸
に固定するようにしたので、保持環を使用することなく
簡単な構造でコイル取付軸に形成された段付部スロット
部の超電導界磁コイルを確実に堅固に保持することがで
き、超電導破壊を生じる恐れの余ったくない信頼性の高
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１ｇ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８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斜視図、第６
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７図は第６図■−
■線における断面図、第８図及び第９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】０図はこの発
明に係わる史１の支持部材を示す斜視図、第１１図は第
６図ＸＩ−Ｘ［線における断面図、第１２図はこの発明
に係わる第２の支持部材を示す斜視図である。図において、（２）はコイル取付軸、（３）は超電導界
磁コイル、０ηは直線部、（至）はアーク部、Ｑはコー
ナ部、（ト）は楔、Ｑａｌはスロット、鋤は第１の支持
部材、ぐ→は締付部材、（ハ）は押え金、（ハ）は楔、
＠は第２の支持部材、に）は締付部材、（至）は楔であ
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）軸表面に直線部スロットと段付部スロットが形成
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、上記直線部スロット
に挿入され上記超電導界磁コイルを保持する楔と、上記
段付部スロットで上記超電導界磁コイルのコーナ部に隣
接して配置され締付部材により上記コイル取付軸の段付
部スロット部に固定された第１の支持部材と、この第１
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
、上記超電導界磁コイルのコーナ部を保持する楔を半径
方向内向きに押し付ける押え金と、上記超電導界磁コイ
ルのアーク部に隣接して配置され締付部材により上記コ
イル取付軸の段付部スロット部に固定され、上記超電導
界磁コイルのアーク部を保持する楔が挿入される楔溝が
形成された第２の支持部材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）第１の支持部材はコイル取付軸と同一の材質で構
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）第２の支持部材はコイル取付軸と同一の材質で構
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）第１の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。
（５）第１の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。
（６）第２の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。
（７）第２の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。
（８）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。
（９）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
。
（１０）押え金は第１の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９項の何れかに記載の超電導回転電機の回転子。
（１１）押え金と第１の支持部材は締付部材によりコイ
ル取付軸に一緒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９項の何れかに記載の超電導回転電
機の回転子。