JPS6118353A - 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ＩＩＪＯ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）はトルク低温ダンパ、（６
）及び（７）はコイル取付軸［２１のそれぞれ外周部及
び側面部に取シ付けられたヘリクム外筒及びヘリクム端
板、　＋８）及び（９）はそれぞれ駆動“側９反駆動側
端部軸、　ｔｌｏｌはこれらの端部軸＋８１１　＋９＋
を軸支する軸受、（ｌすは界磁電流供給用のスリップリ
ング、（６）はトルクチューブｉｌｌに形成或いは配置
されている熱交換器、０樽は側部輻射シールド、α軸重
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
ｔ３）　ｋ極低温に冷・却することによシ、−気抵抗全
零の状態とじ、励磁損失をなくすことによシ、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）に父流電力を発生させる。この超電導界磁コ
イルｔｌｌを極低温に冷却、保持するために液体ヘリク
ムを反駆動側端部軸（９）の中央部から専入営（図示せ
ず）ｋ通じ、ヘリクム外筒（６）、ヘリクム端板（７）
によシ形成される液体ヘリクム容器都に供給する一方１
回転子内郡を真空部（１４１によシ高真空に保つと共に
、極低温の超電導界イ弦コイル＋３）及びコイル敢行＠
（２）に回転トルクを伝えるトルクチューブｉｌｌ　ｉ
薄肉円筒とし、且つ熱交換器側を設け、このトルクチュ
ーブｔｌｌ　’ｉ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（ｌ場が設けられている。

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（６）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。

何、第１図においては２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
クム専入、排出装置は省略している。

超電導界磁コイル（３Ｊは第２図に示すように直＃ｆ４
ａη、アーク部に）、コーナ都曽を何する構造となって
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金量こすので、堅固に保持する
必要がある。

又、第１図からヤ」るように９Ｍｉ電専電磁界磁コイル
）は、ヘリクム外筒（６）、低温ダンパ（５１、常温ダ
ンパ１４１によって三重に覆われているので２点検・修
理が非常に困難である。特に１回転篭機においては、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ｔａｌｌの保持方法とし
ては、特開昭５７−１６６８１１９号公報に記載される
ものがある。この保持方法は第８図に示すように、超電
導界磁コイル（３〕の直線部６υ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ｗａ５）で保持され、超電導界磁コイル＋
３）のアーク部に）とコーナ都（至）は駅材軸（２）に
形成された段落ち都に収納され保持環−と絶縁つめ物０
ηで保持されている。

なお、保持環＋ｌ［９の内周側にｌ−１：絶縁カバー−
が配設されている。

第４図は第１図のＩＶ　−ＩＶ線におけるｙｆｒ面図。

即ち、超電導界磁コイル（３）の直線部０υ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、（３ｊは超電導界磁コイル、Ｕのは契、１＋〜ほコ
イル取付軸（２）の表向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。（Ｉ９）はスロット内絶縁−例は実絶縁であ
る。この構成において、超電導界磁コイル＋３］？ｉ、
Ａ−Ａ線を収り巻くように券回しており、従って、Ａ−
Ａ線を極中心として強力な磁界ｆｃ発生する。横置は超
電導界猷コイル＋３）　’にスロッ）Ｈ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図は超亀導界はコイル＋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１２）はコイル取付軸、（３）
は超電導界磁コイル、（６）及び（７）はヘリウム端板
及びヘリウム端板、Ｑ匈は保持環、０？）は絶縁りめ物
。

馨りは絶縁敷板、翰は絶縁カバーである。第８図。

第５図において、超′亀導界磁コイル（３）のアーク部
に）とコーナ＠ｖ：ｉはコイ／ｌ／ＪＩＸ材軸（２〕に
形成された段落ら郡に収納され、隙間に絶縁っめ物θη
が堅固に打ち込まれておシ、更に、その上から保持環Ｈ
が焼ばめられている。

しかしながら、超′Ｉｌｔ辱界磁コイル（３）のアーク
部に）とコーナｓ峙、即ち、コイル取付＠（２）に形成
された段落ち都における大きな体積を占めるＨ！、縁つ
め物同の熱収縮量はコイル取付軸（２１や超′亀導界磁
コイル（３）の熱収縮量に比べ約２程度度大さく、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αηと超祇尋界磁コイ＃
　ｉ３）との間に隙間が庄じる。絶縁つめ物Ｏηはコイ
ル取付軸＋２１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（ｌηにより隙間が集積した場合、
この隙間は大きなものとな９Ｉ従って、運転中に振切な
どの原因で超電導界磁コイル（３）が助さ、摩擦熱によ
って超電辱仮壊ｒ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原調が必要であ
り、構造が複雑となり点検・修８！に多大の労力？］ｌ
−要していた。

〔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
ロット部で支持部材を超電導界磁コイルのアーク部及び
コーナ都に隣接して配置し、支持部材全締付部材にょク
コイル取付軸に固定し、支持部材上に押え金と配置して
超電導界磁コイルのアーク部及びコーナ那を保持する′
ｓを牛径方向円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、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る超成
辱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６図〜第９図に基づいて
説明する。第６図はコイル取付軸端部を示″ｒ斜視図、
第７図は第６図■−■線における断面図、第８図は押え
金を示す斜視図、第９図は支ｎｓｕを示す斜視でるり、
第６図〜第９図において、（２）はフィル取付軸、（３
）は超電導界磁コイル、６◇は直線部、に）はアーク部
、に）はコーナ都、ｕ帖遣、賭はコイル取付軸（２）に
形成されたスロットでらり、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。（１９）はスロット内絶
縁、四は秋絶縁、翰は段付部スロット部霞で超電導界磁
コイルｆａｌｌのアーク部（２）及びコーナｍに）Ｋ隣
接して配置されたボルト体慟によクコイル取付軸ｔ２１
に固定された例えば複数に分割された支持部材、四はこ
れら支持部材（ハ）上に配置さｎボルト礪により支持部
材（ハ）に固定され、超電導界磁コイル（３）のアーク
Ｓ＠及びコーナＳ■を保持する＃！！（財）全半径方向
内向きに押し付け。

超電導界憬コイル＋３）のアーク部■及びコーナ部峙を
堅固に保持する押え金であり、ボルト（至）を通すボル
ト穴（ｊ１５ａ）が形成されている。何、支ｎ部材端に
はボルト（財）を通すボルト穴（ｌｌ１８ａ）とボルト
礪のネジ大（２８ｂ）が形成されている。

以上のよ５な構成により、超′砿導界磁コイルのアーク
（財）及びコーナ郡縛は支持部＃（支）及び押え金鋼に
よってスロットα樽中に堅固に保持され。

超電導界磁コイル（：１１の直線ｆＸ　’ａＴ）　（１
’ｉ　８０句によってスロット輌中に堅固に保持される
。又、超電導界磁コイル（３）は、直線部（ロ）とアー
ク都磐を初めにスロットα樽中に収納し、その後コーナ
部峙ｔスロット舖中に収納することにより、スロット（
１１１９中に組込まれる。段付部スロット部端で支持部
材−を超成導界喰コイル＋３）のアーク部に）及びコー
ナ部（至）に隣接して配置し、支持部材＠をポル）Ｎに
よりコイル取付５（２）に固定し、支持部材端上に押え
金１２１１９を配置し、ポル）Ｍにより支持部材−に固
定し、楔１２力を半径方向内向きに押し付け９Ｍｉ電導
界磁コイルｔｅｌのアークＳ＠及びコーナ部（至）を堅
固に保持している。このように超電導界磁コイル（３）
のアーク部得、コーナ部■を段付部スロットＯＩ９に収
納し支持部材１．四、押え金鋼をコイル取付軸（２）の
段付部スロット部θ〜に固定しているので、支持部材呵
、押え金■が移動することがなく、支持部材−，押え金
（ロ）の移動による隙間の集積が皆無となる。即ち、超
電導界磁コイル（３ｊ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）が幼くのｔ阻止で
き、摩擦熱によって超電導破壊を生じることがない。

又２段付部スロツ）Ｈの超屯専界磁コイル（３）は遠心
力に対し支持部材１２３）押え企陵、楔シηで保持する
構造としているので、保狩環（ｌｅが不要となり、構造
が簡単で点検・修理が容易となると共ＶＣ経済的効果も
高い。

ところで、支持部材−の材質上コイル取付軸（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＋２１と叉持部材口の間の熱収縮量は零
であり、超電導界磁コイル＋３）と支持部材−との隙間
の発生を抑制でき、超電導界磁コイル（３）の信頼性全
向上できる。

又、ボルト１２４１．（ハ）には超電導界磁コイル（３
ｊと支持部材−１押え金（至）の遠心力が作用する。超
ｔｊＬ４回転電機の回転子は高速で回転するので。

ボルト（財）、（ハ）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
タン台金で支持部材（ハ）、押え企＋２５全製作するこ
とが好ましく、このようなチタン製の支［Ｓ＃（ハ）、
押え金（至）とすることにより、ボルト（財）、■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、押え企頴がボルト（財）によル支
持部材−に固定され、支持部材−を介してコイル取付軸
（２）に同定された場合について述企（至）全同一の締
付部材によりコイル取付軸（２１に−ｍ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り、コイル取付軸に形成され
た設付部スロット郡で支持部材を超電導界磁コイルのア
ーク部及びコ一す部に隣接して配置し１支持部材を締付
部材によりコイル取付軸に固定し、支持部材上に押え金
を配置して超電導界磁コイルのアーク部及びコーナｆ４
を保持する楔ヲ半径方向内同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コイル取付軸に形成された段付部ス
ロット部のＭｉ域導界憔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全くない信頼性
の高い、Ｍｉ電電画回転電機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８図は従来の超゛屯等
回転電機の回転子のコイル取材軸端部上＊す斜視図、第
４図は第１ＩＶ−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１％８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
イル取付軸端部金示ｆ斜硯図、第７図は第６図■−■線
における断面図、第８図はこの発明に係わる押え金を示
ｆ斜視図、第９図はこの発明に保わる支持部材を示す斜
視図であるＯ 図において、（２）はコイル取付軸、ｔ３］ｒｉ超′成
導界磁コイル、Ｏｐは直線部、に）はアーク都、に）は
コーナ都、　ｌｌ５１は楔、θ樽にスロット、＠は支持
部材、−は締付部材、（至）は押え金、３ηは楔である
。 匈１図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （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アーク部及び
   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支持部材と、上
   記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アーク部及びコーナ部を保持
   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. （３）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。
4. （４）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。
5. （５）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。
6. （６）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
   。
7. （７）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６項
   の何れかに記載の超電導回転電機の回転子。
8. （８）押え金と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６項の何れかに記載の超電導回転電機の回転
   子。