(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の巻線取付軸と、この巻線取付軸の外周部に設けられた超電導界磁巻線と、前記巻線取付軸に連結されたトルクチューブと、このトルクチューブを介して互いにトルクが伝達される二つの回転軸とを具備してなる超電導回転電機の回転子において、前記巻線取付軸は、前記超電導界磁巻線の内側に超電導界磁巻線よりも軸方向長さの短い突出部が半径方向内側に向けて突出して形成され、この突出部に前記トルクチューブが連結されていることを特徴とする超電導回転電機の回転子。
【請求項２】
前記トルクチューブは二つあって、前記巻線取付軸の軸方向両側に位置する回転軸と前記巻線取付軸の突出部との間にそれぞれ連結されていることを特徴とする請求項１に記載の超伝導回転電機の回転子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導回転電機の回転子に係り、特にその巻線取付軸を改良した超電導回転電機の回転子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超電導回転電機として、回転子の界磁巻線に超電導線を利用した発電機が知られている（特許文献１、２等参照）。超電導線を用いた界磁巻線は、その超電導性を維持するために１００Ｋ以下の極低温に冷却する必要があり、冷却媒体として液体ヘリウムあるいは液体窒素などが用いられている。
【０００３】
図２は、従来の超電導回転電機の回転子を示す縦断面図である。図２において、１は回転子の外筒を構成する常温ダンパシールドで、回転子内部への外部磁束の侵入を防ぎ、かつ真空容器を兼ねたダンパ機能を有しており、その両端部に回転軸２ａ，２ｂが連結されている。この回転軸２ａ，２ｂは、それぞれ軸受３ａ，３ｂにより回転自在に支持され、一方が駆動側端部軸を構成し、他方が反駆動側端部軸を構成している。反駆動側端部軸を構成する回転軸２ｂ内には、冷媒給排用の配管４が配設され、また外周に界磁電流供給用のスリップリング５が設けられている。常温ダンパシールド１の内側には、常温ダンパシールド１と同軸状に円筒状の巻線取付軸６が設けられている。この巻線取付軸６の軸中心部には冷媒を収納する空間部７が形成されており、この空間部７には、冷媒給排用の配管４を介して液体ヘリウムなどの冷媒が供給され、かつ気化ガスが排気されるようになっている。また巻線取付軸６の外周部には、複数個のスロットに収納した超電導界磁巻線８が設けられ、冷媒により極低温に冷却されるようになっている。この超電導界磁巻線８へは、スリップリング５から電線９を介して界磁電流が供給されるようになっている。
【０００４】
巻線取付軸６の軸方向両側には、それぞれこの巻線取付軸６に連結され、回転トルクを外部へ伝達するトルクチューブ１０ａ，１０ｂが設けられている。一方のトルクチューブ１０ａの他端部には、巻線取付軸３の熱変形を許容するための熱伸び吸収機構部１１が設けられて常温ダンパシールド１に連結され、他方のトルクチューブ１０ｂの他端部は回転軸２ｂに連結されている。常温ダンパシールド１およびトルクチューブ１０ａ，１０ｂの内側は、断熱のために真空に維持される。
【０００５】
このように構成された超電導回転子においては、巻線取付軸６に設けられた超電導界磁巻線８を極低温に冷却して電気抵抗をゼロの状態にし、励磁損失をなくして強力な磁界を発生させながら回転させることにより、図示しない固定子に交流電力を発生させるようになっている。
【特許文献１】特開平１１−２７９２９号公報
【特許文献２】特開平１０−２８５９０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記従来の超電導回転電機の回転子において、超電導界磁巻線８は１００Ｋ以下の極低温で使用されるため、巻線取付軸６も極低温に冷却され、これに伴い、超電導界磁巻線８と巻線取付軸６は軸方向長さが収縮する。一方、常温ダンパシールド１は、常温である回転電機の内気と接しているため、超電導界磁巻線８の冷却状態にかかわらず、軸方向長さはほぼ一定である。このため、超電導界磁巻線８が極低温状態にあると、巻線取付軸６と常温ダンパシールド１との間に相対変位が発生する。巻線取付軸６に連結された一方のトルクチューブ１０ａの熱伸び吸収機構部１１は、この相対変位を許容することを目的として設置されている。したがって熱延び吸収機構部１１は、前記の相対変位を許容可能な柔軟な構造に構成する必要があるとともにトルクを伝達するための強固な構造に構成する必要があり、構造が複雑になるという問題があった。しかも従来の超電導回転電機の回転子は、トルクチューブ１０ａ，１０ｂが巻線巻取軸６の超電導界磁巻線８の軸方向両側に連結されるために回転子全体の軸方向長さが長くなるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、トルクチューブに熱伸び吸収機構部を設ける必要がなく、また回転子全体の軸方向長さを短縮することのできる超電導回転電機の回転子を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明による超電導回転電機の回転子は、円筒状の巻線取付軸と、この巻線取付軸の外周部に設けられた超電導界磁巻線と、巻線取付軸に連結されたトルクチューブと、このトルクチューブを介して互いにトルクが伝達される二つの回転軸とを具備してなる超電導回転電機の回転子において、巻線取付軸は、超電導界磁巻線の内側に超電導界磁巻線よりも軸方向長さの短い突出部が半径方向内側に向けて突出して形成され、この突出部にトルクチューブが連結されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、トルクチューブが超電導界磁巻線の内側に設けた軸方向長さの短い突出部に連結されていることにより、極低温に冷却される超電導界磁巻線は、軸方向に沿って熱変形が自由な状態に維持されているため、トルクチューブに熱伸び吸収機構部を設ける必要がなく、また超電導界磁巻線の軸方向両側にはトルクチューブが配設されないので、回転子全体の軸方向長さを短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は本発明の一実施の形態に係る超電導回転電機の回転子を示す縦断面図である。図１において、１は回転子の外筒を構成する常温ダンパシールドであり、この常温ダンパシールド１は、銅または銅合金から形成され、回転子内部への外部磁束の侵入を防ぎ、かつ真空容器を兼ねたダンパ機能を有している。この常温ダンパシールド１の両端部に回転軸２ａ，２ｂが連結されている。この回転軸２ａ，２ｂは、それぞれ軸受３ａ，３ｂにより回転自在に支持され、一方が駆動側端部軸を構成し、他方が反駆動側端部軸を構成している。反駆動側端部軸を構成する回転軸２ｂには、冷媒給排用の配管１４が配設され、また外周に界磁電流供給用のスリップリング５が設けられている。
【００１１】
常温ダンパシールド１の内側には、常温ダンパシールド１と同軸状に円筒状の巻線取付軸１６が設けられている。この巻線取付軸１６は、ステンレス鋼などにより円筒状に形成され、外周部に形成された複数個のスロットに超電導界磁巻線８が収納されエポキシ樹脂などで固着されている。また巻線取付軸１６の軸方向中央部の内側には、超電導界磁巻線８よりも軸方向長さの短い突出部１６ａが、周方向に連続して半径方向内側に向かって突出するように形成されている。この巻線取付軸１６および超電導界磁巻線８は、突出部１６ａに導入された配管１４を介して強制的に給排される気体ヘリウムまたは液化ヘリウムなどの冷媒により極低温に冷却されるようになっている。この超電導界磁巻線８は、スリップリング５から電線９を介して界磁電流が供給されるようになっている。
【００１２】
巻線取付軸１６の突出部１６ａの軸方向両側には、回転トルクを外部へ伝達する薄肉円筒状のトルクチューブ２０ａ，２０ｂが設けられている。このトルクチューブ２０ａ，２０ｂは、巻線取付軸１６の軸方向両側に位置する回転軸２ａ，２ｂと巻線取付軸１６の突出部１６ａとの間にそれぞれ配置されかつ連結されている。そして常温ダンパシールド１およびトルクチューブ２０ａ，２０ｂの内側は断熱のために真空に維持される。
【００１３】
このように構成された超電導回転電機の回転子においては、トルクチューブ２０ａ、２０ｂが軸方向長さの長い超電導界磁巻線８の内側に配設され、軸方向長さの短い突出部１６ａを挟んで配設されていることにより、極低温に冷却される超電導界磁巻線８は、軸方向に沿った熱変形が自由な状態に維持される。このため、トルクチューブ２０ａ，２０ｂは、超電導界磁巻線８と常温ダンパシールド１の相対変位の影響を受けることがなくなり、従来の超電導回転電機の回転子に具備されていたような熱伸び吸収機構部を設ける必要がなくなる。また巻線取付軸１６の超電導界磁巻線８とトルクチューブ２０ａ，２０ｂは、径方向に重なりをもって配設され、超電導界磁巻線８の軸方向両側にはトルクチューブが配設されないので、回転子全体の軸方向長さを短縮することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る超電導回転電機の回転子を示す縦断面図である。
【図２】従来の超電導回転電機の回転子を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００１５】
１…常温ダンパシールド
２ａ，２ｂ…回転軸
３ａ，３ｂ…軸受
４，１４…配管
５…スリップリング
６，１６…巻線取付軸
７…空間部
８…超電導界磁巻線
９…電線
１０ａ，１０ｂ，２０ａ，２０ｂ…トルクチューブ
１１…熱伸び吸収機構部
１６ａ…突出部
【図１】
0004732053.tif 000002
【図２】
0004732053.tif 000003