[go: up one dir, main page]

JP2018011380A - Superconducting rotary machine - Google Patents

Superconducting rotary machine Download PDF

Info

Publication number
JP2018011380A
JP2018011380A JP2016136797A JP2016136797A JP2018011380A JP 2018011380 A JP2018011380 A JP 2018011380A JP 2016136797 A JP2016136797 A JP 2016136797A JP 2016136797 A JP2016136797 A JP 2016136797A JP 2018011380 A JP2018011380 A JP 2018011380A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
refrigerant
discharge
supply
shaft
pipe
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2016136797A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
覚 平野
Satoru Hirano
覚 平野
峻 昆布
Shun Kombu
峻 昆布
行正 久光
Yukimasa Hisamitsu
行正 久光
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Meidensha Corp, Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Meidensha Corp
Priority to JP2016136797A priority Critical patent/JP2018011380A/en
Publication of JP2018011380A publication Critical patent/JP2018011380A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Landscapes

  • Superconductive Dynamoelectric Machines (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a superconducting rotary machine capable of improving energy efficiency in simple configuration.SOLUTION: A superconducting rotary machine comprises: an inner diameter shaft 14-4 including a discharge connection hole 14-4e which penetrates a peripheral surface at a position of a discharge refrigerant area S and communicates with a discharge pipe 19, and a supply connection hole 14-4d which penetrates a peripheral surface at an anti-load side rather than the discharge connection hole 14-4e and communicates with a supply pipe 18; a fixed pipe 20 for refrigerant supply/discharge including a supply flow passage 21 which is a flow passage for supplying a refrigerant from a refrigerator to a superconducting rotary machine body 1 and with which a supply flow passage opening part 21a penetrating a peripheral surface of the fixed pipe 20 for refrigerant supply/discharge is formed at a position corresponding to the supply connection hole 14-4d in an axial direction of the fixed pipe 20 for refrigerant supply/discharge, and a discharge flow passage 22 which is a flow passage for discharging the refrigerant from the superconducting rotary machine body 1 to the refrigerator and with which a discharge flow passage opening part 22a penetrating a distal end face 20f is formed; and a slide bearing 23 that is provided at a position between the supply flow passage opening part 21a and the discharge flow passage opening part 22a in the axial direction of the fixed pipe 20 for refrigerant supply/discharge.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、超電導界磁コイルを冷媒によって冷却する冷媒給排装置を備える超電導回転機に関する。   The present invention relates to a superconducting rotating machine including a refrigerant supply / discharge device that cools a superconducting field coil with a refrigerant.

超電導界磁コイルを用いた回転機である超電導回転機では、駆動中に超電導界磁コイルを、超電導状態に保つために超電導臨界温度Tc以下の低温に維持する必要がある。ここで、回転子に超電導界磁コイルを備えた超電導界磁コイルを冷却する方法として、下記特許文献1,2のように、回転子の中心部分にある回転軸を介して冷媒を注入し超電導界磁コイルを冷却する方法が知られている。   In a superconducting rotating machine that is a rotating machine using a superconducting field coil, it is necessary to maintain the superconducting field coil at a low temperature below the superconducting critical temperature Tc in order to keep the superconducting state during driving. Here, as a method of cooling a superconducting field coil having a superconducting field coil in the rotor, as in Patent Documents 1 and 2 below, a refrigerant is injected through a rotating shaft in the central portion of the rotor and superconducting is performed. A method for cooling a field coil is known.

下記特許文献1は、回転軸中に冷媒が往復する流路を備え、導入(供給)側は配管シール、排出側は磁性流体シールにより、固定側と接続している。すなわち、下記特許文献1では、回転機内部の空間の真空状態を維持するため、ロータリジョイントの回転部と固定部との間は磁性流体シールで密閉された構造が開示されている。   Patent Document 1 below includes a flow path in which a refrigerant reciprocates in a rotating shaft, and the introduction (supply) side is connected to the fixed side by a pipe seal and the discharge side is connected by a magnetic fluid seal. That is, Patent Document 1 below discloses a structure in which a rotating part and a fixed part of a rotary joint are sealed with a magnetic fluid seal in order to maintain a vacuum state in the space inside the rotating machine.

下記特許文献2には、冷凍機で冷却された冷媒を流入させ、冷媒と回転子の超電導界磁コイルとの間での熱交換後、気化した冷媒を再度冷凍機で冷却して液体に戻すことで、冷媒循環を行う技術が開示されている。   In Patent Document 2 below, a refrigerant cooled by a refrigerator is introduced, and after the heat exchange between the refrigerant and the superconducting field coil of the rotor, the vaporized refrigerant is cooled again by the refrigerator and returned to a liquid. Thus, a technique for circulating the refrigerant is disclosed.

特開2009‐290988号公報JP 2009-290988 A 欧州特許出願公開0261635号明細書European Patent Application No. 0261635

上記特許文献1では、低温になると磁性流体シールのシール機能が喪失してしまうため、冷媒排出管路の途中に、回転機内部から排出する冷媒を温めるヒータを設けなければならず、このヒータで冷媒を温めるエネルギーが余計に必要となり、非効率である。   In Patent Document 1, since the sealing function of the magnetic fluid seal is lost at low temperatures, a heater for warming the refrigerant discharged from the inside of the rotating machine must be provided in the middle of the refrigerant discharge pipe. Extra energy is required to heat the refrigerant, which is inefficient.

上記特許文献2では、一度気化した冷媒を再度液化させるために、サイフォン等の凝縮工程が必要となり、冷却装置が複雑化するといった問題がある。   In Patent Document 2, a condensing step such as siphon is required to liquefy the refrigerant once vaporized, and there is a problem that the cooling device becomes complicated.

したがって本発明では、簡便な構成で、エネルギー効率の向上を実現可能とする、超電導回転機を提供することを目的とする。   Therefore, it is an object of the present invention to provide a superconducting rotating machine that can improve energy efficiency with a simple configuration.

上記課題を解決するための第1の発明に係る超電導回転機は、
軸方向一端が負荷に接続され、軸方向他端側が中空であるシャフト本体と、
前記シャフト本体が回転可能に軸方向に貫挿されるケーシングと、
前記ケーシングの内部において、前記シャフト本体の側面に固定され、ロータコア及び該ロータコアに取り付けられた複数の第1真空容器を有するロータと、
各前記第1真空容器の内部にそれぞれ格納される超電導界磁コイルと、
一端に底部、他端に開口部を有する円筒形状に形成され、前記ケーシングの内部において、該開口部が該シャフト本体の軸方向他端を向くようにして、該シャフト本体内部に同心締結され、該シャフト本体と共に回転する内径シャフトと、
前記超電導界磁コイルを冷却するための冷媒を超電導回転機本体に給排する管であり、前記シャフト本体の軸方向他端を貫通するように該シャフト本体の軸方向に延伸し、前記内径シャフトに対し、該内径シャフトの他端側から滑り軸受を介して同心接続する、冷媒給排用固定管と、
一端が、前記内径シャフトを介して前記冷媒給排用固定管から前記冷媒が供給される供給管の一端と連通し、他端が、前記内径シャフトを介して前記冷媒給排用固定管に前記冷媒を排出する排出管の一端と連通することで、前記冷媒の流路となり、前記超電導界磁コイルと該冷媒との熱交換が行われる領域を有する、熱交換冷媒管とを備え、
前記内径シャフトは、
前記内径シャフトの、前記冷媒給排用固定管の先端面と前記底部との間に設けられる空間の位置における周面を貫通し、前記排出管又は前記供給管の他端と連通する第1接続孔と、
前記内径シャフトの、前記第1接続孔よりも前記内径シャフトの軸方向他端側における周面を貫通し、前記供給管又は前記排出管の他端と連通する第2接続孔とを備え、
前記冷媒給排用固定管は、
前記冷媒を冷凍機から前記超電導回転機本体に供給、又は、該超電導回転機本体から該冷凍機に排出する流路であり、前記冷媒給排用固定管の軸方向における前記第2接続孔に対応する位置に、前記冷媒給排用固定管の周面を貫通する第1流路開口部が形成される、第1流路と、
前記冷媒を前記超電導回転機本体から前記冷凍機に排出、又は、該冷凍機から該超電導回転機本体に供給する流路であり、前記先端面を貫通する第2流路開口部が形成される、第2流路とを備え、
前記滑り軸受は、
前記冷媒給排用固定管の軸方向における前記供給流路開口部と前記排出流路開口部との間の位置に設けられる
ことを特徴とする。
The superconducting rotating machine according to the first invention for solving the above-mentioned problems is
A shaft main body having one axial end connected to a load and the other axial end being hollow;
A casing through which the shaft body is rotatably inserted in an axial direction;
Inside the casing, a rotor fixed to a side surface of the shaft body, and having a rotor core and a plurality of first vacuum vessels attached to the rotor core;
Superconducting field coils respectively stored in the first vacuum vessels;
It is formed in a cylindrical shape having a bottom at one end and an opening at the other end, and is concentrically fastened inside the shaft body so that the opening faces the other axial end of the shaft body inside the casing, An inner diameter shaft that rotates with the shaft body;
A pipe for supplying and discharging a refrigerant for cooling the superconducting field coil to and from the superconducting rotating machine main body, extending in the axial direction of the shaft main body so as to penetrate the other axial end of the shaft main body, and the inner diameter shaft On the other hand, a refrigerant supply / discharge fixed pipe concentrically connected via a slide bearing from the other end side of the inner diameter shaft;
One end communicates with one end of a supply pipe to which the refrigerant is supplied from the refrigerant supply / discharge fixed pipe via the inner diameter shaft, and the other end communicates with the refrigerant supply / discharge fixed pipe via the inner diameter shaft. A heat exchange refrigerant pipe having a region in which heat exchange between the superconducting field coil and the refrigerant is performed by communicating with one end of a discharge pipe for discharging the refrigerant,
The inner diameter shaft is
A first connection of the inner diameter shaft that passes through a peripheral surface at a position of a space provided between the front end surface of the refrigerant supply / discharge fixed tube and the bottom and communicates with the other end of the discharge tube or the supply tube. Holes,
The inner diameter shaft includes a second connection hole that penetrates the circumferential surface on the other axial end side of the inner diameter shaft from the first connection hole and communicates with the other end of the supply pipe or the discharge pipe.
The refrigerant supply / discharge fixed pipe is:
A flow path for supplying the refrigerant from the refrigerator to the superconducting rotator main body or discharging the refrigerant from the superconducting rotator main body to the refrigerator, and in the second connection hole in the axial direction of the refrigerant supply / discharge fixed pipe A first flow path in which a first flow path opening penetrating the peripheral surface of the refrigerant supply / discharge fixed pipe is formed at a corresponding position;
A flow path for discharging the refrigerant from the superconducting rotator body to the refrigerator or supplying the refrigerant from the refrigeration machine to the superconducting rotator body, and forming a second flow path opening that penetrates the tip surface. A second flow path,
The sliding bearing is
It is provided at a position between the supply channel opening and the discharge channel opening in the axial direction of the refrigerant supply / discharge fixed tube.

上記課題を解決するための第2の発明に係る超電導回転機は、
上記第1の発明に係る超電導回転機において、
前記内径シャフトの軸方向他端には、前記冷媒給排用固定管の外周側に隙間を介して延伸して配される熱絶縁管の一端が、固定されている
ことを特徴とする。
A superconducting rotating machine according to the second invention for solving the above-mentioned problems is
In the superconducting rotating machine according to the first invention,
One end of a heat insulating tube that is extended and disposed on the outer peripheral side of the refrigerant supply / discharge fixed tube through a gap is fixed to the other axial end of the inner diameter shaft.

上記課題を解決するための第3の発明に係る超電導回転機は、
上記第1又は2の発明に係る超電導回転機において、
前記シャフト本体の軸方向他端側における前記ケーシングからの突出部分を覆うようにして配され、一端は、該ケーシングに取り付けられた開口部であり、他端は、前記冷媒給排用固定管が貫挿される貫通孔が形成された底部である、第2真空容器を備える
ことを特徴とする。
A superconducting rotating machine according to a third invention for solving the above-described problem is
In the superconducting rotating machine according to the first or second invention,
The shaft main body is arranged so as to cover a protruding portion from the casing on the other axial end side, one end is an opening attached to the casing, and the other end is the refrigerant supply / discharge fixing pipe. A second vacuum vessel, which is a bottom portion in which a through-hole to be inserted is formed, is provided.

上記課題を解決するための第4の発明に係る超電導回転機は、
上記第3の発明に係る超電導回転機において、
前記第2真空容器の内部において、前記ケーシングに一端が固定される固定側外輪、該固定側外輪の内周側で前記突出部分の周面に固定され該シャフト本体と共に回転する回転側内輪、及び、該固定側外輪と該回転側内輪との間に注入される第1磁性流体を有する、第1磁性流体シール部と、
前記第2真空容器の内部において、前記突出部分の端面に一端が固定され前記シャフト本体と共に回転する回転側外輪、該回転側外輪の内周側で前記冷媒給排用固定管の周面に固定される固定側内輪、及び、該回転側外輪と該固定側内輪との間に注入される第2磁性流体を有する、第2磁性流体シール部とを備え、
前記熱絶縁管は、他端が外周側に拡径することで、前記突出部分の内周面に固定されている
ことを特徴とする。
A superconducting rotating machine according to a fourth invention for solving the above-described problem is
In the superconducting rotating machine according to the third invention,
A fixed outer ring whose one end is fixed to the casing inside the second vacuum vessel, a rotating inner ring fixed to the peripheral surface of the projecting portion on the inner peripheral side of the fixed outer ring, and rotating together with the shaft body; A first magnetic fluid seal portion having a first magnetic fluid injected between the stationary outer ring and the rotating inner ring;
Inside the second vacuum vessel, one end is fixed to the end surface of the protruding portion and rotates together with the shaft body, and is fixed to the peripheral surface of the refrigerant supply / discharge fixing tube on the inner peripheral side of the rotation side outer ring. A fixed inner ring, and a second magnetic fluid seal portion having a second magnetic fluid injected between the rotating outer ring and the fixed inner ring,
The other end of the thermal insulating tube is fixed to the inner peripheral surface of the protruding portion by expanding the diameter to the outer peripheral side.

上記課題を解決するための第5の発明に係る超電導回転機は、
上記第4の発明に係る超電導回転機において、
前記突出部分における、前記第1磁性流体シール部と前記第2磁性流体シール部との間には、該突出部分の周面を貫通し、前記第2真空容器の内部空間と連通する貫通孔が形成され、
前記シャフト本体の前記突出部分を含む内部空間と、前記第1真空容器の内部空間とは連通している
ことを特徴とする。
A superconducting rotating machine according to a fifth invention for solving the above-described problem is
In the superconducting rotating machine according to the fourth invention,
Between the first magnetic fluid seal portion and the second magnetic fluid seal portion in the protruding portion, there is a through hole that penetrates the peripheral surface of the protruding portion and communicates with the internal space of the second vacuum vessel. Formed,
An internal space including the projecting portion of the shaft main body communicates with an internal space of the first vacuum vessel.

本発明に係る超電導回転機によれば、簡便な構成で、エネルギー効率の向上を実現可能とすることができる。   According to the superconducting rotating machine according to the present invention, the energy efficiency can be improved with a simple configuration.

本発明の実施例に係る超電導回転機の概略図である。It is the schematic of the superconducting rotary machine which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係る超電導回転機の反負荷側の拡大断面矢視図である。It is an expanded sectional arrow line view of the anti-load side of the superconducting rotating machine concerning the example of the present invention. 本発明の実施例における超電導回転機本体の内径シャフトと冷媒給排装置の冷媒給排用固定管との回転式接続部(ロータリジョイント)の拡大断面矢視図である。It is an expanded sectional arrow view of the rotary connection part (rotary joint) of the internal-diameter shaft of the superconducting rotating machine main body in the Example of this invention, and the refrigerant | coolant supply / discharge fixed pipe of a refrigerant | coolant supply / discharge device. 本発明の実施例における超電導回転機本体の内径シャフトと冷媒給排装置の冷媒給排用固定管とのロータリジョイントの拡大断面斜視図である。It is an expanded sectional perspective view of the rotary joint with the internal-diameter shaft of the superconducting rotating machine main body in the Example of this invention, and the refrigerant | coolant supply / discharge fixed pipe of a refrigerant | coolant supply / discharge device. 本発明の実施例における冷媒給排用固定管の先端部周辺の部分拡大図である。It is the elements on larger scale around the front-end | tip part of the refrigerant | coolant supply / discharge fixed pipe in the Example of this invention.

以下、本発明に係る超電導回転機について、実施例にて図面を用いて詳述する。   Hereinafter, the superconducting rotating machine according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings in the embodiments.

本実施例に係る超電導回転機は、軸方向一端が負荷に接続しており、軸方向他端に冷媒給排装置を備えている。また、冷媒給排装置は冷凍機に接続している。なお、以下では、負荷が設けられている側(軸方向一端側)を「負荷側」、その反対側(軸方向他端側)を「反負荷側」と呼称する場合がある。   The superconducting rotating machine according to the present embodiment has one axial end connected to a load and a refrigerant supply / discharge device at the other axial end. The refrigerant supply / discharge device is connected to the refrigerator. In the following, the side on which the load is provided (one axial end side) may be referred to as the “load side”, and the opposite side (the other axial end side) may be referred to as the “anti-load side”.

冷凍機は、流体を冷却し、超電導界磁コイルを冷却するための冷媒として送り出す機能を有するものである。冷媒給排装置は、冷凍機から送り出されてきたこの冷媒を超電導回転機本体へ供給するための管路である供給管、及び、超電導回転機本体から戻ってきた冷媒を冷凍機へ排出するための管路である排出管を有する。本実施例に係る超電導回転機は、これらの構成を有することで、冷媒を循環させ、超電導界磁コイルの低温状態を維持することができる。   The refrigerator has a function of cooling the fluid and sending it out as a refrigerant for cooling the superconducting field coil. The refrigerant supply / discharge device discharges the refrigerant returned from the superconducting rotator main body to the refrigeration machine, and a supply pipe which is a pipe for supplying the refrigerant sent from the refrigerator to the superconducting rotator main body. It has a discharge pipe which is a pipeline. Since the superconducting rotating machine according to the present embodiment has these configurations, the refrigerant can be circulated and the low temperature state of the superconducting field coil can be maintained.

図1の本実施例に係る超電導回転機の概略図を用いて、超電導回転機本体1について詳述する。なお、図1においては、紙面右側が負荷側、紙面左側が反負荷側となる。図1に示すように、超電導回転機本体1は、ケーシング12、シャフト(シャフト本体)14、ロータ15、及び、ステータ16を備えており、反負荷側に冷媒給排装置2が接続している。   The superconducting rotating machine main body 1 will be described in detail with reference to the schematic diagram of the superconducting rotating machine according to this embodiment shown in FIG. In FIG. 1, the right side of the page is the load side and the left side of the page is the anti-load side. As shown in FIG. 1, the superconducting rotating machine main body 1 includes a casing 12, a shaft (shaft main body) 14, a rotor 15, and a stator 16, and the refrigerant supply / discharge device 2 is connected to the non-load side. .

ケーシング12は、略円筒形状のフレーム12A、フレーム12Aの負荷側の開口端面に装着される負荷側ブラケット12B、及び、フレーム12Aの反負荷側の開口端面に装着される反負荷側ブラケット12Cを備えている。シャフト14は、ケーシング12に軸方向に貫挿され、軸方向一端が負荷(図示略)に接続され、負荷側ブラケット12B、反負荷側ブラケット12Cに、それぞれころがり軸受け13A,13Bを介して回転可能に支持される。ロータ15は、ケーシング12の内部において、シャフト14の側面に固定され、シャフト14とともに回転する。ステータ16は、フレーム12Aの内周面側に、ロータ15と空隙を介して配される。   The casing 12 includes a substantially cylindrical frame 12A, a load-side bracket 12B attached to the load-side opening end surface of the frame 12A, and an anti-load-side bracket 12C attached to the anti-load-side opening end surface of the frame 12A. ing. The shaft 14 is inserted through the casing 12 in the axial direction, one end in the axial direction is connected to a load (not shown), and can be rotated to the load side bracket 12B and the anti-load side bracket 12C via rolling bearings 13A and 13B, respectively. Supported by The rotor 15 is fixed to the side surface of the shaft 14 inside the casing 12 and rotates together with the shaft 14. The stator 16 is disposed on the inner peripheral surface side of the frame 12A via the rotor 15 and a gap.

また、ロータ15は、ロータコア15‐1に複数の真空容器(第1真空容器)15‐2を取り付けた構成となっている。複数の真空容器15‐2の内部には、それぞれ超電導界磁コイル15‐3が格納され、超電導界磁コイル15‐3には、超電導界磁コイル15‐3を冷却するための冷媒が流れる流路であり、熱交換冷媒管17が接触している。熱交換冷媒管17は、一端が後述する供給管の一端と連通し、他端が後述する排出管の一端と連通し、超電導界磁コイル15‐3と冷媒との熱交換が行われる領域を有する。   The rotor 15 has a configuration in which a plurality of vacuum containers (first vacuum containers) 15-2 are attached to the rotor core 15-1. A superconducting field coil 15-3 is housed in each of the plurality of vacuum vessels 15-2, and a flow of a coolant for cooling the superconducting field coil 15-3 flows through the superconducting field coil 15-3. The heat exchange refrigerant pipe 17 is in contact with the road. One end of the heat exchange refrigerant pipe 17 communicates with one end of a supply pipe, which will be described later, and the other end communicates with one end of a discharge pipe, which will be described later. A region in which heat exchange between the superconducting field coil 15-3 and the refrigerant is performed. Have.

さらに、シャフト14は、負荷側から順に互いに固定される、超電導回転機側シャフト14‐1、中継シャフト14‐2、及び、冷媒給排装置側シャフト14‐3により構成されている。   Furthermore, the shaft 14 includes a superconducting rotating machine side shaft 14-1, a relay shaft 14-2, and a refrigerant supply / discharge device side shaft 14-3, which are fixed to each other in order from the load side.

超電導回転機側シャフト14‐1は、ころがり軸受13Aを介して負荷側ブラケット12Bに回転可能に支持され、軸方向負荷側端部が外部の負荷に接続されており、ロータ15が固定されている。中継シャフト14‐2は、中空円盤形状に形成され、超電導回転機側シャフト14‐1の軸方向反負荷側端部に締結されている。   The superconducting rotating machine side shaft 14-1 is rotatably supported by the load side bracket 12B via the rolling bearing 13A, the axial load side end is connected to an external load, and the rotor 15 is fixed. . The relay shaft 14-2 is formed in a hollow disk shape and is fastened to an end portion on the axially opposite load side of the superconducting rotating machine side shaft 14-1.

図2は、本実施例に係る超電導回転機の反負荷側の拡大断面矢視図である。図2に示すように、冷媒給排装置側シャフト14‐3は、負荷側の大径円盤部14‐3a、及び、反負荷側の小径円筒部14‐3bを備える中空部材である。   FIG. 2 is an enlarged cross-sectional arrow view of the superconducting rotating machine according to this embodiment on the non-load side. As shown in FIG. 2, the refrigerant supply / discharge device side shaft 14-3 is a hollow member including a large-diameter disk portion 14-3a on the load side and a small-diameter cylindrical portion 14-3b on the anti-load side.

大径円盤部14‐3aは、ケーシング12の内部に配された中空円盤状であり、小径円筒部14‐3bは、大径円盤部14‐3aよりも小径の中空円筒状であり、大径円盤部14‐3aと小径円筒部14‐3bとは、内部空間が連通している。また、小径円筒部14‐3bは、反負荷側ブラケット12Cを貫通するようにして、ケーシング12の外部に突出しており、小径円筒部14‐3bの反負荷側端部には、フランジ部14‐3cが形成されている。   The large-diameter disk portion 14-3a has a hollow disk shape disposed inside the casing 12, and the small-diameter cylindrical portion 14-3b has a hollow cylindrical shape with a smaller diameter than the large-diameter disk portion 14-3a. The inner space communicates with the disk portion 14-3a and the small diameter cylindrical portion 14-3b. The small-diameter cylindrical portion 14-3b protrudes outside the casing 12 so as to penetrate the anti-load side bracket 12C, and the flange portion 14- 3c is formed.

また、冷媒給排装置側シャフト14‐3には、内径シャフト14‐4を介して軸方向に、冷媒給排用固定管20が挿入されている。   A refrigerant supply / discharge fixed pipe 20 is inserted in the refrigerant supply / discharge device side shaft 14-3 in the axial direction via an inner diameter shaft 14-4.

内径シャフト14‐4は、大径円盤部14‐3aの内部に配され、反負荷側から順に、大内径円筒部14‐4a、大内径円筒部14‐4aよりも(肉厚が内周側に増加していることで)内径が小径である小内径円筒部14‐4b、及び、小内径円筒部14‐4bの端部に形成された底部14‐4cを有する、有底形状の筒体(すなわち、一端に底部、他端に(シャフト14の反負荷側端部を向く)開口部を有する円筒形状)である。底部14‐4cは、中継シャフト14‐2に同心締結されており(図示略)、内径シャフト14‐4は、中継シャフト14‐2と共に(すなわちシャフト14と共に)回転する回転部材である。   The inner diameter shaft 14-4 is arranged inside the large-diameter disk portion 14-3a, and in order from the anti-load side, the inner-diameter cylindrical portion 14-4a and the large-inner-diameter cylindrical portion 14-4a (thickness is on the inner peripheral side). A bottomed cylindrical body having a small inner diameter cylindrical portion 14-4b having a small inner diameter and a bottom portion 14-4c formed at an end of the small inner diameter cylindrical portion 14-4b. (That is, a cylindrical shape having a bottom at one end and an opening at the other end (facing the opposite end of the shaft 14)). The bottom portion 14-4c is concentrically fastened to the relay shaft 14-2 (not shown), and the inner diameter shaft 14-4 is a rotating member that rotates with the relay shaft 14-2 (that is, with the shaft 14).

一方、冷媒給排装置2には、図2に示すように、超電導界磁コイル15‐3を冷却するための冷媒を超電導回転機本体1に給排する管である冷媒給排用固定管20、及び、冷媒給排用固定管20が挿通される貫通孔が形成された底部25aを有し、シャフト14の反負荷側におけるケーシング12からの突出部分(すなわち、既に説明したごとく、小径円筒部14‐3bの反負荷側ブラケット12Cから反負荷側に突出した部分)を覆う容器である真空ブラケット(第2真空容器)25が、主として備えられている。   On the other hand, as shown in FIG. 2, the refrigerant supply / discharge device 2 includes a refrigerant supply / discharge fixed tube 20 that supplies and discharges the refrigerant for cooling the superconducting field coil 15-3 to the superconducting rotating machine body 1. And a bottom portion 25a in which a through hole through which the refrigerant supply / discharge fixed tube 20 is inserted is formed, and a protruding portion from the casing 12 on the side opposite to the load of the shaft 14 (that is, as described above, a small diameter cylindrical portion) A vacuum bracket (second vacuum container) 25 is mainly provided as a container that covers a portion 14-3b that protrudes from the anti-load side bracket 12C to the anti-load side.

図3は、超電導回転機本体1の内径シャフト14‐4と冷媒給排装置2の冷媒給排用固定管20との回転式接続部(ロータリジョイント)の拡大断面矢視図である。内径シャフト14‐4の大内径円筒部14‐4aの反負荷側端部の内周面には、熱伝導率の低い部材から成る熱絶縁管24の一端が(例えば、溶接により)嵌合している。熱絶縁管24は、大内径円筒部14‐4aから冷媒給排装置側シャフト14‐3の小径円筒部14‐3bの反負荷側端部14‐3bbまで、軸方向に延伸している。   FIG. 3 is an enlarged cross-sectional arrow view of a rotary connection portion (rotary joint) between the inner diameter shaft 14-4 of the superconducting rotating machine body 1 and the refrigerant supply / discharge fixed tube 20 of the refrigerant supply / discharge device 2. One end of a heat insulating tube 24 made of a member having low thermal conductivity is fitted (for example, by welding) to the inner peripheral surface of the end portion on the side opposite to the load of the large inner diameter cylindrical portion 14-4a of the inner diameter shaft 14-4. ing. The heat insulating tube 24 extends in the axial direction from the large inner diameter cylindrical portion 14-4a to the counter load side end portion 14-3bb of the small diameter cylindrical portion 14-3b of the refrigerant supply / discharge device side shaft 14-3.

図2に示すように、熱絶縁管24の反負荷側端部24‐1は、冷媒給排装置2に備わる真空ブラケット25内に位置し、(肉厚が外周側に増加していることで)外径が拡大している。そして、反負荷側端部24‐1の外周面は、小内径円筒部14‐3bの反負荷側端部14‐3bbの内周面に、嵌合している。   As shown in FIG. 2, the anti-load side end portion 24-1 of the heat insulating tube 24 is located in the vacuum bracket 25 provided in the refrigerant supply / discharge device 2 (because the wall thickness is increased on the outer peripheral side). ) The outer diameter is expanding. The outer peripheral surface of the anti-load side end portion 24-1 is fitted to the inner peripheral surface of the anti-load side end portion 14-3bb of the small inner diameter cylindrical portion 14-3b.

熱絶縁管24の反負荷側端部24‐1の外周面と、小内径円筒部14‐3bの反負荷側端部14‐3bbの内周面との嵌合部分により、熱絶縁管24の反負荷側端部の外周面には、断熱のために真空引きされる空間である真空断熱領域B1,B2,B3と、冷凍機(図示略)から供給される冷媒が流入する空間である供給冷媒領域A1,A2,A3とが隔離されている。なお、熱絶縁管24の反負荷側端部24‐1の上記嵌合部分には、Oリング24aが設けられている。   By the fitting portion between the outer peripheral surface of the anti-load side end portion 24-1 of the heat insulating tube 24 and the inner peripheral surface of the anti-load side end portion 14-3bb of the small inner diameter cylindrical portion 14-3b, On the outer peripheral surface of the non-load side end, vacuum heat insulation regions B1, B2, and B3 that are evacuated for heat insulation, and supply that is a space into which refrigerant supplied from a refrigerator (not shown) flows. The refrigerant regions A1, A2, and A3 are isolated. Note that an O-ring 24 a is provided at the fitting portion of the non-load side end portion 24-1 of the heat insulating tube 24.

図3に示すように、冷媒給排用固定管20の負荷側の先端面20fと、内径シャフト14‐4の底部14‐4cとの間には、(後述するカバー20eを除いて)超電導界磁コイル15‐3を冷却した後に排出される冷媒が流入する円盤状の空間である排出冷媒領域Sが設けられている。また、内径シャフト14‐4の大内径円筒部14‐4aの内周面と、冷媒給排用固定管20の周面との間には、冷凍機から供給される冷媒が流入する略円環状の空間である供給冷媒領域A2が設けられている。   As shown in FIG. 3, a superconducting field (except for a cover 20e described later) is provided between the load-side tip surface 20f of the refrigerant supply / discharge fixed tube 20 and the bottom portion 14-4c of the inner diameter shaft 14-4. A discharged refrigerant region S, which is a disk-shaped space into which refrigerant discharged after cooling the magnetic coil 15-3 flows, is provided. Further, a substantially annular shape into which the refrigerant supplied from the refrigerator flows is provided between the inner peripheral surface of the large inner diameter cylindrical portion 14-4a of the inner diameter shaft 14-4 and the peripheral surface of the refrigerant supply / discharge fixed tube 20. A supply refrigerant region A2 is provided.

そして、大内径円筒部14‐4aの周面を径方向に貫通し、供給管18の他端と連通する供給接続孔14‐4dが形成されている。また、小内径円筒部14‐4bの排出冷媒領域Sの位置における周面を径方向に貫通し、排出管19の他端と連通する排出接続孔14‐4eが形成されている。なお、供給接続孔14‐4dは排出接続孔14‐4eよりも反負荷側に位置している。   A supply connection hole 14-4 d that penetrates the peripheral surface of the large inner diameter cylindrical portion 14-4 a in the radial direction and communicates with the other end of the supply pipe 18 is formed. In addition, a discharge connection hole 14-4e is formed which penetrates the circumferential surface at the position of the discharge refrigerant region S of the small inner diameter cylindrical portion 14-4b in the radial direction and communicates with the other end of the discharge pipe 19. The supply connection hole 14-4d is located on the side opposite to the load than the discharge connection hole 14-4e.

冷媒給排用固定管20は、小内径円筒部14‐3bの反負荷側端部14‐3bbを貫通するように、シャフト14の軸方向に延伸し、内径シャフト14‐4に対し、反負荷側から滑り軸受(オイルレスベアリング)23を介して同心接続する、固定側部材の管路である。そして、冷媒給排用固定管20は、熱絶縁管24の内周側に任意の隙間を隔てて設けられた円筒形状の最外殻円筒部20bと、最外殻円筒部20bの内周側に配され、シャフト14の軸方向に延伸し、冷媒を給排する供給流路21及び排出流路22とを有する。   The refrigerant supply / discharge fixed tube 20 extends in the axial direction of the shaft 14 so as to pass through the counter-load side end 14-3bb of the small-inner-diameter cylindrical portion 14-3b. This is a pipe line of a fixed member that is concentrically connected via a slide bearing (oilless bearing) 23 from the side. The refrigerant supply / discharge fixed tube 20 includes a cylindrical outermost cylindrical portion 20b provided on the inner peripheral side of the heat insulating tube 24 with an optional gap, and an inner peripheral side of the outermost cylindrical portion 20b. And a supply flow path 21 and a discharge flow path 22 that extend in the axial direction of the shaft 14 and supply and discharge the refrigerant.

冷媒給排用固定管20の負荷側端部(先端部20a)周辺は、内径シャフト14‐4内に挿入され、反負荷側端部は、冷凍機に接続されている。超電導回転機本体1に対する冷媒の供給及び排出は、この冷媒給排用固定管20を通して行われる。なお、最外殻円筒部20bは先端部20aまでは形成されていない。すなわち、最外殻円筒部20bの負荷側端面は、供給接続孔14‐4dよりも反負荷側に位置している。また、図2に示すように、最外殻円筒部20bの反負荷側端部は、真空ブラケット25内に位置し、(肉厚が増加することで)外径が拡大している(拡径部20b‐1)。   The periphery of the load side end (tip portion 20a) of the refrigerant supply / discharge fixed tube 20 is inserted into the inner diameter shaft 14-4, and the end opposite to the load is connected to the refrigerator. Supply and discharge of the refrigerant to and from the superconducting rotating machine main body 1 are performed through the refrigerant supply / discharge fixed pipe 20. The outermost cylindrical portion 20b is not formed up to the tip 20a. That is, the load side end surface of the outermost cylindrical portion 20b is located on the side opposite to the load side from the supply connection hole 14-4d. Further, as shown in FIG. 2, the end portion on the side opposite to the load of the outermost cylindrical portion 20b is located in the vacuum bracket 25, and the outer diameter is increased (by increasing the wall thickness) (expanded diameter). Part 20b-1).

図4は、内径シャフト14‐4と冷媒給排用固定管20とのロータリジョイントの拡大断面斜視図である(ただし、図4では供給冷媒領域A1の空間が省略されている)。供給流路21は、冷媒を冷凍機から超電導回転機本体1に供給する流路であり、図3,4に示すように、最外殻円筒部20bの内周側に配され、最外殻円筒部20bよりも小径である円筒形状の供給流路円筒部21bによって形成されている。   FIG. 4 is an enlarged cross-sectional perspective view of a rotary joint of the inner diameter shaft 14-4 and the refrigerant supply / discharge fixed pipe 20 (however, the space of the supply refrigerant region A1 is omitted in FIG. 4). The supply flow path 21 is a flow path for supplying the refrigerant from the refrigerator to the superconducting rotating machine body 1, and is arranged on the inner peripheral side of the outermost cylindrical portion 20b as shown in FIGS. It is formed by a cylindrical supply flow path cylindrical portion 21b having a smaller diameter than the cylindrical portion 20b.

排出流路22は、冷媒を超電導回転機本体1から冷凍機に排出する流路であり、供給流路21と同じく最外殻円筒部20bの内周側に供給流路21と非同心に配され、最外殻円筒部20bよりも小径である円筒形状の排出流路円筒部22bによって形成される。なお、供給流路21と排出流路22とは、互いに独立した構造のため、互いの空隙に断熱材を挿入することも可能である。   The discharge flow path 22 is a flow path for discharging the refrigerant from the superconducting rotating machine main body 1 to the refrigerator, and is arranged non-concentrically with the supply flow path 21 on the inner peripheral side of the outermost cylindrical portion 20b, like the supply flow path 21. It is formed by a cylindrical discharge channel cylindrical portion 22b having a smaller diameter than the outermost cylindrical portion 20b. In addition, since the supply flow path 21 and the discharge flow path 22 are mutually independent structures, it is also possible to insert a heat insulating material in a mutual space | gap.

図5は、冷媒給排用固定管20の先端部20a周辺の部分拡大図である。図3〜5に示すように、冷媒給排用固定管20の先端部20a(供給接続孔14‐4dよりも負荷側)は、最外殻円筒部20bよりも小径であり、この先端部20aの外周面と内径シャフト14‐4の小内径円筒部14‐4bの内周面との間には、供給冷媒領域A2と排出冷媒領域Sとを隔離する滑り軸受23が設けられている。なお、図3では、冷媒給排用固定管20の負荷側の先端面20fにカバー20eが取り付けられている状態が示されているが、図5では、このカバー20eが省略されている。   FIG. 5 is a partially enlarged view of the periphery of the distal end portion 20 a of the refrigerant supply / discharge fixed tube 20. 3-5, the front-end | tip part 20a (load side rather than supply connection hole 14-4d) of the fixed pipe 20 for refrigerant | coolant supply / discharge is smaller diameter than the outermost cylindrical part 20b, and this front-end | tip part 20a A sliding bearing 23 that separates the supplied refrigerant region A2 and the discharged refrigerant region S is provided between the outer peripheral surface of the inner peripheral surface and the inner peripheral surface of the small inner diameter cylindrical portion 14-4b of the inner diameter shaft 14-4. 3 shows a state in which a cover 20e is attached to the load-side distal end surface 20f of the refrigerant supply / discharge fixed tube 20, this cover 20e is omitted in FIG.

供給流路21は、軸方向における供給接続孔14‐4dの開口部に対応する位置(すなわち、最外殻円筒部20bの負荷側端面よりもさらに負荷側)に、負荷側の先端部があり、当該先端部には、周面を径方向に開口する供給流路開口部21aが形成されている。また、排出流路22は、中実の先端部20aを貫通するように延伸して形成されており、その先端には、冷媒給排用固定管20の負荷側端面を軸方向に貫通する排出流路開口部22aが形成されている。つまり、供給流路開口部21aは排出流路開口部22aよりも反負荷側に位置している。   The supply channel 21 has a load-side tip at a position corresponding to the opening of the supply connection hole 14-4d in the axial direction (that is, on the load side of the load-side end surface of the outermost cylindrical portion 20b). The tip portion is provided with a supply flow passage opening 21a that opens the circumferential surface in the radial direction. Further, the discharge flow path 22 is formed to extend so as to penetrate the solid tip portion 20a, and at the tip thereof, discharge that penetrates the load side end face of the refrigerant supply / discharge fixed tube 20 in the axial direction. A flow path opening 22a is formed. That is, the supply flow path opening 21a is located on the side opposite to the load than the discharge flow path opening 22a.

なお、カバー20eの排出流路開口部22aに対応する位置には、カバー20eを軸方向に貫通するカバー開口部20e‐1が形成されている。   A cover opening 20e-1 penetrating the cover 20e in the axial direction is formed at a position corresponding to the discharge flow path opening 22a of the cover 20e.

換言すれば、冷媒給排用固定管20は、最外殻円筒部20bの内部に、中空部20cを介して最外殻円筒部20bと非同心に中実部20dが設けられ、さらに、中実部20dに、互いに非同心に供給流路円筒部21b(供給流路21)と排出流路円筒部22b(排出流路22)とが設けられており、最外殻円筒部20bの負荷側端部において、中実部20dが最外殻円筒部20bの内周面に嵌合しており、そこからさらに中実部20dが負荷側に延伸した部分が、冷媒給排用固定管20の先端部20aとなる。   In other words, the refrigerant supply / discharge fixed tube 20 is provided with a solid portion 20d inside the outermost cylindrical portion 20b via the hollow portion 20c and non-concentrically with the outermost cylindrical portion 20b. The actual part 20d is provided with a supply flow path cylindrical part 21b (supply flow path 21) and a discharge flow path cylindrical part 22b (discharge flow path 22) that are non-concentric with each other, and is on the load side of the outermost cylindrical part 20b. At the end, the solid portion 20d is fitted to the inner peripheral surface of the outermost cylindrical portion 20b, and the portion from which the solid portion 20d extends further to the load side is the refrigerant supply / discharge fixed tube 20. It becomes the front-end | tip part 20a.

さらに、供給流路21と排出流路22とが非同心に形成されており、冷媒給排用固定管20の負荷側端部においては、最外殻円筒部20bよりも小径の先端部20aが形成されており、先端部20aの根元には、供給流路21の負荷側端部が位置し、ここに径方向に開口する供給流路開口部21aが形成されている。また、先端部20aには、供給流路21とは非同心に排出流路22が形成され、先端部20aの端面には、排出流路開口部22aが形成されており、非同心型構造となっている。   Further, the supply flow path 21 and the discharge flow path 22 are formed concentrically, and a tip end portion 20a having a smaller diameter than the outermost cylindrical portion 20b is formed at the load side end portion of the refrigerant supply / discharge fixed tube 20. The load channel end of the supply channel 21 is located at the base of the tip 20a, and a supply channel opening 21a that opens in the radial direction is formed here. Further, a discharge flow path 22 is formed in the tip end portion 20a non-concentrically with the supply flow path 21, and a discharge flow channel opening 22a is formed in the end face of the tip end portion 20a. It has become.

このようにして、本実施例のロータリジョイントにおいて、冷媒供給側の供給流路開口部21aと冷媒排出側の排出流路開口部22aとは、軸方向及び径方向に互いに異なる位置に設けられている。   Thus, in the rotary joint of the present embodiment, the supply flow passage opening 21a on the refrigerant supply side and the discharge flow passage opening 22a on the refrigerant discharge side are provided at different positions in the axial direction and the radial direction. Yes.

また、滑り軸受23は、四フッ化エチレン樹脂等の樹脂で構成され、供給冷媒領域A2と排出冷媒領域Sとを隔離する隔壁リングである。さらに、滑り軸受23は、冷媒給排用固定管20の軸方向における、供給流路開口部14‐4dと排出流路開口部14‐4eとの間の位置に設けられる。   The sliding bearing 23 is a partition ring that is made of a resin such as tetrafluoroethylene resin and separates the supply refrigerant region A2 and the exhaust refrigerant region S. Further, the slide bearing 23 is provided at a position between the supply flow path opening 14-4d and the discharge flow path opening 14-4e in the axial direction of the refrigerant supply / discharge fixed tube 20.

滑り軸受23の内周側に先端部20aの外周面が嵌合し、滑り軸受23の外周側に内径シャフト14‐4の小内径円筒部14‐4bの内周面が滑り接続することで、固定側と回転側とのロータリジョイントでの軸受供給冷媒領域A2と排出冷媒領域Sと仕切る構造となっている。   The outer peripheral surface of the tip portion 20a is fitted to the inner peripheral side of the slide bearing 23, and the inner peripheral surface of the small inner diameter cylindrical portion 14-4b of the inner diameter shaft 14-4 is slip-connected to the outer peripheral side of the slide bearing 23. The bearing supply refrigerant | coolant area | region A2 and the discharge | emission refrigerant | coolant area | region S are divided in the rotary joint of a stationary side and a rotation side.

供給管18は、内径シャフト14‐4を介して冷媒給排用固定管20から冷媒が供給される管路である。また、供給管18は、供給冷媒領域A2を介して供給流路開口部21aとすべり接続される供給接続孔14‐4dから、真空容器15‐2内の超電導界磁コイル15‐3が隣接配置される熱交換冷媒管17の一端(入口)に連通している。   The supply pipe 18 is a pipe line through which the refrigerant is supplied from the refrigerant supply / discharge fixed pipe 20 via the inner diameter shaft 14-4. In addition, the superconducting field coil 15-3 in the vacuum vessel 15-2 is disposed adjacent to the supply pipe 18 from the supply connection hole 14-4d that is slidably connected to the supply flow path opening 21a via the supply refrigerant region A2. The heat exchange refrigerant pipe 17 is communicated with one end (inlet).

排出管19は、内径シャフト14‐4を介して冷媒給排用固定管20に冷媒を排出する管路である。また、排出管19は、排出冷媒領域Sを介して排出流路用開口部22aと滑り接続される排出接続孔14‐4eから真空容器15‐2内の超電導界磁コイル15‐3に隣接配置される熱交換冷媒管17の他端(出口)に連通している。   The discharge pipe 19 is a pipe that discharges the refrigerant to the refrigerant supply / discharge fixed pipe 20 via the inner diameter shaft 14-4. Further, the discharge pipe 19 is disposed adjacent to the superconducting field coil 15-3 in the vacuum vessel 15-2 through a discharge connection hole 14-4e slidingly connected to the discharge flow passage opening 22a through the discharge refrigerant region S. The other end (exit) of the heat exchange refrigerant pipe 17 is communicated.

これら供給管18及び排出管19は冷媒給排装置側シャフト14‐3の大径円盤部14‐3aの内部空間(真空断熱領域B3)に格納されている。   The supply pipe 18 and the discharge pipe 19 are stored in the internal space (vacuum heat insulation region B3) of the large-diameter disk portion 14-3a of the refrigerant supply / discharge device side shaft 14-3.

既出の突出部分(小径円筒部14‐3bの反負荷側ブラケット12Cから反負荷側に突出した部分)には、該突出部分の周面を径方向に貫通し、真空ブラケット25の内部空間と連通する、複数(図2では冷媒給排用固定管20を挟んで対向する2つ)の貫通孔14‐3baが形成されている。   The protruding portion (the portion protruding from the anti-load side bracket 12C of the small-diameter cylindrical portion 14-3b to the anti-load side) penetrates the peripheral surface of the protruding portion in the radial direction and communicates with the internal space of the vacuum bracket 25. A plurality of through holes 14-3ba (two facing each other with the refrigerant supply / discharge fixed pipe 20 interposed therebetween in FIG. 2) are formed.

さらに、冷媒給排装置側シャフト14‐3の小径円筒部14‐3bは、真空ブラケット25によって覆われている。そして、冷媒給排装置側シャフト14‐3の小径円筒部14‐3bの反負荷側端部(すなわち、突出部分の端部)に形成されたフランジ部14‐3cは略円環状となっている。   Further, the small diameter cylindrical portion 14-3 b of the refrigerant supply / discharge device side shaft 14-3 is covered with a vacuum bracket 25. And the flange part 14-3c formed in the anti-load side edge part (namely, edge part of a protrusion part) of the small diameter cylindrical part 14-3b of the refrigerant | coolant supply / discharge device side shaft 14-3 is a substantially annular shape. .

なお、供給管18、供給接続孔14‐4d、排出管19、及び、排出接続孔14‐4eの数は、それぞれ超電導界磁コイル15‐3の数と等しくなっている。   The number of supply pipes 18, supply connection holes 14-4d, discharge pipes 19, and discharge connection holes 14-4e is equal to the number of superconducting field coils 15-3, respectively.

超電導回転機本体1の回転側部材(シャフト14、ロータ15、熱交換冷媒管17、供給管18、排出管19、及び、熱絶縁管24等)は、ころがり軸受け13A,13Bにより径方向に位置決めされ、負荷側ブラケット12Bと反負荷側ブラケット12Cにより軸方向に位置決めされる。   The rotation side members (the shaft 14, the rotor 15, the heat exchange refrigerant pipe 17, the supply pipe 18, the discharge pipe 19, the heat insulating pipe 24, etc.) of the superconducting rotating machine body 1 are positioned in the radial direction by the rolling bearings 13A and 13B. Then, it is positioned in the axial direction by the load side bracket 12B and the anti-load side bracket 12C.

真空ブラケット25は、一端(負荷側)が反負荷側ブラケット12Cに取り付けられた開口部であり、他端(反負荷側)が底部25aである有底形状のブラケット(容器)である。開口部にはフランジ部25bが設けられ、このフランジ部25bに対し同一円周上に設けた貫通孔を挿通する締結具(ボルト)25eにより、真空ブラケット25が超電導回転機本体1の反負荷側ブラケット12Cの外側に固定されている。さらに、真空ブラケット25の外周面の任意の部分には真空引きする真空ポンプ(図示略)との接続部となる貫通孔25cが設けられている。   The vacuum bracket 25 is a bottomed bracket (container) whose one end (load side) is an opening attached to the anti-load side bracket 12C and whose other end (non-load side) is the bottom 25a. A flange portion 25b is provided in the opening, and the vacuum bracket 25 is attached to the anti-load side of the superconducting rotating machine body 1 by a fastener (bolt) 25e that passes through a through hole provided on the same circumference with respect to the flange portion 25b. It is fixed to the outside of the bracket 12C. Furthermore, a through hole 25c serving as a connection portion with a vacuum pump (not shown) for vacuuming is provided in an arbitrary portion of the outer peripheral surface of the vacuum bracket 25.

また、底部25aには冷媒給排用固定管20が貫挿される貫通孔25aaが形成されている。さらに、底部25aには、締結具(ボルト)25abによってブラケットカバー26が締結されている。ブラケットカバー26は円盤状のカバーであり、冷媒給排用固定管20が貫挿される貫通孔26aを備えている。   The bottom 25a is formed with a through hole 25aa through which the refrigerant supply / discharge fixing tube 20 is inserted. Further, a bracket cover 26 is fastened to the bottom portion 25a by a fastener (bolt) 25ab. The bracket cover 26 is a disc-shaped cover, and includes a through hole 26a through which the refrigerant supply / discharge fixed tube 20 is inserted.

そして、真空ブラケット25内において、冷媒給排装置側シャフト14‐3の小径円筒部14‐3bの外周には、軸方向負荷側から順に磁性流体シール部27A,27Bが配されている。より詳しくは、磁性流体シール部27A,27Bは、軸方向において貫通孔14‐3baが形成された位置を跨いで配設されている。   In the vacuum bracket 25, magnetic fluid seal portions 27A and 27B are arranged on the outer periphery of the small diameter cylindrical portion 14-3b of the refrigerant supply / discharge device side shaft 14-3 in order from the axial load side. More specifically, the magnetic fluid seal portions 27A and 27B are disposed across the position where the through hole 14-3ba is formed in the axial direction.

磁性流体シール部27Aは、固定側外輪27A‐1、回転側内輪27A‐2、及び、固定側外輪27A‐1と回転側内輪27A‐2との間に注入された磁性流体27A‐3からなる三層構造の筒体である。   The magnetic fluid seal portion 27A includes a fixed side outer ring 27A-1, a rotation side inner ring 27A-2, and a magnetic fluid 27A-3 injected between the fixed side outer ring 27A-1 and the rotation side inner ring 27A-2. This is a three-layered cylinder.

磁性流体シール部27Aの固定側外輪27A‐1の負荷側端部には、円環状のフランジ部27A‐1aが形成されている。このフランジ部27A‐1aは、放射状に設けられフランジ部27A‐1aを軸方向に貫通する締結具(ボルト)27A‐1bによって、反負荷側ブラケット12Cに固定されている。なお、反負荷側ブラケット12Cの磁性流体シール部27Aとの接触面12C‐1は、少なくとも回転側内輪27A‐2及び磁性流体27A‐3とは接触しない凹構造となっている。   An annular flange portion 27A-1a is formed at the load side end portion of the stationary outer ring 27A-1 of the magnetic fluid seal portion 27A. The flange portions 27A-1a are fixed to the anti-load side bracket 12C by fasteners (bolts) 27A-1b that are provided radially and penetrate the flange portions 27A-1a in the axial direction. The contact surface 12C-1 of the anti-load side bracket 12C with the magnetic fluid seal portion 27A has a concave structure that does not contact at least the rotation side inner ring 27A-2 and the magnetic fluid 27A-3.

また、磁性流体シール部27Aの回転側内輪27A‐2は、固定側外輪27A‐1の内周側において、内周面が、Oリング27A‐2aを介して既出の突出部分(小径円筒部14‐3bの反負荷側ブラケット12Cから反負荷側に突出した部分)の外周面に固定されている。   In addition, the rotation-side inner ring 27A-2 of the magnetic fluid seal portion 27A has an inner peripheral surface on the inner peripheral side of the fixed-side outer ring 27A-1, with the protruding portion (small-diameter cylindrical portion 14 being exposed via the O-ring 27A-2a). -3b is fixed to the outer peripheral surface of the anti-load side bracket 12C protruding from the anti-load side.

これにより、磁性流体シール部27Aは、固定側外輪27A‐1が反負荷側ブラケット12Cに締結される固定部材となり、回転側内輪27A‐2が冷媒給排装置側シャフト14‐3と共に(シャフト14と共に)回転する回転部材となり、磁性流体27A‐3が固定側と回転側の境界となる。   Thereby, the magnetic fluid seal portion 27A becomes a fixing member in which the fixed outer ring 27A-1 is fastened to the anti-load side bracket 12C, and the rotating inner ring 27A-2 is coupled with the refrigerant supply / discharge device side shaft 14-3 (the shaft 14). The magnetic fluid 27A-3 becomes a boundary between the fixed side and the rotating side.

磁性流体シール部27Bは、回転側外輪27B‐1、固定側内輪27B‐2、及び、回転側外輪27B‐1と固定側内輪27B‐2との間に注入された磁性流体27B‐3からなる三層構造の筒体である。   The magnetic fluid seal portion 27B includes a rotating outer ring 27B-1, a fixed inner ring 27B-2, and a magnetic fluid 27B-3 injected between the rotating outer ring 27B-1 and the fixed inner ring 27B-2. This is a three-layered cylinder.

磁性流体シール部27Bの回転側外輪27B‐1の負荷側端部には、円環状のフランジ部27B‐1aが設けられている。このフランジ部27B‐1aは放射状に設けられフランジ部27B‐1aを軸方向に貫通する締結具(ボルト)27B‐1bによって、小径円筒部14‐3bに形成されたフランジ部14‐3cの端面に固定されている。なお、冷媒給排装置側シャフト14‐3のフランジ部14‐3cの磁性流体シール部27Bとの接触面14‐3caは、少なくとも固定側内輪27B‐2及び磁性流体27B‐3とは接触しない凹構造となっている。   An annular flange portion 27B-1a is provided at the load side end portion of the rotation side outer ring 27B-1 of the magnetic fluid seal portion 27B. The flange portion 27B-1a is provided on the end surface of the flange portion 14-3c formed in the small diameter cylindrical portion 14-3b by a fastener (bolt) 27B-1b that is provided radially and penetrates the flange portion 27B-1a in the axial direction. It is fixed. The contact surface 14-3ca of the flange portion 14-3c of the refrigerant supply / discharge device side shaft 14-3 with the magnetic fluid seal portion 27B is a recess that does not contact at least the fixed side inner ring 27B-2 and the magnetic fluid 27B-3. It has a structure.

また、磁性流体シール部27Bの固定側内輪27B‐2は、回転側外輪27B‐1の内周面において、内周面が、Oリング27B‐2aを介して最外殻円筒部20bにおける拡径部20b‐1の外周面に固定されている。   Further, the fixed inner ring 27B-2 of the magnetic fluid seal portion 27B has an inner peripheral surface on the inner peripheral surface of the rotating outer ring 27B-1, whose inner peripheral surface is enlarged in diameter at the outermost cylindrical portion 20b via the O-ring 27B-2a. It is being fixed to the outer peripheral surface of the part 20b-1.

これにより、磁性流体シール部27Bは、回転側外輪27B‐1がシャフト14と共に回転する回転部材となり、固定側内輪27B‐2が冷媒給排用固定管20に固定される固定部材となり、磁性流体27B‐3が固定側と回転側の境界となる。   Thereby, the magnetic fluid seal portion 27B becomes a rotating member in which the rotating side outer ring 27B-1 rotates together with the shaft 14, and the fixed side inner ring 27B-2 becomes a fixing member fixed to the refrigerant supply / discharge fixing pipe 20, 27B-3 is the boundary between the fixed side and the rotating side.

ここで、固定側である冷媒給排用固定管20の最外殻円筒部20bと、冷媒給排用固定管20の外周側に延伸して配された回転側である熱絶縁管24との境界部分の隙間が、供給冷媒領域A1となり、内径シャフト14‐4と冷媒給排用固定管20と熱絶縁管24とによって囲まれた空間が、供給冷媒領域A2となり、フランジ部14‐3cの接触面14‐3caの凹部内の空間が、供給冷媒領域A3となる。なお、供給冷媒領域A1,A2,A3は連通している。   Here, the outermost shell cylindrical portion 20b of the refrigerant supply / discharge fixed tube 20 on the fixed side and the heat insulating tube 24 on the rotation side arranged to extend to the outer peripheral side of the refrigerant supply / discharge fixed tube 20 The gap at the boundary becomes the supply refrigerant region A1, and the space surrounded by the inner diameter shaft 14-4, the refrigerant supply / discharge fixed tube 20 and the heat insulating tube 24 becomes the supply refrigerant region A2, and the flange portion 14-3c The space in the concave portion of the contact surface 14-3ca becomes the supply refrigerant region A3. In addition, supply refrigerant | coolant area | region A1, A2, A3 is connected.

特許文献1に示されるように、磁性流体シールのシール機能は低温になると喪失してしまう。本実施例に係る超電導回転機では、供給冷媒領域A1は狭いために圧力損失が高く、供給冷媒領域A2から供給冷媒領域A1へ流入する冷媒は少量となり、かつ、この少量の冷媒においても、(供給冷媒領域A1の、内径シャフト14‐4側の端部から、フランジ部14‐3c側の端部までの離間距離により)軸方向に温度勾配が発生し、供給冷媒領域A3に到達した冷媒は、既に温度が上昇している、あるいは、気化しているため、磁性流体27B‐3のシール機能が喪失することはない。また、磁性流体27A‐3においては、供給冷媒領域A1との間に熱絶縁管24及び真空断熱領域B2が設けられているため、シール機能が喪失することはない。   As shown in Patent Document 1, the sealing function of the magnetic fluid seal is lost at low temperatures. In the superconducting rotating machine according to the present embodiment, the supply refrigerant region A1 is narrow, so the pressure loss is high, and the amount of refrigerant flowing from the supply refrigerant region A2 into the supply refrigerant region A1 is small. In the supply refrigerant region A1, a temperature gradient is generated in the axial direction (due to a separation distance from the end on the inner diameter shaft 14-4 side to the end on the flange portion 14-3c side), and the refrigerant that has reached the supply refrigerant region A3 is Since the temperature has already risen or vaporized, the sealing function of the magnetic fluid 27B-3 is not lost. In the magnetic fluid 27A-3, since the heat insulating tube 24 and the vacuum heat insulating region B2 are provided between the supply refrigerant region A1 and the sealing function is not lost.

また、貫通孔25cが真空配管(図示略)によって真空ポンプ(図示略)と連通することで、真空ブラケット25内が真空断熱領域B1となり、貫通孔14‐3baを介して冷媒給排装置側シャフト14‐3の小径円筒部14‐3bの内周面と熱絶縁管24の外周面との間の空間が真空断熱領域B2となり、さらに、真空断熱領域B2との連通によって、冷媒給排装置側シャフト14‐3の大径円盤部14‐3aの内周面と内径シャフト14‐4の外周面との間の空間が真空断熱領域B3となる。そして、真空断熱領域B3と連通する真空容器15‐2の内部が真空断熱領域B4となる。磁性流体シール部27Aの負荷側端部(転がり軸受13B周辺)の外気Cと反負荷側端部の真空断熱領域B1とは、磁性流体27A‐3でシールされる。   Further, the through hole 25c communicates with a vacuum pump (not shown) through a vacuum pipe (not shown), so that the inside of the vacuum bracket 25 becomes a vacuum heat insulating region B1, and the refrigerant supply / discharge device side shaft is passed through the through hole 14-3ba. The space between the inner peripheral surface of the small-diameter cylindrical portion 14-3b of 14-3 and the outer peripheral surface of the heat insulating tube 24 becomes the vacuum heat insulating region B2, and further, by communication with the vacuum heat insulating region B2, the refrigerant supply / discharge device side A space between the inner peripheral surface of the large-diameter disk portion 14-3a of the shaft 14-3 and the outer peripheral surface of the inner diameter shaft 14-4 becomes a vacuum heat insulating region B3. And the inside of the vacuum vessel 15-2 communicating with the vacuum heat insulation region B3 becomes the vacuum heat insulation region B4. The outside air C at the load side end (around the rolling bearing 13B) of the magnetic fluid seal portion 27A and the vacuum heat insulation region B1 at the non-load side end are sealed with the magnetic fluid 27A-3.

超電導界磁コイル15‐3及び冷媒は、これら真空断熱領域B1〜B4によって外気Cから断熱されている。   The superconducting field coil 15-3 and the refrigerant are insulated from the outside air C by the vacuum heat insulation regions B1 to B4.

本実施例における超電導回転機本体1の動作は、下記(1)〜(4)に示す順のごとくである。
(1)ステータ16に設けられるステータコイルは、三相交流電源によって回転磁界を発生する(図示略)。
(2)超電導界磁コイル15‐3は、界磁電源から集電導体を介して界磁電流の供給を受けて界磁極を形成し(図示略)、上記ステータコイルの回転磁界によってロータ15を回転させる。
(3)ロータ15の回転に伴って、その回転力が超電導回転機側シャフト14‐1に伝達され、中継シャフト14‐2、冷媒給排装置側シャフト14‐3も回転する。
(4)内径シャフト14‐4は、他端面が中継シャフト14‐2と締結されているため、超電導回転機側シャフト14‐1、中継シャフト14‐2、冷媒給排装置側シャフト14‐3と共に回転する。
The operation of the superconducting rotating machine main body 1 in this embodiment is as shown in the following order (1) to (4).
(1) A stator coil provided in the stator 16 generates a rotating magnetic field by a three-phase AC power source (not shown).
(2) The superconducting field coil 15-3 receives a field current supplied from a field power source through a current collector to form a field pole (not shown), and the rotor 15 is driven by the rotating magnetic field of the stator coil. Rotate.
(3) With the rotation of the rotor 15, the rotational force is transmitted to the superconducting rotating machine side shaft 14-1, and the relay shaft 14-2 and the refrigerant supply / discharge device side shaft 14-3 also rotate.
(4) Since the other end surface of the inner diameter shaft 14-4 is fastened to the relay shaft 14-2, together with the superconducting rotating machine side shaft 14-1, the relay shaft 14-2, and the refrigerant supply / discharge device side shaft 14-3 Rotate.

また、本実施例における冷媒の循環動作は、下記(1)〜(5)に示す順のごとくである。
(1)外部にある冷凍機からポンプにより送出された冷媒は、供給流路21内を通流し、ロータリジョイントにおいて、供給流路開口部21aから供給冷媒領域A2へ流入する。
(2)供給冷媒領域A2の冷媒は、供給接続孔14‐4dから供給管18内へ流入する(その際、供給冷媒領域A1にも僅かに流入する)。
(3)供給管18内へ流入した冷媒は、熱交換冷媒管17内へ流れ、熱交換冷媒管17内を通流しながら(超電導界磁コイル15‐3の周囲を流れながら)、超電導界磁コイル15‐3と熱交換を行うことで、超電導界磁コイル15‐3が冷却される。
(4)超電導界磁コイル15‐3と熱交換した後の冷媒は、熱交換冷媒管17内から排出管19内へ流れ、排出接続孔14‐4eから排出冷媒領域Sへ浸入する。
(5)排出冷媒領域Sの冷媒は、カバー開口部20e‐1及び排出流路開口部22aから排出流路22内へ流入し、排出流路22内を通流して、冷凍機へ戻る。
Further, the refrigerant circulation operation in the present embodiment is performed in the order shown in the following (1) to (5).
(1) The refrigerant sent out by the pump from an external refrigerator passes through the supply flow path 21 and flows into the supply refrigerant region A2 from the supply flow path opening 21a at the rotary joint.
(2) The refrigerant in the supply refrigerant region A2 flows into the supply pipe 18 from the supply connection hole 14-4d (in this case, slightly flows into the supply refrigerant region A1).
(3) The refrigerant that has flowed into the supply pipe 18 flows into the heat exchange refrigerant pipe 17 and flows through the heat exchange refrigerant pipe 17 (while flowing around the superconducting field coil 15-3), while superconducting field magnets. Superconducting field coil 15-3 is cooled by exchanging heat with coil 15-3.
(4) The refrigerant after heat exchange with the superconducting field coil 15-3 flows from the heat exchange refrigerant pipe 17 into the exhaust pipe 19, and enters the exhaust refrigerant area S through the exhaust connection hole 14-4e.
(5) The refrigerant in the discharged refrigerant region S flows into the discharge flow path 22 from the cover opening 20e-1 and the discharge flow path opening 22a, flows through the discharge flow path 22, and returns to the refrigerator.

本実施例では、冷媒が循環する際、磁性流体シール部27A,27Bとは真空を隔てているため接触せず、特許文献1のようなヒータは不要となる。また、供給冷媒は、供給冷媒領域A1において熱絶縁管24の内周面と接触するが、熱絶縁管24は、その外周面側が断熱真空領域B2となっており、これらの構成が外気Cからの熱侵入を熱的に絶縁する熱障壁として機能する。同様にして、内径シャフト14‐4の外周面も断熱真空領域B1であり、外気Cからの熱侵入を熱的に絶縁する熱障壁として機能する。   In the present embodiment, when the refrigerant circulates, the magnetic fluid seal portions 27A and 27B are not in contact with each other because the vacuum is separated, and a heater as in Patent Document 1 is not necessary. Further, the supply refrigerant contacts the inner peripheral surface of the heat insulating tube 24 in the supply refrigerant region A1, but the heat insulating tube 24 has a heat insulating vacuum region B2 on the outer peripheral surface side, and these configurations are separated from the outside air C. It functions as a thermal barrier that thermally insulates heat intrusion. Similarly, the outer peripheral surface of the inner diameter shaft 14-4 is also an adiabatic vacuum region B1, and functions as a thermal barrier that thermally insulates heat intrusion from the outside air C.

また、上述では、内径シャフト14‐4は、内径シャフト14‐4の、冷媒給排用固定管20の先端面と底部14‐4cとの間に設けられる空間の位置における周面を貫通し、排出管19の他端と連通する排出接続孔(第1接続孔)14‐4eと、内径シャフト14‐4の、第1接続孔14‐4eよりも内径シャフト14‐4の軸方向他端側における周面を貫通し、供給管18の他端と連通する供給接続孔(第2接続孔)14‐4dとを備えるものとし、冷媒給排用固定管20は、冷媒を冷凍機から超電導回転機本体1に供給する流路であり、冷媒給排用固定管20の軸方向における供給接続孔(第2接続孔)14‐4dに対応する位置に、冷媒給排用固定管20の周面を貫通する供給流路開口部(第1流路開口部)21aが形成される、供給流路(第1流路)21と、冷媒を超電導回転機本体1から冷凍機に排出する流路であり、冷媒給排用固定管20の先端面を貫通する排出流路開口部(第2流路開口部)22aが形成される、排出流路(第2流路)22とを備えるものとしたが、本実施例における冷媒の流れは、これに限定されるものではなく、この冷媒の流れを逆向きとしても良い。   In the above description, the inner diameter shaft 14-4 penetrates the peripheral surface of the inner diameter shaft 14-4 at the position of the space provided between the front end surface of the refrigerant supply / discharge fixed tube 20 and the bottom portion 14-4c, A discharge connection hole (first connection hole) 14-4e communicating with the other end of the discharge pipe 19, and the other end side in the axial direction of the inner diameter shaft 14-4 of the inner diameter shaft 14-4 than the first connection hole 14-4e And a supply connection hole (second connection hole) 14-4d that communicates with the other end of the supply pipe 18, and the refrigerant supply / discharge fixed pipe 20 rotates the refrigerant from the refrigerator in a superconducting manner. It is a flow path for supplying to the machine main body 1, and the circumferential surface of the refrigerant supply / discharge fixed tube 20 is located at a position corresponding to the supply connection hole (second connection hole) 14-4 d in the axial direction of the refrigerant supply / discharge fixed tube 20. A supply flow path opening (first flow path opening) 21a penetrating through A flow path (first flow path) 21 and a flow path for discharging the refrigerant from the superconducting rotating machine main body 1 to the refrigerator, and a discharge flow path opening (second flow path) penetrating the front end surface of the refrigerant supply / discharge fixed tube 20 In this embodiment, the flow of the refrigerant is not limited to this, and the flow of the refrigerant is not limited to this. The flow may be reversed.

すなわち、内径シャフト14‐4は、内径シャフト14‐4の、冷媒給排用固定管20の先端面と底部14‐4cとの間に設けられる空間の位置における周面を貫通し、供給管18の他端と連通する第1接続孔14‐4eと、内径シャフト14‐4の、第1接続孔14‐4eよりも内径シャフト14‐4の軸方向他端側における周面を貫通し、排出管19の他端と連通する第2接続孔14‐4dとを備えるものとし、冷媒給排用固定管20は、冷媒を超電導回転機本体1から冷凍機に排出する流路であり、冷媒給排用固定管20の軸方向における第2接続孔14‐4dに対応する位置に、冷媒給排用固定管20の周面を貫通する第1流路開口部21aが形成される、第1流路21と、冷媒を冷凍機から超電導回転機本体1に供給する流路であり、冷媒給排用固定管20の先端面を貫通する第2流路開口部22aが形成される、第2流路22とを備えるものとしてもよい。   That is, the inner diameter shaft 14-4 penetrates the peripheral surface of the inner diameter shaft 14-4 at the position of the space provided between the front end surface of the refrigerant supply / discharge fixed tube 20 and the bottom portion 14-4c, and the supply tube 18-4. The first connecting hole 14-4e communicating with the other end of the inner diameter of the inner diameter shaft 14-4 passes through the peripheral surface on the other end side in the axial direction of the inner diameter shaft 14-4 rather than the first connecting hole 14-4e. The second connection hole 14-4d communicating with the other end of the pipe 19 is provided, and the refrigerant supply / discharge fixed pipe 20 is a flow path for discharging the refrigerant from the superconducting rotating machine body 1 to the refrigerator. A first flow path opening portion 21 a penetrating the peripheral surface of the refrigerant supply / discharge fixing tube 20 is formed at a position corresponding to the second connection hole 14-4 d in the axial direction of the discharge fixing tube 20. A passage 21 and a passage for supplying refrigerant from the refrigerator to the superconducting rotating machine body 1. , Second channel opening 22a penetrating the front end surface of the coolant supply and discharge fixing tube 20 is formed, may alternatively and a second flow path 22.

また、本実施例では、上述のごとく、冷媒が熱絶縁管24や真空断熱領域B1,B2等によって外気Cから熱的に絶縁されている構造となっているため、冷媒は液体から気体等への相転移を起こすことなく装置内を循環することができ、さらに、冷媒の流路となる構成の近傍には、磁性流体等の低温に脆弱な部品がなく、温度管理を行うことが容易になる。   Further, in the present embodiment, as described above, the refrigerant is thermally insulated from the outside air C by the heat insulating tube 24, the vacuum heat insulating regions B1, B2, and the like. It is possible to circulate in the apparatus without causing phase transition, and there are no parts that are vulnerable to low temperatures such as magnetic fluid in the vicinity of the refrigerant flow path, making temperature management easy. Become.

したがって本発明では、超電導回転機の回転側部材の冷媒循環経路が、外気から熱的に絶縁されることで、液相状態の冷媒で超電導界磁コイルを冷却することが可能となり、さらに、該冷媒循環経路が、低温に脆弱な磁性流体と熱的に隔離されることで、従来のようにヒータによって冷媒を気化させる温度管理が不要となり、簡便な構成で、エネルギー効率の向上を実現する超電導回転機を提供することを目的とする。   Therefore, in the present invention, the refrigerant circulation path of the rotation-side member of the superconducting rotating machine is thermally insulated from the outside air, so that it is possible to cool the superconducting field coil with a liquid-phase refrigerant. Superconductivity that improves energy efficiency with a simple structure because the refrigerant circulation path is thermally isolated from the magnetic fluid that is vulnerable to low temperatures, eliminating the need for temperature management to evaporate the refrigerant using a heater as in the past. The object is to provide a rotating machine.

本発明は、超電導回転機として好適である。   The present invention is suitable as a superconducting rotating machine.

1 超電導回転機本体
2 冷媒給排装置
12 ケーシング
12A フレーム
12B,12C ブラケット
12C‐1 (ブラケット12Cの)接触面
13A,13B ころがり軸受け
14 シャフト(シャフト本体)
14‐1 超電導回転機側シャフト
14‐2 中継シャフト
14‐3 冷媒給排装置側シャフト
14‐3a 大径円盤部
14‐3b 小径円筒部
14‐3ba (小径円筒部14‐3bの)貫通孔
14‐3bb (小径円筒部14‐3bの)反負荷側端部
14‐3c (小径円筒部14‐3bの)フランジ部
14‐3ca (フランジ部14‐3cの)接触面
14‐4 内径シャフト
14‐4a 大内径円筒部
14‐4b 小内径円筒部
14‐4c (内径シャフト14‐4の)底部
14‐4d 供給接続孔
14‐4e 排出接続孔
15 ロータ
15‐1 ロータコア
15‐2 真空容器(第1真空容器)
15‐3 超電導界磁コイル
16 ステータ
17 熱交換冷媒管
18 供給管
19 排出管
20 冷媒給排用固定管
20a 先端部
20b 最外殻円筒部
20b‐1 拡径部
20c 中空部
20d 中実部
20e カバー
20e‐1 カバー開口部
20f 先端面
21 供給流路
21a 供給流路開口部
21b 供給流路円筒部
22 排出流路
22a 排出流路開口部
22b 排出流路円筒部
23 滑り軸受(隔壁リング)
24 熱絶縁管
24‐1 (熱絶縁管24の)反負荷側端部
24a (反負荷側端部24‐1の)Oリング
25 真空ブラケット(第2真空容器)
25a (真空ブラケット25の)底部
25aa (真空ブラケット25の)貫通孔
25ab (貫通孔25aaの)締結具
25b (真空ブラケット25の)フランジ部
25c (底部25aの)貫通孔
25e (フランジ部25bの)締結具
26 ブラケットカバー
26a (ブラケットカバー26の)貫通孔
27A (第1)磁性流体シール部
27A‐1 固定側外輪
27A‐1a (固定側外輪27A‐1の)フランジ部
27A‐1b (固定側外輪27A‐1の)締結具
27A‐2 回転側内輪
27A‐2a (回転側内輪27A‐2の)Oリング
27A‐3 (第1)磁性流体
27B (第2)磁性流体シール部
27B‐1 回転側外輪
27B‐1a (回転側外輪27B‐1の)フランジ部
27B‐1b (回転側外輪27B‐1の)締結具
27B‐2 固定側内輪
27B‐2a (固定側内輪27B‐2の)Oリング
27B‐3 (第2)磁性流体
A1,A2,A3 供給冷媒領域
B1,B2,B3,B4 真空断熱領域
C 外気
S 排出冷媒領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Superconducting rotary machine body 2 Refrigerant supply / discharge device 12 Casing 12A Frame 12B, 12C Bracket 12C-1 Contact surface 13A, 13B (of bracket 12C) Rolling bearing 14 Shaft (shaft body)
14-1 Superconducting Rotator Side Shaft 14-2 Relay Shaft 14-3 Refrigerant Supply / Discharge Device Side Shaft 14-3a Large Diameter Disc Part 14-3b Small Diameter Cylindrical Part 14-3ba Through Hole 14 (Small Diameter Cylindrical Part 14-3b) -3bb Anti-load side end portion 14-3c (of small diameter cylindrical portion 14-3b) Flange portion 14-3ca (of small diameter cylindrical portion 14-3b) Contact surface 14-4 (of flange portion 14-3c) Inner diameter shaft 14- 4a Large inner diameter cylindrical portion 14-4b Small inner diameter cylindrical portion 14-4c Bottom portion 14-4d (inside diameter shaft 14-4) Supply connection hole 14-4e Discharge connection hole 15 Rotor 15-1 Rotor core 15-2 Vacuum container (first Vacuum vessel)
15-3 Superconducting Field Coil 16 Stator 17 Heat Exchange Refrigerant Pipe 18 Supply Pipe 19 Discharge Pipe 20 Refrigerant Supply / Discharge Fixed Pipe 20a Tip 20b Outermost Shell Cylindrical Part 20b-1 Expanded Part 20c Hollow Part 20d Solid Part 20e Cover 20e-1 Cover opening 20f End face 21 Supply flow path 21a Supply flow path opening 21b Supply flow path cylindrical part 22 Discharge flow path 22a Discharge flow path opening 22b Discharge flow path cylindrical part 23 Sliding bearing (partition ring)
24 Thermal insulation tube 24-1 Anti-load side end 24a (of thermal insulation tube 24) O-ring 25 (Anti-load side end 24-1) O-ring 25 Vacuum bracket (second vacuum vessel)
25a (vacuum bracket 25) bottom 25aa (vacuum bracket 25) through hole 25ab (through hole 25aa) fastener 25b (vacuum bracket 25) flange 25c (bottom 25a) through hole 25e (flange 25b) Fastener 26 Bracket cover 26a Through hole 27A (of bracket cover 26) (First) Magnetic fluid seal portion 27A-1 Fixed side outer ring 27A-1a (Fixed side outer ring 27A-1) Flange portion 27A-1b (Fixed side outer ring) 27A-1) Fastener 27A-2 Rotation side inner ring 27A-2a (Rotation side inner ring 27A-2) O-ring 27A-3 (First) Magnetic fluid 27B (Second) Magnetic fluid seal part 27B-1 Rotation side Outer ring 27B-1a Flange portion 27B-1b (of rotation side outer ring 27B-1) Fastener 27B-2 (of rotation side outer ring 27B-1) Jogawa inner ring 27B-2a (the fixed side inner ring 27B-2) O-ring 27B-3 (second) magnetic fluid A1, A2, A3 supplied refrigerant region B1, B2, B3, B4 vacuum insulation region C outside air S discharged refrigerant region

Claims (5)

軸方向一端が負荷に接続され、軸方向他端側が中空であるシャフト本体と、
前記シャフト本体が回転可能に軸方向に貫挿されるケーシングと、
前記ケーシングの内部において、前記シャフト本体の側面に固定され、ロータコア及び該ロータコアに取り付けられた複数の第1真空容器を有するロータと、
各前記第1真空容器の内部にそれぞれ格納される超電導界磁コイルと、
一端に底部、他端に開口部を有する円筒形状に形成され、前記ケーシングの内部において、該開口部が該シャフト本体の軸方向他端を向くようにして、該シャフト本体内部に同心締結され、該シャフト本体と共に回転する内径シャフトと、
前記超電導界磁コイルを冷却するための冷媒を超電導回転機本体に給排する管であり、前記シャフト本体の軸方向他端を貫通するように該シャフト本体の軸方向に延伸し、前記内径シャフトに対し、該内径シャフトの他端側から滑り軸受を介して同心接続する、冷媒給排用固定管と、
一端が、前記内径シャフトを介して前記冷媒給排用固定管から前記冷媒が供給される供給管の一端と連通し、他端が、前記内径シャフトを介して前記冷媒給排用固定管に前記冷媒を排出する排出管の一端と連通することで、前記冷媒の流路となり、前記超電導界磁コイルと該冷媒との熱交換が行われる領域を有する、熱交換冷媒管とを備え、
前記内径シャフトは、
前記内径シャフトの、前記冷媒給排用固定管の先端面と前記底部との間に設けられる空間の位置における周面を貫通し、前記排出管又は前記供給管の他端と連通する第1接続孔と、
前記内径シャフトの、前記第1接続孔よりも前記内径シャフトの軸方向他端側における周面を貫通し、前記供給管又は前記排出管の他端と連通する第2接続孔とを備え、
前記冷媒給排用固定管は、
前記冷媒を冷凍機から前記超電導回転機本体に供給、又は、該超電導回転機本体から該冷凍機に排出する流路であり、前記冷媒給排用固定管の軸方向における前記第2接続孔に対応する位置に、前記冷媒給排用固定管の周面を貫通する第1流路開口部が形成される、第1流路と、
前記冷媒を前記超電導回転機本体から前記冷凍機に排出、又は、該冷凍機から該超電導回転機本体に供給する流路であり、前記先端面を貫通する第2流路開口部が形成される、第2流路とを備え、
前記滑り軸受は、
前記冷媒給排用固定管の軸方向における前記供給流路開口部と前記排出流路開口部との間の位置に設けられる
ことを特徴とする超電導回転機。
A shaft main body having one axial end connected to a load and the other axial end being hollow;
A casing through which the shaft body is rotatably inserted in an axial direction;
Inside the casing, a rotor fixed to a side surface of the shaft body, and having a rotor core and a plurality of first vacuum vessels attached to the rotor core;
Superconducting field coils respectively stored in the first vacuum vessels;
It is formed in a cylindrical shape having a bottom at one end and an opening at the other end, and is concentrically fastened inside the shaft body so that the opening faces the other axial end of the shaft body inside the casing, An inner diameter shaft that rotates with the shaft body;
A pipe for supplying and discharging a refrigerant for cooling the superconducting field coil to and from the superconducting rotating machine main body, extending in the axial direction of the shaft main body so as to penetrate the other axial end of the shaft main body, and the inner diameter shaft On the other hand, a refrigerant supply / discharge fixed pipe concentrically connected via a slide bearing from the other end side of the inner diameter shaft;
One end communicates with one end of a supply pipe to which the refrigerant is supplied from the refrigerant supply / discharge fixed pipe via the inner diameter shaft, and the other end communicates with the refrigerant supply / discharge fixed pipe via the inner diameter shaft. A heat exchange refrigerant pipe having a region in which heat exchange between the superconducting field coil and the refrigerant is performed by communicating with one end of a discharge pipe for discharging the refrigerant,
The inner diameter shaft is
A first connection of the inner diameter shaft that passes through a peripheral surface at a position of a space provided between the front end surface of the refrigerant supply / discharge fixed tube and the bottom and communicates with the other end of the discharge tube or the supply tube. Holes,
The inner diameter shaft includes a second connection hole that penetrates the circumferential surface on the other axial end side of the inner diameter shaft from the first connection hole and communicates with the other end of the supply pipe or the discharge pipe.
The refrigerant supply / discharge fixed pipe is:
A flow path for supplying the refrigerant from the refrigerator to the superconducting rotator main body or discharging the refrigerant from the superconducting rotator main body to the refrigerator, and in the second connection hole in the axial direction of the refrigerant supply / discharge fixed pipe A first flow path in which a first flow path opening penetrating the peripheral surface of the refrigerant supply / discharge fixed pipe is formed at a corresponding position;
A flow path for discharging the refrigerant from the superconducting rotator body to the refrigerator or supplying the refrigerant from the refrigeration machine to the superconducting rotator body, and forming a second flow path opening that penetrates the tip surface. A second flow path,
The sliding bearing is
A superconducting rotating machine provided at a position between the supply flow path opening and the discharge flow path opening in the axial direction of the refrigerant supply / discharge fixed pipe.
前記内径シャフトの軸方向他端には、前記冷媒給排用固定管の外周側に隙間を介して延伸して配される熱絶縁管の一端が、固定されている
ことを特徴とする請求項1に記載の超電導回転機。
The one end of the heat insulation pipe | tube extended and arrange | positioned through the clearance gap to the outer peripheral side of the said refrigerant | coolant supply / discharge fixed pipe is being fixed to the axial direction other end of the said internal diameter shaft. The superconducting rotating machine according to 1.
前記シャフト本体の軸方向他端側における前記ケーシングからの突出部分を覆うようにして配され、一端は、該ケーシングに取り付けられた開口部であり、他端は、前記冷媒給排用固定管が貫挿される貫通孔が形成された底部である、第2真空容器を備える
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の超電導回転機。
The shaft main body is arranged so as to cover a protruding portion from the casing on the other axial end side, one end is an opening attached to the casing, and the other end is the refrigerant supply / discharge fixing pipe. The superconducting rotating machine according to claim 1, further comprising a second vacuum vessel, which is a bottom portion in which a through-hole to be inserted is formed.
前記第2真空容器の内部において、前記ケーシングに一端が固定される固定側外輪、該固定側外輪の内周側で前記突出部分の周面に固定され該シャフト本体と共に回転する回転側内輪、及び、該固定側外輪と該回転側内輪との間に注入される第1磁性流体を有する、第1磁性流体シール部と、
前記第2真空容器の内部において、前記突出部分の端面に一端が固定され前記シャフト本体と共に回転する回転側外輪、該回転側外輪の内周側で前記冷媒給排用固定管の周面に固定される固定側内輪、及び、該回転側外輪と該固定側内輪との間に注入される第2磁性流体を有する、第2磁性流体シール部とを備え、
前記熱絶縁管は、他端が外周側に拡径することで、前記突出部分の内周面に固定されている
ことを特徴とする請求項3に記載の超電導回転機。
A fixed outer ring whose one end is fixed to the casing inside the second vacuum vessel, a rotating inner ring fixed to the peripheral surface of the projecting portion on the inner peripheral side of the fixed outer ring, and rotating together with the shaft body; A first magnetic fluid seal portion having a first magnetic fluid injected between the stationary outer ring and the rotating inner ring;
Inside the second vacuum vessel, one end is fixed to the end surface of the protruding portion and rotates together with the shaft body, and is fixed to the peripheral surface of the refrigerant supply / discharge fixing tube on the inner peripheral side of the rotation side outer ring. A fixed inner ring, and a second magnetic fluid seal portion having a second magnetic fluid injected between the rotating outer ring and the fixed inner ring,
The superconducting rotating machine according to claim 3, wherein the other end of the thermal insulation tube is fixed to the inner peripheral surface of the protruding portion by expanding the diameter to the outer peripheral side.
前記突出部分における、前記第1磁性流体シール部と前記第2磁性流体シール部との間には、該突出部分の周面を貫通し、前記第2真空容器の内部空間と連通する貫通孔が形成され、
前記シャフト本体の前記突出部分を含む内部空間と、前記第1真空容器の内部空間とは連通している
ことを特徴とする請求項4に記載の超電導回転機。
Between the first magnetic fluid seal portion and the second magnetic fluid seal portion in the protruding portion, there is a through hole that penetrates the peripheral surface of the protruding portion and communicates with the internal space of the second vacuum vessel. Formed,
The superconducting rotating machine according to claim 4, wherein an internal space including the protruding portion of the shaft body communicates with an internal space of the first vacuum vessel.
JP2016136797A 2016-07-11 2016-07-11 Superconducting rotary machine Pending JP2018011380A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016136797A JP2018011380A (en) 2016-07-11 2016-07-11 Superconducting rotary machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016136797A JP2018011380A (en) 2016-07-11 2016-07-11 Superconducting rotary machine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2018011380A true JP2018011380A (en) 2018-01-18

Family

ID=60995950

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016136797A Pending JP2018011380A (en) 2016-07-11 2016-07-11 Superconducting rotary machine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2018011380A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110102144A (en) * 2019-06-11 2019-08-09 广东环葆嘉节能科技有限公司 A kind of VOCs treatment integrated system
JP2022064559A (en) * 2020-10-14 2022-04-26 富士フイルムビジネスイノベーション株式会社 Authentication device and program

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110102144A (en) * 2019-06-11 2019-08-09 广东环葆嘉节能科技有限公司 A kind of VOCs treatment integrated system
JP2022064559A (en) * 2020-10-14 2022-04-26 富士フイルムビジネスイノベーション株式会社 Authentication device and program

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2299567B1 (en) Superconducting rotating electrical machine
EP3726707B1 (en) Electric motor
US7704056B2 (en) Two-stage vapor cycle compressor
JP6249905B2 (en) Cryogenic liquid pump
JP5505660B2 (en) Low temperature rotary joint
JP5631350B2 (en) Compressor
US9018805B2 (en) Superconducting machines
JP3936340B2 (en) Superconducting synchronous machine
JP2018011380A (en) Superconducting rotary machine
CN108092431A (en) Motor
US3729640A (en) Superconducting electrical machines
KR102056132B1 (en) Rotor assembly and superconducting generator having the same
JP2018042312A (en) Superconducting rotary machine
JP5806338B2 (en) Superconducting synchronous machine having at least one superconducting winding and having a rotor rotatable relative to the stator
WO2022196193A1 (en) Superconducting motor
JP6024539B2 (en) Superconducting rotating machine
JPH0851767A (en) Rotor for superconducting electric rotating machine and refrigerant supply/discharge unit
JP2010178486A (en) Superconducting rotating electric machine
JP6455259B2 (en) Superconducting rotating electrical machine
JP2017063516A (en) Refrigerant supply/discharge device of superconducting rotary machine
US20230048319A1 (en) Rotating device and vacuum pump
KR101561776B1 (en) Superconductive motor
EP4672576A1 (en) ROTOR OF A SUPRAL CONDUCTIVE ELECTRIC LATHE AND SUPRAL CONDUCTIVE ELECTRIC LATHE
KR101221988B1 (en) Superconductor rotating machine using conduction cooling
US20180283381A1 (en) Cryogenic installation comprising a circulator

Legal Events

Date Code Title Description
RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20190528

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20190605

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20190529