JPH01202154A - 超電導電動機 - Google Patents
超電導電動機Info
- Publication number
- JPH01202154A JPH01202154A JP63024328A JP2432888A JPH01202154A JP H01202154 A JPH01202154 A JP H01202154A JP 63024328 A JP63024328 A JP 63024328A JP 2432888 A JP2432888 A JP 2432888A JP H01202154 A JPH01202154 A JP H01202154A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotor yoke
- rotor
- stator
- electric motor
- superconducting
- 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
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- Superconductive Dynamoelectric Machines (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は電磁エネルギーにより回転駆動される電動機に
関するものである。
関するものである。
従来の技術
近年、電動機は、家電機器、ＯＡ機器、情報機器等に多
数用いられており、かつそれら機器の小形化、高速化に
伴い、それらに用いられる電動機もよシボ形で応答性の
良いものが望まれて来ている。
数用いられており、かつそれら機器の小形化、高速化に
伴い、それらに用いられる電動機もよシボ形で応答性の
良いものが望まれて来ている。
以下図面を参照しながら、従来の電動機の一例について
説明する。第２図、第３図は従来の電動機の動作説明図
及び構造断面図である。本例に於いては２極３相電動機
を例にして説明する。
説明する。第２図、第３図は従来の電動機の動作説明図
及び構造断面図である。本例に於いては２極３相電動機
を例にして説明する。
１はステータコア、２Ａ、２Ｂ、２ｃは各々Ａ相、Ｂ相
、Ｃ相のステータ巻線である。３は筒状のロータ磁石、
４はステータヨーク、６はロータヨーク、６はシャフト
、７は軸受である。第２図に於いて、ステータコイル２
Ａに電流ｉを流すと図示の如く、Ａ相のステータコア先
端に各々Ｎ極及びＳ極が発生し、この磁極により、ロー
タ磁石は図示の如く吸引゛される。次にステータコイル
２Ａの代シに２Ｂに通電すると前述したのと同様の磁極
がＢ相のステータコイル先端に各々発生し、従ってロー
タ磁石は右回転方向に１２０°回転する。
、Ｃ相のステータ巻線である。３は筒状のロータ磁石、
４はステータヨーク、６はロータヨーク、６はシャフト
、７は軸受である。第２図に於いて、ステータコイル２
Ａに電流ｉを流すと図示の如く、Ａ相のステータコア先
端に各々Ｎ極及びＳ極が発生し、この磁極により、ロー
タ磁石は図示の如く吸引゛される。次にステータコイル
２Ａの代シに２Ｂに通電すると前述したのと同様の磁極
がＢ相のステータコイル先端に各々発生し、従ってロー
タ磁石は右回転方向に１２０°回転する。
以下順次ステータコイル２ｃ→２Ａ→２Ｂ・・・・・・
と通電してゆく事により、ロータ磁石は連続的に回転を
続ける事になる。
と通電してゆく事により、ロータ磁石は連続的に回転を
続ける事になる。
発明が解決しようとする課題
しかしながら上記のような構成では、ロータに磁石を用
いねばならず、かつその磁石厚みは、例えば数十Ｗクラ
スの電動機では、外径がφ３ｏ程度で厚みは３〜６ｍｍ
程度必要となり、ロータ慣性が大きくなり、従って電動
機の応答性が悪いという問題点があった。
いねばならず、かつその磁石厚みは、例えば数十Ｗクラ
スの電動機では、外径がφ３ｏ程度で厚みは３〜６ｍｍ
程度必要となり、ロータ慣性が大きくなり、従って電動
機の応答性が悪いという問題点があった。
課題を解決するだめの手段
上記課題を解決するため、本発明の電動機は、ロータヨ
ーク上又は、ロータヨーク中に、うすい超電導材料を配
置する構成を備えたものである。
ーク上又は、ロータヨーク中に、うすい超電導材料を配
置する構成を備えたものである。
作 用
本発明は、磁性体よりなる筒状のロータヨーク上に、電
気角で１８０°の位置に電気角で約９００の幅を持つう
すい超電導材を設置する事により、ステータ巻線によっ
て生じた磁界によるロータヨークへの磁束量が超電導材
料のマイナス効果により、超電導材を設置した部分と設
置しない部分とでは異る事となる。この磁束量の差異に
よって、空隙に蓄えられる磁気エネルギー量が位置的に
差異を生じ、その結果ロータヨークに回転力が発生する
事となる。
気角で１８０°の位置に電気角で約９００の幅を持つう
すい超電導材を設置する事により、ステータ巻線によっ
て生じた磁界によるロータヨークへの磁束量が超電導材
料のマイナス効果により、超電導材を設置した部分と設
置しない部分とでは異る事となる。この磁束量の差異に
よって、空隙に蓄えられる磁気エネルギー量が位置的に
差異を生じ、その結果ロータヨークに回転力が発生する
事となる。
又、本発明の第２の発明の作用は、磁性体よりなる筒状
のロータヨークをスラスト軸に沿って電気角で１８０°
の位置でカットした断面にうすい超電導材をはさみ込む
様に設置する事により、ステータ巻線によって生ずる磁
束量が、ロータヨークの超電導材料のマイスナー効果に
よシ、ロータ回転位置に応じて差異を生じる事となシ、
本発明の第１の発明と同様に、空隙に蓄えられる磁気エ
ネルギーがロータの回転位置によシ差異を生じ、その結
果ロータヨークに回転力が発生する事となる。
のロータヨークをスラスト軸に沿って電気角で１８０°
の位置でカットした断面にうすい超電導材をはさみ込む
様に設置する事により、ステータ巻線によって生ずる磁
束量が、ロータヨークの超電導材料のマイスナー効果に
よシ、ロータ回転位置に応じて差異を生じる事となシ、
本発明の第１の発明と同様に、空隙に蓄えられる磁気エ
ネルギーがロータの回転位置によシ差異を生じ、その結
果ロータヨークに回転力が発生する事となる。
実施例
以下本発明の一実施例の超電導電動機について、図面を
参照しながら説明する。
参照しながら説明する。
第１図は、本発明の第１の実施例の断面図である。又第
４図は、スラスト軸を通る断面でカットした断面図であ
る。第１図及び第４図に於いて、１．２，４，６．７は
各々、第２図及び第３図に於いて示した構成要素と同一
であるので説明を省略する。第１図及び第４図に於いて
、８は磁性体でできたうすいカップ状のロータヨーク、
９は上記ロータヨーク８の上にはりつけられた電気角１
８０°の間に、電気角で約９０’の幅を持つうすい超電
導材はある。この超電導材は板状のものでも良いし、又
薄膜状のものでも良い。この様な構成の超電導電動機に
ついてその動作原理を第５図（ａ）及び第５図（ｂ）を
用いて説明する。第５図の（、）及び（ｂ）に於いては
人相分のみ図示している。
４図は、スラスト軸を通る断面でカットした断面図であ
る。第１図及び第４図に於いて、１．２，４，６．７は
各々、第２図及び第３図に於いて示した構成要素と同一
であるので説明を省略する。第１図及び第４図に於いて
、８は磁性体でできたうすいカップ状のロータヨーク、
９は上記ロータヨーク８の上にはりつけられた電気角１
８０°の間に、電気角で約９０’の幅を持つうすい超電
導材はある。この超電導材は板状のものでも良いし、又
薄膜状のものでも良い。この様な構成の超電導電動機に
ついてその動作原理を第５図（ａ）及び第５図（ｂ）を
用いて説明する。第５図の（、）及び（ｂ）に於いては
人相分のみ図示している。
令弟５図（ａ）の様なステータ及びロータの位置関係に
有ったとし、かつＡ相巻線２Ａに電流ｉを矢印の方向に
流すと、図示した極性を持つ磁極がステータコア１に発
生する。この磁極により、磁束は図中の破線で示す様に
、カップ状ロータヨーク８を通して流れる事となる。但
しここでロータヨーク８の上に貼り付けられた超電導材
が存在する筒便は、超電導体の表面に発生するマイスナ
ー電流によって磁束が通過できず、結果的に磁束は超電
導材９の無い所のロータヨーク部を通り、破線で図示し
た様な経路を通る事となる。
有ったとし、かつＡ相巻線２Ａに電流ｉを矢印の方向に
流すと、図示した極性を持つ磁極がステータコア１に発
生する。この磁極により、磁束は図中の破線で示す様に
、カップ状ロータヨーク８を通して流れる事となる。但
しここでロータヨーク８の上に貼り付けられた超電導材
が存在する筒便は、超電導体の表面に発生するマイスナ
ー電流によって磁束が通過できず、結果的に磁束は超電
導材９の無い所のロータヨーク部を通り、破線で図示し
た様な経路を通る事となる。
ここで−船釣に、電動機の空隙の磁束密度をＢ。
磁界の強さをＨとした時、空隙の単位体積当りに蓄えら
れる磁気エネルギーＷは Ｗ＝ｉＢＨ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・ （１）で表わされる。そして全空隙に蓄えられる磁
気エネルギーＷは、上記（１）式を全空隙について体積
積分した値となり（２）式で表わす事ができる。
れる磁気エネルギーＷは Ｗ＝ｉＢＨ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・ （１）で表わされる。そして全空隙に蓄えられる磁
気エネルギーＷは、上記（１）式を全空隙について体積
積分した値となり（２）式で表わす事ができる。
Ｗ＝ ｆｖｗｄｖ＝ｆｖＨＢＨｄｖ−・−（２）さらに
、電動機のロータが回転可能ならば、上記Ｗが最大値と
なる所まで回転し、そこで安定状態となる事が知られて
いる。
、電動機のロータが回転可能ならば、上記Ｗが最大値と
なる所まで回転し、そこで安定状態となる事が知られて
いる。
従って、第５図（、）の状態で、ロータを自由回転可能
にすれば、超電導材９に発生するマイスナー電流によっ
て空隙の磁束がさえぎられる事が最も少ない状態（従っ
て空隙に蓄えられる磁気エネルギーＷが最大となる状態
）である第５図（ｂ）の様な状態で安定する事となる。
にすれば、超電導材９に発生するマイスナー電流によっ
て空隙の磁束がさえぎられる事が最も少ない状態（従っ
て空隙に蓄えられる磁気エネルギーＷが最大となる状態
）である第５図（ｂ）の様な状態で安定する事となる。
以上の説明はＡ相のステータ巻線２Ａを通電した場合で
あるが、順次ステータ巻線２Ａ→２Ｂ→２ｃ→２Ａ・・
・・・・と通電してゆけば、その都度ロータが１２０°
回転してゆく事となり、連続回転が可能となる。
あるが、順次ステータ巻線２Ａ→２Ｂ→２ｃ→２Ａ・・
・・・・と通電してゆけば、その都度ロータが１２０°
回転してゆく事となり、連続回転が可能となる。
以下、本発明の第２の実施例について説明する。
以下第６図に従って説明する。第６図に於いては、第５
図同様Ａ相分のみ図示している。
図同様Ａ相分のみ図示している。
第６図（ａ）に於いて、１，２，８．９は第５図（−）
と同じ構成部材であるが、超電導材９が、ロータヨーク
８をスラスト軸に沿ってカットした断面に電気角で１８
０°毎にはさみ込まれた。第６図（ａ）に示す様な構成
となっている。第６図（ａ）に示す様なロータとステー
タの位置関係に於いては、ステータ巻線２Ａによって発
生する磁束がロータヨーク８を通して流れる通路の途中
に超電導材９が存在する事となるため、超電導材９の表
面に発生するマイスナー電流のため、殆んど磁束は電導
材９を通しては流れ得ない状態となる。この第６図（ａ
）の状態で、ロータを自由回転させれば、超電導材９が
、ステータコアの真下に位置シ、ロータヨークの磁束通
路からはずれる様な、第６図（ｂ）の状態となり、ステ
ータ巻線２Ａによって発生する磁束は最大となり、この
状態で安定する。
と同じ構成部材であるが、超電導材９が、ロータヨーク
８をスラスト軸に沿ってカットした断面に電気角で１８
０°毎にはさみ込まれた。第６図（ａ）に示す様な構成
となっている。第６図（ａ）に示す様なロータとステー
タの位置関係に於いては、ステータ巻線２Ａによって発
生する磁束がロータヨーク８を通して流れる通路の途中
に超電導材９が存在する事となるため、超電導材９の表
面に発生するマイスナー電流のため、殆んど磁束は電導
材９を通しては流れ得ない状態となる。この第６図（ａ
）の状態で、ロータを自由回転させれば、超電導材９が
、ステータコアの真下に位置シ、ロータヨークの磁束通
路からはずれる様な、第６図（ｂ）の状態となり、ステ
ータ巻線２Ａによって発生する磁束は最大となり、この
状態で安定する。
以下、第５図に於いても説明した通り、順次ステータ巻
線２Ａ→２Ｂ→２ｃ→２Ａ・・・・・・と通電してゆけ
ば連続回転が可能となる。
線２Ａ→２Ｂ→２ｃ→２Ａ・・・・・・と通電してゆけ
ば連続回転が可能となる。
尚本実施例に於いては、ロータヨークをカップ状として
説明したが、ロータヨークを筒状とし、かつそのロータ
ヨークを軽い材料によるヌベーサーでシャフトとつなぐ
構成でも良い事は自明である。さらに、モータ相数、極
数を３相２極に限定する必要の無い事も自明である。
説明したが、ロータヨークを筒状とし、かつそのロータ
ヨークを軽い材料によるヌベーサーでシャフトとつなぐ
構成でも良い事は自明である。さらに、モータ相数、極
数を３相２極に限定する必要の無い事も自明である。
上記実施例において使用可能な超電導材料の例を以下に
記載する。
記載する。
ｓｏＫで超電導を示す材料としては、例えばＹＢ ａ２
Ｃｕ３０７．−、を用いることができる。製造に際して
は、まず原材料粉末の粉砕・混合を行う。
Ｃｕ３０７．−、を用いることができる。製造に際して
は、まず原材料粉末の粉砕・混合を行う。
それを９ｏｏ℃、空気中で５時間焼成した後粉砕し、そ
れを３回繰り返すことにより、均一性を高める。その粉
末を成型し、９３０〜９６０℃、空気中又は酸素中で５
時間加熱することにより焼結し、炉中で冷却する。
れを３回繰り返すことにより、均一性を高める。その粉
末を成型し、９３０〜９６０℃、空気中又は酸素中で５
時間加熱することにより焼結し、炉中で冷却する。
常温付近で超電導を示す材料としては、Ｓ ｒ Ｂ ａ
Ｙ Ｃｕ ３０７−δが知られている。製造に際しり
返す。その粉末を成型し、１０００℃、空気中で５時間
加熱して焼結し、炉中で冷却する。このようにして作製
された焼結体は、３３８Ｋ（６’５℃）で超電導を示す
（イハラ他、ジャパニーズ ジャーナル オプ アプラ
イド フィジックス（ＪＡＰＡＮＥＳＥ ＩＯＵＭＡＬ
ＯＦ ＡＰＰＬＩＥＤ ＰＨＹＳＩＣＳ）、Ｖｏｌ、
２６、五８、Ａｕｇｕｓ ｔ 、 １９８７、ＰＰ、１
６７−１７１）。
Ｙ Ｃｕ ３０７−δが知られている。製造に際しり
返す。その粉末を成型し、１０００℃、空気中で５時間
加熱して焼結し、炉中で冷却する。このようにして作製
された焼結体は、３３８Ｋ（６’５℃）で超電導を示す
（イハラ他、ジャパニーズ ジャーナル オプ アプラ
イド フィジックス（ＪＡＰＡＮＥＳＥ ＩＯＵＭＡＬ
ＯＦ ＡＰＰＬＩＥＤ ＰＨＹＳＩＣＳ）、Ｖｏｌ、
２６、五８、Ａｕｇｕｓ ｔ 、 １９８７、ＰＰ、１
６７−１７１）。
発明の効果
以上の様な構成により、従来例の様に大きな慣性を有す
る磁石をロータに用いる事なく、カップ状のロータヨー
クと、うすい少量の超電導材を用いる事により、ロータ
慣性が極めて小さく、応答性に優れた電動機を供給する
事が可能となり、その工業的メリットは極めて大きいも
のがある。
る磁石をロータに用いる事なく、カップ状のロータヨー
クと、うすい少量の超電導材を用いる事により、ロータ
慣性が極めて小さく、応答性に優れた電動機を供給する
事が可能となり、その工業的メリットは極めて大きいも
のがある。
第１図は本発明の第１の実施例における電動機の断面図
、第２図は従来の電動機の断面図、第３図は従来の電動
機のスラスト軸に沿う断面図、第４図は本発明の第１の
実施例におけるスラスト軸に沿う断面図、第５図（ａ）
、 （ｂ）は本発明の第１の実施例に於ける動作説明図
、第６図（ａ）、 （ｂ）は本発明の第２の実施例に於
ける動作説明図である。 １・・・・・・ステータコア、２Ａ 、２Ｂ 、２ｃ・
・団・ステータ巻線、８・・・・・・ロータヨーク、９
・・・・・・超電導材。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第２
図 第３図 第５図 （０，ツ バ 第６図 （ａ〕
、第２図は従来の電動機の断面図、第３図は従来の電動
機のスラスト軸に沿う断面図、第４図は本発明の第１の
実施例におけるスラスト軸に沿う断面図、第５図（ａ）
、 （ｂ）は本発明の第１の実施例に於ける動作説明図
、第６図（ａ）、 （ｂ）は本発明の第２の実施例に於
ける動作説明図である。 １・・・・・・ステータコア、２Ａ 、２Ｂ 、２ｃ・
・団・ステータ巻線、８・・・・・・ロータヨーク、９
・・・・・・超電導材。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第２
図 第３図 第５図 （０，ツ バ 第６図 （ａ〕
Claims (2)
- （１）ステータ巻線と、磁性体よりなるロータヨークを
有する電動機に於いて、前記ロータヨーク上でステータ
に対向する位置に、電気角で１８０゜毎に電気角で約９
０゜の幅を持つうすい超電導材を設置した事を特徴とす
る超電導電動機。 - （２）ステータ巻線と、磁性体よりなる筒状のロータヨ
ークを有する電動機に於いて、前記筒状ロータヨークを
スラスト軸に沿ってカットした断面に、電気角で１８０
゜毎に薄い超電導材をはさみ込む様に設置した事を特徴
とする超電導電動機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63024328A JPH01202154A (ja) | 1988-02-03 | 1988-02-03 | 超電導電動機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63024328A JPH01202154A (ja) | 1988-02-03 | 1988-02-03 | 超電導電動機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01202154A true JPH01202154A (ja) | 1989-08-15 |
Family
ID=12135113
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63024328A Pending JPH01202154A (ja) | 1988-02-03 | 1988-02-03 | 超電導電動機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01202154A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS561764A (en) * | 1979-06-19 | 1981-01-09 | Kansai Electric Power Co Inc:The | Superconductive synchronous machine |
-
1988
- 1988-02-03 JP JP63024328A patent/JPH01202154A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS561764A (en) * | 1979-06-19 | 1981-01-09 | Kansai Electric Power Co Inc:The | Superconductive synchronous machine |
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