JPH01255451A - コアレスモータ - Google Patents
コアレスモータInfo
- Publication number
- JPH01255451A JPH01255451A JP63081397A JP8139788A JPH01255451A JP H01255451 A JPH01255451 A JP H01255451A JP 63081397 A JP63081397 A JP 63081397A JP 8139788 A JP8139788 A JP 8139788A JP H01255451 A JPH01255451 A JP H01255451A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- conducting wire
- magnetic flux
- rotor
- 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.)
- Granted
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-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Windings For Motors And Generators (AREA)
- 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］
本発明は磁束経路中の巻線に超伝導材を用いたコアレス
モータおよび巻線に用いられる導線に関する。
モータおよび巻線に用いられる導線に関する。
［従来の技術］
この種のモータのうち、回転子の巻線と鉄心が分離され
たコアレスモータは、鉄心（コア）を有してコイルを構
成するモータに比較し、ヒステリシスロスが無く、また
ヒステリシスロスは交番磁界の周波数に比例することか
ら、特に高速回転によるデイメリットが発生しないこと
、リアクタンス電圧が小さいため整流子での接触によっ
て発生する火花が少なく整流子の損傷が小さいこと、さ
らに回転子の慣性モーメントが小さく、サーボモータに
適していること等の利点を有している。また、巻線の構
成を斜め巻きなど適切に構成すれば、回転におけるコギ
ングを防止することもできる。
たコアレスモータは、鉄心（コア）を有してコイルを構
成するモータに比較し、ヒステリシスロスが無く、また
ヒステリシスロスは交番磁界の周波数に比例することか
ら、特に高速回転によるデイメリットが発生しないこと
、リアクタンス電圧が小さいため整流子での接触によっ
て発生する火花が少なく整流子の損傷が小さいこと、さ
らに回転子の慣性モーメントが小さく、サーボモータに
適していること等の利点を有している。また、巻線の構
成を斜め巻きなど適切に構成すれば、回転におけるコギ
ングを防止することもできる。
第７図（Ａ）および（Ｂ）はそれぞれコアレスモータに
おける回転子の一例を示す斜視図および上記回転子を配
設したコアレスモータの断面図である。
おける回転子の一例を示す斜視図および上記回転子を配
設したコアレスモータの断面図である。
これら図において、回転子８は、電機子巻線としての導
線２を斜め巻きしたものを円筒形状にし、エポキシ系の
樹脂で固めることによって形成される。回転子８は、回
転軸１と回転子８の底に配設された樹脂等の支持板８＾
によって連結されることにより回転子８の回転が回転軸
１に伝達される。
線２を斜め巻きしたものを円筒形状にし、エポキシ系の
樹脂で固めることによって形成される。回転子８は、回
転軸１と回転子８の底に配設された樹脂等の支持板８＾
によって連結されることにより回転子８の回転が回転軸
１に伝達される。
回転＠１は、コアレスモータの外側コア５等の構造部材
に設けられた軸受ＩＡおよび１Ｂによって軸支される。
に設けられた軸受ＩＡおよび１Ｂによって軸支される。
この構成において、上記構造部材に接続する固定子界磁
としての永久磁石４が、回転子８の内側に配設される。
としての永久磁石４が、回転子８の内側に配設される。
また、回転軸１の一端には整流子３＾が取付けられ、ブ
ラシ３Ｂとの接触によって導線２に流れる電流の方向が
定められる。
ラシ３Ｂとの接触によって導線２に流れる電流の方向が
定められる。
第８図は第７図に示した構成の上断面図である。図から
明らかなように、永久磁石４のＮ極から出た磁束は導線
２を貫いて軟磁性材で形成される外側コア５を通り、再
び導線２を貫いて永久磁石４のＳ極に至る。このとき、
導線に流れる電流方向６を、磁束の方向に応じて適切に
制御すれば、例えば図中符号７で示す方向に回転子８が
回転する。
明らかなように、永久磁石４のＮ極から出た磁束は導線
２を貫いて軟磁性材で形成される外側コア５を通り、再
び導線２を貫いて永久磁石４のＳ極に至る。このとき、
導線に流れる電流方向６を、磁束の方向に応じて適切に
制御すれば、例えば図中符号７で示す方向に回転子８が
回転する。
ところで、この種のモータ効率は、固定子や回転子の形
状、永久磁石から発生する磁束の量、あるいは導線の電
気抵抗等に依存するものであり、特に導線素材の固有電
気抵抗の低減化は大きな課題であった。
状、永久磁石から発生する磁束の量、あるいは導線の電
気抵抗等に依存するものであり、特に導線素材の固有電
気抵抗の低減化は大きな課題であった。
これに対して、最近の超伝導材開発の進展に伴い、液体
窒素温度で超伝導状態が実現される材料が可能となって
きており、これにより巻線に超伝導材料を用いたコアレ
スモータも提供されるようになってきた。
窒素温度で超伝導状態が実現される材料が可能となって
きており、これにより巻線に超伝導材料を用いたコアレ
スモータも提供されるようになってきた。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、超伝導材の導線を用いたコアレスモータ
は、第９図に示すように導線９の断面形状およびその配
列によって、超伝導材を用いたことによる効果が相殺さ
れがちになる。
は、第９図に示すように導線９の断面形状およびその配
列によって、超伝導材を用いたことによる効果が相殺さ
れがちになる。
すなわち、導線９におけるマイスナー効果によって磁力
線は導線９を貫通することができず、図に示すような磁
力線分布１４が形成される。これにより、導線９を迂回
するために磁路長が長くなり、かつ磁束通路が狭くなる
ために磁束鎖交面積が小さくなってリラクタンスが増大
し、磁束量が減少する。この結果、導線の電気抵抗がＯ
になる超伝導材を用いたことによる効率の向上が相殺さ
れてしまうことになる。
線は導線９を貫通することができず、図に示すような磁
力線分布１４が形成される。これにより、導線９を迂回
するために磁路長が長くなり、かつ磁束通路が狭くなる
ために磁束鎖交面積が小さくなってリラクタンスが増大
し、磁束量が減少する。この結果、導線の電気抵抗がＯ
になる超伝導材を用いたことによる効率の向上が相殺さ
れてしまうことになる。
本発明は、上述した観点に鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは巻線としての導線に超伝導材を
用いたことによる本来の効果を発揮し得るような効率の
良い形状の超伝導導線を提供し、かつ上記導線を用いた
コアレスモータ等の電気機器を提供することにある。
その目的とするところは巻線としての導線に超伝導材を
用いたことによる本来の効果を発揮し得るような効率の
良い形状の超伝導導線を提供し、かつ上記導線を用いた
コアレスモータ等の電気機器を提供することにある。
［課題を解決するための手段］
そのために本発明では、導線が、少なくとも１つの平面
を有する金属基板と、金属基板か有する少なくとも１つ
の平面上に形成された超伝導材薄膜とによって構成され
ることを特徴とする。
を有する金属基板と、金属基板か有する少なくとも１つ
の平面上に形成された超伝導材薄膜とによって構成され
ることを特徴とする。
また固定子としての磁束発生手段を有し、回転子におけ
る電流路が上述した導線によって構成され、超伝導材薄
膜の膜面が電流路を鎖交する磁束の方向と平行であるこ
とを特徴とする。
る電流路が上述した導線によって構成され、超伝導材薄
膜の膜面が電流路を鎖交する磁束の方向と平行であるこ
とを特徴とする。
［作 用］
以上の構成によれば、導線によって構成される電流路を
通過する磁束は、マイスナー効果によって受ける影響が
少なく、磁路長が長くなることおよび磁束鎖交の面積が
狭くなることが防止される。
通過する磁束は、マイスナー効果によって受ける影響が
少なく、磁路長が長くなることおよび磁束鎖交の面積が
狭くなることが防止される。
さらに、常伝導状態においてもモータの回転が可能でか
つ超伝導状態が部分的に破れても抵抗増大による急激な
熱発生等が防止される。
つ超伝導状態が部分的に破れても抵抗増大による急激な
熱発生等が防止される。
［実施例］
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。
。
第１図は本発明の一実施例を示す回転子の上断面の一部
を示す図である。第９図に示したのと同様の要素には同
一の符号を付してその説明は省略する。また、第２図（
Ａ）および（Ｂ）は第１図に示した回転子のそれぞれ外
観斜視図および展開図である。
を示す図である。第９図に示したのと同様の要素には同
一の符号を付してその説明は省略する。また、第２図（
Ａ）および（Ｂ）は第１図に示した回転子のそれぞれ外
観斜視図および展開図である。
これら図において、９は巻線としての導線であり、導線
９は、Ｃｕ、ＡＩ等の良導体で形成される金属基板Ｉ３
と、金属基板１３の片面に［１ｉ−Ｌａ−５ｒ−Ｃｕ−
０゜Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０，Ｌａ−［１ａ−Ｃｕ−０等、
希土類金属や遷し金属を含んだセラミックまたは超伝導
金属合金などを一層または複数層堆積した超伝導薄膜ｌ
Ｏとによって形成される。超伝導薄膜１０は抵抗加熱蒸
着またはエレクトロンビーム蒸着、スパッタリング。
９は、Ｃｕ、ＡＩ等の良導体で形成される金属基板Ｉ３
と、金属基板１３の片面に［１ｉ−Ｌａ−５ｒ−Ｃｕ−
０゜Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０，Ｌａ−［１ａ−Ｃｕ−０等、
希土類金属や遷し金属を含んだセラミックまたは超伝導
金属合金などを一層または複数層堆積した超伝導薄膜ｌ
Ｏとによって形成される。超伝導薄膜１０は抵抗加熱蒸
着またはエレクトロンビーム蒸着、スパッタリング。
メツキ、 ＣＶＯ等によって形成され、また金属基板１
３の薄膜ｌＯを堆積しない部位はマスクやサセプタによ
って覆われ薄膜ｌＯの堆積が防止される。
３の薄膜ｌＯを堆積しない部位はマスクやサセプタによ
って覆われ薄膜ｌＯの堆積が防止される。
上述のように形成された導線９によって、第２図（Ｂ）
に示すように展開された状態で巻線パターンが定められ
、各導線間は、絶縁接着材１１Ａが充填されることによ
り巻線パターンが固定される。
に示すように展開された状態で巻線パターンが定められ
、各導線間は、絶縁接着材１１Ａが充填されることによ
り巻線パターンが固定される。
さらに巻線パターンの両面は樹脂１１Ｂによって被覆さ
れる。このように形成した巻線パターンにより円筒形の
回転子８が成形される。
れる。このように形成した巻線パターンにより円筒形の
回転子８が成形される。
この構成において、第１図に示すように回転子８を通過
する磁束の方向と、超伝導薄膜ｌＯの面がほぼ平行とな
るよう導線９が配設されるため、第９図に示したように
超伝導薄膜ｌＯにおけるマイスナー効果によって磁束経
路が歪められることはほとんど無くなり、リラクタンス
の増大が防止される。この結果、コアレスモータの巻線
に超伝導材を用い、巻線の電気抵抗がＯになることが、
そのまま効率向上に結び付くことになる。
する磁束の方向と、超伝導薄膜ｌＯの面がほぼ平行とな
るよう導線９が配設されるため、第９図に示したように
超伝導薄膜ｌＯにおけるマイスナー効果によって磁束経
路が歪められることはほとんど無くなり、リラクタンス
の増大が防止される。この結果、コアレスモータの巻線
に超伝導材を用い、巻線の電気抵抗がＯになることが、
そのまま効率向上に結び付くことになる。
また、基板１３にＣｕ、Ａｉ等の金属を用いることによ
り、超伝導薄膜ｌＯが常伝導状態にあっても導線９には
電流を流すことができ、モータは回転することが可能と
なる。これは、例えば本実施例のモータを超伝導状態が
実現される低温下において使用する場合、その温度にな
るまでモータを回転しながら冷却することができ、モー
タの凍結が防止される。
り、超伝導薄膜ｌＯが常伝導状態にあっても導線９には
電流を流すことができ、モータは回転することが可能と
なる。これは、例えば本実施例のモータを超伝導状態が
実現される低温下において使用する場合、その温度にな
るまでモータを回転しながら冷却することができ、モー
タの凍結が防止される。
さらに、金属基板の効果は、超伝導が部分的に破れた場
合でも電流が基板１３をバイパスとして流れ急激な抵抗
増大によって生ずる熱によるモータへの悪影響を防止で
きる。
合でも電流が基板１３をバイパスとして流れ急激な抵抗
増大によって生ずる熱によるモータへの悪影響を防止で
きる。
さらに加えて、第１図に示すように導線９のピッチをβ
とし、超伝導薄膜１０の厚さをｔとするとき、ｔは可能
なかぎり薄いほうがよいが、最大必要電流等を勘案して
、所定の厚さが必要となる。
とし、超伝導薄膜１０の厚さをｔとするとき、ｔは可能
なかぎり薄いほうがよいが、最大必要電流等を勘案して
、所定の厚さが必要となる。
このとき、経験上１〉２ｔの関係が成立していることが
望ましい。
望ましい。
第３図は巻線パターンの他の実施例を示す。同図に示す
パターンは第２図（Ｂ）のパターンと異なり、複数本の
導線９によって巻線パターンを構成している。この場合
、導線９がクロスしている部分が無く回転子厚みを薄く
でとる利点がある。なお、第２図や第３図における巻線
の本数や巻き回数は概念的に示されるものであり、図に
示されるものに限られない。
パターンは第２図（Ｂ）のパターンと異なり、複数本の
導線９によって巻線パターンを構成している。この場合
、導線９がクロスしている部分が無く回転子厚みを薄く
でとる利点がある。なお、第２図や第３図における巻線
の本数や巻き回数は概念的に示されるものであり、図に
示されるものに限られない。
第４図は導線の他の実施例を示す第１図と同様の１断面
図である。第１図に示す導線の構造と異なるのは、超伝
導薄膜１０が金属基板１３によって挟まれていることで
ある。この導線９の構造は例えば圧延によるクラッドと
して実現される。
図である。第１図に示す導線の構造と異なるのは、超伝
導薄膜１０が金属基板１３によって挟まれていることで
ある。この導線９の構造は例えば圧延によるクラッドと
して実現される。
導線９の上述した構成により、超伝導薄膜ＩＯの経時変
化が基板１３によって被覆されることにより防止され、
導線９の信頼性が向上する。
化が基板１３によって被覆されることにより防止され、
導線９の信頼性が向上する。
また、上述した構成の場合、圧延等の加工工程で、超伝
導薄膜を破壊することなく製造することができ、加工上
の利点が大きい。
導薄膜を破壊することなく製造することができ、加工上
の利点が大きい。
第５図および第６図は導線の他の実施例を示す横断面図
である。
である。
第５図は金属基板１３の両側面に超伝導薄膜ｌＯを堆積
した構成を示し、例えばＣＶＤによって薄膜ｌＯが形成
される。
した構成を示し、例えばＣＶＤによって薄膜ｌＯが形成
される。
第６図は第５図に示した導線において、Ｃｕメツキ１３
八によって超伝導薄膜１０を保護した構成を示す。
八によって超伝導薄膜１０を保護した構成を示す。
第５図や第６図に示すように薄１１％１０を２面に配す
ることによって電流の量や薄膜ｌＯの厚さを多様に設定
することが可能となる。
ることによって電流の量や薄膜ｌＯの厚さを多様に設定
することが可能となる。
なお、上述した各実施例ではコアレスモータに関して説
明したが、電流路が固定子、磁束発生源が回転子となっ
ているモータについても本発明はｊ内用され得る。
明したが、電流路が固定子、磁束発生源が回転子となっ
ているモータについても本発明はｊ内用され得る。
また、上述の各実施例に示した導線は、その超伝導薄膜
の面を磁束経路と平行に配設すれば、例えば変圧器、電
力貯蔵用インダクタ、コイル等の電気機器の性能を向上
させることができる。
の面を磁束経路と平行に配設すれば、例えば変圧器、電
力貯蔵用インダクタ、コイル等の電気機器の性能を向上
させることができる。
［発明の効果］
以上の説明から明らかなように本発明によれば導線によ
って構成される電流路を通過する磁束は、マイスナー効
果によって受ける影習が少なく、磁路長°が長くなるこ
とおよび磁束鎖交の面積が狭くなることが防止される。
って構成される電流路を通過する磁束は、マイスナー効
果によって受ける影習が少なく、磁路長°が長くなるこ
とおよび磁束鎖交の面積が狭くなることが防止される。
さらに、常伝導状態においてもモータの回転が可能でか
つ超伝導状態が部分的に破れても抵抗増大による急激な
熱発生等が防止される。
つ超伝導状態が部分的に破れても抵抗増大による急激な
熱発生等が防止される。
この結果、マイスナー効果によるリラクタンスの増大と
いった、超伝導材を用いたことによる効率の低下が防止
でき、超伝導材の電気抵抗がＯになる本来の利点を十分
に発揮したコアレスモータを得ることができた。
いった、超伝導材を用いたことによる効率の低下が防止
でき、超伝導材の電気抵抗がＯになる本来の利点を十分
に発揮したコアレスモータを得ることができた。
第１図は本発明の一実施例を示すコアレスモータの１断
面図、 第２図（＾）および（Ｂ）は第１図に示したコアレスモ
ータにおける回転子のそれぞれ斜視図および展開図、 第３図は回転子における巻線パターンの変形例を示す展
開図、 第４図は本発明の他の実施例を示す回転子の１断面図、 第５図および第６図は本発明の他の実施例を示す導線の
横断面図、 第７図（Ａ）はコアレスモータにおける回転子の斜視図
、 第７図（Ｂ）は第７図（＾）に示した回転子を適用した
コアレスモータの断面図、 第８図および第９図は従来例を示すコアレスモータの１
断面図である。 ｌ・・・回転軸、 ２．９・・・導線、 ３八・・・整流子、 ３Ｂ・・・ブラシ、 ４・・・永久磁石、 ５・・・外側コア、 ６・・・電流方向、 ７・・・回転方向、 ８・・・回転子、 １−０・・・超伝導薄膜、 １１Ａ・・・絶縁接着材、 １１Ｂ・・・樹脂、 １３・・・金属基板、 １４・・・磁力線分布。 第２ 図（Ａ） 第２ 図（Ｂ） ３Ａ 第３１ 、、ニー３５ 図 第６図 ６電；尤プ句 第８図 ９ 々イ云ｊ岬二ｉ−木粗 第９図
面図、 第２図（＾）および（Ｂ）は第１図に示したコアレスモ
ータにおける回転子のそれぞれ斜視図および展開図、 第３図は回転子における巻線パターンの変形例を示す展
開図、 第４図は本発明の他の実施例を示す回転子の１断面図、 第５図および第６図は本発明の他の実施例を示す導線の
横断面図、 第７図（Ａ）はコアレスモータにおける回転子の斜視図
、 第７図（Ｂ）は第７図（＾）に示した回転子を適用した
コアレスモータの断面図、 第８図および第９図は従来例を示すコアレスモータの１
断面図である。 ｌ・・・回転軸、 ２．９・・・導線、 ３八・・・整流子、 ３Ｂ・・・ブラシ、 ４・・・永久磁石、 ５・・・外側コア、 ６・・・電流方向、 ７・・・回転方向、 ８・・・回転子、 １−０・・・超伝導薄膜、 １１Ａ・・・絶縁接着材、 １１Ｂ・・・樹脂、 １３・・・金属基板、 １４・・・磁力線分布。 第２ 図（Ａ） 第２ 図（Ｂ） ３Ａ 第３１ 、、ニー３５ 図 第６図 ６電；尤プ句 第８図 ９ 々イ云ｊ岬二ｉ−木粗 第９図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）少なくとも１つの平面を有する金属基板と、 該金属基板が有する前記少なくとも１つの平面上に形成
された超伝導材薄膜と によって構成されることを特徴とする導線。 ２）前記超伝導材薄膜が金属によって被覆されることを
特徴とする請求項１に記載の導線。 ３）磁束発生手段を有し、前記超伝導材薄膜の膜面が前
記磁束の方向と平行になるよう請求項１または２に記載
の導線を配設したことを特徴とする電気機器。 ４）固定子としての磁束発生手段を有し、回転子におけ
る電流路が請求項１または２に記載の導線によって構成
され、前記超伝導材薄膜の膜面が前記電流路を鎖交する
前記磁束の方向と平行であることを特徴とするコアレス
モータ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63081397A JP2746596B2 (ja) | 1988-04-04 | 1988-04-04 | コアレスモータ |
| US07/220,162 US5099162A (en) | 1987-07-22 | 1988-07-18 | Coil of superconducting material for electric appliance and motor utilizing said coil |
| US08/138,389 US5389908A (en) | 1987-07-22 | 1993-10-20 | Coil of superconducting material for electric appliance and motor utilizing said coil |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63081397A JP2746596B2 (ja) | 1988-04-04 | 1988-04-04 | コアレスモータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01255451A true JPH01255451A (ja) | 1989-10-12 |
| JP2746596B2 JP2746596B2 (ja) | 1998-05-06 |
Family
ID=13745172
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63081397A Expired - Fee Related JP2746596B2 (ja) | 1987-07-22 | 1988-04-04 | コアレスモータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2746596B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2023027141A1 (ja) * | 2021-08-26 | 2023-03-02 | ||
| JP7782472B2 (ja) * | 2022-02-24 | 2025-12-09 | 株式会社デンソー | コイル体、電機子及び回転電機 |
| WO2023163136A1 (ja) * | 2022-02-24 | 2023-08-31 | 株式会社デンソー | コイル体、電機子及び回転電機 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62277704A (ja) * | 1986-05-26 | 1987-12-02 | Fujikura Ltd | 超電導シ−トコイルの製造方法 |
| JPH01144345A (ja) * | 1987-11-27 | 1989-06-06 | Mitsubishi Electric Corp | 誘導電動機 |
-
1988
- 1988-04-04 JP JP63081397A patent/JP2746596B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62277704A (ja) * | 1986-05-26 | 1987-12-02 | Fujikura Ltd | 超電導シ−トコイルの製造方法 |
| JPH01144345A (ja) * | 1987-11-27 | 1989-06-06 | Mitsubishi Electric Corp | 誘導電動機 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2746596B2 (ja) | 1998-05-06 |
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