JPH04207962A - 超電導維持温度部の冷却支持構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ステータ側に超電導マグネットを有する横置
き超電導モータにおける超電導維持温度部の冷却支持構
造に関する。

〔従来の技術〕

従来、電気自動車に搭載可能なコンパクトな超電導モー
タの実現か期待されているか、その現状は次のよってあ
る。

超電導モータのステータ部のコイルとして超電導コイル
を用いた場合に、このモータを起動させると超電導コイ
ルに大きな力か発生する。そのために、この超電導コイ
ルを何らかの方法で超電導モータのケースに支持し、固
定しなければならないが、この超電導モータのケースは
室温空間に存在するので、超電導モータのケースの室温
部から超電導コイルの支持部材を通して侵入し、超電導
コイルの存在する液体ヘリウム温度部に熱か侵入するこ
とになる。超電導コイルの超電導状態を維持するために
は、侵入する熱か、液体ヘリウム温度部へ到達すること
を防かなくてはならない。さらに、いったん極低温領域
に侵入した熱を室温空間に排出するためには、莫大なエ
ネルギーを必要とするので、二のためにも液体ヘリウム
温度部への熱の侵入を防かなければならない。従来、一
般的に超電導状態を維持するための技術として、超電導
コイルか浸されている液体ヘリウム槽の周囲を液体窒素
槽か包囲するようにして断熱する構造、いわゆるクライ
オスタットか知られている。

〔発明か解決しようとする課題〕

しかしなから、特に、自動車に用いるような小型の横置
き超電導モータにおいては、超電導維持温度部、例えば
、液体ヘリウム温度部、と超電導モータのケース、即ち
室温部、との間に中間温度に冷却された中間温度部、例
えば、液体窒素温度部を設けるために、液体ヘリウム温
度郡全体を液体窒素槽て包囲することは小型の超電導モ
ータの装置全体の大きさの制約から採用できないことで
ある。しかも、液体ヘリウム温度部を支持するのに、そ
の支持部材によって外部から熱侵入かある。

そこて、本発明は、超電導マグネットを有する超電導維
持温度部を超電導モータのケースに支持固定するととも
に、その支持部材によって外部から侵入する熱をコンパ
クトな構造で防いだ超電導モータを提供することを目的
とする。

〔課題を解決するための手段〕 この発明は、上記問題点を解決するために、ステータ側
に超電導マグネットを有する横置き超電導モータの超電
導維持温度部の冷却支持構造において、超電導モータの
ケースに固定した支持部材で中間温度部を支持し、中間
温度部に固定した支持部材て超電導維持温度部を支持し
たちのである。

〔作用〕

本発明の中間温度部は、例えは、常に液体窒素温度に冷
却されてその温度に保たれた部分であるのて、ケース１
から支持部材を伝導して侵入した熱は、中間温度部で熱
を奪われ、引続き中間温度部は冷却されるので絶えず中
間温度を保つことになる。したかって、ケースから支持
部材を伝導して侵入した熱は超電導維持温度部へは到達
しない。

第５図は、室温部と超電導維持温度部である液体ヘリウ
ム温度部を断熱支持材て支持した場合の断熱支持材の距
離−温度勾配を示す図である。第５図は断熱支持材の途
中に中間温度部である液体窒素温度部を設けた場合の室
温部と液体ヘリウム温度部間の断熱支持材の距離−温度
勾配を示す図である。このように、中間温度部を設けた
場合は、中間温度部は絶えず中間温度、例えば、液体窒
素温度に保たれているから、この部分て距離−温度勾配
はフラットになり、中間温度部からヘリウム温度部まで
の距離−温度勾配は小さくなる。即ち、距離を短かくし
ても超電導維持温度を維持てきるので、断熱支持材の長
さを短いものとすることができる。したかって、コンパ
クトな冷却支持構造で、外部から支持部材を伝導し、超
電導維持温度部へ侵入してくる熱を防ぐことかできる。

〔実施例〕

第１図は本発明の実施例の横置き超電導モータの軸心方
向の垂直断面図、第２図は同しく軸心方向の水平断面図
、第３図は第１図Ａの部分の拡大図、第４図は第１図の
Ｂ−Ｂの断面図、第５図は断熱支持材の距離−温度勾配
を示す図、第６図は本発明の第２の実施例を示す模式図
である。

（実施例１） 本発明の超電導モータにおける、超電導維持温度部の冷
却支持構造を第１図〜第６図に基づいて説明する。

１は超電導モータの外側のケースを示す。ケースｌの内
部空間の中心近傍であるか若干下方に偏心して位置する
、モータの回転を伝えるシャフト１５か、ベアリングに
よって回転自在にケース１に固定されており、そのシャ
フト１５を中心にしてロータ８か固定されている。そし
てそのロータ８はロータ巻線部９をその先端に有し、ベ
アリングにより回転自在に固定されている。

ステータ部は、ロータ８の存在するロータ部の周囲を取
り巻くように、薄肉円筒シリンダ状の隔壁６でロータ部
と隔てられ、隔壁６とケース１とによって真空に保たれ
ている。ステータ部には、隔壁６に極近接して隔壁６を
取り囲むように超電導維持温度部である、液体ヘリウム
槽３か存在する。その液体ヘリウム槽３内には超電導コ
イルを用いた超電導マグネット１０か液体ヘリウムに完
全に浸されて、隔壁６に極近接するように固定されてい
る。

前記隔壁６と液体ヘリウム槽３との間には第３図（第１
図のＡ部分）で示すように、輻射シールド薄板７が空間
を保って極近接して配置されている。前記液体ヘリウム
槽３の周囲には中間温度部である液体窒素温度部か取り
囲んでおり、該液体窒素温度部は、液体窒素槽２、輻射
ソールド薄板７、輻射シールド厚板２０、肉盛り部４、
輻射シールド板１９から構成されている。絶対温度７７
にの液体窒素槽２か、熱伝導性の良いアルミニウム等で
作成された前記輻射シールド薄板７、輻射シールド厚板
２０、肉盛り部４、輻射シールド板１９と熱的に結合し
て、これらの液体窒素、温度部を７７Ｋに保っている。

また、これらの輻射シールド薄板７、輻射ソールト厚板
２０、肉盛り部４、輻射シールド板１９は、ケース１か
ら侵入してきた輻射熱をシールドする機能を有し、輻射
熱を内部の液体ヘリウム槽３へ通さない。

さらに、前記超電導維持温度部である液体ヘリウム槽３
と前記中間温度部である液体窒素槽２との間に断熱をす
るためのスーパーインシュレーンヨン１１か設けられて
いる。スーパーインシュレーソヨン１１には、例えば、
輻射熱の反射を行なうためにガラス繊維をアルミ箔で包
囲したものか用いられる。

次に、超電導維持温度部の冷却支持構造を説明する。

横置き超電導モータのケース１の２個の側壁の一側内部
に存在する液体窒素部には液体窒素槽２か存在し、該液
体窒素槽２は、液体窒素温度部の外側に設けた断熱支持
材２Ｉおよび断熱支持台２３によって、断熱的にケース
ｌに固定支持されている。例えば断熱支持材２１はスポ
ーつて構成さており、該スポークの一端は、ケースｌと
スプライン結合された断熱支持台２３と引張力によって
固定されており、また、該スポークの他端は液体窒素槽
２に設けた円周鍔にスポークの半径方向の引張力によっ
て固定されているので、結局のところ、該液体窒素槽２
はケース１にスポークによって吊り下げ固定されている
ことになる。

またさらに、前記液体窒素槽２の液体ヘリウム槽に面し
た円周鍔には別の断熱支持材２１であるスポークか固定
されてあり、超電導コイル１０を容している液体ヘリウ
ム温度部を吊り下げ支持している。

次に、ケース１の他方の側壁の内側の液体窒素温度部に
は肉盛り部４とそれに続く輻射シールド板１９が存在し
、該肉盛り部４は、液体窒素温度部の外側に設けた断熱
支持材５および断熱支持台２２によって、断熱的にケー
スｌに固定支持されている。該断熱支持台２２はケース
の側壁と隔壁６とによってサンドイッチ状にポルトて締
めつけ固定されている。

またさらに、肉盛り部４の液体ヘリウム温度部に面する
側には別の断熱支持材５であるスポークか固定され、そ
のスポークか超電導コイル１０を容している液体ヘリウ
ム温度部を吊り下げ支持している。

そして、前記液体窒素槽２と前記肉盛り部４は、ケース
１の周面に沿うように対向して配置された輻射シールド
厚板２０によって熱的に結合されている。前記肉盛り部
４は輻射シールド厚板２０に溶接によって接合されてい
る。

前記輻射シールド厚板２０の外周面には、液体窒素槽２
内で気体窒素になった窒素ガスを排出するためガス窒素
排気管１２か巻いており、該ガス窒素排気管１２の最終
端はロータ部内に導入され、ロータ部を冷却している。

ケース１の側壁片側最上部には液体ヘリウム転送口２４
、および液体窒素転送口２５か配設されている。この液
体ヘリウム転送口２４から超電導モータの外部に設けた
液体ヘリウムタンクから液体ヘリウムを供給して、モー
タ内の液体ヘリウム槽３の液体ヘリウム液面のレベルを
一定位置に保つ。また、液体ヘリウムタンクをモータの
外部に設けなくても、外部に設けた冷凍機によりガス化
したヘリウムを再び液体に冷却してやり、前記液体ヘリ
ウム転送口２４から液体ヘリウムを供給してもよい。こ
のように、液体ヘリウム槽には何らかの液体ヘリウム液
面のレベル維持するための液体ヘリウム供給手段か必要
である。

さらに、ケース１の円部外周面の最上部には真空排出口
２６か設けられている。

（実施例２） 実施例１の超電導維持温度部の冷却構造では、空間的か
つ温度的に超電導維持温度部と室温部との中間に位置し
、超電導維持温度部を支持する２つの中間温度部を、一
つは液体窒素槽２とし、もう一つを温度ダンパー４とし
たか、この実施例では第６図に模式的に示すように２つ
の中間温度部を液体窒素槽とした。その他の構成は実施
例】と同様である。

また、この実施例ては超電導温度を維持するために液体
ヘリウムを用い、この液体ヘリウムを断熱するための中
間温度部の維持に液体窒素を用いたか、使用する超電導
材料の臨界温度によってこれらの冷媒の種類を種々変更
できることは言うまでもないことである。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の趣旨に基ついて種々の変形か可能であり、これ
らを本発明の範囲から排除するものではない。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように本発明によれは、超電導モー
タのケースに固定した支持部材で絶えず中間温度に冷や
された中間温度部を支持し、該中間温度部に固定した支
持部材で超電導維持温度部を支持したので、本発明の冷
却支持構造は、外部から支持部材を通して侵入した熱か
超電導維持温度部に到達するのを防ぐ、という効果を有
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例の横置き超電導モータの軸心
方向の水平断面図を示す図、第２図は、同しく、軸心方
向の垂直断面図を示す図、第３図は、第１図のへの拡大
図、第４図は第１図のＢ−Ｂの断面図、第５図は、本発
明の断熱支持材の距離−温度勾配を示す図、第６図は本
発明の別の実施例を示す模式図である。 １　ケース、２−液体窒素槽、３−液体ヘリウム槽、４
−肉盛り部、５．２１−Ｍ熱支持材、７輻射シールド薄
板、１９・輻射ンールド板、２０−輻射シールト厚板、
２２．２３−８熱支持台、特許出願人　アイシン・エイ
・ダブリュ株式会社代理人　弁理士　光来用　良　彦（
外２名）第２図 第３図 第５図 ／温度ダ・パ 距離 第４図 手続補正書（自発） 平成　３年　３月２２日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ステータ側に超電導マグネットを有する横置き超
   電導モータの超電導維持温度部の冷却支持構造において
   、超電導モータのケースに固定した支持部材で中間温度
   部を支持し、中間温度部に固定した支持部材で超電導維
   持温度部を支持することを特徴とする超電導維持温度部
   の冷却支持構造。