JPH04207967A - 超電導モータ - 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、電気自動車に搭載可能なコンパクトな超電導
モータに関する。

［従来の技術〕 室温超電導材料の開発が未だ達成されていない現状にお
いては、超電導コイルの超電導状態を維持するためには
、超電導コイルを極低温に冷却する必要がある。そのた
めには、種々解決すべき問題点があり、例えば、超電導
モータのケースから侵入して来る熱が超電導コイルに到
達するのをいかに防ぐかが重要である。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（超電導維持温度部）を液
体窒素層（中間温度部）が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、超電導維持温度である液体
ヘリウム温度部と超電導モータのケース温度、即ち室温
、との間に中間温度に冷却された液体窒素温度部を設け
るために、液体ヘリラム温度部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二とである。そこで、本発明は、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〕

本発明は上記問題点を解決するために、ステータ部に超
電導コイルを有する超電導モータにおいて、超電導コイ
ルを有するを超電導維持温度部の周囲を輻射シールド作
用を有する板を含む中間温度部か包囲し、該輻射シール
ド作用を有する板は中間温度を保つための液体媒体を容
する槽に熱的に結合し、該液体媒体を容する槽から生成
する蒸発ガスを排気するための排気管を、前記輻射シー
ルド作用を有する板上に接して前記液体媒体を容する槽
から最も遠い位置を巻き始めとし、該液体媒体を容する
槽の近傍を巻き終わりとして、コイル状に巻いたもので
ある。

〔作用〕

中間温度部、例えば、液体窒素により冷却された部分を
液体窒素槽に熱的に結合された輻射シールド作用を有す
る板で超電導維持温度部、例えば、液体ヘリウム温度部
、て包囲する二とてコンパクト化をはかること提案する
か、輻射シールド作用を有する板の冷却を単に液体窒素
槽からの伝導作用だけで冷却するだけでは該輻射シール
ド作用を有する板の温度分布か均一ではないので、本発
明においては、液体窒素槽て蒸発により生した、未だ液
体窒素温度に近い低温の窒素ガスの冷却作用を利用する
ために、液体窒素槽から配管されたガス窒素排気管を輻
射シールド作用を有する板の外側に接してコイル状に巻
いたものである。そして、輻射シールド作用を有する板
の熱分布を均一にするために、液体窒素槽から配管され
たガス窒素排気管を最初に液体窒素槽から一番遠い位置
から輻射シールド作用を有する板上を巻き始め、巻き終
わりを液体窒素槽の近傍とした。

〔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図は同じく軸心方向の水平断面図
、第３図は第１図への部分の拡大図、第４図は第１図の
Ｂ−Ｂの断面図、第５図及び第６図は本発明の中間温度
部を説明する概念図をそれぞれ示す。

本発明の横置き超電導モータを第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が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が、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が固定されている。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てロータ部
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が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か空間
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が、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、輻射シールド厚板２
０、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。

１２は液体窒素槽２において蒸発により生成した窒素ガ
スを排出するためのガス窒素排気管である。このガス窒
素排気管１２は輻射シールド厚板２０の外側に接して、
液体窒素槽２の一番遠い位置から液体窒素槽２の近傍ま
でコイル状に巻いである。液体窒素温度部の温度分布を
均一にするために、巻き方は、第６図に示すように液体
窒素槽２の一番遠い位置はガス窒素排気管１２の間隔を
広くとり、液体窒素槽２に近づくにつれて徐々にその間
隔を狭く取っである。

前記液体ヘリウム槽３と前記液体窒素槽２との間に断熱
をするためのスーパーインンユレーション１１か設けら
れている。スーパーインシュレーション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２８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−側の内面
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２１および断熱支持
台２３によって、断熱的にケース１に固定支持されてい
る。例えば断熱支持材２１はスポークで構成さており、
該スポークの一端は、ケース１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３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Ｉ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か存在し
、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１に固定支持されている。該断熱支持台２２はケース
１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
のスポークが超電導コイル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の結合には溶接か用いられて
いる。

ケース１の側壁の片側最上部には液体ヘリウム転送口２
４、および液体窒素転送口２５が配設されている。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
ータ内の液体へりラム槽３の液体ヘリウム液面のレベル
を一定に位置に保つ。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の円筒外周面の最上部には真空排出口
２６か設けられている。

以上の構成は、液体窒素槽２を片側一方の側のみに配置
した実施例を説明したが、液体窒素槽ぼ両側に配置され
ていてもよく、その場合には、ガス窒素排気管１２は輻
射シールド厚板の中央付近から巻き始める。

また、この実施例で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に中
間温度部の冷却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てもないことである。

なお、本発明は上記実施例に限定さるものてはなく、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、本発明によれば、中間温度
冷却用の液体媒体を容する槽から排出される配管を、輻
射シールド作用を有する板上に前記槽から最も遠い位置
からコイル状に巻いたので、コンパクトな構造で中間温
度部は全体的に均一な温度分布になり、断熱構造を形成
することかできる。。

【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、同じく、軸心方
向の垂直断面図を示す図、第３図は、第１図のＡの拡大
図、第４図は第１図のＢ−Ｂ断面図、第５図及び第６図
は、本発明の中間温度部の概念図を示す図である。 １　ケース、２　液体窒素槽、３　液体ヘリウム槽、４
　肉盛り部、５−断熱支持材、７　輻射シールド薄板、
８　ロータ、】０　超電導コイル、１２−ガス窒素排気
管、ｌ　９−１ａｉ＋射ノールト板、２０−＠射シール
ド厚板。 特許出願人　アイシン・エイ・ダブり二株式会社代理人
　弁理士　光来比　良　彦（外２名）第２図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ステータ部に超電導コイルを有する超電導モータ
   において、超電導コイルを有するを超電導維持温度部の
   周囲を輻射シールド作用を有する板を含む中間温度部が
   包囲し、該輻射シールド作用を有する板は中間温度を保
   つための液体媒体を容する槽に熱的に結合し、該液体媒
   体を容する槽において生成する蒸発ガスを排気するため
   の排気管を、前記輻射シールド作用を有する板上に接し
   て前記液体媒体を容する槽から最も遠い位置を巻き始め
   とし、該液体媒体を容する槽の近傍を巻き終わりとして
   、コイル状に巻いたことを特徴とする超電導モータ。