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超伝導モーター又は超伝導発電機 新技術説明会

国内特許コード P110001609
掲載日 2011年3月7日
出願番号 特願2010-109575
公開番号 特開2011-239596
登録番号 特許第5669059号
出願日 平成22年5月11日(2010.5.11)
公開日 平成23年11月24日(2011.11.24)
登録日 平成26年12月26日(2014.12.26)
発明者
  • 河村 実生
出願人
  • 学校法人加計学園
発明の名称 超伝導モーター又は超伝導発電機 新技術説明会
発明の概要 【課題】超伝導モーターの簡素化及び小型化に加え、超伝導現象を最大限利用して超伝導モーターの回転効率を高める。
【解決手段】通電コイル23を備えた固定子2と永久磁石32を備えた回転子3とから構成される超伝導モーター1において、固定子2及び回転子3は、単一の真空容器4に内蔵され、固定子2は、絶縁体である冷却環21に超伝導ワイヤー22を巻き付けて通電コイル23を構成し、前記冷却環21を支持ピン24により真空容器4に対して回転不能に支持させ、真空容器4を貫通させた熱伝導ピン25によりクライオクーラー5と冷却環21とを接続し、同じく真空容器4を貫通させた超伝導リード26により電力供給源と超伝導ワイヤー22とを接続し、回転子3は、真空容器4を貫通させた回転軸33を接続し、前記回転軸33をシール軸受け41により真空容器4に対して回転自在に支持させた。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要



電気抵抗が「0(ゼロ)」になる超伝導現象を利用する超伝導モーターは、例えば特許文献1に見られるように、電流を流す超伝導ワイヤーを冷却する必要がある。特許文献1が開示する超伝導モーターは、回転子にも電機子コイル(図示略、特許文献1[0046])を設け、超伝導ワイヤーで構成される界磁コイルと電機子コイルとの間に、極性の異なるヨークを周方向に互い違いに配置する構成を特徴としている(特許文献1[請求項1]ほか)。界磁コイルを構成する超伝導ワイヤーは、界磁コイルを冷却容器に収容し、前記冷却容器と冷媒タンクとを配管により連結して、冷却容器と冷媒タンクとの間で冷媒を循環させることにより冷却する(特許文献1[請求項4][0011]ほか)。





特許文献1は、界磁コイルを積層したパンケーキコイル又はソレノイドコイルとして各界磁コイルを内蔵する個々の冷却容器を小型化し、更に界磁コイルの個数を減らして冷却容器の数も減らしたことにより、超伝導モーター自体の大型化を抑制したり、冷却容器の表面積を小さくして熱の進入を低減して冷却性能を向上させるとしている(特許文献1[0005])。また、冷却容器は、真空断熱層を有する二重構造にすることで、冷媒の昇温を抑制するとしている(特許文献1[請求項10][0016][0017])。





このほか、特許文献1は、冷却容器の外周壁と界磁コイルの外周面との距離を前記界磁コイルの径方向の幅の2.5倍~3倍にすることにより、気化した冷媒の気泡が接触することによる冷却性能低下を防止できるとしている(特許文献1[0010])。また、気化した冷媒の気泡が速やかに冷媒タンクへ排出できるように、冷却容器に向けた配管の内径を拡径させた拡径連結部を設けたり、冷却容器の軸線方向全長に等しい配管接続口を設けたりするとよいとしている(特許文献1[0011][0012])。

産業上の利用分野



本発明は、回転効率(供給電力量当たりの回転数)の高い超伝導モーター又は発電効率(回転数当たりの発電量)の高い超伝導発電機に関する。





モーター及び発電機の違いは、電力を供給して回転動力を出力する(モーター)か、回転動力を入力して電力を出力する(発電機)かの違いであり、装置構成は同じになるため、以下では主に超伝導モーターについて説明する。

特許請求の範囲 【請求項1】
通電コイルを備えた固定子と永久磁石を備えた回転子とから構成される超伝導モーター又は超伝導発電機において、
固定子及び回転子は、単一の真空容器に内蔵され、
固定子は、円環状の絶縁体である冷却環に超伝導ワイヤーを前記冷却環の周方向に直交して巻き付けて円環状の通電コイルを構成し、前記冷却環から支持体、熱伝導体及び電気伝導体を引き出すことにより真空容器に対して回転不能に支持させ、真空容器を貫通させた熱伝導体によりクライオクーラーと冷却環とを接続し、同じく真空容器を貫通させた電気伝導体により電力供給源又は電力出力先と超伝導ワイヤーとを接続し、
回転子は、前記支持体、熱伝導体及び電気伝導体を避け、周方向直交断面形状が前記冷却環に相似な形状で固定子を囲む空間を有する回転体から構成され、前記空間の内面である通電コイルの対向面に永久磁石を保持させ、真空容器を貫通させた回転軸を接続し、前記回転軸をシール軸受けにより真空容器に対して回転自在に支持させたことを特徴とする超伝導モーター又は超伝導発電機。

【請求項2】
固定子は、周方向直交断面形状が円形である円環状の冷却環に超伝導ワイヤーを前記冷却環の周方向に直交して巻き付け、周方向直交断面形状が円形である円環状の通電コイルを構成し、前記冷却環の同一円周上から支持体、熱伝導体及び電気伝導体を引き出し、
回転子は、前記支持体、熱伝導体及び電気伝導体を避ける円環状のスリットを設け、周方向直交断面形状が前記冷却環に相似な円形かつ円環状で固定子を囲む空間を有する回転体から構成され、前記空間の内面である通電コイルの対向面に永久磁石を保持させた請求項1記載の超伝導モーター又は超伝導発電機。

【請求項3】
回転子は、回転子の回転軸周方向に極性を揃えた永久磁石を回転体に保持させた請求項1又は2いずれか記載の超伝導モーター又は超伝導発電機。

【請求項4】
回転子は、固定子に構成した通電コイルの巻回半径方向に極性を揃えた永久磁石を回転体に保持させた請求項1又は2いずれか記載の超伝導モーター又は超伝導発電機。
産業区分
  • 発電、電動
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2010109575thum.jpg
出願権利状態 登録
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