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超伝導モーター

国内特許コード P120006863
掲載日 2012年3月16日
出願番号 特願2011-168061
公開番号 特開2013-034277
登録番号 特許第5700445号
出願日 平成23年8月1日(2011.8.1)
公開日 平成25年2月14日(2013.2.14)
登録日 平成27年2月27日(2015.2.27)
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
発明の概要 【課題】交流を印加する超伝導モーターにおける超伝導ワイヤーのヒステリシス損失を抑制しつつ、超伝導ワイヤーの冷却効率を損ねない超伝導モーターを提供する。
【解決手段】固定子1は、回転軸2を中心とする半径方向に延びる超伝導ワイヤー12a,12bを点対称な位置関係に2本一組で有し、回転子21,22は、回転軸を中心とする直径を挟んで二分された半割領域それぞれに、回転軸方向の極性が互いに逆である一対の永久磁石21a,21b,22a,22bを割り当てて構成され、点対称な位置関係にある超伝導ワイヤー12a,12bの一方に内周から外周に向けて交流を通電し、前記超伝導ワイヤー12a,12bの他方に外周から内周に向けて同位相の交流を通電するアキシャルギャップ型の超伝導モーターである。
【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、電流を流す超伝導ワイヤーを冷却する必要がある。例えば特許文献1が開示する超伝導モーター(超伝導回転機)は、超伝導ワイヤー(超伝導線)を巻き付けた回転子を冷凍機(スターリングパルス管式冷凍機(クライオクーラーの一種)、特許文献1・[0026]参照)に接続し、回転子と前記冷凍機の冷凍部とを真空断熱構造の本体に収納することにより、高い冷却効率を実現している(特許文献1・[請求項1][請求項2])。回転子と共に回転する超伝導ワイヤーは、真空断熱構造の本体の外にまで引き出されて回転子用回転給電機に接続される(特許文献1・[請求項5])。



特許文献1が開示するモーター構造は、ラジアルギャップ形(特許文献1・[図1]~[図3])又はアキシャルギャップ形(特許文献1・[0053][0054][図4])のいずれにも利用される。いずれについても、超伝導ワイヤーを具体的にどのように巻き付けているかが明示されていないが、例示されたラジアルギャップ形又はアキシャルギャップ形が従来通りの構成であれば、いずれも超伝導ワイヤーを巻回した単位(回転子コイル)を周方向等間隔に配置し、磁石は全周にわたって半径方向(ラジアルギャップ形)又は回転軸方向(アキシャルギャップ形)に同一極性で固定子に組み付けられていると考えられる。

産業上の利用分野


本発明は、ローレンツ力を利用した超伝導モーターに関する。



本発明の超伝導モーターは、電力を供給して回転動力を出力する装置であり、回転動力を入力すれば電力を出力する超伝導発電機として利用できる。以下では、主に超伝導モーターについて説明し、必要に応じて超伝導発電機について言及する。

特許請求の範囲 【請求項1】
回転軸を回転自在に貫通させた固定子の前記回転軸に直交する平面内の超伝導ワイヤーと、前記回転軸と共に回転する回転子の前記回転軸に直交する平面内の永久磁石とを対向させるアキシャルギャップ型の超伝導モーターにおいて、
固定子は、非磁性、電気絶縁性及び熱伝導性を備えた材料により形成される冷却板に、回転軸を中心とする半径方向に延びる超伝導ワイヤーを点対称な位置関係に2本一組で密着させて構成され
回転子は、回転軸を中心とする直径を挟んで二分された半割領域それぞれに、回転軸方向の極性が互いに逆である一対の永久磁石を割り当てて構成され、
固定子は、回転子と共に単一の真空容器に内蔵され、断熱性を備えた支持体により前記冷却板が真空容器に固定され、真空容器の外から内へ貫通させた熱伝導体により前記冷却板と冷凍機とが接続され、同じく真空容器の外から内へ貫通させた電気伝導体により外部電力線と超伝導ワイヤーとが接続され、点対称な位置関係にある超伝導ワイヤーの一方に内周から外周に向けて交流を通電し、前記超伝導ワイヤーの他方に外周から内周に向けて同位相の交流を通電することを特徴とする超伝導モーター。

【請求項2】
固定子は、周方向等間隔にある2n条(nは2以上の自然数)の超伝導ワイヤーを有し、
回転軸を中心とする直径を挟んで二分された半割領域の一方に割り当てられたn条の超伝導ワイヤーに、回転子の回転上流から回転下流に向けて基準位相からπ/nずつ遅れ位相をつけた交流を内周から外周に向けて通電し、
前記二分された半割領域の他方に割り当てられたn条の超伝導ワイヤーに、回転子の回転上流から回転下流に向けて基準位相からπ/nずつ遅れ位相をつけた交流を外周から内周に向けて通電する請求項1記載の超伝導モーター。

【請求項3】
固定子は、半径方向に延びる部分以外の超伝導ワイヤーを周方向に沿って円弧状に延ばしている請求項1又は2いずれか記載の超伝導モーター。

【請求項4】
固定子は、一対の回転子に挟まれ、
前記回転子は、回転軸を中心とする直径を挟んで二分された半割領域それぞれに、回転軸方向の極性の向きが逆である永久磁石を、回転軸方向の極性を揃え、かつ半割領域を周方向に一致させてそれぞれ割り当てた請求項1~3いずれか記載の超伝導モーター。
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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JP2011168061thum.jpg
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) S2011-0996-N0
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