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SUPERCONDUCTING MOTOR OR SUPERCONDUCTING GENERATOR meetings

Patent code P110001609
Posted date Mar 7, 2011
Application number P2010-109575
Publication number P2011-239596A
Patent number P5669059
Date of filing May 11, 2010
Date of publication of application Nov 24, 2011
Date of registration Dec 26, 2014
Inventor
  • (In Japanese)河村 実生
Applicant
  • (In Japanese)学校法人加計学園
Title SUPERCONDUCTING MOTOR OR SUPERCONDUCTING GENERATOR meetings
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance the rotation efficiency of a superconducting motor by maximally utilizing a superconductivity phenomenon, in addition to simplification and miniaturization of the superconducting motor.
SOLUTION: In a superconducting motor 1 composed of a stator 2 having a conduction coil 23 and a rotator 3 having a permanent magnet 32, the stator 2 and the rotator 3 are built in a single vacuum vessel 4, a superconducting wire 22 is wound around a cooling ring 21, which is an insulant, of the stator 2 to configure a conducting coil 23, the cooling ring 21 is unrotatably supported against the vacuum vessel 4 by a support pin 24, a cryocooler 5 and the cooling ring 21 are connected by a heat conduction pin 25 penetrating the vacuum vessel 4, a power supply and the superconducting wire 22 are connected by a superconducting lead 26 similarly penetrating the vacuum vessel 4, the rotator 3 connects a rotation axis 33 penetrating the vacuum vessel 4, and the rotation axis 33 is rotatably supported against the vacuum vessel 4 by a seal bearing 41.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)



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])。

Field of industrial application (In Japanese)



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。

Scope of claims (In Japanese)
【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。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2010109575thum.jpg
State of application right Registered
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