JP5866965B2 - 超電導回転電機ステータ - Google Patents
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Description
特許文献2は、コイル中心線の回りで超電導線材を巻回して形成された巻回体と巻回体から導出する口出し線とをもつレーストラック型の超電導コイルを開示する。このものによれば、巻回体の最外周の超電導線の端末が、巻回体の一端から外方に引き出されておいる。超電導コイルの端末には、リード線接続用の接続端子が取り付けられている。接続端子にリード線が接続され、これにより電気的に同相とされる超電導コイル同士を電気的に繋ぐ。
本実施携に係る回転電機は、車両搭載用、産業用、家庭用等の超電導モータである。超電導モータは、ロータ室1rをもつ固定子として機能するステータ1と、ロータ室1rに収容される回転子として機能するロータ(図示せず)とを備える。図示しないものの、ロータは、超電導線材からなるロータバーと、エンドリングで構成される超電導かご型巻線と、鉄芯と、回転軸とを有する。回転軸はコア中心線P1に沿っており、コア中心線P1の回りで回転する。図1および図2はステータ1(超電導回転電機ステータ)を示す。図1は、ステータコア2の直線状に延びるコア中心線P1に沿ってコア中心線P1を含むように切断された断面図を示す。図2は、ステータコア2のコア中心線P1に対してほぼ平行な方向(図1の矢印PA方向)から投影する端面図を示す。なお、コア中心線P1は水平方向に沿って延設されているが、垂直方向に沿って延設されていても良い。
図7は実施形態2を示す。本実施形態は実施形態1と基本的には同様の作用効果を有する。図7は、超電導線材が巻回された超電導コイル4を構成する巻回体40の肉厚を表す断面(ハッチングは口出し線41,42のみ示す)を示す。図7において、超電導コイル4において、巻回体40のうちこれのコイル中心線P2を介して互いに反対側に位置する直状部40aは、『ハ』の字形状を形成するように超電導コイル4のコイル中心線P2に対して角度θ1傾斜されている。従って、図7に示す断面において、第1口出し線41および第2口出し線42は、ステータコア2の径内方向(矢印Di方向)に向かうにつれて互いに接近するように配置されている。なお本実施形態においても、実施形態1で説明したように、各接続端子5がステータコア2に組み付けられているとき、各接続端子5のスリット58は放射方向に沿って配置されており(準用する図3)、換言すると、ステータコア2の径内方向(矢印Di方向)に向かうにつれて互いに接近するように配置されている。この場合には、巻回体40を巻回させた後、超電導コイル4の全体を曲げた場合に相当する。このような本実施形態によれば、第1口出し線41および第2口出し線42を接続端子5のスリット58に容易に挿入できるため、第1口出し線41および第2口出し線42に作用する応力負荷が軽減される。
図8は実施形態3を示す。本実施形態は実施形態1と基本的には同様の作用効果を有する。図8は、超電導線材が巻回された超電導コイル4を構成する巻回体40の肉厚を表す断面(ハッチングは口出し線41,42のみ示す)を示す。図8において、超電導コイル4において、巻回体40のうちこれのコイル中心線P2を介して互いに反対側に位置する直状部40aは、超電導コイル4のコイル中心線P2に対してほぼ平行とされている。スロット24、各接続端子5のスリット58は、コア中心線P1に対して放射方向に沿って配置されている(準用する図3)。このため、各接続端子5がステータコア2のスロット24、各接続端子5のスリット58に挿入された状態で組み付けられるとき、直状部40a、第1口出し線41および第2口出し線42は、『ハ』の字形状を曲成される。
図9〜図13は実施形態4を示す。本実施形態は実施形態1と基本的には同様の作用効果を有する。超電導回転電機としての超電導モータはステータ1を備える。図9および図10はステータ1を示す。図9は、ステータコア2の直線状に延びるコア中心線P1に沿ってコア中心線P1を含むように切断された断面図を示す。図10は、ステータコア2のコア中心線P1に対してほぼ平行な矢印PB方向(図9参照)から投影する端面図を示す。
図14〜図17は実施形態5を示す。本実施形態は上記実施形態と基本的には同様の作用効果を有する。図14は超電導コイル4Kを示す。超電導コイル4Kは、自身のコイル中心線P2の回りで超電導線材を多重に巻回して形成された巻回体40と、巻回体40から互いに反対方向に導出する第1口出し線41および第2口出し線42をもつ。図14に示すように、超電導コイル4Kの巻回体40は、超電導材を直状に延設させた直状部40aと、超電導材を円弧状に曲成させた曲成部40cとを有する。超電導線材は超電導材料で形成されており、殊に高温超電導材料を用いて形成されていることが好ましい。超電導線材は、テープ形状をなしており、断面で、長辺43および短辺44をもち、厚みT3をもつ薄肉状の長方形状をなしている。断面において、巻回体40を構成する矢印L方向に延びる直状部40a同士は、互いにほぼ平行に並走されている。同様に、第1口出し線41および第2口出し線42は、互いにほぼ平行に並走されている。すなわち、第1口出し線41および第2口出し線42は、ステータコア2の軸長方向(矢印L方向)において、超電導コイル4の巻回体40から互いに反対方向(図14に示す矢印L3,L4方向)に突出するように並走する。このように第1口出し線41および第2口出し線42は互いにほぼ平行とされつつ、互いに反対方向に延設されている。
図18は実施形態6を示す。本実施形態は上記実施形態4の変形形態を示し、基本的には実施形態4と同様の作用効果を有する。超電導コイル4(410,420,430等)の形状、スロット24に対する配置は、基本的には、実施形態4の場合と同じである。本実施形態では、2つの隣接する超電導コイル4には三相交流の同一相の電流が流れる。具体的には、隣接する超電導コイル410と超電導コイル420には、U相が流れる。隣接する超電導コイル430と超電導コイル440には、V相が流れる。次の2つの超電導コイル(図18には図示されず)には、W相が流れる。本実施形態はこのように各超電導コイル4が接続される場合に用いられる。
図18に示すように、第2接続端子520の配線接続孔56には接続線57aが固定されている。第1接続端子510の配線接続孔56には接続線57cが固定されている。これにより他の同相の超電導コイルと直列に接続されている。
実施形態1では、ステータコア2の周方向(矢印S方向)において、複数の超電導コイル4は周方向において一部重複するように配置されている。但し、場合によっては、超電導コイル4および超電導コイル4は周方向において重複していなくても良い。ステータの超電導コイル4には三相交流が通電される超電導モータに適用されているが、これに限らず、超電導コイルを有するDCモータでも良い。回転電機はモータとされているが、発電機に適用しても良い。本発明は上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。
Claims (6)
- コア中心線の回りに形成された筒形状をなすステータコアと、
前記ステータコアの外周部を覆うケースと、
前記ステータコアの内周側においてこれの周方向に沿って複数個並設され、コイル中心線の回りで超電導線材を巻回して形成された巻回体と巻回体から導出する断面が薄肉状の長方形状の口出し線とをもつ超電導コイルと、
前記ステータコアまたは前記ケースに電気絶縁状態に固定され且つ前記超電導コイル同士を接続させる導電材料で形成された複数の接続端子とを具備しており、
各前記接続端子は、前記超電導コイルの前記口出し線を挿入させて保持させるための挿入孔を備え、かつ、前記ステータコアの外周側から前記ステータコアの内周側にかけて延設されており、各前記接続端子の前記挿入孔に前記超電導コイルの前記口出し線が挿入保持されて電気的にそれぞれ接続されている超電導回転電機ステータ。 - 請求項1において、前記口出し線は、前記ステータコアの軸長方向において前記超電導コイルの巻回体から突出する第1口出し線および第2口出し線を有しており、
前記第1口出し線および前記第2口出し線は、前記ステータコアの径内方向に向かうにつれて互いに接近するように配向しており、
前記挿入孔は、一の前記超電導コイルの前記第1口出し線が挿入される第1挿入孔と、一の前記超電導コイルの第2口出し線が挿入される第2挿入孔とを有しており、
前記第1挿入孔は一の前記超電導コイルの前記第1口出し線とほぼ同じ方向に指向しており、前記第2挿入孔は一の前記超電導コイルの前記第2口出し線とほぼ同じ方向に指向している超電導回転電機ステータ。 - 請求項1において、前記口出し線は、前記ステータコアの軸長方向において前記超電導コイルの前記巻回体から突出する第1口出し線および第2口出し線を有しており、
前記第1口出し線および前記第2口出し線は互いにほぼ平行にされており、
前記挿入孔は、一の前記超電導コイルの前記第1口出し線が挿入される第1挿入孔と、一の超電導コイルの前記第2口出し線が挿入される第2挿入孔とを有しており、
前記第1挿入孔は一の前記超電導コイルの前記第1口出し線とほぼ同じ方向に指向しており、前記第2挿入孔は一の前記超電導コイルの前記第2口出し線とほぼ同じ方向に指向している超電導回転電機ステータ。 - 請求項2〜3のうちの一項において、前記第1口出し線および前記第2口出し線は、前記ステータコアの軸長方向において前記超電導コイルの前記巻回体から互いに同じ方向に突出しており、
前記接続端子は、前記超電導コイルの前記第1口出し線を挿入させる前記第1挿入孔を有する第1接続端子と、前記超電導コイルの前記第2口出し線を挿入させる前記第2挿入孔を有する第2接続端子とを有しており、
前記第1接続端子および前記第2接続端子は、前記ステータコアの軸長方向において互いに同じ側に配置されている超電導回転電機ステータ。 - 請求項2〜3のうちの一項において、前記第1口出し線および前記第2口出し線は、前記ステータコアの軸長方向において前記超電導コイルの前記巻回体から互いに反対方向に突出しており、
前記接続端子は、前記超電導コイルの前記第1口出し線を挿入させる前記第1挿入孔を有する第1接続端子と、前記超電導コイルの前記第2口出し線を挿入させる前記第2挿入孔を有する第2接続端子とを有しており、
前記第1接続端子および前記第2接続端子は、前記ステータコアの軸長方向において互いに反対側に配置されている超電導回転電機ステータ。 - コア中心線の回りに形成された筒形状をなすステータコアと、
前記ステータコアの外周部を覆うケースと、
前記ステータコアの内周側においてこれの周方向に沿って複数個並設され、コイル中心線の回りで超電導線材を巻回して形成された巻回体と巻回体から導出する口出し線とをもつ超電導コイルと、
前記ステータコアまたは前記ケースに電気絶縁状態に固定され且つ前記超電導コイル同士を接続させる導電材料で形成された複数の接続端子とを具備しており、
各前記接続端子は、前記ステータコアの外周側から前記ステータコアの内周側にかけて延設されており、各前記接続端子は、前記超電導コイルの前記口出し線に電気的にそれぞれ接続されており、
前記接続端子は、前記ステータコアの周方向において順に並設された第1接続端子と第2接続端子と第3接続端子とを備えており、
前記周方向において隣接する二つの超電導コイルは前記第3接続端子を介して互いに接続されており、前記周方向において隣接する前記超電導コイルには、同相の電流が前記第3接続端子を介して通電される超電導回転電機ステータ。
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