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公開番号2025024368
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-20
出願番号2023128417
出願日2023-08-07
発明の名称回転機の固定子
出願人富士電機株式会社,国立大学法人鹿児島大学,国立大学法人九州大学
代理人インフォート弁理士法人
主分類H02K 55/00 20060101AFI20250213BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】大電流容量化と、低交流損失化との両方を実現可能とすること。
【解決手段】回転機の固定子(10)は、複数の巻枠(20)と、巻枠に配設された薄膜超電導線(51)により構成されるコイル部(40)とを備えている。巻枠は、周方向に延出する枠本体(21)と、枠本体の内周側にて周方向に所定間隔に形成された複数の内側スロット(23)と、枠本体の外周側にて周方向に所定間隔に形成され、内側スロットと周方向に隣り合う複数の外側スロット(24)とを備えている。コイル部は、内側スロット及び外側スロットの内部に、複数の前記薄膜超電導線を積層した積層導体(50)を挿入し、積層方向を周方向に向けた状態で巻回される。周方向に隣り合う内側スロット内の積層導体と外側スロット内の積層導体とは、軸方向から見て周方向の向きが反転した配置状態とされる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
周方向に等間隔に配置された複数の巻枠と、
前記巻枠に配設された薄膜超電導線により構成されるコイル部とを備えた回転機の固定子であって、
前記薄膜超電導線は、長手方向に延出する帯状の基部と、
前記基部に積層される超電導部をフィラメント化して形成された複数の超電導層とを備え、
前記巻枠は、周方向に延出する枠本体と、
前記枠本体の内周側にて周方向に所定間隔に形成された複数の内側スロットと、
前記枠本体の外周側にて周方向に所定間隔に形成され、前記内側スロットと周方向に隣り合う複数の外側スロットとを備え、
前記コイル部は、前記内側スロット及び前記外側スロットの内部に、複数の前記薄膜超電導線を積層した積層導体を挿入し、該積層導体における前記内側スロット及び前記外側スロットに挿入した範囲での積層方向を周方向に向けた状態で巻回され、
周方向に隣り合う前記内側スロット内の前記積層導体と、前記外側スロット内の前記積層導体とは、軸方向から見て周方向の向きが反転した配置状態とされることを特徴とする回転機の固定子。
続きを表示（約 690 文字）【請求項２】
前記コイル部は、複数の前記内側スロットに前記積層導体を挿入して巻回した内側巻回部と、
複数の前記外側スロットに前記積層導体を挿入して巻回した外側巻回部とを備え、前記内側巻回部と前記外側巻回部とを繋ぐ前記積層導体にて前記配置状態が調整されることを特徴とする請求項１に記載の回転機の固定子。
【請求項３】
前記積層導体は、前記内側巻回部と前記外側巻回部とを繋ぐ範囲にて、延出方向回りに１８０°回転されることを特徴とする請求項２に記載の回転機の固定子。
【請求項４】
前記枠本体は、周方向中央部に形成される段差形成部と、
前記段差形成部から周方向一方側に形成される第１形成部と、
前記段差形成部から周方向他方側に形成され、径方向にて前記第１形成部より内方に形成される第２形成部とを備え、
複数の前記巻枠それぞれにおいて、前記第１形成部が周方向一方側の隣の前記巻枠の前記第２形成部の径方向外側に重なることで、異なる前記コイル部が径方向に重なることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の回転機の固定子。
【請求項５】
前記薄膜超電導線は、ビスマス系又はレアアース系の超電導線材を用いていることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の回転機の固定子。
【請求項６】
前記内側スロット及び前記外側スロットの内部に挿入される前記積層導体は、径方向に複数並んで設けられることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の回転機の固定子。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転機の固定子に関し、特に、超電導を用いた回転機の固定子に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、各相に対応した超電導コイルがステータの内周に沿って配置された超電導モータを開示している。超電導コイルは、テープ状の超電導線材がらせん状に巻かれて形成される。超電導コイルには、通常の銅線等からなるコイルと比較してはるかに大きな電流を流すことができ、コイルの巻き数が少ない場合であっても、大きな磁束密度を発生可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００５－１７６５８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の構成では、コイルに用いた超電導線材に磁場が加わると、かかる磁場を遮蔽する遮蔽電流が誘導され、遮蔽電流によって交流損失が大きくなる、という問題がある。
【０００５】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、大電流容量化と、低交流損失化との両方を実現することができる回転機の固定子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】
【０００６】
本発明における一態様の回転機の固定子は、周方向に等間隔に配置された複数の巻枠と、前記巻枠に配設された薄膜超電導線により構成されるコイル部とを備えた回転機の固定子であって、前記薄膜超電導線は、長手方向に延出する帯状の基部と、前記基部に積層される超電導部をフィラメント化して形成された複数の超電導層とを備え、前記巻枠は、周方向に延出する枠本体と、前記枠本体の内周側にて周方向に所定間隔に形成された複数の内側スロットと、前記枠本体の外周側にて周方向に所定間隔に形成され、前記内側スロットと周方向に隣り合う複数の外側スロットとを備え、前記コイル部は、前記内側スロット及び前記外側スロットの内部に、複数の前記薄膜超電導線を積層した積層導体を挿入し、該積層導体における前記内側スロット及び前記外側スロットに挿入した範囲での積層方向を周方向に向けた状態で巻回され、周方向に隣り合う前記内側スロット内の前記積層導体と、前記外側スロット内の前記積層導体とは、軸方向から見て周方向の向きが反転した配置状態とされることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、薄膜超電導線を複数積層した積層導体によりコイル部が構成されるので、常電動機に用いられるコイルに比べ、単位体積当たりの電流容量を増大することができる。更に、内側スロット内の積層導体と外側スロット内の積層導体とが周方向にて反転した配置状態としている。これにより、内側スロット内の積層導体に発生する鎖交磁束と、外側スロット内の積層導体に発生する鎖交磁束とが反対方向となって打ち消し合い、遮蔽電流の発生を低減して単位体積当たりの交流損失を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
実施の形態に係る回転機の固定子における軸方向に垂直な断面図である。
巻枠及びコイル部を示す図１の部分拡大図である。
巻枠及びコイル部の斜視図である。
図４Ａは、積層導体の分解断面図であり、図４Ｂは、積層体の断面図であり、図４Ｃは、図４Ｂの積層体の模式図であり、図４Ｄは、薄膜超電導線を模式的に示す斜視図である。
積層導体に外部磁界が径方向に印加する場合の説明図である。
積層導体に外部磁界が周方向に印加する場合の説明図である。
各コイル部の合成後における磁界の位相及び極性の説明図である。
変形例に係る図５と同様の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態に係る回転機の固定子について、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、下記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実施することができるものである。以下の図においては、説明の便宜上、一部の構成を省略することがある。
【００１０】
なお、本明細書及び特許請求の範囲にて、「内側」、「内周側」、「外側」、「外周側」、「周方向」、「軸方向」、「径方向」という場合は、特に断らない限り、回転機の固定子の「内側」、「内周側」、「外側」、「外周側」、「周方向」、「軸方向」、「径方向」をいうものとする。
（【００１１】以降は省略されています）

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