CN113785480A - 超导感应旋转电机以及使用该超导感应旋转电机的超导驱动力产生系统 - Google Patents

超导感应旋转电机以及使用该超导感应旋转电机的超导驱动力产生系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种更加小型且能够省电地运转，并且作为推进力产生系统，具有广泛的应用范围的超导感应旋转电机。根据本发明，提供一种超导感应旋转电机1，其具有：定子14和转子18，上述定子14通过多个超导体电枢线圈15沿周向配置而形成，上述转子18设置为在与上述定子14隔开指定间隔地相对的状态下，能够绕中心轴线旋转，上述转子18由圆筒状的导电材料层22与磁体层23形成的复合体构成，上述导电材料层22配置于与上述定子14相对的一侧，上述磁体层23配置于与该导电材料层22的与上述定子14相对的一侧的相反侧的面，在将设置于上述定子14的超导体电枢线圈15冷却为超导状态的状态下，通过该电枢线圈25产生的旋转磁场，来使上述转子18产生旋转转矩并驱动上述转子18旋转。

Description

超导感应旋转电机以及使用该超导感应旋转电机的超导驱动 力产生系统
技术领域
本发明涉及一种利用超导的感应旋转电机以及使用该感应旋转电机的超导驱动力产生系统。
背景技术
近年，随着在液态氮温度附近(77K)转化为超导状态的高温氧化物超导体(钇系(Y系)、铋系(Bi系)的出现和开发，在电动机的领域，以小型化、轻量化、高效率化为目标的各种研究和开发也逐渐推进。
对于电动机中的超导体的应用，人们有考虑将转子超导化并将定子设为常导的结构、以及将转子与定子一起超导化的结构等，但在交流电动机中，由于需要使交流电流经电枢线圈，因此在电枢线圈所使用的超导体中，存在产生交流损耗的问题，并且存在导致该线圈形状也变得复杂的问题，因此，目前，在转子中应用超导体的电动机的开发成为主流，作为已经公布的研究开发的例子，已知有如下的现有技术文献。
专利文献
专利文献1：日本特表平8-505515号公报
专利文献2：日本再公表专利2009/116219号公报
专利文献3：日本特开2013-240147号公报
发明内容
在上述专利文献中，在专利文献1的电动机中，转子由高温超导体和常导材料的转矩屏蔽件(torque shield)的层叠体构成，在常温下起动时，通过配置于定子的电枢线圈(一次绕组)的通电，产生交变磁场(旋转磁场)，受到上述交变磁场的作用，在转子的转矩屏蔽件感应产生感应电流，通过由上述感应电流与上述交变磁场的相互作用产生的感应转矩，以感应模式启动旋转电机，从开始起动至转子达到指定旋转速度后，将超导体冷却为临界温度以下的超导状态，使上述交变磁场被超导体磁通捕获并使其同步旋转。
根据上述超导旋转电机，无需从外部对转子供给电力就能够运转，相应地，能够简化结构。
然而，为了从旋转电机起动时的感应模式转换至同步运转，需要判定超导体的临界温度并使超导体冷却至临界温度以下，其温度升降的过程需要较长时间，因而存在电动机的运转响应性降低的问题。因此，在应用于例如像电动汽车这样的经常反复起动和停止的用途的旋转电机中，由于转矩屏蔽件产生较大的焦耳热(铜损)，因此认为难以使超导体保持于临界温度以下，此外，铜损增加本身也是旋转电机的效率降低的主要原因。
另一方面，专利文献2中提出了一种改善上述专利文献1中存在的问题的电动机。该超导旋转电机提供一种结构，其中，在笼型感应旋转电机的转子芯体处，组合常导笼形绕组和超导笼形绕组并将它们收纳于形成于转子芯体的周面的槽，上述常导笼形绕组是将端环连接于由常导线材制成的转子线棒(rotor bar)及其两端而成，上述超导笼形绕组是将端环连接于由超导线材制成的转子线棒而成。
根据上述电动机，在常导状态下，能够通过感应转矩的主导而起动/运转，上述感应转矩是由流经常导笼形绕组的感应电流、与通过配置于定子侧的电枢线圈的通电而产生的旋转磁场的相互作用而产生，在超导状态下，超导笼形绕组捕获由定子的电枢线圈施加的旋转磁场的磁通并使其同步运转，从而能够进行不依赖于超导的临界温度的运转。
然而，在上述专利文献2的电动机中，在实践中也存在如下问题。即，在专利文献2的电动机中，由于由在该转子芯体同时设置常导笼形绕组和超导笼形绕组而成的笼形转子构成，因此在超导笼形绕组的临界温度以上的常温下起动旋转电机时，与专利文献1的超导旋转电机中的转矩屏蔽件同样地，感应电流流经常导笼形绕组，从而产生较大的焦耳热、铜损。此外，对于超导笼形绕组，也需要使其转子线棒的两端与端环电连接，因而绕组结构复杂。另外，虽然通常在转子线棒与端环的电连接中使用基于锡焊的连接方法，但其在接合强度方面经常出现问题，难以确保耐离心负荷及长期使用的高可靠性。此外，由于采用了将上述常导、超导的笼形绕组收纳于重量大的转子芯体的槽的结构，因此难以实现超导旋转电机的轻量化、小型化。
专利文献3公开了一种新型超导旋转电机，该超导旋转电机不需要从外部对组装于转子的超导体进行供电，并且在转子上没有同时设置专利文献1中的转矩屏蔽件、专利文献2中的常导笼形绕组等伴有焦耳发热的常导金属体、以及作为重物的转子芯体，其巧妙地利用超导体的超导特性，在小型化、轻量化的基础上还能够发挥高效率的旋转功能。即，专利文献3中的超导旋转电机具备设于定子侧的电枢线圈、以及具有平板状的超导体的超导转子，通过使来自上述电枢线圈的磁场作用于上述平板状的超导体而在超导体感应产生屏蔽电流，基于由上述屏蔽电流与上述磁场的相互作用而产生的电磁力，使得在上述超导转子中产生旋转力。然而，具有平板状的超导体的超导转子虽然有利于转子的小型化/轻量化，但难以对在超导转子中产生旋转力的转矩进行改进。
本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种更加小型且能够省电地运转，并且能够非常高效地产生驱动力的超导感应旋转电机。
此外，本发明的进一步的目的在于提供一种结构简单，并且作为推进力产生系统具有广泛的应用范围的超导感应旋转电机。
即，根据本发明的第一主要观点，提供如下发明。
(1)一种超导感应旋转电机，其特征在于，具有：
定子，上述定子通过多个超导体电枢线圈沿周向配置而形成；以及
转子，上述转子设置为在与上述定子隔开指定间隔地相对的状态下，能够绕中心轴线旋转，
上述转子由圆筒状的导电材料层、与磁体层形成的复合体构成，上述导电材料层配置于与上述定子相对的一侧，上述磁体层配置于与该导电材料层的与上述定子相对的一侧的相反侧的面，
在将设置于上述定子的超导体电枢线圈冷却为超导状态的状态下，通过该电枢线圈产生的旋转磁场，来使上述转子产生旋转转矩并驱动上述转子旋转。
(2)如上述(1)所述的超导感应旋转电机，其特征在于，在上述超导感应旋转电机中，在上述转子的内周面或外周面固定产生推进力的推进力产生体，通过上述转子的旋转驱动来驱动推进力产生体，从而产生推进力。
(3)如上述(2)所述的超导感应旋转电机，其特征在于，
在上述超导感应旋转电机中，上述推进力产生体为螺旋桨叶片，上述螺旋桨叶片固定于上述转子的、与上述定子相对的一侧的相反侧的内周面或外周面。
(4)如上述(2)所述的超导感应旋转电机，其特征在于，
在上述超导感应旋转电机中，上述推进力产生体为螺旋桨叶片，上述螺旋桨叶片固定于上述转子的、与上述定子相对的一侧的相反侧的内周面或外周面。
(5)如上述(2)所述的超导感应旋转电机，其特征在于，
在上述超导感应旋转电机中，上述推进力产生体为胎面(tread)体，上述胎面体固定于上述转子的、与上述定子相对的一侧的相反侧的内周面或外周面，并且通过与对象物之间的摩擦来传递来自于该旋转电机的驱动力。
(6)如上述(1)所述的超导感应旋转电机，其特征在于，
在上述超导感应旋转电机中，上述定子具有保持多个超导体电枢线圈的定子主体，
该定子主体由在低温下维持机械强度并且为非导电性的材料形成。
(7)如上述(1)所述的超导感应旋转电机，其特征在于，
在上述超导感应旋转电机中，上述转子为该旋转电机的外转子，
上述导电材料层设置于该定子的内径侧，磁体层设置于外径侧。
(8)如上述(1)所述的超导感应旋转电机，其特征在于，
在上述超导感应旋转电机中，上述转子为该旋转电机的内转子，
上述导电材料层设置于该定子的外径侧，磁体层设置于内径侧。
(9)如上述(1)所述的超导感应旋转电机，其特征在于，
在上述超导感应旋转电机中，在上述转子设置有散热翅片(fin)。
(10)如上述(1)所述的超导感应旋转电机，其特征在于，
在上述超导感应旋转电机中，上述转子通过在导电体层中埋入带状的超导线材，并在其沿中心轴线的两端固定短路环而形成。
(11)如上述(10)所述的超导感应旋转电机，其特征在于，
在上述超导感应旋转电机中，上述超导线材的两端部弯曲。
(12)如上述(10)所述的超导感应旋转电机，其特征在于，
在上述超导感应旋转电机中，上述导电体层中形成有用于埋入上述超导线材的槽。
(13)如上述(1)所述的超导感应旋转电机，其特征在于，
在上述超导感应旋转电机中，上述转子通过使超导线材在周向以及与周向相交的方向上隔开指定间隔地配置于导电体层的表面而形成。
(14)如上述(1)所述的超导感应旋转电机，其特征在于，
在上述超导感应旋转电机中，在上述转子的内径部固定有送液螺旋桨叶片，并且沿该转子的轴线对在该内径部中流通的流体进行泵驱动。
(15)一种流体驱动系统，其特征在于：
将上述(14)所述的超导感应旋转电机的定子以及转子分别设置为上述定子以使得中心轴一致的方式安装于圆管状的流体流通管的中途部，并且将上述转子配置为露出于上述流体流通管内，由此对在上述流体流通管内流通的流体进行泵驱动。
(16)如上述(15)所述的流体驱动系统，其特征在于，
在上述流体驱动系统中，上述被泵驱动的流体为制冷剂，
通过该制冷剂来冷却上述超导体电枢线圈。
(17)如上述(16)所述的流体驱动系统，其特征在于，
在上述流体驱动系统中，上述超导感应旋转电机沿上述液体流通管隔开指定间隔地设置。
(18)一种超导驱动力产生系统，其特征在于，具有：
上述(1)所述的超导感应旋转电机、用于对该旋转电机进行供电的超导发电机以及连接该发电机与旋转电机的超导电缆。
(19)如上述(18)所述的超导驱动力产生系统，其特征在于，
在上述超导驱动力产生系统中，具有对上述超导感应旋转电机、超导发电机以及超导电缆进行冷却的共通的冷冻系统。
(20)如上述(18)所述的超导驱动力产生系统，其特征在于，
在上述超导驱动力产生系统中，进一步具有用于驱动上述超导发电机的燃气涡轮发动机，
该燃气涡轮发动机为通过冷冻系统对具有制冷剂功能的LNG(Liquefied NaturalGas，液化天然气)或液态氢进行处理的气体。
(21)一种航空器，其特征在于：
上述航空器应用上述(12)所述的超导驱动力产生系统，
并且将超导感应旋转电机并列设置于主翼的上表面。
根据本发明的结构，能够使转子构成为厚度薄/质量轻的筒状体，并且能够获得高效率且高输出功率的超导感应旋转电机。
此外，根据本发明的结构，能够通过不含绕组等简单的圆筒体来构成转子，从而能够将整体结构小型化、轻量化，且成本低，并且能够获得耐久性、可靠性优异的旋转电机。
此外，能够在上述圆筒状的转子的内表面或外表面直接安装翅片、螺旋桨或轮胎等推进力产生体，能够获得结构简单且驱动力传递损失少的推进力产生系统。
应予说明，本领域技术人员可以从以下的发明的实施方式中知晓上述内容之外的本发明的特征。
附图说明
图1为本发明的一个实施方式涉及的超导驱动力产生系统的模式图。
同样地，图2为表示外转子型的超导感应电动机的概略结构图。
同样地，图3为表示内转子型的超导感应电动机的概略结构图。
同样地，图4为表示定子的俯视图。
同样地，图5为表示定子立体图。
同样地，图6为表示超导体电枢线圈的俯视图和主视图。
同样地，图7A、B为表示超导绕组材料的一部分的侧视图和主视图。
同样地，图8为表示转子的立体图。
同样地，图9为表示转子的立体图。
同样地，图10为表示组合定子与转子的状态的立体图。
图11A、B为表示另一实施方式涉及的定子的俯视图和立体图。
图12为又一实施方式涉及的转子的立体图。
同样地，图13为表示转子的组装的立体图。
同样地，图14为表示转子的组装的立体图。
图15为表示另一实施方式涉及的转子的模式图。
图16A、B为表示另一实施方式涉及的送液系统的模式图。
图17为表示又一实施方式涉及的轮胎系统的模式图。
具体实施方式
下面，参照附图，对本发明的最优实施方式进行说明。
(全超导推进力产生系统)
图1为表示本实施方式所涉及的包含超导感应电动机1的全超导系统2的结构概念的模式图。
该系统2大致上具有高效率的燃气涡轮发动机3、超导发电机4、超导逆变器/超导电缆5以及上述超导感应电动机1。在该系统2中，使用具有制冷剂功能的LNG或液态氢作为上述燃气涡轮发动机3的燃料，使用液态氮作为用于冷却超导体的制冷剂。而且，通过使用共通的冷冻机6对上述燃料以及制冷剂进行处理，能够抑制整体的功率消耗。
此外，在该全超导系统2中，通过不经由室温地连结上述发电机4、超导逆变器/电缆5以及超导感应电动机1，来使用于冷却上述结构的制冷剂的流路共通/一体化。由此，能够进一步谋求制冷剂负荷的降低，并能够降低功率消耗。
假设将该全超导系统2搭载于例如航空器(在图中用A表示)上。
目前，航空器的喷气发动机在一个机翼上搭载1～2台，但在使用该全超导推进系统的情况下，如图1所示，例如将4个超导感应电动机在翼展方向上以指定间隔分散配置在航空器的上部。
目前的喷气发动机的输出功率为5kW/kg，但在该全超导系统中，理论上可以达到20kW/kg的输出功率。因此，如果将该系统搭载于航空器，则能够以目前的航空器的一半以下的输出功率起飞。
应予说明，在应用于航空器的情况下，可以适当地选择电动机的个数、每个电动机的输出功率。此外，在应用于航空器的情况下，也可以构成为单独控制每个电动机并进行向上下左右方向的操舵。
(外转子型超导感应电动机)
图2表示作为用于上述全超导系统2的超导感应电动机1的外转子型电动机1’的实证系统10的概念图。该实证系统10构成为用于验证是否能够从超导感应电动机1’获得足够的输出功率的结构，并且构成为在获得了足够的输出功率的情况下，被后述的安装于转子的螺旋桨叶片11向上方(用箭头B表示)驱动而能够上浮。
下面，对该外转子型超导感应电动机1’的实证系统10的结构进行说明。
在图2中，12所示的是基座。该基座12形成为圆板状，在其中心部的上表面隔开固定的距离、平行地直立设置有一对杆状线性引导件13。该线性引导件13在上述外转子型感应电动机1’被螺旋桨叶片11的推进力而向上方(箭头B)驱动时，发挥在垂直方向上引导上述感应电动机1’的作用。
定子14在上下方向上滑动自如地保持于该线性引导件13。该定子14由上下开口部被封闭而形成的圆筒部件形成，在其外周壁部的内表面配置有超导体电枢线圈15。为了保持超导体电枢线圈15的冷却温度，该定子14构成为具有指定真空度(例如，10-5～10-6Torr左右)的真空容器。并且，用于供给来自于上述发电机4(图1)的电力的供电导线17与上述超导体电枢线圈15连接，并且从定子14的下部向外部导出。
此外，具有筒状主体的转子18以与上述定子14之间隔着指定大小的间隙的方式套设于该定子14上。在定子14与转子18之间，图中19、20表示的轴承插设于上端部以及下端部。
该转子18为由高导电体层22和磁体层23构成的厚度较薄的复合体，并且非常轻，上述高导电体层22由配置于与定子14相对的面的铜或铝等高电导率的非磁体构成，上述磁体层23由配置于紧邻该高导电材料层22的外侧的、用于磁通返回的高导磁率的铁等构成。即，通过该磁体层23，与高导电体层22相交的磁通增加，由此，在上述高导电体层感应产生的电流增大从而易于增大转矩。
但如果增大磁体层23的厚度，重量也将增加，因此需要注意。
此外，在该转子18的外周面设置有上述螺旋桨叶片11。对于各个螺旋桨叶片11，通过例如焊接的方式将其基部11a固定于该转子18的外周面，并且其远端部11b沿上述转子18的直径方向向外侧延伸，在这种状态下，各个螺旋桨叶片11沿该转子18的外周以固定的间隔设置。
在上述结构中，如果向设置于上述定子14的超导体电枢线圈15供电，则由于该电枢线圈15产生的旋转磁场，会对转子18产生旋转转矩从而能够驱动转子18旋转。并且，这样一来，能够使上述螺旋桨叶片11在箭头C所示方向上旋转，从而使上述感应电动机1’上浮。
应予说明，在上述结构中，虽然可能存在上述转子18升温的问题，但在上述结构中的螺旋桨叶片11也具有散热片的功能，能够解决该问题。
发明人们通过这样的实证实验，确认了能够得到有效的输出效率，并且通过继续进行深入试验，从而完成了本发明。
(内转子型超导感应电动机)
图3为表示内转子型超导感应电动机1"的模式图。
该感应电动机1"具有定子框架26、定子28、电源线29、转子30、中心轴31以及螺旋桨叶片32，上述定子28固定在该定子框架26内，并保持超导体电枢线圈27，上述电源线29与该电枢线圈27的上部连接并用于向该线圈27供电，上述转子30以绕垂直轴旋转自如的方式保持于该线圈27的相对的面之间，上述中心轴31从该转子30向定子28上方延伸出，并旋转自如地保持于上述定子框架26的上壁中央部，上述螺旋桨叶片32设置于该轴31的上端部。
上述定子框架26由任意材料形成，优选由具有绝热功能的材料形成。并且，该定子框架16具有圆筒形状(或矩形形状)的外周壁26a、以及封闭该外周壁26a的上方开口以及下方开口的上壁部26b和下壁部26c。在该定子框架26内固定有用于保持液态氮的容器33。并且，为了保持充满上述容器33的超导体的冷却温度，该定子框架26形成为可以构成具有指定真空度(例如，10-5～10-6Torr左右)的真空空间。
在此，上述容器33由作为不会产生涡流损耗的绝缘体并且具有低温机械强度的材料形成，例如，由FRP(fiber reinforced polymer，纤维增强复合材料)形成。但材料不限于FRP，只要是具有相同性能的材料，也可以为其他的材料。
图4为固定于上述定子框架26内的容器33的定子28的俯视图，图5表示该定子28的立体图。
该定子28具有筒状的主体35以及安装于该主体35的超导体电枢线圈36。
上述主体35由FRP形成，如图4所示，其剖面形状形成为具有六边形的外形，并且中心部具有圆形通孔的形状。由此，如图5所示，该主体35构成为内周面形成为具有固定直径的管状，而外周面具有沿周向分割为六个面的矩形的形状。
并且，在沿该主体35的外周的各个面上，固定有总共6个超导体电枢线圈36。
图6表示上述超导体电枢线圈36的俯视图(图6A)以及平面图(图6B)。该实施例的超导体电枢线圈36形成为如下结构：不使用铁等高导磁率材料的芯体，仅由FRP制的芯体37以及卷绕于该芯体37的超导绕组材料38构成，由此，能够提高磁场磁通密度。如图7(图7A、图7B)所示，该超导绕组材料38为厚度薄、宽度细的带状RE(钇系)系高温超导线材。但超导线材不限于上述形状及材料，也可以为其他超导材料，例如，铋系超导材料。
如图3所示，安装有上述超导体电枢线圈36的定子28固定于上述容器33的中央部。在该容器33中充满制冷剂，使用制冷剂浸渍冷却法来进行上述超导电枢线圈36的冷却。
应予说明，上述电枢线圈36可以串联连接，也可以并联连接。
此外，如图8所示，配置于定子28的内径部内的上述转子30为圆筒状的部件，其具有小于上述定子28(主体35)的内周直径的外径。该转子30与图1的例子相同，由导电材料层39和高导磁率的磁体层40形成的复合体构成，并且形成为非常轻，上述导电材料层39为配置于与定子28相对的面的铝或铜等，上述磁体层40层叠于该导电层39的内侧的面并且用于磁通返回。
并且，如图9所示，在转子30的上方和下方安装有盖体42、43，在该盖上安装有沿其中心轴上下贯穿该转子30的中心轴31。
图10为表示在上述定子28中插入转子30，并组装内转子型的感应电动机单元的状态的模式图。
(定子的其他实施方式)
对于上述的内转子型感应电动机1"的定子28，虽然为在主体35的外表面安装6个电枢线圈36的例子，但不局限于该结构。
在图11的图11A、图11B所示的例子中，将上述主体35’大型化，并将12个电枢线圈36’固定于主体35’的内表面侧。根据这样的结构能够获得更大的输出功率。
(转子的其他实施方式)
上述实施方式为将定子28侧超导化，而不对转子30进行超导化，并且转子30由质量轻的圆筒体构成的例子，但如果使用如图12以后的符号30’所示的转子，则在发挥本发明的作用效果的同时，能够将转子30超导化，从而能够谋求感应电动机的高效率化/高输出功率化。
该转子30’通过如下方式形成：将超导线材45横跨上下方向埋入外侧的导电体层39’(由铜形成的层)中，在上方和下方安装短路环46、47，并且使上述超导线材45彼此之间连接。超导线材45埋入转子30’中能够增大由与转子30’交链的磁通感应产生的屏蔽电流的密度(增大屏蔽电流)，即使转子30’的厚度较薄，也能够在该转子30’产生较大的感应电流。由此，能够增大转矩，从而增大超导感应电动机的输出功率密度。
此外，在该实施方式中，上述超导线材45被埋入设于铜制的导电体层39’的槽39a中，并且上述槽在上部和下部向一个方向弯曲。由此，能够使屏蔽电流环形流动，并且能够防止超导线材的特性劣化(临界电流值降低)。
图12以及图13为对用于组装具有上述槽39a的导电体层39’的结构以及工序进行说明的图。
在该实施方式中，上述转子(导电体层39’)通过分别对具有上述上部和下部的弯曲槽39b、39c的环状部件50、51以及构成中间部的部件52进行成型并组装而构成。应予说明，该槽39a～39c的深度方向设为相对于沿直径的方向成少许角度，施加有偏斜。构成为能够抑制谐波转矩、电磁激振力等的结构。
此外，如图13所示，将对应于上述槽39a～39c的形状而使上端和下端弯曲的带状的超导线材45嵌入该槽39a～39c，最后在上端和下端安装上述短路环46、47，由此完成转子30’。
应予说明，上述短路环46、47通过将带状的超导线材53沿水平方向卷绕于铜制环形材52的外周部从而构成为具有与上述主体的厚度相同的宽度的环状，上述铜制环形材52具有与上述线材45的宽度相同的厚度。
应予说明，上述超导线材也可以不埋入上述转子中，也可以贴于表面。在这种情况下，如图15中的符号54所示，上述超导线材优选设为使横跨外周方向设置的超导线材与沿平行于中心轴线的方向设置的超导线材相交并且设置指定间隔而形成为网状，并覆盖转子的导电体层的整个表面。
(超导感应旋转电机的其他应用例)
图16为将本发明的超导体感应旋转电机应用于液态氮、液态氢用的送液泵的例子。
即，如图16的图16A、B所示，该实施方式的送液泵55配置于送液管56的中途部。
在该例子中，作为送液泵55的感应旋转电机的定子57固定于上述送液管56，圆筒状的转子58配置于送液管内，并且通过上述定子57经由图中未示出的轴承而保持为与超导体电枢线圈59相对的状态。
上述转子58由与上述实施方式相同的复合体形成，但形成为使得在送液管中流通的液体通过其内径部。并且，在该转子58的内径部固定有螺旋桨翅片60。
在该例子中，构成为使流经上述送液管56内的液态氮被用于上述超导电枢线圈59的冷却。由此，能够使感应电动机的定子的结构简化。
此外，在送液管56较长的情况下，上述送液泵55以指定间隔配置多个。在这种情况下，将在送液管内流通的制冷剂用于上述超导电枢线圈59的冷却，因此不需要另外设置冷却装置。
因此，该送液泵可以有效地用于图1所示的全超导系统的制冷剂供给系统。
图17表示将本发明的超导感应电动机组装于小型汽车上的例子。
在这种情况下，将其设为使用如图2所示的外转子型超导感应电动机1’，在转子18的外周面直接安装如图17所示的轮胎(胎面体)61的结构。因此，能够构成自动行驶的轮胎61。
并且，根据安装有多个上述轮胎61的汽车62，能够提供一种结构非常简单的小型交通工具。
根据这样的结构，如果驱动上述转子旋转，则该实施方式的感应旋转电机能够对送液管内的液体进行送液驱动。
以上，对本发明的各种实施方式进行了说明，但本发明不局限于上述结构，可以在不改变本发明的主旨的范围内进行各种变形。
例如，在上述一个实施方式中，图1所示的系统应用于航空器，但不局限于此，只要是需要推进力的应用对象，则可以应用于任何应用对象。例如，可以应用于汽车(图17)或火车。
此外，在上述一个实施方式中，作为用于产生推进力的方法，使用了螺旋桨叶片/翅片，但只要是通过转子的旋转而产生推进力，则可以为任何装置。另外，在使用这些叶片或翅片作为散热装置的情况下，只要是使表面积增大的装置，则可以为任何结构，例如，可以为蜂窝结构体。
此外，在与地面等对象物接触并传递本发明的超导感应电动机的驱动力的情况下，不局限于如图17所示的轮胎，也可以为将履带、齿轮这样的结构作为推进力产生体而安装的结构。
符号说明
1…超导感应电动机
2…全超导系统
3…燃气涡轮发动机
4…超导发电机
5…超导逆变器/超导电缆
6…冷冻机
10…实证系统
11…螺旋桨叶片
11a…基部
11b…远端部
12…基座
13…线性引导件
14…定子
15…超导体电枢线圈
16…定子框架
17…供电导线
18…转子
22…高导电体层
23…磁体层
25…电枢线圈
26…定子框架
26a…外周壁
26b…上壁部
26c…下壁部
27…超导电枢线圈
28…定子
29…电源线
30…转子
31…中心轴
32…螺旋桨叶片
33…容器
35…主体
36…超导电枢线圈
37…芯体
38…超导绕组材料
39…导电体层
40…磁体层
42、43…盖体
45…超导线材
46、47…短路环
52…铜制环形材
53…超导体线材
54…超导体线材
55…送液泵
56…送液管
57…定子
58…转子
59…超导电枢线圈
60…螺旋桨翅片
61…轮胎
62…汽车(小型交通工具)。

Claims (21)

1.一种超导感应旋转电机，其特征在于，具有：
定子，所述定子通过多个超导体电枢线圈沿周向配置而形成；以及
转子，所述转子设置为在与所述定子隔开指定间隔地相对的状态下，能够绕中心轴线旋转，
所述转子由圆筒状的导电材料层、与磁体层形成的复合体构成，所述导电材料层配置于与所述定子相对的一侧，所述磁体层配置于与该导电材料层的与所述定子相对的一侧的相反侧的面，
在将设置于所述定子的超导体电枢线圈冷却为超导状态的状态下，通过该电枢线圈产生的旋转磁场，来使所述转子产生旋转转矩并驱动所述转子旋转。
2.如权利要求1所述的超导感应旋转电机，其特征在于，
在所述超导感应旋转电机中，在所述转子的内周面或外周面固定产生推进力的推进力产生体，通过所述转子的旋转驱动来驱动推进力产生体，从而产生推进力。
3.如权利要求2所述的超导感应旋转电机，其特征在于，
在所述超导感应旋转电机中，所述推进力产生体为螺旋桨叶片，所述螺旋桨叶片固定于所述转子的与所述定子相对的一侧的相反侧的内周面或外周面。
4.如权利要求2所述的超导感应旋转电机，其特征在于，
在所述超导感应旋转电机中，所述推进力产生体为螺旋桨叶片，所述螺旋桨叶片固定于所述转子的与所述定子相对的一侧的相反侧的内周面或外周面。
5.如权利要求2所述的超导感应旋转电机，其特征在于，
在所述超导感应旋转电机中，所述推进力产生体为胎面体，所述胎面体固定于所述转子的与所述定子相对的一侧的相反侧的内周面或外周面，并且通过与对象物之间的摩擦来传递来自于该旋转电机的驱动力。
6.如权利要求1所述的超导感应旋转电机，其特征在于，
在所述超导感应旋转电机中，所述定子具有保持多个超导体电枢线圈的定子主体，
该定子主体由在低温下维持机械强度并且为非导电性的材料形成。
7.如权利要求1所述的超导感应旋转电机，其特征在于，
在所述超导感应旋转电机中，所述转子为该旋转电机的外转子，
所述导电材料层设置于该定子的内径侧，磁体层设置于外径侧。
8.如权利要求1所述的超导感应旋转电机，其特征在于，
在所述超导感应旋转电机中，所述转子为该旋转电机的内转子，
所述导电材料层设置于该定子的外径侧，磁体层设置于内径侧。
9.如权利要求1所述的超导感应旋转电机，其特征在于，
在所述超导感应旋转电机中，在所述转子设置有散热翅片。
10.如权利要求1所述的超导感应旋转电机，其特征在于，
在所述超导感应旋转电机中，所述转子通过在导电体层中埋入带状的超导线材，并在其沿中心轴线的两端固定短路环而形成。
11.如权利要求10所述的超导感应旋转电机，其特征在于，
在所述超导感应旋转电机中，所述超导线材的两端部弯曲。
12.如权利要求10所述的超导感应旋转电机，其特征在于，
在所述超导感应旋转电机中，所述导电体层中形成有用于埋入所述超导线材的槽。
13.如权利要求1所述的超导感应旋转电机，其特征在于，
在所述超导感应旋转电机中，所述转子通过使超导线材在周向以及与周向相交的方向上隔开指定间隔地配置于导电体层的表面而形成。
14.如权利要求1所述的超导感应旋转电机，其特征在于，
在所述超导感应旋转电机中，在所述转子的内径部固定有送液螺旋桨叶片，并且沿该转子的轴线对在该内径部中流通的流体进行泵驱动。
15.一种流体驱动系统，其特征在于，
将权利要求14所述的超导感应旋转电机的定子以及转子分别设置为所述定子以使得中心轴一致的方式安装于圆管状的流体流通管的中途部，并且所述转子配置为露出于所述流体流通管内，由此对在所述流体流通管内流通的流体进行泵驱动。
16.如权利要求15所述的流体驱动系统，其特征在于，
在所述流体驱动系统中，所述被泵驱动的流体为制冷剂，
通过该制冷剂来冷却所述超导体电枢线圈。
17.如权利要求16所述的流体驱动系统，其特征在于，
在所述流体驱动系统中，所述超导感应旋转电机沿所述液体流通管隔开指定间隔地设置。
18.一种超导驱动力产生系统，其特征在于，具有：
权利要求1所述的超导感应旋转电机、用于对该旋转电机进行供电的超导发电机以及连接该发电机与旋转电机的超导电缆。
19.如权利要求18所述的超导驱动力产生系统，其特征在于，
在所述超导驱动力产生系统中，具有对所述超导感应旋转电机、超导发电机以及超导电缆进行冷却的共通的冷冻系统。
20.如权利要求18所述的超导驱动力产生系统，其特征在于，
在所述超导驱动力产生系统中，进一步具有用于驱动所述超导发电机的燃气涡轮发动机，
该燃气涡轮发动机为通过冷冻系统对具有制冷剂功能的LNG或液态氢进行处理的气体。
21.一种航空器，其特征在于：
所述航空器应用权利要求12所述的超导驱动力产生系统，
并且将超导感应旋转电机并列设置于主翼的上表面。
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