JP2003023767A - 真空容器と電磁遮蔽体とを有する高温超伝導ロータ及びその組み立て方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超伝導同期機械のためのロータが開示され
る。 【解決手段】 ロータは、ロータコアと、ロータコアの
少なくとも一部の周りに延びる超伝導コイルとを含み、
該コイルが、ロータコアの両側面上にコイル側部分を有
し、真空ハウジングが、コイル側部分のうちの少なくと
も１つを被覆し、導電遮蔽体が、真空ハウジング及びコ
イル側部分を覆って設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に、同期回
転機械における超伝導ロータに関する。より具体的に
は、本発明は、同期機械のロータにおける超伝導界磁巻
線のための電磁遮蔽体及び真空容器に関する。

【０００２】

【従来の技術】界磁コイル巻線を有する同期電気機械
は、それに限定するわけではないが、回転発電機、回転
モータ及びリニアモータを含む。これらの機械は、一般
的に、電磁的に結合されたステータとロータとを備え
る。ロータは、多極ロータコアと、ロータコアに取り付
けられた一つ又はそれ以上のコイル巻線とを含むことが
できる。ロータコアは、鉄製コア（鉄心）ロータのよう
な、透磁性の中実材料を含むことができる。

【０００３】従来の銅巻線が、同期電気機械のロータに
一般に使用されている。しかしながら、銅巻線の電気抵
抗は、（従来の尺度では小さいが）ロータの大きな加熱
の一因となり、機械の出力効率を減少させる程である。
近年、ロータのための超伝導（ＳＣ）コイル巻線が開発
されてきた。ＳＣ巻線は、実効的には抵抗を持たず、非
常に有利なロータのコイル巻線である。

【０００４】鉄心ロータは、約２テスラの空隙磁界強度
で飽和する。公知の超伝導ロータは、ロータ内に鉄がな
い空コア設計を利用して３テスラ又はそれ以上の空隙磁
界を達成する。このような高い空隙磁界は、電気機械の
出力密度を増大させ、機械の重量と寸法の著しい減少を
もたらす。空コア超伝導ロータは、多量の超伝導線を必
要とする。多量のＳＣ線は、所要コイル数を増加させ、
コイル支持体を複雑にし、ＳＣコイル巻線及びロータの
コストを増加させる。

【０００５】高温ＳＣ（ＨＴＳ）コイル界磁巻線は、脆
性の超伝導材料で形成されており、超伝導を達成しこれ
を維持するためには、例えば２７°Ｋの臨界温度又はそ
れ以下の温度まで冷却しなければならない。ＳＣ巻線
は、ＢＳＣＣＯ（Ｂｉ_xＳｒ_xＣａ_xＣｕ_xＯ_x）ベースの
導体のような、高温超伝導材料で形成することができ
る。

【０００６】超伝導コイルは、例えば液体ヘリウムによ
って、極低温温度まで冷却されてきた。ロータの巻線を
通過して温められた使用済みのヘリウムは、気体ヘリウ
ムとして戻される。極低温冷却に液体ヘリウムを使用す
るには、戻された室温の気体ヘリウムを連続的に再液化
することが必要であり、このような再液化は、信頼性に
関する大きな問題を提起し、大きな補助出力を必要とす
る。

【０００７】さらに、ＨＴＳコイルは、大きな曲げ歪み
及び引張歪みによる劣化に対して敏感である。これらの
コイルは、コイル巻線に応力を加え歪みを与える大きな
遠心力に耐えなければならない。電気機械の通常の作動
は、数年にわたって何千回もの始動及び停止サイクルを
伴い、その結果、ロータの低サイクル疲労負荷を生じ
る。さらに、ＨＴＳロータ巻線は、周囲温度におけるロ
ータの平衡時に２５％の過速度作動に耐えなければなら
ず、また発電作動時の極低温において時たま起こる過速
度状態にもやはり耐えなければならない。これらの過速
度状態は、通常作動状態における巻線に作用する遠心力
負荷をかなり増大させる。

【０００８】ＳＣコイルは、一般的に、超伝導特性を生
じさせるために、真空によって熱的に隔離されなければ
ならない。真空は、温かいロータコアからの熱が、ＳＣ
コイルに対流によって移送されるのを防止する。ＳＣ界
磁コイルは、真空によって完全に包囲されなければなら
ない。真空は、真空容器及び関連した気密シールをロー
タ上で維持することを必要とする。

【０００９】電気機械のＨＴＳロータの界磁巻線として
使用されるＳＣコイルは、冷却及び通常作動時に応力及
び歪みを受ける。それらは、遠心荷重、トルク伝達及び
過渡的欠陥状態に曝される。力、応力、歪み及び周期的
荷重に耐えるため、ＳＣコイルは、コイル支持システム
によってロータに適当に支持され、動的及び過渡的な磁
界に抗して遮蔽されなければならない。これらの支持シ
ステムは、ＳＣコイルをＨＴＳロータ内に保持し、ロー
タの回転による非常に大きな遠心力に抗してコイルを固
定しなければならない。さらに、コイル支持システム
は、ＳＣコイルを保護するものであり、コイルに早期に
亀裂を生じたり、疲労その他の破壊を生じたりしないこ
とを保証するものである。

【００１０】ＨＴＳコイルのための遮蔽体及びコイル支
持システムの開発においては、ＳＣコイルをＨＴＳロー
タに適合させるのが難しい課題であった。以前に提案さ
れているＨＴＳロータ用のコイル支持システムの例が、
米国特許第５，５４８，１６８号、同第５，５３２，６
６３号、同第５，６７２，９２１号、同第５，７７７，
４２０号、同第６，１６９，３５３号、及び、同第６，
０６６，９０６号に開示されている。しかしながら、こ
れらのコイル支持システムは、高価である、複雑であ
る、甚だしい数の構成部品を必要とする等の種々の課題
に苦慮している。低コストで製造し易い構成部品で作ら
れるコイル支持システムへの要請がある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ＨＴＳ界磁コイル巻線
のための構造支持体は、ＳＣコイルをロータに組み込む
主要な課題の１つであった。構造体は、大きな熱を巻線
に伝えることなしにＳＣコイル巻線を支持しなければな
らない。開示した新規な概念では、コイル支持構造体
は、ロータコアからの熱を冷却されたＳＣ巻線に伝える
大きさを減少させるように、最小にされてきた。しかし
ながら、コイル支持体を最小にすることはまた、支持体
が耐えることができる力の大きさを制限する。ロータに
作用する力がコイル支持体の力支持能力を超える場合に
は、コイル支持体が破損し或いはコイル巻線が損傷する
大きな危険性がある。

【００１２】ロータに作用する力の潜在的な源は、グリ
ッド故障によるトルクである。界磁巻線ＳＣコイルを有
する高温超伝導（ＨＴＳ）発電機は、電気的なグリッド
故障を受けやすい。グリッド故障は、機械のステータが
結合される電力システムグリッドにおける電流スパイク
である。グリッド故障状態の下では、過剰な電流がステ
ータに流れる。この電流は、ステータ巻線に電気妨害を
引き起こし、これが強力な磁束を誘起し、この磁束が、
ロータ界磁巻線コイルに浸透する。

【００１３】この潜在的な可能性のあるロータ界磁巻線
コイル内への磁界の浸透は、ロータコイル巻線に大きな
トルクを生じさせる。このトルクは、ＳＣコイル及び脆
弱なコイル支持構造体を傷つけることがある。この機械
的作用に加えて、ロータへの磁界浸透は、ロータ構造
体、特にＨＴＳ線における交流（ＡＣ）損失を引き起こ
すことがある。誘起されるグリッド故障及び他の磁界に
よるロータの浸透を最少にするのが有利である。グリッ
ド故障によるロータのトルクの減少は、コイル構造支持
体を最小にするのを可能にする。ロータへの磁界浸透の
最少化はまた、ＨＴＳロータにおけるＡＣ電流損失を減
少させる。

【００１４】ロータの遮蔽は、ステータの交番及び時間
変動する磁界がロータに浸透するのを阻止する。ロータ
の界磁巻線コイルが十分に遮蔽されていない場合には、
ステータからの磁束がロータに浸透し、磁気ロータ及び
ＳＣコイルにトルクを生じさせる。トルクを生じさせる
このようなステータの磁束が一般的には従来の延性の銅
ロータコイルを傷つけないとしても、このようなトルク
は、脆いＳＣコイルを傷つけることがある。ＳＣコイル
を有するロータが適当に遮蔽されていない場合には、故
障を引き起こすトルクに耐えるように、コイル支持体を
補強しなければならない。しかしながら、コイル支持体
を補強する欠点は、それが支持体の大きさを増大させ、
冷たいＳＣコイルへの大きな熱伝達を伴う問題となり得
ることである。

【００１５】コイル支持体の大きさを増大させる代わり
に、交番磁束がロータに浸透してコイルにトルクを生じ
させるのを阻止する電磁（ＥＭ）遮蔽体を設けることが
好ましい。ロータコア全体を被覆する円筒形のＥＭ遮蔽
体及び真空容器は、その寸法故に、大きなＳＣ機械に対
して製造するのが困難である。厳密な公差に合わせて銅
又はアルミニウムの大きな円筒体を形成することには、
円筒形のＥＭ遮蔽体及び真空容器を作る点で別の難しさ
がある。ＥＭ遮蔽体及び真空容器が、一方が他方の上を
摺動する円筒体である場合には、真空を維持し交番磁束
がロータに入るのを阻止するために、両方の円筒体を接
合するのが好ましい。ステンレス鋼の真空容器と銅又は
アルミニウムで形成されたＥＭ遮蔽体のような、異なる
金属の接合は、問題がある。

【００１６】円筒形のＥＭ遮蔽体と真空容器の組合せに
伴う問題は、それらの物理的寸法のため大きな機械の場
合に生じる。しかしながら、円筒形のＥＭ遮蔽体と容器
は、ＥＭ円筒体と円筒形の真空容器を比較的容易に製造
することができる程に小さいロータを有する小さな機械
については適当である。

【００１７】大きな機械については、ＥＭ遮蔽体又は真
空容器に必要とされる所要の精度及び公差を備えた円筒
形遮蔽体の大きな連続した片を製造し、組み立て、釣合
わせることには大きな問題がある。円筒形電磁遮蔽包囲
体が真空境界部としても使用される場合には、ロータ本
体は、真空容器によって被覆されるものとなる。従っ
て、ロータの表面は、一般的に接近不能であり、ロータ
の適切な釣合いをとるために該ロータに接近することが
できない。

【００１８】ロータの釣合いをとることは、一般的に、
ロータ本体にその軸線方向長さ全体に沿ったその周囲の
周りの種々の個所において、釣合い重りを加えることを
伴い、これらの理由のため、ロータ本体の表面全体への
接近を必要とする。真空容器が鍛造品全体を被覆する場
合には、容器をロータに取り付ける前にロータを釣合わ
さなければならない。しかしながら、真空容器及びＥＭ
遮蔽体の組み立て前におけるロータの事前釣合わせは、
製造サイクル時間と処理コストを増大させる。さらに、
ロータの事前釣合わせは、周囲温度において行われるこ
とになるが、ロータは、極低温温度で作動する。ロータ
の釣合いは、ＳＣ巻線に必要とされる低温状態によって
影響を及ぼされることがある。従って、冷たい極低温状
態の下でロータを釣合わせるのが好ましい。

【００１９】

【課題を解決するための手段】新規なＥＭ遮蔽体及び真
空容器の概念が、モータ又は発電機のような大型の超伝
導機械に使用するために開発されてきた。この機械は、
鉄製コアを有するロータと、超伝導ロータ界磁巻線コイ
ルとを含む。コイルは、コイルを覆って嵌まる真空チャ
ネル形ハウジングによって形成される真空により絶縁さ
れる。真空チャネルは、ロータコアの表面全体を被覆し
ない。従って、冷たいロータの釣合い作業時にロータに
接近することができる。

【００２０】ＳＣコイルはまた、電磁遮蔽体によっても
保護される。遮蔽体は、真空容器とは別のものである。
ＥＭ遮蔽体は、交番或いは時間変動する磁束のロータ内
への浸透を阻止する。これらの磁界は、突然の短絡又は
グリッド故障のような過渡現象によって、及び機械荷重
の不釣合いによる負の連続磁界によって発生する。さら
に、ＥＭ遮蔽体は、ステータ起磁力の空間と時間の調和
によって発生される調和磁界を減衰させる。

【００２１】ＨＴＳロータは、ＳＣコイルを含むように
独自に設計された同期機械のためのものとすることがで
きる。別の構成では、ＨＴＳロータは、従来の発電機の
ような既存の電気機械の銅コイルロータと置き換えるも
のでもよい。ロータ及びそのＳＣコイルは、ここでは発
電機に関連して記載されているが、ＨＴＳロータはま
た、他の同期機械に使用するのにも適している。

【００２２】コイル支持システムは、コイルとロータが
一体化されているのが好ましくい。さらに、コイル支持
システムは、最終のロータ組み立ての前の該コイル支持
システムとコイルとロータとの事前組み立てを容易にす
る。事前組み立てにより、コイル及びロータの組み立て
時間が減少され、コイル支持品質が向上し、コイル組立
体のばらつきが減少される。

【００２３】第１の実施形態では、本発明は、ロータコ
アと、ロータコアの少なくとも一部の周りに延びる超伝
導コイルとを含み、超伝導コイルが、ロータコアの対向
する側面にコイル側部分を有し、真空ハウジングが、コ
イルの側部分のうち少なくとも１つを被覆し、導電遮蔽
体が、真空ハウジング及びコイルの側部分を覆って設け
られる、同期機械のためのロータである。

【００２４】別の実施形態では、本発明は、コイル巻線
とロータコアを組み立てる段階と、端シャフトをコアに
同軸に取り付ける段階と、コイル巻線の側部分を覆って
真空ハウジングを跨がせ、真空ハウジングをロータコア
に対してシールする段階と、真空ハウジングを端シャフ
トに対してシールして、コイル巻線の周りに真空領域を
形成する段階とを含む、同期機械のロータコアにおける
超伝導コイル巻線の周りに真空を形成するための方法で
ある。

【００２５】本発明の別の実施形態は、軸線を有するロ
ータコアと、コアの両端部から軸線方向に延び、コアの
端部に隣接するスロットを各々が有する一対の端シャフ
トと、コア軸線に対して平行でコアの対向した側部に隣
接するコイル側部を有する超伝導コイルとを含み、コイ
ルが、コア軸線に対して直交し、コアの端部に隣接する
コイル端部分を有し、コイル端部分の各々が、端シャフ
トのスロットの１つを貫通して延び、真空ハウジング
が、各コイル側部分を覆って設けられ、スロットの１つ
に対して各々がシールされる端部を有し、コイルの周り
の真空領域が、対の端シャフトのスロット及び各コイル
側部分を覆って設けられた真空ハウジングによって形成
される、ロータである。

【００２６】本発明の更に別の実施形態は、軸線を有す
るロータコアと、コアの端部から軸線方向に延び、コア
端部に隣接するスロットを有する端シャフトと、コア軸
線に対して平行な少なくとも１つのコイル側部と、コア
軸線と直交する少なくとも１つのコイル端部とを有する
超伝導ロータコイルとを含み、コイル端部が端シャフト
のスロットを貫通して延び、真空ハウジングが、コイル
側部を覆って設けられ、スロットに対してシールされ
て、コイルの周りに真空領域を形成する、ロータであ
る。

【００２７】

【発明の実施の形態】本明細書に関連する添付図面に、
本発明の実施形態を記載する。

【００２８】図１は、ステータ１２とロータ１４とを有
する例示的な同期発電機械１０を示す。ロータは、ステ
ータの円筒形のキャビティ１６内に嵌まる界磁巻線コイ
ルを含む。ロータは、ステータのキャビティ１６内に嵌
まる。ロータがステータ内で回転すると、磁界１８は、
ステータを通って回転する。ロータとロータコイルによ
って発生する磁界線は、図１の断面に対して直交する平
面内にあり（従って、図１に示すことができず）、ステ
ータを通って移動し回転し、ステータコイル１９の巻線
に電流を生じさせる。この電流は、発電機によって電力
として出力される。

【００２９】ロータ１４は、ほぼ長さ方向に延びる軸線
２０と、全体的に中実のロータコア２２とを有する。中
実のコア２２は、大きな透磁率を有し、鉄のような強磁
性材料で形成するのが普通である。低電力密度の超伝導
機械では、ロータの鉄心を使用して、起磁力を減少さ
せ、従ってコイル巻線に必要とされる超電導（ＳＣ）線
の量を最小にする。例えば、中実の鉄製ロータコアは、
約２テスラの空隙磁界強度で磁気的に飽和させることが
できる。

【００３０】ロータ１４は、少なくとも１つの長さ方向
に延びるレーストラック形の高温超伝導（ＨＴＳ）コイ
ル巻線３４（図２参照）を支持する。別の構成では、Ｈ
ＴＳコイル巻線は、サドル形にしてもよく、或いは、特
定のＨＴＳロータ設計に適した幾つかの他の形状を有し
てもよい。レーストラック形ＳＣコイル巻線のためのコ
イル支持システムがここに開示される。このコイル支持
システムは、中実のロータコアに取り付けられたレース
トラック形コイル以外のコイル形態に適合させることが
できる。

【００３１】ロータは、コレクタ端シャフト２４と、駆
動端シャフト３０とを含む。これらの端シャフトは、ロ
ータコアに取り付けられてこれを支持し、それら自体
は、軸受２５によって支持される。コレクタ端シャフト
は、ＳＣロータコイルに対して外部電気接続を行うコレ
クタリング７８を含むことができる。コレクタ端シャフ
ト２４はまた、ロータのＳＣコイル巻線を冷却するのに
使用される極低温冷却流体の源への極低温剤移送継手２
６を有する。極低温剤移送継手２６は、極低温冷却流体
の源に結合される固定セグメントと、ＨＴＳコイルに冷
却流体を供給する回転セグメントとを含む。ロータの反
対側の端シャフト３０は、動力タービン継手３２によっ
て駆動させることができる。例示的な目的のため、図１
は、十分なトルク伝達に適した寸法ではないコレクタ側
の端シャフトを示しており、該端シャフトは、発電機が
一方のシャフト端のみからタービンによって駆動される
動力伝達形態を代表するものである。しかしながら、こ
こに開示される概念は、発電機の両端シャフトが大きな
トルクを伝達する２つのタービンの間に取り付けられる
発電機にも同様に適用できる。

【００３２】図２は、例示的なＨＴＳレーストラック形
の界磁コイル巻線３４を示す。ロータのＳＣ界磁巻線３
４は、高温超伝導（ＳＣ）コイル３６を含む。各々のＳ
Ｃコイルは、固体状エポキシ含浸巻線複合材料で積層さ
れたＢＳＣＣＯ（Ｂｉ_xＳｒ_xＣａ_xＣｕ_xＯ_x）導線のよ
うな、高温超伝導導体を含む。例えば、一連のＢＳＣＣ
Ｏ２２２３線を、積層し、互いに接着し、巻いて中実の
エポキシ含浸コイルとすることができる。

【００３３】ＳＣ線は、脆くて、傷つき易い。ＳＣコイ
ルは、一般的に、エポキシ含浸されたＳＣテープが巻か
れた層である。ＳＣテープは、厳密な寸法公差を得るた
めに、精密なコイル形態に巻かれている。テープは螺旋
に巻かれ、レーストラック形ＳＣコイル３６を形成す
る。しかしながら、幾つかのパンケーキ状コイルによっ
て、ＳＣパンケーキ状コイルを構成することもできる。

【００３４】レーストラック形コイルの寸法は、ロータ
コアの寸法で決まる。一般的に、各々のレーストラック
形ＳＣコイルは、ロータコアの磁極を囲み、ロータ軸線
に対して平行である。コイル巻線は、レーストラックの
周りで連続している。ＳＣコイルは、ロータコアの周り
及び該コアの磁極の間に、無抵抗の電流路を形成する。
コイルは、該コイルをコレクタ７８に電気的に接続する
電気接点７９を有する。

【００３５】極低温冷却流体のための流路３８が、コイ
ル巻線３４に含まれる。これらの流路は、ＳＣコイル３
６の外縁部の周りに延びることができる。流路は、コイ
ルに極低温冷却流体を供給し、該コイルから熱を除去す
る。冷却流体は、ＳＣコイル巻線において、該コイルに
電気抵抗がない場合を含む超伝導状態をもたらすのに必
要とされる低温、例えば２７°Ｋを維持する。冷却路
は、入口流体ポート３９と出口流体ポート４１を有す
る。これらの流体（気体）ポートは、ＳＣコイル上の冷
却路３８を、極低温剤移送継手２８に接続する。

【００３６】各々のＨＴＳレーストラック形コイル巻線
３４は、ロータ軸線２０に対して平行でほぼ真っ直ぐな
一対の側部分４０と、該ロータ軸線に直交する一対の端
部分５４とを有する。コイルの側部分は、最も大きな遠
心応力に曝される。従って、その側部分は、コイルに作
用する遠心力を打ち消すコイル支持システムによって支
持される。

【００３７】図３は、高温超伝導コイルのためのロータ
コア２２とコイル支持システムの一部切欠図である。支
持システムは、コイルハウジング４４に接合されるテン
ションロッド４２を備える。ハウジングは、ロータ内に
コイル巻線３４の側部分４０を保持し、支持する。図３
において、一つのテンションロッド及びコイルハウジン
グが示されているが、一般的に、コイル支持システム
は、一連のテンションロッドを含み、その各々が該ロッ
ドの両端にコイル支持ハウジングを有する。さらに、図
３は、例示の目的のため、コイルを超えて延びるテンシ
ョンロッドの端部を示す。実用の用途では、テンション
ロッドの端部は、コアに面するコイルの表面に当接する
ことになる。テンションロッド及びコイルハウジング
は、ロータ作動中のコイル巻線の損傷を防ぎ、遠心力及
び他の力に対してコイル巻線を支持し、該コイル巻線に
防護のための遮蔽を与える。

【００３８】鉄製コアロータにおけるＨＴＳコイル巻線
３４の主な荷重は、ロータの回転時の遠心加速度による
ものである。効果的なコイル構造支持体が、遠心力を打
ち消すために必要とされる。コイル支持体は、最も大き
な遠心加速度を受けるコイルの側部分４０に沿うことが
とりわけ必要とされる。コイルの側部分を支持するた
め、テンションロッド４２は、コイルの側部分の間を跨
ぎ、コイルの対向した側部分を把持するコイルハウジン
グ４４に取り付けられる。テンションロッドは、ロータ
コアの導管４６、例えば孔を貫通して延び、該ロッド
は、同一コイルの側部分の間、又は隣接するコイルの間
を跨ぐことができる。

【００３９】導管４６は、真っ直ぐな軸線を有する、ロ
ータコア内のほぼ円筒形の通路である。導管の直径は、
ロータの凹状の表面付近における導管端部を除いて、ほ
ぼ一定である。導管は、断熱チューブ５２を受けるた
め、それらの端部のところで大きな直径に拡張すること
ができる。このチューブは、ロッド４２を導管内に整合
させ、ロータコアとテンションロッドとの間の熱的絶縁
を行う。

【００４０】導管４６の数とロータコアにおけるそれら
の位置は、ＨＴＳコイルの位置とコイルの側部分を支持
するのに必要とされるコイルハウジングの数によって決
まる。導管４６の軸線は、レーストラック形コイルによ
って定められる平面内にほぼある。さらに、導管の軸線
は、コイルの側部分に対して直角である。さらに、導管
は、ここに示される実施形態では、ロータ軸線に対して
直角で、これと交差している。

【００４１】ここに開示される例示的なコイル支持シス
テムは、テンションロッド４２及び関連するチャネル形
ハウジング４４が極低温又はその付近に維持される、低
温支持体である。コイル支持部材が低温なので、これら
の部材は、例えば断熱チューブ５２によって、ロータコ
ア及びロータの他の「高温」構成部品から熱的に隔離さ
れる。

【００４２】ロータコアは、周囲の「高」温度状態にあ
る。コイル支持体は、熱がロータコアからＨＴＳコイル
に到達するのを許す熱伝導源となる可能性がある。ロー
タコアは、作動時に高温になる。コイル巻線を超冷却状
態に保持しようとすると、コアからコイルへの熱伝導を
回避しなければならない。

【００４３】コイル支持システムは、ロータコアから熱
的に隔離される。例えば、テンションロッド及びボルト
は、ロータと直接接触しない。このように接触しないこ
とにより、ロータからテンションロッド及びコイルへの
熱伝導が回避される。さらに、ロータコアから支持組立
体を通るコイル巻線内への熱伝導を減少させるため、コ
イル支持システム構造体の大きさは最小にされてきた。

【００４４】各々のテンションロッド４２は、レースト
ラック形コイルの平面内においてロッドの長さ方向に沿
って連続したシャフトである。テンションロッドは、一
般的に、チタニウム、アルミニウム又はインコネル合金
のような、高強度の非磁性合金で作られる。テンション
ロッドの長さ方向の連続性は、コイルに対して横剛性を
与え、これは、ロータに動的利点をもたらす。さらに、
テンションロッドの横剛性は、コイル支持体をコイルと
一体にするのを可能にし、ロータの最終的な組み立ての
前にコイルをロータコア上にコイル支持体と共に組み立
てることができる。

【００４５】テンションロッドの端部の平坦な面８６
は、コイル巻線の側部の内面を支持する。コイルハウジ
ング４４は、全体として、各コイルの側部分４０のほぼ
全体にわたってコイルに作用する力、例えば遠心力を分
散させる。

【００４６】複数のコイルハウジング４４は、遠心力に
よる影響なしにコイルを適所に効果的に保持する。コイ
ルハウジングが互いに密接しているものとして示されて
いるが、ハウジングは、遠心荷重、トルク伝達及び過渡
的な欠陥状態の際の大きな曲げ歪みと引張歪みによって
引き起こされるコイルの劣化を防ぐのに必要とされる程
度に近接させるだけでよい。

【００４７】コイル支持体は、ガスタービンの通常の始
動／停止作動時に生ずる熱による長さ方向の膨張及び収
縮に対してコイルを拘束しない。具体的には、熱膨張
は、主として、側部分の長さに沿って向けられる。従っ
て、コイルの側部分は、コイルハウジング及びテンショ
ンロッドに対して長さ方向に僅かに摺動する。

【００４８】Ｕ形のコイルハウジング４４は、極低温に
おいて延性である軽量の高強度材料で形成される。コイ
ルハウジングのための一般的な材料は、非磁性体である
アルミニウム、インコネル又はチタニウム合金である。
Ｕ形ハウジングの形状を最適にして軽量かつ高強度にす
ることができる。

【００４９】止めピン８０は、コイルハウジング及びテ
ンションロッドの孔を貫通して延びる。重さを軽くする
ために、止めピンは中空としてもよい。ロックナット
（図示せず）を、止めピンの両端にねじ込み、又は取り
付けて、Ｕ形ハウジングを固定し、該ハウジングの両側
面が、荷重を受けて別々に広がるのを防ぐ。止めピン
は、高強度のインコネル又はチタン合金で作ることがで
きる。テンションロッドの平坦な端部８６は、ロッド、
コイル及びハウジングが互いに組み立てられるとき、Ｈ
ＴＳコイルの内面に当接する。この組立体は、止め具を
受けるテンションロッドの孔における応力集中を減少さ
せる。

【００５０】ロータ端シャフトは、一般的には、ステン
レス鋼のような非磁性材料で作られるが、ロータコア２
２は、一般的に、鉄のような磁性材料で作られる。一般
的に、ロータコア及び端シャフトは、組み立てられ、か
つボルト止め又は溶接のいずれかによって互いに固定的
に接合されている別々の構成部品である。

【００５１】鉄製ロータコア２２は、ステータ１２のロ
ータキャビティ１６内で回転するのに適したほぼ円筒形
状を有する。コイル巻線を受けるために、ロータコアは
平らな又は三角形の領域又はスロットのような凹状の表
面４８を有する。これらの表面４８は、円筒形のコアの
湾曲した表面に形成され、ロータコアを横切って長さ方
向に延びる。コイル巻線３４は、凹状の領域４８に隣接
してロータに取り付けられる。コイルは、一般的に、凹
状の領域の外表面に沿って長さ方向に、かつロータコア
の両端の周りに延びる。ロータコアの凹状の表面４８
は、コイル巻線を受ける。凹状の領域の形状は、コイル
巻線に一致している。例えば、コイル巻線が、サドル形
状又は何らかの他の形状を有する場合には、ロータコア
の凹みは、巻線の形状を受けるように構成されることに
なる。

【００５２】凹状の表面４８は、コイル巻線の外表面が
ロータの回転によって定められる包絡面まで実質的に延
びるように、コイルを受ける。ロータコアの湾曲した外
表面５０は、回転時に、円筒形の包絡面を定める。ロー
タのこの回転包絡面は、ステータにおけるロータキャビ
ティ１６（図１参照）とほぼ同じ直径を有する。

【００５３】ロータ包絡面とステータキャビティ１６と
の間のギャップは、ロータが通風冷却を必要としないの
で、ステータのみの強制流通風冷却に必要とされるよう
な比較的小さい隙間である。ロータのコイル巻線とステ
ータの巻線との間における電磁的結合を増大させるた
め、ロータとステータとの間の隙間を最小にするのが望
ましい。さらに、ロータによって形成される包絡面まで
延びて、ロータとステータとの間の隙間ギャップのみに
よってステータから離されるように、ロータのコイル巻
線を配置するのが好ましい。

【００５４】コイル巻線３４の端部分５４は、ロータコ
アの対向した端部５６に隣接している。分割型クランプ
５８は、コイル巻線の端部分の各々をロータ内に保持す
る。各々のコイル端部５４における分割型クランプは、
コイル巻線３４を間に挟む一対の対向するプレートを含
む。クランププレートの表面は、コイル巻線３４及び該
巻線への接続部３９、４１及び７９を受けるための溝５
９（図１０）を備える。溝５９は、コレクタ端シャフト
を貫通して延びる薄肉チューブ７６の端部に隣接するプ
レート６０の側部に開口を形成する。コレクタリング７
８とコイル接続部７９との間で冷却流路及び電気接点
が、チューブ７６を貫通して延びる。

【００５５】分割型クランプ５８は、アルミニウム又は
インコネル合金のような非磁性材料で形成することがで
きる。同じ又は同様の非磁性材料を使用して、テンショ
ンロッド、溝ハウジング、及びコイル支持システムの他
の部分を形成することができる。強磁性材料は、キュリ
ー転移温度以下の温度では脆性になり、荷重支持構造体
として使用することができないので、コイル支持システ
ムは、極低温で延性を保持するために非磁性体であるの
が好ましい。

【００５６】分割型クランプ５８は、端シャフトのカラ
ー６２に囲まれている。しかしながら、分割型クランプ
及びコイルは、カラー６２と物理的に接触しない。図３
には１つのカラーだけが示されているが、ロータコア２
２の各々の端部にカラー６２が取り付けられる。カラー
は、ロータのシャフトを形成する材料と同じ又は類似の
ステンレス鋼のような非磁性材料の厚いディスクであ
る。実際には、カラーはロータシャフトの一部である。
カラーは、ロータ軸線と直交し、分割型クランプ５８を
受け、かつ通過させるのに十分広いスロット６４を有す
る。スロット付きカラーの高温の側壁６６は、低温の分
割型クランプからギャップによって離間して配置され、
それらは互いに接触状態になることはない。コイルのス
ロット６６の側壁とクランプ５８及び端部分５４との間
のギャップは、真空に維持される。従って、ロータカラ
ーと分割型クランプとの間の真空ギャップは、カラーと
分割型クランプ及びＳＣコイルとの間の熱伝達を阻止す
る断熱体となる。

【００５７】カラー６２は、ロータコアの隆起したディ
スク領域７０（対向するカラー内に挿入される隆起した
ディスク領域については、ロータコアの反対側を参照）
を受けるために凹状のディスク領域６８（スロット６４
によって二分されている）を含むことができる。ロータ
コアの端部５６の隆起したディスク領域を凹状のディス
ク６８に挿入することにより、カラー内にロータコアが
支持され、ロータコアとカラーとの位置合わせが容易に
なる。さらに、カラーは、該カラーを貫通し、該カラー
のリムの周りを長さ方向に延びる円形配列のボルト孔７
２を有することができる。これらのボルト孔は、ロータ
コア中に部分的に延びるねじを切られた適合するボルト
孔７４に対応する。ねじを切られたボルト孔７５が、こ
れらの長さ方向のボルト孔７２、７４を貫通して延び、
カラーをロータコアに固定する。

【００５８】図４は、ロータコア、コイル支持体及びコ
イルの第１の概略断面図である。さらに、この図は、真
空ハウジング１００及び電磁（ＥＭ）遮蔽体１０２の第
１の実施形態の横断面を示す。真空ハウジングは、コイ
ル巻線の長い側部４０を覆って嵌まり、ロータの長さだ
け延びるチャネルである。真空ハウジングは、ステンレ
ス鋼のような、非磁性金属で形成することができる。コ
イル３４の各々の長い側部分４０は、真空チャネル形ハ
ウジング１００を有し、コイルの当該部分を覆って絶縁
真空を形成する。

【００５９】ハウジング１００は、一対の側壁１０４を
有し、該側壁の各々は、ロータコアの平らな表面４８の
長さだけ延びるスロット１０６内に嵌まるダブテール脚
部を有する。コイル巻線とコイル支持体の両側にスロッ
ト１０６が設けられる。側壁のダブテールとロータコア
の表面４８上のスロット１０６との間の係合は、気密シ
ールを形成する。

【００６０】図４に示される実施形態では、ＥＭ遮蔽体
１０２が、真空容器、コイル及びコイル支持構造体を覆
って形成される。遮蔽体は導体であり、アルミニウムで
形成することができ、構造支持体にもなる。遮蔽体は、
ロータコア上の平らな表面４８の一方の側から平らな表
面の反対側まで延びる弧を形成する。遮蔽体の弧は、真
空容器を覆って延びる。真空容器の頂部プレート１０８
は、湾曲した表面を有し、ＥＭ遮蔽体に対して支持を与
える。別の構成では、真空容器の頂部プレートは、ロー
タの他の部分を被覆するＥＭ遮蔽体セグメントに取り付
けるＥＭ遮蔽体の一部を形成することもできる。

【００６１】ＥＭ遮蔽体はまた、ＥＭ遮蔽体の下面に及
びコア表面４８とチャネル形ハウジングの側壁とによっ
て形成される隅部に嵌まる三角形ブレース１１０によっ
ても支持される。ブレースは、ＥＭ遮蔽体及び真空チャ
ネルのための構造支持体を形成するリブ１１２を有する
ことができる。さらに、ブレースは、その質量を減少さ
せるため、開放中央領域１１４を有することができる。
ブレースは、真空チャネルの両側にあり、コアの長さに
沿って間隔を置いて配置される。ブレースの数は、遮蔽
体に作用する可能性がある大きな力に抗して遮蔽体を支
持するように選定される。

【００６２】ロータ表面４８及びチャネル形ハウジング
の側壁１０４に当接するブレースの側部は、リップ１１
６を有し、ロータ表面及びチャネルの側壁上の合致する
リップに係合することができる。これらのリップの間の
係合は、チャネル形ハウジングをブレース及びロータ表
面のスロット１０６に固定するのを助ける。さらに、テ
ンションボルト１１６は、ブレースを貫通してロータコ
ア内に延び、ブレースをロータコアに取り付ける。真空
ハウジングはまた、側壁と一体であり、ＳＣコイル３４
及びコイル支持体を覆って延びる頂部プレート１０８を
含む。真空チャネルの端部は、開放しており、コア２２
の両端部のところでカラー６２のスロット６６に対して
シールされる。

【００６３】図４に示される実施形態では、ブレースと
ＥＭ遮蔽体は一体である。ＥＭ遮蔽体１０２とブレース
は、チャネル形ハウジング１００上に嵌まり、ロータ表
面４８にボルト１１８で止められる単一の機械加工した
アルミニウム構成部品で形成される。別の実施形態で
は、ＥＭ遮蔽体は、部分的に、真空容器の頂部プレート
１０８によって形成することができる。ＥＭ遮蔽体はま
た、ブレースを被覆し、頂部プレートの両側にある弧状
片を含むようにすることがでできる。ＥＭ遮蔽体の弧状
表面は、ロータコアの弧状表面５０によって形成される
円筒形表面に連続する。ＥＭ遮蔽体は、ロータコアの弧
状表面５０上には延びない。両方のＥＭ遮蔽体１０２が
ロータコアに取り付けられるとき、ロータコア及び両方
のＥＭ遮蔽体によって完全な円筒形表面が形成される。
図４には１つのＥＭ遮蔽体１０２のみが示されている
が、ＥＭ遮蔽体の実施にあたっては、コイルの両方の側
部４０を覆って遮蔽体を設けることになる。

【００６４】電磁（ＥＭ）遮蔽体は、真空境界部として
機能することには関係ない。内部真空境界部、例えばチ
ャネル形真空ハウジングが、超伝導コイルを取り囲むよ
うに構成される。シャフトの接続シームのところで、真
空ハウジングは、シール片を使用して端シャフトのカラ
ーのスロットにシールされる。これらのスロットは、分
割型クランプ５８及びコイルハウジングの端部分を収納
する。ＥＭ遮蔽体及び遮蔽体支持体は、真空チャネル形
ハウジングに隣接して或いは真空チャネル形ハウジング
上に組み立てられる。遮蔽体は、ＥＭ保護を行うように
電気的に接続される単一の又は多数の円筒形部分で形成
される。

【００６５】図５は、ブレース１２２から分離したＥＭ
遮蔽体１２０の第２の実施形態を示す。図５に示される
チャネル形ハウジング１００は、図４に示されるハウジ
ング１００と同じである。この実施形態では、ＥＭ遮蔽
体１２０は、ロータコア上に嵌まり、コアの弧状表面５
０及び平らな表面４８を被覆する円筒体である。ブレー
ス１２２は、ロータの表面４８にボルト１１８で止めら
れた個々の三角形のアルミニウム片である。ブレース
は、チャネル形ハウジングをロータコア上のスロット１
０６に固定し、ハウジングの側壁１０４を支持する。さ
らに、ブレースは、ＥＭ遮蔽体１２０を支持する。ブレ
ース１２２の数及び各真空ハウジングの両側に沿ったブ
レースの間隔は、設計上の選択事項である。内側ブレー
ス１２２は、主として、構造的支持のためのものであ
り、アルミニウム又は非導電性材料で形成することがで
きる。ＥＭ遮蔽体は、ＥＭ遮蔽体１２０の穴を介して釣
合い用の鋼鍛造品への接近を可能にし、ＥＭ遮蔽体１２
０に対するロータへの直接的な接近を可能にする。

【００６６】図６は、部分的に組み立てられたロータコ
ア２２と端シャフト２４との概略図である。ロータコ
ア、巻線、真空ハウジング及び他の構成部品の寸法は、
図６においては例示的な目的のため誇張されている。ロ
ータコア２２は、コイル巻線３４（真空ハウジング１０
０によって部分的に隠れている）がカラーのスロット６
４（図３参照）内に嵌まるように、端シャフトのカラー
６２に取り付けられる。シール１２４は、カラーとロー
タコアとの間に気密接合部を与える。シール１２４は、
図７において横断面で示されている。シールは、真空チ
ャネル形ハウジング１００の端部とカラーとの間から空
気が漏れないことを保証する。チャネル形ハウジングが
ロータコアの周りに延びる時コイル３４の周りに真空が
形成されることができるように、チャネル形ハウジング
の端部は、カラーのスロット６４の縁部にシールされ
る。

【００６７】図８、図９、図１０及び図１１は、コイル
支持構造体とコイル巻線のロータ内への組み立て過程を
概略的に示す。図９に示されるように、ロータコアがロ
ータの端シャフト及びロータの他の構成部品と組み立て
られる時、ロータコアを貫通して延びる導管４６の各々
に、テンションロッド４２が挿入される。各テンション
ロッドの各端部における断熱チューブ５２は、導管４６
の各端部のところの拡張端部８８に置かれる。チューブ
５２は、保持用ロックナット８４によって適所に固定さ
れる。ボルト４３は、ロータコアの導管内にテンション
ロッドを挿入する前或いは挿入した後に挿入することが
できる。

【００６８】図９に示されるように、ＳＣコイル３４
は、テンションロッド４２の平らな端部８６がＳＣコイ
ルの側部分４０の内面に当接するように、ロータコア上
に挿入される。コイル巻線がテンションバーの端部上に
挿入されると、コイルハウジング４４が、ＳＣコイルを
覆って挿入される。テンションロッドとコイルハウジン
グのそれぞれの孔へ止めピン８０を挿入することによっ
て、コイルハウジングをテンションバーの端部に固定す
る。

【００６９】複数のコイルハウジングは、遠心力による
影響を受けることなしに、コイルを適所に効果的に保持
する。コイルハウジングが互いに密接しているものとし
て示されているが、ハウジングは、遠心荷重、トルク伝
達及び過渡的な欠陥状態の際の大きな曲げ歪みと引張歪
みによって引き起こされるコイルの劣化を防ぐのに必要
とされる程に近接させるのみでよい。

【００７０】ロータコアとコイルをカラー及びロータの
他の構成部品と組み立てる前に、コイルハウジング及び
テンションロッドをコイル巻線と組み立てることができ
る。従って、ロータ及び同期機械の他の構成部材の組み
立て前に、ロータコア、コイル巻線及びコイル支持シス
テムを１つのユニットとして組み立てることができる。

【００７１】図１０は、クランププレート６０によって
形成される分割型クランプ５８の組立体を示す。クラン
ププレート６０は、それらの間に、コイル巻線の端部分
５４を挟む。分割型クランプは、コイル巻線３４の端部
に対して構造的支持を与える。分割型クランプのプレー
ト６０は、それらの内表面に、コイル巻線を受ける溝を
含む。同様に、プレートは、ガスの入口／出口冷却ライ
ン３９、４９、及び、コイルとの電気的接続部７９のた
めの溝５９を含む。これらのライン及び接続部は、コレ
クタ端シャフト３４内に設けられるチューブ７６（図
３）を貫通して延びる。

【００７２】図１１は、コイルの側部分４０を覆って組
み立てられた真空チャネル形ハウジング１００を示す。
ブレース１１８は、ハウジングの両側に置かれ、ロータ
コアの表面４８にボルト止めされる。コイルの端部と真
空ハウジングがカラーのスロット６４と整合するよう
に、カラーは、ロータコアにボルト７５で止められる。
カラーとロータコア及び真空ハウジングとの間の接合部
のところにシール１２４（図６参照）が配置される。コ
イル支持体、コイル、カラー及びロータコアが組み立て
られると、側部分４０及び端部分５６を含むコイル３４
の周りに真空を形成することができる。真空は、コアの
両側における一対の真空チャネル形ハウジング、カラー
６２のスロット６４、及びカラーと真空ハウジングの端
部との間のシール１２４によって形成される。組み立て
られると、ロータは、低温コイル状態の下で釣合いを行
うことができる状態になる。

【００７３】図４の形態では、ＥＭ遮蔽体は、極片２２
を被覆せず、従って、釣合い重りの配置のためロータ鍛
造品への無制限の接近を与える。図５の形態では、ＥＭ
遮蔽体は、ロータの全周囲の周りに延びる。ＥＭ遮蔽体
が真空包囲体の機能を果たさないので、釣合い重りの配
置のためロータ鍛造品２２に接近する幾つかの穴をＥＭ
遮蔽体に形成することができる。従って、図４及び図５
の両方の遮蔽体の概念では、ＥＭ遮蔽体は、釣合いの目
的のためにロータへの無制限の接近を与える。その結
果、極低温状態の下でロータを釣合わせることができ
る。

【００７４】本発明を、現在最も実用的かつ好ましい実
施形態である考えられるものに関連して説明してきた
が、本発明は、開示した実施形態に限定されるものでは
なく、逆に、特許請求の範囲の技術思想に含まれる全て
の実施形態を保護することを意図していることを理解さ
れたい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 超伝導ロータ及びステータを有する同期電気
機械の概略側面図。

【図２】 例示的なレーストラック形超伝導コイル巻線
の斜視図。

【図３】 鉄製コアを備える高温超伝導（ＨＴＳ）ロー
タの構成部品の分解図。

【図４】 真空チャネル及びＥＭ遮蔽体の第１の実施形
態を示すロータの横断面の概略図。

【図５】 真空チャネル及びＥＭ遮蔽体の第２の実施形
態を示すロータの横断面の概略図。

【図６】 真空チャネルを備えるロータの概略斜視図。

【図７】 ロータコアと端シャフトのカラーとの間のシ
ールの概略拡大図。

【図８】 図３に示すＨＴＳロータの組み立て過程を示
す斜視図。

【図９】 図３に示すＨＴＳロータの組み立て過程を示
す斜視図。

【図１０】 図３に示すＨＴＳロータの組み立て過程を
示す斜視図。

【図１１】 図３に示すＨＴＳロータの組み立て過程を
示す斜視図。

【符号の説明】

１０ 同期発電機械 １２ ステータ １４ ロータ １６ ロータキャビティ １９ ステータのコイル巻線 ２０ ロータ軸線 ２２ ロータコア ２４ コレクタ端シャフト ２６ 極低温剤移送継手 ３０ 駆動端シャフト ３２ 動力継手 ３４ 超伝導コイル巻線 ７８ コレクタリング

フロントページの続き (72)発明者 コンラート・ロマン・ウィーバー アメリカ合衆国、ニューヨーク州、レクス フォード、リバービュー・ロード、785番 (72)発明者 キルバ・シヴァサブラマニアム アメリカ合衆国、ニューヨーク州、トロ イ、アパートメント２、12ティーエイチ・ ストリート、2202番 (72)発明者 ロバート・ジョン・ニーガード アメリカ合衆国、ニューヨーク州、サラト ガ・スプリングス、ロフベリー・ロード、 57番 (72)発明者 シエンルイ・ファン アメリカ合衆国、ニューヨーク州、クリフ トン・パーク、デ・ボエ・ドライブ、16番 Ｆターム(参考） 5H655 AA14 AA15 BB01 BB09 BB12 CC07 CC08 CC20

Claims (30)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同期機械におけるロータであって、 ロータコアと、 該ロータコア上に取り付けられた超伝導コイルと、 該コイルの側部分のうちの少なくとも１つを被覆する真
   空ハウジングと、 該真空ハウジング及び前記コイルの側部分を覆って設け
   られた導電遮蔽体と、を含むことを特徴とするロータ。
2. 【請求項２】 前記真空ハウジングが、前記ロータコア
   に沿って長さ方向に延びるチャネル形ハウジングである
   ことを特徴とする、請求項１に記載のロータ。
3. 【請求項３】 前記導電遮蔽体が、銅合金又はアルミニ
   ウムで形成されることを特徴とする、請求項１に記載の
   ロータ。
4. 【請求項４】 カラーと該カラーのスロットとを有する
   ロータ端シャフトを更に含み、前記真空ハウジングが前
   記スロットに対してシールされ、前記コイルの端部分が
   前記スロット内に延びることを特徴とする、請求項１に
   記載のロータ。
5. 【請求項５】 前記コイルの周りに、前記真空ハウジン
   グ及び前記カラーの前記スロットによって定められる真
   空を更に含むことを特徴とする、請求項４に記載のロー
   タ。
6. 【請求項６】 前記ロータコアを横切って長さ方向に延
   びる平らな表面を更に含み、前記コイル側部分の１つが
   前記平らな表面に隣接し、前記真空ハウジングが前記コ
   イル側部分の１つを跨ぎ、前記側部分が、前記平らな表
   面に対してシールされることを特徴とする、請求項１に
   記載のロータ。
7. 【請求項７】 前記真空容器がステンレス鋼であり、前
   記遮蔽体が銅合金であることを特徴とする、請求項１に
   記載のロータ。
8. 【請求項８】 前記真空ハウジング及び前記導電遮蔽体
   を支える複数のブレースを更に含むことを特徴とする、
   請求項１に記載のロータ。
9. 【請求項９】 軸線を有するロータコアと、 該コアの端部から軸線方向に延び、該コアの端部に隣接
   するスロットを有する端シャフトと、 前記コア軸線に対して平行な少なくとも１つのコイル側
   部と、前記コア軸線と直交する少なくとも１つのコイル
   端部とを有する超伝導ロータコイルと、を含み、 前記コイル端部が前記端シャフトの前記スロットを貫通
   して延び、 真空ハウジングが、前記コイル側部を覆って設けられ、
   前記スロットに対してシールされて、前記コイルの周り
   に真空領域を形成する、ことを特徴とするロータ。
10. 【請求項１０】 前記コイル側部を覆って設けられた導
    電遮蔽体を更に含むことを特徴とする、請求項９に記載
    のロータ。
11. 【請求項１１】 前記真空ハウジングが、前記コイル側
    部を跨ぎ、前記コイル側部の両側において前記ロータコ
    アに対してシールされるチャネルであることを特徴とす
    る、請求項９に記載のロータ。
12. 【請求項１２】 前記真空ハウジングが、前記コイル側
    部の各々の側に側壁を含み、前記各側壁が、前記ロータ
    コアの表面に対してシールされていることを特徴とす
    る、請求項１１に記載のロータ。
13. 【請求項１３】 前記ロータコアの前記表面が、前記側
    壁を受けるためにスロット状になっていることを特徴と
    する、請求項１２に記載のロータ。
14. 【請求項１４】 前記ロータコアの前記表面が、前記コ
    イル側部に隣接して平らになっていることを特徴とす
    る、請求項１２に記載のロータ。
15. 【請求項１５】 前記真空ハウジングに隣接し、前記ロ
    ータコアに取り付けられた複数のブレースを更に含むこ
    とを特徴とする、請求項９に記載のロータ。
16. 【請求項１６】 前記ブレースによって支持された電磁
    遮蔽体を更に含むことを特徴とする、請求項１５に記載
    のロータ。
17. 【請求項１７】 軸線を有するロータコアと、 該コアの両端部から軸線方向に延び、前記コア端部に隣
    接するスロットを各々が有する一対の端シャフトと、 前記コア軸線に対して平行で前記コアの対向する側面に
    隣接する少なくとも１つのコイル側部分を有する超伝導
    ロータコイルと、を含み、 前記コイルが、前記コア軸線と直交し、前記コアの前記
    端部に隣接するコイル端部分を有し、該コイル端部分の
    各々が、前記端シャフトの前記スロットの１つを貫通し
    て延び、 真空ハウジングが、前記各コイル側部分を覆って設けら
    れ、前記スロットの１つに対して各々がシールされる端
    部を有し、 前記コイルの周りの真空領域が、前記対の端シャフトの
    前記スロット及び前記各コイル側部分を覆って設けられ
    た真空ハウジングによって形成される、ことを特徴とす
    るロータ。
18. 【請求項１８】 前記コイル側部分を覆って設けられ、
    前記端シャフトと部分的に重なる導電遮蔽体を更に含む
    ことを特徴とする、請求項１７に記載のロータ。
19. 【請求項１９】 前記遮蔽体が、前記コアの周りの円筒
    体であることを特徴とする特徴とする、請求項１８に記
    載のロータ。
20. 【請求項２０】 前記遮蔽体が、前記真空ハウジングの
    頂部分によって部分的に形成されることを特徴とする、
    請求項１８に記載のロータ。
21. 【請求項２１】 前記遮蔽体が、前記コアの長さだけ延
    び、前記コアの円周の周りに部分的にのみ延びる弧状片
    であることを特徴とする、請求項１７に記載のロータ。
22. 【請求項２２】 前記弧状片及び第２の弧状片の各々
    が、前記コイル側部分の１つを被覆することを特徴とす
    る、請求項２１に記載のロータ。
23. 【請求項２３】 前記真空ハウジングに隣接し、前記ロ
    ータコアの表面に取り付けられ、前記遮蔽体を支持する
    ブレースを更に含むことを特徴とする、請求項１８に記
    載のロータ。
24. 【請求項２４】 同期機械のロータコアにおける超伝導
    コイル巻線の周りに真空を形成するための方法であっ
    て、 ａ．前記コイル巻線と前記ロータコアを組み立てる段階
    と、 ｂ．端シャフトを前記コアに同軸に取り付ける段階と、 ｃ．前記コイル巻線の側部分を覆って真空ハウジングを
    跨がせ、該真空ハウジングを前記ロータコアに対してシ
    ールする段階と、 ｄ．前記真空ハウジングを前記端シャフトに対してシー
    ルして、前記コイル巻線の周りに真空領域を形成する段
    階と、を含むことを特徴とする方法。
25. 【請求項２５】 前記コイルを覆って導電遮蔽体を配置
    する段階を更に含むことを特徴とする、請求項２４に記
    載の方法。
26. 【請求項２６】 端シャフトの間の各接合部のところに
    スロットを形成し、該スロットが、前記コイル巻線の端
    部分を受け、前記真空ハウジングを前記スロットに対し
    てシールすることを特徴とする、請求項２４に記載の方
    法。
27. 【請求項２７】 前記ロータコアを覆って円筒形の遮蔽
    体を取り付けることを特徴とする、請求項２４に記載の
    方法。
28. 【請求項２８】 前記真空ハウジング及び前記ロータコ
    アに隣接してブレースを配置して、導電遮蔽体を支持す
    ることを特徴とする、請求項２４に記載の方法。
29. 【請求項２９】 弧状片を前記コイル側部分を覆って取
    り付け、前記弧状片が前記端シャフトの間で前記コアに
    沿って延び、前記弧状片が前記コアの円周の周りに部分
    的にのみ延びるようにすることを特徴とする、請求項２
    ４に記載の方法。
30. 【請求項３０】 前記弧状片及び第２の弧状片を取り付
    けて、前記コイル側部分の１つを各々が被覆するように
    することを特徴とする、請求項２９に記載の方法。