JP2006081316A - 多磁極発生機構、及び、動力又は電力発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 超電導コイルを用いて複数の磁極を発生させるのに好適な構成を提供する。
【解決手段】 モータ１００は、電機子１１０の外周面を囲むように配置された円形の超電導コイル１２１と、この超電導コイル１２１の巻き線方向に沿ってその両側に交互に配置された複数の遮蔽板１２２，１２２，…とを備えており、これら複数の遮蔽板１２２，１２２，…により超電導コイル１２１が発生する磁界を部分的に遮蔽することで、超電導コイル１２１の巻き線方向に沿って複数の磁極を発生させるように構成されている。このため、超電導コイル１２１を用いて複数の磁極を容易に発生させることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、超電導技術を利用した多磁極発生機構、及び、動力又は電力発生装置に関するものである。

動力発生装置（モータ）や電力発生装置（発電機）のコイルを超電導化することは、強磁界を利用して高い効率を得ることができるという点でメリットがある。その反面、コイルの超電導化にはコイルを冷却するための構成が必要となることから、装置の大型化や複雑化を招くというデメリットもある。このため、コイル冷却用の構成を設けてもなお全体として超電導化によるメリットが得られるようにするには、装置を大型化してスケールメリットを生かすことが必要となり、その手段としては低速回転域をターゲットとした界磁の多極化が有効であると考えられている。

界磁を多極化する構成としては、界磁の極数に対応する複数の界磁コイルを用いたものが知られている（非特許文献１参照。）。
図１８は、複数の界磁コイルを用いて界磁を多極化する構成のモータの模式的な斜視図である。

同図に示すように、このモータ１は、略円柱状の外形を有する電機子（ロータ）１０と、この電機子１０の外周面を囲むように設けられる界磁（ステータ）２０とを備えている。

電機子１０は、コア１１と、コイル１２とを有している。
コア１１は、磁性体（例えば鉄）製の略円柱状の部材であり、その外周面には、軸方向に延びる複数の溝部１１ａ，１１ａ，…が、周方向に沿って等間隔に形成されている。

コイル１２は、コア１１に対してその溝部１１ａを埋めるように巻回されている。
界磁２０は、レーストラック状に巻回された複数の界磁コイル２１，２１，…により構成されている。各界磁コイル２１は、電機子１０のコア１１の外周面と対向するように設けられており、その周方向に沿って等間隔に配置されている。また、各界磁コイル２１は、それぞれ隣り合う界磁コイル２１と逆方向の磁界を発生する。

このように、モータ１においては、複数の界磁コイル２１，２１，…によって複数の磁極が発生する。
一方、界磁を多極化する構成としては、自動車用交流発電機に用いられる構成として、一つの円形コイルを用いて複数の磁極を発生するようにしたものも知られている（特許文献１、非特許文献２参照。）。具体的には、同一方向に延びる爪を円周方向に沿って複数形成した鉄製の部材（ポールコア）を２つ用いて、互いの爪が一定間隔を空けてかみ合うように対向配置し、これらポールコアのかみ合い位置における内周面又は外周面に沿ってコイルを配置する。このような構成により、コイルに電流を流すと、ポールコアの各爪が磁路の役割を果たし、一方のポールコアの爪がすべてＮ極となり、他方のポールコアの爪がすべてＳ極となることにより、コイルの巻き線方向に沿って複数の磁極が発生する。
特開昭６２−７３５０号公報 「電気機械工学」改訂版（６版），社団法人電気学会，１９８８年１０月２０日改訂版６版発行（１９６８年５月６日初版発行），第２６８頁 「自動車用電装品」，株式会社デンソー サービス部，１９９６年１２月改訂（１９９５年１月発行），第２−９頁〜第２−１０頁

しかしながら、複数の界磁コイルを用いて界磁を多極化する構成（図１８）では、界磁の極数を多くするほど界磁コイルの数も多くなるため、界磁コイルに用いる超電導線の増加による重量やコストの増加の問題がある。しかも、この構成では、界磁の極数を多くするほど各界磁コイルの曲げ半径を小さくする必要があるため、界磁コイルに用いる超電導線の通電特性が悪化するという問題もある。

一方、ポールコアを用いた構成では、一つのコイルを用いて複数の磁極を発生するようにしているため、こうした問題は生じないものの、超電導コイルを用いて構成した場合にはその機能を十分に発揮することができないと考えられる。すなわち、ポールコアを用いた構成では、コイル（従来の構成では常電導コイル）が発生した磁界を、鉄製のポールコアの爪を磁路として導くことにより複数の磁極を発生させるようにしているが、超電導コイルを用いて構成した場合には、超電導コイルが発生する強い磁界によって鉄の磁束飽和が発生してしまうことから、ポールコアがその機能を有効に発揮できなくなるのである。

本発明は、こうした問題にかんがみてなされたものであり、超電導コイルを用いて複数の磁極を発生させるのに好適な構成を提供することを目的としている。

上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の多磁極発生機構は、超電導コイルと、この超電導コイルの巻き線方向に沿って間欠的に配置された複数の超電導部材（例えば板状の超電導体）とを備えており、これら複数の超電導部材により超電導コイルが発生する磁界を部分的に遮蔽することで、超電導コイルの巻き線方向に沿って複数の磁極を発生させるように構成されている。

つまり、本多磁極発生機構では、超電導部材の完全反磁性（マイスナー効果）を利用して超電導コイルの発生する磁界を部分的に遮蔽することにより、一つの超電導コイルから複数の磁極を発生させるようにしているのである。

このため、本多磁極発生機構によれば、超電導コイルを用いて複数の磁極を容易に発生させることができる。すなわち、本多磁極発生機構は、複数の超電導コイルを用いて複数の磁極を発生するように構成した場合に比べ、界磁の極数を多くすることによる超電導線の増加を抑えることができ、しかも、超電導コイルの曲げ半径が小さくなってしまうことも防ぐことができる。特に、本多磁極発生機構は、超電導部材を用いて磁界を部分的に遮蔽することで複数の磁極を発生させるようにしているため、鉄等の磁性体を磁路として磁束を導くことにより複数の磁極を発生させるように構成した場合に比べ、より強い磁界に対応することができる。この結果、一つの超電導コイルを用いて複数の磁極を発生させることができるのである。

なお、本発明の多磁極発生機構は、一つの超電導コイルを用いて複数の磁極を発生させることができるが、超電導コイルが一つの構成に限定されるものではない。例えば、２つの超電導コイルを用いて３つ以上の磁極を発生させるように構成することもできる。また、超電導コイルは、一巻きのものであってもよく、複数巻きのものであってもよい。

次に、請求項２に記載の多磁極発生機構は、第１の超電導コイルと、この第１の超電導コイルと一定間隔を空けて配置された第２の超電導コイルと、第１の超電導コイルの巻き線方向に沿って間欠的に配置された複数の超電導部材（例えば板状の超電導体）と、第２の超電導コイルの巻き線方向に沿って間欠的に配置され、かつ、第１の超電導コイルの巻き線方向に沿って配置された各超電導部材と一定間隔を空けて対向するように配置された複数の超電導部材（例えば板状の超電導体）とを備えている。そして、本多磁極発生機構は、各超電導コイルが発生する磁界を複数の超電導部材により部分的に遮蔽することで、各超電導コイルの巻き線方向に沿って複数の磁極を発生させるように構成されている。

つまり、本請求項２の多磁極発生機構は、上記請求項１の多磁極発生機構を二組用い、これらを一定間隔を空けて互いに対向するように配置した構成となっている。
このため、本請求項２の多磁極発生機構は、上記請求項１の多磁極発生機構と同様の効果を奏する。加えて、本請求項２の多磁極発生機構によれば、第１の超電導コイルと第２の超電導コイルとの間の空間に安定した磁界を発生させることができる。

次に、請求項３に記載の多磁極発生機構では、上記請求項１又は２の多磁極発生機構において、複数の超電導部材が、超電導コイルの巻き線方向に沿ってその超電導コイルを挟む両側に交互に配置されている。つまり、複数の超電導部材が、超電導コイルを挟んで千鳥状に配置されているのである。このため、本多磁極発生機構によれば、超電導コイルの巻き線方向に沿った磁界の変化を大きくすることができる。

次に、請求項４に記載の多磁極発生機構では、上記請求項１〜３のいずれかの多磁極発生機構において、間欠的に配置された複数の超電導部材同士の間に磁性体が配置されている。このため、本多磁極発生機構によれば、間欠的に配置された複数の超電導部材同士の間に超電導コイルが発生する磁束を効果的に導くことができる。

次に、請求項５に記載の動力又は電力発生装置（「動力又は電力発生装置」とは、動力又は電力の少なくともいずれか一方を発生する装置であり、モータ（電動機）や発電機を総称する装置の意味である。）は、上記請求項１〜４のいずれかの多磁極発生機構を界磁として備えている。このため、本動力又は電力発生装置によれば、超電導コイルを用いて界磁を多極化しつつ、低重量かつ低コストの構成とすることができる
ここで、本発明の動力又は電力発生装置の具体的な構成例を示す。

（１）：略円柱状の外形を有する電機子の外周面を囲むように界磁を配置するタイプの動力又は電力発生装置においては、超電導コイル及び超電導部材を例えば次の（１ａ），（１ｂ）のように配置するとよい。

（１ａ）：超電導コイルについては、電機子の軸方向中央位置でその外周面を一定間隔を空けて囲むように配置する。
（１ｂ）：超電導部材については、電機子の外周面と対向するように、超電導コイルの巻き線方向に沿って間欠的に配置する。好ましくは、超電導コイルの巻き線方向に沿ってその超電導コイルを挟む両側に交互に配置する。このように超電導部材を配置することにより、超電導コイルの巻き線方向に沿って、電機子に近づく向きの磁界と電機子から遠ざかる向きの磁界とを交互に発生させることができる。

（２）：一方、平面状の電機子と対向するように界磁を配置するタイプの動力又は電力発生装置においては、超電導コイル及び超電導部材を例えば次の（２ａ），（２ｂ）のように配置するとよい。

（２ａ）：超電導コイルについては、電機子と一定間隔を空けて対向する位置で、かつ、電機子との対向面を外周部及び内周部に二分するような位置に配置する。
（２ｂ）：超電導部材については、電機子と対向するように、超電導コイルの巻き線方向に沿って間欠的に配置する。好ましくは、超電導コイルの巻き線方向に沿ってその超電導コイルを挟む両側に交互に配置する。このように超電導部材を配置することにより、超電導コイルの巻き線方向に沿って、電機子に近づく向きの磁界と電機子から遠ざかる向きの磁界とを交互に発生させることができる。

以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
図１は、第１実施形態の動力発生装置としてのモータ１００の模式的な斜視図である。また、図２は、第１実施形態のモータ１００を回転軸方向から見た模式的な平面図である。

図１及び図２に示すように、このモータ１００は、略円柱状の外形を有する電機子（ロータ）１１０と、この電機子１１０の外周面を囲むように設けられる界磁（ステータ）１２０とを備えている。

電機子１１０は、従来のモータ１００に用いられる電機子１１０と同様の構成のものであり、コア１１１と、コイル１１２とを有している。
コア１１１は、磁性体（例えば鉄）製の略円柱状の部材であり、その外周面には、軸方向に延びる複数の溝部１１１ａ，１１１ａ，…が、周方向に沿って等間隔に形成されている。

コイル１１２は、常電導線からなり、コア１１１に対してその溝部１１１ａを埋めるように巻回されている。
一方、界磁１２０は、超電導コイル１２１と、複数の遮蔽板１２２，１２２，…とを有している。

超電導コイル１２１は、円形のものであり、電機子１１０のコア１１１の軸方向中央位置において、コア１１１の外周面を一定間隔を空けて囲むように配置されている。
遮蔽板１２２は、長方形板状のものであり、超電導コイル１２１を一端として軸方向へ延びる向きに配置されており、コア１１１の外周面と対向するように設けられている。また、図３にも示すように、遮蔽板１２２は、超電導コイル１２１の巻き線方向に沿って間欠的に設けられている。具体的には、超電導コイル１２１を挟む両側に交互に設けられており、全体として千鳥状に配置されている。

また、遮蔽板１２２は、超電導体からなっており、磁気を遮蔽する磁気遮蔽板として機能する。すなわち、本実施形態のモータ１００は、超電導コイル１２１及び遮蔽板１２２を冷却するための図示しない冷却装置を備えており、この冷却装置により遮蔽板１２２が超電導状態に保たれることにより、超電導体の完全反磁性（マイスナー効果）を利用した磁気の遮蔽が行われるように構成されている。なお、冷却装置は、超電導コイル１２１を冷却するための構成と遮蔽板１２２を冷却するための構成とをある程度共用化することが可能となるため、超電導コイル１２１用の冷却装置と遮蔽板１２２用の冷却装置とを別々に設ける場合に比べ、小型化、低コスト化を図ることができる。

このような構成の界磁１２０では、図４及び図５に示すように、超電導コイル１２１に電流が流れると、その電流の向きに対して右回りの磁界が超電導コイル１２１の周囲に発生し、超電導コイル１２１に沿って千鳥状に配置された遮蔽板１２２の作用により、電機子１１０の周囲に交番磁界が発生する。すなわち、例えば図３のａ断面（破線部分）においては、図４（ａ）に示すように、電機子１１０に近づく向き（本第１実施形態の説明において、便宜上「下向き」と称する。）の磁束が遮蔽板１２２により遮蔽され、電機子１１０から遠ざかる向き（本第１実施形態の説明において、便宜上「上向き」と称する。）の磁束は遮蔽されずに遮蔽板１２２間を通過する。また、図３のｂ断面（一点鎖線部分）においては、図４（ｂ）に示すように、上向きの磁束が遮蔽板１２２により遮蔽され、下向きの磁束は遮蔽されずに遮蔽板１２２間を通過する。つまり、超電導コイル１２１の巻き線方向に沿って、上向きの磁束と下向きの磁束が交互に遮蔽されるのである。このため、図５に示すように、遮蔽板１２２を避けて通る磁路が形成され、その結果、超電導コイル１２１の巻き線方向に沿って上向きの磁界と下向きの磁界とが交互に発生することとなり、超電導コイル１２１の巻き線方向に沿って複数の磁極が発生するのである。

なお、本第１実施形態のモータ１００では、遮蔽板１２２が、本発明の超電導部材に相当する。
以上説明したように、本第１実施形態のモータ１００は、超電導コイル１２１と、この超電導コイル１２１の巻き線方向に沿って間欠的に配置された複数の遮蔽板１２２，１２２，…とを備えており、これら複数の遮蔽板１２２，１２２，…により超電導コイル１２１が発生する磁界を部分的に遮蔽することで、超電導コイル１２１の巻き線方向に沿って複数の磁極を発生させるように構成されている。

このため、本実施形態のモータ１００によれば、超電導コイル１２１を用いて複数の磁極を容易に発生させることができる。すなわち、本モータ１００は、一つの超電導コイル１２１を用いて複数の磁極を発生させる構成であるため、複数の超電導コイルを用いて複数の磁極を発生するように構成した場合に比べ、界磁の極数を多くすることによる超電導線の増加を抑えることができ、しかも、超電導コイル１２１の曲げ半径が小さくなってしまうことも防ぐことができる。特に、本実施形態のモータ１００は、超電導体の遮蔽板１２２を用いて磁界を部分的に遮蔽することで複数の磁極を発生させるようにしているため、鉄製のポールコアを磁路として磁束を導くことにより複数の磁極を発生させるように構成した場合に比べ、より強い磁界に対応することができる。この結果、超電導コイル１２１を用いて界磁を多極化しつつ、低重量かつ低コストの構成を実現することができる。

さらに、本実施形態のモータ１００では、電機子１１０の軸方向中央位置に超電導コイル１２１が配置されており、この超電導コイル１２１の巻き線方向に沿って複数の同一形状の遮蔽板１２２，１２２，…が超電導コイル１２１を挟む両側に交互に等間隔に配置されている。このため、本多磁極発生機構によれば、超電導コイル１２１の巻き線方向に沿って複数の磁極を均等の強さで発生させることができる。

なお、上記第１実施形態のモータ１００では、磁性体製のコア１１１を用いて電機子１１０を構成しているが、これに限ったものではなく、磁性体製のコア１１１を用いずに構成してもよい。例えば、磁性体製のコア１１１に代えて非磁性体製の軽量のコアを用いて電機子を構成すれば、電機子の軽量化を図ることができる。

また、上記第１実施形態のモータ１００では、電機子１１０のコイル１１２として常電導線を用いた構成としているが、超電導線を用いた構成としてもよい。
さらに、上記第１実施形態のモータ１００では、電機子１１０の外周面を囲むように界磁１２０を配置した構成としているが、例えば、これとは逆に、界磁の外周面を囲むように電機子を配置した構成とすることも可能である。

一方、上記第１実施形態のモータ１００では、超電導コイル１２１に沿った複数の遮蔽板１２２同士の間は何も配置されていない空間となっているが、例えば図６に示すように、複数の遮蔽板１２２同士の間に鉄等の磁性体からなる磁性体部材１２３を配置するようにしてもよい。この構成においても、図７及び図８に示すように、超電導コイル１２１に電流が流れると、その電流の向きに対して右回りの磁界が超電導コイル１２１の周囲に発生し、超電導コイル１２１に沿って千鳥状に配置された遮蔽板１２２の作用により、電機子１１０の周囲に交番磁界が発生する。その際、本構成によれば、遮蔽板１２２同士の間に磁性体部材１２３を配置しているため、超電導コイル１２１の発生する磁束を遮蔽板１２２同士の間へ効果的に導くことができる。

ところで、上記第１実施形態のモータ１００では、超電導コイル１２１と、この超電導コイル１２１に沿って千鳥状に配置した複数の遮蔽板１２２，１２２，…とからなる多磁極発生機構を界磁１２０として用い、この界磁１２０で略円柱状の外形を有する電機子１１０の外周を囲む構成としているが、これに限ったものではない。例えば、このような多磁極発生機構を二組用いて電機子を挟み込むように構成すれば、電機子に対してより安定した磁界を発生させることができる。具体的には、例えば図９に示すように、第１の超電導コイル１２１ａ及びこの超電導コイル１２１ａに沿って配置された複数の遮蔽板１２２ａ，１２２ａ，…と、第２の超電導コイル１２１ｂ及びこの超電導コイル１２１ｂに沿って配置された複数の遮蔽板１２２ｂ，１２２ｂ，…とを、一定間隔を空けて互いに対向するように配置するのである。これにより、図９のａ断面（破線部分）においては、図１０（ａ）に示すように、第１の超電導コイル１２１ａと第２の超電導コイル１２１ｂとの間の空間に一定方向の磁界が発生し、また図９のｂ断面（一点鎖線部分）においては、図１０（ｂ）に示すように、第１の超電導コイル１２１ａと第２の超電導コイル１２１ｂとの間の空間にａ断面とは逆方向の磁界が発生する。このように、第１の超電導コイル１２１ａと第２の超電導コイル１２１ｂとの間の空間に安定した磁界を発生させることができるのである。ただし、上記第１実施形態のモータ１００のように、電機子１１０の外周に界磁１２０を配置するタイプのモータ１００に適用しようとした場合、構造がやや複雑となる。

そこで、このように二組の超電導コイルで電機子を挟み込む構成の界磁を用いた好適な例を第２実施形態として説明する。
図１１は、第２実施形態の動力発生装置としてのモータ２００の説明図である。

同図に示すように、このモータ２００は、平面状に形成された電機子コイル２１０（図１２参照）と、この電機子コイル２１０を両側から挟み込むように配置された界磁２２０（図１３参照）とを備えている。

電機子コイル２１０は、常電導線からなり、図１２に示すように、円環を等角度で８等分した形状に巻回された８つのコイル部２１１，２１１，…を形成しており、各コイル部２１１は、隣り合うコイル部２１１と逆向きの磁界を発生する。

一方、界磁２２０は、図１３に示すように、第１の超電導コイル２２１ａ及びこの超電導コイル２２１ａに沿って配置された複数（この例では８枚）の遮蔽板２２２ａ，２２２ａ，…と、同図には示されていないがこれと全く同一形状の第２の超電導コイル２２１ｂ及びこの超電導コイル２２１ｂに沿って配置された複数（この例では８枚）の遮蔽板２２２ｂ，２２２ｂ，…とを備えており、これら二組の組み物が電機子コイル２１０をその両側から挟み込むように設けられている（図１１（ｂ））。そして、これら二組の組み物は、電機子コイル２１０が設けられる平面に対して対称形状となっている。すなわち、第１の超電導コイル２２１ａ及び各遮蔽板２２２ａと、第２の超電導コイル２２１ｂ及び各遮蔽板２２２ｂとは、平面視においてそれぞれが互いに重なり合うように構成されている。

各超電導コイル２２１ａ，２２１ｂは、それぞれ円形のものであり、電機子コイル２１０が配置される平面と平行な平面上に電機子コイル２１０と一定間隔を空けて設けられており、平面視において各コイル部２１１の中央位置を通るように（各コイル部２２１を外周側と内周側とに二分するように）配置されている（図１２）。

各遮蔽板２２２ａ，２２２ｂは、各超電導コイル２２１ａ，２２１ｂを一端として径方向に沿って延びる向きに配置されており、電機子コイル２１０の各コイル部２１１と対向するように設けられている。また、遮蔽板２２２ａ，２２２ｂは、各超電導コイル２２１ａ，２２１ｂの巻き線方向に沿ってそれぞれ間欠的に設けられている。具体的には、各超電導コイル２２１ａ，２２１ｂを挟む両側に交互に設けられており、全体として千鳥状に配置されている。そして、各遮蔽板２２２ａ，２２２ｂは、平面視において、各コイル部２１１における各超電導コイル２２１ａ，２２１ｂによって二分される片側部分の形状に対応した形状となっている。つまり、各遮蔽板２２２ａ，２２２ｂは、各コイル部２２１における二分された片側部分のみを覆うように配置されている。

また、遮蔽板２２２ａ，２２２ｂは、上記第１実施形態のモータ１００と同様、超電導体からなっており、図示しない冷却装置により冷却されることにより磁気遮蔽板として機能する。

このような構成の界磁２２０では、各超電導コイル２２１ａ，２２１ｂに平面視において同一方向の電流が流される。これにより、その電流の向きに対して右回りの磁界が超電導コイル２２１ａ，２２１ｂの周囲に発生し、各超電導コイル２２１ａ，２２１ｂに沿って千鳥状に配置された遮蔽板２２２ａ，２２２ｂの作用により、第１の組み物と第２の組み物との間に交番磁界が発生する。すなわち、例えば図１１（ａ）のａ断面（破線部分）においては、図１４（ａ）に示すように、第１の超電導コイル２２１ａから第２の超電導コイル２２１ｂへの向き（本第２実施形態の説明において、便宜上「下向き」と称する。）の磁束が遮蔽板２２２ａ，２２２ｂによって遮蔽され、第２の超電導コイル２２１ｂから第１の超電導コイル２２１ａへの向き（本第２実施形態の説明において、便宜上「上向き」と称する。）の磁束は遮蔽されずに遮蔽板２２２ｂ間及び遮蔽板２２２ａ間を通過する。また、図１１（ａ）のｂ断面（一点鎖線部分）においては、図１４（ｂ）に示すように、上向きの磁束が遮蔽板２２２ａ，２２２ｂによって遮蔽され、下向きの磁束は遮蔽されずに遮蔽板２２２ａ間及び遮蔽板２２２ｂ間を通過する。つまり、超電導コイル２２１ａ，２２１ｂの巻き線方向に沿って、上向きの磁束と下向きの磁束とが交互に遮蔽されるのである。特に、本第２実施形態の構成では、電機子コイル２１０を挟んだ両側に各超電導コイル２２１ａ，２２１ｂを配置しているため、電機子コイル２１０に対して安定した磁界が発生することとなる。

なお、本第２実施形態のモータ２００では、遮蔽板２２２ａ，２２２ｂが、本発明の超電導部材に相当する。
以上説明したように、本第２実施形態のモータ２００は、第１の超電導コイル２２１ａと、この第１の超電導コイル２２１ａと一定間隔を空けて配置された第２の超電導コイル２２１ｂと、第１の超電導コイル２２１ａの巻き線方向に沿って間欠的に配置された複数の遮蔽板２２２ａ，２２２ａ，…と、第２の超電導コイル２２１ｂの巻き線方向に沿って間欠的に配置され、かつ、第１の超電導コイル２２１ａの巻き線方向に沿って配置された各遮蔽板２２２ａと一定間隔を空けて対向するように配置された複数の遮蔽板２２２ｂ，２２２ｂ，…とを備えている。このため、本実施形態のモータ２００によれば、第１の超電導コイル２２１ａと第２の超電導コイル２２１ｂとの間の空間に安定した磁界を発生させることができる。

なお、上記第２実施形態のモータ２００では、各超電導コイル２２１ａ，２２１ｂに沿った遮蔽板２２２ａ同士の間、遮蔽板２２２ｂ同士の間はそれぞれ何も配置されていない空間となっているが、上述した図６の構成と同様、遮蔽板２２２ａ同士の間、遮蔽板２２２ｂ同士の間のそれぞれに鉄等の磁性体からなる磁性体部材を配置するようにしてもよい。

また、上記第２実施形態のモータ２００では、電機子コイル２１０として常電導線を用いた構成としているが、超電導線を用いた構成としてもよい。
一方、上記第２実施形態のモータ２００では、複数の遮蔽板２２２ａ，２２２ｂを各超電導コイル２２１ａ，２２１ｂを挟む両側に交互に配置したが、これに限ったものではなく、超電導コイルの片側のみに間欠的に配置した構成としてもよい。

具体的には、例えば、図１５のように構成することができる。
すなわち、同図に示すモータ３００は、平面状に形成された電機子コイル３１０（図１６参照）と、この電機子コイル３１０を両側から挟み込むように配置された界磁３２０とを備えている。

電機子コイル３１０は、常電導線からなり、図１６に示すように、円環を等角度で４等分した形状に巻回された４つのコイル部３１１，３１１，…を形成しており、各コイル部３１１は、隣り合うコイル部３１１と逆向きの磁界を発生する。

一方、界磁３２０は、図１５に示すように、第１の超電導コイル３２１ａ及びこの超電導コイル３２１ａに沿って配置された複数（この例では２枚）の遮蔽板（本発明の超電導部材に相当）３２２ａ，３２２ａと、第２の超電導コイル３２１ｂ及びこの超電導コイル３２１ｂに沿って配置された複数（この例では２枚）の遮蔽板（本発明の超電導部材に相当）３２２ｂ，３２２ｂとを備えており、これら二組の組み物が電機子コイル３１０をその両側から挟み込むように設けられている（図１５（ｂ））。また。これら二組の組み物は、電機子コイル３１０が設けられる平面に対して対称形状となっている。すなわち、第１の超電導コイル３２１ａ及び各遮蔽板３２２ａと、第２の超電導コイル３２１ｂ及び各遮蔽板３２２ｂとは、平面視においてそれぞれが互いに重なり合うように構成されている。

各超電導コイル３２１ａ，３２１ｂは、それぞれ円形のものであり、電機子コイル３１０が配置される平面と平行な平面上で電機子コイル３１０と一定間隔を空けて設けられており、平面視において各コイル部３１１の外周位置を通るように配置されている（図１６）。

各遮蔽板３２２ａ，３２２ｂは、各超電導コイル３２１ａ，３２１ｂを一端として径方向に沿って延びる向きに配置されており、電機子コイル３１０の各コイル部３１１と対向するように設けられている。また、遮蔽板３２２ａ，３２２ｂは、各超電導コイル３２１ａ，３２１ｂの巻き線方向に沿ってそれぞれ間欠的に設けられている。具体的は、各超電導コイル３２１ａ，３２１ｂの片側（内側）にのみ設けられている。そして、各遮蔽板３２２ａ，３２２ｂは、平面視において、各コイル部３１１の形状に対応した形状となっている。つまり、各遮蔽板３２２ａ，３２２ｂは、対応するコイル部３１１を覆い隠すように配置されている。

また、遮蔽板３２２ａ，３２２ｂは、上記第２実施形態のモータ２００と同様、超電導体からなっており、図示しない冷却装置により冷却されることにより磁気遮蔽板として機能する。

このような構成の界磁３２０では、各超電導コイル３２１ａ，３２１ｂに平面視において同一方向の電流が流される。これにより、その電流の向きに対して右回りの磁界が超電導コイル３２１ａ，３２１ｂの周囲に発生し、各超電導コイル３２１ａ，３２１ｂに沿って間欠的に配置された遮蔽板３２２ａ，３２２ｂの作用により、第１の組み物と第２の組み物との間に交番磁界が発生する。すなわち、例えば図１５（ａ）のａ断面（破線部分）においては、図１７（ａ）に示すように、下向きの磁束が遮蔽板３２２ａ，３２２ｂによって遮蔽される。また、図１５（ａ）のｂ断面（一点鎖線部分）においては、図１７（ｂ）に示すように、磁束が遮蔽されず、下向きの磁束が電機子コイル３１０のコイル部３１１を通過する。つまり、各超電導コイル３２１ａ，３２１ｂの巻き線方向に沿って、下向きの磁束が間欠的に発生するのである。

このように、遮蔽板３２２ａ，３２２ｂを各超電導コイル３２１ａ，３２１ｂの片側にのみ配置した構成によっても多極の界磁を構成することができる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。

例えば、界磁の極数は上記実施形態の例に限定されることなく、任意に設定することができる。
また、上記各実施形態では、モータとして回転型のものを例に挙げて説明したが、これに限ったものではなく、例えばスライド（直線運動）型や振動型のモータにも本発明を適用することができる。

さらに、本発明は、モータ等の動力発生装置に限らず、電力発生装置（発電機）にも適用することができる。

第１実施形態のモータの模式的な斜視図である。 第１実施形態のモータを回転軸方向から見た模式的な平面図である。 第１実施形態のモータに設けられる界磁の模式的な斜視図である。 第１実施形態のモータに設けられる界磁の模式的な断面図である。 第１実施形態のモータに設けられる界磁の模式的な平面図である。 第１実施形態の変形例として磁性体部材を備えた構成のモータに設けられる界磁の模式的な斜視図である。 第１実施形態の変形例として磁性体部材を備えた構成のモータに設けられる界磁の模式的な断面図である。 第１実施形態の変形例として磁性体部材を備えた構成のモータに設けられる界磁の模式的な平面図である。 超電導コイル及び遮蔽板からなる組み物を二組備えた界磁の模式的な斜視図である。 超電導コイル及び遮蔽板からなる組み物を二組備えた界磁の模式的な断面図である。 第２実施形態のモータの説明図である。 第２実施形態のモータに設けられる電機子コイルの模式的な平面図である。 第２実施形態のモータに設けられる界磁の模式的な平面図である。 第２実施形態のモータの模式的な断面図である。 第２実施形態の変形例としてのモータの説明図である。 第２実施形態の変形例としてのモータに設けられる電機子コイルの模式的な平面図である。 第２実施形態の変形例としてのモータの模式的な断面図である。 複数の界磁コイルを用いて界磁を多極化したモータの模式的な斜視図である。

符号の説明

１００，２００，３００…モータ、１１０…電機子、２１０，３１０…電機子コイル、１２０，２２０，３２０…界磁、１２１，２２１ａ，２２１ｂ，３２１ａ，３２１ｂ…超電導コイル、１２２，２２２ａ，２２２ｂ，３２２ａ，３２２ｂ…遮蔽板、１２３…磁性体部材

Claims (5)

1. 超電導コイルと、
   前記超電導コイルの巻き線方向に沿って間欠的に配置された複数の超電導部材と、
   を備え、前記超電導コイルが発生する磁界を前記複数の超電導部材により部分的に遮蔽することで、前記超電導コイルの巻き線方向に沿って複数の磁極を発生させるように構成されていること、
   を特徴とする多磁極発生機構。
2. 第１の超電導コイルと、
   前記第１の超電導コイルと一定間隔を空けて配置された第２の超電導コイルと、
   前記第１の超電導コイルの巻き線方向に沿って間欠的に配置された複数の超電導部材と、
   前記第２の超電導コイルの巻き線方向に沿って間欠的に配置され、かつ、前記第１の超電導コイルの巻き線方向に沿って配置された各超電導部材と一定間隔を空けて対向するように配置された複数の超電導部材と、
   を備え、前記各超電導コイルが発生する磁界を前記複数の超電導部材により部分的に遮蔽することで、前記各超電導コイルの巻き線方向に沿って複数の磁極を発生させるように構成されていること、
   を特徴とする多磁極発生機構。
3. 請求項１又は請求項２に記載の多磁極発生機構において、
   前記複数の超電導部材は、前記超電導コイルの巻き線方向に沿って前記超電導コイルを挟む両側に交互に配置されていること、
   を特徴とする多磁極発生機構。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の多磁極発生機構において、
   前記間欠的に配置された複数の超電導部材同士の間には磁性体が配置されていること、
   を特徴とする多磁極発生機構。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の多磁極発生機構を界磁として備えたことを特徴とする動力又は電力発生装置。