JP2011120468A - Superconducting apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a superconducting apparatus that prevents the temperature of a superconducting coil from locally rising and is advantageous in properly maintaining the output of a motor, even if heat infiltration or increase in the disturbance and output load, or the like occur. <P>SOLUTION: The superconducting apparatus 1 includes a superconducting coil 22 that generates a magnetic field; a magnetic permeable yoke 21 which the magnetic field generated by the superconducting coil 22 transmits; and a thermal conductive unit 33, that is cooled to a state of ultra-low temperature by a low-temperature section and cools the magnetic permeable yoke, by making thermal contact with the magnetic permeable yoke 21. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は超電導部材が形成する磁場の磁束が透過する透磁ヨークをもつ超電導モータ装置等の超電導装置に関する。   The present invention relates to a superconducting device such as a superconducting motor device having a magnetically permeable yoke through which a magnetic flux formed by a superconducting member is transmitted.

従来、給電により磁束を発生させる超電導コイルと、超電導コイルを収容する真空断熱室を形成する真空容器とを有する超電導モータ装置が、超電導装置として提供されている(特許文献1)。超電導モータ装置は、給電に伴い磁場を発生させる超電導コイルと、超電導コイルが形成する磁場の磁束が透過する透磁ヨークとを有する。   2. Description of the Related Art Conventionally, a superconducting motor device having a superconducting coil that generates magnetic flux by power feeding and a vacuum container that forms a vacuum heat insulating chamber that accommodates the superconducting coil has been provided as a superconducting device (Patent Document 1). The superconducting motor device has a superconducting coil that generates a magnetic field when power is supplied, and a magnetically permeable yoke that transmits magnetic flux of the magnetic field formed by the superconducting coil.

特開2007−89345号公報JP 2007-89345 A

上記した超電導モータ装置によれば、実際の使用条件によっては、超電導コイルに対する熱侵入が突然に発生するおそれがある。この場合、超電導コイルの温度が局所的に昇温するおそれがある。この場合、超電導モータ装置の出力が損なわれるおそれがある。   According to the superconducting motor device described above, heat intrusion into the superconducting coil may suddenly occur depending on actual use conditions. In this case, the temperature of the superconducting coil may be locally increased. In this case, the output of the superconducting motor device may be impaired.

本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、熱侵入が発生したとしても、あるいは、外乱が発生したとしても、あるいは、超電導モータ装置の出力負荷の増大等があったとしても、超電導部材の温度が局所的に昇温するおそれを抑え、出力を良好に維持するのに有利な超電導装置を提供するにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and even if heat intrusion occurs, disturbance occurs, or even if the output load of the superconducting motor device increases, superconductivity An object of the present invention is to provide a superconducting device that is advantageous in suppressing the risk of the temperature of a member being locally raised and maintaining good output.

本発明に係る超電導装置は、給電に伴い磁場を発生させる超電導部材と、超電導部材が形成する磁場の磁束が透過する透磁ヨークと、低温部により低温状態に冷却され、透磁ヨークの外周部を同軸的に覆うと共に透磁ヨークの外周部と熱的に接触して透磁ヨークを冷却する冷却筒部をもつ熱伝導部とを具備しており、熱伝導部を構成する材料は、透磁ヨークを構成する材料よりも、大きな線膨張係数を有することを特徴とする。 A superconducting device according to the present invention includes a superconducting member that generates a magnetic field when power is supplied, a magnetically permeable yoke that transmits magnetic flux of the magnetic field formed by the superconducting member, and an outer peripheral portion of the permeable yoke that is cooled to a low temperature state by a low-temperature part. And a heat conducting part having a cooling cylinder part that is in thermal contact with the outer peripheral part of the permeable yoke and cools the permeable yoke. It has a larger linear expansion coefficient than the material constituting the magnetic yoke .

透磁ヨークは、超電導部材が形成する磁場の磁束を透過させるように、超電導部材の近傍に配置されている。低温部により熱伝導部は、低温状態に冷却される。このように低温状態に冷却される熱伝導部は、透磁ヨークと熱的に接触して、透磁ヨークを冷却する。透磁ヨークが冷却されると、透磁ヨークに熱的に接触して配置されている超電導部材の温度が低温状態に良好に維持され、超電導部材の超電導状態が良好に維持される。   The permeable yoke is disposed in the vicinity of the superconducting member so as to transmit the magnetic flux of the magnetic field formed by the superconducting member. The heat conduction part is cooled to a low temperature state by the low temperature part. Thus, the heat conduction part cooled to a low temperature state is in thermal contact with the magnetic permeable yoke to cool the magnetic permeable yoke. When the permeable yoke is cooled, the temperature of the superconducting member disposed in thermal contact with the permeable yoke is well maintained at a low temperature, and the superconducting state of the superconducting member is well maintained.

以上説明したように本発明によれば、低温状態に冷却される熱伝導部は、透磁ヨークと熱的に接触して、透磁ヨークを冷却する。透磁ヨークが冷却されると、透磁ヨークに熱的に接触して配置されている超電導部材の温度が低温状態に維持される。このため超電導部材に熱侵入が発生したとしても、あるいは、超電導装置の出力負荷が増大したとしても、あるいは、外乱が発生したとしても、超電導部材を透磁ヨークが低温状態に維持されるため、超電導部材の昇温が抑制され、超電導部材の超電導状態が良好に維持される。   As described above, according to the present invention, the heat conducting portion cooled to a low temperature state is in thermal contact with the permeable yoke to cool the permeable yoke. When the permeable yoke is cooled, the temperature of the superconducting member disposed in thermal contact with the permeable yoke is maintained at a low temperature. For this reason, even if heat intrusion occurs in the superconducting member, or even if the output load of the superconducting device increases, or even if a disturbance occurs, the superconducting member is maintained at a low temperature state, The temperature rise of the superconducting member is suppressed, and the superconducting state of the superconducting member is well maintained.

本発明によれば、熱伝導部の冷却筒部は、透磁ヨークの外周部を同軸的に覆うと共に透磁ヨークの外周部と熱的に接触して透磁ヨークを冷却する。熱伝導部を構成する材料は、透磁ヨークを構成する材料よりも、大きな線膨張係数を有する。線膨張係数は熱収縮率に相当する。ここで、超電導装置の使用時には、熱伝導部、透磁ヨークおよび超電導部材は低温状態に維持される。このため超電導装置が使用されるときには、熱伝導部の冷却筒部がこれの径方向に熱収縮する熱収縮量をδ33とし、透磁ヨークがこれの径方向に熱収縮する熱収縮量をδ21とすると、δ33はδ21よりも大きい(δ33>δ21)。このため超電導装置の使用時には、熱伝導部の冷却筒部がこれの径内方向に熱収縮するため、透磁ヨークを締まり嵌めでき、ひいては、透磁ヨークの外周部に密着することができる。これにより熱伝導部の冷却筒部と透磁ヨークの外周部との境界における熱伝導率を高めることができる利点が得られる。According to the present invention, the cooling cylinder portion of the heat conducting portion coaxially covers the outer peripheral portion of the permeable yoke and thermally contacts the outer peripheral portion of the permeable yoke to cool the permeable yoke. The material constituting the heat conducting portion has a larger linear expansion coefficient than the material constituting the permeable yoke. The linear expansion coefficient corresponds to the heat shrinkage rate. Here, when the superconducting device is used, the heat conducting unit, the magnetically permeable yoke, and the superconducting member are maintained at a low temperature. For this reason, when the superconducting device is used, the heat shrinkage amount that the cooling cylinder portion of the heat conducting portion thermally shrinks in the radial direction thereof is δ33, and the heat shrinkage amount that the magnetically permeable yoke thermally shrinks in the radial direction is δ21. Then, δ33 is larger than δ21 (δ33> δ21). For this reason, when the superconducting device is used, the cooling cylinder portion of the heat conducting portion is thermally contracted in the radially inward direction, so that the magnetically permeable yoke can be tightly fitted, and as a result, can be brought into close contact with the outer peripheral portion of the permeable yoke. Thereby, the advantage which can improve the heat conductivity in the boundary of the cooling cylinder part of a heat conductive part and the outer peripheral part of a magnetic permeability yoke is acquired.

実施例1に係り、超電導モータ装置を示す断面図である。1 is a cross-sectional view illustrating a superconducting motor device according to Embodiment 1. FIG. 実施例1に係り、軸芯に沿った切断した超電導モータ装置を示す断面図である。It is sectional drawing which concerns on Example 1 and shows the superconducting motor apparatus cut | disconnected along the axial center. 実施例2に係り、固定鉄心のティース部付近を示す断面図である。It is sectional drawing which concerns on Example 2 and shows the teeth part vicinity of a fixed iron core. 実施例3に係り、固定鉄心のティース部付近を示す断面図である。It is sectional drawing which concerns on Example 3 and shows the teeth part vicinity of a fixed iron core. 実施例4に係り、軸芯に沿った切断した超電導モータ装置を示す断面図である。It is sectional drawing which concerns on Example 4 and shows the superconducting motor apparatus cut | disconnected along the axial center. 実施例5に係り、超電導モータ装置を示す部分断面図である。FIG. 10 is a partial cross-sectional view illustrating a superconducting motor device according to a fifth embodiment. 実施例6に係り、超電導モータ装置を示す部分断面図である。FIG. 10 is a partial cross-sectional view illustrating a superconducting motor device according to a sixth embodiment.

超電導部材は、給電に伴い磁場を発生させるものであり、形状および構造を問わない。更に、超電導部材の超電導状態を維持するために超電導部材をこれの臨界温度以下に維持する低温部が設けられていることが好ましい。低温部は、超電導部材の超電導状態を維持するために超電導部材を低温に維持するものである。低温は極低温が好ましい。極低温とは、超電導部材の超電導状態を維持できる温度域以下とすることができる。従って、超電導部材を構成する超電導材料体の臨界温度または組成によって、極低温状態の温度域は相違する。極低温状態とは、実用的には、窒素ガスの液化温度(77K)以下であることが好ましい。但し、極低温状態とは、超電導部材の組成によっては100K以下、150K以下でよい場合がある。低温部は冷凍機を含む構造であっても良いし、あるいは、冷凍機からの低温を超電導部材側に伝熱させる伝熱機構でも良いし、あるいは、冷凍機を搭載せずに、極低温の冷媒(例えば液化ヘリウム、液化窒素、液化酸素)を断熱保持する機構でも良い。   The superconducting member generates a magnetic field along with the power supply, and may have any shape and structure. Furthermore, in order to maintain the superconducting state of the superconducting member, it is preferable to provide a low temperature part for maintaining the superconducting member below its critical temperature. The low temperature part is for maintaining the superconducting member at a low temperature in order to maintain the superconducting state of the superconducting member. The low temperature is preferably a very low temperature. Cryogenic temperature can be below the temperature range which can maintain the superconducting state of a superconducting member. Therefore, the temperature range in the cryogenic state differs depending on the critical temperature or composition of the superconducting material body constituting the superconducting member. Practically, the cryogenic state is preferably below the liquefaction temperature of nitrogen gas (77 K). However, the cryogenic state may be 100K or less and 150K or less depending on the composition of the superconducting member. The low temperature part may have a structure including a refrigerator, or may be a heat transfer mechanism for transferring the low temperature from the refrigerator to the superconducting member side, or a cryogenic part without a refrigerator. A mechanism that adiabaticly holds a refrigerant (for example, liquefied helium, liquefied nitrogen, or liquefied oxygen) may be used.

透磁ヨークは、超電導部材が形成する磁場の磁束を透過させるものであり、磁束を透過させ易い透磁材料で形成されている。透磁材料としては、純鉄、硅素鋼、フェライトリッチの鋳鉄、フェライトリッチの鋳鋼が例示される。   The magnetically permeable yoke transmits the magnetic flux of the magnetic field formed by the superconducting member, and is formed of a magnetically permeable material that easily transmits the magnetic flux. Examples of the magnetically permeable material include pure iron, silicon steel, ferrite rich cast iron, and ferrite rich cast steel.

本発明の一視点によれば、透磁ヨークはこれの軸芯回りで筒形状をなしており、熱伝導部は、透磁ヨークの外周部に熱的に接触していることが好ましい。この場合、透磁ヨークの外周部は透磁ヨークの内周部よりも半径が大きいため、熱伝導部と透磁ヨークの外周部との熱的接触面積が確保される。   According to one aspect of the present invention, it is preferable that the magnetically permeable yoke has a cylindrical shape around its axis, and the heat conducting portion is in thermal contact with the outer peripheral portion of the permeable yoke. In this case, since the outer peripheral portion of the magnetically permeable yoke has a larger radius than the inner peripheral portion of the permeable yoke, a thermal contact area between the heat conducting portion and the outer peripheral portion of the permeable yoke is ensured.

本発明の一視点によれば、熱伝導部を構成する材料は、透磁ヨークを構成する材料よりも、大きな線膨張係数を有することが好ましい。この場合、熱伝導部が透磁ヨークを包囲していることが好ましい。この場合、超電導装置の状態が組付時から使用時に移行するにつれて、熱伝導部の熱収縮量が確保されるため、熱導部が透磁ヨークを締まり嵌めすることができる。ここで、線膨張係数は、常温と超電導部材との間における線膨張係数に相当する。線膨張係数は熱収縮率に対応する。 According to one aspect of the present invention, it is preferable that the material constituting the heat conducting portion has a larger linear expansion coefficient than the material constituting the permeable yoke. In this case, it is preferable that the heat conducting portion surrounds the permeable yoke. In this case, as the state of the superconducting device is transferred in use from the time of assembly, the heat shrinkage of the heat-conducting portion is secured, it is possible to heat transfer guide portion is an interference fit of magnetically permeable yoke. Here, the linear expansion coefficient corresponds to the linear expansion coefficient between the normal temperature and the superconducting member. The linear expansion coefficient corresponds to the thermal contraction rate.

本発明の一視点によれば、透磁ヨークは、これの周方向に間隔を隔てて並設された複数のティース部を有する。この場合、ティース部と超電導部材との間に配置されたティース用熱伝導材が設けられていることが好ましい。ティース用熱伝導材は、透磁ヨークの材料よりも高い熱伝導率をもつ熱伝導材料を基材とする。ティース用熱伝導材は、透磁ヨークのティース部を介して超電導部材を冷却させる機能を有する。ティース用熱伝導材により超電導部材が良好に冷却される。   According to one aspect of the present invention, the magnetically permeable yoke has a plurality of teeth portions arranged in parallel at intervals in the circumferential direction thereof. In this case, it is preferable that the heat conductive material for teeth arrange | positioned between the teeth part and the superconducting member is provided. The heat conductive material for teeth is based on a heat conductive material having a higher thermal conductivity than the material of the permeable yoke. The heat conductive material for teeth has a function of cooling the superconducting member via the teeth portion of the magnetically permeable yoke. The superconducting member is satisfactorily cooled by the heat conductive material for teeth.

本発明の一視点によれば、熱伝導部およびティース用熱伝導材は互いに連設されていることが好ましい。この場合、熱伝導部が低温部により冷却されると、ティース用熱伝導材は冷却され、透磁ヨークのティース部は冷却され、ひいては超電導部材が冷却される。   According to one aspect of the present invention, it is preferable that the heat conducting portion and the heat conducting material for teeth are connected to each other. In this case, when the heat conducting part is cooled by the low temperature part, the heat conducting material for teeth is cooled, the tooth part of the magnetically permeable yoke is cooled, and consequently the superconducting member is cooled.

本発明の一視点によれば、超電導装置は、超電導モータ装置を構成していることが好ましい。この場合、透磁ヨークのうち前記熱伝導部が熱的に接触している接触部分以外の部分に対向すると共にモータ反力に対向する対向部材が設けられていることが好ましい。超電導モータ装置が作動するとき、対向部材は、モータ反力に対向してモータ反力を受けることができる。本発明の一視点によれば、熱伝導部および対向部材の双方が透磁ヨークの外周部に接触できる。熱伝導部と透磁ヨークとの接触面積をSAし、対向部材と透磁ヨークとの接触面積をSBとすると、SA=SB、SA≒SBでも良いし、SA>SB、SA<SBでも良い。SA>SBであれば、熱伝導部により透磁ヨークを冷却し易い。SA<SBであれば、対向部材と透磁ヨークとの接触面積SBが大きいため、モータ反力を受けるのに有利である。   According to one aspect of the present invention, the superconducting device preferably constitutes a superconducting motor device. In this case, it is preferable that an opposing member is provided which faces a portion of the magnetically permeable yoke other than the contact portion where the heat conducting portion is in thermal contact and faces the motor reaction force. When the superconducting motor device operates, the facing member can receive the motor reaction force opposite to the motor reaction force. According to one aspect of the present invention, both the heat conducting portion and the opposing member can contact the outer peripheral portion of the permeable yoke. Assuming that the contact area between the heat conducting portion and the permeable yoke is SA and the contact area between the opposing member and the permeable yoke is SB, SA = SB, SA≈SB, or SA> SB, SA <SB may be satisfied. . If SA> SB, the magnetically permeable yoke is easily cooled by the heat conducting portion. If SA <SB, the contact area SB between the opposing member and the magnetically permeable yoke is large, which is advantageous for receiving the motor reaction force.

本実施例は、超電導装置の代表例である磁場発生装置の一例として超電導モータ装置に適用している。図1は、本例に係る超電導モータ装置1を示す。超電導モータ装置1は、車載用、定置用、産業用等に利用できるものであり、磁場発生部として機能する超電導モータ2と、低温部として機能する極低温発生部3と、容器4と、電流導入端子5とを有する。   The present embodiment is applied to a superconducting motor device as an example of a magnetic field generator that is a typical example of a superconducting device. FIG. 1 shows a superconducting motor device 1 according to this example. The superconducting motor device 1 can be used for in-vehicle use, stationary use, industrial use, and the like, and includes a superconducting motor 2 that functions as a magnetic field generation unit, a cryogenic generation unit 3 that functions as a low temperature unit, a container 4, a current And an introduction terminal 5.

ここで、超電導モータ2は、位相が120度ずつそれぞれ相違する三相の交流電流を給電するモータを形成する。超電導モータ2は、これの軸心P1の回りを1周する円筒形状をなす固定子20と、固定子20に対して回転可能な可動子として機能する回転子27とを有する。回転子27は、超電導モータ2の軸心P1の回りで回転可能に支持された回転軸28と、回転軸28の外周部にこれの周方向に間隔を隔てて配置された複数個の永久磁石部29とを有する。永久磁石部29は公知の永久磁石で形成できる。   Here, the superconducting motor 2 forms a motor that supplies three-phase alternating currents having phases different from each other by 120 degrees. The superconducting motor 2 includes a cylindrical stator 20 that makes a round around the axis P <b> 1 thereof, and a rotor 27 that functions as a movable element that can rotate with respect to the stator 20. The rotor 27 includes a rotating shaft 28 that is rotatably supported around the axis P1 of the superconducting motor 2, and a plurality of permanent magnets arranged on the outer peripheral portion of the rotating shaft 28 at intervals in the circumferential direction thereof. Part 29. The permanent magnet portion 29 can be formed of a known permanent magnet.

固定子20は、透磁ヨークとして機能する透磁率が高い材料で形成された円筒形状をなす固定鉄心21と、固定鉄心21を構成するティース部210に巻回されて保持された超電導部材として機能する超電導コイル22とを有する。ティース部210は、径内方向に均等な間隔を隔てて複数個配置されている。なお、図1において、超電導コイル22において、ティース部210を挟むコイル線22xとコイル線22yとは、互いに逆向きに電流を流す。   The stator 20 functions as a superconducting member that is wound and held around a cylindrical fixed iron core 21 made of a material having high magnetic permeability that functions as a magnetically permeable yoke, and a tooth portion 210 that constitutes the fixed iron core 21. And a superconducting coil 22. A plurality of teeth 210 are arranged at equal intervals in the radial direction. In FIG. 1, in the superconducting coil 22, the coil wire 22 x and the coil wire 22 y sandwiching the tooth portion 210 flow currents in opposite directions.

ティース部210の内端は、第3容器45に接触しているが、非接触でも良い。超電導コイル22は三相の交流電流を通電できるように3個に分割されている。超電導コイル22は公知の超電導材料で形成されている。超電導コイル22は、固定鉄心21の内周部に形成されたスロットル溝21a内に配置されている。三相の交流電流が超電導コイル22に流れると、固定子20の回りつまり軸心P1の回りを回転する回転磁場が発生する。回転磁場により回転子27がこれの軸心P1の回りで回転し、モータ機能が得られる。   The inner end of the tooth portion 210 is in contact with the third container 45, but may be non-contact. The superconducting coil 22 is divided into three so that a three-phase alternating current can be passed. Superconducting coil 22 is made of a known superconducting material. The superconducting coil 22 is disposed in a throttle groove 21 a formed in the inner peripheral portion of the fixed iron core 21. When a three-phase alternating current flows through the superconducting coil 22, a rotating magnetic field that rotates around the stator 20, that is, around the axis P1 is generated. The rotor 27 is rotated around its axis P1 by the rotating magnetic field, and a motor function is obtained.

極低温発生部3は、超電導コイル22の超電導状態を維持するために超電導コイル22を極低温に維持するものである。極低温発生部3で得られる極低温の温度領域は、超電導コイル22を構成する超電導材料の材質に応じて選択されるが、ヘリウム液化温度以下または窒素液化温度以下にでき、例えば、例えば0〜150K、殊に1〜100K、1〜80Kとすることができる。但し、超電導材料の材質によってはこれらに限定されるものではない。極低温発生部3は、極低温をコールドヘッド32において発生させる冷凍機30を有する。冷凍機30としては、パルス管冷凍機、スターリング冷凍機、ギホードマクマホン冷凍機、ソルベイ冷凍機、ヴィルマイヤー冷凍機等といった公知の冷凍機を例示できる。   The cryogenic temperature generator 3 maintains the superconducting coil 22 at a cryogenic temperature in order to maintain the superconducting state of the superconducting coil 22. The cryogenic temperature region obtained by the cryogenic generator 3 is selected according to the material of the superconducting material constituting the superconducting coil 22, but can be below the helium liquefaction temperature or below the nitrogen liquefaction temperature. It can be 150K, in particular 1-100K, 1-80K. However, it is not limited to these depending on the material of the superconducting material. The cryogenic temperature generation unit 3 includes a refrigerator 30 that generates an extremely low temperature in the cold head 32. Examples of the refrigerator 30 include known refrigerators such as a pulse tube refrigerator, a Stirling refrigerator, a Gifod McMahon refrigerator, a Solvay refrigerator, a Villemeier refrigerator, and the like.

冷凍機30のコールドヘッド32と超電導モータ2の固定子20の固定鉄心21とを伝熱可能に繋ぐ伝熱材料を基材とする熱伝導部33が設けられている。熱伝導部33は、コールドヘッド32で低温に冷却されるヘッド33hをもつ。熱伝導部33は、高い伝熱性を有する材料(例えば、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金)等で形成されている。   A heat conducting portion 33 is provided that uses a heat transfer material as a base material that connects the cold head 32 of the refrigerator 30 and the fixed iron core 21 of the stator 20 of the superconducting motor 2 so as to allow heat transfer. The heat conducting unit 33 has a head 33 h that is cooled to a low temperature by the cold head 32. The heat conducting portion 33 is formed of a material having high heat conductivity (for example, copper alloy, aluminum, aluminum alloy) or the like.

図1に示すように、容器4は容器状をなしており、超電導コイル22を断熱させる断熱室として機能する減圧断熱室として機能する真空断熱室40を形成する。真空とは、充分なる断熱を維持できる程度の減圧状態であることを意味し、例えば10−1Pa以下とすることができる。容器4の真空断熱室40は、固定子20に巻回されて保持されている超電導コイル22の外周側(外側)を固定子20の外周側(外側)と共に包囲する外側真空断熱室41(例えば10−1Pa以下,10−2Pa以下)と、超電導コイル22の内周側(内側)を固定子20の内周側(内側)と共に包囲する内側真空断熱室42(圧力:例えば10−1Pa以下,10−2Pa以下)とを有する。なお、真空断熱室40は出荷時に高真空状態(大気圧よりも減圧されている状態)に維持されているが、メンテナンス等により長期にわたり高真空状態に維持されることが好ましい。 As shown in FIG. 1, the container 4 has a container shape, and forms a vacuum heat insulating chamber 40 that functions as a vacuum heat insulating chamber that functions as a heat insulating chamber for insulating the superconducting coil 22. A vacuum means that it is the pressure reduction state of the grade which can maintain sufficient heat insulation, for example, can be 10 < -1 > Pa or less. The vacuum heat insulating chamber 40 of the container 4 is an outer vacuum heat insulating chamber 41 (for example, surrounding the outer peripheral side (outside) of the superconducting coil 22 wound around the stator 20 together with the outer peripheral side (outer side) of the stator 20. 10 −1 Pa or less, 10 −2 Pa or less) and an inner vacuum heat insulation chamber 42 (pressure: 10 −1 ) surrounding the inner peripheral side (inner side) of the superconducting coil 22 together with the inner peripheral side (inner side) of the stator 20. Pa or less, 10 −2 Pa or less). The vacuum heat insulation chamber 40 is maintained in a high vacuum state (a state where the pressure is reduced from the atmospheric pressure) at the time of shipment, but it is preferable that the vacuum heat insulation chamber 40 be maintained in a high vacuum state for a long time by maintenance or the like.

この場合、超電導コイル22は外側真空断熱室41と内側真空断熱室42とで包囲されているため、超電導コイル22は極低温状態に維持され、ひいては超電導状態が維持される。図1に示すように、外側真空断熱室41は、固定子20の外周部を包囲する第1断熱室部分41aと、熱伝導部33のヘッド部33hおよびコールドヘッド32の外側を包囲する第2断熱室部分41cとを有する。第2断熱室部分41cは、熱伝導部33およびコールドヘッド32を包囲しており、これらの低温を維持する。図1に示すように、容器4は、外側から内側にかけて、同軸的に配置された第1容器43、第2容器44、第3容器45、第4容器46を有する。第1容器43および第2容器44は、外側真空断熱室41を形成するように、固定鉄心21の径方向において互いに対面する。第3容器45および第4容器46は、内側真空断熱室42を形成するように、固定鉄心21の径方向において互いに対面する。   In this case, since the superconducting coil 22 is surrounded by the outer vacuum heat insulating chamber 41 and the inner vacuum heat insulating chamber 42, the superconducting coil 22 is maintained in an extremely low temperature state, and thus the superconducting state is maintained. As shown in FIG. 1, the outer vacuum heat insulating chamber 41 includes a first heat insulating chamber portion 41 a that surrounds the outer peripheral portion of the stator 20, and a second outer portion that surrounds the outside of the head portion 33 h and the cold head 32 of the heat conducting portion 33. And a heat insulating chamber portion 41c. The second heat insulating chamber portion 41c surrounds the heat conducting section 33 and the cold head 32, and maintains these low temperatures. As shown in FIG. 1, the container 4 includes a first container 43, a second container 44, a third container 45, and a fourth container 46 that are arranged coaxially from the outside to the inside. The first container 43 and the second container 44 face each other in the radial direction of the fixed iron core 21 so as to form the outer vacuum heat insulation chamber 41. The third container 45 and the fourth container 46 face each other in the radial direction of the fixed iron core 21 so as to form the inner vacuum heat insulation chamber 42.

第4容器46で区画される円筒形状の空間47には、回転子27が回転可能に配置されている。空間47は大気に連通している。回転子27は回転作動体に連結されている。なお、超電導モータ装置1が自動車等の車両に搭載される場合には、回転作動体は走行用のホィール等が例示される。従って、回転子27が回転すると、ホィールが回転することができる。   A rotor 27 is rotatably disposed in a cylindrical space 47 defined by the fourth container 46. The space 47 communicates with the atmosphere. The rotor 27 is connected to a rotary operating body. In addition, when the superconducting motor device 1 is mounted on a vehicle such as an automobile, the rotary operating body is exemplified by a traveling wheel or the like. Therefore, when the rotor 27 rotates, the wheel can rotate.

図1に示すように、第1容器43は、超電導モータ2の外周部を包囲する筒状の第1包囲部431と、超電導コイル22に給電する3相用の電流導入線56を案内する案内室432を形成する筒状をなす案内部433と、コールドヘッド32および熱伝導部33を覆うように第2包囲部434と、冷凍機30の冷媒ガスを圧縮させる圧縮機構30aのフランジ30cを取り付けるための取付フランジ部435とを有する。図1に示すように、案内部433は、第1容器43のうち超電導モータ2を包囲する第1包囲部431から突設されている。なお、第1容器43の外側は大気開放とすることができるが、これに限定されるものではない。第1容器43の外側は断熱材で覆われていても良い。   As shown in FIG. 1, the first container 43 guides a cylindrical first surrounding portion 431 that surrounds the outer periphery of the superconducting motor 2 and a three-phase current introduction line 56 that feeds the superconducting coil 22. A cylindrical guide part 433 forming the chamber 432, a second surrounding part 434 so as to cover the cold head 32 and the heat conduction part 33, and a flange 30c of the compression mechanism 30a for compressing the refrigerant gas of the refrigerator 30 are attached. Mounting flange portion 435. As shown in FIG. 1, the guide portion 433 protrudes from the first surrounding portion 431 that surrounds the superconducting motor 2 in the first container 43. In addition, although the outer side of the 1st container 43 can be open | released to air | atmosphere, it is not limited to this. The outside of the first container 43 may be covered with a heat insulating material.

第1容器43を構成する材料としては、漏れ磁束を透過させないか、あるいは、透過させにくいこと、強度を有することが好ましい。このような材料としては、透磁率が低い非磁性等の金属材料(例えばオーステナイト系等のステンレス鋼等の合金鋼)が例示される。第2容器44,第3容器45,第4容器46を構成する材料としては、磁束の変化に基づく渦電流を抑制すべく、電気抵抗が高い材料が好ましい。このような材料としては、樹脂、補強材強化樹脂、セラミックス等が例示される。補強材強化樹脂の補強材はガラス、セラミックス等の無機物が例示される。補強材は補強繊維が好ましく、ガラス繊維、セラミックス繊維等の無機繊維が例示される。樹脂は熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂のいずれでも良い。   As a material constituting the first container 43, it is preferable that the leakage magnetic flux is not transmitted or is difficult to transmit and has strength. Examples of such a material include non-magnetic metal materials having a low magnetic permeability (for example, alloy steel such as austenitic stainless steel). As a material constituting the second container 44, the third container 45, and the fourth container 46, a material having a high electric resistance is preferable in order to suppress an eddy current based on a change in magnetic flux. Examples of such materials include resins, reinforcing material reinforced resins, ceramics, and the like. Examples of the reinforcing material of the reinforcing material-reinforced resin include inorganic substances such as glass and ceramics. The reinforcing material is preferably a reinforcing fiber, and examples thereof include inorganic fibers such as glass fibers and ceramic fibers. The resin may be either a thermosetting resin or a thermoplastic resin.

図1に示すように、第1容器43に部分的に突設されている筒形状をなす案内部433の先端部には、第1保持部としての固定盤70が固定されている。固定盤70は、電気的および熱的に絶縁性が高い材料、および/または、磁束を透過させにくい材料で形成されていることが好ましい。例えば、樹脂、繊維強化樹脂、セラミックスが例示される。場合によっては、透磁率が低い非磁性等の金属材料としても良い。この場合、電気絶縁構造を採用することが好ましい。案内室432は外側真空断熱室41に連通しているため、超電導モータ2の駆動時には真空断熱状態(減圧断熱状態)とされ、断熱機能を発揮することができる従って電流導入端子5はできるだけ低温に維持されやすい。   As shown in FIG. 1, a fixed plate 70 serving as a first holding portion is fixed to the distal end portion of a cylindrical guide portion 433 projecting partially from the first container 43. The stationary platen 70 is preferably formed of a material that is electrically and thermally highly insulating and / or a material that is difficult to transmit magnetic flux. For example, resin, fiber reinforced resin, and ceramics are illustrated. Depending on the case, a non-magnetic metal material having a low magnetic permeability may be used. In this case, it is preferable to employ an electrical insulation structure. Since the guide chamber 432 communicates with the outer vacuum heat insulation chamber 41, the superconducting motor 2 is driven to be in a vacuum heat insulation state (reduced pressure heat insulation state), and can exhibit a heat insulation function. Easy to maintain.

図1に示すように、複数(3個)の電流導入端子5は、超電導コイル22に電流導入線56を介して電気的に接続されており、超電導コイル22に給電する導電材料を基材とする端子である。電流導入端子5は突出部85を有しており、第1容器43の案内部433の先端部の固定盤70に固定状態に保持されている。   As shown in FIG. 1, a plurality (three) of current introduction terminals 5 are electrically connected to the superconducting coil 22 via a current introduction wire 56, and a conductive material that supplies power to the superconducting coil 22 is used as a base material. It is a terminal to do. The current introduction terminal 5 has a protruding portion 85, and is held in a fixed state on the stationary platen 70 at the distal end portion of the guide portion 433 of the first container 43.

電流導入端子5を固定盤70に固定する構造としては、特に限定されない。本実施例によれば、具体的には、固定盤70に形成された貫通孔に電流導入端子5がほぼ同軸的に挿通されている。貫通孔の内壁面と電流導入端子5の外壁面との間には、気密性を高めるシール材が介在している。これにより案内室432は、容器4の外側の大気に対してシールされており、案内室432の高真空状態(減圧状態)が維持される。なお、図1に示すように、案内室432は電流導入端子5の他端側を収容している。電流導入端子5の一端側は、案内室432から露出している。なお、電流導入端子5を形成する材料としては導電材料であれば特に限定されず、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、鉄合金、銀、銀合金等が例示されるが、これらに限定されるものではなく、要するに導電性を有するものであれば良い。   The structure for fixing the current introduction terminal 5 to the stationary platen 70 is not particularly limited. Specifically, according to the present embodiment, the current introduction terminal 5 is inserted substantially coaxially through the through hole formed in the fixed platen 70. Between the inner wall surface of the through hole and the outer wall surface of the current introduction terminal 5, a sealing material that enhances airtightness is interposed. As a result, the guide chamber 432 is sealed against the atmosphere outside the container 4, and the high vacuum state (depressurized state) of the guide chamber 432 is maintained. As shown in FIG. 1, the guide chamber 432 accommodates the other end side of the current introduction terminal 5. One end side of the current introduction terminal 5 is exposed from the guide chamber 432. The material for forming the current introduction terminal 5 is not particularly limited as long as it is a conductive material, and examples thereof include copper, copper alloy, aluminum, aluminum alloy, iron, iron alloy, silver, and silver alloy. It is not limited, and what is necessary is just to have conductivity.

超電導モータ2が駆動されるときには、図略の切替スイッチがオンされると、外部の電源に繋がる電流導入端子5に三相の交流が給電される。ひいては超電導コイル22に給電される。この結果、超電導モータ2において回転磁場が軸心P1の回りで発生し、回転子27が軸心P1の回りで回転する。これにより超電導モータ2が駆動される。ここで、磁束は第3容器45,内側真空断熱室42,第4容器46を透過し、回転子27の永久磁石部29に吸引および反発作用を発生させ、回転子27が回転する。   When the superconducting motor 2 is driven, when a switch (not shown) is turned on, three-phase alternating current is supplied to the current introduction terminal 5 connected to an external power source. As a result, power is supplied to the superconducting coil 22. As a result, a rotating magnetic field is generated around the axis P1 in the superconducting motor 2, and the rotor 27 rotates around the axis P1. Thereby, the superconducting motor 2 is driven. Here, the magnetic flux passes through the third container 45, the inner vacuum heat insulation chamber 42, and the fourth container 46, causes the permanent magnet portion 29 of the rotor 27 to be attracted and repelled, and the rotor 27 rotates.

このように超電導モータ2が回転駆動されるとき、極低温発生部3が発生する極低温により超電導コイル22および固定鉄心21は、極低温状態に良好に維持される。故に、超電導コイル22が臨界温度以下に良好に維持され、超電導モータ2は良好に回転駆動する。なお、超電導コイル22の電気抵抗は0かあるいは著しく低いため、超電導モータ20の出力は高い。本実施例によれば、第4容器46の内周面で形成される空間47は、大気に連通する。このため第4容器46は第3容器45よりも高温側とされている。   Thus, when the superconducting motor 2 is rotationally driven, the superconducting coil 22 and the fixed iron core 21 are well maintained in the cryogenic state due to the cryogenic temperature generated by the cryogenic temperature generating unit 3. Therefore, the superconducting coil 22 is well maintained below the critical temperature, and the superconducting motor 2 is driven to rotate well. Since the electric resistance of the superconducting coil 22 is 0 or extremely low, the output of the superconducting motor 20 is high. According to this embodiment, the space 47 formed on the inner peripheral surface of the fourth container 46 communicates with the atmosphere. For this reason, the fourth container 46 is on the higher temperature side than the third container 45.

さて、図2は超電導モータ2の軸芯P1に沿った断面を示す。図2に示すように、第1容器43は超電モータ装置1のハウジングとして機能するものであり、軸芯P1に沿って同軸的に延設された筒部43mと、筒部43mの軸長方向の一端部43eを支持する高い剛性を有する第1蓋部43rと、筒部43mの軸長方向の他端部43fを支持する高い剛性を有する第2蓋部43sとを有する。   FIG. 2 shows a cross section along the axis P1 of the superconducting motor 2. As shown in FIG. 2, the first container 43 functions as a housing of the superelectric motor device 1, and includes a cylindrical portion 43 m that extends coaxially along the axis P <b> 1 and the axial length of the cylindrical portion 43 m. The first lid portion 43r having high rigidity for supporting the one end portion 43e in the direction and the second lid portion 43s having high rigidity for supporting the other end portion 43f in the axial length direction of the cylindrical portion 43m are provided.

図2に示すように、第1蓋部43rは第4容器46の軸長方向の一端部46eを支持する。第2蓋部43sは第4容器46の軸長方向の他端部46fを支持する。第1蓋部43rと回転軸28との間には第1軸受28hが介在する。第2蓋部43sと回転軸28との間には第2軸受28kが介在する。第1軸受28hおよび第2軸受28kにより、回転軸28は軸芯P1周りで回転可能に支持されている。   As shown in FIG. 2, the first lid portion 43 r supports the one end portion 46 e of the fourth container 46 in the axial length direction. The second lid portion 43 s supports the other end portion 46 f of the fourth container 46 in the axial length direction. A first bearing 28h is interposed between the first lid 43r and the rotary shaft 28. A second bearing 28k is interposed between the second lid portion 43s and the rotary shaft 28. The rotary shaft 28 is supported by the first bearing 28h and the second bearing 28k so as to be rotatable around the axis P1.

図2に示すように、熱伝導部33は、軸芯P1を中心とする筒形状の冷却筒部33kを有する。熱伝導部33の筒部33kは、前記したヘッド部33h(図1参照)に連設されている。熱伝導部33の冷却筒部33kは、図2に示すように、固定鉄心21の外周部21pに同軸的に設けられており、外周部21pに熱的に接触しつつ、外周部21pを包囲している。ここで、固定鉄心21の軸長をLWとして示す。熱伝導部33の冷却筒部33kは、固定鉄心21の軸長方向の中間部分21mに熱的に接触しつつ包囲している。これにより熱伝導部33の冷却筒部33kが極低温状態に冷却されると、固定鉄心21の外周部21pは冷却され、固定鉄心21の全体が冷却される。中間部分21mは、固定鉄心21の軸長方向において、一端部21eおよび他端部21fを除いた部位に相当する。   As shown in FIG. 2, the heat conducting portion 33 includes a cylindrical cooling tube portion 33k centering on the axis P1. The cylindrical portion 33k of the heat conducting portion 33 is connected to the above-described head portion 33h (see FIG. 1). As shown in FIG. 2, the cooling cylinder portion 33k of the heat conducting portion 33 is provided coaxially with the outer peripheral portion 21p of the fixed iron core 21, and surrounds the outer peripheral portion 21p while being in thermal contact with the outer peripheral portion 21p. is doing. Here, the axial length of the fixed iron core 21 is indicated as LW. The cooling cylinder portion 33k of the heat conducting portion 33 surrounds the intermediate portion 21m in the axial length direction of the fixed iron core 21 while being in thermal contact therewith. Thereby, when the cooling cylinder part 33k of the heat conducting part 33 is cooled to a cryogenic state, the outer peripheral part 21p of the fixed iron core 21 is cooled, and the whole fixed iron core 21 is cooled. The intermediate portion 21m corresponds to a portion excluding the one end 21e and the other end 21f in the axial length direction of the fixed iron core 21.

図2に示すように、第2容器44の一端部44eは第1蓋部43rに支持されている。第2容器44の他端部44fは第2蓋部43sに支持されている。このため第2容器44は高い支持強度で容器4の第1容器43(基体)に支持されている。このように高い支持強度をもつ第2容器44の対向部分44rは、固定鉄心21の軸長方向の一端部21eに対向しつつ接触する。また、第2容器44の対向部分44pは、固定鉄心21の軸長方向の他端部21fに対向しつつ接触する。この結果、対向部分44rは、固定鉄心21の一端部21eを支持している。対向部分44pは、固定鉄心21の他端部21fを支持している。対向部分44r,44pは、軸心P1の周りにリング状に設けられている。   As shown in FIG. 2, one end 44e of the second container 44 is supported by the first lid 43r. The other end 44f of the second container 44 is supported by the second lid 43s. Therefore, the second container 44 is supported by the first container 43 (base body) of the container 4 with high support strength. The opposing portion 44r of the second container 44 having such a high support strength is in contact with the one end portion 21e of the fixed iron core 21 in the axial length direction. Further, the facing portion 44p of the second container 44 is in contact with the other end portion 21f in the axial length direction of the fixed iron core 21 while facing the other end portion 21f. As a result, the facing portion 44 r supports the one end 21 e of the fixed iron core 21. The facing portion 44p supports the other end portion 21f of the fixed iron core 21. The opposing portions 44r and 44p are provided in a ring shape around the axis P1.

ここで、図2において、第2容器44の対向部分44r,44pのサイズをΔL1として示す。このため超電導モータ2が回転駆動するとき、モータ反力が固定鉄心21に作用するときであっても、第2容器44の対向部分44r,44pは、固定鉄心20の外周部21pを支持することができる。殊に、対向部分44r,44pは、固定鉄心21の軸長方向の両端部に相当するため、固定鉄心21に対する支持性を良好に高めることができる。このように対向部分44r,44pは、モータ反力に対向するモータ反力対向部材として機能することができる。   Here, in FIG. 2, the size of the opposing portions 44r and 44p of the second container 44 is shown as ΔL1. For this reason, when the superconducting motor 2 is driven to rotate, the opposing portions 44r and 44p of the second container 44 support the outer peripheral portion 21p of the fixed iron core 20 even when the motor reaction force acts on the fixed iron core 21. Can do. In particular, since the opposing portions 44r and 44p correspond to both ends of the fixed core 21 in the axial length direction, the support for the fixed core 21 can be improved satisfactorily. Thus, the opposing portions 44r and 44p can function as a motor reaction force opposing member that opposes the motor reaction force.

ここで、第2容器44は例えば樹脂、補強材強化樹脂、セラミックス等の非金属材料を基材として形成されている。よって第2容器44の熱伝導性は、金属(例えば銅、アルミニウム、銅合金、アルミニウム合金)を基材とする熱伝導部33の熱伝導性よりも低い。このため、第1容器43の第1蓋部43rおよび第2蓋部43sを介して第2容器44から固定鉄心21へ熱が侵入することは、極力抑制されている。   Here, the second container 44 is formed using a non-metallic material such as a resin, a reinforcing material reinforced resin, or ceramics as a base material. Therefore, the thermal conductivity of the second container 44 is lower than the thermal conductivity of the heat conducting portion 33 using a metal (for example, copper, aluminum, copper alloy, aluminum alloy) as a base material. For this reason, the penetration of heat from the second container 44 to the fixed iron core 21 through the first lid part 43r and the second lid part 43s of the first container 43 is suppressed as much as possible.

図2に示すように、熱伝導部33の冷却筒部33k(第2容器44)と第1容器43との間には、外側真空断熱室41が形成されている。このため第1容器43から熱伝導部33の冷却筒部33k(第2容器44)へ熱進入することは抑えられている。ひいては、熱伝導部33の冷却筒部33kを介して固定鉄心21および超電導コイル22に熱進入することは抑えられている。   As shown in FIG. 2, an outer vacuum heat insulating chamber 41 is formed between the cooling cylinder 33 k (second container 44) and the first container 43 of the heat conducting unit 33. For this reason, heat entry from the first container 43 to the cooling cylinder part 33k (second container 44) of the heat conducting part 33 is suppressed. As a result, the heat intrusion to the fixed iron core 21 and the superconducting coil 22 through the cooling cylinder portion 33k of the heat conducting portion 33 is suppressed.

本実施例によれば、図2に示すように、第3容器45は、軸芯P1に沿って延設された筒部45wと、筒部45wの軸長方向の一端45eに径外方向に連設された第1フランジ45xと、筒部45wの軸長方向の他端45fに径外方向に連設された第2フランジ45yとを有する。第1フランジ45xの外周部および第2フランジ45yの外周部は、第2容器44に対向して支持されている。   According to the present embodiment, as shown in FIG. 2, the third container 45 has a cylindrical portion 45 w extending along the axis P <b> 1 and an end 45 e in the axial length direction of the cylindrical portion 45 w in a radially outward direction. It has the 1st flange 45x provided in a row, and the 2nd flange 45y provided in the radial direction at the other end 45f of the axial direction of the cylinder part 45w. The outer periphery of the first flange 45x and the outer periphery of the second flange 45y are supported to face the second container 44.

第2容器44と第3容器45とで、真空断熱室10の一部をなす断熱室10wが形成されている。断熱室10wは、固定鉄心21および超電導コイル22を収容している。   The second container 44 and the third container 45 form a heat insulating chamber 10 w that forms part of the vacuum heat insulating chamber 10. The heat insulation chamber 10w accommodates the fixed iron core 21 and the superconducting coil 22.

図2に示すように、内側真空断熱室42は、筒形状の中間室42mと、中間室42mの軸長方向の一端に連通するリング状の第1端室42xと、中間室42mの軸長方向の他端に連通するリング状の第2端室42yとを有する。第1端室42xは、固定鉄心21の軸長方向の一端部21e、超電導コイル22の軸長方向の一端部22eを断熱室10wを介して包囲し、真空断熱している。第2端室42yは、固定鉄心21の軸長方向の他端部21f、超電導コイル22の軸長方向の他端部22fを断熱室10wを介して包囲しており、真空断熱している。これにより固定鉄心21および超電導コイル22を極低温状態に維持させるのに貢献できる。   As shown in FIG. 2, the inner vacuum heat insulation chamber 42 includes a cylindrical intermediate chamber 42m, a ring-shaped first end chamber 42x communicating with one end in the axial length direction of the intermediate chamber 42m, and an axial length of the intermediate chamber 42m. And a ring-shaped second end chamber 42y communicating with the other end in the direction. The first end chamber 42x surrounds the one end portion 21e in the axial length direction of the fixed iron core 21 and the one end portion 22e in the axial length direction of the superconducting coil 22 via the heat insulating chamber 10w, thereby performing vacuum insulation. The second end chamber 42y surrounds the other end portion 21f in the axial length direction of the fixed iron core 21 and the other end portion 22f in the axial length direction of the superconducting coil 22 via the heat insulating chamber 10w, thereby performing vacuum insulation. Thereby, it can contribute to maintaining the fixed iron core 21 and the superconducting coil 22 in a cryogenic state.

以上説明したように本実施例によれば、透磁ヨークとして機能する固定鉄心21は、超電導コイル22が形成する磁場の磁束を透過させるように、超電導コイル22の近傍に配置されている。極低温発生部3のコールドヘッド32により熱伝導部33の冷却筒部33kは、極低温状態に冷却される。このように極低温状態に冷却される熱伝導部33の冷却筒部33kは、固定鉄心21の外周部21pと熱的に接触して、固定鉄心21を冷却する。このように固定鉄心21が冷却されると、固定鉄心21の近傍に配置されている超電導コイル22の温度が低温状態に維持される。このため、万一、超電導コイル22側に熱侵入が発生したとしても、あるいは、外乱やモータ負荷の急激な増加等によって、冷凍機30の冷凍出力が追いつかないときであっても、大きな冷熱容量を有する固定鉄心21が超電導コイル22を低温状態に維持させる。このため、超電導コイル22の昇温が抑制され、超電導コイル22の超電導状態が良好に維持される。   As described above, according to the present embodiment, the fixed iron core 21 functioning as a magnetically permeable yoke is disposed in the vicinity of the superconducting coil 22 so as to transmit the magnetic flux formed by the superconducting coil 22. The cooling cylinder portion 33k of the heat conducting portion 33 is cooled to a cryogenic state by the cold head 32 of the cryogenic temperature generating portion 3. In this way, the cooling cylinder portion 33 k of the heat conducting portion 33 that is cooled to an extremely low temperature state is in thermal contact with the outer peripheral portion 21 p of the fixed iron core 21 to cool the fixed iron core 21. When the fixed iron core 21 is thus cooled, the temperature of the superconducting coil 22 arranged in the vicinity of the fixed iron core 21 is maintained at a low temperature. For this reason, even if heat intrusion occurs on the superconducting coil 22 side, or even when the refrigeration output of the refrigerator 30 cannot catch up due to a disturbance or a sudden increase in motor load, a large cooling capacity The fixed iron core 21 having the above maintains the superconducting coil 22 in a low temperature state. For this reason, the temperature rise of the superconducting coil 22 is suppressed, and the superconducting state of the superconducting coil 22 is well maintained.

特に、熱伝導部33の冷却筒部33kは、固定鉄心21のうち半径が大きな外周部21pと熱的に接触するため、熱伝導部33の冷却筒部33kと固定鉄心21の外周部21pとの接触面積を増加させることができ、固定鉄心21の冷却に有利である。ここで、固定鉄心21の体積は超電導コイル22よりも大きく、固定鉄心21の蓄冷量は大きい。   In particular, the cooling cylinder part 33k of the heat conduction part 33 is in thermal contact with the outer peripheral part 21p having a large radius in the fixed iron core 21, so that the cooling cylinder part 33k of the heat conduction part 33 and the outer peripheral part 21p of the fixed iron core 21 are This is advantageous in cooling the fixed iron core 21. Here, the volume of the fixed iron core 21 is larger than that of the superconducting coil 22, and the cold storage amount of the fixed iron core 21 is large.

このように本実施例では、超電導コイル22を直接的に冷却させるのではなく、超電導コイル22に隣設すると共に超電導コイル22よりも熱容量が大きな固定鉄心21を熱伝導部33により積極的に冷却させることにしている。このため超電導コイル22に局部的に昇温が発生したとしても、固定鉄心21の冷熱により超電導コイル22を速やかに冷却させることができる。   Thus, in the present embodiment, the superconducting coil 22 is not directly cooled, but the fixed iron core 21 that is adjacent to the superconducting coil 22 and has a larger heat capacity than the superconducting coil 22 is actively cooled by the heat conducting portion 33. I will let you. For this reason, even if the temperature rises locally in the superconducting coil 22, the superconducting coil 22 can be quickly cooled by the cold heat of the fixed core 21.

更に本実施例によれば、熱伝導部33を構成する材料(例えば、銅、アルミニウム、銅合金、アルミニウム合金)は、固定鉄心21を構成する材料(例えば鉄系材料)よりも、大きな線膨張係数(熱収縮率に相当)を有する。この場合、熱伝導部33の冷却筒部33kが固定鉄心21を同軸的に包囲しているとき、熱伝導部33の冷却筒部33kの径内方向への熱収縮量が確保される。   Furthermore, according to the present embodiment, the material (for example, copper, aluminum, copper alloy, aluminum alloy) constituting the heat conducting portion 33 has a larger linear expansion than the material (for example, iron-based material) constituting the fixed iron core 21. It has a coefficient (corresponding to the heat shrinkage rate). In this case, when the cooling cylinder part 33k of the heat conducting part 33 surrounds the fixed core 21 coaxially, the amount of heat shrinkage in the radial direction of the cooling cylinder part 33k of the heat conducting part 33 is ensured.

ここで、超電導モータ装置1の組付は一般的には極低温状態ではなく、極低温状態よりも高い温度領域、例えば常温領域において行われる。これに対して、超電導モータ装置1の使用時には、熱伝導部33、固定鉄心21および超電導コイル22は極低温状態に維持される。このため超電導モータ装置1が使用されるときには、熱伝導部33の冷却筒部33kが径方向に熱収縮する熱収縮量をδ33とし、固定鉄心21が径方向に熱収縮する熱収縮量をδ21とすると、δ33はδ21よりも大きい(δ33>δ21)。このため電導モータ装置1の使用時には、熱導部33の冷却筒部33kが径内方向に熱収縮するため、固定鉄心21を締まり嵌めでき、ひいては、固定鉄心21の外周部21pに密着することができる。これにより熱導部33の冷却筒部33kと固定鉄心21の外周部21pとの境界における熱伝導率を高めることができる。 Here, the assembly of the superconducting motor device 1 is generally not performed in a cryogenic state but in a temperature region higher than the cryogenic state, for example, a room temperature region. On the other hand, when the superconducting motor device 1 is used, the heat conducting unit 33, the fixed iron core 21, and the superconducting coil 22 are maintained in a cryogenic state. For this reason, when the superconducting motor device 1 is used, the heat shrinkage amount in which the cooling cylinder portion 33k of the heat conducting portion 33 thermally shrinks in the radial direction is δ33, and the heat shrinkage amount in which the fixed iron core 21 is thermally contracted in the radial direction is δ21. Then, δ33 is larger than δ21 (δ33> δ21). Therefore when using the conductive motor device 1, the cooling cylinder portion 33k of the heat transfer guide portion 33 is heat shrunk radially inward direction, can interference fit the stator core 21, thus, brought into close contact with the outer peripheral portion 21p of the stator core 21 be able to. Thereby increasing the thermal conductivity at the boundary between the outer peripheral portion 21p of the cooling cylinder portion 33k and the fixed iron core 21 of the heat transfer guide unit 33.

加えて本実施例によれば、熱伝導部33の冷却筒部33kを構成する材料は非磁性材料または常磁性材料であり、例えば、銅、アルミニウム、銅合金、アルミニウム合金であり、鉄系等のように強磁性材料ではない。この場合、固定鉄心21を通過する磁束が固定鉄心21の外周部21pから外方に洩れることを抑制できる。   In addition, according to the present embodiment, the material constituting the cooling cylinder portion 33k of the heat conducting portion 33 is a nonmagnetic material or a paramagnetic material, such as copper, aluminum, a copper alloy, an aluminum alloy, and an iron-based material. It is not a ferromagnetic material. In this case, the magnetic flux passing through the fixed iron core 21 can be prevented from leaking outward from the outer peripheral portion 21p of the fixed iron core 21.

超電導モータ装置1が回転駆動するときには、回転子27の回転に伴いモータ反力が発生する。ここで、モータ反力を熱伝導部33の冷却筒部33kで積極的に受ける構造も考えられる。しかしこの場合、熱伝導部33の冷却筒部33kに対する支持強度を高める必要があり、ハウジングとして機能する第1容器43に熱伝導部33の冷却筒部33kを積極的に支持させる構造が必要とされる。この場合、常温側に近い第1容器43と極低温状態の熱伝導部33の冷却筒部33kとの接触面積が増加する構造となり易い。これは、熱伝導部33の冷却筒部33kの冷熱が第1容器43側に逃げるおそれがある。この場合、熱伝導部33の冷却筒部33kの低温維持、固定鉄心21および超電導コイル22の低温維持を考慮すると、好ましくない。   When the superconducting motor device 1 is rotationally driven, a motor reaction force is generated as the rotor 27 rotates. Here, a structure in which the motor reaction force is positively received by the cooling cylinder portion 33k of the heat conducting portion 33 is also conceivable. However, in this case, it is necessary to increase the support strength of the heat conduction part 33 with respect to the cooling cylinder part 33k, and a structure in which the cooling container part 33k of the heat conduction part 33 is positively supported by the first container 43 functioning as a housing is required. Is done. In this case, a structure in which the contact area between the first container 43 near the normal temperature side and the cooling cylinder portion 33k of the heat conducting portion 33 in the cryogenic state is likely to be increased. This may cause the cold heat of the cooling cylinder portion 33k of the heat conducting portion 33 to escape to the first container 43 side. In this case, considering the low temperature maintenance of the cooling cylinder portion 33k of the heat conducting portion 33 and the low temperature maintenance of the stationary iron core 21 and the superconducting coil 22, this is not preferable.

この点について本実施例によれば、図2に示すように、対向部材として機能する第2容器44の対向部分44r,44pは、固定鉄心21の外周部21pのうち熱伝導部33の冷却筒部33kが熱的に接触している接触部分以外の部分である一端部21eおよび他端部21fに対向している。この結果、第2容器44の対向部分44r,44pは、固定鉄心21の外周部21pに対向しており、モータ反力に対向しており、モータ反力を受けることができる。このように本実施例によれば、モータ反力を熱伝導部33の冷却筒部33kではなく、対向部材として機能する第2容器44の対向部分44r,44pで積極的に受けることを意図している。第2容器44は、ハウジングとして機能する第1容器43の第1蓋部43r,第2蓋部43sに支持されているため、対向部分44r,44pはモータ反力に良好に対向できる。   In this regard, according to the present embodiment, as shown in FIG. 2, the opposing portions 44 r and 44 p of the second container 44 functioning as an opposing member are the cooling cylinders of the heat conducting portion 33 in the outer peripheral portion 21 p of the fixed iron core 21. The portion 33k is opposed to the one end 21e and the other end 21f, which are portions other than the contact portion in thermal contact. As a result, the opposed portions 44r and 44p of the second container 44 are opposed to the outer peripheral portion 21p of the fixed iron core 21, are opposed to the motor reaction force, and can receive the motor reaction force. Thus, according to the present embodiment, it is intended that the motor reaction force is positively received not by the cooling cylinder portion 33k of the heat conducting portion 33 but by the opposed portions 44r and 44p of the second container 44 functioning as a facing member. ing. Since the second container 44 is supported by the first lid portion 43r and the second lid portion 43s of the first container 43 functioning as a housing, the facing portions 44r and 44p can favorably face the motor reaction force.

熱伝導部33の冷却筒部33kと固定鉄心21との接触面積をSAし、対向部材である第2容器44と固定鉄心21との接触面積をSBとすると、SA>SBとされている。このため、熱伝導部33の冷却筒部33kにより固定鉄心21を冷却させ易い。場合によっては、SA<SBとしても良い。対向部材である第2容器44と固定鉄心21との接触面積SBが大きいため、第2容器44がモータ反力を受けるのに有利である。なお必要に応じて、SA=SB、SA≒SBでも良い。   SA> SB, where SA is the contact area between the cooling cylinder portion 33k of the heat conducting section 33 and the fixed iron core 21, and SB is the contact area between the second container 44 and the fixed iron core 21, which are opposing members. For this reason, it is easy to cool the fixed iron core 21 by the cooling cylinder portion 33 k of the heat conducting portion 33. In some cases, SA <SB may be satisfied. Since the contact area SB between the second container 44 as the opposing member and the fixed iron core 21 is large, it is advantageous for the second container 44 to receive the motor reaction force. Note that SA = SB and SA≈SB may be used as necessary.

図3は実施例2を示す。本実施例は基本的には実施例1と同様の構成および作用効果を有するため、図1および図2を準用する。図3に示すように、固定鉄心21は、これの周方向に間隔を隔てて並設された複数のティース部210を有する。ティース部210は径内方向に突出する。ティース部210と超電導コイル22との間には、ティース用熱伝導材330が設けられている。ティース用熱伝導材330は、固定鉄心21のティース部210を介して超電導コイル22を冷却させるものであり、固定鉄心21の材料よりも高い熱伝導率をもつ熱伝導材料(例えば、銅、アルミニウム、銅合金、アルミニウム合金)を基材として形成されている。   FIG. 3 shows a second embodiment. Since the present embodiment basically has the same configuration and operational effects as the first embodiment, FIGS. 1 and 2 are applied mutatis mutandis. As shown in FIG. 3, the fixed iron core 21 has a plurality of teeth portions 210 arranged side by side in the circumferential direction with a space therebetween. The teeth part 210 protrudes in the radial inner direction. Between the teeth part 210 and the superconducting coil 22, a heat conductive material 330 for teeth is provided. The heat conductive material 330 for teeth cools the superconducting coil 22 via the teeth portion 210 of the fixed iron core 21, and has a higher heat conductivity than the material of the fixed iron core 21 (for example, copper, aluminum, etc.). , Copper alloy, aluminum alloy).

ティース用熱伝導材330は、固定鉄心21のティース部210の側面210sに対面接触している。ティース用熱伝導材330は、固定鉄心21のティース部210により冷却され、ひいては超電導コイル22を冷却させる。ティース部210では磁束Ma(図3参照)は、固定鉄心21の径方向に透過する。このためティース用熱伝導材330は、ティース部210を透過する磁束Maに沿って配向されており、磁束Maの透過を妨げることが抑制されており、超電導モータ2の出力が良好に維持される。   The thermal conductive material 330 for teeth is in contact with the side surface 210s of the tooth portion 210 of the fixed iron core 21. The heat conductive material 330 for teeth is cooled by the tooth portion 210 of the fixed iron core 21 and eventually cools the superconducting coil 22. In the tooth portion 210, the magnetic flux Ma (see FIG. 3) is transmitted in the radial direction of the fixed iron core 21. For this reason, the heat conductive material 330 for teeth is oriented along the magnetic flux Ma that passes through the tooth portion 210, and the transmission of the magnetic flux Ma is prevented from being prevented, and the output of the superconducting motor 2 is favorably maintained. .

図4は実施例3を示す。本実施例は基本的には実施例1,2と同様の構成および作用効果を有するため、図1および図2を準用する。図4に示すように、ティース用熱伝導材330は、固定鉄心21の外周部21pを包囲する熱伝導部33に連設部333を介して連設されていり、熱伝導部33と一体的とされている。故に、熱伝導部33が極低温発生部3のコールドヘッド32で低温に冷却されると、ティース用熱伝導材330も速やかに低温に冷却され、超電導コイル22を冷却させ易い。これにより超電導モータ2の出力が良好に維持される。連設部333は、固定鉄心21の軸長方向の端部21e,21f側(図2参照)に配置されている。   FIG. 4 shows a third embodiment. Since this embodiment basically has the same configuration and effects as the first and second embodiments, FIGS. 1 and 2 are applied mutatis mutandis. As shown in FIG. 4, the heat conductive material 330 for the teeth is connected to the heat conductive portion 33 that surrounds the outer peripheral portion 21 p of the fixed core 21 via the continuous portion 333, and is integrated with the heat conductive portion 33. It is said that. Therefore, when the heat conducting section 33 is cooled to a low temperature by the cold head 32 of the cryogenic temperature generating section 3, the teeth heat conducting material 330 is also quickly cooled to a low temperature, and the superconducting coil 22 is easily cooled. Thereby, the output of the superconducting motor 2 is maintained well. The continuous portion 333 is disposed on the end portions 21e, 21f side (see FIG. 2) of the fixed core 21 in the axial length direction.

図5は実施例4を示す。本実施例は基本的には実施例1,2と同様の構成および作用効果を有するため、図1を準用する。図5に示すように、対向部材として機能する第2容器44の対向部分44r,44pは、固定鉄心21の外周部21pのうち一端部21eおよび他端部21fに対向している。この結果、第2容器44は、固定鉄心21の外周部21pに対向しており、モータ反力に対向しており、モータ反力を受けることができる。このようにモータ反力を熱伝導部33ではなく、対向部材として機能する第2容器44の対向部分44r,44pで積極的に受けることを意図している。更に第2容器44と第1容器43との間には、径方向に延設された補強部材445が介在している。これによりモータ反力が大きいときであっても、モータ反力を一層良好に受けることができる。補強部材445は対向部分44r,44pの外周側に配置されており、対向部分44r,44pを支持する。   FIG. 5 shows a fourth embodiment. Since this embodiment basically has the same configuration and effects as the first and second embodiments, FIG. 1 is applied mutatis mutandis. As shown in FIG. 5, the facing portions 44 r and 44 p of the second container 44 that function as a facing member are opposed to the one end 21 e and the other end 21 f of the outer peripheral portion 21 p of the fixed core 21. As a result, the second container 44 faces the outer peripheral portion 21p of the fixed iron core 21, faces the motor reaction force, and can receive the motor reaction force. Thus, it is intended that the motor reaction force is positively received not by the heat conducting portion 33 but by the facing portions 44r and 44p of the second container 44 that functions as a facing member. Further, a reinforcing member 445 extending in the radial direction is interposed between the second container 44 and the first container 43. Thereby, even when the motor reaction force is large, the motor reaction force can be received even better. The reinforcing member 445 is disposed on the outer peripheral side of the opposed portions 44r and 44p, and supports the opposed portions 44r and 44p.

図6は実施例5を示す。本実施例は基本的には実施例1,2と同様の構成および作用効果を有するため、図2を準用する。図6に示すように、冷凍機30側のコールドヘッド32と熱伝導部33との間には、断面でU形状をなす中間伝熱機構600が設けられている。中間伝熱機構600の一端部は、中間材508を介して熱伝導部33のヘッド部33hに螺子507で止められている。中間伝熱機構600の他端部は、中間材508を介してコールドヘッド32に螺子509で止められている。中間材508は高い熱伝導性をもち、熱接触性を高めるべく軟質な材料(例えばインジウム、インジウム合金)で形成されている。中間伝熱機構600は、高い熱伝導率を有する金属(例えば、銅、アルミニウム、銅合金、アルミニウム合金)で形成された金属板601を積層した積層板602で形成されている。コールドヘッド32からの冷熱は、中間伝熱機構600を介して熱伝導部33のヘッド部33hに伝達される。中間伝熱機構600は断面でU形状をなしているため、熱伝導性ばかりか、振動吸収性にも優れている。このため超電導モータ2と冷凍機30との間の振動伝搬を抑えるのに有利である。   FIG. 6 shows a fifth embodiment. Since this embodiment basically has the same configuration and effects as the first and second embodiments, FIG. 2 is applied mutatis mutandis. As shown in FIG. 6, an intermediate heat transfer mechanism 600 having a U shape in cross section is provided between the cold head 32 on the refrigerator 30 side and the heat conducting unit 33. One end portion of the intermediate heat transfer mechanism 600 is fixed to the head portion 33h of the heat conducting portion 33 with a screw 507 via an intermediate member 508. The other end of the intermediate heat transfer mechanism 600 is fixed to the cold head 32 with a screw 509 via an intermediate member 508. The intermediate material 508 has a high thermal conductivity and is formed of a soft material (for example, indium or an indium alloy) so as to improve the thermal contact property. The intermediate heat transfer mechanism 600 is formed of a laminated plate 602 obtained by laminating metal plates 601 made of a metal having high thermal conductivity (for example, copper, aluminum, copper alloy, aluminum alloy). The cold heat from the cold head 32 is transmitted to the head portion 33 h of the heat conducting portion 33 through the intermediate heat transfer mechanism 600. Since the intermediate heat transfer mechanism 600 is U-shaped in cross section, it has not only thermal conductivity but also excellent vibration absorption. This is advantageous for suppressing vibration propagation between the superconducting motor 2 and the refrigerator 30.

図7は実施例6を示す。本実施例は基本的には実施例1,2と同様の構成および作用効果を有するため、図2を準用する。図7に示すように、冷凍機30側のコールドヘッド32と熱伝導部33との間には、金属網線の集合体である中間伝熱機構700が設けられている。中間伝熱機構700は、金属網線の集合体701と、金属網線の集合体701は溶接、ろう付け、半田付け、かしめ、螺子止め等によって接合されているフランジ702,703とを有する。フランジ702は、熱伝導部33のヘッド部33kに螺子708で止められている。フランジ703は、コールドヘッド32に螺子709で止められている。集合体701は、高い熱伝導率を有する金属(例えば、銅、アルミニウム、銅合金、アルミニウム合金)の網で形成されている。なお、フランジ702,703を熱伝導部33,コールドヘッド32に溶接、ろう付け、または、半田付けで固定することにしても良い。集合体701は金属網線の集合体であるため、熱伝導性ばかりか、振動吸収性にも優れている。このため超電導モータ2と冷凍機30との間の振動伝搬を抑えるのに有利である。   FIG. 7 shows a sixth embodiment. Since this embodiment basically has the same configuration and effects as the first and second embodiments, FIG. 2 is applied mutatis mutandis. As shown in FIG. 7, an intermediate heat transfer mechanism 700, which is an assembly of metal mesh wires, is provided between the cold head 32 on the refrigerator 30 side and the heat conducting unit 33. The intermediate heat transfer mechanism 700 includes a metal mesh wire assembly 701 and metal mesh wire assembly 701 having flanges 702 and 703 joined by welding, brazing, soldering, caulking, screwing, or the like. The flange 702 is fixed to the head portion 33 k of the heat conducting portion 33 with a screw 708. The flange 703 is fixed to the cold head 32 with a screw 709. The aggregate 701 is formed of a net of metal (for example, copper, aluminum, copper alloy, aluminum alloy) having high thermal conductivity. The flanges 702 and 703 may be fixed to the heat conducting portion 33 and the cold head 32 by welding, brazing, or soldering. Since the aggregate 701 is an aggregate of metal mesh wires, it is excellent not only in thermal conductivity but also in vibration absorption. This is advantageous for suppressing vibration propagation between the superconducting motor 2 and the refrigerator 30.

上記した実施例1によれば、回転子27は、軸心P1の回りで回転可能に支持された回転軸28と、回転軸28の外周部にこれの周方向に間隔を隔てて配置された複数個の永久磁石部29とを有する。しかしこれに限らず、固定子20側に永久磁石部が設けられており、回転子27側に超電導コイル22が設けられていても良い。上記した実施例によれば、車載用の超電導モータ装置1に適用しているが、車載用に限らず、定置用でも良い。上記した実施例によれば、超電導モータ装置1は回転タイプであるため、可動子は回転子27とされているが、可動子を直動させる直動タイプのリニアモータでも良い。この場合、固定子20は一方向に延設された形状となり、可動子を直動させる可動磁場を発生させる。   According to the first embodiment described above, the rotor 27 is disposed on the outer peripheral portion of the rotary shaft 28 with a spacing in the circumferential direction thereof, which is supported rotatably around the axis P1. A plurality of permanent magnet portions 29. However, the present invention is not limited thereto, and the permanent magnet portion may be provided on the stator 20 side, and the superconducting coil 22 may be provided on the rotor 27 side. According to the above-described embodiment, the present invention is applied to the in-vehicle superconducting motor device 1, but the present invention is not limited to in-vehicle use but may be stationary. According to the above-described embodiment, since the superconducting motor device 1 is a rotary type, the movable element is the rotor 27. However, a linear motion type linear motor that linearly moves the movable element may be used. In this case, the stator 20 has a shape extending in one direction, and generates a movable magnetic field that moves the mover linearly.

上記した実施例によれば、回転子27が永久磁石部29を有し、固定子20は、固定鉄心21と、固定鉄心21に巻回されて保持された超電導コイル22とを有するが、これに限られるものではない。固定子が永久磁石部を有し、回転子が超電導コイルを有する構造でも良い。実施例1では、固定鉄心21は筒形状とされているが、周方向に複数に分割された分割体を周方向に組み付けて筒体としても良い。   According to the above-described embodiment, the rotor 27 has the permanent magnet portion 29, and the stator 20 has the fixed iron core 21 and the superconducting coil 22 wound around the fixed iron core 21. It is not limited to. The stator may have a permanent magnet portion and the rotor may have a superconducting coil. In the first embodiment, the fixed iron core 21 has a cylindrical shape, but a plurality of divided bodies divided in the circumferential direction may be assembled in the circumferential direction to form a cylindrical body.

ある実施例に特有の構造および機能は他の実施例にも適用できる。例えば実施例2〜実施例7の構造を実施例1に適用しても良い。その他、本発明は上記した実施形態および実施例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。   Structures and functions specific to one embodiment can be applied to other embodiments. For example, the structures of the second to seventh embodiments may be applied to the first embodiment. In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and can be implemented with appropriate modifications within a range not departing from the gist.

上記した記載から次の技術的思想も把握できる。
[付記項1]給電に伴い磁場を発生させる超電導部材と、ティース部をもち前記超電導部材が形成する磁場の磁束が透過する透磁ヨークと、ティース部と超電導部材との間に配置されたティース用熱伝導材とを具備しており、ティース用熱伝導材は、透磁ヨークのティース部を介して超電導部材を冷却させるように、透磁ヨークの材料よりも高い熱伝導率をもつ熱伝導材料を基材とすることを特徴とする超電導装置。ティース部が冷却され、超電導部材が冷却される。
[付記項2]給電に伴い磁場を発生させる超電導部材と、前記超電導部材が形成する磁場の磁束が透過する透磁ヨークと、低温部により低温状態に冷却され、前記透磁ヨークと熱的に接触して前記透磁ヨークを冷却する熱伝導部とを具備することを特徴とする超電導装置。
The following technical idea can also be grasped from the above description.
[Additional Item 1] A superconducting member that generates a magnetic field in response to power feeding, a magnetically permeable yoke that has a tooth portion and transmits magnetic flux of the magnetic field formed by the superconducting member, and a tooth that is disposed between the tooth portion and the superconducting member. The heat conductive material for teeth has a higher thermal conductivity than the material of the magnetically permeable yoke so as to cool the superconducting member via the teeth portion of the magnetically permeable yoke. A superconducting device comprising a material as a base material. A teeth part is cooled and a superconducting member is cooled.
[Additional Item 2] A superconducting member that generates a magnetic field in response to power supply, a magnetically permeable yoke that transmits magnetic flux of the magnetic field formed by the superconducting member, and is cooled to a low temperature state by a low-temperature portion, and is thermally coupled to the permeable yoke. A superconducting device comprising: a heat conducting part that contacts and cools the magnetically permeable yoke.

本発明は例えば産業用、車載用、医療用の超電導モータ装置等の超電導装置に利用することができる。   The present invention can be used for superconducting devices such as industrial, in-vehicle, and medical superconducting motor devices.

1は超電導モータ装置(超電導装置)、2は超電導モータ、20は固定子、21は固定鉄心(透磁ヨーク)、210はティース部、22は超電導コイル(超電導部材)、27は回転子(可動子)、3は極低温発生部(低温部)、30は冷凍機、32はコールドヘッド、33は熱伝導部、33hはヘッド部、33kは冷却筒部、330はティース用熱伝導材、333は連設部、4は容器、41は外側真空断熱室、42は内側真空断熱室、43は第1容器、44は第2容器(対向部材)、45は第3容器、46は第4容器、41は外側真空断熱室、42は内側真空断熱室を示す。   1 is a superconducting motor device (superconducting device), 2 is a superconducting motor, 20 is a stator, 21 is a stationary iron core (magnetically permeable yoke), 210 is a teeth portion, 22 is a superconducting coil (superconducting member), and 27 is a rotor (movable) Child), 3 is a cryogenic temperature generation part (low temperature part), 30 is a refrigerator, 32 is a cold head, 33 is a heat conduction part, 33h is a head part, 33k is a cooling cylinder part, 330 is a heat conduction material for teeth, 333 Is a connecting portion, 4 is a container, 41 is an outer vacuum heat insulating chamber, 42 is an inner vacuum heat insulating chamber, 43 is a first container, 44 is a second container (opposing member), 45 is a third container, and 46 is a fourth container. , 41 indicates an outer vacuum heat insulating chamber, and 42 indicates an inner vacuum heat insulating chamber.

Claims (6)

給電に伴い磁場を発生させる超電導部材と、
前記超電導部材が形成する磁場の磁束が透過する透磁ヨークと、
低温部により低温状態に冷却され、前記透磁ヨークと熱的に接触して前記透磁ヨークを冷却する熱伝導部とを具備することを特徴とする超電導装置。
A superconducting member that generates a magnetic field with power supply;
A magnetically permeable yoke through which magnetic flux formed by the superconducting member is transmitted;
A superconducting device comprising: a heat conducting portion that is cooled to a low temperature state by a low temperature portion and that is in thermal contact with the magnetic permeable yoke to cool the magnetic permeable yoke.
請求項1において、前記透磁ヨークはこれの軸芯回りで筒形状をなしており、前記熱伝導部は、前記透磁ヨークの外周部に熱的に接触していることを特徴とする超電導装置。   2. The superconductivity according to claim 1, wherein the magnetically permeable yoke has a cylindrical shape around an axis of the permeable yoke, and the heat conducting portion is in thermal contact with an outer peripheral portion of the permeable yoke. apparatus. 請求項1または2において、前記熱伝導部を構成する材料は、前記透磁ヨークを構成する材料よりも、大きな線膨張係数を有することを特徴とする超電導装置。   3. The superconducting device according to claim 1, wherein the material constituting the heat conducting portion has a larger linear expansion coefficient than the material constituting the magnetically permeable yoke. 請求項1〜3のうちの一項において、前記透磁ヨークは、これの周方向に間隔を隔てて並設された複数のティース部を有しており、
前記ティース部と前記超電導部材との間に配置されたティース用熱伝導材が設けられており、前記ティース用熱伝導材は、前記透磁ヨークの材料よりも高い熱伝導率をもつ熱伝導材料を基材としており、前記透磁ヨークのティース部を介して前記超電導部材を冷却させることを特徴とする超電導装置。
In one of Claims 1-3, the said permeable yoke has the several teeth part arranged in parallel at intervals in the circumferential direction of this,
A thermal conductive material for teeth disposed between the teeth portion and the superconducting member is provided, and the thermal conductive material for teeth has a higher thermal conductivity than the material of the permeable yoke. The superconducting device is characterized in that the superconducting member is cooled through a tooth portion of the magnetically permeable yoke.
請求項4において、前記熱伝導部および前記ティース用熱伝導材に互いに連設されていることを特徴とする超電導装置。   5. The superconducting device according to claim 4, wherein the heat conducting part and the heat conducting material for teeth are connected to each other. 請求項1〜5のうちの一項において、前記超電導装置は、超電導モータ装置を構成しており、前記透磁ヨークのうち前記熱伝導部が熱的に接触している接触部分以外の部分に対向すると共にモータ反力に対向する対向部材を有することを特徴とする超電導装置。   6. The superconducting device according to claim 1, wherein the superconducting device constitutes a superconducting motor device, and a portion of the magnetically permeable yoke other than a contact portion where the heat conducting portion is in thermal contact. A superconducting device having a facing member facing the motor reaction force as well as facing.
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