WO2023037834A1 - 超電導回転機、並びに、これを用いた船舶、自動車、航空機及びポンプ - Google Patents

超電導回転機、並びに、これを用いた船舶、自動車、航空機及びポンプ Download PDF

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WO2023037834A1
WO2023037834A1 PCT/JP2022/031131 JP2022031131W WO2023037834A1 WO 2023037834 A1 WO2023037834 A1 WO 2023037834A1 JP 2022031131 W JP2022031131 W JP 2022031131W WO 2023037834 A1 WO2023037834 A1 WO 2023037834A1
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WO
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superconducting
spliceless
stator
rotating machine
winding
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PCT/JP2022/031131
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French (fr)
Inventor
アレクサンドル コール
武恒 中村
Original Assignee
国立大学法人京都大学
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K55/00—Dynamo-electric machines having windings operating at cryogenic temperatures
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K55/00—Dynamo-electric machines having windings operating at cryogenic temperatures
    • H02K55/02—Dynamo-electric machines having windings operating at cryogenic temperatures of the synchronous type
    • H02K55/04—Dynamo-electric machines having windings operating at cryogenic temperatures of the synchronous type with rotating field windings

Definitions

  • the present invention relates to a superconducting rotating machine, and ships, automobiles, aircraft and pumps using the same.
  • a rotating machine which is an electrical device, is classified into a DC machine and an AC machine.
  • an AC machine receives mechanical power to generate AC power or receives AC power to generate mechanical power, and is mainly classified into an induction machine and a synchronous machine.
  • An induction machine for example an induction motor, rotates by generating an induced torque in the rotor due to a rotating magnetic field generated by applying a polyphase AC voltage (in many cases, a three-phase AC voltage) to the stator windings.
  • Induction motors are widely used because they have a simple structure, are easy to maintain, and are inexpensive. However, they have problems in terms of efficiency and speed control.
  • a rotor equipped with electromagnets or permanent magnets is attracted by a rotating magnetic field generated by applying a polyphase AC voltage (in many cases, a three-phase AC voltage) to the stator windings.
  • a polyphase AC voltage in many cases, a three-phase AC voltage
  • Synchronous motors although efficient, may require additional equipment for starting and synchronizing.
  • Patent Literature 1 discloses a method of operating a superconducting rotating machine that enables induced rotation and synchronous rotation and allows the superconducting rotating machine to operate autonomously and stably.
  • the superconducting cage windings are used as stator windings. It does not capture the magnetic flux of the rotating magnetic field of the lines.
  • a shielding current flows through the superconducting cage winding, and the magnetic flux interlinking with the superconducting cage winding becomes zero (hereinafter referred to as "magnetic shielding state ”).
  • the superconducting rotor since the magnetic flux supplied from the stator is shielded in the magnetically shielded state, the superconducting rotor does not start.
  • the voltage applied to the stator windings is increased for a certain period of time until the current value (hereinafter simply referred to as "current value (Io)") flowing through the superconducting cage windings exceeds the critical current value (Ic). and/or reducing the frequency of the applied voltage to change the superconducting cage winding from a magnetic shielding state to a flux flow state, a finite resistance is generated, so that the magnetic flux is linked to the superconducting cage winding and induced. A current (flux flow current) is generated, an induced torque is generated, and the superconducting rotor is induced to rotate. ).
  • the superconducting cage winding captures the flux linkage.
  • the superconducting squirrel cage winding captures the interlinking magnetic flux (hereinafter sometimes referred to as the "flux capture state")
  • the superconducting rotor can rotate synchronously with the rotating magnetic field (hereinafter referred to as the superconducting rotation
  • the state in which the child rotates mainly by the synchronous torque is sometimes referred to as "synchronous rotation mode").
  • a squirrel cage winding using a superconducting material is generally composed of two members, a plurality of rotor bars and a pair of end rings. End rings are joined to both ends of a plurality of rotor bars, and all the rotor bars are short-circuited by the end rings.
  • the rotor bar and the end ring are usually joined with a normal-conducting alloy such as solder.
  • the present invention provides a superconducting rotating machine capable of synchronous rotation with high efficiency and low heat generation, and a ship, automobile, aircraft and pump using the same. for the purpose.
  • the inventor of the present invention found that by reviewing the structure of the conventionally used superconducting squirrel cage winding, it was possible to form a superconducting winding without using solder joints, leading to the present invention.
  • the present invention includes a stator having a cylindrical stator core and a stator winding wound around the stator core, the stator generating a rotating magnetic field, and being rotatably held by the rotating magnetic field of the stator, and a superconducting rotor having a superconducting winding having a plurality of coiled spliceless loop members made of a superconducting material, and a rotor core having slots for accommodating the spliceless loop members. It also provides a superconducting rotating machine.
  • a coiled spliceless loop member (hereinafter sometimes simply referred to as a "loop member") made of a superconducting material forms a superconducting winding that does not have a solder joint. be able to.
  • a superconducting winding using a coiled spliceless loop member made of a superconducting material can avoid heat generation at solder joints. For this reason, it is possible to suppress excessive heat generation that accompanies the increase in output, particularly for large land transportation equipment, ships, aircraft, and the like.
  • the superconducting rotating machine in which the superconducting winding includes a plurality of electrically isolated spliceless loop members.
  • the superconducting winding can be configured without using a member corresponding to the end ring of the squirrel cage winding.
  • the spliceless loop member is a sheet-like member having a notch.
  • the spliceless loop member is housed in the slot so as to be in contact with at least part of the other spliceless loop members.
  • one aspect of the present invention provides a ship, automobile, aircraft, or pump equipped with the superconducting rotating machine described above. According to this aspect, by using the above-described superconducting rotating machine, a ship, automobile, aircraft, or pump with excellent energy efficiency can be manufactured.
  • FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a magnetic shielding state, a magnetic flux flow state, and a magnetic flux trapping state; It is a schematic diagram showing an example of a motor body of a superconducting rotating machine.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing the relationship between a stator and a superconducting rotor; 1 is an explanatory diagram showing an example of the configuration of a superconducting rotor;
  • FIG. FIG. 4 is a schematic diagram illustrating one aspect of a spliceless loop member; 4 is a graph showing changes over time in electromagnetic torque at startup in comparison between the superconducting rotating machine of the embodiment and the conventional structure HTS-ISM.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing another example of the configuration of a superconducting rotor;
  • the superconducting rotating machine of this embodiment will be described below with appropriate reference to the drawings.
  • the present invention is not limited to the following embodiments.
  • the same or corresponding members are denoted by the same reference numerals, and their description may be omitted.
  • the AC voltage applied to the superconducting rotating machine is a polyphase AC voltage (e.g., three-phase AC voltage), and unless otherwise specified, the AC voltage applied to the superconducting rotating machine is Voltage means "line voltage".
  • the superconducting rotating machine of the present embodiment includes a superconducting rotor, and drives superconducting windings having a plurality of coiled spliceless loop members made of a superconducting material in a superconducting state.
  • it is an induction motor, it is a rotating machine that can be driven mainly by synchronous torque.
  • the superconducting rotor changes from the magnetic shielding state to the magnetic flux flow state to the magnetic flux trapping state, so that it can be driven mainly by synchronous torque.
  • FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a magnetic shielding state, a magnetic flux flow state, and a magnetic flux trapping state.
  • FIG. 1 shows an electromagnetic phenomenon in one loop of superconducting winding (a loop of a coiled spliceless loop member 26 in FIG. 2 which will be described later).
  • the term "spliceless loop member” means a coil-shaped material having loops that are continuously formed without joints or joints by soldering or the like.
  • the superconducting rotating machine of this embodiment When the superconducting rotating machine of this embodiment is driven, if the stationary superconducting windings are cooled below the critical temperature by the cooling device, the superconducting windings are in a superconducting state but do not capture the magnetic flux of the stator windings. state.
  • a shielding current flows through the superconducting windings, resulting in a magnetically shielded state.
  • the relationship between the current value (Io) of the shielding current flowing through the superconducting winding and the critical current value (Ic) is Io ⁇ Ic, and the magnetic flux interlinking with the superconducting winding becomes zero (Fig. 1 (A)). In this case, no synchronous torque is generated and no induced current flows, so no induced (slip) torque is generated.
  • the superconducting winding is shifted from the magnetic shielding state to the magnetic flux flow state.
  • the current value (Io) flowing through the superconducting winding is set to be higher than the critical current value (Ic) (Io>Ic), and the magnetic shielding state due to the shielding current is released.
  • Ic critical current value
  • the magnetic shielding state due to the shielding current is released.
  • the superconducting winding shifts to the flux flow state, the magnetic flux of the rotating magnetic field can interlink with the superconducting winding, and an induced current (flux flow current) flows in the superconducting winding (see FIG. 1B).
  • a finite resistance is generated between the rotating magnetic field and the superconducting rotor, and the superconducting rotor is induced to rotate (induced rotation mode).
  • the superconducting rotor is accelerated, the relative speed between the rotating magnetic field and the superconducting rotor decreases, and the current flowing in the superconducting rotor automatically decreases.
  • the superconducting rotor captures the interlinking magnetic flux, and the superconducting winding changes from the flux flow state to the magnetic flux. It shifts to the capture state (see FIG. 1(C)).
  • the superconducting rotor traps the magnetic flux of the rotating magnetic field, so that it can rotate with synchronous torque as the driving force (synchronous rotation mode).
  • the superconducting winding in this embodiment is configured by using a plurality of coil-shaped spliceless loop members formed of a superconducting material, current attenuation at the solder joints and trapping caused by this No attenuation of magnetic flux. Therefore, the superconducting rotating machine of this embodiment can sufficiently maintain the highly efficient synchronous rotation mode. Furthermore, since the superconducting rotating machine of the present embodiment does not generate heat at the solder joints, it can be driven with low heat generation even when the device is enlarged, for example. The construction of the coiled spliceless loop member will be described later.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the motor main body of the superconducting rotating machine 100 of this embodiment.
  • FIG. 3 is a 3-3 sectional view of the motor body 1 in FIG. 2, and is an explanatory diagram showing the relationship between the stator and the superconducting rotor.
  • a superconducting rotating machine 100 includes a motor main body 1.
  • the motor main body 1 includes a stator 10 that generates a rotating magnetic field and a stator 10 that is rotatably held on the inner peripheral side of the stator 10.
  • a superconducting rotor 20 is provided.
  • stator 10 and the superconducting rotor 20 are housed in a cylindrical case 30 .
  • the superconducting rotor 20 rotates around the rotating shaft 40 by applying a three-phase current to the stator 10 .
  • stator 10 As shown in FIGS. 2 and 3, the stator 10 includes a cylindrical stator core 12, and stator windings 16U, 16V, and 16W (hereinafter referred to as stator windings 16U, 16V, and 16W) wound around the stator core 12 and made of superconducting wire. A rotating magnetic field is generated by passing a three-phase current through the stator winding 16 .
  • stator 10 of the present embodiment is not limited to those having stator windings formed of superconducting wires, and stator windings formed of normal-conducting wires as in a modified example described later. may have
  • the stator core 12 is a cylindrical member with a circular cross section in the radial direction. Moreover, the stator core 12 can be made of a member in which electromagnetic steel sheets such as silicon steel sheets are laminated in the axial direction.
  • the stator core 12 is provided with slots (not shown) along the circumference at equal intervals in the axial direction of the shaft, and the stator windings 16 are accommodated in the slots.
  • the stator core 12 is fixed to the inner wall of the case 30 of the motor body 1 in FIG. 2, the stator core may be fixed to the inner wall of the case 30 via a joint.
  • a stator having slots is used in this embodiment, the present invention is not limited to this aspect, and a stator provided with open slots or grooves may be used instead of the slots. It is possible.
  • the stator winding 16 is formed by bundling a plurality of superconducting wires (in this embodiment, yttrium-based high-temperature superconducting wires), and each wire has a rectangular cross-sectional shape (however, the cross-section is not limited to do not have).
  • a superconducting wire is constructed by coating a plurality of yttrium-based high-temperature superconducting filaments with a highly conductive metal such as copper, aluminum, silver, or gold. From the viewpoint of ease of starting the superconducting rotating machine 100, the superconducting wire used for the stator windings 16 of the stator 10 has a critical temperature higher than the critical temperature of the superconducting wire used for the superconducting windings 22. It is preferable to use a superconducting wire having
  • stator windings 16 are inserted through slots on the surface of the stator core 12 and serve as coils.
  • 24 slots are provided on the inner peripheral surface side of the stator core 12 so as to be arranged at regular intervals in the circumferential direction.
  • the stator windings 16 are arranged clockwise along the circumferential direction of the stator core 12 so that a rotating magnetic field is generated in the order of the stator windings 16U, 16V, and 16W ( winding).
  • the stator windings 16 are three-phase windings and are connected to each other.
  • Superconducting rotating machine 100 is a three-phase motor, and each stator winding 16 is assigned to one of U-phase coil, V-phase coil, and W-phase coil. That is, 24 superconducting coils are arranged in the stator core 12 .
  • eight U-phase superconducting coils (stator winding 16U), eight V-phase superconducting coils (stator winding 16V), and eight W-phase superconducting coils (stator winding 16W) are It is arranged in the stator core 12 .
  • each of the eight U-phase superconducting coils is electrically connected in series
  • each of the eight V-phase superconducting coils is electrically connected in series
  • each of the eight W-phase superconducting coils is electrically connected in series.
  • the connection method of each stator winding 16 may be a series connection or a parallel connection.
  • the method of connecting each stator winding 16 is not particularly limited, and may be star connection, delta connection, or the like.
  • the winding method of the stator winding 16 around the stator core 12 may be concentrated winding or distributed winding.
  • a rotating magnetic field with four poles is formed in the stator core 12 by passing a three-phase current through the stator winding 16 .
  • the stator winding 16 has twelve turns per pole.
  • the stator winding 16U and the stator winding 16W are in the same direction, and the stator winding 16V is in the opposite direction to the stator winding 16U and the stator winding 16W. winding direction.
  • a drive circuit that applies a drive voltage to the stator windings 16 is electrically coupled to the stator 10 .
  • the superconducting rotating machine 100 of this embodiment includes a superconducting rotor 20 rotatably held on the inner peripheral side of the stator 10 .
  • the superconducting rotor 20 includes superconducting windings 22 and a rotor core 24 .
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of the configuration of a superconducting rotor. More specifically, FIG. 4A is a schematic diagram showing a cross-sectional structure of a rotor in which spliceless loop members are housed, and FIG. is a perspective view showing a state in which is arranged.
  • the superconducting rotors 20 are arranged on the inner peripheral side of the stator 10 at predetermined intervals.
  • the rotor core 24 of the superconducting rotor 20 is cylindrical and has a plurality of slots for accommodating the spliceless loop members on its outer peripheral surface.
  • the superconducting rotor 20 comprises a rotating shaft 40 coaxially attached to the rotor core 24 .
  • Superconducting rotor 20 also includes superconducting windings 22 having spliceless loop members 26 formed of a superconducting material.
  • the slot can be an open slot or a groove shape in this embodiment.
  • the rotor core 24 can be formed by laminating electromagnetic steel sheets such as silicon steel sheets in the axial direction. Although not shown, a rotating shaft receiving hole for receiving the rotating shaft 40 is formed in the central portion of the rotor core 24 . Further, in the vicinity of the outer periphery of the rotor core 24, a plurality of slots 24S provided in the axial direction are formed at predetermined intervals in the circumferential direction. In this embodiment, the slots 24S are formed parallel to the axial direction of the rotor core 24 (the angle between the axial direction of the rotor core 24 and the slots 24S is 0°). The present invention is not limited to this aspect.
  • the superconducting winding 22 is composed of a plurality of spliceless loop members including spliceless loop members 26A-26C. A plurality of spliceless loop members 26 are received in the slots 24S of the rotor core 24. As shown in FIG.
  • the spliceless loop member 26 is a loop-shaped spliceless (no joint) member formed using a sheet-shaped superconducting material (yttrium-based high-temperature superconducting material in this embodiment) having a notch.
  • the type of superconducting material is not particularly limited, and may be a bismuth-based high-temperature superconducting material or other superconducting materials.
  • the spliceless loop member 26 may be coated with a highly conductive metal such as copper, aluminum, silver, or gold.
  • one spliceless loop member 26 is accommodated in slots 24S in which a pair of long side portions (portions extending in the axial direction) are adjacent to each other. are arranged so that In this embodiment, the number of slots 24S of the rotor core 24 and the number of spliceless loop members are 22 each. From the viewpoint of optimizing the starting conditions, it is preferable that the number of stator coils (the number of stator slots) is different from the number of slots of the rotor.
  • adjacent spliceless loop members 26 are arranged so as to at least partially contact each other.
  • spliceless loop member 26B has one long side in contact with the long side of spliceless loop member 26A and the other long side is spliceless. It is in contact with the long side of the loop member 26C.
  • Each spliceless loop member 26 is arranged such that the long sides thereof overlap in the radial direction of the rotor core 24 (the depth direction of the slots 24S). However, each spliceless loop member 26 is electrically isolated because its own loop serves as a main current route.
  • the loop itself becomes the loop structure itself in the spliceless loop member 26A, but the resistance of the surface of the spliceless loop member 26A in contact with another member (another spliceless loop member 26)
  • the value (R S ) is sufficiently greater than the electrical resistance (R in ) produced by the loop structure of spliceless loop member 26A so that the resistance between spliceless loop member 26A and other spliceless loop members in contact therewith is There is no shorting and each spliceless loop member 26 is substantially electrically isolated from each other.
  • each spliceless loop member 26 is not short-circuited even though each spliceless loop member 26 is in partial contact with another spliceless loop member.
  • the superconducting winding can be easily constructed without using a member corresponding to the end ring of the squirrel cage winding.
  • the spliceless loop members 26 are electrically isolated, heat conduction is possible. Therefore, heat is diffused between the spliceless loop members 26, and a more excellent heat generation suppressing effect can be exhibited.
  • one adjacent spliceless loop member is arranged in order such that the long side of one adjacent spliceless loop member is positioned above the other spliceless loop member in the depth direction (outside the rotor core 24 in the radial direction).
  • the spliceless loop member located on the left side of the paper surface that is, the spliceless loop members 26A and 26B
  • the long side of the spliceless loop member 26A is the depth of the spliceless loop member 26B. It is arranged so as to be positioned on the upper side of the direction.
  • the long side of the spliceless loop member 26B is positioned above the spliceless loop member 26C in the depth direction.
  • the spliceless loop member 26 is formed to be longer than the axial length of the rotor core 24, and both ends protrude from the slot 24S when accommodated in the slot 24S.
  • the superconducting rotor 20 in which only the superconducting windings 22 are installed in the rotor core 24 is used.
  • a configuration having lines may be used.
  • the normal-conducting material used for the normal-conducting winding include highly conductive materials such as copper, aluminum, silver, and gold.
  • the normal conducting winding may be a conventional squirrel cage winding or a spliceless loop member.
  • the rotating shaft 40 is attached by being inserted into the rotating shaft receiving hole of the rotor core 24 .
  • the rotary shaft 40 is rotatably supported in the case 30 via a bearing such as a bearing (not shown).
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing one embodiment of a spliceless loop member.
  • a method of forming the spliceless loop member 26 will be described with reference to FIG.
  • the spliceless loop member 26 is formed using a thin sheet-shaped member 25 of yttrium-based high-temperature superconducting material.
  • a general high-temperature superconducting wire has a thin tape shape with a large aspect ratio.
  • a cut portion 25C is formed along the length direction (long side direction) at substantially the center of the sheet member 25 in the width direction (short side direction).
  • the length of the notch 25C is set as follows.
  • sheet-like member 25 ends in regions without cuts located at each end of the sheet-like member 25 (hereinafter simply referred to as "sheet-like member 25 ends"), the ends of the cuts 25C to the ends (ends in the long side direction) of the sheet-like member 25 (hereinafter simply referred to as "the width of the ends of the sheet-like member 25") It is required to be equal to or greater than the width (the width in the direction of the short side).
  • the width of the end portion of the sheet-like member 25 is large enough to allow an increase in bending strain due to the size of the loop structure.
  • the length of the cut portion 25C is preferably set so that the width of the end portion of each sheet member 25 is wider than the width of the upper portion 25A and the like to the extent that an increase in bending strain can be allowed.
  • the upper part 25A and the lower part 25B of the sheet-like member are spread in opposite directions in accordance with the directions of the arrows indicated by solid lines and arrows indicated by broken lines, which are opposite to each other in FIG. ), the sheet member 25 is looped.
  • the shape of the spliceless loop member is substantially hexagonal, but the present invention is not limited to this shape, and may be circular (elliptical). However, a desired shape such as a polygon other than a hexagon (such as a quadrangle, a pentagon, etc.) can be adopted.
  • a single spliceless loop member 26 is made conductive by laminating (stacking) a plurality of sheet-like members 25 .
  • a plurality of loop-shaped sheet-like members 25 are produced, and the plurality of loop-shaped sheet-like members 25 are stacked to form a spliceless loop member. 26 is formed (see FIG. 5(C)).
  • the number of stacks of the sheet-like members 25 varies depending on the size and thickness, but is appropriately determined according to the desired current value of the spliceless loop member 26 .
  • the method for producing the spliceless loop member 26 is not limited to the method described above. It may be spread out in a direction to form a spliceless loop member 26 . Also, the sheet members 25 may be stacked either before or after the cut portion 25C is formed. When the sheet-like members 25 are stacked before forming the cut portions 25C, the cut portions 25C can be formed collectively in a plurality of sheet-like members 25 after stacking.
  • the solder joints and the like formed by the plurality of spliceless loop members 26 can be eliminated.
  • a superconducting winding 22 can be formed (see FIG. 5(D)).
  • the superconducting rotating machine 100 configured as described above can be used, for example, in ships, automobiles (small automobiles, medium-sized automobiles, large automobiles such as buses and trucks), aircraft, pumps (for example, liquid circulation transfer pumps), heavy machinery, and railways. , mobiles including submarines, wind power generation, installations, etc., and can be installed in a wide variety of places.
  • the superconducting rotating machine 100 can be applied to a system provided with driven means such as wheels, propellers, and screws that rotate by being connected to the rotating machine.
  • the system includes, for example, the superconducting rotating machine 100, a driven means such as a wheel connected to the superconducting rotating machine 100 directly or via another member, and a cooling system capable of cooling the superconducting rotating machine 100 to a superconducting state.
  • the cooling device is not particularly limited as long as it can cool the superconducting stator 10 and the superconducting windings 22 in the superconducting rotating machine 100 to a superconducting state (below the critical temperature).
  • the control device is not particularly limited as long as it can drive and control the superconducting rotating machine 100 via a power supply device such as an inverter according to the motor drive signal.
  • the control device controls the amplitude and frequency of the AC voltage applied to the stator winding 16 of the superconducting rotating machine 100 via a power supply device such as an inverter.
  • the control device can feedback-control the rotational speed and torque of the superconducting rotating machine 100 .
  • the control device includes a slip rotation control pattern (first control pattern) used when the superconducting rotating machine 100 rotates mainly by induction (slip) torque, It is preferable to store in advance a control pattern for synchronous rotation (second control pattern) to be used for .
  • first control pattern used when the superconducting rotating machine 100 rotates mainly by induction (slip) torque
  • second control pattern synchronous rotation
  • a control pattern for sliding rotation a known control pattern used for conventional induction motors can be adopted.
  • the synchronous rotation control pattern a known control pattern
  • the control device monitors the primary current signal, which is the signal of the primary current flowing through the stator winding 16, from the superconducting rotating machine 100, so that the superconducting winding 22 and the spliceless loop member 26 are in the superconducting state. or whether or not the superconducting rotating machine 100 is driven by the synchronous torque. For example, when the rotor is driven by synchronous torque, a control pattern for synchronous rotation is applied to the superconducting rotating machine 100. Otherwise, it is assumed that the rotor is driven by induced (slip) torque. It can be configured to apply a sliding rotation control pattern.
  • the control device puts the superconducting windings 22 into the magnetic flux flow state. It can be configured to increase the applied voltage to the stator windings 16 and/or decrease the frequency of the applied voltage. Once the superconducting winding 22 (spliceless loop member 26) is in a magnetic flux flow state, it is possible to trap the interlinking magnetic flux even in a state below the critical temperature.
  • the superconducting winding 22 enters the superconducting state without capturing the magnetic flux of the stator winding 16. It is supposed to be.
  • a shielding current flows through the superconducting winding 22, and the magnetic flux interlinking with the superconducting winding 22 and the normal conducting cage windings 22B and 32B becomes zero. (See FIG. 1(A)).
  • the superconducting rotating machine 100 cannot operate in this state.
  • the control device increases the voltage applied to the stator winding 16 and/or decreases the frequency of the applied voltage until the shielding current flowing through the superconducting winding 22 exceeds the critical current, thereby reducing the superconducting winding 22.
  • the magnetic flux can be linked to the superconducting winding 22 (spliceless loop member 26) even if the temperature remains below the critical temperature (Fig. 1(B)). reference).
  • the superconducting rotor 20 is accelerated, and when the relative speed between the rotating magnetic field and the superconducting rotor 20 decreases accordingly, the current flowing through the superconducting windings 22 automatically decreases. Finally, when the current flowing through the superconducting winding 22 falls below the critical current, the superconducting winding 22 captures the interlinkage magnetic flux (see FIG. 1(C)).
  • the cooling device cools the stator winding 16 to below the critical temperature of the superconducting wire used in the winding.
  • the cooling temperature is lower than the critical temperature of the superconducting wire material used for the stator windings 16 of the stator 10 and higher than the critical temperature of the superconducting wire material used for the spliceless loop member 26.
  • the superconducting rotating machine 100 is started with the winding 22 in the normal conducting state.
  • the controller controls the stator windings 16 until the shielding current flowing through the superconducting windings 22 exceeds the critical current. is increased and/or the frequency of the applied voltage is decreased to bring the superconducting winding 22 into flux flow.
  • flux can link each superconducting winding even when the temperature remains below the critical temperature.
  • the superconducting rotor 20 is accelerated, and when the relative speed between the rotating magnetic field and the superconducting rotor 20 decreases accordingly, the current flowing through the superconducting winding 22 (spliceless loop member 26) automatically decreases. Become. Eventually, superconducting winding 22 captures the flux linkage when the current flowing through superconducting winding 22 falls below the critical current.
  • the superconducting rotating machine 100 rotates mainly by synchronous torque.
  • the control device applies the control pattern for synchronous rotation to the superconducting rotating machine 100 that rotates mainly by the synchronous torque, and drives and controls the superconducting rotating machine 100 . That is, in the superconducting state, the superconducting rotating machine 100 exhibits torque characteristics corresponding to synchronous rotation (superconducting state).
  • the superconducting rotating machine 100 configured as described above, since the superconducting winding 22 is configured using a plurality of coiled spliceless loop members 26 formed of a superconducting material, current attenuation at the solder joints and no attenuation of the trapped magnetic flux due to this. Therefore, the superconducting rotating machine of this embodiment can sufficiently maintain the highly efficient synchronous rotation mode. Furthermore, since the superconducting rotating machine of the present embodiment does not generate heat at the solder joints, it can be driven with low heat generation even when the device is enlarged, for example.
  • the superconducting winding 22 comprises a plurality of electrically isolated spliceless loop members.
  • the superconducting winding can be configured without using a member corresponding to the end ring of the cage winding.
  • the present invention has newly found that the superconducting rotating machine 100 can be driven without using a member corresponding to an end ring in the rotor.
  • the spliceless loop member 26 can be easily formed.
  • each spliceless loop member 26 is received in the slot 24S in contact with at least a portion of the other spliceless loop member, and heat is conducted between the spliceless loop members to further Exothermic suppression effect can be exhibited.
  • the superconducting rotating machine of the above embodiment can be driven in the synchronous rotation mode under the following conditions.
  • ⁇ Axis length 100.0mm
  • Fig. 6 shows the time change of the electromagnetic torque at startup in comparison with the conventional structure (HTS-ISM).
  • the superconducting rotating machine of this embodiment achieves a torque equivalent to that of a conventional superconducting rotating machine (HTS-ISM) using cage rotor windings. It can be seen that it was properly driven at In FIG. 6, the average torque after reaching a steady state is 209 N m in the conventional superconducting rotating machine (HTS-ISM) using cage rotor windings, whereas the superconducting rotating machine of this embodiment also exhibited an average torque similar to that of 220 N ⁇ m.
  • the arrangement pattern of the spliceless loop members 26 is that shown in FIG. 4, but the present invention is not limited to this aspect.
  • the arrangement pattern of the spliceless loop members 26 may be the arrangement patterns shown in FIGS. 7(A) and 7(B).
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing another aspect of the spliceless loop member.
  • the arrangement pattern of the spliceless loop members is, for example, as shown in FIG.
  • FIG. 7B a multi-loop structure in which a plurality of spliceless loop members (spliceless loop members 26G to 26I) are connected to form a single member.
  • a structure in which a plurality of spliceless loop members having such a multi-loop structure are arranged along the circumferential direction of the rotor core 24 may be used.
  • the present invention is not limited to this aspect.
  • the superconducting rotating machine 100 integrally forms a plurality of spliceless loop members into one multi-loop structure spliceless loop member, and the superconducting winding 22 is one multi-loop structure spliceless loop. You may be comprised by the member.
  • the superconducting rotor 20 has only superconducting windings 22 composed of spliceless loop members 26 as rotor windings, but the present invention is limited to this embodiment. isn't it.
  • the superconducting rotating machine 100 may have a mode in which the superconducting rotor 20 includes, in addition to the superconducting windings 22, one or more normal-conducting cage windings made of a normal-conducting material. .
  • the normal-conducting squirrel cage winding consists of, for example, a plurality of rotor bars using a normal-conducting material and a pair of annular end rings that short-circuit both ends of each rotor bar using a normal-conducting material.
  • a plurality of rotor bars using normal conducting materials can use highly conductive materials such as copper, aluminum, silver, and gold.
  • end rings using a normal conducting material can be made of a highly conductive material such as copper, aluminum, silver or gold. Each end of a rotor bar using a normal-conducting material projecting from a slot is joined to a pair of end rings using a normal-conducting material.
  • the superconducting rotating machine 100 can be driven by induction (slip) rotation driven by the normal-conducting cage winding.
  • induction slip
  • Winding 22 may be placed in flux flow.
  • the superconducting winding 22 is superconducting by monitoring the primary current signal, which is the signal of the primary current flowing through the stator winding 16, from the superconducting rotating machine 100 by the control circuit. It can be configured to determine whether or not the superconducting rotating machine 100 is in the state (whether or not the superconducting rotating machine 100 is driven by synchronous torque). For example, when the rotor is driven by synchronous torque, a control pattern for synchronous rotation is applied to the superconducting rotating machine 100. Otherwise, it is assumed that the rotor is driven by induced (slip) torque. It can be configured to apply a sliding rotation control pattern.
  • the normal-conducting winding may be a multiple spliceless loop-shaped member other than the cage winding described above.
  • the spliceless loop-shaped normal-conducting windings may have the same structure as the superconducting windings of the present embodiment, and may be installed in the rotor in the same arrangement.
  • the present invention is not limited to this aspect.
  • the stator 10 may have other windings (normal-conducting windings) using normal-conducting wires in addition to the stator windings 16, or may use normal-conducting wires instead of the superconducting wires.
  • the superconducting rotating machine 100 can be configured to form magnetic poles in the stator 10 with normal-conducting windings so that a rotating magnetic field can be generated even in the normal-conducting state. According to this configuration, for example, the superconducting rotating machine 100 can be started and driven even before the superconducting wires of the stator winding 16 become superconducting.
  • the above-mentioned superconducting wire is not limited to a yttrium-based high-temperature superconducting wire, but may be a metal-based low-temperature superconducting wire such as NbTi or Nb 3 Sn, a bismuth-based high-temperature superconducting wire, or a diboron. magnesium chloride superconducting wire.
  • a bulk material can be used as a superconducting material and/or a normal-conducting material in accordance with applications where it is desired to use a material with a large current capacity in the stator or rotor (for example, a large superconducting motor, etc.).
  • the superconducting rotating machine of the present embodiment may be configured to use spliceless loop members coated with an insulating film so as to be electrically isolated at the contact portion of each spliceless loop member.
  • the insulating film may cover the entire surface of each spliceless loop member, or the insulating film may be provided only at the contact portion of each spliceless loop.
  • Stator 10 Stator 10: Stator Core 16: Stator Winding 20: Superconducting Rotor 22: Superconducting Winding 26: Spliceless Loop Member 100: Superconducting Rotating Machine

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Abstract

筒状の固定子鉄心及び前記固定子鉄心に巻回された固定子巻線を有し、回転磁界を発生させる固定子と、前記固定子の回転磁界によって回転可能に保持され、且つ、超電導材料で形成されたコイル状のスプライスレスループ部材を複数備えた超電導巻線、並びに、前記スプライスレスループ部材を収容するスロットを備えた回転子鉄心、を有する超電導回転子と、を備えた、超電導回転機。

Description

超電導回転機、並びに、これを用いた船舶、自動車、航空機及びポンプ
　本発明は、超電導回転機、並びに、これを用いた船舶、自動車、航空機及びポンプに関する。
　電気機器である回転機は、直流機と交流機とに分類される。このうち、交流機は、機械動力を受けて交流電力を生成する又は交流電力を受けて機械動力を生成するものであり、主として誘導機と同期機とに分類される。
　誘導機、例えば誘導電動機は、固定子巻線に多相交流電圧(多くの場合三相交流電圧)を印加して発生させた回転磁界によって、回転子に誘導トルクを発生させて回転する。誘導電動機は、単純な構造であり、保守が容易で安価であること等から広く利用されているが、効率や速度制御面で難がある。
　同期機、例えば同期電動機は、固定子巻線に多相交流電圧(多くの場合三相交流電圧)を印加して発生させた回転磁界に、電磁石又は永久磁石を備えた回転子が引かれることによって回転する。同期電動機は、効率がよいものの、始動や同期引入に付加的な装置が必要な場合がある。
　近年、誘導機の構成でありながら同期回転可能な超電導回転機が提案されている（下記特許文献１参照）。例えば、特許文献１によれば、誘導回転及び同期回転が可能であり、超電導回転機を自律安定的に動作させることができる超電導回転機の運転方法が開示されている。
特開２０１３－５５７３３号公報
　例えば、上述のように従来の超電導かご形巻線を用いた超電導回転機において、運転開始前から冷却装置によって臨界温度未満に冷却され超電導状態とした場合、超電導かご形巻線は、固定子巻線の回転磁界の磁束を捕捉していない。この状態で、固定子巻線に三相交流電圧を印加すると、超電導かご形巻線には遮蔽電流が流れ、超電導かご形巻線に鎖交する磁束はゼロとなる（以下、「磁気遮蔽状態」と称することがある）。すなわち、磁気遮蔽状態においては固定子から供給される磁束が遮蔽されているため、超電導回転子が始動しない。ついで、超電導かご形巻線に流れる電流値（以下、単に「電流値（Ｉｏ）」と称することがある）が臨界電流値（Ｉｃ）を超えるまで一定時間固定子巻線への印加電圧を増大させ及び／又は当該印加電圧の周波数を減少させ、超電導かご形巻線を磁気遮蔽状態から磁束フロー状態にすると、有限の抵抗が発生するため、磁束が超電導かご形巻線に鎖交して誘導電流（磁束フロー電流）が生じ、誘導トルクが発生して、超電導回転子が誘導回転する（以下、超電導回転子が誘導トルク主動で回転している状態を「誘導回転モード」と称することがある）。
　その後、超電導回転子の回転運動が加速され、回転磁界と超電導回転子との相対速度が小さくなり、最終的に、超電導かご形巻線に流れている誘導電流（磁束フロー電流）が臨界電流を下回ると、超電導かご形巻線が鎖交磁束を捕捉する。超電導かご形巻線が鎖交磁束を捕捉した状態（以下、「磁束捕捉状態」と称することがある）になると、超電導回転子は回転磁界に対して同期回転することができる（以下、超電導回転子が同期トルク主動で回転している状態を「同期回転モード」と称することがある）。
　ここで、超電導材料を用いたかご形巻線は、一般に、複数のローターバーと一対のエンドリングとの２つの部材で構成される。複数のローターバーの両端に各々エンドリングが接合されており、全てのローターバーがエンドリングで短絡されている。ローターバーとエンドリングとは通常ハンダ等の常電導合金等で接合される。
　一方、超電導材料で構成されたかご形巻線等において、かご形巻線の抵抗が完全にゼロであると、磁束が十分に捕捉され、永久磁石モータのような理想的な特性が実現される。しかし、かご形巻線にハンダ接合部などの抵抗が存在していると、当該抵抗によって電流が少し減衰してしまい、結果、同期運転モード時に捕捉している磁束が減衰してしまう。これにより、厳密な高効率の同期回転状態を十分に確立することは困難となる。
　また、特に大形モータ等では、回転子巻線に大きな電流が流れるため、電流がハンダ接合部を流れる際に大きな発熱が生じてしまう。このような、発熱を回避する方法の一つとしては超電導状態を保ったまま部材を接合できる超電導接続技術が考えられるが、高温超電導材料では技術的に極めて難しく、現状その成功も限定的である。
　上述の課題を解決すべく、本発明は、高効率で同期回転が可能であり、且つ、低発熱で駆動可能な超電導回転機、並びに、これを用いた船舶、自動車、航空機及びポンプを提供することを目的とする。
　本発明の発明者は、従来用いられていた超電導かご形巻線の構造を見直すことで、ハンダによる接合部を用いることなく超電導巻線を形成できることを見出し、本発明に至った。
　本発明は、筒状の固定子鉄心及び前記固定子鉄心に巻回された固定子巻線を有し、回転磁界を発生させる固定子と、前記固定子の回転磁界によって回転可能に保持され、且つ、超電導材料で形成されたコイル状のスプライスレスループ部材を複数備えた超電導巻線、並びに、前記スプライスレスループ部材を収容するスロットを備えた回転子鉄心、を有する超電導回転子と、を備えた、超電導回転機を提供する。
　上述のように、超電導材料で形成されたコイル状のスプライスレスループ部材（以下、単に「ループ部材」と称することがある。）を用いると、ハンダ接合部を有さない超電導巻線を形成することができる。これにより、超電導巻線のハンダ接合部における電流の減衰を回避できるため、「同期回転状態」にて捕捉している磁束の減衰を効果的に抑制でき、厳密に高効率の同期回転状態を維持することができる。さらに、超電導材料で形成されたコイル状のスプライスレスループ部材を用いた超電導巻線は、ハンダ接合部における発熱も回避できる。このため、特に、大型陸上輸送機器や船舶、航空機用途など、大出力化に伴う過大な発熱を抑制することができる。
　本発明の一態様としては、前記超電導巻線が、電気的に隔離された複数のスプライスレスループ部材を備えた、超電導回転機を提供することができる。
　本態様によれば、各スプライスレスループ部材を短絡させる必要がないため、かご形巻線のエンドリングに相当する部材を用いることなく超電導巻線を構成することができる。
　本発明の一態様としては、前記スプライスレスループ部材が、切り込み部を有するシート状部材である、超電導回転機を提供することができる。
　本態様によれば、切り込み部を有するシート状部材を用いることで簡便な構造のスプライスレスループ部材を提供することができる。
　本発明の一態様としては、前記スプライスレスループ部材が、他の前記スプライスレスループ部材の少なくとも一部と接触するように前記スロットに収容された、超電導回転機を提供することができる。
　本態様によれば、スプライスレスループ部材同士が接触するようにスロットに収容することで、スプライスレスループ部材同士の熱伝導を促し、さらなる発熱抑制効果を発揮させることができる。
　その他、本発明の一態様としては、上述の超電導回転機を備えた船舶、自動車、航空機、又は、ポンプを提供する。本態様によれば、上述の超電導回転機を用いることで、エネルギー効率に優れた、船舶、自動車、航空機、又は、ポンプを製造することができる。
　本発明によれば、高効率で同期回転が可能であり、且つ、低発熱で駆動可能な超電導回転機、並びに、これを用いた船舶、自動車、航空機及びポンプを提供することができる。
磁気遮蔽状態、磁束フロー状態及び磁束捕捉状態を説明するための概略図である。 超電導回転機のモータ本体の一例を示す概略図である。 固定子と超電導回転子との関係を示す説明図である。 超電導回転子の構成の一例を示す説明図である。 スプライスレスループ部材の一態様を示す概略図である。 実施形態の超電導回転機と従来の構造ＨＴＳ－ＩＳＭとの比較において始動時における電磁トルクの時間変化を示すグラフである。 超電導回転子の構成の他の例を示す説明図である。
　以下、本実施形態の超電導回転機について適宜図を用いて説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、以下の説明において同一又は相当する部材には同一の参照符号を付し、その説明を省略することがある。なお、本明細書において特に限定のない限り超電導回転機に印加される交流電圧は多相交流電圧（例えば、三相交流電圧）であり、また、特に限定のない限り超電導回転機に印加される電圧は「線間電圧」を意味する。
　上述のように、本実施形態の超電導回転機は、超電導回転子を備えており、超電導材料で形成されたコイル状のスプライスレスループ部材を複数備えた超電導巻線を超電導状態で駆動させることにより、誘導電動機でありながら、同期トルク主動で駆動することが可能な回転機である。本実施形態の超電導回転機は、超電導回転子が磁気遮蔽状態から、磁束フロー状態を経て、磁束捕捉状態となることで、同期トルク主動で駆動することが可能となる。
　まず、本実施形態における、磁気遮蔽状態、磁束フロー状態及び磁束捕捉状態について図を用いて説明する。図１は、磁気遮蔽状態、磁束フロー状態及び磁束捕捉状態を説明するための概略図である。図１においては、超電導巻線１ループ（後述する図２におけるコイル状のスプライスレスループ部材２６のループ）における電磁現象が示されている。ここで、「スプライスレスループ部材」とは、ハンダ等による接合部や継部がなく連続的に形成されているループを有するコイル状の材料を意味する。
　本実施形態の超電導回転機を駆動させる際に、静止状態の超電導巻線を冷却装置によって臨界温度未満に冷却すると、超電導巻線は超電導状態でありながら固定子巻線による磁束を捕捉していない状態となっている。この状態で、固定子巻線に三相交流電圧を印加すると、超電導巻線には遮蔽電流が流れ磁気遮蔽状態となる。磁気遮蔽状態では、超電導巻線に流れる遮蔽電流の電流値（Ｉｏ）と臨界電流値（Ｉｃ）との関係はＩｏ＜Ｉｃであり、超電導巻線に鎖交する磁束はゼロとなる（図１（Ａ）参照）。この場合、同期トルクは発生しないうえに、誘導電流も流れないため、誘導（すべり）トルクも発生していない。
　ついで、本実施形態の超電導回転機を駆動させるために、まずは、超電導巻線を磁気遮蔽状態から磁束フロー状態に移行させる。超電導巻線を磁束フロー状態に移行させるためには、超電導巻線に流れる電流値（Ｉｏ）を臨界電流値（Ｉｃ）よりも高い状態（Ｉｏ＞Ｉｃ）として、遮蔽電流による磁気遮蔽状態を解除する必要がある。超電導巻線が磁束フロー状態に移行すると、回転磁界の磁束が超電導巻線に鎖交できるようになり、超電導巻線に誘導電流（磁束フロー電流）が流れる（図１（Ｂ）参照）。これにより、回転磁界と超電導回転子との間に有限の抵抗が発生し、超電導回転子が誘導回転する（誘導回転モード）。
　その後、超電導回転子は加速され、これに伴い回転磁界と超電導回転子との相対速度が小さくなり、超電導回転子に流れている電流も自動的に小さくなる。最終的に、超電導回転子に流れている電流の電流値（Ｉｏ）が臨界電流値（Ｉｃ）を下回ったところで、超電導回転子が鎖交磁束を捕捉し、超電導巻線が磁束フロー状態から磁束捕捉状態に移行する（図１（Ｃ）参照）。磁束捕捉状態では、超電導回転子が回転磁界の磁束を捕捉することにより、同期トルクを主動にして回転することができる（同期回転モード）。
　本実施形態における超電導巻線は、超電導巻線を超電導材料で形成されたコイル状のスプライスレスループ部材を複数用いて構成されるため、ハンダ接合部における電流の減衰及びこれに起因する捕捉された磁束の減衰がない。このため、本実施形態の超電導回転機は、高効率な同期回転モードを十分に維持することができる。さらに、本実施形態の超電導回転機は、ハンダ接合部における発熱がないため、例えば装置を大型化した際にも、低発熱で駆動可能である。コイル状のスプライスレスループ部材の構造については後述する。
《超電導回転機》
＜モータ本体＞
　図面を参照して本実施形態のモータ本体の好ましい一態様について図を用いて説明する。図２は、本実施形態の超電導回転機１００のモータ本体の一例を示す概略図である。図３は、図２におけるモータ本体１の３－３断面図であり、固定子と超電導回転子との関係を示す説明図である。図２に示すように、超電導回転機１００はモータ本体１を備えており、モータ本体１には、回転磁界を発生させる固定子１０と、固定子１０の内周側に回転可能に保持された超電導回転子２０と、が備えられている。また、固定子１０及び超電導回転子２０は、円筒状のケース３０に格納されている。以下に説明するように、本実施形態の超電導回転機１００は、固定子１０に三相電流を流すことによって、回転軸４０を軸として超電導回転子２０が回転する。
（固定子）
　図２及び図３に示すように、固定子１０は、筒状の固定子鉄心１２と、固定子鉄心１２に巻回され超電導線材で形成された固定子巻線１６Ｕ，１６Ｖ，１６Ｗ（以下、これらを称して単に「固定子巻線１６」と称することがある）とを有し、固定子巻線１６に三相電流を流すことによって、回転磁界が発生する。但し、本実施形態の固定子１０は超電導線材で形成された固定子巻線を有するものに限定されるものではなく、後述の変形例のように、常電導線材で形成された固定子巻線を有するものであってよい。
　固定子鉄心１２は、筒状でありその径方向断面が円環状の部材である。また、固定子鉄心１２は、珪素鋼板等の電磁鋼板を軸方向に積層した部材を用いることができる。また、固定子鉄心１２には図示を省略するスロットが円周に沿って均等間隔でシャフト軸方向に設けられており、当該スロット内に固定子巻線１６が収容されている。図２では、固定子鉄心１２がモータ本体１のケース３０の内壁に固着されているが、固定子鉄心は接合部を介してケース３０の内壁に固着されていてもよい。なお、本実施形態においてはスロットを有する固定子が用いられているが、本発明は当該態様に限定されるものではなく、スロットの代わりにオープンスロットや溝が設けられた固定子を用いることも可能である。
　固定子巻線１６は、超電導線材（本実施形態ではイットリウム系高温超電導線材）を複数本束ねてなり、各線材は長方形の断面形状を有している（ただし、当該断面に限定されるものではない）。超電導線材は、複数本のイットリウム系高温超電導フィラメントを、銅、アルミニウム、銀、金等の高導電性金属によって被覆して構成されている。なお、超電導回転機１００の始動時の容易性の観点からは、固定子１０の固定子巻線１６に用いられる超電導線材として、超電導巻線２２に用いられる超電導線材の臨界温度よりも高い臨界温度を有する超電導線材を用いることが好ましい。
　上述のように、固定子巻線１６は、固定子鉄心１２表面のスロットに挿通されており、コイルとしての役割を果たす。本実施形態では、固定子鉄心１２の内周面側に２４個のスロットが周方向に等間隔で配列するように設けられている。また、図３に示すように、固定子巻線１６は、固定子鉄心１２の周方向に沿って、固定子巻線１６Ｕ、１６Ｖ及び１６Ｗの順番で回転磁界ができるように時計回りに配置（巻回）されている。
　本実施形態において固定子巻線１６は、三相巻線であり各々が結線されている。超電導回転機１００は三相モータであり、それぞれの固定子巻線１６は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイルのいずれかに割り当てられる。すなわち、固定子鉄心１２には２４個の超電導コイルが配設されていることとなる。換言すると、８個のＵ相超電導コイル（固定子巻線１６Ｕ）、８個のＶ相超電導コイル（固定子巻線１６Ｖ）、及び８個のＷ相超電導コイル（固定子巻線１６Ｗ）が、固定子鉄心１２に配設されている。８個のＵ相超電導コイルは各々電気的に直列接続され、８個のＶ相超電導コイルは各々電気的に直列接続され、８個のＷ相超電導コイルは各々電気的に直列接続される。なお、各固定子巻線１６の接続方法は、直列接続でもよいし、並列接続であってもよい。
　各固定子巻線１６の結線の方法は特に限定されず、スター結線でもよいし、デルタ結線等でもよい。また、固定子鉄心１２への固定子巻線１６の巻き方は、集中巻きであってもよいし、分布巻きであってもよい。本実施形態では、固定子巻線１６に三相電流を流すことにより極数＝４の回転磁界が固定子鉄心１２に形成される。本実施形態において、固定子巻線１６の一極一相当たりの巻き数は１２である。なお、各固定子巻線の巻き方向は、固定子巻線１６Ｕと固定子巻線１６Ｗとが同方向となり、固定子巻線１６Ｖが固定子巻線１６Ｕ及び固定子巻線１６Ｗと逆向きの巻き方向となる。
　固定子１０には、固定子巻線１６に駆動電圧を印加する駆動回路が、電気的に結合されている。
（超電導回転子）
　図２及び図３に示すように、本実施形態の超電導回転機１００は、固定子１０の内周側に回転可能に保持された超電導回転子２０を備える。また、図３及び図４に示すように、超電導回転子２０は超電導巻線２２と回転子鉄心２４とを備える。図４は、超電導回転子の構成の一例を示す説明図である。より具体的には、図４（Ａ）は、スプライスレスループ部材が収容された回転子の断面構造を示す概略図であり、図４（Ｂ）は、回転子鉄心の表面にスプライスレスループ部材が配置された状態を示す斜視図である。
　図３に示すように、超電導回転子２０は、固定子１０の内周側に、所定の間隔をあけて配置されている。続いて、図３に示すように、超電導回転子２０の回転子鉄心２４は、円筒状であり、その外周面側に、各スプライスレスループ部材を収容する複数のスロットを備えている。さらに、超電導回転子２０は、回転子鉄心２４に同軸に取り付けられた回転軸４０を備える。また、超電導回転子２０は、超電導材料で形成されたスプライスレスループ部材２６を有する超電導巻線２２を備えている。なお、図４に示すように、本実施形態においてスロットはオープンスロット又は溝状とすることができる。
　回転子鉄心２４は、珪素鋼板等の電磁鋼板を軸方向に積層して形成することができる。図示を省略するが、回転子鉄心２４の中心部には、回転軸４０を受容するための回転軸受容孔が形成されている。また、回転子鉄心２４の外周近傍には、軸方向に設けられた複数のスロット２４Ｓが、周方向に所定間隔をあけて形成されている。本実施形態においては、スロット２４Ｓが、回転子鉄心２４の軸方向に対して平行（回転子鉄心２４の軸方向とスロット２４Ｓとのなす角が０°）となるように形成されているが、本発明は当該態様に限定されるものではない。
　超電導巻線２２は、スプライスレスループ部材２６Ａ～２６Ｃを含む複数のスプライスレスループ部材から構成されている。複数のスプライスレスループ部材２６は回転子鉄心２４のスロット２４Ｓに収容される。
　スプライスレスループ部材２６は、切り込み部を有するシート状とされた超電導材料（本実施形態ではイットリウム系高温超電導材料）を用いて形成されたループ状のスプライスレス（接合部のない）部材である。超電導材料の種類は特に限定はなく、ビスマス系高温超電導材料や、その他の超電導材料であってもよい。また、スプライスレスループ部材２６は、銅、アルミニウム、銀、金等の高導電性金属によって被覆して構成されていてもよい。
　図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、本実施形態において、一つのスプライスレスループ部材２６は、一対の長辺部（軸方向に延在した部位）が各々隣接したスロット２４Ｓに収容されるように配置されている。本実施形態において、回転子鉄心２４のスロット２４Ｓの数及びスプライスレスループ部材の数は各々２２となる。なお、始動条件の好適化の観点から、固定子のコイル数（固定子スロット数）と回転子のスロット数とは異なることが好ましい。
　また、本実施形態においては、隣接するスプライスレスループ部材２６同士が少なくとも一部接触するように配置されている。例えば、図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、スプライスレスループ部材２６Ｂは、一方の長辺部がスプライスレスループ部材２６Ａの長辺部と接触し、他方の長辺部がスプライスレスループ部材２６Ｃの長辺部と接触している。各スプライスレスループ部材２６は、長辺部同士が回転子鉄心２４の径方向（スロット２４Ｓの深さ方向）方向に重なるように配置されている。しかし、各スプライスレスループ部材２６は、自ずのループが主な電流のルートとなるため、各スプライスレスループ部材２６は電気的に隔離されている。すなわち、スプライスレスループ部材２６Ａにおいては、自ずのループがスプライスレスループ部材２６Ａにおけるループ構造自体となるが、別部材（他のスプライスレスループ部材２６）と接触するスプライスレスループ部材２６Ａ表面の抵抗値（ＲS）は、スプライスレスループ部材２６Ａのループ構造が作る電気抵抗（Ｒin）よりも十分に大きいため、スプライスレスループ部材２６Ａとこれに接触する他のスプライスレスループ部材との間が短絡することはなく、各スプライスレスループ部材２６は各々実質的に電気的に隔離される。このため、各スプライスレスループ部材２６は各々別のスプライスレスループ部材と一部接触しているにも関わらず各スプライスレスループ部材２６は短絡されていない。このように、スプライスレスループ部材２６は短絡させる必要がないため、かご形巻線のエンドリングに相当する部材を用いることなく簡便に超電導巻線を構成することができる。一方、各スプライスレスループ部材２６間は電気的に隔離されているものの、熱伝導が可能である。このため、各スプライスレスループ部材２６間の熱の拡散によって、より優れた発熱抑制効果を発揮することができる。
　また、本実施形態では、隣接する一方のスプライスレスループ部材の長辺が他方のスプライスレスループ部材の深さ方向上側（回転子鉄心２４の径方向の外側）に位置するように順々に配置されている。例えば、図４（Ｂ）では、紙面左側に位置するスプライスレスループ部材、すなわち、スプライスレスループ部材２６Ａ及び２６Ｂの関係においては、スプライスレスループ部材２６Ａの長辺がスプライスレスループ部材２６Ｂの深さ方向上側に位置するように配置されている。同様に、スプライスレスループ部材２６Ｂ及び２６Ｃの関係においては、スプライスレスループ部材２６Ｂの長辺がスプライスレスループ部材２６Ｃの深さ方向上側に位置するように配置されている。
　スプライスレスループ部材２６は、回転子鉄心２４の軸方向長さよりも長く形成されており、スロット２４Ｓに収容された際に両末端がスロット２４Ｓから突出するようになっている。
　なお、本実施形態においては、回転子鉄心２４に超電導巻線２２のみが設置された超電導回転子２０を用いた場合について説明したが、超電導回転機１００は、超電導巻線に加えて常電導巻線を有する構成であってもよい。常電導巻線に用いる常電材としては、例えば、銅、アルミニウム、銀、金等の高導電性材などが挙げられる。常電導巻線は、従来のかご型巻線であってもよいし、スプライスレスループ状の部材であってもよい。
　回転軸４０は、回転子鉄心２４の回転軸受容孔に挿入されて取り付けられる。回転軸４０は、図示を省略するベアリング等の軸受けを介して、ケース３０内に回転可能に支持される。
　つぎに、本実施形態におけるスプライスレスループ部材２６の構造について説明する。図５は、スプライスレスループ部材の一態様を示す概略図である。図５を用いてスプライスレスループ部材２６の形成方法について説明する。図５（Ａ）に示すように、スプライスレスループ部材２６は、薄いシート形状のイットリウム系高温超電導材料のシート状部材２５を用いて形成される。一般的な高温超電導線材はアスペクト比の大きな薄いテープ形状をしており、当該テープを所定の長さでカットし、シート状部材２５を形成する。ついで、図５（Ａ）に示すように、シート状部材２５の幅方向（短辺方向）の略中央に長さ方向（長辺方向）に沿って切り込み部２５Ｃを形成する。切り込み部２５Ｃは、その両末端がシート状部材２５の両末端から長さ方向やや内側に位置するように形成される。切り込み部２５Ｃの長さは次のように設定される。例えば、超電導電流路の確保の観点から、シート状部材２５の各端に位置する切込みを有していない領域（以下、単に“シート状部材２５端部”と称する）において、切り込み部２５Ｃの末端からシート状部材２５の末端（長辺方向の末端）までの距離（以下、単に“シート状部材２５端部の幅”と称する）が、図５（Ａ）における上方部２５Ａ及び下方部２５Ｂの幅（短辺方向の幅）と同等以上となることが求められる。さらに、シート状部材２５端部は、シート状部材２５を用いて形成されるループ構造の大きさに伴い曲げひずみが増大する。したがって、シート状部材２５端部の幅はループ構造の大きさに伴う曲げひずみの増大を許容できる程度に大きいことが好ましい。このため、切り込み部２５Ｃの長さは、各シート状部材２５端部の幅が曲げひずみの増大を許容できる程度に上方部２５Ａ等の幅よりも広くなるように設定されることが好ましい。
　ついで、図５（Ａ）において互いに逆方向となる実線で示される矢印及び破線で示される矢印の方向に従い、シート状部材の上方部２５Ａ及び下方部２５Ｂを各々逆方向に広げ、図５（Ｂ）に示されるようにシート状部材２５をループ形状とする。これにより、接合部のないスプライスレスのループが形成される。図５（Ｂ）乃至（Ｃ）等において、スプライスレスループ部材の形状は略六角形であるが、本発明は当該形状に限定されるものではなく、円状（楕円状）であってもよいし、六角形以外の多角形（四角形、五角形等）でもよいなど、所望の形状を採用することができる。
　一つのスプライスレスループ部材２６は、複数のシート状部材２５を積層（スタック）して導体化される。具体的には図５（Ａ）及び（Ｂ）に従い、複数のループ形状とされたシート状部材２５を作製し、これら複数のループ形状とされたシート状部材２５をスタックしてスプライスレスループ部材２６が形成される（図５（Ｃ）参照）。シート状部材２５のスタック数は、サイズや厚さによっても変動するが、スプライスレスループ部材２６の所望の電流値に応じて適宜決定される。
　スプライスレスループ部材２６の作製方法は上述の方法に限定されるものではなく、例えば、シート状部材２５をスタックし、その後、スタックされたシート状部材２５の上方部２５Ａ及び下方部２５Ｂを各々逆方向に広げてスプライスレスループ部材２６を形成してもよい。また、シート状部材２５のスタックは、切り込み部２５Ｃの形成前後のいずれであってもよい。切り込み部２５Ｃを形成前にシート状部材２５をスタックした場合には、スタック後に複数のシート状部材２５にまとめて切り込み部２５Ｃを形成することができる。
　以上より、得られた複数のスプライスレスループ部材２６を回転子鉄心２４上のスロットに所望のパターンに従って配置することで、複数のスプライスレスループ部材２６で構成された、ハンダ接合部等がない、超電導巻線２２を形成することができる（図５（Ｄ）参照）。
［超電導回転機の駆動方法］
　上述のように構成された超電導回転機１００は、例えば、船舶、自動車（小型自動車、中型自動車、バス・トラック等大型自動車）、航空機、ポンプ（例えば、液体循環移送ポンプ）の他、重機、鉄道、潜水艦を含む移動体、風力発電や設置物内など幅広く種々の場所に設置が可能であり、例えば、国際公開ＷＯ２００９／１１６２１９号公報に記載の超電導電動機システムなどに適用することができる。
　例えば、超電導回転機１００は、回転機に連結することで回転する車輪、プロペラ、スクリュー等の被駆動手段を備えたシステムに適用することができる。当該システムは、例えば、超電導回転機１００と、超電導回転機１００に直接又は他の部材を介して連結される車輪等の被駆動手段と、超電導回転機１００を超電導状態になるまで冷却し得る冷却装置と、冷却装置を冷却信号に応じて制御すると共に、電動機駆動信号に応じインバータを介して超電導回転機１００を制御する制御装置と、超電導回転機１００を駆動するためのバッテリーと、を備えて構成される。
　冷却装置は、超電導回転機１００内における超電導を用いた固定子１０、超電導巻線２２を超電導状態になるまで（臨界温度未満まで）冷却できるものであれば特に限定はないが、例えば、冷媒としては、ヘリウムガスや液体窒素等を用いた冷却装置を用いることができる。
　制御装置は、電動機駆動信号に応じ、インバータ等の電源装置を介して超電導回転機１００を駆動制御できる装置であれば特に限定はない。例えば、制御装置は、インバータ等の電源装置を介して、超電導回転機１００の固定子巻線１６に印加される交流電圧の振幅及び周波数を制御する。これにより、制御装置は、超電導回転機１００の回転数及びトルクをフィードバック制御することができる。また、制御装置には、超電導回転機１００が誘導（すべり）トルク主動で回転する際に用いるすべり回転用制御パターン（第１の制御パターン）と、超電導回転機１００が同期トルク主動で回転する際に用いる同期回転用制御パターン（第２の制御パターン）とを、予め格納しておくことが好ましい。ここで、すべり回転用制御パターンは、従来の誘導電動機に対して用いられる公知の制御パターンを採用することができる。同様に、同期回転用制御パターンは、従来の同期電動機に対して用いられる公知の制御パターンを採用することができる。
　また、制御装置は、超電導回転機１００から、固定子巻線１６内を流れる１次電流の信号である１次電流信号等をモニタリングすることで、超電導巻線２２スプライスレスループ部材２６が超電導状態にあるか否か、或いは、超電導回転機１００が同期トルク主動で回転しているか否かなどを判定するように構成することができる。例えば、回転子が同期トルク主動で回転している場合は、超電導回転機１００に対して同期回転用制御パターンを適用し、そうでなければ、誘導（すべり）トルク主動で回転しているとして、すべり回転用制御パターンを適用するように構成することができる。
　また、制御装置は、超電導巻線２２が、固定子巻線１６による回転磁界の磁束を捕捉していない状態で超電導状態になっている場合、超電導巻線２２を磁束フロー状態にするように、固定子巻線１６への印加電圧を増大させ及び／又は当該印加電圧の周波数を減少させるように構成することができる。超電導巻線２２（スプライスレスループ部材２６）は、一旦磁束フロー状態になることで、臨界温度未満の状態であっても鎖交磁束を捕捉することができる。
　例えば、運転開始前から、超電導巻線２２が冷却装置によって臨界温度未満に冷却されていたような場合、超電導巻線２２は、固定子巻線１６による磁束を捕捉していない状態で超電導状態になっていることになる。この状態で、固定子巻線１６に交流電圧を印加すると、超電導巻線２２には遮蔽電流が流れ、超電導巻線２２並びに常電導かご形巻線２２Ｂ及び３２Ｂに鎖交する磁束はゼロとなる（図１（Ａ）参照）。この場合、同期トルクは発生しないため、当該状態では超電導回転機１００は動作し得ない。
　そこで、制御装置により、超電導巻線２２に流れる遮蔽電流が臨界電流を超えるまで、固定子巻線１６への印加電圧を増大させ及び／又は当該印加電圧の周波数を減少させ、超電導巻線２２を磁束フロー状態にする。磁束フロー状態では、有限の抵抗が発生するため、臨界温度未満の状態のままであっても磁束は超電導巻線２２（スプライスレスループ部材２６）に鎖交することができる（図１（Ｂ）参照）。
　その後、超電導回転子２０は加速され、これに伴い回転磁界と超電導回転子２０との相対速度が小さくなれば、超電導巻線２２に流れている電流は自動的に小さくなる。最終的に、超電導巻線２２に流れている電流が臨界電流を下回ったところで、超電導巻線２２が鎖交磁束を捕捉する（図１（Ｃ）参照）。
　以下に、超電導回転機１００を用いたシステムの駆動方法の一例について説明する。ただし、本発明は当該態様に限定されるものではない。まず、固定子１０を超電導状態にするため冷却装置にて固定子巻線１６を、当該巻線に用いられている超電導線材の臨界温度未満まで冷却する。この際、冷却温度は、固定子１０の固定子巻線１６に用いられる超電導線材の臨界温度以下であって、スプライスレスループ部材２６に用いられる超電導線材料の臨界温度よりも高い温度とし、超電導巻線２２が常電導状態である状態で超電導回転機１００を始動させる。
　所定時間経過後、超電導巻線２２のいずれもが臨界温度未満となって超電導状態に移行すると、制御装置は、超電導巻線２２に流れる遮蔽電流が臨界電流を超えるまで、固定子巻線１６への印加電圧を増大させ及び／又は当該印加電圧の周波数を減少させ、超電導巻線２２を磁束フロー状態にする。磁束フロー状態では前述のとおり、臨界温度未満の状態のままであっても磁束が各超電導巻線に鎖交することができる。
　その後、超電導回転子２０は加速され、これに伴い回転磁界と超電導回転子２０との相対速度が小さくなれば、超電導巻線２２（スプライスレスループ部材２６）に流れている電流は自動的に小さくなる。最終的に、超電導巻線２２に流れている電流が臨界電流を下回ったところで、超電導巻線２２が鎖交磁束を捕捉する。そして、超電導回転機１００は同期トルク主動で回転する。そして、制御装置は、同期トルク主動で回転する超電導回転機１００に対して同期回転用制御パターンを適用し、超電導回転機１００を駆動制御する。つまり、超電導状態において、超電導回転機１００は、同期回転（超電導状態）に対応するトルク特性を発揮する。
［効果］
　以上のように構成された超電導回転機１００によれば、超電導巻線２２が超電導材料で形成されたコイル状のスプライスレスループ部材２６を複数用いて構成されるため、ハンダ接合部における電流の減衰及びこれに起因する捕捉された磁束の減衰がない。このため、本実施形態の超電導回転機は、高効率な同期回転モードを十分に維持することができる。さらに、本実施形態の超電導回転機は、ハンダ接合部における、発熱がないため、例えば装置を大型化した際にも、低発熱で駆動可能である。
　また、超電導巻線２２は、電気的に隔離された複数のスプライスレスループ部材を備えている。超電導回転機１００において、スプライスレスループ部材２６は短絡させる必要がないため、かご形巻線のエンドリングに相当する部材を用いることなく超電導巻線を構成することができる。このように、回転子にエンドリングに相当する部材を用いることなく超電導回転機１００を駆動させることができる点は本発明において新たに見いだされたものである。
　さらに、スプライスレスループ部材２６を切り込み部を有するシート状部材を用いて形成することで、簡便にスプライスレスループ部材を形成することができる。
　本態様によれば、各スプライスレスループ部材２６は、他のスプライスレスループ部材の少なくとも一部と接触するようにスロット２４Ｓに収容されており、スプライスレスループ部材間を熱が伝導するため、さらなる発熱抑制効果を発揮することができる。
　例えば、以下の条件にて、上述の実施形態の超電導回転機が同期回転モードにて駆動できることを確認した。
（条件）
・回転子の外径：３０２ｍｍ（鉄心：電磁鋼板、スプライスレスループ部材：超電導線（イットリウム系高温超電導線材））
・固定子の内径：１６０ｍｍ（鉄心：電磁鋼板、巻線：超電導線（イットリウム系高温超電導線材））
・軸長：１００．０ｍｍ
・極数：４
・固定子スロット数：２４
・スプライスレスループ部材数：２２
・スプライスレスループ部材の配置パターン：図４に示すパターン（ＣＡＳＥ１）
　図６において、従来の構造（HTS-ISM）との比較において始動時における電磁トルクの時間変化を示す。図６に示すように、本実施形態の超電導回転機は、従来のカゴ形回転子巻線を用いた超電導回転機（HTS-ISM）と同等のトルクが実現されており、本実施形態の構成において適切に駆動したことが分かる。なお、図６において、定常状態到達後の平均トルクは、従来のカゴ形回転子巻線を用いた超電導回転機（HTS-ISM）２０９Ｎ・ｍであるのに対し、本実施形態の超電導回転機も２２０Ｎ・ｍと同様の平均トルクを発揮していた。
［変形例］
　以上、本実施形態について具体的に説明したが、本実施形態は次のように変形して実施することができる。
（第１の変形例）
　例えば、上述の例では、スプライスレスループ部材２６の配置パターンとして図４に記載のものを採用したが、本発明は当該態様に限定されるものではない。例えば、スプライスレスループ部材２６の配置パターンとしては、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示すような配置パターンであってもよい。図７は、スプライスレスループ部材の他の態様を示す概略図である。スプライスレスループ部材の配置パターンは、例えば、図７（Ａ）に示されるように、スプライスレスループ部材２６Ｄ～２６Ｆのようにスプライスレスループ部材が各々重ならないように回転子鉄心２４の周方向に沿って配置されていてもよいし、図７（Ｂ）に示されるように、複数のスプライスレスループ部材（スプライスレスループ部材２６Ｇ～２６Ｉ）が連結されて一つの部材となるようにマルチループ構造とし、このようなマルチループ構造のスプライスレスループ部材が回転子鉄心２４の周方向に沿って複数配置された構造であってもよい。
　さらに、上述の例では、複数のスプライスレスループ部材２６を別部材として用いる態様について説明したが、本発明は当該態様に限定されるものではない。例えば、超電導回転機１００は、複数のスプライスレスループ部材を一体的に形成して１つのマルチループ構造型スプライスレスループ部材とし、超電導巻線２２が当該一つの１つのマルチループ構造型スプライスレスループ部材で構成されていてもよい。
（第２の変形例）
　例えば、上述の例では、超電導回転子２０が、回転子巻線としてスプライスレスループ部材２６で構成された超電導巻線２２のみを有する態様について説明したが、本発明は当該態様に限定されるものではない。例えば、超電導回転機１００は、超電導回転子２０が超電導巻線２２に加えて、さらに、単数又は複数本の常電導材料で形成された常電導かご形巻線を備えた態様であってもよい。
　本変形例において、常電導かご形巻線は、例えば、常電導材料を用いた複数のローターバーと、常電導材料を用いた各ローターバーの両端をそれぞれ短絡させる環状の一対のエンドリングとで構成することができる。常電導材料を用いた複数のローターバーは、銅、アルミニウム、銀、金等の高導電性材を用いることができる。同様に、常電導材料を用いたエンドリングは、銅、アルミニウム、銀、金等の高導電性材で構成することができる。常電導材料を用いた一対のエンドリングにはそれぞれ、スロットから突出する常電導材料を用いたローターバーの各端部が接合される。
　本変形例においては、例えば、超電導回転子２０が非超電導状態の際に、常電導かご形巻線によって誘導（すべり）回転主動で超電導回転機１００を駆動させることができる。このため、例えば、超電導回転子２０が非超電導状態時に誘導トルク主動で駆動させ、冷却により超電導回転子２０が超電導状態となった際にパルス電圧を印加することで、駆動中においても速やかに超電導巻線２２を磁束フロー状態とすることができる。これにより、超電導回転子２０が非超電導状態時に誘導トルク主動で駆動させた際にも、超電導回転子２０が超電導状態となった後に、速やかに同期回転モードに移行させることができる。
　また、本変形例においては、制御回路によって、超電導回転機１００から、固定子巻線１６内を流れる１次電流の信号である１次電流信号等をモニタリングすることで、超電導巻線２２が超電導状態にあるか否か（超電導回転機１００が同期トルク主動で回転しているか否か）を判定するように構成することができる。例えば、回転子が同期トルク主動で回転している場合は、超電導回転機１００に対して同期回転用制御パターンを適用し、そうでなければ、誘導（すべり）トルク主動で回転しているとして、すべり回転用制御パターンを適用するように構成することができる。なお、常電導巻線は、上述のかご型巻線のほか、複数スプライスレスループ状の部材であってもよい。スプライスレスループ状の常電導巻線は、本実施形態の超電導巻線と同様の構造であってよく、また、同様の配置にて回転子に設置されていてもよい。
（第３の変形例）
　例えば、上述の例では、固定子１０の固定子巻線１６に超電導線材のみを用いているが、本発明は当該態様に限定されるものではない。例えば、固定子１０は、固定子巻線１６の他に常電導線材を用いた他の巻線（常電導巻線）を有していてもよいし、超電導線材に代えて常電導線材を用いてもよい。この場合、例えば、超電導回転機１００は、固定子１０に常電導巻線で磁極を形成し、常電導状態においても回転磁界を発生可能なように構成することができる。当該構成によれば、例えば、固定子巻線１６の超電導線材が超電導状態になる前であっても、超電導回転機１００を始動及び駆動させることが可能となる。
（その他の変形例）
　例えば、上述の超電導線材（超電導線材材料）はイットリウム系高温超電導線材等に限定されるものではなく、ＮｂＴｉもしくはＮｂ3Ｓｎに代表される金属系低温超電導線材や、ビスマス系高温超電導線材、二ホウ化マグネシウム超電導線材とすることができる。
　また、上述の本実施形態においては超電導材料及び常電導材料として線材を用いた場合について説明したが、本発明は当該態様に限定されるものではなく、例えば、超電導材料及び常電導材料として、バルク材を用いてもよい。例えば、固定子や回転子において電流容量の大きい材料を用いることが望まれる用途（例えば、大型超電導モータ等）などに応じて、超電導材料及び／又は常電導材料としてバルク材を用いることができる。
　さらに、上述の本実施形態においては、積極的に電気絶縁せずに、各スプライスレスループ部材２６の接触部位が電気的に隔離された態様について説明したが、本発明は当該態様に限定されるものではない。例えば、本実施形態の超電導回転機は、絶縁膜で被膜したスプライスレスループ部材を用いて各スプライスレスループ部材の接触部位において電気的に隔離されるように構成してよい。この場合、絶縁膜は各スプライレススループ部材の全面に被覆されていてもよいし、各スプレイスレスループの接触部位のみに絶縁膜が設けられていてもよい。
　以上、本発明の様々な実施形態について説明したが、本発明は、上述実施形態に限定されることはない。また、本発明は、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、変形可能である。
　２０２１年９月１０日に出願された日本国特許出願２０２１－１４７２８１号の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。
　また、明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
１０：固定子１０：固定子鉄心、１６：固定子巻線、２０：超電導回転子、２２：超電導巻線、２６：スプライスレスループ部材、１００：超電導回転機
 

Claims (8)

  1. 　筒状の固定子鉄心及び前記固定子鉄心に巻回された固定子巻線を有し、回転磁界を発生させる固定子と、
    　前記固定子の回転磁界によって回転可能に保持され、且つ、超電導材料で形成されたコイル状のスプライスレスループ部材を複数備えた超電導巻線、並びに、前記スプライスレスループ部材を収容するスロットを備えた回転子鉄心、を有する超電導回転子と、
    を備えた、超電導回転機。
  2. 　前記超電導巻線が、電気的に隔離された複数のスプライスレスループ部材を備えた、、請求項１に記載の超電導回転機。
  3. 　前記スプライスレスループ部材が、切り込み部を有するシート状部材である、請求項１又は請求項２に記載の超電導回転機。
  4. 　前記スプライスレスループ部材が、他の前記スプライスレスループ部材の少なくとも一部と接触するように前記スロットに収容された、請求項１～請求項３のいずれ一項に記載の超電導回転機。
  5. 　請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の超電導回転機を備えた船舶。
  6. 　請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の超電導回転機を備えた自動車。
  7. 　請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の超電導回転機を備えた航空機。
  8. 　請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の超電導回転機を備えたポンプ。
     
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