(57)【要約】【課題】超電導モータの振動および／または外部の振動が極低温発生部に伝搬することを抑制でき超電導モータ装置を提供する。【解決手段】超電導モータ装置は、超電導コイルに給電される回転磁場に基づいて回転子が回転する超電導モータ２と、超電導モータ２の外側を覆う外側真空断熱室を形成する容器４と、超電導モータ２の超電導コイル２２をこれの臨界温度以下に冷却させる極低温発生部３と、超電導モータ２の振動および／または外部の振動が極低温発生部３に伝搬することを抑制させる振動減衰要素１００とを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超電導コイルに給電して発生する可動磁場に基づいて可動子が可動する超電導モータと、
前記超電導モータの少なくとも外側を覆う外側真空断熱室を形成する容器と、
前記超電導モータの前記超電導コイルをこれの臨界温度以下に冷却させる極低温発生部と、
前記超電導モータの振動および／または外部の振動が前記極低温発生部に伝搬することを抑制させる振動減衰要素とを具備することを特徴とする超電導モータ装置。
【請求項２】
請求項１において、前記振動減衰要素は、前記容器と前記極低温発生部との間に介在し中空室を有する筒体と、前記筒体の前記中空室に移動可能に配置され前記中空室を複数の流体室に仕切る可動体と、前記可動体の変位に伴い複数の前記流体室間において流体を移動させて振動を減衰させるように前記流体室を連通させる連通路とを有することを特徴とする超電導モータ装置。
【請求項３】
請求項１において、前記容器は、前記超電導モータの外側を覆う外側真空断熱室を形成する外側容器と、前記極低温発生部のコールドヘッドを覆う中間真空断熱室を形成すると共に前記外側容器と前記極低温発生部との間に配置された中間容器とを備えており、
前記振動減衰要素は、前記中間容器の前記中間真空断熱室に配置されていることを特徴とする超電導モータ装置。
【請求項４】
請求項３において、前記振動減衰要素は、前記中間容器の前記中間真空断熱室に配置され前記超電導モータおよび／または外部からの振動に基づいて変位可能な可動体と、前記中間容器の内周側において前記中間真空断熱室に位置するように配置され前記可動体に連結され前記可動体に基づいて伸縮変形可能な蛇腹部をもつ蛇腹筒部とを有することを特徴とする超電導モータ装置。
【請求項５】
請求項１〜４のうちの一項において、前記振動減衰要素は、前記超電導モータを弾性支持する第１減衰要素と、前記極低温発生部を弾性支持する第２減衰要素とを具備することを特徴とする超電導モータ装置。
【請求項６】
請求項１〜５のうちの一項において、前記振動減衰要素は、熱伝導材料で形成された線材、繊維材、粒状体のうちの少なくとも一種を基材として設けられ振動吸収性を有する集合体で形成されており、
前記振動減衰要素は、前記極低温発生部と前記超電導モータとの間に設けられていることを特徴とする超電導モータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超電導コイルに給電して発生する可動磁場に基づいて可動子が可動する超電導モータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超電導モータ装置としては、超電導コイルに給電される回転磁場に基づいて回転子が回転する超電導モータと、超電導モータの外側を覆う外側真空断熱室を形成する容器と、超電導モータの超電導コイルをこれの臨界温度以下に冷却させる冷凍機とを有するものが知られている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００７−８９３４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記した超電導モータ装置によれば、超電導モータの振動および／または外部の振動が冷凍機に伝搬されるおそれがある。この場合、冷凍機の耐久性および寿命が低下するおそれがある。更に、冷凍機の冷凍性能が低下するおそれがある。  本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、超電導モータの振動および／または外部の振動が極低温発生部に伝搬することを抑制でき、極低温発生部の耐久性および長寿命化が図られる超電導モータ装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の超電導モータ装置は、超電導コイルに給電して発生する可動磁場に基づいて可動子が可動する超電導モータと、超電導モータの外側を覆う外側真空断熱室を形成する容器と、超電導モータの超電導コイルをこれの臨界温度以下に冷却させる極低温発生部と、超電導モータ装置の振動および／または外部の振動が極低温発生部に伝搬することを抑制させる振動減衰要素とを具備することを特徴とする。
【０００５】
本発明の超電導モータ装置の使用時においては、超電導モータの振動および／または外部の振動が極低温発生部に伝搬しようとする。振動減衰要素は、超電導モータの振動および／または外部の振動が極低温発生部に伝搬することを抑制させる。これにより極低温発生部の振動が抑制され、耐久性および長寿命化が図られる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、振動減衰要素は、超電導モータ装置の振動および／または外部の振動が極低温発生部に伝搬することを抑制させる。これにより極低温発生部の耐久性および長寿命化が図られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明によれば、超電導モータは、超電導コイルに給電して発生する可動磁場に基づいて可動子が可動する。超電導モータは固定子と可動子とを有する。超電導コイルとしては、固定子および可動子のうちのいずれか一方に設けることができる。超電導モータは交流モータでもよいし、直流モータ、同期モータ等の公知のモータを採用できる。回転モータでも良いし、リニアモータでも良い。
【０００８】
容器は、超電導モータの少なくとも外側を覆う外側真空断熱室を形成する。極低温発生部は、超電導モータの超電導コイルをこれの臨界温度以下に冷却させ得るものとして定義される。臨界温度は、超電導コイルを構成する超電導材料が降温時に超電導状態を示す温度をいう。臨界温度は、超電導材料の組成に応じて規定される。極低温発生部は冷凍機でも良いし、冷凍機ではなく、極低温状態の冷媒（例えば液体窒素、液体空気、ヘリウム）を貯留する冷媒容器でも良い。
【０００９】
振動減衰要素は、超電導モータの振動および／または外部の振動が極低温発生部に伝搬することを抑制させるものと定義される。例えば、流体の運動エネルギを用いる流体ダンパ、機械バネの緩衝作用を用いる機械ダンパ、共振を用いるダイナミックダンパ等が例示される。
【００１０】
本発明の一視点によれば、好ましくは、振動減衰要素は、容器と極低温発生部との間に介在し中空室を有する筒体と、筒体の中空室に移動可能に配置され中空室を複数の流体室に仕切る可動体と、可動体の変位に伴い複数の流体室間において流体を移動させて振動を減衰させるように流体室を連通させる連通路とを有する。可動体の変位に伴い、流体室間において流体が移動して振動エネルギが消費され、振動が減衰される。
【００１１】
本発明の一視点によれば、好ましくは、容器は、超電導モータの外側を断熱しつつ覆う外側真空断熱室を形成する外側容器と、極低温発生部のコールドヘッドを覆う中間真空断熱室を形成すると共に外側容器と極低温発生部との間に配置された中間容器とを備えており、振動減衰要素は、中間容器の中間真空断熱室に配置されている。このように振動減衰要素が中間容器の中間真空断熱室に配置されているため、常温よりも低温に維持される。
【００１２】
本発明の一視点によれば、好ましくは、振動減衰要素は、中間容器の中間真空断熱室に配置され超電導モータおよび／または外部からの振動に基づいて変位可能な可動体と、中間容器の内周側において中間真空断熱室に位置するように配置され可動体に連結され可動体に基づいて伸縮変形可能な蛇腹部をもつ蛇腹筒部とを有する。可動体に基づいて蛇腹筒部の蛇腹部が繰り返して伸縮変形するため、振動エネルギが消費され、振動が減衰される。
【００１３】
本発明の一視点によれば、好ましくは、振動減衰要素は、超電導モータを弾性支持する第１減衰要素と、極低温発生部を弾性支持する第２減衰要素とを有する。この場合、超電導モータに印加させる振動は第１減衰要素により減衰される。極低温発生部に印加される振動は第２減衰要素により減衰される。第１減衰要素および第２減衰要素は互いに独立して減衰させることが好ましい。
【００１４】
本発明の一視点によれば、好ましくは、振動減衰要素は、熱伝導材料で形成された線材、繊維材、粒状体のうちの少なくとも一種を基材として設けられ振動吸収性を有する集合体で形成されており、振動減衰要素は、極低温発生部と超電導モータとの間に設けられている。熱伝導材料としては、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金が例示される。線材、繊維材、粒状体の集合体は、冷凍は極低温発生部と超電導モータとの間の伝熱を図りつつ、剛体に比較して、振動伝搬を減衰させる機能を有することができる。
【実施例１】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図１および図２を参照して説明する。
【００１６】
（全体構成）
図１は本発明の実施例１の全体を示す。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た実施例である。図１に示すように、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、車両等の架台３００に設置されており、磁場発生部として機能する超電導モータ２と、極低温発生部３と、容器４と、電流導入端子５とを有する。
【００１７】
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が給電され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。
【００１８】
固定子２０は、ヨークとして機能する透磁コア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に巻回されて保持された超電導コイル２２とを有する。固定鉄心２１は周方向に間隔を隔てて配置され径方向に突出するティース部２１０をもつ。ティース部２１０に超電導コイル２２が巻回されている。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。
【００１９】
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、例えば窒素液化温度以下にでき、例えば、例えば１５０Ｋ以下、殊に１００Ｋ以下、８０Ｋ以下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（極低温取出部）において発生させる冷凍機３０を有する。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伝熱部３３が設けられている。冷凍機３０は、冷媒ガスを圧縮させるコンプレッサと、圧縮された冷媒ガスの圧縮熱を放出させる放熱器等を有することが好ましい。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。
【００２０】
伝熱部３３は、超電導モータ２と冷凍機３０との間に配置されており、高い伝熱性を有する熱伝導材料（例えば銅、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。例えば、伝熱部３３は、熱伝導材料で形成された線材、繊維材、粒状体のうちの少なくとも一種を基材とする集合体で形成することができる。この集合体は、振動吸収性を有するため、超電導モータ２の振動および／または外部の振動が冷凍機３０に伝搬されることを抑制でき、振動減衰要素の１種として機能できる。
【００２１】
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。真空は大気よりも高い断熱性が得られる減圧状態または真空状態であればよく、１０−１Ｐａ以下，１０−２Ｐａ以下が例示される。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）と共に包囲するリング状の外側真空断熱室４１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）と共に包囲するリング状の内側真空断熱室４２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。
【００２２】
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、伝熱部３３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（中間真空断熱室）とを有する。第２断熱室部分４１ｃは、伝熱部３３およびコールドヘッド３２の外周側をほぼ同軸的に包囲しており、これらの低温を維持する。
【００２３】
図１に示すように、容器４は、外側から内側にかけて、互いに同軸的な容器状の第１容器４３、容器状の第２容器４４、容器状の第３容器４５、容器状の第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。
【００２４】
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（図略）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、回転作動体として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。
【００２５】
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（外側容器）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および伝熱部３３を覆うように冷凍機３０側に向かう中間容器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。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。
【００２６】
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、磁束を透過させ得るが、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、セラミックス等の非金属材料が例示される。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。
【００２７】
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。前記した固定盤７０は、熱的に絶縁性が高い材料、および／または、漏れ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、繊維強化樹脂等の補強材強化樹脂、樹脂、セラミックス等の非金属材料が例示される。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、電流導入端子５に対して電気絶縁構造を採用することが好ましい。
【００２８】
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は低温に維持されやすい。
【００２９】
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、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。なお、図２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の一端側の端部８５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。
【００３０】
ところで図略の切替スイッチがオンされると、外部の電源から電流導入端子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（可動磁場）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が軸心Ｐ１回りで回転する。このように超電導モータ２が駆動されるとき、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の超電導状態が良好に維持され、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。これに対して、超電導モータ２の駆動が停止されるときには、図略の切替スイッチがオフとされ、固定盤７０の電流導入端子５と電源から電気的に切り離される。
【００３１】
（要部構成）
さて本実施例の要部について図２を参照して説明する。図２に示すように、振動減衰要素１００Ａが設けられている。振動減衰要素１００Ａは、超電導モータ２が発生する振動および／または外部の振動が冷凍機３０に伝搬することを抑制させる振動減衰機能を果たす流体ダンパを構成する。
【００３２】
図２に示すように、振動減衰要素１００Ａは、容器４の第１包囲部４３１（外側容器）と冷凍機３０との間に介在しており、中間容器４３４の外方に配置されており、即ち、ほぼ常温の大気領域に配置されている。図２に示すように、振動減衰要素１００Ａは、コールドヘッド３２の軸心Ｐ３の回りで周方向に間隔を隔てて複数個並設されている。単数の振動減衰要素１００Ａは、中空室１０１および軸心Ｐ４を有する筒体１０２と、筒体１０２の中空室１０１に移動可能に配置され中空室１０１を第１流体室１０３ｆおよび第２流体室１０３ｓに仕切るピストン状の可動体１０６と、可動体１０６の変位に伴い第１流体室１０３ｆおよび第２流体室１０３ｓ間において流体を移動させて振動を減衰させるように第１流体室１０３ｆと第２流体室１０３ｓとを連通させる連通路１０８とを有する。
【００３３】
図２に示すように、可動体１０６は、容器４の第１包囲部４３１（外側容器）に保持されている。筒体１０２は、容器４の第１包囲部４３１に固定されたモータ側筒部１１０と、冷凍機３０に固定された冷凍側筒部１１１と、モータ側筒部１１０と冷凍側筒部１１１との間に接続された軸長方向に沿って伸縮可能な蛇腹部１２０をもつ蛇腹筒部１２１とを備えている。
【００３４】
連通路１０８は、可動体１０６の先端の頭部と冷凍側筒部１１１との間に設けられた微小隙間で形成されており、流体が流れる流量を絞る絞り孔として機能できる。モータ側筒部１１０、冷凍側筒部１１１および連通路１０８は、振動減衰要素１００Ａの軸心Ｐ４の回りに同軸的に形成されている。中空室１０１には流体が封入されている。流体としては気体や液体が挙げられる。気体としては空気、窒素ガス、ヘリウムガスが例示される。振動減衰要素１００Ａはほぼ常温域に配置されるため、メンテナンスが容易であるばかりか、凍結に起因する流体の固体化の懸念はなく、気体は空気、窒素ガスを使用できる。液体はオイル、水等が例示される。
【００３５】
超電導モータ２の回転駆動で発生する振動、および／または、外部からの振動は、冷凍機３０に向けて伝搬されようとする。かかる振動に起因して可動体１０６が中空室１０１の内部において軸心Ｐ４に沿って振動的に往復移動する。ここで、可動体１０６が冷凍機３０側に向けて変位するとき、第１流体室１０３ｆが増圧され、第２流体室１０３ｓが減圧されるため、中空室１０１内の流体は第１流体室１０３ｆから連通路１０８を介して第２流体室１０３ｓに移動する。また、可動体１０６が超電導モータ２側に向けて変位するとき、第２流体室１０３ｓが増圧され、第１流体室１０３ｆが減圧されるため、中空室１０１内の流体は第２流体室１０３ｓから連通路１０８を介して第１流体室１０３ｆに移動する。このように流体の運動エネルギとして振動エネルギが繰り返して消費され、超電導モータ２から冷凍機３０に向かう振動が減衰され、冷凍機３０の耐久性および長寿命が確保される。なお冷凍機３０に有害振動が伝搬されると、冷凍機３０の冷凍出力が低下する要因となり得る。
【００３６】
図２に示すように、複数個の振動減衰要素１００Ａは、コールドヘッド３２の軸心Ｐ３の回りで周方向においてほぼ均等間隔で装備されている。このように複数個の振動減衰要素１００Ａが、コールドヘッド３２および伝熱部３３を収容する中間容器４３４を包囲する位置に設けられているため、有害振動から冷凍機３０を保護するばかりか、伝熱系の重要部品であるコールドヘッド３２および伝熱部３３における振動を効果的に抑制することができる。
【実施例２】
【００３７】
図３は実施例２を示す。本実施例は実施例１と基本的には同様の構成および作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。本実施例によれば、図３に示すように、振動減衰要素１００Ｂは、容器４の第１包囲部４３１（外側容器）と冷凍機３０との間に介在しており、中間容器４３４の外方に配置されており、即ち、常温の大気領域に配置されている。
【００３８】
図３に示すように、振動減衰要素１００Ｂは、コールドヘッド３２の軸心Ｐ３の回りで同軸的な筒形状に配置されている。すなわち、振動減衰要素１００Ｂは、軸心Ｐ３を１周するリング状の中空室１０１をもつ筒体１０２と、筒体１０２の中空室１０１に移動可能に配置され中空室１０１を第１流体室１０３ｆおよび第２流体室１０３ｓに仕切るピストン状の可動体１０６と、可動体１０６の変位に伴い流体室１０３間において流体を移動させて振動を減衰させるように第１流体室１０３ｆと第２流体室１０３ｓとを連通させる連通路１０８とを有する。モータ側筒部１１０、冷凍側筒部１１１、可動体１０６および連通路１０８は、コールドヘッド３２の軸心Ｐ３を中心とする円筒形状に形成されている。このように振動減衰要素１００Ｂは、コールドヘッド３２の軸心Ｐ３を中心とする円筒形状に形成されているため、冷凍機３０を保護するばかりか、伝熱系の重要部品であるコールドヘッド３２および伝熱部３３における振動を効果的に抑制することができる。
【実施例３】
【００３９】
図４は実施例３を示す。本実施例は実施例１と基本的には同様の構成および作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。本実施例によれば、図４に示すように、中間容器４３４Ｃは、容器４の第１包囲部４３１（外側容器）に連設されつつ、超電導モータ２と冷凍機３０との間に設けられている。中間容器４３４Ｃは、コールドヘッド３２をリング状の隙間１３０ｃを介して包囲する固定状態のリング体１３０と、リング体１３０に連設された蛇腹部１２０をもつ蛇腹筒部１２１とを有する。蛇腹筒部１２１の長さ方向の一端部はリング体１３０に連結されている。蛇腹筒部１２１の長さ方向の他端部は冷凍機３０のフランジ３０ｃに連結されている。
【００４０】
図４に示すように、振動減衰要素１００Ｃは、中間容器４３４Ｃの第２断熱室部分４１ｃ（中間真空断熱室）内に配置されており、軸心Ｐ３の回りの周方向において均等間隔で複数個並設されている。振動減衰要素１００Ｃは、リング体１３０に保持された中空室１０１を有する軸心Ｐ４を有する筒体１０２と、筒体１０２の中空室１０１に移動可能に配置され中空室１０１を第１流体室１０３ｆおよび第２流体室１０３ｓとに仕切るピストン状の可動体１０６と、第１流体室１０３ｆと第２流体室１０３ｓとを連通させる流体絞り孔として機能できる連通路１０８とを有する。
【００４１】
図４に示すように、連通路１０８は軸心Ｐ４の回りで形成されており、可動体１０６の先端の頭部と筒体１０２との間に設けられた絞り孔として機能できる微小隙間で形成されている。中空室１０１には流体が封入されている。流体としては気体や液体が挙げられる。気体としては空気、窒素ガス、ヘリウムガス等が例示される。液体としてはオイルが例示される。振動減衰要素１００Ｃを構成する中空室１０１内の流体は、蛇腹筒部１２１と、蛇腹筒部１２１の内周側の第２断熱室部分４１ｃで包囲されている。このため、蛇腹筒部１２１の外部の熱が中空室１０１内の流体に伝達されることが抑制される。
【００４２】
図４に示すように、振動減衰要素１００Ｃの内側には断熱室部分４１ｅが形成されているため、振動減衰要素１００Ｃの筒体１０２の中空室１０１は、コールドヘッド３２から離間されており、コールドヘッド３２の極低温の影響を直接には受けにくい。よって筒体１０２の中空室１０１に封入される流体が凍結固体化されない。このため、流体としてはオイル、空気、窒素ガスが採用できる。場合によっては、筒体１０２の中空室１０１に封入される流体が低温に維持される場合には、流体としては固体化されにくいヘリウムガスが例示される。
【００４３】
超電導モータ２の回転駆動で発生する振動、および／または、超電導モータ２を介する外部の振動は、冷凍機３０に向けて伝搬されようとするが、可動体１０６が中空室１０１の内部において往復移動する。これにより可動体１０６が冷凍機３０側に変位するときには、第１流体室１０３ｆが増圧され、第２流体室１０３ｓが減圧されるため、中空室１０１内の流体は第１流体室１０３ｆから連通路１０８を介して第２流体室１０３ｓに移動する。また、可動体１０６が超電導モータ２側に変位するときには、第２流体室１０３ｓが増圧され、第１流体室１０３ｆが減圧されるため、中空室１０１内の流体は第２流体室１０３ｓから連通路１０８を介して第１流体室１０３ｆに移動する。このようにした流体の運動エネルギとして振動エネルギが消費され、超電導モータ２から冷凍機３０に向かう振動が減衰される。図４に示すように、振動減衰要素１００Ｃは軸心Ｐ４の回りで複数個装備されているため、超電導モータ２から冷凍機３０に向かう振動が効果的に減衰される。
【００４４】
図４に示すように、リング体１３０とコールドヘッド３２との間には、真空断熱室部分となる隙間１３０ｃが軸心Ｐ３の回りでリング状に設けられている。故に、リング体１３０とコールドヘッド３２とは非接触に維持される。このため、コールドヘッド３２の極低温の冷熱がリング体１３０に直接伝達されることが抑制され、コールドヘッド３２の極低温状態が良好に維持され、超電導コイル２２の極低温状態を維持するのに有利である。更に、真空断熱室部分である隙間１３０ｃが存在するため、コールドヘッド３２の冷熱がリング体１３０を介して中空室１０１内の流体に伝達されることも抑制される。従って中空室１０１内の流体が凍結で固体化することが抑制される。故に、ダンピング用の流体は、コールドヘッド３２に接近しつつも、流動性が確保される。故に、中空室１０１内の流体の移動によるダンパ機能が確保される。
【実施例４】
【００４５】
図５は実施例４を示す。本実施例は実施例４と基本的には同様の構成および作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。本実施例によれば、図５に示すように、中間容器４３４Ｄは、超電導モータ２と冷凍機３０との間に設けられている。中間容器４３４Ｄは、コールドヘッド３２をリング状の隙間１３０ｃを介して包囲するリング体１３０と、リング体１３０に連設された蛇腹部１２０をもつ蛇腹筒部１２１とを有する。蛇腹筒部１２１の長さ方向の一端部はリング体１３０に連結されている。蛇腹筒部１２１の長さ方向の他端部は冷凍機３０のフランジ３０ｃに連結されている。
【００４６】
図５に示すように、振動減衰要素１００Ｄは、リング体１３０に保持された中空室１０１を有する筒体１０２と、筒体１０２の中空室１０１に移動可能に配置され中空室１０１を第１流体室１０３ｆおよび第２流体室１０３ｓとに仕切るピストン状の可動体１０６と、第１流体室１０３ｆと第２流体室１０３ｓとを連通させる連通路１０８とを有する。筒体１０２は、コールドヘッド３２の軸心Ｐ３の回りを同軸的に包囲する内筒１０２ｉおよび外筒１０２ｐで形成されている。可動体１０６は軸心Ｐ３の回りを包囲する筒形状をなしている。
【実施例５】
【００４７】
図６は実施例５を示す。本実施例は実施例１と基本的には同様の構成および作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。本実施例においても中間容器４３４Ｅは、第１容器４３の第１包囲部４３１と接合された状態において、超電導モータ２と冷凍機３０との間に配置されており、コールドヘッド３２の外周面を同軸的に包囲する。図６に示すように、振動減衰要素１００Ｅは、コールドヘッド３２の外周面を包囲する中間容器４３４Ｅの内部の第２断熱室部分４１ｃ（中間真空断熱室）に保持されている。
【００４８】
図６に示すように、振動減衰要素１００Ｅは、コールドヘッド３２を断熱用の隙間１０６ｃを介して同軸的に包囲するリング状の可動体１０６と、可動体１０６に連設された伸縮可能な蛇腹部１２０をもつ金属製の蛇腹筒部１２１とを有する。隙間１０６ｃにより、可動体１０６とコールドヘッド３２とは非接触に維持され、コールドヘッド３２の冷熱が可動体１０６に直接伝達されることが抑えられ、超電導コイル２２の冷却に貢献できる。
【００４９】
可動体１０６および蛇腹筒部１２１は、コールドヘッド３２の軸心Ｐ３の回りに同軸的に設けられている。蛇腹筒部１２１の長さ方向の一端部は可動体１０６に連結されている。蛇腹筒部１２１の長さ方向の他端部は冷凍機３０のフランジ３０ｃに連結されている。可動体１０６としては樹脂、金属、セラミックスのうちのいずれかで形成できる。
【００５０】
超電導モータ２の回転駆動で発生する振動、および／または、外部からの振動は、冷凍機３０に向けて伝搬されようとする。ここで、中間容器４３４Ｅの内部において、超電導モータ２の振動エネルギは、これに基づいて可動体１０６が矢印ＸＡ方向に振動することにより消費されて減衰される。可動体１０６の振動に伴い、蛇腹筒部１２１の蛇腹部１２０が緩衝バネとして機能し、伸縮を繰り返す。これにより超電導モータ２の回転駆動で発生する振動、および／または、外部からの振動は、更に消費されて減衰される。
【００５１】
もし、蛇腹筒部１２１が空気などのガスの内に収容されていると、蛇腹筒部１２１が伸縮変形するとき、蛇腹筒部１２１の壁の肉厚等によっては、蛇腹筒部１２１付近のガスが抵抗となり、蛇腹筒部１２１の円滑な伸縮が損なわれ、ひいては蛇腹筒部１２１の振動吸収性能が損なわれるおそれがある。この点本実施例によれば、蛇腹筒部１２１は断熱室部分４１ｃ（中間真空断熱室），４１ｅに包囲されている。このため蛇腹筒部１２１が伸縮変形するとき、蛇腹筒部１２１付近は高真空状態であり、変形抵抗となり得るガスが存在しないため、蛇腹筒部１２１の良好なる伸縮変形性が良好に確保される。更に蛇腹筒部１２１は断熱室部分４１ｅによりコールドヘッド３２とは非接触であるため、蛇腹筒部１２１の過剰低温化は抑えられ、蛇腹筒部１２１の伸縮性が確保される。
【実施例６】
【００５２】
図７は実施例６を示す。本実施例は実施例５と基本的には同様の構成および作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。本実施例によれば、振動減衰要素１００Ｆはダイナミックダンパとされており、中間容器４３４Ｆの断熱室部分４１ｃに収容されている。具体的には、振動減衰要素１００Ｆは、コールドヘッド３２を断熱用の隙間１０６ｃを介して同軸的に包囲するリング状の可動体として機能する質量体１０６Ｆと、質量体１０６を弾性支持する伸縮可能なコイル状のバネ部１２１Ｆとを有する。隙間１０６ｃにより、質量体１０６Ｆとコールドヘッド３２とは非接触に維持され、コールドヘッド３２の冷熱が質量体１０６Ｆに伝達されることが抑えられ、超電導コイル２２の冷却に貢献できる。
【００５３】
ダイナミックダンパのチューニング周波数（固有振動数）は、基本的には、質量体１０６Ｆの質量とバネ部１２１Ｆのバネ定数とに基づいて定められる。振動系の有害振動を抑えたい振動数領域とダイナミックダンパのチューニング周波数領域とを対応させておけば、振動を抑えたい振動数領域においてダイナミックダンパの共振により振動エネルギが消費され、冷凍機３０に伝搬する有害振動が抑えられる。本実施例によれば、質量体１０６Ｆおよびバネ部１２１Ｆは真空断熱室部分４１ｃ（中間真空断熱室）に配置されているため、空気抵抗がない。更に更にバネ部１２１Ｆは断熱室部分４１ｅによりコールドヘッド３２とは非接触であるため、バネ部１２１Ｆの過剰低温化は抑えられ、バネ部１２１Ｆのバネ定数はコールドヘッド３２の冷熱の影響を直接受けることが抑制される。故に、ダイナミックダンパのチューニング通りの振動減衰機能を得るのに有利となる。なお、場合によっては、バネ部１２１Ｆを蛇腹構造としても良い。
【実施例７】
【００５４】
図８は実施例７を示す。本実施例は実施例１と基本的には同様の構成および作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。本実施例によれば、図８に示すように、振動減衰要素１００Ｈは、超電導モータ２を弾性支持する第１減衰要素１５１と、冷凍機３０を弾性支持する第２減衰要素１５２とを有する。第１減衰要素１５１は、超電導モータ２を収容する第１包囲部４３１（外側容器）と車両等の架台３００との間に配置されており、超電導モータ２を収容する第１包囲部４３１の下部を弾性支持している。架台３００は、車両（外部）等の振動を超電導モータ２側に伝搬させる振動伝搬要因となり得る。また、架台３００は、超電導モータ２や車両（外部）等の振動を冷凍機３０側に伝搬させる振動伝搬要因となり得る。
【００５５】
第１減衰要素１５１は、流体ダンパおよび機械ダンパを有する。第１減衰要素１５１の流体ダンパは、流体が封入された中空室１０１と、中空室１０１を第１流体室１０３ｆと第２流体室１０３ｓとに仕切るピストン状の可動体１０６と、第１流体室１０３ｆと第２流体室１０３ｓとを連通させる連通路１０８とをもつ。機械ダンパは、コイルバネ等で形成された緩衝バネ１０９を有する。
【００５６】
流体ダンパでは、超電導モータ２の駆動による振動、および／または、外部の振動が発生すると、可動体１０６が中空室１０１内で振動的に移動し、第１流体室１０３ｆが増圧されると共に第２流体室１０３ｓが減圧される動作と、第１流体室１０３ｆが減圧されると共に第２流体室１０３ｓが増圧される動作とが繰り返され、中空室１０１内の流体は第１流体室１０３ｆと第２流体室１０３ｓとの間を往復移動する。このようにした流体の運動エネルギとして振動エネルギが消費され、冷凍機３０に向かう振動が減衰される。機械ダンパを構成する緩衝バネ１０９は、弾性変形することにより振動エネルギを減衰させる。
【００５７】
図８に示すように、第２減衰要素１５２は、第１減衰要素１５１と同様の構造を有しており、流体ダンパおよび機械ダンパ１０９を有する。第２減衰要素１５２の流体ダンパは、流体が封入された中空室１０１と、中空室１０１を第１流体室１０３ｆと第２流体室１０３ｓとに仕切るピストン状の可動体１０６と、第１流体室１０３ｆと第２流体室１０３ｓとを連通させる連通路１０８とをもつ。機械ダンパは、コイルバネ等で形成された緩衝バネ１０９を有する。第２減衰要素１５２において、流体ダンパでは、超電導モータ２の駆動で振動が発生したり、外部の振動が発生したりすると、可動体１０６が中空室１０１内で振動的に移動し、第１流体室１０３ｆが増圧されると共に第２流体室１０３ｓが減圧される動作と、第１流体室１０３ｆが減圧されると共に第２流体室１０３ｓが増圧される動作とが繰り返され、中空室１０１内の流体は第１流体室１０３ｆと第２流体室１０３ｓとの間を往復移動する。このようにした流体の運動エネルギとして振動エネルギが消費され、冷凍機３０の振動が減衰される。第２減衰要素１５２において、機械ダンパを構成する緩衝バネ１０９は、弾性変形することにより振動エネルギを減衰させる。
【００５８】
（その他）
本発明は上記し且つ図面に示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可能である。ある実施形態に特有の構造および機能は他の実施形態についても適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は車両搭載用、産業用等の超電導モータ装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】実施例１に係り、超電導モータ装置を示す断面図である。
【図２】実施例１に係り、超電導モータ装置を異なる方向から見た状態を示す断面図である。
【図３】実施例２に係り、超電導モータ装置を示す断面図である。
【図４】実施例３に係り、超電導モータ装置を示す断面図である。
【図５】実施例４に係り、超電導モータ装置を示す断面図である。
【図６】実施例５に係り、超電導モータ装置を示す断面図である。
【図７】実施例６に係り、超電導モータ装置を示す断面図である。
【図８】実施例７に係り、超電導モータ装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
図中、１は超電導モータ装置、２は超電導モータ、２０は固定子、２２は超電導コイル、２７は回転子（可動子）、２９は永久磁石部、３は極低温発生部、３０は冷凍機、３２はコールドヘッド３２、３３は伝熱部（振動減衰要素）、４は容器、４０は真空断熱室、４１は外側真空断熱室、４１ａは第１断熱室部分、４１ｃは第２断熱室部分（中間真空断熱室）４２は内側真空断熱室、４３１は第１包囲部（外側容器）、４３４は中間容器４３４、１００は振動減衰要素、１０１は中空室、１０２は筒体、１０３ｆ，１０３ｓは流体室、１０６は可動体、１０８は連通路、１０９は緩衝バネ、１５１は第１減衰要素、１５２は第２減衰要素を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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