(57)【要約】【課題】包囲部材と固定子との接触面積を低減させるのに有利なモータ装置を提供する。【解決手段】モータ装置は、コイル２２と、固定子２０と、可動子２７と、減圧状態または真空状態の断熱室４１を介して固定子２０の外壁面２４を包囲する包囲部材４４と、包囲部材４４と固定子２０との間の断熱室４１内において架設され固定子を支持する複数のピラー９（９１，９２，９３）と有する。【選択図】図１
2010213489.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
給電に伴い磁束を発生させるコイルと、前記コイルで発生させた磁束を通過させる透磁材料で形成された固定子、前記固定子に対して可動する可動子と、減圧状態または真空状態の断熱室を介して前記固定子の外壁面を包囲する包囲部材と、前記固定子を支持するように前記包囲部材と前記固定子との間の前記断熱室内に架設された複数のピラーとを具備することを特徴とするモータ装置。
【請求項２】
請求項１において、前記ピラーは、前記可動子が可動するときにおいて前記固定子に作用するモータ反力を受けることを特徴とするモータ装置。
【請求項３】
請求項２において、前記ピラーは、前記可動子が可動するときにおいて前記固定子に作用するモータ反力を、前記ピラーに作用する圧縮荷重および／または引張荷重として受けることを特徴とするモータ装置。
【請求項４】
請求項１〜３のうちの一項において、前記固定子はこれの軸芯の回りで筒形状をなしており、各前記ピラーは、前記断熱室内において前記固定子の前記外壁面に対してほぼ接線方向に沿って配向されていることを特徴とするモータ装置。
【請求項５】
請求項１〜４のうちの一項において、前記固定子の前記軸芯と平行な方向から前記固定子が投影されるとき、前記固体子の前記外壁面は、前記軸芯の回りにおいて、直辺部および外角部が交互に配置された多角形状をなしており、前記ピラーの長さ方向の中間部は前記直辺部に固定されていることを特徴とするモータ装置。
【請求項６】
請求項１〜４のうちの一項において、前記固定子の前記軸芯と平行な方向から前記固定子が投影されるとき、前記固体子の前記外壁面は前記軸芯の回りにおいて円筒形状をなしており、前記ピラーの長さ方向の前記中間部は前記固定子の前記外壁面に固定されていることを特徴とするモータ装置。
【請求項７】
請求項１〜６のうちの一項において、前記ピラーと前記固定子とを連結状態に固定する取付具が設けられていることを特徴とするモータ装置。
【請求項８】
請求項１〜７のうちの一項において、前記ピラーの長手方向の端部が前記包囲部材に直接または当接要素を介して間接的に当接されるように、前記ピラーは架設されていることを特徴とするモータ装置。
【請求項９】
請求項１〜７のうちの一項において、前記包囲部材側には当接面が設けられており、前記ピラーの長手方向に延びる中心線と前記包囲部材側の当接面とがなす角度が９０°に接近または設定されるように、前記ピラーは前記断熱室内において架設されていることを特徴とするモータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はコイルおよび固定子をもつモータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータ装置の従来技術について、超電導モータ装置を例にとって説明する。超電導モータ装置は、超電導コイルと、超電導コイルで発生させた磁束を通過させる透磁材料で形成された筒形状の固定子、固定子に対して回転する回転子と、固定子の外周部を真空断熱室を介して包囲する包囲部材とを有する（特許文献１）。固定子は、真空断熱室を介して包囲部材により包囲されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−８９３４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した特許公報に係る超電導モータ装置によれば、コイルおよび固定子は、真空断熱室を介して包囲部材により包囲されているものの、包囲部材が真空断熱室を介して固定子をどの様な構造で固定するかについては、言及されていない。
【０００５】
殊に、回転子が回転するときには、回転子の回転に起因してモータ反力が固定子に作用するが、包囲部材が固定子をどのように固定するかについては、言及されていない。この場合、固定子の外周部全体をこれに筒形状の包囲部材が接触しつつ包囲することも考えられるが、包囲部材と固定子の外周部とが伝熱的に接触する接触面積が増大する。この場合、外部が固定子よりも高温である場合には、外部から固定子への熱伝導に起因する熱侵入が増加する問題がある。
【０００６】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、固定子を保持しつつ、包囲部材と固定子とが伝熱的に接触する接触面積を低減させるのに有利な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】
【０００７】
本発明の超電導モータ装置は、給電に伴い磁束を発生させるコイルと、コイルで発生させた磁束を通過させる透磁材料で形成された固定子、固定子に対して可動する可動子と、減圧状態または真空状態の断熱室を介して固定子の外壁面を包囲する包囲部材と、固定子を支持するように包囲部材と固定子との間の断熱室内において架設された複数のピラーと具備することを特徴とする。
【０００８】
包囲部材は、減圧状態または真空状態の断熱室を介して固定子の外壁面を包囲する。複数のピラーは柱部材であり、包囲部材と固定子との間の断熱室内において架設されており、固定子を支持する。このため、モータ反力等の力が固定子に作用するときであっても、固定子は定位置に固定される。ピラーの形状および構造は特に限定されるものではなく、柱状、疑似柱状であれば良い。更に包囲部材と固定子との間の断熱室内において、ピラーは固定子を固定するように架設されている。このため包囲部材と固定子とが伝熱的に接触する接触面積は、ピラーと固定子との接触面積に基づく。従って、固定子の外周部の全体をこれに包囲部材が接触しつつ包囲している方式に比較して、固定子と包囲部材とが伝熱的に接触する接触面積が低減される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、包囲部材と固定子とが伝熱的に接触する接触面積を低減させることができる。このため外部が固定子よりも高温である場合には、外部から固定子への熱伝導に起因する熱侵入が抑制される。更に本発明によれば、複数のピラーが固定子を支持するように包囲部材と固定子との間の断熱室内において架設されているため、モータ反力等の力が固定子に作用するときであっても、固定子は定位置に保持される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１に係り、ピラーを組み付けたモータ装置を示す断面図である。
【図２】実施例１に係り、モータ装置の要部を示す斜視図である。
【図３】実施例１に係り、ピラーを固定子に取り付ける工程を示す断面図である。
【図４】実施例１に係り、ピラーを固定子に取り付けた後の状態を示す断面図である。
【図５】実施例２に係り、ピラーを組み付けたモータ装置を示す断面図である。
【図６】実施例３に係り、ピラーを組み付けたモータ装置を示す断面図である。
【図７】実施例４に係り、ピラーを組み付けたモータ装置を示す断面図である。
【図８】実施例５に係り、ピラーを組み付けたモータ装置を示す断面図である。
【図９】実施例６に係り、ピラーを固定子に取り付けた状態を示す断面図である。
【図１０】実施例７に係り、ピラーを固定子に取り付ける構造を示す部分断面図である。
【図１１】実施例８に係り、ピラーを固定子に取り付ける構造を示す部分断面図である。
【図１２】実施例９に係り、ピラーを固定子に取り付ける構造を示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明のモータ装置は、給電されるコイルと、コイルで発生させた磁束を通過させる透磁材料で形成された固定子、固定子に対して可動する可動子と、減圧状態または真空状態の断熱室を介して固定子の外壁面を包囲する包囲部材と、固定子を支持するように包囲部材と固定子との間の断熱室内において架設された複数のピラーと有する。
【００１２】
コイルとしては、導電材料で形成されたコイル、または、超電導材料で形成された超電導コイルが例示される。コイルの材質、形状および構造は特に限定されず、可動子を可動させる磁束を発生させれば良い。固定子は、磁束を通過させる透磁材料（例えば純鉄系、硅素鋼系）で形成できる。超電導コイルは、これの臨界温度以下に冷却させると、電気抵抗が０または急激に小さくなる超電導状態を示す。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。
【００１３】
可動子は固定子に対して可動するものであり、回転子でも良いし、往復移動する可動子でも良い。モータ装置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。可動子が回転子であれば、可動磁場は回転磁場となる。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。
【００１４】
本発明の一視点によれば、好ましくは、ピラーは、可動子が可動するときにおいて固定子に作用するモータ反力を受けることが好ましい（請求項２）。モータ反力はピラーを介して包囲部材に受けられる。
【００１５】
一般的には、物体では、圧縮強度および引張強度は、せん断強度よりも大きい。そこで本発明の一視点によれば、好ましくは、ピラーは、可動子が可動するときにおいて固定子に作用するモータ反力を、ピラーに作用する圧縮荷重および／または引張荷重として受ける（請求項３）。このためピラーの肉厚を薄くしても、モータ反力をピラーは良好に受けることができる。ピラーの薄肉化、軽量化に貢献できる。
【００１６】
本発明の一視点によれば、好ましくは、固定子はこれの軸芯の回りで筒形状をなしており、各ピラーは、断熱室内において固定子の外壁面に対してほぼ接線方向に沿って配向されている（請求項４）。可動子が回転する場合には、モータ反力は基本的には固定子の外壁面に対してほぼ接線方向に作用する。この場合、固定子に作用するモータ反力を、ピラーは、ピラーに作用する圧縮荷重および／または引張荷重で受けることができる。
【００１７】
本発明の一視点によれば、好ましくは、固定子の軸芯と平行な方向から固定子が投影されるとき、固体子の外壁面は、軸芯の回りにおいて、直辺部および外角部が交互に配置された多角形状をなしており、ピラーの長さ方向の中間部は直辺部に固定されている（請求項５）。この場合、ピラーを固定子のほぼ接線方向に沿って配向させ易い。
【００１８】
本発明の一視点によれば、好ましくは、固定子の軸芯と平行な方向から固定子が投影されるとき、固体子の外壁面は軸芯の回りにおいて円筒形状をなしており、ピラーの長さ方向の中間部は固定子の外壁面に固定されている（請求項６）。この場合、ピラーを固定子のほぼ接線方向に配向させ易い。
【００１９】
本発明の一視点によれば、好ましくは、ピラーと固定子とを連結状態に固定する取付具が設けられている（請求項７）。この場合、ピラーと固定子とを良好に連結できる。取付具としては、螺子、リベット、圧入具等が例示される。なおピラーと固定子とは、接着剤、溶接、半田付けで互いに連結されていても良い。
【００２０】
本発明の一視点によれば、好ましくは、ピラーの長手方向の端部が包囲部材に直接または当接要素を介して間接的に当接されるように、ピラーは架設されている（請求項８）。当接要素は包囲部材と一体成形されていても良いし、別体のもの包囲部材に取り付けることにしても良い。
【００２１】
本発明の一視点によれば、好ましくは、包囲部材側には当接面が設けられており、ピラーの長手方向に延びる中心線と包囲部材側の当接面とがなす角度が９０°に接近または設定されるように、ピラーは断熱室内において架設されている（請求項９）。この場合、ピラーの長手方向に延びる中心線と包囲部材側の当接面とがなす角度が９０°に接近または設定されているため、ピラーが受けた荷重を当接面が効果的に受けることができ、ピラーの耐荷重性を高めることができる。
【００２２】
本発明の一視点によれば、固定子が筒形状である場合、固定子の外壁面は、固定子の軸芯と平行な方向から投影されるとき、多角形状をなしていることが好ましい。多角形状は、複数の直辺部と複数の外角部とを備える形状であり、正３角形、正６角形、正９角形、正１２角形、正１５角形等が例示される。この場合、多角形状を形成する直辺部にピラーの側面を当接させ易い利点が得られる。
【００２３】
本発明の一視点によれば、好ましくは、固定子は、これの周方向において複数個に分割された分割体を備えている。固定子の分割体にコイルを搭載させる作業、分割体の交換性が容易となる。
【００２４】
本発明の一視点によれば、好ましくは、コイルが超電導コイルである場合には、これの臨界温度以下に冷却させる冷却部が設けられている。冷却部は、冷凍を発生させる冷凍機でも良いし、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。
【実施例１】
【００２５】
以下、本発明の実施例１について図１〜図４を参照して説明する。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モータ装置１に適用している。図１に示すように、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であるモータ２と、冷却部として機能する冷却部３と、容器４とを有する。
【００２６】
ここで、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。図３に示すように、モータ２は、これの軸心Ｐ１の回りを１周するほぼ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はインナーロータ型であり、固定子２０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。
【００２７】
固定子２０は、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をもつ。固定鉄心２１には、コイルとしての超電導コイルであるコイル２２が巻回されて保持されている。コイル２２は三相の交流電流を通電できるように複数個に分割されている。コイル２２は公知の超電導材料で形成されている。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（可動磁場）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。
【００２８】
冷却部３は、コイル２２の超電導状態を維持するためにコイル２２を臨界温度領域以下の温度領域である極低温に維持するものである。冷却部３は冷凍機を有することが好ましい。冷凍機としては、パルス管冷凍機、逆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。冷却部３のコールドヘッドで得られる極低温の温度領域は、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。場合によっては冷却部３は、冷凍機を有しておらず、極低温の冷媒を断熱状態で収容する方式としても良い。
【００２９】
図１に示すように、モータ２を収容する容器４は、固定子２０に巻回されて固定されているコイル２２および固定子２０の外側を包囲するリング状の外側真空断熱室４１（断熱室）と、コイル２２および固定子２０の内側を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４１，４２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。
【００３０】
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、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。
【００３１】
図１に示すように、容器４は、外側から内側にかけて、互いに同軸的な第１容器４３、モータ２を固定するための容器状の包囲部材４４、第３容器４５、第４容器４６を有する。第１容器４３および包囲部材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。
【００３２】
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。
【００３３】
包囲部材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。
【００３４】
ところで図略の切替スイッチがオンされると、外部の電源から三相の交流がコイル２２に給電される。この結果、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。これによりモータ２が回転駆動される。このようにモータ２が回転駆動されるとき、冷却部３が発生する極低温によりコイル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、コイル２２の超電導状態が良好に維持され、モータ２は良好に回転駆動する。なお、コイル２２の電気抵抗は０かあるいは著しく低いため、モータ２０の出力は高い。これに対して、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ると、コイル２２が断電され、回転磁場の発生が停止されるため、回転子２７は停止される。
【００３５】
（要部構成）
さて本実施例の要部について図１〜図４を参照して説明する。図１は、モータ２の軸芯Ｐ１と直交する方向の断面を示す。図２はモータ２の斜視図を示す。図３及び図４は、軸芯Ｐ１に沿った方向から視認する固定子２０の平面図を示す。図３及び図４に示すように、固定子２０の外周部には、軸芯Ｐ１を１周する対向外壁面２４（外壁面）が形成されている。対向外壁面２４は、多角形状をなす多角形状外壁面２５で形成されている。多角形状外壁面２５は正多角形状（正９角形状）とされており、断面で、直辺状の直辺部２４ｍと、外方に指向する外角部２４ｋとを交互に有する。なお、正９角形状とされたのは、コイル２２が９組使用されていることに基づく。
【００３６】
図１に示すように、包囲部材４４は円筒形状をなしており、モータ２の固定子２０の対向外壁面２４を外側真空断熱室４１を介して同軸的に包囲している。包囲部材４４の内周部には、円筒形状をなす対向内壁面４８が形成されている。対向内壁面４８は、外側真空断熱室４１を介して固定子２０の対向外壁面２４に対向する部位である。すなわち、筒形状をなす包囲部材４４の対向内壁面４８は、外側真空断熱室４１（断面でリング状）を介して固定子２０の対向外壁面２４に対向している。
【００３７】
固定子２０を形成する材料としては、透磁材料である鉄系材料が例示される。鉄系材料としては純鉄系、硅素鋼系、フェライトリッチの鋳鉄系、フェライトリッチの鋳鋼系等が例示されるが、これらに限定されるものではない。
【００３８】
包囲部材４４を形成する材料としては、樹脂単体、補強材強化樹脂等の樹脂系材料、セラミックス、場合によっては金属が例示される。補強材強化樹脂の場合には、補強材としてはガラス、セラミックス等の無機物が例示される。補強材としては補強繊維が好ましく、ガラス繊維、セラミックス繊維、金属繊維等の無機繊維が例示される。樹脂としては熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂のいずれでも良い。樹脂としては、エポキシ、フェノール、ポリスチレン、飽和ポリエステル、エポキシ、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネイト、ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリアリレート、ポリサルホォン、ポリイミド等の公知の樹脂が例示される。
【００３９】
図１に示すように、包囲部材４４と固定子２０との間に配置されている外側真空断熱室４１内において、複数のピラー９が分散されて架設されている。ピラー９は、複数（３個）の第１ピラー９１と、複数（３個）の第２ピラー９２と、複数（３個）の第３ピラー９３とで形成されている。
【００４０】
図２に示すように、複数の第１ピラー９１は、固定子２０のうち軸芯Ｐ１に沿った軸長方向ＰＡにおける一端２０ｆ側において、固定子２０の周方向に均等間隔（１２０°間隔）で固定されている。複数の第２ピラー９２は、固定子２０のうち軸芯Ｐ１に沿った軸方向ＰＡにおける他端９ｓ側において、固定子２０の周方向に均等間隔（１２０°間隔）で固定されている。複数の第３ピラー９３は、固定子２０のうち軸芯Ｐ１に沿った軸方向ＰＡにおける中間９ｔ側において、固定子２０の周方向に均等間隔（１２０°間隔）で固定されている。
【００４１】
次に、第１ピラー９１を固定子２０の対向外壁面２４に固定する場合について図３および図４を参照して説明する。第１ピラー９１の長さ方向の中間部９４には、取付孔９５が貫通状態に形成されている。第１ピラー９１を固定子２０の対向外壁面２４の直辺部２４ｍに当接させつつ、螺子である取付具９６を取付孔９５に挿通し、更に、その取付具９６を固定子２０の対向外壁面２４の直辺部２４ｍに締結させる。これにより図４に示すように、複数（３個）の第１ピラー９１は、固定子２０の対向外壁面２４のうちのそれぞれ別の直辺部２４ｍに接触しつつ固定される。すなわち図４に示すように、複数の第１ピラー９１は、軸芯Ｐ１回りの周方向において均等間隔に固定される。なお、取付具９６が螺合される螺孔を直辺部２４ｍに予め形成しておいても良いし、取付具９６のタッピング機能により取付具９６を直辺部２４ｍに強制的に螺合させても良い。
【００４２】
第２ピラー９２についても、第１ピラー９１と同様に固定される。すなわち、図示はしないものの、第２ピラー９２の長さ方向の中間部９４を固定子２０の対向外壁面２４の直辺部２４ｍに当接させつつ、取付具９６を取付孔９５に挿通し、更に、その取付具９６を固定子２０の直辺部２４ｍに締結する。これにより第２ピラー９２の長さ方向の中間部９４は固定子２０の対向外壁面２４の直辺部２４ｍに固定される。
【００４３】
第３ピラー９３についても第１ピラー９１と同様に固定される。すなわち、図示はしないものの、第３ピラー９３の長さ方向の中間部９４を固定子２０の対向外壁面２４の直辺部２４ｍに当接させつつ、取付具９６を取付孔９５に挿通し、更に、その取付具９６を固定子２０の直辺部２４ｍに締結する。これにより第３ピラー９３の長さ方向の中間部９４は固定子２０の対向外壁面２４の直辺部２４ｍに固定される。
【００４４】
なお、各ピラー９１〜９３には取付孔９５が形成されているが、これに限らず、ピラー９１〜９３の材質が比較的軟質である場合には、タッピング機能をもつ取付具９６によりピラー９１〜９３に強制的に螺入させることにしても良い。
【００４５】
図１から理解できるように、第１ピラー９１の長手方向の一端部９１ｅは、包囲部材４４に締結具９７により締結されて固定される。第１ピラー９１の長手方向の他端部９１ｆは、包囲部材４４に締結具９７により締結されて固定される。締結具９７は、螺子、リベット等の公知の締結要素を採用できる。
【００４６】
図１から理解できるように、第２ピラー９２の長手方向の一端部９２ｅは、包囲部材４４に締結具９７により締結されて固定される。第２ピラー９２の長手方向の他端部９２ｆは、包囲部材４４に締結具９７により締結されて固定される。更に図１から理解できるように、第３ピラー９３の長手方向の一端部９３ｅは、包囲部材４４に締結具９７により締結されて固定される。第３ピラー９３の長手方向の他端部９３ｆは、包囲部材４４に締結具９７により締結されて固定される。
【００４７】
図２から理解できるように、ピラー９１，９２，９３が固定子２０の対向外壁面２４の直辺部２４ｍに伝熱的に接触している接触面積ＳＡは、小さいものである。例えば、固定子２０の軸芯Ｐ１の回りを１周する対向外壁面２４の全体の面積Ｓallを１００として相対表示するとき、ＳＡの値は４０以下、３０以下、２０以下、１０以下、５以下のいずれかにできる。このようにピラー９１，９２，９３と固定子２０の対向外壁面２４とが伝熱的に接触している接触面積ＳＡは、面積Ｓallに比較して小さい。
【００４８】
このため、固定子２０よりも相対的に高温側である外部の熱が、包囲部材４４から、相対的に低温側の固定子２０に向けてピラー９１，９２，９３を介して、伝熱される伝熱量が小さくなる。これにより高温側の外部から固定子２０に侵入する熱侵入量は低減される。よって、固定子２０ひいてはコイル２２を低温に維持させるのに有利となり、コイル２２の超電導性が長時間にわたり良好に維持される。
【００４９】
更に本実施例によれば、ピラー９１，９２，９３は外側真空断熱室４１内に架設されているため、外側真空断熱室４１の空間厚みｔｗ（図１参照）を増加させるのに有利である。このため外側真空断熱室４１（断熱室）による真空断熱性を高めることができる。
【００５０】
ところで、モータ装置１が回転駆動するとき、前述したように、回転子２７が軸芯Ｐ１の回りで回転するにつれて、固定子２０はモータ反力（回転子２７の回転に対する反力）を受ける。モータ装置１は超電導モータであるため、強い磁場を発揮し、強いモータ反力を発生させる。この場合、固定子２０と包囲部材４４との機械的係合性が充分でない場合には、モータ反力に起因して、固定子２０と包囲部材４４とはこれらの周方向に相対移動し、固定子２０がこれの定位置からずれるおそれがある。
【００５１】
この点について本実施例によれば、回転子２７が回転するときにおいて固定子２０に作用するモータ反力を、ピラー９１，９２，９３が受けることができる。更に、ピラー９１，９２，９３を介して包囲部材４４がモータ反力を受けることができる。よって、固定子２０と包囲部材４４との間においてモータ反力に起因する相対移動が抑えられる。図１から理解できるように、ピラー９１，９２，９３は、固定子２０の周方向において、軸長方向（ＰＡ方向）においても分散されて配置されているため、モータ反力を均一に受けるのに有利である。
【００５２】
ここで本実施例によれば、図１および図２から理解できるように、ピラー９１，９２，９３は、基本的には、固定子２０の対向外壁面２４に対してほぼほぼ接線方向に沿って配向されている。このため固定子２０に作用するモータ反力は、ピラー９１，９２，９３に作用する圧縮荷重Ｆａおよび／または引張荷重Ｆｃとして受けられる。
【００５３】
すなわち、第１ピラー９１について見ると、回転子２７が軸芯Ｐ１回りで一方向（図１に示す矢印Ｒ１方向）に回転するときには、逆方向（矢印Ｒ２方向）に向かうモータ反力が固定子２０に作用する。この場合、モータ反力に起因して、第１ピラー９１の長さ方向の一端部９１ｅは、モータ反力の方向（矢印Ｒ２方向）における下流に相当するため、基本的には圧縮荷重Ｆａを受ける。また、モータ反力に起因して、第１ピラー９１の長さ方向の他端部９１は、モータ反力の方向（矢印Ｒ２方向）における上流に相当するため、基本的には引張荷重Ｆｃを受ける。なお、回転子２７の回転方向が逆方向に変更されれば、モータ反力の方向が逆方向に変更されるため、圧縮荷重Ｆａおよび引張荷重Ｆｃはそれぞれ入り替わる。
【００５４】
ところで、一般的には、物体では、圧縮強度Ｆａおよび引張強度Ｆｃはせん断強度よりもはるかに大きい。上記したように本実施例によれば、前述したように、ピラー９１，９２，９３は、モータ反力を、ピラー９１，９２，９３の圧縮荷重Ｆａおよび引張荷重Ｆｃとして受ける。このためせん断強度でモータ反力が受けられる場合に比較して、ピラー９１，９２，９３の肉厚を薄くし、これらを軽量化させても、ピラー９１，９２，９３はモータ反力を良好に受けることができる。ひいては包囲部材４４はピラー９１，９２，９３を介してモータ反力を良好に受けることができる。このようにピラー９１，９２，９３の肉厚を薄くして軽量化できるため、車載用、産業用として適する。
【００５５】
本実施例によれば、ピラー９１，９２，９３の材質は特に限定されず、繊維強化樹脂等の補強材強化樹脂、樹脂材、金属、セラミックス等のいずれでも良い。ピラー９が固定鉄心２０に固定されることを考慮すると、ピラー９１，９２，９３の材質としては、固定鉄心２０の材料よりも磁束が透過しにくい透磁率が高い材料が好ましい。よって補強材強化樹脂、樹脂材、セラミックスが好ましい。金属であれば、オーステナイト系の合金鋼等の常磁性材料、非磁性材料が好ましい。但し、場合によっては炭素鋼等の強磁性材料としても良い。
【００５６】
樹脂材を補強繊維で強化した繊維強化樹脂でピラー９１，９２，９３が形成されている場合には、補強繊維の長さ方向をピラー長手方向に沿って配向させれば、ピラー９１，９２，９３の長手方向における圧縮強度および引張強度、殊に引張強度を高めるのに有利である。この場合、ピラー９１，９２，９３の肉厚を薄くして軽量化させるのに貢献でき、車載用に適する。補強繊維としては、ガラス、金属、セラミックスが例示される。補強繊維としては、ピラーの全長にわたり長く延びる長繊維としても良いし、短繊維の長さ方向をピラーの長手方向に沿って配向させても良い。
【００５７】
なお本実施例によれば、図３に示すように、固定子２０は、周方向に分割されている分割タイプであり、複数個の分割体２３を有する。各分割体２３は直辺部２４ｍおよび端面２３ｒをもつ。分割体２３の端面２３ｒ同士を接合させつつ、複数の分割体２３を周方向に組み付けることにより、固定子２０は形成されている。この場合、分割体３にコイル２２を搭載した後に、固定子２０を組み付けるため、製造が簡便となる。場合によっては、固定子２０は、周方向に分割されている分割タイプではなく、周方向に一体品であるタイプとしても良い。
【実施例２】
【００５８】
図２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同様の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図２に示すように、包囲部材４４側には、当接面４４８をもつ当接要素４４５が図略の固定具により固定されている。第１ピラー９１の長手方向の端部９１ｅ，９１ｆは、当接要素４４５を介して間接的に包囲部材４４に当接されている。この場合、図５に示すように、ピラー９１，９２，９３の長手方向に延びる中心線ＰＭと包囲部材４４側の当接要素４４５の当接面４４８とがなす角度θａは、９０°に接近または９０°に設定されている。このため、包囲部材４４側の当接要素４４５の当接面４４８は、ピラー９１，９２，９３に作用する圧縮荷重Ｆａおよび引張荷重Ｆｃを効果的に受け止めることができる。
【００５９】
本実施例によれば、図５から理解できるように、ピラー９１，９２，９３が固定子２０の対向外壁面２４の直辺部２４ｍに伝熱的に接触する合計接触面積は、小さいものである。このため、外部の熱が包囲部材４４から、ピラー９１，９２，９３を介して固定子２０に伝熱される伝熱量が小さくなる。これにより外部から固定子２０に侵入する熱侵入量を低減できる。よって、固定子２０ひいてはコイル２２を低温に維持させるのに有利となる。
【００６０】
なお本実施例によれば、固定子２０は、周方向に分割されている分割タイプであるが、分割タイプではなく、周方向に一体品であるタイプとしても良い。
【実施例３】
【００６１】
図６は実施例３を示す。本実施例は実施例２と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図６に示すように、包囲部材４４側には、当接面４４８をもつ当接要素４４６が一体に成形されている。この場合、樹脂、または、補強材強化樹脂により、包囲部材４４および当接要素４４６は一体成形できる。あるいは、アルミナ等のセラミックスで形成しても良い。
【００６２】
図６から理解できるように、ピラー９１，９２，９３が固定子２０の対向外壁面２４の直辺部２４ｍに伝熱的に接触する接触面積は、小さいものである。このため、外部の熱が包囲部材４４から、ピラー９１，９２，９３を介して固定子２０に伝熱される伝熱量が小さくなる。これにより外部から固定子２０に侵入する熱侵入量を低減できる。よって、固定子２０ひいてはコイル２２を低温に維持させるのに有利となる。なお本実施例によれば、固定子２０は、周方向に分割されている分割タイプであるが、分割タイプではなく、周方向に一体品であるタイプとしても良い。
【実施例４】
【００６３】
図７は実施例４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同様の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図７に示すように、第１ピラー９１の長手方向の一端部９１ｅは、包囲部材４４に締結具９７により締結されて固定される。第１ピラー９１の長手方向の他端部９１ｆは、包囲部材４４に締結具９７により締結されて固定される。締結具９７は頭部９７ｈと螺子部９７ｋとを有する。包囲部材４４は、締結具９７の頭部９７ｈを着座させるための着座面４４ｈを有する着座部４４ｗを備えている。着座面４４ｈは、ピラー９１，９２，９３の長手方向に沿った中心線ＰＭに対してほぼ直交する。包囲部材４４が繊維強化樹脂等の補強材強化樹脂あるいは樹脂材で形成されている場合には、着座部４４ｗを一体成形で容易に形成でき、コスト的に有利である。
【実施例５】
【００６４】
図８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同様の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図８に示すように、包囲部材４４Ｂは角箱形状、特に四角箱形状とされており、互いに対向する直壁部４４５ａ，４５ｂ，互いに対向する直壁部４４５ｃ，４４５ｄを有する。
【００６５】
図８から理解できるように、ピラー９１，９２，９３が固定子２０の対向外壁面２４の直辺部２４ｍに伝熱的に接触する接触面積は、小さいものである。このため、外部の熱が包囲部材４４から、ピラー９１，９２，９３を介して固定子２０に伝熱される伝熱量が小さくなる。これにより固定子２０よりも相対的に高温側の外部から固定子２０に侵入する熱侵入量を低減できる。よって、固定子２０ひいてはコイル２２を低温に維持させるのに有利となる。なお本実施例によれば、固定子２０は、周方向に分割されている分割タイプであるが、分割タイプではなく、周方向に一体品であるタイプとしても良い。
【実施例６】
【００６６】
図９は実施例６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同様の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図９に示すように、固定子２０の対向外壁面２４Ｄは、軸芯Ｐ１を中心とする円筒形状とされている。固定子２０は分割体を有しておらず、一体品とされている。ピラー９のうち長手方向の中間部９４は、固定子２０の対向外壁面２４Ｄに向けて膨出しており、取付部９８をもつ。取付部９８は、固定子２０の対向外壁面２４に対面する凹状の円弧面９８ｃをもつ。対向外壁面２４の曲率は円弧面９８ｃの曲率とほぼ整合する。
【００６７】
ピラー９の長さ方向の中間部９４には取付孔９５が形成されている。第１ピラー９１の中間部９４の凹状の円弧面９８ｃを固定子２０の対向外壁面２４Ｂに当接させつつ、取付具９６を取付孔９５に挿通し、更に、その取付具９６を固定子２０に締結する。これによりピラー９の凹状の円弧面９８ｃは固定子２０の対向外壁面２４Ｄに密接しつつ固定される。ピラー９は、外側真空断熱室４１内において固定子２０の対向外壁面２４に対してほぼ接線方向に沿って配向されている。
【００６８】
本実施例においても、ピラー９は、基本的には、固定子２０の対向外壁面２４に対してほぼ接線方向に沿って配向されている。このため固定子２０に作用するモータ反力は、ピラー９に作用する圧縮荷重および／または引張荷重として受けられる。
【実施例７】
【００６９】
図１０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同様の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図１０に示すように、ピラー９のうち長手方向の中間部９４は、取付孔９５をもつ。ピラー９の中間部９４を固定子２０の対向外壁面２４の直辺部２４ｍに当接させつつ、圧入タイプの取付具９６ｓを取付孔９５に挿通し、更に、その取付具９６ｓを固定子２０の取付孔２０ｘに圧入する。これによりピラー９の長手方向の中間部９４は、固定子２０の対向外壁面２４の直辺部２４ｍに固定される。なお本実施例によれば、固定子２０は分割タイプであるが、周方向に一体品であるタイプとしても良い。
【実施例８】
【００７０】
図１１は実施例８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同様の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図１１に示すように、固定子２０の対向外壁面２４の直辺部２４ｍには、嵌合突起２４ｗが外径方向に指向するように形成されている。ピラー９のうち長手方向の中間部９４には、嵌合突起２４ｗが嵌合される取付孔９５が形成されている。ピラー９の中間部９４を固定子２０の対向外壁面２４の直辺部２４ｍに当接させつつ、ピラー９の取付孔９５と固定子２０の嵌合突起２４ｗとを嵌合または圧入させる。これによりピラー９は固定子２０の対向外壁面２４の直辺部２４ｍに接触しつつ固定される。なお本実施例によれば、固定子２０は分割タイプであるが、周方向に一体品であるタイプとしても良い。
【実施例９】
【００７１】
図１２は実施例９を示す。本実施例は実施例と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図１２に示すように、固定子２０の対向外壁面２４の直辺部２４ｍには、放射方向に指向する挿入孔２４ｙが形成されている。ピラー９のうち長手方向の中間部９４には、突起部９４ｍが形成されている。ピラー９の中間部９４を固定子２０の対向外壁面２４の直辺部２４ｍに当接させつつ、ピラー９の突起部９４ｍと固定子２０の挿入孔２４ｙとを嵌合または圧入させる。これによりピラー９は固定子２０の対向外壁面２４の直辺部２４ｍに固定される。なお本実施例によれば、固定子２０は分割タイプであるが、周方向に一体品であるタイプとしても良い。
【００７２】
（その他）
上記した実施例では、ピラー９１〜９３を取付具９６により固定子２０に固定しているが、これに限らず、各ピラー９１〜９３を接着剤、溶接、半田付け等の結合手段により固定子２０に固定することにしても良い。固定子２０の対向外壁面２４は正９角形状とされているが、これに限らず、正６角形状でも、正１２角形状でも良く、固定子２０の対向外壁面２４の形状に応じて、ピラー９１，９２，９３の本数を設定できる。真空断熱室４１，４２は高真空状態に維持されているが、断熱性は低下するものの、モータ装置によっては、大気圧よりも減圧されている状態でも良い。
【００７３】
上記した実施例では、回転子はインナーロータ型とされているが、アウタロータ型でも良い。冷却部は、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を断熱構造で保有する構造でも良い。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】
【００７４】
本発明は例えば車両搭載用、産業用等のモータ装置に適用でき、特にモータ装置に適用できる。
【符号の説明】
【００７５】
図中、１はモータ装置、２はモータ、２０は固定子、２２は超電導コイル（コイル）、２７は回転子（可動子）、２３は分割体、２４は対向外壁面（外壁面）、２４ｍは直辺部、２４ｋは外角部、２５は多角形状外壁面、２９は永久磁石部、３は冷却部、４は容器、４１は外側真空断熱室（断熱室）、４４は包囲部材、４４５は当接要素、４４８は当接面、４８は対向内壁面（内壁面）、９はピラー、９１は第１ピラー、９２は第２ピラー、９３は第３ピラー、９４はピラーの長手方向の中間部、９５は取付孔、９６は取付具を示す。
【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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【図９】
2010213489.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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