(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に間をあけて設けられた一対のロータと、前記一対のロータの間に設けられ回転軸方向において前記一対のロータと対向配置されたステータと、を有するアキシャルギャップ型回転機であって、
前記ステータは、
電機子コアを前記回転軸方向に貫通して配置する孔部を有する電機子コイル容器と、
前記電機子コイル容器に取り付けられ、前記孔部に配置された前記電機子コアの前記回転軸方向の一端部を保持すると共に前記電機子コアと前記電機子コイル容器との熱膨張差に応じて前記回転軸方向に変位自在な第１プレートと、
前記電機子コイル容器に取り付けられ、前記孔部に配置された前記電機子コアの前記回転軸方向の他端部を保持し前記回転軸方向において位置決めすると共に前記第１プレートよりも剛性が大きい第２プレートと、を有しており、
前記電機子コアを保持する前記第１プレート及び前記第２プレートの少なくともいずれか一方の保持部は、前記電機子コアの一部を前記回転軸方向で挟み込んで保持する挟持部を有することを特徴とするアキシャルギャップ型回転機。
【請求項２】
前記回転軸方向において、前記第２プレートの厚みは、前記第１プレートの厚みよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のアキシャルギャップ型回転機。
【請求項３】
前記保持部は、
前記回転軸と直交する半径方向に沿って対となって延在すると共に前記半径方向内側に向かうに従って間隔が狭くなる一対の前記挟持部と、
前記電機子コアを、一対の前記挟持部の間において前記半径方向内側に向けて押し付ける押付部と、を有することを特徴とする請求項１または２に記載のアキシャルギャップ型回転機。
【請求項４】
前記回転軸の前記第２プレートが設けられる側は、ラジアル荷重とともにスラスト荷重を支持できる固定側軸受によって軸支されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のアキシャルギャップ型回転機。
【請求項５】
回転軸に間をあけて設けられた一対のロータと、前記一対のロータの間に設けられ回転軸方向において前記一対のロータと対向配置されたステータと、を有するアキシャルギャップ型回転機であって、
前記ステータは、
電機子コアを前記回転軸方向に貫通して配置する孔部を有する電機子コイル容器と、
前記電機子コイル容器に取り付けられ、前記孔部に配置された前記電機子コアの前記回転軸方向の一端部を保持すると共に前記電機子コアと前記電機子コイル容器との熱膨張差に応じて前記回転軸方向に変位自在な第１プレートと、
前記電機子コイル容器に取り付けられ、前記孔部に配置された前記電機子コアの前記回転軸方向の他端部を保持し前記回転軸方向において位置決めすると共に前記第１プレートよりも剛性が大きい第２プレートと、を有しており、
前記回転軸の前記第２プレートが設けられる側は、ラジアル荷重とともにスラスト荷重を支持できる固定側軸受によって軸支されていることを特徴とするアキシャルギャップ型回転機。
【請求項６】
前記電機子コイル容器として、前記孔部の周りに配置される超電導コイル及び該超電導コイルを冷却する冷媒を収容する断熱冷媒容器を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のアキシャルギャップ型回転機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータ及びステータが回転軸に沿う回転軸方向で対向配置されるアキシャルギャップ型回転機（電動機や発電機）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、アキシャルギャップ型回転機として、回転軸に間をあけて設けられた一対のロータと、上記一対のロータの間に設けられ回転軸方向において上記一対のロータと対向配置されたステータと、を有する超電導モータが開示されている。この超電導モータのステータは、電機子用断熱冷媒容器（電機子コイル容器）に形成されている回転軸方向に貫通する孔部に、柱状磁性体（電機子コア）を嵌合させる構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−５６５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このようなアキシャルギャップ型回転機では一般的に、電機子コアを電機子コイル容器に固定する際に、固定部に少しでもガタツキがあると、電機子コアが、トルク反力や吸引力、反発力のアンバランスなどの電磁力を繰り返し受けることによって微小移動し、固定部が摩耗して振動が発生する場合がある。一方で、電機子コアを電機子コイル容器にガタツキなく剛的に固定すると、駆動昇温に伴う熱膨張差による大きな熱応力が固定部に発生する。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、電機子コイル容器と電機子コアとの固定部における振動及び熱応力の発生を抑制することができるアキシャルギャップ型回転機の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明は、回転軸に間をあけて設けられた一対のロータと、上記一対のロータの間に設けられ回転軸方向において上記一対のロータと対向配置されたステータと、を有するアキシャルギャップ型回転機であって、上記ステータは、電機子コアを上記回転軸方向に貫通して配置する孔部を有する電機子コイル容器と、上記電機子コイル容器に取り付けられ、上記孔部に配置された上記電機子コアの上記回転軸方向の一端部を保持すると共に上記電機子コアと上記電機子コイル容器との熱膨張差に応じて上記回転軸方向に変位自在な第１プレートと、上記電機子コイル容器に取り付けられ、上記孔部に配置された上記電機子コアの上記回転軸方向の他端部を保持し上記回転軸方向において位置決めすると共に上記第１プレートよりも剛性が大きい第２プレートと、を有するという構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、熱応力については、電機子コアと電機子コイル容器との熱膨張差に応じて回転軸方向に第１プレートを変位させることで、熱伸びを吸収し、その熱応力の発生を抑制する。また、振動については、熱伸びを吸収する第１プレートよりも剛性の大きい第２プレートによって、電機子コアを電機子コイル容器に対して位置決めすることで、その振動の発生を抑制する。
【０００７】
また、本発明においては、上記回転軸方向において、上記第２プレートの厚みは、上記第１プレートの厚みよりも大きいという構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、プレートの厚みを変えることで、材質や固定部形状等を変更することなく、第１プレートと第２プレートとの剛性を異ならせることができる。
【０００８】
また、本発明においては、上記電機子コアを保持する上記第１プレート及び上記第２プレートの少なくともいずれか一方の保持部は、上記電機子コアの一部を上記回転軸方向で挟み込んで保持する挟持部を有するという構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、保持部が電機子コアの一部を回転軸方向に挟み込むので、第１プレートでは電機子コアの回転軸方向の伸長、収縮といった熱伸びに柔的に追従でき、第２プレートでは回転軸方向において剛的に電機子コアを位置決めすることができる。
【０００９】
また、本発明においては、上記保持部は、上記回転軸と直交する半径方向に沿って対となって延在すると共に上記半径方向内側に向かうに従って間隔が狭くなる一対の上記挟持部と、上記電機子コアを、一対の上記挟持部の間において上記半径方向内側に向けて押し付ける押付部と、を有するという構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、半径方向内側に向かうに従って間隔が狭くなる一対の挟持部の間で、電機子コアを半径方向内側に押し付けることで、回転軸方向だけでなく、半径方向及び周方向においてもガタツキなく電機子コアを保持することができる。
【００１０】
また、本発明においては、上記回転軸の上記第２プレートが設けられる側は、ラジアル荷重とともにスラスト荷重を支持できる固定側軸受によって軸支されているという構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、電機子コアが位置決めされ、ロータとの距離の変動が、第１プレート側よりも相対的に小さくなる第２プレート側に、固定側軸受を設けることで、電機子コアとロータの位置（詳しくはアキシャルギャップ面間距離）を安定させることができる。
【００１１】
また、本発明においては、上記電機子コイル容器として、上記孔部の周りに配置される超電導コイル及び該超電導コイルを冷却する冷媒を収容する断熱冷媒容器を有するという構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、超電導により高効率の出力が得られるアキシャルギャップ型超電導回転機が得られる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、回転軸に間をあけて設けられた一対のロータと、上記一対のロータの間に設けられ回転軸方向において上記一対のロータと対向配置されたステータと、を有するアキシャルギャップ型回転機であって、上記ステータは、電機子コアを上記回転軸方向に貫通して配置する孔部を有する電機子コイル容器と、上記電機子コイル容器に取り付けられ、上記孔部に配置された上記電機子コアの上記回転軸方向の一端部を保持すると共に上記電機子コアと上記電機子コイル容器との熱膨張差に応じて上記回転軸方向に変位自在な第１プレートと、上記電機子コイル容器に取り付けられ、上記孔部に配置された上記電機子コアの上記回転軸方向の他端部を保持し上記回転軸方向において位置決めすると共に上記第１プレートよりも剛性が大きい第２プレートと、を有するという構成を採用することによって、電機子コアと電機子コイル容器との熱膨張差に応じて回転軸方向に第１プレートを変位させることで、熱伸びを吸収して熱応力の発生を抑制し、また、熱伸びを吸収する第１プレートよりも剛性の大きい第２プレートによって、電機子コアを電機子コイル容器に対して位置決めすることで、振動の発生を抑制することができる。
したがって、本発明では、電機子コイル容器と電機子コアとの固定部における振動及び熱応力の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態における超電導モータを示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態における電機子コアの固定構造の全体構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施形態における固定側電機子プレートの保持部の構成を示す正面図である。
【図４】本発明の実施形態における固定側電機子プレートの保持部の構成を示す斜視図である。
【図５】図３におけるＡ−Ａ断面で視た電機子コアの固定構造を示す図である。
【図６】図３におけるＢ−Ｂ断面で視た電機子コアの固定構造を示す図である。
【図７】本発明の実施形態における自由側電機子プレートの保持部の構成を示す正面図である。
【図８】本発明の実施形態における自由側電機子プレートの保持部の構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
本実施形態では、アキシャルギャップ型回転機として、電機子に超電導コイルを、界磁に永久磁石を用いるアキシャルギャップ型の超電導モータを例示する。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態における超電導モータ１を示す概略構成図である。
超電導モータ１は、図１に示すように、フレーム１０と、回転軸２０と、ロータ３０と、ステータ４０と、を有している。本実施形態の超電導モータ１は、船舶等に用いられる大型（例えばロータ３０の直径が１ｍ規模）の超電導モータであり、低回転且つ大トルクを得る構成となっている。
【００１６】
フレーム１０は、回転軸２０を軸支する固定側軸受１１及び自由側軸受１２を有する。固定側軸受１１は、回転軸２０に沿う方向（以下、回転軸方向と称する）に働く力を受け止めるスラスト軸受（例えば、円錐ころ軸受）から構成される。一方、自由側軸受１２は、回転軸方向に働く力を逃がすラジアル軸受（例えば、円筒ころ軸受）から構成される。
【００１７】
回転軸２０は、固定側軸受１１と、自由側軸受１２とに支持され、フレーム１０を貫通して回転自在に設けられている。そして、回転軸２０の固定側軸受１１によって軸支されてフレーム１０から外部に延びる側（図１において紙面左側）が、出力側となっている。
【００１８】
フレーム１０の内側には、ロータ３０と、ステータ４０とが配置されている。
ロータ３０は、回転軸２０にその回転軸方向に間をあけて、ステータ４０を回転軸方向で挟み込むようにして一対で設けられている。ロータ３０は、回転軸２０と接続され、回転軸２０と一体的に回転する。
【００１９】
ロータ３０には、ステータ４０が設けられる側に永久磁石３１が設けられ、さらに、永久磁石３１の背面の磁路としてバックヨーク３２が設けられている。
【００２０】
ステータ４０は、フレーム１０に対して固定されている。ステータ４０は、電機子コア４１を回転軸方向に貫通して配置する孔部４２を有する断熱冷媒容器（電機子コイル容器）４３を有する。断熱冷媒容器４３の中心部には、回転軸２０が挿通する孔部４４が形成されている。
【００２１】
断熱冷媒容器４３は、超電導コイル４５を内部に収容すると共に極低温に保持する電機子用断熱冷媒容器であって、内部に液体窒素、液体ヘリウム、液体ネオン等の冷媒を収容する構成となっている。本実施形態の断熱冷媒容器４３は、ＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）材料から形成されている。
【００２２】
超電導コイル４５は、ビスマス系やイットリウム系等の超電導材から形成されるテープ状のものを孔部４２周りに巻回したコイルユニットを、回転軸方向に複数配設して構成されている。断熱冷媒容器４３には、回転軸２０周りの周方向に等間隔で６つの孔部４２が設けられており、それぞれの周りに超電導コイル４５が設けられている。
【００２３】
電機子コア４１は、超電導コイル４５がつくる磁束を増幅させると共に、該磁束を集めるように機能する（ＦＬＣ：フラックスコレクタ）。本実施形態の電機子コア４１は、積層鋼板から構成されている。電機子コア４１は、超電導コイル４５が周囲に配置された孔部４２のそれぞれに回転軸方向に挿通して配置されている。
【００２４】
上記構成の超電導モータ１は、外部から超電導コイル４５に交流電流を供給することにより、該交流周期に応じて電機子コア４１の回転軸方向両端にＮ極、Ｓ極を交互に出現させ、その回転磁界によりロータ３０の永久磁石３１との間で、吸引力・反発力を作用させることによって、ロータ３０を回転させる。そして、ロータ３０と一体的に接続された回転軸２０を軸周りに回転させることで、超電導モータ１は、低回転且つ大トルクの回転駆動力を得る。
【００２５】
ところで、低回転且つ大トルクの回転駆動力を得る場合には、ステータ４０において超電導現象により超電導コイル４５に大電流を流し電機子コア４１を磁化して強磁界を発生させることとなる。一方、ロータ３０には、この磁界に対応する強磁界を発生する永久磁石３１が設けられており、回転軸方向に大きな磁力が作用する。そこで、この超電導モータ１では、回転軸方向においてステータ４０を挟んだ位置に一対でロータ３０を設け、当該磁力を相殺させる構成となっている。
【００２６】
次に、上記構成の超電導モータ１における電機子コア４１の固定構造について詳しく説明する。
【００２７】
断熱冷媒容器４３の孔部４２に挿通して配置された電機子コア４１の回転軸方向の一端部４１ａは、自由側電機子プレート５０（第１プレート）に保持され、電機子コア４１の回転軸方向の他端部４１ｂは、固定側電機子プレート６０（第２プレート）に保持されている。
自由側電機子プレート５０は、断熱冷媒容器４３に対して不図示のボルトによって締結されている。また、固定側電機子プレート６０は、自由側電機子プレート５０と逆側で、断熱冷媒容器４３に対して不図示のボルトによって締結されている。
【００２８】
図２は、本発明の実施形態における電機子コア４１の固定構造の全体構成を示す斜視図である。なお、図２においては、断熱冷媒容器４３の図示を省略している。
図２に示すように、電機子コア４１は、回転軸方向の両端部を自由側電機子プレート５０、固定側電機子プレート６０によって保持されており、孔部４２内において略浮いた状態で、断熱冷媒容器４３に対して取り付けられる構成となっている（図１参照）。
【００２９】
先ず、固定側電機子プレート６０の電機子コア４１を保持する保持部６１の構成について説明する。
図３は、本発明の実施形態における固定側電機子プレート６０の保持部６１の構成を示す正面図である。図４は、本発明の実施形態における固定側電機子プレート６０の保持部６１の構成を示す斜視図である。なお、図４（ｂ）においては、保持部６１の押さえプレート６３を取り外したときを示している。図５は、図３におけるＡ−Ａ断面で視た電機子コア４１の固定構造を示す図である。図６は、図３におけるＢ−Ｂ断面で視た電機子コア４１の固定構造を示す図である。
【００３０】
図３及び図５に示すように、固定側電機子プレート６０の保持部６１は、電機子コア４１の一部を回転軸方向で挟み込んで保持する挟持部６２を有する。
挟持部６２は、固定側電機子プレート６０と押さえプレート６３との間で、電機子コア４１の他端部４１ｂに形成された凸部４１ｂ１を挟持する構成となっている。
【００３１】
詳しくは、図３に示すように、固定側電機子プレート６０には、断面視略扇形状の電機子コア４１と略同一の開き角度の略扇形状で、且つ、回転軸２０と直交する半径方向に大きい孔部６０ａが形成されており、その孔部６０ａに電機子コア４１の他端部４１ｂを挿入する。また、電機子コア４１の他端部４１ｂには、半径方向に延びる２辺に沿って、凸部４１ｂ１が形成されており（図４（ｂ）参照）、この凸部４１ｂ１を孔部６０ａの縁部の半径方向に延びる２辺に掛止させる。そして、孔部６０ａの縁部に沿う枠形状の押さえプレート６３を、固定側電機子プレート６０に締結させる（図４（ａ）参照）。これにより、凸部４１ｂ１を、回転軸方向において固定側電機子プレート６０と押さえプレート６３との間で挟持する（図３及び図５参照）。
【００３２】
また、図３及び図６に示すように、固定側電機子プレート６０の保持部６１は、電機子コア４１を、半径方向内側に向かうに従って間隔が狭くなる一対の挟持部６２の間において半径方向内側に向けて押し付ける押付部６４を有する。
押付部６４は、固定板６５で電機子コア４１を半径方向内側に押し付ける構成となっている。
【００３３】
詳しくは、図４（ｂ）及び図６に示すように、固定側電機子プレート６０は、半径方向外側の孔部６０ａの縁部に溝部６６を有する。溝部６６の孔部６０ａと臨む側と逆側には、半径方向内側に向かうに連れて回転軸方向一方側に向かって傾斜する傾斜面６６ａが形成されている（図６参照）。この溝部６６に、固定板６５を回転軸方向で締結させると、傾斜面６６ａに沿って固定板６５が半径方向内側に向けて押される（図６参照）。これにより、電機子コア４１を、一対の挟持部６２に押し付けることができる。
【００３４】
したがって、上記構成の保持部６１によれば、半径方向内側に向かうに従って間隔が狭くなる一対の挟持部６２の間で、電機子コア４１を半径方向内側に押し付けることで、回転軸方向だけでなく、半径方向及び周方向においてもガタツキなく電機子コア４１を保持することができる。
【００３５】
次に、自由側電機子プレート５０の電機子コア４１を保持する保持部５１の構成について説明する。自由側電機子プレート５０は、組み立て上、電機子コア４１を固定側電機子プレート６０で保持した後に、断熱冷媒容器４３の逆側で電機子コア４１を保持するので、構成が若干異なっている。
図７は、本発明の実施形態における自由側電機子プレート５０の保持部５１の構成を示す正面図である。図８は、本発明の実施形態における自由側電機子プレート５０の保持部５１の構成を示す斜視図である。なお、図８（ｂ）においては、保持部５１の押さえプレート５３を取り外したときを示している。
【００３６】
図７及び上述の図５に示すように、自由側電機子プレート５０の保持部５１は、電機子コア４１の一部を回転軸方向で挟み込んで保持する挟持部５２を有する。
挟持部５２は、自由側電機子プレート５０に設けたキー部材５３ａと押さえプレート５３との間で、電機子コア４１の一端部４１ａに形成された凸部４１ａ１を挟持する構成となっている。
【００３７】
詳しくは、図７に示すように、自由側電機子プレート５０には、断面視略扇形状の電機子コア４１よりも一回り大きな略扇形状の孔部５０ａが形成されており、その孔部５０ａに電機子コア４１の一端部４１ａを挿入する。そして、孔部５０ａの縁部の半径方向に延びる２辺に、キー部材５３ａを締結して、その一部を孔部５０ａ上に突出させる。また、電機子コア４１の一端部４１ａには、半径方向に延びる２辺に沿って、凸部４１ａ１が形成されており（図８（ｂ）参照）、この凸部４１ａ１をキー部材５３ａに掛止させる。そして、孔部５０ａの縁部に沿うと共にキー部材５３ａにも沿う枠形状の押さえプレート５３を、自由側電機子プレート５０に締結させる（図８（ａ）参照）。これにより、凸部４１ａ１を、回転軸方向においてキー部材５３ａと押さえプレート５３との間で挟持する（図７及び図５参照）。
【００３８】
また、図７及び上述の図６に示すように、自由側電機子プレート５０の保持部５１は、電機子コア４１を、半径方向内側に向かうに従って間隔が狭くなる一対の挟持部５２の間において半径方向内側に向けて押し付ける押付部５４を有する。
押付部５４は、固定板５５で電機子コア４１を半径方向内側に押し付ける構成となっている。
【００３９】
詳しくは、図８（ｂ）及び図６に示すように、自由側電機子プレート５０は、半径方向外側の孔部５０ａの縁部に溝部５６を有する。溝部５６の孔部５０ａと臨む側と逆側には、半径方向内側に向かうに連れて回転軸方向他方側に向かって傾斜する傾斜面５６ａが形成されている（図６参照）。この溝部５６に、固定板５５を回転軸方向で締結させると、傾斜面５６ａに沿って固定板５５が半径方向内側に向けて押される（図６参照）。これにより、電機子コア４１を、一対の挟持部５２に押し付けることができる。
【００４０】
したがって、上記構成の保持部５１によれば、半径方向内側に向かうに従って間隔が狭くなる一対の挟持部５２の間で、電機子コア４１を半径方向内側に押し付けることで、回転軸方向だけでなく、半径方向及び周方向においてもガタツキなく電機子コア４１を保持することができる。
【００４１】
上記構成の自由側電機子プレート５０及び固定側電機子プレート６０は、ＧＦＲＰ材料から形成されている。そして、図５及び図６に示すように、自由側電機子プレート５０の厚みｔ１は、固定側電機子プレート６０の厚みｔ２よりも小さくなっている。詳しくは、自由側電機子プレート５０の厚みｔ１は、固定側電機子プレート６０の厚みｔ２の２分の１の厚みよりも小さくなっている。本実施形態では、プレートの厚みを変えることで、材質や形状等を変更することなく、自由側電機子プレート５０と固定側電機子プレート６０との剛性を異ならせている。
【００４２】
自由側電機子プレート５０は、厚みｔ１を調節することで固定側電機子プレート６０よりも剛性を小さくし、電機子コア４１と断熱冷媒容器４３との熱膨張差に応じて、ダイヤフラムのように回転軸方向に変位自在な構成となっている。但し、自由側電機子プレート５０の剛性を小さくしすぎると、トルク反力を受けたときにも変位してしまうため、トルク反力を受けても変位しないように、ある程度の剛性は確保してある。本実施形態では、具体的に自由側電機子プレート５０の厚みｔ１を１５ｍｍとしている。
【００４３】
一方、固定側電機子プレート６０は、厚みｔ２を調節することで自由側電機子プレート５０よりも剛性を大きくし、電機子コア４１の他端部４１ｂを回転軸方向において位置決めする構成となっている。すなわち、電機子コア４１と断熱冷媒容器４３との熱膨張差によって自由側電機子プレート５０が回転軸方向に変位しても、その反力で固定側電機子プレート６０が回転軸方向に大きくは変位しない剛性を有している。本実施形態では、具体的に固定側電機子プレート６０の厚みｔ２を４０ｍｍとしている。
【００４４】
続いて、上記構成の電機子コア４１の固定構造の作用について説明する。
超電導モータ１が駆動すると、装置全体が昇温する。本実施形態では、電機子コア４１を積層鋼板から形成し、断熱冷媒容器４３をＧＦＲＰから形成しており、互いに線膨張率が異なるため、電機子コア４１が、断熱冷媒容器４３よりも相対的に回転軸方向に熱伸びする。
【００４５】
電機子コア４１の熱伸びが生じると、固定側電機子プレート６０が他端部４１ｂを位置決めしているため、その熱伸びが一端部４１ａ側に現れる。電機子コア４１の一端部４１ａは、剛性の小さい自由側電機子プレート５０によって保持されており、自由側電機子プレート５０が、熱伸びに応じてダイヤフラムのように回転軸方向に変位することで、その熱伸びが吸収される。これにより、熱応力の発生が低減されることとなる。また、保持部５１が電機子コア４１の一部を回転軸方向で挟み込んでいるので、自由側電機子プレート５０では電機子コア４１の回転軸方向の伸長にガタツキなく柔的に追従できる。
【００４６】
また、振動については、熱伸びを吸収する自由側電機子プレート５０よりも剛性の大きい固定側電機子プレート６０によって、電機子コア４１を断熱冷媒容器４３に対して位置決めしているので、振動の発生を抑制することができる。ここで、仮に両方のプレートの剛性を小さくしてしまうと、トルク反力を受けた際に、両方のプレートが変位して電機子コア４１が回転軸方向に振動してしまうことが予想されるが、一方のプレートの厚みを大きくし剛性を大きく保つことで、このような振動の発生をも予防することができる。また、保持部６１が電機子コアの一部を回転軸方向で挟み込んでいるので、固定側電機子プレート６０では回転軸方向において剛的に電機子コアを位置決めすることができる。
【００４７】
また、図１に示すように、本実施形態においては、電機子コア４１が位置決めされ、ロータ３０との距離の変動が、自由側電機子プレート５０側よりも相対的に小さくなる固定側電機子プレート６０側に、スラスト軸受である固定側軸受１１を設けることで、電機子コアとロータの位置（詳しくはアキシャルギャップ面間距離）を安定させることができる。
【００４８】
したがって、上述の本実施形態によれば、本機は、回転軸２０に間をあけて設けられた一対のロータ３０と、一対のロータ３０の間に設けられ回転軸方向において一対のロータ３０と対向配置されたステータ４０と、を有するアキシャルギャップ型の超電導モータ１であって、ステータ４０は、電機子コア４１を回転軸方向に貫通して配置する孔部４２を有する断熱冷媒容器４３と、断熱冷媒容器４３に取り付けられ、孔部４２に配置された電機子コア４１の回転軸方向の一端部４１ａを保持すると共に電機子コア４１と断熱冷媒容器４３との熱膨張差に応じて回転軸方向に変位自在な自由側電機子プレート５０と、断熱冷媒容器４３に取り付けられ、孔部４２に配置された電機子コア４１の回転軸方向の他端部４１ｂを保持し回転軸方向において位置決めすると共に自由側電機子プレート５０よりも剛性が大きい固定側電機子プレート６０と、を有するという構成を採用することによって、電機子コア４１と断熱冷媒容器４３との熱膨張差に応じて回転軸方向に自由側電機子プレート５０を変位させることで、熱伸びを吸収して熱応力の発生を抑制し、また、熱伸びを吸収する自由側電機子プレート５０よりも剛性の大きい固定側電機子プレート６０によって、電機子コア４１を断熱冷媒容器４３に対して位置決めすることで、振動の発生を抑制することができる。
したがって、本実施形態では、断熱冷媒容器４３と電機子コア４１との固定部における振動及び熱応力の発生を抑制することができる。
【００４９】
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００５０】
例えば、上記実施形態では、プレートの厚みを変えることで、自由側電機子プレート５０と固定側電機子プレート６０との剛性を異ならせる構成について説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、プレートの材質自体で剛性を異ならせたり、プレートの形状、例えば補強リブ等を設けて剛性を異ならせる構成であってもよい。
但し、プレートの材質や形状を異ならせる場合は、最適な剛性を有する材質の選択や、形状を追加することによる強度解析等が別途必要となるため、本実施形態のように単純な略矩形状のプレートの厚みを変える構成の方が、設計し易く、剛性の調節も容易である。
【００５１】
また、例えば、上記実施形態では、アキシャルギャップ型回転機として超電導モータを採用したが、他の構成の電動機、あるいは、発電機であっても、本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１…超伝導モータ（アキシャルギャップ型回転機）、１１…固定側軸受（スラスト軸受）、２０…回転軸、３０…ロータ、４０…ステータ、４１…電機子コア、４１ａ…一端部、４１ｂ…他端部、４２…孔部、４３…断熱冷媒容器（電機子コイル容器）、４５…超電導コイル、５０…自由側電機子プレート（第１プレート）、５１…保持部、５２…挟持部、５４…押付部、６０…固定側電機子プレート（第２プレート）、６１…保持部、６２…挟持部、６４…押付部
【図１】
0005636976.tif 000002
【図２】
0005636976.tif 000003
【図３】
0005636976.tif 000004
【図４】
0005636976.tif 000005
【図５】
0005636976.tif 000006
【図６】
0005636976.tif 000007
【図７】
0005636976.tif 000008
【図８】
0005636976.tif 000009