(57)【要約】【課題】超電導回転機の高効率化を図る。【解決手段】単位巻線（４０（Ｋ））は複数の絶縁導体素線（ａ１〜ｆ７）を束ねて構成される。固定子の軸方向一端側から軸方向他端側に向けて第１スロットの第１区画領域（Ｓ１）内に配置された単位巻線（４４）は、軸方向他端側（反接続側）で各絶縁導体素線の位置が径方向において内側と外側との間で反転するよう折り返される。次に、単位巻線（４５）は、軸方向他端側から軸方向一端側に向けて第２スロットの第３区画領域内（Ｓ２）に配置され、軸方向一端側（接続側）で各絶縁導体素線の位置が周方向において一方側と他方側との間で反転するよう折り返される。次に、折り返された単位巻線（４６）は、軸方向一端側から軸方向他端側に向けて第１スロットの第２区画領域（Ｓ３）内に配置され、軸方向他端側で各絶縁導体素線の位置が径方向において内側と外側とが反転するよう折り返される。次に、単位巻線（４７）は、軸方向他端側から軸方向一端側に向けて第２スロットの第４区画領域（Ｓ４）内に配置される。【選択図】図６
2014093826.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超電導線材を用いた複数の界磁巻線が周方向に配置された回転子の周囲を取り囲むように配置され、空芯の固定子巻線を構成する複数の単位巻線が配置される超電導回転機の固定子であって、
前記回転子の前記界磁巻線と対向する内周側の周方向に配置された複数のティースと、
互いに隣り合う前記ティースの間に形成された複数のスロットと、を有し、
各前記スロットは、前記固定子の径方向外側且つ軸方向から見て周方向一方側の第１区画領域と、前記固定子の径方向外側且つ周方向他方側の第２区画領域と、前記固定子の径方向内側且つ周方向一方側の第３区画領域と、前記固定子の径方向内側且つ周方向他方側の第４区画領域とに区画され、
前記単位巻線は、複数の絶縁導体素線を有し、該複数の絶縁導体素線を束ねて構成され、
前記複数のスロットのうち互いに所定のスロット数離れた位置にある第１スロットと第２スロットとに対し、
前記第１スロットの前記第１区画領域内に前記固定子の軸方向一端側から導入されて前記軸方向他端側から導出されるように配置された前記単位巻線が、前記軸方向他端側で、前記単位巻線を構成する前記複数の絶縁導体素線の位置が前記固定子の径方向において内側と外側との間で反転するよう折り返され、
前記径方向において折り返された単位巻線が、前記第２スロットの前記第３区画領域内に前記軸方向他端側から導入されて前記軸方向一端側から導出されるように配置され、
前記軸方向一端側で、前記単位巻線を構成する前記複数の絶縁導体素線の位置が前記固定子の周方向において一方側と他方側との間で反転するよう折り返され、
前記周方向において折り返された単位巻線が、前記第１スロットの前記第２区画領域内に前記軸方向一端側から導入されて前記軸方向他端側から導出されるように配置され、
前記軸方向他端側で、前記単位巻線を構成する前記複数の絶縁導体素線の位置が前記固定子の径方向において内側と外側との間で反転するよう折り返され、
且つ、前記径方向において折り返された単位巻線が、前記第２スロットの前記第４区画領域内に前記軸方向他端側から導入されて前記軸方向一端側から導出されるように配置されている、超電導回転機の固定子。
【請求項２】
複数の界磁巻線が周方向に配置された回転子の周囲を取り囲むように配置される超電導回転機の固定子であって、
複数の絶縁導体素線を含み、空芯の固定子巻線を構成する複数の単位巻線と、
前記回転子の前記界磁巻線と対向する内周側の周方向に配置された複数のティースと、
互いに隣り合う前記ティースの間に形成された複数のスロットと、を有し、
各前記スロットの、前記固定子の径方向外側且つ軸方向から見て周方向一方側を第１区画領域と、前記固定子の径方向外側且つ周方向他方側を第２区画領域と、前記固定子の径方向内側且つ周方向一方側を第３区画領域と、前記固定子の径方向内側且つ周方向他方側を第４区画領域とした場合に、前記単位巻線が、前記複数のスロットのうち互いに所定のスロット数離れた位置にある第１スロットと第２スロットとに対し、
前記第１スロットの前記第１区画領域内に前記固定子の軸方向一端側から導入されて前記軸方向他端側から導出され、
次に、前記固定子の径方向に折り返され、
次に、前記第２スロットの前記第３区画領域内に前記軸方向他端側から導入されて前記軸方向一端側から導出され、
次に、前記固定子の周方向に折り返され、
次に、前記第１スロットの前記第２区画領域内に前記軸方向一端側から導入されて前記軸方向他端側から導出され、
次に、前記固定子の径方向に折り返され、
次に、前記第２スロットの前記第４区画領域内に前記軸方向他端側から導入されて前記軸方向一端側から導出されるように配置されている、超電導回転機の固定子。
【請求項３】
直列に接続される一方の単位巻線及び他方の単位巻線に対し、前記軸方向一端側で、前記一方の単位巻線の終端と前記他方の単位巻線の始端との間を、前記軸方向他端側と同様に折り返された電線を介して接続されている、請求項１又は２に記載の超電導回転機の固定子。
【請求項４】
超電導線材を用いた複数の界磁巻線が周方向に配置された回転子の周囲を取り囲むように配置され、空芯の固定子巻線を構成する複数の単位巻線が配置される超電導回転機の固定子であって、
前記回転子の前記界磁巻線と対向する内周側の周方向に配置された複数のティースと、
互いに隣り合う前記ティースの間に形成された複数のスロットと、を有し、
各前記スロットは、前記固定子の径方向外側領域と径方向内側領域とに区画され、
前記単位巻線は、複数の絶縁導体素線を有し、該複数の絶縁導体素線を束ねて構成され、
前記複数のスロットのうち互いに所定のスロット数離れた位置にある第１スロットと第２スロットとに対し、
前記第１スロットの前記径方向外側領域内に前記固定子の軸方向一端側から導入されて前記軸方向他端側から導出されるように配置された前記単位巻線が、前記軸方向他端側で、前記単位巻線を構成する前記複数の絶縁導体素線の位置が前記固定子の周方向において一方側と他方側との間で反転するよう折り返され、
前記径方向において折り返された単位巻線が、前記第２スロットの前記径方向内側領域内に前記軸方向他端側から導入されて前記軸方向一端側から導出されるように配置されている、超電導回転機の固定子。
【請求項５】
複数の界磁巻線が周方向に配置された回転子の周囲を取り囲むように配置される超電導回転機の固定子であって、
複数の絶縁導体素線を含み、空芯の固定子巻線を構成する複数の単位巻線と、
前記回転子の前記界磁巻線と対向する内周側の周方向に配置された複数のティースと、
互いに隣り合う前記ティースの間に形成された複数のスロットと、を有し、
各前記スロットの、前記固定子の径方向外側の領域を外側領域と、前記固定子の径方向内側の領域を内側領域とした場合に、前記単位巻線が、前記複数のスロットのうち互いに所定のスロット数離れた位置にある第１スロットと第２スロットとに対し、
前記第１スロットの前記外側領域内に前記固定子の軸方向一端側から導入されて前記軸方向他端側から導出され、
次に、前記固定子の周方向に折り返され、
次に、前記第２スロットの前記内側領域内に前記軸方向他端側から導入されて前記軸方向一端側から導出されるように配置されている、超電導回転機の固定子。
【請求項６】
前記単位巻線は、複数の前記絶縁導体素線それぞれの矩形の断面がマトリクス状に配置されるよう該複数の絶縁導体素線を束ねて構成される、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の超電導回転機の固定子。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の固定子を有する超電導回転機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導回転機の固定子、超電導回転機に関する。
【背景技術】
【０００２】
超電導現象が生じる超電導巻線を使用する超電導回転機(superconducting rotating machine)は、一般的に、固定子(stator)と、回転子（rotor）と、該回転子及び該固定子を支持する筐体(housing)とから成る電動機又は発電機である。なお、超電導回転機以外の回転機としては、超電導現象が生じない常電導巻線を使用する常電動回転機（normal conducting rotating machine）が挙げられる。超電導回転機は、通常、回転子を超電導化（超電導界磁巻線）し、固定子を常電導化（常電導電機子巻線）したラジアルギャップ(radial gap)型の構造を呈している。
【０００３】
常電動回転機の固定子は、鉄等の強磁性材料の鉄芯と、該鉄芯に設けられたスロットと呼ばれる凹状の溝に配置された固定子巻線とにより構成されている。鉄芯は、例えば、磁気ヒステリシスが小さく且つ飽和磁化の高い電磁鋼板などの合金綱を積層化して形成されている。このように鉄芯を設けることにより、回転子からの磁束が鉄芯内に収束し、磁場強度ひいては回転力を高めるようにしている。
【０００４】
一方、超電導回転機の固定子は、鉄芯を設けない空芯構造を採用している。なぜならば、超電導回転機の場合、磁束密度が高いので、鉄芯を使用すると飽和磁束状態に達しやすくなり、ひいては鉄芯部において渦電流損が生じやすくなるからである。例えば、特許文献１には、前述した通常の構造とは異なり、回転子及び固定子を共に超電導化した所謂全超電導回転機の構造ではあるものの、円筒状の固定子の内面に空芯の超電導巻線を円周方向に並べることが開示されている。
【０００５】
但し、超電導回転機の固定子は、鉄芯を設けない空芯構造を採用したとしても、常電動回転機の固定子と同様に、その主な損失として銅損と渦電流損とを有することが知られている。
【０００６】
銅損は、固定子巻線への通電電流により電気抵抗発熱となって発現するものである。この銅損を低減させるためには、固定子巻線の断面積を大きくして電流密度を小さく抑えることにより電気抵抗を小さくする手法が知られている。例えば、特許文献２には、スロット内の巻線占積率を上げることにより、固定子に発生する銅損を低減することが開示されている。
【０００７】
一方、渦電流損は、磁束線周りに発生する渦電流に起因した電気抵抗発熱となって発現するものである。例えば、特許文献３には、漏れ磁束の多いスロット入口部には、複数の細い素線を撚った撚線が配置されており、撚線を配置すると空隙が広くなる該スロット奥部には、複数の細い素線を撚っていない束線が配置されることが開示されている。但し、特許文献３の束線は、渦電流損失の低減ではなく、スロット内の巻線占積率の向上を目的として設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−１７６５７８号公報
【特許文献２】特開２０００−２１７２８２号公報
【特許文献３】特開２００６−３２５３３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
鉄芯を設けない空芯構造の固定子の場合、飽和磁束状態を回避するのには有効ではあるが、回転子からの磁束を収束させる鉄芯が存在しないので、ティース間の各スロットに配置された固定子巻線に鎖交する磁束が顕在化し、この結果として、渦電流損が顕在化する。そこで、これらの渦電流損を低減させるためには、前述のとおり、複数の細い素線を使用する（素線の細分化）とともに、これらの素線同士を撚る手法が知られている。しかしながら、この手法では、撚線間の空隙が広くなり、スロット内の巻線占積率が低下してしまい、固定子に発生する銅損を効率よく低減することができず、超電導回転機の高効率化（電力変換効率の向上）にとって不利である。
【００１０】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的は、回転子を超電導化し且つ固定子を常電導化し、該固定子に配置される固定子巻線を空芯としたラジアルギャップ型の超電導回転機の高効率化（電力変換効率の向上）を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するために、本発明のある態様(aspect)に係る超電導回転機の固定子は、超電導線材を用いた複数の界磁巻線が周方向に配置された回転子の周囲を取り囲むように配置され、空芯の固定子巻線を構成する複数の単位巻線が配置される超電導回転機の固定子であって、前記回転子の前記界磁巻線と対向する内周側の周方向に配置された複数のティースと、互いに隣り合う前記ティースの間に形成された複数のスロットと、を有し、各前記スロットは、前記固定子の径方向外側且つ軸方向から見て周方向一方側の第１区画領域と、前記固定子の径方向外側且つ周方向他方側の第２区画領域と、前記固定子の径方向内側且つ周方向一方側の第３区画領域と、前記固定子の径方向内側且つ周方向他方側の第４区画領域とに区画され、前記単位巻線は、複数の絶縁導体素線を有し、該複数の絶縁導体素線を束ねて構成され、前記複数のスロットのうち互いに所定のスロット数離れた位置にある第１スロットと第２スロットとに対し、前記第１スロットの前記第１区画領域内に前記固定子の軸方向一端側から導入されて前記軸方向他端側から導出されるように配置された前記単位巻線が、前記軸方向他端側で、前記単位巻線を構成する前記複数の絶縁導体素線の位置が前記固定子の径方向において内側と外側との間で反転するよう折り返され、前記径方向において折り返された単位巻線が、前記第２スロットの前記第３区画領域内に前記軸方向他端側から導入されて前記軸方向一端側から導出されるように配置され、前記軸方向一端側で、前記単位巻線を構成する前記複数の絶縁導体素線の位置が前記固定子の周方向において一方側と他方側との間で反転するよう折り返され、前記周方向において折り返された単位巻線が、前記第１スロットの前記第２区画領域内に前記軸方向一端側から導入されて前記軸方向他端側から導出されるように配置され、前記軸方向他端側で、前記単位巻線を構成する前記複数の絶縁導体素線の位置が前記固定子の径方向において内側と外側との間で反転するよう折り返され、且つ、前記径方向において折り返された単位巻線が、前記第２スロットの前記第４区画領域内に前記軸方向他端側から導入されて前記軸方向一端側から導出されるように配置されている、ものである。
【００１２】
前記構成によれば、単位巻線が一本の太い絶縁導体素線で構成されるのではなく、複数の絶縁導体素線を束ねて構成されるので、単位巻線の細分化により素線内渦電流が抑制される。
【００１３】
また、前記構成によれば、軸方向一端側から見て、第１スロットの第１区画領域に配置される単位巻線の各絶縁導体素線の位置と、第１スロットの第２区画領域に配置される単位巻線の各絶縁導体素線の位置とが互いに点対称の関係となっている。これにより、第１区画領域に配置される単位巻線の素線間循環渦電流の向きと第２区画領域に配置される単位巻線との間の素線間循環渦電流の向きとが互いに逆方向となり、双方の素線間循環渦電流が互いにキャンセルされる。同様に、軸方向他端側から見て、第２スロットの第３区画領域に配置される単位巻線の各絶縁導体素線の位置と、第２スロットの第４区画領域に配置される単位巻線の各絶縁導体素線の位置とが互いに点対称の関係となる。これにより、第３区画領域に配置される単位巻線の素線間循環渦電流の向きと第４区画領域に配置される単位巻線との間の素線間循環渦電流の向きとが互いに逆方向となり、双方の素線間循環渦電流が互いにキャンセルされる。
【００１４】
以上により、回転子を超電導化し且つ固定子を常電導化し、該固定子に配置される固定子巻線を空芯とした超電導回転機において、素線内渦電流及び素線間循環渦電流の発生を抑制して高効率化を図ることが可能となる。
【００１５】
前記目的を達成するために、本発明のその他の態様（aspect）に係る超電導回転機の固定子は、複数の界磁巻線が周方向に配置された回転子の周囲を取り囲むように配置される超電導回転機の固定子であって、複数の絶縁導体素線を含み、空芯の固定子巻線を構成する複数の単位巻線と、前記回転子の前記界磁巻線と対向する内周側の周方向に配置された複数のティースと、互いに隣り合う前記ティースの間に形成された複数のスロットと、を有し、各前記スロットの、前記固定子の径方向外側且つ軸方向から見て周方向一方側を第１区画領域と、前記固定子の径方向外側且つ周方向他方側を第２区画領域と、前記固定子の径方向内側且つ周方向一方側を第３区画領域と、前記固定子の径方向内側且つ周方向他方側を第４区画領域とした場合に、前記単位巻線が、前記複数のスロットのうち互いに所定のスロット数離れた位置にある第１スロットと第２スロットとに対し、前記第１スロットの前記第１区画領域内に前記固定子の軸方向一端側から導入されて前記軸方向他端側から導出され、次に、前記固定子の径方向に折り返され、次に、前記第２スロットの前記第３区画領域内に前記軸方向他端側から導入されて前記軸方向一端側から導出され、次に、前記固定子の周方向に折り返され、次に、前記第１スロットの前記第２区画領域内に前記軸方向一端側から導入されて前記軸方向他端側から導出され、次に、前記固定子の径方向に折り返され、次に、前記第２スロットの前記第４区画領域内に前記軸方向他端側から導入されて前記軸方向一端側から導出されるように配置されている、ものである。
【００１６】
前記構成によれば、単位巻線が一本の太い絶縁導体素線で構成されるのではなく、複数の絶縁導体素線を束ねて構成されるので、単位巻線の細分化により素線内渦電流が抑制される。
【００１７】
また、前記構成によれば、第１区画領域に配置される単位巻線の素線間循環渦電流の向きと第２区画領域に配置される単位巻線との間の素線間循環渦電流の向きとが互いに逆方向となり、双方の素線間循環渦電流が互いにキャンセルされる。同様に、第３区画領域に配置される単位巻線の素線間循環渦電流の向きと第４区画領域に配置される単位巻線との間の素線間循環渦電流の向きとが互いに逆方向となり、双方の素線間循環渦電流が互いにキャンセルされる。
【００１８】
以上により、回転子を超電導化し且つ固定子を常電導化し、該固定子に配置される固定子巻線を空芯とした超電導回転機において、素線内渦電流及び素線間循環渦電流の発生を抑制して高効率化を図ることが可能となる。
【００１９】
前記超電導回転機の固定子において、直列に接続される一方の単位巻線及び他方の単位巻線に対し、前記軸方向一端側で、前記一方の単位巻線の終端と前記他方の単位巻線の始端との間を、前記軸方向他端側と同様に折り返された電線を介して接続されている、としてもよい。
【００２０】
前記構成によれば、軸方向他端側における単位巻線の巻き回し方と同様の巻き回し方で一方の単位巻線及び他方の巻線を直列にコイル間接続することにより、単位巻線のみの巻き回し方のみではキャンセルしきれなかった素線間循環渦電流を抑制することが可能となる。
【００２１】
前記目的を達成するために、本発明のさらにその他の態様(aspect)に係る超電導回転機の固定子は、超電導線材を用いた複数の界磁巻線が周方向に配置された回転子の周囲を取り囲むように配置され、空芯の固定子巻線を構成する複数の単位巻線が配置される超電導回転機の固定子であって、前記回転子の前記界磁巻線と対向する内周側の周方向に配置された複数のティースと、互いに隣り合う前記ティースの間に形成された複数のスロットと、を有し、各前記スロットは、前記固定子の径方向外側領域と径方向内側領域とに区画され、前記単位巻線は、複数の絶縁導体素線を有し、該複数の絶縁導体素線を束ねて構成され、前記複数のスロットのうち互いに所定のスロット数離れた位置にある第１スロットと第２スロットとに対し、前記第１スロットの前記径方向外側領域内に前記固定子の軸方向一端側から導入されて前記軸方向他端側から導出されるように配置された前記単位巻線が、前記軸方向他端側で、前記単位巻線を構成する前記複数の絶縁導体素線の位置が前記固定子の周方向において一方側と他方側との間で反転するよう折り返され、前記径方向において折り返された単位巻線が、前記第２スロットの前記径方向内側領域内に前記軸方向他端側から導入されて前記軸方向一端側から導出されるように配置されている、ものである。
【００２２】
前記構成によれば、第１スロットの径方向外側領域に配置される単位巻線の行要素の素線間循環渦電流の向きと、第２スロットの径方向内側領域に配置される単位巻線の行要素の素線間循環渦電流の向きとが互いに逆方向となり、双方の素線間循環渦電流が互いにキャンセルされる。これにより、回転子を超電導化し且つ固定子を常電導化し、該固定子に配置される固定子巻線を空芯とした超電導回転機の高効率化を図ることが可能となる。
【００２３】
前記目的を達成するために、本発明のさらにその他の態様(aspect)に係る超電導回転機の固定子は、複数の界磁巻線が周方向に配置された回転子の周囲を取り囲むように配置される超電導回転機の固定子であって、複数の絶縁導体素線を含み、空芯の固定子巻線を構成する複数の単位巻線と、前記回転子の前記界磁巻線と対向する内周側の周方向に配置された複数のティースと、互いに隣り合う前記ティースの間に形成された複数のスロットと、を有し、各前記スロットの、前記固定子の径方向外側の領域を外側領域と、前記固定子の径方向内側の領域を内側領域とした場合に、前記単位巻線が、前記複数のスロットのうち互いに所定のスロット数離れた位置にある第１スロットと第２スロットとに対し、前記第１スロットの前記外側領域内に前記固定子の軸方向一端側から導入されて前記軸方向他端側から導出され、次に、前記固定子の周方向に折り返され、次に、前記第２スロットの前記内側領域内に前記軸方向他端側から導入されて前記軸方向一端側から導出されるように配置されている、ものである。
【００２４】
前記構成によれば、第１スロットの径方向外側領域に配置される単位巻線の行要素の素線間循環渦電流の向きと、第２スロットの径方向内側領域に配置される単位巻線の行要素の素線間循環渦電流の向きとが互いに逆方向となり、双方の素線間循環渦電流が互いにキャンセルされる。これにより、回転子を超電導化し且つ固定子を常電導化し、該固定子に配置される固定子巻線を空芯とした超電導回転機の高効率化を図ることが可能となる。
【００２５】
前記超電導回転機の固定子において、前記単位巻線は、複数の前記絶縁導体素線それぞれの矩形の断面がマトリクス状に配置されるよう該複数の絶縁導体素線を束ねて構成される、としてもよい。
【００２６】
前記構成によれば、各スロット内の絶縁導体素線の占積率が向上するので、単位巻線の高密度化が図られる。言い換えると、必要な本数の絶縁導体素線を収容するスロットの領域を狭めることが容易となり、超電導回転機の小型化が図られる。
【００２７】
前記超電導回転機の固定子において、直列に接続される一方の単位巻線及び他方の単位巻線に対し、前記軸方向一端側で、前記一方の単位巻線の終端における各絶縁導体素線のマトリクス状配置における位置と前記他方の単位巻線の始端における各絶縁導体素線のマトリクス状配置における位置とが対応付するよう、前記一方の単位巻線の終端と前記他方の単位巻線の始端とが電線を介して接続されている、としてもよい。
【００２８】
前記構成によれば、
前記目的を達成するために、本発明のさらにその他の態様(aspect)に係る超電導回転機は、前記固定子のいずれかを含んで構成され、回転子を超電導化し且つ固定子を常電導化し、該固定子に配置される固定子巻線を空芯としたラジアルギャップ型のものである。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、回転子を超電導化し且つ固定子を常電導化し、該固定子に配置される固定子巻線を空芯としたラジアルギャップ型の超電導回転機の小型化及び高効率化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は本発明の実施の形態１に係る超電導回転機の外観例とその内部構造例を示した図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態１に係る超電導回転機の構成例を模式的に示した断面図である。
【図３】図３は図２に示す固定子巻線の構成例を示す結線図である。
【図４Ａ】図４Ａは図３に示す固定子巻線を構成する各相巻線の結線例を示す模式図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは図４Ａに示す各相巻線の結線例の一部を拡大した図である。
【図５Ａ】図５Ａは図２に示す隣り合うティースとこれらの間のスロットに配置される固定子巻線の断面図の一例である。
【図５Ｂ】図５Ｂは図５Ａに示す単位巻線の断面図の一例である。
【図６】図６は図５Ａに示す単位巻線の斜視図の一例とその単位巻線のＡ−Ａ’線断面図、Ｂ−Ｂ’線断面図、Ｃ−Ｃ’線断面図、及びＤ−Ｄ’線断面図である。
【図７】図７は図６に示す単位巻線のスロット配置例を説明するための図である。
【図８】図８は図６に示す単位巻線の行要素の１ターン時の素線間循環渦電流を説明するための図である。
【図９】図９は図６に示す単位巻線の行要素の２ターン時の素線間循環渦電流を説明するための図である。
【図１０】図１０は図６に示す単位巻線の列要素の１ターン時の素線間循環渦電流を説明するための図である。
【図１１】図１１は図６に示す単位巻線の列要素の２ターン時の素線間循環渦電流を説明するための図である。
【図１２】図１２は図６に示す単位巻線のコイル間接続の一例を模式的に示す図である。
【図１３】図１３は空芯構造の固定子を備えた回転界磁型の回転機の磁束分布を示す図である。
【図１４】図１４は素線内渦電流を説明するための模式図である。
【図１５】図１５は素線間循環渦電流を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
（本発明の着眼点）
本発明者等は、渦電流損は、固定子巻線の素線内に局所的に発生する素線内渦電流に起因した損失と、固定子巻線の素線内を循環して流れる素線間循環渦電流に起因した損失とに分類することができることに着眼した。
【００３２】
以下、素線内渦電流及び素線間渦電流について図１３、図１４、及び図１５を用いて説明する。なお、図１３は空芯構造の固定子を備えた回転界磁型の回転機の磁束分布を示す図である。また、図１４は素線内渦電流を説明するための模式図であり、図１５は素線間循環渦電流を説明するための模式図である。
【００３３】
図１３に示すように、回転子１６の外周側には周方向にＮ極及びＳ極の磁極対を成す超電導コイル２８が配置されている。一方、回転子１６の外周を取り囲む固定子１８の内周側には周方向に複数のティース３４が配置されるとともに、互いに隣り合うティース３４間に形成され且つ個別に独自のスロット番号が付与されたスロット３６には、固定子巻線４０が配置されている。なお、スロット３６の径方向外側領域には、一本の固定子巻線４０の一端４０ａ側の直線部分が回転子１６の超電導コイル２８から成る磁極対のうちＮ極と対向するように配置されている。また、スロット３６の径方向内側領域には、固定子巻線４０の他端４０ｂ側の直線部分が回転子１６の超電導コイル２８から成る磁極対のうちＳ極と対向するように配置されている。空芯構造の固定子の場合、ティース３４は鉄等の強磁性材料の鉄芯ではないため、ティース３４の鉄芯に磁束が収束せず、スロット３６に配置された固定子巻線４０に対してスロット３６の径方向に沿って鎖交する磁束が発生する。この鎖交磁束の変化が打ち消されるよう、固定子巻線を構成する各素線４１内には素線内渦電流が発生し（図１４参照）、また固定子巻線を構成する各素線４１間を循環する素線間循環渦電流が発生する（図１５参照）。
【００３４】
素線内渦電流損を低減するためには、一本の太い素線を使用するよりも、円形又は矩形の断面を有する複数の細くて平行な素線を束ねて形成された束線を使用する方がよい。このことはよく知られている。
【００３５】
一方、素線間循環渦電流損を低減する方策については、従来、特に言及されていなかった。但し、「発明が解決しようとする課題」で述べたように、複数の素線同士を撚ると、素線間に鎖交する磁束をキャンセルすることができる。しかしながら、この手法を採用すると、スロット内の巻線占積率が低下してしまう。そこで、本発明者等は、素線間循環渦電流損を低減するために、スロット内に素線が特定の態様で配置されよう構成することを想到した。
【００３６】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。
【００３７】
（実施の形態１）
［超電導回転機の構造例］
図１は本発明の実施の形態１に係る超電導回転機の外観例とその内部構造例を示した図である。図２は本発明の実施の形態１に係る超電導回転機の構成例を模式的に示した断面図である。なお、図２に示す超電導回転機は６相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｘ相、Ｙ相、Ｚ相）、６極（永久磁石界磁）、且つスロット数が７２個の場合である。なお、超電導回転機の相数及び極数が任意であるのは言うまでもない。
【００３８】
図１に示す超電導回転機１０は、回転子１６を超電導化（超電導界磁巻線）して固定子１８を常電導化（常電導電機子巻線）したラジアルギャップ型の構造を呈している。超電導回転機１０は、筐体１２と、筐体１２の中心軸１４を中心として回転自在に支持された回転子１６と、回転子１６の周囲を取り囲むように筐体１２の内壁に固定された固定子１８とを有する。
【００３９】
回転子１６は、中心軸１４に沿って延設され、筐体１２によって回転自在に支持されたロータシャフト２０を有する。ロータシャフト２０は、中心軸１４を中心とする内側円筒体であるロータコア２２と外側円筒体であるケーシング２４とを支持している。ロータコア２２とケーシング２４との間には筒状の真空断熱空間が構築されており、この真空断熱空間内にはその周方向に沿って等間隔に複数の磁極対を成した無鉄芯型の超電導コイル２８が配置されている。図２には、６極の場合として、３つの磁極対を有する超電導コイル２８の配置が示されている。また、回転子１６は、図示しないが、前述の真空断熱空間内に配置された超電導コイル２８を冷却するための冷却機構が設けられている。この冷却機構において使用される超電導コイル２８を冷却するための冷媒としては例えばヘリウムガスを採用することができる。ロータコア２２は、非磁性材料で低温特性に優れた材料、例えば、ＳＵＳ３１６から成る中実円柱体の鍛造材料を切削加工して形成することが好ましい。ケーシング２４は、低温に対する断熱性が優れた一又は複数の断熱材層を備えていることが好ましい。
【００４０】
固定子１８は、筐体１２の内周面に固定された筒状のバックヨーク３２を有する。バックヨーク３２は、中心軸１４と直交する方向に延設される複数の電磁鋼板（例えば、珪素鋼板）を積層して形成することが好ましい。バックヨーク３２の内周面には、中心軸１４を中心とする周方向に等間隔に配置された複数のティース３４を支持している。各ティース３４は、バックヨーク３２から固定子１８の径方向内側に向けて延設されるとともに、中心軸１４と平行な方向に延設されている。固定子１８の周方向に沿って互いに隣り合うティース３４の間には、中心軸１４と平行な方向に延設される略長方形断面のスロット３６（凹状の溝）が形成されている。
【００４１】
ティース３４は、非磁性材料、例えば、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）などの高い機械的強度を有する剛性樹脂材料により形成されている。この他に、ティース３４は、非磁性金属、例えばステンレスにより形成されてもよい。また、ティース３４は、中心軸１４と平行な方向に多数の薄板を積層して形成されてもよい。このように、ティース３４が非磁性材料により形成されることで、回転子１６の回転に伴う磁界の移動によってティース３４の内部に渦電流が発生することを回避でき、これに伴い、ティース３４の冷却機構が不要となり得る。また、ティース３４の径方向内側端部（回転子１６に対向する端部）に磁束が集中することも回避できる。
【００４２】
各スロット３６には、理解を容易にするために、便宜的に、各々を識別するためのスロット番号が付与されている。図２には、スロット数が７２個の場合のスロット番号の付与方法が示されている。そして、詳細は後述するが、各スロット３６には、固定子１８の径方向外側領域及び径方向内側領域それぞれに、互いに同相である固定子巻線４０の単位巻線対が配置されている。なお、固定子１８の軸方向一端側から見て、径方向外側領域には単位巻線対の一端（始端）が出現し、径方向内側領域には単位巻線対の他端（終端）が出現する。したがって、固定子巻線４０の単位巻線の総数はスロット数と同じ７２本である。以下では、各スロット３６に配置される固定子巻線４０の単位巻線を４０（１），４０（２）,・・・，４０（７２）の符号を用いて識別するとともに、各スロット３６を３６（１），３６（２），・・・，３６（７２）の符号を用いて説明する。
【００４３】
図３は、図２に示す固定子巻線４０の構成例を示す結線図である。図３に示すように、固定子巻線４０は、互いに位相が１２０°異なるＵ相巻線、Ｖ相巻線、及びＷ相巻線から成る第１のＹ（スター）結線と、互いに位相が１２０°異なり且つ第１のＹ結線の各相巻線とは位相が６０°ずれて配置されるＸ相巻線、Ｙ相巻線、及びＺ相巻線から成る第２のＹ（スター）結線とを有し、さらに、第１のＹ結線の中性点と第２のＹ結線の中性点とが互いに接続されている。ここで、Ｕ相巻線の両端のうち外部接続端をＵ＋と、中性点接続端をＵ−とそれぞれ表し、Ｖ相巻線の両端のうち外部接続端をＶ＋と、中性点接続端をＶ−とそれぞれ表し、Ｗ相巻線の両端のうち外部接続端をＷ＋と、中性点接続端をＷ−とそれぞれ表している。同様に、Ｘ相巻線の両端のうち外部接続端をＸ＋と、中性点接続端をＸ−とそれぞれ表し、Ｙ相巻線の両端のうち外部接続端をＹ＋と、中性点接続端をＹ−とそれぞれ表し、Ｚ相巻線の両端のうち外部接続端をＺ＋と、中性点接続端をＺ−とそれぞれ表している。したがって、中性点接続端Ｕ−、Ｖ−、Ｗ−、Ｘ−、Ｙ−、Ｚ−は共通に接続されている。
【００４４】
図４Ａは、図３に示す固定子巻線４０を構成する各相巻線の結線例を示す模式図である。図４Ｂは、図４Ａに示す各相巻線の結線例の一部を拡大した図である。なお、図４Ａに示す１〜７２の数字はスロット番号を表している。また、第１のＹ結線の中性点と第２のＹ結線の中性点とは固定子巻線４０を構成する各相巻線を配置した後に接続されるので、該各相巻線を配置した状態で引き出される口出し線の数は１２本（Ｕ＋，Ｕ−，Ｖ＋，Ｖ−，Ｗ＋，Ｗ−，Ｘ＋，Ｘ−，Ｙ＋，Ｙ−，Ｚ＋，Ｚ−）である。以下では、固定子１８の軸心方向で互いに対向する固定子１８の円環状の軸方向両端面に関し、１２本の口出し線が引き出される軸方向一端側を「口出し線側」又は「接続側」と呼び、１２本の口出し線が引き出されない軸方向他端側を「反口出し線側」又は「反接続側」と呼ぶ。
【００４５】
図４Ａに示す固定子巻線４０のうちＵ相巻線の結線に関して図２を参照しながら説明する。
【００４６】
Ｕ相巻線は、互いに隣り合う連番のスロット対であり、且つ１２個のスロット間隔で現れるスロット対それぞれに配置される。具体的には、Ｕ相巻線は、スロット番号１、２、１３、１４、２５、２６、３７、３８、４９、５０、６１、６２の各スロット３６（１）、３６（２）、３６（１３）、３６（１４）、３６（２５）、３６（２７）、３６（３７）、３６（３８）、３６（４９）、３６（５０）、３６（６１）、３６（６２）に配置される。つまり、Ｕ相巻線は、１２本の単位巻線４０（１）、４０（２）、４０（１３）、４０（１４）、４０（２５）、４０（２６）、４０（３７）、４０（３８）、４０（４９）、４０（５０）、４０（６１）、４０（６２）により構成される。
【００４７】
スロット番号１のスロット３６（１）の径方向外側領域且つその周方向一方側領域には単位巻線４０（１）が配置されており、この単位巻線４０（１）の一端（始端）が、スロット３６（１）の口出し線側に現れる。なお、単位巻線４０（１）の一端からは外部接続端Ｕ＋が取り出される。また、スロット３６（１）の径方向外側領域且つその周方向一方側領域に配置された単位巻線４０（１）は、反口出し線側で後述のとおり径方向において内側と外側との間で反転されつつ折り返されて、スロット番号１３のスロット３６（１３）の径方向内側領域且つその周方向一方側領域に折り返し配置される。そして、スロット３６（１３）の径方向内側領域且つその周方向一方側領域に折り返し配置された単位巻線４０（１）は、さらに、口出し線側で後述のとおり周方向において一方側と他方側との間で反転されつつ折り返され、スロット３６（１）の径方向外側領域且つその周方向他方側領域に折り返し配置される。そして、スロット３６（１）の径方向外側領域且つその周方向他方側領域に折り返し配置された単位巻線４０（１）は、さらに、後述のとおり径方向において内側と外側との間で反転されつつ折り返されて、スロット３６（１３）の径方向内側領域且つその周方向他方側領域に折り返し配置される。この結果、単位巻線４０（１）の他端（終端）は、スロット３６（１３）の径方向内側領域且つその周方向他方側領域の口出し線側に現れる。
【００４８】
スロット番号２のスロット３６（２）の径方向外側領域且つその周方向一方側領域には単位巻線４０（２）が配置されており、この単位巻線４０（２）の一端（始端）が、スロット３６（２）の口出し線側に現れる。また、スロット３６（２）の径方向外側領域且つその周方向一方側領域に配置された単位巻線４０（２）は、反口出し線側で後述のとおり径方向において内側と外側との間で反転されつつ折り返されて、スロット番号１４のスロット３６（１４）の径方向内側領域且つその周方向一方側領域に折り返し配置される。そして、スロット３６（１４）の径方向内側領域且つその周方向一方側領域に折り返し配置された単位巻線４０（２）は、さらに、口出し線側で後述のとおり周方向において一方側と他方側との間で反転されつつ折り返されて、スロット３６（２）の径方向外側領域且つその周方向他方側領域に折り返し配置される。そして、スロット３６（２）に折り返し配置された単位巻線４０（２）は、さらに、後述のとおり径方向において内側と外側との間で反転されつつ折り返されて、スロット３６（１４）の径方向内側領域且つその周方向他方側領域に折り返し配置される。この結果、単位巻線４０（２）の他端（終端）は、スロット３６（１４）の径方向内側領域且つその周方向他方側領域の口出し線側に現れる。
【００４９】
スロット番号１３のスロット３６（１３）の径方向外側領域且つその周方向一方側領域には単位巻線４０（１３）が配置されており、この単位巻線４０（１３）の一端（始端）が、スロット３６（１３）の口出し線側に現れる。また、スロット３６（１３）の径方向外側領域且つその周方向一方側領域に配置された単位巻線４０（１３）は、反口出し線側で後述のとおり径方向において内側と外側との間で反転されつつ折り返されて、スロット番号２５のスロット３６（２５）の径方向内側領域且つその周方向一方側領域に折り返し配置される。そして、スロット３６（２５）の径方向内側領域且つその周方向一方側領域に折り返し配置された単位巻線４０（１３）は、さらに、口出し線側で後述のとおり周方向において一方側と他方側との間で反転されつつ折り返され、スロット３６（１３）の径方向外側領域且つその周方向他方側領域に折り返し配置される。そして、スロット３６（１３）の径方向外側領域且つその周方向他方側領域に折り返し配置された単位巻線４０（１３）は、さらに、後述のとおり径方向において内側と外側との間で反転されつつ折り返されて、スロット３６（２５）の径方向内側領域且つその周方向他方側領域に折り返し配置される。この結果、単位巻線４０（１３）の他端（終端）は、スロット３６（２５）の径方向内側領域且つその周方向他方側領域の口出し線側に現れる。
【００５０】
スロット番号１４のスロット３６（１４）の径方向外側領域且つその周方向一方側領域には単位巻線４０（１４）が配置されており、この単位巻線４０（１４）の一端（始端）が、スロット３６（１４）の口出し線側に現れる。また、スロット３６（１４）の径方向外側領域且つその周方向一方側領域に配置された単位巻線４０（１４）は、反口出し線側で後述のとおり径方向において内側と外側との間で反転されつつ折り返されて、スロット番号２６のスロット３６（２６）の径方向内側領域且つその周方向一方側領域に折り返し配置される。そして、スロット３６（２６）の径方向内側領域且つその周方向一方側領域に折り返し配置された単位巻線４０（１４）は、さらに、口出し線側で後述のとおり周方向において一方側と他方側との間で反転されつつ折り返されて、スロット３６（１４）の径方向外側領域且つその周方向他方側領域に折り返し配置される。そして、スロット３６（１４）の径方向外側領域且つその周方向他方側領域に折り返し配置された単位巻線４０（１４）は、さらに、後述のとおり径方向において内側と外側との間で反転されつつ折り返されて、スロット３６（２６）の径方向内側領域且つその周方向他方側領域に折り返し配置される。この結果、単位巻線４０（１４）の他端（終端）は、スロット３６（２６）の径方向内側領域且つその周方向他方側領域の口出し線側に現れる。
【００５１】
スロット番号２５のスロット３６（２５）の径方向外側領域且つその周方向一方側領域には単位巻線４０（２５）が配置されており、この単位巻線４０（２５）の一端（始端）が、スロット３６（２５）の口出し線側に現れる。また、スロット３６（２５）の径方向外側領域且つその周方向一方側領域に配置された単位巻線４０（２５）は、反口出し線側で後述のとおり径方向において内側と外側との間で反転されつつ折り返されて、スロット番号３７のスロット３６（３７）の径方向内側領域且つその周方向一方側領域に配置される。さらに、スロット３６（３７）の径方向内側領域且つその周方向一方側領域に配置された単位巻線４０（２５）は、口出し線側で後述のとおり周方向において一方側と他方側との間で反転されつつ折り返されて、スロット３６（２５）の径方向外側領域且つその周方向他方側領域に配置される。さらに、スロット３６（２５）の径方向外側領域且つその周方向他方側領域に配置された単位巻線４０（２５）が、後述のとおり径方向において内側と外側との間で反転されつつ折り返されて、スロット３６（３７）の径方向内側領域且つその周方向他方側領域に配置される。この結果、単位巻線４０（２５）の他端（終端）はスロット３６（３７）の径方向内側領域且つその周方向他方側領域の口出し線側に現れる。
【００５２】
スロット番号２６のスロット３６（２６）の径方向外側領域且つその周方向一方側領域には単位巻線４０（２６）が配置されており、この単位巻線４０（２６）の一端（始端）が、スロット３６（２６）の口出し線側に現れる。また、スロット３６（２６）の径方向外側領域且つその周方向一方側領域に配置された単位巻線４０（２６）は、反口出し線側で後述のとおり径方向において内側と外側との間で反転されつつ折り返されて、スロット番号３８のスロット３６（３８）の径方向内側領域且つその周方向一方側領域に配置される。さらに、スロット３６（３８）の径方向内側領域且つその周方向一方側領域に配置された単位巻線４０（２６）が、口出し線側で後述のとおり周方向において一方側と他方側との間で反転されつつ折り返されて、スロット３６（２６）の径方向外側領域且つその周方向他方側領域に配置される。さらに、スロット３６（２６）径方向外側領域且つその周方向他方側領域に配置された単位巻線４０（２６）が、後述のとおり径方向において内側と外側との間で反転されつつ折り返されて、スロット３６（３８）の径方向内側領域且つその周方向他方側領域に配置される。この結果、単位巻線４０（２６）の他端（終端）はスロット３６（３８）の径方向内側領域且つその周方向他方側領域の口出し線側に現れる。
【００５３】
スロット番号３７のスロット３６（３７）の径方向外側領域且つその周方向一方側領域には単位巻線４０（３７）が配置されており、この単位巻線４０（３７）の一端（始端）が、スロット３６（４９）の口出し線側に現れる。また、スロット３６（３７）の径方向外側領域且つその周方向一方側領域に配置された単位巻線４０（３７）は、反口出し線側で後述のとおり径方向において内側と外側との間で反転されつつ折り返されて、スロット番号４９のスロット３６（４９）の径方向内側領域且つその周方向一方側領域に配置される。さらに、スロット３６（４９）の径方向内側領域且つその周方向一方側領域に配置された単位巻線４０（３７）は、口出し線側で後述のとおり周方向において一方側と他方側との間で反転されつつ折り返されて、スロット３６（３７）の径方向外側領域且つその周方向他方側領域に配置される。さらに、スロット３６（３７）の径方向外側領域且つその周方向他方側領域に配置された単位巻線４０（３７）が、後述のとおり径方向において内側と外側との間で反転されつつ折り返されて、スロット３６（４９）の径方向内側領域且つその周方向他方側領域に配置される。この結果、単位巻線４０（３７）の他端（終端）はスロット３６（４９）の径方向内側領域且つその周方向他方側領域の口出し線側に現れる。
【００５４】
スロット番号３８のスロット３６（３８）の径方向外側領域且つその周方向一方側領域には単位巻線４０（３８）が配置されており、この単位巻線４０（３８）の一端（始端）が、スロット３６（３８）の口出し線側に現れる。また、スロット３６（３８）の径方向外側領域且つその周方向一方側領域に配置された単位巻線４０（３８）は、反口出し線側で後述のとおり径方向において内側と外側との間で反転されつつ折り返されて、スロット番号５０のスロット３６（５０）の径方向内側領域且つその周方向一方側領域に配置される。さらに、スロット３６（５０）の径方向内側領域且つその周方向一方側領域に配置された単位巻線４０（３８）が、口出し線側で後述のとおり周方向において一方側と他方側との間で反転されつつ折り返されて、スロット３６（３８）の径方向外側領域且つその周方向他方側領域に配置される。さらに、スロット３６（３８）の径方向外側領域且つその周方向他方側領域に配置された単位巻線４０（３８）が、後述のとおり径方向において内側と外側との間で反転されつつ折り返されて、スロット３６（５０）の径方向内側領域且つその周方向他方側領域に配置される。この結果、単位巻線４０（３８）の他端（終端）はスロット３６（５０）の径方向内側領域且つその周方向他方側領域の口出し線側に現れる。
【００５５】
スロット番号４９のスロット３６（４９）の径方向外側領域且つその周方向一方側領域には単位巻線４０（４９）が配置されており、この単位巻線４０（４９）の一端（始端）が、スロット３６（４９）の口出し線側に現れる。また、スロット３６（４９）の径方向外側領域且つその周方向一方側領域に配置された単位巻線４０（４９）は、反口出し線側で後述のとおり径方向において内側と外側との間で反転されつつ折り返されて、スロット番号６１のスロット３６（６１）の径方向内側領域且つその周方向一方側領域に配置される。さらに、スロット３６（６１）の径方向内側領域且つその周方向一方側領域に配置された単位巻線４０（４９）は、口出し線側で後述のとおり周方向において一方側と他方側との間で反転されつつ折り返されて、スロット３６（４９）の径方向外側領域且つその周方向他方側領域に配置される。さらに、スロット３６（４９）の径方向外側領域且つその周方向他方側領域に配置された単位巻線４０（４９）が、後述のとおり径方向において内側と外側との間で反転されつつ折り返されて、スロット３６（６１）の径方向内側領域且つその周方向他方側領域に配置される。この結果、単位巻線４０（４９）の他端（終端）はスロット３６（６１）の径方向内側領域且つその周方向他方側領域の口出し線側に現れる。なお、単位巻線４０（４９）の他端から外部接続端Ｕ−が取り出される。
【００５６】
スロット番号５０のスロット３６（５０）の径方向外側領域且つその周方向一方側領域には単位巻線４０（５０）が配置されており、この単位巻線４０（５０）の一端（始端）が、スロット３６（５０）の口出し線側に現れる。また、スロット３６（５０）の径方向外側領域且つその周方向一方側領域に配置された単位巻線４０（５０）は、反口出し線側で後述のとおり径方向において内側と外側との間で反転されつつ折り返されて、スロット番号６２のスロット３６（６２）の径方向内側領域且つその周方向一方側領域に配置される。さらに、スロット３６（６２）の径方向内側領域且つその周方向一方側領域に配置された単位巻線４０（５０）が、口出し線側で後述のとおり周方向において一方側と他方側との間で反転されつつ折り返されて、スロット３６（５０）の径方向外側領域且つその周方向他方側領域に配置される。さらに、スロット３６（５０）の径方向外側領域且つその周方向他方側領域に配置された単位巻線４０（５０）が、後述のとおり径方向において内側と外側との間で反転されつつ折り返されて、スロット３６（６２）の径方向内側領域且つその周方向他方側領域に配置される。この結果、単位巻線４０（５０）の他端（終端）はスロット３６（６２）の径方向内側領域且つその周方向他方側領域の口出し線側に現れる。
【００５７】
スロット番号６１のスロット３６（６１）の径方向外側領域且つその周方向一方側領域には単位巻線４０（６１）が配置されており、この単位巻線４０（６１）の一端（始端）が、スロット３６（６１）の口出し線側に現れる。また、スロット３６（６１）の径方向外側領域且つその周方向一方側領域に配置された単位巻線４０（６１）は、反口出し線側で後述のとおり径方向において内側と外側との間で反転されつつ折り返されて、スロット番号１のスロット３６（１）の径方向内側領域且つその周方向一方側領域に配置される。さらに、スロット３６（１）の径方向内側領域且つその周方向一方側領域に配置された単位巻線４０（６１）は、口出し線側で後述のとおり周方向において一方側と他方側との間で反転されつつ折り返されて、スロット３６（６１）の径方向外側領域且つその周方向他方側領域に配置される。さらに、スロット３６（６１）の径方向外側領域且つその周方向他方側領域に配置された単位巻線４０（６１）が、後述のとおり径方向において内側と外側との間で反転されつつ折り返されて、スロット３６（１）の径方向内側領域且つその周方向他方側領域に配置される。この結果、単位巻線４０（６１）の他端（終端）はスロット３６（１）の径方向内側領域且つその周方向他方側領域の口出し線側に現れる。
【００５８】
スロット番号６２のスロット３６（６２）の径方向外側領域且つその周方向一方側領域には単位巻線４０（６２）が配置されており、この単位巻線４０（６２）の一端（始端）が、スロット３６（６２）の口出し線側に現れる。また、スロット３６（６２）の径方向外側領域且つその周方向一方側領域に配置された単位巻線４０（６２）は、反口出し線側で後述のとおり径方向において内側と外側との間で反転されつつ折り返されて、スロット番号２のスロット３６（２）の径方向内側領域且つその周方向一方側領域に配置される。さらに、スロット３６（２）の径方向内側領域且つその周方向一方側領域に配置された単位巻線４０（６２）が、口出し線側で後述のとおり周方向において一方側と他方側との間で反転されつつ折り返されて、スロット３６（６２）の径方向外側領域且つその周方向他方側領域に配置される。さらに、スロット３６（６２）の径方向外側領域且つその周方向他方側領域に配置された単位巻線４０（６２）が、後述のとおり径方向において内側と外側との間で反転されつつ折り返されて、スロット３６（２）の径方向内側領域且つその周方向他方側領域に配置される。この結果、単位巻線４０（６２）の他端（終端）はスロット３６（２）の径方向内側領域且つその周方向他方側領域の口出し線側に現れる。
【００５９】
以上を整理すると、固定子１８の口出し線側において、単位巻線４０（１）の始端及び終端はスロット３６（１）の径方向外側領域及びスロット３６（１３）の径方向内側領域にそれぞれ現れる。また、単位巻線４０（２）の始端及び終端はスロット３６（２）の径方向外側領域及びスロット３６（１４）の径方向内側領域にそれぞれ現れる。また、単位巻線４０（１３）の始端及び終端はスロット３６（１３）の径方向外側領域及びスロット３６（２５）の径方向内側領域にそれぞれ現れる。また、単位巻線４０（１４）の始端及び終端はスロット３６（１４）の径方向外側領域及びスロット３６（２６）の径方向内側領域にそれぞれ現れる。また、単位巻線４０（２５）の始端及び終端はスロット３６（２５）の径方向外側領域及びスロット３６（３７）の径方向内側領域にそれぞれ現れる。また、単位巻線４０（２６）の始端及び終端はスロット３６（２６）の径方向外側領域及びスロット３６（３８）の径方向内側領域にそれぞれ現れる。また、単位巻線４０（３７）の始端及び終端はスロット３６（３７）の径方向外側領域及びスロット３６（４９）の径方向内側領域にそれぞれ現れる。また、単位巻線４０（３８）の始端及び終端はスロット３６（３８）の径方向外側領域及びスロット３６（５０）の径方向内側領域にそれぞれ現れる。また、単位巻線４０（４９）の始端及び終端はスロット３６（４９）の径方向外側領域及びスロット３６（６１）の径方向内側領域にそれぞれ現れる。また、単位巻線４０（５０）の始端及び終端はスロット３６（５０）の径方向外側領域及びスロット３６（６２）の径方向内側領域にそれぞれ現れる。また、単位巻線４０（６１）の始端及び終端はスロット３６（６１）の径方向外側領域及びスロット３６（１）の径方向内側領域にそれぞれ現れる。また、単位巻線４０（６２）の始端及び終端はスロット３６（６２）の径方向外側領域及びスロット３６（２）の径方向内側領域にそれぞれ現れる。
【００６０】
そして、単位巻線４０（１）、４０（２）、４０（１３）、４０（１４）、４０（２５）、４０（２６）、４０（３７）、４０（３８）、４０（４９）、４０（５０）、４０（６１）、４０（６２）は直列に接続される。つまり、スロット３６（１３）に現れる単位巻線４０（１）の終端は、スロット３６（２）に現れる単位巻線４０（２）の始端と接続される。また、スロット３６（１４）に現れる単位巻線４０（２）の終端は、スロット３６（１３）に現れる単位巻線４０（１３）の始端と接続される。また、スロット３６（２５）に現れる単位巻線（１３）の終端は、スロット３６（１４）に現れる単位巻線４０（１４）の始端と接続される。スロット３６（２６）に現れる単位巻線４０（１４）の終端は、スロット３６（２５）に現れる単位巻線４０（２５）の始端と接続される。また、スロット３６（３７）に現れる単位巻線４０（２５）の終端は、スロット３６（２６）に現れる単位巻線４０（２６）の始端と接続される。また、スロット３６（３８）に現れる単位巻線４０（２６）の終端は、スロット３６（３７）に現れる単位巻線４０（３７）の始端と接続される。また、スロット３６（４９）に現れる単位巻線４０（３７）の終端は、スロット３６（３８）に現れる単位巻線４０（３８）の始端と接続される。また、スロット３６（５０）に現れる単位巻線４０（３８）の終端は、スロット３６（４９）に現れる単位巻線４０（４９）の始端と接続される。また、スロット３６（６１）に現れる単位巻線４０（４９）の終端は、スロット３６（５０）に現れる単位巻線４０（５０）の始端と接続される。また、スロット３６（６２）に現れる単位巻線４０（５０）の終端は、スロット３６（６１）に現れる単位巻線４０（６１）の始端と接続される。また、スロット３６（１）に現れる単位巻線４０（６１）の終端は、スロット３６（６２）に現れる単位巻線４０（６２）の始端と接続される。
【００６１】
なお、図４Ａに示されるＣＵ１は前述の単位巻線４０（１）と単位巻線４０（２）とのコイル間接続を表し、また、図４Ａに示されるＣＵ６は前述の単位巻線４０（４９）と単位巻線４０（５０）とのコイル間接続を表している。この他に、単位巻線４０（２）と単位巻線４０（２５）とのコイル間接続をＣＵ２と表し、単位巻線４０（２５）と単位巻線４０（２６）とのコイル間接続をＣＵ３と表し、単位巻線４０（２６）と単位巻線４０（４９）とのコイル間接続をＣＵ４と表し、単位巻線４０（４９）と単位巻線４０（５０）とのコイル間接続をＣＵ５と表している。
【００６２】
以上、Ｕ相巻線の結線例について説明したが、この他のＶ相巻線、Ｗ相巻線、Ｘ相巻線、Ｙ相巻線、及びＺ相巻線についても同様の結線が行われる。なお、ＣＶ１、・・・、ＣＶ６はＶ相巻線における各コイル間接続を表し、ＣＷ１、・・・、ＣＷ６はＷ相巻線における各コイル間接続を表し、ＣＸ１、・・・、ＣＸ６はＸ相巻線における各コイル間接続を表し、ＣＹ１、・・・、ＣＹ６はＹ相巻線における各コイル間接続を表し、ＣＺ１、・・・、ＣＺ６はＺ相巻線における各コイル間接続を表している。
【００６３】
［固定子巻線の構成例］
図５Ａは、図２に示す隣り合うティース３４とこれらの間のスロット３６に配置される固定子巻線４０の断面図の一例である。図５Ｂは、図５Ａに示す単位巻線４０（Ｋ）の断面図の一例である。
【００６４】
図５Ａに示すように、隣り合うティース３４間に設定されたスロット番号Ｋ（１＜Ｋ＜７２）のスロット３６は、固定子巻線４０の配置領域として、固定子１８の径方向に沿う一対の長辺を有し、固定子１８の周方向に沿う一対の短辺を有した長方形の断面形状を有した直方体領域（６２ａ，６２ｂ，６０ａ，６０ｂ）を有している。また、この直方体領域（６２ａ，６２ｂ，６０ａ，６０ｂ）は固定子１８の径方向外側領域（６２ａ，６２ｂ）と径方向内側領域（６０ａ，６０ｂ）とに区画されている。さらに、径方向外側領域（６２ａ，６２ｂ）は、固定子１８の径方向から見て、固定子１８の周方向一方側（時計回り側）領域６２ａ（第１区画領域）と周方向他方側（反時計回り側）領域６２ｂ（第２区画領域）とに区画されている。同様に、径方向内側領域（６０ａ，６０ｂ）は、固定子１８の径方向から見て、固定子１８の周方向一方側領域６０ａ（第３区画領域）と周方向他方側領域６０ｂ（第４区画領域）とに区画されている。そして、径方向外側領域（６２ａ，６２ｂ）にはスロット番号Ｋのスロット３６に配置される固定子巻線４０の或る相巻線の一部である単位巻線４０（Ｋ）が折り返して配置され、径方向内側領域（６０ａ，６０ｂ）には単位巻線４０（Ｋ）と同じ相巻線の一部である単位巻線４０（Ｋ−１２）（Ｋ＞１２の場合）若しくは単位巻線４０（Ｋ＋６０）（Ｋ＜１２の場合）が折り返して配置される。
【００６５】
図５Ａに示す単位巻線４０（Ｋ）は、図５Ｂに示すように、複数の絶縁導体素線４１を有し、複数の絶縁導体素線４１それぞれの矩形の断面がマトリクス状に配置されるよう複数の絶縁導体素線４１を、図示されない適宜な部材により束ねて構成されている。なお、以下に説明する本実施の形態では、単位巻線４０は複数の絶縁導体素線４１それぞれの矩形の断面がマトリクス状に配置されるように束ねて構成されているが、例えばマトリクス状に規則的に配置されるのではなくランダムに（不規則に）配置された束状であってもよい。言い換えると、単位巻線４０内で、絶縁導体素線４１の束が捩れてさえいなければよい。
【００６６】
図５Ｂに示す行方向は固定子１８の径方向に対応し、また図５Ｂに示す列方向は固定子１８の周方向に対応する。図５Ｂに示す例では、４２本の絶縁導体素線４１が７行６列に配置されて成る単位巻線４０（Ｋ）の断面が示されている。なお、以下では、説明の便宜上、単位巻線４０（Ｋ）の始端を基準とすると、各絶縁導体素線４１の行要素には、固定子１８の径方向内側から径方向外側に向けて昇順に数字１〜７の行識別子が付与され、各絶縁導体素線４１の列要素には、固定子１８の周方向一方側から周方向他方側に向けて昇順に小文字アルファベットａ〜ｆの列識別子が付与されている。したがって、各絶縁導体素線４１の行要素は｛（ａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１，ｅ１，ｆ１），（ａ２，ｂ２，ｃ２，ｄ２，ｅ２，ｆ２），（ａ３，ｂ３，ｃ３，ｄ３，ｅ３，ｆ３），（ａ４，ｂ４，ｃ４，ｄ４，ｅ４，ｆ４），（ａ５，ｂ５，ｃ５，ｄ５，ｅ５，ｆ５），（ａ６，ｂ６，ｃ６，ｄ６，ｅ６，ｆ６），（ａ７，ｂ７，ｃ７，ｄ７，ｅ７，ｆ７）｝である。
【００６７】
絶縁導体素線４１は、素線導体と該素線導体の外周を被覆する絶縁材とから成り、該絶縁材によって他の絶縁導体素線４１とは電気的に絶縁されている。また、各絶縁導体素線４１は、行方向に沿う一対の長辺と列方向に沿う一対の短辺とを有した長方形の断面形状を有する平角導線である。このような平角導線を各絶縁導体素線４１として採用することで、単位巻線４０（Ｋ）の細分化により素線内渦電流が抑制されるとともに、長方形の断面形状を有する径方向外側領域（６２ａ，６２ｂ）や径方向内側領域（６０ａ，６０ｂ）に配置される単位巻線４０（Ｋ）の高密度化が図られる。なお、絶縁導体素線４１は、長方形の断面形状に限らず、正方形、円形、又は三角形などの種々の断面形状であってもよい。但し、高密度化の観点からは長方形や正方形などの矩形の断面形状であることが好ましい。
【００６８】
図６は図５Ａに示す単位巻線４０（Ｋ）の斜視図の一例と単位巻線４０（Ｋ）のＡ−Ａ’線断面図、Ｂ−Ｂ’線断面図、Ｃ−Ｃ’線断面図、及びＤ−Ｄ’線断面図である。
【００６９】
単位巻線４０（Ｋ）の始端５０は接続側から見たＡ−Ａ’線の断面Ｓ１であり、単位巻線４０（Ｋ）の終端５２は接続側から見たＢ−Ｂ’線の断面Ｓ４である。
【００７０】
まず、単位巻線４０（Ｋ）は、接続側から導入されて反接続側から導出されるように配置される。ここで、単位巻線４０（Ｋ）の始端５０から反接続側に向かう直線部分を始端側直線部分４４と呼ぶ。
【００７１】
そして、反接続側の径方向反転部４２で各絶縁導体素線４１の行列上の位置が径方向において内側と外側との間で反転されて、このように反転された単位巻線４０（Ｋ）は、反接続側から導入されて接続側から導出されるように折り返して配置される。ここで、径方向反転部４２における１回目の折り返し（以下、「１ターン」と呼ぶ）で反接続側から接続側に向かう直線部分を終端側直線部分４５と呼ぶ。
【００７２】
そして、接続側にある周方向反転部４３で各絶縁導体素線４１の行列上の位置が周方向において一方側と他方側との間で反転されて、このように反転された単位巻線４０（Ｋ）は、１ターン目の接続側から反接続側に向かう始端側直線部分４４の内側（左側）に隣り合って併設されるよう、接続側から導入されて反接続側から導出されるように折り返して配置される。ここで、周方向反転部４３における折り返しにより接続側から反接続側に向かう直線部分を始端側併設直線部分４６と呼ぶ。
【００７３】
そして、反接続側にある径方向反転部４２で再び各絶縁導体素線４１の行列上の位置が径方向において内側と外側との間で反転されて、このように反転された単位巻線４０（Ｋ）は、１ターン目の反接続側から接続側に向かう終端側直線部分４５の外側（左側）に隣り合って配置されるよう、反接続側から導入されて接続側から導出されるように折り返して配置される。ここで、径方向反転部４２における２回目の折り返し（以下、「２ターン」と呼ぶ）で反接続側から接続側に向かう直線部分を終端側併設直線部分４７と呼ぶ。
【００７４】
始端側直線部分４４の接続側から見たＤ−Ｄ’線断面は、始端５０の断面Ｓ１と同じである。一方、始端側併設直線部分４６の接続側から見たＤ−Ｄ’線断面は、始端５０の断面Ｓ１を構成する各絶縁導体素線４１の行列上の位置が径方向において内側と外側との間で反転且つ周方向において一方側と他方側との間で反転された断面Ｓ３である。したがって、断面Ｓ１を構成する各絶縁導体素線４１と断面Ｓ３を構成する各絶縁導体素線４１とは互いに点対称の位置関係にある。
【００７５】
終端側直線部分４５の接続側から見たＣ−Ｃ’線断面は、始端５０の断面Ｓ１を構成する各絶縁導体素線４１の行列上の位置が径方向において内側と外側との間で反転された断面Ｓ２である。一方、終端側併設直線部分４７の接続側から見たＣ−Ｃ’線断面は、始端５０の断面Ｓ１を構成する各絶縁導体素線４１の行列上の位置が周方向において一方側と他方側との間で反転された断面Ｓ４である。したがって、断面Ｓ２を構成する各絶縁導体素線４１と断面Ｓ４を構成する各絶縁導体素線４１とは互いに点対称の位置関係にある。
【００７６】
図７は、図６に示す単位巻線４０（Ｋ）のスロット配置例を説明するための図である。図７に示すように、始端側直線部分４４はスロット番号“Ｋ”のスロット３６の径方向外側領域且つ周方向一方側領域６２ａに配置され、始端側併設直線部分４６はスロット番号“Ｋ”のスロット３６の径方向外側領域且つ周方向他方側領域６２ｂに配置される。また、終端側直線部分４５はスロット番号“Ｋ＋１２”のスロット３６の径方向内側領域且つ周方向一方側領域６０ａに配置され、終端側併設直線部分４７は径方向内側領域且つ周方向他方側領域６０ｂに配置される。
【００７７】
［各スロットを通過する磁束の変化］
図１３から明らかなように、各スロット（及び各スロットに配置された単位巻線）を通過する磁束（磁力線）の方向は、回転子の回転に伴って変化する。回転子の磁極に対向するスロットに対し、磁束は当該スロットを、概ね、固定子の径方向に通過する。一方、回転子の磁極間の領域に対向するスロットに対し、磁束は当該スロットを、概ね、固定子の周方向に通過する。
【００７８】
［単位巻線行要素の１ターン時の素線間循環渦電流］
図８は、図６に示す単位巻線４０（Ｋ）の行要素の１ターン時の素線間循環渦電流を説明するための図であり、具体的には１ターンでは素線間循環渦電流が強調されることを説明するための図である。
【００７９】
まず、単位巻線４０（Ｋ）の始端５０側の始端側直線部分４４の端部と単位巻線４０（Ｋ）の終端５２側の終端側直線部分４５の端部とを互いに短絡させるものとする。また、始端側直線部分４４の行要素には固定子１８の径方向内側から径方向外側に向かう磁束が通過し、終端側直線部分４５の行要素には固定子１８の径方向外側から径方向内側に向かう磁束が通過するものとする。換言すると、単位巻線４０（Ｋ）が配置されているスロットは、回転子の磁極に対向していると仮定する。
【００８０】
以下では、始端側直線部分４４の端部の７行目の要素（ａ７〜ｆ７）を例に挙げて説明する。
【００８１】
径方向反転部４２において単位巻線４０（Ｋ）の径方向における内側と外側との間の反転が１回行われるので、始端側直線部分４４の７行目の要素（ａ７〜ｆ７）は、終端側直線部分４５の１行目の要素と対応づけられる。
【００８２】
始端側直線部分４４では、固定子１８の径方向内側から径方向外側に向かう磁束の変化を打ち消すように、素線間循環渦電流が発生する。なお、７行目の要素（ａ７〜ｆ７）のうち周方向一方側の３列分の要素（ａ７，ｂ７，ｃ７）の絶縁導体素線間渦電流の向きは、反接続側から接続側に向かう方向であり、７行目の要素（ａ７〜ｆ７）のうち周方向他方側の３列分の要素（ｄ７，ｅ７，ｆ７）の素線間循環渦電流の向きは、接続側から反接続側に向かう方向である。
【００８３】
終端側直線部分４５では、固定子１８の径方向外側から径方向内側に向かう磁束の変化を打ち消すように、素線間循環渦電流が発生する。なお、１行目の要素（ａ７〜ｆ７）のうち周方向一方側の３列分の要素（ａ７，ｂ７，ｃ７）の素線間循環渦電流の向きは、接続側から反接続側に向かう方向であり、１行目の要素（ａ７〜ｆ７）のうち周方向他方側の３列分の要素（ｄ７，ｅ７，ｆ７）の素線間循環渦電流の向きは、接続側から反接続側に向かう方向である。
【００８４】
始端側直線部分４４の７行目の要素（ａ７〜ｆ７）のうち周方向一方側の３列分の要素（ａ７，ｂ７，ｃ７）は、終端側直線部分４５の１行目の要素（ａ７〜ｆ７）のうち周方向一方側の３列分の要素（ａ７，ｂ７，ｃ７）に対応しており、両者の素線間循環渦電流の向きは、反接続側から接続側に向かう方向で一致している。
【００８５】
始端側直線部分４４の７行目の要素（ａ７〜ｆ７）のうち周方向他方側の３列分の要素（ｄ７，ｅ７，ｆ７）は、終端側直線部分４５の１行目の要素（ａ７〜ｆ７）のうち周方向他方側の３列分の要素（ｄ７，ｅ７，ｆ７）に対応しており、両者の素線間循環渦電流の向きは、接続側から反接続側に向かう方向で一致している。
【００８６】
したがって、始端側直線部分４４の素線間循環渦電流と終端側直線部分４５の素線間循環渦電流とは互いに強め合う方向に流れていることとなる。
【００８７】
［単位巻線行要素の２ターン時の素線間循環渦電流］
図９は、図６に示す単位巻線４０（Ｋ）の行要素の２ターン時の素線間循環渦電流を説明するための図である。以下は、図９を用いて２ターンにより素線間循環渦電流がキャンセルされることを説明するものである。
【００８８】
図８に示す１ターン時と同様に、単位巻線４０（Ｋ）の始端５０側の始端側直線部分４４の端部と単位巻線４０（Ｋ）の終端５２側の終端側直線部分４５の端部とを互いに短絡させるものとする。また、始端側直線部分４４及び始端側併設直線部分４６それぞれの行要素には固定子１８の径方向内側から径方向外側に向かう磁束が通過し、終端側直線部分４５及び終端側併設直線部分４７それぞれの行要素には固定子１８の径方向外側から径方向内側に向かう磁束が通過するものとする。換言すると、単位巻線４０（Ｋ）が配置されているスロットは、回転子の磁極に対向していると仮定する。
【００８９】
以下では、始端側直線部分４４の端部の７行目の要素（ａ７〜ｆ７）を例に挙げて説明する。
【００９０】
径方向反転部４２において単位巻線４０（Ｋ）の径方向における内側と外側との間の反転が２回行われ、周方向反転部４３において単位巻線４０（Ｋ）の周方向における一方側と他方側との間の反転が１回行われる。このため、始端側直線部分４４の７行目の要素（ａ７〜ｆ７）は、終端側直線部分４５の１行目の要素（ａ７〜ｆ７）と対応づけられ、始端側併設直線部分４６の１行目の要素（ｆ７〜ａ７）と対応づけられ、且つ終端側併設直線部分４７の７行目の要素（ｆ７〜ａ７）と対応づけられる。
【００９１】
始端側直線部分４４では、固定子１８の径方向内側から径方向外側に向かう磁束の変化を打ち消すように、素線間循環渦電流が発生する。なお、７行目の要素（ａ７〜ｆ７）のうち周方向一方側の３列分の要素（ａ７，ｂ７，ｃ７）の絶縁導体素線間渦電流の向きは、反接続側から接続側に向かう方向であり、７行目の要素（ａ７〜ｆ７）のうち周方向他方側の３列分の要素（ｄ７，ｅ７，ｆ７）の素線間循環渦電流の向きは、接続側から反接続側に向かう方向である。
【００９２】
始端側併設直線部分４６では、始端側直線部分４４と同様に、固定子１８の径方向内側から径方向外側に向かう磁束の変化を打ち消すように、素線間循環渦電流が発生する。なお、１行目の要素（ｆ７〜ａ７）のうち周方向一方側の３列分の要素（ｆ７，ｅ７，ｄ７）の絶縁導体素線間渦電流の向きは反接続側から接続側に向かう方向であり、１行目の要素（ｆ７〜ａ７）のうち周方向他方側の３列分の要素（ｃ７，ｂ７，ａ７）の素線間循環渦電流の向きは接続側から反接続側に向かう方向である。
【００９３】
そうすると、始端側直線部分４４の７行目の要素（ａ７〜ｆ７）と始端側併設直線部分４６の１行目の要素（ｆ７〜ａ７）との間で、同一の要素の素線間循環渦電流の向きが互いに逆方向となっている。したがって、始端側直線部分４４及び始端側併設直線部分４６それぞれの素線間循環渦電流が互いにキャンセルされる関係となる。
【００９４】
終端側直線部分４５では、固定子１８の径方向外側から径方向内側に向かう磁束の変化を打ち消すように、素線間循環渦電流が発生する。なお、１行目の要素（ａ７〜ｆ７）のうち周方向一方側の３列分の要素（ａ７，ｂ７，ｃ７）の素線間循環渦電流の向きは、接続側から反接続側に向かう方向であり、１行目の要素（ａ７〜ｆ７）のうち周方向他方側の３列分の要素（ｄ７，ｅ７，ｆ７）の素線間循環渦電流の向きは、接続側から反接続側に向かう方向である。
【００９５】
終端側併設直線部分４７では、終端側直線部分４５と同様に、固定子１８の径方向外側から径方向内側に向かう磁束の変化を打ち消すように、素線間循環渦電流が発生する。なお、７行目の要素（ｆ７〜ａ７）のうち周方向一方側の３列分の要素（ｆ７，ｅ７，ｄ７）の素線間循環渦電流の向きは、接続側から反接続側に向かう方向であり、７行目の要素（ｆ７〜ａ７）のうち周方向他方側の３列分の要素（ｃ７，ｂ７，ａ７）の素線間循環渦電流の向きは、接続側から反接続側に向かう方向である。
【００９６】
そうすると、終端側直線部分４５の１行目の要素（ａ７〜ｆ７）と終端側併設直線部分４７の１行目の要素（ｆ７〜ａ７）との間で、同一の要素における素線間循環渦電流の向きが互いに逆方向となっている。したがって、終端側直線部分４５及び終端側併設直線部分４７それぞれの素線間循環渦電流が互いにキャンセルされる関係となる。
【００９７】
［単位巻線列要素の１ターン時の素線間循環渦電流］
図１０は、図６に示す単位巻線４０（Ｋ）の列要素の１ターン時の素線間循環渦電流を説明するための図である。
【００９８】
まず、単位巻線４０（Ｋ）の始端５０側の始端側直線部分４４の端部（各絶縁導体素線４１）と単位巻線４０（Ｋ）の終端５２側の終端側直線部分４５の端部（各絶縁導体素線４１）とを互いに短絡させるものとする。また、始端側直線部分４４の列要素には固定子１８の周方向一方側から周方向他方側に向かう磁束が通過し、終端側直線部分４５の列要素には固定子１８の周方向一方側から周方向他方側に向かう磁束が通過するものとする。換言すると、単位巻線４０（Ｋ）が配置されているスロットは、回転子の磁極間の領域に対向していると仮定する。
【００９９】
以下では、始端側直線部分４４の端部の１列目の要素（ａ１〜ａ７）を例に挙げて説明する。
【０１００】
径方向反転部４２において単位巻線４０（Ｋ）の径方向における内側と外側との間の反転が１回行われるので、始端側直線部分４４の１列目の要素（ａ１〜ａ７）は、終端側直線部分４５の１列目の要素（ａ７〜ａ１）と対応づけられる。
【０１０１】
始端側直線部分４４では、固定子１８の周方向一方側から周方向他方側に向かう磁束の変化を打ち消すように、素線間循環渦電流が発生する。なお、１列目の要素（ａ１〜ａ７）のうち径方向外側の３行分の要素（ａ５，ａ６，ａ７）の絶縁導体素線間渦電流の向きは、反接続側から接続側に向かう方向であり、１列目の要素（ａ１〜ａ７）のうち径方向内側の３行分の要素（ａ１，ａ２，ａ３）の素線間循環渦電流の向きは接続側から反接続側に向かう方向である。
【０１０２】
終端側直線部分４５では、固定子１８の周方向一方側から周方向他方側に向かう磁束の変化を打ち消すように、素線間循環渦電流が発生する。なお、１列目の要素（ａ７〜ａ１）のうち径方向外側の３行分の要素（ａ３，ａ２，ａ１）の素線間循環渦電流の向きは、反接続側から接続側に向かう方向であり、１列目の要素（ａ７〜ａ１）のうち径方向内側の３行分の要素（ａ７，ａ６，ａ５）の素線間循環渦電流の向きは、接続側から反接続側に向かう方向である。
【０１０３】
そうすると、始端側直線部分４４の１列目の要素（ａ１〜ａ７）のうち径方向外側の３行分の要素（ａ５，a６，ａ７）は、終端側直線部分４５の１列目の要素（ａ７〜ａ１）のうち径方向内側の３行分の要素（ａ７，ａ６，ａ５）に対応している。したがって、両者の素線間循環渦電流の向きは互いに逆方向となっており、両者の素線間循環渦電流は互いにキャンセルされる関係となっている。
【０１０４】
同様に、始端側直線部分４４の１列目の要素（ａ１〜ａ７）のうち径方向内側の３行分の要素（ａ１，ａ２，ａ３）は、終端側直線部分４５の１列目の要素（ａ７〜ａ１）のうち径方向外側の３行分の要素（ａ３，ａ２，ａ１）に対応している。したがって、両者の素線間循環渦電流の向きは互いに逆方向となっており、両者の素線間循環渦電流は互いにキャンセルされる関係となっている。
【０１０５】
［単位巻線列要素の２ターン時の素線間循環渦電流］
図１１は、図６に示す単位巻線４０（Ｋ）の列要素の１ターン時の素線間循環渦電流を説明するための図である。
【０１０６】
まず、単位巻線４０（Ｋ）の始端５０側の始端側直線部分４４の端部（各絶縁導体素線４１）と単位巻線４０（Ｋ）の終端５２側の終端側直線部分４５の端部（各絶縁導体素線４１）とを互いに短絡させるものとする。また、始端側直線部分４４及び始端側併設直線部分４６の列要素には固定子１８の周方向一方側から周方向他方側に向かう磁束が通過し、終端側直線部分４５及び終端側併設直線部分４７の列要素には固定子１８の周方向一方側から周方向他方側に向かう磁束が通過するものとする。換言すると、単位巻線４０（Ｋ）が配置されているスロットは、回転子の磁極間の領域に対向していると仮定する。
【０１０７】
以下では、始端側直線部分４４の端部の１列目の要素（ａ１〜ａ７）を例に挙げて説明する。
【０１０８】
径方向反転部４２において単位巻線４０（Ｋ）の径方向における内側と外側との間の反転が２回行われ、且つ周方向反転部４３において単位巻線４０（Ｋ）の周方向における一方側と他方側との間の反転が１回行われるので、始端側直線部分４４の１列目の要素（ａ１〜ａ７）は、終端側直線部分４５の１列目の要素（ａ７〜ａ１）と対応づけられ、始端側併設直線部分４６の６列目の要素（ａ７〜ａ１）と対応づけられ、且つ終端側併設直線部分４７の６列目の要素（ａ１〜ａ７）と対応づけられる。
【０１０９】
始端側直線部分４４では、固定子１８の周方向一方側から周方向他方側に向かう磁束の変化を打ち消すように、素線間循環渦電流が発生する。なお、１列目の要素（ａ１〜ａ７）のうち径方向外側の３行分の要素（ａ５，ａ６，ａ７）の絶縁導体素線間渦電流の向きは、反接続側から接続側に向かう方向であり、１列目の要素（ａ１〜ａ７）のうち径方向内側の３行分の要素（ａ１，ａ２，ａ３）の素線間循環渦電流の向きは接続側から反接続側に向かう方向である。
【０１１０】
終端側直線部分４５では、固定子１８の周方向一方側から周方向他方側に向かう磁束の変化を打ち消すように、素線間循環渦電流が発生する。なお、１列目の要素（ａ７〜ａ１）のうち径方向外側の３行分の要素（ａ３，ａ２，ａ１）の素線間循環渦電流の向きは、反接続側から接続側に向かう方向であり、１列目の要素（ａ７〜ａ１）のうち径方向内側の３行分の要素（ａ７，ａ６，ａ５）の素線間循環渦電流の向きは、接続側から反接続側に向かう方向である。
【０１１１】
そうすると、始端側直線部分４４の１列目の要素（ａ１〜ａ７）のうち径方向外側の３行分の要素（ａ５，a６，ａ７）は、終端側直線部分４５の１列目の要素（ａ７〜ａ１）のうち径方向内側の３行分の要素（ａ７，ａ６，ａ５）に対応している。したがって、両者の素線間循環渦電流の向きは互いに逆方向となっており、両者の素線間循環渦電流は互いにキャンセルされる関係となっている。
【０１１２】
同様に、始端側直線部分４４の１列目の要素（ａ１〜ａ７）のうち径方向内側の３行分の要素（ａ１，ａ２，ａ３）は、終端側直線部分４５の１列目の要素（ａ７〜ａ１）のうち径方向外側の３行分の要素（ａ３，ａ２，ａ１）に対応している。したがって、両者の素線間循環渦電流の向きは互いに逆方向となっており、両者の素線間循環渦電流は互いにキャンセルされる関係となっている。
【０１１３】
始端側併設直線部分４６では、始端側直線部分４４と同様に、固定子１８の周方向一方側から周方向他方側に向かう磁束の変化を打ち消すように、素線間循環渦電流が発生する。なお、６列目の要素（ａ７〜ａ１）のうち径方向外側の３行分の要素（ａ３，ａ２，ａ１）の絶縁導体素線間渦電流の向きは、反接続側から接続側に向かう方向であり、６列目の要素（ａ７〜ａ１）のうち径方向内側の３行分の要素（ａ７，ａ６，ａ５）の素線間循環渦電流の向きは接続側から反接続側に向かう方向である。
【０１１４】
終端側併設直線部分４７では、終端側直線部分４５と同様に、固定子１８の周方向一方側から周方向他方側に向かう磁束の変化を打ち消すように、素線間循環渦電流が発生する。なお、６列目の要素（ａ１〜ａ７）のうち径方向外側の３行分の要素（ａ５，ａ６，ａ７）の素線間循環渦電流の向きは、反接続側から接続側に向かう方向であり、６列目の要素（ａ１〜ａ７）のうち径方向内側の３行分の要素（ａ１，ａ２，ａ３）の素線間循環渦電流の向きは、接続側から反接続側に向かう方向である。
【０１１５】
そうすると、始端側併設直線部分４６の６列目の要素（ａ７〜ａ１）のうち径方向外側の３行分の要素（ａ３，a２，ａ１）は、終端側併設直線部分４７の６列目の要素（ａ１〜ａ７）のうち径方向内側の３行分の要素（ａ１，ａ２，ａ３）に対応している。したがって、両者の素線間循環渦電流の向きは互いに逆方向となっており、両者の素線間循環渦電流は互いにキャンセルされる関係となっている。
【０１１６】
同様に、始端側併設直線部分４６の６列目の要素（ａ７〜ａ１）のうち径方向内側の３行分の要素（ａ１，ａ２，ａ３）は、終端側併設直線部分４７の６列目の要素（ａ１〜ａ７）のうち径方向外側の３行分の要素（ａ３，ａ２，ａ１）に対応している。したがって、両者の素線間循環渦電流の向きは互いに逆方向となっており、両者の素線間循環渦電流は互いにキャンセルされる関係となっている。
【０１１７】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２は、反接続側で、単位巻線を構成する複数の絶縁導体素線の位置が固定子の周方向において一方側と他方側との間で反転するよう折り返されるのみの巻き回し方である。以下では、実施の形態２を図７及び図８を用いて説明する。
【０１１８】
まず、実施の形態１では、図７に示す１本の単位巻線４０（Ｋ）が配置される２つのスロット３６のように、固定子１８の各スロット３６は、４つの区画領域６２ａ、６２ｂ、６０ａ、６０ｂに区画されている。これに対し、実施の形態２では、これらのスロット３６は、固定子１８の径方向外側領域と径方向内側領域とに区画されていればよい。
【０１１９】
また、一方のスロット３６の径方向外側領域内に固定子１８の軸方向一端側から導入されて軸方向他端側から導出されるように配置された単位巻線４０（Ｋ）が、軸方向他端側で、単位巻線４０（Ｋ）を構成する複数の絶縁導体素線４１の位置が固定子１８の周方向において一方側と他方側との間で反転するよう折り返される。
【０１２０】
また、周方向において折り返された単位巻線４０（Ｋ）が、他方のスロット３６の径方向内側領域内に軸方向他端側から導入されて軸方向一端側から導出されるように配置される。つまり、実施の形態２における単位巻線４０（Ｋ）の巻き回し方は、図８に示す１ターンの場合の反接続側における径方向反転部４２が周方向反転部４３に置き換えられたものである。このような単位巻線４０（Ｋ）の巻き回し方によれば、複数の絶縁導体素線４１がマトリクス状に配置された単位巻線４０（Ｋ）の行要素と列要素とのうち渦電流に関して主要である行要素に関する素線間循環渦電流をキャンセルすることができる。つまり、一方のスロット３６に配置された単位巻線４０（Ｋ）の直線部分における単位巻線４０（Ｋ）のある行要素と、その行要素と同じ行である他方のスロット３６に配置された単位巻線４０（Ｋ）の直線部分における単位巻線４０（Ｋ）の行要素との間で、複数の絶縁導体素線４１の位置が固定子１８の周方向において一方側と他方側との間で反転される。
【０１２１】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３は、単位巻線の巻き回し方（２ターン）ではキャンセルしきれなかった素線間循環渦電流を抑制するための「コイル間接続」に係るものである。つまり、図５Ａに示したように、各スロット３６には、径方向外側領域（６２ａ，６２ｂ）及び径方向内側領域（６０ａ，６０ｂ）それぞれにおいて、互いに異なる単位巻線４０が配置されている。そして、これらの互いに異なる単位巻線４０のコイル間接続を反接続側と同様の巻き回し方とする場合、つまり径方向における内側と外側との間で反転され、かつ周方向における一方側と他方側との反転がされないようにコイル間接続をする場合、単位巻線４０の巻き回し方（２ターン）のみではキャンセルしきれなかった素線間循環渦電流をキャンセルすることができる。
【０１２２】
図１２は図６に示す単位巻線に基づいたコイル間接続の一例を模式的に示す図である。図１２には、図６に示す単位巻線４０（Ｋ）と同様のコイル成形（巻回）が施された単位巻線４０（Ｋ）と単位巻線４０（Ｋ＋１２）との間をコイル間接続用電線５５を介して接続するコイル間接続の一例が示されている。つまり、単位巻線４０（Ｋ）の終端５２と単位巻線４０（Ｋ＋１２）の始端５０とがコイル間接続用電線５５を介して電気的に接続される。コイル間接続用電線５５は、単位巻線４０と同様に、複数の絶縁導体素線４１がマトリクス状に配置されて構成されている。始端５０の絶縁導体素線４１のマトリクス状配置における位置と終端５２の絶縁導体素線４１のマトリクス状配置における位置との関係は、径方向における内側と外側との間の反転がされず、かつ周方向において一方側と他方側との間で反転されている。
【０１２３】
また、図１２には、単位巻線４０単体での巻き回し方（２ターン）のみではキャンセルしきれなかった素線間循環渦電流が表されている。具体的には、単位巻線４０（Ｋ）の終端５２と単位巻線４０（Ｋ＋１２）の始端５０とコイル間接続用電線５５の中間部とに表される実線は、単位巻線４０（Ｋ）及び単位巻線４０（Ｋ＋１２）それぞれにおいて２ターンではキャンセルしきれなかった行素線間渦電流を表している。また、単位巻線４０（Ｋ）の終端５２と単位巻線４０（Ｋ＋１２）の始端５０とコイル間接続用電線５５の中間部とに表される点線は、単位巻線４０（Ｋ）及び単位巻線４０（Ｋ＋１２）それぞれにおいて２ターンではキャンセルしきれなかった列素線間渦電流を表している。そして、図１２では、コイル間接続用電線５５の中間部において、これらの行素線間渦電流及び列素線間渦電流がキャンセルされている状態が表されている。
【０１２４】
なお、一方の磁極に対向する巻線群と他方の磁極に対向する巻線群とを接続する極間接続についても前述したコイル間接続と同様の手法で接続することにより、単位巻線４０の巻き回し方のみではキャンセルしきれなかった素線間循環渦電流を抑制することが可能となる。
【０１２５】
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
【産業上の利用可能性】
【０１２６】
本発明は、回転子を超電導化し且つ固定子を常電導化し、該固定子に配置される固定子巻線を空芯としたラジアルギャップ型の超電導回転機にとって有益である。
【符号の説明】
【０１２７】
１０・・・超電導回転機
１２・・・筐体
１４・・・中心軸
１６・・・回転子
１８・・・固定子
２０・・・ロータシャフト
２２・・・ロータコア
２４・・・ケーシング
２８・・・超電導コイル
３２・・・バックヨーク
３４・・・ティース
３６・・・スロット
４０・・・固定子巻線
４０（１）〜４０（７２）・・・単位巻線
４１・・・絶縁導体素線
４２・・・径方向反転部
４３・・・周方向反転部
４４・・・始端側直線部分
４５・・・終端側直線部分
５５・・・コイル間接続用電線
４６・・・始端側併設直線部分
４７・・・終端側併設直線部分
５０・・・始端
５２・・・終端
６０ａ・・・周方向一方側領域
６０ｂ・・・周方向他方側領域
６２ａ・・・周方向一方側領域
６２ｂ・・・周方向他方側領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１４】
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【図５Ａ】
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【図６】
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【図７】
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【図１２】
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【図１５】
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