(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの超伝導巻線を電動機械のロータコアから離れた関係にて支持する装置であって、
熱の流れに実質的に抵抗する物質を使用して形成され、前記少なくとも１つの超伝導巻線に対する半径方向支持を提供するように構成された、少なくとも１つの細長ループと、
前記少なくとも１つのループを、当該細長ループの近位端で前記ロータコアに対し固定するように構成された、軸方向延伸ベースアセンブリと、
前記少なくとも１つの超伝導巻線の少なくとも一部を受ける内部凹所を画定し、前記細長ループの遠位端で当該細長ループを支持するように構成された、ブラケットアセンブリと
を備えており、
前記軸方向延伸ベースアセンブリは、前記ロータコアのキャビティに配置された少なくとも１つのベースモジュールを含む組み立て式アセンブリであり、
前記ロータコアにはキャビティが設けられていて、当該キャビティは、前記軸方向延伸ベースアセンブリを前記ロータの動作中に発生する遠心力に対抗して当該キャビティ内に保持するように構成された互いに向き合うショルダを画定するように構成されている
ことを特徴とする、少なくとも１つの超伝導巻線を電動機械のロータコアから離れた関係にて支持する装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
前記互いに向き合うショルダによって前記ロータコアのキャビティに保持されると共に、前記ベースアセンブリを収容するように少なくとも部分的に構成され、更に、前記キャビティの外へ延伸して前記少なくとも１つの超伝導巻線の周りに真空を形成するように構成された、クライオスタットを更に備える
ことを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１記載の装置において、
前記少なくとも１つのベースモジュールは、管継手によって前記ロータコアに対し前記少なくとも１つのループの近位端を固定するように構成されている
ことを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項３記載の装置において、
前記管継手は、軸方向の隣にあるベースモジュールに対して軸方向の機械的連結を提供するように更に構成されている
ことを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項３記載の装置において、
前記管継手は、連結具によって互いに連結可能な分節管継手である
ことを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項３記載の装置において、
前記管継手は、少なくとも１つの軸方向延伸連続ロッドを用いた連続管継手として構成されている
ことを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項１記載の装置において、
熱の流れに実質的に抵抗する物質を使用した横方向延伸ループを更に備え、当該横方向延伸ループが、前記少なくとも１つの超伝導巻線に対する横方向支持を提供するように構成されている
ことを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項７記載の装置において、
前記横方向延伸ループは、前記ブラケットアセンブリにより機械的に支持される第１端を有すると共に、前記ロータコアに対する固定支持を提供する前記ベースアセンブリにより機械的に支持される第２端を有する
ことを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項７記載の装置において、
接線方向荷重を前記ロータコアへ対称に伝達するように構成された、前記横方向延伸ループの並列対の軸方向配列を含む
ことを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項７記載の装置において、
前記横方向延伸ループの軸方向配列を含み、
この横方向延伸ループの配列は、当該配列中、第１の横方向延伸ループが、対応する前記ブラケットアセンブリによって当該アセンブリの横方向第１端で機械的に支持される第１端を有し、かつ、当該配列中、軸方向の隣にある第２の横方向延伸ループが、対応する前記ブラケットアセンブリによって当該アセンブリの横方向第２端で機械的に支持される第１端を有するようにして、方向的に互い違いに構成され、
前記対応するアセンブリの前記第１及び第２端が、互いに反対側の横方向端であることにより、当該横方向延伸ループの方向的に互い違いとした配列が、接線方向荷重を前記ロータコアへ対称に伝達するように構成されている
ことを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項１記載の装置において、
前記ブラケットアセンブリは、軸方向に隣り合った前記細長ループの対の対応する部分の間に挿入されている
ことを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１記載の装置において、
前記ブラケットアセンブリは、３つのサブアセンブリを備え、
前記３つのサブアセンブリのうちの２つは、横方向に隣り合った前記超伝導巻線の対の一部を受け入れるように構成されていると共に、第３の前記サブアセンブリは、一対のアーチ形構造によって、前記横方向に隣り合った超伝導巻線の対のための前記細長ループの遠位端を支持するように構成されている
ことを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の装置において、
前記３つのサブアセンブリの外周部位に回されて、互いに連結した前記サブアセンブリを保持し、当該サブアセンブリの接線方向荷重による分離を防止するストラップを更に備える
ことを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項１記載の装置において、
前記少なくとも１つの細長ループは、前記少なくとも１つの超伝導巻線の側面の少なくとも一部に対し半径方向延伸ギャップを提供するように構成されていると共に、当該細長ループの遠位端で前記少なくとも１つの超伝導巻線を係止するように構成され、当該細長ループによって前記超伝導巻線に対する伝導熱伝達を減少させる
ことを特徴とする装置。
【請求項１５】
少なくとも１つの超伝導巻線と、
前記少なくとも１つの超伝導巻線を、電動機械のロータコアから離れた関係にて支持する構造と
を備え、
前記構造は、
熱の流れに実質的に抵抗する物質を使用して形成され、前記少なくとも１つの超伝導巻線に対する半径方向支持を提供するように構成された、少なくとも１つの細長ループと、
前記少なくとも１つのループを、当該細長ループの近位端で前記ロータコアに対し固定するように構成された、軸方向延伸ベースアセンブリと、
前記少なくとも１つの超伝導巻線の少なくとも一部を受ける内部凹所を画定し、前記細長ループの遠位端で当該細長ループを支持するように構成された、ブラケットアセンブリと
を含み、
前記ロータコアにはキャビティが設けられていて、当該キャビティは、前記ベースアセンブリを前記ロータの動作中に発生する遠心力に対抗して当該キャビティ内に保持するように構成された互いに向き合うショルダを画定するように構成されており、
前記軸方向延伸ベースアセンブリは、前記ロータコアのキャビティに配置された少なくとも１つのベースモジュールを含む組み立て式アセンブリである
ことを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１５記載の装置において、
前記少なくとも１つのベースモジュールは、管継手によって前記ロータコアに対し前記少なくとも１つのループの近位端を固定するように構成され、
前記管継手は、軸方向の隣にある前記ベースモジュールに対して軸方向の機械的連結を提供するように更に構成されている
ことを特徴とする装置。
【請求項１７】
請求項１６記載の装置において、
前記管継手は、連結具によって互いに連結可能な分節管継手である
ことを特徴とする装置。
【請求項１８】
請求項１６記載の装置において、
前記管継手は、少なくとも１つの軸方向延伸連続ロッドを用いた連続管継手として構成されている
ことを特徴とする装置。
【請求項１９】
請求項１５記載の装置において、
熱の流れに実質的に抵抗する物質を使用した横方向延伸ループを更に備え、当該横方向延伸ループが、前記少なくとも１つの超伝導巻線に対する横方向支持を提供するように構成されている
ことを特徴とする装置。
【請求項２０】
請求項１９記載の装置において、
前記横方向延伸ループは、前記ブラケットアセンブリにより機械的に支持される第１端を有すると共に、前記ロータコアに対する固定支持を提供する前記ベースアセンブリにより機械的に支持される第２端を有する
ことを特徴とする装置。
【請求項２１】
請求項１９記載の装置において、
接線方向荷重を前記ロータコアへ対称に伝達するように構成された、前記横方向延伸ループの並列対の軸方向配列を含
ことを特徴とする装置。
【請求項２２】
請求項１９記載の装置において、
前記横方向延伸ループの軸方向配列を含み、
この横方向延伸ループの配列は、当該配列中、第１の横方向延伸ループが、対応する前記ブラケットアセンブリによって当該アセンブリの横方向第１端で機械的に支持される第１端を有し、かつ、当該配列中、軸方向の隣にある第２の横方向延伸ループが、対応する前記ブラケットアセンブリによって当該アセンブリの横方向第２端で機械的に支持される第１端を有するようにして、方向的に互い違いに構成され、
前記対応するアセンブリの前記第１及び第２端が、互いに反対側の横方向端であることにより、当該横方向延伸ループの方向的に互い違いとした配列が、接線方向荷重を前記ロータコアへ対称に伝達するように構成されている
ことを特徴とする装置。
【請求項２３】
請求項２２記載の装置において、
前記ブラケットアセンブリは、３つのサブアセンブリを備え、
前記３つのサブアセンブリのうちの２つは、横方向に隣り合った前記超伝導巻線の対の一部を受け入れるように構成されていると共に、第３の前記サブアセンブリは、一対のアーチ形構造によって、前記横方向に隣り合った超伝導巻線の対のための前記細長ループの遠位端を支持するように構成されている
ことを特徴とする装置。
【請求項２４】
請求項２３記載の装置において、
前記３つのサブアセンブリの外周部位に回されて、互いに連結した前記サブアセンブリを保持し、当該サブアセンブリの接線方向荷重による分離を防止するストラップを更に備える
ことを特徴とする装置。
【請求項２５】
請求項１５記載の装置において、
前記少なくとも１つの細長ループは、前記少なくとも１つの超伝導巻線の側面の少なくとも一部に対し半径方向延伸ギャップを提供するように構成されていると共に、当該細長ループの遠位端で前記少なくとも１つの超伝導巻線を係止するように構成され、当該細長ループによって前記超伝導巻線に対する伝導熱伝達を減少させる
ことを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願は、２０１１年３月１５日出願の米国特許出願６１／４５２，７２６（その全内容が参照され本願に援用される）の利益を主張する。
【０００２】
本発明は、概して発電機やモータなどの電動機械に関し、より具体的には、そのような機械のロータにおいて超伝導ロータ巻線を支持して熱的に絶縁するように構成された装置（例えば機械的構造）に関する。
【背景技術】
【０００３】
出力及び効率を上げるためと、機械のサイズ及び重さを減少させるために、電気抵抗が殆ど無い超伝導ロータ巻線が開発されている。それらの巻線は一般に、高温超伝導（ＨＴＳ）巻線と呼ばれる（低温で超伝導状態に達する低温超伝導物質と区別される）。冷却要件が比較的緩いので、高温超伝導物質を使用することが好まれる。
【０００４】
ＨＴＳロータ巻線（コイル）は、電流に対して比較的低い抵抗を示すが、その巻線は、早期の劣化や巻線不良（例えば電気的開回路）を生じ得る機械的な曲げ及び引っ張り応力に敏感である。例えば、コアを取り巻くＨＴＳロータ巻線には、曲げが必須である。この曲げ部分で、応力が引き起こされる。正常なロータトルク、過渡異常条件のトルク、及び過渡磁界が、ロータ巻線に更なる応力を引き起こす。また、ＨＴＳロータ巻線は、環境温度でのロータバランシング手続中に超過速度の力に曝され、発電運転中に超伝導温度で不定期の超過速度の条件に曝される。これらの超過速度及び異常条件は、ロータ巻線に掛かる遠心力荷重を、正常運転条件では掛からない荷重まで実質的に増加させる。このような運転条件は、ＨＴＳロータ巻線及びその支持構造の設計において考慮されるべきである。
【０００５】
超伝導導体を臨界温度以下に維持するべく、極低温冷凍機から供給される冷却剤を搬送する冷却剤流路が、巻線に接して又は近づけて配置される。一般的な冷却剤は、液体ヘリウム、液体窒素、又は液体ネオンである。静的及び動的荷重に対する超伝導巻線並びにその支持構造の構造的一体性の維持は、高温超伝導電動機械の進歩への、重大な課題である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
既述の考察に鑑みれば、上記のような正常及び異常条件運転の力、応力、張力、及び繰り返し荷重に耐えるように構成された巻線支持システムによって、ＨＴＳロータ巻線を適切に支持することが望まれる。加えて、その支持システムは、巻線に早期のひび割れ、疲労、損壊が生じないことを確実なものとするべきである。更に、巻線支持構造は、極低温冷却されるＨＴＳ超伝導巻線から、（典型的には室温で動作する）「暖かい」ロータを適切に絶縁して、臨界温度以下に巻線を維持することが望まれる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
次の図面に基づく以下の説明において本発明を説明する。
【図１】本発明に係る超伝導電動機械で使用される例示ロータの略図。
【図２】図１中の３−３面に沿う断面図。
【図３】図１中の３−３面に沿う断面図。
【図４】図１中の３−３面に沿う断面図。
【図５】一例として、分節管継手構造によって互いに接続され、他のベースモジュールと組み合わせることで軸方向延伸固定ビームを形成するように構成された、例示のベースモジュールの部分等角図。
【図６】管連結具によって軸方向へ互いに接続される２つのベースモジュールの、一部分解図。
【図７】半径方向支持を提供するように構成されたループを含む２つの相互連結済みベースモジュールの、例示軸方向アセンブリを示す部分破断図。
【図８】近位端で各ループを固定するために使用される、前記分節継手構造に代わる連続ロッドの等角図。
【図９】ループ固定構造が機械のロータコアに一体化されたベースアセンブリの例示形態を示す等角図。
【図１０】ループ固定構造が機械のロータコアに一体化されたベースアセンブリの例示形態を示す等角図。
【図１１】一例としてロータ動作中に機械の超伝導ブロック（例えば巻線）に掛かる接線方向荷重成分（例えば横向き成分）及び半径方向荷重成分の両方を発生する遠心力の視覚的理解の補助のための概略図。
【図１２】横方向に並べた超伝導巻線の少なくとも一部を収容するように構成された内部凹所を画定するブラケットアセンブリの等角図。
【図１３】超伝導巻線及びアーチ形支持体を示す、図１２のブラケットアセンブリの等角図であって、超伝導巻線に掛かる横向き荷重を伝達するように構成された横方向延伸ループの一端を支持するように構成されているブラケットアセンブリの等角図。
【図１４】組み合わされることによって、軸方向延伸巻線セグメントのための組み立て式ブラケットアセンブリを形成するブラケットアセンブリを含む、２つの例示のベースモジュールの軸方向アセンブリを示す一部破断図。
【図１５】横方向延伸ループの向きが互い違いにされて横向き荷重に対する対称伝達を可能にすることの視覚的理解の補助とするための部分等角図。
【図１６】機械の正常及び異常条件の一方又は両方において生じる力、応力、張力、及び繰り返し荷重に対し機械的に耐えつつも、「暖かい」ロータコアから超伝導巻線への熱伝達を実質的に減少させる効果をもつ、本発明に係る巻線支持装置を、組み合わせることによって構成する、上記図面のいずれかに示した各種部品の少なくとも一部のアセンブリを示す等角図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１に、本発明の実施形態に係る超伝導ロータ５０を示す。超伝導ロータ５０は、長手方向延伸軸線５２（例えば軸方向）を画定し、ほぼ円筒形のコア５４と、そのコア５４の端面にそれぞれ取り付けられた同軸整列ロータエンドセクション５５，５７と、を備える。コア５４の材質は、高い透磁率を示す、例えば鉄などの強磁性物質である。
【０００９】
超伝導ロータ５０は、更に、ほぼ長手方向に延伸した競技トラック形状の超伝導巻線（コイル）６０を備える。この超伝導巻線６０は、ほぼ直線状に軸方向へ延伸した巻線セグメント６０Ａを備え、ロータ５０のエンドセクション５５，５７に配置されたスペーサ５５Ａ，５７Ａを通って延伸するようにして半径方向に延伸した（半径方向の）巻線セグメント６０Ｂによって、巻線セグメント６０Ａが繋がれている。
【００１０】
一実施形態において、超伝導ロータ５０は、発電機のロータとして構成され、超伝導巻線６０は、発電機の界磁（ロータ）巻線として構成される。エンドセクション５５，５７の一方は、ステータに電気を発生させる超伝導ロータ５０に回転エネルギーを供給する原動機にロータ５０を接続するタービン継手を含む。別の実施形態では、超伝導ロータ５０は、周囲のステータ巻線に生じる電界に応じて回転エネルギーを生成するモータのロータとして構成される。
【００１１】
一実施形態において、エンドセクション５７は、極低温伝達継手６８を含む。超伝導ロータ５０が発電機械の運転で回転しているときに、静止部分及び回転部分（図１中には個々の部分を図示していない）を備えた極低温伝達継手６８は、冷却流体（例えば極低温流体）を極低温冷凍機（図示せず）から超伝導巻線６０の閉冷却剤流路（チャンネル）へ供給して、超伝導巻線６０をその臨界温度以下に維持する。冷却剤は、冷却剤チャンネルを通り流れて極低温冷凍機へ循環し、極低温冷凍機で冷却剤温度が下げられてから、冷却剤チャンネルに戻る。
【００１２】
極低温冷凍機に必要な冷却容量は、超伝導発電機の運転中に「暖かい」ロータコア５４から超伝導巻線６０へ伝達される熱に直接的に関連する。本発明の発明者は、正常及び過渡運転条件における、そのような熱伝達を実質的に軽減するように構成した巻線支持構造を提案し、例えば、極低温流体の冷却に必要な冷凍機容量及び冷凍機の消費エネルギーを減少させられるようにする。
【００１３】
図２〜図４は、それぞれ、図１の３−３面に沿った断面図である。数多くの部品が関わっているので、これらの図面は、本発明に係る巻線支持装置の実施形態における部品を徐々に紹介するように使用される。その意図は、巻線支持装置を構成する部品を少しずつ紹介することによって、読み手の困惑を回避できるようにするためである。
【００１４】
図２は、ロータコア５４に形成されたキャビティ７０を示す。キャビティ７０は、ロータコア５４から超伝導ブロック（例えば巻線）６１Ａ，６１Ｂへの放射熱伝達を制限する真空を提供すべく使用されるクライオスタット７２を受け入れるように構成される。超伝導ブロック６１Ａ，６１Ｂは、この実施形態において超伝導巻線６０を成す。一例として、クライオスタット７２は、非磁性鋼などの非磁性金属又は合金を使用して形成され得る。
【００１５】
キャビティ７０は、ショルダ（例えば隆起）７３のような適切な形状の規制構造を画定するように構成される。この規制構造は、クライオスタット７２の対応する表面と係合して、ロータ動作中に発生する遠心力に対してキャビティ７０内にクライオスタット７２を保持するように構成されている。なお、２つの超伝導ブロックを図示してあるが、２以上又はこれ以下の超伝導ブロックを持つ形態もあり得るので、本発明の形態が特定の個数の超伝導ブロックに限定されることはない。
【００１６】
超伝導巻線６１Ａ，６１Ｂのそれぞれは、既知の超伝導ＨＴＳ物質から形成されている多数の超伝導テープによって作成される。当業者ならば理解できるように、テープを予定された形態に組んで保持するのに適した接着剤及び技法が使用される。「暖かい」ロータコア５４から超伝導巻線６１Ａ，６１Ｂへの熱伝達を実質的に減らすように超伝導巻線６１Ａ，６１Ｂを機械的に支持する例示部品の導入についての説明を続ける。
【００１７】
図３は、一対の細長いループ７４を図示している。ループ７４は、低温で比較的高い抗張力を持ち、かつ高い熱抵抗率（すなわち、低い熱伝導率）を持つ、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）材などの物質から形成される。限定ではなく例示として挙げると、約１００Ｍｐａ以上の抗張力及び７７°Ｋで約０．３７Ｗ／ｍＫ（ワット／長さメートル−温度ケルビン）以下の熱伝導率（約０．６５Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を示すステンレス鋼と比較）を示すＦＲＰ材がある。従って、ＦＲＰ材は、熱の流れに実質的に抵抗する物質の一例である。
【００１８】
各ループ７４は、近位端７６から遠位端７８へ延伸して超伝導巻線６１Ａ，６１Ｂに対する半径方向支持を提供する。本実施形態において、遠位端７８は、ロータ軸線５２（図１）に対する半径方向遠位端を構成する。ループ７４のＦＲＰ材が、暖かいロータコア５４から超伝導巻線６１Ａ，６１Ｂへの熱の流れに実質的に抵抗する。各ループ７４と超伝導巻線６１Ａ，６１Ｂの対応する側面との間にギャップ７５（例えば半径方向延伸ギャップ）があり、ループ７４と超伝導巻線６１Ａ，６１Ｂとの間の伝導熱の結合を減らしている。超伝導巻線６１Ａ，６１Ｂの遠位縁７９（例えば上部側縁）で、ループ７４と超伝導巻線６１Ａ，６１Ｂとが接触する。
【００１９】
以降の説明で分かる通り、各ループ７４は、超伝導巻線６１Ａ，６１Ｂに掛かる遠心荷重を効率的にロータコア５４へと伝達するように構成されている。図３は、更に、一対の支持体８０（例えばアーチ形支持体）の一例を示し、支持体８０はそれぞれ、ループ７４の遠位端７８及び超伝導巻線６１Ａ，６１Ｂの対応する表面（例えば頂面）との間に配置されている。アーチ形支持体８０は、アルミニウム合金、銅、又はその他の適切な比較的軽量の非磁性物質から形成される。「暖かい」ロータコア５４から超伝導巻線６１Ａ，６１Ｂへの熱伝達を実質的に減らすように、超伝導巻線６１Ａ，６１Ｂを機械的に支持する他の部品の導入についての説明を続ける。
【００２０】
図４は、各ループ７４を近位端７６でロータコアに固定するように構成された多数のベースモジュール８９（例えば図６〜図８）からなるベースアセンブリ８４を示す。一実施形態において、ベースモジュール８９は、軸方向延伸固定ビーム（梁）を形成するように構成され、概念的にLego式連結積み木と類似すると見なせる。なお、ベースアセンブリ８４のモジュール形態は超伝導巻線６１Ａ，６１Ｂの軸方向延伸巻線セグメント６０Ａ（図１）の経路設定を容易にするのに役立つことが、理解され得るであろう。
【００２１】
ベースアセンブリ８４は、鋼製で、クライオスタット７２に収容される構成とされ、ロータ動作中に生じる遠心荷重の下で、キャビティ７０内のクライオスタット７２と共に、ショルダ７３（図２）によって保持される。一実施形態において、クライオスタット７２は、部分的に、ベースアセンブリ８４を収容するように構成され、更に、キャビティ７０の外へ延伸して巻線支持装置及び超伝導巻線の周りに真空を形成するように構成される。
【００２２】
一実施形態において、ベースアセンブリ８４は、各ループ７４の近位端７６を受けると共に隣のベースモジュールとの機械的接続（例えば軸方向接続）を提供するように構成された管継手８６を含む。図４は更に、ロータ５４に連結されて超伝導巻線６１Ａ，６１Ｂを過渡電磁界から遮蔽する電磁シールド８２を、図示する。シールド８２は、アルミニウム又は銅などの導電性で非磁性の物質から形成される。
【００２３】
図５は、別のベースモジュールとの組み合わせでベースアセンブリ８４（図４）を形成する例示のベースモジュール８９の部分等角図である。一実施形態において、各ベースモジュール８９は、雌連結具９０の少なくとも一部を受けるように構成された雄連結具８８を含む。雌連結具９０は、その外周に、対応するループ７４の近位端を受ける。雌連結具９０の軸方向長さは、雄連結具８８の軸方向長さに対して十分に長く、その雌連結具が、軸方向の隣にあるベースモジュールの雄連結具も受け入れる。
【００２４】
図６は、それぞれが雄連結具８８1，８８2を持つ２つのベースモジュール８９1，８９2の一部分解図であり、その雄連結具８８1，８８2は、雌連結具９０によって互いに軸方向へ連結される。分かりやすく図示するため、図６には１つの雌連結具９０しか示されていない。もう一つの雌連結具９０が、ベースモジュール８９1，８９2の他方の雄連結具を連結するために使用される。
【００２５】
図７は、細長いループ７４を含めた、２つの例示のベースモジュール８９1，８９2の軸方向アセンブリを示す部分破断図である。なお、図３〜図７に関連して説明する管継手は分節管継手構造の一つの例であることが、理解され得るであろう。当然ながら、本発明の形態は、分節管継手構造に限られない。例えば、連続管継手構造を使用することも可能である。一例として図８に示すように、上述の分節継手構造の代わりに１以上の連続ロッド９２を使用して、各ループ７４をその近位端７６で固定することもできる。
【００２６】
なお、本発明の形態は、ロータキャビティ内のクライオスタットに配置したベースアセンブリ構造８４に限定されない。例えば、ロータキャビティに収容したベースアセンブリ８４（及びその管継手構造）に代えて、ループ７４の固定構造９３を構築し得る。その固定構造は、図９及び図１０に示すように、機械のロータコアと一体である。この実施形態の場合、クライオスタットは、ロータコアに対して外側に配置可能であり、円筒構造で、ロータコア５４を囲うように構成されて取り付けられ、巻線支持装置及び超伝導巻線の周りに真空を形成する。
【００２７】
図１１は、超伝導巻線６１Ａ，６１Ｂの取る位置が半径方向に調和しない場合があることを視覚的に表すために使用する。これにより、ロータ動作中、遠心力から、超伝導巻線６１Ａ，６１Ｂに掛かる接線方向荷重成分９４（例えば横向き成分）と半径方向荷重成分９６との両方が発生する。このような接線方向及び半径方向成分の存在を加味して、超伝導巻線６１Ａ，６１Ｂを機械的に支持するべく使用される部品の導入について、説明を続ける。
【００２８】
図１２は、図１３に図示するような超伝導巻線６１Ａ，６１Ｂ（例えば横に並んだ巻線）及びアーチ形支持体８０の少なくとも一部を収容するように構成された内部凹所１０１を画定するブラケットアセンブリ１００の等角図である。一実施形態において、ブラケットアセンブリ１００は、ブラケットサブアセンブリ１００1，１００2，１００3などの３つのサブアセンブリから作られる。
【００２９】
この実施形態の場合、サブアセンブリ１００1は、横倒しにした数字「３」の形状とされ、サブアセンブリ１００2，１００3は、互いに向き合わせた「Ｌ」字形とされる。サブアセンブリ１００1，１００2，１００3の外周部位は、チタニウム又はその他の高抗張力物質で形成したストラップ１０３によって縛られている。一実施形態において、ストラップ１０３は、サブアセンブリ１００1，１００2，１００3を互いに緊密に連結し、接線方向荷重によって、それらサブアセンブリが分解（例えばサブアセンブリ１００2，１００3の乖離分解）しないように、有効に構成される。
【００３０】
ブラケットサブアセンブリ１００2，１００3のいずれかは、第１ピン１０４（図１３）を受け入れるための孔１０２を含む。第１ピン１０４は、横方向延伸ループ１０６の一端を支持するように構成され、横方向延伸ループ１０６は、（半径方向支持ループ７４のように）熱の流れに実質的に抵抗する物質（例えばＦＲＰ材等）から形成される。横方向延伸ループ１０６の他端は、第２ピン１０８によって支持される。第２ピン１０８は、ベースモジュールの中央部１０９と連結される。すなわち、ベースアセンブリの中央部１０９と共にピン１０８は、横方向延伸ループ１０６を通してロータコア５４へと、超伝導巻線６１Ａ，６１Ｂに掛かる横向き荷重を伝達するための、固定ポイントを構成する。
【００３１】
図１４は、それぞれブラケットアセンブリ１００を含んだ２つの例示のベースモジュール８９1，８９2の軸方向アセンブリを図示した一部破断図である。組み合わされたブラケットアセンブリ１００は、軸方向延伸巻線セグメント６０Ａ（図１）に関する組み立て式のブラケットアセンブリを成す。図１５から明らかなように、横向き荷重に対する対称的伝達を可能にするため、一実施形態では、横方向延伸ループ１０６の向きを互い違いにする。例えば、図１３においてピン１０４は固定ピン１０８の右側に位置することが分かるが、図１５では、軸方向の隣にある次のブラケットアセンブリにおけるピン１０４が、固定ピン１０８の左側に位置することが分かる。
【００３２】
従って、一実施形態において、横方向延伸ループ１０６は、交互に配向された横方向延伸ループの軸方向配列を形成し、その配列における第１の横方向延伸ループ（例えば図１３の横向きループ１０６）が、対応するブラケットアセンブリの横方向第１端でそのアセンブリにより機械的に支持される第１端を有する（例えば、図１３に示すように、本実施形態において固定ピン１０８の右側に位置するピン１０４によってループ１０６が支持される）。その配列中、軸方向の隣にある第２の横方向延伸ループ（例えば図１５の横向きループ１０６）は、対応するブラケットアセンブリの横方向第２端で、そのアセンブリによって機械的に支持される第１端を有する（例えば、図１５に示すように、本実施形態において固定ピン１０８の左側に位置するピン１０４によってループ１０６が支持される）。この実施形態において、前述の対応するアセンブリの第１及び第２端が互いに反対側の横方向端に相当するので、横方向延伸ループの方向的に互い違いとした配列が、接線方向荷重をロータコアへ対称に伝達するべく、有効に軸方向へ構成される。
【００３３】
なお、本発明の形態は、接線方向荷重をロータコアへ対称に伝達するべく方向的に互い違いとした横方向延伸ループの配列には限定されない。例えば、横方向延伸ループを横方向に隣り合わせた（並列の）対に構成することも可能であり、そのループの各第１端は、所定のブラケットアセンブリの互いに反対側の横方向端と連結され、そのループの各第２端は、ベースモジュールの中央部１０９と固定（例えば共通に固定）される。
【００３４】
図１４から分かるように、ブラケットアセンブリ１００（例えば、ベースモジュール８９1，８９2に共有される中間ブラケットアセンブリ１００）は、軸方向に隣り合った細長いループ７４の対の対応する部分の間に挿入される。
【００３５】
図１６は、機械の正常及び異常条件の一方又は両方において生じる力、応力、張力、及び繰り返し荷重に対して機械的に耐えつつも「暖かい」ロータコアから超伝導巻線への熱伝達を実質的に減少させる効果を持つ本発明に係る巻線支持装置を組み合わせることによって構成される、上記説明において示した各種部品の少なくとも一部のアセンブリを示す等角図である。
【００３６】
本発明の種々の実施形態について図示し説明してきたが、これら実施形態が例示のためにのみ提示されているのは勿論である。本発明から逸脱することなく数多くの派生、変更、置換が可能である。従って、本発明は、特許請求の範囲に係る思想及び範囲よってのみ特定されるべきである。
【符号の説明】
【００３７】
５０  超伝導ロータ
５２  軸線
５４  ロータコア
５５  ロータエンドセクション
５５Ａ  スペーサ
５７  ロータエンドセクション
５７Ａ  スペーサ
６０  超伝導巻線（コイル）
６０Ａ  巻線セグメント（軸方向）
６０Ｂ  巻線セグメント（半径方向）
６１Ａ  超伝導ブロック（巻線）
６１Ｂ  超伝導ブロック（巻線）
６８  極低温伝達継手
７０  キャビティ
７２  クライオスタット
７３  ショルダ
７４  ループ
７５  ギャップ
７６  近位端
７８  遠位端
７９  遠位縁（超伝導ブロック／巻線の上部側縁）
８０  支持体
８２  電磁シールド
８４  ベースアセンブリ
８６  管継手
８８，８８1，８８2  雄連結具
８９，８９1，８９2  ベースモジュール
９０  雌連結具
９２  連続ロッド
９３  固定構造
９４  接線方向荷重成分
９６  半径方向荷重成分
１００  ブラケットアセンブリ
１００1，１００2，１００3  ブラケットサブアセンブリ
１０１  内部凹所
１０２  孔
１０３  ストラップ
１０４  第１ピン
１０６  横方向延伸ループ
１０８  第２ピン
１０９  中央部
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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