(57)【要約】  【課題】簡素な構造で、冷却効率が良く、ロータの回転抵抗が少ない超電導モータの冷却構造を提案する。  【解決手段】回転軸１５を接続するロータ１３に超電導材で形成された超電導コイル２１を取り付け、ロータ１３を断熱容器１４内に配置していると共に、断熱容器１４内の下部に液体窒素Ｒを溜めてロータ１３の一部を液体窒素Ｒに浸漬し、ロータ１３の回転により液体窒素Ｒが断熱容器１４内で霧状に飛散される構成としている。  【選択図】図１
2006238570.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を接続するロータに超電導材で形成された超電導コイルを取り付け、前記ロータを断熱容器内に配置していると共に、前記断熱容器内の下部に液体冷媒を溜めて前記ロータの一部を前記液体冷媒に浸漬し、前記ロータの回転により前記液体冷媒が前記断熱容器内で飛散される構成としていることを特徴とする超電導モータ装置。
【請求項２】
前記ロータの一部に前記液体冷媒の飛散促進用の突起あるいは／および溝を形成している請求項１に記載の超電導モータ装置。
【請求項３】
前記液体冷媒を貯留するタンクに接続されたノズルを前記断熱容器の上部に設置すると共に、前記断熱容器にガス排出口を設け、
前記ノズルから前記液体冷媒を前記断熱容器内に供給する一方、前記ガス排出口から昇温気化された冷媒を排出する構成としている請求項１または請求項２に記載の超電導モータ装置。
【請求項４】
前記ノズルはスプレーノズルとし、前記スプレーノズルから前記液体冷媒を噴霧することで前記ロータを直接冷却しながら前記断熱容器に冷媒補充を行う構成としている請求項３に記載の超電導モータ装置。
【請求項５】
前記断熱容器は、少なくとも前記ロータを包囲する本体部と、該本体部の側面から水平方向に突出する筒部と、該筒部の先端側で前記回転軸を回転自在に貫通する軸受部とを備え、
前記筒部の少なくとも底面側は前記本体部に向けて下向きに傾斜したテーパ面としている請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の超電導モータ装置。
【請求項６】
前記筒部に位置する前記回転軸には、前記筒部の内壁と隙間をあけた状態で回転遮蔽板を外嵌固定している請求項５に記載の超電導モータ装置。
【請求項７】
前記筒部には、筒部の流路を閉鎖する固定遮蔽板を取り付け、前記固定遮蔽板の中心には前記回転軸を遊嵌する貫通穴を設けていると共に、前記固定遮蔽板の下端には連通孔を切り欠いている請求項５または請求項６に記載の超電導モータ装置。
【請求項８】
前記回転遮蔽板と前記固定遮蔽板とを軸線方向の交互に配置している請求項７に記載の超電導モータ装置。
【請求項９】
前記筒部に位置する前記回転軸には、前記筒部の内壁と隙間をあけた状態で動翼を外嵌固定していると共に、前記筒部の流路を閉鎖する静翼を筒部の内壁に取り付け、
前記静翼の中心には前記回転軸を遊嵌する貫通穴を設けていると共に、前記静翼の下端には連通孔を切り欠いており、前記動翼と前記静翼とを軸線方向の交互に配置し、
前記動翼および前記静翼は、前記本体部側に配置される第１グループと、前記軸受部側に配置される第２グループとにグループ分けして取り付けており、
前記第１グループは流れ方向が前記本体部に向くように前記動翼および前記静翼を配置する一方、前記第２グループは流れ方向が前記軸受部側に向くように前記動翼および前記静翼を配置している請求項５に記載の超電導モータ装置。
【請求項１０】
前記ロータの軸線方向に所要の空隙をあけてステータを対向配置し、
前記ロータに固定された前記回転軸を前記ステータに回転自在に貫通し、
前記ロータおよび前記ステータに取り付けられたコイルの磁束方向を軸線方向に向けて配置するアキシャルギャップ構造としている請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の超電導モータ装置。
【請求項１１】
前記ロータの外周側を所要の空隙をあけて包囲するステータを設け、
前記ロータおよび前記ステータに取り付けられたコイルの磁束方向を径方向に向けて配置するラジアルギャップ構造としている請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の超電導モータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導モータ装置に関し、特に、車両や船舶等の駆動源として利用され、超電導コイルを用いた高出力なモータの冷却構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ガソリン等の化石燃料の枯渇や排気ガスによる環境悪化を改善すべく、電気エネルギーによりモータを駆動して走行する電気自動車やハイブリッド自動車の開発が進められている。この場合、常電導モータを使用した場合には、電気抵抗による銅損が発生して低効率となると共に通電電流に限界があるために高出力化が困難となる問題がある。一方、特開平６−６９０７号公報、特開平５−２７６７３４号公報、特開平６−２８４６９０号公報、特開平７−８７７２４号公報に開示されているような超電導モータを採用すれば、超電導コイルでの銅損がなくなり高効率になると共に小型化および高出力化を図ることが可能となる。
【０００３】
超電導モータにおいては、所要の超電導性能を発揮させるために超電導コイルを極低温に冷却しなければならず、その冷却方式としては主に、ロータ等を収容した断熱容器内に冷却ガスを充満させるガス冷却、断熱容器内に液体を充満させる浸漬冷却、金属等の熱伝導媒体を利用した伝導冷却の３パターンが考えられる。
このうちガス冷却は、冷媒が気体であるので断熱容器内で回転するロータに対して回転抵抗にならないが、ガスは液体に比べて熱容量が小さいため冷却効率が悪い問題がある。
また、浸漬冷却は、冷媒として液体を利用しているので冷却効率は良いが、液体中をロータが回転するため回転抵抗が大きくなるという問題がある。
さらに、伝導冷却は、熱伝導媒体となる金属を冷却対象物に機械的に接触させる必要があるため、回転物と固定物との間で摩擦熱が生じて損失が増大すると共に接触構造が複雑になるという問題がある。
【特許文献１】特開平６−６９０７号公報
【特許文献２】特開平５−２７６７３４号公報
【特許文献３】特開平６−２８４６９０号公報
【特許文献４】特開平７−８７７２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、前記問題に鑑みてなされたもので、簡素な構造で、冷却効率が良く、ロータの回転抵抗が少ない超電導モータの冷却構造を提案することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するため、本発明は、回転軸を接続するロータに超電導材で形成された超電導コイルを取り付け、前記ロータを断熱容器内に配置していると共に、前記断熱容器内の下部に液体冷媒を溜めて前記ロータの一部を前記液体冷媒に浸漬し、前記ロータの回転により前記液体冷媒が前記断熱容器内で飛散される構成としていることを特徴とする超電導モータ装置を提供している。
【０００６】
前記構成とすると、断熱容器の下部に溜められた液体冷媒は、ロータの回転により跳ね上げられて断熱容器内で霧状に拡散するので、ロータの超電導コイルは気体よりも熱容量が大きいミストで冷却され、冷却効率を良好に保つことができる。また、液体冷媒を断熱容器の下部にのみ溜め、ロータは一部のみが液体冷媒に浸漬されるようにしているので、液体冷媒によるロータが回転する際の抵抗を抑制できる。
断熱容器に溜められた液体水素の液面は、ロータ停止状態において回転軸よりも下方位置としていると好ましく、ロータ下端からロータ直径の１５％〜４０％の高さに液面が位置するとより好ましい。超電導材としてはビスマス系やイットリウム系等の高温超電導材を用いると好適である。また、液体冷媒としては、液体窒素等を用いると好適である。
【０００７】
前記ロータの一部に前記液体冷媒の飛散促進用の突起あるいは溝を形成していると好ましい。
即ち、前記構成のように突起あるいは溝を設けることで、ロータが回転する際に液体冷媒が跳ね上げられ易くなるため、断熱容器内に効率的に霧を発生することが可能となる。なお、前記突起あるいは溝はロータの外周面に形成していると好ましい。
【０００８】
前記液体冷媒を貯留するタンクに接続されたノズルを前記断熱容器の上部に設置すると共に、前記断熱容器にガス排出口を設け、
前記ノズルから前記液体冷媒を前記断熱容器内に供給する一方、前記ガス排出口から昇温気化された冷媒を排出する構成としていると好ましい。
【０００９】
前記構成とすると、超電導コイルとの熱交換により気化した冷媒が、ガス排出口から排出されて断熱容器内の液体冷媒が減るのに応じて、ノズルから所定量の液体冷媒を補充することができる。また、ノズルは非回転物である断熱容器に設ける構造としているので、ノズルへ接続する配管等を簡単に接続することができ冷却構造を簡素化することが可能となる。
なお、ガス排出口は再液化手段に接続することで冷媒ガスを液化して再利用する構成としてもよいし、冷媒ガスが安全である場合には大気に放出してもよい。
【００１０】
前記ノズルはスプレーノズルとし、前記スプレーノズルから前記液体冷媒を噴霧することで前記ロータを直接冷却しながら前記断熱容器に冷媒補充を行う構成としていると好ましい。
【００１１】
前記構成とすると、断熱容器内の液体冷媒の減少に応じて液体冷媒を補充する際に、スプレーで上から冷媒を噴霧する構成とすることで、ロータ回転による霧化と併せて断熱容器内を冷媒のミストで充満させることが可能となる。
【００１２】
前記断熱容器は、少なくとも前記ロータを包囲する本体部と、該本体部の側面から水平方向に突出する筒部と、該筒部の先端側で前記回転軸を回転自在に貫通する軸受部とを備え、
前記筒部の少なくとも底面側は前記本体部に向けて下向きに傾斜したテーパ面としていると好ましい。
【００１３】
前記構成とすると、本体部と軸受部との間に筒部を介設して水平方向に距離をとっており、軸受部から熱侵入があったとしても筒部の存在により断熱距離をかせぐことができるので、断熱性能を向上することができる。また、本体部から筒部に侵入した液滴が筒部の内壁に付着して溜まった場合でも、筒部の底面はテーパ面としているので、傾斜に沿って自重で本体部へと戻すことができる。さらに、軸受部は気体シールでよく液体シールとする必要がないので、密封性の要求が緩和されて回転軸との摩擦を小さくすることができる。
【００１４】
前記筒部に位置する前記回転軸には、前記筒部の内壁と隙間をあけた状態で回転遮蔽板を外嵌固定していると好ましい。
【００１５】
前記構成とすると、回転遮蔽板により筒部の空間を区切ることができ、ガスの対流を抑制して筒部内部にガスを極力留めておくことができる。したがって、筒部を満たすガスが断熱作用を発揮して回転軸に沿った熱侵入を低減することができる。なお、ガスは液体に比べて熱容量が遥かに小さく熱損失を低減するのに好適である。
【００１６】
前記筒部には、筒部の流路を閉鎖する固定遮蔽板を取り付け、前記固定遮蔽板の中心には前記回転軸を遊嵌する貫通穴を設けていると共に、前記固定遮蔽板の下端には連通孔を切り欠いていると好ましい。
【００１７】
前記構成とすると、固定遮蔽板により筒部の空間が区切られてガスの対流が抑制されるので、筒部を満たすガスの断熱作用により回転軸に沿った熱侵入を低減することができる。また、筒部に侵入した液滴が内壁に付着して溜まった場合でも、連通孔を通過して本体部へと戻すことが可能となる。
【００１８】
前記回転遮蔽板と前記固定遮蔽板とを軸線方向の交互に配置していると好ましい。
前記構成とすると、回転遮蔽板の外周側には筒部内壁との間に空隙が設けられているが、該空隙を隣の固定遮蔽板で遮ることができるので、筒部に存在するガスが軸線方向に更に移動しにくくなり、断熱性をより向上することができる。
【００１９】
また、前記筒部に位置する前記回転軸には、前記筒部の内壁と隙間をあけた状態で動翼を外嵌固定していると共に、前記筒部の流路を閉鎖する静翼を筒部の内壁に取り付け、
前記静翼の中心には前記回転軸を遊嵌する貫通穴を設けていると共に、前記静翼の下端には連通孔を切り欠いており、前記動翼と前記静翼とを軸線方向の交互に配置し、
前記動翼および前記静翼は、前記本体部側に配置される第１グループと、前記軸受部側に配置される第２グループとにグループ分けして取り付けており、
前記第１グループは流れ方向が前記本体部に向くように前記動翼および前記静翼を配置する一方、前記第２グループは流れ方向が前記軸受部側に向くように前記動翼および前記静翼を配置しても好ましい。
【００２０】
即ち、公知のタービンの動翼および静翼の構造を利用し、第１グループの動翼および静翼の働きにより筒部の本体部側のガスを本体部に押し出す一方、第２グループの動翼および静翼の働きにより筒部の軸受部側のガスを軸受部へと押し出すので、第１グループと第２グループとの間のガスが両側に排出されて略真空状態となるので、断熱作用を飛躍的に高めることができる。
【００２１】
また、前記超電導モータ装置の具体的構造としては、前記ロータの軸線方向に所要の空隙をあけてステータを対向配置し、
前記ロータに固定された前記回転軸を前記ステータに回転自在に貫通し、
前記ロータおよび前記ステータに取り付けられたコイルの磁束方向を軸線方向に向けて配置するアキシャルギャップ構造としていると好ましい。
あるいは、前記ロータの外周側を所要の空隙をあけて包囲するステータを設け、
前記ロータおよび前記ステータに取り付けられたコイルの磁束方向を径方向に向けて配置するラジアルギャップ構造としても好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
以上の説明より明らかなように、本発明によれば、断熱容器の下部に溜められた液体冷媒はロータ回転により飛散して容器内で霧状に拡散するので、ロータの超電導コイルは気体よりも熱容量が大きい液滴で冷却され、冷却効率を良好に保つことができる。また、液体冷媒を断熱容器の下部に溜めることでロータは一部のみが液体冷媒に浸漬する構成としているので、ロータ回転時の液体冷媒による抵抗を抑えることができる。さらに、液体冷媒を溜める断熱容器を非回転物とすることで冷却構造を簡素化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１乃至図３は第１実施形態のアキシャルギャップ構造の超電導モータ装置１０を示す。
超電導モータ装置１０は、水平方向の回転軸１５に固定されたロータ１３の軸線方向の両側に一対のステータ１１、１２を対向配置していると共に、ロータ１３を囲繞する断熱容器１４を設けている。
【００２４】
ステータ１１、１２は、互いに対称形状の板状であり、磁性体からなるヨーク１６、１８のロータ対向面側では周方向に等間隔をあけて常電導材（例えば、銅）からなる電機子コイル１７、１９を埋設し、各電機子コイル１７、１９の磁束方向が軸線方向を向くように配置している。電機子コイル１７、１９の中空部にはヨーク１６、１８と連続したフラックスコレクタ１６ａ、１８ａを配置している。ヨーク１６、１８の中心には後述する断熱容器１４の筒部２３を挿通する貫通穴１６ａ、１８ａを穿設している。また、電機子コイル１７、１９には図示しない電源から所要の電力が供給される構成としている。
【００２５】
ロータ１３は、円盤形状のヨーク２０の中心に回転軸１５を貫通固定する一方、周方向に等間隔をあけてコイル取付穴２０ａを設け、これらコイル取付穴２０ａに超電導材からなる複数の界磁コイル２１を埋設し、複数の界磁コイル２１の磁束方向が軸線方向を向くように配置している。各界磁コイル２１の中空部には磁性体からなるフラックスコレクタ３２を配置している。また、図２に示すように、ヨーク２０の外周面には周方向に所定の間隔をあけて突起２０ｂを設けている。
【００２６】
ヨーク１６、１８、２０の材料には、パーメンダー、珪素鋼板、鉄、パーマロイ等の磁性材料を用いている。また、界磁コイル２１を形成する超電導材としては、ビスマス系やイットリウム系等の高温超電導材を用いている。電機子コイル１７、１９および界磁コイル２１には図示しない電源から所要の電力が供給される構成としている。各電機子コイル１７、１９と界磁コイル２１とは、回転軸１５の軸心からの径方向距離を一致させている。
【００２７】
断熱容器１４は真空断熱構造とし、ロータ１３を包囲する断面円形状の本体部２２と、本体部２２の側面から水平方向に突出する筒部２３と、筒部２３の先端側で回転軸１５を回転自在に貫通する軸受部２４とを備えている。筒部２３は、本体部２２側から軸受部２４側に向けて縮径するテーパ状とすることで、底面側を本体部２２に向けて下向きに傾斜したテーパ面を形成している。
【００２８】
断熱容器１４の上面には、冷媒となる液体窒素を貯留する液体窒素タンク２５に接続されたノズル２７を設置すると共に、気化された窒素を排出するガス排出口２２ａを設けている。ノズル２７とタンク２５とを接続する断熱供給配管３０には液体窒素のノズル２７からの吐出量を制御する供給制御手段２６を介設している。また、ガス排出口２２ａとタンク２５とを接続する断熱返送配管３１には、ガス吸引手段２８および液化手段２９を介設している。
【００２９】
次に、超電導モータ装置１０の動作について説明する。
まず、液体窒素タンク２５に貯留された液体窒素を液体ノズル２７から所定量吐出して、断熱容器１４の本体部２２の下部に液体窒素Ｒを溜める。
この際、液体窒素Ｒの液面位置は回転軸１５よりも下方となるようにしており、ロータ１３下端からの液面高さをＨ、ロータ直径をＤとすると、ロータ１３の停止状態でＨ＝０．１５Ｄ〜０．４Ｄの関係となるように設定している。
次いで、図３に示すように、電機子コイル１７、１９および界磁コイル２１に給電してロータ１３を回転させると、ロータ１３の回転に伴って突起２０ｂが液体窒素Ｒを跳ね上げ、断熱容器１４内に液体窒素Ｒが霧状の液滴Ｒａとなって拡散される。ロータ１３の界磁コイル２１（超電導コイル）は、霧状の液滴Ｒａによって極低温に冷却され、界磁コイル２１は超電導状態で通電がなされる。
【００３０】
この際、たとえば界磁コイル２１の超電導材としてビスマス系超電導線を用いた場合には、シースに銀が使用されているため、常温でもある程度まで電流を流すことができるので、コイル全体が超電導温度になっていなくても、常電導電流によってロータ１３を回転させて、図３の状態を作り出すことができる。
また、界磁コイル２１は、一度、液体窒素温度に冷却されて超電導状態となると、界磁コイル２１自体は殆ど発熱しないため温度上昇がなく、液体窒素Ｒの液面が界磁コイル２１よりも下になっても温度が急に上がることはなく、超電導状態が崩れることはない。
【００３１】
また、液体窒素Ｒが界磁コイル２１と熱交換して気化して窒素ガスとなった場合には、ガス吸引手段２８によりガス排出口２２ａから排出され、液化手段２９で液体窒素へと再液化され、液体窒素タンク２５に返送される。断熱容器１４内の液体窒素量が減少した場合には、供給制御手段２６によりノズル２７から適量の液体窒素が断熱容器１４内に供給される。
【００３２】
さらに、液体窒素Ｒの液滴Ｒａが断熱容器１４の筒部２３に侵入し、筒部２３の内壁に付着しても、筒部２３はテーパ状としているので、液滴Ｒａは傾斜に沿って本体部２２へと戻される。
なお、液体冷媒として液体窒素Ｒ以外に、液体ネオン、液体ヘリウム等を用いてもよい。また、ロータ１３の外周面に設けた突起２０ｂの代わりにヨーク２０外周に溝を設けてもよいし、突起と溝の両方を設けてもよい。
【００３３】
図４は第２実施形態を示す。
第１実施形態との相違点は、断熱容器１４の上部に設置するノズルをスプレーノズル２７’としている点である。
前記構成とすると、ロータ１３を回転させる前にスプレーノズル２７’から液体窒素Ｒを噴霧し、界磁コイル２１を液体窒素温度にまで冷却してから、ロータ１３を回転させることができ、界磁コイル２１への通電を始めから超電導状態で行うことができる。なお、他の構成は第１実施形態と同様であるため同一符号を付して説明を省略する。
【００３４】
図５は第３実施形態を示す。
第１実施形態との相違点は、ステータ４１、４２の電機子コイル４７、４９も超電導コイルとしており、断熱容器４３はステータ４１、４２とロータ１３の両方を収容している点である。
【００３５】
即ち、ステータ４１、４２のヨーク４６、４８に取り付けた電機子コイル４７、４９は超電導材で形成している。また、断熱容器４３の本体部４２はステータ４１、４２とロータ１３の両方を収容している。そして、本体部４２の側面からは縮径する筒部４５を水平方向の両側に突出し、先端には回転軸１５を貫通する軸受部４６を設けている。
前記構成とすると、ロータ１３の回転により断熱容器４３内に液体窒素Ｒが霧状に拡散すると、界磁コイル２１と電機子コイル４７、４９の両方が液体窒素温度に冷却されて、超電導状態が確保される。
なお、他の構成は第１実施形態と同様であるため同一符号を付して説明を省略する。
【００３６】
図６は第４実施形態を示す。
第１実施形態との相違点は、超電導モータ装置５０をラジアルギャップ構造としている点である。
【００３７】
ロータ５２は、水平方向の回転軸１５に外嵌固定された円柱状のヨーク５６と、ヨーク５６の外周面に周方向に間隔をあけて取り付けた超電導材からなる界磁コイル５７とを備えている。
断熱容器５３は、ロータ５２を包囲する本体部５８と、本体部５８の側面から突出して縮径する筒部５９と、筒部５９の先端で回転軸１５を貫通する軸受部６０とを備えている。
ステータ５１は、断熱容器５３の本体部５８および筒部５９の一部を囲繞するように設けられたヨーク５４と、ヨーク５４の内周面で周方向に間隔をあけて界磁コイル５７と対向するように取り付けられた電機子コイル５５とを備えている。
【００３８】
断熱容器５３の上部側には液体窒素タンク２５に接続されたノズル２７を配置していると共に、気化された窒素を排出するガス排出口５８ａを設けている。ノズル２７と液体窒素タンク２５とを接続する断熱供給配管３０には液体窒素のノズル２７からの吐出量を制御する供給制御手段２６を介設している。また、ガス排出口５８ａとタンク２５とを接続する断熱返送配管３１には、ガス吸引手段２８および液化手段２９を介設している。断熱容器５３の下部には、ノズル２７から滴下された液体窒素Ｒが溜められている。
【００３９】
前記構成とすると、ロータ５２により液体窒素Ｒが跳ね上げられて断熱容器５３内を霧状に拡散し、界磁コイル５７が液体水素温度に冷却される。なお、他の構成は第１実施形態と同様であるため同一符号を付して説明を省略する。
【００４０】
図７は第５実施形態を示す。
第４実施形態との相違点は、ステータ６１の電機子コイル６４も超電導コイルとしており、断熱容器６２はステータ６１とロータ５２の両方を収容している点である。
【００４１】
本実施形態の超電導モータ装置６０は、断熱容器６２をステータ６１の外面を覆うように形成している。ステータ６１は、ロータ５２を囲繞するように設けられたヨーク６３と、ヨーク６３の内周面で周方向に間隔をあけて界磁コイル５７と対向するように取り付けられた超電導材からなる電機子コイル６４とを備え、ヨーク６３は回転軸１５が貫通する位置に大径の貫通穴６３ａを穿設している。
断熱容器６２は、ステータ６１を包囲する本体部６５と、本体部６５の側面から突出して縮径する筒部６６と、筒部６６の先端で回転軸１５を貫通する軸受部６７とを備えている。なお、筒部６６の大径側の孔径とステータ６１の貫通穴６３ａの孔径とを略同一としている。
【００４２】
断熱容器６３およびステータ６１の上部側には液体窒素タンク２５に接続されたノズル２７を配置していると共に、気化された窒素を排出するガス排出口６３ａ、６５ａを設けている。ノズル２７と液体窒素タンク２５とを接続する断熱供給配管３０には液体窒素のノズル２７からの吐出量を制御する供給制御手段２６を介設している。また、ガス排出口６３ａ、６５ａとタンク２５とを接続する断熱返送配管３１には、ガス吸引手段２８および液化手段２９を介設している。断熱容器６２に下部には、ノズル２７から滴下された液体窒素Ｒが溜められる。なお、他の構成は第４実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００４３】
図８（Ａ）（Ｂ）は第６実施形態を示す。
第１実施形態との相違点は、断熱容器１４の筒部２３に位置する回転軸１５に回転遮蔽板７０〜７２を外嵌固定している点である。
断熱容器１４の筒部２３内では、筒部２３の内壁と若干の隙間をあけた状態で円盤状の回転遮蔽板７０〜７２を回転軸１５に外嵌固定している。また、それぞれの回転遮蔽板７０〜７２の外径は筒部２３の傾斜に沿うように７０→７１→７２の順番に小径化している。
【００４４】
前記構成とすると、３枚の回転遮蔽板７０〜７２により筒部２３の空間を複数の小部屋に区切られるので、筒部２３におけるガスの対流が抑えられてガスは筒部２３内に留まる。よって、筒部２３に滞留するガスが断熱作用を発揮して回転軸１５に沿った熱侵入を低減できる。また、ガスは液体に比べて熱容量が遥かに小さく熱損失を低減することができる。なお、他の構成は第１実施形態と同様であるため説明を省略する。また、本構造は前述した第１〜第５実施形態の全てに適用可能である。
【００４５】
図９（Ａ）（Ｂ）は第７実施形態を示す。
第６実施形態との相違点は、回転遮蔽板を設ける代わりに、筒部２３の内壁に略円環状の固定遮蔽板７５〜７７を設けている点である。
固定遮蔽板７５〜７７は、筒部２３の流路を閉鎖するように内壁に取り付けられ、中心には回転軸１５を遊嵌する貫通穴７５ａ〜７７ａを設けていると共に、下端には連通孔７５ｂ〜７７ｂを切り欠いている。また、それぞれの固定遮蔽板７５〜７７の外径は筒部２３の傾斜に沿うように７５→７６→７７の順番に小径化している。
【００４６】
前記構成とすると、固定遮蔽板７５〜７７により筒部２３の空間が区切られてガスの対流が抑制されるので、筒部２３を満たすガスの断熱作用により回転軸２５に沿った熱侵入を低減できる。また、筒部２３に侵入した液滴が内壁に付着して溜まった場合でも、自重で連通孔７５ｂ〜７７ｂを通過して本体部２２へと戻すことが可能となる。なお、他の構成は第１実施形態と同様であるため説明を省略する。また、本構造は前述した第１〜第５実施形態の全てに適用可能である。
【００４７】
図１０は第８実施形態を示す。
本実施形態は、第６実施形態の回転遮蔽板７０〜７２と第７実施形態の固定遮蔽板７５〜７７とを断熱容器１４の筒部２３内において軸線方向の交互に配置している。
前記構成とすると、回転遮蔽板７０〜７２の外周側には筒部２３の内壁との間に若干の空隙が設けられているが、該空隙を隣接する固定遮蔽板７５〜７７で遮ることができるので、筒部２３に存在するガスが軸線方向に更に移動しにくくなり断熱性が向上する。なお、他の構成は第１実施形態と同様であるため説明を省略する。また、本構造は前述した第１〜第５実施形態の全てに適用可能である。
【００４８】
図１１は第９実施形態を示す。
本実施形態は、断熱容器１４の筒部２３内において、タービンで知られている公知の動翼８２、８４、８５、８７および静翼８３、８６を設けている。
本体部２２側に配置される第１グループ８０は、２つの動翼８２、８４の間に１つの静翼８３を配置し、かつ、流れ方向が本体部２２に向くよう配置している。
軸受部２４側に配置される第２グループ８１は、２つの動翼８５、８７の間に１つの静翼８６を配置し、かつ、流れ方向が軸受部２４に向くよう配置している。
【００４９】
動翼８２、８４、８５、８７は、筒部２３の内壁と若干の隙間をあけた状態で回転軸１５に外嵌固定している。一方、静翼８３、８６は、第７実施形態の固定遮蔽板のように、筒部２３の流路を閉鎖するように内壁に取り付け、静翼８３、８６の中心には回転軸を遊嵌する貫通穴を設けていると共に、静翼８３、８６の下端には連通孔を切り欠いている。
【００５０】
前記構成とすると、公知のタービンの動翼および静翼を利用し、第１グループ８０の動翼８２、８４および静翼８３の働きによりガスを本体部２２に押し出す一方、第２グループ８１の動翼８５、８７および静翼８６の働きによりガスを軸受部２４へと押し出すので、第１グループ８０と第２グループ８１との間のガスが両側に排出されて中間部分８８が略真空状態となる。したがって、断熱作用を飛躍的に高めることができる。また、本構造は前述した第１〜第５実施形態の全てに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１実施形態の超電導モータ装置を示す断面図である。
【図２】第１実施形態の断熱容器およびロータの軸線方向から見た断面図である。
【図３】ロータ回転時の断面図である。
【図４】第２実施形態の断面図である。
【図５】第３実施形態の超電導モータ装置を示す断面図である。
【図６】第４実施形態の超電導モータ装置を示す断面図である。
【図７】第５実施形態の超電導モータ装置を示す断面図である。
【図８】（Ａ）は第６実施形態の超電導モータ装置を示す要部断面図、（Ｂ）は要部拡大斜視図である。
【図９】（Ａ）は第７実施形態の超電導モータ装置を示す要部断面図、（Ｂ）は要部拡大斜視図である。
【図１０】第８実施形態の超電導モータ装置を示す要部断面図である。
【図１１】第９実施形態の超電導モータ装置を示す要部断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０    超電導モータ装置
１１、１２    ステータ
１３    ロータ
１４    断熱容器
１５    回転軸
１６、１９    電機子コイル
２０ｂ    突起
２１    界磁コイル（超電導コイル）
２２    本体部
２２ａ  ガス排出口
２３    筒部
２４    軸受部
２５    液体窒素タンク
２６    供給制御手段
２７    ノズル
２７’  スプレーノズル
２８    ガス吸引手段
２９    液化手段
Ｒ      液体窒素（液体冷媒）
【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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