(57)【要約】複数のステータコイル組立部品と非磁性の熱伝導物質により構成されたステータコイル支持構造とを備えたステータ組立部品。そのステータコイル支持構造には、ロータ組立部品を収容するための軸方向通路とその軸方向通路の回りに放射状に配置された複数のチャンネルが備えられている。各チャンネルは、一つまたは複数のステータコイル組立部品を収容するよう形成されている。
2005518777.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のステータコイル組立部品と非磁性の熱伝導物質により構成されたステータコイル支持構造とを含むステータ組立部品において、
前記ステータコイル支持構造は、
ロータ組立部品を収容する軸方向通路と、
前記軸方向通路の回りに放射線状に配置された複数のチャンネルとを含み、
各前記チャンネルは、一つまたは複数の前記ステータコイル組立部品を収容するように形成されているステータ組立部品。
【請求項２】
各前記ステータコイル組立部品は、接地面組立部品により包囲されている請求項１のステータ組立部品。
【請求項３】
前記ステータコイル支持構造を包囲する磁性環状組立部品をさらに含み、前記磁性環状組立部品は複数の軸方向冷却液通路を備えている請求項１のステータ組立部品。
【請求項４】
前記軸方向冷却液通路を通して冷却液を循環させる冷却液循環システムをさらに備えている請求項３のステータ組立部品。
【請求項５】
前記非磁性の熱伝導物質はシート状物質であり、前記シート状物質は前記ステータコイル支持構造を形成するために積層されている請求項１のステータ組立部品。
【請求項６】
前記シート状物質がポリマーを主成分とする接着剤である請求項５のステータ組立部品。
【請求項７】
前記シート状物質が黒鉛を主成分とする物質である請求項５のステータ組立部品。
【請求項８】
前記ステータコイル組立部品と前記ステータコイル支持構造との間に配置されたエポキシ充填材をさらに備える請求項１のステータ組立部品。
【請求項９】
複数のステータコイル組立部品と非磁性の熱伝導物質により構成されたステータコイル支持構造とを含むステータ組立部品を備えた超電導回転機において、
前記ステータコイル支持構造は、
ロータ組立部品を収容する軸方向通路と、
前記軸方向通路の回りに放射線状に配置された複数のチャンネルとを含むことと、
各前記チャンネルは、一つまたは複数の前記ステータコイル組立部品を収容するように形成されていることと、
前記ステータ組立部品内で回転するように形成され、かつ軸方向シャフト及び少なくとも一つの超電導ロータ巻線組立部品を含むロータ組立部品とを有する超電導回転機。
【請求項１０】
各前記ステータコイル組立部品が接地面組立部品により包囲されている請求項９の超電導回転機。
【請求項１１】
前記ステータ組立部品は、前記ステータコイル支持構造を包囲する磁性環状組立部品をさらに含み、前記磁性環状組立部品は複数の軸方向冷却液通路を含む請求項９の超電導回転機。
【請求項１２】
前記軸方向冷却液通路を通して冷却液を循環させる冷却液循環システムをさらに備えた請求項１１の超電導回転機。
【請求項１３】
前記非磁性の熱伝導物質はシート状物質であり、前記シート状物質は前記ステータコイル支持構造を形成するために積層されている請求項９の超電導回転機。
【請求項１４】
前記シート状物質はポリマーを主成分とする接着剤である請求項１３の超電導回転機。
【請求項１５】
前記シート状物質は黒鉛を主成分とする物質である請求項１３の超電導回転機。
【請求項１６】
前記ステータコイル組立部品と前記ステータコイル支持構造との間に配置されたエポキシ充填材をさらに備える請求項９の超電導回転機。
【請求項１７】
前記少なくとも一つの超電導ロータ巻線組立部品が、高温超電導物質を使用して構成されている請求項９の超電導回転機。
【請求項１８】
前記高温超電導物質が、タリウム‐バリウム‐カルシウム‐銅‐酸化物、ビスマス‐ストロンチウム‐カルシウム‐銅‐酸化物、水銀‐バリウム‐カルシウム‐銅‐酸化物及びイットリウム‐バリウム‐銅‐酸化物からなるグループから選択される請求項１７の超電導回転機。
【請求項１９】
前記少なくとも一つの超電導ロータ巻線組立部品を冷却するための冷却システムをさらに備えている請求項９の超電導回転機。
【請求項２０】
非磁性の熱伝導シリンダ状構造を形成し、その非磁性の熱伝導シリンダ状構造の回りに放射状に複数の軸方向チャンネルを形成し、その各チャンネルに一つまたは複数のステータコイル組立部品を配置することからなるステータコイル支持構造を製造する方法。
【請求項２１】
前記非磁性の熱伝導シリンダ状構造を形成することには、非磁性の熱伝導シリンダ状構造を形成するために多層の非磁性の熱伝導シート状物質を積層することが含まれている請求項２０の方法。
【請求項２２】
前記非磁性の熱伝導シリンダ状構造を形成することには、非磁性の熱伝導シリンダ状構造を形成するために非磁性の熱伝導シート状物質を鋳造することが含まれている請求項２０の方法。
【請求項２３】
非磁性の熱伝導シリンダ状構造に、複数の軸方向冷却液通路を設けることをさらに含めた請求項２０の方法。
【請求項２４】
ステータコイル組立部品と非磁性の熱伝導シリンダ状構造との間にエポキシ充填材を配置することをさらに含めた請求項２０の方法。
【請求項２５】
非磁性の熱伝導シリンダ状構造を形成し、その非磁性の熱伝導シリンダ状構造の回りに放射状に複数の軸方向スロットを形成し、その各軸方向スロットにヒートシンク部材を挿入し、よって、隣り合ったヒートシンク部材の各対の間に一つのチャンネルを形成し、各チャンネルに、一つまたは複数のステータコイル組立部品を配置することからなるステータコイル支持構造を製造する方法。
【請求項２６】
前記非磁性の熱伝導シリンダ状構造を形成することには、非磁性の熱伝導シリンダ状構造を形成するために多層の非磁性の熱伝導シート状物質を積層することが含まれている請求項２５の方法。
【請求項２７】
前記非磁性の熱伝導シリンダ状構造を形成することには、非磁性の熱伝導シリンダ状構造を形成するために非磁性の熱伝導シート状物質を鋳造することが含まれている請求項２５の方法。
【請求項２８】
非磁性の熱伝導シリンダ状構造に、複数の軸方向冷却液通路を備えることをさらに含めた請求項２５の方法。
【請求項２９】
ステータコイル組立部品と非磁性の熱伝導シリンダ状構造との間にエポキシ充填材を配置することをさらに含めた請求項２５の方法。
【請求項３０】
複数のステータコイル組立部品、磁性環状組立部品、及び前記磁性環状組立部品の回りに放射状に配置された複数の非磁性の熱伝導ヒートシンク部材を含み、よって、各々に一つまたは複数の前記ステータコイル組立部品を収容するよう構成された複数のチャンネルが形成されるステータ組立部品。
【請求項３１】
前記磁性環状組立部品が複数の軸方向冷却液通路を備えている請求項３０のステータ組立部品。
【請求項３２】
前記軸方向冷却液通路を通して冷却液を循環させる冷却液循環システムをさらに備えている請求項３１のステータ組立部品。
【請求項３３】
前記非磁性の熱伝導ヒートシンク部材は、非磁性の熱伝導シート状物質で構成されており、前記シート状物質は、前記非磁性の熱伝導ヒートシンク部材を形成するために積層されている請求項３０のステータ組立部品。
【請求項３４】
前記シート状物質はポリマーを主成分とする接着剤である請求項３３のステータ組立部品。
【請求項３５】
前記シート状物質は黒鉛を主成分とする物質である請求項３３のステータ組立部品。
【請求項３６】
前記ステータコイル組立部品と前記非磁性の熱伝導ヒートシンク部材との間に配置されたエポキシ充填をさらに備える請求項３０のステータ組立部品。
【請求項３７】
磁性環状組立部品を形成し、複数の非磁性の熱伝導ヒートシンク部材を形成し、その磁性環状組立部品の回りに放射状にそのヒートシンク部材を配置し、よって、隣り合ったヒートシンク部材の各対の間に一つのチャンネルを形成し、各チャンネルに一つまたは複数のステータコイル組立部品を配置することを含めたステータコイル支持構造を製造する方法。
【請求項３８】
前記複数の非磁性の熱伝導ヒートシンク部材を形成することには、非磁性の熱伝導ヒートシンク部材を形成するために、多層の非磁性の熱伝導シート状物質を積層することが含まれている請求項３７の方法。
【請求項３９】
前記複数の非磁性の熱伝導ヒートシンク部材を形成することには、非磁性の熱伝導ヒートシンク部材を形成するために、非磁性の熱伝導物質を鋳造することが含まれている請求項３７の方法。
【請求項４０】
磁性環状組立部品に、複数の軸方向冷却液通路を備えることをさらに含めた請求項３７の方法。
【請求項４１】
ステータコイル組立部品と非磁性の熱伝導ヒートシンク部材との間にエポキシ充填材を配置することをさらに含めた請求項３７の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は回転機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超電導空芯同期電気機器は、１９６０年代初頭以来、発展途上にある。これらの機器では、巻線に超電導物質が用いられ、その結果、巻線により生成される起電力は著しく増大し、機器の磁束密度や出力密度は増大した。
【０００３】
初期の超電導機器には、低温超電導（ＬＴＳ）物質（例えば、ＮｂＺｒやＮｂＴｉ、後にはＮｂ3Ｓｎも）により巻かれた界磁巻線が備えられていた。その界磁巻線は固定液化機からの液体ヘリウムにより冷却されていた。液体ヘリウムは機器のロータに移送され、次いで、巻線を冷却するのにその潜熱と顕熱の両方が用いられることにより蒸発した。この方法は非常に大型の同期機器においてのみ実行可能であることが実証されていた。１９８０年代の高温超電導（ＨＴＳ）物質の出現に伴い、これらの機器における冷却化の要請は格段に低下し、より小型の超電導機器が実現可能になった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ロータ組立部品から発生する熱に加えて、ステータ組立部品からもまたかなりの量の熱が発生し、その熱は超電導機器が効率よく動作するためには、取り除かれなければならないものである。一般の“非超電導”回転機においては、鉄の歯が個々のステータコイル組立部品間に使用され、ヒートシンクとして作用し、ステータ組立部品から発生する熱を取り除いている。しかしながら、超電導機器においては、それらのステータコイル組立部品間の磁束密度は非常に大きくなり、これらの鉄の歯は直ちに飽和状態に達し、その結果、渦電流による過熱が生じ、その動作は非効率的になる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（概要）
この発明の態様によると、ステータ組立部品には、複数のステータコイル組立部品と非磁性の熱伝導物質により構成されたステータコイル支持構造とが含まれている。そのステータコイル支持構造には、ロータ組立部品を収容するための軸方向通路及びその軸方向通路の回りに放射状に配置された複数のチャンネルが備えられている。各チャンネルは、一つまたは複数のステータコイル組立部品を収容するように形成されている。
【０００６】
下記の特徴のうちの一つまたは複数を含んでもよい。各ステータコイル組立部品は、接地面組立部品により包囲されている。ステータ組立部品は、ステータコイル支持構造を包囲する磁性環状組立部品をさらに含んでいる。その磁性環状組立部品は、複数の軸方向冷却液通路を含んでいる。ステータ組立部品は、その軸方向冷却液通路を通して冷却液を循環させるための冷却液循環システムをさらに含んでいる。非磁性の熱伝導物質は、ステータコイル支持構造を形成するために積層されたシート状物質である。そのシート状物質は、高度な熱伝達接着剤（ａｄｖａｎｃｅｄ  ｔｈｅｒｍａｌ  ｔｒａｎｓｆｅｒ  ａｄｈｅｓｉｖｅ）である。そのシート状物質は、グラフォイル（Ｇｒａｆｏｉｌ（商標名））である。ステータ組立部品には、ステータコイル組立部品とステータコイル支持構造との間のいかなる空隙も埋めるエポキシ充填材がさらに含まれている。
【０００７】
この発明のさらなる態様によると、超電導回転機は、複数のステータコイル組立部品と非磁性の熱伝導物質により構成されたステータコイル支持構造を備えたステータ組立部品を含んでいる。そのステータコイル支持構造には、ロータ組立部品を収容する軸方向通路とその軸方向通路の回りに放射状に配置された複数のチャンネルが備えられている。各チャンネルは、一つまたは複数のステータコイル組立部品を収容するように形成されている。ロータ組立部品は、ステータ組立部品内で回転するよう構成されている。ロータ組立部品は、軸方向シャフトと少なくとも一つの超電導ロータ巻線組立部品を含む。
【０００８】
下記の特徴のうちの一つまたは複数を含んでもよい。各ステータコイル組立部品は、接地面組立部品により包囲されている。ステータ組立部品は、ステータコイル支持構造を包囲する磁性環状組立部品をさらに含んでいる。その磁性環状組立部品は、複数の軸方向冷却液通路を含んでいる。超電導回転機は、その軸方向冷却液通路を通して冷却液を循環させるための冷却液循環システムをさらに含んでいる。非磁性の熱伝導物質は、ステータコイル支持構造を形成するために積層されたシート状物質である。そのシート状物質は、高度な熱伝達接着剤（ａｄｖａｎｃｅｄ  ｔｈｅｒｍａｌ  ｔｒａｎｓｆｅｒ  ａｄｈｅｓｉｖｅ）である。そのシート状物質は、グラフォイル（Ｇｒａｆｏｉｌ（商標名））である。超電導回転機には、ステータコイル組立部品とステータコイル支持構造との間のいかなる空隙も埋めるエポキシ充填材がさらに含まれている。少なくとも、一つの超電導ロータ巻線組立部品は、高温超電導物質を用いて構成されている。高温超伝導物質は、タリウム‐バリウム‐カルシウム‐銅‐酸化物、ビスマス‐ストロンチウム‐カルシウム‐銅‐酸化物、水銀‐バリウム‐カルシウム‐銅‐酸化物及びイットリウム‐バリウム‐銅‐酸化物からなるグループから選択される。超電導回転機には、少なくとも一つの超電導ロータ巻線組立部品を冷却するための冷却システムがさらに備わっている。
【０００９】
この発明のさらなる態様によると、ステータコイル支持構造を製造する方法には、非磁性の熱伝導シリンダ状構造を形成すること及びその非磁性の熱伝導シリンダ状構造の回りに放射状に複数の軸方向チャンネルを形成することが含まれる。その方法では、各チャンネルに一つまたは複数のコイル組立部品が配置される。
【００１０】
下記の特徴のうちの一つまたは複数を含んでもよい。非磁性の熱伝導シリンダ状構造を形成することは、非磁性の熱伝導シリンダ状構造を形成するために、多層の非磁性の熱伝導シート状物質を積層することを含んでいる。非磁性の熱伝導シリンダ状構造を形成することは、非磁性の熱伝導シリンダ状構造を形成するために、非磁性の熱伝導物質を鋳造することを含んでいる。非磁性の熱伝導シリンダ状構造には、複数の軸方向冷却液通路が備えられる。ステータコイル組立部品と非磁性の熱伝導シリンダ状構造との間にはエポキシ充填材が配置される。
【００１１】
この発明のさらなる態様によると、ステータコイル支持構造を製造する方法には、非磁性の熱伝導シリンダ状構造を形成すること及びその非磁性の熱伝導シリンダ状構造の回りに放射状の複数の軸方向スロットを形成することが含まれる。その方法では、各軸方向スロットにヒートシンク部材が挿入され、それゆえ、隣り合ったヒートシンク部材の各対間に一つのチャンネルが形成される。この方法では、各チャンネルに一つまたは複数のステータコイル組立部品が配置される。
【００１２】
下記の特徴のうちの一つまたは複数を含んでもよい。非磁性の熱伝導シリンダ状構造を形成することは、非磁性の熱伝導シリンダ状構造を形成するために、多層の非磁性の熱伝導シート状物質を積層することを含んでいる。非磁性の熱伝導シリンダ状構造を形成することは、非磁性の熱伝導シリンダ状構造を形成するために、非磁性の熱伝導物質を鋳造することを含んでいる。非磁性の熱伝導シリンダ状構造には、複数の軸方向冷却液通路が備えられる。ステータコイル組立部品と非磁性の熱伝導シリンダ状構造との間にはエポキシ充填材が配置される。
【００１３】
この発明のさらなる態様によると、ステータ組立部品には、複数のステータコイル組立部品、磁性環状組立部品及びその磁性環状組立部品の回りに放射状に配置された複数の非磁性の熱伝導ヒートシンク部材が備えられている。これは、それぞれが一つまたは複数のステータコイル組立部品を収容するよう構成された複数のチャンネルを形成する。
【００１４】
下記の特徴のうちの一つまたは複数を含んでもよい。磁性環状組立部品は複数の軸方向冷却液通路を含んでいる。冷却液循環システムは、その軸方向冷却液通路を通じて冷却液を循環させる。非磁性の熱伝導ヒートシンク部材は、非磁性の熱伝導シート状物質により構成される。そのシート状物質は、非磁性の熱伝導ヒートシンク部材を形成するために積層される。そのシート状物質は、ポリマーを主成分とした接着剤か黒鉛を主成分とする物質である。ステータ組立部品には、ステータコイル組立部品と非磁性の熱伝導ヒートシンク部材との間に配置されたエポキシ充填材がさらに含まれている。
【００１５】
この発明のさらなる態様によると、ステータコイル支持構造を製造する方法には、磁性環状組立部品を形成すること及び複数の非磁性の熱伝導ヒートシンク部材を形成することが含まれる。ヒートシンク部材は磁性環状組立部品の回りに放射状に配置される。これにより、隣り合ったヒートシンク部材の各対間に一つのチャンネルが形成される。一つまたは複数のステータコイル組立部品が各チャンネルに配置される。
【００１６】
下記の特徴のうちの一つまたは複数を含んでもよい。複数の非磁性の熱伝導ヒートシンク部材を形成することは、非磁性の熱伝導ヒートシンク部材を形成するために、多層の非磁性の熱伝導シート状物質を積層すること、もしくは非磁性の熱伝導物質を鋳造することを含んでいる。その方法には、磁性環状組立部品に複数の軸方向冷却液通路を備えること、ステータコイル組立部品と非磁性の熱伝導ヒートシンク部材との間にエポキシ充填材を配置することがさらに含まれる。
【００１７】
上記発明の態様から、一つまたは複数の利点を与えることができる。ステータコイル組立部品を熱伝導ヒートシンクに近接して配置することができる。従って、ステータコイル組立部品及びステータ自身を低温度で動作させることができる。これらのヒートシンクは非磁性物質により構成されているので、ヒートシンクの磁束飽和は排除されている。この磁束飽和の排除は、ステータの動作を非効率にする渦電流発熱を最小にする。ステータコイル支持構造を通じて冷却液を循環させる循環システムを組み入れることによっても、ステータの発熱をさらに削減することができる。
【００１８】
以下の添付図面と説明において、一つまたは複数の発明の実施形態が詳細に説明される。発明の他の特徴、目的及び利点は、説明と図面そして請求項から明確になるであろう
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（詳細な説明）
様々な図面における同じ参照記号は、同じ部品を表す。
図１を参照すると、三相ステータ１は、多数の相コイル組立部品８−１３を含んでおり、それらは相コイル組立部品１１、１２、１３による内層と相コイル組立部品８、９、１０による外層とに配列されている。外層コイル組立部品８、９、１０は端部領域８ａ、９ａ、１０ａを備え、それらは隣り合った内側の相コイルの対応する端部領域から離れるように延びている。各相コイル組立部品は同心のコイル巻線７を含んでおり、それらは互いに絶縁されている。外層コイル組立部品８、９、１０の端部領域８ａ、９ａ、１０ａは、図１において誇張して表現されていることに注意されたい。それらは、通常、ステータの中心軸に対し垂直ではない（図３参照）。以下詳細に説明するように、この発明は冷却液（ここでは、水）がステータコイル内の高電圧にさらされることを最小にする冷却システムに関するものであり、それにより、冷却液としてイオンを含んだ淡水を使用することができるようにしたものである。
【００２０】
個々の相コイル巻線はいかなる電気伝導物質（例えば、銅やアルミニウム）からでも製造される。典型的な相コイルは銅から製造されている。相コイル組立部品は異なった様々な方法で組み立てることができる。
【００２１】
例えば、図１の実施形態において、各相コイル組立部品は、同心で個々に絶縁された多数のコイル巻線を備えている。一般に、各相コイル組立部品を構成する同心コイル巻線の数は、モータのデザインに応じて幾つにすることもできる。加えて、各同心コイル巻線は、その同心巻線を形成するために組み付けられた個々に絶縁された複数のコイルを備えることができる。個々のコイルはコイル‐コイル間電圧に持ちこたえられるよう絶縁され、一つの同心コイル巻線を形成するよう組み立てられている。その後、各同心コイル巻線は一つの相コイル組立部品を形成するよう組み立てられ、その相コイル組立部品は、十分な相‐相及び相‐接地間電圧のレベルで絶縁されている。
【００２２】
別の方法では、一つの相コイル組立部品を形成するために、一本の伝導体が、同心円状に、巻回毎の絶縁を十分に施しながら巻かれている。完成した相コイル組立部品は、十分な相‐相及び相‐接地間電圧のレベルで絶縁されている。これらのコイルにおける渦電流損失を削減するために、一般に、いかなる完全転位リッツ型ケーブルであろうとも、それが利用さられることが望ましい。ある応用においては、ラザフォード型伝導体が利用される。ラザフォード型伝導体は多数の小さなより線を含んでおり、それは、いかなる方向にであっても、伝導体の感応する交流磁界は切り離されるよう完全転位されている。ラザフォード伝導体はまた曲げ易いため、コイル製造が容易である。全ての相コイル組立部品は、業界標準の絶縁規格（例えば、クラスＨ、Ｆ絶縁）で絶縁されており、それは、通常、伝導体が動作できる最高温度に影響する。加えて、ラザフォード型伝導体は多くの業者（例えば、ニュー  イングランド  エレクトリック  ワイヤ  リスボン  ニューハンプシャー（Ｎｅｗ  Ｅｎｇｌａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｗｉｒｅ，Ｌｉｓｂｏｎ，Ｎｅｗ  Ｈａｍｐｓｈｉｒｅ））から容易に入手することができる。
【００２３】
図２を参照すると、冷却ステータシステム１００は、ステータの中央ボア２の内部に収容されたステータ内部コイル１４、ステータ１の外表面のまわりにラップした外部コイル１７及びステータの端部１０３、１０４のまわりにラップした端部コイル１０１、１０２を含んでいる。外部コイル１７は、相コイル組立部品８、９、１０の外層１０５、１０６を包囲する端部１１７、１１９及び全ての相コイル組立部品８−１３の内層の中央部１０７を包囲する中心部分１２０を含んでいる。内部コイル１４、外部コイル１７及び端部コイル１０１、１０２は、それぞれ入口１５、１８、１１０、１１２及び出口１６、１９、１１１、１１３を介して液体の伝達を行っている。
【００２４】
図３に示すように、冷却ステータシステム２００は、軸Ｌを有する非金属ボアチューブ１６２のまわりにラップした相コイル１を含んでいる。冷却チューブ１４、１０１、１０２及び１７は相コイル１に適用されており、コア１６０に収容されている。コア１６０は、典型的には、厚さ０．０２インチ（０．０５０８ｃｍ）の鉄の積層板（例えば、それらはモータ産業で使われている）から製造されている。その積層板は円形セグメント状にカットされ、ステータ組立部品２００のまわりに組み立てられる。あるいはまた、コア１６０は高い透磁性を備えた鉄製ワイヤを巻くことによっても形成される。コア１６０は渦電流発熱を削減するため、ニスや酸化物を使って絶縁されている。このワイヤの十分な層は、図３において示された滑らかなシリンダ状の外表面１７０を製造するのにも適用できるだろう。
【００２５】
冷却ステータシステム２００はモータ容器に収容される。ステータの全ての部品を結合し、一体式構造とするため、ステータとモータ容器を含めた完全な組立部品には、エポキシが充填されている。ステータ１内で、内部コイル１４はボアチューブ１６２によって支えられている。内部コイル１４、外部コイル１７及び端部コイル１０１、１０２は絶縁体１５０によってステータ１から電気的に絶縁されている。コイル１４、１７、１０１、１０２においてイオンを含んだ淡水を使用できるよう、それらは絶縁体１５０により接地電位に保たれている。絶縁体１５０は、ステータ１から発生する熱や動作電圧に持ちこたえることができるものならば、いかなる絶縁物質により製造されていても構わない。一般に、絶縁体１５０はその動作電圧に耐えうるための厚さを有する。その絶縁体１５０の厚さはそれを構成する物質の絶縁耐力（絶縁性）によって決定されている。例えば、高い絶縁耐力を備えた物質を用いた場合の厚さは、低い絶縁耐力を備えた物質を用いた場合の厚さに比べて薄くすることができる。絶縁体１５０として典型的なものは、厚さ約０．００１〜０．１００インチ（０．００２５４〜０．２５４ｃｍ）である。絶縁物質の例として、エポキシ、雲母そしてガラスが挙げられるが、それらのみに制限されるわけではない。
【００２６】
動作中、熱は、ステータ伝導体から冷却淡水を含んだコイル１４、１７、１０１、１０２に、絶縁体１５０を通して伝達される。出口１６、１９、１１１、１１３より高い液体圧力を入口１５、１８、１１０、１１２にかけることにより、冷却液はコイル１４、１７、１０１、１０２中を流れていく。このように、淡水に伝達された熱は、冷却ステータシステムから取り除かれる。ステータ１の冷却を改善するために、内部コイル１４は内部の熱を取り除き、他の外部コイル１７と端部コイル１０１、１０２は外部の熱を取り除く。図３Ａでは、冷却チューブ１７によって包囲された相コイル８−１３を示す。
【００２７】
図４を参照すると、別の実施形態において、冷却ステータシステム２００は、熱伝導物質２４に収容された図１に示すようなステータ１を含んでいる。熱伝導物質２７、３７は、ステータ１の中央部１０７まわりに一連のプレート２１を積層することによって形成されている。相コイル８、９、１０、１１、１２及び１３は、ボアチューブ１６２のまわりに組み立てられ、それらはボアチューブ表面で互いに接触するようになっている。しかしながら、コイル組立部品７の外表面において、そのコイル側は互いに分離している。図６に示すように、この空間はプレート２１の楔形断片３７（ここでは、アルミニウム）で充たされている。そのアルミニウム楔形断片３７により、コイル側７からの熱を取り除くことができる。ある応用においては、アルミニウム楔形断片３７は渦電流損失を削減するよう積層板の形態で製造されている。これらの積層板には、また冷却用淡水を通すの使われる孔２５が備えられている。これらの楔形断片を各相コイル（８から１３）に取り付けること、エポキシを相コイル組立部品に充填させること、それをステータ組立部品に組み入れる前に、電気的かつ熱的にテストすることもさらに可能である。全ての相組立部品が組み立てられたとき、冷却楔形断片を含んだステータコイル組立部品は図５に示された組立部品１２を形成する。
【００２８】
プレート２１は熱伝導物質から製造される。熱伝導物質の例としては、軟らかい黒鉛物質、例えば、グラフォイル（Ｇｒａｆｏｉｌ（商標名）、  ＵＣＡＲ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｃ．，Ｎａｓｈｖｉｌｌｅ，  Ｔｅｎｎｅｓｓｅｅの製品）と同様に銅、鉄及びアルミニウム等の金属が考えられる。グラフォイルは銅と同程度の熱伝導性を備えている上に、銅の約１００倍もの電気抵抗性を備えており都合がよい。典型的には、そのプレートは非磁性物質、例えば、銅やアルミニウム、から製造されている。各プレート２１は、本体部３２０とステータ中心軸に向かって放射状に延びる楔型断片３７とにより構成されている。典型的には、プレート２１はステータの端部１０３、１０４間に整列されており、各プレートの通路２５が、冷却チューブを取り付けるために外側ボア２９を形成している。外側ボア２９は中心軸（Ｌ）と平行であり、淡水の流路となる。発熱の増大を引き起こす渦電流を削減するため、各プレート２１もまた隣り合ったプレートから絶縁されることが可能である。
【００２９】
図５はステータ１のコイル３０６、本体３２０及び歯部３７を含めたプレート２１の上面図である。各プレートは、ステータ中央部１０７の外周に沿って、等間隔にかつ放射状に配置された複数の通路２５を備えることができる。例えば、各プレート２１はステータの各巻線に対し一つの通路を備えることができる。図６においてより詳細に示されているように、コイル３０６は内端３２と外端３４とを備えた隣り合った巻線６、７を含んでいる。歯部３７は、隣り合った巻線に挟まれて楔型を形成しており、内端３２において、つまり、ボア側において、その巻線と接触し、外端３４では離れている。内側本体３７は巻線と冷却液多岐管との間の熱伝達のための追加表面積を提供する。
【００３０】
代わりの実施形態では、ある通路を通った液体を再び別の通路に流せるようにし、連続した液体の流れのループを形成させてもよい。例えば、図６において、通路２５を流れた液体が冷却システムから排出される前に通路３６も流れるように、通路２５と３６を連結させておいてもよい。他の実施形態では、冷却システムから排出された温水を、再びシステムに導入する前に、熱交換器を通して冷却してもよい。代わりとしては、冷却システムに送る水を主要水供給だめから取り出し、使用後破棄することもできる。
【００３１】
更に他の実施形態においては、ステータ巻線そのものと同様な形状のステータ冷却システムを使用して、ステータ巻線組立部品が冷却される。
例えば、図７−９を参照すると、三相ステータ１（図１参照）の相コイル組立部品１１、１２、１３と同種のステータ巻線４００が隣り合った相コイル組立部品からは独立して示されている。この実施形態において、冷却システム４１０は、ステータ巻線４００の軸４１５の回りに同心円状に巻かれ、ステータ巻線４００のそれぞれ反対側に位置するよう設置された一対の冷却チューブ４１２、４１４を備えている。軸４１５は、図３で示された冷却ステータシステム２００の実施形態の軸Ｌを横断していることを注意されたい。特に、冷却チューブ４１２は、それぞれステータ巻線４００の内表面と外表面とに熱的に接触するよう設置されている。
【００３２】
上述した冷却チューブの場合のように、冷却チューブ４１２、４１４は、アルミニウムもしくはステンレス鋼などの非磁性物質により製造されている。ステンレス鋼は、その腐食に対する抵抗力と低い渦電流損失性のため、多くの応用において望ましい。
【００３３】
図１−６と連係させて上述した実施形態とは違い、冷却チューブ４１２、４１４はステータ巻線４００と同様な形状である鞍状、レース場形になるよう同心円に巻かれている。図８に示すように、冷却チューブはステータ巻線の一般に湾曲している面に一致するように、そしてバイファイラ流に巻かれている。
【００３４】
“バイファイラ”によって意味することは、二本の各冷却チューブが、平行に、一方が他方を覆うように（手巻きで）、一緒に巻かれていることであり、そうして、各冷却チューブ４１２、４１４がそれぞれの外周から延びる、入口４１６、４１８及び出口４２０、４２２を備えたらせん状の配列を有している。バイファイラ法を使って冷却チューブを巻くと都合がよいことは、一本のチューブが巻回された冷却チューブを越えて巻き戻されることを必要とせずに、入口と出口を互いに隣り合うように配置することができることである。さらに、冷却チューブそのものは、冷却されているステータの界磁巻線からの磁束と鎖交する一つのコイルを形成する。バイファイラ巻法は電圧と冷却チューブを通して流れる循環電流を低減させ、それゆえに渦電流損失を削減する。
【００３５】
バイファイラ流に巻いた冷却チューブ４１２、４１４に対する一つのアプローチは、一本の冷却チューブをその中間点で折り曲げ、Ｕ字形の屈曲物４２４を形成することである（図７）。次いで、その折り曲げられた冷却チューブは外側に向かって同心円状に巻かれ、一方が他方と逆向きになる。
【００３６】
多数のステータ巻線を備えた多相ステータ（例えば、図１における三相ステータ組立部品）に関しては、冷却システム４１０の冷却チューブ４１２、４１４は、各ステータ巻線に個々に打ち付けられており、それゆえに、それは、分離して独立にテストできるサブシステムとなっている。
【００３７】
図１０を参照すると、超電導回転機５１０にはステータコイル組立部品５１４1-nを含めたステータ組立部品５１２が備わっている。当該技術においてよく知られているように、ステータ組立部品５１２内に備え付けられたステータコイル組立部品５１４1-nの特定の数は、様々な設計的基準、例えば、その機器が単相式か多相式のどちらであるか、によって変化する。例えば、３３，０００馬力の超電導機器の設計においては、ステータ組立部品５１２は１８０個のステータコイル組立部品５１４1-nを備えている。これらのステータコイル組立部品５１４1-nは、非磁性の熱伝導物質によって構成されたステータコイル支持構造に据え付けられており、それゆえ、その渦電流発熱やステータの動作の非効率性は最小になる。この点に関しては、以下で詳細に述べる。
【００３８】
ロータ組立部品５１６は、ステータ組立部品５１２の内部で回転する。ステータ組立部品５１２と同様に、ロータ組立部品５１６もロータ巻線組立部品５１８1-nを備えている。同じく３３，０００馬力の超電導機器の設計においては、ロータ組立部品５１６は、１２個のロータ巻線組立部品５１８1-nを備えている。動作中、これらのロータ巻線組立部品により、ロータ組立部品５１６とステータ組立部品５１２とを鎖交する磁束が発生する。
【００３９】
超電導回転機５１０が動作中、電源電圧５２０がステータコイル組立部品５１４1-nに供給される。電源電圧５２０を供給することにより、回転機５１０はその動作速度に至る。その動作速度は、電源電圧５２０の振動数に比例している。従って、もし電源電圧５２０の振動数が一定に保たれているならば、回転機５１０（つまり、ロータ組立部品５１６）は一定の（もしくは、同期）速度で回転するだろう。今、回転しているロータ組立部品５１６によって生成されるトルクは負荷５２１（例えば、船のプロペラシャフト、生産ラインのコンベアべルト、ディーゼル機関車の動輪など）に伝達される。ロータ巻線組立部品５１８1-nは、モータトルクをトルクチューブ５２２に伝達する最初のフランジ５１９と連結している支持構造５１７に装着されている。トルクチューブ５２２は２つめのフランジ５２３と連結されており、それは出力シャフト５２４と連結されている。フランジ５１９と５２３はトルクチューブ５２２に組み入れられていてもよい、もしくは分離した組立部品であってもよい。
【００４０】
出力シャフト５２４は、ロータ組立部品５１６の各端部に設置されている一対の軸受プレート５２６、５２８によって支持されている。超電導回転機５１０のドライブエンド５３０上の軸受プレート５２６には、出力シャフト５２４を通すための通路５３２が設けられている。加えて、軸受プレート５２８にもまた出力シャフト５２４を通すための通路が設けられている。軸受プレート５２６、５２８は、ステータ組立部品５１２の内部の適切な位置にロータ組立部品５１６を位置決めしており、そのため、ロータ組立部品５１６とステータ組立部品５１２との間には適切なギャップ“ｇ”が保たれ、ロータ組立部品５１６はステータ組立部品５１２の内部で自由に回転することができる。
【００４１】
超電導回転機５１０の動作中、スリップリング／回転ディスク組立部品５３５を介して、磁界エネルギー５３４がロータ巻組立部品５１８1-nに適用される。この信号は直流電流の形にすることができる。ロータ巻線組立部品５１８1-nにおいて、ロータ組立部品５１６とステータ組立部品５１２を磁束鎖交するのに要求される磁界（及び磁束）を発生させるには直流電流が必要である。それゆえ、もし磁界エネルギー５３４が交流電流の形で供給されるならば、交流電流を直流電流に変換する整流器／サイリスタ回路（図示せず）が必要とされるであろう。
【００４２】
ステータコイル組立部品５１４1-nは、非超電導のコイル組立部品であるけれども、ロータ巻線組立部品５１８1-nはＨＴＳ（高温超電導）もしくはＬＴＳ（低温超電導）巻線のどちらかを含む超電導組立部品である。ＬＴＳ伝導体の例には、ニオビウム‐ジルコニウム、ニオビウム‐チタニウム及びニオビウム‐スズが挙げられる。ＨＴＳ伝導体の例には、タリウム‐バリウム‐カルシウム‐銅‐酸化物、ビスマス‐ストロンチウム‐カルシウム‐銅‐酸化物、水銀‐バリウム‐カルシウム‐銅‐酸化物及びイットリウム‐バリウム‐銅‐酸化物が挙げられる。
【００４３】
これらの超電導体は、低温で動作されるときのみに、超電導としての性質を発揮するので、超電導機器５１０には冷却システム３６わっている。冷却システム３６は、典型的には、伝導体がその超電導性を示すことができるほどの十分低い動作温度にロータ巻線組立部品５１８1-nの動作温度を保つための極低温冷却装置である。
【００４４】
ロータ組立部品５１６は、ステータ組立部品５１２とロータ組立部品５１６との間に位置する非同期磁界フィルタシールド５３８を備えている。ロータ組立部品５１６が典型的にはシリンダ状の形態をしているように、非同期磁界フィルタシールド５３８もまた典型的にはシリンダ状の形態をしている。ステータ組立部品５１２は典型的には、望ましいシャフト速度に適合した振動数の多相交流電力またはパルス幅変調（ＰＷＭ）電力５２０を動力にして動作する。これは、順に、シリンダ形状のステータ組立部品５１２の軸の回りに回転する回転磁界を発生させる。上述したように、ステータ組立部品５１２に供給される多相交流電力５２０の振動数は、超電導機器５１０の回転速度を比例的に制御する。交流もしくはＰＷＭ信号は必然的に、一次振動数の調波（例えば、６０ヘルツの奇数倍の信号）を含むので、ロータ組立部品５１６のロータ巻線組立部品５１８1-nをこれらの非同期磁界からシールドすることは望ましい。従って、ロータ組立部品５１６に備え付けられた非同期磁界フィルタシールド５３８は、三相交流電力５２０に存在するこれらの調波の結果として発生する非同期磁界からロータ巻線組立部品５１８1-nを電磁的にシールドする。非同期磁界フィルタシールド５３８は非磁性物質（例えば、銅、アルミニウムなど）により構成されており、ロータ巻線組立部品５１８1-nを完全にカバーしシールドできるよう十分な長さを持つべきである。望ましい実施形態では、非同期磁界フィルタシールド５３８は６０６１Ｔ６構造のアルミニウムにより構成される。シールド５３８の厚さは、ステータ組立部品５１２に供給される三相交流電力５２０の振動数、典型的には２−１２０ヘルツの範囲、に関して逆比例の関係で変化する。典型的には、シールド５３８の厚さは供給される振動数に応じて１／２−３インチ（１．２７−７．６２ｃｍ）の範囲で変化する。
【００４５】
シールド５３８は、一対の端部プレート５４０、５４２を介して、出力シャフト５２４と連結されている。これらの端部プレート５４０、５４２は出力シャフト５２４と固定連結されている。この固定連結には、溶接もしくは機械的な留め具（例えば、ボルト、リベット、スプライン、キー溝など）が用いられる。
【００４６】
真空チェンバースリーブ５４３がロータ巻線組立部品５１８1-nを包囲している。この真空チェンバースリーブ５４３はシールド５３８とロータ巻線組立部品５１８1-nの間に位置し、端部プレート５４０、５４２とその末端部において連結されている。この連結には、溶接、ろう付け、または機械的な留め具（例えば、ボルト、リベット、スプライン、キー溝など）を使うことが可能である。典型的には、真空チェンバースリーブ５４３は相対的に薄く（例えば、３／１６インチ（０．４７６ｃｍ））かつステンレス鋼により構成されている。真空チェンバースリーブ５４３が端部プレートと連結されると、ロータ巻線組立部品５１８1-nを囲む気密チェンバーが形成される。次いで、この気密チェンバーから空気を汲み出すことができ、このようにチェンバー内に真空状態を形成できる。これは、ロータ巻線組立部品５１８1-n（超電導状態にあり、冷却されている）と出力シャフト５２４（冷却されていない）と間の絶縁を促進する。
【００４７】
上述したように、ステータ組立部品５１２とロータ組立部品５１６との間にはギャップ“ｇ”が存在する。超電導回転機５１０のサイズを小さくするためには、このギャップ（もしくは、間隔）の幅は、許される最小値にするのが望ましい。同じく、３３，０００馬力の超電導機器においては、このギャップ“ｇ”は、ちょうど１インチ（２．５４ｃｍ）以上の値である。特に、ギャップ“ｇ”が最小化された時に、磁束鎖交数が最大化されるため、回転機５１０の効率は最大化される。残念なことに、ギャップ“ｇ”が最小化された時、シールド５３８はステータコイル組立部品５１４1-nの巻線に非常に接近してしまう。
【００４８】
超電導回転機５１０の動作中、シールド５３８は、上述した非同期磁界の存在によって引き起こされる渦電流発熱のために、過熱されるだろう。過熱された時、金属（特に、アルミニウム）は膨張することが知られているので、ロータ組立部品５１６はこの膨張をも収容できることは重要である。この膨張は、軸方向（つまり、出力シャフト５２４の方向）と放射方向（つまり、ロータ組立部品の半径方向）の両方に沿って、二次元的に起き得る。従って、ロータ組立部品５１６は、典型的には、シールド５３８と端部プレート５４０、５４２を連結する一対の連結組立部品５４４、５４６を備えている。これらの連結組立部品５４４、５４６は、接線方向への動きは制限するが、シールド５３８と端部プレート５４０、５４２との間の軸方向への動きは許容し、それによって、シールド５３８の熱膨張の効果を埋め合わせている。
【００４９】
図１１はステータ組立部品５１２の特別な実施形態の詳細を示している。図１０、１１を参照すると、ステータ組立部品５１２は、ステータコイル組立部品５１４1-nの位置を定めかつ支持するためのステータコイル支持構造６００を備えている。伝統的な非超電導機器（例えば、インダクションモータ）において、ステータコイル支持構造６００は磁性物質（例えば、鋼積層板）により構成されている。磁性物質を用いることによって、非超電導機器のステータコイル支持構造は磁気的飽和状態になり、その結果として磁束密度は増大し、それゆえ、ステータとロータの組立部品間の磁束鎖交数は増大する。
【００５０】
当該技術においてよく知られているように、効率を最大にし、超電導回転機５１０内部の発熱の増大を最小にしかつ超電導ロータ巻線組立部品５１８1-nをその伝導体が超電導性を示すことができる程の十分な低温に動作できるよう保つことによって、超電導回転機５１０はその望ましい超電導性を発揮する。超電導ロータ巻線組立部品５１８1-nの低抵抗性は、高レベル磁束密度を、それゆえステータ組立部品５１２とロータ組立部品５１６との間の高レベル磁束鎖交数を可能にする。従って、磁気的に飽和可能なステータコイル支持構造を用いることによる磁束密度の増大は要求されない。
【００５１】
さらに、磁気的に飽和可能なステータコイル支持構造の使用は、その結果として、ヒステリシスと渦電流損失とを生み、ステータコイル組立部品を発熱させることにより、超電導回転機５１０の効率を低下させるため、望ましくない。従って、ステータコイル支持構造６００は非磁性の熱伝導物質、例えば、ポリマーを主成分とした接着剤（例えば、ビーテック  コーポレイション，１２０  ジョーンズ  パークウエイ，ブレントウッド，ＴＮ３７０１７（ＢＴｅｃｈ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，１２０  Ｊｏｎｅｓ  ｐａｒｋｗａｙ，Ｂｒｅｎｔｗｏｏｄ，ＴＮ３７０１７）から入手できるアドバンスド  サーマル  トランスファー  アドヒシブ（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ａｄｈｅｓｉｖｅ））や黒鉛を主成分とする物質（例えば、ユニオン  カーバイド、３９  オールド  リッジベリー  ロード、ダンベリー、ＣＴ０６８１７（Ｕｎｉｏｎ  Ｃａｒｂｉｄｅ，３９  Ｏｌｄ  Ｒｉｄｇｅｂｕｒｙ  Ｒｏａｄ、Ｄａｎｂｕｒｙ，ＣＴ０６８１７）から入手できるグラフォイル（Ｇｒａｆｏｉｌ））から製造される。これらの物質は、少なくとも１００ワット／メータ・ケルビンの望ましい熱伝達係数を備えている。特に、アドバンスド  サーマル  トランスファー  アドヒシブの熱伝達係数は１００−４５０ワット／メータ・ケルビンであり、グラフォイルの熱伝達係数は１４０−３７５ワット／メータ・ケルビンである。比較として、ガラスエポキシ物質の熱伝達係数は〜０．６０ワット／メータ・ケルビンである。
【００５２】
非磁性の熱伝導物質を用いることにより、渦電流の存在によるステータの発熱は排除される。さらに、ステータコイル組立部品５１８1-nから発生するいかなる熱も容易に取り除かれる（この点に関しては以下に詳細に議論する）。この非磁性の熱伝導物質はシート状物質か鋳造可能な液体の形にすることができる。もし、その物質が鋳造可能な液体ならば、シリンダ状型に鋳造することができ、次いで、その最終型に機械加工することができる。あるいはまた、もしその物質がシート状物質なら、要求される型に積層することができる。
【００５３】
ステータコイル支持構造６００は、ロータ組立部品５１６を収容するための軸方向通路６０２を備えている。チャンネル６０４1-nは、ステータコイル支持構造６００の回りに放射状に配置され、それゆえ、ヒートシンク部材として作用しかつステータコイル組立部品５１４1-nからの発熱を吸収する歯６０５1-nが形成される。これらのチャンネルは、各チャンネルに一つまたは複数のステータコイル組立部品５１４1-nを収容できるように設計され、かつ大きさが決められている。使用されるチャンネル６０４1-n（そして、それゆえ、ステ−タコイル組立部品５１４1-n）の特定の数は、超電導回転機５１０の設計要求によって変化するので、図では、１６チャンネルが描かれているけれども、それは単に説明の目的のためであり、発明を限定する意図はないことを理解することは重要である。同じく、３３，０００馬力の超電導機器設計においては、ステータコイル支持構造６００は９０個のチャンネル６０４1-nを備えており、その各々のチャンネルは２つのステータコイル組立部品５１４1-nを（互いに積み重ねて）備えている。さらに、チャンネル６０４1-nはステータコイル支持構造６００の内側の周囲に位置しているけれども、これは単に説明の目的のためだけあり、これらのチャンネル６０４1-nは構造６００の外側の周囲に位置することもできる。各ステータコイル組立部品５１４1-nは、例えば、ステータコイル組立部品５１４1-nの周囲に巻回されかつ接地されたワイヤなどの接地面６０６によって囲まれている。
【００５４】
ステータコイル支持構造６００は、典型的には、外側環状組立部品５０１によって包囲されている。この組立部品６０１は、典型的には、積層されたシート鋼により構成され、通常、“背鉄”と呼ばれ、ロータ組立部品５１６に対する磁束の復帰通路を提供する。
【００５５】
組立部品６０１は、組立部品１０１を軸方向に沿って貫通する冷却液通路５０８1-nを備えている。これらの冷却液通路６０８1-nは、冷却液循環システム６１０によって、冷却液（例えば、水、オイル、空気、または適当なガス）が組立部品６１０を通して循環することを可能にする。組立部品６０１はステータコイル支持構造６００と熱的に接触し、その熱伝導のため、熱エネルギーがステータコイル支持構造６００から組立部品６０１に伝達される。次いで、対流熱伝達により冷却液通路６０８1-nを通して熱エネルギーが冷却液循環系に伝達される。
【００５６】
空気の熱伝導性は相対的に低いので、エポキシ充填材６１２（例えば、低粘性液体樹脂）がステータコイル組立部品５１４1-nとチャンネル６０４1-nとの間のいかなる空隙を充たすのにも使われる。このエポキシ充填材６１２はこれらの空隙に真空を利用して引き込まれるか、正の圧力を利用して押し込まれるかのどちらかである。
【００５７】
図１２を参照すると、ステータコイル支持構造を製造する方法６２０が説明されている。これは、ステータコイル支持構造がシート状物質から構成され、ステータコイル組立部品を分離する“歯”がそのステータコイル支持構造の一体部品である場合に利用される方法である。
【００５８】
方法６２０には、非磁性の熱伝導シリンダ状構造を形成するために、多層の非磁性の熱伝導シート状物質を積層すること６２２が含まれる。方法６２０には、非磁性の熱伝導シリンダ状構造の回りに放射状に複数の軸方向チャンネルを設けること６２４が含まれる。方法６２０には各チャンネルに一つまたは複数のステータコイル組立部品を配置すること６２６が含まれる。方法６２０には、非磁性の熱伝導シリンダ状構造に軸方向冷却液通路を備えること６２８、ステータコイル組立部品と非磁性の熱伝導シリンダ構造との間にエポキシ充填材を配置すること６３０がさらに含まれる。
【００５９】
図１３を参照すると、ステータコイル支持構造を加工する方法６５０が説明されている。これは、ステータコイル支持構造がシート状物質から構成され、ステータコイル組立部品を分離する“歯”が、そのステータコイル支持構造に加工されたスロットに差し込まれている場合に利用される方法である。
【００６０】
方法６５０には、非磁性の熱伝導シリンダ状構造を形成するために、多層の非磁性の熱伝導シート状物質を積層すること６５２が含まれる。方法６５０には、非磁性の熱伝導シリンダ状構造の回りに放射状に複数の軸方向スロットを備えること６５４、各軸方向スロットにヒートシンク部材が差し込まれること６５６、このようにして、各ヒートシンク部材の間にチャンネルが形成されることが含まれる。方法６５０には各チャンネルに一つまたは複数のステータコイル組立部品を配置すること６５８が含まれる。方法６５０には、非磁性の熱伝導シリンダ状構造に複数の軸方向冷却液通路を備えること６６０、ステータコイル組立部品と非磁性の熱伝導シリンダ状構造との間にエポキシ充填材を配置すること６６２がさらに含まれる。
【００６１】
図１４を参照すると、ステータコイル支持構造を製造する方法７００が示されている。これは、ステータコイル支持構造が鋳造材料から構成され、ステータコイル組立部品を分離する“歯”がそのステータコイル支持構造の一体部品である場合に利用される方法である。
【００６２】
方法７００には、非磁性の熱伝導シリンダ状構造を形成するために、非磁性の熱伝導物質を鋳造すること７０２が含まれる。方法７００には、非磁性の熱伝導シリンダ状構造の回りに放射状に複数の軸方向チャンネルを形成すること７０４、各チャンネルに一つまたは複数のステータコイル組立部品を配置すること７０６が含まれる。方法７００には、非磁性の熱伝導シリンダ状構造に複数の軸方向冷却液通路を備えること７０８、そして、ステータコイル組立部品と非磁性の熱伝導シリンダ状構造との間にエポキシ充填材を配置すること７１０がさらに含まれる。
【００６３】
図１５を参照すると、ステータコイル支持構造を製造する方法７５０が説明されている。これは、ステータコイル支持構造が鋳造材料から構成され、ステータコイル組立部品を分離する“歯”がそのステータコイル支持構造に加工されたスロットに差し込まれている場合に利用される方法である。
【００６４】
方法７５０には、非磁性の熱伝導シリンダ状構造を形成するために、多層の非磁性の熱伝導シート状物質を積層すること７５２、そして、非磁性の熱伝導シリンダ状構造の回りに放射状に複数の軸方向スロットを設けること７５４が含まれる。方法７５０には、各軸方向スロットにヒートシンク部材が差し込まれること７５６、このようにして、ヒートシンクプレートの各対間に一つのチャンネルが形成されることが含まれる。方法７５０には各チャンネルに一つまたは複数のステータコイル組立部品を配置すること７５８が含まれる。方法７５０には、非磁性の熱伝導シリンダ状構造に複数の軸方向冷却液通路を備えること７６０、ステータコイル組立部品と非磁性の熱伝導シリンダ状構造との間にエポキシ充填材を配置すること７６２がさらに含まれる。
【００６５】
今、図１０及び１６を参照すると、ステータコイル支持構造１００’は、実際には非磁性の熱伝導歯６０５1-n’のみから構成されてもよいことが示されている。例えば、外側環状組立部品６０１’（それは、典型的には、積層されたシート鋼により構成され、それゆえ磁性をもつ）は組立部品６０１’の外周まわりに、非磁性の熱伝導歯６０５1-n’を放射状に配置するのに使うことができる。それゆえ、“背鉄”（つまり、外側環状組立部品６０１）は、実際には多数の非磁性の熱伝導歯６０５1-n’から形成されているステータコイル支持構造６０１を支持し、配置するのに使われている。隣り合ったステータコイル間の歯６０５1-n’は非磁性の熱伝導物質により製造されているので、磁気飽和は排除されている。さらに、これらの非磁性の熱伝導歯６０５1-n’を組立部品６０１’に熱的に接触するよう配置しているので、熱エネルギーは容易に歯６０５1-n’から組立部品６０１’に伝達される。
【００６６】
図１７を参照すると、ステータコイル支持構造を加工する方法８００が説明されている。磁性環状組立部品が形成され８０２、そして複数の非磁性の熱伝導ヒートシンク部材が形成される８０４。これらのヒートシンク部材は、磁性環状組立部品の回りに放射状に配置される８０６。これは、隣り合ったヒートシンク部材の各対間にチャンネルを形成させる。一つまたは複数のステータコイル組立部品が各チャンネルに配置される８０８。
【００６７】
複数の非磁性の熱伝導ヒートシンク部材を形成すること８０４には、非磁性の熱伝導ヒートシンク部材を形成するために、多層の非磁性の熱伝導シート状物質を積層すること８１０、もしくは非磁性の熱伝導物質を鋳造すること８１２が含まれる。複数の軸方向冷却液通路は磁性環状組立部品に備えられ８１４、ステータコイル組立部品と非磁性の熱伝導ヒートシンク部材との間にはエポキシ充填材が配置される８１６。
【００６８】
発明の実施形態が多数説明された。しかしながら、この発明の精神や範囲から逸脱しない様々な改良が可能であることが理解される。従って、他の実施形態は、以下の請求項の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】コイル巻線を備えた一層、三相ステータの斜視図である。
【図２】外部らせん型冷却チューブを含めた図１のステータの分解斜視図である。
【図３】図２のステータ及び冷却チューブの断面概略図である。
【図３Ａ】冷却チューブを備えたステータコイルの部分組立部品である。
【図４】ステータ冷却システムの代替実施形態の側断面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ平面に沿った冷却システムの端部断面図である。
【図６】図５の冷却システムの一部Ａについての拡大図である。
【図７】コイル巻線に対するステータ冷却システムについての代替実施形態の斜視図である。
【図８】図７のステータ冷却システムの断面斜視図である。
【図９】図７のステータ冷却システムの端面図である。
【図１０】超電導回転機の側断面図である。
【図１１】図１０の超電導回転機のステータ組立部品の端部断面図である。
【図１２】ステータコイル支持構造を製造する方法のフローチャートである。
【図１３】ステータコイル支持構造を製造する別の方法のフローチャートである。
【図１４】ステータコイル支持構造を製造する別の方法のフローチャートである。
【図１５】ステータコイル支持構造を製造する別の方法のフローチャートである。
【図１６】図１０の超電導回転機のステータ組立部品の別の実施形態の端部断面図である。
【図１７】そのステータコイル支持構造を製造する別の方法のフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図３Ａ】
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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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【図１７】
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【国際調査報告】
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