(57)【要約】ステータアセンブリを備えた超伝導機。ステータアセンブリは、第１の所定の長さの少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリを有する。ロータアセンブリは、このステータアセンブリ内で回転するように構成され、ギャップによりステータアセンブリから離間している。ロータアセンブリは、動作中にステータアセンブリをリンクする磁束を発生する、少なくとも１つの超伝導ロータ巻線アセンブリを有する。ロータアセンブリは、第１の所定の長さより短い第２の所定の長さの非同期磁界濾過シールドを有する。このシールドは、ステータアセンブリとロータアセンブリとの間に位置する。
2004522399.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超伝導回転機であって、
第１の所定の長さの少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリを有するステータアセンブリと；
前記ステータアセンブリ内で回転するように構成され、ギャップにより前記ステータアセンブリから離間しているロータアセンブリであって、動作中に前記ステータアセンブリをリンクする磁束を発生する少なくとも１つの超伝導ロータ巻線アセンブリを有するロータアセンブリと；を備え、
前記ロータアセンブリは、前記第１の所定の長さより短い第２の所定の長さの非同期磁界濾過シールドを有し、該シールドが前記ステータアセンブリと前記ロータアセンブリとの間に位置する、超伝導回転機。
【請求項２】
請求項１記載の超伝導機において、前記非同期磁界濾過シールドが、非磁気材料から作られている超伝導機。
【請求項３】
請求項２記載の超伝導機において、前記非磁気材料が銅である超伝導機。
【請求項４】
請求項２記載の超伝導機において、前記非磁気材料がアルミニウムである超伝導機。
【請求項５】
請求項１記載の超伝導機において、前記第１の所定の長さが前記第２の所定の長さより差分長だけ長い超伝導機。
【請求項６】
請求項５記載の超伝導機において、前記差分長が、前記第１の所定の長さのある割合である超伝導機。
【請求項７】
請求項５記載の超伝導機において、前記差分長が、前記第２の所定の長さのある割合である超伝導機。
【請求項８】
請求項５記載の超伝導機において、前記差分長が、一定の長さである超伝導機。
【請求項９】
請求項１記載の超伝導機において、前記少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリが、銅である非超伝導材料から作られている超伝導機。
【請求項１０】
請求項１記載の超伝導機において、前記少なくとも１つの超伝導ロータ巻線アセンブリが、高温超伝導材料から作られている超伝導機。
【請求項１１】
請求項１０記載の超伝導機において、前記高温超伝導材料が、タリウムーバリウム−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、およびイットリウム−バリウム−銅−酸化物からなるグループから選択される超伝導機。
【請求項１２】
請求項１記載の超伝導機において、前記少なくとも１つの超伝導ロータ巻線アセンブリを冷却するための冷却システムをさらに備える超伝導機。
【請求項１３】
請求項１記載の超伝導機において、前記少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリが、中央部分と、該中央部分の両遠位端部に位置する一組の座巻部分とを含む超伝導機。
【請求項１４】
請求項１３記載の超伝導機において、前記非同期磁界濾過シールドが、前記少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリの前記中央部分と前記少なくとも１つの超伝導ロータ巻線アセンブリとの間に位置しており、前記少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリの前記座巻部分が、前記非同期磁界濾過シールドを越えて延びる超伝導機。
【請求項１５】
超伝導機を小さくしコストを低減しつつ、十分なレベルの初期過渡リアクタンスを維持する方法であって、
第１の所定の長さの少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリを有するステータアセンブリを製造するステップと；
前記ステータアセンブリ内で回転するように構成され、ギャップにより前記ステータアセンブリから離間している、動作中に前記ステータアセンブリをリンクする磁束を発生する少なくとも１つの超伝導ロータ巻線アセンブリを有するロータアセンブリを製造するステップと；
前記第１の所定の長さより短い第２の所定の長さの非同期磁界濾過シールドを、前記ステータアセンブリと前記ロータアセンブリとの間に配置するステップと；
前記ステータアセンブリと前記ロータアセンブリとの間のギャップを、機械的に許容可能な最小限度まで狭くするステップと；から成る方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の方法において、前記非同期磁界濾過シールドを、前記ロータアセンブリにしっかりと固定するステップをさらに含む方法。
【請求項１７】
請求項１５記載の方法において、前記少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリが、中央部分と、前記中央部分の両遠位端部に位置する一組の座巻部分とを含み、非同期磁界濾過シールドを配置するステップが、
前記非同期磁界濾過シールドを、前記少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリの中央部分と、前記少なくとも１つの超伝導ロータ巻線アセンブリとの間に配置するステップと、
前記少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリの座巻部分を、前記非同期磁界濾過シールドを越えて延長するステップとを含む方法。
【請求項１８】
超伝導機で十分なレベルの初期過渡リアクタンスを維持する方法であって、
第１の所定の長さの少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリを有するステータアセンブリを製造するステップと；
前記ステータアセンブリ内で回転するように構成され、ギャップにより前記ステータアセンブリから離間している、動作中に前記ステータアセンブリをリンクする磁束を発生する少なくとも１つの超伝導ロータ巻線アセンブリを有するロータアセンブリを製造するステップと；
前記第１の所定の長さより短い第２の所定の長さの非同期磁界濾過シールドを、前記ステータアセンブリと前記ロータアセンブリとの間に配置するステップと；から成る方法。
【請求項１９】
請求項１８記載の方法において、前記非同期磁界濾過シールドを、前記ロータアセンブリにしっかりと固定するステップをさらに含む方法。
【請求項２０】
請求項１８記載の方法において、前記少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリが、中央部分と、前記中央部分の両遠位端部に位置する一組の座巻部分とを含み、非同期磁界濾過シールドを配置するステップが、
前記非同期磁界濾過シールドを、前記少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリの中央部分と前記少なくとも１つの超伝導ロータ巻線アセンブリとの間に配置するステップと、
前記少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリの座巻部分を、前記非同期磁界濾過シールドを越えて延長するステップとを含む方法。
【請求項２１】
超伝導回転機であって、
第１の所定の長さの中央部分と前記中央部分の両遠位端部に位置する一組の座巻部分を含む少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリを含むステータアセンブリと；
前記ステータアセンブリ内で回転するように構成され、ギャップにより前記ステータアセンブリから離間している、動作中に前記ステータアセンブリをリンクする磁束を発生する少なくとも１つの超伝導ロータ巻線アセンブリを含むロータアセンブリと；を備え、前記ロータアセンブリは、前記第１の所定の長さより短い第２の所定の長さの非同期磁界濾過シールドを有し、該シールドが前記ステータアセンブリと前記ロータアセンブリとの間に位置し；
前記非同期磁界濾過シールドが、前記少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリの中央部分と、前記少なくとも１つの超伝導ロータ巻線アセンブリとの間に位置しており、前記少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリの前記座巻部分が、前記非同期磁界濾過シールドを越えて延びる超伝導回転機。
【請求項２２】
請求項２１記載の超伝導機において、前記非同期磁界濾過シールドが、非磁気材料から作られている超伝導機。
【請求項２３】
請求項２２記載の超伝導機において、前記非磁気材料が銅である超伝導機。
【請求項２４】
請求項２２記載の超伝導機において、前記非磁気材料がアルミニウムである超伝導機。
【請求項２５】
請求項２１記載の超伝導機において、前記第１の所定の長さが、前記第２の所定の長さより差分長だけ長い超伝導機。
【請求項２６】
請求項２５記載の超伝導機において、前記差分長が、前記第１の所定の長さのある割合である超伝導機。
【請求項２７】
請求項２５記載の超伝導機において、前記差分長が、前記第２の所定の長さのある割合である超伝導機。
【請求項２８】
請求項２５記載の超伝導機において、前記差分長が、一定の長さである超伝導機。
【請求項２９】
請求項２１記載の超伝導機において、前記少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリが、銅である非超伝導材料から作られている超伝導機。
【請求項３０】
請求項２１記載の超伝導機において、前記少なくとも１つの超伝導ロータ巻線アセンブリが、高温超伝導材料から作られている超伝導機。
【請求項３１】
請求項３０記載の超伝導機において、前記高温超伝導材料が、タリウムーバリウム−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、およびイットリウム−バリウム−銅−酸化物からなるグループから選択される超伝導機。
【請求項３２】
請求項２１記載の超伝導機において、前記少なくとも１つの超伝導ロータ巻線アセンブリを冷却するための冷却システムをさらに備える超伝導機。
【請求項３３】
前記ステータアセンブリと前記ロータアセンブリとの間に位置する第１の所定の長さの非同期磁界濾過シールドを有する超伝導ロータアセンブリを収容するように構成されたステータアセンブリであって、
前記第１の所定の長さより長い第２の所定の長さの少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリを備えるステータアセンブリ。
【請求項３４】
請求項３３記載のステータアセンブリにおいて、前記少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリが、中央部分と、前記中央部分の両遠位端部に位置する一組の座巻部分とを含むステータアセンブリ。
【請求項３５】
請求項３４記載のステータアセンブリにおいて、前記非同期磁界濾過シールドが、前記少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリの前記中央部分と、前記少なくとも１つの超伝導ロータアセンブリとの間に位置しており、前記少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリの前記座巻部分が、前記非同期磁界濾過シールドを越えて延びるステータアセンブリ。
【請求項３６】
請求項３３記載のステータアセンブリにおいて、前記非同期磁界濾過シールドが、非磁気材料から作られているステータアセンブリ。
【請求項３７】
請求項３６記載のステータアセンブリにおいて、前記非磁気材料が銅であるステータアセンブリ。
【請求項３８】
請求項３６記載のステータアセンブリにおいて、前記非磁気材料がアルミニウムであるステータアセンブリ。
【請求項３９】
超伝導回転機であって、
中央部分と前記中央部分の両遠位端部に位置する一組の座巻部分とを含む少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリを有するステータアセンブリと；
前記ステータアセンブリ内で回転するように構成され、ギャップにより前記ステータアセンブリから離間している超伝導ロータアセンブリとを備え；前記ロータアセンブリは、前記ステータアセンブリと前記ロータアセンブリとの間に位置する非同期磁界濾過シールドを有し；
前記少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリの前記座巻部分の少なくとも１つが、前記非同期磁界濾過シールドから外側に半径方向にフレア状に広がっており、そのため、前記座巻部分と前記非同期磁界濾過シールドとの間に広がったギャップが形成されている；超伝導回転機。
【請求項４０】
請求項３９記載の超伝導機において、前記広がったギャップが、前記ギャップの２〜３倍の大きさである超伝導機。
【請求項４１】
請求項３９記載の超伝導機において、前記少なくとも１つの各ステータ・コイルアセンブリが内面と外面とを有し、前記内面が前記非同期磁界濾過シールドの近くに位置する超伝導機。
【請求項４２】
請求項４１記載の超伝導機において、前記少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリの前記座巻部分の前記外面の周囲に円周方向に位置する磁束戻り経路をさらに備えた超伝導機。
【請求項４３】
請求項４２記載の超伝導機において、前記磁束戻り経路が、磁気材料から作られている超伝導機。
【請求項４４】
請求項４３記載の超伝導機において、前記磁気材料が、積層薄鋼板である超伝導機。
【請求項４５】
請求項３９記載の超伝導機において、前記非同期磁界濾過シールドが、非磁気材料から作られている超伝導機。
【請求項４６】
請求項４５記載の超伝導機において、前記非磁気材料が銅である超伝導機。
【請求項４７】
請求項４６記載の超伝導機において、前記非磁気材料がアルミニウムである超伝導機。
【請求項４８】
請求項３９記載の超伝導機において、前記少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリが、銅である非超伝導材料から作られている超伝導機。
【請求項４９】
請求項３９記載の超伝導機において、前記超伝導ロータアセンブリが、動作中に前記ステータアセンブリをリンクする磁束を発生する少なくとも１つの超伝導ロータ巻線アセンブリを有する超伝導機。
【請求項５０】
請求項４９記載の超伝導機において、前記少なくとも１つの超伝導ロータ巻線アセンブリが、高温超伝導材料から作られている超伝導機。
【請求項５１】
請求項５０記載の超伝導機において、前記高温超伝導材料が、タリウムーバリウム−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、およびイットリウム−バリウム−銅−酸化物からなるグループから選択される超伝導機。
【請求項５２】
請求項３９記載の超伝導機において、前記超伝導ロータアセンブリを冷却するための冷却システムをさらに備えた超伝導機。
【請求項５３】
請求項３９記載の超伝導機において、前記少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリの前記座巻部分の両方が、前記非同期磁界濾過シールドから外側に半径方向にフレア状に広がっている超伝導機。
【請求項５４】
請求項３９記載の超伝導機において、前記少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリの前記座巻部分の一方が前記非同期磁界濾過シールドから外側に半径方向にフレア状に広がっており、前記座巻部分の他方がフレア状に広がっていない超伝導機。
【請求項５５】
請求項５４記載の超伝導機において、前記非フレア座巻部分が、前記非同期磁界濾過シールドと隣接している超伝導機。
【請求項５６】
請求項５４記載の超伝導機において、前記非フレア座巻部分が、前記非同期磁界濾過シールドを越えて延びる超伝導機。
【請求項５７】
超伝導回転機であって、
中央部分と該中央部分の両遠位端部に位置する一組の座巻部分とを含む第１の所定の長さの少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリを有するステータアセンブリと；
前記ステータアセンブリ内で回転するように構成され、ギャップにより前記ステータアセンブリから離間している超伝導ロータアセンブリと；を備え、前記ロータアセンブリは、前記第１の所定の長さより短い第２の所定の長さの非同期磁界濾過シールドを有し、該シールドが前記ステータアセンブリと前記ロータアセンブリとの間に位置し；
前記少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリの前記座巻部分のうちの少なくとも１つが、前記非同期磁界濾過シールドから外側に半径方向にフレア状に広がっており、そのため、前記座巻部分と前記非同期磁界濾過シールドとの間に広がったギャップが形成されている；超伝導回転機。
【請求項５８】
請求項５７記載の超伝導機において、前記広がったギャップが、前記ギャップの２〜３倍の大きさである超伝導機。
【請求項５９】
請求項５７記載の超伝導機において、前記少なくとも１つの各ステータ・コイルアセンブリが内面と外面とを有し、前記内面が前記非同期磁界濾過シールドの近くに位置する超伝導機。
【請求項６０】
請求項５９記載の超伝導機において、前記少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリの前記座巻部分の前記外面の周囲に円周方向に位置する磁束戻り経路をさらに備えた超伝導機。
【請求項６１】
請求項６０記載の超伝導機において、前記磁束戻り経路が、磁気材料から作られている超伝導機。
【請求項６２】
請求項６１記載の超伝導機において、前記磁気材料が、積層薄鋼板である超伝導機。
【請求項６３】
請求項５７記載の超伝導機において、前記非同期磁界濾過シールドが、非磁気材料から作られている超伝導機。
【請求項６４】
請求項６３記載の超伝導機において、前記非磁気材料が銅である超伝導機。
【請求項６５】
請求項６３記載の超伝導機において、前記非磁気材料がアルミニウムである超伝導機。
【請求項６６】
請求項５７記載の超伝導機において、前記第１の所定の長さが、前記第２の所定の長さより差分長だけ長い超伝導機。
【請求項６７】
請求項６６記載の超伝導機において、前記差分長が、前記第１の所定の長さのある割合である超伝導機。
【請求項６８】
請求項６６記載の超伝導機において、前記差分長が、前記第２の所定の長さのある割合である超伝導機。
【請求項６９】
請求項６６記載の超伝導機において、前記差分長が、一定の長さである超伝導機。
【請求項７０】
請求項５７記載の超伝導機において、前記少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリが、銅である非超伝導材料から作られている超伝導機。
【請求項７１】
請求項５７記載の超伝導機において、前記超伝導ロータアセンブリが、動作中に前記ステータアセンブリをリンクする磁束を発生する少なくとも１つの超伝導ロータ巻線アセンブリを有する超伝導機。
【請求項７２】
請求項７１記載の超伝導機において、前記少なくとも１つの超伝導ロータ巻線アセンブリが、高温超伝導材料から作られている超伝導機。
【請求項７３】
請求項７２記載の超伝導機において、前記高温超伝導材料が、タリウムーバリウム−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、およびイットリウム−バリウム−銅−酸化物からなるグループから選択される超伝導機。
【請求項７４】
請求項５７記載の超伝導機において、前記少なくとも１つの超伝導ロータ巻線アセンブリを冷却するための冷却システムをさらに備えた超伝導機。
【請求項７５】
請求項５７記載の超伝導機において、前記少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリの前記座巻部分の両方が、前記非同期磁界濾過シールドから外側に半径方向にフレア状に広がっている超伝導機。
【請求項７６】
請求項５７記載の超伝導機において、前記少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリの前記座巻部分の一方が前記非同期磁界濾過シールドから外側に半径方向にフレア状に広がっており、前記座巻部分の他方がフレア状に広がっていない超伝導機。
【請求項７７】
請求項７６記載の超伝導機において、前記非フレア座巻部分が、前記非同期磁界濾過シールドと隣接している超伝導機。
【請求項７８】
請求項７６記載の超伝導機において、前記非フレア座巻部分が、前記非同期磁界濾過シールドを越えて延びる超伝導機。
【請求項７９】
超伝導機を小さくしコストを低減しつつ、十分なレベルの初期過渡リアクタンスを維持する方法であって、
中央部分と該中央部分の両遠位端部に位置する一組の座巻部分とを含む少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリを有するステータアセンブリを製造するステップと；
前記ステータアセンブリ内で回転するように構成され、ギャップにより前記ステータアセンブリから離間している超伝導ロータ巻線アセンブリを製造するステップと；
非同期磁界濾過シールドを前記ステータアセンブリと前記ロータアセンブリとの間に配置するステップと；
前記少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリの座巻部分を、前記非同期磁界濾過シールドから外側に半径方向に広げ、それにより、前記座巻部分と前記非同期磁界濾過シールドとの間に広がったギャップを形成するステップと；
前記ステータアセンブリと前記ロータアセンブリとの間のギャップを、機械的に許容可能な最小限度まで狭くするステップと；から成る方法。
【請求項８０】
請求項７９記載の方法において、前記非同期磁界濾過シールドを前記ロータアセンブリにしっかりと固定するステップをさらに含む方法。
【請求項８１】
請求項７９記載の方法において、前記少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリの前記座巻部分の前記外面の周囲に円周方向に位置する磁束戻り経路を配置するステップをさらに含む方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（政府の権利）
本発明は、米国の海軍研究所の契約番号：Ｎ０００１４−００−Ｃ−０４８６として米国政府の支援下で行われた。米国政府は、本発明の権利に関して一定の権利を有することができる。
【０００２】
（技術分野）
本発明は超伝導機に関する。
（発明の背景）
１９６０年代前半から、超伝導空心同期電気機械の開発が行われている。それらの機械での超伝導巻線の使用により、巻線により発生される電界起電力は大幅に増大し、機械の磁束密度および電力密度も増大した。
【０００３】
初期の超伝導機は、ＮｂＺｒまたはＮｂＴｉ、またのちにはＮｂ３Ｓｎのような低温超伝導（ＬＴＳ）材料で巻かれた界磁巻線を備えていた。界磁巻線は、固定液化装置からの液体ヘリウムにより冷却された。液体ヘリウムは、機械のロータに送られ、その後、巻線を冷却すべく液体ヘリウムの潜熱および顕熱を使用するために気化された。この方法は、非常に大型の同期機械の場合にだけ有効できることが分かっている。１９８０年代に高温超伝導（ＨＴＳ）材料が開発されると、これらの機械の冷却要件は非常に緩和され、もっと小型の超伝導機が実用化されるようになった。
【０００４】
超伝導機においては、効率と大きさが非常に重要な問題である。超伝導機を小さくする１つの方法は、界磁巻線とステータ巻線との間のエアギャップを狭くすることである。都合の悪いことに、超伝導ロータ巻線は、通常、ステータ巻線での非同期磁界の有害な影響を最小限度に低減するためにある形式の金属シールドを使用するので、このエアギャップが狭くなると、ステータ巻線がこの金属シールドに接近し、初期過渡リアクタンスが低減する。このように初期過渡リアクタンスが低減すると、故障した場合、超伝導機の制動トルク電流が増大することになる。
【０００５】
（発明の概要）
本発明の１態様によれば、超伝導回転機はステータアセンブリを備えている。このステータアセンブリは、第１の所定の長さの少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリを有する。ロータアセンブリは、このステータアセンブリ内で回転するように構成され、ギャップによりステータアセンブリから離間している。ロータアセンブリは、動作中にステータアセンブリをリンクする磁束を発生する、少なくとも１つの超伝導ロータ巻線アセンブリを有する。ロータアセンブリは、第１の所定の長さより短い第２の所定の長さの非同期磁界濾過シールドを有する。このシールドは、ステータアセンブリとロータアセンブリとの間に位置する。
【０００６】
下記の機能の中の１つまたはそれ以上を含むこともできる。非同期磁界濾過シールドは、銅またはアルミニウムのような非磁性材料から作られる。第１の所定の長さは、第２の所定の長さより長い差分長であり、そのため、この差分長は、第１の所定の長さのある割合であっても、第２の所定の長さのある割合であっても、または固定長さであってもよい。ステータ・コイルアセンブリは、銅の非超伝導材料から作られる。ロータ巻線アセンブリは、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、およびイットリウム−バリウム−銅−酸化物のような高温超伝導材料から作られる。超伝導機はさらに、超伝導ロータ巻線アセンブリを冷却するための冷却システムを備える。ステータ・コイルアセンブリは、中央部分と、中央部分の両遠位端部に位置する一組の座巻部分を含む。非同期磁界濾過シールドは、ステータ・コイルアセンブリの中央部分と超伝導ロータ巻線アセンブリとの間に位置する。ステータ・コイルアセンブリの座巻部分は、非同期磁界濾過シールドを越えて延びる。
【０００７】
本発明のさらなる態様によれば、超伝導機で十分なレベルの初期過渡リアクタンスを維持する方法は、第１の所定の長さの少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリを有するステータアセンブリを製造することを含む。該方法は、ステータアセンブリ内で回転するように構成され、ギャップによりステータアセンブリから離間しているロータアセンブリを製造する。ロータアセンブリは、動作中にステータアセンブリをリンクする磁束を発生する、少なくとも１つの超伝導ロータ巻線アセンブリを有する。該方法は、第１の所定の長さより短い第２の所定の長さの非同期磁界濾過シールドを、ステータアセンブリとロータアセンブリとの間に配置する。さらに、超伝導機を最小にしたい場合には、本発明の方法は、ステータアセンブリとロータアセンブリとの間のギャップを機械的に許容可能な最小限度まで狭くする。
【０００８】
下記の機能の中の１つまたはそれ以上を含むことができる。上記方法は、非同期磁界濾過シールドをロータアセンブリまたはステータアセンブリにしっかりと固定することを含む。ステータ・コイルアセンブリは、中央部分と、中央部分の両遠位端部に位置する一組の座巻部分を含む。非同期磁界濾過シールドの配置は、非同期磁界濾過シールドをステータ・コイルアセンブリの中央部分と超伝導ロータ巻線アセンブリとの間へ配置するステップと、少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリの座巻部分を、非同期磁界濾過シールドを越えて延長するステップとを含む。
【０００９】
本発明のさらなる態様によれば、ステータアセンブリは、第１の所定の長さの非同期磁界濾過シールドを有する超伝導ロータアセンブリを収容するように構成される。ステータアセンブリは、第１の所定の長さより長い第２の所定の長さの少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリを有する。シールドは、ステータアセンブリとロータアセンブリとの間に位置する。
【００１０】
本発明の他の態様によれば、超伝導回転機はステータアセンブリを含む。このステータアセンブリは、中央部分と、中央部分の両遠位端部に位置する一組の座巻部分とを有する少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリを含む。超伝導ロータアセンブリは、ステータアセンブリ内で回転するように構成され、ギャップによりステータアセンブリから離間している。ロータアセンブリは、ステータアセンブリとロータアセンブリとの間に位置する非同期磁界濾過シールドを含む。少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリの座巻部分のうちの少なくとも１つが、非同期磁界濾過シールドから半径方向に外側にフレア状に広がっている。これにより、座巻部分と非同期磁界濾過シールドとの間のギャップが広くなる。
【００１１】
下記の機能の中の１つまたはそれ以上を含むことができる。上記の広くなったギャップは、ギャップの２〜３倍の大きさである。少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリは、１つの内面と１つの外面とを有する。内面は、非同期磁界濾過シールドの近くに位置している。超伝導機はさらに、少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリの座巻部分の外面の周囲に円周方向に位置する磁束戻り経路を備えている。磁束戻り経路は磁気材料で作られる。磁気材料は積層薄鋼板である。非同期磁界濾過シールドは非磁気材料から作られる。非磁気材料は銅である。非磁気材料はアルミニウムである。少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリは、銅である非超伝導材料から作られる。超伝導ロータアセンブリは、動作中にステータアセンブリをリンクする磁束を発生する、少なくとも１つの超伝導ロータ巻線アセンブリを有する。少なくとも１つの超伝導ロータ巻線アセンブリは高温超伝導材料から作られる。高温超伝導材料は、タリウムーバリウム−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、およびイットリウム−バリウム−銅−酸化物からなるグループから選択される。超伝導機はさらに、超伝導ロータアセンブリを冷却するための冷却システムを備える。少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリの両方の座巻部分は、非同期磁界濾過シールドから半径方向に外側にフレア状に広がっている。少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリの座巻部分の一方は非同期磁界濾過シールドから半径方向に外側にフレア状に広がっており、他方の座巻部分はフレア状に広がっていない。非フレア座巻部分は、非同期磁界濾過シールドに隣接している。非フレア座巻部分は、非同期磁界濾過シールドを越えて延びる。
【００１２】
本発明のさらなる態様によれば、超伝導回転機はステータアセンブリを有する。ステータアセンブリは、第１の所定の長さの少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリを有する。少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリは、中央部分と、中央部分の両遠位端部に位置する一組の座巻部分を含む。超伝導ロータアセンブリは、ステータアセンブリ内で回転するように構成され、ギャップによりステータアセンブリから離間している。ロータアセンブリは、第１の所定の長さより短い第２の所定の長さの非同期磁界濾過シールドを有する。このシールドは、ステータアセンブリとロータアセンブリとの間に位置する。少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリの座巻部分のうちの少なくとも１つは、非同期磁界濾過シールドから半径方向に外側にフレア状に広がっている。これにより、座巻部分と非同期磁界濾過シールドとの間のギャップが広くなる。
【００１３】
下記の機能の中の１つまたはそれ以上を含むことができる。上記の広くなったギャップは、ギャップの２〜３倍の大きさである。少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリは、１つの内面と１つの外面とを有する。内面は、非同期磁界濾過シールドの近くに位置している。超伝導機はさらに、少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリの座巻部分の外面の周囲に円周方向に位置する磁束戻り経路を備えている。磁束戻り経路は磁気材料で作られる。磁気材料は積層薄鋼板である。非同期磁界濾過シールドは非磁気材料から作られる。非磁気材料は銅である。非磁気材料はアルミニウムである。第１の所定の長さは、第２の所定の長さより長く差分長である。この差分長は、第１の所定の長さのある割合であっても、第２の所定の長さのある割合であっても、または固定長さであってもよい。少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリは銅である非超伝導材料から作られる。超伝導ロータアセンブリは、動作中にステータアセンブリをリンクする磁束を発生する、少なくとも１つの超伝導ロータ巻線アセンブリを有する。少なくとも１つの超伝導ロータ巻線アセンブリは高温超伝導材料から作られる。高温超伝導材料は、タリウムーバリウム−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、およびイットリウム−バリウム−銅−酸化物からなるグループから選択される。超伝導機はさらに、少なくとも１つの超伝導ロータ巻線アセンブリを冷却するための冷却システムを備える。少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリの両方の座巻部分は、非同期磁界濾過シールドから半径方向に外側にフレア状に広がっている。少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリの座巻部分の一方は非同期磁界濾過シールドから半径方向に外側にフレア状に広がっており、他方の座巻部分はフレア状に広がっていない。非フレア座巻部分は、非同期磁界濾過シールドに隣接している。非フレア座巻部分は、非同期磁界濾過シールドを越えて延びる。
【００１４】
本発明のさらなる態様によれば、超伝導機を小さくしコストを低減しつつ、十分なレベルの初期過渡リアクタンスを維持する方法は、ステータアセンブリを製造することを含む。ステータアセンブリは、中央部分と、中央部分の両遠位端部に位置する一組の座巻部分を有する少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリを含む。該方法は、ステータアセンブリ内で回転するように構成され、ギャップによりステータアセンブリから離間している超伝導ロータアセンブリを製造する。次に、該方法は、ステータアセンブリとロータアセンブリの間に非同期磁界濾過シールドを配置する。該方法は、少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリの座巻部分を、非同期磁界濾過シールドから半径方向に外側に広げ、そのため、座巻部分と非同期磁界濾過シールドとの間のギャップが広くなる。次に、該方法は、ステータアセンブリとロータアセンブリとの間のギャップを機械的に許容可能な最小限度まで狭くする。
【００１５】
下記の機能の中の１つまたはそれ以上を含むことができる。上記方法は、非同期磁界濾過シールドをロータアセンブリにしっかりと固定する。
本発明の以上の態様は、１つまたはそれ以上の利点を提供することができる。超伝導機の効率は、ステータアセンブリとロータアセンブリとの間のギャップを狭くすることにより向上させることができる。この効率は、初期過渡リアクタンスを許容できるレベルに維持しながら向上することができる。初期過渡リアクタンスを許容することができるレベルに維持することにより、この効率的な超伝導機が故障中に受ける制動トルクを妥当なレベルに維持することができる。制動トルクのこの低減により、ロータのトルクチューブに関連する設計基準を簡略化することができる。
【００１６】
本発明の１つまたはそれ以上の実施形態を、添付の図面および以下の説明で詳細に説明する。本発明の他の特徴、目的および利点は、以下の説明と図面、ならびに特許請求の範囲から理解することができるだろう。
図面中の同様な参照符号は、同様な要素を示す。
【００１７】
（発明の詳細な説明）
図１を参照すると、超伝導回転機１０は、少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリ１４１−ｎを内蔵したステータアセンブリ１２を備える。当該技術分野で周知のように、ステータアセンブリが内蔵しているステータ・コイルアセンブリ１４１−ｎの特定の数は、機械が単相機械であるか多相機械であるか等のような種々の設計基準によって異なる。例えば、ある約２．４６×１０７ワット（３３，０００馬力）の超伝導機設計の場合には、ステータアセンブリ１２は、１８０個のステータ・コイルアセンブリ１４１−ｎを含む。
【００１８】
ロータアセンブリ１６はステータアセンブリ１２内で回転する。ステータアセンブリ１２のように、ロータアセンブリ１６は、少なくとも１つのロータ巻線アセンブリ１８１−ｎを含む。同じ約２．４６×１０７ワット（３３，０００馬力）の超伝導機設計の場合には、ロータアセンブリ１６は１２個のロータ巻線アセンブリ１８１−ｎを含む。これらのロータ巻線アセンブリは、動作中に、ロータアセンブリ１６とステータアセンブリ１２とをリンクする磁束を発生する。
【００１９】
超伝導回転機１０の動作中、平衡多相電圧２０（通常は三相電圧である）が、ステータ・コイルアセンブリ１４１−ｎに供給される。この電圧により、機械１０は、供給電圧２０の周波数に比例する、その動作速度に加速される。それ故、供給電圧２０の周波数を一定に保持した場合には、機械１０（すなわち、ロータアセンブリ１６）は、一定の（または、同期）速度で回転する。この現在回転しているロータアセンブリ１６が発生するトルクは、トルクチューブ２２および出力シャフト２４を通して、負荷２１（例えば、ボートの推進シャフト、生産ラインのコンベア・ベルト、ディーゼル機関車の駆動輪等）に送られる。
【００２０】
出力シャフト２４は、一組のベアリングプレート２６，２８により支持される。超伝導回転機１０の駆動端部３０上のベアリングプレート２６は、出力シャフト２４が通る通路３２を有する。ベアリングプレート２６，２８はロータアセンブリ１６をステータアセンブリ１２内の正しい位置に位置させるので、ロータアセンブリ１６は、これらアセンブリ間に正しいギャップ「ｇ」を維持しながら、ステータアセンブリ１２内で自由に回転することができる。
【００２１】
超伝導回転機１０の動作中、磁界エネルギー３４は、スリップリング／回転ディスクアセンブリ３５を通して、ロータ巻線アセンブリ１８１−ｎに供給される。この信号は直流電流であってもよい。ロータ巻線アセンブリ１８１−ｎは、ロータアセンブリ１６とステータアセンブリ１２とをリンクするのに必要な磁界（および磁束）を発生するのに直流電流を必要とする。それ故、磁界エネルギー３４を交流電流の形で供給する場合には、交流電流を直流電流に変換するために、整流器／サイリスタ回路（図示せず）が使用される。
【００２２】
ステータ・コイルアセンブリ１４１−ｎは、非超伝導の銅コイルアセンブリであり、ロータ巻線アセンブリ１８１−ｎは、ＨＴＳ（高温超伝導体）巻線またはＬＴＳ（低温超伝導体）巻線を内蔵する超伝導アセンブリである。ＬＴＳ導体の例としては、ニオブ−ジルコニウム、ニオブ−チタン、およびニオブ−スズ等がある。ＨＴＳ導体の例としては、タリウムーバリウム−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、およびイットリウム−バリウム−銅−酸化物がある。
【００２３】
これらの超伝導導体は、低温で動作している場合だけその超伝導特性を発揮するため、超伝導機１０は冷却システム３６を内蔵している。当該技術分野で周知のように、冷却システム３６は、通常、ロータ巻線アセンブリ１８１−ｎの動作温度を、導体がその超伝導特性を発揮することができる十分低い温度に維持するある種の極低温クーラーの形をしていている。ロータ巻線アセンブリ１８１−ｎを冷却システム３６で冷却状態に維持しなければならないので、トルクチューブ２２は、Ｇ−１０フェノール系または織物ガラス・エポキシのような、強度が高く、熱伝導性の低い材料から作られ得る。
【００２４】
ロータアセンブリ１６は、ステータアセンブリ１２とロータアセンブリ１６との間に位置する非同期磁界濾過シールド３８を有する。ロータアセンブリ１６は、通常、円筒形であるため、非同期磁界濾過シールド３８も通常円筒形をしている。ステータアセンブリ１２は、通常、三相交流電力２０（通常、６０ヘルツ）の供給を受ける。この交流電力は、円筒形のステータアセンブリ１２の軸を中心にして回転する回転磁界を発生する。すでに説明したように、ステータアセンブリ１２に供給される三相交流電力２０の周波数は、比例的に、超伝導機１０の回転速度を制御する。交流信号は、当然、その一次周波数（例えば、６０ヘルツ信号の奇数倍）の高調波を含んでいるため、これらの非同期磁界からロータアセンブリ１６のロータ巻線アセンブリ１８１−ｎをシールドすることが望ましい。それ故、ロータアセンブリ１６に取り付けられている非同期磁界濾過シールド３８は、三相交流電力２０中に存在するそれらの高調波が発生する非同期磁界から、ロータ巻線アセンブリ１８１−ｎを保護（またはシールド）する。非磁気材料（例えば、銅、アルミニウム等）から作られている非同期磁界濾過シールド３８は、ロータ巻線アセンブリ１８１−ｎを完全に保護およびシールドするのに十分な長さ（Ｌｓｈｉｅｌｄ）を有するていなければならない。好ましい実施形態の場合には、非同期磁界濾過シールド３８は、６０６１Ｔ６構造アルミニウムから作られる。シールド３８の厚さは、通常２〜１２０ヘルツの範囲内の、ステータアセンブリ１２に供給される三相交流電力２０の周波数に反比例して変化する。通常、シールド３８の厚さは、この供給周波数により異なるが、１．２７〜７．６２ｃｍ（１／２〜３インチ）の範囲内にある。
【００２５】
すでに説明したように、ギャップ「ｇ」が、ステータアセンブリ１２とロータアセンブリ１６（非同期磁界濾過シールド３８を含む）との間に位置している。超伝導回転機１０を小さくするためには、このギャップまたは隙間を許容値の最低限度まで狭くすることが望ましい。同じ約２．４６×１０７ワット（３３，０００馬力）の超伝導機の場合には、このギャップ「ｇ」は、２．５４ｃｍ（１インチ）以上である。より詳細に説明すると、磁束鎖交数を最大限度まで増大したために、ギャップ「ｇ」を最小限度に狭くしたときに機械１０のサイズは最も小さくなる。都合の悪いことに、ギャップ「ｇ」が最も狭くなると、シールド３８は、ステータ・コイルアセンブリ１４１−ｎの巻線に非常に接近する。当該技術分野で周知のように、巻線を導体面の近くに置くと、これらの巻線の皮相インダクタンス（すなわち、初期過渡リアクタンス）は減少する。このような減少が起こると、故障の場合（例えば、ステータアセンブリ１２のすべての位相がアースした場合）に、ロータアセンブリ１６およびトルクチューブ２２が受ける制動トルクが増大する。トルクチューブ２２は非金属の断熱材で作られ得るので、そのような制動トルクの増大は、超伝導回転機１０では望ましくない状況である。
【００２６】
さらに、上記故障に関して、故障の場合（すなわち、ステータアセンブリ１２のすべての位相がアースした場合）には、超伝導回転機１０が本質的に発電機として機能することに注意することが重要である。さらに、ステータアセンブリ１２のすべての位相がアースしているので、ステータ巻線の初期過渡リアクタンスは、これらの巻線を通る電流の量を制限する唯一のインピーダンスとなる。それ故、初期過渡リアクタンスは、ゼロに向かって減少し、故障の場合、ステータアセンブリ１２を循環する最大電流は無限に近づく。それ故、効率を最大限度まで増大されるが、初期過渡リアクタンスが許容できないレベルにまで低下することはない。初期過渡リアクタンスの通常の許容できる範囲は、約０．２０／ユニットである。それ故、ギャップ「ｇ」は、通常、初期過渡リアクタンスの必要なレベルが達成されるまで、経験的に調整される。
【００２７】
高度の効率および許容できるレベルの初期過渡リアクタンスを維持するために、ステータ・コイルアセンブリ１４１−ｎは、非同期磁界濾過シールド３８の長さ（Ｌｓｈｉｅｌｄ）より長い長さ（Ｌｓｔａｔｏｒ）を有する。より詳細に説明すると、ＬｓｔａｔｏｒとＬｓｈｉｅｌｄとの間の違いは、差分長（ΔＬ）である。通常、ΔＬは、（図１に示すように）ロータアセンブリ１６の各端部上に均等に分布している。しかし、これは本発明を制限するものではない。何故なら、ΔＬを不均等に分割することもできるからである。
【００２８】
この差分長（ΔＬ）は、所定の長さまたはＬｓｔａｔｏｒまたはＬｓｈｉｅｌｄのある割合とすることもできる。これらの値の通常の実施形態は、７．６２ｃｍ（３インチ）（所定の長さの場合）、９〜１８％（Ｌｓｈｉｅｌｄのある割合の場合）、８〜１６％（Ｌｓｔａｔｏｒのある割合の場合）である。ステータ・コイルアセンブリ１４１−ｎの端部を、非同期磁界濾過シールド３８の端部を越えて延ばすことにより、すでに説明したように、初期過渡リアクタンスはより大きくなり、ステータが故障した場合に受ける制動トルクおよびピーク電流が制限される。
【００２９】
ステータ・コイルアセンブリ１４１−ｎは、それぞれ、内面と外面を有する。内面は、非同期磁界濾過シールド３８の方を向いており、外面は、非同期磁界濾過シールド３８の反対方向を向いている。磁束戻り経路６０は、ステータ・コイルアセンブリ１４１−ｎの外面の円周を取り巻いており、そのため、これらステータ・コイルアセンブリ１４１−ｎの外面をカバーする円筒形の構造体を形成している。磁束戻り経路６０は積層薄鋼板のような磁気材料から作られており、その厚さは、通常約２．５４〜５．０８ｃｍ（１〜２インチ）である。通常、磁束戻り経路６０の機械の軸方向の長さは、初期過渡リアクタンスの必要なレベルが達成されるまで機械の軸方向の長さが調整されるように、経験に基づいて決められる。この磁束戻り経路６０を使用することにより、ステータ・コイルアセンブリ１４１−ｎの磁束漏洩が増大する。この増大により、初期過渡リアクタンスが許容できるレベルに維持される。
【００３０】
図１および図２を参照すると、ステータ・コイルアセンブリ１４１−ｎは、通常、モータ産業で通常使用されるダイヤモンド座巻端部の形をしている。それ故、各ステータ・コイルアセンブリ１４１−ｎは、中央部分５０と、中央部分５０の両遠位端部に位置する一組の座巻部分５２，５４とを含む。非同期磁界濾過シールド３８は、中央部分５０とロータ巻線アセンブリ１８１−ｎとの間に位置しており、座巻部分５２，５４は、非同期磁界濾過シールド３８の端部を越えて延びるステータ・コイルアセンブリ１４１−ｎの部分（ΔＬ）である。それ故、この特定の例の場合には、差分長（ΔＬ）はロータアセンブリ１６の各端部上に均等に分布している。しかし、すでに説明したように、このことは本発明を制限するものではない。何故なら、差分長（ΔＬ）は均等に分布する必要がないからである。
【００３１】
図３および図４を参照すると、本発明の別の実施形態が示される。ステータアセンブリ１２’は、それぞれが、中央部分５０’と、中央部分５０’の両遠位端部に位置する一組の座巻部分５２’，５４’とを含む少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリ１４’１−ｎを有する。超伝導ロータアセンブリ１６は、ステータアセンブリ１２’内で回転するように構成され、ギャップ「ｇ」によりステータアセンブリ１２’から離間している。超伝導ロータアセンブリ１６は、ステータアセンブリ１２’と超伝導ロータアセンブリ１６との間に位置する非同期磁界濾過シールド３８を含む。非同期磁界濾過シールド３８は、通常、円筒形をしており、超伝導ロータアセンブリ１６にしっかりと固定され、該アセンブリ１６を囲んでいる。
【００３２】
ステータ・コイルアセンブリ１４’１−ｎの座巻部分５２’，５４’は、非同期磁界濾過シールド３８から半径方向に外側にフレア状に広がっている。このフレア状の広がりは、座巻部分の開始部分（すなわち、特定の座巻部分５２’または５４’が中央部分５０’と接する点）から始まり、座巻部分の端部まで続いている。通常、これらの座巻部分５２’，５４’は、それぞれ、ステータ・コイルアセンブリ１４’１−ｎの中央部分５０’の長さの約半分である。このようにフレア状に広がっているために、座巻部分５２’，５４’の端部のところのギャップは「ｇｅｘｐ」になっている。この広がったギャップ「ｇｅｘｐ」は、通常、ステータ・コイルアセンブリ１４’１−ｎの中央部分５０’と超伝導ロータアセンブリ１６との間に位置するギャップ「ｇ」の２〜３倍の大きさである。通常、この広いギャップ「ｇｅｘｐ」のサイズ（および、それ故、フレアの角度）は、初期過渡リアクタンスの必要なレベルが達成されるまで広がったギャップのサイズが調整されるように、経験に基づいて決められる。同じ約２．４６×１０７ワット（３３，０００馬力）の機械の場合には、広いギャップは約５．０８ｃｍ（約２インチ）である。この広いギャップにより、超伝導機１０’は、高度の効率と許容できるレベルの初期過渡リアクタンスを維持することができる。
【００３３】
ステータ・コイルアセンブリ１４’１−ｎは、それぞれ、内面と外面を有する。内面（凸面）は、非同期磁界濾過シールド３８の方を向いており、外面（凹面）は、非同期磁界濾過シールド３８の反対方向を向いている。磁束戻り経路６０’は、（磁束戻り経路６０と共に）座巻部分５２’，５４’の外面および中央部分５０’を円周方向に取り巻いており、そのため、これらの部分５０’５２’，５４’の外面をカバーするフレア状に広がった円筒形の構造体を形成している。磁束戻り経路のフレア部分６０’は任意選択で使用されるものなので、省略してもよいことに留意されたい。磁束戻り経路６０’は積層薄鋼板のような磁気材料から作られており、その厚さは、通常約２．５４〜５．０８ｃｍ（１〜２インチ）である。通常、磁束戻り経路６０’の機械の軸方向の長さは、初期過渡リアクタンスの必要なレベルが達成されるまで機械の軸方向の長さを調整するように、経験に基づいて決められる。この磁束戻り経路６０’を使用することにより、ステータ・コイルアセンブリ１４’１−ｎの磁束漏洩が増大する。この増大により、初期過渡リアクタンスが許容できるレベルに維持される。
【００３４】
図５を参照すると、本発明の別の実施形態が示される。より詳細に説明すると、この図は、ステータアセンブリ１２”を備えた超伝導機１０”である。このステータアセンブリ１２”は、差分長の半分（１／２ΔＬ）だけ非同期磁界濾過シールド３８の各端部を越えて延びる、フレア状に広がった座巻部分５２”，５４”を有するステータ・コイルアセンブリ１４”１−ｎを含む。すでに説明したように、これらの座巻部分５２”，５４”を、非同期磁界濾過シールド３８の端部を越えて延ばすことにより、初期過渡リアクタンスが増大する。さらに、すでに説明したように、座巻部分５２”，５４”を、非同期磁界濾過シールド３８から外側に半径方向にフレア状に広げることにより、初期過渡リアクタンスが増大する。それ故、初期過渡リアクタンスを許容できないレベルにまで低減しないで、ギャップ「ｇ」をさらに狭くすることができる。この特定の実施形態の場合には、磁気漏洩をさらに増大するために、（図面を簡単にするために図示していない、図１の経路６０のような）磁束戻り経路を配置し、それにより、初期過渡リアクタンスを増大させることができる。
【００３５】
図６を参照すると、ステータ・コイルアセンブリ１４１−ｎの種々の座巻部分の形状が示される。これまでは、同じ座巻部分が両側に位置するステータ・コイルアセンブリを説明してきたが、これは本発明を制限するものではない。何故なら、必要なレベルの初期過渡リアクタンスを達成するために、これらの種々の座巻部分を組合わせて使用することができるからである。より詳細に説明すると、超伝導機１０のステータ１２のステータ・コイルアセンブリ１４１−ｎには、（ａ）両方が、非同期磁界濾過シールド３８からフレア状に外側に広がっており、シールド３８の端部を越えて延びている、フレア／延長の座巻部分６２、（ｂ）シールド３８から外側にフレア状に広がっているだけの、フレア／非延長の座巻部分６４（極細線で示す）、（ｃ）シールド３８の端部を越えて延びているだけの、非フレア／延長の座巻部分６６（極細線で示す）、または（ｄ）シールド３８から外側にフレア状に広がってもいないし、またシールド３８を越えて延びてもいない、非フレア／非延長の座巻部分６８（すなわち、シールド３８の端部のところで終わっているので、隣接している座巻部分）が含まれる。
【００３６】
図７を参照すると、超伝導機のサイズを小さくしつつ、十分なレベルの初期過渡リアクタンスを維持する方法１００が示される。方法１００は、第１の所定の長さの少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリを有するステータアセンブリを製造し（１０２）、ステータアセンブリ内で回転するように構成され、ギャップにより、ステータアセンブリから離間しているロータアセンブリを製造する（１０４）。ロータアセンブリは、動作中にステータアセンブリをリンクする磁束を発生する、少なくとも１つの超伝導ロータ巻線アセンブリを有する。方法１００は、第１の所定の長さより短い第２の所定の長さの非同期磁界濾過シールドを、ステータアセンブリとロータアセンブリとの間に配置する（１０６）。この方法１００により、ステータアセンブリとロータアセンブリとの間のギャップは、機械的に許容可能な最小限度まで狭くなる（１０８）。
【００３７】
方法１００は、非同期磁界濾過シールドをロータアセンブリにしっかりと固定する（１１０）。各ステータ・コイルアセンブリは、中央部分と、中央部分の両遠位端部に位置する一組の座巻部分とを含む。非同期磁界濾過シールドの配置（１０６）は、少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリの中央部分と少なくとも１つの超伝導ロータ巻線アセンブリとの間に、非同期磁界濾過シールドを配置するステップ（１１２）と、少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリの座巻部分を、非同期磁界濾過シールドを越えて延長させるステップ（１１４）とを含む。
【００３８】
図８を参照すると、超伝導機のサイズを小さくしコストを低減しつつ、十分なレベルの初期過渡リアクタンスを維持する方法１５０が示される。方法１５０は、中央部分と中央部分の両遠位端部に位置する一組の座巻部分とを有する少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリを有するステータアセンブリを製造する（１５２）。次に、方法１５０は、ステータアセンブリ内で回転するように構成され、ギャップによりステータアセンブリから離間している超伝導ロータアセンブリを製造する（１５４）。方法１５０は、非同期磁界濾過シールドをステータアセンブリとロータアセンブリとの間に配置する（１５６）。次に、方法１５０は、少なくとも１つのステータ・コイルアセンブリの座巻部分を、非同期磁界濾過シールドから外側にフレア状に半径方向に広げ、それにより、座巻部分と非同期磁界濾過シールドとの間に広がったギャップを形成する（１５８）。次に、ステータアセンブリとロータアセンブリとの間のギャップは、機械的に許容可能な最低限度まで狭められる（１６０）。
【００３９】
次に、方法１５０は、非同期磁界濾過シールドをロータアセンブリにしっかりと固定する（１６２）。
本発明の幾つかの実施形態について説明してきたが、本発明の精神および範囲から逸脱することなしに、本発明を種々に修正できることは勿論であるそれ故、他の実施形態も特許請求の範囲内に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の第１の実施形態を組み込んだ超伝導回転機の側断面図。
【図２】
本発明の第１の実施形態を組み込んだステータ・コイルアセンブリの等角図。
【図３】
本発明の第２の実施形態を組み込んだ超伝導回転機の側断面図。
【図４】
本発明の第２の実施形態を組み込んだステータ・コイルアセンブリの等角図。
【図５】
本発明の第１および第２の実施形態を組み込んだ超伝導回転機の断面図。
【図６】
種々の座巻部分の形状を示す超伝導回転機の断面図。
【図７】
超伝導機の効率を向上しつつ、十分なレベルの初期過渡リアクタンスを維持する方法のフローチャート。
【図８】
超伝導機の効率を向上しつつ、十分なレベルの初期過渡リアクタンスを維持する別の方法のフローチャート。
【図１】
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【図３】
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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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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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