(57)【要約】【課題】多層コイルの層変位に起因する磁界歪みを低減する。【解決手段】裏層コイル（ａ）が配置された平面の法線方向であって表層コイルの位置より遠い位置以降の半開領域において、裏層コイルにより発生される磁界と等価な磁界が表層コイルによって発生するように、表層コイルの電流密度を求め、この電流密度を階段状に近似する（ｂ）。そして、階段状の起磁力分布に応じて表層コイルの導体断面厚を決定する（ｃ）。【選択図】図６
2007165660.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数層の巻線コイル列で構成される空心構造の多層コイルにより磁界を発生する磁界発生装置であって、
前記複数層の巻線コイルのうちのいずれか１層の第１の巻線コイルと、
前記複数層の巻線コイルのうちの第１の巻線コイルと異なる層の第２の巻線コイルと、
前記第１の巻線コイルに電流を供給する第１の電流供給手段と、
前記第２の巻線コイルに電流を供給する第２の電流供給手段と、を備え、
前記第１の巻線コイルが配置された平面の法線方向であって第１の巻線コイルの位置と第２の巻線コイルの位置のいずれか基準位置より遠い位置以降の半開領域において、前記第１の巻線コイルにより発生される磁界と等価な磁界が前記第２の巻線コイルによって発生するように、前記第２の巻線コイルの電流分布が形成されること
を特徴とする磁界発生装置。
【請求項２】
第１の巻線コイルと、
前記第１の巻線コイルに対向する第２の巻線コイルと、
第１の巻線コイルに所定の電流を供給する第１の電流供給手段と、
前記第２の巻線コイルに電流を供給する第２の電流供給手段と、を備え、
前記第１の巻線コイルが配置された平面の法線方向であって第２の巻線コイルの位置より遠い位置以降の半開領域において、前記第１の巻線コイルにより発生される磁界と等価な磁界が前記第２の巻線コイルによって発生するように、前記第２の巻線コイルの電流分布が形成されること
を特徴とする磁界発生装置。
【請求項３】
前記第２の巻線コイルの断面形状は、前記電流分布を階段状に近似したときの近似電流分布が前記第２の巻線コイルで形成されるように、階段状に成形されていること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の磁界発生装置。
【請求項４】
前記第２の巻線コイルは、中心軸を対称に配置された複数の相似形の巻線コイルを有し、
前記第２の電流供給手段は、前記電流分布を階段状に近似したときの近似電流分布が前記第２の巻線コイルで形成されるように、各相似形の巻線コイルに電流を供給すること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の磁界発生装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の磁界発生装置を備えた空心構造の空心モータ。
【請求項６】
超電導コイルを有する加振対象と、
前記加振対象に対して、磁界を発生するように設けられた請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の磁界発生装置と、
を備えた電磁加振装置。
【請求項７】
第１及び第２の巻線コイルを異なる層に含む複数層の巻線コイル列で構成される多層コイルの設計方法であって、
前記第１の巻線コイルが配置された平面の法線方向であって第１の巻線コイルの位置と第２の巻線コイルの位置のいずれか基準位置より遠い位置以降の半開領域において、前記第１の巻線コイルにより発生される磁界と等価な磁界が前記第２の巻線コイルによって発生するような前記第２の巻線コイルの電流分布を形成するように、前記第２の巻線コイルの断面形状を成形すること
を特徴とする多層コイルの設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁界発生装置、空心モータ、電磁加振装置及び多層コイルの設計方法に係り、特に、多層コイルを用いて磁界を発生する磁界発生装置、空心モータ、電磁加振装置及び多層コイルの設計方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超電導磁気浮上式鉄道において、超電導磁石の性能評価に関して多くの試験が行われ、その１つとして電磁加振試験がある。電磁加振試験は、主として現車試験前に超電導磁石の基本性能を確認するものである。具体的には、超電導磁石に対向した電磁加振コイルに走行時と同様な高調波磁界を発生させ、その時の超電導磁石のＡＣ損失（交流損失）、各部振動、そして振動に伴う発熱を評価する。
【０００３】
このような電磁加振試験を行うため、磁気支持電磁加振装置及び加振方法が提案されている（特許文献１を参照。）。この電磁支持加振装置は、加振対象に対向して平面的に配置される多相コイルであって、各相のコイルが互いに極性の異なる２以上のコイルから形成されている電磁加振コイルと、電磁加振コイルに対して加振対象の電磁支持力に応じた直流分と電磁加振力に応じた交流分とを含んだ電流を通電する通電制御手段とを備えている。これにより、超電導磁石及びそれを搭載する台車等の加振対象を定置にて磁気支持するとともに、１種類の電磁加振コイルにて電磁加振と磁気支持の両方を行っている。
【特許文献１】特開２００４−２８２９５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
現在、このような電磁加振装置に対して、表層コイル及び裏層コイルからなる２層構造の電磁加振コイルを用いて、電磁加振の等価性向上及び高機能化を図ることが検討されている。
【０００５】
しかし、表層コイルと裏層コイルは所定距離隔てて互いに対向しているため、超電導磁石位置における表層コイルの起磁力分布と裏層コイルの起磁力分布が異なってしまう。そのため、超電導磁石位置において磁界歪みが発生し、その結果、不要な波長の磁界が生じ、電磁加振と実走行の等価性を損ねる問題がある。
【０００６】
また、同様の理由により、超電導磁気浮上式鉄道の推進系などに適用される複数層の電機子コイルを有する空心構造のモータにおいても磁界歪みが発生し、その結果、推力脈動（コギング）、騒音、渦電流損失が生じる問題がある。
【０００７】
本発明は、上述した課題を解決するために提案されたものであり、多層コイルの層変位に起因する磁界歪みを低減する磁界発生装置、空心モータ、電磁加振装置及び多層コイルの設計方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の磁界発生装置は、複数層の巻線コイル列で構成される空心構造の多層コイルにより磁界を発生する磁界発生装置であって、前記複数層の巻線コイルのうちのいずれか１層の第１の巻線コイルと、前記複数層の巻線コイルのうちの第１の巻線コイルと異なる層の第２の巻線コイルと、前記第１の巻線コイルに電流を供給する第１の電流供給手段と、前記第２の巻線コイルに電流を供給する第２の電流供給手段と、を備え、前記第１の巻線コイルが配置された平面の法線方向であって第１の巻線コイルの位置と第２の巻線コイルの位置のいずれか基準位置より遠い位置以降の半開領域において、前記第１の巻線コイルにより発生される磁界と等価な磁界が前記第２の巻線コイルによって発生するように、前記第２の巻線コイルの電流分布が形成されることを特徴とする。
【０００９】
第１の巻線コイル及び第２の巻線コイルは、多層コイルを構成する巻線コイルのいずれかであればよく、多層コイルの中層にある巻線コイルであってもよい。そして、第１及び第２の電流供給手段は、それぞれ第１及び第２の巻線コイルに電流を供給する。
【００１０】
ここで、第２の巻線コイルを流れる電流の電流分布は、第１の巻線コイルが配置された平面の法線方向であって第１の巻線コイルの位置と第２の巻線コイルの位置のいずれか基準位置より遠い位置以降の半開領域において、第１の巻線コイルにより発生される磁界と等価な磁界が第２の巻線コイルによって発生するように、形成される。
【００１１】
したがって、上記発明は、第１の巻線コイルが配置された平面の法線方向であって第１の巻線コイルの位置と第２の巻線コイルの位置のいずれか基準位置より遠い位置以降の半開領域において、第１の巻線コイルにより発生される磁界と第２の巻線コイルによって発生される磁界とを一致させることができるので、磁界歪みを大幅に低減させることができる。
【００１２】
また、第１の巻線コイル及び第２の巻線コイルの相対的な位置について、コイル列方向に変位していてもよい。この場合はコイル列方向の磁界分布について層変位に起因する磁界歪みを排除することができるので、磁界歪みを低減させることができる。
【００１３】
また、本発明の磁界発生装置は、第１の巻線コイルと、前記第１の巻線コイルに対向する第２の巻線コイルと、第１の巻線コイルに所定の電流を供給する第１の電流供給手段と、前記第２の巻線コイルに電流を供給する第２の電流供給手段と、を備え、前記第１の巻線コイルが配置された平面の法線方向であって第２の巻線コイルの位置より遠い位置以降の半開領域において、前記第１の巻線コイルにより発生される磁界と等価な磁界が前記第２の巻線コイルによって発生するように、前記第２の巻線コイルの電流分布が形成されることを特徴とする。
【００１４】
したがって、上記発明は、第１の巻線コイルが配置された平面の法線方向であって第２の巻線コイルの位置より遠い位置以降の半開領域において、第１の巻線コイルにより発生される磁界と第２の巻線コイルによって発生される磁界とを一致させることができるので、磁界歪みを大幅に低減させることができる。
【００１５】
また、本発明の空心モータは、上述した磁界発生装置を電機子に備えることで、層変位に起因する磁界歪みのない磁界を発生し、推力脈動（コギング）、騒音、渦電流損失の少ない動作を可能とする。
【００１６】
本発明の電磁加振装置は、超電導コイルを有する加振対象と、前記加振対象に対して、磁界を発生するように設けられた上述した磁界発生装置と、を備えている。したがって、上記発明は、磁界歪みのない磁界を用いて加振対象を正確に加振できる。
【００１７】
また、本発明の多層コイルの設計方法は、第１及び第２の巻線コイルを異なる層に含む複数層の巻線コイル列で構成される多層コイルの設計方法であって、前記第１の巻線コイルが配置された平面の法線方向であって第１の巻線コイルの位置と第２の巻線コイルの位置のいずれか基準位置より遠い位置以降の半開領域において、前記第１の巻線コイルにより発生される磁界と等価な磁界が前記第２の巻線コイルによって発生するような前記第２の巻線コイルの電流分布を形成するように、前記第２の巻線コイルの断面形状を成形することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、多層コイルの層変位に起因する磁界歪みを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２０】
［構成例］
図１は、本発明の実施の形態に係る電磁加振装置の構成を示す図である。電磁加振装置は、第１の電磁加振コイル群１０と、第２の電磁加振コイル群２０と、第３の電磁加振コイル群３０と、第４の電磁加振コイル群４０と、各コイル群にそれぞれ電流を供給するインバータ５１〜５４と、加振対象である台車６０と、を備えている。さらに、台車６０は、冷却液と共に低温容器に収納された複数の超電導コイル６１〜６４を備えている。本実施形態では、台車６０は、４つの超電導コイル６１〜６４を備えているが、超電導コイルの個数は限定されるものではない。
【００２１】
第１の電磁加振コイル群１０及び第２の電磁加振コイル群２０は、ｘ方向（台車６０の進行方向）に向かって、例えば台車６０の右側に配置されている。ここで、第１の電磁加振コイル群１０は、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の各々の表層コイル１１Ｕ、１１Ｖ、１１Ｗを有している。第２の電磁加振コイル群２０は、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の各々の裏層コイル２１Ｕ、２１Ｖ、２１Ｗを有している。
【００２２】
第３の電磁加振コイル群３０及び第４の電磁加振コイル群４０は、ｘ方向に向かって、例えば台車６０の左側に配置されている。ここで、第３の電磁加振コイル群３０は、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の各々の表層コイル３１Ｕ、３１Ｖ、３１Ｗを有している。第４の電磁加振コイル群４０は、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の各々の裏層コイル４１Ｕ、４１Ｖ、４１Ｗを有している。
【００２３】
そして、各コイルは、例えば矩形状の巻線コイルで構成され、ｘ方向に対して直交するｙ方向（台車６０）に向けてそれぞれ磁界を発生するように配置されている。
【００２４】
インバータ５１は、第１の電磁加振コイル群１０の表層コイル１１Ｕ、１１Ｖ、１１Ｗに、それぞれ３相交流電流を供給する。インバータ５２は、第２の電磁加振コイル群２０の各裏層コイル２１Ｕ、２１Ｖ、２１Ｗに、それぞれ３相交流電流を供給する。インバータ５３は、第３の電磁加振コイル群３０の各表層コイル３１Ｕ、３１Ｖ、３１Ｗに、それぞれ３相交流電流を供給する。インバータ５４は、第４の電磁加振コイル群４０の各裏層コイル４１Ｕ、４１Ｖ、４１Ｗに、それぞれ３相交流電流を供給する。
【００２５】
台車６０は、ｘ方向に沿って、右側に超電導コイル６１、６２と、左側に超電導コイル６３、６４と、を備えている。超電導コイル６１、６２は、ｙ方向（第１の電磁加振コイル群１０）に向けてそれぞれ磁界を発生するように配置されている。超電導コイル６３、６４は、ｙ方向（第３の電磁加振コイル群３０）に向けてそれぞれ磁界を発生するように配置されている。
【００２６】
なお、電磁加振装置の構成は図１に示すものに限定されるものではない。例えば本実施形態では、各電磁コイル群のコイルの個数は８つとしたが、この個数に限定されるものではない。また、図１では、表層コイルと裏層コイルのＵ、Ｖ、Ｗ相の各々の位置を半ピッチずらしているが、ずらす量はこれに限定されない。
【００２７】
ここで、表層コイル（例えば表層コイル１１Ｕ）と裏層コイル（例えば裏層コイル２１Ｕ）は、ｙ方向に例えば１００ｍｍのギャップがある。このため、例えば図２（ａ）に示すように、表層コイルから１１８ｍｍ離れた位置におけるｘ方向の磁場評価ラインにおいて、電磁加振コイル１１Ｕによって発生する磁界と、裏層コイル２１Ｕによって発生する磁界との整合がとれなくなって磁界歪みが生じるおそれがある。
【００２８】
そこで、本実施形態の電磁加振装置は、このような磁界歪みが生じないようにすべく、図２（ｂ）に示すように、表層コイルとして仮想的な等価コイルを考え、２つの磁界を整合させている。以下、磁界歪みが生じないようにするための原理について説明する。
【００２９】
［原理］
図３（ａ）は、ｘｙｚ空間のｘ方向にＵ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相、・・・の各コイルが順に配列されたモデルを示す図である。図３（ｂ）は、ｙｚ平面から見たときの上記モデルの導体断面を示す図である。座標原点は、ある１つのＵ相コイルの中心にある。導体断面は、ｘｚ平面内のみに面積を有する電流とする。なお、ここではＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルは矩形であり、ｘ方向のコイル幅を２ａ１、ｚ方向のコイルの高さを２ｂ１とする。
【００３０】
図３においてＵ相コイルのみに単位起磁力の電流を通電した場合、このコイルがｚ方向に２ＬＺの仮想ピッチにて周期的に配置されると仮定すると、磁束密度分布Ｂ（ｘ，ｙ，ｚ）（以下「Ｂ」と表記する。）は、（１）式で表される。
【００３１】
【数１】
2007165660.tif 000003
【００３２】
複合は、ｙ≧０のときに上側、ｙ＜０のときに下側をとる。
【００３３】
但し、ｅｘ、ｅｙ、ｅｚは、それぞれｘ方向、ｙ方向、ｚ方向の単位ベクトルとする。また、（１）式のλｘ，ｎ、λｙ，ｎ，ｍ、λｚ，ｍは次の式（２）〜（４）を満たす。
【００３４】
【数２】
2007165660.tif 000004
【００３５】
ｆ１（ｎ，ｍ）は、フーリエ級数表記の解析式上でコイルの形状を表す関数である。図３に示すような矩形コイルの場合、ｆ１（ｎ，ｍ）は（５）式となる。
【００３６】
【数３】
2007165660.tif 000005
【００３７】
ここで、中心がＯ１（０，ｙ１，０）に位置し、形状がｆ１（ｎ，ｍ）で表現されるコイルが発生する磁界をＢ１、また中心がＯ２（０，ｙ２，０）に位置し、形状（分布）がｆ２（ｎ，ｍ）で表現される電流（ｘ、ｚ成分のみ）が発生する磁界をＢ２とすると、（６）式が成り立つ。
【００３８】
【数４】
2007165660.tif 000006
【００３９】
複合は、ｙ≧ｙｉのときに上側、ｙ＜ｙｉのときに下側をとる。ここで、図４（ａ）に示すように、ｙ≧maximum（ｙ１，ｙ２）において、両磁界が等しいとおくと、（７）式が成立する。
【００４０】
【数５】
2007165660.tif 000007
【００４１】
（６）式及び（７）式より（８）式を得る。
【００４２】
【数６】
2007165660.tif 000008
【００４３】
改めて、磁界Ｂ２は（９）式となる。
【００４４】
【数７】
2007165660.tif 000009
【００４５】
ここで、ｆ２（ｎ，ｍ）で表現される電流分布の電流ベクトルを
κ２＝（κｘ２，０，κｚ２）
とする。このとき、平面ｙ＝ｙ２において（１０）式の境界条件が成り立つ。
【００４６】
【数８】
2007165660.tif 000010
【００４７】
これにより、（１１）式、（１２）式が成り立つ。
【００４８】
【数９】
2007165660.tif 000011
【００４９】
これらをまとめると、（１３）式となる。
【００５０】
【数１０】
2007165660.tif 000012
【００５１】
（１３）式は、「位置ｙ＝ｙ１に存在するｆ１（ｎ，ｍ）で表現されるコイル電流とｙ≧maximum（ｙ１，ｙ２）において等価磁界を形成する平面ｙ＝ｙ２内の等価電流」を示している。但し、例えば図４（ｂ）に示すように、ｙ２＜ｙ１の場合、（１１）〜（１３）式をそのまま計算すると発散する。このときは再現する磁界波長の最小値を制限するものとする。すなわち、（１１）〜（１３）式において、ｎ、ｍを有限とする（ｎ→Ｎｍａｘ、ｍ→Ｍｍａｘ）。
【００５２】
なお、等価磁界は、半開空間ｙ≧maximum（ｙ１，ｙ２）の任意位置で成立するため、コイル設計が加振コイルと超電導コイルのギャップ方向の位置に依存せず、例えば、試験時
のギャップ設定の自由度を制限しない。
【００５３】
［数値例］
１つの単位コイル（２ａ１＝０．３５０ｍ，２ｂ１＝０．３４０ｍ，２Ｄｂ１＝０．０８０ｍ）を平面ｙ＝ｙ１＝０に位置するｆ１（ｎ，ｍ）で表現されるコイルとおき、起磁力１Ａ／ｍ（０．０８Ａ）を与えた場合の等価電流分布κ２を求める。
【００５４】
図５は、直線（ｙ＝ｙ２，ｚ＝０）上の等価電流分布κ２を示す図である。同図より、ｙ２≧０においてはｙ２の変化に係わらず電流密度強度の最大位置が不動であり、ｙ２の増加に伴い次第になだらかな電流分布となる。なお、ここではｙ２＜０の領域は省略した。
【００５５】
等価磁界を実現するコイルを設計するに際し、厳密に図５に示す電流密度κ２を再現することは困難である。そこで本実施形態では、コイル幅、高さを変更せずに、（１）コイル導体の断面を階段状に、或いは（２）扁平にすることによって、近似的に電流分布を再現する。
【００５６】
［コイル導体の断面を階段状にする場合］
図５の結果を利用してｙ２＝１００ｍｍに位置する近似等価コイルの設計を試みる。図６（ａ）は基準となる裏層コイルの断面形状を示す図、同（ｂ）は、図５のｙ２＝１００ｍｍのときの等価電流分布κ２を示す図、同（ｃ）は近似等価コイルである表層コイルの断面形状を示す図である。
【００５７】
図６（ｂ）では、ｘ方向を５０ｍｍで分割し、ｘ方向位置に対して起磁力分布を階段状に割り当てる。この階段状の起磁力分布に応じて導体断面厚を決定することで、図６（ｃ）のコイル形状を得る。したがって、表層コイルは、同図（ｂ）の分割幅に対応するように階段状に成形されている。そして、起磁力（電流密度）が大きい箇所では導体断面厚が大きく、それが小さい箇所では導体断面厚は小さくなる。
【００５８】
図７は、変位前の表層コイル、１００ｍｍ変位させて起磁力のみを調整した表層コイル、１００ｍｍ変位の等価コイルのそれぞれの磁界を示す図であり、（ａ）はｙ＝２１８ｍｍ、ｚ＝０ｍｍにおけるｘ方向の分布、（ｂ）はｘ＝０ｍｍ、ｚ＝０ｍｍにおけるｙ方向の分布、（ｃ）はｘ＝０ｍｍ、ｙ＝２１８ｍｍにおけるｚ方向の分布である。ここでは、変位前の表層コイルに起磁力１ｋＡを与えて計算した。同図に示すように、ｘ、ｙ、ｚのいずれの方向の分布においても、起磁力のみ調整した表層コイルに比べて、断面形状を成形した表層コイル（等価コイル）の方が、変位前の表層コイルの磁界波形に近くなっている。
【００５９】
図８は、裏層コイルと表層コイルの磁場評価ラインにおける磁界波形の一例を示す図である。表層コイルの断面形状を上述のようにすることによって、図２（ａ）に比べて、裏層コイルによる磁界と表層コイルによる磁界がほぼ一致している。
【００６０】
［コイル導体の断面を扁平にする場合］
図９（ａ）は基準となる裏層コイルの断面形状を示す図、同（ｂ）は、図５のｙ２＝１００ｍｍのときの等価電流分布κ２を示す図、同（ｃ）は扁平コイルである表層コイルの断面形状を示す図である。
【００６１】
図９（ｃ）に示す表層コイル１００は、中心軸を対称に同一平面上に配置された６つの相似形の巻線コイル１００ａ〜１００ｆを備えている。各巻線コイルは、最小径のものから径が大きくなる順に、径方向外側に設けられている。隣り合う巻線コイルは、径の外側と内側が互いに電気的に絶縁されながら接している。
【００６２】
各巻線コイルの径方向の幅は、図９（ｂ）の分割幅と同様に５０ｍｍである。そして、各巻線コイルには、例えば図１に示すインバータ５１によって電流を供給するが、図９（ｂ）に示す各分割幅における電流密度の電流が供給されるように、例えば外部回路において抵抗器を用いて分流したものを各々の巻線コイルに繋げる。
【００６３】
これにより、図９（ｂ）に示す電流密度を実現することができる。例えば、巻線コイル１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅ、１００ｆの電流密度は、それぞれ順に、約０．０７Ａ／ｍ、約０．１４５Ａ／ｍ、約０．１９Ａ／ｍ、約０．１５５Ａ／ｍ、約０．１０Ａ／ｍ、約０．０８Ａ／ｍになる。
【００６４】
以上のように、本発明の実施の形態に係る電磁加振装置は、裏層コイルにより発生される磁界と等価な磁界が表層コイルによって発生するように、表層コイルの電流分布を形成するにあたり、表層コイルの断面形状をその電流分布に対応するように成形し、又は、そのような電流分布を実現できるような複数層の巻線コイルからなる表層コイルを用いた。
【００６５】
上記電磁加振装置は、このような表層コイルを用いることにより、表層コイルと裏層コイルによる磁界波形を一致させるので、ｘ方向の磁界分布について層変位に起因する磁界歪みを低減させることができる。そして、電磁加振装置は、表層コイルと裏層コイルによる歪みの少ない磁界によって台車６０を加振することができるので、目的とする波長の磁界による正確な加振試験を行うことができる。
【００６６】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内で設計上の変更をされたものにも適用可能であるのは勿論である。
【００６７】
例えば、上述した実施の形態では、多層コイルの一例として２層コイルを挙げて説明したが、３層以上の多層コイルであってもよい。すなわち、多層コイルのうちのいずれか１つを裏層コイルとし、多層コイルの他のいずれか１つを表層コイルとすればよい。また、多層コイルのうちの表層コイル及び裏層コイルに限らず、各コイルの間にあるコイルにも適用可能である。
【００６８】
また、等価電流密度を近似する場合、分割幅は一定であったが、分割幅を変えてもよい。このとき、分割幅に合わせて表層コイルの断面形状の階段幅を変えたり、又は相似形の各巻線コイルの径方向の幅を変えたりすればよい。
【００６９】
さらに、上述した２層コイルは、電磁加振装置だけでなく、空心構造の空心モータの電機子に適用することもできる。このような空心モータは、層変位に起因する磁界歪みのない磁界を発生するので、推力脈動（コギング）、騒音、渦電流損失の少ない動作が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の実施の形態に係る電磁加振装置の構成を示す図である。
【図２】（ａ）は２つの磁界による磁界歪みが生じている状態を示す図、（ｂ）は仮想的な等価コイルを考えて２つの磁界を整合させた状態を示す図である。
【図３】（ａ）はｘｙｚ空間のｘ方向にＵ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相、・・・の各コイルが順に配列されたモデルを示す図、（ｂ）はｙｚ平面から見たときの上記モデルの導体断面を示す図である。
【図４】（ａ）はｙ≧maximum（ｙ１，ｙ２）において両磁界が等しい状態を示す図、（ｂ）はｙ２＜ｙ１において両磁界が等しい状態を示す図である。
【図５】直線（ｙ＝ｙ２、ｚ＝０）上の等価電流分布κ２を示す図である。
【図６】（ａ）は基準となる裏層コイルの断面形状を示す図、（ｂ）は、図５のｙ２＝１００ｍｍのときの等価電流分布κ２を示す図、（ｃ）は近似等価コイルである表層コイルの断面形状を示す図である。
【図７】変位前の表層コイル、１００ｍｍ変位させて起磁力のみを調整した表層コイル、１００ｍｍ変位の等価コイルのそれぞれの磁界を示す図であり、（ａ）はｘ方向分布、（ｂ）はｙ方向分布、（ｃ）はｚ方向分布を表す。
【図８】裏層コイルと表層コイルの磁場評価ラインにおける磁界波形の一例を示す図である。
【図９】（ａ）は基準となる裏層コイルの断面形状を示す図、（ｂ）は図５のｙ２＝１００ｍｍのときの等価電流分布κ２を示す図、（ｃ）は扁平コイルである表層コイルの断面形状を示す図である。
【符号の説明】
【００７１】
１０  第１の電磁加振コイル群
１１Ｕ、１１Ｖ、１１Ｗ、３１Ｕ、３１Ｖ、３１Ｗ  表層コイル
２０  第２の電磁加振コイル群
２１Ｕ、２１Ｖ、２１Ｗ、４１Ｕ、４１Ｖ、４１Ｗ  裏層コイル
３０  第３の電磁加振コイル群
４０  第４の電磁加振コイル群
５１、５２、５３、５４  インバータ
６０  台車
６１、６２、６３、６４  超電導コイル
【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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