(57)【要約】【課題】超電導コイルを収容したかご型の断熱容器に固定子コアを組み付けることができるようにする。【解決手段】超電導コイルを収容する円筒かご型形状の超電導コイル容器１２に対して、略円筒形状のヨーク部と前記ヨーク部の内周側に突出するティース部とから成る固定子コアを組み付ける固定子の製造方法であって、前記固定子コア１３を、前記超電導コイル容器１２の外周側に嵌着可能な略円筒形状のヨーク３０と、前記ヨーク３０の内周側に突出して組み付け可能かつ前記超電導コイル容器１２の径方向貫通穴２２と係合可能な分割ティース２０とから成る分割構造とし、前記超電導コイル容器１２の前記径方向貫通穴２２に前記分割ティース４０を係合した後、前記ヨーク３０を前記分割ティース４０に組み付けると共に前記超電導コイル容器１２の外周側に嵌着して成る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に貫通する軸方向貫通穴を備えた略円筒形状を成すと共に、その周面に径方向に貫通する径方向貫通穴を備えたかご型形状を成し、超電導線材から成る超電導コイルを収容する超電導コイル容器に対して、略円筒形状のヨーク部と前記ヨーク部の内周側に突出するティース部とから成る固定子コアを組み付ける固定子の製造方法であって、
前記固定子コアを、前記超電導コイル容器の外周側に嵌着可能な略円筒形状のヨークと、前記ヨークの内周側に突出して組み付け可能かつ前記超電導コイル容器の前記径方向貫通穴と係合可能な分割ティースとから成る分割構造とし、
前記超電導コイル容器の前記径方向貫通穴に前記分割ティースを係合した後、前記ヨークを、前記分割ティースに組み付けると共に、前記超電導コイル容器の外周側に嵌着する
ことを特徴とする固定子の製造方法。
【請求項２】
前記分割ティースは、周方向の側面に位置して軸方向へ延びる溝部を有し、前記ヨークは、径方向内周側に前記分割ティースの前記溝部と係合する突起部を有し、
前記溝部と前記突起部とを係合することにより、前記分割ティースと前記ヨークとの径方向および周方向における相対的な移動を制限する
ことを特徴とする請求項１に記載の固定子の製造方法。
【請求項３】
前記分割ティースは、径方向内周側に周方向へ突出する鍔部を有し、
前記分割ティースを、前記超電導コイル容器の前記軸方向貫通穴に挿入し、前記超電導コイル容器の内周側から前記径方向貫通穴に係合する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の固定子の製造方法。
【請求項４】
前記超電導コイル容器と前記固定子コアとの間の少なくとも一部に充填材を充填する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の固定子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導モータにおける固定子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特定の金属や化合物などの物質には、極低温環境下において電気抵抗が略ゼロになるものがある。そして、そのような超電導現象が生じる超電導物質を線材（超電導線材）として巻回したコイル（超電導コイル）があり、その超電導コイルを利用したモータ（超電導モータ）がある。
【０００３】
超電導線材を巻回して成る超電導コイルを利用した超電導モータにおいては、超電導現象すなわち電気抵抗が略ゼロになることにより、エネルギー損失を低減させることができると共に、超電導線材（超電導コイル）の単位断面積当たりの送電量を増加させることができるので、モータの高出力化または小型化を図ることができる。
【０００４】
超電導線材が超電導状態となるためには、極低温環境が必要である。よって、超電導モータには、超電導線材すなわち超電導コイルを極低温とするための構造が設けられている。超電導モータに設けられる超電導線材を極低温とする構造としては、例えば、かご型の断熱容器に超電導コイルを収容し、当該かご型の断熱容器に液体窒素等の冷却媒体を注入することにより、断熱容器内を極低温環境としている（例えば、特許文献１および特許文献２）。このように、極低温環境を作ることにより、超電導線材を超電導状態とし、超電導モータを機能させることができるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５３７５５９９号公報
【特許文献２】特許第５０６２２６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１および特許文献２に記載されたように超電導コイルを収容したかご型の断熱容器には、固定子コアを組み付けることができない。なお、特許文献１および特許文献２には、当該かご型の断熱容器に固定子コアを組み付ける固定子の製造方法は、記載（開示）および示唆されていない。
【０００７】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、超電導コイルを収容したかご型の断熱容器に固定子コアを組み付けることができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する第一の発明に係る固定子の製造方法は、軸方向に貫通する軸方向貫通穴を備えた略円筒形状を成すと共に、その周面に径方向に貫通する径方向貫通穴を備えたかご型形状を成し、超電導線材から成る超電導コイルを収容する超電導コイル容器に対して、略円筒形状のヨーク部と前記ヨーク部の内周側に突出するティース部とから成る固定子コアを組み付ける固定子の製造方法であって、前記固定子コアを、前記超電導コイル容器の外周側に嵌着可能な略円筒形状のヨークと、前記ヨークの内周側に突出して組み付け可能かつ前記超電導コイル容器の前記径方向貫通穴と係合可能な分割ティースとから成る分割構造とし、前記超電導コイル容器の前記径方向貫通穴に前記分割ティースを係合した後、前記ヨークを、前記分割ティースに組み付けると共に、前記超電導コイル容器の外周側に嵌着することを特徴とする。
【０００９】
上記課題を解決する第二の発明に係る固定子の製造方法は、第一の発明に係る固定子の製造方法において、前記分割ティースは、周方向の側面に位置して軸方向へ延びる溝部を有し、前記ヨークは、径方向内周側に前記分割ティースの前記溝部と係合する突起部を有し、前記溝部と前記突起部とを係合することにより、前記分割ティースと前記ヨークとの径方向および周方向における相対的な移動を制限することを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決する第三の発明に係る固定子の製造方法は、第一または第二の発明に係る固定子の製造方法において、前記分割ティースは、径方向内周側に周方向へ突出する鍔部を有し、前記分割ティースを、前記超電導コイル容器の前記軸方向貫通穴に挿入し、前記超電導コイル容器の内周側から前記径方向貫通穴に係合することを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決する第四の発明に係る固定子の製造方法は、第一から第三のいずれか一つの発明に係る固定子の製造方法において、前記超電導コイル容器と前記固定子コアとの間の少なくとも一部に充填材を充填することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
第一の発明に係る固定子の製造方法によれば、超電導コイルを収容したかご型の超電導コイル容器に固定子コアを組み付けることができ、超電導コイルを利用した超電導モータの固定子を製造することができる。
【００１３】
第二の発明に係る固定子の製造方法によれば、分割ティースとヨークとの組み付けを容易かつ簡易なものとすることができる。
【００１４】
第三の発明に係る固定子の製造方法によれば、分割ティースの径方向内周側に周方向へ突出する鍔部を形成していた場合においても、超電導コイルを収容したかご型の断熱容器に固定子コアを組み付けることができ、超電導コイルを利用した超電導モータの固定子を製造することができる。
【００１５】
第四の発明に係る固定子の製造方法によれば、超電導コイル容器および固定子コアを安定させ、超電導モータの固定子としての強度を向上させることができる。なお、断熱性の高い樹脂等の充填材を使用した場合には、超電導コイルを収容したかご型の超電導コイル容器と固定子コアとの熱伝導をより抑え、超電導コイル容器の断熱性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例１に係る固定子の製造方法を示す説明図である。
【図２】実施例１に係る固定子の製造方法における超電導コイル容器を示す斜視図である。
【図３】実施例１に係る固定子の製造方法によって製造される固定子を示す斜視図である。
【図４】実施例１に係る固定子の製造方法によって製造される固定子を示す横断面図（図３におけるＡ−Ａ矢視断面図）である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明に係る固定子の製造方法の実施例について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００１８】
本発明の実施例１に係る固定子の製造方法によって製造される固定子の構造について、図１から図４を参照して説明する。
【００１９】
図３および図３におけるＡ−Ａ矢視断面を表す図４に示すように、本実施例における固定子１は、図示しない超電導コイルを収容した超電導コイル容器１２と、超電導コイル容器１２と組み付けられる分割構造の分割固定子コア（固定子コア）１３とから構成される。
【００２０】
超電導コイル容器１２の内部には、超電導線材から成る超電導コイルが収容され、超電導コイル容器１２は、後述するヨーク３０と分割ティース４０とで形成（区画）される空間に設置されるように組み付けられている。なお、図４においては、図を見やすくするために、超電導コイル容器１２の内部に収容される超電導コイルすなわち超電導線材の図示を省略し、超電導コイル容器１２の内部を同一のハッチングで示している。
【００２１】
超電導コイル容器１２は、断熱性の高い樹脂などから成る断熱容器であり、超電導コイルを収容可能な中空に形成されると共に、外観形状は略円筒のかご型に形成されている（図２参照）。
【００２２】
つまり、超電導コイル容器１２は、超電導コイル容器１２の中心を軸方向に貫通して図示しない回転軸を挿通するための断面円形の回転軸挿通穴（軸方向貫通穴）２１を備えた略円筒形状を成すと共に、その側面（周面）に後述する分割固定子コア１３の分割ティース４０を係合するための矩形のティース装着穴（径方向貫通穴）２２を周方向に所定間隔離間して複数備えたかご型形状を成している（図１および図２参照）。
【００２３】
なお、超電導コイル容器１２に収容される図示しない超電導コイルは、超電導線材がティース装着穴２２の周りを巻回されて成る。超電導コイルの形状は、レーストラック型、鞍型などが考えられるが、特にこれに限定されるものではない。
【００２４】
また、超電導コイル容器１２の一端側（図２における左方側）の周面には、液体窒素等の冷却媒体を注入するための冷却媒体注入口２３が設けられている。冷却媒体注入口２３から冷却媒体を超電導コイル容器１２内に注入することにより、図示しない超電導コイルすなわち超電導線材を極低温にまで冷却することができる。つまり、図示しない超電導コイルすなわち超電導線材を収容した超電導コイル容器１２内を極低温環境とすることにより、超電導線材を超電導状態とすることができる。
【００２５】
図３および図４に示すように、超電導コイル容器１２と組み付けられる分割固定子コア１３は、略円環形状の電磁鋼板が軸方向に多数枚積層されて成る略円筒形状のヨーク３０と、ヨーク３０に組み付けられてヨーク３０の径方向内周側に突出する電磁鋼板が軸方向に多数枚積層されて成る複数の分割ティース４０とから成る分割構造である。
【００２６】
ヨーク３０は、超電導コイル容器１２の外径と略同径の内径で形成され、超電導コイル容器１２の外周側に嵌着可能となっている。また、図１および図４に示すように、ヨーク３０の内周側には、分割ティース４０を組み付けるための複数（本実施例においては六個）の係合凹部３１が軸方向に沿って形成されている。係合凹部３１の周方向両側面には係合突起部３２が形成され、後述する分割ティース４０の溝部４１と係合するようになっている。この係合突起部３２と溝部４１との係合によって、ヨーク３０の係合凹部３１には、分割ティース４０が径方向内周側に突出するように組み付けられる。
【００２７】
分割ティース４０は、超電導コイル容器１２のティース装着穴２２と係合可能、すなわち、超電導コイル容器１２のティース装着穴２２の幅（周方向の長さ）および全長（軸方向の長さ）と略同じ幅および全長の断面を有するように形成されている。分割ティース４０の径方向外周側においては、分割ティース４０の周方向両側面に位置して軸方向へ延びる、すなわち、周方向における幅が狭くなる凹部が軸方向に延びる溝部４１が形成されている。
【００２８】
この分割ティース４０の溝部４１とヨーク３０の係合凹部３１における係合突起部３２とが係合することにより、分割ティース４０とヨーク３０とは、径方向および周方向における相対的な移動が制限され、軸方向における相対的な移動のみが可能な状態となっている。
【００２９】
また、図１および図４に示すように、分割ティース４０における径方向内周側の端部には、周方向に突出して鍔部４２が形成されている。分割ティース４０を超電導コイル容器１２に組み付けた際には、分割ティース４０の鍔部４２が、超電導コイル容器１２の内周側に当接することにより、超電導コイル容器１２に対する分割ティース４０の径方向の位置決めがなされるようになっている。
【００３０】
また、分割ティース４０は、分割ティース４０の高さ（径方向の長さ）が超電導コイル容器１２のティース装着穴２２の高さよりも高くなるように形成されている。分割ティース４０が超電導コイル容器１２のティース装着穴２２に係合し、分割ティース４０の鍔部４２が超電導コイル容器１２の内周側に当接した状態においては、分割ティース４０の径方向外周側の端部が超電導コイル容器１２の外周側に突出し、分割ティース４０の溝部４１が、超電導コイル容器１２の外周側に位置するようになっている。
【００３１】
以上の構成により、本実施例における固定子１は、図示しない回転軸の外周側に超電導コイル容器１２が位置し、超電導コイル容器１２と略同径内に分割固定子コア１３の分割ティース部４０が位置し、超電導コイル容器１２の外周側に分割固定子コア１３のヨーク３０が位置するようになっている。つまり、分割固定子コア１３は超電導コイル容器１２よりも大径に形成されている。
【００３２】
本発明の実施例１に係る固定子の製造方法について、図１から図４を参照して説明する。
【００３３】
まず、図示しない超電導コイルを収容した超電導コイル容器１２に対して、分割ティース４０を回転軸挿通穴２１内の空間に入れ、分割ティース４０の溝部４１が外周側に位置するよう、すなわち、分割ティース４０の鍔部４２が内周側に位置するようにして分割ティース４０を超電導コイル容器１２のティース装着穴２２に対して内周側から外周側へ向かって挿入して係合させる。
【００３４】
具体的には、まず、超電導コイル容器１２に対して分割ティース４０を軸方向に移動させ、超電導コイル容器１２におけるティース装着穴２２に対する分割ティース４０の位置および組み付け方向を合わせる。次に、超電導コイル容器１２に対して分割ティース４０を径方向（内周側から外周側）へ移動させることにより、超電導コイル容器１２におけるティース装着穴２２に分割ティース４０を設置することができる。
【００３５】
このとき、分割ティース４０の幅と全長を超電導コイル容器１２におけるティース装着穴２２の幅と全長と略同じに形成しているので、分割ティース４０とティース装着穴２２とが係合し、超電導コイル容器１２に対する分割ティース４０の周方向および軸方向の位置決めがなされる。また、分割ティース４０の鍔部４２が超電導コイル容器１２の内周側に当接し、超電導コイル容器１２に対する分割ティース４０の径方向の位置決めがなされる。
【００３６】
また、分割ティース４０の高さを超電導コイル容器１２におけるティース装着穴２２の高さよりも高く形成しているので、分割ティース４０は、その一部がヨーク３０と係合可能な程度に超電導コイル容器１２の外周側へ突出する。つまり、分割ティース４０の溝部４１が、超電導コイル容器１２の外周側に位置することになる。
【００３７】
同様にして、複数（本実施例においては六個）の分割ティース４０を超電導コイル容器１２における複数（本実施例においては六個）のティース装着穴２２にそれぞれ設置した後、超電導コイル容器１２および超電導コイル容器１２のティース装着穴２２に設置された複数の分割ティース４０にヨーク３０を組み付ける。
【００３８】
つまり、超電導コイル容器１２および複数の分割ティース４０に対して、ヨーク３０を軸方向に移動させ、ヨーク３０を超電導コイル容器１２の外周側に嵌着させ、更にヨーク３０の係合凹部３１における係合突起部３２を分割ティース４０の溝部４１に係合させることにより、超電導コイル容器１２および超電導コイル容器１２のティース装着穴２２に設置された複数の分割ティース４０にヨーク３０を組み付けることができる。
【００３９】
なお、複数（本実施例においては六個）の分割ティース４０を超電導コイル容器１２における複数（本実施例においては六個）のティース装着穴２２に係合した際には、作業者あるいは図示しない治具等を用いて超電導コイル容器１２に設置された複数の分割ティース４０を支持することにより、超電導コイル容器１２および超電導コイル容器１２のティース装着穴２２に設置された複数の分割ティース４０にヨーク３０を容易に組み付けることができる。
【００４０】
本実施例においては、分割固定子コア１３の分割ティース４０に鍔部４２を設けているため、分割ティース４０を超電導コイル容器１２の内周側からティース装着穴２２に係合させたが、本発明はこれに限定されない。例えば、本実施例のように内周側に鍔部４２を備えていない分割ティースを使用した場合には、分割ティースを超電導コイル容器１２の外周側からティース装着穴２２に係合させるようにしても良い。
【００４１】
また、本実施例では、分割ティース４０の鍔部４２を超電導コイル容器１２の内周側に当接させ、ヨーク３０を超電導コイル容器１２の外周側に嵌着させているが、本発明はこれに限定されない。例えば、分割固定子コア１３を超電導コイル容器１２に接触させなくとも良く、分割固定子コア１３の少なくとも一部を超電導コイル容器１２に接触させるようにしても良い。例えば、本実施例においては、鍔部４２が超電導コイル容器１２の内周側に当接しなくとも良く、超電導コイル容器１２のティース装着穴２２と分割固定子コア１３の分割ティース４０との間に組み付け用の隙間を設けるなどしても良い。
【００４２】
また、超電導コイル容器１２と分割固定子コア１３との間の少なくとも一部に樹脂その他の充填材を充填するようにしても良い。例えば、本実施例のように鍔部４２が超電導コイル容器１２の内周側に当接せず、鍔部４２と超電導コイル容器１２との間に隙間がある場合には、樹脂その他の充填材を当該隙間に充填する。
【００４３】
以上のように、本実施例によれば、図示しない超電導コイルを収容したかご型の超電導コイル容器１２に分割固定子コア（固定子コア）１３を組み付け、超電導コイルを利用した超電導モータの固定子１を製造することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１      超電導モータの固定子
１２    固定子の超電導コイル容器
１３    固定子の分割固定子コア（固定子コア）
２１    超電導コイル容器の回転軸挿通穴（軸方向貫通穴）
２２    超電導コイル容器のティース装着穴（径方向貫通穴）
２３    超電導コイル容器の冷却媒体注入口
３０    固定子コアのヨーク
３１    ヨークの係合凹部
３２    ヨークの係合突起部（突起部）
４０    固定子コアの分割ティース
４１    分割ティースの溝部
４２    分割ティースの鍔部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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