(57)【要約】【課題】組み立てが容易で且つ冷媒の漏出を抑制することが可能な超電導モータのジョイント構造を提供する。【解決手段】回転子２を冷却するための冷媒を供給する冷却装置側と回転子側とを連結する超電導モータのジョイント構造を、冷却装置側に接続され回転子２側に小径部１１を有する円柱状の固定側部材１０と、回転子２側に固定され固定側部材１０が挿通される円筒状の回転側部材２０と、回転側部材２０に相対的に回転自在に挿通されるとともに固定側部材１０の小径部が挿通される円筒状のすべり軸受３０とを備え、回転側部材２０が、固定側部材１０の小径部１１の回転子２側に対向する位置に二重円筒部を有し、すべり軸受３０が、回転側部材２０の二重円筒部に対向する位置に回転側部材２０の二重円筒部の内側の円筒に嵌合する溝部３１を有する構成とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子を冷却するための冷媒を供給する冷却装置側と前記回転子側とを連結する超電導モータのジョイント構造において、
前記冷却装置側に接続され前記回転子側に小径部を有する円柱状の固定側部材と、
前記回転子側に固定され前記固定側部材が挿通される円筒状の回転側部材と、
前記回転側部材に相対的に回転自在に挿通されるとともに前記固定側部材の小径部が挿通される円筒状の軸受部材とを備え、
前記回転側部材が、前記固定側部材の小径部の前記回転子側に対向する位置に二重円筒部を有し、
前記軸受部材が、前記回転側部材の二重円筒部に対向する位置に前記回転側部材の二重円筒部の内側の円筒に嵌合する溝部を有する
ことを特徴とする超電導モータのジョイント構造。
【請求項２】
前記軸受部材は、前記固定側部材及び前記回転側部材よりも熱膨張係数が大きく、内径及び前記溝部の径方向外側の直径が、常温時にはそれぞれ前記固定側部材の小径部の外径及び前記回転側部材の二重円筒部の内側の円筒の外径よりも大きい一方、低温時にはそれぞれ前記固定側部材の小径部の外径及び前記回転側部材の二重円筒部の内側の円筒の外径よりも小さい又は等しい
ことを特徴とする請求項１記載の超電導モータのジョイント構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導モータのジョイント構造に関し、より詳細には冷媒の漏れと摩耗を小さくし、簡単に組み立て可能な超電導モータのジョイント構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ロータに超電導コイルを用いた界磁超電導モータでは、冷却装置から超電導コイル側へ冷媒を供給して該超電導コイルを冷却することが行われており、例えば、下記特許文献１には、冷却装置側と超電導コイル側との連結部の構造として、固定側の冷却装置に設けられたチューブと回転側のロータシャフトに設けられたチューブとの接続を、固定側の円管を小さくして回転側のチューブの内周面に挿入する非接触シールとしたものが開示されている。
【０００３】
また、下記特許文献２には、軸方向の供給及び排出配管から直角方向に変換するジョイント部で、流体通路は軸方向に位置を変えながら周方向に沿って配置されており、各通路間には中心の回転円筒の外周にある回転円環・シール・弾性ベローズが軸方向に配置され、この弾性ベローズがシールを押すことで回転円環と接触し回転部と固定部を遮断するものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−６５４７７号公報
【特許文献２】国際公開第２００９／１１９１７６号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１では、冷媒の漏れは減少するものの、常温で組立時の隙間を確保すると冷媒が漏れてしまい、冷媒が漏れないように常温で隙間をなくすと組立性が悪くなるという問題があった。
【０００６】
また、上述した特許文献２では回転円環に強制的にシールを押して（対向シール面をシール面と密接させる方向へ押圧して）接触させているので摩耗、摩擦が多くなるという問題があった。
【０００７】
このようなことから本発明は、組み立てが容易で且つ冷媒の漏出を抑制することが可能な超電導モータのジョイント構造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】
上記の課題を解決するための第１の発明に係る超電導モータのジョイント構造は、
回転子を冷却するための冷媒を供給する冷却装置側と前記回転子側とを連結する超電導モータのジョイント構造において、
前記冷却装置側に接続され前記回転子側に小径部を有する円柱状の固定側部材と、
前記回転子側に固定され前記固定側部材が挿通される円筒状の回転側部材と、
前記回転側部材に相対的に回転自在に挿通されるとともに前記固定側部材の小径部が挿通される円筒状の軸受部材とを備え、
前記回転側部材が、前記固定側部材の小径部の前記回転子側に対向する位置に二重円筒部を有し、
前記軸受部材が、前記回転側部材の二重円筒部に対向する位置に前記回転側部材の二重円筒部の内側の円筒に嵌合する溝部を有する
ことを特徴とする。
【０００９】
また、第２の発明に係る超電導モータのジョイント構造は、第１の発明に係る超電導モータのジョイント構造において、
前記軸受部材は、前記固定側部材及び前記回転側部材よりも熱膨張係数が大きく、内径及び前記溝部の径方向外側の直径が、常温時にはそれぞれ前記固定側部材の小径部の外径及び前記回転側部材の二重円筒部の内側の円筒の外径よりも大きい一方、低温時にはそれぞれ前記固定側部材の小径部の外径及び前記回転側部材の二重円筒部の内側の円筒の外径よりも小さい又は等しい
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
上述した本発明に係る超電導モータのジョイント構造によれば、組み立てが容易で且つ冷媒の漏出を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例に係る超電導モータのジョイント部の構造を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例に係る超電導モータのジョイント部の構造を示す斜視断面図である。
【図３】図２に示す固定側部材を拡大して示す斜視断面図である。
【図４】図２に示す回転側部材を拡大して示す斜視断面図である。
【図５】図２に示すすべり軸受を拡大して示す斜視断面図である。
【図６】図６（ａ）は本実施例に係る超電導モータのジョイント部の常温時での状態を示す断面図、図６（ｂ）は本実施例に係る超電導モータのジョイント部の極低温時での状態を示す断面図である。
【図７】従来の超電導モータのジョイント部の構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る超電導モータのジョイント構造について説明する。
【実施例】
【００１３】
図１から図５を用いて本発明に係る超電導モータのジョイント構造の一実施例を説明する。
図１及び図２に示すように、本実施例に係る超電導モータのジョイント構造は、図示しない冷却装置に接続された固定側部材１０と、超電導コイル２ｂを備えた回転子２の回転子コア２ａに固定された回転側部材２０と、これら固定側部材１０と回転側部材２０との間に配設されるすべり軸受３０とを備えている。なお、図１中に示す３Ａは、図示しない冷却装置から後述する冷媒供給路１３，２４を介して送出される冷媒を超電導コイル２ｂへ供給するための通路、図１中に示す３Ｂは、超電導コイル２ｂから送出された冷媒を後述する冷媒排出路２６，１４を介して図示しない冷却装置へ排出するための通路である。
【００１４】
図３に示すように、固定側部材１０は、円柱状に形成されて、軸方向の一方端側（図２では右側）は外径が小径に形成された小径部（以下、固定部側小径部という）１１、軸方向の他方端側（図２では左側）は外径が固定部側小径部１１よりも大径に形成された大径部（以下、固定部側大径部という）１２となっている。
【００１５】
さらに、固定側部材１０には、その軸心に対して偏心した位置に、軸方向に沿って貫通する冷媒供給路１３が形成されている。また、固定部側大径部１２には、その軸心を挟んで冷媒供給路１３とは反対側かつ冷媒供給路１３とは離間した位置に固定部側大径部１２の外周面１２ａと軸方向の他方端側とを連通する冷媒排出路１４が形成されている。
【００１６】
また、図４に示すように、回転側部材２０は、軸方向の一方端側（図３では右側）に底部２１を有する円筒状に形成されて、軸方向の一方端側は内径が小径に形成された小径部（以下、回転部側小径部という）２２、軸方向の他方端側（図３では左側）は内径が回転部側小径部２２よりも大径に形成された大径部（以下、回転部側大径部という）２３となっている。なお、回転部側小径部２２、回転部側大径部２３の内径はそれぞれ固定部側小径部１１、固定部側大径部１２の外径よりも大径となっている。
【００１７】
回転部側小径部２２には、その軸方向の一方端側に該回転部側小径部２２の外周面２２ａと内周面２２ｂとを連通する冷媒供給路２４が形成されている。また、回転部側小径部２２には、その軸方向の他方端側に、外周面２２ａと内周面２２ｂとの間で軸方向に沿って延びる溝（以下、回転部側溝部という）２５が周方向にわたって形成されている。換言すると、回転部側小径部２２の軸方向の他方端側は、二重に円筒を備えた二重円筒部となっている。以下、二重円筒部の内側の円筒部を内側円筒部２２Ａ、外側の円筒部を外側円筒部２２Ｂという。なお、回転部側溝部２５の径方向外側の周面２２Ｂａの直径は、回転部側大径部２３の内周面２３ａの直径と等しいものとする。
回転部側大径部２３には、その軸方向の他方端側に該回転部側大径部２３の外周面と内周面とを連通する冷媒排出路２６が形成されている。
【００１８】
また、図５に示すように、すべり軸受３０は円筒状に形成されている。すべり軸受３０は固定部側小径部１１よりも軸方向の長さが短く、また、常温時において、すべり軸受３０の内周面３０ｂの直径は固定部側小径部１１の外周面１１ａの直径よりも僅かに大きく、すべり軸受３０の外周面３０ａの直径は回転部側大径部２３の内周面２３ａの直径よりも僅かに小さくなっている。
【００１９】
そして、すべり軸受３０の一方端側には、外周面３０ａと内周面３０ｂとの間に軸方向に沿って延びる溝（以下、すべり軸受側溝部という）３１が周方向にわたって形成されている。換言すると、すべり軸受３０の軸方向の一方端側は、二重に円筒を備えた二重円筒部となっている。以下、二重円筒部の内側の円筒部を内側円筒部３０Ａ、外側の円筒部を外側円筒部３０Ｂという。なお、すべり軸受側溝部３１の径方向の幅は、常温時において回転側部材２０の内側円筒部２２Ａの径方向の厚さよりも僅かに大きくなっている。また、すべり軸受側溝部３１の深さ（軸方向の長さ）は、回転部側溝部２５の深さ（軸方向の長さ）とほぼ等しい深さとなっている。
【００２０】
さらに、すべり軸受３０は固定側部材１０及び回転側部材２０よりも線膨張係数が大きく摩擦の小さい材質とする。一例としては、すべり軸受３０をテフロン（登録商標）として、固定側部材１０と回転側部材２０をステンレスとすると、ステンレスよりもテフロン（登録商標）の線膨張係数が大きく、かつ摩擦係数が小さいので、本実施例のすべり軸受３０の材料として好適である。なお、テフロン（登録商標）よりも線膨張係数が小さいが、すべり軸受３０を真鍮として固定側部材１０及び回転側部材２０をステンレスとする構成とすることもできる。
【００２１】
図１及び図２に示すように、本実施例において固定側部材１０、回転側部材２０、及びすべり軸受３０を組み立てる場合には、まず、回転側部材２０の二重円筒部分にすべり軸受３０の二重円筒部分が径方向で重なるように嵌め合わせる、具体的には、回転側部材２０の回転部側溝部２５、すなわち内側円筒部２２Ａの外周面２２Ａａと外側円筒部２２Ｂの内周面２２Ｂａとの間に、すべり軸受３０の外側円筒部３０Ｂを嵌め合わせる（すべり軸受３０のすべり軸受側溝部３１、すなわち内側円筒部３０Ａの外周面３０Ａａと外側円筒部３０Ｂの内周面３０Ｂａとの間に、回転側部材２０の内側円筒部２２Ａを嵌め合わせる）。
その後、すべり軸受３０の軸心側の中空部に固定側部材１０の固定部側小径部１１を挿入する。
以上により、固定側部材１０、回転側部材２０、及びすべり軸受３０の組み立てが完了する。
【００２２】
ここで、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施例において、回転側部材２０とすべり軸受３０との嵌め合い面は、回転側部材２０の内側円筒部２２Ａの外周面２２Ａａとすべり軸受３０の外側円筒部３０Ｂの内周面３０Ｂａとなる。また、固定側部材１０とすべり軸受３０との嵌め合い面は、固定部側小径部１１の外周面１１ａとすべり軸受け３０の内周面３０ｂとなる。
【００２３】
そして、これらの嵌め合い面が、常温ではそれぞれ隙間を有し、低温下ではそれぞれ隙間がなくなるように設定されている。具体的には、固定側部材１０、回転側部材２０、及びすべり軸受３０は、常温で固定部側小径部１１の外周面１１ａとすべり軸受３０の内周面３０ｂとの間、回転側部材２０の内側円筒部２２Ａの周面２２ｂ，２２Ａａとすべり軸受３０のすべり軸受側溝部３１の周面３０Ａａ，３０Ｂａとの間、および回転部側小径部２２の回転部側大径部２３の内周面２３ａ（２２Ｂａ）とすべり軸受３０の外周面３０ａとの間にそれぞれ所望の隙間を有するように、且つ、すべり軸受３０が固定側部材１０、回転側部材２０よりも線膨張係数が大きく温度差による変化量が大きいことを利用して、低温下では嵌め合い面に締め代ができるように又は嵌め合い面の隙間がゼロになるようにその寸法を設定されているものとする。
【００２４】
このように構成される本実施例に係る超電導モータのジョイント構造によれば、例えば図７に示すように、単に回転側部材２０の内周面に二重円筒構造を有さないすべり軸受４０を取り付けただけでは、低温になると線膨張係数の違いで回転側部材２０の内周面とすべり軸受３０の外周面との間に隙間ができてしまうのに対し、上述したように回転側部材２０とすべり軸受３０の相互の嵌め合い部分を二重円筒形状とし、且つ、すべり軸受３０の材質を固定側部材１０及び回転側部材２０よりも線膨張係数が大きく、摩擦が小さい材質としたことにより、常温下では嵌め合い面に隙間があるため容易に組み立てを行うことができ、さらに、組み立てを行った後、冷却装置から冷媒が供給された低温下では嵌め合い面の隙間が小さくなりゼロとなることで、すべり軸受３０によって冷媒供給路１３，２４と、冷媒排出路２６，１４とを隔てて冷媒の漏れ、及び固定側部材１０と回転側部材２０の摩耗、摩擦を低減することができる。すなわち、すべり軸受３０を使用しても低温時に嵌め合い面の隙間を小さくすることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明は、超電導モータのジョイント構造に適用して好適なものである。
【符号の説明】
【００２６】
２  回転子
２ａ  回転子コア
２ａ  超電導コイル
３Ａ，３Ｂ  通路
１０  固定側部材
１１  小径部
１２  大径部
１２ａ  外周面
１３  冷媒供給路
１４  冷媒排出路
２０  回転側部材
２１  底部
２２  回転部側小径部
２２Ａ  内側円筒部
２２Ａａ  内側円筒部の外周面
２２Ｂ  外側円筒部
２２Ｂａ  回転部側溝部の径方向外側の周面
２２ａ  外周面
２２ｂ  内周面
２３  回転部側大径部
２３ａ  回転部側大径部の内周面
２４  冷媒供給路
２５  回転部側溝部
２６  冷媒排出路
３０  すべり軸受
３０Ａ  内側円筒部
３０Ａａ  内側円筒部の外周面
３０Ｂ  外側円筒部
３０Ｂａ  外側円筒部の内周面
３０ａ  外周面
３０ｂ  内周面
３１  すべり軸受側溝部
４０  すべり軸受
【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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