JP2013065834A - Superconductive coil body and superconductive apparatus - Google Patents

Superconductive coil body and superconductive apparatus Download PDF

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悠一 中村
Hitoshi Oyama
仁 尾山
Takeshi Niisato
剛 新里
Satoshi Arakawa
聡 荒川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a superconductive coil body and a superconductive apparatus which reduce loss.SOLUTION: A superconductive coil body 10 includes: inner peripheral coil bodies 12a, 12b that are coil body parts around which a superconducting wire rod 15 is wound; and a first magnetic material 13 that is a magnetic circuit member. The magnetic circuit member is disposed so as to face a surface (a surface of an upper part of the inner peripheral coil body 12a) positioned at the end surface side that intersects with a main surface of the superconducting wire rod 15 in the coil body part (the inner peripheral coil bodies 12a, 12b) and is made of a magnetic material. The magnetic circuit member (the first magnetic material 13) includes a facing surface which faces the surface of the coil body part (the inner peripheral coil bodies 12a, 12b). In the magnetic circuit member (the first magnetic material 13), end parts of the facing surface protrude to the outer side relative to the surface (the surface facing the first magnetic material 13) of the coil body part (the inner peripheral coil bodies 12a, 12b) and form protruding parts.

Description

この発明は、超電導コイル体および超電導機器に関し、より特定的には、磁気回路を構成する磁気回路部材を備える超電導コイル体および超電導機器に関する。   The present invention relates to a superconducting coil body and a superconducting device, and more specifically to a superconducting coil body and a superconducting device including a magnetic circuit member constituting a magnetic circuit.

従来、超電導線材を巻回して構成される超電導コイルが知られている(たとえば、特開2011−091094号公報(特許文献1)参照)。超電導コイルでは、電流を流すことにより磁界を発生させたときに、超電導線材の主表面を当該磁界の磁束線が貫通すると、超電導コイルの電気的特性が劣化するという問題がある。以下、より具体的に説明する。   2. Description of the Related Art Conventionally, a superconducting coil configured by winding a superconducting wire is known (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-091094 (Patent Document 1)). In a superconducting coil, when a magnetic field is generated by passing an electric current, if magnetic flux lines of the magnetic field penetrate the main surface of the superconducting wire, there is a problem that the electrical characteristics of the superconducting coil deteriorate. More specific description will be given below.

超電導コイルに交流電流を流すことで交流磁界が発生した場合に、ヒステリシス損、結合損失、渦電流損失などの、いわゆるACロスが発生する。このACロスの大きさは、磁界における磁束密度の大きさにより決まるが、同時に磁束線の超電導コイル(具体的には超電導線の主表面)に対する方向により当該損失(ACロス)の大きさは異なる。たとえば、磁束密度がある程度大きい領域では、超電導コイルを構成する超電導線材の主表面に対して垂直な方向の磁束は、当該主表面に対して水平な磁束よりも10倍以上大きな損失を発生させる場合がある。なお、ここで超電導線材の主表面とは、超電導線材がテープ状の線材である場合に、超電導線材の側面を構成する面のうち表面積の相対的に広い面を言う。   When an AC magnetic field is generated by passing an AC current through the superconducting coil, so-called AC loss such as hysteresis loss, coupling loss, and eddy current loss occurs. The magnitude of this AC loss is determined by the magnitude of the magnetic flux density in the magnetic field, but at the same time, the magnitude of the loss (AC loss) varies depending on the direction of the magnetic flux line with respect to the superconducting coil (specifically, the main surface of the superconducting wire). . For example, in a region where the magnetic flux density is high to some extent, the magnetic flux in the direction perpendicular to the main surface of the superconducting wire constituting the superconducting coil causes a loss that is 10 times greater than the magnetic flux horizontal to the main surface. There is. Here, the main surface of the superconducting wire means a surface having a relatively large surface area among the surfaces constituting the side surface of the superconducting wire when the superconducting wire is a tape-like wire.

上述した特開2011−091094号公報では、超電導コイルを構成する超電導線材の主表面を、発生が予測される磁束線の伸びる方向に沿うように、超電導線材の巻回の中心軸に対して傾斜して配置することで、超電導線材の主表面を貫通する磁束線の割合を低減することが提案されている。   In the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-091094, the main surface of the superconducting wire constituting the superconducting coil is inclined with respect to the central axis of the winding of the superconducting wire so as to be along the direction in which the magnetic flux lines expected to be generated extend. It has been proposed to reduce the proportion of magnetic flux lines penetrating the main surface of the superconducting wire.

特開2011−091094号公報JP 2011-091094 A

しかし、上述のように超電導コイルにおいて超電導線材の主表面の方向を調整するといった方法のみでは、超電導線材の主表面を貫通する磁束線の割合を十分に低減することができない場合があった。   However, there are cases where the ratio of magnetic flux lines penetrating the main surface of the superconducting wire cannot be sufficiently reduced only by adjusting the direction of the main surface of the superconducting wire in the superconducting coil as described above.

この発明は、上記のような課題を解決するために成されたものであり、この発明の目的は、損失を低減することが可能な超電導コイル体および超電導機器を提供することである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a superconducting coil body and a superconducting device capable of reducing loss.

この発明に従った超電導コイル体は、超電導線材を巻回したコイル本体部と、磁気回路部材とを備える。磁気回路部材は、コイル本体部において、超電導線材の主表面と交差する端面側に位置する表面と対向するように配置され、磁性体からなる。磁気回路部材は、コイル本体部の表面と対向する対向面と、対向面に連なり対向面と交差する方向に伸びる側面とを含む。側面は、コイル本体部に近い側の端部に位置し、超電導線材の主表面の伸びる方向に沿って伸びる平面部を有する。   A superconducting coil body according to the present invention includes a coil main body wound with a superconducting wire and a magnetic circuit member. A magnetic circuit member is arrange | positioned so that it may oppose the surface located in the end surface side which cross | intersects the main surface of a superconducting wire in a coil main-body part, and consists of a magnetic body. The magnetic circuit member includes a facing surface that faces the surface of the coil main body, and a side surface that extends in a direction that is continuous with the facing surface and intersects the facing surface. The side surface is located at an end portion on the side close to the coil main body portion, and has a flat portion extending along the direction in which the main surface of the superconducting wire extends.

この場合、コイル本体部と磁気回路部材とが磁気回路の一部を構成し、また、磁気回路部材の側面がコイル本体部寄りに平面部を有しているので、コイル本体部の表面と磁気回路部材の対向面とが対向する領域では、磁気回路部材からコイル本体部へ伸びる磁束線の向きを、コイル本体部の超電導線材の主表面に沿った方向へ効率的に規定することができる。つまり、コイル本体部の超電導線材の主表面と交差する端面側に、磁性体からなる磁気回路部材を配置することにより、コイル本体部を流れる電流の中心に対して磁束がその周囲を回ることができるように、コイル本体部および磁気回路部材を配置することになる。この結果、コイル本体部に流れる電流によって発生する磁束の向きを、上述のように超電導線材の主表面に沿った方向に誘導することができる。このため、コイル本体部において超電導線材の主表面を貫通するように延びる磁束線の割合を効果的に低減できる。したがって、超電導線材の主表面を貫通する磁束線の存在に起因する超電導コイルでの損失の発生を抑制できる。   In this case, the coil body portion and the magnetic circuit member constitute a part of the magnetic circuit, and the side surface of the magnetic circuit member has a flat portion closer to the coil body portion. In the region facing the facing surface of the circuit member, the direction of the magnetic flux lines extending from the magnetic circuit member to the coil body can be efficiently defined in a direction along the main surface of the superconducting wire of the coil body. That is, by arranging a magnetic circuit member made of a magnetic material on the end face side intersecting with the main surface of the superconducting wire of the coil main body, the magnetic flux can go around the center of the current flowing through the coil main body. The coil body and the magnetic circuit member are arranged so as to be able to do so. As a result, the direction of the magnetic flux generated by the current flowing in the coil main body can be induced in the direction along the main surface of the superconducting wire as described above. For this reason, the ratio of the magnetic flux line extended so that the main surface of a superconducting wire may be penetrated in a coil main-body part can be reduced effectively. Therefore, generation | occurrence | production of the loss in a superconducting coil resulting from presence of the magnetic flux line which penetrates the main surface of a superconducting wire can be suppressed.

この発明に従った超電導機器は、上記超電導コイル体を備える。この場合、超電導コイル体における損失が抑制された、高効率な超電導機器を実現できる。   A superconducting device according to the present invention includes the superconducting coil body. In this case, a highly efficient superconducting device in which loss in the superconducting coil body is suppressed can be realized.

この発明によれば、超電導コイル体における損失の発生を効果的に抑制できる。   According to this invention, generation | occurrence | production of the loss in a superconducting coil body can be suppressed effectively.

本発明による超電導モータの実施の形態1を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows Embodiment 1 of the superconducting motor by this invention. 図1に示した超電導モータを構成する超電導コイル体が格納された冷却容器を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the cooling container in which the superconducting coil body which comprises the superconducting motor shown in FIG. 1 was stored. 図2に示した超電導コイル体の部分断面模式図である。FIG. 3 is a partial cross-sectional schematic diagram of the superconducting coil body shown in FIG. 2. 図3に示した超電導コイル体の部分拡大断面模式図である。FIG. 4 is a partial enlarged cross-sectional schematic view of the superconducting coil body shown in FIG. 3. 本発明による超電導モータの実施の形態2を構成する超電導コイル体の部分断面模式図である。It is a partial cross section schematic diagram of the superconducting coil body which comprises Embodiment 2 of the superconducting motor by this invention. 本発明による超電導モータの実施の形態3を構成する超電導コイル体の部分断面模式図である。It is a partial cross section schematic diagram of the superconducting coil body which comprises Embodiment 3 of the superconducting motor by this invention. 本発明による超電導モータの実施の形態4を構成する超電導コイル体の部分断面模式図である。It is a partial cross section schematic diagram of the superconducting coil body which comprises Embodiment 4 of the superconducting motor by this invention. 本発明による超電導モータの実施の形態5を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows Embodiment 5 of the superconducting motor by this invention. 図8に示した超電導モータを構成する超電導コイル体が格納された冷却容器を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the cooling container in which the superconducting coil body which comprises the superconducting motor shown in FIG. 8 was stored. 図9に示した超電導コイル体の部分断面模式図である。FIG. 10 is a schematic partial sectional view of the superconducting coil body shown in FIG. 9. 図10に示した超電導コイル体の部分拡大断面模式図である。It is a partial expanded cross-section schematic diagram of the superconducting coil body shown in FIG. 図11に示した超電導コイル体の変形例を示す部分拡大断面模式図である。FIG. 12 is a partial enlarged cross-sectional schematic diagram showing a modification of the superconducting coil body shown in FIG. 11. 本発明による超電導モータの実施の形態6を構成する超電導コイル体の部分断面模式図である。It is a partial cross section schematic diagram of the superconducting coil body which comprises Embodiment 6 of the superconducting motor by this invention. 本発明による超電導モータの実施の形態7を構成する超電導コイル体の部分断面模式図である。It is a partial cross section schematic diagram of the superconducting coil body which comprises Embodiment 7 of the superconducting motor by this invention. 本発明による超電導モータの実施の形態8を構成する超電導コイル体の部分断面模式図である。It is a partial cross section schematic diagram of the superconducting coil body which comprises Embodiment 8 of the superconducting motor by this invention. 本発明による超電導モータの実施の形態9を構成する超電導コイル体の平面模式図である。It is a schematic plan view of a superconducting coil body constituting Embodiment 9 of a superconducting motor according to the present invention. 図16に示した超電導コイル体の部分断面模式図である。FIG. 17 is a partial cross-sectional schematic diagram of the superconducting coil body shown in FIG. 16. 本発明による超電導モータの実施の形態10を構成する超電導コイル体の斜視模式図である。It is a perspective schematic diagram of the superconducting coil body which comprises Embodiment 10 of the superconducting motor by this invention. 図18に示した超電導コイル体の分解模式図である。FIG. 19 is an exploded schematic view of the superconducting coil body shown in FIG. 18. 図18に示した超電導コイル体の部分拡大模式図である。FIG. 19 is a partial enlarged schematic view of the superconducting coil body shown in FIG. 18. 図18に示した超電導コイル体の部分拡大模式図である。FIG. 19 is a partial enlarged schematic view of the superconducting coil body shown in FIG. 18. 本発明による超電導モータの実施の形態11を構成する超電導コイル体の平面模式図である。It is a plane schematic diagram of the superconducting coil body constituting Embodiment 11 of the superconducting motor according to the present invention.

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.

(実施の形態1)
図1〜図4を参照して、本発明による超電導モータを説明する。
(Embodiment 1)
A superconducting motor according to the present invention will be described with reference to FIGS.

図1および図2を参照して、本発明による超電導モータ100は、回転子であるロータと、ロータの周囲に配置された固定子であるステータとを備える。ロータは、図1の紙面に垂直な長軸方向に延びる回転軸118と、当該回転軸118と接続され、この回転軸118の周囲に配置されたロータ軸116と、ロータ軸116の外表面に等間隔で配置された4つの永久磁石120とを含む。ロータ軸116の外表面は、その断面形状が円弧状になっている。ロータ軸116の外表面の周方向において等間隔に配置された永久磁石120は、その断面形状が四角形状となっている。永久磁石120は、図1の紙面に垂直な方向に、回転軸118の延在方向に沿って伸びるように配置されている。永久磁石120としては、たとえばネオジウム系磁石、サマリウム系磁石、フェライト系磁石などを用いることができる。   1 and 2, a superconducting motor 100 according to the present invention includes a rotor that is a rotor and a stator that is a stator arranged around the rotor. The rotor includes a rotation shaft 118 extending in a major axis direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1, a rotor shaft 116 connected to the rotation shaft 118 and disposed around the rotation shaft 118, and an outer surface of the rotor shaft 116. And four permanent magnets 120 arranged at equal intervals. The outer surface of the rotor shaft 116 has an arc shape in cross section. The permanent magnets 120 arranged at equal intervals in the circumferential direction of the outer surface of the rotor shaft 116 have a quadrangular cross-sectional shape. The permanent magnet 120 is arranged so as to extend along the extending direction of the rotating shaft 118 in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. As the permanent magnet 120, for example, a neodymium magnet, a samarium magnet, a ferrite magnet, or the like can be used.

ロータの周囲には、図1に示すように超電導モータ100の固定子としてのステータが配置されている。ステータは、ステータヨーク121と、このステータヨーク121の内周側からロータに向けて突出するように形成されたステータコア123と、このステータコア123の外周を囲むように配置された超電導コイル体10と、この超電導コイル体を内部に保持する冷却容器107とを含む。   A stator as a stator of the superconducting motor 100 is disposed around the rotor as shown in FIG. The stator includes a stator yoke 121, a stator core 123 formed so as to protrude from the inner peripheral side of the stator yoke 121 toward the rotor, a superconducting coil body 10 disposed so as to surround the outer periphery of the stator core 123, And a cooling container 107 that holds the superconducting coil body therein.

ステータヨーク121は、ロータ軸116の外周を取囲むように配置されている。ステータヨーク121の内側表面はその断面形状(回転軸118の延在方向に対して垂直な平面における断面形状)が円弧状になっている。超電導コイル体10はステータヨーク121の円弧状の内表面に沿うように配置されている。冷却容器107は、ステータコア123の一部が挿入された状態とできるように、超電導コイル体10の中心部に位置する領域に開口部を有している。すなわち、超電導コイル体10は、ステータコア123の外周を囲むように配置されている。   The stator yoke 121 is disposed so as to surround the outer periphery of the rotor shaft 116. The inner surface of the stator yoke 121 has an arcuate cross-sectional shape (a cross-sectional shape in a plane perpendicular to the extending direction of the rotating shaft 118). Superconducting coil body 10 is arranged along the arcuate inner surface of stator yoke 121. The cooling container 107 has an opening in a region located at the center of the superconducting coil body 10 so that a part of the stator core 123 can be inserted. That is, the superconducting coil body 10 is disposed so as to surround the outer periphery of the stator core 123.

冷却容器107は、冷媒117と超電導コイル体10とを内部に保持する冷却容器内槽105と、この冷却容器内槽105の外周を囲むように配置された冷却容器外槽106とを含む。冷却容器外槽106と冷却容器内槽105との間には間隙が設けられ、当該間隙の内部は実質的に真空状態になっている。つまり冷却容器107は断熱容器となっている。   The cooling container 107 includes a cooling container inner tank 105 that holds the refrigerant 117 and the superconducting coil body 10 therein, and a cooling container outer tank 106 that is disposed so as to surround the outer periphery of the cooling container inner tank 105. A gap is provided between the cooling vessel outer tub 106 and the cooling vessel inner tub 105, and the inside of the gap is substantially in a vacuum state. That is, the cooling container 107 is a heat insulating container.

超電導コイル体10は、図1〜図3に示すように、ステータコア123の外周を囲む内周コイル体12a、12bと、この内周コイル体12a、12bの外周側を囲むように配置された外周コイル体11a、11bと、内周コイル体12aの上部端面と、外周コイル体11aの上部端面との間を繋ぐように配置された第1磁性体13と、内周コイル体12bの下方端面と外周コイル体11bの下方端面との間を繋ぐように配置された第2磁性体14とを含む。内周コイル体12a、12bおよび外周コイル体11a、11bは、図3に示した中心軸16の周囲を環状に囲むように形成されている。内周コイル体12a、12bおよび外周コイル体11a、11bの表面は、上記中心軸16に対して所定角度(たとえば20°)傾斜した状態となるように、超電導コイル体10は形成されている。また異なる観点から言えば、図2に示す断面における超電導コイル体10の長手方向軸131は、ステータコアの中心軸130に対して所定角度(たとえば20°)傾斜した状態となるように配置されている。内周コイル体12a、12bおよび外周コイル体11a、11bはそれぞれテープ状の超電導線材15を巻回することにより構成されている。内周コイル体12a、12bは、互いに超電導線材15の端面(主表面と連なる端面)が対向するように積層配置されている。また、外周コイル体11a、11bも、互いに超電導線材15の端面(主表面と連なる端面)が対向するように積層配置されている。なお、ここでは内周コイル体12a、12bという2つのコイルが積層された構造を示しているが、内周コイル体を1つだけ配置する、あるいは3つ以上の内周コイル体を積層配置するようにしてもよい。また、外周コイル体11a、11bについても、1つだけ内周コイル体を配置する、あるいは3つ以上の外周コイル体を積層配置するようにしてもよい。   As shown in FIGS. 1 to 3, the superconducting coil body 10 includes inner peripheral coil bodies 12 a and 12 b that surround the outer periphery of the stator core 123, and an outer periphery that is disposed so as to surround the outer peripheral side of the inner peripheral coil bodies 12 a and 12 b. The first magnetic body 13 arranged to connect the coil bodies 11a and 11b, the upper end face of the inner peripheral coil body 12a, and the upper end face of the outer peripheral coil body 11a, and the lower end face of the inner peripheral coil body 12b 2nd magnetic body 14 arrange | positioned so that between the lower end surfaces of the outer periphery coil body 11b may be included. The inner peripheral coil bodies 12a and 12b and the outer peripheral coil bodies 11a and 11b are formed so as to surround the central axis 16 shown in FIG. The superconducting coil body 10 is formed so that the surfaces of the inner peripheral coil bodies 12a and 12b and the outer peripheral coil bodies 11a and 11b are inclined at a predetermined angle (for example, 20 °) with respect to the central axis 16. From another point of view, the longitudinal axis 131 of the superconducting coil body 10 in the cross section shown in FIG. 2 is arranged so as to be inclined at a predetermined angle (for example, 20 °) with respect to the central axis 130 of the stator core. . The inner peripheral coil bodies 12a and 12b and the outer peripheral coil bodies 11a and 11b are each configured by winding a tape-shaped superconducting wire 15. The inner peripheral coil bodies 12a and 12b are laminated so that the end surfaces of the superconducting wire 15 (end surfaces connected to the main surface) face each other. Further, the outer peripheral coil bodies 11a and 11b are also laminated so that the end surfaces (end surfaces continuous with the main surface) of the superconducting wire 15 are opposed to each other. In addition, although the structure where two coils called the inner periphery coil bodies 12a and 12b are laminated | stacked is shown here, only one inner circumference coil body is arrange | positioned, or three or more inner circumference coil bodies are laminated and arranged. You may do it. In addition, only one inner peripheral coil body may be disposed for the outer peripheral coil bodies 11a and 11b, or three or more outer peripheral coil bodies may be stacked and disposed.

第1磁性体13および第2磁性体14は、図2や図3に示すように、その断面形状が扇型のように屈曲した形状となっている。また、超電導コイル体10を平面視した場合(中心軸16に沿った方向から超電導コイル体10を見た場合)には、第1磁性体13および第2磁性体14はステータコア123の周囲を囲む形状(環状の形状)となっている。また、図4に示すように、外周コイル体11bと第2磁性体14とは接着剤などの接合剤29により接続固定されている。このような接合剤29は外周コイル体11aおよび内周コイル体12a、12bと、第2磁性体14および第1磁性体13との接続部にも配置されている。   As shown in FIGS. 2 and 3, the first magnetic body 13 and the second magnetic body 14 have a cross-sectional shape bent like a fan shape. Further, when the superconducting coil body 10 is viewed in plan (when the superconducting coil body 10 is viewed from the direction along the central axis 16), the first magnetic body 13 and the second magnetic body 14 surround the periphery of the stator core 123. It has a shape (annular shape). Further, as shown in FIG. 4, the outer peripheral coil body 11b and the second magnetic body 14 are connected and fixed by a bonding agent 29 such as an adhesive. Such a bonding agent 29 is also disposed at a connection portion between the outer peripheral coil body 11 a and the inner peripheral coil bodies 12 a and 12 b, the second magnetic body 14, and the first magnetic body 13.

図2および図3に示すように、本発明による超電導モータ100を構成する超電導コイル体10においては、内周コイル体12a、12b、外周コイル体11a、11b、第1磁性体13および第2磁性体14によって磁気回路が構成される。さらに、図4に示すように、第2磁性体14において、外周コイル体11bと対向する端面の端部は、外周コイル体11bにおいて第2磁性体14と対向する表面より外側に突出している。そして、このように突出した端部を含む凸部19は、図3に示すように第1磁性体13および第2磁性体14において内周コイル体12a、12b、外周コイル体11a、11bと対向する領域においてそれぞれ形成されている。このため、特に内周コイル体12a、12bおよび外周コイル体11a、11bと第1磁性体13および第2磁性体14との境界部において、周囲の磁束線を凸部19から第1磁性体13および第2磁性体14の内部に引き込むことができる。つまり、当該境界部において超電導線材15の主表面15a、15bを貫通するような磁束線の発生を抑制できる。このため、超電導線材15の主表面15a、15bを貫通するように磁束線が発生することに起因して超電導コイル体10での損失が大きくなり、結果的に超電導コイル体10の性能が劣化するといった問題の発生を抑制できる。   As shown in FIGS. 2 and 3, in the superconducting coil body 10 constituting the superconducting motor 100 according to the present invention, inner coil bodies 12a and 12b, outer coil bodies 11a and 11b, a first magnetic body 13 and a second magnetic body. The body 14 constitutes a magnetic circuit. Further, as shown in FIG. 4, in the second magnetic body 14, the end portion of the end surface facing the outer coil body 11 b protrudes outward from the surface facing the second magnetic body 14 in the outer coil body 11 b. And the convex part 19 containing the edge part which protruded in this way opposes the inner periphery coil bodies 12a and 12b and the outer periphery coil bodies 11a and 11b in the 1st magnetic body 13 and the 2nd magnetic body 14, as shown in FIG. It is formed in each area to be. For this reason, especially in the boundary part of inner peripheral coil body 12a, 12b and outer peripheral coil body 11a, 11b, the 1st magnetic body 13, and the 2nd magnetic body 14, the surrounding magnetic flux line is changed from the convex part 19 to the 1st magnetic body 13. And it can be pulled into the second magnetic body 14. That is, generation of magnetic flux lines that penetrate the main surfaces 15a and 15b of the superconducting wire 15 at the boundary portion can be suppressed. For this reason, the loss in the superconducting coil body 10 is increased due to the generation of magnetic flux lines so as to penetrate the main surfaces 15a and 15b of the superconducting wire 15, and as a result, the performance of the superconducting coil body 10 deteriorates. The occurrence of such problems can be suppressed.

なお、図3および図4に示すように、第1磁性体13および第2磁性体14において、内周コイル体12a、12bおよび外周コイル体11a、11bのいずれかと対向する端面と連なる側面14aの端部には、超電導線材15の主表面15a、15bの延びる方向に対して傾斜した表面部37が形成されている。当該表面部37は平坦面であってもよいし、図4などに示すように曲面状の形状を有していてもよい。   As shown in FIGS. 3 and 4, in the first magnetic body 13 and the second magnetic body 14, the side surface 14 a that is continuous with the end surface facing either the inner peripheral coil bodies 12 a, 12 b or the outer peripheral coil bodies 11 a, 11 b. At the end portion, a surface portion 37 inclined with respect to the direction in which the main surfaces 15a and 15b of the superconducting wire 15 extend is formed. The surface portion 37 may be a flat surface or may have a curved shape as shown in FIG.

(実施の形態2)
図5を参照して、本発明による超電導モータの実施の形態2を説明する。なお、図5は図3に対応する。
(Embodiment 2)
A second embodiment of the superconducting motor according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 corresponds to FIG.

本発明による超電導モータの実施の形態2は、基本的には図1〜図4に示した超電導モータと同様の構造を備えるが、超電導コイル体10の構造が異なっている。具体的には、図5に示すように、本発明による超電導モータの実施の形態2においては、第1磁性体13が、2つの分離した磁性体23a、23bにより構成されている。磁性体23aは内周コイル体12aと接続されている。磁性体23bは外周コイル体11aと接続されている。そして磁性体23aと磁性体23bとの間には間隙28が形成されている。また、もう一方の磁性体である第2磁性体14も、2つの磁性体24a、24bにより構成されている。磁性体24aは内周コイル体12aと接続されている。磁性体24bは外周コイル体11bと接続されている。そして、磁性体24aと磁性体24bとの間には間隙28が形成されている。この間隙28の幅は十分狭く、たとえば0.1mm以上5mm以下であってもよい。   The superconducting motor according to the second embodiment of the present invention basically has the same structure as the superconducting motor shown in FIGS. 1 to 4, but the structure of the superconducting coil body 10 is different. Specifically, as shown in FIG. 5, in the second embodiment of the superconducting motor according to the present invention, the first magnetic body 13 is composed of two separated magnetic bodies 23a and 23b. The magnetic body 23a is connected to the inner peripheral coil body 12a. The magnetic body 23b is connected to the outer peripheral coil body 11a. A gap 28 is formed between the magnetic body 23a and the magnetic body 23b. The second magnetic body 14 which is the other magnetic body is also composed of two magnetic bodies 24a and 24b. The magnetic body 24a is connected to the inner peripheral coil body 12a. The magnetic body 24b is connected to the outer coil body 11b. A gap 28 is formed between the magnetic body 24a and the magnetic body 24b. The width of the gap 28 is sufficiently narrow, for example, 0.1 mm or more and 5 mm or less.

このような構成の第1磁性体13および第2磁性体14によっても、間隙28の幅が十分狭いので超電導コイル体10において磁気回路を構成することができる。そして、図5に示した超電導コイル体10によっても、図1〜図4に示した超電導コイル体10と同様の効果を得ることができる。   Also with the first magnetic body 13 and the second magnetic body 14 configured as described above, the width of the gap 28 is sufficiently narrow, so that a magnetic circuit can be configured in the superconducting coil body 10. The same effect as that of the superconducting coil body 10 shown in FIGS. 1 to 4 can be obtained by the superconducting coil body 10 shown in FIG.

なお、超電導モータ100の装置構成によっては、第1磁性体13および第2磁性体14のいずれか一方のみを配置する、あるいは図5に示した磁性体23a、23b、24a、24bのうちの少なくともいずれか1つを配置するといった構成としてもよい。   Depending on the device configuration of the superconducting motor 100, only one of the first magnetic body 13 and the second magnetic body 14 is disposed, or at least one of the magnetic bodies 23a, 23b, 24a, 24b shown in FIG. It is good also as a structure which arrange | positions any one.

(実施の形態3)
図6を参照して、本発明による超電導モータの実施の形態3を説明する。なお、図6は図3に対応する。
(Embodiment 3)
A third embodiment of the superconducting motor according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 corresponds to FIG.

図6に示した超電導コイル体10を備える超電導モータは、基本的には図1〜図4に示した超電導モータ100と同様の構造を備えるが、超電導コイル体10の形状が異なっている。すなわち、図6に示した超電導コイル体10においては、図1〜図4に示した超電導コイル体10と同様に、超電導コイル体10の中心軸16に対して、内周コイル体12a、12bおよび外周コイル体11a、11bを構成する超電導線材15の主表面の向きが交差している。一方、内周コイル体12a、12bおよび外周コイル体11a、11bにおいて第1磁性体13および第2磁性体14と対向する端面は、上記超電導コイル体10の中心軸16に対してほぼ垂直になっている。このような構成の超電導コイル体10によっても、上述した実施の形態1における超電導コイル体10と同様の効果を得ることができる。   The superconducting motor provided with the superconducting coil body 10 shown in FIG. 6 basically has the same structure as the superconducting motor 100 shown in FIGS. 1 to 4, but the shape of the superconducting coil body 10 is different. That is, in the superconducting coil body 10 shown in FIG. 6, as with the superconducting coil body 10 shown in FIGS. 1 to 4, the inner peripheral coil bodies 12 a, 12 b and The directions of the main surfaces of the superconducting wires 15 constituting the outer coil bodies 11a and 11b intersect each other. On the other hand, the end surfaces of the inner coil bodies 12a and 12b and the outer coil bodies 11a and 11b facing the first magnetic body 13 and the second magnetic body 14 are substantially perpendicular to the central axis 16 of the superconducting coil body 10. ing. Also with superconducting coil body 10 having such a configuration, it is possible to obtain the same effect as that of superconducting coil body 10 in the first embodiment described above.

(実施の形態4)
図7を参照して、本発明による超電導モータの実施の形態4を説明する。なお、図7は図3に対応する。
(Embodiment 4)
A fourth embodiment of the superconducting motor according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 corresponds to FIG.

本発明による超電導モータの実施の形態4は、図1〜図4に示す超電導モータ100と同様の構成を備えるが、超電導コイル体10の構造が異なっている。すなわち、本発明による超電導モータの実施の形態4においては、超電導コイル体10がコイル体21a、21bと、このコイル体21a、21bと接続された1つの磁性体23とにより構成されている。コイル体21a、21bは基本的には図3などに示した内周コイル体12a、12bまたは外周コイル体11a、11bと同様の構造を備える。また、磁性体23は、断面形状が図7に示すようにC型となっており、一方の端部がコイル体21aの上方端面に接続され、もう一方の端部がコイル体21bの下方端部に接続されている。磁性体23の上述した両端部においては、その外周側面がコイル体21a、21bの表面より外側に突出した凸部が形成されている。凸部の外周側面である表面部37は、図示したように曲面状であってもよいし、平面状であってもよい。このような断面形状を有する超電導コイル体10においては、コイル体21a、21bおよび磁性体23によって磁気回路が構成されている。   Embodiment 4 of the superconducting motor according to the present invention has the same configuration as that of superconducting motor 100 shown in FIGS. 1 to 4, but the structure of superconducting coil body 10 is different. That is, in the fourth embodiment of the superconducting motor according to the present invention, the superconducting coil body 10 is composed of the coil bodies 21a and 21b and one magnetic body 23 connected to the coil bodies 21a and 21b. The coil bodies 21a and 21b basically have the same structure as the inner peripheral coil bodies 12a and 12b or the outer peripheral coil bodies 11a and 11b shown in FIG. The magnetic body 23 has a C-shaped cross section as shown in FIG. 7, one end is connected to the upper end surface of the coil body 21a, and the other end is the lower end of the coil body 21b. Connected to the department. At both end portions of the magnetic body 23 described above, convex portions whose outer peripheral side surfaces protrude outward from the surfaces of the coil bodies 21a and 21b are formed. The surface portion 37 that is the outer peripheral side surface of the convex portion may be a curved surface as illustrated, or may be a flat surface. In the superconducting coil body 10 having such a cross-sectional shape, the coil bodies 21a and 21b and the magnetic body 23 constitute a magnetic circuit.

このような構成の超電導コイル体10によっても、図3などに示した超電導コイル体10と同様の効果を得ることができる。   Also with the superconducting coil body 10 having such a configuration, the same effect as that of the superconducting coil body 10 shown in FIG. 3 and the like can be obtained.

(実施の形態5)
図8〜図11を参照して、本発明による超電導モータを説明する。
(Embodiment 5)
A superconducting motor according to the present invention will be described with reference to FIGS.

図8および図9を参照して、本発明による超電導モータ100は、基本的には図1および図2に示した超電導モータ100と同様の構造を備える。すなわち、超電導モータ100は、回転子であるロータと、ロータの周囲に配置された固定子であるステータとを備える。ただし、ステータを構成する超電導コイル体10の構成が、図1および図2に示した超電導モータ100と異なっている。以下、図9〜図11を参照して、本実施の形態における超電導コイル体10を説明する。   Referring to FIGS. 8 and 9, superconducting motor 100 according to the present invention basically has the same structure as superconducting motor 100 shown in FIGS. 1 and 2. That is, superconducting motor 100 includes a rotor that is a rotor and a stator that is a stator disposed around the rotor. However, the configuration of the superconducting coil body 10 constituting the stator is different from the superconducting motor 100 shown in FIGS. 1 and 2. Hereinafter, superconducting coil body 10 in the present embodiment will be described with reference to FIGS. 9 to 11.

超電導コイル体10は、図9〜図11に示すように、ステータコア123の外周を囲む内周コイル体12a、12bと、この内周コイル体12a、12bの外周側を囲むように配置された外周コイル体11a、11bと、内周コイル体12aの上部端面と、外周コイル体11aの上部端面との間を繋ぐように配置された第1磁性体13と、内周コイル体12bの下方端面と外周コイル体11bの下方端面との間を繋ぐように配置された第2磁性体14とを含む。図9〜図11に示した超電導コイル体10では、第1磁性体13および第2磁性体14の形状が図1〜図4に示した超電導コイル体10と異なっている。   As shown in FIGS. 9 to 11, the superconducting coil body 10 includes inner peripheral coil bodies 12 a and 12 b that surround the outer periphery of the stator core 123 and an outer periphery that is disposed so as to surround the outer peripheral side of the inner peripheral coil bodies 12 a and 12 b. The first magnetic body 13 arranged to connect the coil bodies 11a and 11b, the upper end face of the inner peripheral coil body 12a, and the upper end face of the outer peripheral coil body 11a, and the lower end face of the inner peripheral coil body 12b 2nd magnetic body 14 arrange | positioned so that between the lower end surfaces of the outer periphery coil body 11b may be included. In the superconducting coil body 10 shown in FIGS. 9 to 11, the shapes of the first magnetic body 13 and the second magnetic body 14 are different from those of the superconducting coil body 10 shown in FIGS.

すなわち、図11に示すように、第2磁性体14において、外周コイル体11bと対向する端面と連なる側面14aの端部には、超電導線材15の主表面15a、15bの延びる方向と実質的に平行に伸びる平面部17が形成されている。当該平面部17は、図10に示すように第1磁性体13および第2磁性体14において内周コイル体12a、12b、外周コイル体11a、11bと対向する領域の側面においてそれぞれ形成されている。このため、特に内周コイル体12a、12bおよび外周コイル体11a、11bと第1磁性体13および第2磁性体14との境界部において、超電導線材15の主表面15a、15b(図11参照)に対してほぼ平行に磁力線が伸びるようにすることができる。つまり、当該境界部において超電導線材15の主表面15a、15bを貫通するような磁束線の発生を抑制できる。このため、超電導線材15の主表面15a、15bを貫通するように磁束線が発生することに起因して超電導コイル体10での損失が大きくなり、結果的に超電導コイル体10の性能が劣化するといった問題の発生を抑制できる。   That is, as shown in FIG. 11, in the second magnetic body 14, the end of the side surface 14 a continuous with the end face facing the outer peripheral coil body 11 b is substantially in the extending direction of the main surfaces 15 a and 15 b of the superconducting wire 15. A flat portion 17 extending in parallel is formed. As shown in FIG. 10, the plane portion 17 is formed on the side surfaces of the first magnetic body 13 and the second magnetic body 14 in regions facing the inner peripheral coil bodies 12a and 12b and the outer peripheral coil bodies 11a and 11b, respectively. . Therefore, the main surfaces 15a and 15b of the superconducting wire 15 (see FIG. 11) particularly at the boundaries between the inner and outer coil bodies 12a and 12b and the outer coil bodies 11a and 11b and the first magnetic body 13 and the second magnetic body 14. The magnetic lines of force can extend substantially parallel to. That is, generation of magnetic flux lines that penetrate the main surfaces 15a and 15b of the superconducting wire 15 at the boundary portion can be suppressed. For this reason, the loss in the superconducting coil body 10 is increased due to the generation of magnetic flux lines so as to penetrate the main surfaces 15a and 15b of the superconducting wire 15, and as a result, the performance of the superconducting coil body 10 deteriorates. The occurrence of such problems can be suppressed.

また、図11に示すように、第2磁性体14の幅は外周コイル体11bの幅よりも広くなっているため、外周コイル体11bを構成する超電導線材15の主表面15a、15bよりも外側に突出した凸部19が第2磁性体14において形成されている。このような凸部19が第2磁性体14において形成されることにより、図2〜図4に示した超電導コイル体10と同様に、外周コイル体11bの周囲に存在する磁束線を当該凸部19から第2磁性体14の内部に引き込むことができる。この結果、外周コイル体11bを構成する超電導線材15の主表面15a、15bを磁束線が貫通する可能性をより確実に低減できる。   Further, as shown in FIG. 11, since the width of the second magnetic body 14 is wider than the width of the outer coil body 11b, it is outside the main surfaces 15a, 15b of the superconducting wire 15 constituting the outer coil body 11b. The second magnetic body 14 is formed with a protruding portion 19 protruding in the direction. By forming such a convex portion 19 in the second magnetic body 14, the magnetic flux lines existing around the outer peripheral coil body 11 b are transferred to the convex portion as in the superconducting coil body 10 shown in FIGS. 2 to 4. 19 to the inside of the second magnetic body 14. As a result, the possibility that the magnetic flux lines penetrate the main surfaces 15a and 15b of the superconducting wire 15 constituting the outer peripheral coil body 11b can be more reliably reduced.

なお、図12に示すように、第2磁性体14の幅を外周コイル体11bの幅とほぼ同じにしてもよい。また、第2磁性体14において、外周コイル体11bと対向する端面と連なる側面14aの端部には、超電導線材15の主表面15a、15bと実質的に同一平面上に位置する(実質的に主表面15a、15bと平行に伸びる)平面部17が形成されている。当該平面部17は、第1磁性体13および第2磁性体14において内周コイル体12a、12b、外周コイル体11a、11bと対向する領域の側面においてそれぞれ形成されている。このため、特に内周コイル体12a、12bおよび外周コイル体11a、11bと第1磁性体13および第2磁性体14との境界部において、図11に示した超電導コイル体10と同様に、超電導線材15の主表面15a、15b(図12参照)に対してほぼ平行に磁力線が伸びるようにすることができる。つまり、当該境界部において超電導線材15の主表面15a、15bを貫通するような磁束線の発生を抑制できる。   In addition, as shown in FIG. 12, you may make the width | variety of the 2nd magnetic body 14 substantially the same as the width | variety of the outer periphery coil body 11b. Further, in the second magnetic body 14, the end of the side surface 14 a continuous with the end face facing the outer peripheral coil body 11 b is located substantially on the same plane as the main surfaces 15 a and 15 b of the superconducting wire 15 (substantially A flat surface portion 17 is formed which extends parallel to the main surfaces 15a and 15b. The plane portion 17 is formed on the side surfaces of the first magnetic body 13 and the second magnetic body 14 in regions facing the inner peripheral coil bodies 12a and 12b and the outer peripheral coil bodies 11a and 11b, respectively. For this reason, superconductivity is similar to that of the superconducting coil body 10 shown in FIG. 11, particularly at the boundary between the inner and outer coil bodies 12a and 12b and the outer coil bodies 11a and 11b and the first magnetic body 13 and the second magnetic body 14. The magnetic lines of force can extend substantially parallel to the main surfaces 15a and 15b (see FIG. 12) of the wire 15. That is, generation of magnetic flux lines that penetrate the main surfaces 15a and 15b of the superconducting wire 15 at the boundary portion can be suppressed.

(実施の形態6)
図13を参照して、本発明による超電導モータの実施の形態6を説明する。なお、図13は図10に対応する。
(Embodiment 6)
A sixth embodiment of a superconducting motor according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 13 corresponds to FIG.

本発明による超電導モータの実施の形態6は、基本的には図8〜図11に示した超電導モータと同様の構造を備えるが、超電導コイル体10の構造が異なっている。具体的には、図13に示すように、本発明による超電導モータの実施の形態6においては、第1磁性体13が、2つの分離した磁性体23a、23bにより構成されている。磁性体23aは内周コイル体12aと接続されている。磁性体23bは外周コイル体11aと接続されている。そして磁性体23aと磁性体23bとの間には間隙28が形成されている。また、もう一方の磁性体である第2磁性体14も、2つの磁性体24a、24bにより構成されている。磁性体24aは内周コイル体12aと接続されている。磁性体24bは外周コイル体11bと接続されている。そして、磁性体24aと磁性体24bとの間には間隙28が形成されている。この間隙28の幅は十分狭く、たとえば0.1mm以上5mm以下であってもよい。   Embodiment 6 of the superconducting motor according to the present invention basically has the same structure as the superconducting motor shown in FIGS. 8 to 11, but the structure of the superconducting coil body 10 is different. Specifically, as shown in FIG. 13, in the sixth embodiment of the superconducting motor according to the present invention, the first magnetic body 13 is composed of two separated magnetic bodies 23a and 23b. The magnetic body 23a is connected to the inner peripheral coil body 12a. The magnetic body 23b is connected to the outer peripheral coil body 11a. A gap 28 is formed between the magnetic body 23a and the magnetic body 23b. The second magnetic body 14 which is the other magnetic body is also composed of two magnetic bodies 24a and 24b. The magnetic body 24a is connected to the inner peripheral coil body 12a. The magnetic body 24b is connected to the outer coil body 11b. A gap 28 is formed between the magnetic body 24a and the magnetic body 24b. The width of the gap 28 is sufficiently narrow, for example, 0.1 mm or more and 5 mm or less.

このような構成の第1磁性体13および第2磁性体14によっても、間隙28の幅が十分狭いので超電導コイル体10において磁気回路を構成することができる。そして、図13に示した超電導コイル体10によっても、図8〜図11に示した超電導コイル体10と同様の効果を得ることができる。   Also with the first magnetic body 13 and the second magnetic body 14 configured as described above, the width of the gap 28 is sufficiently narrow, so that a magnetic circuit can be configured in the superconducting coil body 10. The same effects as those of the superconducting coil body 10 shown in FIGS. 8 to 11 can be obtained by the superconducting coil body 10 shown in FIG.

なお、超電導モータ100の装置構成によっては、図5に示した超電導コイル体10と同様に、第1磁性体13および第2磁性体14のいずれか一方のみを配置する、あるいは図13に示した磁性体23a、23b、24a、24bのうちの少なくともいずれか1つを配置するといった構成としてもよい。   Depending on the device configuration of the superconducting motor 100, only one of the first magnetic body 13 and the second magnetic body 14 is disposed, as shown in FIG. 13, similarly to the superconducting coil body 10 shown in FIG. A configuration may be adopted in which at least one of the magnetic bodies 23a, 23b, 24a, and 24b is disposed.

(実施の形態7)
図14を参照して、本発明による超電導モータの実施の形態7を説明する。なお、図14は図10に対応する。
(Embodiment 7)
A seventh embodiment of the superconducting motor according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 14 corresponds to FIG.

図14に示した超電導コイル体10を備える超電導モータは、基本的には図8〜図11に示した超電導モータ100と同様の構造を備えるが、超電導コイル体10の形状が異なっている。すなわち、図14に示した超電導コイル体10においては、図8〜図11に示した超電導コイル体10と同様に、超電導コイル体10の中心軸16に対して、内周コイル体12a、12bおよび外周コイル体11a、11bを構成する超電導線材15の主表面の向きが交差するように配置されている。一方、内周コイル体12a、12bおよび外周コイル体11a、11bにおいて第1磁性体13および第2磁性体14と対向する端面は、上記超電導コイル体10の中心軸16に対してほぼ垂直になっている。このような構成の超電導コイル体10によっても、上述した実施の形態5における超電導コイル体10と同様の効果を得ることができる。   The superconducting motor provided with the superconducting coil body 10 shown in FIG. 14 basically has the same structure as the superconducting motor 100 shown in FIGS. 8 to 11, but the shape of the superconducting coil body 10 is different. That is, in the superconducting coil body 10 shown in FIG. 14, as with the superconducting coil body 10 shown in FIGS. 8 to 11, the inner peripheral coil bodies 12 a, 12 b and It arrange | positions so that the direction of the main surface of the superconducting wire 15 which comprises the outer periphery coil bodies 11a and 11b may cross | intersect. On the other hand, the end surfaces of the inner coil bodies 12a and 12b and the outer coil bodies 11a and 11b facing the first magnetic body 13 and the second magnetic body 14 are substantially perpendicular to the central axis 16 of the superconducting coil body 10. ing. Also with superconducting coil body 10 having such a configuration, it is possible to obtain the same effect as that of superconducting coil body 10 in the fifth embodiment described above.

(実施の形態8)
図15を参照して、本発明による超電導モータの実施の形態8を説明する。なお、図15は図10に対応する。
(Embodiment 8)
With reference to FIG. 15, Embodiment 8 of the superconducting motor according to the present invention will be described. FIG. 15 corresponds to FIG.

本発明による超電導モータの実施の形態8は、図8〜図11に示す超電導モータ100と同様の構成を備えるが、超電導コイル体10の構造が異なっている。すなわち、本発明による超電導モータの実施の形態8においては、超電導コイル体10がコイル体21a、21bと、このコイル体21a、21bと接続された1つの磁性体23とにより構成されている。コイル体21a、21bは基本的には図10などに示した内周コイル体12a、12bまたは外周コイル体11a、11bと同様の構造を備える。また、磁性体23は、断面形状が図15に示すようにC型となっており、一方の端部がコイル体21aの上方端面に接続され、もう一方の端部がコイル体21bの下方端部に接続されている。磁性体23の上述した両端部においては、その外周側面が、コイル体21a、21bを構成する超電導線材15の主表面の延びる方向と実質的に同じ方向に延びる平面部17となっている。このような断面形状を有する超電導コイル体10においては、コイル体21a、21bおよび磁性体23によって磁気回路が構成されている。   Embodiment 8 of the superconducting motor according to the present invention has the same configuration as that of superconducting motor 100 shown in FIGS. 8 to 11, but the structure of superconducting coil body 10 is different. In other words, in the eighth embodiment of the superconducting motor according to the present invention, the superconducting coil body 10 is composed of coil bodies 21a and 21b and one magnetic body 23 connected to the coil bodies 21a and 21b. The coil bodies 21a and 21b basically have the same structure as the inner circumference coil bodies 12a and 12b or the outer circumference coil bodies 11a and 11b shown in FIG. The magnetic body 23 has a C-shaped cross section as shown in FIG. 15, one end is connected to the upper end surface of the coil body 21a, and the other end is the lower end of the coil body 21b. Connected to the department. At both end portions of the magnetic body 23 described above, the outer peripheral side surfaces are flat portions 17 that extend in substantially the same direction as the direction in which the main surface of the superconducting wire 15 constituting the coil bodies 21a and 21b extends. In the superconducting coil body 10 having such a cross-sectional shape, the coil bodies 21a and 21b and the magnetic body 23 constitute a magnetic circuit.

このような構成の超電導コイル体10によっても、図10などに示した超電導コイル体10と同様の効果を得ることができる。   Also with the superconducting coil body 10 having such a configuration, the same effects as those of the superconducting coil body 10 shown in FIG. 10 and the like can be obtained.

(実施の形態9)
図16および図17を参照して、本発明による超電導モータの実施の形態9を説明する。なお、図17は図16の線分XVII−XVIIにおける断面模式図である。また、図16の線分III−IIIにおける超電導コイル体の断面形状は、図3に示した超電導コイル体の断面形状と同じである。
(Embodiment 9)
A ninth embodiment of the superconducting motor according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 17 is a schematic cross-sectional view taken along line XVII-XVII in FIG. Moreover, the cross-sectional shape of the superconducting coil body in line segment III-III in FIG. 16 is the same as the cross-sectional shape of the superconducting coil body shown in FIG.

本発明による超電導モータの実施の形態9は、基本的には図1〜図4に示した超電導モータと同様の構造を備えるが、超電導コイル体10の構造が異なっている。具体的には、図16および図17に示すように、本発明による超電導モータの実施の形態9においては、環状(たとえばレーストラック型あるい鞍型)の平面形状を有する外周コイル体11aおよび内周コイル体12aの上部端面の間を繋ぐよう配置された第1磁性体13が、複数の構成部材を接合することにより形成されている。なお、図16には図示していないが、外周コイル体11aと積層して配置された外周コイル体11bおよび内周コイル体12aと積層して配置された内周コイル体12b(図17参照)の下部端面間を繋ぐ様に、第2磁性体が配置されている。   Embodiment 9 of the superconducting motor according to the present invention basically has the same structure as the superconducting motor shown in FIGS. 1 to 4, but the structure of the superconducting coil body 10 is different. Specifically, as shown in FIGS. 16 and 17, in the ninth embodiment of the superconducting motor according to the present invention, the outer peripheral coil body 11a having an annular (for example, racetrack type or saddle type) planar shape and the inner The 1st magnetic body 13 arrange | positioned so that between the upper end surfaces of the surrounding coil body 12a may be formed by joining a some structural member. Although not shown in FIG. 16, the outer peripheral coil body 11 b and the inner peripheral coil body 12 a that are stacked with the outer peripheral coil body 11 a and the inner peripheral coil body 12 b that is stacked with the outer peripheral coil body 12 a (see FIG. 17). The second magnetic body is arranged so as to connect the lower end faces of the two.

図16に示した第1磁性体13は、屈曲した形状を有する構成部材13a、13bと、ほぼ直線状に延びる構成部材13c、13dとを、接合部51において接合した構造となっている。それぞれの構成部材13a〜13dは磁性体からなり、上述した各実施の形態における第1磁性体13と同様に、任意の磁性体材料を用いて形成できる。   The first magnetic body 13 shown in FIG. 16 has a structure in which constituent members 13 a and 13 b having a bent shape and constituent members 13 c and 13 d extending in a substantially linear shape are joined at a joint portion 51. Each of the constituent members 13a to 13d is made of a magnetic material, and can be formed using an arbitrary magnetic material, like the first magnetic material 13 in each of the above-described embodiments.

たとえば、屈曲した形状を有する構成部材13a、13bについては、フェライトなどの軟磁性体を用いることで、複雑な形状の構成部材13a、13bを容易に形成できる。また、第1磁性体13において、構成部材13a〜13dのそれぞれについて、使用条件などを考慮して構成材料を変更してもよい。   For example, regarding the constituent members 13a and 13b having bent shapes, the constituent members 13a and 13b having complicated shapes can be easily formed by using a soft magnetic material such as ferrite. Moreover, in the 1st magnetic body 13, you may change a constituent material in consideration of use conditions etc. about each of the structural members 13a-13d.

また、図16では図示していない第2磁性体も、基本的に上述した第1磁性体13と同様の構造を有している。すなわち、第2磁性体は、屈曲した形状を有する2つの構成部材(図17の構成部材14bおよび当該構成部材14b実質的に同じ構造の構成部材)と、ほぼ直線状に延びる構成部材13c、13dとを、接合部において接合した構造となっている。   Also, the second magnetic body not shown in FIG. 16 basically has the same structure as the first magnetic body 13 described above. That is, the second magnetic body includes two constituent members having a bent shape (the constituent member 14b in FIG. 17 and the constituent member 14b having substantially the same structure) and the constituent members 13c and 13d extending substantially linearly. Are joined at the joint.

図17に示すように、超電導コイル体10の屈曲部では、超電導コイル体10の中心軸16に対して、内周コイル体12aより内周コイル体12bの方が当該中心軸16より離れた位置に配置されている。また、外周コイル体11a、11bについても、一方の外周コイル体11aより他方の外周コイル体11bの方が中心軸16より離れた位置に配置されている。さらに、図3および図17から分かるように、中心軸16に対する、超電導コイル体10の直線状部における内周コイル体12a、12bの内周側表面(超電導線材15の主表面)の傾斜方向は、図3に示した超電導コイル体10の直線状部と、図17に示した超電導コイル体の屈曲部とで逆方向になっている。   As shown in FIG. 17, in the bent portion of the superconducting coil body 10, the position of the inner peripheral coil body 12 b farther from the central axis 16 than the inner peripheral coil body 12 a with respect to the central axis 16 of the superconducting coil body 10. Is arranged. Further, the outer peripheral coil bodies 11 a and 11 b are also arranged at positions where the other outer peripheral coil body 11 b is separated from the central axis 16 than the outer peripheral coil body 11 a. Further, as can be seen from FIGS. 3 and 17, the inclination direction of the inner peripheral surface of the inner peripheral coil bodies 12 a and 12 b (the main surface of the superconducting wire 15) in the linear portion of the superconducting coil body 10 with respect to the central axis 16 is The linear portion of the superconducting coil body 10 shown in FIG. 3 and the bent portion of the superconducting coil body shown in FIG. 17 are in opposite directions.

このような構成の超電導コイル体10によっても、図1〜図4に示した超電導コイル体10と同様の効果を得ることができる。さらに、第1磁性体13および第2磁性体の少なくともいずれか一方が、図16に示すように複数の構成部材13a〜13dを接合することにより構成されているので、超電導コイル体10の使用条件などを考慮して複数の構成部材13a〜13dのそれぞれの材質を適宜選択することができる。そのため、超電導コイル体10の特性について設計の自由度を大きくできる。さらに、ここの構成部材13a〜13dについて、それぞれの形状などに応じて材質や製造方法などを適宜選択できるので、超電導コイル体10を容易に製造できる。   Also with the superconducting coil body 10 having such a configuration, the same effects as those of the superconducting coil body 10 shown in FIGS. 1 to 4 can be obtained. Furthermore, since at least one of the first magnetic body 13 and the second magnetic body is configured by joining a plurality of constituent members 13a to 13d as shown in FIG. 16, the use conditions of the superconducting coil body 10 The material of each of the plurality of constituent members 13a to 13d can be appropriately selected in consideration of the above. Therefore, the degree of freedom in designing the characteristics of the superconducting coil body 10 can be increased. Furthermore, regarding the constituent members 13a to 13d here, the material, the manufacturing method, and the like can be appropriately selected according to the respective shapes and the like, so that the superconducting coil body 10 can be easily manufactured.

(実施の形態10)
図18〜図21を参照して、本発明による超電導モータの実施の形態10を説明する。なお、図20は図18に示した超電導コイル体10の屈曲部を示す部分拡大模式図であり、図21は図20に示した超電導コイル体10の屈曲部の断面を示す模式図となっている。
(Embodiment 10)
A tenth embodiment of a superconducting motor according to the present invention will be described with reference to FIGS. 20 is a partially enlarged schematic view showing a bent portion of the superconducting coil body 10 shown in FIG. 18, and FIG. 21 is a schematic view showing a cross section of the bent portion of the superconducting coil body 10 shown in FIG. Yes.

本発明による超電導モータの実施の形態10は、基本的には図16および図17に示した超電導コイル体10を用いた超電導モータと同様の構造を備えるが、超電導コイル体10の構造が異なっている。具体的には、図18〜図21に示すように、本発明による超電導モータの実施の形態10においては、超電導コイル体10がいわゆる鞍型の形状を有しており、さらに、第1磁性体13が、2つの分離した磁性体23a、23bにより構成されている。磁性体23aは内周コイル体12と接続されている。磁性体23bは外周コイル体11と接続されている。そして磁性体23aと磁性体23bとの間には間隙が形成されている。   Embodiment 10 of the superconducting motor according to the present invention basically has the same structure as that of the superconducting motor using the superconducting coil body 10 shown in FIGS. 16 and 17, but the structure of the superconducting coil body 10 is different. Yes. Specifically, as shown in FIGS. 18 to 21, in the superconducting motor according to the tenth embodiment of the present invention, the superconducting coil body 10 has a so-called saddle shape, and further, the first magnetic body. 13 is constituted by two separated magnetic bodies 23a and 23b. The magnetic body 23 a is connected to the inner peripheral coil body 12. The magnetic body 23 b is connected to the outer coil body 11. A gap is formed between the magnetic body 23a and the magnetic body 23b.

また、もう一方の磁性体である第2磁性体14も、2つの磁性体24a、24bにより構成されている。磁性体24aは内周コイル体12と接続されている。磁性体24bは外周コイル体11と接続されている。そして、磁性体24aと磁性体24bとの間には間隙が形成されている。この間隙の幅は十分狭く、図5に示した超電導コイル体10と同様に、たとえば0.1mm以上5mm以下であってもよい。   The second magnetic body 14 which is the other magnetic body is also composed of two magnetic bodies 24a and 24b. The magnetic body 24 a is connected to the inner peripheral coil body 12. The magnetic body 24 b is connected to the outer coil body 11. A gap is formed between the magnetic body 24a and the magnetic body 24b. The width of this gap is sufficiently narrow, and may be, for example, 0.1 mm or more and 5 mm or less, similarly to the superconducting coil body 10 shown in FIG.

上述した磁性体23a、23b、24a、24bのそれぞれは、図16に示した超電導コイル体10の第1磁性体13と同様に、複数の構成部材を接合部51において接合して形成されている。また、図18〜図21に示した外周コイル体11および内周コイル体12は、それぞれ超電導線材を積層して構成されていてもよく、また、図1〜図3に示した超電導コイル体10のように、超電導線材を巻回したコイル体を複数個積層した積層コイルであってもよい。   Each of the magnetic bodies 23 a, 23 b, 24 a, and 24 b described above is formed by joining a plurality of constituent members at the joint portion 51, similarly to the first magnetic body 13 of the superconducting coil body 10 shown in FIG. 16. . Further, the outer peripheral coil body 11 and the inner peripheral coil body 12 shown in FIGS. 18 to 21 may be configured by laminating superconducting wires, respectively, and the superconducting coil body 10 shown in FIGS. 1 to 3. As described above, a laminated coil in which a plurality of coil bodies each wound with a superconducting wire is laminated may be used.

磁性体23a、23bの間の隙間、および磁性体24a、24bの間の隙間は充分狭くなっているため、第1磁性体13および第2磁性体14によって磁気回路を構成することができる。そのため、図18〜図21に示した超電導コイル体10によっても、図16および図17に示した超電導コイル体10と同様の効果を得ることができる。   Since the gap between the magnetic bodies 23a and 23b and the gap between the magnetic bodies 24a and 24b are sufficiently narrow, the first magnetic body 13 and the second magnetic body 14 can constitute a magnetic circuit. Therefore, the superconducting coil body 10 shown in FIGS. 18 to 21 can obtain the same effects as those of the superconducting coil body 10 shown in FIGS. 16 and 17.

(実施の形態11)
図22を参照して、本発明による超電導モータの実施の形態11を説明する。なお、図22は図16に対応する。
(Embodiment 11)
With reference to FIG. 22, Embodiment 11 of the superconducting motor according to the present invention will be described. FIG. 22 corresponds to FIG.

本発明による超電導モータの実施の形態11は、基本的には図16および図17に示した超電導コイル体10を用いた超電導モータと同様の構造を備えるが、超電導コイル体10の構造が異なっている。具体的には、図22に示すように、本発明による超電導モータの実施の形態11においては、超電導コイル体10の第1磁性体13(および図示しない第2磁性体)が、複数の構成部材を接合するのではなく、1つの部材として一体的に成型されている。   Embodiment 11 of the superconducting motor according to the present invention basically has the same structure as that of the superconducting motor using the superconducting coil body 10 shown in FIGS. 16 and 17, but the structure of the superconducting coil body 10 is different. Yes. Specifically, as shown in FIG. 22, in the eleventh embodiment of the superconducting motor according to the present invention, the first magnetic body 13 (and the second magnetic body (not shown)) of the superconducting coil body 10 includes a plurality of constituent members. Are integrally formed as one member.

このような構成の超電導コイル体10によっても、図1〜図4に示した超電導コイル体10と同様の効果を得ることができる。さらに、このように第1磁性体13を単一の部材として構成することで、第1磁性体13の磁気的あるいは電気的特性が局所的に変化する(たとえば接合部など周囲と構造の異なる部分で当該特性が局所的に変わる)といった問題の発生を抑制できる。   Also with the superconducting coil body 10 having such a configuration, the same effects as those of the superconducting coil body 10 shown in FIGS. 1 to 4 can be obtained. Further, by configuring the first magnetic body 13 as a single member in this way, the magnetic or electrical characteristics of the first magnetic body 13 change locally (for example, a part having a different structure from the surrounding, such as a joint) Occurrence of such a problem that the characteristic changes locally).

なお、第1磁性体13(あるいは第2磁性体)としては、たとえば磁性体粉末を成型後焼結した焼結体を用いることができる。また、第1磁性体13(あるいは第2磁性体)として、樹脂に磁性体粉末を混ぜて成型固化した複合体(樹脂中に磁性体粉末が分散配置された複合体)などを用いることができる。上述した第1磁性体あるいは第2磁性体の材料としてソフトフェライト材料を用いる場合、比較的飽和磁束密度が高く、駆動時の損失の小さい材料を用いることが望ましい。例えば、日立金属のMB28D、ML33D等がある。これら材料は焼結したものを用いても良いし、樹脂と混錬して成形したものを用いても良い。   As the first magnetic body 13 (or the second magnetic body), for example, a sintered body obtained by molding and sintering a magnetic powder can be used. In addition, as the first magnetic body 13 (or the second magnetic body), it is possible to use a composite (a composite in which the magnetic powder is dispersed in the resin) obtained by mixing and solidifying a magnetic powder in a resin. . When a soft ferrite material is used as the material of the first magnetic body or the second magnetic body described above, it is desirable to use a material having a relatively high saturation magnetic flux density and a small loss during driving. For example, Hitachi Metals MB28D, ML33D, etc. are available. Sintered materials may be used as these materials, or materials formed by kneading with resin may be used.

また、所定の形状にプレス加工した板状の磁性体(たとえば電磁鋼板)を複数枚積層して固定した積層体を第1磁性体13(または第2磁性体)として用いることもできる。また、上述した本発明の実施の形態1〜10における第1磁性体13および第2磁性体14を構成する材料としても、上述した焼結体、複合体あるいは積層体を用いることができる。   Further, a laminated body in which a plurality of plate-like magnetic bodies (for example, electromagnetic steel plates) pressed into a predetermined shape are stacked and fixed can also be used as the first magnetic body 13 (or the second magnetic body). Moreover, as the material constituting the first magnetic body 13 and the second magnetic body 14 in the above-described first to tenth embodiments of the present invention, the above-described sintered body, composite, or laminated body can be used.

ここで、上述した実施の形態と一部重複する部分もあるが、本発明の特徴的な構成を列挙する。   Here, although there is a part which overlaps with embodiment mentioned above, the characteristic structure of this invention is enumerated.

この発明に従った超電導コイル体10は、超電導線材15を巻回したコイル本体部(内周コイル体12a、12b、コイル体21a、21b)と、磁気回路部材(第1磁性体13、磁性体23)とを備える。磁気回路部材(第1磁性体13、磁性体23)は、コイル本体部(内周コイル体12a、12b、コイル体21a、21b)において、超電導線材15の主表面と交差する端面側に位置する表面(第1磁性体13または磁性体23と対向する表面であって、例えば内周コイル体12aの上部表面)と対向するように配置され、磁性体からなる。磁気回路部材(第1磁性体13、磁性体23)は、コイル本体部(内周コイル体12a、12b、コイル体21a、21b)の表面と対向する対向面を含む。磁気回路部材(第1磁性体13、磁性体23)において、対向面の端部は、コイル本体部(内周コイル体12a、12b、コイル体21a、21b)の上記表面(第1磁性体13または磁性体23と対向する表面)より外側に突出して凸部19を構成している。   A superconducting coil body 10 according to the present invention includes a coil main body (inner coil bodies 12a and 12b, coil bodies 21a and 21b) around which a superconducting wire 15 is wound, and a magnetic circuit member (first magnetic body 13 and magnetic body). 23). The magnetic circuit members (the first magnetic body 13 and the magnetic body 23) are located on the end face side intersecting with the main surface of the superconducting wire 15 in the coil main body (inner peripheral coil bodies 12a and 12b, coil bodies 21a and 21b). It arrange | positions so that it may oppose the surface (The surface which opposes the 1st magnetic body 13 or the magnetic body 23, for example, the upper surface of the inner peripheral coil body 12a), and consists of a magnetic body. The magnetic circuit member (first magnetic body 13, magnetic body 23) includes a facing surface that faces the surface of the coil main body (inner peripheral coil bodies 12a, 12b, coil bodies 21a, 21b). In the magnetic circuit member (the first magnetic body 13 and the magnetic body 23), the end of the opposing surface is the surface (the first magnetic body 13) of the coil main body (the inner peripheral coil bodies 12a and 12b and the coil bodies 21a and 21b). Alternatively, the convex portion 19 is configured to protrude outward from the surface facing the magnetic body 23.

このようにすれば、超電導コイル体10の周囲に発生する磁束線を、磁気回路部材の上記対向面の端部(コイル本体部より外側に突出した凸部19)に引き込むように誘導できるので、当該磁束線が超電導線材15の主表面15a、15bを貫通する可能性を低減できる。したがって、超電導線材15の主表面15a、15bを貫通する磁束線の存在に起因する超電導コイル体10での損失の発生を抑制できる。   In this way, the magnetic flux lines generated around the superconducting coil body 10 can be guided to be drawn into the end portion of the opposing surface of the magnetic circuit member (the convex portion 19 protruding outward from the coil body portion). The possibility that the magnetic flux lines penetrate the main surfaces 15a and 15b of the superconducting wire 15 can be reduced. Therefore, it is possible to suppress occurrence of loss in superconducting coil body 10 due to the presence of magnetic flux lines penetrating main surfaces 15a and 15b of superconducting wire 15.

上記超電導コイル体10において、磁気回路部材(第1磁性体13、磁性体23)は、対向面に連なり対向面と交差する方向に伸びる側面を含む。図1〜図7に示すように、当該側面は、コイル本体部(内周コイル体12a、12b、コイル体21a、21b)に近い側の端部に位置し、超電導線材15の主表面の伸びる方向に対して傾斜する傾斜部(表面部37)を有していてもよい。当該傾斜部における磁気回路部材(第1磁性体13、磁性体23)の幅は、コイル本体部(内周コイル体12a、12b、コイル体21a、21b)に近づくにつれて大きくなっていてもよい。この場合、表面部37を含む凸部19に磁束線をより効果的に引き込むことができる。   In the superconducting coil body 10, the magnetic circuit member (the first magnetic body 13 and the magnetic body 23) includes a side surface that is continuous with the opposing surface and extends in a direction intersecting the opposing surface. As shown in FIGS. 1-7, the said side surface is located in the edge part near the coil main-body part (inner circumference coil bodies 12a and 12b, coil bodies 21a and 21b), and the main surface of the superconducting wire 15 extends. You may have the inclination part (surface part 37) inclined with respect to a direction. The width of the magnetic circuit member (the first magnetic body 13 and the magnetic body 23) in the inclined portion may increase as it approaches the coil main body (inner peripheral coil bodies 12a and 12b, coil bodies 21a and 21b). In this case, the magnetic flux lines can be more effectively drawn into the convex portion 19 including the surface portion 37.

上記超電導コイル体10において、磁気回路部材(第1磁性体13、磁性体23)は、対向面に連なり対向面と交差する方向に伸びる側面を含む。図8〜図15に示すように、当該側面は、コイル本体部(内周コイル体12a、12b、コイル体21a、21b)に近い側の端部に位置し、超電導線材15の主表面の伸びる方向に沿って伸びる平面部17を有していてもよい。この場合、コイル本体部と磁気回路部材とが対向する領域では、第1磁性体13および磁性体23から内周コイル体12a、12bまたはコイル体21a、21b側へ伸びる磁束線の向きを、図11に示すような超電導線材15の主表面15a、15bに沿った方向へ効率的に規定することができる。   In the superconducting coil body 10, the magnetic circuit member (the first magnetic body 13 and the magnetic body 23) includes a side surface that is continuous with the opposing surface and extends in a direction intersecting the opposing surface. As shown in FIGS. 8-15, the said side surface is located in the edge part near the coil main-body part (inner circumference coil bodies 12a and 12b, coil bodies 21a and 21b), and the main surface of the superconducting wire 15 is extended. You may have the plane part 17 extended along a direction. In this case, in the region where the coil main body portion and the magnetic circuit member face each other, the direction of the magnetic flux lines extending from the first magnetic body 13 and the magnetic body 23 toward the inner peripheral coil bodies 12a and 12b or the coil bodies 21a and 21b is illustrated. 11 can be efficiently defined in the direction along the main surfaces 15a and 15b of the superconducting wire 15 as shown in FIG.

また、この発明に従った超電導コイル体10は、超電導線材15を巻回したコイル本体部(内周コイル体12a、12b、コイル体21a、21b)と、磁気回路部材(第1磁性体13、磁性体23)とを備える。磁気回路部材(第1磁性体13、磁性体23)は、コイル本体部(内周コイル体12a、12b、コイル体21a、21b)において、超電導線材15の主表面と交差する端面側に位置する表面(第1磁性体13または磁性体23と対向する表面であって、例えば内周コイル体12aの上部表面)と対向するように配置され、磁性体からなる。磁気回路部材(第1磁性体13、磁性体23)は、コイル本体部(内周コイル体12a、12b、コイル体21a、21b)の表面と対向する対向面と、対向面に連なり対向面と交差する方向に伸びる側面とを含む。側面は、コイル本体部(内周コイル体12a、12b、コイル体21a、21b)に近い側の端部に位置し、超電導線材15の主表面の伸びる方向に沿って伸びる平面部17を有する。   In addition, the superconducting coil body 10 according to the present invention includes a coil main body (inner coil bodies 12a and 12b, coil bodies 21a and 21b) around which a superconducting wire 15 is wound, and a magnetic circuit member (first magnetic body 13, Magnetic body 23). The magnetic circuit members (the first magnetic body 13 and the magnetic body 23) are located on the end face side intersecting with the main surface of the superconducting wire 15 in the coil main body (inner peripheral coil bodies 12a and 12b, coil bodies 21a and 21b). It arrange | positions so that it may oppose the surface (The surface which opposes the 1st magnetic body 13 or the magnetic body 23, for example, the upper surface of the inner peripheral coil body 12a), and consists of a magnetic body. The magnetic circuit member (the first magnetic body 13 and the magnetic body 23) includes a facing surface facing the surface of the coil body (inner peripheral coil bodies 12a and 12b, coil bodies 21a and 21b), a facing surface connected to the facing surface, and And side surfaces extending in the intersecting direction. The side surface has a flat surface portion 17 that is located at an end portion on the side close to the coil main body (inner peripheral coil bodies 12a and 12b, coil bodies 21a and 21b) and extends along the direction in which the main surface of the superconducting wire 15 extends.

この場合、コイル本体部(内周コイル体12a、12b、コイル体21a、21b)と磁気回路部材(第1磁性体13、磁性体23)とが磁気回路の一部を構成し、また、第1磁性体13や磁性体23などの磁気回路部材の側面がコイル本体部寄りに平面部17を有しているので、コイル本体部と磁気回路部材とが対向する領域では、第1磁性体13および磁性体23から内周コイル体12a、12bまたはコイル体21a、21b側へ伸びる磁束線の向きを、図11に示すような超電導線材15の主表面15a、15bに沿った方向へ効率的に規定することができる。このため、コイル本体部において超電導線材15の主表面を貫通するように延びる磁束線の割合を効果的に低減できる。したがって、超電導線材15の主表面15a、15bを貫通する磁束線の存在に起因する超電導コイル体10での損失の発生を抑制できる。なお、平面部17の長さ(磁束線の伸びる方向における長さ)は、たとえば超電導線材15の幅の10%以上100%以下とすることができる。   In this case, the coil main body (inner peripheral coil bodies 12a and 12b, coil bodies 21a and 21b) and the magnetic circuit members (first magnetic body 13 and magnetic body 23) constitute a part of the magnetic circuit, and Since the side surface of the magnetic circuit member such as the magnetic body 13 or the magnetic body 23 has the flat portion 17 near the coil body portion, the first magnetic body 13 is formed in the region where the coil body portion and the magnetic circuit member face each other. The direction of the magnetic flux lines extending from the magnetic body 23 toward the inner peripheral coil bodies 12a and 12b or the coil bodies 21a and 21b is efficiently increased in the direction along the main surfaces 15a and 15b of the superconducting wire 15 as shown in FIG. Can be prescribed. For this reason, the ratio of the magnetic flux lines extending so as to penetrate the main surface of the superconducting wire 15 in the coil main body can be effectively reduced. Therefore, it is possible to suppress occurrence of loss in superconducting coil body 10 due to the presence of magnetic flux lines penetrating main surfaces 15a and 15b of superconducting wire 15. Note that the length of the flat portion 17 (the length in the direction in which the magnetic flux lines extend) can be, for example, 10% to 100% of the width of the superconducting wire 15.

上記超電導コイル体10では、図10、図11、図13〜図15などに示すように、磁気回路部材(第1磁性体13、磁性体23)において、対向面の端部(内周コイル体12a、12b、またはコイル体21a、21bと対向する表面の端部)が、コイル本体部の表面より外側に突出した凸部19となっていてもよい。内周コイル体12a、12bの表面からの凸部19の突出高さは、たとえば0.1mm以上であってもよい。この場合、超電導コイル体10の周囲に発生する磁束線を、磁気回路部材の上記対向面の端部(コイル本体部より外側に突出した凸部19)に引き込むように誘導できるので、当該磁束線が超電導線材15の主表面15a、15bを貫通する可能性を低減できる。なお、凸部19の突出高さ(たとえば内周コイル体12aの表面に対して垂直な方向における凸部19の高さ)は、可能な限り大きくすることが好ましい。そのため、たとえば超電導コイル体10が収納される冷却容器の内壁に接触する高さまで、凸部19の高さを高くしてもよい。   In the superconducting coil body 10, as shown in FIGS. 10, 11, 13 to 15, etc., in the magnetic circuit member (first magnetic body 13, magnetic body 23), the end portion of the opposing surface (inner coil body) 12a, 12b or the end of the surface facing the coil bodies 21a, 21b) may be a convex portion 19 protruding outward from the surface of the coil main body. The protruding height of the convex portion 19 from the surfaces of the inner peripheral coil bodies 12a and 12b may be, for example, 0.1 mm or more. In this case, the magnetic flux lines generated around the superconducting coil body 10 can be guided so as to be drawn into the end portion of the opposing surface of the magnetic circuit member (the convex portion 19 protruding outward from the coil main body portion). Can reduce the possibility of penetrating the main surfaces 15a, 15b of the superconducting wire 15. In addition, it is preferable to make the protrusion height of the protrusion 19 (for example, the height of the protrusion 19 in a direction perpendicular to the surface of the inner peripheral coil body 12a) as large as possible. Therefore, for example, the height of the convex portion 19 may be increased to a height at which the superconducting coil body 10 is in contact with the inner wall of the cooling container.

上記超電導コイル体10において、磁気回路部材(第1磁性体13)は、図5や図13に示すように互いに間隙28を隔てて配置された複数の磁性体部材(磁性体23a、23b)からなっていてもよい。なお、上記間隙28が十分小さければ、当該間隙28から磁束線の漏れる程度は極めて小さいため、当該磁気回路部材(第1磁性体13)とコイル本体部(内周コイル体12a、12b)とにより磁気回路を構成することは可能である。また、間隙28は、超電導コイル体10から離れた位置に配置することで、超電導コイル体10近傍の磁束線の方向に影響を与えることなく、超電導コイル体10および第1磁性体13を通過する磁束密度の絶対値を小さくすることができる。つまり、損失を低減する効果がある。   In the superconducting coil body 10, the magnetic circuit member (first magnetic body 13) is composed of a plurality of magnetic body members (magnetic bodies 23 a and 23 b) arranged with a gap 28 therebetween as shown in FIGS. 5 and 13. It may be. If the gap 28 is sufficiently small, the degree of leakage of magnetic flux lines from the gap 28 is extremely small. Therefore, the magnetic circuit member (first magnetic body 13) and the coil main body (inner coil bodies 12a, 12b) It is possible to construct a magnetic circuit. Further, the gap 28 is disposed at a position away from the superconducting coil body 10, so that it passes through the superconducting coil body 10 and the first magnetic body 13 without affecting the direction of the magnetic flux lines near the superconducting coil body 10. The absolute value of the magnetic flux density can be reduced. That is, there is an effect of reducing loss.

上記超電導コイル体10において、コイル本体部(内周コイル体12a、12b、コイル体21a、21b)は、表面(内周コイル体12aの上部表面、コイル体21aの上部表面)と反対側に位置する他方表面(内周コイル体12bの下部表面、コイル体21bの下部表面)を含んでいる。上記超電導コイル体10は、コイル本体部における他方表面と対向するように配置され、磁性体からなる他の磁気回路部材(第2磁性体14)を備えていてもよい。   In the superconducting coil body 10, the coil body (inner coil bodies 12a, 12b, coil bodies 21a, 21b) is located on the opposite side of the surface (the upper surface of the inner coil body 12a, the upper surface of the coil body 21a). The other surface (the lower surface of the inner peripheral coil body 12b, the lower surface of the coil body 21b) is included. The superconducting coil body 10 may be disposed so as to face the other surface of the coil main body, and may include another magnetic circuit member (second magnetic body 14) made of a magnetic body.

この場合、上記コイル本体部を第1磁性体13および第2磁性体14によりはさむような構成とすることで、これらの部材により確実に磁気回路を構成することができる。   In this case, by configuring the coil main body portion to be sandwiched between the first magnetic body 13 and the second magnetic body 14, a magnetic circuit can be reliably configured with these members.

上記超電導コイル体10において、他の磁気回路部材(第2磁性体14)は、コイル本体部(内周コイル体12a、12b、コイル体21a、21b)の他方表面(内周コイル体12bの下部表面、コイル体21bの下部表面)と対向する他の対向面を含む。他の磁気回路部材(第2磁性体14)において、他の対向面の端部は、コイル本体部(内周コイル体12a、12b、コイル体21a、21b)の他方表面(内周コイル体12bの下部表面、コイル体21bの下部表面)より外側に突出していてもよい。この場合、内周コイル体12bの下部表面またはコイル体21bの下部表面と第2磁性体14とが対向する領域において、磁束線を上記他の対向面の端部(コイル本体部より外側に突出した第2磁性体14の凸部19)に引き込むように誘導できる。このため、当該磁束線が超電導線材15の主表面15a、15bを貫通する可能性を低減できる。   In the superconducting coil body 10, the other magnetic circuit member (second magnetic body 14) is the other surface of the coil main body (inner coil bodies 12a, 12b, coil bodies 21a, 21b) (lower part of the inner coil body 12b). Other opposing surfaces that oppose the surface, the lower surface of the coil body 21b). In the other magnetic circuit member (second magnetic body 14), the end of the other facing surface is the other surface (inner coil body 12b) of the coil body (inner coil bodies 12a, 12b, coil bodies 21a, 21b). Or the lower surface of the coil body 21b). In this case, in the region where the lower surface of the inner peripheral coil body 12b or the lower surface of the coil body 21b and the second magnetic body 14 face each other, the magnetic flux lines protrude from the end portion of the other facing surface (outward from the coil body portion). The second magnetic body 14 can be guided to be drawn into the convex portion 19). For this reason, the possibility that the magnetic flux lines penetrate the main surfaces 15a and 15b of the superconducting wire 15 can be reduced.

上記超電導コイル体10において、他の磁気回路部材(第2磁性体14)は、他の対向面に連なり当該他の対向面と交差する方向に伸びる他の側面14aを含む。他の側面14aは、コイル本体部(内周コイル体12a、12b、コイル体21a、21b)に近い側の端部に位置し、超電導線材15の主表面の伸びる方向に対して傾斜する傾斜部(表面部37)を有していてもよい。この場合、表面部37を含む凸部19に磁束線をより効果的に引き込むことができる。   In the superconducting coil body 10, the other magnetic circuit member (second magnetic body 14) includes another side surface 14 a that continues to the other facing surface and extends in a direction intersecting with the other facing surface. The other side surface 14a is located at an end portion on the side close to the coil main body (inner peripheral coil bodies 12a, 12b, coil bodies 21a, 21b) and is inclined with respect to the direction in which the main surface of the superconducting wire 15 extends. (Surface portion 37) may be provided. In this case, the magnetic flux lines can be more effectively drawn into the convex portion 19 including the surface portion 37.

上記超電導コイル体10において、他の磁気回路部材(第2磁性体14)は、他の対向面に連なり当該他の対向面と交差する方向に伸びる他の側面14aを含む。他の側面14aは、コイル本体部(内周コイル体12a、12b、コイル体21a、21b)に近い側の端部に位置し、超電導線材15の主表面の伸びる方向に沿って伸びる平面部17を有していてもよい。この場合、コイル本体部と第2磁性体14とが対向する領域では、第2磁性体14から内周コイル体12a、12bまたはコイル体21a、21b側へ伸びる磁束線の向きを、図11に示すような超電導線材15の主表面15a、15bに沿った方向へ効率的に規定することができる。   In the superconducting coil body 10, the other magnetic circuit member (second magnetic body 14) includes another side surface 14 a that continues to the other facing surface and extends in a direction intersecting with the other facing surface. The other side surface 14a is located at an end portion on the side close to the coil main body (inner peripheral coil bodies 12a, 12b, coil bodies 21a, 21b) and extends along the direction in which the main surface of the superconducting wire 15 extends. You may have. In this case, in the region where the coil body portion and the second magnetic body 14 face each other, the direction of the magnetic flux lines extending from the second magnetic body 14 toward the inner peripheral coil bodies 12a and 12b or the coil bodies 21a and 21b is shown in FIG. As shown, the superconducting wire 15 can be efficiently defined in the direction along the main surfaces 15a and 15b.

上記超電導コイル体10において、他の磁気回路部材(第2磁性体14)は、図5や図13に示すように、互いに間隙28を隔てて配置された複数の磁性体部材(磁性体24a、24b)からなっていてもよい。   In the superconducting coil body 10, the other magnetic circuit member (second magnetic body 14) includes a plurality of magnetic members (magnetic bodies 24 a, 24 a) arranged with a gap 28 therebetween as shown in FIGS. 5 and 13. 24b).

上記超電導コイル体10では、図7や図15に示すように磁気回路部材と他の磁気回路部材とは接続されて一体となっていてもよい(磁気回路部材および他の磁気回路部材が磁性体23として構成されていてもよい)。この場合、コイル本体部(コイル体21a、21b)と、磁気回路部材および他の磁気回路部材が一体となった磁性体23とにより、磁気回路を確実に形成することができる。このため、コイル本体部(コイル体21a、21b)に対して、超電導線材15の主表面を貫通するような磁束線が発生する可能性を低減できる。   In the superconducting coil body 10, as shown in FIGS. 7 and 15, the magnetic circuit member and the other magnetic circuit member may be connected and integrated (the magnetic circuit member and the other magnetic circuit member are magnetic bodies). 23 may be configured). In this case, the magnetic circuit can be reliably formed by the coil body (coil bodies 21a, 21b) and the magnetic body 23 in which the magnetic circuit member and the other magnetic circuit member are integrated. For this reason, possibility that the magnetic flux line | wire which penetrates the main surface of the superconducting wire 15 will generate | occur | produce with respect to a coil main-body part (coil body 21a, 21b) can be reduced.

上記超電導コイル体10は、図1〜図6、図8〜図11、図13および図15に示すように、コイル本体部の外周を囲むように配置され、超電導線材15を巻回した外周側コイル本体部(外周コイル体11a、11b)をさらに備えていてもよい。外周側コイル本体部(外周コイル体11a、11b)は、超電導線材15の主表面と交差する端面側に位置する表面(外周コイル体11aの上部表面)と、当該表面と反対側に位置する他方表面(外周コイル体11bの下部表面)とを含む。磁気回路部材(第1磁性体13)は、外周側コイル本体部(外周コイル体11a、11b)における上記表面(外周コイル体11aの上部表面)と対向する外周側対向面を含んでいてもよい。磁気回路部材(第1磁性体13)において、外周側対向面の端部は、外周側コイル本体部(外周コイル体11a、11b)の表面より(外周側対向面の伸びる方向において)外側に突出していてもよい。他の磁気回路部材(第2磁性体14)は、外周側コイル本体部(外周コイル体11a、11b)における他方表面と対向する他の外周側対向面を含んでいてもよい。他の磁気回路部材(第2磁性体14)において、他の外周側対向面の端部は、外周側コイル本体部(外周コイル体11a、11b)の他方表面(外周コイル体11bの下部表面)より外側に突出していてもよい。   As shown in FIGS. 1 to 6, 8 to 11, 13 and 15, the superconducting coil body 10 is arranged so as to surround the outer periphery of the coil main body, and the outer peripheral side around which the superconducting wire 15 is wound. You may further provide the coil main-body part (peripheral coil body 11a, 11b). The outer coil body (outer coil bodies 11a and 11b) has a surface (upper surface of the outer coil body 11a) located on the end surface side intersecting with the main surface of the superconducting wire 15, and the other located on the opposite side of the surface. Surface (lower surface of the outer peripheral coil body 11b). The magnetic circuit member (first magnetic body 13) may include an outer peripheral side facing surface facing the surface (upper surface of the outer peripheral coil body 11a) in the outer peripheral coil body (outer coil bodies 11a and 11b). . In the magnetic circuit member (first magnetic body 13), the end portion of the outer peripheral facing surface protrudes outward (in the direction in which the outer peripheral facing surface extends) from the surface of the outer peripheral coil body (the outer peripheral coil bodies 11a and 11b). It may be. The other magnetic circuit member (second magnetic body 14) may include another outer peripheral facing surface that faces the other surface of the outer peripheral coil body (outer peripheral coil bodies 11a and 11b). In the other magnetic circuit member (second magnetic body 14), the end portion of the other outer peripheral facing surface is the other surface of the outer peripheral coil body (the outer peripheral coil bodies 11a and 11b) (the lower surface of the outer peripheral coil body 11b). You may protrude outward.

また、上記超電導コイル体10は、図8〜図14に示すように、コイル本体部の外周を囲むように配置され、超電導線材を巻回した外周側コイル本体部(外周コイル体11a、11b)をさらに備えていてもよい。外周側コイル本体部(外周コイル体11a、11b)は、超電導線材15の主表面と交差する端面側に位置する表面(外周コイル体11aの上部表面)と、当該表面と反対側に位置する他方表面(外周コイル体11bの下部表面)とを含んでいてもよい。磁気回路部材(第1磁性体13)は、外周側コイル本体部における表面(外周コイル体11aの上部表面)と対向する外周側対向面と、外周側対向面に連なり外周側対向面と交差する方向に伸びる外周側側面(外周コイル体11aと対向する第1磁性体13の部分の側面)とを含んでいてもよい。磁気回路部材(第1磁性体13、磁性体23)において、外周側側面は、外周側コイル本体部(外周コイル体11a、11b)に近い側の端部に位置し、外周側コイル本体部を構成する超電導線材15の主表面15a、15bの伸びる方向に沿って伸びる平面部17を有していてもよい。他の磁気回路部材(第2磁性体14)は、外周側コイル本体部(外周コイル体11a、11b)における他方表面(外周コイル体11bの下部表面)と対向する他の外周側対向面と、他の外周側対向面に連なり他の外周側対向面と交差する方向に伸びる他の外周側側面とを含んでいてもよい。他の磁気回路部材(第2磁性体14)において、他の外周側側面は、図11に示すように、外周側コイル本体部(外周コイル体11a、11b)に近い側の端部に位置し、外周側コイル本体部を構成する超電導線材15の主表面15a、15bの伸びる方向に沿って伸びる平面部17を有していてもよい。   Further, the superconducting coil body 10 is disposed so as to surround the outer periphery of the coil main body, as shown in FIGS. 8 to 14, and the outer coil body (outer coil bodies 11 a and 11 b) around which the superconducting wire is wound. May be further provided. The outer coil body (outer coil bodies 11a and 11b) has a surface (upper surface of the outer coil body 11a) located on the end surface side intersecting with the main surface of the superconducting wire 15, and the other located on the opposite side of the surface. The surface (the lower surface of the outer peripheral coil body 11b) may be included. The magnetic circuit member (first magnetic body 13) is connected to the outer peripheral side facing surface facing the surface (the upper surface of the outer peripheral coil body 11a) of the outer peripheral side coil main body, and the outer peripheral side facing surface and intersects the outer peripheral side facing surface. An outer peripheral side surface extending in the direction (a side surface of the portion of the first magnetic body 13 facing the outer peripheral coil body 11a) may be included. In the magnetic circuit member (the first magnetic body 13 and the magnetic body 23), the outer peripheral side surface is located at the end near the outer peripheral coil main body (the outer peripheral coil bodies 11a and 11b). You may have the plane part 17 extended along the direction where main surface 15a, 15b of the superconducting wire 15 which comprises is extended. The other magnetic circuit member (second magnetic body 14) includes an outer peripheral side opposing surface that opposes the other surface (the lower surface of the outer peripheral coil body 11b) of the outer peripheral coil body (the outer peripheral coil bodies 11a and 11b), Other outer peripheral side surfaces that extend in a direction intersecting with the other outer peripheral facing surface may be included. In the other magnetic circuit member (second magnetic body 14), the other outer peripheral side surface is located at the end portion on the side close to the outer peripheral side coil body (outer peripheral coil bodies 11a and 11b) as shown in FIG. Moreover, you may have the plane part 17 extended along the direction where main surface 15a, 15b of the superconducting wire 15 which comprises an outer peripheral side coil main-body part extends.

この場合、コイル本体部(内周コイル体12a、12b)と外周側コイル本体部(外周コイル体11a、11b)とが中心軸16を中心とした同心に配置され、またこれらのコイル本体部と外周側コイル本体部とをつなぐように磁気回路部材(第1磁性体13)および他の磁気回路部材(第2磁性体14)が配置されるので、これらのコイル本体部(内周コイル体12a、12b)、磁気回路部材(第1磁性体13)、外周側コイル本体部(外周コイル体11a、11b)、他の磁気回路部材(第2磁性体14)により磁気回路を形成することができる。この結果、コイル本体部および外周側コイル本体部を構成する超電導線材15の主表面15a、15bを貫通するような磁束線の発生をより確実に抑制できるので、当該磁束線の存在に起因する損失の発生を抑制できる。   In this case, the coil main body (inner peripheral coil bodies 12a and 12b) and the outer peripheral coil main body (outer coil bodies 11a and 11b) are arranged concentrically around the central axis 16, and these coil main bodies and Since the magnetic circuit member (first magnetic body 13) and the other magnetic circuit member (second magnetic body 14) are arranged so as to connect to the outer peripheral side coil main body portion, these coil main body portions (inner peripheral coil body 12a) are arranged. 12b), a magnetic circuit member (first magnetic body 13), an outer coil body (outer coil bodies 11a and 11b), and another magnetic circuit member (second magnetic body 14) can form a magnetic circuit. . As a result, since the generation of magnetic flux lines that penetrate the main surfaces 15a and 15b of the superconducting wire 15 constituting the coil main body and the outer coil body can be more reliably suppressed, loss due to the presence of the magnetic flux lines. Can be suppressed.

上記超電導コイル体10において、磁気回路部材(第1磁性体13、磁性体23)および他の磁気回路部材(第2磁性体14)は、複数の板状磁性体(たとえば電磁鋼板)を積層した積層体であってもよい。この場合、第1磁性体13、磁性体23、および第2磁性体14を、たとえば電磁鋼板を加工して形成できるので、第1磁性体13などを製造するために焼結のための熱処理などを行なう場合より、結果的に超電導コイル体10の製造コストを低減できる。   In the superconducting coil body 10, the magnetic circuit members (first magnetic body 13, magnetic body 23) and other magnetic circuit members (second magnetic body 14) are formed by laminating a plurality of plate-like magnetic bodies (for example, electromagnetic steel plates). A laminated body may be sufficient. In this case, since the first magnetic body 13, the magnetic body 23, and the second magnetic body 14 can be formed by processing, for example, an electromagnetic steel plate, a heat treatment for sintering or the like to manufacture the first magnetic body 13 or the like. As a result, the manufacturing cost of the superconducting coil body 10 can be reduced.

上記超電導コイル体10において、磁気回路部材(第1磁性体13、磁性体23)および他の磁気回路部材(第2磁性体14)は、磁性体材料を焼結した焼結体であってもよい。この場合、磁性体材料を予め所定の形状に成型してから焼結することで、任意の形状の第1磁性体13、磁性体23、および第2磁性体14を得ることができる。したがって、第1磁性体13、磁性体23、および第2磁性体14の形状設計の自由度を大きくすることができる。   In the superconducting coil body 10, the magnetic circuit members (first magnetic body 13, magnetic body 23) and other magnetic circuit members (second magnetic body 14) may be sintered bodies obtained by sintering a magnetic material. Good. In this case, the first magnetic body 13, the magnetic body 23, and the second magnetic body 14 having any shape can be obtained by molding the magnetic material into a predetermined shape and then sintering it. Therefore, the degree of freedom in designing the shapes of the first magnetic body 13, the magnetic body 23, and the second magnetic body 14 can be increased.

上記超電導コイル体10において、磁気回路部材(第1磁性体13、磁性体23)および他の磁気回路部材(第2磁性体14)は、磁性体材料と樹脂との複合体であってもよい。この場合、樹脂に磁性体材料(たとえば磁性体材料からなる粉末)を含有させて任意の形状として固化する(たとえば型成形する)ことで、樹脂中に磁性体材料が分散配置された第1磁性体13など容易に得ることができる。   In the superconducting coil body 10, the magnetic circuit members (first magnetic body 13, magnetic body 23) and other magnetic circuit members (second magnetic body 14) may be a composite of a magnetic material and a resin. . In this case, the first magnetic material in which the magnetic material is dispersedly arranged in the resin is obtained by containing the magnetic material (for example, powder made of the magnetic material) in the resin and solidifying it into an arbitrary shape (for example, molding). The body 13 can be easily obtained.

上記超電導コイル体10において、磁気回路部材(第1磁性体13、磁性体23)および他の磁気回路部材(第2磁性体14)は、図16〜図21に示すように、複数の構成部材(たとえば図16に示す複数の構成部材13a〜13d)を接合した接合体であってもよい。この場合、第1磁性体13などについて、複数の構成部材をまず形成し、これらの構成部材を接合することで当該第1磁性体13を形成することができる。そのため、第1磁性体13などが複雑な形状であっても、成形しやすい部分ごとに構成部材13a〜13dとして製造できるので、結果的に複雑な形状の第1磁性体13などを容易に形成できる。   In the superconducting coil body 10, the magnetic circuit members (first magnetic body 13, magnetic body 23) and other magnetic circuit members (second magnetic body 14) are composed of a plurality of constituent members as shown in FIGS. A joined body obtained by joining (for example, a plurality of constituent members 13a to 13d shown in FIG. 16) may be used. In this case, about the 1st magnetic body 13, etc., the said 1st magnetic body 13 can be formed by forming a some structural member first and joining these structural members. Therefore, even if the first magnetic body 13 or the like has a complicated shape, the first magnetic body 13 or the like having a complicated shape can be easily formed as the constituent members 13a to 13d can be manufactured for each part that can be easily formed. it can.

また、超電導コイル体10の使用条件などを考慮して、構成部材13a〜13dごとに、材質や製法を変更することができる。その結果、超電導コイル体10を含む超電導機器の特性を向上させることができる。   Moreover, the material and manufacturing method can be changed for every structural member 13a-13d in consideration of the use conditions of the superconducting coil body 10, and the like. As a result, the characteristics of the superconducting device including the superconducting coil body 10 can be improved.

この発明に従った超電導機器としての超電導モータ100は、上記超電導コイル体10を備える。この場合、超電導コイル体10における損失が抑制された、高効率な超電導モータ100を実現できる。   A superconducting motor 100 as a superconducting device according to the present invention includes the superconducting coil body 10. In this case, a highly efficient superconducting motor 100 in which loss in the superconducting coil body 10 is suppressed can be realized.

(実施例)
本発明の効果を確認するため、以下のようなシミュレーションを行なった。具体的には、3種類の構成の超電導コイル体について、損失(いわゆるACロス)をシミュレーションにより算出し、最小のACロスの値を示す構成を実験的に求めた上で、当該ACロスの最小値を比較した。
(Example)
In order to confirm the effect of the present invention, the following simulation was performed. Specifically, the loss (so-called AC loss) is calculated by simulation for three types of superconducting coil bodies, and a configuration showing the minimum AC loss value is experimentally obtained. The values were compared.

(検討対象)
実施例の超電導コイル体:
図10に示した超電導コイル体10の構成を採用した。具体的には、内周コイル体12a、12b、外周コイル体11a、11bのターン数をすべて28、これらのコイル体を構成する超電導線材15のサイズを幅:4.65mm、厚み:0.31mm、コイル全長あたりの電気抵抗を1×10-5Ωとした。
(Consideration)
Example superconducting coil body:
The configuration of the superconducting coil body 10 shown in FIG. 10 was adopted. Specifically, the inner peripheral coil bodies 12a and 12b and the outer peripheral coil bodies 11a and 11b all have 28 turns, and the size of the superconducting wire 15 constituting these coil bodies is width: 4.65 mm, thickness: 0.31 mm. The electrical resistance per coil total length was 1 × 10 −5 Ω.

また、第1磁性体13および第2磁性体14のサイズとして、図10に示される外周コイル体11a、11b、内周コイル体12a、12bと対向する表面の幅を6.34mmとし、また、第1磁性体13および第2磁性体14の磁気的特性についてはシミュレーションに用いたソフトウェアに搭載されている電磁鋼板の物性ライブラリを用いた。   Further, as the sizes of the first magnetic body 13 and the second magnetic body 14, the width of the surface facing the outer peripheral coil bodies 11a and 11b and the inner peripheral coil bodies 12a and 12b shown in FIG. 10 is set to 6.34 mm. For the magnetic characteristics of the first magnetic body 13 and the second magnetic body 14, a physical property library of electrical steel sheets mounted on the software used for the simulation was used.

比較例1の超電導コイル体:
磁性体を用いず、超電導コイルを2段に分けて、さらに各段での超電導線材の主表面がコイルの中心軸に対してなす角度を変更し、磁束線の方向に極力沿うようにした。なお、上記実施例の超電導コイル体を構成する超電導線材と同様の条件の超電導線材を用い、また、各段での合計ターン数も上記実施例の超電導コイル体と同様とした。
Superconducting coil body of Comparative Example 1:
Without using a magnetic material, the superconducting coil was divided into two stages, and the angle formed by the main surface of the superconducting wire at each stage with respect to the central axis of the coil was changed so as to be as much as possible in the direction of the magnetic flux lines. A superconducting wire having the same conditions as the superconducting wire constituting the superconducting coil body of the above example was used, and the total number of turns at each stage was the same as that of the superconducting coil body of the above example.

比較例2の超電導コイル体:
上述した実施例の超電導コイル体と同様の条件の超電導線材を用いて、外周コイル体11a、11bと内周コイル体12a、12bとの断面形状が環状に配置された状態になるように、これらの外周コイル体11a、11bおよび内周コイル体12a、12bを配置した。これは、これらのコイル体により形成される磁束線が、図10に示した断面で見た場合に円形に近い配置となるようにするとともに、当該磁束線の伸びる方向とコイル体を構成する超電導線材の主表面とをできるだけ平行に配置するためである。そして、これらの外周コイル体11a、11bおよび内周コイル体12a、12bの周囲を4方向から囲むように板状の磁性体を配置した。これらの磁性体は、外部からの磁束線を引き寄せて上記コイル体へ外部からの磁束線が侵入しないようにするため設けられる。
Superconducting coil body of Comparative Example 2:
Using the superconducting wire under the same conditions as the superconducting coil body of the above-described embodiment, the outer peripheral coil bodies 11a, 11b and the inner peripheral coil bodies 12a, 12b are arranged in an annular state. The outer peripheral coil bodies 11a and 11b and the inner peripheral coil bodies 12a and 12b were arranged. This is because the magnetic flux lines formed by these coil bodies are arranged in a circular shape when viewed in the cross section shown in FIG. 10, and the superconductivity constituting the coil body and the direction in which the magnetic flux lines extend. This is because the main surface of the wire is arranged as parallel as possible. And the plate-shaped magnetic body was arrange | positioned so that the circumference | surroundings of these outer periphery coil bodies 11a and 11b and the inner periphery coil bodies 12a and 12b may be enclosed from four directions. These magnetic bodies are provided in order to attract external magnetic flux lines and prevent the external magnetic flux lines from entering the coil body.

(検討方法)
上述した実施例および比較例1、2の系について、磁性体の配置やサイズ、さらにコイル体の配置などを適宜変更しながら、ACロスの値をシミュレーションにより求めた。なお、このときのシミュレーションの共通の条件としては、線材1本あたりの電流値:172A(波高値)、モータ回転速度735rpmといったものを用いた。また、シミュレーションで用いたソフトウェアはJMAGである。
(Examination method)
With respect to the systems of the above-described Examples and Comparative Examples 1 and 2, the AC loss value was obtained by simulation while appropriately changing the arrangement and size of the magnetic body and the arrangement of the coil body. In addition, as a common condition of the simulation at this time, a current value per wire rod: 172 A (crest value), a motor rotation speed of 735 rpm, and the like were used. The software used in the simulation is JMAG.

(結果)
上記のようなシミュレーションの結果、本発明の実施例の系においては最小のACロスの値が179Wとなった。一方、比較例1の系については最小のACロスの値が446W、比較例2の系については最小のACロスの値が238Wとなった。このように、本発明の実施例の系がACロスを最も低減できることが示された。
(result)
As a result of the above simulation, the minimum AC loss value was 179 W in the system of the example of the present invention. On the other hand, the minimum AC loss value for the system of Comparative Example 1 was 446 W, and the minimum AC loss value for the system of Comparative Example 2 was 238 W. Thus, it was shown that the system of the embodiment of the present invention can reduce the AC loss most.

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

この発明は、超電導コイルを用いた超電導モータなどの超電導機器に特に有利に適用される。   The present invention is particularly advantageously applied to superconducting equipment such as a superconducting motor using a superconducting coil.

10 超電導コイル体、11,11a,11b 外周コイル体、12,12a,12b 内周コイル体、13 第1磁性体、13a〜13d、14b 構成部材、14 第2磁性体、14a 側面、15 超電導線材、15a 主表面、16,130 中心軸、17 平面部、19 凸部、21a,21b コイル体、23,23a,23b,24a,24b 磁性体、28 間隙、29 接合剤、37 表面部、51 接合部、100 超電導モータ、105 冷却容器内槽、106 冷却容器外槽、107 冷却容器、116 ロータ軸、117 冷媒、118 回転軸、120 永久磁石、121 ステータヨーク、123 ステータコア、131 長手方向軸。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Superconducting coil body, 11, 11a, 11b Outer coil body, 12, 12a, 12b Inner coil body, 13 1st magnetic body, 13a-13d, 14b Constituent member, 14 2nd magnetic body, 14a Side surface, 15 Superconducting wire 15a main surface, 16, 130 central axis, 17 plane portion, 19 convex portion, 21a, 21b coil body, 23, 23a, 23b, 24a, 24b magnetic body, 28 gap, 29 bonding agent, 37 surface portion, 51 bonding Part, 100 superconducting motor, 105 cooling container inner tank, 106 cooling container outer tank, 107 cooling container, 116 rotor shaft, 117 refrigerant, 118 rotating shaft, 120 permanent magnet, 121 stator yoke, 123 stator core, 131 longitudinal axis.

Claims (20)

超電導線材を巻回したコイル本体部と、
前記コイル本体部において、前記超電導線材の主表面と交差する端面側に位置する表面と対向するように配置され、磁性体からなる磁気回路部材とを備え、
前記磁気回路部材は、前記コイル本体部の前記表面と対向する対向面を含み、
前記磁気回路部材において、前記対向面の端部は、前記コイル本体部の前記表面より外側に突出している、超電導コイル体。
A coil body wound with a superconducting wire,
In the coil main body portion, the magnetic circuit member is disposed so as to face the surface located on the end surface side intersecting with the main surface of the superconducting wire, and includes a magnetic body.
The magnetic circuit member includes a facing surface facing the surface of the coil main body,
In the magnetic circuit member, the end portion of the facing surface is a superconducting coil body that protrudes outward from the surface of the coil body portion.
前記磁気回路部材は、前記対向面に連なり前記対向面と交差する方向に伸びる側面を含み、
前記側面は、前記コイル本体部に近い側の端部に位置し、前記超電導線材の前記主表面の伸びる方向に対して傾斜する傾斜部を有する、請求項1に記載の超電導コイル体。
The magnetic circuit member includes a side surface that extends in a direction that is continuous with the opposing surface and intersects the opposing surface,
2. The superconducting coil body according to claim 1, wherein the side surface has an inclined portion that is located at an end portion on a side close to the coil main body portion and is inclined with respect to a direction in which the main surface of the superconducting wire extends.
前記磁気回路部材は、前記対向面に連なり前記対向面と交差する方向に伸びる側面を含み、
前記側面は、前記コイル本体部に近い側の端部に位置し、前記超電導線材の前記主表面の伸びる方向に沿って伸びる平面部を有する、請求項1に記載の超電導コイル体。
The magnetic circuit member includes a side surface that extends in a direction that is continuous with the opposing surface and intersects the opposing surface,
2. The superconducting coil body according to claim 1, wherein the side surface has a flat portion located at an end portion on a side close to the coil main body portion and extending along a direction in which the main surface of the superconducting wire extends.
前記磁気回路部材は、互いに間隙を隔てて配置された複数の磁性体部材からなる、請求項1〜3のいずれか1項に記載の超電導コイル体。   The superconducting coil body according to any one of claims 1 to 3, wherein the magnetic circuit member is composed of a plurality of magnetic members disposed with a gap therebetween. 前記コイル本体部は、前記表面と反対側に位置する他方表面を含み、
前記コイル本体部における前記他方表面と対向するように配置され、磁性体からなる他の磁気回路部材を備える、請求項1〜4のいずれか1項に記載の超電導コイル体。
The coil body includes an other surface located on the opposite side of the surface,
The superconducting coil body according to any one of claims 1 to 4, further comprising another magnetic circuit member made of a magnetic body and disposed so as to face the other surface of the coil main body.
前記他の磁気回路部材は、前記コイル本体部の前記他方表面と対向する他の対向面を含み、
前記他の磁気回路部材において、前記他の対向面の端部は、前記コイル本体部の前記他方表面より外側に突出している、請求項5に記載の超電導コイル体。
The other magnetic circuit member includes another facing surface that faces the other surface of the coil body portion,
6. The superconducting coil body according to claim 5, wherein, in the other magnetic circuit member, an end portion of the other facing surface protrudes outward from the other surface of the coil main body portion.
前記他の磁気回路部材は、前記他の対向面に連なり前記他の対向面と交差する方向に伸びる他の側面を含み、
前記他の側面は、前記コイル本体部に近い側の端部に位置し、前記超電導線材の前記主表面の伸びる方向に対して傾斜する傾斜部を有する、請求項6に記載の超電導コイル体。
The other magnetic circuit member includes another side surface extending in a direction intersecting with the other facing surface and continuing to the other facing surface,
The superconducting coil body according to claim 6, wherein the other side surface has an inclined portion that is located at an end portion on a side close to the coil main body portion and is inclined with respect to a direction in which the main surface of the superconducting wire extends.
前記他の磁気回路部材は、前記他の対向面に連なり前記他の対向面と交差する方向に伸びる他の側面を含み、
前記他の側面は、前記コイル本体部に近い側の端部に位置し、前記超電導線材の前記主表面の伸びる方向に沿って伸びる平面部を有する、請求項6に記載の超電導コイル体。
The other magnetic circuit member includes another side surface extending in a direction intersecting with the other facing surface and continuing to the other facing surface,
The superconducting coil body according to claim 6, wherein the other side surface is located at an end portion on a side close to the coil main body portion and has a flat portion extending along a direction in which the main surface of the superconducting wire extends.
前記他の磁気回路部材は、互いに間隙を隔てて配置された複数の磁性体部材からなる、請求項5〜8のいずれか1項に記載の超電導コイル体。   The superconducting coil body according to any one of claims 5 to 8, wherein the other magnetic circuit member is composed of a plurality of magnetic members arranged with a gap therebetween. 前記磁気回路部材と前記他の磁気回路部材とは接続されて一体となっている、請求項5〜8のいずれか1項に記載の超電導コイル体。   The superconducting coil body according to any one of claims 5 to 8, wherein the magnetic circuit member and the other magnetic circuit member are connected and integrated. 前記コイル本体部の外周を囲むように配置され、超電導線材を巻回した外周側コイル本体部をさらに備え、
前記外周側コイル本体部は、前記超電導線材の主表面と交差する端面側に位置する表面と、前記表面と反対側に位置する他方表面とを含み、
前記磁気回路部材は、前記外周側コイル本体部における前記表面と対向する外周側対向面を含み、
前記磁気回路部材において、前記外周側対向面の端部は、前記外周側コイル本体部の前記表面より外側に突出しており、
前記他の磁気回路部材は、前記外周側コイル本体部における前記他方表面と対向する他の外周側対向面を含み、
前記他の磁気回路部材において、前記他の外周側対向面の端部は、前記外周側コイル本体部の前記他方表面より外側に突出している、請求項5〜8のいずれか1項に記載の超電導コイル体。
It is arranged so as to surround the outer periphery of the coil body part, further comprising an outer coil side coil body part wound with a superconducting wire,
The outer peripheral coil body includes a surface located on the end face side intersecting with the main surface of the superconducting wire, and the other surface located on the opposite side of the surface,
The magnetic circuit member includes an outer peripheral side opposing surface that opposes the surface of the outer peripheral coil body portion,
In the magnetic circuit member, an end portion of the outer peripheral side facing surface protrudes outward from the surface of the outer peripheral coil body portion,
The other magnetic circuit member includes another outer peripheral facing surface that faces the other surface of the outer peripheral coil body portion,
9. The other magnetic circuit member according to claim 5, wherein an end portion of the other outer peripheral facing surface protrudes outward from the other surface of the outer peripheral coil body portion. Superconducting coil body.
前記他の磁気回路部材は、複数の板状磁性体を積層した積層体である、請求項5〜11のいずれか1項に記載の超電導コイル体。   The superconducting coil body according to any one of claims 5 to 11, wherein the other magnetic circuit member is a laminated body in which a plurality of plate-like magnetic bodies are laminated. 前記他の磁気回路部材は、磁性体材料を焼結した焼結体である、請求項5〜11のいずれか1項に記載の超電導コイル体。   The superconducting coil body according to any one of claims 5 to 11, wherein the other magnetic circuit member is a sintered body obtained by sintering a magnetic material. 前記他の磁気回路部材は、磁性体材料と樹脂との複合体である、請求項5〜11のいずれか1項に記載の超電導コイル体。   The superconducting coil body according to any one of claims 5 to 11, wherein the other magnetic circuit member is a composite of a magnetic material and a resin. 前記他の磁気回路部材は、複数の構成部材を接合した接合体である、請求項1〜14のいずれか1項に記載の超電導コイル体。   The superconducting coil body according to any one of claims 1 to 14, wherein the other magnetic circuit member is a joined body obtained by joining a plurality of constituent members. 前記磁気回路部材は、複数の板状磁性体を積層した積層体である、請求項1〜15のいずれか1項に記載の超電導コイル体。   The superconducting coil body according to any one of claims 1 to 15, wherein the magnetic circuit member is a laminated body in which a plurality of plate-like magnetic bodies are laminated. 前記磁気回路部材は、磁性体材料を焼結した焼結体である、請求項1〜15のいずれか1項に記載の超電導コイル体。   The superconducting coil body according to any one of claims 1 to 15, wherein the magnetic circuit member is a sintered body obtained by sintering a magnetic material. 前記磁気回路部材は、磁性体材料と樹脂との複合体である、請求項1〜15のいずれか1項に記載の超電導コイル体。   The superconducting coil body according to any one of claims 1 to 15, wherein the magnetic circuit member is a composite of a magnetic material and a resin. 前記磁気回路部材は、複数の構成部材を接合した接合体である、請求項1〜18のいずれか1項に記載の超電導コイル体。   The superconducting coil body according to any one of claims 1 to 18, wherein the magnetic circuit member is a joined body obtained by joining a plurality of constituent members. 請求項1に記載の超電導コイル体を備える、超電導機器。
A superconducting device comprising the superconducting coil body according to claim 1.
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