超電導回転機械のトルク伝達アセンブリ
ロータアセンブリは、同ロータアセンブリの極低温区域内に配置された超電導巻線アセンブリを備える。超電導巻線アセンブリは、その動作時にステータアセンブリに繋がる磁束を発生させる。ロータアセンブリは、第１チューブ及び第２チューブを含むトルク伝達アセンブリを更に備える。これら第１チューブ及び第２チューブは、超電導巻線アセンブリの外部において放射状の空間に配置され、ロータアセンブリの長手方向軸に沿って延びる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導回転機械の構造及び運転に関し、特に、超電導回転機械におけるトルク伝達アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
１９６０年代初期から、超電導電子機械が開発されている。これら機械における超電導巻線の利用により、その巻線によって生成された起磁力を有効に増大させるとともに、同機械における磁束の密度を増大させることができた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、超電導巻線が適切に動作するには、極低温が要求される。そのため、ロータアセンブリと出力軸との間でトルクを伝達するとともに、該機械の極低温区域に伝達される熱量を制限するアセンブリを含む超電導のモータ及び発電機が開発されている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、ロータアセンブリ及びこのようなロータアセンブリを備える回転機械（例えばモータ或いは発電機）に関する。このロータアセンブリは、回転機械のステータアセンブリ内において回転可能に構成されたタイプのものであり、同ロータアセンブリの非極低温区域に配列されたシャフトを有する。
【０００５】
本発明の一形態において、ロータアセンブリは、同ロータアセンブリの極低温区域内に配置された超電導巻線アセンブリを備える。前記超電導巻線アセンブリは、その動作時にステータアセンブリに繋がる磁束を発生させる。前記ロータアセンブリは、第１チューブ及び第２チューブを含むトルク伝達アセンブリを更に備える。これら第１チューブ及び第２チューブは、前記超電導巻線アセンブリの外部において放射状の空間に配置され、前記ロータアセンブリの長手方向軸に沿って延びる。
【０００６】
本発明のこの形態の実施例は、下記特徴のうち１又は２以上の特徴を有してもよい。前記トルク伝達アセンブリは、前記超電導巻線アセンブリに機械的に連結され、前記ロータアセンブリの前記非極低温区域と前記極低温区域との間において延びてもよい。前記ロータアセンブリは、フランジを更に備え、前記トルク伝達アセンブリは、軸方向に沿って前記フランジから前記超電導巻線アセンブリの一部を超えるように延びてもよい。前記第１チューブ及び前記第２チューブの長さは、前記超電導巻線アセンブリを確実に熱的隔離するように設定されてもよい。前記トルク伝達アセンブリは、同トルク伝達アセンブリを超電導巻線アセンブリに機械的に連結するリングを備えてもよい。例えば、第１リングが前記第１チューブを前記超電導巻線アセンブリに機械的に連結し、第２リングが前記第２チューブを前記超電導巻線アセンブリに連結してもよい。フランジは、チューブに機械的に連結してもよい。例えば、１つのチューブは、１つのフランジに機械的に連結されるとともに、軸方向に沿って前記超電導巻線アセンブリの一部を超えるように延び、別のチューブは、別のフランジに機械的に連結されるとともに、軸方向に沿って前記超電導巻線アセンブリの別の部分を超えるように延びてもよい。それらチューブの長さは、等しい値に設定されても、異なる値に設定されてもよい。それらチューブの間には、前記超電導巻線アセンブリを確実に熱的隔離する空間が設けられてもよい。その空間は、前記超電導巻線アセンブリを支持可能に形成されてもよい。それらチューブは、熱伝導材料（例えばインコネル）等、種々の材料により形成されてもよい。前記ロータアセンブリは、複数のスポークを備え、これらスポークは、前記超電導巻線アセンブリを前記シャフトに機械的に取り付けてもよい。前記チューブの１つは、溶接継手を介して前記リングに機械的に連結されてもよい。前記超電導巻線アセンブリは、高温の超電導体を備えてもよい。前記超電導巻線アセンブリは、支持チューブを備えてもよい。前記ロータアセンブリは、相対的に高速状態で応用されてもよい。例えば、少なくとも３０００ｒｐｍの回転速度が応用されてもよい。
【０００７】
本発明の一形態において、ロータ機械は、同ロータ機械の非極低温区域に配置されるシャフトとステータアセンブリとを備える。前記ロータ機械は、前記ステータアセンブリによって囲まれるロータアセンブリを更に備える。前記ロータアセンブリは、同ロータアセンブリの極低温区域内に配置された超電導巻線アセンブリを備える。前記超電導巻線アセンブリは、その動作時に前記ステータアセンブリに繋がる磁束を発生させる。前記ロータ機械は、トルク伝達アセンブリを更に備え、前記トルク伝達アセンブリは、前記超電導巻線アセンブリの外部における放射状空間に配置されて前記ロータアセンブリの長手方向軸に沿って延びる２つのチューブを備える。
【０００８】
本発明のこの形態の実施例は、下記特徴のうち１又は２以上の特徴を有してもよい。前記ロータアセンブリは、フランジを備え、前記トルク伝達アセンブリは、軸方向に沿って前記フランジから前記超電導巻線アセンブリの一部を超えるように延びてもよい。前記チューブの長さは、前記超電導巻線アセンブリを確実に熱的隔離するように設定されてもよい。前記チューブの間には、前記超電導巻線アセンブリを確実的に熱的隔離する空間が設けられてもよい。前記チューブの間には、前記超電導巻線アセンブリを支持可能な空間が設けられてもよい。前記トルク伝達アセンブリは、前記第１チューブを前記超電導巻線アセンブリに機械的に連結するリングと、前記第２チューブを前記超電導巻線アセンブリに連結する別のリングとを備えてもよい。第１チューブは、第１フランジに機械的に連結されるとともに、軸方向に沿って前記超電導巻線アセンブリの一部を超えるように延び、第２チューブは、第２フランジに機械的に連結されるとともに、軸方向に沿って前記超電導巻線アセンブリの別の部分を超えるように延びてもよい。これらチューブは、１又は２以上の種類の熱伝導材料（例えばインコネル）及び合成材料から構成されていてもよい。
【０００９】
本発明の１又は２以上の実施形態の詳細は、以下に添付の図面及び説明にある。本発明の他の特徴、目的及び利点は、それら説明、図面及び請求項により明白になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ロータアセンブリの断面斜視図。
【図１Ａ】図１の部分拡大断面図。
【図２】ロータアセンブリの一具体例の２次元断面図。
【図３】ロータアセンブリの別の具体例の２次元断面図。
【図３Ａ】図３におけるロータアセンブリのスポークの配列態様を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１及び図１Ａに、超電導同期機のロータアセンブリ１０が示されている。この斜視図において、ロータアセンブリ１０の内部構成を示すために、電磁シールド１２の一部が切り取られている。例えば、ロータアセンブリ１０の長手方向軸１６に沿って延びるシャフト１４が示されている。超電導巻線１８は、運転中に、ステータアセンブリ（図示しない）に繋がる磁束を発生させる。所定の実施例において、電極を生成するために、超電導巻線は１つ或いは複数の位相に配列されてもよい（例えば、６極位相）。引用により本発明に組み入れられたアメリカ特許出願第０９／３５９，４９７号に記載されたように（他の詳細構造とともに）、超電導巻線１８は、磁束を有効に発生できる形状（例えばレーストラック状）に構成されてもよい。ロータアセンブリ１０は、励磁機（図示しない）を更に備えている。引用により本発明に組み入れられたアメリカ特許出願第０９／４８０，４３０号において、この励磁機の複数の例がより詳細に記載されている。
【００１２】
ロータアセンブリ１０は、巻線支持チューブ２０を備えている。この巻線支持チューブ２０は、極低温に維持されており、強度が高く、且つ延性のある金属（例えばステンレス鋼、インコネル、９ニッケル鋼、１２ニッケル鋼等）により形成されている。９ニッケル鋼又は１２ニッケル鋼の強磁性により、ステータアセンブリに繋がっている磁路における磁場を強めることができるため、９ニッケル鋼又は１２ニッケル鋼により巻線支持チューブ２０を構成することが好ましい。ロータアセンブリ１０の外部におけるクライオクーラ（図示しない）は、ヘリウム等の冷却剤を同ロータアセンブリに供給する。以下においてより詳細に記載されるように、ロータアセンブリ１０及びその構成要素は、特にトルクが大きい又は小さい状態で回転速度が相対的に高い場合に（例えば、３０００ｒｐｍ超過）、発電機の全体的な性能を向上させる特徴を有している。なお、このロータアセンブリ１０の技術及び特性は、トルクが大きい又は小さい状態で回転速度が低い場合においても適用されることが可能である。
【００１３】
より詳細には、ロータアセンブリ１０は、同ロータアセンブリによって生成された回転力をシャフト１４に伝達するための２つのトルクチューブ２２，２４を含んでいる。この実施形態において、ロータアセンブリ１０からシャフト１４に力を伝達するためのトルクチューブ２２，２４には、フランジ２６，２８がそれぞれ連結されている。そして、シャフト１４は、例えばプロペラ、トランスミッションシステム、或いは他の類似の装置又はシステムに、この回転エネルギを伝達する。シャフト１４は、一般的に、スチールによって形成され、冷却されない（即ち、周囲の温度に維持される）。所定の実施例において、単独のシャフト１４又は周囲のスリーブに連結されたシャフト１４を磁性の鋼や鉄等の強磁性の材料により形成することにより、磁気抵抗を低減することができる。これにより、ステータアセンブリに繋がっている磁路を通る磁束の量を増加させることができる。
【００１４】
巻線支持チューブ２０は、超電導巻線１８がその巻かれた形状（例えばレーストラック状）を維持できるように、同超電導巻線１８を支持している。回転速度が相対的に高い使用状態においては、超電導巻線１８は、巻線支持チューブ２０の内部に取り付けられる。こうした構成において、巻線支持チューブ２０は、超電導巻線１８よりも長手方向軸１６から径方向に沿って離れた位置に配置される。このような回転速度では、求心力が巻線を径方向に沿って外側に押すことがある。超電導巻線１８が支持チューブ２０によって被覆されることにより、巻線は、確実に適切な位置に保持されてその形状を維持する。
【００１５】
トルクチューブ２２，２４は、ロータアセンブリ１０の相対的に高い回転速度での使用のために設けられた巻線支持チューブ２０の径方向の外部に配置されている。図１において強調されたロータアセンブリ１０の部分は、図１Ａにおいて拡大されている。図１Ａにより明瞭に示されるように、トルクチューブ２２は、巻線支持チューブ２０と電磁シールド１２との間に配置され、ロータアセンブリ１０の長手方向軸１６に沿って延びている。図示していないが、トルクチューブ２４は、巻線支持チューブ２０と電磁シールと１２との間において、径方向における類似の位置に配置されている。
【００１６】
ロータアセンブリ１０の回転力を伝達するとともに、高温部品と低温部品との間の熱量伝達を最小限にするために、トルクチューブ２２の一端は、その外周においてシャフト１４から放射状に延びるフランジ２６に機械的に（例えば溶接）連結されている。同様に、ロータアセンブリ１０の反対側の端部に位置するフランジ２８（図１に示す）は、トルクチューブ２４に連結されている。これらトルクチューブ２２，２４は、長手方向軸１６に沿って延びることにより、巻線支持チューブ２０及び超電導巻線１８の端部を被覆している。
【００１７】
トルクの伝達及び超電導巻線１８に対する機械的な支持に加えて、トルクチューブ２２，２４は、巻線の極低温部分とシャフト１４等、ロータアセンブリ１０における周囲温度の部分とを熱的に隔離することができる。機械的な支持及び熱的隔離を可能にするために、例えばインコネル（例えばインコネル７１８）、チタン合金（例えばＴｉ６Ａｌ４Ｖ）、又は他の類似の金属材料等、剛性が高く、且つ熱伝導率が低い材料により、トルクチューブ２２，２４の一方又は双方を形成することができる。上述の構造特性及び熱特性を提供するために、合成材料、又は金属材料と合成材料との組合せによりこれらトルクチューブ２２，２４を形成することもできる。
【００１８】
トルクチューブ２２，２４が高剛性の材料により形成されるため、ロータアセンブリ１０が相対的に高速運転の状態にある場合であっても、それらトルクチューブの長手方向軸１６に沿った長さが相対的に長く設定されることが可能である。トルクチューブ２２，２４の長さ及びそれらの低熱伝導率により、高温部品から低温部品（例えば超電導巻線１８、巻線支持チューブ２０）への熱伝達を低減するとともに、巻線からシャフト１４にトルクを有効に伝達することができる。以下に説明するように、トルクチューブの長さを調整することにより、適切な支持及び熱的隔離を提供することができる。
【００１９】
巻線支持チューブ２０が極低温に保持されているため、同支持チューブのサイズが縮小することがある。例えば、その低温により、巻線支持チューブ２０の長さが縮小することがある。トルクチューブ２２，２４は、一般的に巻線支持チューブ２０よりも堅い。例えば、トルクチューブ２２のバネ定数が巻線支持チューブ２０のバネ定数よりも遥かに小さく設定されてもよい。トルクチューブ２２，２４が変形し難いため、これらトルクチューブにおいて発生する応力が少ない。更に、これらトルクチューブの低い熱伝導性により、ロータアセンブリ１０における極低温区域と周囲温度区域との間の熱伝達を低減することができる。
【００２０】
図２において、ロータアセンブリ１０の２次元断面図は、極低温に保持され、超電導巻線１８及び巻線支持チューブ２０等の部品を備える超電導巻線アセンブリ３０を示している。ロータアセンブリ１０の放射相称により、ここでは、同アセンブリの上部のみについて説明する。なお、この説明は、同アセンブリの下部にも該当する。ロータアセンブリ１０は、トルク伝達アセンブリ３２を更に備えており、このトルク伝達アセンブリ３２は、２つのフランジ２６，２８を介してトルクをシャフト１４にそれぞれ伝達する２つのトルクチューブ２２，２４等の部品を含む。トルク伝達アセンブリ３２は、ロータアセンブリ１０における環境温度の部分から超電導巻線アセンブリ３０を熱的に隔離している。
【００２１】
この実施形態において、各トルクチューブ２２，２４の端部は、巻線支持チューブ２０の径方向の外部に位置するリング３４，３６にそれぞれ取り付けられている。例えば、トルクチューブ２２の１つの端部は、リング３４に機械的に取り付けられており（例えば溶接）、トルクチューブ２４の１つの端部は、リング３６に取り付けられている。ロータアセンブリ１０の長手方向軸１６において、それらトルクチューブは所定の距離で分離されている。距離Ｘ１によって示されるようにトルクチューブ２２，２４の間隔は、これらトルクチューブの長さ、ロータアセンブリ１０の長さ、及び長手方向軸１６におけるリング３４，３６の位置によって決められる。
【００２２】
本実施形態において、トルクチューブ２２，２４のいずれもが巻線支持チューブ２０の一部を越えるように延びている。例えば、トルクチューブ２２は、巻線支持チューブ２０において長さＸＯＬ１を有する部分を越えるように延びており、トルクチューブ２４は、巻線支持チューブにおいて長さＸＯＬ２によって示される部分を越えるように延びている。トルクチューブ２２，２４と巻線支持チューブ２０とのオーバーラップにより、長手方向軸１６に沿ってロータアセンブリ１０の長さを延長せずに、トルクチューブ２２，２４を相当な長さに延長することができる。トルクチューブ２２，２４が巻線支持チューブ２０と平行に配置された場合（径方向における長手方向軸との距離が同じ）には、そのようにならない。
【００２３】
トルクチューブ２２，２４の長さが増加することにより、分離距離Ｘ１が減少し、トルク伝達アセンブリ１０において応力が低減される。更に、トルクチューブの材料の低い熱伝導率により、それらの長さの増加に伴い、トルクチューブから伝達される熱負荷が減少する。例えば、付録Ａに示されるように、図２に示されるロータアセンブリ１０のためのトルク分析が実行される。この分析では、分離距離Ｘ１の値は、２２．５インチ（５７．２ｃｍ）に設定されている。この計算（Ｍａｔｈｓｏｆｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｎｅｅｄｈａｍ，ＭＡにより作成されたＭａｔｈＣａｄプログラムにおいて述べられる）により、トルクチューブにおける応力は約５３ｋｓｉ（３６５Ｍｐａ）であり、トルクチューブから伝達される熱負荷は約３９ワットである。以下に説明するように、その分離距離を減少させることにより、熱負荷とともに応力を低減することができる。その分離距離を「０」に向けて減少させることにより、応力と熱負荷とを最小限に低減することができる。しかしながら、分離距離の値が「０」になると、２つのリング３４，３６が隣接する位置に配設されることとなり、これらリング３４，３６と巻線支持チューブ２０との接触点が１つのみになる。これにより、機械的安定性が低下するおそれがある。そのため、分離距離は、一般的に非「０」の値に設定される。
【００２４】
所定の実施例において、巻線支持チューブ２０は、ステンレス鋼等の金属材料又は合成材料等の非金属材料により形成される。同様に、リング３４，３６の一方又は双方が金属材料（例えばインコネル）、合成材料、又は金属材料と合成材料との組合せにより形成されてもよい。
【００２５】
図３に、ロータアセンブリ１０の別の実施形態の２次元断面が示されている。この実施形態において、２つのトルクチューブ２２，２４の長さは、図２に示されるトルクチューブよりも長い。これに対応して、２つのトルクチューブの分離距離Ｘ２は、図２の分離距離Ｘ１よりも小さい。トルクチューブ２２，２４の分離距離を減少させることにより、これらトルクチューブにおける応力及びトルクチューブから伝達される熱負荷が減少する。例えば、各トルクチューブ２２，２４のバネ定数が巻線支持チューブ２０のバネ定数よりも小さいため、各トルクチューブが巻線支持チューブよりも遥かに小さく収縮する。例えば、トルクチューブ２２は、巻線支持チューブ２０が収縮する長さの半分だけ収縮することが可能である。
【００２６】
付録Ｂには、７．５インチ（１９．１ｃｍ）にまで減少した分離距離Ｘ２のためのトルクチューブ２２，２４のトルク分析が示されている。この分析に示されるように、応力は約４４ｋｓｉ（３０３Ｍｐａ）であり、この値は、それらトルクチューブが距離Ｘ１（即ち、５３ｋｓｉ（（３６５Ｍｐａ）））分離した場合の応力と比較して、遥かに低減された。また、この分析に示されるように、トルクチューブから伝達される熱負荷は約３３ワットであり、この値は、分離距離Ｘ１に対応する熱負荷よりも小さい。このように、トルクチューブ２２，２４の長さを延長するとともに、これに対応してその分離距離を減少させることにより、それらトルクチューブにおける応力及び熱負荷が低減される。
【００２７】
図２及び図３に示される典型的なロータアセンブリにおいて、トルクチューブ２２，２４は等しい長さを有しているが、所定の実施形態において、それらトルクチューブが異なる長さを有してもよい。また、ロータアセンブリ１０において、トルクチューブ２２，２４は、分離距離（即ちＸ１又はＸ２）の中点に関して対称に配置されている。しかしながら、所定の実施形態において、トルクチューブがその分離距離の中点に対して非対称に配置されてもよい。
【００２８】
例えばロータアセンブリ１０が相対的に高い速度で運転している発電機に搭載された場合には、巻線支持チューブ２０への補助支持があってもよい。例えばスポーク３８（図３に示す）がロータアセンブリ１０に組み込まれることにより、径方向において巻線支持チューブ２０を補助的に支持することができる。図３Ａに示されるように、スポーク３８を均等に（即ち、４５°間隔）配置することができるが、所定の実施形態において、同スポークが非均等に配置されてもよい。スポーク３８は、ロータアセンブリ１０の他の部品を支持するように配置されてもよい。例えば、スポーク３８は、シャフト１４とトルクチューブ２２との間に配置されることが可能である。必要な支持に基づき、スポークの間隔とともにスポークの数を変更することができる。更に、例えばインコネル７１８、チタン合金（例えばＴｉ６Ａ１４Ｖ）、又は合成材料等の高強度且つ低熱伝導率の材料によりスポーク３８を形成することにより、周囲温度のシャフト１４とロータアセンブリ１０の低温部品との間の熱伝達を低減することができる。
【００２９】
請求項の範囲には、更なる実施形態が含まれている。例えば、図３に示されるロータアセンブリは、シャフト１４を巻線支持チューブ２０に連結するスポーク３８を一組備えているが、巻線支持チューブの反対側の端部において一組又は二組以上のスポークを追加して配置することにより支持を提供することができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導回転機械の構造及び運転に関し、特に、超電導回転機械におけるトルク伝達アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
１９６０年代初期から、超電導電子機械が開発されている。これら機械における超電導巻線の利用により、その巻線によって生成された起磁力を有効に増大させるとともに、同機械における磁束の密度を増大させることができた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、超電導巻線が適切に動作するには、極低温が要求される。そのため、ロータアセンブリと出力軸との間でトルクを伝達するとともに、該機械の極低温区域に伝達される熱量を制限するアセンブリを含む超電導のモータ及び発電機が開発されている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、ロータアセンブリ及びこのようなロータアセンブリを備える回転機械（例えばモータ或いは発電機）に関する。このロータアセンブリは、回転機械のステータアセンブリ内において回転可能に構成されたタイプのものであり、同ロータアセンブリの非極低温区域に配列されたシャフトを有する。
【０００５】
本発明の一形態において、ロータアセンブリは、同ロータアセンブリの極低温区域内に配置された超電導巻線アセンブリを備える。前記超電導巻線アセンブリは、その動作時にステータアセンブリに繋がる磁束を発生させる。前記ロータアセンブリは、第１チューブ及び第２チューブを含むトルク伝達アセンブリを更に備える。これら第１チューブ及び第２チューブは、前記超電導巻線アセンブリの外部において放射状の空間に配置され、前記ロータアセンブリの長手方向軸に沿って延びる。
【０００６】
本発明のこの形態の実施例は、下記特徴のうち１又は２以上の特徴を有してもよい。前記トルク伝達アセンブリは、前記超電導巻線アセンブリに機械的に連結され、前記ロータアセンブリの前記非極低温区域と前記極低温区域との間において延びてもよい。前記ロータアセンブリは、フランジを更に備え、前記トルク伝達アセンブリは、軸方向に沿って前記フランジから前記超電導巻線アセンブリの一部を超えるように延びてもよい。前記第１チューブ及び前記第２チューブの長さは、前記超電導巻線アセンブリを確実に熱的隔離するように設定されてもよい。前記トルク伝達アセンブリは、同トルク伝達アセンブリを超電導巻線アセンブリに機械的に連結するリングを備えてもよい。例えば、第１リングが前記第１チューブを前記超電導巻線アセンブリに機械的に連結し、第２リングが前記第２チューブを前記超電導巻線アセンブリに連結してもよい。フランジは、チューブに機械的に連結してもよい。例えば、１つのチューブは、１つのフランジに機械的に連結されるとともに、軸方向に沿って前記超電導巻線アセンブリの一部を超えるように延び、別のチューブは、別のフランジに機械的に連結されるとともに、軸方向に沿って前記超電導巻線アセンブリの別の部分を超えるように延びてもよい。それらチューブの長さは、等しい値に設定されても、異なる値に設定されてもよい。それらチューブの間には、前記超電導巻線アセンブリを確実に熱的隔離する空間が設けられてもよい。その空間は、前記超電導巻線アセンブリを支持可能に形成されてもよい。それらチューブは、熱伝導材料（例えばインコネル）等、種々の材料により形成されてもよい。前記ロータアセンブリは、複数のスポークを備え、これらスポークは、前記超電導巻線アセンブリを前記シャフトに機械的に取り付けてもよい。前記チューブの１つは、溶接継手を介して前記リングに機械的に連結されてもよい。前記超電導巻線アセンブリは、高温の超電導体を備えてもよい。前記超電導巻線アセンブリは、支持チューブを備えてもよい。前記ロータアセンブリは、相対的に高速状態で応用されてもよい。例えば、少なくとも３０００ｒｐｍの回転速度が応用されてもよい。
【０００７】
本発明の一形態において、ロータ機械は、同ロータ機械の非極低温区域に配置されるシャフトとステータアセンブリとを備える。前記ロータ機械は、前記ステータアセンブリによって囲まれるロータアセンブリを更に備える。前記ロータアセンブリは、同ロータアセンブリの極低温区域内に配置された超電導巻線アセンブリを備える。前記超電導巻線アセンブリは、その動作時に前記ステータアセンブリに繋がる磁束を発生させる。前記ロータ機械は、トルク伝達アセンブリを更に備え、前記トルク伝達アセンブリは、前記超電導巻線アセンブリの外部における放射状空間に配置されて前記ロータアセンブリの長手方向軸に沿って延びる２つのチューブを備える。
【０００８】
本発明のこの形態の実施例は、下記特徴のうち１又は２以上の特徴を有してもよい。前記ロータアセンブリは、フランジを備え、前記トルク伝達アセンブリは、軸方向に沿って前記フランジから前記超電導巻線アセンブリの一部を超えるように延びてもよい。前記チューブの長さは、前記超電導巻線アセンブリを確実に熱的隔離するように設定されてもよい。前記チューブの間には、前記超電導巻線アセンブリを確実的に熱的隔離する空間が設けられてもよい。前記チューブの間には、前記超電導巻線アセンブリを支持可能な空間が設けられてもよい。前記トルク伝達アセンブリは、前記第１チューブを前記超電導巻線アセンブリに機械的に連結するリングと、前記第２チューブを前記超電導巻線アセンブリに連結する別のリングとを備えてもよい。第１チューブは、第１フランジに機械的に連結されるとともに、軸方向に沿って前記超電導巻線アセンブリの一部を超えるように延び、第２チューブは、第２フランジに機械的に連結されるとともに、軸方向に沿って前記超電導巻線アセンブリの別の部分を超えるように延びてもよい。これらチューブは、１又は２以上の種類の熱伝導材料（例えばインコネル）及び合成材料から構成されていてもよい。
【０００９】
本発明の１又は２以上の実施形態の詳細は、以下に添付の図面及び説明にある。本発明の他の特徴、目的及び利点は、それら説明、図面及び請求項により明白になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ロータアセンブリの断面斜視図。
【図１Ａ】図１の部分拡大断面図。
【図２】ロータアセンブリの一具体例の２次元断面図。
【図３】ロータアセンブリの別の具体例の２次元断面図。
【図３Ａ】図３におけるロータアセンブリのスポークの配列態様を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１及び図１Ａに、超電導同期機のロータアセンブリ１０が示されている。この斜視図において、ロータアセンブリ１０の内部構成を示すために、電磁シールド１２の一部が切り取られている。例えば、ロータアセンブリ１０の長手方向軸１６に沿って延びるシャフト１４が示されている。超電導巻線１８は、運転中に、ステータアセンブリ（図示しない）に繋がる磁束を発生させる。所定の実施例において、電極を生成するために、超電導巻線は１つ或いは複数の位相に配列されてもよい（例えば、６極位相）。引用により本発明に組み入れられたアメリカ特許出願第０９／３５９，４９７号に記載されたように（他の詳細構造とともに）、超電導巻線１８は、磁束を有効に発生できる形状（例えばレーストラック状）に構成されてもよい。ロータアセンブリ１０は、励磁機（図示しない）を更に備えている。引用により本発明に組み入れられたアメリカ特許出願第０９／４８０，４３０号において、この励磁機の複数の例がより詳細に記載されている。
【００１２】
ロータアセンブリ１０は、巻線支持チューブ２０を備えている。この巻線支持チューブ２０は、極低温に維持されており、強度が高く、且つ延性のある金属（例えばステンレス鋼、インコネル、９ニッケル鋼、１２ニッケル鋼等）により形成されている。９ニッケル鋼又は１２ニッケル鋼の強磁性により、ステータアセンブリに繋がっている磁路における磁場を強めることができるため、９ニッケル鋼又は１２ニッケル鋼により巻線支持チューブ２０を構成することが好ましい。ロータアセンブリ１０の外部におけるクライオクーラ（図示しない）は、ヘリウム等の冷却剤を同ロータアセンブリに供給する。以下においてより詳細に記載されるように、ロータアセンブリ１０及びその構成要素は、特にトルクが大きい又は小さい状態で回転速度が相対的に高い場合に（例えば、３０００ｒｐｍ超過）、発電機の全体的な性能を向上させる特徴を有している。なお、このロータアセンブリ１０の技術及び特性は、トルクが大きい又は小さい状態で回転速度が低い場合においても適用されることが可能である。
【００１３】
より詳細には、ロータアセンブリ１０は、同ロータアセンブリによって生成された回転力をシャフト１４に伝達するための２つのトルクチューブ２２，２４を含んでいる。この実施形態において、ロータアセンブリ１０からシャフト１４に力を伝達するためのトルクチューブ２２，２４には、フランジ２６，２８がそれぞれ連結されている。そして、シャフト１４は、例えばプロペラ、トランスミッションシステム、或いは他の類似の装置又はシステムに、この回転エネルギを伝達する。シャフト１４は、一般的に、スチールによって形成され、冷却されない（即ち、周囲の温度に維持される）。所定の実施例において、単独のシャフト１４又は周囲のスリーブに連結されたシャフト１４を磁性の鋼や鉄等の強磁性の材料により形成することにより、磁気抵抗を低減することができる。これにより、ステータアセンブリに繋がっている磁路を通る磁束の量を増加させることができる。
【００１４】
巻線支持チューブ２０は、超電導巻線１８がその巻かれた形状（例えばレーストラック状）を維持できるように、同超電導巻線１８を支持している。回転速度が相対的に高い使用状態においては、超電導巻線１８は、巻線支持チューブ２０の内部に取り付けられる。こうした構成において、巻線支持チューブ２０は、超電導巻線１８よりも長手方向軸１６から径方向に沿って離れた位置に配置される。このような回転速度では、求心力が巻線を径方向に沿って外側に押すことがある。超電導巻線１８が支持チューブ２０によって被覆されることにより、巻線は、確実に適切な位置に保持されてその形状を維持する。
【００１５】
トルクチューブ２２，２４は、ロータアセンブリ１０の相対的に高い回転速度での使用のために設けられた巻線支持チューブ２０の径方向の外部に配置されている。図１において強調されたロータアセンブリ１０の部分は、図１Ａにおいて拡大されている。図１Ａにより明瞭に示されるように、トルクチューブ２２は、巻線支持チューブ２０と電磁シールド１２との間に配置され、ロータアセンブリ１０の長手方向軸１６に沿って延びている。図示していないが、トルクチューブ２４は、巻線支持チューブ２０と電磁シールと１２との間において、径方向における類似の位置に配置されている。
【００１６】
ロータアセンブリ１０の回転力を伝達するとともに、高温部品と低温部品との間の熱量伝達を最小限にするために、トルクチューブ２２の一端は、その外周においてシャフト１４から放射状に延びるフランジ２６に機械的に（例えば溶接）連結されている。同様に、ロータアセンブリ１０の反対側の端部に位置するフランジ２８（図１に示す）は、トルクチューブ２４に連結されている。これらトルクチューブ２２，２４は、長手方向軸１６に沿って延びることにより、巻線支持チューブ２０及び超電導巻線１８の端部を被覆している。
【００１７】
トルクの伝達及び超電導巻線１８に対する機械的な支持に加えて、トルクチューブ２２，２４は、巻線の極低温部分とシャフト１４等、ロータアセンブリ１０における周囲温度の部分とを熱的に隔離することができる。機械的な支持及び熱的隔離を可能にするために、例えばインコネル（例えばインコネル７１８）、チタン合金（例えばＴｉ６Ａｌ４Ｖ）、又は他の類似の金属材料等、剛性が高く、且つ熱伝導率が低い材料により、トルクチューブ２２，２４の一方又は双方を形成することができる。上述の構造特性及び熱特性を提供するために、合成材料、又は金属材料と合成材料との組合せによりこれらトルクチューブ２２，２４を形成することもできる。
【００１８】
トルクチューブ２２，２４が高剛性の材料により形成されるため、ロータアセンブリ１０が相対的に高速運転の状態にある場合であっても、それらトルクチューブの長手方向軸１６に沿った長さが相対的に長く設定されることが可能である。トルクチューブ２２，２４の長さ及びそれらの低熱伝導率により、高温部品から低温部品（例えば超電導巻線１８、巻線支持チューブ２０）への熱伝達を低減するとともに、巻線からシャフト１４にトルクを有効に伝達することができる。以下に説明するように、トルクチューブの長さを調整することにより、適切な支持及び熱的隔離を提供することができる。
【００１９】
巻線支持チューブ２０が極低温に保持されているため、同支持チューブのサイズが縮小することがある。例えば、その低温により、巻線支持チューブ２０の長さが縮小することがある。トルクチューブ２２，２４は、一般的に巻線支持チューブ２０よりも堅い。例えば、トルクチューブ２２のバネ定数が巻線支持チューブ２０のバネ定数よりも遥かに小さく設定されてもよい。トルクチューブ２２，２４が変形し難いため、これらトルクチューブにおいて発生する応力が少ない。更に、これらトルクチューブの低い熱伝導性により、ロータアセンブリ１０における極低温区域と周囲温度区域との間の熱伝達を低減することができる。
【００２０】
図２において、ロータアセンブリ１０の２次元断面図は、極低温に保持され、超電導巻線１８及び巻線支持チューブ２０等の部品を備える超電導巻線アセンブリ３０を示している。ロータアセンブリ１０の放射相称により、ここでは、同アセンブリの上部のみについて説明する。なお、この説明は、同アセンブリの下部にも該当する。ロータアセンブリ１０は、トルク伝達アセンブリ３２を更に備えており、このトルク伝達アセンブリ３２は、２つのフランジ２６，２８を介してトルクをシャフト１４にそれぞれ伝達する２つのトルクチューブ２２，２４等の部品を含む。トルク伝達アセンブリ３２は、ロータアセンブリ１０における環境温度の部分から超電導巻線アセンブリ３０を熱的に隔離している。
【００２１】
この実施形態において、各トルクチューブ２２，２４の端部は、巻線支持チューブ２０の径方向の外部に位置するリング３４，３６にそれぞれ取り付けられている。例えば、トルクチューブ２２の１つの端部は、リング３４に機械的に取り付けられており（例えば溶接）、トルクチューブ２４の１つの端部は、リング３６に取り付けられている。ロータアセンブリ１０の長手方向軸１６において、それらトルクチューブは所定の距離で分離されている。距離Ｘ１によって示されるようにトルクチューブ２２，２４の間隔は、これらトルクチューブの長さ、ロータアセンブリ１０の長さ、及び長手方向軸１６におけるリング３４，３６の位置によって決められる。
【００２２】
本実施形態において、トルクチューブ２２，２４のいずれもが巻線支持チューブ２０の一部を越えるように延びている。例えば、トルクチューブ２２は、巻線支持チューブ２０において長さＸＯＬ１を有する部分を越えるように延びており、トルクチューブ２４は、巻線支持チューブにおいて長さＸＯＬ２によって示される部分を越えるように延びている。トルクチューブ２２，２４と巻線支持チューブ２０とのオーバーラップにより、長手方向軸１６に沿ってロータアセンブリ１０の長さを延長せずに、トルクチューブ２２，２４を相当な長さに延長することができる。トルクチューブ２２，２４が巻線支持チューブ２０と平行に配置された場合（径方向における長手方向軸との距離が同じ）には、そのようにならない。
【００２３】
トルクチューブ２２，２４の長さが増加することにより、分離距離Ｘ１が減少し、トルク伝達アセンブリ１０において応力が低減される。更に、トルクチューブの材料の低い熱伝導率により、それらの長さの増加に伴い、トルクチューブから伝達される熱負荷が減少する。例えば、付録Ａに示されるように、図２に示されるロータアセンブリ１０のためのトルク分析が実行される。この分析では、分離距離Ｘ１の値は、２２．５インチ（５７．２ｃｍ）に設定されている。この計算（Ｍａｔｈｓｏｆｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｎｅｅｄｈａｍ，ＭＡにより作成されたＭａｔｈＣａｄプログラムにおいて述べられる）により、トルクチューブにおける応力は約５３ｋｓｉ（３６５Ｍｐａ）であり、トルクチューブから伝達される熱負荷は約３９ワットである。以下に説明するように、その分離距離を減少させることにより、熱負荷とともに応力を低減することができる。その分離距離を「０」に向けて減少させることにより、応力と熱負荷とを最小限に低減することができる。しかしながら、分離距離の値が「０」になると、２つのリング３４，３６が隣接する位置に配設されることとなり、これらリング３４，３６と巻線支持チューブ２０との接触点が１つのみになる。これにより、機械的安定性が低下するおそれがある。そのため、分離距離は、一般的に非「０」の値に設定される。
【００２４】
所定の実施例において、巻線支持チューブ２０は、ステンレス鋼等の金属材料又は合成材料等の非金属材料により形成される。同様に、リング３４，３６の一方又は双方が金属材料（例えばインコネル）、合成材料、又は金属材料と合成材料との組合せにより形成されてもよい。
【００２５】
図３に、ロータアセンブリ１０の別の実施形態の２次元断面が示されている。この実施形態において、２つのトルクチューブ２２，２４の長さは、図２に示されるトルクチューブよりも長い。これに対応して、２つのトルクチューブの分離距離Ｘ２は、図２の分離距離Ｘ１よりも小さい。トルクチューブ２２，２４の分離距離を減少させることにより、これらトルクチューブにおける応力及びトルクチューブから伝達される熱負荷が減少する。例えば、各トルクチューブ２２，２４のバネ定数が巻線支持チューブ２０のバネ定数よりも小さいため、各トルクチューブが巻線支持チューブよりも遥かに小さく収縮する。例えば、トルクチューブ２２は、巻線支持チューブ２０が収縮する長さの半分だけ収縮することが可能である。
【００２６】
付録Ｂには、７．５インチ（１９．１ｃｍ）にまで減少した分離距離Ｘ２のためのトルクチューブ２２，２４のトルク分析が示されている。この分析に示されるように、応力は約４４ｋｓｉ（３０３Ｍｐａ）であり、この値は、それらトルクチューブが距離Ｘ１（即ち、５３ｋｓｉ（（３６５Ｍｐａ）））分離した場合の応力と比較して、遥かに低減された。また、この分析に示されるように、トルクチューブから伝達される熱負荷は約３３ワットであり、この値は、分離距離Ｘ１に対応する熱負荷よりも小さい。このように、トルクチューブ２２，２４の長さを延長するとともに、これに対応してその分離距離を減少させることにより、それらトルクチューブにおける応力及び熱負荷が低減される。
【００２７】
図２及び図３に示される典型的なロータアセンブリにおいて、トルクチューブ２２，２４は等しい長さを有しているが、所定の実施形態において、それらトルクチューブが異なる長さを有してもよい。また、ロータアセンブリ１０において、トルクチューブ２２，２４は、分離距離（即ちＸ１又はＸ２）の中点に関して対称に配置されている。しかしながら、所定の実施形態において、トルクチューブがその分離距離の中点に対して非対称に配置されてもよい。
【００２８】
例えばロータアセンブリ１０が相対的に高い速度で運転している発電機に搭載された場合には、巻線支持チューブ２０への補助支持があってもよい。例えばスポーク３８（図３に示す）がロータアセンブリ１０に組み込まれることにより、径方向において巻線支持チューブ２０を補助的に支持することができる。図３Ａに示されるように、スポーク３８を均等に（即ち、４５°間隔）配置することができるが、所定の実施形態において、同スポークが非均等に配置されてもよい。スポーク３８は、ロータアセンブリ１０の他の部品を支持するように配置されてもよい。例えば、スポーク３８は、シャフト１４とトルクチューブ２２との間に配置されることが可能である。必要な支持に基づき、スポークの間隔とともにスポークの数を変更することができる。更に、例えばインコネル７１８、チタン合金（例えばＴｉ６Ａ１４Ｖ）、又は合成材料等の高強度且つ低熱伝導率の材料によりスポーク３８を形成することにより、周囲温度のシャフト１４とロータアセンブリ１０の低温部品との間の熱伝達を低減することができる。
【００２９】
請求項の範囲には、更なる実施形態が含まれている。例えば、図３に示されるロータアセンブリは、シャフト１４を巻線支持チューブ２０に連結するスポーク３８を一組備えているが、巻線支持チューブの反対側の端部において一組又は二組以上のスポークを追加して配置することにより支持を提供することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転機械のステータアセンブリ内に回転可能に設けられたロータアセンブリであって、同ロータアセンブリにおける非極低温区域内に設けられたシャフトを備えるロータアセンブリにおいて、
前記ロータアセンブリの極低温区域内に配置されて動作時に前記ステータアセンブリに繋がる磁束を発生させる超電導巻線アセンブリと、
前記超電導巻線アセンブリの外部における放射状空間に配置されて前記ロータアセンブリの長手方向軸に沿って延びる第１チューブと第２チューブとを有するトルク伝達アセンブリとを備える
ことを特徴とするロータアセンブリ。
【請求項２】
請求項１に記載のロータアセンブリにおいて、
前記トルク伝達アセンブリは、前記超電導巻線アセンブリに機械的に連結され、前記ロータアセンブリの前記非極低温区域と前記極低温区域との間において延びる
ことを特徴とするロータアセンブリ。
【請求項３】
請求項１に記載のロータアセンブリにおいて、
フランジを更に備え、
前記トルク伝達アセンブリは、軸方向に沿って前記フランジから前記超電導巻線アセンブリの一部を越えるように延びる
ことを特徴とするロータアセンブリ。
【請求項４】
請求項１に記載のロータアセンブリにおいて、
前記第１チューブ及び前記第２チューブの長さは、確実に前記超電導巻線アセンブリを熱的に隔離するように設定される
ことを特徴とするロータアセンブリ。
【請求項５】
請求項１に記載のロータアセンブリにおいて、
前記トルク伝達アセンブリは、同トルク伝達アセンブリを超電導巻線アセンブリに機械的に連結するリングを備える
ことを特徴とするロータアセンブリ。
【請求項６】
請求項１に記載のロータアセンブリにおいて、
前記トルク伝達アセンブリは、前記第１チューブを前記超電導巻線アセンブリに機械的に連結する第１リングと、前記第２チューブを前記超電導巻線アセンブリに連結する第２リングとを備える
ことを特徴とするロータアセンブリ。
【請求項７】
請求項１に記載のロータアセンブリにおいて、
前記第１チューブは、第１フランジに機械的に連結されるとともに、軸方向に沿って前記超電導巻線アセンブリの一部を越えるように延び、
前記第２チューブは、第２フランジに機械的に連結されるとともに、軸方向に沿って前記超電導巻線アセンブリの別の部分を越えるように延びる
ことを特徴とするロータアセンブリ。
【請求項８】
請求項１に記載のロータアセンブリにおいて、
前記第１チューブの長さと前記第２チューブの長さとは異なる
ことを特徴とするロータアセンブリ。
【請求項９】
請求項１に記載のロータアセンブリにおいて、
前記第１チューブと前記第２チューブとの間には、確実に前記超電導巻線アセンブリを熱的に隔離する空間が設けられる
ことを特徴とするロータアセンブリ。
【請求項１０】
請求項１に記載のロータアセンブリにおいて、
前記第１チューブ及び前記第２チューブの長さは、前記超電導巻線アセンブリを支持可能に設定される
ことを特徴とするロータアセンブリ。
【請求項１１】
請求項１に記載のロータアセンブリにおいて、
前記第１チューブは、熱伝導材料を含む
ことを特徴とするロータアセンブリ。
【請求項１２】
請求項１１に記載のロータアセンブリにおいて、
前記熱伝導材料は、インコネルを含む
ことを特徴とするロータアセンブリ。
【請求項１３】
請求項１に記載のロータアセンブリにおいて、
複数のスポークを更に備え、
各前記スポークは、径方向において前記超電導巻線アセンブリを前記シャフトに機械的に取り付ける
ことを特徴とするロータアセンブリ。
【請求項１４】
請求項１に記載のロータアセンブリにおいて、
前記第１チューブは、溶接継手を介してリングに機械的に連結される
ことを特徴とするロータアセンブリ。
【請求項１５】
請求項１に記載のロータアセンブリにおいて、
前記超電導巻線アセンブリは、高温の超電導体を備える
ことを特徴とするロータアセンブリ。
【請求項１６】
請求項１に記載のロータアセンブリにおいて、
前記超電導巻線アセンブリは、支持チューブを備える
ことを特徴とするロータアセンブリ。
【請求項１７】
請求項１に記載のロータアセンブリにおいて、
少なくとも３０００ｒｐｍのスピードで回転可能に構成される
ことを特徴とするロータアセンブリ。
【請求項１８】
非極低温区域と、前記非極低温区域に配置されたシャフトと、ステータアセンブリと、前記ステータアセンブリによって囲まれるロータアセンブリとを備えるロータ機械であって、
前記ロータアセンブリは、同ロータアセンブリの極低温区域内に配置されて動作時に前記ステータアセンブリに繋がる磁束を発生させる超電導巻線アセンブリと、前記超電導巻線アセンブリの外部における放射状空間に配置されて前記ロータアセンブリの長手方向軸に沿って延びる第１チューブと第２チューブとを有するトルク伝達アセンブリを備える
ことを特徴とするロータアセンブリ。
【請求項１９】
請求項１８に記載のロータ機械において、
前記ロータアセンブリは、フランジを備え、
前記トルク伝達アセンブリは、軸方向に沿って前記フランジから前記超電導巻線アセンブリの一部を越えるように延びる
ことを特徴とするロータ機械。
【請求項２０】
請求項１８に記載のロータ機械において、
前記第１チューブ及び前記第２チューブの長さは、確実に前記超電導巻線アセンブリを熱的に隔離するように設定される
ことを特徴とするロータ機械。
【請求項２１】
請求項１８に記載のロータ機械において、
前記第１チューブと前記第２チューブとの間には、確実に前記超電導巻線アセンブリを熱的に隔離する空間が設けられる
ことを特徴とするロータ機械。
【請求項２２】
請求項１８に記載のロータ機械において、
前記第１チューブと前記第２チューブとの間には、前記超電導巻線アセンブリを支持可能な空間が設けられる
ことを特徴とするロータ機械。
【請求項２３】
請求項１８に記載のロータ機械において、
前記トルク伝達アセンブリは、前記第１チューブを前記超電導巻線アセンブリに機械的に連結する第１リングと、前記第２チューブを前記超電導巻線アセンブリに連結する第２リングとを備える
ことを特徴とするロータ機械。
【請求項２４】
請求項１８に記載のロータ機械において、
前記第１チューブは、第１フランジに機械的に連結されるとともに、軸方向に沿って前記超電導巻線アセンブリの一部を越えるように延び、
前記第２チューブは、第２フランジに機械的に連結されるとともに、軸方向に沿って前記超電導巻線アセンブリの別の部分を越えるように延びる
ことを特徴とするロータ機械。
【請求項２５】
請求項１８に記載のロータ機械において、
前記第１チューブは、インコネルを含む
ことを特徴とするロータ機械。
【請求項１】
回転機械のステータアセンブリ内に回転可能に設けられたロータアセンブリであって、同ロータアセンブリにおける非極低温区域内に設けられたシャフトを備えるロータアセンブリにおいて、
前記ロータアセンブリの極低温区域内に配置されて動作時に前記ステータアセンブリに繋がる磁束を発生させる超電導巻線アセンブリと、
前記超電導巻線アセンブリの外部における放射状空間に配置されて前記ロータアセンブリの長手方向軸に沿って延びる第１チューブと第２チューブとを有するトルク伝達アセンブリとを備える
ことを特徴とするロータアセンブリ。
【請求項２】
請求項１に記載のロータアセンブリにおいて、
前記トルク伝達アセンブリは、前記超電導巻線アセンブリに機械的に連結され、前記ロータアセンブリの前記非極低温区域と前記極低温区域との間において延びる
ことを特徴とするロータアセンブリ。
【請求項３】
請求項１に記載のロータアセンブリにおいて、
フランジを更に備え、
前記トルク伝達アセンブリは、軸方向に沿って前記フランジから前記超電導巻線アセンブリの一部を越えるように延びる
ことを特徴とするロータアセンブリ。
【請求項４】
請求項１に記載のロータアセンブリにおいて、
前記第１チューブ及び前記第２チューブの長さは、確実に前記超電導巻線アセンブリを熱的に隔離するように設定される
ことを特徴とするロータアセンブリ。
【請求項５】
請求項１に記載のロータアセンブリにおいて、
前記トルク伝達アセンブリは、同トルク伝達アセンブリを超電導巻線アセンブリに機械的に連結するリングを備える
ことを特徴とするロータアセンブリ。
【請求項６】
請求項１に記載のロータアセンブリにおいて、
前記トルク伝達アセンブリは、前記第１チューブを前記超電導巻線アセンブリに機械的に連結する第１リングと、前記第２チューブを前記超電導巻線アセンブリに連結する第２リングとを備える
ことを特徴とするロータアセンブリ。
【請求項７】
請求項１に記載のロータアセンブリにおいて、
前記第１チューブは、第１フランジに機械的に連結されるとともに、軸方向に沿って前記超電導巻線アセンブリの一部を越えるように延び、
前記第２チューブは、第２フランジに機械的に連結されるとともに、軸方向に沿って前記超電導巻線アセンブリの別の部分を越えるように延びる
ことを特徴とするロータアセンブリ。
【請求項８】
請求項１に記載のロータアセンブリにおいて、
前記第１チューブの長さと前記第２チューブの長さとは異なる
ことを特徴とするロータアセンブリ。
【請求項９】
請求項１に記載のロータアセンブリにおいて、
前記第１チューブと前記第２チューブとの間には、確実に前記超電導巻線アセンブリを熱的に隔離する空間が設けられる
ことを特徴とするロータアセンブリ。
【請求項１０】
請求項１に記載のロータアセンブリにおいて、
前記第１チューブ及び前記第２チューブの長さは、前記超電導巻線アセンブリを支持可能に設定される
ことを特徴とするロータアセンブリ。
【請求項１１】
請求項１に記載のロータアセンブリにおいて、
前記第１チューブは、熱伝導材料を含む
ことを特徴とするロータアセンブリ。
【請求項１２】
請求項１１に記載のロータアセンブリにおいて、
前記熱伝導材料は、インコネルを含む
ことを特徴とするロータアセンブリ。
【請求項１３】
請求項１に記載のロータアセンブリにおいて、
複数のスポークを更に備え、
各前記スポークは、径方向において前記超電導巻線アセンブリを前記シャフトに機械的に取り付ける
ことを特徴とするロータアセンブリ。
【請求項１４】
請求項１に記載のロータアセンブリにおいて、
前記第１チューブは、溶接継手を介してリングに機械的に連結される
ことを特徴とするロータアセンブリ。
【請求項１５】
請求項１に記載のロータアセンブリにおいて、
前記超電導巻線アセンブリは、高温の超電導体を備える
ことを特徴とするロータアセンブリ。
【請求項１６】
請求項１に記載のロータアセンブリにおいて、
前記超電導巻線アセンブリは、支持チューブを備える
ことを特徴とするロータアセンブリ。
【請求項１７】
請求項１に記載のロータアセンブリにおいて、
少なくとも３０００ｒｐｍのスピードで回転可能に構成される
ことを特徴とするロータアセンブリ。
【請求項１８】
非極低温区域と、前記非極低温区域に配置されたシャフトと、ステータアセンブリと、前記ステータアセンブリによって囲まれるロータアセンブリとを備えるロータ機械であって、
前記ロータアセンブリは、同ロータアセンブリの極低温区域内に配置されて動作時に前記ステータアセンブリに繋がる磁束を発生させる超電導巻線アセンブリと、前記超電導巻線アセンブリの外部における放射状空間に配置されて前記ロータアセンブリの長手方向軸に沿って延びる第１チューブと第２チューブとを有するトルク伝達アセンブリを備える
ことを特徴とするロータアセンブリ。
【請求項１９】
請求項１８に記載のロータ機械において、
前記ロータアセンブリは、フランジを備え、
前記トルク伝達アセンブリは、軸方向に沿って前記フランジから前記超電導巻線アセンブリの一部を越えるように延びる
ことを特徴とするロータ機械。
【請求項２０】
請求項１８に記載のロータ機械において、
前記第１チューブ及び前記第２チューブの長さは、確実に前記超電導巻線アセンブリを熱的に隔離するように設定される
ことを特徴とするロータ機械。
【請求項２１】
請求項１８に記載のロータ機械において、
前記第１チューブと前記第２チューブとの間には、確実に前記超電導巻線アセンブリを熱的に隔離する空間が設けられる
ことを特徴とするロータ機械。
【請求項２２】
請求項１８に記載のロータ機械において、
前記第１チューブと前記第２チューブとの間には、前記超電導巻線アセンブリを支持可能な空間が設けられる
ことを特徴とするロータ機械。
【請求項２３】
請求項１８に記載のロータ機械において、
前記トルク伝達アセンブリは、前記第１チューブを前記超電導巻線アセンブリに機械的に連結する第１リングと、前記第２チューブを前記超電導巻線アセンブリに連結する第２リングとを備える
ことを特徴とするロータ機械。
【請求項２４】
請求項１８に記載のロータ機械において、
前記第１チューブは、第１フランジに機械的に連結されるとともに、軸方向に沿って前記超電導巻線アセンブリの一部を越えるように延び、
前記第２チューブは、第２フランジに機械的に連結されるとともに、軸方向に沿って前記超電導巻線アセンブリの別の部分を越えるように延びる
ことを特徴とするロータ機械。
【請求項２５】
請求項１８に記載のロータ機械において、
前記第１チューブは、インコネルを含む
ことを特徴とするロータ機械。
【図１】
【図１Ａ】
【図２】
【図３】
【図３Ａ】
【図１Ａ】
【図２】
【図３】
【図３Ａ】
【公表番号】特表２０１０−５０２１７２（Ｐ２０１０−５０２１７２Ａ）
【公表日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５２６９５４（Ｐ２００９−５２６９５４）
【出願日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０７８３８４
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０３６５４５
【国際公開日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【出願人】（５００１１７０５９）アメリカン スーパーコンダクター コーポレイション (13)
【氏名又は名称原語表記】ＡＭＥＲＩＣＡＮ ＳＵＰＥＲＣＯＮＤＵＣＴＯＲ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０７８３８４
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０３６５４５
【国際公開日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【出願人】（５００１１７０５９）アメリカン スーパーコンダクター コーポレイション (13)
【氏名又は名称原語表記】ＡＭＥＲＩＣＡＮ ＳＵＰＥＲＣＯＮＤＵＣＴＯＲ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
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