(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の超電導線材を準備する工程と、
前記超電導線材の中から平均厚みが最も大きな第１の超電導線材を特定し、前記第１の超電導線材を巻くことにより形成される第１の超電導コイルの外形を設計し、前記第１の超電導線材を巻くことにより前記第１の超電導コイルを形成する工程と、
前記第１の超電導コイルとの外縁の差が５ｍｍ以下となるように、かつ前記第１の超電導コイルの巻き数と同じ巻き数になるように、残部の前記超電導線材をテープ状部材と共に巻くことにより形成される残部の超電導コイルの外形を設計し、残部の前記超電導線材を前記テープ状部材と共に巻くことにより前記残部の超電導コイルを形成する工程と、
前記第１の超電導コイルと、前記残部の超電導コイルとを前記複数の超電導線材の特性が劣化しないように接続する工程とを備えた、超電導コイル体の製造方法。
【請求項２】
前記第１の超電導コイルを形成する工程では、前記第１の超電導線材をテープ状部材と共に巻くことにより前記第１の超電導コイルを形成し、
前記第１の超電導コイルにおける前記テープ状部材の巻き数は、前記残部の超電導コイルにおける少なくとも１つの前記テープ状部材の巻き数と異なる、請求項１に記載の超電導コイル体の製造方法。
【請求項３】
前記残部の超電導コイルを形成する工程では、前記テープ状部材として、ポリイミドテープ、プリプレグテープ、およびポリアミドテープからなる群より選ばれた少なくとも一種を用いる、請求項１または請求項２に記載の超電導コイル体の製造方法。
【請求項４】
前記残部の超電導コイルを形成する工程では、前記残部の超電導線材の長さ方向の全てにおいて前記残部の超電導線材を前記テープ状部材と共に巻く、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の超電導コイル体の製造方法。
【請求項５】
前記残部の超電導コイルを形成する工程では、前記残部の超電導線材の長さ方向の一部において前記残部の超電導線材を前記テープ状部材と共に巻く、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の超電導コイル体の製造方法。
【請求項６】
絶縁材で被覆された、平均厚みが少なくとも１つは異なる複数の超電導線材を用いて形成された複数の超電導コイルが前記複数の超電導線材の特性が劣化しないように接続された超電導コイル体であって、
前記複数の超電導コイルの外縁の差は５ｍｍ以下であり、
前記複数の超電導コイルでは、前記超電導線材とテープ状部材とが共巻きされており、
前記複数の超電導コイルのうちの１つの超電導コイルにおける前記テープ状部材の巻き数は、前記複数の超電導コイルのうちの他の１つの超電導コイルにおける前記テープ状部材の巻き数と異なる、超電導コイル体。
【請求項７】
絶縁材で被覆された、平均厚みが少なくとも１つは異なる複数の超電導線材を用いて形成された複数の超電導コイルが前記複数の超電導線材の特性が劣化しないように接続された超電導コイル体であって、
前記複数の超電導コイルの外縁の差は５ｍｍ以下であり、
前記複数の超電導コイルのうちの少なくとも１つの超電導コイルは、前記超電導線材とテープ状部材とが共巻きされており、かつ前記複数の超電導コイルのうちの少なくとも１つの超電導コイルは、前記テープ状部材と共巻きされていない状態で前記超電導線材が巻かれていることを特徴としている、超電導コイル体。
【請求項８】
超電導線材とテープ状部材とが共巻きされた複数の超電導コイルが接続された超電導コイル体であって、
前記複数の超電導コイルは、平均厚みが少なくとも１つは異なる複数の超電導線材を用いて形成され、
前記複数の超電導コイルは、前記複数の超電導線材の特性が劣化しないように接続され、
前記複数の超電導コイルの外縁の差は５ｍｍ以下であり、
前記複数の超電導コイルにおいて共巻きされた前記テープ状部材の平均厚みが異なることを特徴としている、超電導コイル体。
【請求項９】
前記テープ状部材は、ポリイミドテープ、プリプレグテープ、およびポリアミドテープからなる群より選ばれた少なくとも一種である、請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の超電導コイル体。
【請求項１０】
前記テープ状部材と共巻きされた前記超電導線材は、長さ方向の全てにおいて前記テープ状部材と共に巻かれている、請求項６から請求項９のいずれか１項に記載の超電導コイル体。
【請求項１１】
前記テープ状部材と共巻きされた前記超電導線材は、長さ方向の一部において前記テープ状部材と共に巻かれている、請求項６から請求項９のいずれか１項に記載の超電導コイル体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導コイル体の製造方法および超電導コイル体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、超電導マグネットなどの超電導機器は、複数の超電導コイルを積層することにより作製される。超電導コイルは、巻枠と、この巻枠に超電導線材を巻き付けることにより製造される。超電導コイルに用いられる超電導線材は、たとえば非特許文献１および２などが挙げられる。非特許文献１の超電導線材の平均厚さは、０．２５５〜０．２８５ｍｍであることが記載されている。非特許文献２の超電導線材の平均厚さは、０．３０±０．０４ｍｍであることが記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】"High Strength Plus Wire"、  [online]、  [平成２１年４月２１日検索]、  インターネット<URL:http://www.amsc.com/products/htswire/1gHSP.html>
【非特許文献２】"DI-BSCCO"、  [online]、  [平成２１年４月２１日検索]、インターネット<http://www.sei.co.jp/super/hts/type_ht.html>
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記非特許文献１および２の超電導線材の平均厚さは、０．０３〜０．０８ｍｍのばらつきがある。このように、超電導線材の平均厚さのばらつきが大きいと、これらの超電導線材を用いて作製した超電導コイルの特性が劣化するという問題がある。その理由について、以下説明する。
【０００５】
具体的には、図１０に示すように、平均厚さが異なる超電導線材２１０、２２０を同じ巻き数で巻枠２１３に巻き付けて超電導コイルを形成すると、それぞれの超電導コイルの外形が異なる。このため、図１０の領域Ｒでそれぞれの超電導線材を接続すると、外形の差により超電導線材がひっかかって折れてしまう場合がある。超電導線材が折れてしまうと、超電導コイルの特性が劣化してしまう。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、特性の劣化を抑制した超電導コイル体の製造方法および超電導コイル体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の超電導コイル体の製造方法は、以下の工程を備えている。複数の超電導線材を準備する。超電導線材の中から平均厚みが最も大きな第１の超電導線材を特定し、第１の超電導線材を巻くことにより形成される第１の超電導コイルの外形を設計し、第１の超電導線材を巻くことにより第１の超電導コイルを形成する。第１の超電導コイルとの外縁の差が５ｍｍ以下となるように、かつ第１の超電導コイルの巻き数と同じ巻き数になるように、残部の超電導線材をテープ状部材と共に巻くことにより形成される残部の超電導コイルの外形を設計し、残部の超電導線材をテープ状部材と共に巻くことにより残部の超電導コイルを形成する。第１の超電導コイルと、残部の超電導コイルとを複数の超電導線材の特性が劣化しないように接続する。
【０００８】
本発明の超電導コイル体の製造方法によれば、テープ状部材を用いて残部の超電導コイルの外形を調整して、平均厚みが最も大きな超電導線材を用いて形成された第１の超電導コイルの外形と同じ外形にしている。このため、第１の超電導コイルと残部の超電導コイルとの外形をそろえることができる。これにより、第１の超電導コイルと残部の超電導コイルとの接続において、超電導線材がひっかかることを抑制できる。したがって、超電導線材が折れることを抑制できるので、これらの超電導線材を用いて形成された第１の超電導コイルと残部の超電導とが接続された超電導コイル体の特性の劣化を抑制することができる。
【０００９】
本発明に従った超電導コイル体は、絶縁材で被覆された、平均厚みが少なくとも１つは異なる複数の超電導線材を用いて形成された複数の超電導コイルが複数の超電導線材の特性が劣化しないように接続された超電導コイル体であって、複数の超電導コイルの外縁の差は５ｍｍ以下であり、複数の超電導コイルでは、超電導線材とテープ状部材とが共巻きされており、複数の超電導コイルのうちの１つの超電導コイルにおけるテープ状部材の巻き数は、複数の超電導コイルのうちの他の１つの超電導コイルにおけるテープ状部材の巻き数と異なる。
本発明の一の局面における超電導コイル体は、絶縁材で被覆された、平均厚みが少なくとも１つは異なる複数の超電導線材を用いて形成された複数の超電導コイルが複数の超電導線材の特性が劣化しないように接続された超電導コイル体であって、複数の超電導コイルの外縁の差は５ｍｍ以下であり、複数の超電導コイルのうちの少なくとも１つの超電導コイルは、超電導線材とテープ状部材とが共巻きされており、かつ複数の超電導コイルのうちの少なくとも１つの超電導コイルは、テープ状部材が共巻きされていない状態で超電導線材が巻かれていることを特徴としている。
【００１０】
本発明の一の局面における超電導コイル体によれば、超電導線材とテープ状部材とを共巻きすることで、複数の超電導コイルの外形を同じにしている。このため、超電導線材がひっかかることを抑制して、複数の超電導コイルを接続することができる。したがって、複数の超電導コイルの接続において超電導線材が折れることを抑制できるので、超電導コイル体の特性の劣化を抑制することができる。
【００１１】
本発明の他の局面における超電導コイル体は、超電導線材とテープ状部材とが共巻きされた複数の超電導コイルが接続された超電導コイル体であって、複数の超電導コイルは、平均厚みが少なくとも１つは異なる複数の超電導線材を用いて形成され、複数の超電導コイルは、複数の超電導線材の特性が劣化しないように接続され、複数の超電導コイルの外縁の差は５ｍｍ以下であり、複数の超電導コイルにおいて共巻きされたテープ状部材の平均厚みが異なることを特徴としている。
【００１２】
本発明の他の局面における超電導コイル体によれば、平均厚みが異なるテープ状部材を共巻きすることで、複数の超電導コイルの外形を同じにしている。このため、超電導線材がひっかかることを抑制して、複数の超電導コイルを接続することができる。したがって、複数の超電導コイルの接続において超電導線材が折れることを抑制できるので、超電導コイル体の特性の劣化を抑制することができる。
【００１３】
上記超電導コイル体の製造方法において好ましくは、第１の超電導コイルを形成する工程では、第１の超電導線材をテープ状部材と共に巻くことにより第１の超電導コイルを形成し、第１の超電導コイルにおけるテープ状部材の巻き数は、残部の超電導コイルにおける少なくとも１つのテープ状部材の巻き数と異なる。
上記超電導コイル体の製造方法において好ましくは、残部の超電導コイルを形成する工程では、テープ状部材として、ポリイミドテープ、プリプレグテープ、およびポリアミドテープからなる群より選ばれた少なくとも一種を用いる。
【００１４】
本発明の一および他の局面における超電導コイル体において好ましくは、テープ状部材は、ポリイミドテープ、プリプレグテープ、およびポリアミドテープからなる群より選ばれた少なくとも一種である。
【００１５】
これらのテープ状部材は、絶縁性で、かつ低温での耐性を有している。このため、超電導コイルの短絡を防止でき、かつ超電導状態での耐性を向上することができる。
【００１６】
上記超電導コイル体の製造方法において好ましくは、残部の超電導コイルを形成する工程では、残部の超電導線材の長さ方向の全てにおいて残部の超電導線材をテープ状部材と共に巻く。
【００１７】
上記一および他の超電導コイル体において好ましくは、テープ状部材と共巻きされた超電導線材は、長さ方向の全てにおいてテープ状部材と共に巻かれている。
【００１８】
これにより、長さ方向の全てにおいてテープ状部材と共に巻かれた超電導線材を有する超電導コイルの電流密度を均一にすることができる。このため、磁場分布の均一化を向上できる。
【００１９】
上記超電導コイル体の製造方法において好ましくは、残部の超電導コイルを形成する工程では、残部の超電導線材の長さ方向の一部において残部の超電導線材をテープ状部材と共に巻く。
【００２０】
上記一および他の局面における超電導コイル体において好ましくは、テープ状部材と共巻きされた超電導線材は、長さ方向の一部においてテープ状部材と共に巻かれている。
【００２１】
これにより、超電導線材の厚み、テープ状部材の厚みなどによらずに、テープ状部材と共に巻かれた超電導コイルの外形を容易に調整できる。このため、超電導コイルを同じ外形に容易に形成することができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上より、本発明の超電導コイル体の製造方法および超電導コイル体によれば、特性の劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態１における超電導コイル体を概略的に示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１における第１の超電導コイルを概略的に示し、図１における線分ＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１における第２の超電導コイルを概略的に示し、図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１における超電導線材を概略的に示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１における超電導線材を概略的に示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１における超電導コイル体の製造方法を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態１と別の超電導コイル体を概略的に示す模式図である。
【図８】本発明の実施の形態２における超電導コイル体を構成する第１の超電導コイルを概略的に示す断面図である。
【図９】本発明の実施の形態３における超電導コイル体を構成する第２の超電導コイルを概略的に示す断面図である。
【図１０】比較例の超電導コイル体を概略的に示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００２５】
（実施の形態１）
図１〜図５を参照して、本発明の一実施の形態における超電導コイル体１００について説明する。本実施の形態における超電導コイル体１００は、ダブルパンケーキ型コイルである。
【００２６】
具体的には、本実施の形態における超電導コイル体１００は、図１〜図３に示すように、第１の超電導コイル１１０と、第２の超電導コイル１２０とを備えている。第１および第２の超電導コイル１１０、１２０の外形は同じである。図２に示すように、第１の超電導コイル１１０は、巻枠１１１と、巻枠１１１に巻き付けられた超電導線材１１２とを含む。第１の超電導コイル１１０は、テープ状部材が共巻きされていない状態で超電導線材１１２が巻かれている。図３に示すように、第２の超電導コイル１２０は、巻枠１２１と、巻枠１２１に巻き付けられた超電導線材１２２と、超電導線材１２２と共巻きされたテープ状部材１２３とを含む。本実施の形態では、第２の超電導コイル１２０は、長さ方向の全てにおいてテープ状部材１２３と共に巻かれている。超電導線材１１２、１２２は、最外周層において互いに接続されている。
【００２７】
ここで、上記「第１および第２の超電導コイル１１０、１２０の外形は同じ」とは、第１の超電導コイル１１０の外縁と第２の超電導コイル１２０との外縁の差が、用いる超電導線材１１２、１２２の許容曲げ歪みの範囲内であることを意味する。この場合、超電導線材１１２、１２２の接続において超電導線材１１２、１２２の特性の劣化を抑制できる。外縁の差は、たとえば５ｍｍ以下であり、好ましくは１ｍｍ以下、より好ましくは０．３ｍｍ以下である。０．３ｍｍ以下の場合、超電導線材１１２、１２２の曲げ歪みを効果的に抑制できる。本実施の形態では第１および第２の超電導コイル１１０、１２０が円筒状であるので、第１および第２の超電導コイル１１０、１２０の外径Ｒ１１０、Ｒ１２０の差は、１０ｍｍ以下である。第１および第２の超電導コイル１１０、１２０がレーストラック型であれば、第１および第２の超電導コイル１１０、１２０の長径および短径の差は、１０ｍｍ以下である。
【００２８】
巻枠１１１、１２１は、たとえば内部が開口した円筒状である。なお、巻枠１１１、１２１の形状等は、特に限定されず、たとえばレーストラック形状であってもよい。巻枠１１１、１２１の外周には超電導線材１１２、１２２がそれぞれ巻回される。巻枠１１１、１２１を構成する材料は特に限定されないが、ステンレス鋼（ＳＵＳ）または絶縁材料などを用いることができる。
【００２９】
超電導線材１１２、１２２は、巻枠１１１、１２１に巻き付けられて第１および第２の超電導コイル１１０、１２０を形成している。本実施の形態では図１に示すように、ダブルパンケーキ型コイルであるが、巻き型は特に限定されず、ダブルパンケーキ型コイル、シングルパンケーキ型コイル、超電導線材１１２、１２２がらせん状に巻かれてなるコイルなどを用いることができる。
【００３０】
超電導線材１１２、１２２はテープ状であり、図４に示すように、ビスマス（Ｂｉ）系の超電導線材を用いてもよく、図５に示すように、薄膜超電導線材を用いてもよい。
【００３１】
ビスマス系の超電導線材は、図４に示すように、長手方向に延びる複数本の超電導体１１２ａと、複数の超電導体１１２ａの全周を被覆するシース部１１２ｂと、シース部１１２ｂの全周を被覆する絶縁材１１２ｇとを有している。シース部１１２ｂは超電導体１１２ａに接触している。複数本の超電導体１１２ａの各々は、たとえばＢｉ−Ｐｂ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系の組成を有するビスマス系超電導体が好ましく、特に、（ビスマスと鉛）：ストロンチウム：カルシウム：銅の原子比がほぼ２：２：２：３の比率で近似して表されるＢｉ２２２３相を含む材質が最適である。なお、超電導体１１２ａは、単数本であってもよい。シース部１１２ｂの材質は、たとえば銀や銀合金よりなっている。絶縁材１１２ｇは、他の超電導線材等と絶縁性を確保するために形成されている。絶縁材１１２ｇは、たとえばポリイミドテープなどを用いることができる。
【００３２】
薄膜超電導線材は、図５に示すように、基板１１２ｃと、中間層１１２ｄと、超電導層１１２ｅと、安定化層１１２ｆと、絶縁材１１２ｇとを有している。中間層１１２ｄは、基板１１２ｃ上に接して設けられている。超電導層１１２ｅは、中間層１１２ｄ上に接して設けられている。安定化層１１２ｆは、超電導層１１２ｅ上に接して設けられている。絶縁材１１２ｇは、基板１１２ｃ、中間層１１２ｄ、超電導層１１２ｅおよび安定化層１１２ｆを有する積層体の外周全体を被覆している。
【００３３】
基板１１２ｃは、たとえばステンレス鋼、ニッケル合金（たとえばハステロイ）、または銀合金などの金属よりなっている。中間層１１２ｄは、たとえばイットリア安定化ジルコニア、酸化セリウム、酸化マグネシウムまたはチタン酸ストロンチウムなどよりなっている。なお、中間層１１２ｄは省略されてもよい。
【００３４】
超電導層１１２ｅはたとえばＲＥ１２３系超電導体よりなっている。ＲＥ１２３系超電導体とは、ＲＥxＢａyＣｕzＯ7-dにおいて、０．７≦ｘ≦１．３、１．７≦ｙ≦２．３、２．７≦ｚ≦３．３であることを意味する。また、ＲＥ１２３系超電導体のＲＥとは、希土類元素およびイットリウム元素の少なくともいずれかを含む材質を意味する。また、希土類元素としては、たとえばネオジム（Ｎｄ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、ホルミニウム（Ｈｏ）、サマリウム（Ｓｍ）などが含まれる。ＲＥ１２３系超電導線材は、液体窒素温度（７７．３Ｋ）での臨界電流密度がビスマス系の超電導線材よりも高いという利点を有している。また、低温下および一定磁場下における臨界電流値が高いという利点を有している。一方で、ＲＥ１２３系超電導体はビスマス系超電導体のようにシース部で被覆することができないので、配向金属基板上に気相法のみまたは液相法のみによって超電導体（超電導薄膜材料）を成膜する方法で製造される。
【００３５】
また、安定化層１１２ｆは、超電導層１１２ｅの表面保護のために設けられる層であり、たとえば銀や銅などよりなっている。安定化層１１２ｆは省略されてもよい。
【００３６】
本実施の形態のＢｉ系の超電導線材および薄膜超電導線材において、第１の超電導コイル１１０を構成する超電導線材１１２では絶縁材１１２ｇは省略されず、第２の超電導コイル１２０を構成する超電導線材１２２では絶縁材１１２ｇは省略されてもよい。
【００３７】
テープ状部材１２３は、第１および第２の超電導コイル１１０、１２０の外形を同じにするために形成されている。本実施の形態では、第１の超電導コイル１１０を構成する超電導線材１１２の平均厚みは、第２の超電導コイル１２０を構成する超電導線材１２２の平均厚みよりも大きい。このため、テープ状部材１２３は、第１および第２の超電導コイル１１０、１２０の外形をそろえるために、第２の超電導線材１２２と共巻きされている。
【００３８】
テープ状部材１２３は、絶縁性であっても導電性であってもよい。超電導線材１２２が絶縁材１１２ｇを有していない場合には、第１の超電導コイル１２０のターン間の短絡を防止する観点から、テープ状部材１２３は絶縁性であることが好ましい。このような材料として、ポリイミドテープ、プリプレグテープ（半硬化テープ）、およびポリアミドテープからなる群より選ばれた少なくとも一種であることが好ましい。これらの材料の厚みは薄いため、厚みを調整が容易である。ポリイミドテープは、たとえば１０μｍ程度の厚みを有している。プリプレグテープおよびポリアミドテープは、たとえば５０μｍ程度の厚みを有している。ポリアミドテープは、たとえばノーメックステープ（Ｒ）を用いることができる。また、第１および第２の超電導コイル１１０、１２０を樹脂に含浸させたときに、これらの材料は樹脂との親和性が高い。さらに、これらの材料は低温での耐性が高いため、超電導状態での耐性を向上できる。なお、テープ状部材１２３は、ガラスクロスなどの材料を用いてもよい。
【００３９】
続いて、本実施の形態における超電導コイル体１００の製造方法について説明する。まず、図１〜図６に示すように、複数の超電導線材１１２、１２２を準備する（ステップＳ１）。複数の超電導線材１１２、１２２は、図４または図５に示すような超電導線材を用いることができる。
【００４０】
次に、複数の超電導線材１１２、１２２の中から平均厚みが最も大きな第１の超電導線材１１２を特定する（ステップＳ２）。平均厚みとは、長手方向に１ｍ毎に５０点以上測定した厚みの平均値を意味する。
【００４１】
次に、第１の超電導線材１１２を巻くことにより第１の超電導コイル１１０を形成する（ステップＳ３）。ステップＳ３では、巻枠１１１に超電導線材１１２を巻き付ける。巻き付ける方法は特に限定されず、ダブルパンケーキ型、シングルパンケーキ型、らせん状などのように超電導線材１１２を巻枠１１１に巻き付ける。ステップＳ３を実施することにより、準備した複数の超電導線材の中から最も大きな外形の超電導コイルを形成することができる。
【００４２】
次に、第２の超電導線材１１２を用いたときの第２の超電導コイル１２０の外形を算出する（ステップＳ４）。ステップＳ４では、算出した外形と、第１の超電導コイル１１０の外形との差を考慮して、超電導線材１２２と共巻きするテープ状部材１２３の厚み、長さを決定する。
【００４３】
たとえば、第１の超電導線材１１２の平均厚みが０．３４ｍｍで、第２の超電導線材１２２の平均厚みが０．３０ｍｍの場合には、０．０４ｍｍの平均厚みを有するテープ状部材１２３を共巻きすることを決定する。
【００４４】
次に、第１の超電導コイル１１０の外形と同じ外形になるように、かつ第１の超電導コイル１１０の巻き数と同じ巻き数になるように、残部の超電導線材１２２をテープ状部材１２３と共に巻くことにより第２の超電導コイル１２０を形成する（ステップＳ５）。ステップＳ５では、ステップＳ４で決定したテープ状部材１２３と、超電導線材１２２とを重ね合わせた状態で、巻枠１２１に巻き付ける。共巻きする方法は、第１の超電導コイル１１０を構成する超電導線材１１０の巻き付ける方法と同様に、特に限定されない。
【００４５】
本実施の形態では、超電導線材１２２の長さ方向の全てにおいて超電導線材１２２をテープ状部材１２３と共に巻いている。このため、第２の超電導コイル１２０の電流密度は等しくなる。
【００４６】
次に、第１の超電導コイルと、残部の超電導コイルとを接続する（ステップＳ６）。このステップＳ６では、たとえば、第１および第２の超電導コイル１１０、１２０をスタックして、第１および第２の超電導コイル１１０、１２０の超電導線材１１２、１２２の端末部を引き出す。本実施の形態では、超電導線材１１２、１２２の最外周の端部を引き出して、互いに電気的に接続している。
【００４７】
以上の工程を実施することにより、図１〜図３に示す超電導コイル体１００を製造することができる。なお、上述の製造方法は一例であり、別の工程を備えていてもよいし、工程の順序を変更してもよい。
【００４８】
続いて、本実施の形態の超電導コイル体１００およびその製造方法の効果について説明する。
【００４９】
本発明者は、図１０に示すように厚みのばらつきのある超電導線材を用いて形成した複数の超電導コイルを接続すると、外形の差により超電導線材がひっかかって折れてしまう場合があることに着目した。そこで、本発明者は非特許文献２に開示されている超電導線材を用いて、円筒状の巻枠の内径が１００ｍｍで、３００ターンの巻き数で超電導線材を巻き付けて超電導コイルを製造した。その結果、超電導線材の厚みが０．２６ｍｍの場合には２５６ｍｍの外径となり、超電導線材の厚みが０．３４ｍｍの場合には３０４ｍｍの外径となった。つまり、超電導線材の平均厚みのばらつきが０．０８ｍｍの場合には、超電導コイルの外径の差は４８ｍｍとなることを確認した。このため、それぞれの超電導コイルを接続すると、外径の差が大きいため、その段差により超電導線材がひっかかって折れてしまい、超電導コイルの特性が劣化するという問題があった。
【００５０】
そこで、本実施の形態では、外径の最も大きい第１の超電導コイル１１０の外形と同じ外形になるように、かつ第１の超電導コイル１１０の巻き数と同じ巻き数になるように、残部の超電導線材（第２の超電導線材１２２）をテープ状部材１２３と共に巻くことにより残部の超電導コイル（第２の超電導コイル１２０）を形成している。これにより、第１の超電導コイル１１０と第２の超電導コイル１２０との外形をそろえることができる。このため、第１の超電導コイル１１０と第２の超電導コイル１２０との接続において、超電導線材１１２、１２２がひっかかることを抑制できる。したがって、超電導線材１１２、１２２が折れることを抑制できるので、これらの超電導線材１１２、１２２を用いて形成された第１の超電導コイル１１０と第２の超電導コイル１２０とが接続された超電導コイル体１００の特性の劣化を抑制することができる。
【００５１】
特に、巻き数が大きくなっても、テープ状部材１２３により、同じ外径の超電導コイルを作製できる。このため、超電導コイル体１００の特性の劣化を抑制できる。
【００５２】
また、第１の超電導コイル１１０と第２の超電導コイル１２０の巻き数（ターン数）が同じであるので、磁場の精度を向上できる。このため、本実施の形態における超電導コイル体１００をＭＲＩ等に好適に用いることができる。
【００５３】
また、本実施の形態では、平均厚みが最も大きい超電導線材１１２は、外周全体を被覆した絶縁材１１２ｇを有している。このため、第１の超電導コイル１１０は短絡を防止できるので、テープ状部材を共巻きせずに第１の超電導コイル１１０を形成することができる。この場合、第１の超電導コイル１１０を簡略化して形成することができる。
【００５４】
ここで、本実施の形態では、超電導コイル体１００として、第１および第２の超電導コイル１１０、１２０を接続した構造を例に挙げて説明したが、本発明の超電導コイル体は２つの超電導コイルの接続体に特に限定されない。本発明の超電導コイル体は、３つ以上の超電導コイルの接続体を含む。
【００５５】
３つ以上の超電導コイルを接続した超電導コイル体は、たとえば図７に示すように、接続する超電導コイル間での外形が同じである。つまり、第１の超電導コイル１１０と第２の超電導コイル１２０との外縁の差Ｄ１が、超電導線材１１２、１２２の許容曲げ歪み以下（たとえば５ｍｍ以下）で、かつ第２の超電導コイル１２０と第３の超電導コイル１３０との外縁の差Ｄ２が超電導線材１１２、１２２の許容曲げ歪み以下（たとえば５ｍｍ以下）である。言い換えると、第１の超電導コイル１１０の外径Ｒ１１０と第２の超電導コイル１２０の外径Ｒ１２０との差は超電導線材１１２、１２２の許容曲げ歪みの２倍以下（たとえば１０ｍｍ以下）で、第２の超電導コイル１２０の外径Ｒ１２０と第３の超電導コイル１３０の外径Ｒ１３０との差は超電導線材の許容曲げ歪みの２倍以下（たとえば１０ｍｍ以下）である。
【００５６】
（実施の形態２）
図８を参照して、本実施の形態における超電導コイル体について説明する。本実施の形態における超電導コイル体は、実施の形態１の超電導コイル体と基本的には同様の構成を備えているが、図８に示すように、第１の超電導コイル１１０の構成において異なっている。
【００５７】
具体的には、第１の超電導コイル１１０は、超電導線材１１２と、超電導線材１１２と共巻きされたテープ状部材１１３とを含んでいる。第１の超電導コイル１１０を構成するテープ状部材１１３の平均厚みと、第２の超電導コイル１２０を構成するテープ状部材１２３の平均厚みとは異なっている。本実施の形態では、第１の超電導コイル１１０を構成する超電導線材１１２の平均厚みが第２の超電導コイル１２０を構成する超電導線材１２２の平均厚みよりも大きいため、第１の超電導コイル１１０を構成するテープ状部材１１３の平均厚みは第２の超電導コイル１２０を構成するテープ状部材１２３の平均厚みよりも小さい。
【００５８】
ここで、テープ状部材１１３、１２３の平均厚みとは、長手方向に１ｍ毎に５０点以上測定した厚みの平均値を意味する。
【００５９】
テープ状部材１１３のその他の構成は、実施の形態１で説明したテープ状部材１２３と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【００６０】
また、本実施の形態における超電導線材１１２は、図４および図５に示す絶縁材１１２ｇを含んでいてもよく、含んでいなくてもよい。
【００６１】
続いて、本実施の形態における超電導コイル体の製造方法について説明する。本実施の形態における超電導コイル体の製造方法は、基本的には実施の形態１における超電導コイル体の製造方法と同様の構成を備えているが、第１の超電導コイル１１０の形成方法において異なっている。
【００６２】
具体的には、複数の超電導線材１１２、１２２を準備する（ステップＳ１）。次に、最も大きな厚みの第１の超電導線材を特定する（ステップＳ２）。ステップＳ１およびＳ２は、実施の形態１のステップＳ１およびＳ２と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【００６３】
次に、第１および第２の超電導線材１１２、１２２から、第１および第２の超電導コイル１１０、１２０の外径を設計し、その外径になるように、第１および第２の超電導線材１１２と共巻きするテープ状部材１１３、１２３を特定する（ステップＳ４）。
【００６４】
次に、第１の超電導線材１１２とテープ状部材１１３とを共巻きして、超電導コイル１１０を形成する（ステップＳ３）。また、第２の超電導線材１２２とテープ状部材１２３とを共巻きして、第２の超電導コイル１２０を形成する（ステップＳ５）。ステップＳ３、Ｓ５は、実施の形態１のステップＳ５と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【００６５】
次に、第１の超電導線材１１２と第２の超電導線材１２２とを接続する（ステップＳ６）。ステップＳ６は、実施の形態１のステップＳ６と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【００６６】
以上のステップＳ１〜Ｓ６を実施することにより、本実施の形態における超電導コイル体を製造することができる。
【００６７】
本実施の形態における超電導コイル体およびその製造方法によれば、複数の超電導コイル（第１および第２の超電導コイル１１０、１２０）の外形は同じであり、複数の超電導コイル（第１および第２の超電導コイル１１０、１２０）において共巻きされたテープ状部材１１３、１２３の平均厚みが異なる。これにより、超電導線材１１２、１２２と共にテープ状部材１１３、１２３を巻くことにより、所望の外径で、かつ同じ外径の超電導コイル（第１および第２の超電導コイル１１０、１２０）を作製できる。したがって、特性の劣化を抑制し、かつ所望の大きさの超電導コイル体を製造することができる。
【００６８】
ここで、本実施の形態では、第１の超電導コイル１１０において、超電導線材１１２は長さ方向の全てにおいてテープ状部材１１３と共に巻かれているが、長さ方向の一部においてテープ状部材１１３と共に巻かれていてもよい。
【００６９】
（実施の形態３）
図９を参照して、本実施の形態における超電導コイル体について説明する。本実施の形態における超電導コイル体は、実施の形態１の超電導コイル体と基本的には同様の構成を備えているが、図９に示すように、第２の超電導コイル１２０の構成において異なっている。
【００７０】
具体的には、第２の超電導コイル１２０において、テープ状部材１２３と共巻きされた超電導線材１２２は、長さ方向の一部においてテープ状部材１２３と共に巻かれている。本実施の形態では、巻枠１１１側（内周側）にはテープ状部材が巻き付けられていない状態で超電導線材１２２が巻き付けられ、外周側にはテープ状部材が超電導線材１２２と共に巻き付けられている。なお、長さ方向の一部とは、外周側に特に限定されず、内周側であってもよく、中央部であってもよい。
【００７１】
続いて、本実施の形態における超電導コイル体の製造方法について説明する。本実施の形態における超電導コイル体の製造方法は、基本的には実施の形態１および２の超電導コイル体の製造方法と同様であるが、第２の超電導コイル１２０の形成方法において異なっている。
【００７２】
具体的には、第２の超電導コイル１２０を形成するステップＳ４では、超電導線材１２２の長さ方向の一部において超電導線材１２２をテープ状部材１２３と共に巻く。本実施の形態では、超電導線材１２２のみを所定のターン数巻枠１２１に巻きつけた後、超電導線材１２２をテープ状部材１２３と共に巻き付ける。なお、超電導線材１２２の巻き始めのみにテープ状部材１２３を共巻してもよく、巻き始めおよび巻き終わりを避けて超電導線材１２２とテープ状部材１２３とを共巻きしてもよい。
【００７３】
本実施の形態における超電導コイル体およびその製造方法によれば、超電導線材１２２の長さ方向の一部において超電導線材１２２をテープ状部材１２３と共に巻いている。超電導線材１１２、１２２の厚み、テープ状部材１２３の厚みなどによらず、また所望の厚みのテープ状部材１２３が入手困難な場合であっても、テープ状部材１２３と共に巻かれた第２の超電導コイル１２０の外形を容易に調整できる。このため、超電導コイルを同じ外形に容易に形成することができる。
【００７４】
ここで、本実施の形態は、実施の形態２の超電導コイル体およびその製造方法にも適用できる。また、実施の形態２に適用した場合には、第２の超電導コイルのみでなく、第１の超電導コイルにも適用できる。
【００７５】
以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、各実施の形態の特徴を適宜組み合わせることも当初から予定している。また、今回開示された実施の形態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実施の形態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。
【符号の説明】
【００７６】
１００  超電導コイル体、１１０  超電導コイル、１１１，１２１  巻枠、１１２，１２２  超電導線材、１１２ａ  超電導体、１１２ｂ  シース部、１１２ｃ  基板、１１２ｄ  中間層、１１２ｅ  超電導層、１１２ｆ  安定化層、１１２ｇ  絶縁材、１１３，１２３  テープ状部材、１２０  第２の超電導コイル、１３０  第３の超電導コイル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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