(57)【要約】【課題】超電導鞍型コイルにおいてテープ状の超電導線材のターンを重ねてもテープの幅方向の曲げ歪みを小さくする。【解決手段】超電導コイル装置は、巻き回したテープ状の超電導線材２を有する同一平面上にない三次元形状であって、直線状に延びて互いに平行な２つの直線部と、前記直線部のそれぞれの端部どうしを結合する互いに対向する２つの屈曲部とを有する超電導鞍型コイルと、超電導線材２の第１の側部２ｘと第２の側部２ｙとで巻厚が異なるようにするための調節部とを有する。超電導線材２は、超電導層２ｃ、テープ基板２ａ、安定化層２ｄおよび絶縁被覆２ｆを有し、テープ基板２ａ、安定化層２ｄおよび絶縁被覆２ｆの少なくとも一つは、第１の側部２ｘと第２の側部２ｙにおける厚みが異なることでもよい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻き回したテープ状の超電導線材を有する同一平面上にない三次元形状であって、直線状に延びて互いに平行な２つの直線部と、前記直線部のそれぞれの端部どうしを結合する２つの屈曲部と、を有する超電導鞍型コイルと、
前記超電導線材の第１の側部と第２の側部とで巻厚が異なるようにするための調節部と、
を備えることを特徴とする超電導コイル装置。
【請求項２】
前記超電導線材は、超電導層、テープ基板、安定化層および絶縁被覆を有し、
前記テープ基板、前記安定化層および前記絶縁被覆の少なくとも一つは、前記第１の側部と前記第２の側部における厚みが異なることにより前記調節部を構成することを特徴とする請求項１に記載の超電導コイル装置。
【請求項３】
前記超電導線材に挟まれて巻き回される第１のスペーサを備え、
前記第１のスペーサは、幅方向に厚みが変化することにより前記調節部を構成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の超電導コイル装置。
【請求項４】
前記超電導線材に挟まれて巻き回される第２のスペーサを備え、
前記第２のスペーサは、少なくとも片面に塗布されて幅方向に厚みが変化する塗布剤を有することにより前記調節部を構成することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の超電導コイル装置。
【請求項５】
前記超電導線材に挟まれて巻き回される第３のスペーサを備え、
前記第３のスペーサは、少なくとも片面に塗布された塗布剤と、前記塗布剤に混入し粒径分布が幅方向に変化する微粉末と、を有することにより前記調節部を構成することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の超電導コイル装置。
【請求項６】
前記超電導線材に挟まれて巻き回される部分スペーサを備え、
前記部分スペーサは、前記超電導線材の幅の２分の１以下の幅を有することにより前記調節部を構成することを特徴とする請求項１ないし請求項５に記載の超電導コイル装置。
【請求項７】
前記超電導線材に挟まれて巻き回されるものは絶縁性材料であることを特徴とする請求項２ないし請求項６に記載の超電導コイル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導コイル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
加速器用の偏向電磁石、あるいはモータなどの回転機等の電磁石では一般的に鞍型形状のコイルが用いられる。特に高い磁場強度が求められる場合には超電導技術が適用される。イットリウム系超電導線材などのテープ形状超電導線材を使用する場合は、テープの幅方向に曲げることが困難であり、無理に曲げた場合、超電導体に大きな歪みが発生し超電導特性が劣化してしまう。
【０００３】
そのため、鞍型コイルのような立体的な屈曲部のある超電導コイルでは、幅方向曲げ歪みを低減するために、超電導線材を屈曲部で傾ける方法が採られている（例えば特許文献１、２、３）。テープ幅方向の一方の端部の屈曲部での長さと、もう一方の端部の屈曲部での長さの差分が幅方向曲げ歪みを与えるため、屈曲部で線材を傾けることで端部長さの差分を小さくし、幅方向曲げ歪みを低減するものである。
【０００４】
また、屈曲部のみにスペーサを挿入して幅方向曲げ歪みを低減する技術がある。あるいは、直線部のみにスペーサを挿入して幅方向曲げ歪みを低減する技術がある（例えば特許文献４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−９１０９４号公報
【特許文献２】特開２０１０−１１８４５７号公報
【特許文献３】特開２００９−４９０４０号公報
【特許文献４】特開平４−９７５０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、幅方向曲げ歪みを最小にする傾きは屈曲部の長さや直線部での線材の位置等に依存する。そのため、ターン毎に幅方向曲げ歪みを最小にする屈曲部での線材の傾きは異なる。上述のような鞍型コイルの場合、巻きまわす過程で巻テンションや巻しまり等によって、屈曲部での線材の傾きは全てのターンで同一となってしまい、巻厚が大きくなると幅方向曲げ歪みの大きなターンができてしまう。
【０００７】
そこで、本発明は、ターンを重ねてもテープ状の超電導線材の幅方向の曲げ歪みを小さく抑えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するため、本発明に係る超電導コイル装置は、巻き回したテープ状の超電導線材を有する同一平面上にない三次元形状であって、直線状に延びて互いに平行な２つの直線部と、前記直線部のそれぞれの端部どうしを結合する２つの屈曲部と、を有する超電導鞍型コイルと、前記超電導線材の第１の側部と第２の側部とで巻厚が異なるようにするための調節部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ターンを重ねてもテープ状の超電導線材の幅方向の曲げ歪みを小さく抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係る超電導コイル装置の外形を示す平面図である。
【図２】第１の実施形態に係る超電導コイル装置における超電導鞍型コイルの超電導線材の断面を示す断面図である。
【図３】第１の実施形態に係る超電導コイル装置における超電導鞍型コイルの直線部のコイル断面を示す巻軸の軸方向に垂直な図１の第ＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図である。
【図４】第１の実施形態に係る超電導コイル装置における超電導鞍型コイルの直線部のコイル断面を示す巻軸の軸方向に沿った図１の第ＩＶ−ＩＶ線矢視断面図である。
【図５】第２の実施形態に係る超電導コイル装置における超電導鞍型コイルの超電導線材の断面を示す断面図である。
【図６】第２の実施形態に係る超電導コイル装置における超電導鞍型コイルの直線部のコイル断面を示す巻軸の軸方向に垂直な部分断面図である。
【図７】第２の実施形態に係る超電導コイル装置における超電導鞍型コイルの直線部のコイル断面を示す巻軸の軸方向に沿った部分断面図である。
【図８】第３の実施形態に係る超電導コイル装置における超電導鞍型コイルの直線部のコイル断面を示す巻軸の軸方向に垂直な部分断面図である。
【図９】第３の実施形態に係る超電導コイル装置における超電導鞍型コイルの直線部のコイル断面を示す巻軸の軸方向に沿った部分断面図である。
【図１０】第４の実施形態に係る超電導コイル装置における超電導鞍型コイルの直線部のコイル断面を示す巻軸の軸方向に垂直な部分断面図である。
【図１１】第４の実施形態に係る超電導コイル装置における超電導鞍型コイルの直線部のコイル断面を示す巻軸の軸方向に沿った部分断面図である。
【図１２】第５の実施形態に係る超電導コイル装置における超電導鞍型コイルの直線部のコイル断面を示す巻軸の軸方向に垂直な部分断面図である。
【図１３】第５の実施形態に係る超電導コイル装置における超電導鞍型コイルの直線部のコイル断面を示す巻軸の軸方向に沿った部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る超電導鞍型コイルについて説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には、共通の符号を付して、重複説明は省略する。
【００１２】
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る超電導コイル装置の外形を示す平面図である。超電導コイル装置１００は、超電導鞍型コイル１、巻軸５、巻枠６を有する。巻軸５は、軸方向に延びる円筒形状である。巻枠６は、巻軸５の外側の表面に取り付けられており、３次元的なレーストラック形状に形成されている。
【００１３】
テープ状の超電導線材２が、巻枠６に沿って、かつ巻軸５の表面に沿って巻き回されている。なお、図１では、全周にわたり巻き回されている超電導線材２について、図示を省略して図１における上下、左右の部分のみを表示している。
【００１４】
巻軸５の表面および巻枠６に沿ってテープ状の超電導線材２が巻き回されることによって同一平面状にない３次元形状の超電導鞍型コイル１が形成される。超電導鞍型コイル１は、巻軸５の軸方向に平行に直線的に延びて互いに平行な２つの直線部１ａと、直線部１ａのそれぞれの端部どうしを結合する互いに対向する２つの屈曲部１ｂとを有する。屈曲部１ｂは、巻軸５の軸方向にＬの長さを有する。
【００１５】
図２は、第１の実施形態に係る超電導コイル装置における超電導鞍型コイルの超電導線材の断面を示す断面図である。超電導線材２は、テープ基板２ａ、中間層２ｂ、超電導層２ｃ、安定化層２ｄおよび絶縁被覆２ｆを有する。
【００１６】
テープ基板２ａの材料は、たとえばハステロイ（登録商標）などのニッケル基合金など安定した材料である。テープ基板２ａ上に中間層２ｂが形成されている。中間層２ｂにはたとえばセリア（Ｃｅ２Ｏ３）などが用いられる。中間層２ｂはたとえば１０分の数μｍ程度の厚みである。中間層２ｂ上に超電導層２ｃが形成されている。超電導層２ｃはたとえば１μｍ程度の厚みである。
【００１７】
テープ基板２ａ、中間層２ｂおよび超電導層２ｃは、安定化層２ｄに包囲されている。安定化層２ｄの材料はたとえば銅（Ｃｕ）である。安定化層２ｄの外側は絶縁被覆２ｆに覆われている。絶縁被覆２ｆの材料は電気絶縁材である。
【００１８】
超電導線材２の厚み、すなわち絶縁被覆２ｆの両面間の間隔は、たとえば０．１ｍｍ程度の厚みである。また、超電導線材２の幅は、通常３ｍｍないし５ｍｍ程度、幅が広いもので１２ｍｍ程度である。
【００１９】
絶縁被覆２ｆの厚みは、幅方向に変化している。すなわち、第１の側部２ｘの厚みが、第２の側部２ｙの厚みに比べて厚くなっている。このように、超電導線材２の幅方向の第１の側部２ｘと第２の側部２ｙの厚みが異なることによって超電導線材２の第１の側部２ｘと第２の側部２ｙとで巻厚が異なるようになる。
【００２０】
ここで、巻厚とは、超電導線材２を１周巻き回したときの、超電導線材２の幅方向のそれぞれの位置における１周前の状態から増加した厚さである。超電導線材２の幅方向の第１の側部２ｘと第２の側部２ｙの厚みを異ならしめている絶縁被覆２ｆが、第１の側部２ｘと第２の側部２ｙとで巻厚が異なるようにするための調節部５０を構成している。
【００２１】
なお、超電導線材２の幅方向の第１の側部２ｘと第２の側部２ｙの厚みを異ならしめるのは絶縁被覆２ｆに限定されない。たとえば、テープ基板２ａあるいは安定化層２ｄの幅方向の厚みが異なっていてもよい。あるいはこれらの組合せでもよい。
【００２２】
図３は、第１の実施形態に係る超電導コイル装置における超電導鞍型コイルの直線部のコイル断面を示す巻軸の軸方向に垂直な図１の第ＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図である。巻軸５の断面は円形である。巻枠６は、巻軸５の上下に２つ取り付けられている。また、巻枠６の周囲に形成された超電導鞍型コイル１も上下に２つ取り付けられている。
【００２３】
以下、説明を分かり易くするために、それぞれ２つの巻枠６および超電導鞍型コイル１のうち、上側に設けられた巻枠６および超電導鞍型コイル１について説明するが、下側に設けられた巻枠６および超電導鞍型コイル１についても構造は同様である。
【００２４】
巻枠６は、幅をもって長く伸びた板状であり、超電導鞍型コイル１の直線部１ａに対応する部分は、図３に示すように鉛直方向から傾いた方向で、幅方向の片側が巻軸５の上部に取り付けられている。なお、超電導線材２の位置は、最上点から、巻軸５の中心からの角度で開き角θだけずれている。
【００２５】
テープ状の超電導線材２は、巻軸５に沿って、かつ巻枠６の外側に順次巻き回されている。ここで、超電導線材２は、第１の側部２ｘが巻軸５から遠い方、第２の側部２ｙが巻軸５に近い方となるように巻かれている。
【００２６】
図４は、第１の実施形態に係る超電導コイル装置における超電導鞍型コイルの直線部のコイル断面を示す巻軸の軸方向に沿った図１の第ＩＶ−ＩＶ線矢視断面図である。超電導鞍型コイル１の屈曲部１ｂに対応する部分の巻枠６は、図４に示すように、互いに対向する側の面は巻軸５の軸方向にほぼ垂直であり、互いに対向する側と反対側の面は、巻軸５の軸方向にほぼ垂直な面から傾いている。具体的には、巻軸５から遠い方、すなわち第１の側部２ｘ（図２参照）側が互いに近くなるように傾いている。巻き回す超電導線材２の傾きは、図４のように水平からφの角度である。
【００２７】
仮に、第１の側部２ｘの厚みと第２の側部２ｙ（図２参照）の厚みが同じであるとすると、巻き回す過程では超電導線材２にある程度のテンションがかかるため、この巻きテンションあるいは巻きしまりによって、１周前に巻き回したターンと同じ傾きとなってしまう。この場合は、最初のターンで第１の側部２ｘと第２の側部２ｙの長さが等しくとも、２ターン目以降は、第１の側部２ｘと第２の側部２ｙの長さが等しい状態を維持することができなくなる。
【００２８】
一方、本実施形態においては、超電導線材２の幅方向の第１の側部２ｘと第２の側部２ｙの厚みが異なることによって、第１の側部２ｘと第２の側部２ｙとで巻厚が異なるようにするための調節部５０が形成されることから、前のターンとは異なる傾きとなる。
【００２９】
すなわち、図３に示すように、直線部１ａにおいては、超電導線材２は、外側にある第１の側部２ｘ（図２参照）の幅が大きいため、巻き回す回数が増えるにしたがって傾きが水平方向側に傾いている。すなわち、巻き回す回数が増えると、第１の側部２ｘの周長と第２の側部２ｙ（図２参照）の周長の差が大きくなる。
【００３０】
また、図４に示すように、屈曲部１ｂにおいては、超電導線材２は、外側にある第１の側部２ｘの幅が大きいため、巻き回す回数が増えるにしたがって、巻軸５から遠い方、すなわち第１の側部２ｘ側が離れる方向に傾いている。すなわち、巻き回す回数が増えると、第１の側部２ｘの周長と第２の側部２ｙの周長の差が小さくなる。
【００３１】
超電導コイル１の最内周は、直線部１ａで外側に傾斜している代わりに屈曲部１ｂで内側に傾斜をつけているため、第１の側部２ｘと第２の側部２ｙの周長は等しくなり、幅方向の曲げ歪は発生しない。次のターンにおいては、直線部１ａでの傾きの変化と屈曲部１ｂでの傾きの変化の結果が、第１の側部２ｘと第２の側部２ｙの周長がほぼ等しくなるように第１の側部２ｘと第２の側部２ｙの厚みを設定することにより、幅方向の曲げ歪は発生しない。以下に、より詳細に説明する。
【００３２】
屈曲部長さL（図１参照）を大きくすると、超電導線材２の幅方向曲げ歪みを最小にする巻軸頂点での超電導線材２の傾きφ（図４参照）も増加する方向である。すなわち、超電導線材２が巻軸５の頂点で鉛直側に近づく。また、直線部１ａにおける超電導線材２の開き角θ（図３参照）を小さくすると、巻軸頂点での超電導線材２の傾きφ（図４参照）は増加する方向である。
【００３３】
Ｎ回ターンを重ねた場合、屈曲部長さＬはターン数Ｎ×超電導線材厚さtだけ大きくなり（Ｌ⇒Ｌ＋ΔＬ＝Ｌ＋Ｎｔ）、巻軸５の頂点での超電導線材２の傾きφは増加する方向に進む。一方で断面での線材の開き角θについては、ターン数Ｎ×線材厚さt／巻軸外半径rだけ大きくなる（θ⇒θ＋Δθ＝θ＋Ｎｔ／ｒ）。したがって、巻軸５の頂点での傾きφは減少する方向に進む。
【００３４】
以上のことから、巻軸５の頂点での傾きφがターンを重ねるにつれ増加するか、減少するかはＬ、ｔ、θおよびｒの関係で決まる。φが増加する場合は、幅方向上端側が厚い超電導線材２を、φが減少する場合は、幅方向下端側が厚い超電導線材とすることで、巻軸頂点での超電導線材２の傾きを幅方向曲げ歪みが最小となる値に近づけることができる。
【００３５】
このように、各ターンにおいて第１の側部２ｘと第２の側部２ｙの周長がほぼ等しくなる傾きが与えられ、コイル全体でも超電導線材２に発生する幅方向歪は小さく抑えられる。
【００３６】
［第２の実施形態］
図５は、第２の実施形態に係る超電導コイル装置における超電導鞍型コイルの超電導線材の断面を示す断面図である。本実施形態は第１の実施形態の変形である。
【００３７】
第１の実施形態においては、超電導線材２の第１の側部２ｘ（図２参照）と第２の側部２ｙ（図２参照）の厚みが異なっているが、本第２の実施形態における超電導線材２の第１の側部３ｘと第２の側部３ｙの厚みは異なっていない。詳細には、本実施形態においては、超電導線材２の絶縁被覆３ｆは第１の側部３ｘ側と第２の側部３ｙ側とで厚みは異なっていない。すなわち、第１の実施形態においては、絶縁被覆２ｆが調節部の第１の側部と第２の側部とで巻厚が異なるようにするための調節部５０を構成しているが、本第２の実施形態においては、超電導線材２の各要素は調節部５０の一部を構成していない。
【００３８】
図６は、第２の実施形態に係る超電導コイル装置における超電導鞍型コイルの直線部のコイル断面を示す巻軸の軸方向に垂直な部分断面図である。また、図７は、第２の実施形態に係る超電導コイル装置における超電導鞍型コイルの直線部のコイル断面を示す巻軸の軸方向に沿った部分断面図である。
【００３９】
超電導線材２に挟まれて、第１のスペーサ１１が超電導線材２と同様に巻き回されている。第１のスペーサ１１は、長く伸びたテープ状であり、超電導線材２とほぼ同等の幅を有する。
【００４０】
第１のスペーサ１１の断面は、幅方向に厚みが変化している。第１のスペーサ１１の厚い側の側部が巻軸５からみて外側に、薄い側の側部が巻軸５に近い側に配されるように巻き回されている。
【００４１】
本実施形態においては、第１のスペーサ１１の幅方向の厚みが異なっていることによって、第１の側部３ｘと第２の側部３ｙとで巻厚が異なるようにするための調節部５０が形成される。すなわち、第１のスペーサ１１が調節部５０を構成している。
【００４２】
したがって、第１のスペーサ１１の厚みを適切に設定することによって、各ターンにおいて第１の側部３ｘと第２の側部３ｙの周長がほぼ等しくなる傾きが与えられ、コイル全体でも超電導線材２に発生する幅方向歪は小さく抑えられる。
【００４３】
［第３の実施形態］
図８は、第３の実施形態に係る超電導コイル装置における超電導鞍型コイルの直線部のコイル断面を示す巻軸の軸方向に垂直な部分断面図である。また、図９は、第３の実施形態に係る超電導コイル装置における超電導鞍型コイルの直線部のコイル断面を示す巻軸の軸方向に沿った部分断面図である。
【００４４】
本実施形態は、第２の実施形態の変形である。本実施形態においては、超電導線材２に挟まれて、第２のスペーサ２０が超電導線材２と同様に巻き回されている。第２のスペーサ２０は、長く伸びたテープ状の板材２１と、板材２１の両側の表面の全面に塗布された塗布剤２２を有する。板材２１は、超電導線材２とほぼ同等の幅を有する。
【００４５】
ここで、塗布剤２２は、たとえば、接着剤あるいは樹脂である。塗布剤２２の塗布されている厚みは、板材２１の幅方向に変化しており、板材２１の両側部における塗布剤２２の厚みが異なっている。
【００４６】
なお、塗布剤２２は、板材２１の両側でなくとも、板材のいずれか一方の面のみに塗布されていることでもよい。また、塗布剤２２は、板材２１の全面に塗布されていないことでもよい。たとえば、板材２１の幅方向の両側部のみに塗布されていることでもよい。
【００４７】
本実施形態においては、第２のスペーサ２０の幅方向の厚みが異なっていることによって、第１の側部３ｘ（図５参照）と第２の側部３ｙ（図５参照）とで巻厚が異なるようにするための調節部５０が形成される。すなわち、第２のスペーサ２０、具体的には塗布剤２２が調節部５０を構成している。
【００４８】
したがって、板材２１への塗布剤２２の塗布の厚みを適切に設定することによって、各ターンにおいて第１の側部３ｘと第２の側部３ｙの周長がほぼ等しくなる傾きが与えられ、コイル全体でも超電導線材２に発生する幅方向歪は小さく抑えられる。
【００４９】
また、塗布剤２２によって、超電導線材２は、巻軸５および巻枠６に固定され、超電導鞍型コイル１の３次元的な鞍型形状が保持される。
【００５０】
［第４の実施形態］
図１０は、第４の実施形態に係る超電導コイル装置における超電導鞍型コイルの直線部のコイル断面を示す巻軸の軸方向に垂直な部分断面図である。また、図１１は、第４の実施形態に係る超電導コイル装置における超電導鞍型コイルの直線部のコイル断面を示す巻軸の軸方向に沿った部分断面図である。
【００５１】
本実施形態は、第３の実施形態の変形である。本実施形態においては、超電導線材２に挟まれて、第３のスペーサ３０が超電導線材２と同様に巻き回されている。第３のスペーサ３０は、長く伸びたテープ状の板材３１と、板材３１の両側の表面の全面に塗布された塗布剤３２および塗布剤３２中に混入した微粉末３３を有する。板材３１は、超電導線材２とほぼ同等の幅を有する。
【００５２】
ここで、微粉末３３は、粒径が、板材３１の幅方向に変化している。すなわち、微粉末３３の粒径は、板材３１の両側部において異なることから、板材３１の両側部における第３のスペーサ３０の厚みが異なっている。
【００５３】
なお、塗布剤３２および微粉末３３は、板材３１の両側になくとも、板材のいずれか一方の面のみにあることでもよい。また、塗布剤３２および微粉末３３は、板材３１の全面にないことでもよい。たとえば、板材３１の幅方向の両側部のみにあることでもよい。
【００５４】
本実施形態においては、第３のスペーサ３０の幅方向の厚みが異なっていることによって、第１の側部３ｘ（図５参照）と第２の側部３ｙ（図５参照）とで巻厚が異なるようにするための調節部５０が形成される。すなわち、第３のスペーサ３０、具体的には微粉末３３が調節部５０を構成している。
【００５５】
したがって、塗布剤３２中に混入した微粉末３３の板材３１の幅方向での粒径分布を適切に設定することによって、各ターンにおいて第１の側部３ｘと第２の側部３ｙの周長がほぼ等しくなる傾きが与えられ、コイル全体でも超電導線材２に発生する幅方向歪は小さく抑えられる。
【００５６】
また、塗布剤３２によって、超電導線材２は、巻軸５および巻枠６に固定され、超電導鞍型コイル１の３次元的な鞍型形状が保持される。
【００５７】
［第５の実施形態］
図１２は、第５の実施形態に係る超電導コイル装置における超電導鞍型コイルの直線部のコイル断面を示す巻軸の軸方向に垂直な部分断面図である。また、図１３は、第５の実施形態に係る超電導コイル装置における超電導鞍型コイルの直線部のコイル断面を示す巻軸の軸方向に沿った部分断面図である。
【００５８】
本実施形態は第２の実施形態の変形である。第２の実施形態における第１のスペーサ１１は、超電導線材２とほぼ同等の幅を有するが、本第５の実施形態における超電導コイル装置１００は、超電導線材２よりも幅の狭い部分スペーサ４１を有する。
【００５９】
部分スペーサ４１は、超電導線材２に挟まれて超電導線材２と同様に巻き回されている。部分スペーサ４１は、長く延びたテープ状である。
【００６０】
部分スペーサ４１は、超電導線材２の幅方向において巻軸５に遠い側の領域に配されている。
【００６１】
このように構成された本実施形態においては、超電導線材２が巻き回されると、巻軸５に近い側は１周前に巻き回しされたターンに密着し、巻軸５に遠い側は、１周前に巻き回しされたターンとの間に部分スペーサ４１を挟むことになり、１周前のターンとは異なる傾きとなる。すなわち、本実施形態においては、部分スペーサ４１が調節部５０を構成する。
【００６２】
本実施形態による超電導コイル装置１００においては、コイル全体でも超電導線材２に発生する幅方向歪は小さく抑えられるという効果に加えて、超電導線材２の幅方向での部分スペーサ４１を挟む位置を調節することによって、１周前に巻き回しされたターンからの角度の変化量を調節することができるという効果がある。
【００６３】
また、超電導線材２に挟むスペーサの厚みを抑えることができるため、超電導線材２の必要ターン数に対して超電導鞍型コイル１のコンパクト化を図ることができる。
【００６４】
［その他の実施形態］
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。たとえば、実施形態では、巻軸５の断面が円形の場合を示したがこれに限定されない。たとえば、楕円形や多角形に近いものでもよい。
【００６５】
また、実施形態では、巻軸から遠い方の第１の側部が、巻軸に近い方の第２の側部より厚みがある場合を示したが、これに限定されない。第１の実施形態の説明の末尾において説明したように、巻軸および巻枠の形状、すなわち鞍型形状に応じて第１の側部と第２の側部の厚みの関係を設定することでよい。
【００６６】
また、実施形態では、超電導鞍型コイルが巻軸の上下にある場合を示したが、これに限定されない。偏向電磁石の場合は通常、超電導鞍型コイルは上下に設けられているが、たとえば、収束電磁石の場合は上下、左右に設けられた４極が通常用いられている。また、目的によっては６極の場合もある。本発明は、これらの場合でも、それぞれの超電導鞍型コイルに適用できるものである。
【００６７】
また、各実施形態の特徴を組み合わせてもよい。たとえば、第１の実施形態における幅方向に厚みの異なる超電導線材、第２の実施形態における第１のスペーサ、第３の実施形態における第２のスペーサ、第４の実施形態における第３のスペーサ、第５の実施形態における部分スペーサから選択して組み合わせることでもよい。
【００６８】
さらに、これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【００６９】
なお、実施形態において、水平、垂直、上下等の表現をしているが、これは説明の便宜のためであって、この方向に限定されるものではなく、全体として水平方向に対して傾きを持っている場合も、本発明は同様に適用できる。
【符号の説明】
【００７０】
１…超電導鞍型コイル、１ａ…直線部、１ｂ…屈曲部、２…超電導線材、２ａ…テープ基板、２ｂ…中間層、２ｃ…超電導層、２ｄ…安定化層、２ｆ…絶縁被覆、２ｘ…第１の側部、２ｙ…第２の側部、３ｆ…絶縁被覆、３ｘ…第１の側部、３ｙ…第２の側部、５…巻軸、６…巻枠、１１…第１のスペーサ、２０…第２のスペーサ、２１…板材、２２…塗布剤、３０…第３のスペーサ、３１…板材、３２…塗布剤、３３…微粉末、４１…部分スペーサ、５０…調節部、１００…超電導コイル装置
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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