(57)【要約】【課題】超電導コイルのターン間における樹脂の余分量の増加を抑え、製造工数のさらなる低減化を図った超電導コイルの製造装置および製造方法ならびに超電導コイルを提供する。【解決手段】超電導コイル製造装置１０Ａは、巻枠１６に超電導テープ線１を巻回して形成される超電導コイル製造装置であって、超電導テープ線１を供給する供給装置１１と、巻枠１６を支持し固定する巻線台１７を回転させる回転機２０と、巻枠１６に巻回された巻線部３０の外周面を押え、巻線部３０に一定荷重を負荷する押えローラー２１と、巻線部３０から力を受けて押えローラー２１を巻線部３０に一定荷重を負荷する荷重方向及び当該荷重方向と反対方向にスライド移動させるスライドガイド２２とを具備する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻枠に超電導線材を巻回して形成される超電導コイルの製造装置であって、
前記超電導線材を供給する供給手段と、
前記巻枠を支持し固定する巻線台を回転させる回転手段と、
前記巻枠に巻回された巻線部の外周面を押え、前記巻線部に一定荷重を負荷する押えローラーと、
前記巻線部から力を受けて前記押えローラーを前記巻線部に一定荷重を負荷する荷重方向および当該荷重方向と反対方向にスライド移動させるスライドガイドと、を具備することを特徴とする超電導コイルの製造装置。
【請求項２】
前記スライドガイドが前記押えローラーをスライド移動させる方向は、鉛直方向であることを特徴とする請求項１記載の超電導コイルの製造装置。
【請求項３】
前記スライドガイドが前記押えローラーをスライド移動させる方向は、鉛直方向に対し傾斜した方向であることを特徴とする請求項１記載の超電導コイルの製造装置。
【請求項４】
前記押えローラーが前記巻線部に一定荷重を負荷する荷重方向は、鉛直方向であることを特徴とする請求項１または２に記載の超電導コイルの製造装置。
【請求項５】
前記押えローラーが前記巻線部に負荷する一定荷重には、前記押えローラーに取り付けられた錘に作用する重力による荷重が含まれることを特徴とする請求項４記載の超電導コイルの製造装置。
【請求項６】
前記押えローラーが前記巻線部に一定荷重を負荷する荷重方向は、鉛直方向に対し傾斜した方向であることを特徴とする請求項３記載の超電導コイルの製造装置。
【請求項７】
前記押えローラーが前記巻線部に負荷する一定荷重には、バネ機構、ピストン機構、および前記バネ機構と前記ピストン機構に電動機を組み合わせた駆動機構から選択される少なくとも１つの機構によって発生する荷重が含まれることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の超電導コイルの製造装置。
【請求項８】
前記押えローラーの材質は、金属であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の超電導コイルの製造装置。
【請求項９】
前記巻枠は、複数の円弧部、および直線部を複数つなげた非円形状であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の超電導コイルの製造装置。
【請求項１０】
請求項１から９の何れか１項に記載の超電導コイルの製造装置を用いて、前記巻枠に前記超電導線材を巻回して超電導コイルを製造する方法であり、
前記超電導線材の巻線時に前記巻線台の回転を一時停止させることなく、前記超電導線材に塗布された樹脂のうち、余分な樹脂を押し出す工程を行うことを特徴とする超電導コイルの製造方法。
【請求項１１】
前記超電導線材の巻き終わりにおいて、前記巻線部の外周にダミー線材を複数回巻回す工程をさらに具備し、前記ダミー線材は、前記超電導線材の巻線後に行われるコイル成形工程において取り除かれることを特徴とする請求項１０記載の超電導コイルの製造方法。
【請求項１２】
前記ダミー線材は、金属線材であることを特徴とする請求項１０または１１に記載の超電導コイルの製造方法。
【請求項１３】
前記超電導線材は、絶縁線材と同時に共巻されることを特徴とする請求項１０から１２のいずれか１項に記載の超電導コイルの製造方法。
【請求項１４】
前記絶縁線材は、ポリイミド、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリビニルホルマール、およびポリビニルブチラールから選択される少なくとも一種の材料であることを特徴とする請求項１３記載の超電導コイルの製造方法。
【請求項１５】
請求項１０から１４のいずれか１項に記載される超電導コイルの製造方法を使用して製造されることを特徴とする超電導コイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導コイルの製造装置および製造方法ならびに超電導コイルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超電導コイルに使用される超電導線材としては、例えば、テープ状の金属基板、中間層、ＲＥ系酸化物超電導層、および保護金属層を積層して構成される多層構造の薄膜超電導線材がある。
【０００３】
ところで、超電導コイルは、一般に樹脂を含浸した状態で使用されることが多いため、上述のような多層構造の薄膜超電導線材を巻枠に巻き回して形成される超電導コイルでは、コイル冷却時に樹脂と線材との熱収縮差に起因して発生する、線材積層方向の引張り応力（剥離応力）に非常に弱く、層間剥離や超電導薄膜内での亀裂が生じ、安定した超電導特性が得られないことがある。
【０００４】
また、対向する１対の半円と、これにつながる１対の直線部とで形成される所謂レーストラック形状のような非円形コイルにおいては、該直線部を巻線する際、巻線張力による圧縮力がかかりにくいため、超電導線材が弛んでしまう。そのため、ターン間の樹脂量が増大し、設計どおりの寸法精度が得られないばかりか、過大な剥離応力によって超電導特性が低下しやすい傾向にある。
【０００５】
上記事情を考慮して、巻き取り装置に備えられるローラーを直線部に押し付けながら、巻枠を直線部の方向に水平移動させることによって、直線部におけるターン間の樹脂を押し出してレーストラック形状の超電導コイルを製造する技術が、例えば、特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４２２０１７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献１に記載されるような従来のレーストラック形状の超電導コイルを製造する方法では、巻線台が１回転する間に超電導コイルの直線部が２箇所存在するため、巻線時半回転毎に巻線台が一時停止し、一時停止した状態で樹脂を押し出す工程を行う必要があり、製造工数の増大につながっている。すなわち、上述した特許文献１に記載される超電導コイルの製造方法では、巻線しながら樹脂を押し出す工程を行うことができず、製造工数の点で更なる改善の余地がある。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、超電導コイルのターン間における樹脂の余分量の増加を抑え、製造工数のさらなる低減化を図った超電導コイルの製造装置および製造方法ならびに超電導コイルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の実施形態に係る超電導コイルの製造装置は、上述した課題を解決するため、巻枠に超電導線材を巻回して形成される超電導コイルの製造装置であって、前記超電導線材を供給する供給手段と、前記巻枠を支持し固定する巻線台を回転させる回転手段と、前記巻枠に巻回された巻線部の外周面を押え、前記巻線部に一定荷重を負荷する押えローラーと、前記巻線部から力を受けて前記押えローラーを前記巻線部に負荷する荷重方向および当該荷重方向と反対方向にスライド移動させるスライドガイドと、を具備することを特徴とする。
【００１０】
本発明の実施形態に係る超電導コイルの製造方法は、上述した課題を解決するため、本発明の実施形態に係る超電導コイルの製造装置を用いて、前記巻枠に前記超電導線材を巻回して超電導コイルを製造する方法であり、前記超電導線材の巻線時に前記巻線台の回転を一時停止させることなく、前記超電導線材に塗布された樹脂のうち、余分な樹脂を押し出す工程を行うことを特徴とする。
【００１１】
本発明の実施形態に係る超電導コイルは、上述した課題を解決するため、本発明の実施形態に係る超電導コイルの製造方法を使用して製造されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、超電導コイルのターン間における樹脂の余分量の増加を抑えることができ、製造工数をさらに低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る超電導コイルを形成する際に使用される超電導線材（超電導テープ線）の構成図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る超電導コイルの製造装置の構成を示す構成図（巻枠がレーストラック形状）。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る超電導コイルの製造装置が具備する巻取り装置の側断面図。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る超電導コイルの製造装置における巻取り装置の部分拡大図。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る超電導コイルの製造装置の構成を示す構成図（巻枠が単純な円形状）。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る超電導コイルの製造装置における巻取り装置の部分拡大図。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る超電導コイルの製造装置における巻取り装置の部分拡大図（図６に示される位相とは異なる位相の状態を示す）。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る超電導コイルの製造装置の部分構成図。
【図９】本発明の第４の実施形態に係る超電導コイルの製造方法を説明する説明図であり、本発明の実施形態に係る超電導コイルの製造装置における巻取り装置の部分拡大図。
【図１０】本発明の第４の実施形態に係る超電導コイルの製造方法を説明する説明図であり、本発明の実施形態に係る超電導コイルの製造装置における巻取り装置の側断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態に係る超電導コイルの製造装置および製造方法ならびに超電導コイルについて、添付の図面を参照して説明する。
【００１５】
本発明の実施形態に係る超電導コイルの製造装置および製造方法ならびに超電導コイルを説明するのに先立ち、まず、本発明の実施形態に係る超電導コイルを形成する際に巻き回す超電導線材について説明する。
【００１６】
（超電導線材）
図１は本発明の実施形態に係る超電導コイルを形成する際に使用される超電導線材の一例である超電導テープ線（薄膜超電導線材）１の構成図である。
【００１７】
超電導テープ線１は、所定の幅をもつ多層の線材で構成されており、少なくとも、テープ基板２と、中間層３と、超電導層４とを有し、その両面が安定化層５で被覆されている。また、薄膜超電導線材１は、必要に応じて、テープ基板２と中間層３との間に配向層６を、超電導層４と安定化層５との間に保護層７を設けることができる。
【００１８】
テープ基板２は、例えば、ステンレス鋼、ハステロイ（登録商標）等のニッケル合金、銀合金等の材質で形成される。
【００１９】
中間層３は、拡散防止層であり、例えば、酸化セリウム、ＹＳＺ、酸化マグネシウム、酸化イットリウム、酸化イッテルビウム、バリウムジルコニアなどの材質からなり、テープ基板２の上に形成される。
【００２０】
超電導層４は、例えば、ＲＥ１２３系の組成（ＲＥ１Ｂ２Ｃ３Ｏ７等）を有する超電導体薄膜からなる。なお、「ＲＥ１Ｂ２Ｃ３Ｏ７」の「ＲＥ」は希土類元素（例えば、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）等）及びイットリウム元素の少なくともいずれかを、「Ｂ」はバリウム（Ｂａ）を、「Ｃ」は銅（Ｃｕ）を、「Ｏ」は酸素（Ｏ）を意味している。
【００２１】
安定化層５は、超電導層４に過剰に電気が流れた場合に超電導層４が燃焼するのを防止する目的で設けられ、導電性の銀や銅等から形成される。
【００２２】
配向層６は、テープ基板２上に中間層３を配向させて形成する目的で設けられ、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等から形成される。なお、配向した基板を用いる場合には省略することができる。
【００２３】
保護層７は、超電導層４が空気中の水分に触れて劣化するのを防止する等の目的で設けられ、銀等から形成される。なお、保護層７も超電導層４に過剰に電気が流れた場合に超電導層４が燃焼するのを防止する役割も果たす。
【００２４】
このような多層からなる超電導テープ線１のテープ幅は、例えば３ｍｍ〜１２ｍｍ、厚さは０．１〜０．２ｍｍとされる。また、超電導テープ線１は、長手方向の機械強度に優れている一方、薄膜の積層方向、すなわちテープ面垂直方向の引張応力（剥離応力）には脆弱である。
【００２５】
本発明の実施形態に係る超電導コイルの製造装置および製造方法は、上述したような超電導テープ線１を含む超電導線材を巻き回して超電導コイルを製造する装置および方法である。上記超電導線材の巻き回しは、例えば、本発明の実施形態に係る超電導コイルの製造装置を使用することによって行うことができる。
【００２６】
また、本発明の実施形態に係る超電導コイルは、本発明の実施形態に係る超電導コイルの製造方法を使用することによって製造された超電導コイルである。
【００２７】
［第１の実施形態］
図２は本発明の第１の実施形態に係る超電導コイルの製造装置の一例である超電導コイル製造装置１０Ａの構成を示す構成図であり、図３は超電導コイル製造装置１０Ａが具備する巻取り装置１４の側断面図である。
【００２８】
超電導コイル製造装置１０Ａは、線材を供給する供給手段としての供給装置１１と、超電導テープ線１に巻線張力をかけるテンション装置１２と、超電導テープ線１に塗布する樹脂が蓄えられる含浸槽１３と、供給装置１１から供給される線材を巻き取る巻取り装置１４とを具備する。
【００２９】
巻取り装置１４は、いわゆるレーストラック形状の巻枠１６を固定する巻線台１７を回転させる回転手段としての回転機２０と、巻枠１６に超電導テープ線１が巻き取られることで形成される巻線部３０に一定荷重を負荷して巻線部３０を押える押えローラー２１と、押えローラー２１と接する巻枠１６または巻線部３０から力を受ける押えローラー２１を巻線部３０に負荷する荷重方向および当該荷重方向と反対方向にスライド移動させるスライドガイド２２とを備える。
【００３０】
回転機２０は、例えば、トルクモーターやサーボモーター等であり、回転軸を中心にして巻線台１７を回転させる。
【００３１】
押えローラー２１は、巻線部３０に一定荷重を負荷して巻線部３０の外周面を押える。押えローラー２１に一定荷重を負荷する方法としては、例えば、押えローラー２１自身の重さ（自重）により荷重を負荷する方法、荷重を負荷する荷重負荷機構を用いる方法、または錘２５等の物体を押えローラー２１に取り付ける方法がある。
【００３２】
荷重負荷機構としては、発生させた一定荷重を押えローラー２１に負荷可能なあらゆる機構が選択できる。超電導コイル製造装置１０Ａでは、例えば、コイルバネや板バネ等のバネ機構、シリンダー内にガスを封入したピストン機構、またはこれらの機構に電動機（モーター）を組み合わせた圧縮機等の駆動機構等を適用することができる。
【００３３】
物体を押えローラー２１に取り付ける方法としては、例えば、押えローラー２１の中心軸に錘２５が取り付けられ、錘２５に作用する重力によって、押えローラー２１に鉛直下方向の一定荷重を負荷する。物体を押えローラー２１に取り付ける方法は、荷重負荷機構を用いる方法よりも簡便である。なお、荷重の大小の調整は、錘２５の重量を調整することにより行うことができる。
【００３４】
また、押えローラー２１の材質としては、鉄や銅、ステンレス、アルミ等の金属、または樹脂との離型性に優れるフッ素樹脂やポリアセタール等のエンジニアリングプラスチック等が好適である。
【００３５】
押えローラー２１の材質は、押えローラー２１への荷重方法等を考慮して適宜選択される。例えば、押えローラー２１の自重により荷重を負荷する場合には、錘２５に相当する荷重を押えローラー２１自身で負荷する必要があるため、より密度の大きな材料である金属が選択される。
【００３６】
さらに、押えローラー２１の半径は、超電導テープ線１の許容曲げ半径以上とすることが好ましい。これは、万が一、押えローラー２１が、巻線部３０ではなく超電導テープ線１を曲げたとしても、超電導テープ線１の特性低下を防止することができるためである。
【００３７】
スライドガイド２２は、押えローラー２１の中心軸となる軸部２１ａを支持し、押えローラー２１をガイド部２２ａに沿ってスライド移動させる構成要素であり、例えば、図２に示される超電導コイル製造装置１０Ａでは、スライドガイド２２のガイド部２２ａが鉛直方向（図２における縦方向）となるように、回転機２０の土台２６にビス等の固着具２７によって固着される。
【００３８】
なお、土台２６には、スライドガイド２２を固着するための固着穴が複数設けられており、当該固着穴を適宜選択することによって、スライドガイド２２の位置およびガイド部２２ａの方向（スライドガイド２２の傾き）を変更することができる。
【００３９】
回転機２０によって巻線台１７に固定される巻枠１６が回転すると、押えローラー２１は接する巻枠１６または巻線部３０から力を受けることになるが、スライドガイド２２は、押えローラー２１に作用する力によって、押えローラー２１をガイド部２２ａの方向、すなわち、巻線部３０に負荷する荷重方向および当該荷重方向と反対方向（図２に示される状態では上下方向）にスライド移動する。
【００４０】
このように構成される超電導コイル製造装置１０Ａでは、まず、供給装置１１から巻取り装置１４の巻線速度に同期して超電導テープ線１が送り出される。供給装置１１から送り出された超電導テープ線１は、まず、テンション装置１２において、プーリー２８にガイドされつつ、錘２５によって巻線張力が負荷され、含浸槽１３に導かれる。
【００４１】
含浸槽１３に導かれた超電導テープ線１は、含浸槽１３において、エポキシ等の樹脂が塗布されて巻取り装置１４に導かれる。
【００４２】
図４は、超電導コイルの製造装置１０Ａにおける巻取り装置１４の部分拡大図であり、より詳細には、巻線台１７の上に支持固定された巻枠１６の外周に超電導テープ線１が巻回されている状態を示す正面図である。なお、図中に示される点Ｏは回転の中心点である。
【００４３】
巻取り装置１４では、巻線台１７の上に巻枠１６が支持固定されており、巻枠１６のフランジ１６ａと巻線台１７との間に超電導テープ線１が導かれ、押えローラー２１によって、外周側から内周側へ押さえつけられる。押えローラー２１は、巻線部１３に接触する範囲内で押えローラー２１の中心軸から巻線部１３の外周に一定荷重を負荷している。なお、押えローラー２１が巻線部１３に荷重する位置は、余分な樹脂を無駄なく押し出す観点から、超電導テープ線１が巻線部１３と接する位置が好ましい。
【００４４】
回転機２０が点Ｏを中心にして回転すると、巻線台１７の上に支持固定される巻枠１６が点Ｏを中心にして回転し、巻枠１６の外周に超電導テープ線１が巻回される。この時、超電導テープ線１に塗布された樹脂の余分量は、押えローラー２１によって連続的に押し出される。
【００４５】
また、巻枠１６が点Ｏを中心にして回転する際、点Ｏと巻線部１３の外周面との距離が変わるが、押えローラー２１は点Ｏと巻線部１３の外周面との距離の変動に連動してスライドガイド２２をスライド移動できるので、回転機２０を停止させることなく、連続的に超電導テープ線１を巻線することができる。超電導テープ線１が巻回されると、巻線部１３が形成され、超電導コイルが製造される。
【００４６】
超電導コイル製造装置１０Ａによれば、巻線台１７の上に支持固定される巻枠１６が点Ｏを中心にして回転することによって、巻線部３０の外周面の上下方向の位置が移動しても、スライドガイド２２によって、押えローラー２１は連動してスライド移動するので、回転を停止させることなく、超電導テープ線１に塗布された樹脂のうち、余り分を押し出す工程を連続的に行うことができる。
【００４７】
すなわち、レーストラック形状の超電導コイルを製造する際に、従来は巻線時半回転ごとに一時停止して樹脂を押し出す工程を行う必要があったが、超電導コイル製造装置１０Ａでは、巻線台１７が回転したまま連続的に樹脂を押し出す工程を行うことができる結果、連続的な超電導テープ線１の巻線が可能となるので、製造工数の増加を抑えることができ、より低価格な超電導コイルを製造することができる。
【００４８】
また、超電導コイル製造装置１０Ａによれば、押えローラー２１に常に一方向へ荷重が負荷されるので、巻線張力による圧縮力が弱くても、超電導テープ線１に塗布された樹脂の余分量を押えローラー２１によって押し出すことができる。従って、レーストラック形状の超電導コイルを製造する際に、巻線張力による圧縮力が弱まる直線部においても、超電導テープ線１に塗布された樹脂の余分量を押えローラー２１によってしっかりと押し出すことができ、直線部におけるターン間の樹脂の余分量の増加を抑えることができる。
【００４９】
なお、上述の説明は、いわゆるレーストラック形状の巻枠１６を用いて超電導テープ線１を巻回する場合（図２〜４）を例とする内容であるが、超電導コイル製造装置１０Ａで製造可能な超電導コイルの形状は、必ずしも、レーストラック形状に限定されるものではない。
【００５０】
例えば、図５に示されるように、レーストラック形状の巻枠１６に代わりに単純な円形状の巻枠２９を巻線台１７にセットして超電導テープ線１を巻回すれば、円形状の超電導コイルを製造することができる。なお、図中の符号２９ａは巻枠２９のフランジである。
【００５１】
また、円形状以外にも、楕円形状、鞍型形状、または複数の円弧部と直線部をつなげた形状若しくは半径の異なる２対の半円を組み合わせた非円形状についても、レーストラック形状や円形状の超電導コイルと同様に、一時停止した状態で樹脂を押し出す工程を行うことなく、連続的に超電導テープ線１を巻線することができる。
【００５２】
［第２の実施形態］
図６および図７は、本発明の第２の実施形態に係る超電導コイルの製造装置の一例である超電導コイル製造装置１０Ｂにおける巻取り装置の部分拡大図である。なお、図６と図７とは、回転機２０によって回転する巻線台１７の位相が異なっている。
【００５３】
超電導コイル製造装置１０Ｂは、超電導コイル１０Ａと実質的には同様の構成であるが、スライドガイド２２の取り付け角度（ガイド部２２ａの方向）、すなわち、押えローラー２１をスライド移動させる方向の点で相違するが、その他の点では実質的に相違しない。そこで、本実施形態の説明では、上記相違点を中心に説明し、超電導コイル１０Ａと同一の構成要素には同一の符号を付して、説明を省略する。
【００５４】
超電導コイル製造装置１０Ｂは、超電導コイル１０Ａに対して、ガイド部２２ａの方向を鉛直方向に対して傾斜させた状態で回転機２０に固定されており、押えローラー２１が斜め下方向に荷重を負荷するように構成される。ここで、斜め下方向に負荷される荷重は、鉛直下方向に負荷される荷重を二以上の方向に分解することで得られる荷重（分力）でも良い。
【００５５】
このように構成される超電導コイル製造装置１０Ｂでは、押えローラー２１が斜め下方向に荷重を負荷するため、巻線台１７の回転に合わせて押えローラー２１がガイド部２２ａに沿って移動し、水平方向の位置を変える。すなわち、超電導コイル製造装置１０Ｂでは、巻線台１７の回転に合わせて、押えローラー２１と巻線部３０との接点が水平方向に移動する。
【００５６】
超電導コイル製造装置１０Ｂによれば、押えローラー２１と巻線部３０との接点を水平方向に移動させながら、連続的に超電導テープ線１を巻線することができる。従って、超電導コイル製造装置１０Ｂでは、巻線台１７の回転に合わせて水平方向に移動する超電導テープ線１と巻線部３０との境界部分の移動に追従するように押えローラー２１を移動させることができ、巻枠１６がどの位相にあっても、超電導テープ線１と巻線部３０との境界部分の近傍で超電導テープ線１に塗布された樹脂の余分量をより減少させることができる。
【００５７】
また、超電導コイル製造装置１０Ｂによれば、超電導テープ線１に塗布された樹脂の余分量をより確実に押し出すことができるので、レーストラック形状の超電導コイルを製造する際に、レーストラック形状の直線部におけるターン間の樹脂量増加をより確実に防止することができる。
【００５８】
さらに、超電導コイル製造装置１０Ｂによれば、超電導テープ線１に塗布された樹脂の余分量をより確実に押し出される結果、巻線部３０の占積率が向上するので、設計磁場をより少ない超電導テープ線１で得ることができる。従って、超電導コイル製造装置１０Ｂでは、より低価格な超電導コイルを製造することができる。
【００５９】
すなわち、超電導コイル製造装置１０Ｂによれば、超電導コイル製造装置１０Ａが奏するレーストラック形状の直線部におけるターン間の樹脂量増加防止の効果および超電導コイルの製造コスト低減の効果を超電導コイル製造装置１０Ａよりも高いレベルで実現することができる。
【００６０】
［第３の実施形態］
図８は、本発明の第３の実施形態に係る超電導コイルの製造装置の一例である超電導コイル製造装置１０Ｃの部分構成図である。
【００６１】
超電導コイル製造装置１０Ｃは、線材を供給する供給装置１１を複数具備する点で超電導コイル製造装置１０Ａおよび超電導コイル製造装置１０Ｂと相違するが、その他の点は実質的に相違しない。そこで、本実施形態の説明では、上記相違点を中心に説明し、超電導コイル１０Ａ，１０Ｂと同一の構成要素には同一の符号を付して、説明を省略する。
【００６２】
超電導コイル製造装置１０Ｃは、例えば、超電導コイル製造装置１０Ａや超電導コイル製造装置１０Ｂにおける供給装置１１を少なくとも２台具備しており、２種類の線材を共巻可能に構成される。
【００６３】
例えば、図８に示される超電導コイル製造装置１０Ｃでは、供給装置１１を２台具備しており、一方の供給装置１１からは超電導テープ線１が、他方の供給装置１１からは絶縁体の線材である絶縁線材３２が送り出される。超電導コイル製造装置１０Ｃでは、絶縁線材３２が超電導テープ線１と同様に巻線張力をかけた状態で巻取り装置１４に導かれ、巻取り装置１４において、超電導テープ線１と同時に共巻される。
【００６４】
絶縁線材３２としては、例えば、ポリイミド、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリビニルホルマール、ポリビニルブチラール等の絶縁材料が好適である。
【００６５】
超電導コイル製造装置１０Ｃによれば、絶縁線材３２にかかる巻線張力により、巻線部３０にかかる圧縮力が増加するため、超電導テープ線１に塗布された樹脂の余分量をより減少させることができ、レーストラック形状の超電導コイルを製造する際に、レーストラック形状の直線部におけるターン間の樹脂量増加をより確実に防止することができる。
【００６６】
すなわち、超電導コイル製造装置１０Ａに対して、絶縁線材３２を供給する供給装置１１をさらに具備する超電導コイル製造装置１０Ｃであれば、レーストラック形状の直線部におけるターン間の樹脂量増加防止の効果および超電導コイルの製造コスト低減の効果を超電導コイル製造装置１０Ａよりも高いレベルで実現することができる。
【００６７】
また、超電導コイル製造装置１０Ｂに対して、絶縁線材３２を供給する供給装置１１をさらに具備する超電導コイル製造装置１０Ｃであれば、レーストラック形状の直線部におけるターン間の樹脂量増加防止の効果および超電導コイルの製造コスト低減の効果を超電導コイル製造装置１０Ｂよりも高いレベルで実現することができる。
【００６８】
なお、上述した超電導コイル製造装置１０Ｃは、図８に示される供給装置１１が２台の場合を例に説明した内容であるが、供給装置１１は２台に限らず、３台以上であっても良い。
【００６９】
また、上述の説明は、超電導コイル製造装置１０Ｃを用いて、超電導テープ線１と絶縁線材３２とを共巻することによって超電導コイルを製造する例であるが、超電導テープ線１の周囲に直接絶縁材を被覆した線材を使用すれば、超電導テープ線１と絶縁線材３２とを共巻した場合に製造される超電導コイルと同様のコイルを超電導コイル製造装置１０Ａ，１０Ｂを用いて製造することができる。
【００７０】
超電導テープ線１の被覆の方法としては、例えば、ポリビニルホルマール、ポリビニルブチラールを塗布もしくは接着する方法、またはポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド等の絶縁材からなる非粘着フィルムを重なり部分を設けつつ巻く方法（いわゆるラップ巻きにする方法）がある。
【００７１】
［第４の実施形態］
図９および図１０は、本発明の第４の実施形態に係る超電導コイルの製造方法を説明する説明図である。より詳細には、図９が巻取り装置１４の部分拡大図、図１０が巻取り装置１４の側断面図である。
【００７２】
本実施形態に係る超電導コイルの製造方法は、例えば、超電導コイル製造装置１０Ａ等の本発明の実施形態に係る超電導コイルの製造装置を用いて超電導コイルを製造する方法であり、上述した各実施形態に係る超電導コイルの製造方法に対して、巻枠１６の外周に超電導テープ線１が巻回されてなる巻線部３０の外周において、超電導テープ線１の巻き終わり端部に超電導テープ線１とは別のダミー線３３を巻回して巻線部３０を巻締めする工程をさらに具備する。なお、ダミー線３３は、超電導テープ線１を巻線した後に行われるコイル成形工程において取り除かれる。
【００７３】
ここで、符号３４は、超電導テープ線１とダミー線３３との接合部であり、超電導テープ線１とダミー線３３とは、例えば、ハンダ等のろう材によって接合される。巻線部３０の巻締めに使用されるダミー線３３としては、例えば、銅、ステンレス、アルミ等の金属線材が好適である。
【００７４】
このように、本実施形態に係る超電導コイルの製造方法によれば、超電導テープ線１とは別のダミー線３３を巻回して巻線部３０を巻締めする工程をさらに具備するので、巻線部３０がダミー線３３によって巻き締められ、巻線部３０に作用する圧縮力をより高めることができる。
【００７５】
すなわち、本実施形態に係る超電導コイルの製造方法によれば、巻線部３０を巻締めしない方法と比較して、超電導テープ線１に塗布された樹脂の余分量をさらに低減することができるので、レーストラック形状の超電導コイルの直線部におけるターン間の樹脂量増加を防止することができる。
【００７６】
また、本実施形態に係る超電導コイルの製造方法によれば、巻線部３０を巻締めしない方法と比較して、超電導テープ線１に塗布された樹脂の余分量がより確実に押し出される結果、巻線部３０の占積率が向上するので、設計磁場をより少ない超電導テープ線１で得ることができる。従って、本実施形態に係る超電導コイルの製造方法によれば、巻線部３０を巻締めしない方法と比べて超電導コイルを製造する際のコストをより低く抑えることができる。
【００７７】
以上、超電導コイル製造装置１０Ａ〜１０Ｃ、超電導コイル製造装置１０Ａ〜１０Ｃを用いて行う超電導コイルの製造方法、ならびに当該製造方法を使用して製造される超電導コイルによれば、巻線台１７の上に支持固定される巻枠１６が点Ｏを中心にして回転することによって、巻線部３０の外周面の上下方向の位置が移動しても、スライドガイド２２によって、押えローラー２１は連動してスライド移動するので、回転を停止させることなく、連続的に超電導テープ線１を巻線することができる。
【００７８】
すなわち、形状が複雑な超電導コイルを製造する際においても、巻線台１７が回転したまま連続的に樹脂を押し出す工程を行うことができる結果、連続的な超電導テープ線１の巻線が可能となるので、製造工数の増加を抑えることができ、より低価格な超電導コイルを製造することができる。
【００７９】
また、超電導コイル製造装置１０Ａ〜１０Ｃ、超電導コイル製造装置１０Ａ〜１０Ｃを用いて行う超電導コイルの製造方法、ならびに当該製造方法を使用して製造される超電導コイルによれば、超電導テープ線１に塗布された樹脂の余分量を押えローラー２１によってしっかりと押し出すことができる結果、ターン間の樹脂の余分量の増加が抑えられ、巻線部３０の占積率が向上し、設計磁場をより少ない超電導テープ線１で得ることができるので、より低価格な超電導コイルを製造することができる。
【００８０】
なお、本明細書において、幾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、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではない。すなわち、実施段階では、上述した実施例以外にも様々な形態で実施す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、追加、置き換え、変更を行なうことができる。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ともに、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。
【符号の説明】
【００８１】
１…超電導テープ線（薄膜超電導線材）、２…テープ基板、３…中間層、４…超電導層、５…安定化層、６…配向層、７…保護層、１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ…超電導コイル製造装置、１１…供給装置、１２…テンション装置、１３…含浸槽、１４…巻取り装置、１６…巻枠、１６ａ…（巻枠１６の）フランジ、１７…巻線台、２０…回転機、２１…押えローラー、２１ａ…（押えローラー２１の）軸部、２２…スライドガイド、２２ａ…ガイド部、２５…錘、２６…土台、２７…固着具（ビス）、２８…プーリー、２９…巻枠、２９ａ…（巻枠２９の）フランジ、３０…巻線部、３２…絶縁線材、３３…ダミー線、３４…接合部（ハンダ）、Ｏ…回転の中心点。
【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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