(57)【要約】【課題】電磁力を受けたときにその電磁力がビスマス系酸化物の超電導体に及ぶことを抑制することができ、優れた超電導特性を維持することができる超電導パンケーキコイル装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】シングルパンケーキコイル１２は、展伸性を有する金属材料のシース層中にビスマス系酸化物の超電導体が分散されて形成されたテープ状の超電導線材１１が巻回されて形成される。このシングルパンケーキコイル１２には熱硬化性樹脂が含浸されるとともに、熱硬化性樹脂が含浸されたシングルパンケーキコイル１２は少なくとも支持板１３と外周枠１４とを有するケース１５内に非拘束状態で収容されてシングルパンケーキコイル装置１０が構成される。前記支持板１３及び外周枠１４は繊維強化樹脂又は絶縁被覆が施された金属により形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
展伸性を有する金属材料のシース層中にビスマス系酸化物の超電導体が分散されて形成されたテープ状の超電導線材を巻回して形成された超電導パンケーキコイルが熱硬化性樹脂で含浸されるとともに、熱硬化性樹脂が含浸された超電導パンケーキコイルは少なくとも支持板と外周枠とを有するケース内に非拘束状態で支持されていることを特徴とする超電導パンケーキコイル装置。
【請求項２】
前記支持板及び外周枠は繊維強化樹脂又は絶縁被覆が施された金属により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の超電導パンケーキコイル装置。
【請求項３】
前記ケースは、支持される超電導パンケーキコイルの内周に位置する内周枠を備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の超電導パンケーキコイル装置。
【請求項４】
前記支持板と外周枠とは連結部材により固定されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の超電導パンケーキコイル装置。
【請求項５】
前記ケースは、支持板に対向する天板を有し、該天板と外周枠とは連結部材により固定されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の超電導パンケーキコイル装置。
【請求項６】
前記ビスマス系酸化物の超電導体は、Ｂｉ２２２３又はＢｉ２２１２であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の超電導パンケーキコイル装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の超電導パンケーキコイル装置の製造方法であって、
展伸性を有する金属材料のシース層中にビスマス系酸化物の超電導体が分散されて形成されたテープ状の超電導線材を巻回して形成された超電導パンケーキコイルに熱硬化性樹脂を含浸した後、熱硬化性樹脂が含浸された超電導パンケーキコイルを、少なくとも支持板と外周枠とを有するケース内に支持することを特徴とする超電導パンケーキコイル装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビスマス系酸化物の超電導体を有するテープ状の超電導線材を巻回して形成されたコイルにより構成され、電磁力等が作用しても十分に耐え得る機械的強度を保持することができ、優れた超電導特性を維持することができる超電導パンケーキコイル装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビスマス系酸化物の超電導体による超電導線材は、通電特性等の超電導特性に優れるとともに、長尺化が容易で、生産性が良好であることから、超電導パンケーキコイルとしての利用が望まれている。しかしながら、このビスマス系酸化物の超電導体による超電導線材は、ビスマス系酸化物の超電導体が分散されるシース層を形成する金属材料として柔らかい銀や銀合金が使用されているため、機械的強度が小さく、電磁力等が超電導パンケーキコイルに作用したとき耐性が不十分であり、超電導特性が低下するという欠点があった。
【０００３】
そこで、超電導特性の低下を抑制する超電導パンケーキコイルが例えば特許文献１に記載されている。すなわち、当該超電導パンケーキコイルは、金属基板の表面に中間層及びイットリウム等の希土類酸化物による酸化物超電導層を順次形成したテープ状の高温超電導線材が巻回されることにより形成され、軸方向中心を貫通する空間を有している。そして、そのコイルの軸方向の一対の端面を形成する巻線側面部の少なくとも一部がエポキシ樹脂層等の樹脂層で被覆されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２６７８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献１に記載されている従来構成の超電導パンケーキコイルにおいて、超電導線材は金属基板の表面に中間層及び酸化物超電導層が順に層状に形成されて構成されている。このため、超電導パンケーキコイルを高磁場マグネット等として使用したとき、高磁場に基づく電磁力（フープ力）が超電導パンケーキコイルに作用して超電導線材にひずみが発生したり、超電導線材の各層間に剥離が生じたりする。その結果、酸化物超電導層に剥離力が働き、酸化物超電導体の機能が阻害され、超電導パンケーキコイルは超電導特性を維持することができなくなるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的とするところは、電磁力を受けたときにその電磁力がビスマス系酸化物の超電導体に及ぶことを抑制することができ、優れた超電導特性を維持することができる超電導パンケーキコイル装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明の超電導パンケーキコイル装置は、展伸性を有する金属材料のシース層中にビスマス系酸化物の超電導体が分散されて形成されたテープ状の超電導線材を巻回して形成された超電導パンケーキコイルが熱硬化性樹脂で含浸されるとともに、熱硬化性樹脂が含浸された超電導パンケーキコイルは少なくとも支持板と外周枠とを有するケース内に非拘束状態で支持されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明の超電導パンケーキコイル装置は、請求項１に係る発明において、前記支持板及び外周枠は繊維強化樹脂又は絶縁被覆が施された金属により形成されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明の超電導パンケーキコイル装置は、請求項１又は請求項２に係る発明において、前記ケースは、支持される超電導パンケーキコイルの内周に位置する内周枠を備えていることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明の超電導パンケーキコイル装置は、請求項１から請求項３のいずれか一項に係る発明において、前記支持板と外周枠とは連結部材により固定されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明の超電導パンケーキコイル装置は、請求項１から請求項４のいずれか一項に係る発明において、前記ケースは、支持板に対向する天板を有し、該天板と外周枠とは連結部材により固定されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項６に記載の発明の超電導パンケーキコイル装置は、請求項１から請求項５のいずれか一項に係る発明において、前記ビスマス系酸化物の超電導体は、Ｂｉ２２２３又はＢｉ２２１２であることを特徴とする。
【００１３】
請求項７に記載の発明の超電導パンケーキコイルの製造方法は、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の超電導パンケーキコイル装置の製造方法であって、展伸性を有する金属材料のシース層中にビスマス系酸化物の超電導体が分散されて形成されたテープ状の超電導線材を巻回して形成された超電導パンケーキコイルに熱硬化性樹脂を含浸した後、熱硬化性樹脂が含浸された超電導パンケーキコイルを、少なくとも支持板と外周枠とを有するケース内に支持することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の超電導パンケーキコイル装置によれば、電磁力を受けたときにその電磁力がビスマス系酸化物の超電導体に及ぶことを抑制することができ、優れた超電導特性を維持することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態のシングルパンケーキコイル装置を示す図であって、（ａ）はシングルパンケーキコイルを、底板と外周枠とを有するケース内に収容する状態を示す分解斜視図、（ｂ）はケース内に収容されたシングルパンケーキコイルに天板を被せる状態を示す分解斜視図。
【図２】シングルパンケーキコイルを示す平面図。
【図３】ビスマス系酸化物の超電導体がシース層内に分散されて形成された超電導線材を示す断面図。
【図４】（ａ）〜（ｅ）はビスマス系酸化物の超電導体がシース層内に分散されて形成された超電導線材の製造工程を順に示す説明図。
【図５】第２実施形態のダブルパンケーキコイル装置を示す図であって、（ａ）はダブルパンケーキコイルに外周枠を装着する状態を示す分解斜視図、（ｂ）は外周枠が装着されたダブルパンケーキコイルに底板と天板を接合する状態を示す分解斜視図。
【図６】実施例１におけるシングルパンケーキコイル装置の超電導特性を示し、電流と電圧との関係を示すグラフ。
【図７】実施例１におけるシングルパンケーキコイル装置に外部磁場を印加した状態の通電試験結果を示し、電流と電圧との関係を示すグラフ。
【図８】実施例２におけるダブルパンケーキコイル装置に通電したときの電流と電圧との関係を示すグラフ。
【図９】実施例２におけるダブルパンケーキコイル装置に外部磁場を印加した状態の通電試験結果を示し、電流と電圧との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１実施形態）
以下、超電導パンケーキコイル装置をシングルパンケーキコイル装置に具体化した第１実施形態に関し、図１〜図４に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、超電導パンケーキコイル装置としてのシングルパンケーキコイル装置１０は、テープ状の超電導線材１１が１段に巻回されて形成されたシングルパンケーキコイル１２が支持板１３と外周枠１４とを有するケース１５内に非拘束状態で支持されるとともに、天板１６が被せられて構成されている。前記外周枠１４は円筒状をなし、円板状の支持板１３の外周部において接着剤、ボルト等の連結部材により一体化されている。また、天板１６も円板状に形成され、外周枠１４に対して接着剤、ボルト等の連結部材により一体化されている。
【００１８】
前記支持板１３はシングルパンケーキコイル１２を載せて支持するようになっており、外周枠１４はシングルパンケーキコイル１２が高磁場による電磁力（フープ力）を受けたときにシングルパンケーキコイル１２の拡径を抑えるようになっている。また、支持板１３及び天板１６は外周枠１４を補強し、その動きを規制することにより、シングルパンケーキコイル１２の拡径を強固に抑制できるようになっている。
【００１９】
図１（ｂ）に示すように、前記シングルパンケーキコイル１２の内周端及び外周端には、板状をなす一対の電極１７ａ、１７ｂが接続され、天板１６に設けられた一対の挿通孔１８に挿通されて天板１６上に突出するようになっている。
【００２０】
図２に示すように、前記シングルパンケーキコイル１２はテープ状の超電導線材１１が円環状に巻回されて構成されている。この場合、図２の二点鎖線に示すように、シングルパンケーキコイル１２よりも小さい直径を有する内周枠１９を用意し、その内周枠１９に超電導線材１１を巻き付けるようにしてシングルパンケーキコイル１２を形成することも可能である。この内周枠１９を用いることにより、超電導線材１１の巻回を容易に行うことができるとともに、シングルパンケーキコイル装置１０を液体ヘリウム、液体窒素等で冷却する際に超電導線材１１が損傷を受けないように保護することができる。
【００２１】
このシングルパンケーキコイル１２は熱硬化性樹脂で含浸され、超電導線材１１が巻回された状態で一体的に形成されている。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等が用いられる。シングルパンケーキコイル１２に熱硬化性樹脂を含浸させる場合には、例えばシングルパンケーキコイル１２を密閉された真空容器内に収容し、真空容器内を減圧（真空）にして脱気しながら熱硬化性樹脂を注入し、シングルパンケーキコイル１２全体に含浸させ、その後常温で又は加熱により熱硬化性樹脂が硬化される。
【００２２】
前記支持板１３、外周枠１４、内周枠１９及び天板１６は、繊維強化樹脂又は絶縁被覆が施された金属により形成される。繊維強化樹脂（ＦＲＰ）としては、ガラス繊維強化樹脂（ＧＦＲＰ）、炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）等が用いられる。絶縁被覆された金属としては、樹脂被覆されたステンレス鋼等が用いられる。
【００２３】
図３に示すように、前記テープ状の超電導線材１１は、ビスマス系酸化物の超電導体２０が展伸性を有する金属材料のシース層２１中に分散されて構成されている。このビスマス系酸化物の超電導体２０は、超電導線材１１の製造時に圧延したとき結晶が一方向に並びやすく、通電特性を良好に発現することができる。この超電導体２０が展伸性を有する金属材料のシース層２１で被覆されることにより、超電導線材１１を良好に変形させることができる。
【００２４】
ビスマス系酸化物の超電導体２０は、ビスマス（Ｂｉ）を含む酸化物により形成される超電導物質であり、例えばＢｉ２２２３すなわちＢｉ２Ｓｒ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏ１０−α（αは０〜０．１５）、Ｂｉ２２１２すなわちＢｉ２Ｓｒ２ＣａＣｕ２Ｏ８−α（αは０〜０．１５）等が用いられる。シース層２１を形成する展伸性を有する金属材料としては、銀、銀合金等が挙げられる。これらの金属材料は、軟かく、伸びが良く、曲げ加工を容易に行うことができる。
【００２５】
次に、テープ状をなすビスマス系の超電導線材１１の製造方法について説明する。
図４（ａ）に示すように、銀又は銀合金製のセグメント用パイプ２２内に超電導体２０の粉末を充填する。続いて、図４（ｂ）に示すように、前記超電導体２０の粉末が充填されたセグメント用パイプ２２をダイス２３に通して単芯伸線２４を作製する。図４（ｃ）に示すように、得られた単芯伸線２４を銀又は銀合金製の外皮用パイプ２５内に多数嵌め込む。次いで、図４（ｄ）に示すように、単芯伸線２４が嵌め込まれた外皮用パイプ２５をダイス２３に通して絞り、多芯伸線２６を作製する。
【００２６】
その後、図４（ｅ）に示すように、前記多芯伸線２６を上下一対の圧延ローラ２７ａ、２７ｂ間に通して一次圧延し、一次圧延体２８を成形する。得られた一次圧延体２８を一次焼結する。一次焼結された一次圧延体２８をさらに前記圧延ローラ２７ａ、２７ｂ間に通して二次圧延し、二次圧延体を成形する。最後に、二次圧延体を二次焼結することにより、テープ状の超電導線材１１を得ることができる。
【００２７】
次に、前記シングルパンケーキコイル装置１０の製造方法について説明する。
図２に示すように、円筒状に形成された内周枠１９の外周に、テープ状の超電導線材１１をその一端から所定の巻数で巻回した後、内周枠１９を取り除く。続いて、図１（ａ）に示すように、支持板１３の外周に外周枠１４が固定されたケース１５内にシングルパンケーキコイル１２を収容する。このとき、シングルパンケーキコイル１２はケース１５内に非拘束状態で支持され、シングルパンケーキコイル１２の外周面と外周枠１４の内周面との間にはわずかの隙間が形成される。
【００２８】
次いで、図１（ｂ）に示すように、ケース１５内にシングルパンケーキコイル１２が収容された状態で、外周枠１４上に天板１６を被せ、その天板１６を外周枠１４に固定する。このとき、シングルパンケーキコイル１２の内端部及び外端部に設けられた一対の電極１７ａ、１７ｂを天板１６の挿通孔１８にそれぞれ挿通して天板１６から突出させる。このようにして、ケース１５によりシングルパンケーキコイル１２が補強されたシングルパンケーキコイル装置１０が速やかに作製される。
【００２９】
次に、上記のように構成された第１実施形態のシングルパンケーキコイル装置１０について作用を説明する。
さて、第１実施形態のシングルパンケーキコイル装置１０を高磁場マグネット等として使用する場合には、シングルパンケーキコイル１２に通電して発生した高磁場に基づいてシングルパンケーキコイル１２の接線方向（周方向）にフープ力（引張応力）が作用し、そのフープ力がシングルパンケーキコイル１２を拡げるように働く。
【００３０】
このとき、シングルパンケーキコイル１２の外周部には外周枠１４が配置されていることから、フープ力によってシングルパンケーキコイル１２が拡径しようとしたときシングルパンケーキコイル１２の外周面が外周枠１４に当たり、そのフープ力が外周枠１４に受け止められる。また、シングルパンケーキコイル１２はケース１５に対して非拘束状態で収容されていることから、シングルパンケーキコイル１２の動きは拘束されず、シングルパンケーキコイル１２にフープ力による反力が作用するおそれが回避される。
【００３１】
その上、外周枠１４には支持板１３及び天板１６が連結され、一体化されていることから、外周枠１４の形状が頑丈に保持される。このため、シングルパンケーキコイル１２にフープ力が作用して拡径しようとする力が働いても、外周枠１４がその力を十分に受け止めることができ、超電導線材１１にその力が及ぶことを防止することができる。
【００３２】
加えて、シングルパンケーキコイル１２にはエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂が含浸されていることから、超電導線材１１間の動きが規制され、シングルパンケーキコイル１２がフープ力を受けたとき、その力がビスマス系酸化物の超電導体２０に及ぶことが回避される。
【００３３】
その結果、超電導線材１１の引張ひずみを限界ひずみ量よりも小さくすることができ、通電特性を維持することができる。言い換えれば、シングルパンケーキコイル１２はその形状を保持することができ、電磁力の影響を極力回避することができ、超電導特性を良好に発現することができる。
【００３４】
以上詳述した第１実施形態によって得られる効果を以下にまとめて記載する。
（１）この第１実施形態のシングルパンケーキコイル装置１０においては、ビスマス系のシングルパンケーキコイル１２が熱硬化性樹脂で含浸され、そのシングルパンケーキコイル１２は少なくとも支持板１３と外周枠１４とを有するケース１５内に非拘束状態で支持されている。このため、シングルパンケーキコイル１２に作用する電磁力の一部が外周枠１４に分担して受承されて軽減され、シングルパンケーキコイル１２の機能は電磁力の有無に拘らず良好に発揮される。
【００３５】
従って、第１実施形態のシングルパンケーキコイル装置１０によれば、簡易な構成で、電磁力を受けたときにその電磁力がビスマス系酸化物の超電導体２０に及ぶことを抑制することができ、優れた超電導特性を維持することができるという効果を奏する。
（２）前記支持板１３及び外周枠１４は繊維強化樹脂又は絶縁被覆が施された金属により形成されている。このため、支持板１３及び外周枠１４は高い強度及び剛性を発揮することができ、電磁力に対する十分な抵抗性を発揮することができる。
（３）前記ケース１５は、収容されるシングルパンケーキコイル１２の内周に位置する内周枠１９を備えていることにより、超電導線材１１を内周枠１９の周りに巻回することにより、容易にシングルパンケーキコイル１２を形成することができる。さらに、シングルパンケーキコイル１２を液体ヘリウム、液体窒素等で冷却する際に、内周枠１９が冷却による応力を受け止めることができ、ビスマス系酸化物の超電導体２０による機能を良好に維持することができる。
（４）前記支持板１３と外周枠１４とは連結部材により固定されている。そのため、支持板１３により外周枠１４を補強することができ、外周枠１４の動きを一層効果的に規制することができる。
（５）前記ケース１５は、支持板１３に対向する天板１６を有し、該天板１６と外周枠１４とは連結部材により固定されている。このため、天板１６により外周枠１４を頑丈に補強することができ、外周枠１４の動きをさらに一層効果的に規制することができる。
（６）前記ビスマス系酸化物の超電導体２０は、Ｂｉ２２２３又はＢｉ２２１２である。このため、シングルパンケーキコイル１２はビスマス系酸化物の超電導体２０に基づいて、優れた通電特性を発揮することができる。
（７）前記シングルパンケーキコイル装置１０の製造方法は、ビスマス系の超電導線材１１を巻回して形成されたシングルパンケーキコイル１２に熱硬化性樹脂を含浸した後、該シングルパンケーキコイル１２を、支持板１３の外周に外周枠１４を有するケース１５内に支持するものである。従って、この製造方法によれば、簡単な操作で、速やかにシングルパンケーキコイル装置１０を効率良く製造することができる。
（第２実施形態）
次に、超電導パンケーキコイル装置をダブルパンケーキコイル装置に具体化した第２実施形態に関し、図５に基づいて説明する。なお、この第２実施形態では、主に第１実施形態とは異なる部分について説明する。
【００３６】
図５（ａ）、（ｂ）に示すように、ダブルパンケーキコイル装置３０を構成するダブルパンケーキコイル３１は、熱硬化性樹脂が含浸された超電導線材１１が内周枠１９の周りに巻回されて形成されたコイル３１ａ、３１ｂが支持板１３を介して上下２段に積層されて構成されている。各段のコイル３１ａ、３１ｂの外周にはそれぞれ外周枠１４ａ、１４ｂが配置されるようになっている。
【００３７】
図５（ｂ）に示すように、下段の外周枠１４ｂ及び内周枠１９の下面には底板３２が接着剤により接合されるとともに、上段の外周枠１４ａ及び内周枠１９の上面には天板１６が接着剤により接合されるようになっている。なお、外周枠１４ａ、１４ｂ及び内周枠１９と底板３２及び天板１６との連結は、連結部材としてのボルト、ビス等を用いる方法であっても差し支えない。
【００３８】
次に、このダブルパンケーキコイル装置３０の製造方法について説明する。
図５（ａ）に示すように、支持板１３が連結された内周枠１９に対し、１本のテープ状をなす超電導線材１１の中央部を中心にして上下２段に反対方向に巻き付ける。すなわち、上段のコイル３１ａは上方から見て反時計方向に巻回し、下段のコイル３１ｂは上方から見て時計方向に巻回する。なお、支持板１３には図示しない貫通孔が設けられ、その貫通孔を超電導線材１１が通るようになっている。また、内周枠１９に対する超電導線材１１の巻き付け方向は、上記とは逆方向であってもよい。
【００３９】
そして、各段において超電導線材１１を所定方向へ巻回することにより、支持板１３の上下両面にコイル３１ａ、３１ｂが形成される。次いで、両コイル３１ａ、３１ｂに熱硬化性樹脂を含浸する。続いて、各段のコイル３１ａ、３１ｂの外周にそれぞれ外周枠１４ａ、１４ｂを配置し、各外周枠１４ａ、１４ｂを支持板１３に接合する。
【００４０】
その後、図５（ｂ）に示すように、外周枠１４ａ、１４ｂ及び内周枠１９に対して底板３２及び天板１６を接着剤で接着して固定する。このようにして、ダブルパンケーキコイル装置３０を得ることができる。なお、底板３２及び天板１６を取付ける前に、内周枠１９を支持板１３から取り外してもよい。
【００４１】
次に、以上のように説明したダブルパンケーキコイル装置３０の作用を説明する。
さて、第２実施形態のダブルパンケーキコイル装置３０を高磁場マグネット等として用いる場合には、発生する高磁場に基づいてダブルパンケーキコイル３１を拡げる方向にフープ力が作用する。このとき、上下のコイル３１ａ、３１ｂの外周部にはそれぞれ外周枠１４ａ、１４ｂが配置されていることから、フープ力によってコイル３１ａ、３１ｂが拡径しようとしたときコイル３１ａ、３１ｂの外周面がそれぞれ外周枠１４ａ、１４ｂに当たり、そのフープ力が受け止められる。
【００４２】
さらに、上段の外周枠１４ａには支持板１３及び天板１６が固定され、下段の外周枠１４ｂには支持板１３及び底板３２が固定されていることから、両段の各外周枠１４ａ、１４ｂの形状が頑丈に保持される。そのため、ダブルパンケーキコイル３１にフープ力が作用して拡径力が働いても、外周枠１４ａ、１４ｂがその拡径力を十分に受承することができ、超電導線材１１にその力が及ぶことを抑制することができる。従って、ダブルパンケーキコイル３１はその形状を保持することができ、フープ力の影響を極力軽減できて優れた超電導特性を維持することができる。
【実施例】
【００４３】
次に、実施例を挙げて前記実施形態をさらに具体的に説明する。
（実施例１）
シース層２１を形成する金属材料として銀合金を用い、超電導体２０のビスマス系酸化物としてＢｉ２２２３を用い、第１実施形態の製造方法で幅４．２ｍｍ、厚さ０．２３ｍｍ、長さ５０ｍの超電導線材１１を調製した。この超電導線材１１に絶縁テープとして厚さ２５μｍのポリイミドテープ（カプトンテープ）を巻き付けて（ラップ巻き）、超電導線材１１の外周を電気的に絶縁した。得られた超電導線材１１を直径１００ｍｍの内周枠１９に巻いて、内径１００ｍｍ、外径１８４ｍｍのシングルパンケーキコイル１２を作製した。このシングルパンケーキコイル１２を真空容器内に収容した後、減圧下にエポキシ樹脂を注入してシングルパンケーキコイル１２に含浸させた。エポキシ樹脂の含浸後に、内周枠１９を取り除いた。なお、超電導線材１１の両端部はエポキシ樹脂を含浸させることなく、そのシース層２１と銅製の電極１７ａ、１７ｂとをはんだ接合した。
【００４４】
次いで、図１（ａ）に示すように、内径１８５ｍｍ、外径２１０ｍｍ及び高さ６ｍｍのＧＦＲＰ製の外周枠１４と直径２１０ｍｍ、厚さ２．５ｍｍのＧＦＲＰ製の支持板１３とよりなるケース１５内にエポキシ樹脂を含浸させたシングルパンケーキコイル１２を収容した。続いて、図１（ｂ）に示すように、上記支持板１３と同じ大きさ、材質の天板１６を外周枠１４に対してエポキシ樹脂で接着し、シングルパンケーキコイル装置１０を得た。このとき、一対の電極１７ａ、１７ｂを天板１６の挿通孔１８に挿通した。
【００４５】
次に、シングルパンケーキコイル装置１０を真空槽内に移し、伝導冷却により７７Ｋまで冷却した。そしてその温度において、外部磁場なしでシングルパンケーキコイル１２に通電し、常法に従って電流（Ａ）−電圧（μＶ）特性を測定した。その結果を図６に示した。この図６の結果より、電流値が６０Ａ程度まで超電導特性が維持されており、シングルパンケーキコイル１２の特性から考えられる通電特性を示した。
【００４６】
続いて、このシングルパンケーキコイル１２を液体窒素（沸点７７Ｋ）中に浸漬して急冷した後、シングルパンケーキコイル１２に上記と同様にして通電し、電流−電圧特性を測定した。その結果、急冷の場合にも前記伝導冷却の場合と同様の超電導特性を示した。従って、実施例１のシングルパンケーキコイル装置１０は、冷却によって発生する応力に対して強い耐性を有していることが明らかになった。
【００４７】
次に、シングルパンケーキコイル装置１０を２０Ｋに冷却し、５Ｔの外部磁場を印加した状態で通電試験を行い、その結果を図７に示した。この図７に示したように、３０５Ａ通電しても超電導特性が維持され、異常な電圧を発生することはなかった。電磁力の計算によれば、シングルパンケーキコイル１２に最大で約８０ＭＰａ程度の電磁力が作用することになるが、この実施例１のシングルパンケーキコイル装置１０は優れた超電導特性を発揮することができた。なお、この通電試験を複数回繰り返しても、優れた超電導特性は維持された。
（実施例２）
実施例１に示したビスマス系の超電導線材１１を用いてダブルパンケーキコイル３１を製作した。すなわち、図５（ａ）に示すように、この超電導線材１１を１回巻く毎にエポキシ樹脂を塗布し、超電導線材１１間の絶縁を図りながら巻回してダブルパンケーキコイル３１を形成した。このダブルパンケーキコイル３１は、内径１００ｍｍ、外径１４０ｍｍであり、内周枠１９及び支持板１３は厚さ２．５ｍｍのＧＦＲＰ製であった。また、図５（ｂ）に示す電極１７ａ（１７ｂ）は銅製で、エポキシ樹脂が塗布されていない超電導線材１１の端部のシース層２１とはんだ接合した。
【００４８】
そして、図５（ａ）に示すように、支持板１３の上下にＧＦＲＰ製の外周枠１４ａ、１４ｂを取付け、支持板１３、外周枠１４ａ、１４ｂ及び電極１７ａ、１７ｂをエポキシ樹脂で互いに接着した。続いて、ダブルパンケーキコイル３１を真空容器内に収容し、支持板１３より上部側のコイル３１ａにエポキシ樹脂を注入して真空含浸した後、支持板１３より下部側のコイル３１ｂにエポキシ樹脂を注入して真空含浸した。
【００４９】
次いで、図５（ｂ）に示すように、ＧＦＲＰ製の底板３２及び天板１６を、外周枠１４ａ、１４ｂ及び内周枠１９に対してエポキシ樹脂で接着してダブルパンケーキコイル装置３０を得た。このダブルパンケーキコイル装置３０を真空槽内に移し、伝導冷却により７７Ｋまで冷却した。ダブルパンケーキコイル３１はエポキシ樹脂が含浸されて一体化されていることから、ダブルパンケーキコイル３１内の温度差は３Ｋ以内であった。そして、７７Ｋ、外部磁場なしでダブルパンケーキコイル３１に通電し、常法に従って電流（Ａ）−電圧（μＶ）特性を測定した。その結果を図８に示した。この図８の結果より、電流値が４３Ａ程度まで超電導特性が維持されており、実施例２のダブルパンケーキコイル３１の特性から考えられる通電特性を示した。
【００５０】
次に、ダブルパンケーキコイル装置３０を２０Ｋに冷却し、５Ｔの外部磁場を印加した状態で通電試験を行い、その結果を図９に示した。この図９に示したように、３０５Ａ通電しても超電導特性が維持され、異常な電圧を発生することはなかった。電磁力の計算によれば、ダブルパンケーキコイル３１に最大で約１００ＭＰａ程度の電磁力が働くことになるが、この実施例２のダブルパンケーキコイル装置３０は優れた超電導特性を発揮することができた。なお、この通電試験を複数回繰り返しても、優れた超電導特性は維持された。
【００５１】
なお、前記各実施形態を次のように変更して具体化することも可能である。
・  前記実施例１のシングルパンケーキコイル装置１０を構成するケース１５として、天板１６を省略して構成してもよい。また、実施例２のダブルパンケーキコイル装置３０を構成するケース１５として、底板３２、天板１６及び内周枠１９を省略して構成してもよい。
【００５２】
・  前記実施例１の支持板１３を、実施例２の底板３２のように、シングルパンケーキコイル１２を収容可能な円環状に形成してもよい。
・  前記シングルパンケーキコイル１２又はダブルパンケーキコイル３１のコイル形状を、その用途に応じて平面楕円形状の筒体、平面三角形状の筒体等に変更してもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１０…超電導パンケーキコイル装置としてのシングルパンケーキコイル装置、１１…超電導線材、１２…超電導パンケーキコイルとしてのシングルパンケーキコイル、１３…支持板、１４、１４ａ、１４ｂ…外周枠、１５…ケース、１６…天板、１９…内周枠、２０…超電導体、２１…シース層、３０…超電導パンケーキコイル装置としてのダブルパンケーキコイル装置、３１…超電導パンケーキコイルとしてのダブルパンケーキコイル。
【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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