(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化物超電導体を用いた超電導コイルであって、
帯状形状を有する第１の超電導線材が巻き回されることによって形成された内周部と、
帯状形状を有する第２の超電導線材が前記内周部の周りに巻き回されることによって形成された外周部と、
前記内周部および前記外周部の間において前記第１および第２の超電導線材を溶接によって互いに接合する溶接部とを備え、
前記第１の超電導線材は前記第２の超電導線材に比して強度が大きく、前記第２の超電導線材は前記第１の超電導線材に比して薄く、
巻き回し軸から見て、前記外周部の全周囲が前記内周部の外側に位置している、超電導コイル。
【請求項２】
前記溶接部によって互いに接合された第１および第２の超電導線材は、直線部および曲線部を有するレーストラック形状をなすように巻き回されており、前記溶接部の少なくとも一部は前記曲線部に位置している、請求項１に記載の超電導コイル。
【請求項３】
前記溶接部は前記曲線部にのみ位置している、請求項２に記載の超電導コイル。
【請求項４】
前記溶接部の長さは２ｃｍ以上である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の超電導コイル。
【請求項５】
前記第１の超電導線材の帯状形状の幅が前記第２の超電導線材の帯状形状の幅よりも大きいことによって、前記内周部および前記外周部が段差をなしており、
前記段差を埋めるスペーサ部をさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の超電導コイル。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の超電導コイルと、
前記超電導コイルを収める断熱容器と、
前記超電導コイルに接続された電源とを備える、超電導マグネット。
【請求項７】
酸化物超電導体を用いた超電導コイルの製造方法であって、
帯状形状を有する第１の超電導線材を巻き回すことによって内周部を形成する工程と、
前記内周部を形成する工程の後に、前記第１の超電導線材および帯状形状を有する第２の超電導線材を溶接によって互いに接合する工程と、
前記第１および第２の超電導線材を接合する工程の後に、前記第２の超電導線材を前記内周部の周りに巻き回すことによって外周部を形成する工程とを備え、
前記第１の超電導線材は前記第２の超電導線材に比して強度が大きく、前記第２の超電導線材は前記第１の超電導線材に比して薄く、
巻き回し軸から見て、前記外周部の全周囲が前記内周部の外側に位置している、超電導コイルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導コイル、超電導マグネット、および超電導コイルの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００８−１５３３７２号公報によれば、帯状形状を有するビスマス系超電導線材が巻き回されることによって形成された超電導コイルが開示されている。超電導線材は、直線部および円弧部を有するレーストラック形状をなすように巻き回されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１５３３７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
超電導コイルの製造中または使用中に超電導線材に過度の応力が加わると、超電導線材が損傷を受けることで超電導コイルの信頼性が低下し得る。たとえば、超電導コイルの製造において超電導線材が巻芯周りに巻き回される際に、巻き始めの部分、すなわち内周部は、その曲率半径が巻き終わり部分に比して小さくなることから損傷を受けやすい。このような損傷を避けるには、超電導線材の厚さを厚くすることでその強度を大きくすればよい。しかし、通常、超電導コイルは所定の巻数を有する必要があり、その場合、超電導線材が厚くなると超電導コイルが大きくなってしまう。このように、所定の巻数を有する超電導コイルにおいて、超電導コイルの信頼性と小型化との間にはトレードオフの関係があった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、所定の巻数を有する超電導コイルにおいて、高い信頼性を確保しつつ超電導コイルを小さくすることができる、超電導コイルと、超電導マグネットと、超電導コイルの製造方法とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の超電導コイルは、酸化物超電導体を用いたものであって、内周部と、外周部と、溶接部とを有する。内周部は、各々が帯状形状を有する第１および第２の超電導線材の一方が巻き回されることによって形成されている。外周部は、第１および第２の超電導線材の他方が内周部の周りに巻き回されることによって形成されている。溶接部は、内周部および外周部の間において第１および第２の超電導線材を溶接によって互いに接合している。第１の超電導線材は第２の超電導線材に比して強度が大きい。第２の超電導線材は第１の超電導線材に比して薄い。
【０００７】
本発明の超電導コイルによれば、内周部および外周部のうち、より強度が必要な方を第１の超電導線材によって形成しつつ、より強度が必要でない方を第２の超電導線材によって形成することができる。すなわち、より強度が必要な部分を強度の大きな超電導線材で形成しつつ、より強度が必要でない部分を薄い超電導線材によって形成することができる。よって所定の巻数を有する超電導コイルにおいて、高い信頼性を確保しつつ超電導コイルを小さくすることができる。
【０００８】
内周部は、第１の超電導線材が巻き回されることによって形成されてもよい。また外周部は、第２の超電導線材が巻き回されることによって形成されてもよい。
【０００９】
これにより、外周部に比して小さな曲率直径で巻き回される内周部が、強度の大きな超電導線材によって形成される。よって、曲率直径が小さいことに起因して生じる超電導線材の損傷を抑制することができる。
【００１０】
溶接部によって互いに接合された第１および第２の超電導線材は、直線部および曲線部を有するレーストラック形状をなすように巻き回されていてもよい。また溶接部の少なくとも一部は曲線部に位置していてもよい。
【００１１】
これにより溶接部の少なくとも一部は、超電導コイルの製造の際に、曲線部に位置することで、より緩みなく巻き回される。よって溶接部の位置が安定化されるので、巻き回しの際に溶接部が変位しにくくなる。これにより、溶接部の変位に起因して溶接部の端部で第２の超電導線材、すなわち薄い超電導線材が損傷することを防止することができる。
【００１２】
溶接部は曲線部にのみ位置していてもよい。
仮に溶接部が直線部および曲線部に跨って位置すると、溶接部のうち曲線部に位置する部分が上述したように変位しにくい一方で、直線部に位置する部分は変位しやすい。この結果、直線部および曲線部の境界において溶接部が劣化しやすい。このような劣化を、溶接部が曲線部にのみ位置することで防止することができる。
【００１３】
上記の超電導コイルにおいて、溶接部の長さは２ｃｍ以上であってもよい。
これにより、溶接部の電気抵抗を実用上十分に小さい値とすることができる。
【００１４】
上記の超電導コイルにおいて、第１の超電導線材の帯状形状の幅が第２の超電導線材の帯状形状の幅よりも大きいことによって、内周部および外周部が段差をなしていてもよい。この場合、超電導コイルは、段差を埋めるスペーサ部を有してもよい。
【００１５】
これにより、内周部および外周部がなす段差に起因した空洞を埋めることができる。よってこの空洞に起因した熱伝導の低下を抑制することができる。
【００１６】
本発明の超電導マグネットは、上記の超電導コイルと、断熱容器と、電源とを有する。断熱容器は超電導コイルを収めている。電源は超電導コイルに接続されている。
【００１７】
本発明の超電導マグネットによれば、超電導コイルの内周部および外周部のうち、より強度が必要な方を第１の超電導線材によって形成しつつ、より強度が必要でない方を第２の超電導線材によって形成することができる。すなわち、より強度が必要な部分を強度の大きな超電導線材で形成しつつ、より強度が必要でない部分を薄い超電導線材によって形成することができる。よって所定の巻数を有する超電導コイルを有する超電導マグネットにおいて、超電導コイルに求められる強度を確保しつつ、薄い超電導線材を使用することで超電導コイルを小さくすることができる。よって超電導マグネットの信頼性を確保しつつ、超電導マグネットを小さくすることができる。
【００１８】
本発明の超電導コイルの製造方法は、酸化物超電導体を用いた超電導コイルの製造方法であって、以下の工程を有する。
【００１９】
各々が帯状形状を有する第１および第２の超電導線材の一方を巻き回すことによって内周部が形成される。内周部が形成された後に、第１および第２の超電導線材が溶接によって互いに接合される。第１および第２の超電導線材が接合された後に、第１および第２の超電導線材の他方を内周部の周りに巻き回すことによって外周部が形成される。第１の超電導線材は第２の超電導線材に比して強度が大きい。第２の超電導線材は第１の超電導線材に比して薄い。
【００２０】
本発明の超電導コイルの製造方法によれば、内周部が形成された後に溶接部が形成される。よって内周部の形成中に溶接部に起因した超電導線材の損傷が生じることがない。
【発明の効果】
【００２１】
上述したように、本発明によれば、所定の巻数を有する超電導コイルにおいて、高い信頼性を確保しつつ超電導コイルを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態１における超電導コイルの構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】図１の線ＩＩ−ＩＩに沿う概略断面図である。
【図３】図１の超電導コイルに用いられる第１および第２の超電導線の間の溶接部近傍を概略的に示す平面図である。
【図４】図１の超電導コイルの概略的な平面レイアウト図である。
【図５】図１の超電導コイルに用いられる第１の超電導線の断面斜視図である。
【図６】図１の超電導コイルに用いられる第２の超電導線の断面斜視図である。
【図７】本発明の実施の形態１における超電導コイルの製造方法の第１工程を概略的に示す斜視図である。
【図８】本発明の実施の形態１における超電導コイルの製造方法の第２工程を概略的に示す斜視図である。
【図９】本発明の実施の形態１における超電導コイルの製造方法の第３工程を概略的に示す斜視図である。
【図１０】第１および第２の超電導線材の間の溶接部近傍において第２の超電導線材に生じた破断の一例を示す平面図である。
【図１１】本発明の実施の形態２における超電導コイルを概略的に示す一部断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態３における超電導マグネットを概略的に示す断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態４における超電導マグネットを概略的に示す断面図である。
【図１４】図１３の超電導マグネットが有する超電導コイルの構造を概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。
【００２４】
（実施の形態１）
主に図１〜図４を参照して、本実施の形態の超電導コイル８０は、酸化物超電導体を用いた超電導線材１０が矢印Ａ（図１）に示すように巻き回されることによって形成されている。具体的には、超電導線材１０は、直線部ＳＴおよび曲線部ＣＲ（図４）を有するレーストラック形状をなすように巻き回されている。
【００２５】
超電導線材１０は、各々が帯状形状を有する第１および第２の超電導線材１１、１２が溶接部７４によって互いに接合されることで形成されている。なお本明細書において「溶接」とは「はんだ付け」を含む概念である。よって「溶接部」は「はんだ付け部」であってもよい。
【００２６】
好ましくは溶接部７４の少なくとも一部は曲線部ＣＲに位置している。より好ましくは溶接部７４は曲線部ＣＲにのみ位置している。
【００２７】
溶接部７４は、第１および第２の超電導線材１１、１２を、長手方向に接合長ＳＬ（図３）に渡って互いに接合している。溶接部７４は、たとえばはんだからなる。好ましくは接合長ＳＬ、すなわち溶接部７４の長さは、２ｃｍ以上であり、この場合、接続抵抗を１００ｎΩ程度以下とすることができる。なお接合長ＳＬ未満の切欠長ＴＬに渡って第１および第２の超電導線材１１、１２の少なくともいずれかの端に切欠が設けられていてもよい。
【００２８】
超電導コイル８０は、図４に示すような平面レイアウトにおいて、内周部７３および外周部７５を有する。内周部７３は第１の超電導線材１１巻き回されることによって形成されている。外周部７５は第２の超電導線材１２が内周部７３の周りに巻き回されることによって形成されている。溶接部７４は、内周部７３および外周部７５が電気的に直列に接続されるように、内周部７３および外周部７５の間において第１および第２の超電導線材１１、１２を溶接によって互いに接合している。
【００２９】
主に図５および図６を参照して、第１および第２の超電導線材１１、１２のそれぞれは厚さＴ１およびＴ２を有する。厚さＴ１およびＴ２の各々はおおよそ寸法Ｔ（図１における、超電導線材の巻き回しによる超電導線材の積層における１層当たりのおおよその寸法）に近いが、厚さＴ１は厚さＴ２よりも大きい。つまり第２の超電導線材１２は第１の超電導線材１１に比して薄い。たとえば、寸法Ｔは０．２〜０．４ｍｍ程度であり、厚さＴ１およびＴ２の差は０．１〜０．２ｍｍ程度である。
【００３０】
また第１の超電導線材１１の強度は第２の超電導線材１２の強度よりも大きい。なお本明細書において「強度」とは、引張強度および曲げ強度のことをいう。したがって、超電導線材１１の引張強度および曲げ強度のそれぞれは、第２の超電導線材１２の引張強度および曲げ強度よりも大きい。引張強度の測定は、たとえば、超電導線材の臨界電流が９５％に低下する引張応力の値として測定され、この値が大きいほど強度が大きい。また曲げ強度は、たとえば、超電導線材の臨界電流が９５％に低下する曲率直径として測定され、この値が小さいほど強度が大きい。たとえば、第１の超電導線材１１の引張強度は２７０ＭＰａ、第２の超電導線材１２の引張強度は１３０ＭＰａであり、第１の超電導線材１１の曲げ強度は６０ｍｍ、第２の超電導線材１２の曲げ強度は７０ｍｍである。
【００３１】
第１および第２の超電導線材１１、１２のそれぞれは、幅Ｗ１およびＷ２を有する。幅Ｗ１およびＷ２の各々はおおよそ寸法Ｗ（図１における、巻き回しの軸方向における超電導コイル８０のおおよその寸法）に近い。幅Ｗ１は幅Ｗ２よりも大きく、このため内周部７３および外周部７５が段差Ｄ（図２）をなしている。たとえば、寸法Ｗは４〜５ｍｍ程度であり、幅Ｗ１およびＷ２の差は０．２ｍｍ程度である。
【００３２】
具体的には、第１の超電導線材１１は、本実施の形態においては、第２の超電導線材１２と同様の線材を１対のラミネート部１１ａによって厚さ方向に挟むことによって形成されている。この構造により、厚さＴ１は厚さＴ２よりも大きくなっており、第１の超電導線材１１の強度が第２の超電導線材１２の強度よりも大きくされている。ラミネート部１１ａは、たとえばステンレス鋼からなる。１対のラミネート部１１ａは１対のはんだ部１１ｂを介して接合されている。１対のはんだ部１１ｂは第１の超電導線材１２と同様の線材を幅方向に挟んでいる。この構造により、幅Ｗ１は幅Ｗ２よりも大きくなっている。
【００３３】
第２の超電導線材１２は、たとえばビスマス（Ｂｉ）系の超電導線材であってもよい。具体的には第２の超電導線材１２は、長手方向に延びる複数の超電導体１２ａと、複数の超電導体１２ａの全周を被覆するシース部１２ｂとを有する。シース部１２ｂは超電導体１２ａに接触している。複数本の超電導体１２ａ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、ビスマスおよび鉛：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。シース部１２ｂの材質は、たとえば銀や銀合金よりなっている。なお、超電導体１２ａは、単数本であってもよい。
【００３４】
次に超電導コイル８０の製造方法について、以下に説明する。
図７を参照して、まず第１の超電導線材１１を巻き回すことによって内周部７３が形成される。
【００３５】
図８を参照して、次に内周部７３の外周面において露出された第１の超電導線材１１の端部に溶接部７４が形成される。溶接部７４は、具体的には、ろう合金によって形成され、好ましくははんだによって形成される。
【００３６】
図９を参照して、溶接部７４によって第１および第２の超電導線材１１、１２が溶接によって互いに接合される。具体的には、第２の超電導線材１２の端部が溶接部７４に接触した状態で溶接部７４が加熱される。
【００３７】
なおこの接合の際に溶接部７４が形成された第１の超電導線材の端部が動かないようにするために、この端部を内周部７３に予め固定しておくことが好ましい。この固定は、たとえばポリミミドテープを用いて行うことができる。
【００３８】
上記のように第１および第２の超電導線材１１、１２が接合された後に、第２の超電導線材１２を内周部７３の周りに巻き回すことによって、外周部７５が形成される。第２の超電導線材１２の巻き回しの際、第２の超電導線材１２にはその長手方向に張力が加えられる。溶接部７４が曲線部ＣＲに位置している場合、溶接部７４にはこの張力により内側に向かう力が加わる。このため溶接部７４近傍の超電導線材１０がより緩みなく巻き回される。
【００３９】
以上により超電導コイル８０（図１）が得られる。
本実施の形態の超電導コイル８０によれば、内周部７３および外周部７５のうち、より強度が必要な方を第１の超電導線材１１によって形成しつつ、より強度が必要でない方を第２の超電導線材１２によって形成することができる。すなわち、より強度が必要な部分を強度の大きな超電導線材で形成しつつ、より強度が必要でない部分を薄い超電導線材によって形成することができる。この結果、超電導線材１０の強度が全長に渡って大きくされる場合に比して、寸法Ｔ（図１）の平均値が小さくなる。これにより、所定の巻数を有する超電導コイル８０において、高い信頼性を確保しつつ、平面視（図４）における超電導コイル８０の大きさを小さくすることができる。
【００４０】
より具体的には、内周部７３は第１の超電導線材１１が巻き回されることによって形成され、また外周部７５は第２の超電導線材１２が巻き回されることによって形成されている。これにより、外周部７５に比して小さな曲率直径で巻き回される内周部７３が、強度の大きな超電導線材によって形成される。よって、曲率直径が小さいことに起因して生じる超電導線材の損傷を抑制することができる。
【００４１】
溶接部７４の少なくとも一部が曲線部ＣＲに位置している場合、溶接部７４の少なくとも一部は、超電導コイル８０の製造の際に、曲線部ＣＲに位置することで、より緩みなく巻き回される。よって溶接部７４の位置が安定化されるので、超電導コイル８０の製造中に溶接部７４が変位しにくくなる。これにより、溶接部７４の変位に起因して溶接部７４の端部で第２の超電導線材１２、すなわち薄い超電導線材が損傷（たとえば図１０の破断ＲＰ）することを防止することができる。
【００４２】
溶接部７４が曲線部ＣＲにのみ位置している場合、溶接部７４は、超電導コイル８０の製造の際に緩みが生じやすい直線部ＳＴには設けられない。よって溶接部７４の位置がより安定化されるので、超電導コイル８０の製造中に溶接部７４がより変位しにくくなる。これにより、溶接部７４の変位に起因して溶接部７４の端部で第２の超電導線材１２、すなわち薄い超電導線材が損傷することをより防止することができる。また、仮に溶接部７４が直線部ＳＴおよび曲線部ＣＲに跨って位置すると、超電導コイル８０の製造中に、溶接部７４のうち曲線部ＣＲに位置する部分が上述したように変位しにくい一方で、直線部ＳＴに位置する部分は変位しやすい。この結果、直線部ＳＴおよび曲線部ＣＲの境界において溶接部が劣化しやすい。このような劣化を、溶接部７４が曲線部ＣＲにのみ位置することで防止することができる。
【００４３】
上記の超電導コイル８０において、溶接部７４の長さが２ｃｍ以上である場合、溶接部７４の電気抵抗を実用上十分に小さい値とすることができる。
【００４４】
本実施の形態の超電導コイル８０の製造方法によれば、内周部７３が形成された後に溶接部７４が形成される。よって、溶接部７４によって第１および第２の超電導線材１１、１２が互いに接合された後に内周部７３が巻き回される場合と異なり、内周部７３の形成中に溶接部７４に起因した超電導線材の損傷、特に破断ＲＰ（図１０）が生じることがない。
【００４５】
なお本実施の形態においては内周部７３に第１の超電導線材１１が用いられ外周部７５に第２の超電導線材１２が用いられているが、外周部７５の信頼性が特に求められる場合は、外周部７５に第１の超電導線材１１が用いられ内周部７３に第２の超電導線材１２が用いられてもよい。また第１の超電導線材１１の幅Ｗ１は、必ずしも第２の超電導線材の幅Ｗ２よりも大きい必要はない。また超電導コイルの形状は、必ずしもレーストラック形状である必要はなく、たとえば円形形状または多角形形状であってもよい。
【００４６】
（実施の形態２）
図１１を参照して、本実施の形態の超電導コイル９０は、実施の形態１による複数の超電導コイル８０と、スペーサ部９１と、絶縁板９２と、冷却板９３とを有する。
【００４７】
スペーサ部９１は、段差Ｄ（図２）の少なくとも一部を埋めるスペーサである。好ましくは、スペーサ部９１の高さ（図１１における縦方向の寸法）は、段差Ｄの高さ（図２における縦方向の寸法）に等しい。つまり好ましくは、スペーサ部の高さは幅Ｗ１と幅Ｗ２との差に等しい。
【００４８】
スペーサ部９１は、好ましくは絶縁体から作られたシートであり、具体的にはプリプレグシートまたはＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastic）シートである。
【００４９】
冷却板９３は、各超電導コイル８０を挟むように配置されている。冷却板９３は超電導コイル８０を冷凍機ヘッド（図示せず）へ熱的に接続するためのものである。絶縁板９２は、冷却板９３と超電導コイル８０との間に挿入されている。複数の超電導コイル８０は、冷却板９３および絶縁板９２を介して、巻き回しの軸方向に積層されている。
【００５０】
本実施の形態によればスペーサ部９１によって、段差Ｄに起因した空洞を埋めることができる。よってこの空洞に起因した熱伝導の低下（たとえば外周部７５と冷却板９３との間の熱伝導の低下）を抑制することができる。
【００５１】
またスペーサ部９１の材料がプリプレグシートまたはＦＲＰの場合、スペーサ部９１の熱膨張係数と超電導線材１０の熱膨張係数との差異を小さくすることができる。
【００５２】
なお超電導コイルが液体窒素などの流体によって直接冷却される場合は、冷却板９３を設ける必要はない。
【００５３】
（実施の形態３）
図１２を参照して、本実施の形態の超電導マグネット１００は、磁場Ｈを発生させるためのものであり、超電導コイル９０（図１１）と、断熱容器１０１と、電源１０２と、冷凍機ヘッド１０３とを有する。断熱容器１０１は超電導コイル９０を収めている。電源１０２は超電導コイル９０に接続されている。
【００５４】
本実施の形態の超電導マグネット１００によれば、超電導コイル９０の内周部７３および外周部７５（図１１）のうち、より強度が必要な方を第１の超電導線材１１（図５）によって形成しつつ、より強度が必要でない方を第２の超電導線材１２（図６）によって形成することができる。すなわち、より強度が必要な部分を強度の大きな超電導線材で形成しつつ、より強度が必要でない部分を薄い超電導線材によって形成することができる。よって所定の巻数を有する超電導コイル９０を有する超電導マグネット１００において、超電導コイル９０に求められる強度を確保しつつ、薄い超電導線材を使用することで超電導コイル９０を小さくすることができる。よって超電導マグネット１００の信頼性を確保しつつ、超電導マグネット１００を小さくすることができる。
【００５５】
なお冷凍機ヘッド１０３が設けられる代わりに、液体窒素などの低温流体が用いられてもよい。
【００５６】
（実施の形態４）
図１３を参照して、本実施の形態の超電導マグネット３００は、超電導コイル２９０および３９０を有する。超電導コイル３９０は、円筒形状を有し、その内部にほぼ均一な磁場Ｈを発生するものである。超電導コイル３９０は、たとえばＮｂＴｉから作られた超電導線材が巻き回されることによって形成されている。超電導コイル２９０は、その全体が、超電導コイル３９０によって発生された磁場Ｈを受けるように配置されている。
【００５７】
図１４を参照して、超電導コイル２９０は、超電導線材１０が円形形状をなすように巻き回されることで形成されている。具体的には、超電導コイル２９０は、第２の超電導線材１２（図６）が巻き回されることによって形成された内周部と、第１の超電導線材１１（図５）が巻き回されることによって形成された外周部とを有する。
【００５８】
なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態３の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
【００５９】
超電導コイル２９０の超電導線材１０には、超電導コイル３９０によって発生された磁場Ｈによりフープ応力が加わる。フープ応力は巻き回しの中心からの距離ｒに比例して大きくなるので、仮に１種類の超電導線材を単純に巻き回すことで超電導コイルが形成された場合、内周部に加わるフープ応力よりも外周部に加わるフープ応力の方が大きくなる。
【００６０】
本実施の形態によれば、内周部が厚さの小さい第２の超電導線材１２によって形成されていることで超電導コイル２９０が小さくされつつ、大きなフープ応力が加わりやすい外周部が、強度の大きい第１の超電導線材１１によって形成されている。これにより、フープ応力に起因した信頼性の低下を抑制することができる。
【実施例】
【００６１】
超電導マグネット３００（図１３）が有する超電導コイル２９０（図１４）を形成する超電導線材１０に加わるフープ応力のシミュレーションを行った。
【００６２】
シミュレーション条件は、次のとおりである。第１の超電導線材１１（図５）としては、幅Ｗ１＝４．５ｍｍ、厚さＴ１＝０．３０ｍｍ、引張強度２７０ＭＰａ、曲げ強度６０ｍｍを有するものを用いた。第２の超電導線材１２（図６）としては、幅Ｗ２＝４．３ｍｍ、厚さＴ２＝０．２３ｍｍ、引張強度１３０ＭＰａ、曲げ強度７０ｍｍを有するものを用いた。超電導コイル２９０のうち、その軸からの距離ｒが５０〜７５ｍｍとなる内周部には第２の超電導線材１２が適用され、距離ｒが７５〜１００ｍｍとなる外周部には第１の超電導線材１１が適用された。超電導コイル２９０を流れる電流は２００Ａとされた。超電導コイル３９０により発生される磁場Ｈは８Ｔとした。
【００６３】
計算の結果、超電導コイル２９の内周部を形成する第２の超電導線材１２に加わるフープ応力は、最も内側（ｒ＝５０ｍｍ）で８１ＭＰａ、最も外側（ｒ＝７５ｍｍ）で１２１ＭＰａであった。これらの応力は、第２の超電導線材１２の引張強度１３０ＭＰａの範囲内であった。
【００６４】
また超電導コイル２９の外周部を形成する第１の超電導線材１１に加わるフープ応力は、最も内側（ｒ＝７５ｍｍ）で８９ＭＰａ、最も外側（ｒ＝１００ｍｍ）で１１９ＭＰａであった。これらの応力は、第１の超電導線材１２の引張強度２７０ＭＰａの範囲内であった。
【００６５】
今回開示された実施の形態および実施例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】
【００６６】
１０  超電導線材、１１  第１の超電導線材、１２  第２の超電導線材、７３  内周部、７４  溶接部、７５  外周部、８０，９０  超電導コイル、９１  スペーサ部、９２  絶縁板、９３  冷却板、１００  超電導マグネット、１０１  断熱容器、１０２  電源、１０３  冷凍機ヘッド、ＣＲ  曲線部、Ｄ  段差。
【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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【図１４】
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