(57)【要約】【課題】  本発明はＮｂ3Ｓｎ線材を用いた超電導コイル及びその製造方法に関し、Ｒ＆Ｗ法により大型の超電導コイルの製造を可能とし、かつ製造時における断線を防止し、更に製造工程の簡単化及び製造コストの低コスト化を図ることを課題とする。【解決手段】  Ｎｂ3Ｓｎ線材の直線状態における臨界電流をＩＣＯとし、前記Ｎｂ3Ｓｎ線材の巻回時の曲げた状態における臨界電流をＩＣとした場合、０．７≦（Ｉco／Ｉc）≦１となるよう巻枠４にＮｂ3Ｓｎ線材１を巻回する。【選択図】  図４
2006253592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超電導線材を巻枠に巻回してなる超電導コイルにおいて、
前記超電導線材として熱処理済みの化合物系超電導線材を用いると共に、
前記化合物系超電導線材の直線状態における臨界電流をＩＣＯとし、前記化合物系超電導線材の巻回時の曲げた状態における臨界電流をＩＣとした場合、０．７≦（Ｉco／Ｉc）≦１となるよう前記巻枠の直径を設定したことを特徴とする超電導コイル。
【請求項２】
請求項１記載の超電導コイルにおいて、
前記化合物系超電導線材は、Ｎｂ3Ｓｎであることを特徴とする超電導コイル。
【請求項３】
超電導線材を巻枠に巻回し超電導コイルを製造する超電導コイルの製造方法において、
前記超電導線材として熱処理済みの化合物系超電導線材を用いると共に、
前記化合物系超電導線材の直線状態における臨界電流をＩＣＯとし、前記化合物系超電導線材の巻回時の曲げた状態における臨界電流をＩＣとした場合、０．７≦（Ｉco／Ｉc）≦１となるよう前記巻枠に前記化合物系超電導線材を巻回することを特徴とする超電導コイルの製造方法。
【請求項４】
超電導線材を巻枠に巻回し超電導コイルを製造する超電導コイルの製造方法において、
前記超電導線材として熱処理済みの化合物系超電導線材を用いると共に、
前記化合物系超電導線材の直線状態における臨界電流をＩＣＯとし、前記化合物系超電導線材の巻回時の曲げた状態における臨界電流をＩＣとした場合、０．７≦（ＩＣＯ／ＩＣ）≦１となるよう設定された直径を有するプーリーを用いて前記化合物系超電導線材を前記巻枠に巻回することを特徴とする超電導コイルの製造方法。
【請求項５】
超電導線材を巻枠に巻回し超電導コイルを製造する超電導コイルの製造方法において、
前記超電導線材として熱処理済みの化合物系超電導線材を用いると共に、
前記化合物系超電導線材の直線状態における臨界電流をＩＣＯとし、前記化合物系超電導線材の巻回時の曲げた状態における臨界電流をＩＣとした場合、０．７≦（ＩＣＯ／ＩＣ）≦１となるよう前記化合物系超電導線材の張力を設定したことを特徴とする超電導コイルの製造方法。
【請求項６】
プーリーを用いて超電導線材を巻枠に巻回し超電導コイルを製造する超電導コイルの製造方法において、
前記超電導線材として熱処理済みの化合物系超電導線材を用いると共に、
前記化合物系超電導線材の直線状態における臨界電流をＩＣＯとし、前記化合物系超電導線材の巻回時の曲げた状態における臨界電流をＩＣとした場合、０．７≦（ＩＣＯ／ＩＣ）≦１となるよう、前記プーリーの直径と前記化合物系超電導線材の張力とを設定したことを特徴とする超電導コイルの製造方法。
【請求項７】
超電導線材を巻枠に巻回し超電導コイルを製造する超電導コイルの製造方法において、
前記超電導線材として熱処理済みの化合物系超電導線材を用いると共に、
前記化合物系超電導線材の直線状態における臨界電流をＩＣＯとし、前記化合物系超電導線材の巻回時の曲げた状態における臨界電流をＩＣとした場合、０．７≦（ＩＣＯ／ＩＣ）≦１となるよう、前記巻枠の直径と前記化合物系超電導線材の張力とを設定したことを特徴とする超電導コイルの製造方法。
【請求項８】
請求項３乃至７のいずれか１項に記載の超電導コイルの製造方法において、
前記化合物系超電導線材は、Ｎｂ3Ｓｎであることを特徴とする超電導コイルの製造方法。
【請求項９】
請求項３乃至８のいずれか１項に記載の超電導コイルの製造方法において、
前記化合物系超電導線材は、エポキシ樹脂を塗りこみながら前記巻枠に巻回されることを特徴とする超電導コイルの製造方法。
【請求項１０】
請求項３乃至９のいずれか１項に記載の超電導コイルの製造方法において、
前記プーリーは、少なくとも前記化合物系超電導線材が接する部分が樹脂製であることを特徴とす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及びその製造方法に係り、特にＮｂ3Ｓｎ等の化合物系超電導線材を用いた超電導コイル及びその製造方法を提供することを目的とする。
【背景技術】
【０００２】
一般に超電導マグネットにおいては、これを構成する超電導コイルとしては、合金系超電導線材であるＮｂＴｉ線材を巻回してなるＮｂＴｉコイル、または化合物系超電導線材であるＮｂ3Ｓｎ線材を巻回してなるＮｂ3Ｓｎコイルが使用されている。この理由は、商用ベースでＮｂＴｉ線材、Ｎｂ3Ｓｎ線材が大量入手可能であると共に、性能が保証されており、信頼性を有しているためである。
【０００３】
図１は、ＮｂＴｉ線材とＮｂ3Ｓｎ線材との相違を示している。同図に示すように、ＮｂＴｉ線材は比較的容易に製作可能であること及び構成材料が安価であるため、線材として安価ではあるが、臨界温度（Ｔc）、上部臨界磁場（Ｂc2）等の特性はＮｂ3Ｓｎ線材に劣っている。
【０００４】
一方、Ｎｂ3Ｓｎ線材は、線材自体の価格はＮｂＴｉ線材の約５倍となり、また巻線後に熱処理を必要とするため、コイル製作はＮｂＴｉコイルに比べて高コストとなる。しかしながら、臨界温度（Ｔc）及び上部臨界磁場（Ｂc2）についてはＮｂＴｉ線材に比べて高い優位性を有している。
【０００５】
図２は直径１ｍｍのＮｂＴｉ線材のロードラインであり、図３は直径１ｍｍのＮｂ3Ｓｎ線材のロードラインである。通常、超電導コイルへ170Ａ前後通電して所望の磁場を得る設計としており、また設計温度は5.5Ｋ前後としている。
【０００６】
図２よりＮｂＴｉ線材は5.5Ｋ、6.9Ｔで臨界電流（Ｉc）が約１７０Ａとなっているが、この条件は室温ボア直径100mmとした場合、中心で６Ｔ発生させる超電導コイルに相当する。従って、ＮｂＴｉでは室温ボア直径100mmとしたとき、６Ｔ以上の磁場を発生させることは困難である。
【０００７】
このため、これ以上の強磁場を発生させる場合には、Ｎｂ3Ｓｎ線材が使用されるのが一般的である。図３に示されるように、Ｎｂ3Ｓｎ線材では臨界電流（ＩＣ）がＮｂＴｉ線材に比べて高磁場側へシフトしていることが判る。具体的には、上記したと略同等の条件である１７０Ａ、6.0Kにおいて、Ｎｂ3Ｓｎ線材を用いた超電導コイルは12.2Tの磁場を発生させることができ、ＮｂＴｉ線材を用いた超電導コイルに比べて高磁場を実現することができる。
【０００８】
また、Ｎｂ3Ｓｎ線材を用いた超電導コイルを製造する方法としては、Ｎｂ線材の周囲にＳｎを配設した複合線材を形成し、これを巻枠に巻回した後に加熱処理し、これによりＮｂ線材にＳｎを拡散させてＮｂ3Ｓｎ線材よりなる超電導コイルを形成する方法が知られている（以下、第１のコイル製造方法という）。
【０００９】
また、ブロンズ法といわれる、Ｃｕ−Ｓｎ基合金中に複数のＮｂ製芯材を埋設し、その後に伸線加工により芯材を線材とし、これを６００℃〜８００℃で加熱することによりＮｂ線材にＳｎを拡散させてＮｂ3Ｓｎ線材を製造する方法も知られている（以下、第２のコイル製造方法という）。この場合には、熱処理が行われたＮｂ3Ｓｎ線材を巻枠に巻回する必要がある。
【００１０】
更に、特許文献１に開示されるように、化合物系超電導体を覆う安定化材として補強材と安定化材とを兼ねた補強安定化材を用い、この補強安定化材が被覆された化合物系超電導体を加熱処理することにより超電導物とし、その後に巻枠に巻回することにより超電導コイルを形成する方法も知られている（以下、第３のコイル製造方法という）。
【特許文献１】特許第３２４０３２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記した第１のコイル製造方法では、Ｎｂ線材の周囲にＳｎを配設した複合線材を巻枠に巻回した後に熱処理炉に入れて加熱処理する必要があり、熱処理炉の大きさによりコイルサイズに制約を受け、大きな超電導コイルを製造することができないという問題点があった。
【００１２】
また、第２のコイル製造方法は、熱処理が行われたＮｂ3Ｓｎ線材を巻枠に巻回する、いわゆるReact&Wind法(Ｒ＆Ｗ法)であり、第１のコイル製造方法と異なり熱処理炉の大きさによりコイルサイズに制約を受けることはない。しかしながら、熱処理が行われたＮｂ3Ｓｎ線材は機械的強度が弱く、よってコイル巻回処理中にＮｂ3Ｓｎ線材が破断してしまうことが多発するという問題点があった。
【００１３】
更に、第３のコイル製造方法もＲ＆Ｗ法の一種であるが、第３のコイル製造方法では補強安定化材を用いることにより、化合物系超電導体（Ｎｂ3Ｓｎ線材）を補強するため、コイル巻回処理中におけるＮｂ3Ｓｎ線材の破断をある程度防止できる。しかしながら、補強安定化材を化合物系超電導体に被覆する必要があり、部品点数が増大すると共に製造工程も複雑化してしまうという問題点があった。
【００１４】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、Ｒ＆Ｗ法を用いることにより大型の超電導コイルの製造を可能とし、かつ製造時における線材の断線を防止でき、更に製造工程の簡単化及び製造コストの低コスト化を図りうる超電導コイル及びその製造方法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】
【００１５】
上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。
【００１６】
請求項１記載の発明は、
超電導線材を巻枠に巻回してなる超電導コイルにおいて、
前記超電導線材として熱処理済みの化合物系超電導線材を用いると共に、
前記化合物系超電導線材の直線状態における臨界電流をＩＣＯとし、前記化合物系超電導線材の巻回時の曲げた状態における臨界電流をＩＣとした場合、０．７≦（Ｉco／Ｉc）≦１となるよう前記巻枠の直径を設定したことを特徴とするものである。
【００１７】
また、請求項２記載の発明は、
請求項１記載の超電導コイルにおいて、
前記化合物系超電導線材は、Ｎｂ3Ｓｎであることを特徴とするものである。
【００１８】
また、請求項３記載の発明は、
超電導線材を巻枠に巻回し超電導コイルを製造する超電導コイルの製造方法において、
前記超電導線材として熱処理済みの化合物系超電導線材を用いると共に、
前記化合物系超電導線材の直線状態における臨界電流をＩＣＯとし、前記化合物系超電導線材の巻回時の曲げた状態における臨界電流をＩＣとした場合、０．７≦（Ｉco／Ｉc）≦１となるよう前記巻枠に前記化合物系超電導線材を巻回することを特徴とするものである。
【００１９】
また、請求項４記載の発明は、
超電導線材を巻枠に巻回し超電導コイルを製造する超電導コイルの製造方法において、
前記超電導線材として熱処理済みの化合物系超電導線材を用いると共に、
前記化合物系超電導線材の直線状態における臨界電流をＩＣＯとし、前記化合物系超電導線材の巻回時の曲げた状態における臨界電流をＩＣとした場合、０．７≦（ＩＣＯ／ＩＣ）≦１となるよう設定された直径を有するプーリーを用いて前記化合物系超電導線材を前記巻枠に巻回することを特徴とするものである。
【００２０】
また、請求項５記載の発明は、
超電導線材を巻枠に巻回し超電導コイルを製造する超電導コイルの製造方法において、
前記超電導線材として熱処理済みの化合物系超電導線材を用いると共に、
前記化合物系超電導線材の直線状態における臨界電流をＩＣＯとし、前記化合物系超電導線材の巻回時の曲げた状態における臨界電流をＩＣとした場合、０．７≦（ＩＣＯ／ＩＣ）≦１となるよう前記化合物系超電導線材の張力を設定したことを特徴とするものである。
【００２１】
また、請求項６記載の発明は、
プーリーを用いて超電導線材を巻枠に巻回し超電導コイルを製造する超電導コイルの製造方法において、
前記超電導線材として熱処理済みの化合物系超電導線材を用いると共に、
前記化合物系超電導線材の直線状態における臨界電流をＩＣＯとし、前記化合物系超電導線材の巻回時の曲げた状態における臨界電流をＩＣとした場合、０．７≦（ＩＣＯ／ＩＣ）≦１となるよう、前記プーリーの直径と前記化合物系超電導線材の張力とを設定したことを特徴とするものである。
【００２２】
また、請求項７記載の発明は、
超電導線材を巻枠に巻回し超電導コイルを製造する超電導コイルの製造方法において、
前記超電導線材として熱処理済みの化合物系超電導線材を用いると共に、
前記化合物系超電導線材の直線状態における臨界電流をＩＣＯとし、前記化合物系超電導線材の巻回時の曲げた状態における臨界電流をＩＣとした場合、０．７≦（ＩＣＯ／ＩＣ）≦１となるよう、前記巻枠の直径と前記化合物系超電導線材の張力とを設定したことを特徴とするものである。
【００２３】
また、請求項８記載の発明は、
請求項３乃至７のいずれか１項に記載の超電導コイルの製造方法において、
前記化合物系超電導線材は、Ｎｂ3Ｓｎであることを特徴とするものである。
【００２４】
また、請求項９記載の発明は、
請求項３乃至８のいずれか１項に記載の超電導コイルの製造方法において、
前記化合物系超電導線材は、エポキシ樹脂を塗りこみながら前記巻枠に巻回されることを特徴とするものである。
【００２５】
また、請求項１０記載の発明は、
請求項３乃至９のいずれか１項に記載の超電導コイルの製造方法において、
前記プーリーは、少なくとも前記化合物系超電導線材が接する部分が樹脂製であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２６】
上述の如く本発明によれば、
化合物系超電導線材の直線状態における臨界電流ＩＣＯと曲げた状態における臨界電流ＩＣとの比が０．７≦（ＩＣＯ／ＩＣ）≦１となるよう設定されているため、製造時に化合物系超電導線材の破断が発生することなく、大径で高出力の超電導コイルを容易に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
次に、本発明を実施するための最良の形態について図面と共に説明する。
【００２８】
図４は、本発明の一実施例である超電導コイルの製造方法を実施するための巻線プロセスを示している。本実施例における超電導コイルの製造方法では、特に冷凍機冷却型マグネット用の超電導コイルを製作する例を示している。また、化合物系超電導線材として直径φ1.0mmの熱処理済みのＮｂ３Ｓｎ線材を用いており、従って巻線工程はＲ＆Ｗ法を用いている。
【００２９】
図４に示すように、熱処理済みのＮｂ３Ｓｎ線材１は供給ドラム２に巻回されている。この供給ドラム２には図示しない線材供給装置が取り付けられており、供給ドラム２から送り出されるＮｂ３Ｓｎ線材１の張力を調整しうる構成とされている。
【００３０】
超電導コイルを構成する巻枠４は供給ドラム２から離間した位置に配置されており、この供給ドラム２と巻枠４との間には複数のプーリー５が配設されている。プーリー５の材質は、Ｎｂ３Ｓｎ線材１の表面の損傷を防止するため樹脂（例えば、ナイロン，テフロン（登録商標）等）により形成されている。尚、全体構造は金属でもよいが、少なくともＮｂ３Ｓｎ線材１と触れる部分は上記の樹脂が配設されているこが望ましい。
【００３１】
供給ドラム２から繰り出されたＮｂ３Ｓｎ線材１は、このプーリー５により所定の搬送パスを形成し巻枠４に至る。Ｎｂ３Ｓｎ線材１を巻枠４に巻回する時、Ｎｂ３Ｓｎ線材１はエポキシ樹脂７を塗りこみながら前記巻枠に巻回する。図９は、エポキシ樹脂７を塗りこみながら巻枠４にＮｂ３Ｓｎ線材１を巻回することにより製造された超電導コイルの断面図である。
【００３２】
尚、本実施例では、各プーリー５の直径はφ300mmであり、また巻枠４の直径はφ260mmである。また、本実施例では９個のプーリー５が配設された例を示しているが、このプーリー５の数は特に限定されるものではなく、供給ドラム２と巻枠４との離間距離、及び形成したいＮｂ３Ｓｎ線材１の搬送パス等に応じて任意に選定できるものである。よって、不要である場合には、プーリー５を設けない構成とてもよい。
【００３３】
上記した巻線プロセスにおいて、熱処理済みのＮｂ３Ｓｎ線材は、曲げることで臨界電流ＩＣが低下することが知られている。このため、本実施例では、線材の臨界電流ＩＣの低下を７０％に押さえる巻線プロセスとした。以下、これについて説明する。
【００３４】
図５は、歪δと臨界電流比（ＩＣＯ／ＩＣ）との関係を示している。ここで、歪δは、線材半径をｄ、線材曲げ半径をＲとしたときδ=（ｄ／Ｒ）×１００により求められる値である。また、臨界電流比（ＩＣＯ／ＩＣ）は、Ｎｂ３Ｓｎ線材の巻回時の曲げた状態における臨界電流ＩＣを直線状態における臨界電流ＩＣＯで規格化したもの（比で現したもの）である。
【００３５】
図５は、Ｎｂ３Ｓｎ線材の臨界電流比（ＩＣＯ／ＩＣ）と歪との関係を示している（4.2K、14.5Tの環境下における関係）。また同図では、２種類のＮｂ３Ｓｎ線材（直径はいずれもφ1.0mm）のそれぞれの臨界電流比（ＩＣＯ／ＩＣ）と歪との関係を示している。
【００３６】
ところで、熱処理済みのＮｂ３Ｓｎ線材は、曲げることにより臨界電流ＩＣが低下する特性を有していることが知られている。本発明では、線材の巻回時の曲げた状態における臨界電流ＩＣが、直線状態における臨界電流ＩＣＯに対して７０％以上となるよう構成したことを特徴としている。これは、０．７≦（Ｉco／Ｉc）≦１となるよう設定することを意味する。
【００３７】
図５において、曲げた状態における臨界電流ＩＣが７０％（即ち、（Ｉco／Ｉc）=０．７）となるのは、Ｎｂ３Ｓｎ線材Ａでは歪δ=0.65のときであり、Ｎｂ３Ｓｎ線材Ｂでは歪δ=0.48の時である。仮に、曲げた状態における臨界電流ＩＣが７０％未満（即ち、（Ｉco／Ｉc）＜０．７）になるまで歪を印加した場合、一部のＮｂ３Ｓｎ線材では破断が発生する可能性がある。このため本実施例では、曲げた状態における臨界電流ＩＣが７０％以上となるよう、換言すると臨界電流比（ＩＣＯ／ＩＣ）が０．７≦（Ｉco／Ｉc）≦１となるよう設定した。
【００３８】
ここで、図４に示したＮｂ3Ｓｎ線材１の巻線プロセスにおいて、Ｎｂ3Ｓｎ線材１に歪を発生させる要因としては、プーリー通過時及び駆動ローラ４への巻回時に印加される曲げによる歪と、Ｎｂ3Ｓｎ線材１に弛み防止のために印加される張力が主なものとなる。よって、この個々の要因が単独でＮｂ3Ｓｎ線材１に印加される場合を想定すると、曲げた状態における臨界電流ＩＣを次のように設定する（これは、臨界電流比（ＩＣＯ／ＩＣ）を設定するのと等価である）。
【００３９】
まず、巻枠４については、０．７≦（ＩＣＯ／ＩＣ）≦１となるよう巻枠４の直径を設定する。また、プーリー５については、０．７≦（ＩＣＯ／ＩＣ）≦１となるようプーリー５の直径を設定する。また、Ｎｂ3Ｓｎ線材１に印加される張力については、例えば前記した線材供給装置を用いることにより、０．７≦（ＩＣＯ／ＩＣ）≦１となるよう張力を設定する。
【００４０】
図６は、図５に示したと同一のＮｂ3Ｓｎ線材Ａ，Ｂの応力−歪線図を示している（張力は10Kgf/mm2以下としている）。同図に示されるように、Ｎｂ3Ｓｎ線材Ａでは歪δ=0.65のとき曲げ応力は約470Mpaとなっており、またＮｂ3Ｓｎ線材Ｂでは歪δ=0.48のとき曲げ応力は約200Mpaとなっている。よって、これよりも大きな歪が印加されると、一部のＮｂ3Ｓｎ線材では破断が発生する可能性がある。よって、巻枠４の直径及びプーリー５の直径は、図６に示される結果よりＮｂ3Ｓｎ線材Ａを用いた場合にはδ≦0.65となるよう、Ｎｂ3Ｓｎ線材Ｂを用いた場合にはδ≦0.48となるよう設定する。これにより、０．７≦（ＩＣＯ／ＩＣ）≦１を満たすことが可能となる。
【００４１】
本実施例では、図４に示したようにプーリー５の直径はφ300mmであり、これによりＮｂ3Ｓｎ線材Ａに与える歪はδ=0.33である。また、更に厳しい条件である供給ドラム２は直径がφ260mmであるため、これによりＮｂ3Ｓｎ線材Ａに与える歪はδ=0.38となる。よって、これは上記した条件を満たしており、Ｎｂ3Ｓｎ線材１に断線や特性劣化が生じることはない。
【００４２】
一方、図７は図５に示したと同一のＮｂ３Ｓｎ線材Ａ，Ｂの張力−歪線図を示している。同図に示されるように、Ｎｂ３Ｓｎ線材Ａでは歪δ=0.65のとき張力は約41Kgf/mm2以下としているとなっており、またＮｂ３Ｓｎ線材Ｂでは歪δ=0.48のとき張力は約18Kgf/mm2となっている。よって、これよりも大きな張力が印加されたときも、一部のＮｂ３Ｓｎ線材では破断が発生する可能性がある。
【００４３】
このため、Ｎｂ3Ｓｎ線材１の張力（Ｔとする）は、図７に示される結果よりＮｂ3Ｓｎ線材Ａを用いた場合にはＴ≦41となるよう、Ｎｂ3Ｓｎ線材Ｂを用いた場合にはＴ≦18となるよう設定する。これにより、０．７≦（ＩＣＯ／ＩＣ）≦１を満たすことが可能となる。
【００４４】
本実施例では、先に説明したようＮｂ3Ｓｎ線材１の張力は10Kgf/mm2に設定されており、この時の歪はδ≒0.13である。よって、これは上記した条件を満たしており、Ｎｂ3Ｓｎ線材１に断線や特性劣化が生じることはない。
【００４５】
ところで、巻枠４及びプーリー５の直径及びＮｂ3Ｓｎ線材１の張力Ｔを個々別個に考えた場合には、上記したように直径及び張力Ｔを設定することにより超電導コイルの製造時におけるＮｂ3Ｓｎ線材１の断線及び臨界電流ＩＣの低下を防止することができる。
【００４６】
しかしながら実際においては、プーリー５を用いない場合はＮｂ3Ｓｎ線材１の張力Ｔと巻枠４の直径が共にＮｂ3Ｓｎ線材１に影響を及ぼす。この場合には、０．７≦（ＩＣＯ／ＩＣ）≦１となるよう、プーリー５の直径とＮｂ3Ｓｎ線材１の張力Ｔを設定する必要がある。また、巻枠４の直径が非常に大きい場合には、プーリー５の直径とＮｂ3Ｓｎ線材１の張力ＴがＮｂ3Ｓｎ線材１に影響を及ぼす。この場合には、０．７≦（ＩＣＯ／ＩＣ）≦１となるよう、巻枠４の直径とＮｂ3Ｓｎ線材１の張力Ｔを設定する必要がある。
【００４７】
具体的には、図４に示した例では、プーリー５の直径が300mmであるとき、直径1mmのＮｂ3Ｓｎ線材１では歪がδ=0.33となり、一方プーリー５よりも小径である巻枠４の直径は260mmでありＮｂ3Ｓｎ線材１に発生する歪はδ=0.38となる。また、張力Ｔに関しては、直径1mmのＮｂ3Ｓｎ線材１を4Kgf張力（=5.1kgf/mm2）で巻回したとき、図７に示すように歪はδ=0.08となり、0.1以下となっている。このため、全ての歪の値であるトータル歪δaddは、最大でδadd=0.46となり0.65以下となっている。これは、線材の巻回時の曲げた状態における臨界電流ＩＣが、直線状態における臨界電流ＩＣＯに対して７０％以上となっていることを意味する。このため、本実施例の製造方法によればＮｂ3Ｓｎ線材１に破断が発生することはなく、よって大径で高出力の超電導コイルを容易に製造することができる。
【実施例１】
【００４８】
図４に示した巻線プロセスを用いて、直径260mmの巻枠４に直径1mmのＮｂ3Ｓｎ線材１を巻回し、外形290mm、高さ320mmのＲ＆Ｗコイルを作製した。また、巻回処理に際しては、Ｎｂ3Ｓｎ線材１の動きを押さえるため、エポキシ樹脂７（図９参照）を塗り込みながら巻線を実施した。超電導コイルの仕様としては、層数１４、総ターン数4060であり、180Aの通電によりコイル中心で2.2Tの磁場が発生する設計とした。
【００４９】
この超電導コイルを冷凍機冷却型のクライオスタットに組み込み励磁したところ、図８に示すように180Aの通電で、コイル中心に2.2Tの磁場を発生することができた。また、この励磁状態を２時間安定して維持させることができた。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】図１は、ＮｂＴｉ線材とＮｂ3Ｓｎ線材との特性を比較して示す図である。
【図２】図２は、直径１ｍｍのＮｂＴｉ線材のロードラインを示す図である。
【図３】図３は、直径１ｍｍのＮｂ3Ｓｎ線材のロードラインを示す図である。
【図４】図４は、本実施例の一例である超電導コイルの製造方法における巻線プロセスを示す図である。
【図５】図５は、Ｎｂ3Ｓｎ線材の直線状態における臨界電流ＩＣＯと曲げた状態における臨界電流ＩＣとの比（Ｉco／Ｉc）と歪との関係を示す図である。
【図６】図６は、Ｎｂ3Ｓｎ線材の曲げ応力と歪との関係を示す図である。
【図７】図７は、Ｎｂ3Ｓｎ線材の張力と歪との関係を示す図である。
【図８】図８は、本実施例により製造された超電導コイルを例示した結果を説明するための図である。
【図９】図９は、本実施例により製造された超電導コイルの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  Ｎｂ3Ｓｎ線材
２  供給ドラム
４  巻枠
５  プーリー
７  エポキシ樹脂
【図１】
2006253592.tif 000003
【図２】
2006253592.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006253592.tif 000008
【図７】
2006253592.tif 000009
【図８】
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【図９】
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