(57)【要約】【課題】安定した強磁場を発生させることが可能な超電導磁石装置を提供する。【解決手段】本発明は、ボビンに巻回される超電導線材及び線状部材を備え、前記線状部材は、前記ボビンの内側における上端及び下端、並びに、前記ボビンの外側における上端及び下端に、少なくとも配置される、ことを特徴とする。前記ボビンの内側における上端及び下端、並びに、前記ボビンの外側における上端及び下端において、前記線状部材の比率は、前記超電導線材の比率より高い。【選択図】図２Ａ
2019201126.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボビンに巻回される超電導線材及び線状部材を備え、
前記線状部材は、
前記ボビンの内側における上端及び下端、並びに、前記ボビンの外側における上端及び下端に、少なくとも配置される、
ことを特徴とする超電導磁石装置。
【請求項２】
前記ボビンの内側における上端及び下端、並びに、前記ボビンの外側における上端及び下端において、前記線状部材の比率は、前記超電導線材の比率より高い、
ことを特徴とする請求項１に記載の超電導磁石装置。
【請求項３】
前記超電導線材及び前記線状部材は、前記ボビンにそれぞれ巻回される、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の超電導磁石装置。
【請求項４】
前記線状部材は、
前記ボビンに、連続的に巻回される、
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磁石装置。
【請求項５】
前記線状部材は、
前記ボビンに、１ターンずつ巻回される、
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磁石装置。
【請求項６】
前記線状部材の直径は、前記超電導線材の直径と略等しい、
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磁石装置。
【請求項７】
前記線状部材は、表面に絶縁皮膜が塗布される、或いは、表面に絶縁部材が設けられる、
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の超電導磁石装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導磁石装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超電導磁石装置は、極低温に冷却された超電導線材に電流が流れることで、所望の磁場を発生させる装置である。超電導物質は、所定の温度以下となった際、電気抵抗がゼロとなる物質であり、常温での導電性金属よりも大きな電流を流せる。このため、超電導磁石装置は、強磁場が必要な装置、例えば、磁気共鳴イメージング装置、核磁気共鳴装置、荷電粒子の加速器、などに使用されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、所定空間をあけて対向配置された第一、第二の容器、上記第一、第二の容器内に同軸となるように配列収納され、上記第一、第二の容器の間に均一磁界を発生する、環状に巻回しされた複数の超電導コイルよりなる第一、第二のコイル群を備え、少なくとも一つの上記超電導コイルは、上記第一、第二の容器の対向面から遠ざかるにつれて、その巻回し高さが小さくなるように形成されることを特徴とする超電導磁石装置が開示されている。
【０００４】
また、例えば、特許文献２には、超電導線材がソレノイド状に巻き回されて形成される第１層と、第１層と同軸上、かつ、外径側に超電導線材がソレノイド状に巻き回されて形成される第２層と、第１層と第２層との間に配置され、通液性を有する第１伝熱部材とを有し、第１層、第２層および第１伝熱部材が、第１伝熱部材を通過し硬化した熱可塑性樹脂によって固定された超電導磁石装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３４２６９６号公報
【特許文献２】特開２０１７−０４２２４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、例えば、無冷媒型超電導磁石装置に、特許文献１に記載の技術を適用すると、熱伝導性を向上させることができないという問題が発生し、特許文献２に記載の技術を適用すると、熱抵抗が大きくなってしまうという問題が発生する。
即ち、特許文献１及び特許文献２に記載の技術では、超電導磁石装置において、十分に安定した強磁場を発生させることができなかった。
【０００７】
そこで本発明は、安定した強磁場を発生させることが可能な超電導磁石装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明は、ボビンに巻回される超電導線材及び線状部材を備え、前記線状部材は、前記ボビンの内側における上端及び下端、並びに、前記ボビンの外側における上端及び下端に、少なくとも配置される、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、安定した強磁場を発生させることが可能な超電導磁石装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係る超電導磁石装置の構成の一例を示す断面図である。
【図２Ａ】本実施形態に係る超電導磁石装置の構成の一部を示す拡大図である。
【図２Ｂ】本実施形態に係る超電導磁石装置の構成の一部を示す拡大図である。
【図３】本実施形態に係る超電導磁石装置と磁場強度との関係を説明するための図である。
【図４】従来の超電導磁石装置の構成の一例を示す断面図である。
【図５】変形例に係る超電導磁石装置の構成の一例を示す断面図である。
【図６Ａ】本実施形態に係る超電導磁石装置における巻線工程の一例を示す図である。
【図６Ｂ】本実施形態に係る超電導磁石装置における巻線工程の一例を示す図である。
【図７】本実施形態に係る超電導磁石装置における巻線工程の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明において参照する図面は、実施形態を概略的に示したものであるため、各部材のスケールや間隔、位置関係などが誇張、あるいは、部材の一部の図示が省略されている場合がある。また、平面図とその断面図において、各部材のスケールや間隔が一致しない場合もある。また、以下の説明では、同一の名称及び符号については原則として同一又は同質の部材を示しており、詳細な説明を適宜省略することとする。また、本明細書において、「上」、「下」などは構成要素間の相対的な位置を示すものであって、絶対的な位置を示すことを意図したものではない。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１２】
≪超電導磁石装置の構成≫
まず、図１及び図２を参照して、本実施形態に係る超電導磁石装置１００の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る超電導磁石装置１００の構成の一例を示す断面図である。図２Ａは、図１に示す超電導磁石装置１００の構成の一部を示す拡大図である。
【００１３】
図１及び図２Ａに示すように、超電導磁石装置１００は、超電導線材１０、線状部材２０、エポキシ樹脂３０、ボビン４０、などを備えている。超電導磁石装置１００は、輻射シールド６０に内包され、輻射シールド６０は、真空容器５０に内包される。
超電導磁石装置１００は、極低温（例えば、絶対温度で４[Ｋ]から７７[Ｋ]程度）に冷却された超電導線材１０に大電流が流れることで、磁極１１０の中心部或いは磁極１１０の端部に強力な磁束１２０を発生させる。超電導磁石装置１００において、超電導線材１０を冷却する冷却方式は特に限定されるものではなく、例えば、超電導線材１０は、冷凍機から固体熱伝導物質を介して冷却されてもよいし、液体ヘリウムや液体窒素などの極低温の液体冷媒によって冷却されてもよい。
【００１４】
超電導線材１０は、その構成が特に限定されるものではない。超電導線材１０は、例えば、ステンレスまたは銅などの高強度の金属材質である基板、該基板及び超電導層の熱収縮に起因する熱歪みを防止する中間層、マグネシウムなどで形成される配向層、酸化物材料などで形成される超電導層、銀、金または白金などで組成されて超電導層を保護する保護層、銅またはアルミニウムなどの良伝導性の金属メッキであり超電導層への過剰電流の迂回経路となってクエンチを防止する安定化金属層、などを備えている。なお、超電導線材１０を構成する層の種類、層の数は、当該構成に限定されない。
【００１５】
超電導線材１０は、ボビン４０の内側における上端及び下端、並びに、ボビン４０の外側における上端及び下端を避けるように、配置される。
超電導線材１０は、図２Ａに示すように、断面視において、略円形状となるように、配置される。即ち、超電導線材１０は、図２Ａに示すように、断面視において、４隅の領域（領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃ、領域Ｄ）を除くように、略円形状の領域（領域Ｅ）に配置される。なお、超電導線材１０の形状は、断面視において、略円形状に限定されるものではなく、略楕円形状、略六角形状、など、任意の形状であってもよい。
【００１６】
超電導線材１０は、軸ＣＬの方向に上下に配置された２つのボビン４０に、所定の方法で、所定回数、巻回される。例えば、超電導線材１０は、軸ＣＬの方向に上下に配置された２つのボビン４０の巻胴部を巻き芯として、連続的に巻回され、ボビン４０の内側からボビン４０の外側へとソレノイド状に形成される。
【００１７】
超電導線材１０は、その種類が特に限定されるものではないが、例えば、ニオブ・チタン（NbTi）材、ニホウ化マグネシウム(MgB2)材、銅酸化物系の高温超電導物質(例えば、YBa2Cu307-δ、Bi2Sr2Ca2Cu3010、など)からなる線材、などによって形成されることが好ましい。
ニホウ化マグネシウム材は、超電導状態となる温度（臨界温度）が、銅の熱伝導率が最大となる２０[Ｋ]以上であるため、超電導線材１０として用いられることがより好ましい。
また、高温超電導物質からなる線材は、常伝導転移温度が、窒素の沸点である７７[Ｋ]より高くなるため、超電導線材１０として用いられることがより好ましい。高温超電導物質からなる線材を適用することで、固体熱伝導物質を介した冷却方式のみならず、安価な液体窒素などの液体冷媒による冷却方式を採用することが可能になる。
【００１８】
線状部材２０は、ボビン４０の内側における上端及び下端、並びに、ボビン４０の外側における上端及び下端に、少なくとも配置される。
線状部材２０は、図２Ａに示すように、断面視において、略三角形状となるように、配置される。即ち、線状部材２０は、図２Ａに示すように、断面視において、４隅の領域（領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃ、領域Ｄ）に、配置される。
【００１９】
線状部材２０は、断面視において、４隅の領域で、必ずしも密に配置される必要はなく、線状部材２０と超電導線材１０とが混在して配置されていてもよい。少なくとも、ボビン４０の内側における上端及び下端、並びに、ボビン４０の外側における上端及び下端において、線状部材２０の比率は、超電導線材１０の比率より高ければよい。
【００２０】
線状部材２０は、軸ＣＬの方向に上下に配置された２つのボビン４０に、所定の方法で、所定回数、巻回される。例えば、線状部材２０は、軸ＣＬの方向に上下に配置された２つのボビン４０の巻胴部を巻き芯として、連続的に巻回され、ボビン４０の内側からボビン４０の外側へとソレノイド状に形成される。また、例えば、線状部材２０は、軸ＣＬの方向に上下に配置された２つのボビン４０の巻胴部を巻き芯として、１ターンずつ巻回され、分割して形成される。
【００２１】
線状部材２０の直径は、超電導線材１０の直径と略等しいことが好ましい。線状部材２０の直径と超電導線材１０の直径とを略等しくすることで、線状部材２０が巻回された層の厚さと、超電導線材１０が巻回された層の厚さとを、略等しくすることができる。これにより、超電導磁石装置１００の製造工程を簡易化することができる。
【００２２】
線状部材２０は、例えば、エポキシ樹脂、ガラス繊維、FRP（繊維強化プラスチック）などの絶縁物に対して熱伝導性に優れる高熱伝導材料、或いは、低抵抗材料、などで形成されることが好ましい。このような材料としては、例えば、銅線、ステンレス、鉄、アルミニウム、などの金属材料が挙げられる。線状部材２０が、金属材料で形成されることで、ボビン４０に線状部材２０を巻回し易くすることができる。
【００２３】
また、線状部材２０が、高熱伝導材料で形成されることで、超電導磁石装置１００において、超電導線材１０を効率的に冷却することが可能になる。また、線状部材２０が、高熱伝導材料で形成されることで、超電導線材１０の一部に発熱が生じた場合であっても、超電導線材１０が効率的に冷却されるため、超電導磁石装置１００において、安定した電流を流すことが可能になる。
【００２４】
また、線状部材２０が、低抵抗材料で形成される場合、線状部材２０の表面に絶縁皮膜が塗布される、或いは、線状部材２０の表面に絶縁部材が設けられることが好ましい。これにより、超電導線材１０を流れる電流が変化した場合に発生する誘導電流を低減させることができ、該誘導電流に伴う発熱を低減させることができる。
絶縁皮膜、絶縁部材は、その材料が特に限定されるものではないが、例えば、熱可塑性樹脂、などを用いることができる。
【００２５】
エポキシ樹脂３０は、超電導線材１０と線状部材２０との間に形成される空隙に充填されて、超電導線材１０と線状部材２０とを接着し一体化する。超電導線材１０と線状部材２０との間にエポキシ樹脂３０が充填されることで、超電導線材１０、線状部材２０、をそれぞれ固定することができる。
【００２６】
ボビン４０は、超電導線材１０及び線状部材２０が巻回される巻胴部と、この巻胴部の両端から、軸ＣＬを中心に、径方向の外側に伸びるフランジ部と、を備えている。
ボビン４０は、断面視において、略コの字型の形状を有しており、例えば、ステンレス、鉄、アルミニウムなどの非磁性金属材料、などによって形成される。なお、ボビン４０と超電導線材１０との間、及び、ボビン４０と線状部材２０との間には、電気絶縁を目的とした絶縁板などが設けられていてもよい。
【００２７】
フランジ部は、その厚みが特に限定されるものではないが、フランジ部の厚みを増大させることで、ボビン４０の内側における上端及び下端、並びに、ボビン４０の外側における上端及び下端に、線状部材２０が配置される場合と同様の効果を得ることも可能である（図２Ｂ参照）。即ち、フランジ部の厚みを適切に調整することで、ボビン４０の内側における上端及び下端、並びに、ボビン４０の外側における上端及び下端に、線状部材２０を配置せずとも、高負荷率部分に超電導線材１０が配置されることを回避することができる。これにより、安定した強磁場を発生させることが可能な超電導磁石装置１００を実現できる。
【００２８】
≪磁束密度分布のシミュレーション結果≫
ここで、図３を参照して、本実施形態に係る超電導磁石装置１００における磁束密度分布のシミュレーション結果について、一例を挙げて説明する。
【００２９】
図３に示すように、断面視において、超電導線材１０が配置される略円形状の領域（領域Ｅ）において、磁束密度は低く、磁場は弱くなる。
また、断面視において、線状部材２０が配置される略三角形状の領域（領域Ａ，領域Ｄ）において、磁束密度は高く、磁場は強くなる。
また、断面視において、線状部材２０が配置される略三角形状の領域（領域Ｂ，領域Ｃ）において、磁束密度はやや高く、磁場はやや強くなる。
超電導磁石装置１００の内側へ向かって、磁束密度は低くなる傾向があり、超電導磁石装置１００の外側へ向かって、磁束密度は高くなる傾向がある。
【００３０】
即ち、本実施形態に係る超電導磁石装置１００において、超電導線材１０は、強磁場下に置かれ、線状部材２０は、弱磁場下に置かれていることがわかる。
【００３１】
ここで、図４を参照して、比較対象となる従来例に係る超電導磁石装置１００Ｘの構成について説明する。
【００３２】
図４に示すように、従来例に係る超電導磁石装置１００Ｘでは、断面視において、超電導線材１０は、略円形状の領域（領域ＥＸ）にも、略三角形状の領域（領域ＡＸ、領域ＢＸ、領域ＣＸ、領域ＤＸ）にも、配置されている。
【００３３】
略円形状の領域（領域ＥＸ）に配置される超電導線材１０Ｘが受ける磁場強度は、略三角形状の領域（領域ＡＸ、領域ＢＸ、領域ＣＸ、領域ＤＸ）に配置される超電導線材１０Ｘが受ける磁場強度より弱い。
超電導磁石装置１００Ｘに流すことのできる電流は、領域ＡＸ、領域ＢＸ、領域ＣＸ、領域ＤＸに配置される超電導線材１０Ｘが受ける磁場強度に依存する。このため、超電導磁石装置１００Ｘには、領域ＡＸ、領域ＢＸ、領域ＣＸ、領域ＤＸに配置される超電導線材１０Ｘの臨界電流値を、十分に下回るような電流が流れることになる。ここで、「臨界電流値」とは、超電導状態を維持することが可能な臨界の電流値である。
【００３４】
従って、領域ＡＸ、領域ＢＸ、領域ＣＸ、領域ＤＸに超電導線材１０Ｘが配置される場合、領域ＡＸ、領域ＢＸ、領域ＣＸ、領域ＤＸに超電導線材１０Ｘが配置されない場合よりも、臨界電流値が小さくなってしまうため、超電導磁石装置１００Ｘに流すことのできる電流も小さくなってしまう。
【００３５】
そこで、本実施形態に係る超電導磁石装置１００では、断面視において、略円形状の領域（領域Ｅ）のみに超電導線材１０を配置し、略三角形状の領域（領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃ、領域Ｄ）には線状部材２０を配置する。これにより、臨界電流値を大きくすることができるため、超電導磁石装置１００Ｘに流すことのできる電流も大きくすることができる。
【００３６】
また、本実施形態に係る超電導磁石装置１００では、自己磁場による強磁場部分（高負荷率部分）を避けて、超電導線材１０を配置し、高負荷率部分には超電導線材１０の代わりに、冷却性能の高い高熱伝導体の線状部材２０を配置する。これにより、超電導磁石装置１００において、超電導線材１０が受ける磁場強度を、従来よりも、弱くすることができ、安定した強磁場を発生させることができる。
【００３７】
更に、本実施形態に係る超電導磁石装置１００では、高負荷率部分に合わせて、超電導線材の性能を高くする、或いは、超電導線材の長さを長くする、などの調整を行わずに済む。これにより、超電導磁石装置１００Ｘを、簡易な構成とすることができる。
【００３８】
本実施形態に係る超電導磁石装置１００によれば、ボビン４０の内側における上端及び下端、並びに、ボビン４０の外側における上端及び下端に、線状部材２０を配置する。これにより、超電導線材１０の高負荷率部分を緩和することができるため、安定した強磁場を発生させることが可能な超電導磁石装置１００を実現できる。また、超電導線材１０の冷却方式に依らずに、安定した強磁場を発生させることが可能な超電導磁石装置１００を実現できる。
【００３９】
≪変形例≫
次に、図５を参照して、変形例に係る超電導磁石装置１００Ａの構成について説明する。図５は、変形例に係る超電導磁石装置１００Ａの構成の一例を示す断面図である。
【００４０】
変形例に係る超電導磁石装置１００Ａが、本実施形態に係る超電導磁石装置１００と異なる点は、本実施形態に係る超電導磁石装置１００では、断面視において、４隅の領域に線状部材２０のみが配置されるのに対して、変形例に係る超電導磁石装置１００Ａでは、断面視において、４隅の領域に、線状部材２０と超電導線材１０とが不均一に配置される点である。
【００４１】
超電導線材１０は、断面視において、略円形状の領域（領域Ｅ）に配置される。更に、超電導線材１０は、断面視において、４隅の領域（領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃ、領域Ｄ）にも、不均一に配置される。
【００４２】
線状部材２０は、断面視において、４隅の領域（領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃ、領域Ｄ）に、不均一に配置される。これらの領域において、超電導線材１０に対する線状部材２０の比率は、任意に設定されることが可能であるが、線状部材２０の比率は、少なくとも、超電導線材１０の比率より高いことが好ましい。これにより、超電導磁石装置１００Ａにおいて、臨界電流値を大きくすることができるため、安定した強磁場を発生させることが可能になる。
【００４３】
線状部材２０の直径は、超電導線材１０の直径と略等しいことが好ましい。線状部材２０の直径と超電導線材１０の直径と略等しくすることで、線状部材２０が巻回された層の厚さと、超電導線材１０が巻回された層の厚さとを、略等しくすることができる。これにより、ボビン４０の内側における上端及び下端、並びに、ボビン４０の外側における上端及び下端において、超電導線材１０と線状部材２０とが混合して巻回されても、同一の層内で、段差が形成されずに済むため、超電導磁石装置１００Ａの製造工程を簡易化することができる。
【００４４】
超電導磁石装置１００Ａにおいて、磁場強度は、図３に示すように、断面視において、領域Ｅより、領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃ、領域Ｄで、強くなる。しかしながら、超電導コイルが複数存在する場合、或いは、超電導コイルの半径に対して断面積が大きい場合などには、磁場強度が、これらの領域（領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃ、領域Ｄ）の中でも、大きく変化してしまうことがある。
しかしながら、超電導磁石装置１００Ａによれば、線状部材２０の配置を、ボビン４０の内側における上端及び下端、並びに、ボビン４０の外側における上端及び下端において、適宜調整することが可能であるため、磁場強度を、ある程度制御することが可能になる。これにより、超電導コイルが複数存在する場合、或いは、超電導コイルの半径に対して断面積が大きい場合であっても、安定した強磁場を発生させることが可能な超電導磁石装置１００Ａを実現できる。
【００４５】
更に、超電導磁石装置１００Ａにおいて、高負荷率部分に、不均一に線状部材２０が配置されることで、超電導コイルの熱伝導性を向上させることができ、また、超電導コイルの外部からの熱伝導によって、超電導コイルの冷却時間を短縮することができる。即ち、超電導線材１０に発熱が生じた場合であっても、線状部材２０への効率的な伝熱によって、超電導線材１０の温度上昇を抑制することが可能な超電導磁石装置１００Ａを実現できる。特に、
【００４６】
本実施形態に係る超電導磁石装置１００Ａによれば、ボビン４０の内側における上端及び下端、並びに、ボビン４０の外側における上端及び下端に、超電導線材１０及び線状部材２０を混合して配置する。これにより、安定した強磁場を発生させることが可能な超電導磁石装置１００Ａを実現できる。特に、液体や気体などの冷媒を用いない無冷媒型超電導磁石装置であっても、安定した強磁場を発生させることが可能になる。
【００４７】
≪巻線工程≫
次に、図６Ａ及び図６Ｂを参照して、超電導磁石装置１００の製造工程の一部である巻線工程について説明する。
【００４８】
図６Ａに示す例では、超電導線材１０は、超電導線材巻線工程用ボビン２０１によって、線状部材２０は、線状部材線工程用ボビン２０２によって、ボビン４０にそれぞれ巻回される。
【００４９】
超電導線材１０は、超電導線材巻線工程用ボビン２０１に巻かれている超電導線材１０が、軸ＣＬの方向に上下に配置された２つのボビン４０の巻胴部を巻き芯として、ボビン４０の内側からボビン４０の外側へと連続的に巻回されることで形成される。
【００５０】
線状部材２０は、線状部材線工程用ボビン２０２に巻かれている線状部材２０が、軸ＣＬの方向に上下に配置された２つのボビン４０の巻胴部を巻き芯として、ボビン４０の内側における上端及び下端、並びに、ボビン４０の外側における上端及び下端に、巻回されることで、形成される。
線状部材２０は、任意に分割されて巻回されることが好ましい。例えば、線状部材２０は、ボビン４０の内側における上端とボビン４０の内側における下端とで、分割されて巻回されることが好ましい。また、例えば、線状部材２０は、ボビン４０の外側における上端とボビン４０の外側における下端とで、分割されて巻回されることが好ましい。なお、本実施形態に係る巻線工程によれば、線状部材２０の巻き始めと巻き終わりは、各層の任意の位置に設定される。これにより、特に、ボビン４０の外側においても、線状部材２０を適切な位置に配置することが可能になる。
【００５１】
超電導線材１０及び線状部材２０は、ボビン４０の内側からボビン４０の外側へと、１層毎に、同時に巻回されることで、形成される。この際、超電導線材１０の直径と線状部材２０の直径とを略等しくすることが好ましい。これにより、超電導線材１０で構成される層の厚さと線状部材２０で構成される層の厚さとを均一にすることができるため、多数の層が巻回される場合であっても、巻き崩れが生じることを防ぐことができる。
【００５２】
図６Ｂに示す例では、超電導線材１０は、超電導線材巻線工程用ボビン２０１によって、線状部材２０は、複数の線状部材線工程用ボビン２０２（２０２ａ，２０２ｂ）によって、ボビン４０にそれぞれ巻回される。
【００５３】
超電導線材１０は、超電導線材巻線工程用ボビン２０１に巻かれている超電導線材１０が、軸ＣＬの方向に上下に配置された２つのボビン４０の巻胴部を巻き芯として、ボビン４０の内側からボビン４０の外側へと連続的に巻回されることで形成される。
【００５４】
線状部材２０は、線状部材線工程用ボビン２０２ａに巻かれている線状部材２０が、軸ＣＬを中心として、所定の位置に巻回され、線状部材線工程用ボビン２０２ｂに巻かれている線状部材２０が、軸ＣＬを中心として、所定の位置に巻回されることで、形成される。
【００５５】
超電導線材１０及び複数の線状部材２０とが、ボビン４０の内側からボビン４０の外側へと、１層毎に、同時に巻回されることで、同一の層内で、段差が形成されることなく、設計自由度の高い超電導磁石装置１００を実現できる。
【００５６】
本実施形態に係る巻線工程によれば、ボビン４０の内側における上端及び下端、並びに、ボビン４０の外側における上端及び下端に、線状部材２０を配置する。これにより、超電導線材１０の高負荷率部分を緩和することができるため、安定した強磁場を発生させることが可能な超電導磁石装置１００を実現できる。
【００５７】
≪巻線工程の変形例≫
次に、図７を参照して、超電導磁石装置１００の製造工程の一部である巻線工程の変形例について説明する。
【００５８】
超電導線材１０は、超電導線材巻線工程用ボビン（不図示）によって、線状部材２０は、線状部材線工程用ボビン（不図示）によって、ボビン４０にそれぞれ巻回される。
【００５９】
超電導線材１０は、超電導線材巻線工程用ボビン２０１に巻かれている超電導線材１０が、軸ＣＬの方向に上下に配置された２つのボビン４０の巻胴部を巻き芯として、ボビン４０の内側からボビン４０の外側へと連続的に巻回されることで形成される。
【００６０】
線状部材２０＿１，線状部材２０＿２，線状部材２０＿３，線状部材２０＿４，線状部材２０＿５，線状部材２０＿６，線状部材２０＿７，線状部材２０＿８は、線状部材線工程用ボビン２０２に巻かれている線状部材２０が、軸ＣＬの方向に上下に配置された２つのボビン４０の巻胴部を巻き芯として、ボビン４０の内側における上端及び下端、並びに、ボビン４０の外側における上端及び下端に、１ターンずつ巻回されることで、形成される。
【００６１】
即ち、線状部材２０＿１，線状部材２０＿２，線状部材２０＿３，線状部材２０＿４，線状部材２０＿５，線状部材２０＿６，線状部材２０＿７，線状部材２０＿８は、全長が、１ターンの周長以下の長さとなっている。
【００６２】
線状部材２０＿１，線状部材２０＿２，線状部材２０＿３，線状部材２０＿４，線状部材２０＿５，線状部材２０＿６，線状部材２０＿７，線状部材２０＿８を短く分割して、１ターンずつ設けることにより、超電導線材１０の電流が変化する際に、線状部材２０に誘導される起電力を低減させることができる。また、クエンチ時において、線状部材２０に発生する誘導起電力を大幅に低減させることができる。更に、ボビン４０と線状部材２０との間に電位差が発生することで絶縁破壊が生じることを防ぐことができる。
【００６３】
これにより、超電導線材１０と線状部材２０との間の絶縁距離を短く、且つ、線状部材２０の表面に設けられる絶縁皮膜、絶縁部材などを薄くすることができるため、超電導磁石装置１００における熱伝導性を向上させることができる。
【００６４】
本変形例に係る巻線工程によれば、ボビン４０の内側における上端及び下端、並びに、ボビン４０の外側における上端及び下端に、線状部材２０を配置する。これにより、超電導線材１０の高負荷率部分を緩和することができるため、安定した強磁場を発生させることが可能な超電導磁石装置１００を実現できる。
【符号の説明】
【００６５】
１０              超電導線材
２０              線状部材
４０              ボビン
１００，１００Ａ  超電導磁石装置
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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