(57)【要約】      （修正有）【課題】所望の厚みを有する超電導コイルを提供する。【解決手段】超電導コイルは、段差補償体３０と、第１コイル体１０と、第２コイル体２０とを有する。第１コイル体は、その軸方向の一端に第１面１０２を有する。第１コイル体の第１面は、段差部１２０を有する。第１コイル体の第１面は、段差部よりも内側に位置する第１内面と、段差部よりも外側に位置する第１外面とを有する。段差補償体は、段差部を補償するように、第１コイル体と第２コイル体との間に配置されている。段差補償体は、第１内面と第１外面に接するように、第１内面から第１外面に亘って配置されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
段差補償体と、第１コイル体と、第２コイル体とを有し、
前記第１コイル体は、テープ状の超電導線材を巻回することにより形成されており、
前記第１コイル体は、その軸方向の一端に第１面を有し、
前記第１コイル体の前記第１面は、段差部を有しており、
前記第１コイル体の前記第１面は、前記段差部よりも内側に位置する第１内面と、前記段差部よりも外側に位置する第１外面とを有しており、
前記段差補償体は、前記段差部を補償するように、前記第１コイル体と前記第２コイル体との間に配置されており、
前記段差補償体は、前記第１内面と前記第１外面に接するように、前記第１内面から前記第１外面に亘って配置されている超電導コイル。
【請求項２】
前記段差補償体は、繊維紙を有する請求項１に記載の超電導コイル。
【請求項３】
前記繊維紙は、樹脂が充填されていることを特徴とする請求項２に記載の超電導コイル。
【請求項４】
前記第１コイル体は、第１内周部と、第１外周部とを有しており、
前記第１外周部は、前記第１内周部よりも、前記第１コイル体の径方向外側に位置しており、
前記第１内周部は、前記第１外周部と厚みが異なり、
前記段差部は、前記第１内周部と前記第１外周部との境界に位置することを特徴とする請求項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内周部の前記超電導線材は、前記第１外周部の前記超電導線材と幅が異なり、これにより前記段差部が形成されている、請求項４に記載の超電導コイル。
【請求項６】
前記繊維紙は、ガラス繊維紙、アルミナ繊維紙、アラミド繊維紙の少なくとも１つを有する請求項２に記載の超電導コイル。
【請求項７】
段差補償体と、第１コイル体とを有し、
前記第１コイル体は、テープ状の超電導線材を巻回することにより形成されており、
前記第１コイル体は、その軸方向の一端に第１面を有しており、
前記第１コイル体の前記第１面は、段差部を有しており、
前記段差補償体は、前記段差部を補償するように、前記第１コイル体の前記第１面に配置されている超電導コイル。
【請求項８】
準備ステップと、積層体形成ステップと、含浸ステップと、硬化ステップを有し、
前記準備ステップにおいて、第１コイル体と第２コイル体と繊維紙を準備し、
前記第１コイル体は、テープ状の超電導線材を巻回することにより形成されており、
前記第１コイル体は、その軸方向の一端に第１面を有し、
前記第１コイル体の前記第１面は、段差部を有しており、
前記第１コイル体の前記第１面は、前記段差部よりも内側に位置する第１内面と、段差部よりも外側に位置する第１外面とを有しており、
前記積層体形成ステップにおいて、前記繊維紙を前記第１コイル体と前記第２コイル体の間に配置させて積層体を形成し、
前記繊維紙は、前記第１コイル体と前記第２コイル体との間に位置して段差部を補償し、
前記含浸ステップにおいて、前記繊維紙に樹脂を染み込ませ、
前記硬化ステップにおいて、前記繊維紙に染み込んだ樹脂を硬化させる
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２０１２−２４８７２７号公報（以下、特許文献１と称す）は、従来の超電導コイルを開示している。特許文献１の超電導コイルは、いわゆるダブルパンケーキコイルである。このような超電導コイルは、２つのコイル体を有する。各コイル体は、テープ状の第１超電導線材とテープ状の第２超電導線材を有する。第１超電導線材は、第２超電導線材とその幅が異なる。第１超電導線材と第２超電導線材は、それらの一端で互いに接合され、一本の超電導線材とされる。この超電導線材は、例えば巻枠の周りに巻回され、コイル体を形成する。このコイル体が積層され、ダブルパンケーキコイルが形成される。
【０００３】
そして、超電導コイルは、さらにスペーサを有する。スペーサは、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）でできており、シート状に形成されている。ＦＲＰは、一般的に４１Ｖｏｌ％から５３Ｖｏｌ％のガラス繊維比率を有する。このＦＲＰは、複数のコイル体の間に配置される。より詳しくは、ＦＲＰは、コイル体の一面に接するように、コイル体の間に配置される。
【０００４】
また、他の従来の超電導コイルは、１つのコイル体と、外側セパレータを有する。コイル体は、超電導線材を有する。超電導線材はテープ状に形成されている。このテープ状の超電導線材は、巻回されることにより、コイル体を構成する。外側セパレータは、具体的には繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）でできており、シート状に形成されている。ＦＲＰは、繊維をプラスチックの中に入れて強度を向上させている。この外側セパレータは、コイル体の上下の面にそれぞれ配置される。このようにして、超電導コイルは形成される。このような超電導コイルは、いわゆるパンケーキコイルと称される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−２４８７２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示されているコイル体は、その一面に、第１超電導線材と第２超電導線材の幅の違いに起因する段差部が存在する。この段差部により、コイル体は径方向において場所によって厚みが異なる。コイル体が場所によって異なる厚みを有する場合、コイル体がその厚み方向において圧力を受けると、変形する可能性がある。この変形を防ぐために、超電導コイルは、形状の異なる複数のスペーサが採用されている。このスペーサにより、第１超電導線材と第２超電導線材の幅の違いに起因する段差部を補償している。しかしながら、超電導線材は製造時において幅のばらつきがある。また、段差部を補償するために採用されているスペーサは、製造時において厚みのばらつきが生じる。このことから、スペーサによって段差部を最適に補償することは難しい。段差部をスペーサによって最適に補償できない場合、コイル体がその厚み方向において圧力を受けると、変形する可能性が残る。
【０００７】
また従来の、いわゆるパンケーキコイルと称される超電導コイルは、テープ状の超電導線材を巻回して形成されるため、パンケーキコイルの厚みは、超電導線材の幅に依存する。この超電導線材の幅は、製造時において、若干の幅のばらつきを有する。このような超電導線材を巻回してパンケーキコイルを形成すると、コイル体の一面において段差部が生じる。このようなパンケーキコイルが厚み方向において圧力を受けると、超電導線材の一部は圧力を強く受ける。また、コイル体の一面に外部セパレータを配置しているが、外部セパレータはＦＲＰでできている。ＦＲＰは形状が変化しにくいことから、段差部を最適に補償することができない。したがって、ＦＲＰを採用したとしても、超電導コイルが厚み方向に圧力を受けたときに、部分的に強い圧力を受ける。したがって、超電導コイルが変形する可能性がある。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものである。本発明は、厚み方向において圧力を受けても変形しにくい超電導コイルを提供することを目的とする。
また、本発明は、厚み方向において圧力を受けても変形しにくい超電導コイル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】
【０００９】
上記課題を解決するため、超電導コイルは、段差補償体と、第１コイル体と、第２コイル体とを有する。第１コイル体は、テープ状の超電導線材を巻回することにより形成されている。第１コイル体は、その軸方向の一端に第１面を有している。第１コイル体の第１面は、段差部を有している。第１コイル体の第１面は、段差部よりも内側に位置する第１内面と、段差部よりも外側に位置する第１外面とを有している。段差補償体は、段差部を補償するように、第１コイル体と第２コイル体との間に配置されている。段差補償体は、第１内面と第１外面に接するように、第１内面から第１外面に亘って配置されている。
また、超電導コイルは、段差補償体と、第１コイル体とを有する。第１コイル体は、テープ状の超電導線材を巻回することにより形成されている。第１コイル体は、その軸方向の一端に第１面を有している。第１コイル体の第１面は、段差部を有している。段差補償体は、段差部を補償するように、第１コイル体の第１面に配置されている。
また、超電導コイルの製造方法は、準備ステップと、積層体形成ステップと、含浸ステップと、硬化ステップを有する。準備ステップにおいて、第１コイル体と第２コイル体と繊維紙を準備する。第１コイル体は、テープ状の超電導線材を巻回することにより形成されている。第１コイル体は、その軸方向の一端に第１面を有している。第１コイル体の第１面は、段差部を有している。第１コイル体の第１面は、段差部よりも内側に位置する第１内面と、段差部よりも外側に位置する第１外面とを有している。積層体形成ステップにおいて、段差補償体を第１コイル体と第２コイル体の間に配置させて、所望の厚みを有する積層体を形成する。繊維紙は、第１コイル体と第２コイル体との間に位置して段差部を補償する。含浸ステップにおいて、繊維紙に樹脂を染み込ませる。硬化ステップにおいて、繊維紙に染み込んだ樹脂を硬化させる。
【発明の効果】
【００１０】
第１コイル体の段差部を、段差補償体によって補償することができる。したがって、超電導コイルが厚み方向において圧力を受けても変形しにくい超電導コイルを得ることができる。
また、超電導コイルが厚み方向において圧力を受けても変形しにくい超電導コイルの製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態の超電導コイルの斜視図である。
【図２】図１の超電導コイルの上面図である。
【図３】図１の超電導コイルのＡ−Ａ’断面図である。
【図４】第１超電導線材の斜視図である。
【図５】第２超電導線材の斜視図である。
【図６】第１超電導線材と第２超電導線材の接合部分である。
【図７】第１コイル体の斜視図である。
【図８】第２コイル体の斜視図である。
【図９】他の実施形態の超電導コイルの上面図である。
【図１０】図９の第１コイル体の斜視図である。
【図１１】図９の超電導コイルのＡ−Ａ’断面図である。
【図１２】さらに他の実施形態の超電導コイルのＡ−Ａ’断面図である。
【図１３】さらに他の実施形態の超電導コイルの斜視図である。
【図１４】図１３の超電導コイルのＡ−Ａ’断面図である。
【図１５】実施形態の超電導コイルに使用される段差補償体の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本明細書は、以下の発明を開示する。
【００１３】
超電導コイルは、図３，図１１，図１２に示すように、段差補償体３０と、第１コイル体１０と、第２コイル体２０とを有する。第１コイル体１０は、テープ状の超電導線材を巻回することにより形成されている。第１コイル体１０は、その軸方向の一端に第１面を有する。第１コイル体１０の第１面は、段差部１２０を有している。第１コイル体１０の第１面は、段差部１２０よりも内側に位置する第１内面と、段差部１２０よりも外側に位置する第１外面とを有している。段差補償体３０は、段差部１２０を補償するように、第１コイル体１０と第２コイル体２０との間に配置されている。段差補償体３０は、第１内面と第１外面に接するように、第１内面から第１外面に亘って配置されている。
【００１４】
この場合、第１コイル体１０の段差部１２０を、段差補償体３０によって補償することができる。したがって、超電導コイルが厚み方向において圧力を受けても変形しにくい超電導コイルを得ることができる。
【００１５】
段差補償体３０は、繊維紙を有する。
【００１６】
繊維紙は、厚み方向において圧力を受けたとき、受けた圧力に応じてその厚みが減少する。そして、第１面は段差部１２０を有するため、第１内面から段差補償体３０が受ける圧力は、第１外面から段差補償体３０が受ける圧力と異なる。したがって、繊維紙は、場所によって異なる厚みを有する。このように配置された繊維紙は、第１内面と第２コイル体２０との間を最適な厚みで補償し、かつ、第１外面と第２コイル体２０との間を最適な厚みで補償する。よって、超電導コイルが厚み方向において圧力を受けても変形しにくい超電導コイルを得ることができる。
【００１７】
繊維紙は、樹脂が充填されている。
【００１８】
この場合、超電導コイルが厚み方向において圧力を受けても、より変化しにくい超電導コイルが得られる。
【００１９】
第１コイル体１０は、第１内周部と、第１外周部とを有している。第１外周部は、第１内周部よりも、第１コイル体１０の径方向外側に位置する。第１内周部は、第１外周部と厚みが異なる。段差部１２０は、第１内周部と第１外周部との境界に位置する。
【００２０】
この場合、第１内周部と第１外周部との境界に形成される段差部１２０が、段差補償体３０によって補償される。
【００２１】
第１内周部の超電導線材は、第１外周部の超電導線材と幅が異なり、これにより段差部１２０が形成されている。
【００２２】
この場合、第１超電導線材と第２超電導線材の幅が異なることに起因して、第１内周部と第１外周部との境界で段差部１２０が形成される。しかしながら、段差補償体３０は、第１内周部と第１外周部との境界で形成される段差部１２０を補償する。
【００２３】
繊維紙は、ガラス繊維紙、アルミナ繊維紙、アラミド繊維紙の少なくとも１つを有する。
【００２４】
この場合、第１コイル体１０と第２コイル体２０との間の電気絶縁性を確保できる。
【００２５】
また、図１３の超電導コイル１は、段差補償体３０と、第１コイル体１０とを有する。第１コイル体１０は、テープ状の超電導線材を巻回することにより形成されている。第１コイル体１０は、その軸方向の一端に第１面を有している。第１コイル体１０の第１面は、段差部１２０を有している。段差補償体３０は、段差部１２０を補償するように、第１コイル体１０の第１面に配置されている。
【００２６】
これにより、段差補償体３０は、第１コイル体１０の第１面に形成されている段差部１２０を確実に補償できる。
【００２７】
また、図３，図１１，図１２の超電導コイルの製造方法は、準備ステップと、積層体形成ステップと、含浸ステップと、硬化ステップとを有する。準備ステップにおいて、第１コイル体１０と第２コイル体２０と繊維紙を準備する。第１コイル体１０は、テープ状の超電導線材を巻回することにより形成されている。第１コイル体１０は、その軸方向の一端に第１面を有する。第１コイル体１０の第１面は、段差部１２０を有している。第１コイル体１０の第１面は、段差部１２０よりも内側に位置する第１内面と、段差部１２０よりも外側に位置する第１外面とを有している。積層体形成ステップにおいて、段差補償体３０を第１コイル体１０と第２コイル体２０の間に配置させて、所望の厚みを有する積層体を形成する。繊維紙は、第１コイル体１０と第２コイル体２０との間に位置して段差部１２０を補償する。含浸ステップにおいて、繊維紙に樹脂を染み込ませる。硬化ステップにおいて、繊維紙に染み込んだ樹脂を硬化させる。
【００２８】
この場合、第１コイル体１０の段差部１２０を、段差補償体３０によって補償することができる。したがって、超電導コイルが厚み方向において圧力を受けても変形しにくい超電導コイルを得ることができる。
【００２９】
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、図面において、同一及び等価の構成には、同一の参照符号を付し、その説明は省略する。
【００３０】
図１は、本実施形態の超電導コイル１の斜視図を示している。また、図２は、超電導コイル１の上面図を示している。図１において、Ｘ方向は、超電導コイル１の軸方向を規定する。本実施形態の超電導コイルは、いわゆるダブルパンケーキコイルである。図１に示すように、本実施形態の超電導コイル１は、第１コイル体１０と、第２コイル体２０と、段差補償体３０と、外側セパレータ４０を有する。
【００３１】
第１コイル体１０は、図７に示すように、円板状に形成されており、その中心に、厚み方向に貫通した開口１００を有する。なお、第１コイル体１０の形状は、円板状に限られない。第１コイル体１０は、例えばレーストラック形状でも良い。
【００３２】
図３は、図２の超電導コイル１のＡ−Ａ’断面図を示している。図３に示すように、第１コイル体１０は、第１内周部１２と第１外周部１４とを有する。第１内周部１２は、超電導コイルの内側の一部を構成している。第１外周部１４は、超電導コイル１の外側の一部を構成している。したがって、第１外周部１４は、第１内周部１２よりも外側に位置している。第１内周部１２は、第１超電導線材１６を巻き回すことにより形成されている。第１外周部１４は、第２超電導線材１８を巻き回すことにより形成されている。第１超電導線材１６及び第２超電導線材１８は、以下、まとめて超電導線材と称される。
【００３３】
図４は、第１超電導線材１６の斜視図を示している。図４から理解されるように、第１超電導線材１６は、テープ状に形成されており、幅Ｗ１と厚みＴ１を有する。本実施形態において、第１超電導線材１６は、ビスマス系超電導線材である。具体的には、第１超電導線材１６は、複数の超電導体１６０と、シース部１６２と、ラミネート部１６４と、はんだ部１６６とを有する。
【００３４】
超電導体１６０は、第１超電導線材１６の長さ方向に延出している。シース部１６２は、複数の超電導体１６０の全周を被覆している。シース部１６２は、超電導体１６０に接触している。なお、超電導体１６０は、１本であってもよく、複数本であってもよい。本実施形態において、複数本の超電導体１６０の各々は、Ｂｉ−Ｐｂ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系の組成を有するビスマス系超電導体で構成されている。また、超電導体１６０は、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相を含む材質が好ましい。しかしながら、本実施形態の超電導体１６０の組成は一例であり、本実施形態の組成に限定されない。シース部１６２の材質は、たとえば銀や銀合金よりなっている。
【００３５】
ラミネート部１６４は、シース部１６２及び超電導体１６０を挟むように、シース部１６２の厚み方向の両端に設けられている。ラミネート部１６４は、例えばステンレス鋼で構成される。そして、このラミネート部１６４は、シース部１６２の幅方向の両端に設けられているはんだ部１６６によってシース部１６２に対して接合されている。なお、ラミネート部１６４及びはんだ部１６６は、第１超電導線材１６において必須ではない。したがって、第１超電導線材１６は、ラミネート部１６４及びはんだ部１６６を適宜省略できる。
【００３６】
このような第１超電導線材１６は、例えば幅Ｗ１は４ｍｍ以上５ｍｍ以下に設定され、厚みＴ１は、０．２ｍｍ以上０．４ｍｍ以下に設定される。しかしながら、本実施形態の第１超電導線材１６の幅Ｗ１及び厚みＴ１は一例であり、幅Ｗ１及び厚みＴ１は、必要に応じて適宜設定される。
【００３７】
図５は、第２超電導線材１８の斜視図を示している。図５から理解されるように、第２超電導線材１８は、第１超電導線材１６と同様にテープ状に形成されており、幅Ｗ２と厚みＴ２を有する。本実施形態において、第２超電導線材１８はビスマス系超電導線材である。具体的には、第２超電導線材１８は、複数の超電導体１８０と、シース部１８２とを有する。
【００３８】
超電導体１８０は、第２超電導線材１８の長さ方向に延出している。シース部１８２は、複数の超電導体１８０の全周を被覆している。シース部１８２は、超電導体１８０に接触している。なお、超電導体１８０は、単数本であってもよく、複数本であってもよい。第２超電導線材１８の超電導体１８０の材料は、第１超電導線材１６の超電導体１６０の材料と同じであっても良く、異なっていても良い。同様に、第２超電導線材１８のシース部１８２の材料は、第１超電導線材１６のシース部１６２の材料と同じであっても良く、異なっていても良い。また、図５に示すように、第２超電導線材１８は、第１超電導線材１６と、ラミネート部１６４及びはんだ部１６６を有する点で異なる。しかしながら、第２超電導線材１８は、ラミネート部１６４及びはんだ部１６６の少なくとも一方を有していても良い。
【００３９】
このような第２超電導線材１８は、例えば幅Ｗ２は４ｍｍ以上５ｍｍ以下に設定され、厚みＴ２は、０．２ｍｍ以上０．４ｍｍ以下に設定される。なお、幅Ｗ２は、幅Ｗ１よりも広く設定されている。より具体的には、幅Ｗ２は、幅Ｗ１よりも、例えば０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下の差を有するように設定されている。しかしながら、幅Ｗ２と幅Ｗ１の差は、適宜設定される。また、本実施形態では、Ｔ１は、Ｔ２よりも大きく設定されている。しかしながら、Ｔ１とＴ２の関係は適宜設定される。
【００４０】
このような第２超電導線材１８は、その一端で第１超電導線材１６の一端と接合されることにより、超電導線材として形成される。図６は、第１超電導線材１６の一端の、第２超電導線材１８の一端に対する接合部分１７を開示している。
【００４１】
本実施形態において、超電導線材は、第１超電導線材１６の一端は、第２超電導線材１８の一端に対して接合される。なお、第１超電導線材１６の一端は、第２超電導線材１８の一端に対して溶接されても良く、はんだ付けされても良い。すなわち、第１超電導線材１６の一端は、第２超電導線材１８の一端に対して接合されていればよく、接合の手段は問わない。
【００４２】
また、図６から理解されるように、第１超電導線材１６の一端は、第２超電導線材１８の一端と、超電導線材の長さ方向において、所定の接合長にわたって互いに接合されている。接合長の長さは、例えば２ｃｍ以上に設定される。この場合、第１超電導線材１６と第２超電導線材１８の間の接続抵抗を数百ｎΩ程度以下とすることができる。
【００４３】
また、第１超電導線材１６の幅方向の一端は、第２超電導線材１８の幅方向の一端と位置合わせがされている。これにより、第１超電導線材１６の幅方向の一端は、第２超電導線材１８の幅方向の一端と、長さ方向において直線に形成されている。一方、第１超電導線材１６の幅方向の他端は、第２超電導線材１８の幅方向の他端と、接合部分において、幅Ｗ１と幅Ｗ２との違いに起因する段差部１７０が形成されている。
【００４４】
このようにして形成された超電導線材を巻き回すことにより、図７に示すような第１コイル体１０が形成される。上記説明から理解されるように、第１内周部１２は、第１超電導線材１６で構成され、第１外周部１４は、第２超電導線材１８で構成される。超電導線材を巻き回すことにより、第１コイル体１０の軸方向の一端に設けられる第１面１０２には、段差部１２０が形成される。この段差部１２０は、第１外周部１４と第１内周部１２との境界部分に位置する。この段差部１２０の大きさは、第１超電導線材１６の幅Ｗ１と第２超電導線材１８の幅Ｗ２との差とほぼ等しい。この第１コイル体１０は、その第１面１０２が、第２コイル体２０の厚み方向における第１面と対向するように配置される。なお、第１コイル体１０において、第１面１０２と反対側の面は、第２面１０４として定義される。また、第１面１０２において、段差部１２０よりも内側に位置する領域は、第１内面として定義される。また、第１面１０２において、段差部１２０よりも外側に位置する領域は、第１外面として定義される。すなわち、第１コイル体１０の第１面１０２は、段差部１２０よりも内側に位置する第１内面と、段差部１２０よりも外側に位置する第１外面とを有する。
【００４５】
図８は、第２コイル体２０を開示している。第２コイル体２０は、第１コイル体１０と実質的に同様の構成を有する。すなわち、第２コイル体２０も、円板状に形成されており、その中心に、厚み方向に貫通した開口２００を有する。そして、第２コイル体２０は、その軸が第１コイル体１０の軸と一致するように、第１コイル体１０の上に重ねられている。
【００４６】
第２コイル体２０は、第１コイル体１０と同様に、第２内周部２２と第２外周部２４を有する。第２内周部２２は、超電導コイルの内側を構成している。第２外周部２４は、超電導コイルの外側を構成している。したがって、第２外周部２４は、第２内周部２２よりも外側に位置している。第２内周部２２は、第１超電導線材１６を巻き回すことにより形成されている。第２外周部２４は、第２超電導線材１８を巻き回すことにより形成されている。第２コイル体２０の他の構成は、第１コイル体１０において対応する構成と実質的に同一の構成を有する。
【００４７】
第２コイル体２０は、第１コイル体１０と実質的に同一の構成を有するため、第２コイル体２０は、第１コイル体１０と同様に、その厚み方向の第１面２０２に、段差部１２０を有する。この段差部１２０の大きさも、第２コイル体２０の第１超電導線材１６の幅Ｗ１と第２超電導線材１８の幅Ｗ２との差とほぼ等しい。また、第２コイル体２０において、第１面２０２と反対側の面は、第２面２０４として定義される。また、第１面２０２において、段差部１２０よりも内側に位置する領域は、第２内面として定義される。また、第１面２０２において、段差部１２０よりも外側に位置する領域は、第２外面として定義される。すなわち、第２コイル体２０の第１面２０２は、段差部１２０よりも内側に位置する第２内面と、段差部１２０よりも外側に位置する第２外面とを有する。
【００４８】
図１５に示すように、段差補償体３０は、円形に形成されている。段差補償体３０は、第１コイル体１０と第２コイル体２０の間に介在している。段差補償体３０は、その中心に、厚み方向に貫通した開口３００を有する。そして、段差補償体３０は、その軸が第１コイル体１０の軸と一致するように配置されている。なお、段差補償体３０は、本実施形態において円形に形成されているが、段差補償体３０の形状は円形に限定されない。例えば、第１コイル体１０及び第２コイル体２０がレーストラック形状を有する場合、段差補償体３０もレーストラック形状を有していても良い。すなわち、段差補償体３０の形状は、第１コイル体１０及び第２コイル体２０の形状に応じて適宜設定される。
【００４９】
また、段差補償体３０は、本実施形態ではガラス繊維紙を含む。ガラス繊維紙は、ガラス繊維を加工して、紙状に形成したものである。ガラス繊維紙は、長さ２ｍｍ以上３０ｍｍ以下のガラス繊維が紙状に形成されている。より詳しくは、ガラス繊維紙は、長さ２ｍｍ以上３０ｍｍ以下のガラス繊維がバインダで結合されることにより紙状に形成されている。ガラス繊維紙は、０．２ｍｍから３．０ｍｍの厚みを有していてよい。ガラス繊維紙は、２．５ｖｏｌ％以上１０ｖｏｌ％以下のガラス繊維比率を有している。ガラス繊維紙は、厚み方向において力を受けると圧縮される特性を有する。また、本実施形態の段差補償体３０は、１枚のガラス繊維紙で構成されている。しかしながら、段差補償体３０は、１枚のガラス繊維紙を有していても良く、また、複数のガラス繊維紙を有していても良い。すなわち、段差補償体３０のガラス繊維紙の枚数は、１枚に限定されない。また、段差補償体３０の厚みは、段差部１２０の大きさよりも大きく設定される。なお、本実施形態では、段差補償体３０はガラス繊維紙である。しかしながら、段差補償体３０はガラス繊維紙に限定されず、繊維紙であればよい。より具体的には、段差補償体３０は、ガラス繊維紙の他に、熱収縮の小さいアルミナ繊維紙や、アラミド繊維紙を採用できる。
【００５０】
また、第１コイル体１０の第１内面と第２コイル体２０の第２内面との間に位置するガラス繊維紙の厚みは、第１コイル体１０の第１内面と第２コイル体２０の第２内面の間の距離と同一である。また、第１コイル体１０の第１外面と、第２コイル体２０の第２外面との間に位置するガラス繊維紙の厚みは、第１コイル体の第１外面と第２コイル体２０の第２外面との間の距離と同一である。
【００５１】
また、段差補償体３０において、ガラス繊維紙には樹脂が充填されている。より詳しくは、ガラス繊維紙には、硬化した樹脂が充填されている。ガラス繊維紙に充填されている樹脂は、例えばエポキシ樹脂やアクリル樹脂である。しかしながら、ガラス繊維紙に充填されている樹脂は、エポキシ樹脂やアクリル樹脂に限定されない。
【００５２】
このような段差補償体３０は、図１及び図３に示すように、第１コイル体１０と第２コイル体２０の間に設けられている。より詳しくは、図３から理解されるように、段差補償体３０は、第１コイル体１０の第１面１０２及び第２コイル体２０の第１面２０２と直接接触するように、第１コイル体１０と第２コイル体２０の間に設けられている。また、段差補償体３０は、第１内周部１２及び第１外周部１４の両方に接触している。より詳しくは、段差補償体３０は、第１内面と第２内面とに接触するように、第１内面から第１外面に亘って配置されている。同様に、段差補償体３０は、第２内周部２２と第２外周部２４の両方に接触している。より詳しくは、段差補償体３０は、第２内面と第２外面に接するように、第２内面から第２外面に亘って配置されている。
【００５３】
外部セパレータ４０は、図３に示すように第１コイル体１０の第２面１０４及び、第２コイル体２０の第２面２０４の両方に設けられている。この外部セパレータ４０は、段差補償体３０と同様にガラス繊維紙、アルミナ繊維紙、アラミド繊維紙が例示される。
【００５４】
このような超電導コイルは、次のようにして製造される。
【００５５】
まず、超電導線材を巻回して、図７に示すような第１コイル体１０を形成する（第１コイル体１０の準備ステップ）。例えば、まず、円筒状の巻枠を用意する。続いて、第１に円筒状の巻枠の周りに第１超電導線材１６を巻回して第１内周部１２を形成し、第２に第１超電導線材１６の外側の一端を第２超電導線材１８に接合する。続いて、第１内周部１２の周りに第２超電導線材１８を巻回し、第１コイル体１０を形成する。これにより、第１コイル体１０は、軸方向の一端に位置する第１面１０２には、第１超電導線材１６と第２超電導線材１８の幅の違いに起因する段差部１２０が形成される。なお、第１コイル体１０の形成方法は上記方法に限定されない。
【００５６】
続いて、段差補償体３０を準備する（段差補償体３０の準備ステップ）。第１面１０２に対して例えば接着剤を塗布し、その後、接着剤によって段差補償体３０を第１面１０２に対して取り付ける。これにより、第１コイル体１０の第１面１０２は、段差補償体３０によって覆われる。
【００５７】
続いて、段差補償体３０に接するように超電導線材を巻き回して、第２コイル体２０を形成する（第２コイル体２０の準備ステップ）。これにより、段差補償体３０は、第１コイル体１０と第２コイル体２０との間に位置する（積層体形成ステップ）。なお、第２コイル体２０は、第１コイル体１０と同様の方法で形成することができる。すなわち、第１に円筒状の巻枠の周りに第１超電導線材１６を巻回して第２内周部２２を形成し、第２に第１超電導線材１６の外側の一端を第２超電導線材１８に接合する。続いて、第１内周部１２の周りに第２超電導線材１８を巻回し、第２コイル体２０を形成する。なお、第１コイル体１０と段差補償体３０と第２コイル体２０は、まとめて積層体と定義される。
【００５８】
続いて、第１コイル体１０の第２面１０４と、第２コイル体２０の第２面２０４に対して、例えば接着剤を塗布し、その後、外部セパレータ４０を取り付ける。これにより、積層体の両側面に外部セパレータが設けられる。
【００５９】
続いて、積層体を樹脂に含浸させる（含浸ステップ）。なお、積層体は、減圧状態または真空状態において樹脂に含浸されることが好ましい。これにより、段差補償体３０に樹脂が浸入する。
【００６０】
続いて、樹脂に含浸された後の積層体を、硬化する（硬化ステップ）。樹脂は、例えば加熱や乾燥により硬化される。これにより、段差補償体３０は、硬化された樹脂が充填される。より詳しくは、繊維紙は、硬化された樹脂が充填される。なお、樹脂の効果方法はこれらに限定されない。その後、不要な樹脂が存在する場合には除去する。このようにして図１に示す超電導コイルが製造される。
【００６１】
このような超電導コイルにおいて、第２コイル体２０が第１コイル体１０に重ねて配置されたとき、第１内周部１２と第２内周部２２の間の距離は、第１外周部１４と第２外周部２４の間の距離と異なる。したがって、もし超電導コイルがその外周部に力を受けたとき、超電導コイルの外周部の形状が変形する。しかしながら、図１の超電導コイルは、第１コイル体１０と第２コイル体２０との間に段差補償体３０を備える。この段差補償体３０は、第１内周部１２と第２内周部２２との間の隙間を埋めながら、第１外周部１４と第２外周部２４との間の隙間を埋める。これにより、第１コイル体１０の第１面１０２に配置された段差補償体３０は、第１コイル体１０および第２コイル体２０の段差部１２０を適切な厚みで補償する。よって、超電導コイル１が厚み方向において圧力を受けても、超電導コイルは厚み方向において変形しにくい。
【００６２】
また、超電導コイルの段差補償体３０としてガラス繊維紙を有している。したがって、超電導コイルの製造時には、段差補償体３０がその厚み方向において圧力を受けたとき、段差補償体３０は圧縮されて変形する。よって、第１コイル体１０を第２コイル体２０に向かって力を加えることで、段差補償体３０の厚みを変えることができる。その結果、所望の厚みを有する超電導コイル１を得ることができる。
【００６３】
なお、上述の超電導コイルは、まず第１コイル体１０を準備し、続いて準備された段差補償体３０を第１コイル体１０の第１面に配置する。その後、段差補償体３０が第１コイル体と第２コイル体２０の間に配置されるように第２コイル体２０を準備（形成）している。しかしながら、第１コイル体１０，第２コイル体２０，段差補償体３０を準備する順序は上述の順に限定されない。
【００６４】
すなわち、まず第１コイル体１０と段差補償体３０と第２コイル体２０をあらかじめ準備し、続いて、段差補償体３０が第１コイル体１０と第２コイル体２０との間に配置させても良い。
【００６５】
図９は、他の実施形態の超電導コイルの上面図を示している。図９の超電導コイルは、図１の超電導コイルと同様に超電導コイル１で定義され、第１コイル体１０と、第２コイル体２０と、段差補償体３０と、外部セパレータ４０とを有する。
【００６６】
図１０は、図９の超電導コイル１の第１コイル体１０を開示している。図９の第１コイル体１０は、第１内周部１３と第１外周部１５を有する。第１内周部１３は、第２超電導線材１８を巻回することにより形成されている。第１外周部１５は、第１超電導線材１６を巻き回すことにより形成されている。これにより、図８の第１コイル体１０は、第１内周部１３が、第１外周部１５よりも薄く形成されている。そして、これにより、第１コイル体１０は、その軸方向の一端に位置する第１面１０２に、段差部１２０を有する。
【００６７】
図９の超電導コイル１の第２コイル体２０は、第１コイル体１０と同様に、第２内周部２２が、第２外周部２４よりも薄く形成されている。したがって、第２コイル体２０は、その軸方向の一端に位置する第１面２０２に、段差部１２０を有する。
【００６８】
そして、第１コイル体１０は、その第１面１０２が第２コイル体２０と対向するように配置される。第２コイル体２０は、その第１面２０２が第１コイル体１０と対向するように配置される。
【００６９】
図１１は、図９の超電導コイル１のＡ−Ａ’断面図を開示している。図１０に示すように、段差補償体３０は、第１コイル体１０と第２コイル体２０との間に配置されている。図１０に示すように、第２コイル体２０が第１コイル体１０に重ねて配置されたとき、第１コイル体１０の第１面１０２に配置された段差補償体３０は、第１コイル体１０および第２コイル体２０の段差部１２０を適切な厚みで補償する。すなわち、第２コイル体２０が第１コイル体１０に重ねて配置されたとき、第１内周部１３と第２内周部２３の間の距離は、第１外周部１５と第２外周部２５の間の距離と異なる。したがって、もし超電導コイルがその外周部に力を受けたとき、超電導コイルの外周部の形状が変形する。しかしながら、図１の超電導コイルは、第１コイル体１０と第２コイル体２０との間に段差補償体３０を備える。この段差補償体３０は、第１内周部１３と第２内周部２３との間の隙間を埋めながら、第１外周部１５と第２外周部２５との間の隙間を埋める。これにより、第１コイル体１０の第１面１０２に配置された段差補償体３０は、第１コイル体１０および第２コイル体２０の段差部１２０を適切な厚みで補償する。よって、超電導コイル１が厚み方向において圧力を受けても、超電導コイルは厚み方向において変形しにくい。
【００７０】
また、また、超電導コイルは、段差補償体３０としてガラス繊維紙を有している。よって、超電導コイルの製造時には、段差補償体３０がその厚み方向において圧力を受けたとき、段差補償体３０はその厚み方向において圧縮して変形する構成されている。よって、第１コイル体１０を第２コイル体２０に向かって力を加えることで、段差補償体３０の厚みを変えることができる。その結果、超電導コイル１を所望の厚みとすることができる。
【００７１】
図１２は、図９の超電導コイル１のさらに他の実施形態のＡ−Ａ’断面図を開示している。本実施形態において、超電導コイル１は、２枚の段差補償体３０と、繊維強化プラスチックでできた支持シート３２を有する。支持シート３２は、段差補償体３０の間に配置されている。そして、段差補償体３０及び支持シート３２は、第１コイル体１０と第２コイル体２０との間に配置されている。
【００７２】
段差補償体３０のうちの一つは、第１コイル体１０と支持シート３２との間に位置して第１コイル体１０の第１面１０２と直接接触している。そして、支持シート３２と第１コイル体１０の第１内面との間に位置するガラス繊維紙の厚みは、支持シート３２と第１コイル体１０の第１内面との間の距離と同じに設定されている。支持シート３２と第１コイル体１０の第１外面との間に位置するガラス繊維紙の厚みは、支持シート３２と第１コイル体１０の第１外面との間の距離と同じに設定されている。
【００７３】
段差補償体３０のうちの他の一つは、第２コイル体２０と支持シート３２との間に位置して第２コイル体２０の第１面２０２と直接接触している。そして、支持シート３２と第２コイル体２０の第２内面との間に位置するガラス繊維紙の厚みは、支持シート３２と第２コイル体２０の第２内面との間の距離と同じに設定されている。支持シート３２と第２コイル体２０の第２外面との間に位置するガラス繊維紙の厚みは、支持シート３２と第２コイル体２０の第２外面との間の距離と同じに設定されている。
【００７４】
このような超電導コイル１においても、段差補償体３０は、第１コイル体１０や第２コイル体２０に形成された段差部１２０を補償することができる。そして、所望の厚みを有する超電導コイルを得ることができる。すなわち、超電導コイル１の厚み方向の寸法精度が高い超電導コイル１を提供できる。なお、支持シート３２は、図１の超電導コイル１に採用することもできる。また、図１２の超電導コイル１は２枚の段差補償体３０と１枚の支持シート３２を採用しているが、段差補償体３０と支持シート３２の枚数は限定されない。すなわち、超電導コイル１は、少なくとも１つの支持シート３２と、少なくとも２つ以上の段差補償体３０を有することができる。
【００７５】
図１３および図１４は、さらに他の実施形態を開示している。本実施形態の超電導コイル１は、第１コイル体１０と、段差補償体３０とを有する。図１４から理解されるように、第１コイル体１０は、第１超電導線材１６を巻回することにより形成されている。そして、第１コイル体１０は、厚み方向の一端に第１面を有し、厚み方向の他端に第２面を有する。段差補償体３０は、第１コイル体１０の第１面および第２面のそれぞれに配置されている。
【００７６】
このような場合、図１４に示すように例えば超電導線材の幅が不均一な場合であっても、段差補償体３０は、第１コイル体１０の厚みの不均一を補正する。そして、段差補償体３０はその厚み方向において弾性を有することから、段差補償体３０が厚み方向において力を受けたとき、その厚みが適宜変化する。よって、段差補償体３０の厚みを変えることにより、所望の厚みを有する超電導コイルが得られる。よって、超電導コイル１の厚み方向の寸法精度が高い超電導コイル１が得られる。
【００７７】
以上説明したように、図３，図１１，図１２は超電導コイルを開示している。超電導コイルは、段差補償体３０と、第１コイル体１０と、第２コイル体２０とを有している。第１コイル体１０は、テープ状の超電導線材を巻回することにより形成されている。第１コイル体１０は、その軸方向の一端に第１面を有する。第１コイル体１０の第１面は、段差部１２０を有する。第１コイル体１０の第１面は、段差部１２０よりも内側に位置する第１内面と、段差部１２０よりも外側に位置する第１外面とを有する。段差補償体３０は、段差部１２０を補償するように、第１コイル体１０と第２コイル体２０との間に配置されている。段差補償体３０は、第１内面と第１外面に接するように、第１内面から第１外面に亘って配置されている。
【００７８】
この場合、第１コイル体１０の段差部１２０を、段差補償体３０によって補償することができる。したがって、超電導コイルが厚み方向において圧力を受けても変形しにくい超電導コイルを得ることができる。
【００７９】
また、図３，図１１，図１２の超電導コイルにおいて、段差補償体３０は繊維紙を有する。
【００８０】
繊維紙は、厚み方向において圧力を受けたとき、受けた圧力に応じてその厚みが減少する。そして、第１面は段差部１２０を有するため、第１内面から段差補償体３０が受ける圧力は、第１外面から段差補償体３０が受ける圧力と異なる。したがって、繊維紙は、場所によって異なる厚みを有する。よって繊維紙は、第１内面と第２コイル体２０との間を最適な厚みで補償し、かつ、第１外面と第２コイル体２０との間を最適な厚みで補償する。よって、超電導コイルが厚み方向において圧力を受けても変形しにくい超電導コイルを得ることができる。
【００８１】
また、繊維紙は、樹脂が充填されている。
【００８２】
この場合、超電導コイルが厚み方向において圧力を受けても、より変化しにくい超電導コイルが得られる。
【００８３】
また、図３，図１１，図１２の超電導コイルにおいて、第１コイル体１０は、第１内周部と、第１外周部とを有している。第１外周部は、第１内周部よりも、第１コイル体１０の径方向外側に位置する。第１内周部は、第１外周部と厚みが異なる。段差部１２０は、第１内周部と第１外周部との境界に位置する。
【００８４】
この場合、第１内周部と第１外周部との境界に形成される段差部１２０が、段差補償体３０によって補償される。
【００８５】
また、第１内周部の超電導線材は、第１外周部の超電導線材と幅が異なり、これにより段差部１２０が形成されている。
【００８６】
この場合、第１超電導線材１６と第２超電導線材１８の幅が異なることに起因して、第１内周部と第１外周部との境界で段差部１２０が形成される。しかしながら、段差補償体３０は、第１内周部と第１外周部との境界で形成される段差部１２０を補償する。
【００８７】
繊維紙は、ガラス繊維紙、アルミナ繊維紙、アラミド繊維紙の少なくとも１つを有する。
【００８８】
この場合、第１コイル体１０と第２コイル体２０との間の電気絶縁性を確保できる。
【００８９】
また、超電導コイルは、段差補償体３０と、第１コイル体１０とを有する。第１コイル体１０は、テープ状の超電導線材を巻回することにより形成されている。第１コイル体１０は、その軸方向の一端に第１面を有している。第１コイル体１０の第１面は、段差部１２０を有している。段差補償体３０は、段差部１２０を補償するように、第１コイル体１０の第１面に配置されている。
【００９０】
これにより、段差補償体３０は、第１コイル体１０の第１面に形成されている段差部１２０を確実に補償できる。
【００９１】
また、超電導コイルの製造方法は、準備ステップと、積層体形成ステップと、含浸ステップと、硬化ステップとを有する。準備ステップにおいて、第１コイル体１０と第２コイル体２０と繊維紙を準備する。第１コイル体１０は、テープ状の超電導線材を巻回することにより形成されている。第１コイル体１０は、その軸方向の一端に第１面を有する。第１コイル体１０の第１面は、段差部１２０を有している。第１コイル体１０の第１面は、段差部１２０よりも内側に位置する第１内面と、段差部１２０よりも外側に位置する第１外面とを有している。積層体形成ステップにおいて、段差補償体３０を第１コイル体１０と第２コイル体２０の間に配置させて、所望の厚みを有する積層体を形成する。繊維紙は、第１コイル体１０と第２コイル体２０との間に位置して段差部１２０を補償する。含浸ステップにおいて、繊維紙に樹脂を染み込ませる。硬化ステップにおいて、繊維紙に染み込んだ樹脂を硬化させる。
【００９２】
この場合、第１コイル体１０の段差部１２０を、段差補償体３０によって補償することができる。したがって、超電導コイルが厚み方向において圧力を受けても変形しにくい超電導コイルを得ることができる。
【００９３】
また、図３，図１１，図１２の超電導コイルの第２コイル体２０は、テープ状の超電導線材を巻回することにより形成されている。第２コイル体２０は、その軸方向の一端に第１面を有する。第２コイル体２０の第１面は、段差部１２０を有する。第２コイル体２０の第１面は、段差部１２０よりも内側に位置する第２内面と、段差部１２０よりも外側に位置する第２外面とを有する。段差補償体３０は、段差部１２０を補償するように、第１コイル体１０と第２コイル体２０との間に配置されている。段差補償体３０は、第１内面と第１外面に接するように、第２内面から第２外面に亘って配置されている。
【００９４】
また、図３，図１１の超電導コイルにおいて、第１コイル体１０の第１内面と第２コイル体２０の第２内面との間に位置する繊維紙の厚みは、第１コイル体１０の第１内面と第２コイル体２０の第２内面との間の距離と同じである。第１コイル体１０の第１外面と第２コイル体２０の第２外面との間に位置する繊維紙の厚みは、第１コイル体１０の第１外面と第２コイル体２０の第２外面との間の距離と同じである。
【００９５】
また、図１２の超電導コイルは、さらに支持シートを有する。第１コイル体１０の第１内面と支持シートとの間に位置する繊維紙の厚みは、第１コイル体１０の第１内面と支持シートとの間の距離と同じである。
【００９６】
また、図１２に示すように、第２コイル体２０の第２内面と支持シートとの間に位置する繊維紙の厚みは、第２コイル体２０の第２内面と支持シートとの間の距離と同じである。
【００９７】
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。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。 
【符号の説明】
【００９８】
１      超電導コイル
１０    第１コイル体
１００  開口
１０２  第１面
１０４  第２面
１２    第１内周部
１２０  段差部
１３    第１内周部
１４    第１外周部
１５    第１外周部
１６    第１超電導線材
１６０  超電導体
１６２  シース部
１６４  ラミネート部
１６６  はんだ部
１７    接合部分
１７０  段差部
１８    第２超電導線材
１８０  超電導体
１８２  シース部
１０２  第１面
２０    第２コイル体
２００  開口
２０２  第１面
２０４  第２面
２２    第２内周部
２３    第２内周部
２４    第２外周部
２５    第２外周部
３０    段差補償体
３２    支持シート
４０    外側セパレータ
【図１】
2015046518.tif 000003
【図２】
2015046518.tif 000004
【図３】
2015046518.tif 000005
【図４】
2015046518.tif 000006
【図５】
2015046518.tif 000007
【図６】
2015046518.tif 000008
【図７】
2015046518.tif 000009
【図８】
2015046518.tif 000010
【図９】
2015046518.tif 000011
【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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【図１５】
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