(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状面を有する酸化物超電導線が仮想的な巻軸の周りに巻き回されることによって形成された高温超電導コイルであって、
前記巻軸を挟んで互いに対向し、かつ互いに平行に延びる１対の直線部を備え、
前記１対の直線部の少なくとも一部において前記帯状面は前記巻軸に対して傾いており、さらに
前記１対の直線部とともにレーストラック形状を形成する１対の曲線部を備え、
前記１対の曲線部における前記帯状面と前記巻軸との角度の最大値が、前記１対の直線部における前記帯状面と前記巻軸との角度の最大値よりも小さく、かつ、前記１対の曲線部において前記帯状面と前記巻軸とは互いに平行である、高温超電導コイル。
【請求項２】
前記高温超電導コイルは、前記巻軸の方向において、前記帯状面の幅寸法に前記幅寸法の半分の寸法を加えた寸法よりも小さい外形寸法を有する、請求項１に記載の高温超電導コイル。
【請求項３】
前記１対の直線部の少なくとも一部において、外周側の前記帯状面の方が内周側の前記帯状面よりも、前記巻軸に対してより大きな傾きを有する、請求項１または請求項２に記載の高温超電導コイル。
【請求項４】
複数の高温超電導コイルが積層されることによって形成された積層型高温超電導コイルであって、
第１の帯状面を有する酸化物超電導線が仮想的な巻軸の周りに巻き回されることによって形成された第１の高温超電導コイルを備え、
前記第１の高温超電導コイルは、前記巻軸を挟んで互いに対向し、かつ互いに平行に延びる１対の直線部を有し、前記１対の直線部の少なくとも一部において前記第１の帯状面は前記巻軸に対して傾いており、前記第１の高温超電導コイルは、前記１対の直線部とともにレーストラック形状を形成する１対の曲線部を有し、前記１対の曲線部における前記第１の帯状面と前記巻軸との角度の最大値が、前記１対の直線部における前記第１の帯状面と前記巻軸との角度の最大値よりも小さく、かつ、前記１対の曲線部において前記第１の帯状面と前記巻軸とは互いに平行であり、さらに
第２の帯状面を有する酸化物超電導線が前記巻軸の周りに巻き回されることによって形成された第２の高温超電導コイルを備え、
前記第２の高温超電導コイルにおいて前記第２の帯状面と前記巻軸とは互いに平行である、積層型高温超電導コイル。
【請求項５】
前記第１の高温超電導コイルは、前記巻軸の方向に沿って前記第２の高温超電導コイルよりも前記積層型高温超電導コイルの端部側に配置される、請求項４に記載の積層型高温超電導コイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温超電導コイルおよび積層型高温超電導コイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
ビスマス（Ｂｉ）系またはイットリウム（Ｙ）系などの酸化物超電導線として、帯状面を有する超電導線が広く用いられている。このような超電導線材の特性への磁場による影響は異方性を有する。具体的にはこの超電導線において、帯状面に垂直な磁場（垂直磁場）が高くなると、臨界電流の低下および交流損失の増大といった性能低下が生じることが知られている。この性能低下を抑制するための技術として、たとえば特開２００８−２４４２８０号公報に開示された超電導コイルに関するものがある。
【０００３】
この公報によれば、超電導コイルの軸線方向の中央側と両端とで超電導線の巻き方が変えられている。軸線方向の中央側では超電導線の広幅面をコイルの軸線と一致させ、軸線方向の両端では内周側の超電導線の広幅面をコイルの軸線に対して傾斜させ、外周側の超電導線の広幅面をコイルの軸線と直交させている。より具体的には、超電導線の巻付方向を変えているコイル部では、内周側から外周側にかけてターン毎に、巻枠の軸線に対する超電導線の広幅面の傾斜角度が次第に大きくされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２４４２８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記公報の技術によれば、超電導コイルの外周側において、超電導線の広幅面（帯状面）がコイルの軸線（巻軸）に対して大きく傾けられつつ、超電導線が巻き回される必要がある。特に、超電導コイルの両端かつ外周側においては、超電導線の帯状面が巻軸に対してほぼ垂直とされながら、超電導線が巻軸周りに巻き回される必要がある。この場合、超電導線に対して、帯状面の面内方向において、大きな応力が加わる。このような応力は、酸化物超電導線の大きな歪の原因となる。このような大きな歪が許容値を超えて酸化物超電導線に対して加わると、たとえば超電導コイルの臨界電流特性の劣化のような、電気特性の顕著な劣化が生じる。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、超電導線の歪に起因した電気特性の顕著な劣化を避けつつ、垂直磁場に起因した臨界電流の低下および交流損失の増大の少なくともいずれかを抑制することができる、高温超電導コイルおよび積層型高温超電導コイルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の高温超電導コイルは、帯状面を有する酸化物超電導線が仮想的な巻軸の周りに巻き回されることによって形成されたものであって、１対の直線部および１対の曲線部を有する。１対の直線部は、巻軸を挟んで互いに対向しており、かつ互いに平行に延びている。１対の直線部の少なくとも一部において帯状面は巻軸に対して傾いている。１対の曲線部は１対の直線部とともにレーストラック形状を形成している。１対の曲線部における帯状面と巻軸との角度の最大値は、１対の直線部における帯状面と巻軸との角度の最大値よりも小さい。
【０００８】
本発明の高温超電導コイルによれば、超電導線の帯状面は巻軸に対して傾いた部分を有する。これにより、帯状面のすべてが巻軸に平行な場合と異なり、巻軸に対して傾いた磁場から超電導線が受ける垂直磁場が小さくなるように帯状面の向きを調整することができる。よって臨界電流の低下および交流損失の増大の少なくともいずれかを抑制することができる。
【０００９】
また巻軸に対する帯状面の角度の最大値が、直線部に比して曲線部においてより小さくされている。これにより、曲線部において直線部と同程度に帯状面が傾けられた場合に比して、超電導線の応力が小さくなる。よって応力に起因した超電導線の歪が小さくなるので、超電導線の電気特性の顕著な劣化がより確実に避けられる。
【００１０】
以上から、本発明の高温超電導コイルによれば、超電導線の歪に起因した電気特性の顕著な劣化を避けつつ、垂直磁場に起因した臨界電流の低下および交流損失の増大の少なくともいずれかを抑制することができる。
【００１１】
好ましくは上記の高温超電導コイルにおいて、１対の曲線部において帯状面と巻軸とは互いに平行である。これにより、超電導線の応力をより小さくすることができる。よって、超電導線の歪に起因した電気特性の顕著な劣化をより十分に避けることができる。
【００１２】
好ましくは高温超電導コイルは、巻軸の方向において、帯状面の幅寸法に幅寸法の半分の寸法を加えた寸法よりも小さい外形寸法を有する。これにより、超電導コイルの形状を、帯状面の幅寸法の半分の誤差範囲で、平面状とすることができる。
【００１３】
好ましくは１対の直線部の少なくとも一部において、外周側の帯状面の方が内周側の帯状面よりも、巻軸に対してより大きな傾きを有する。これにより、巻軸から離れるほど巻軸に対してその向きがより傾くような磁場分布に対応するように、超電導線の帯状面の傾きを変化させることができる。よって、より広い領域において、超電導線が受ける垂直磁場を小さくすることができる。よって臨界電流の低下および交流損失の増大の少なくともいずれかをより抑制することができる。
【００１４】
本発明の積層型高温超電導コイルは、複数の高温超電導コイルが積層されることによって形成されたものであって、第１の高温超電導コイルおよび第２の高温超電導コイルを有する。第１の高温超電導コイルは、第１の帯状面を有する酸化物超電導線が仮想的な巻軸の周りに巻き回されることによって形成されている。第１の高温超電導コイルは、巻軸を挟んで互いに対向し、かつ互いに平行に延びる１対の直線部を有する。１対の直線部の少なくとも一部において第１の帯状面は巻軸に対して傾いている。第１の高温超電導コイルは、１対の直線部とともにレーストラック形状を形成する１対の曲線部を有する。１対の曲線部における第１の帯状面と巻軸との角度の最大値は、１対の直線部における第１の帯状面と巻軸との角度の最大値よりも小さい。第２の高温超電導コイルは、第２の帯状面を有する酸化物超電導線が巻軸の周りに巻き回されることによって形成されている。第２の高温超電導コイルにおいて第２の帯状面と巻軸とは互いに平行である。
【００１５】
本発明の積層型高温超電導コイルによれば、積層方向において巻軸に対する傾きが一定でない磁場分布の下で、巻軸に対する傾きが大きい磁場領域に第１の高温超電導コイルを配置し、かつ巻軸に対する傾きが小さい磁場領域に第２の高温超電導コイルを配置することで、より広い領域において、超電導線が受ける垂直磁場を小さくすることができる。よって臨界電流の低下および交流損失の増大の少なくともいずれかをより抑制することができる。また第２の高温超電導コイルにおいて帯状面が巻軸に平行とされるので、第２の高温超電導コイルを製造するための超電導線の巻き回し作業を容易に行うことができる。
【発明の効果】
【００１６】
上述したように、本発明の高温超電導コイルによれば、超電導線の歪に起因した電気特性の顕著な劣化を避けつつ、垂直磁場に起因した臨界電流の低下および交流損失の増大の少なくともいずれかを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態１における積層型高温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の積層型高温超電導コイルが有する複数の高温超電導コイルのひとつの構成を概略的に示す斜視図である。
【図３】図１の積層型高温超電導コイルが有する複数の高温超電導コイルのひとつの構成を概略的に示す斜視図である。
【図４】図１の積層型高温超電導コイルに用いられている酸化物超電導線の構成の一例を概略的に示す断面斜視図である。
【図５】図１の積層型高温超電導コイルの概略的な平面図である。
【図６】図５の線ＶＩ−ＶＩに沿う概略断面図である。
【図７】図５の線ＶＩＩ−ＶＩＩに沿う概略断面図である。
【図８】第１比較例の積層型高温超電導コイルの、図６の視野に対応する断面図である。
【図９】図８のｘｙ面における磁場分布のシミュレーション結果の一例を示す図である。
【図１０】第１比較例および本発明の実施の形態１の各々における、各高温超電導コイルに加わる平均垂直磁場の一例を示すグラフ図である。
【図１１】第１比較例および本発明の実施の形態１の各々における、各高温超電導コイルに生じる交流損失の一例を示すグラフ図である。
【図１２】第２比較例の高温超電導コイルの概略的な平面図である。
【図１３】図１２の線ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩに沿う概略断面図である。
【図１４】図１２の高温超電導コイルにおける、酸化物超電導線材に加わる応力が計算される部分を示す模式図である。
【図１５】本発明の実施の形態２における積層型高温超電導コイルの構成を概略的に示す、図６の視野に対応する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
（実施の形態１）
図１を参照して、本実施の形態の積層型高温超電導コイル９０は、高温超電導コイル８０ａ〜８０ｈが積層されることによって形成されたものである。高温超電導コイル８０ａ〜８０ｈの各々は、高温超電導線１０が仮想的な巻軸ＡＸ周りに巻き回されることによって形成されている。巻数は、たとえば２５ターン程度である。
【００２０】
さらに図２および図３を参照して、本実施の形態においては、１対の高温超電導コイル８０ａおよび８０ｂは、いわゆるダブルパンケーキコイルを構成している。すなわち、高温超電導コイル８０ａおよび８０ｂは、互いに逆向きに巻き回されている。また高温超電導コイル８０ａおよび８０ｂの各々の高温超電導線１０の内周側端部ＴＩが互いに電気的に接続されている。１対の高温超電導コイル８０ｃおよび８０ｄ、１対の高温超電導コイル８０ｅおよび８０ｆ、および１対の高温超電導コイル８０ｇおよび８０ｈの各対も、ダブルパンケーキコイルを構成している。また隣り合うダブルパンケーキ同士は、高温超電導線１０の外周側端部ＴＥを用いて直列に接続されている。よって積層型高温超電導コイル９０のインダクタンスは、高温超電導コイル８０ａ〜８０ｈの各々のインダクタンスの和となっている。
【００２１】
図４を参照して、高温超電導線１０は、幅寸法Ｗおよび厚さ寸法Ｔで任意の長さに渡って延在している。幅寸法Ｗは厚さ寸法Ｔに比して大きい。よって高温超電導線１０は、主な面として、幅寸法Ｗを有する帯状面ＳＰを含む。たとえば、幅寸法Ｗは４ｍｍ程度であり、厚さ寸法は０．３ｍｍ程度である。
【００２２】
高温超電導コイル８０ａ〜８０ｈの各々は、図１〜図３に示すように、巻軸ＡＸの方向における高温超電導線１０の位置がおおよそ一定に保たれている。このため高温超電導コイル８０ａ〜８０ｈの各々は、巻軸ＡＸの方向において、帯状面ＳＰの幅寸法Ｗに幅寸法Ｗの半分の寸法を加えた寸法よりも小さい外形寸法ＨＴを有する。
【００２３】
高温超電導線１０は、たとえば、複数の超電導体部１２ａと、シース部１２ｂと、ラミネート部１１ａと、接合部１１ｂとを有する。超電導体部１２ａは線状に延びている。シース部１２ｂは超電導体部１２ａを覆っている。１対のラミネート部１１ａはシース部１２ｂを挟んでいる。１対のラミネート部１１ａは互いに接合部１１ｂによって接合されている。超電導体部１２ａの材料は、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相を含む材料が最適である。シース部１２ｂの材料は、たとえば銀または銀合金である。ラミネート部１１ａの材料は、たとえばステンレス鋼である。接合部１１ｂの材料は、たとえばはんだである。
【００２４】
図５を参照して、積層型高温超電導コイル９０は、巻軸ＡＸに沿う視点において、すなわち平面視において、レーストラック形状を有する。このため、高温超電導コイル８０ａもレーストラック形状を有する。具体的には、高温超電導コイル８０ａは、１対の直線部ＳＴおよび１対の曲線部ＣＲを有する。１対の直線部ＳＴおよび１対の曲線部ＣＲはレーストラック形状を形成している。１対の直線部ＳＴは、巻軸ＡＸを挟んで互いに対向しており、かつ互いに平行に延びている。高温超電導コイル８０ｂ〜８０ｈの各々もレーストラック形状を有する。たとえば、直線部ＳＴの長さは１３００ｍｍ程度、曲線部ＣＲの半径は、内周側で１５０ｍｍ程度、外周側で１６０ｍｍ程度である。
【００２５】
さらに図６および図７を参照して、高温超電導コイル８０ａ〜８０ｈの各々における高温超電導線１０の帯状面ＳＰ（第１の帯状面とも称する）の巻軸ＡＸに対する傾きについて、以下に説明する。
【００２６】
高温超電導コイル８０ａ、８０ｂ、８０ｇおよび８０ｈの各々を形成する高温超電導線１０の帯状面ＳＰ（第１の帯状面とも称する）は、巻軸ＡＸに対して直線部ＳＴの中央部ＳＴａにおいて傾いている。具体的には、図６に示すように、巻軸ＡＸの方向において積層型高温超電導コイル９０の端に向かうにつれて帯状面ＳＰが巻軸ＡＸから離れるように、帯状面ＳＰが傾いている。この傾きは、境界部ＳＴｂにおいて中央部ＳＴａから離れるほど徐々に緩和されている。このため中央部ＳＴａと境界部ＳＴｂを経てつながっている曲線部ＣＲにおいては、巻軸ＡＸに対する帯状面ＳＰの傾きは、中央部ＳＴａにおける傾きよりも小さくなっている。よって、１対の曲線部ＣＲにおける帯状面ＳＰと巻軸ＡＸとの角度の最大値は、１対の直線部ＳＴにおける帯状面ＳＰと巻軸ＡＸとの角度の最大値よりも小さい。
【００２７】
好ましくは曲線部ＣＲにおいて、図７に示すように、帯状面ＳＰと巻軸ＡＸとは互いに平行である。すなわち帯状面ＳＰと巻軸ＡＸとの角度がゼロである。この場合、超電導線１０の延在方向の張力を除いて考えれば、超電導線１０に加わる応力のうち主要なものを、直線状の境界部ＳＴｂにおける超電導線１０の捩れによるもののみとすることができる。これにより、超電導線１０が捩れつつ曲がる部分を設ける必要がない。
【００２８】
高温超電導コイル８０ｃ〜８０ｆの各々を形成する高温超電導線１０の帯状面ＳＰ（第２の帯状面とも称する）と、巻軸ＡＸとは、直線部ＳＴおよび曲線部ＣＲにおいて、すなわち全周において、互いに傾いておらず平行である。
【００２９】
次に第１比較例について、以下に説明する。
図８を参照して、第１比較例の積層型高温超電導コイル９９は、本実施の形態の高温超電導コイル８０ａ、８０ｂ、８０ｇおよび８０ｈのそれぞれの代わりに、高温超電導コイル８０ａＺ、８０ｂＺ、８０ｇＺおよび８０ｈＺを有する。高温超電導コイル８０ａＺ、８０ｂＺ、８０ｇＺおよび８０ｈＺは、本実施の形態の高温超電導コイル８０ｃ〜８０ｆと同様に、全周に渡って巻軸ＡＸに平行な帯状面ＳＰを有する。
【００３０】
さらに図９を参照して、巻軸ＡＸに沿うｙ方向と、巻軸ＡＸから外周方向へ向かうｘ方向とを有するｘｙ面における磁場分布のシミュレーション結果によれば、磁場ベクトルのｘ成分、すなわち巻軸ＡＸに平行な帯状面ＳＰに対する垂直磁場は、ｙが大きいほど大きくなった。
【００３１】
図１０を参照して、本実施の形態の積層型高温超電導コイル９０の直線部ＳＴの中央部ＳＴａ（図５）において高温超電導コイル８０ａ〜８０ｈのそれぞれの帯状面ＳＰに加わる平均垂直磁場Ｈを上記の磁場分布のシミュレーション結果を用いて計算した結果を、項目ａ〜ｈの右側に示す。また第１比較例の積層型高温超電導コイル９９（図８）における同様の結果を、項目ａ〜ｈの左側に示す。この結果から、高温超電導コイル８０ａＺ、８０ｂＺ、８０ｇＺおよび８０ｈＺ（図８）のそれぞれを高温超電導コイル８０ａ、８０ｂ、８０ｇおよび８０ｈ（図６）に置き換えることで平均垂直磁場を低減でき、またこの効果は巻軸ＡＸの方向における端に位置する高温超電導コイル８０ａおよび８０ｈにおいて大きいことが分かった。一般に垂直磁場の低減により臨界電流が増大するので、高温超電導コイル８０ａＺ、８０ｂＺ、８０ｇＺおよび８０ｈＺ（図８）のそれぞれを高温超電導コイル８０ａ、８０ｂ、８０ｇおよび８０ｈ（図６）に置き換えることで臨界電流を大きくすることができ、またこの効果は巻軸ＡＸの方向における端に位置する高温超電導コイル８０ａおよび８０ｈにおいて大きいと考えられる。
【００３２】
図１１を参照して、本実施の形態の積層型高温超電導コイル９０が有する高温超電導コイル８０ａ〜８０ｈのそれぞれの交流損失Ｌを上記の平均垂直磁場のシミュレーション結果を用いて計算した結果を項目ａ〜ｈの右側に示す。また第１比較例の積層型高温超電導コイル９９が有する高温超電導コイル８０ａＺ、８０ｂＺ、８０ｃ〜８０ｆ、８０ｇＺおよび８０ｈＺのそれぞれの交流損失Ｌを上記の平均垂直磁場のシミュレーション結果を用いて計算した結果を項目ａ〜ｈの左側に示す。この結果から、高温超電導コイル８０ａＺ、８０ｂＺ、８０ｇＺおよび８０ｈＺ（図８）のそれぞれを高温超電導コイル８０ａ、８０ｂ、８０ｇおよび８０ｈ（図６）に置き換えることで交流損失を低減でき、またこの効果は巻軸ＡＸの方向における端に位置する高温超電導コイル８０ａおよび８０ｈにおいて大きいことが分かった。
【００３３】
以上、第１比較例と比較して本実施の形態によれば、臨界電流の低下を抑制することができることがわかった。また交流損失の増大を抑制することができることがわかった。
【００３４】
次に第２比較例について説明する。
図１２を参照して、第２比較例の高温超電導コイル８９はトラック形状ではなく、外形半径Ｒを有する円形形状を有する。すなわち高温超電導コイル８９は、一定の曲率半径を有する曲線部のみからなり、直線部を有していない。
【００３５】
図１３を参照して、高温超電導コイル８９の帯状面ＳＰは巻軸ＡＸに対して傾いている。
【００３６】
さらに図１４を参照して、高温超電導コイル８９の高温超電導線１０の任意の位置において、巻軸ＡＸと高温超電導線１０の中心位置（図１４の点で示す位置）との距離をｒ0、巻軸ＡＸと高温超電導線１０の外周側端部（図１４の右上端）との距離をｒ1、巻軸ＡＸと帯状面ＳＰとの角度をＴＨと定義すると、以下の式（１）が成り立つ。
【００３７】
（Ｗ／２）・ｓｉｎＴＨ  ＝  ｒ1−ｒ0      （１）
高温超電導線１０の上記中心位置を境界として、外周側で引張応力が、内周側で圧縮応力が生じるものと近似する。圧縮応力よりも引張応力の方が電気特性の劣化に与える影響が大きいと考えられることから、特に外周側の歪について検討する。高温超電導線１０の外周側端部における歪εは、以下の式（２）を満たす。
【００３８】
（２πｒ1）／（２πｒ0）  ＝  １＋ε      （２）
式（１）および（２）からｒ1を消去すると、以下の式（３）が得られる。
【００３９】
ｒ0  ＝  （Ｗ・ｓｉｎＴＨ）／（２ε）      （３）
高温超電導線１０の特性を確保する上で歪εの上限が０．００２（すなわち歪の上限が０．２％）とすると、許容される距離ｒ0の下限は、角度ＴＨが１０°、４５°および８０°のそれぞれにおいて、１９０ｍｍ、７６０ｍｍおよび１０６０ｍｍとなる。よって本実施の形態の高温超電導コイル８０ａ（たとえば曲線部ＣＲの内周部の曲率半径が１５０ｍｍ程度）と同程度の曲率半径で第２比較例の高温超電導コイル８９を作成したとすると、高温超電導線１０の歪が過度に大きくなり、電気特性の顕著な劣化が生じると考えられる。
【００４０】
以上、第２比較例と比較して本実施の形態によれば、高温超電導線１０の歪に起因した電気特性の顕著な劣化を避けることができることがわかる。
【００４１】
以下に本実施の形態の作用効果についてまとめる。
本実施の形態の高温超電導コイル８０ａ（図６）によれば、高温超電導線１０の帯状面ＳＰは巻軸ＡＸに対して傾いた部分を有する。これにより、帯状面ＳＰのすべてが巻軸ＡＸに平行な高温超電導コイル８０ａＺ（図８）と異なり、巻軸ＡＸに対して傾いた磁場から高温超電導線１０が受ける垂直磁場が小さくなるように帯状面ＳＰの向きを調整することができる。よって臨界電流の低下および交流損失の増大の少なくともいずれかを抑制することができる。
【００４２】
また巻軸ＡＸに対する帯状面ＳＰの角度の最大値が、直線部ＳＴに比して曲線部ＣＲにおいてより小さくされている。これにより、曲線部ＣＲにおいて直線部ＳＴと同程度に帯状面ＳＰが傾けられた場合に比して、高温超電導線１０の応力が小さくなる。よって応力に起因した超電導線の歪が小さくなるので、高温超電導線１０の電気特性の顕著な劣化がより確実に防止される。
【００４３】
以上から、本実施の形態の高温超電導コイル８０ａによれば、高温超電導線１０の歪に起因した電気特性の顕著な劣化を避けつつ、臨界電流の低下および交流損失の増大の少なくともいずれかを抑制することができる。
【００４４】
好ましくは１対の曲線部ＣＲにおいて帯状面ＳＰと巻軸ＡＸとは互いに平行である。これにより、高温超電導線１０の応力をより小さくすることができる。よって、高温超電導線１０の歪に起因した電気特性の顕著な劣化をより十分に避けることができる。
【００４５】
好ましくは高温超電導コイル８０ａは、巻軸ＡＸの方向において、帯状面ＳＰの幅寸法Ｗ（図４）に幅寸法Ｗの半分の寸法を加えた寸法よりも小さい外形寸法ＨＴ（図２）を有する。これにより、超電導コイルの形状を、帯状面ＳＰの幅寸法Ｗの半分の誤差範囲で、平面状とすることができる。すなわち、高温超電導線１０の歪を抑制しつつ、コイルを平面状とすることができる。
【００４６】
本実施の形態の積層型高温超電導コイル９０（図６）によれば、積層方向において巻軸ＡＸに対する傾き（図９のｙ方向に対する傾き）が一定でない磁場分布の下で、巻軸ＡＸに対する傾きが大きい磁場領域に高温超電導コイル８０ａ（巻軸ＡＸに対する帯状面ＳＰの傾きが大きいもの）を配置し、かつ巻軸ＡＸに対する傾きが小さい磁場領域に高温超電導コイル８０ｄ（巻軸ＡＸに対する帯状面ＳＰの傾きが小さいかまたはゼロであるもの）を配置することで、より広い領域において、高温超電導線１０が受ける垂直磁場を小さくすることができる。言い換えると、より広い領域において帯状面ＳＰを磁場ベクトルにおおおそ沿わせることができる。よって臨界電流の低下および交流損失の増大の少なくともいずれかをより抑制することができる。
【００４７】
また高温超電導コイル８０ｄにおいて帯状面ＳＰが巻軸ＡＸに平行とされるので、高温超電導コイル８０ｄを製造するための超電導線の巻き回し作業を容易に行うことができる。
【００４８】
（実施の形態２）
図１５を参照して、本実施の形態の積層型高温超電導コイル９０Ｖは、実施の形態１における高温超電導コイル８０ａ、８０ｂ、８０ｇおよび８０ｈのそれぞれの代わりに高温超電導コイル８０ａＶ、８０ｂＶ、８０ｇＶおよび８０ｈＶを有する。高温超電導コイル８０ａＶ、８０ｂＶ、８０ｇＶおよび８０ｈＶの各々は、１対の直線部ＳＴ（図５）の少なくとも一部において、高温超電導線１０の巻き回しの途中にスペーサ１９を有する。スペーサ１９は、帯状面ＳＰの傾きが小さい内周側に位置する高温超電導線１０と、帯状面ＳＰの傾きが大きい外周側に位置する高温超電導線１０との間の空隙を埋めるような形状を有する。図１５においては、帯状面ＳＰの傾きは内周側においてゼロであり、外周側において４５°程度の場合の例が示されている。
【００４９】
なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１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。
【００５０】
本実施の形態によれば、１対の直線部ＳＴ（図５）の少なくとも一部において、外周側の帯状面ＳＰの方が内周側の帯状面ＳＰよりも、巻軸ＡＸに対してより大きな傾きを有する。これにより、巻軸ＡＸから離れるほど巻軸ＡＸに対してその向きがより傾くような磁場分布に対応するように、高温超電導線１０の帯状面ＳＰの傾きを変化させることができる。これにより、より広い領域において、高温超電導線１０が受ける垂直磁場を小さくすることができる。よって臨界電流の低下および交流損失の増大の少なくともいずれかをより抑制することができる。
【００５１】
なお図１５に示すように、高温超電導線１０の内周側、すなわち高温超電導線１０のうち帯状面ＳＰの傾きが小さいまたはゼロである部分の巻数が、高温超電導コイル８０ａＶにおいてよりも高温超電導コイル８０ｂＶにおいてより多くされてもよい。この場合、図９に示すような、巻軸ＡＸの中心（図８の原点）に近いほど垂直磁場が小さくなる傾向を有する磁場分布の下で、垂直磁場の影響を小さくすることができる。
【００５２】
今回開示された実施の形態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】
【００５３】
１０  高温超電導線、１９  スペーサ、８０ａ〜８０ｈ，８０ａＶ，８０ｂＶ，８０ｇＶ，８０ｈＶ  高温超電導コイル、９０，９０Ｖ  積層型高温超電導コイル、ＡＸ  巻軸、ＣＲ  曲線部、ＳＰ  帯状面、ＳＴ  直線部、ＳＴａ  中央部、ＳＴｂ  境界部。
【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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【図１５】
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