(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超電導コイルの製造方法であって、
超電導線材部を準備する工程と、
複数の直線部と、前記直線部同士を繋ぐ複数の曲線部とからなる巻枠の中心を回転中心として前記巻枠を回転させる工程と、
回転中の前記巻枠に対して前記超電導線材部を供給することによって前記巻枠に前記超電導線材部を巻回する工程とを備え、
前記超電導線材部を巻回する工程は、
前記超電導線材部の供給部と前記巻枠との間に設けられて前記巻枠に対する前記超電導線材部の入射角を調整するための入射角調整部を、前記巻枠から離れた位置に設定された移動軸に沿って移動させる工程を含み、
前記入射角調整部を移動させる工程では、前記回転中心を通り、かつ、前記移動軸と垂直方向に延びる軸を中心軸として、前記中心軸から前記入射角調整部までの距離が、前記中心軸から見て前記入射角調整部が位置する側における、前記中心軸から前記巻枠に巻回された前記超電導線材部の最外周部までの距離以上となるように、前記巻枠の回転に応じて前記入射角調整部を移動させる、超電導コイルの製造方法。
【請求項２】
超電導コイルの製造方法であって、
超電導線材部を準備する工程と、
複数の直線部と、前記直線部同士を繋ぐ複数の曲線部とからなる巻枠の中心を回転中心として前記巻枠を回転させる工程と、
回転中の前記巻枠に対して前記超電導線材部を供給することによって前記巻枠に前記超電導線材部を巻回する工程とを備え、
前記超電導線材部を巻回する工程は、
前記超電導線材部の供給部と前記巻枠との間に設けられて前記巻枠に対する前記超電導線材部の入射角を調整するための入射角調整部を、前記巻枠から離れた位置に設定された移動軸に沿って移動させる工程を含み、
前記回転中心を通り、かつ、前記移動軸と垂直方向に延びる軸を中心軸として、前記超電導コイルの最外周部に接し、かつ、前記中心軸に平行な軸と、前記入射角調整部と前記巻枠との間に位置する前記超電導線材部とのなす角度を前記入射角としたときに、前記入射角調整部を移動させる工程では、前記入射角が−５°以上＋１０°以下の角度範囲内となるように、前記入射角調整部を移動させる、超電導コイルの製造方法。
【請求項３】
前記超電導線材部を巻回する工程は、
前記巻枠の前記直線部に巻回された前記超電導線材部を外方から前記回転中心に向かって押さえる工程をさらに含む、請求項１または請求項２に記載の超電導コイルの製造方法。
【請求項４】
前記超電導線材部を押さえる工程は、前記複数の直線部にそれぞれ対向して配置された複数の押さえ部材をそれぞれ独立して移動させる工程を含み、
前記複数の押さえ部材を移動させる工程では、前記押さえ部材に対向する前記直線部に前記超電導線材部が巻回された後に前記超電導線材部が再び巻回されるまでの間、前記超電導線材部を押さえる押さえ位置に前記押さえ部材を移動させる一方、前記対向する前記直線部に前記超電導線材部が巻回される間、前記超電導線材部から離間した退避位置に前記押さえ部材を移動させる、請求項３に記載の超電導コイルの製造方法。
【請求項５】
前記超電導線材部を巻き付ける工程は、
前記巻枠に巻回された前記超電導線材部の巻き数に応じて、前記超電導線材部に与える張力を調整する工程をさらに含む、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の超電導コイルの製造方法。 
【請求項６】
前記張力を調整する工程では、前記巻枠に巻回された前記超電導線材部の巻き数が多くなるに従って、前記超電導線材部に与える張力を小さくする、請求項５に記載の超電導コイルの製造方法。
【請求項７】
超電導コイルの製造装置であって、
複数の直線部と、隣り合う前記直線部の間を繋ぐ曲線部とからなる巻枠と、
前記巻枠の中心を回転中心として前記巻枠を回転させる回転機構と、
回転中の前記巻枠に対して超電導線材部を供給する供給部と、
前記巻枠と前記供給部との間に設けられ、前記巻枠に対する前記超電導線材部の入射角を調整するための入射角調整部と、
前記入射角調整部を前記巻枠から離れた位置に設定された移動軸に沿って移動させる駆動部とを備え、
前記駆動部は、前記回転中心を通り、かつ、前記移動軸と垂直方向に延びる軸を中心軸として、前記中心軸から前記入射角調整部までの距離が、前記中心軸から見て前記入射角調整部が位置する側における、前記中心軸から前記巻枠に巻回された前記超電導線材部の最外周部までの距離以上となるように、前記巻枠の回転に応じて前記入射角調整部を移動させる、超電導コイルの製造装置。
【請求項８】
前記巻枠の前記直線部に巻き付けられた前記超電導線材部を外方から前記回転中心に向かって押さえるための押さえ部をさらに備える、請求項７に記載の超電導コイルの製造装置。
【請求項９】
前記押さえ部は、前記複数の直線部にそれぞれ対向して配置され、互いに独立して移動可能に構成された複数の押さえ板を含み、
前記複数の押さえ板の各々は、対向する前記直線部に前記超電導線材部が巻回された後に前記超電導線材部が再び巻回されるまでの間、前記超電導線材部を押さえる押さえ位置に移動する一方、前記対向する前記直線部に前記超電導線材部が巻回される間、前記超電導線材部から離間した退避位置に移動する、請求項８に記載の超電導コイルの製造装置。
【請求項１０】
前記巻枠に巻回された前記超電導線材部の巻き数に応じて前記超電導線材部に与える張力を調整可能に構成された張力調整部をさらに備える、請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の超電導コイルの製造装置。
【請求項１１】
前記張力調整部は、前記巻枠に巻回された前記超電導線材部の巻き数が多くなるに従って、前記超電導線材部に与える張力を小さくする、請求項１０に記載の超電導コイルの製造装置。
【請求項１２】
超電導線材部を巻回してなる超電導コイルであって、
複数の直線部と、
隣り合う前記直線部との間を繋ぐ複数の曲線部とを備え、
前記超電導コイルの巻線部分の径方向における厚みをｒ、前記巻線部分を構成する材料の厚みの径方向における総和をｒ１としたときに、ｒ１／ｒで定義されるパッキング率について、前記曲線部におけるパッキング率は、前記直線部におけるパッキング率の１．００倍以上１．０５倍以下である、超電導コイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の直線部および直線部同士を繋ぐ複数の曲線部を有する巻枠に超電導線材部を巻回して形成される超電導コイル、該超電導コイルの製造方法および製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超電導線材を巻回して形成される超電導コイルに関して、たとえば特開２００３−３１８０１７号公報（特許文献１）および特開２００９−６５１１９号公報（特許文献２）には、レーストラック型の超電導コイルが開示される。レーストラック型の超電導コイルは、対向する一対の直線部の両端を円弧部で連結してなる巻枠に、超電導線材を巻回して形成される。
【０００３】
レーストラック型の超電導コイルにおいては、超電導線材を巻回する際に直線部の超電導線材に張力がかかりにくいため、超電導線材が直線状にならず緩んでしまうという問題がある。直線部の超電導線材に緩みが生じることによって、寸法精度を保てなくなる、または、超電導コイルの占積率が低下する可能性がある。さらには、超電導線材の緩みにより、超電導コイルの性能を低下させる可能性がある。
【０００４】
このため、特許文献１では、レーストラック形状を有する巻枠の２つの半円部では、それぞれの半円の中心を回転中心として超電導線材を巻回し、一方の半円部から他方の半円部に回転中心軸が移動する際には、押付用治具にて超電導線材を巻枠の直線部に押し付けながら巻回するようにしている。
【０００５】
また、特許文献２では、巻枠を回転させる回転台と、回転台上で巻枠を直線状に移動する移動台とを設けることによって、巻枠に直線移動と回転とを交互にさせ、かつ、巻枠を直線移動させる際には、巻枠の直線部に巻回する超電導線材を押さえローラにより押圧するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−３１８０１７号公報
【特許文献２】特開２００９−６５１１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の特許文献に開示されるレーストラック型コイルの製造装置では、巻枠の回転中心を移動させるための機構が必要となる。具体的には、特許文献１では、異形コイル巻型回転巻取機に異形コイル巻型スライド機を搭載し、スライド機のスライド運動に従って、巻枠がスライド運動するようになっている。また、特許文献２では、基台上に搭載された回転台上に、超電導線材の供給側から離反する方向へ直線状に移動される移動台を搭載し、回転台を回転させるとともに移動台を直線移動させるようになっている。そのため、製造装置が複雑化し、設置スペースの増大やコストの増加を招く。また、超電導線材の巻回工程に巻枠の回転中心を移動させる動作が加わるため、超電導コイルの製造時間が長くなるという課題が生じる。
【０００８】
本発明の一態様の目的は、簡素化に適した構成によって超電導線材部を精度良く巻回することが可能な超電導コイル、該超電導コイルの製造装置および製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様に係る超電導コイルの製造方法は、超電導線材部を準備する工程と、複数の直線部と、直線部同士を繋ぐ複数の曲線部とからなる巻枠の中心を回転中心として巻枠を回転させる工程と、回転中の巻枠に対して超電導線材部を供給することによって巻枠に超電導線材部を巻回する工程とを備える。超電導線材部を巻回する工程は、超電導線材部の供給部と巻枠との間に設けられて巻枠に対する超電導線材部の入射角を調整するための入射角調整部を、巻枠から離れた位置に設定された移動軸に沿って移動させる工程を含む。入射角調整部を移動させる工程では、回転中心を通り、かつ、移動軸と垂直方向に延びる軸を中心軸として、中心軸から入射角調整部までの距離が、中心軸から見て入射角調整部が位置する側における、中心軸から巻枠に巻回された超電導線材部の最外周部までの距離以上となるように、巻枠の回転に応じて入射角調整部を移動させる。
【００１０】
本発明の一態様に係る超電導コイルの製造装置は、複数の直線部と、隣り合う直線部の間を繋ぐ曲線部とからなる巻枠と、巻枠の中心を回転中心として巻枠を回転させる回転機構と、回転中の巻枠に対して超電導線材部を供給する供給部と、巻枠と供給部との間に設けられ、巻枠に対する超電導線材部の入射角を調整するための入射角調整部と、入射角調整部を巻枠から離れた位置に設定された移動軸に沿って移動させる駆動部とを備える。駆動部は、回転中心を通り、かつ、移動軸と垂直方向に延びる軸を中心軸として、中心軸から入射角調整部までの距離が、中心軸から見て入射角調整部が位置する側における、中心軸から巻枠に巻回された超電導線材部の最外周部までの距離以上となるように、巻枠の回転に応じて入射角調整部を移動させる。
【００１１】
本発明の一態様に係る超電導コイルは、超電導線材部を巻回してなる超電導コイルであって、複数の直線部と、隣り合う直線部との間を繋ぐ複数の曲線部とを備える。超電導コイルの巻線部分の径方向における厚みをｒ、巻線部分を構成する材料の厚みの径方向における総和をｒ１としたときに、ｒ１／ｒで定義されるパッキング率について、曲線部におけるパッキング率は、直線部におけるパッキング率の１．００倍以上１．０５倍以下である。
【発明の効果】
【００１２】
上記によれば、簡素化に適した構成によって超電導線材部を精度良く巻回することができる。これにより、高い占積率を有する超電導コイルを効率良く製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１に係る超電導コイルの代表例として示されるレーストラック型の超電導コイルの斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る超電導コイルの製造装置の主要部分の構成を示す概略図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る超電導コイルの製造装置の制御構造を示す機能ブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る超電導コイルの製造方法を説明するためのフロー図である。
【図５】図２に示した入射角調整部により実現される超電導線材部の入射角調整を説明するための概略構成図である。
【図６】巻枠に巻回された超電導線材部と入射角調整部との位置関係の一例を示す模式図である。
【図７】比較例として示される従来の超電導コイルの製造装置において、超電導線材部が巻回される際の様子を示す模式図である。
【図８】実施例１，２による超電導コイルおよび比較例１，２による超電導コイルのパッキング率を示す図である。
【図９】実施例３〜６による超電導コイルによる超電導コイルのパッキング率を示す図である。
【図１０】実施例７および比較例３における電流−電界特性の測定結果を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る超電導コイルの製造装置の主要部分の構成図である。
【図１２】本発明の実施の形態２に係る超電導コイルの製造装置の制御構造を示す機能ブロック図である。
【図１３】図１１に示した押さえ板の位置制御を説明するための模式図である。
【図１４】図１１に示した押さえ板の位置制御を説明するための模式図である。
【図１５】本発明の実施の形態に係る超電導コイルの他の構成例を示した平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
[本発明の実施形態の説明]
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
【００１５】
（１）本発明の一態様に係る超電導コイルの製造方法は、超電導線材部を準備する工程と、複数の直線部と、直線部同士を繋ぐ複数の曲線部とからなる巻枠の中心を回転中心として巻枠を回転させる工程と、回転中の巻枠に対して超電導線材を供給することによって巻枠に超電導線材部を巻回する工程とを備える。超電導線材部を巻回する工程は、超電導線材部の供給部と巻枠との間に設けられて巻枠に対する超電導線材部の入射角を調整するための入射角調整部を、巻枠から離れた位置に設定された移動軸に沿って移動させる工程を含む。入射角調整部を移動させる工程では、回転中心を通り、かつ、移動軸と垂直方向に延びる軸を中心軸として、中心軸から入射角調整部までの距離が、中心軸から見て入射角調整部が位置する側における、中心軸から巻枠に巻回された超電導線材部の最外周部までの距離以上となるように、巻枠の回転に応じて入射角調整部を移動させる。
【００１６】
上記（１）に係る超電導コイルの製造方法によれば、超電導線材部を常に巻枠に巻回された超電導コイルの最外周部に接触させることができる。これにより、超電導線材部に張力を掛け続けながら巻枠に超電導線材部を巻回することができるため、超電導線材部を緩みなく巻回することが可能となる。よって、超電導コイルの占積率を高めて超電導コイルの性能を向上させることができる。
【００１７】
また、上記（１）に係る超電導コイルの製造方法によれば、上記の特許文献に記載される従来の超電導コイルの製造方法と比べて、巻枠の回転中心を移動することなく超電導線材部を巻回することができる。そのため、巻枠に回転および直線移動を交互にさせるための機構の設置が不要となり、超電導コイルの製造装置を簡素化することができる。さらに、回転中心を移動させる動作が不要となることによって超電導線材部の巻回工程が簡素化されるため、超電導コイルの製造時間を短縮することができる。したがって、簡素化に適した構成で高い占積率を有する超電導コイルを効率良く製造することができる。
【００１８】
（２）本発明の一態様に係る超電導コイルの製造方法は、超電導線材部を準備する工程と、複数の直線部と、直線部同士を繋ぐ複数の曲線部とからなる巻枠の中心を回転中心として巻枠を回転させる工程と、回転中の巻枠に対して超電導線材部を供給することによって巻枠に超電導線材部を巻回する工程とを備える。超電導線材部を巻回する工程は、超電導線材部の供給部と巻枠との間に設けられて巻枠に対する超電導線材部の入射角を調整するための入射角調整部を、巻枠から離れた位置に設定された移動軸に沿って移動させる工程を含む。超電導コイルの最外周部に接し、かつ、中心軸に平行な軸と、入射角調整部と巻枠との間に位置する超電導線材部とのなす角度を入射角としたときに、入射角調整部を移動させる工程では、入射角が−５°以上＋１０°以下の角度範囲内となるように、入射角調整部を移動させる。これにより、超電導線材部を巻枠に巻回された超電導コイルの最外周部に接触させた状態を効率良く維持することができる。したがって、簡素化に適した構成で超電導線材部を緩みなく巻回することが可能となる。
【００１９】
（３）上記（１）または（２）に係る超電導コイルの製造方法において好ましくは、超電導線材部を巻回する工程は、巻枠の直線部に巻回された超電導線部材を外方から回転中心に向かって押さえる工程をさらに含む。これにより、巻枠の直線部の長さにかかわらず、直線部に巻回される超電導線材部を緩みなく直線状に巻回することができる。よって、超電導線材部を精度良く巻回することができる。
【００２０】
（４）上記（３）に係る超電導コイルの製造方法において好ましくは、超電導線材部を押さえる工程は、複数の直線部にそれぞれ対向して配置された複数の押さえ部材をそれぞれ独立して移動させる工程を含む。複数の押さえ部材を移動させる工程では、押さえ部材に対向する直線部に超電導線材部が巻回された後に超電導線材部が再び巻回されるまでの間、超電導線材部を押さえる押さえ位置に押さえ部材を移動させる一方、対向する直線部に超電導線材が巻回される間、超電導線材部から離間した退避位置に押さえ部材を移動させる。これにより、巻枠の複数の直線部の各々に対して超電導線材部を緩みなく直線状に巻回することができる。
【００２１】
（５）上記（１）〜（４）のいずれかに係る超電導コイルの製造方法において好ましくは、超電導線材部を巻き付ける工程は、巻枠に巻回された超電導線材部の巻き数に応じて、超電導線材部に与える張力を調整する工程をさらに含む。
【００２２】
超電導線材部に与える張力によって、巻枠に巻回された超電導線材部には径方向の内側に向かう力が加わる。この径方向内側に向かう力は、超電導線材部の巻き数の増加に伴なって大きくなる関係にある。超電導線材部の巻き数に応じて超電導線材部に加える張力を調整することによって、超電導線材部に加わる径方向内側に向かう力が増大するのを抑制することができる。これにより、超電導コイルの型崩れの発生を防止することができる。
【００２３】
（６）上記（５）に係る超電導コイルの製造方法において好ましくは、張力を調整する工程では、巻枠に巻回された超電導線材部の巻き数が多くなるに従って、超電導線材部に与える張力を小さくする。これにより、超電導線材部の巻き数の増加に伴なって超電導線材部に加わる径方向内側に向かう力が増大するのを効果的に抑制することができる。
【００２４】
（７）本発明の一態様に係る超電導コイルの製造装置は、複数の直線部と、隣り合う直線部の間を繋ぐ曲線部とからなる巻枠と、巻枠の中心を回転中心として巻枠を回転させる回転機構と、回転中の巻枠に対して超電導線材部を供給する供給部と、巻枠と供給部との間に設けられ、巻枠に対する超電導線材部の入射角を調整するための入射角調整部と、入射角調整部を巻枠から離れた位置に設定された移動軸に沿って移動させる駆動部とを備える。駆動部は、回転中心を通り、かつ、移動軸と垂直方向に延びる軸を中心軸として、中心軸から入射角調整部までの距離が、中心軸から見て入射角調整部が位置する側における、中心軸から巻枠に巻回された超電導線材部の最外周部までの距離以上となるように、巻枠の回転に応じて入射角調整部を移動させる。
【００２５】
上記（７）に係る超電導コイルの製造装置によれば、超電導線材部に張力を掛け続けながら巻枠に超電導線材部を巻回することができるため、超電導線材部を緩みなく巻回することが可能となる。これにより、超電導コイルの占積率を高めて超電導コイルの性能を向上させることができる。また、巻枠の回転中心を移動させる動作および機構が不要となるため、製造装置の簡素化できるとともに、超電導コイルの製造時間を短縮することができる。したがって、簡素化に適した構成で高い占積率を有する超電導コイルを効率良く製造することができる。
【００２６】
（８）上記（７）に係る超電導コイルの製造装置において好ましくは、巻枠の直線部に巻き付けられた超電導線材部を外方から回転中心に向かって押さえるための押さえ部をさらに備える。これにより、巻枠の直線部の長さにかかわらず、直線部に巻回される超電導線材部を緩みなく直線状に巻回することができる。よって、超電導線材部を精度良く巻回することができる。
【００２７】
（９）上記（８）に係る超電導コイルの製造装置において好ましくは、押さえ部は、複数の直線部にそれぞれ対向して配置され、互いに独立して移動可能に構成された複数の押さえ板を含む。複数の押さえ板の各々は、対向する直線部に超電導線材部が巻回された後に超電導線材部が再び巻回されるまでの間、超電導線材部を押さえる押さえ位置に移動する一方、対向する直線部に超電導線材部が巻回される間、超電導線材部から離間した退避位置に移動する。これにより、巻枠の複数の直線部の各々に対して超電導線材部を緩みなく直線状に巻回することができる。
【００２８】
（１０）上記（７）〜（９）のいずれかに係る超電導コイルの製造装置において好ましくは、巻枠に巻回された超電導線材部の巻き数に応じて超電導線材部に与える張力を調整可能に構成された張力調整部をさらに備える。これにより、超電導線材部の巻き数の増加に伴なって超電導線材部に加わる径方向内側に向かう力が増大するのを抑制することができる。したがって、超電導コイルの型崩れの発生を防止することができる。
【００２９】
（１１）上記（１０）に係る超電導コイルの製造装置において好ましくは、張力調整部は、巻枠に巻回された超電導線材部の巻き数が多くなるに従って、超電導線材部に与える張力を小さくする。これにより、超電導線材部の巻き数の増加に伴なって超電導線材部に加わる径方向内側に向かう力が増大するのを効果的に抑制することができる。
【００３０】
（１２）本発明の一態様に係る超電導コイルは、超電導線材部を巻回してなる超電導コイルであって、複数の直線部と、隣り合う直線部との間を繋ぐ複数の曲線部とを備える。超電導コイルの巻線部分の径方向における厚みをｒ、該巻線部分を構成する材料の厚みの径方向における総和をｒ１としたときに、ｒ１／ｒで定義されるパッキング率について、曲線部におけるパッキング率は、直線部におけるパッキング率の１．００倍以上１．０５倍以下である。
【００３１】
上記（１２）に係る超電導コイルによれば、巻枠の直線部に巻回される超電導線材を緩みなく巻回することができるため、占積率を高めて高い超電導特性を実現することができる。
【００３２】
[本発明の実施形態の詳細]
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。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。
【００３３】
＜実施の形態１＞
（超電導コイルの構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係る超電導コイルの代表例として示されるレーストラック型の超電導コイルの斜視図である。図１を参照して、超電導コイル１０は、巻枠１１に超電導線材部１２を巻回して形成される。超電導線材部１２は、厚さ方向における寸法である厚みと、その延在方向（超電導コイルの軸方向）における寸法である幅とを有し、延在方向に沿って延在している。超電導線材部１２は、超電導線材を含む。超電導線材は、たとえば延在方向に延びるＢｉ系超電導体と、この超電導体を被覆するシースとを有する。シースは、たとえば銀や銀合金より構成されている。または、超電導線材は、延在方向に延びる基板上に、中間層と、ＲＥ系超電導層と、安定化層とをこの順に積層して構成されている。超電導線材部１２は、超電導線材の単体で構成してもよいし、超電導線材を主体とする複数の材料を用いて構成してもよい。超電導線材部１２を複数の材料を用いて構成する場合、たとえば、超電導線材部１２は、超電導線材の少なくとも一方の主表面を覆うように配された被覆材をさらに含んでいてもよい（図９参照）。
【００３４】
巻枠１１は、隙間をあけて対向する一対の直線部と、対向する直線部の両端の端部間を繋ぐ曲線部とからなる。超電導線材部１２は、後述する超電導コイルの製造装置によって、巻枠１１の直線部の外面に直線状に巻回されるとともに、巻枠１１の曲線部の外面に曲線状に巻回される。なお、巻枠１１の直線部は、厳密に直線状であることに限定されるものではなく、曲線部の曲率半径よりも大きな曲率半径を有していればよい。
【００３５】
本実施の形態では、超電導線材部１２を巻枠１１に所定の巻き数巻き付けることにより、シングルパンケーキ形状のレーストラック型の超電導コイル１０が形成される。超電導コイル１０は、超電導線材部１２が直線状に巻回されてなる直線部１０Ｌと、超電導線材部１２が曲線状に巻回されてなる曲線部１０Ｒとから構成される。
【００３６】
なお、図示は省略するが、２層の超電導コイル１０を積層することによってダブルパンケーキ形状のレーストラック型の超電導コイルを形成することも可能である。一方の超電導コイルにおける超電導線材部１２の巻回し方向と、他方の超電導コイルにおける超電導線材部１２の巻回し方向とは互いに逆である。そして、一方の超電導コイルの内周側に位置する超電導線材部１２の端部と、他方の超電導コイルの内周側に位置する超電導線材部１２の端部とは、互いに電気的に接続されている。これにより、一方の超電導コイルの外周側に位置する端部と、他方の超電導コイルの外周側に位置する端部との間で、２層の超電導コイルは直列に接続される。
【００３７】
（超電導コイルの製造装置の全体構成）
図２は、本発明の実施の形態１に係る超電導コイルの製造装置の主要部分の構成を示す概略図である。図２を参照して、超電導コイルの製造装置１は、巻枠１１と、超電導線材部の供給部２０と、張力調整部２２と、入射角調整部３０と、駆動部３２と、回転軸４０と、制御部６０とを備える。
【００３８】
回転軸４０は、巻枠１１の中心に設けられる。回転軸４０には回転機構（図示せず）が連結されている。回転軸４０を回転機構によって回転駆動することにより、巻枠１１は、図２中において黒矢印で示されるように、回転軸４０を中心として回転することが可能である。回転中の巻枠１１に対して供給部２０が超電導線材部１２を供給することにより、超電導線材部１２が巻枠１１に巻回される。なお、回転軸４０は巻枠１１に対して偏心して配置されていてもよい。
【００３９】
巻枠１１と供給部２０との間には、張力調整部２２および入射角調整部３０が設けられる。超電導線材部１２を巻回する際、超電導線材部１２にはその長手方向に張力が加えられる。巻枠１１に巻回された超電導線材部１２には、この張力により径方向の内側に向かう力が加わる。これにより、超電導線材部１２が緩みなく巻回される。張力調整部２２は、たとえばダンサーロールを含んで構成され、超電導コイル１０の巻き数に応じて、超電導線材部１２に加える張力を調整する。具体的には、張力調整部２２は、超電導コイル１０の巻き数が多くなるに従って、超電導線材部１２に加える張力を小さくする。
【００４０】
超電導線材部１２を巻回する際に一定の張力を加え続けた場合には、超電導線材部１２の巻き数が多くなるほど径方向の内側に向かう力が大きくなる。そのため、この径方向の内側に向かう力を受けて、超電導コイル１０の内周側に型崩れが発生する可能性がある。本実施の形態では、張力調整部２２は、巻枠１１に巻回された超電導線材部１２の巻き数が多くなるほど、超電導線材部１２に加える張力を小さくする。これにより、径方向の内側に向かう力の増大を抑えることができるため、超電導コイル１０の型崩れの発生を防止することができる。
【００４１】
入射角調整部３０は、巻枠１１に対する超電導線材部１２の入射角を調整するための装置である。入射角調整部３０は、超電導線材部１２を案内する一対のローラを含む。駆動部３２は、一対のローラを図２中において白両矢印で示される方向に移動可能に構成される。巻枠１１の回転に応じて、巻枠１１から離れた位置に設定された移動軸上で入射角調整部３０を移動させることにより、巻枠１１に対する超電導線材部１２の入射角を調整することができる。入射角調整部３０の構成については、後ほど詳しく説明する。
【００４２】
制御部６０は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit)や、記憶装置および入出力バッファ等（いずれも図示せず）を含んで構成される。制御部６０は、超電導コイルの製造装置における各機器の制御を行なう。一例として、制御部６０は、供給部２０および回転軸４０の回転制御や、張力調整部２２による超電導線材部１２の張力制御を実行する。制御部６０はさらに、入射角調整部３０による超電導線材部１２の入射角調整を実行する。
【００４３】
図３は、本発明の実施の形態１に係る超電導コイルの製造装置の制御構造を示す機能ブロック図である。図３を参照して、回転軸４０には回転機構４２が連結されている。回転機構４２はたとえば回転用モータを含んで構成される。制御部６０は、回転軸４０が所望の回転速度で回転するように、回転機構４２を制御する。制御部６０はさらに、巻枠１１の回転に従って供給部２０の回転を制御するとともに、張力調整部２２によって超電導線材部１２に加える張力を調整する。
【００４４】
制御部６０は、巻枠１１に対する超電導線材部１２の入射角が目標とする角度範囲内となるように、巻枠１１の回転位置に基づいて、移動軸上における入射角調整部３０の位置を決定する。そして、制御部６０は、入射角調整部３０が決定された位置に配置されるように、駆動部３２を駆動制御する。
【００４５】
図４は、本発明の実施の形態１に係る超電導コイルの製造方法を説明するためのフロー図である。図４を参照して、まず、超電導線材部準備工程（Ｓ１０）が実施される。具体的には、供給部２０において、超電導線材部１２が巻かれた線材テープリールを所定の位置に配置する。
【００４６】
次に、巻枠回転工程（Ｓ２０）が実施される。巻枠回転工程では、巻枠１１の回転軸４０を回転機構４２（図２）によって回転駆動する。
【００４７】
続いて、超電導線材部巻回工程（Ｓ３０）が実施される。具体的には、回転中の巻枠１１に対して供給部２０が超電導線材部１２を供給することにより、巻枠１１に超電導線材部１２が巻回される。超電導線材部巻回工程には、巻枠１１に巻回される超電導線材部１２の巻き数に応じて、超電導線材部１２に加える張力を調整する工程、および巻枠１１の回転に応じて入射角調整部３０を移動軸に沿って移動させる工程が含まれる。
【００４８】
（入射角調整部３０の構成）
図５は、図２に示した入射角調整部３０により実現される超電導線材部１２の入射角調整を説明するための概略構成図である。図５を参照して、供給部２０（図示せず）から送り出された超電導線材部１２は、入射角調整部３０を経由して巻枠１１に供給される。入射角調整部３０は、図中に点線で示す移動軸Ｙ１に沿って移動可能に設けられている。入射角調整部３０の移動軸Ｙ１は、巻枠１１から離れた位置に設定され、Ｙ軸方向に沿って延びている。
【００４９】
巻枠１１の回転軸４０は、移動軸Ｙ１と垂直方向（Ｚ軸方向）に沿って延びる。巻枠１１の回転中心をＣ１として、回転中心Ｃ１を通り、入射角調整部３０の移動軸Ｙ１に直交するように延びる軸を中心軸Ｘ１とする。中心軸Ｘ１は、図中に一点鎖線で示され、Ｘ軸方向に沿って延びている。すなわち、中心軸Ｘ１と移動軸Ｙ１と回転軸４０とは互いに直交するように延びる直交３軸である。
【００５０】
図５に示されるように、中心軸Ｘ１から見て入射角調整部３０が位置する側における、中心軸Ｘ１と巻枠１１に巻回された超電導線材部１２の最外周部とのＹ軸方向（移動軸方向に相当）の距離をＬ１とし、中心軸Ｘ１と入射角調整部３０とのＹ軸方向の距離をＬ２とする。
【００５１】
ここで、巻枠１１に巻回された超電導線材部１２の最外周部とは、巻枠１１に巻回された超電導線材部１２の外周部のうち、中心軸Ｘ１からのＹ軸方向における距離が最も大きくなる外周部に相当する。また、中心軸Ｘ１と入射角調整部３０とのＹ軸方向の距離Ｌ２とは、中心軸Ｘ１から入射角調整部３０内部の一対のローラによる超電導線材部１２の送り出し位置までのＹ軸方向における距離に相当する。
【００５２】
入射角調整部３０は、回転する巻枠１１に対して、距離Ｌ２が距離Ｌ１以上となるという位置関係（すなわち、Ｌ２≧Ｌ１）を保つように、移動軸Ｙ１上を移動する。具体的には、制御部６０は、巻枠１１に巻回される超電導線材部１２の巻き数に基づいて、超電導線材部１２の最外周部のＹ軸方向における位置（最外周部のＹ座標）を特定する。そして、制御部６０は、特定された超電導線材部１２の最外周部の位置に基づいて距離Ｌ１を算出し、算出した距離Ｌ１との間で上記の位置関係を満たすように距離Ｌ２を決定する。制御部６０は、距離Ｌ２に基づいて移動軸Ｙ１上における入射角調整部３０の位置を決定すると、決定された位置に入射角調整部３０が配置されるように、駆動部３２を駆動制御する。
【００５３】
このような構成とすることにより、巻枠１１の回転位置にかかわらず、超電導線材部１２を、所望の張力を掛けた状態で超電導線材部１２の最外周部に接触させることができる。したがって、超電導線材部１２を常に超電導線材部１２の最外周部に押し当てながら巻回することができるため、超電導線材部１２に巻き緩みが生じるのを防止することができる。この結果、超電導線材部１２を精度良く巻回することができるため、超電導コイル１０の占積率を向上させることができる。
【００５４】
図６は、巻枠１１に巻回された超電導線材部１２と入射角調整部３０との位置関係の一例を示す模式図である。この例では、巻枠１１の直線部は、中心軸Ｘ１とほぼ平行になっている。すなわち、巻枠１１の直線部に巻回された超電導線材部１２が最外周部を構成している。
【００５５】
入射角調整部３０は、中心軸Ｘ１から巻枠１１に巻回された超電導線材部１２の最外周部までの距離Ｌ１と、中心軸Ｘ１から入射角調整部３０までの距離Ｌ２とがほぼ等しくなるように、移動軸Ｙ１上を移動する。超電導線材部１２は、張力が掛けられることによって、図６に示すように、巻枠１１の直線部に押し当てられた状態となっている。この状態で当該直線部に超電導線材部１２を巻き付けることにより、超電導線材部１２が緩むことによって超電導線材部１２間に隙間が生じるのを抑制することができる。
【００５６】
再び図５を参照して、巻枠１１に対する超電導線材部１２の入射角をφとし、巻枠１１に巻回された超電導線材部１２の最外周部に接し、かつ、中心軸Ｘ１に対して平行に延びる軸を平行軸Ｘ２としたときに、入射角φは、平行軸Ｘ２と入射角調整部３０と巻枠１１との間に位置する超電導線材部１２と、平行軸Ｘ２とのなす角度と定義される。入射角φは、平行軸Ｘ２と超電導線材部１２とが重なり合うときをφ＝０°とし、超電導線材部１２が中心軸Ｘ１から離れるときの角度を正の角度（φ＞０）とし、超電導線材部１２が中心軸Ｘ１に近づくときの角度を負の角度（φ＜０）とする。
【００５７】
図６に示したように距離Ｌ１と距離Ｌ２とが等しいときには（Ｌ１＝Ｌ２）、入射角φは理想的に０°となる。また、上述した距離Ｌ２が距離Ｌ１以上となるという位置関係が成立するとき（Ｌ２≧Ｌ１）には、入射角φ≧０となる。
【００５８】
ここで、超電導線材部１２に張力を掛け続けながら、超電導線材部１２を巻枠１１に巻回するためには、入射角φは−５°以上＋１０°以下の角度範囲内であることが好ましい。言い換えれば、入射角φが−５°以上＋１０°以下の角度範囲内となるように、巻枠１１の回転に応じて入射角調整部３０を移動軸Ｙ１上で移動させる。入射角φが−５°以上であれば、巻枠１１の直線部に超電導線材部１２を緩みなく巻回することができる。一方、入射角φが＋１０°を超えても超電導線材部１２の緩みを防ぐことができるが、巻枠１１と入射角調整部３０との間隔が広がるために製造装置を大型化させる可能性がある。したがって、小型化に適した構成で本発明の効果を得る観点から、入射角φを＋１０°以下とすることが好ましい。
【００５９】
図７は、比較例として示される従来の超電導コイルの製造装置において、超電導線材部が巻回される際の様子を示す模式図である。図７（ａ）を参照して、巻枠１１は、回転軸４０を回転中心Ｃ１として図中において黒矢印で示される方向に回転駆動される。この回転中の巻枠１１に対して供給部２０から超電導線材部１２が供給されることにより、超電導線材部１２が巻枠１１に巻回される。
【００６０】
比較例では、供給部２０の回転中心および回転軸４０の回転中心はいずれも固定されているため、巻枠１１の回転に応じて、巻枠１１に対する超電導線材部１２の入射角が変化している。このため、図７（ｂ）に示されるように、巻枠１１の回転位置によっては、超電導線材部１２が一方の曲面部に巻回された後、直線部に接触するよりも先に他方の曲面部に接触するというケースが起こり得る。このケースでは、他方の曲面部と超電導線材部１２との接触点において超電導線材部１２に掛けられる張力が途切れてしまう。そのため、図７（ｂ）に示されるように、直線部に巻回される超電導線材部１２に緩みが発生してしまい、直線部に超電導線材部１２を押し当てることが難しくなる。この結果、直線部において超電導線材部１２間に隙間が生じ易くなり、超電導コイル１０の巻き緩みを招く。
【００６１】
このように、本実施の形態１に係る超電導コイルの製造方法によれば、超電導線材部を常に巻枠に巻回された超電導コイルの最外周部に接触させることができるため、超電導線材部に張力を掛け続けながら巻枠に超電導線材部を巻回することができる。これにより、超電導線材部を緩みなく巻回することが可能となるため、超電導コイルのパッキング率を高めて超電導コイルの性能を向上させることができる。
【００６２】
また、本実施の形態１に係る超電導コイルの製造方法によれば、上記の特許文献に記載される従来の超電導コイルの製造方法と比べて、巻枠の回転中心を移動することなく超電導線材部を巻回することができる。そのため、巻枠に回転および直線移動を交互にさせるための機構の設置が不要となり、超電導コイルの製造装置を簡素化することができる。さらに、回転中心を移動させる動作が不要となることによって、超電導線材部の巻回工程が簡素化されるため、超電導コイルの製造時間を短縮することができる。したがって、簡素化に適した構成で高い占積率を有する超電導コイルを効率良く製造することができる。
【実施例】
【００６３】
本実施の形態の作用効果を確認するため、以下のような実験を行なった。実験では、本発明の実施の形態１に係る超電導コイルの製造装置（図２）を用いて、レーストラック型の超電導コイル（図１）を製造した。また、比較例として従来の超電導コイルの製造装置（図７）を用いて、実施例と同じ形状からなるレーストラック型の超電導コイルを製造した。
【００６４】
図８は、実施例１，２による超電導コイルおよび比較例１，２による超電導コイルのパッキング率を示す図である。図８に示されるように、超電導線材部１２は、テープ状、言い換えれば帯状の形状を有しており、コイル軸に垂直な方向に沿った厚みｔを有している。
【００６５】
以下の説明において、超電導コイルのパッキング率は、超電導コイルの径方向における厚み（以下、超電導コイルの巻線幅とも称する。）をｒ（ｍｍ）、構成材料の厚みの総和をｒ１としたときに、ｒ１／ｒ×１００％で定義される。なお、超電導コイルの巻線幅ｒとは、図８に示されるように、超電導コイルの巻線部における外半径寸法と内半径寸法との差である。
【００６６】
超電導線材部１２を超電導線材１３単体で構成した場合、超電導線材部１２、すなわち超電導線材１３を巻回したときの超電導線材１３の厚みをｔ（ｍｍ）、超電導コイルにおける超電導線材１３の巻き数をｎとすると、構成材料の厚みの総和ｒ１は、ｒ１＝ｎ×ｔで表される。
【００６７】
図８（１）は、超電導コイルの巻線幅が決まっている場合、すなわち、超電導コイルのサイズが決まっている場合における超電導コイルのパッキング率を示す。実施例１および比較例１はともに、超電導線材１３の厚みｔ＝０．３ｍｍ、超電導コイルの巻線幅ｒ＝１００ｍｍとするレーストラック型の超電導コイルである。
【００６８】
実施例１は、超電導線材１３の巻き数ｎ＝３２３であるため、パッキング率は９７％であった。これに対して比較例１は、超電導線材１３の巻き数ｎ＝３１３と少なくなり、超電導コイルの巻き緩みが発生していることが確認された。そのため、比較例１では、パッキング率が９４％となり、実施例１に比べて低くなっている。
【００６９】
このように、超電導コイルの巻線幅（サイズ）を一定にした場合、超電導コイルのパッキング率の低下は超電導コイルの巻き数の減少となって現れる。超電導コイルの巻き数が減少すると、超電導コイルの起磁力が低下する。詳細には、実施例１と比較例１とで超電導コイルの通電電流を等しくした場合、比較例１は実施例１に比べて起磁力が低下する。比較例１において、起磁力の低下分を補償するために通電電流を増やすと、超電導コイルの発熱量が通電電流の（ｎ＋１）乗に比例して増加してしまい、超電導コイルの性能を低下させる虞がある。
【００７０】
図８（２）には、超電導線材部１２の巻き数が決まっている場合における超電導コイルのパッキング率を示す。実施例２および比較例２はともに、超電導線材部１２（超電導線材１３）の厚みｔ＝０．３ｍｍ、超電導コイルの巻き数ｎ＝３００とするレーストラック型の超電導コイルである。
【００７１】
実施例２は、超電導コイルの巻線幅が９２．８ｍｍであるため、パッキング率は９７％であった。一方、比較例２は、超電導コイルの巻線幅が９５．７ｍｍと大きくなり、超電導コイルの巻き緩みが発生していることが確認された。そのため、比較例２では、パッキング率が９４％となり、実施例２に比べて低くなっている。すなわち、超電導コイルの巻き数を一定にした場合、超電導コイルのパッキング率の低下は超電導コイルの巻線幅（サイズ）の増加となって現れる。超電導コイルの巻線幅が増えると、超電導コイルが組み込まれる超電導機器のサイズも大きくせざる得なくなる。したがって、小型かつコンパクトという超電導コイルの利点が薄れてしまう。
【００７２】
また、超電導コイルをケーシングする場合には、巻枠に超電導線材部を巻回した後、超電導コイルをケースに入れて熱硬化性樹脂を充填し、加熱により熱硬化性樹脂を硬化させている。上記のように、超電導コイルの巻線幅が増えると、超電導コイルと該超電導コイルを収容するケースとの間の隙間が狭くなるため、この隙間に熱硬化性樹脂を充填させ難くなるという問題が生じ得る。
【００７３】
図９には、実施例３〜６による超電導コイルのパッキング率が示される。図９に示されるように、実施例３〜６による超電導コイルにおいて、超電導線材部１２は、複数の材料を用いて構成される。たとえば、図９に示されるように、超電導線材部１２は、超電導線材１３と、超電導線材１３の厚み方向における表面の少なくとも一方を覆うように配された被覆材１４Ａ，１４Ｂとから構成される。
【００７４】
第１被覆材１４Ａは、超電導線材１３の周囲を覆うように配置されている。第１被覆材１４Ａの材料は、たとえばポリイミド等の樹脂である。第２被覆材１４Ｂは、超電導線材１３の一方の表面上に配置されている。第２被覆材１４Ｂの材料は、たとえばガラス繊維である。第１被覆材１４Ａは超電導線材１３を絶縁被覆する目的で用いられ、第２被覆材１４Ｂは、超電導コイルの巻線幅を調整する目的で用いられる。第２被覆材１４Ｂは、超電導線材部巻回工程の初期または後期において、超電導線材１３と一体的に巻回される。
【００７５】
なお、超電導線材１３を覆う被覆材は、図９の構成に限定されることはない。たとえば、超電導線材部１２を、超電導線材１３の周囲を第１被覆材１４Ａで覆うことなく、超電導線材１３の一方の表面を第２被覆材１４Ｂで覆う構成としてもよい。この構成では、第２被覆材１４Ｂは、超電導線材１３が超電導状態から常電導状態に遷移する際に超電導線材１３の電流が転流するバイパスとして機能する。第２被覆材１４Ｂは、超電導線材１３の全長に亘って配置される。第２被覆材１４Ｂの材料は、たとえば、ステンレス鋼等である。
【００７６】
図９に示されるように、超電導線材１３の厚みをｔ（ｍｍ）、超電導線材１３の巻き数をｎ、第１被覆材１４Ａの厚みをｔａ（ｍｍ）、第１被覆材１４Ａの巻き数をｎａ、第２被覆材１４Ｂの厚みをｔｂ（ｍｍ）、第２被覆材１４Ｂの巻き数をｎｂとした場合、超電導線材部１２を巻回したときの、構成材料の厚みの総和ｒ１は、ｒ１＝ｎ×ｔ＋ｎａ×ｔａ＋ｎｂ×ｔｂで表わされる。
【００７７】
図９（１）は、超電導コイルの巻線幅が決まっている場合、すなわち、超電導コイルのサイズが決まっている場合における超電導コイルのパッキング率を示す。実施例３および実施例４はともに、超電導コイルの巻線幅ｒ＝１００ｍｍとするレーストラック型の超電導コイルである。
【００７８】
実施例３は、超電導線材１３および第１被覆材１４Ａの巻き数ｎ＝ｎａ＝２７３であるため、パッキング率は９４％であった。これに対して実施例４は、超電導線材１３および第１被覆材１４Ａの巻き数ｎ＝ｎａ＝２８２と多くなるため、パッキング率が９７％となり、実施例３に比べて高くなっている。
【００７９】
このように、超電導線材部１２を複数の材料で構成した場合においても、超電導コイルの巻線幅（サイズ）を一定にしたときに、超電導コイルのパッキング率の低下は超電導コイルの巻き数の減少となって現れる。
【００８０】
図９（２）には、超電導線材部１２の巻き数が決まっている場合における超電導コイルのパッキング率を示す。実施例５および実施例６はともに、超電導線材１３および第１被覆材１４Ａの巻き数ｎ＝ｎａ＝３００とするレーストラック型の超電導コイルである。
【００８１】
実施例５は、超電導コイルの巻線幅が１０９．６ｍｍであるため、パッキング率は９４％であった。一方、実施例６は、超電導コイルの巻線幅が１０６．２ｍｍと小さくなるため、パッキング率が９７％となり、実施例５に比べて高くなっている。
【００８２】
このように、超電導線材部１２を複数の材料で構成した場合においても、超電導コイルの巻き数を一定にしたときに、超電導コイルのパッキング率の低下は超電導コイルの巻線幅（サイズ）の増加となって現れる。
【００８３】
さらに、超電導線材部に緩みが生じている状態で超電導コイルを成形すると、樹脂を硬化するために温度を上げる際や、超電導コイルを冷却する際に、緩み部分において超電導線材部の歪み（超電導線材部の曲がりなど）が発生する虞がある。超電導線材の歪みが許容限度を超えることによって超電導線材の劣化が進行すると、超電導コイルの性能の低下を引き起こす虞がある。図１０に、超電導線材に緩みがない場合（実施例７）および超電導線材に緩みがある場合（比較例３）における電流−電界特性の測定結果を示す。図１０において、実線は実施例７における電流−電界特性を示し、破線は比較例３における電流−電界特性を示している。
【００８４】
図１０を参照して、比較例３は、実施例７と比較して、低電界領域（１ｎＶ／ｃｍ〜０．１μＶ／ｃｍ）において大きな電圧が発生している。これは、上記のように、超電導線材部の緩み部分における局所的な劣化に起因している。このため、たとえば超電導コイルに３０Ａの電流を流した場合、実施例７では２ｎＶ／ｃｍの電界が発生するのに対して、比較例３では５ｎＶ／ｃｍと高い電界が発生する。すなわち、比較例３は実施例７の２．５倍に相当する高い電界が生じるため、超電導コイルに発生する熱量も実施例３の２．５倍に増加する。このように超電導コイルの巻き緩みは超電導コイルの発熱量の増加に繋がる。
【００８５】
以上のように、本実施の形態１に係る超電導コイルは、従来の超電導コイルに比べて高いパッキング率を実現している。なお、本実施の形態１に係る超電導コイルによれば、直線部におけるパッキング率を高めることができるため、曲線部におけるパッキング率を、直線部におけるパッキング率の１．００倍以上１．０５倍以下とすることができる。
【００８６】
＜実施の形態２＞
図１１は、本発明の実施の形態２に係る超電導コイルの製造装置の主要部分の構成図である。図１２は、本発明の実施の形態２に係る超電導コイルの製造装置の制御構造を示す機能ブロック図である。
【００８７】
図１１を参照して、本発明の実施の形態２に係る超電導コイルの製造装置１Ａは、図２に示す超電導コイルの製造装置１において、押さえ板５０ａ，５０ｂをさらに設けたものである。
【００８８】
押さえ板５０ａ，５０ｂは、巻枠１１の一対の直線部の両側にそれぞれ設けられている。押さえ板５０ａ，５０ｂは、回転軸４０に機械的に連結されており、巻枠１１と一体的に回転する。押さえ板５０ａ，５０ｂはさらに、図１０に示されるように巻枠１１の直線部に巻回された超電導線材部１２に押し当てられた位置（以下、「押さえ位置」とも称する。）と、超電導線材部１２から離間された位置（以下、「退避位置」とも称する。）との間を移動可能に構成されている。すなわち、押さえ板５０ａ，５０ｂは、巻枠１１の直線部に巻回された超電導線材部１２を外方から回転中心Ｃ１に向かって押さえるための「押さえ部」を構成する。
【００８９】
押さえ板５０ａ，５０ｂの各々にはアームなどの駆動部５２（図１２）が取り付けられている。押さえ板５０ａ，５０ｂのそれぞれに設けられたアームを伸縮させることによって、押さえ板５０ａ，５０ｂを互いに独立したタイミングで移動させることができる。
【００９０】
図１２を参照して、本発明の実施の形態２に係る超電導コイルの製造装置１Ａの制御構造は、図３に示す超電導コイルの製造装置１の制御構造において、制御部６０に代えて制御部６０Ａを設けたものである。制御部６０Ａは、供給部２０、回転軸４０および入射角調整部３０の制御に並行して、押さえ板５０ａ，５０ｂの位置を制御する。具体的には、制御部６０Ａは、巻枠１１の回転に応じて、押さえ板５０ａ，５０ｂの各々の位置を、押さえ位置および退避位置の間で切り替える。
【００９１】
（押さえ板５０ａ，５０ｂの構成）
図１３および図１４は、図１１に示した押さえ板５０ａ，５０ｂの位置制御を説明するための模式図である。図１３および図１４では、巻枠１１の回転位置θについて、巻枠１１の直線部と中心軸Ｘ１とが平行となるときをθ＝０°としている。巻枠１１が時計回りに一回転する間（０°≦θ＜３６０）において押さえ板５０ａ，５０ｂの位置が切り替わる様子を巻枠１１の回転位置ごとに示している。
【００９２】
なお、入射角調整部３０は、巻枠１１が一回転する間、中心軸Ｘ１から超電導コイル１０の最外周部までの距離Ｌ１と、中心軸Ｘ１から入射角調整部３０までの距離Ｌ２とがほぼ等しくなるように移動軸Ｙ１上を移動する。したがって、上述の本発明の実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００９３】
図１３および図１４を参照して、押さえ板５０ａ，５０ｂの各々は、押さえ板と対向する巻枠１１の直線部に超電導線材部１２が巻回される間、退避位置に配置される。なお、退避位置は、巻枠１１の直線部に巻回される超電導線材部１２が押さえ板に接触することがないように、巻枠１１から十分に離れた位置に設定されている。
【００９４】
対向する巻枠１１の直線部に超電導線材部１２が巻回された後、押さえ板５０ａ，５０ｂは退避位置から押さえ位置に移動する。そして、当該直線部に超電導線材部１２が再び巻回されるまでの間、押さえ板は押さえ位置に配置される。
【００９５】
このように、本実施の形態２に係る超電導コイルの製造方法によれば、押さえ板を超電導線材部に押し当てることにより、巻枠の直線部に巻回された超電導線材部の直線状態を保持することができる。これによれば、直線部の長さが曲線部に比べて十分に長い形状を有する巻枠に超電導線材部を巻回する場合においても、直線部に巻回される超電導線材部に緩みが生じるのを効果的に抑制することができる。したがって、巻枠の形状を問わず、超電導コイルの占積率を高めて超電導コイルの性能を向上させることができる。
【００９６】
なお、本実施の形態２で説明した押さえ板５０ａ，５０ｂの位置制御は、超電導線材巻回工程（図４のＳ３０）の全体に亘って実施してもよいし、超電導線材部巻回工程の初期にのみ実施してもよい。超電導線材部を巻回し始めたときには、長径と短径との差が大きいため、巻枠の直線部に巻回された超電導線材部に緩みが生じ易くなっている。一方、ある程度超電導線材部を巻回すると、長径と短径との差異が小さくなるため、巻枠の直線部に巻回された超電導線材部に緩みが生じにくくなる。そのため、超電導線材部の巻き数が所定値に達するまで押さえ板５０ａ，５０ｂの位置制御を行なうことによって、巻枠の直線部に巻回される超電導線材部に緩みが生じるのを効果的に抑制することができる。
【００９７】
また、上述の本発明の実施の形態１および２では、レーストラック型の超電導コイルの製造方法について例示したが、本発明が適用される超電導コイルはこれに限られることはない。複数の直線部と、直線部同士を繋ぐ複数の曲線部とを有する超電導コイルであれば、本発明を適用することが可能である点について確認的に記載する。たとえば図１５（ａ）に示される略三角形状の超電導コイル１０Ａや、図１５（ｂ）に示される略台形形状の超電導コイル１０Ｂについても本発明は適用可能である。
【００９８】
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および実施例ではなく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】
【００９９】
１，１Ａ  超電導コイルの製造装置
１０，１０Ａ，１０Ｂ  超電導コイル
１０Ｌ  直線部
１０Ｒ  曲線部
１１  巻枠
１２  超電導線材部
１３  超電導線材
１４Ａ  第１被覆材
１４Ｂ  第２被覆材
２０  供給部
２２  張力調整部
３０  入射角調整部
３２，５３  駆動部
４０  回転軸
４２  回転機構
５０ａ，５０ｂ  押さえ板
６０，６０Ａ  制御部
【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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