(57)【要約】【課題】層間渡り部あるいはパンケーキ間渡り部における導体歪および抵抗発生が極めて小さい酸化物超電導コイルを提供すること。【解決手段】テープ状の酸化物超電導導体１０をパンケーキ巻きしてなるパンケーキコイル１により構成される酸化物超電導コイルにおいて、パンケーキ間渡り部３の酸化物超電導導体１０の長さ方向に１ないし複数個のスリット４を設けた構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
テープ状の酸化物超電導導体をパンケーキ巻きしてなるパンケーキコイルにより構成される酸化物超電導コイルにおいて、パンケーキ間渡り部の酸化物超電導導体の長さ方向に１ないし複数個のスリットを設けたことを特徴とする酸化物超電導コイル。
【請求項２】
テープ状の酸化物超電導導体を複数層に巻回してなる酸化物超電導コイルにおいて、層間渡り部の酸化物超電導導体の長さ方向に１ないし複数個のスリットを設けたことを特徴とする酸化物超電導コイル。
【請求項３】
前記酸化物超電導導体は、順次層状に設けられた金属基板、配向中間層、超電導層および安定化層を備え、前記スリットは、前記金属基板、配向中間層、超電導層および安定化層を一体として複数組に分割するように設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の酸化物超電導コイル。
【請求項４】
前記渡り部は、成形後、半田で固められていることを特徴とする請求項１または２に記載の酸化物超電導コイル。
【請求項５】
前記渡り部は、成形後、補強導体が半田付けされていることを特徴とする請求項１または２に記載の酸化物超電導コイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は酸化物超電導導体を巻回してなる酸化物超電導コイルに係り、特にその層間またはパンケーキ間の渡り部の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年開発が進められている酸化物超電導導体は、金属系の超電導導体と比較して臨界温度が高い、臨界磁界が高いなどの特長があり、冷却が容易であることから、その応用範囲が広がりつつある。しかしながら酸化物超電導導体は、強度が低い、歪に弱い等の弱点もあるため、コイル巻回性を良くするために一般にテープ形状で提供されている。
【０００３】
テープ形状の導体でコイルを構成する場合、単純な旋回巻きの部分では問題はないが、レア（層）巻きの場合の層間渡り部やパンケーキ巻きの場合のパンケーキ間渡り部では、導体幅方向の面内曲げ成形が必要となり、導体に大きな歪が発生するため、コイル形状によっては１本物の導体を巻き続けることができない。これまでこのような渡り部には接続導体を半田付けする方法が採用されている（特許文献１，２，３参照）。このような方法をとることによって、超電導導体に歪劣化が発生しないよう工夫されている。しかしながら、このような構成では半田接続による接続抵抗の発生が不可避であり、超電導コイルとしての特性を損ねている。
【特許文献１】特開平８−２９８２０８号公報
【特許文献２】特開２００１−２５７１１４号公報
【特許文献３】特開２００２−１１０４１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように従来の酸化物超電導コイルでは層数あるいはパンケーキ数に応じた導体接続部があり、コイル全体での接続抵抗は無視できない大きさとなっており、これらの接続抵抗が超電導コイルとしての特性を損ねている。
【０００５】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、層間渡り部あるいはパンケーキ間渡り部における導体歪および抵抗発生が極めて小さい酸化物超電導コイル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】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明は、テープ状の酸化物超電導導体をパンケーキ巻きしてなるパンケーキコイルにより構成される酸化物超電導コイルにおいて、パンケーキ間渡り部の酸化物超電導導体の長さ方向に１ないし複数個のスリットを設けた構成とする。
【０００７】
また本発明は、テープ状の酸化物超電導導体を複数層に巻回してなる酸化物超電導コイルにおいて、層間渡り部の酸化物超電導導体の長さ方向に１ないし複数個のスリットを設けた構成とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、層間渡り部あるいはパンケーキ間渡り部における導体歪および抵抗発生が極めて小さい酸化物超電導コイルを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明に係る酸化物超電導コイルの４つの実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１０】
（第１の実施の形態）
まず、図１を用いて本発明の第１の実施の形態を説明する。図１は本実施の形態のパンケーキ積層型の酸化物超電導コイルの斜視図である。図１において、１は酸化物超電導コイルを構成する個々のパンケーキコイルであり、複数のものがコイル軸方向に積層され、外周部において隣り合う上下のパンケーキコイル１が接続導体５で電気的に接続されている。また、２ａ、２ｂはコイルの口出しであり、３はパンケーキコイル内径におけるパンケーキ間渡り部であり、パンケーキ間渡り部３にはスリット４が設けられている。
【００１１】
パンケーキコイル１を構成する酸化物超電導導体１０は、図２に示すように、金属基板１１と配向中間層１２と超電導層１３と安定化層１４が積層して構成されている。金属基板１１は例えばハステロイからなり、配向中間層は例えばセリア（ＣｅＯ）とＧｄ2Ｚｒ2Ｏ7から構成され、超電導層１３はＹＢａ2Ｃｕ3Ｏｙからなり、安定化層１４は銀から構成される。パンケーキ間渡り部３のスリット４は、金属基板１１と配向中間層１２と超電導層１３と安定化層１４の積層構成を保持して酸化物超電導導体１０の長手方向に並列回路が形成されるように１本または複数本設けられる。
【００１２】
図３に渡り部３の詳細形状を示す。この渡り部形状は、半径Ｒの２つの円弧から構成したもので、設定した曲率を確保した場合に渡り部３の長さＬを最も短くできる形状である。渡り部３の導体１０にｎ個のスリット４を等間隔に設けたとすると、渡り部３における酸化物超電導導体１０の曲げ歪εは、曲率（曲げ半径）Ｒと導体の幅ｗから下記のように表される。
【００１３】
【数１】
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【００１４】
また、渡り部３の長さＬは、曲げ半径Ｒ，ターン（コイル巻回）間隔ｄと下記の関係にある。
【数２】
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【００１５】
（２）式より、
【数３】
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となり、（３）式に（１）式の関係を代入すると
【数４】
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となる。一般に酸化物超電導導体の許容歪eは0.30%以下であり、また
【数５】
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であるから、（４）式は下記のように近似できる。
【数６】
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【数７】
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【００１６】
（７）式に示されるように、渡り部の長さＬはターン間隔ｄ（あるいは導体幅ｗ）に比例して長くなる。一方、コイル内周部では、渡り部の長さＬをコイル内周長以下にする必要があることから、（７）式は、幅広の酸化物超電導導体のままで、導体の曲げ歪を制限するとコイル内径に限界があることを示している。したがって、これまでは小径コイルを構成する場合、従来技術による接続導体方式を採用していた。
【００１７】
しかしながら、本実施の形態によれば、ｎ本のスリットをパンケーキ間渡り部に設けることにより、渡り部の長さＬを１／√（ｎ＋１）倍にできることから、幅広導体でも小径コイルの内周パンケーキ間渡りを劣化なく構成することができる。また、渡り部の長さＬを同じにした場合には、（１）式より導体の曲げ歪を１／（ｎ＋１）倍にできることから、曲げ歪劣化が発生しにくい信頼性の高い酸化物超電導コイルを提供することができる。
【００１８】
（第２の実施の形態）
図４は本発明の第２の実施の形態を示す酸化物超電導コイルの斜視図である。本実施の形態は、第１の実施の形態で説明した酸化物超電導コイルの渡り部３に半田７を施した構成である。導体１０にスリット４を入れるとその部分の剛性が低下するが、曲げ成形後に半田上げし、渡り部３を一体化することで、渡り部３における曲げ歪劣化がなく、剛性を向上させることができる。半田としては、銀入り鉛錫共晶半田を用いる。
【００１９】
（第３の実施の形態）
図５は本発明の第３の実施の形態を示す酸化物超電導コイルの斜視図である。本実施の形態では、第１の実施の形態で説明した酸化物超電導コイルの渡り部３に補強導体８を半田付けした構成であり、渡り部３の剛性を高めると同時に超電導特性の補強を行うこともできる。
【００２０】
（第４の実施の形態）
図６は本発明の第４の実施の形態を示すレア巻き型の酸化物超電導コイルの斜視図である。本実施の形態では、酸化物超電導導体を複数層に巻回したコイルの層間渡り部６に１本または複数本のスリット４を入れる。上記第２、第３の実施の形態と同様に、スリット４を設けた層間渡り部６に半田を施し、あるいは補強導体を半田付けしてもよい。
【００２１】
本実施の形態によれば、層間渡り部において曲げ歪劣化が低減され、信頼性の高いレア巻き型の酸化物超電導コイルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施の形態のパンケーキ積層型の酸化物超電導コイルの構成を示す斜視図。
【図２】本発明の第１の実施の形態の酸化物超電導コイルを構成する酸化物超電導導体の構成を示す断面図。
【図３】本発明の第１の実施の形態の酸化物超電導コイルの渡り部の形状を説明する図。
【図４】本発明の第２の実施の形態のパンケーキ積層型の酸化物超電導コイルの構成を示す斜視図。
【図５】本発明の第３の実施の形態のパンケーキ積層型の酸化物超電導コイルの構成を示す斜視図。
【図６】本発明の第４の実施の形態のレア巻型の酸化物超電導コイルの構成を示す斜視図。
【符号の説明】
【００２３】
１…パンケーキコイル、２ａ，２ｂ…口出し、３…パンケーキ間渡り部、４…スリット、５…接続導体、６…層間渡り部、７…半田、８…渡り部補強導体、１０…酸化物超電導導体、１１…金属基板、１２…配向中間層、１３…超電導層、１４…安定化層。
【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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