(57)【要約】【課題】  ＲＥ系高温超電導線材を用い、しかも通電特性の劣化のない超電導コイル装置の製造方法及びそれによって得られる超電導コイル装置を提供する。【解決手段】  超電導コイル装置の製造方法において、ＲＥ系高温超電導線材を用いた超電導コイル１の内周側には負の熱膨張率を有する充填材２を配置し、前記超電導コイル１の外周側には前記ＲＥ系高温超電導線材よりも熱膨張率の高い金属によるフレーム３を配置し、このフレーム３及び蓋体４からなるケース５に前記超電導コイル１を収納する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＥ系高温超電導線材を用いた超電導コイルの内周側には負の熱膨張率を有する充填材を配置し、前記超電導コイルの外周側には前記ＲＥ系高温超電導線材よりも熱膨張率の高い金属によるフレームを配置し、該フレーム及び蓋体からなるケースに前記超電導コイルを収納することを特徴とする超電導コイル装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の超電導コイル装置の製造方法において、前記負の熱膨張率を有する充填材は高強度ポリエチレン繊維であることを特徴とする超電導コイル装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１記載の超電導コイル装置の製造方法において、前記熱膨張率の高い金属はアルミニウムであることを特徴とする超電導コイル装置の製造方法。
【請求項４】
ＲＥ系高温超電導線材を用いた超電導コイルと、該超電導コイルの内周側に配置される負の熱膨張率を有する充填材と、前記超電導コイルの外周側に配置される前記ＲＥ系高温超電導線材よりも熱膨張率の高い金属からなるフレームと、該フレーム及び蓋体からなるケースとを具備することを特徴とする超電導コイル装置。
【請求項５】
請求項４記載の超電導コイル装置において、前記負の熱膨張率を有する充填材は高強度ポリエチレン繊維であることを特徴とする超電導コイル装置。
【請求項６】
請求項４記載の超電導コイル装置において、前記熱膨張率の高い金属はアルミニウムであることを特徴とする超電導コイル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導コイル装置の製造方法及びそれによって得られる超電導コイル装置に係り、特に、ＲＥ（レアアース）系高温超電導線材を用いた通電特性の劣化のない超電導コイル装置の製造方法及びそれによって得られる超電導コイル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＲＥ系高温超電導線材は、磁場中における通電特性が優れていることから、超電導コイルへの応用が期待されている。
本願発明者は、既に先行してＲＥ系超電導コイル伝導冷却方法及びその装置の提案を行っている（下記特許文献１参照）。
図４は従来のＲＥ系高温超電導線材を用いた超電導コイルの平面図、図５は図４のＡ−Ａ′線断面図、図６は図４のＢ−Ｂ′線断面図である。
【０００３】
これらの図において、１０１はパルス管冷凍機、１０１Ａはクライオスタットの上面に密着するパルス管冷凍機１０１の上部鍔部、１０１Ｂはクライオスタットの下面に密着するパルス管冷凍機１０１の下端、１０２はパルス管冷凍機１０１に接続されるコールドヘッド、１０３Ａは伝熱アルミニウムプレート、１０３Ｂは金属リボン線、１０４はレーストラック状のパンケーキ積層ＲＥ系超電導コイル、１０５はアルミニウムブロック、１０６Ａ，１０６Ｂはパンケーキ積層ＲＥ系超電導コイル１０４に埋め込まれたアルミニウムブロック１０５に密着させたアルミニウムプレート、１０７はパルス管冷凍機１０１によるパンケーキ積層ＲＥ系超電導コイル伝導冷却装置のクライオスタット（極低温を保持する容器）、１０７Ａはそのクライオスタット１０７の上面、１０７Ｂはそのクライオスタット１０７の下面である。なお、図４において、Ｘ方向はパンケーキ積層ＲＥ系超電導コイル１０４の長軸方向、Ｙ方向はパンケーキ積層ＲＥ系超電導コイル１０４の短軸方向、Ｚ方向はパンケーキ積層ＲＥ系超電導コイル１０４の厚み方向を示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特願２００９−１８１１６３
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】竹松  卓也  他，「エポキシ含浸によるＹＢＣＯダブルパンケーキコイルの特性劣化」，第８３回  ２０１０年度秋季低温工学・超電導学会講演概要集，ｐｐ．２４６
【非特許文献２】ｈｔｔｐ：ｗｗｗ．ｓｕｐｅｒｐｏｗｅｒ−ｉｎｃ．ｃｏｍ，“ｓｕｐｅｒｐｏｗｅｒ（登録商標）２Ｇ  ＨＴＳ  Ｗｉｒｅ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ”
【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、ＲＥ系高温超電導線材は、超電導コイル化に伴って通電特性が劣化するといった問題があった（上記非特許文献１参照）。すなわち、ＲＥ系高温超電導線材は薄膜を何層も積み重ねた内部構造をしているため、薄膜の層間に剥離が発生すると通電特性が劣化してしまう（上記非特許文献２参照）。
上記の状況から、これまで、ＲＥ系高温超電導線材を用いた通電特性の劣化のない超電導コイル装置を製造する方法及びそれによって得られる超電導コイル装置の提案はなかった。
【０００７】
本発明は、上記状況に鑑みて、ＲＥ系高温超電導線材を用い、しかも通電特性の劣化のない超電導コイル装置の製造方法及びそれによって得られる超電導コイル装置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】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕超電導コイル装置の製造方法において、ＲＥ系高温超電導線材を用いた超電導コイルの内周側には負の熱膨張率を有する充填材を配置し、この超電導コイルの外周側には前記ＲＥ系高温超電導線材よりも熱膨張率の高い金属によるフレームを配置し、このフレーム及び蓋体からなるケースに前記超電導コイルを収納することを特徴とする。
【０００９】
〔２〕上記〔１〕記載の超電導コイル装置の製造方法において、前記負の熱膨張率を有する充填材は高強度ポリエチレン繊維であることを特徴とする。
〔３〕上記〔１〕記載の超電導コイル装置の製造方法において、前記熱膨張率の高い金属はアルミニウムであることを特徴とする。
〔４〕超電導コイル装置において、ＲＥ系高温超電導線材を用いた超電導コイルと、この超電導コイルの内周側に配置される負の熱膨張率を有する充填材と、前記超電導コイルの外周側に配置される前記ＲＥ系高温超電導線材よりも熱膨張率の高い金属からなるフレームと、このフレーム及び蓋体からなるケースとを具備することを特徴とする。
【００１０】
〔５〕上記〔４〕記載の超電導コイル装置において、前記負の熱膨張率を有する充填材は高強度ポリエチレン繊維であることを特徴とする。
〔６〕上記〔４〕記載の超電導コイル装置において、前記熱膨張率の高い金属はアルミニウムであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ＲＥ系高温超電導線材を用いた通電特性の劣化のない超電導コイル装置を得ることができる。
また、ＲＥ系高温超電導線材を用いた超電導コイルを固定する芯部材やケースの材料となる高強度ポリエチレン繊維やアルミニウムは熱伝導率が良好であるため、超電導コイル装置を良好に伝導冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例を示すＲＥ系高温超電導線材を用いた超電導コイル装置の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明の実施例を示すＲＥ系高温超電導線材を用いた超電導コイル装置の冷却時に超電導コイルに作用する力を示す模式図である。
【図４】従来のＲＥ系高温超電導線材を用いた超電導コイルの平面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ′線断面図である。
【図６】図４のＢ−Ｂ′線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の超電導コイル装置の製造方法は、ＲＥ系高温超電導線材を用いた超電導コイルの内周側には負の熱膨張率を有する充填材を配置し、前記超電導コイルの外周側には前記ＲＥ系高温超電導線材よりも熱膨張率の高い金属によるフレームを配置し、このフレーム及び蓋体からなるケースに前記超電導コイルを収納する。
【実施例】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本発明の実施例を示すＲＥ系高温超電導線材を用いた超電導コイル装置の平面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３はＲＥ系高温超電導線材を用いた超電導コイル装置の冷却時に超電導コイルに作用する力を示す模式図である。
これらの図において、１はＲＥ系高温超電導線材を用いた超電導コイル、２は超電導コイル１の内周側に配置される負の熱膨張率を有する充填材、３は超電導コイル１の外周側に配置されるフレーム、４は超電導コイル１の蓋体、５はフレーム３と蓋体４とからなるケースである。
【００１５】
ＲＥ系高温超電導線材で製作した超電導コイル１を冷却すると、超電導コイル１内部に径方向の応力が発生する。この応力はＲＥ系高温超電導線材に剥離を引き起こす方向に働き、剥離が起こると超電導コイル１の通電特性が劣化してしまう。したがって、この剥離に起因する通電特性の劣化を防止するため超電導コイル１内部の径方向の応力を打ち消す必要がある。
【００１６】
そこで、超電導コイル１の内周側には、負の熱膨張率を有する充填材２〔例えば、高強度ポリエチレン繊維、例えば、ダイニーマ（登録商標）〕を配置し、超電導コイル１の外周側には、超電導コイル１よりも熱膨張率の高い金属、例えばアルミニウムからなるフレーム３を配置し、このフレーム３と蓋体４とで構成されるケース５に超電導コイル１を収納する。
【００１７】
このように構成したので、冷却時に剥離が生じないように、負の熱膨張率を有する充填材（高強度ポリエチレン繊維）２と超電導コイル１よりも熱膨張率の高い金属（アルミニウム）からなるフレーム３とによって、図３に示すような超電導コイル１内部の径方向の応力を打ち消すことができる。また、高強度ポリエチレン繊維とアルミニウムは冷却効果が優れているので、超電導コイル装置を有効に冷却することができる。
【００１８】
また、超電導コイル１には、コイル自体を冷却するための冷却性能と、コイルに発生する電磁力を支持するための機械的強度が求められるが、本発明によれば、冷却性能に対しては、ワックスをコイルに含浸する方法を用い、機械的強度に対しては、線材材料と熱収縮率の異なる金属を超電導コイルのケースに用いることで冷却時の強度を確保することができる。
【００１９】
このように、本発明によれば、ＲＥ系高温超電導線材を用いても通電特性の劣化をなくすことができる超電導コイル装置を提供することができる。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明の超電導コイル装置の製造方法及びそれによって得られる超電導コイル装置は、ＲＥ系高温超電導線材を用い、しかも通電特性の劣化のない超電導コイル装置の製造方法及びそれによって得られる超電導コイル装置として利用することができる。
【符号の説明】
【００２１】
１    ＲＥ系高温超電導線材を用いた超電導コイル
２    負の熱膨張率を有する充填材
３    フレーム
４    蓋体
５    ケース
【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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