(57)【要約】【課題】電極との接続部における発熱を抑制できる超電導コイルの提供。【解決手段】本発明の超電導コイル１０は、テープ状の超電導線材１を巻回してなるコイル体２１、２２と、コイル体２１、２２の超電導線材１の巻回終端部と電気的に接続する電極５と、超電導線材１の巻回終端部と電極５とが接合された電極接合部７と接合され、かつ、冷凍機と接続された冷却ブロック９と、を備え、超電導線材１の巻回終端部がコイル体２１、２２の径方向外側に向かって引き出され、この巻回終端部と重なるように電極５がコイル体２１、２２の径方向に向いて設置され、冷却ブロック９の少なくとも電極接合部７との接触部分が、熱伝導性の絶縁体よりなることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
テープ状の超電導線材を巻回してなるコイル体と、このコイル体の前記超電導線材の巻回終端部と電気的に接続する電極と、前記超電導線材の巻回終端部と前記電極とが接合された電極接合部と接合され、かつ、冷凍機と接続された冷却ブロックと、を備え、
前記超電導線材の巻回終端部が前記コイル体の径方向外側に向かって引き出され、この巻回終端部と重なるように前記電極が前記コイル体の径方向に向いて設置され、
前記冷却ブロックの少なくとも前記電極接合部との接触部分が、熱伝導性の絶縁体よりなることを特徴とする超電導コイル。
【請求項２】
前記熱伝導性の絶縁体の熱伝導率が５０Ｗ／ｍ／Ｋ以上であることを特徴とする請求項１に記載の超電導コイル。
【請求項３】
前記冷却ブロックの少なくとも前記電極接合部との接触部分が、窒化アルミニウムまたは炭化珪素よりなることを特徴とする請求項１または２に記載の超電導コイル。
【請求項４】
前記超電導線材が、基材と、該基材上方に設けられた酸化物超電導層と、該酸化物超電導層上方に設けられた安定化層とを備えてなり、
前記電極が、前記超電導線材の前記安定化層上に、該安定化層と電気的に接続するように設けられてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の超電導コイル。
【請求項５】
前記超電導線材の巻回終端部と前記電極とが接合された電極接合部が、前記コイル体の周方向から径方向外側に向かって一体に折り曲げられてなり、前記電極の前記コイル体周面に沿う部分と、該電極の前記コイル体の外側に延出された部分との両方が、前記安定化層と電気的に接続されてなることを特徴とする請求項４に記載の超電導コイル。
【請求項６】
前記コイル体を複数備え、これら複数のコイル体は隣接するコイル体同士が電気的に接続されて同軸的に積層され、積層されたコイル体の上方および下方に冷凍機に接続された冷却板が配置され、
最上段および最下段のコイル体において、前記超電導線材の巻回終端部と前記電極とが接合された電極接合部が、前記冷却ブロックを介して前記冷却板に接続されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の超電導コイル。
【請求項７】
前記コイル体を２個備え、各コイル体の前記超電導線材の巻回終端部と前記電極とが接合された電極接合部が近接するようにこれらのコイル体が同軸的に積層され、近接する前記電極接合部間に前記冷却ブロックが配置されてなることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の超電導コイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導コイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
超電導コイルは、磁気共鳴画像診断装置（ＭＲＩ）や超電導磁気エネルギー貯蔵装置（ＳＭＥＳ）といった様々な用途に使用される。これまで超電導線材として、ＮｂＴｉ等の金属系超電導体が広く用いられてきたが、近年、Ｂｉ２Ｓｒ２ＣａＣｕ２Ｏ８＋δ（Ｂｉ２２１２）、Ｂｉ２Ｓｒ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏ１０＋δ（Ｂｉ２２２３）などのビスマス系超電導体や、ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δ（ＲＥ１２３、ＲＥ：希土類元素）で表される希土類系超電導体を用いた酸化物高温超電導線材の開発が進んでいる。この酸化物高温超電導線材は、金属系超電導線材に比べて臨界温度が高温であるため、より高い温度での使用が可能であることから、コイル等への応用の開発も進んでいる。
【０００３】
酸化物高温超電導線材は、そのほとんどがテープ状であり、このようなテープ状の酸化物高温超電導線材を用いたコイルとして、パンケーキコイル、２個のパンケーキコイルが積層されたダブルパンケーキコイル、あるいはダブルパンケーキコイルを複数個積層して構成されるものが知られている。このようなコイルには電流リードに接続するための電極が取り付けられており、その電極形状として特許文献１のようなものが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−９８２６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
超電導コイルと電流リードを接続する電極には、銅等の低抵抗金属が用いられるが、大電流を流すと少なからずジュール熱が発生し、電極付近の超電導線材の温度が上昇して特性が劣化してしまうことがある。
特許文献１に記載の超電導コイルの電極部構造は、円弧状接触部が超電導線材の末端部に接続され、かつ、この円弧状接触部から外径方向へ固定部が突出された構造となっている。そのため、電導コイルからの電極長を長くする必要がある場合は、常電導部である電極（固定部）の長さが長くなるほど、常電導部の抵抗によるジュール発熱により、超電導コイルの電極部付近で発熱するおそれがある。
【０００６】
本発明は、このような従来の実情に鑑みてなされたものであり、電極との接続部における発熱を抑制できる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】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の超電導コイルは、テープ状の超電導線材を巻回してなるコイル体と、このコイル体の前記超電導線材の巻回終端部と電気的に接続する電極と、前記超電導線材の巻回終端部と前記電極とが接合された電極接合部と接合され、かつ、冷凍機と接続された冷却ブロックと、を備え、前記超電導線材の巻回終端部が前記コイル体の径方向外側に向かって引き出され、この巻回終端部と重なるように前記電極が前記コイル体の径方向に向いて設置され、前記冷却ブロックの少なくとも前記電極接合部との接触部分が、熱伝導性の絶縁体よりなることを特徴とする。
【０００８】
本発明の超電導コイルによれば、超電導線材の端部と常電導体である電極が重ね合わせられて接合された構成である。そのため、電極の接続抵抗を低減でき、ジュール熱の発生を抑制して電極接続部における発熱を抑えることができる。さらに、電極接合部に冷凍機に接続され、かつ、少なくとも電極接続部との接触部分が熱伝導性の絶縁材よりなる冷却ブロックが接続されていることにより、電極接続部で発熱が起こった場合にも、伝導冷却により電極接続部を冷却することができる。従って、本発明の超電導コイルは、電極との接続部における発熱が少なく、安定に運転できる。
また、本発明の超電導コイルは、冷却ブロックにより電極接合部の電極が冷却される構成であるため、電極に接続された電流リードからの熱進入を抑え、電極の発熱を抑えることができる。
【０００９】
本発明の超電導コイルにおいて、前記熱伝導性の絶縁体の熱伝導率が５０Ｗ／ｍ／Ｋ以上であることが好ましい。
本発明の超電導コイルにおいて、前記冷却ブロックの少なくとも前記電極接合部との接触部分が、窒化アルミニウムまたは炭化珪素よりなることがさらに好ましい。
この場合、良好な熱伝導率を有する絶縁材である窒化アルミニウムまたは炭化珪素より冷却ブロックが構成されることにより、電極接合部との絶縁性を保ちつつ、冷凍機から冷却ブロックを介して電極接合部へと効率的に伝導冷却ができ、電極接合部の発熱を効果的に抑えることができる。
【００１０】
本発明の超電導コイルにおいて、前記超電導線材が、基材と、該基材上方に設けられた酸化物超電導層と、該酸化物超電導層上方に設けられた安定化層とを備えてなり、前記電極が、前記超電導線材の前記安定化層上に、該安定化層と電気的に接続するように設けられてなることが好ましい。
この場合、超電導線材の巻回終端部の安定化層上に電極が設けられる構成であるため、常電導体である電極と超電導線材が確実に電気的に接続されている構成となる。そのため、超電導線材との接続部における接続抵抗を小さく抑え、電極における発熱を抑制できる。
【００１１】
本発明の超電導コイルにおいて、前記超電導線材の巻回終端部と前記電極とが接合された電極接合部が、前記コイル体の周方向から径方向外側に向かって一体に折り曲げられてなり、前記電極の前記コイル体周面に沿う部分と、該電極の前記コイル体の外側に延出された部分との両方が、前記安定化層と電気的に接続されてなることもできる。
この場合、超電導線材の巻回終端部の安定化層上に電極が設けられ、且つ電極のコイル体周面に沿う部分とコイル体外側に延出された部分との両方が超電導線材の端部と電気的に接続されている構成であるため、常電導体である電極と超電導線材との接触面積を大きくとることができ、接続抵抗をより小さく抑え、電極における発熱を効果的に抑制できる。
また、電極の周側部と延出部の両方が超電導線材の安定化層に接続されているため、超電導線材巻回終端部の折り曲げ部分を電極で補強した構造とすることができる。従って、超電導コイルへの通電時に生じる可能性のある振動などによる電極の位置ずれを抑制できる。
【００１２】
本発明の超電導コイルにおいて、前記コイル体を複数備え、これら複数のコイル体は隣接するコイル体同士が電気的に接続されて同軸的に積層され、積層されたコイル体の上方および下方に冷凍機に接続された冷却板が配置され、最上段および最下段のコイル体において、前記超電導線材の巻回終端部と前記電極とが接合された電極接合部が、前記冷却ブロックを介して前記冷却板に接続されていることもできる。
この場合、電極接合部に接合された冷却ブロックが、冷却板と接続された構成とすることにより、冷却ブロックを介した電極接合部の伝導冷却の効率が向上するだけでなく、電極接合部の接合構造を強固にすることができる。
【００１３】
本発明の超電導コイルにおいて、前記コイル体を２個備え、各コイル体の前記超電導線材の巻回終端部と前記電極とが接合された電極接合部が近接するようにこれらのコイル体が同軸的に積層され、近接する前記電極接合部間に前記冷却ブロックが配置されてなることもできる。
この場合、各コイル体の電極接合部間に冷却ブロックが配置された構成であるため、電極接合部を冷却ブロックで機械的に補強した構造とすることができる。従って、超電導コイルへの通電時に生じる可能性のある振動などにより電極が位置ずれすることを抑制できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、超電導線材に電極が接合された電極接合部に、冷凍機に接続された冷却ブロックが接合されている構成であるため、電極接合部を伝導冷却することができ、電極との接続部における発熱を抑制できる超電導コイルを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は本発明に係る超電導コイルの第１実施形態を示す概略斜視図である。
【図２】図２は図１に示す超電導コイルが冷凍機に接続された装置の一例構造を示す概略模式図である。
【図３】図３は図１に示す超電導コイルが備える超電導線材の一例構造を示す概略斜視図である。
【図４】図４は図１に示す超電導コイルの電極接続部および冷却ブロックの構造を模式的に示す上面図である。
【図５】図５（ａ）は本発明に係る超電導コイルの電極接合部および冷却ブロックの第２の例を示す模式図であり、図５（ｂ）は本発明に係る超電導コイルの冷却ブロックの第３の例を示す断面図である。
【図６】本発明の係る超電導コイルの電極接合部と冷却ブロックの接合の一例を模式的に示す分解斜視図である。
【図７】図７（ａ）は本発明に係る超電導コイルの第２実施形態を示す分解斜視図であり、図７（ｂ）は同超電導コイルの正面図である。
【図８】図８は本発明に係る超電導コイルの第３実施形態を示す斜視図である。
【図９】図９は本発明に係る超電導コイルの第４実施形態の電極接合部と冷却ブロックの構成を示す模式的に示す上面図である。
【図１０】図１０は本発明に係る超電導コイルの第５実施形態の超電導コイルを備える装置の一例を示す模式図である。
【図１１】図１１は本発明に係る超電導コイルが備える超電導線材の他の例の構造を示す断面である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る超電導コイルの実施の形態について図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係る超電導コイルの第１実施形態を示す概略斜視図であり、図２は図１に示す超電導コイルが冷凍機に接続された装置の一例構造を示す概略模式図であり、図３は図１に示す超電導コイルが備える超電導線材の一例構造を示す概略斜視図であり、図４は図１に示す超電導コイルの電極接続部および冷却ブロックの構造を模式的に示す上面図である。
【００１７】
図１に示す超電導コイル１０は、同一径のドーナツ状の第１のコイル体２１と第２のコイル体２２とが、同軸的に上下に積層されて構成されている。
第１のコイル体２１は、後述する超電導線材１が安定化層側を外側にして同心円状、反時計回りに多数回巻回されて構成されたパンケーキ型のコイル体である。第２のコイル体２２は、後述する超電導線材１が安定化層側を外側にして同心円状、時計回りに多数回巻回されて構成されたパンケーキ型のコイル体である。なお、各コイル体２１、２２の形状はドーナツ状に限定されず、楕円形のレーストラック状であってもよい。
【００１８】
各コイル体の内側に位置する第１のコイル体２１の巻回始端と第２のコイル体２２の巻回始端とは、互いに隣接するように配されており、良導電性の接続板（図示略）により、電気的および機械的に接続されている。また、各コイル体２１、２２の最外周において、超電導線材の巻回終端が各コイル体の径方向外側に向かって引き出され、引き出された超電導線材１Ａには、後述の如く平板状の電極５が接合されている。各コイル体２１、２２の巻回終端で超電導線材と電極５が接合された電極接合部７は近接するように配置されており、２つの電極接合部７、７の間には立方体形状の冷却ブロック９が配置されている。冷却ブロック９は冷凍機に接続されており、かつ、２つの電極接合部７、７に接合されている。
【００１９】
本実施形態の超電導コイル１０は、図２に示すように冷凍機３８に接続されて使用される。図２に示す装置３０は、真空容器などの収容容器３９の内部に配置された超電導コイル１０と、収容容器３９の内部の超電導コイル１０を臨界温度以下に冷却するための冷凍機３８とを備えて構成されている。超電導コイル１０はその上下方向から銅などの良熱伝導性材料よりなり、各コイル体２１、２２よりも径の大きい円盤状の冷却板３１、３１により挟み込まれており、冷却板３１はその外側において良熱伝導性材料よりなる熱伝導バー３６に接続されている。冷凍機３８と熱伝導バー３６と冷却板３１とは接続されており、これにより冷凍機３８により冷却板３１が伝導冷却され、さらに冷却板３１により超電導コイル１０全体が冷却される構成となっている。
【００２０】
超電導コイル１０の冷却ブロック９は、良熱伝導性材料よりなる冷却用ケーブル３２を介して、冷凍機３８と接続された良熱伝導性材料よりなる熱伝導バー３７に接続されている。これにより冷凍機３８により冷却ブロック９が伝導冷却され、さらに冷却ブロック９により超電導コイル１０の電極接合部７が冷却される構成となっている。なお、図２に示す装置では、冷却ブロック９が冷却用ケーブル３２の他に、冷却板３１にも接触する構成となっているが、冷却ブロック９は冷却板３１のみを介して冷凍機３８より伝導冷却される構成とすることもできる。
超電導コイル１０の電極接合部７の電極５は電流リード３４、３４を介して収容容器３９の外部の電源３５に接続されており、この電源３５から超電導コイル１０に通電できるようになっている。また、収容容器３９は、真空ポンプ３３に接続されており、内部を目的の真空度に減圧できるように構成されている。
【００２１】
図３に示すように、第１のコイル体２１および第２のコイル体２２を構成する超電導線材１は、テープ状の基材１１の上にベッド層１２と中間層１５とキャップ層１６と酸化物超電導層１７とが積層されるとともに、酸化物超電導層１７の上に安定化基層１８と安定化層１９が積層され、全体が絶縁性の被覆層２０で覆われて概略構成されている。超電導線材１において、基材１１とベッド層１２と中間層１５とキャップ層１６と酸化物超電導層１７と安定化基層１８と安定化層１９とから超電導線材本体部１Ａが構成されている。なお、超電導線材１においてベッド層１２は略することもできる。また、図１に示す如く、各コイル体２１、２２の超電導線材１は、その巻回終端側において被覆層２０が除去され、被覆層２０から引き出された状態で、その安定化層１９上に電極５が接合されている。
【００２２】
本実施形態の超電導線材１に適用できる基材１１は、通常の超電導線材の基材として使用でき、高強度であれば良く、長尺のケーブルとするためにテープ状であることが好ましく、耐熱性の金属からなるものが好ましい。例えば、ハステロイＢ、Ｃ、Ｇ、Ｎ、Ｗ（米国ヘインズ社商品名）などのニッケル合金等の各種金属材料、もしくはこれら各種金属材料上にセラミックスを配したもの、またはニッケル合金に集合組織を導入した配向Ｎ−Ｗ基板のような配向金属基材等が挙げられる。基材１１の厚さは、目的に応じて適宜調整すれば良く、通常は、１０〜５００μｍである。
【００２３】
ベッド層１２は、耐熱性が高く、界面反応性を低減するためのものであり、必要に応じて配され、例えば、Ｙ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３等から構成される。ベッド層１２の厚さは例えば１０〜２００ｎｍである。
【００２４】
また、本発明において、超電導線材１は図３に示す構造に限るものではなく、基材１１とベッド層１２との間に拡散防止層が介在された構造としても良い。拡散防止層は、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３、あるいは希土類金属酸化物等から構成され、その厚さは例えば１０〜４００ｎｍである。
【００２５】
中間層１５は、単層構造あるいは複層構造のいずれでも良く、その上に積層される酸化物超電導層１７の結晶配向性を制御するために２軸配向する物質から選択される。中間層１５の好ましい材質として具体的には、Ｇｄ２Ｚｒ２Ｏ７、ＭｇＯ、ＺｒＯ２−Ｙ２Ｏ３（ＹＳＺ）、ＳｒＴｉＯ３、ＣｅＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｚｒ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３等の金属酸化物を例示することができる。
【００２６】
中間層１５の厚さは、目的に応じて適宜調整すれば良いが、通常は、０．００５〜２μｍの範囲とすることができる。
中間層１５は、スパッタ法、真空蒸着法、レーザ蒸着法、電子ビーム蒸着法、イオンビームアシスト蒸着（ＩＢＡＤ）法等の物理的蒸着法、化学気相成長法（ＣＶＤ法）、塗布熱分解法（ＭＯＤ法）、溶射等、酸化物薄膜を形成する公知の方法で積層できる。特に、ＩＢＡＤ法で形成された前記金属酸化物層は、結晶配向性が高く、酸化物超電導層１７やキャップ層１６の結晶配向性を制御する効果が高い点で好ましい。
【００２７】
キャップ層１６は、中間層１５よりも高い面内配向度が得られ、好ましい材質として具体的には、ＣｅＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｚｒ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３等が例示できる。キャップ層１６は、ＰＬＤ法（パルスレーザ蒸着法）、スパッタリング法等で成膜することができ、大きな成膜速度を得られる点でＰＬＤ法を用いることが望ましい。
キャップ層１６の膜厚は、５００〜１０００ｎｍとすることが好ましい。
【００２８】
酸化物超電導層１７は公知のもので良く、具体的には、ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏｙ（ＲＥはＹ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｒ、Ｇｄ等の希土類元素を表す）なる材質のものを例示できる。この酸化物超電導層１７として、Ｙ１２３（ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−Ｘ）又はＧｄ１２３（ＧｄＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−Ｘ）などを例示することができる。
酸化物超電導層１７の厚みは、０．５〜５μｍ程度であって、均一な厚みであることが好ましい。
酸化物超電導層１７は、スパッタ法、真空蒸着法、レーザ蒸着法、電子ビーム蒸着法等の物理的蒸着法、化学気相成長法（ＣＶＤ法）、塗布熱分解法（ＭＯＤ法）等で積層することができる。
【００２９】
酸化物超電導層１７の上に積層されている安定化基層１８はＡｇあるいは貴金属などの良電導性かつ酸化物超電導層１７と接触抵抗が低くなじみの良い金属材料からなる層として形成される。Ａｇの安定化基層１８を成膜するには、スパッタ法などの成膜法を採用し、その厚さを１〜３０μｍ程度に形成できる。
【００３０】
安定化層１９は、良導電性の金属材料からなることが好ましく、酸化物超電導層１７が超電導状態から常電導状態に遷移しようとした時に、安定化基層１８とともに、酸化物超電導層１７の電流が転流するバイパスとして機能する。
安定化層１９を構成する金属材料としては、良導電性を有するものであればよく、特に限定されないが、銅、黄銅（Ｃｕ−Ｚｎ合金）等の銅合金、ステンレス等の比較的安価なものを用いるのが好ましく、中でも高い導電性を有し、安価であることから銅がより好ましい。
安定化層１９の厚さは１０〜３００μｍとすることが好ましい。安定化層１９は、公知の方法で形成することができ、めっき法、スパッタ法あるいは銅などの金属テープを安定化基層１８上に半田付けする方法などにより形成することができる。
【００３１】
以上のように構成された超電導線材１の巻回終端部において、超電導線材１の安定化層１９上に電極５が接合されている。図４は、本実施形態の超電導コイルにおける電極接続部７と冷却ブロック９の構造を模式的に示す上面図である。なお、第１のコイル体２１と第２のコイル体２２との電極接続部の構造は、各コイル体を構成する超電導線材の巻回方向が逆であること、電極接続部における電極の接合方向が周方向逆向きである。図４に示す上面図において、左側に位置する電極接合部７は積層方向下側の第１のコイル体２１より引き出された超電導線材本体部１Ａと電極５との接合構造であり、右側に位置する電極接合部７は積層方向上側の第２のコイル体２２より引き出された超電導線材本体部１Ａと電極５との接合構造である。
【００３２】
各コイル体２１、２２の電極接合部７において、巻回終端で被覆層２０が所定の長さ除去され、被覆層２０から引き出された基材１１〜安定化層１９の積層体、すなわち超電導線材本体部１Ａは、折り曲げ部１Ｋからコイル体径方向外側に向かって所定長さ延設されている。超電導線材本体部１Ａは折り曲げ部１Ｋにおいて、安定化層１９側を内側、基材１１側を外側として折り曲げられている。
電極接合部７の超電導線材本体部１Ａの安定化層１９表面上には、平板状の電極５が半田等の電気的接合材により接合されている。
【００３３】
超電導線材本体部１Ａの先端部１ａと電極５の先端部５ａは、略同一位置とされている。電極５の先端部５ａは外部励磁用電源（図示略）などの外部機器の端子と直接接続されていてもよく、図２に示すように電力リード３４を介して電源３５に接続されていてもよい。
電極５は、電極材料として従来公知の材料を用いることが可能であり、高い導電性を有する金属、例えば、銅、銀、金、白金、またはこれらの金属を少なくとも１種含む合金が挙げられ、中でも安価で導電率の優れた銅が好ましい。また、電極５はめっき銅より形成されていてもよい。電極５の寸法は各コイル体２１、２２の寸法に合わせて適宜調整される。電極５の幅方向の寸法は、接続抵抗を抑えることができるため、超電導線材１の幅と略同一とされることが好ましい。電極５の厚さは、特に制限されず、通電電流値、接続作業性、機械強度などを考慮して適宜調整すればよく、例えば、１〜３ｍｍ程度とされる。
【００３４】
電極５と、超電導線材本体部１Ａの安定化層１９との接合は、電気的および機械的に接続されていればよく、例えば、半田付け、導電性接着剤等により接合することができるが、汎用性、接合性、取り扱いの容易性の点で半田が好ましい。半田としては、特に限定されず、例えば、Ｐｂ−Ｓｎ系合金半田、Ｓｎ−Ａｇ系合金、Ｓｎ−Ｂｉ系合金、Ｓｎ−Ｃｕ系合金、Ｓｎ−Ｚｎ系合金等の鉛フリー半田、共晶半田、低温半田等が挙げられ、これらの半田を１種または２種以上組み合わせて用いることができる。これらの中でも、融点が３００℃以下の半田を用いるのが好ましい。これにより、３００℃以下の温度で半田付けすることが可能となるので、半田付けの熱によって酸化物超電導層１７の特性が劣化することを抑止することができる。
【００３５】
電極接合部７に接合されている冷却ブロック９は、熱伝導性の絶縁材より形成されている。冷却ブロック９を構成する材料の熱伝導性としては、常温における熱伝導率が５０Ｗ／ｍ／Ｋ以上であることが好ましい。冷却ブロック９を構成する材料の常温における熱伝導率の上限値は特に限定されず、絶縁性であれば熱伝導率が高い程好ましい。
また、冷却ブロック９は、絶縁破壊電圧が１ＭＶ／ｃｍ以上である絶縁材よりなることが好ましい。本実施形態の超電導コイル１０は、冷却ブロック９において１ｋＶ程度の絶縁が保たれていればよく、このような絶縁を保つためには、冷却ブロック９の厚さを１０μｍ以上とすることが好ましい。冷却ブロック９の寸法は、特に制限されず、各コイル体２１、２２や電極接合部７の寸法に応じて適宜調整可能である。
冷却ブロック９の材質としては、前記した高熱伝導率を有する絶縁材である窒化アルミニウム（常温における熱伝導率１００〜３５０Ｗ／ｍ／Ｋ、絶縁破壊電圧１１．７ＭＶ／ｃｍ）または炭化珪素（常温における熱伝導率５０〜３５０Ｗ／ｍ／Ｋ、絶縁破壊電圧２．０ＭＶ／ｃｍ）が好ましい。これらの材質より冷却ブロック９が構成されることにより、電極接合部７との絶縁性を保ちつつ、冷凍機から冷却ブロック９を介して電極接合部７へと効率的に伝導冷却ができ、電極接合部７の発熱を抑えることができる。
【００３６】
冷却ブロック９は、全体が前記した熱伝導性の絶縁材より形成されていてもよいが、少なくとも電極接合部７と接触する部分が熱伝導性の絶縁材より形成されている構成でもよい。図５（ａ）は本発明に係る超電導コイル１０の電極接合部７および冷却ブロック９の第２の例を示す模式図であり、図５（ｂ）は本発明に係る超電導コイル１０の冷却ブロック９の第３の例を示す断面図である。なお、図５（ａ）において、図４に示す電極接合部７と同一の構成要素には同一の符号を付し、同一要素の説明は省略する。
【００３７】
図５（ａ）に示す例において、冷却ブロック９Ｂは、電極接合部７と接触する面９ａ、９ａが前述した熱伝導性の絶縁材より形成されており、これらの面９ａ、９ａ間に挟まれた部分は、銅などの良熱伝導性材料から構成されている。この例の冷却ブロック９Ｂも、前記した第１実施形態の冷却ブロック９と同様に、電極接合部７との絶縁性を保ちつつ、冷凍機から冷却ブロック９を介して電極接合部７へと効率的に伝導冷却ができ、電極接合部７の発熱を抑えることができる。
【００３８】
また、本発明に係る超電導コイルにおいて、図５（ｂ）に示す冷却ブロック９Ｃのように、外側に位置する面９ｃが前述した熱伝導性の絶縁材より形成されており、これらの面９ｃに囲まれた内側の部分９ｄが銅などの良熱伝導性材料から構成されていてもよい。面９ｃは、例えば、内側の部分９ｄに対して溶射などにより熱伝導性の絶縁材をコーティングすることで形成できる。この例の冷却ブロック９Ｃは、外側に位置する面９ｃが電極接合部７と接触する構成となるため、前記した第１実施形態の冷却ブロック９と同様に、電極接合部７との絶縁性を保ちつつ、冷凍機から冷却ブロック９を介して電極接合部７へと効率的に伝導冷却ができ、電極接合部７の発熱を抑えることができる。
【００３９】
冷却ブロック９と電極接合部７の超電導線材本体部１Ａとの接合は、機械的に接続されていればよく、例えば、エポキシ樹脂などの接着剤等により接合することができる。
また、冷却ブロック９と電極接合部７との接合は、図６に示すようにねじ等の固定具４２により行ってもよい。この場合、電極接合部７の超電導線材本体部１Ａが固定具４２により損傷されて超電導特性が劣化することを防ぐため、電極接合部７の電極５の一部を超電導線材本体部１Ａよりも幅広に形成し、この幅広部分５Ｈに穴４１を形成し、穴４１を介して固定具４２を冷却ブロック９に形成したねじ孔４３に螺合することにより電極５と冷却ブロック９とを固定して接合すればよい。
【００４０】
本実施形態の超電導コイル１０は、電極接合部７において常電導体である電極５のほぼ全体に亘って、超電導線材本体部１Ａの安定化層１９が接合されて電気的に接続された構造である。そのため、電極５の接続抵抗を低減でき、ジュール熱の発生を抑制して電極接続部７における発熱を抑えることができる。さらに、電極接合部７に冷凍機に接続された冷却ブロック９が接続されていることにより、電極接続部７で発熱が起こった場合にも、伝導冷却により電極接続部７を冷却することができる。従って、本実施形態の超電導コイル１０は、電極との接続部における発熱が少なく、安定に運転できる。
【００４１】
また、本実施形態の超電導コイル１０は、冷却ブロック９により電極接合部７の電極５が冷却される構成であるため、電極５に接続された電流リードからの熱進入を抑え、電極５の発熱を抑えることができる。
さらに、本実施形態の超電導コイル１０は、各コイル体２１、２２の電極接合部７、７間に冷却ブロック９が配置された構成であるため、電極接合部７、７を冷却ブロック９で機械的に補強した構造とすることができる。従って、超電導コイル１０への通電時に生じる可能性のある振動などにより電極５が位置ずれすることを抑制できる。また、接合部分の強度が高いので、他の端子との接続の作業性が向上する。
【００４２】
また、本実施形態の超電導コイル１０は、超電導線材１を安定化層１９側を外側として巻回したコイル体２１、２２より構成され、且つ電極接続部７において超電導線材本体部１Ａの巻回終端部が安定化層１９を内側とし、基材１１を外側としてコイル径方向外側に折り曲げられた構成である。そのため、超電導線材本体部１Ａの折り曲げ部１Ｋにおいて、酸化物超電導層１７に圧縮応力がかかるので酸化物超電導層１７が劣化せず、折り曲げにより超電導特性が低下することを抑制できる。これは、酸化物超電導層に引張応力がかかると酸化物超電導層にマイクロクラックなどの欠陥を導入してしまう可能性が強く、この欠陥の導入により酸化物超電導層の臨界電流密度を著しく低下させてしまう問題があるのに対し、酸化物超電導層に圧縮応力がかかる場合には前記欠陥を導入させてしまう可能性が少ないことに起因している。
【００４３】
上述の第１実施形態の超電導コイル１０では、冷却ブロック９が電極接合部７、７の間に配置された構造を示したが、本発明の超電導コイルはこの例に限定されない。図７（ａ）は本発明に係る超電導コイルの第２実施形態を示す分解斜視図であり、図７（ｂ）は同超電導コイルの正面図であり、図８は本発明に係る超電導コイルの第３実施形態を示す斜視図である。図７および図８において、上記第１実施形態の超電導コイル１０と同一の構成要素には同一の符号を付し、同一要素の説明は省略する。
【００４４】
図７に示す超電導コイル１０Ｂは、上記第１実施形態の超電導コイル１０とは、冷却ブロック９の設置位置が異なっている。本実施形態の超電導コイル１０において、超電導線材１から引き出された超電導線材本体部１Ａは折り曲げ部１Ｋでコイル系方向外側に向かって基材１１側を外側にして折り曲げられており、超電導線材本体部１Ａの安定化層１９上の電極５が接合されて電極接合部７を構成している。電極接合部７の電極５には、冷凍機に接続された立方体形状の冷却ブロック９が接合されている。本実施形態の超電導コイル１０Ｂは、図２に示す例と同様に冷凍機に接続されて使用される。超電導コイル１０Ｂはその上下方向から冷凍機に接続された冷却板３１、３１により挟み込まれ、冷凍機から伝導冷却される構成となる。
【００４５】
図７（ｂ）に示すように、第１のコイル体２１の電極接合部７と接合された冷却ブロック９は、下側の冷却板３１に接着剤または固定具などにより接合されている。また、第２のコイル体２２の電極接合部７と接合された冷却ブロック９は、上側の冷却板３１に接着剤または固定具などにより接合されている。このように、電極接合部７と接合された冷却ブロック９が冷却板３１とも接合する構成とすることにより、冷却ブロック９を介した電極接合部７の伝導冷却の効率が向上するだけでなく、電極接合部７の接合構造を強固にすることができる。
本実施形態の超電導コイル１０Ｂも上記第１実施形態の超電導コイル１０と同様に、電極の接続部の発熱を抑えることができる。
【００４６】
図８に示す超電導コイル１０Ｃは、上記第１実施形態の超電導コイル１０とは、冷却ブロック９の設置位置が異なっている。本実施形態の超電導コイル１０Ｃにおいて、各コイル体２１、２２の電極接合部７、７を内部に含むように冷却ブロック９Ｄが配置されている。すなわち、冷却ブロック９Ｄを貫通するように電極接合部７、７が設けられている。
この例の超電導コイル１０Ｃでは、上記第１および第２実施形態の超電導コイル１０、１０Ｂよりも、電極接合部７と冷却ブロック９Ｄとの接触面積を大きくとることができ、冷凍機が接続された冷却ブロック９Ｄから電極接合部７をより効果的に伝導冷却することができる。また、電極接合部７が冷却ブロック９Ｄを貫通する構造であるため、電極接合部７の接合構造をより強固にすることができる。
【００４７】
上述の第１〜第３実施形態の超電導コイル１０、１０Ｂ、１０Ｃでは、コイル径方向に折り曲げられた超電導線材本体部１Ａに、平板状の電極５が接合された例を示したが、本発明の超電導コイルはこの例に限定されない。図９は本発明に係る超電導コイルの第４実施形態の電極接合部と冷却ブロックの構造を模式的に示す上面図である。図９において、上記第１実施形態の超電導コイル１０と同一の構成要素には同一の符号を付し、同一要素の説明は省略する。なお、図９に示す上面図において、左側に位置する電極接合部７は積層方向下側の第１のコイル体２１より引き出された超電導線材本体部１Ａと電極５との接合構造であり、右側に位置する電極接合部７は積層方向上側の第２のコイル体２２より引き出された超電導線材本体部１Ａと電極５との接合構造である。
【００４８】
本実施形態の超電導コイル１０Ｄは、各コイル体２１、２２の電極接合部７において、巻回終端で被覆層２０が所定の長さ除去され、被覆層２０から引き出された超電導線材本体部１Ａは、コイル体周方向に沿って所定長さ延設された後、折り曲げ部１Ｋからコイル体径方向外側に向かって所定長さ延設されている。超電導線材本体部１Ａは折り曲げ部１Ｋにおいて、安定化層１９側を内側、基材１１側を外側として折り曲げられている。
電極接合部７の超電導線材本体部１Ａの安定化層１９の表面上には、電極５Ｂが接合されている。電極５Ｂは超電導線材本体部１Ａの形状に沿って超電導線材本体部１Ａの巻回終端部と一体化されており、コイル体周方向に沿う周側部５Ｓとコイル体径方向外側に延出された延出部５Ｅとで構成されている。電極５Ｂは折り曲げ部５Ｋにおいて折り曲げられた構造となっている。
超電導線材１Ａの周側部１Ｓの安定化層１９と、電極５Ｂの周側部５Ｓは、半田等の電気的接合材により接合されている。また、超電導線材１Ａの延出部１Ｅの安定化層１９と、電極５Ｂの延出部５Ｅは、半田等の電気的接合材により接合されている。
【００４９】
超電導線材本体部１Ａの先端部１ａと電極５Ｂの先端部５ａは、略同一位置とされている。超電導線材本体部１Ａの折り曲げ部１Ｋの内側（安定化層１９側）と、電極５Ｂの折り曲げ部５Ｋの外側は、半田等の電気的接合材により接合されている。電極５Ｂの先端部５ａは外部励磁用電源（図示略）などの外部機器の端子と直接接続されていてもよく、電力リード（図示略）などを介して接続されていてもよい。
電極５Ｂの材質は上記した電極５と同様である。電極５Ｂの寸法は各コイル体２１、２２の寸法に合わせて適宜調整される。電極５Ｂの幅方向の寸法は、接続抵抗を抑えることができるため、超電導線材１の幅と略同一とされることが好ましい。電極５Ｂの厚さは、特に制限されないが、折り曲げが可能な程度の厚さ、例えば、１〜３ｍｍ程度とされる。
電極５Ｂと超電導線材本体部１Ａの安定化層１９との接合は、上記した電極５と超電導線材本体部１Ａとの接合方法と同様である。
【００５０】
本実施形態の超電導コイル１０Ｄは、電極接合部７において常電導体である電極５Ｂの周側部５Ｓから延出部５Ｅに亘って、超電導線材本体部１Ａの安定化層１９が接合されて電気的に接続された構造であるため、電極５Ｂの接続抵抗を低減でき、ジュール熱の発生を抑制して電極接続部における発熱を抑えることができる。さらに、電極接合部７に冷凍機に接続された冷却ブロック９が接続されていることにより、電極接続部７で発熱が起こった場合にも、伝導冷却により電極接続部７を冷却することができる。従って、本実施形態の超電導コイル１０Ｄは、電極との接続部における発熱が少なく、安定に運転できる。
また、電極５Ｂの周側部５Ｓと延出部５Ｅの両方が超電導線材本体部１Ａの安定化層に半田付けされている場合、超電導線材１の巻回終端部の折り曲げ部分を電極５Ｂで補強した接合構造とすることができる。従って、超電導コイル１０Ｄへの通電時に生じる可能性のある振動などにより電極５Ｂが位置ずれすることを抑制できる。また、接合部分の強度が高いので、他の端子との接続の作業性が向上する。
【００５１】
上記第１〜第４実施形態の超電導コイル１０、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄでは、２個のコイル体２１、２２が積層されたダブルパンケーキコイルについて説明したが、本発明の超電導コイルはこの例に限定されず、ダブルパンケーキコイルが複数個積層されて構成されていてもよい。
図１０は本発明に係る超電導コイルの第５実施形態の超電導コイル１０Ｅを備える装置の一例を示す模式図である。図１０において、上記第１〜第４実施形態の超電導コイル１０、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄおよび装置３０と同一の構成要素には同一の符号を付し、同一要素の説明は省略する。
【００５２】
図１０に示す超電導コイル１０Ｅは、同一径のドーナツ状の第１のコイル体と第２のコイル体とが、同軸的に上下に積層されてなる５個のダブルパンケーキコイル５１、５２、５３、５４、５５が、さらに同軸的に積層されて構成されている。
各ダブルパンケーキコイル５１〜５５は、超電導線材１が安定化層側を外側にして同心円状、反時計回りに多数回巻回されて構成されたパンケーキ型の第１のコイル体の上に、超電導線材１が安定化層側を外側にして同心円状、時計回りに多数回巻回されて構成されたパンケーキ型の第２のコイル体が積層されて構成されている。各コイル体の構成は上記した第１のコイル体２１および第２のコイル体２２と電極接合部７の構造以外は同様である。
【００５３】
各ダブルパンケーキコイル５１〜５５の内側において、各コイルを構成する第１のコイル体の巻回始端と第２のコイル体の巻回始端とは、互いに隣接するように配されており、良導電性の接続板（図示略）により、電気的および機械的に接続されている。また、隣接する各ダブルパンケーキコイル５１と５２、５２と５３、５３と５４、５４と５５において、その最外周に位置する超電導線材の巻回終端が互いに隣接するように配されており、良導電性の接続板（図示略）により、電気的および機械的に接続されている。
【００５４】
最下段のダブルパンケーキコイル５１の下側の第１のコイル体の巻回終端部では、前記した超電導線材本体部１Ａがコイル体の径方向外側に向かって引き出され、引き出された超電導線材１Ａには、平板状の電極５が接合されている。最上段のダブルパンケーキコイル５５の上側の第２のコイル体の巻回終端部では、前記した超電導線材本体部１Ａがコイル体の径方向外側に向かって引き出され、引き出された超電導線材本体部１Ａには、平板状の電極５が接合されている。最上端のダブルパンケーキコイル５５および最下段のダブルパンケーキコイル５１に接続された電極５は、電流リード３４を介して収容容器３９の外部に設置された電源３５に接続されており、この電源３５からダブルパンケーキ５１〜５５全体に通電できるようになっている。
【００５５】
図１０に示す装置５０において、本実施形態の超電導コイル１０Ｅは収容容器３９の内部に配置され、冷凍機３８に接続されて使用される。超電導コイル１０Ｅの上下および各ダブルパンケーキコイル５１〜５５の間には、各ダブルパンケーキコイル５１〜５５よりも径の大きい円盤状の冷却板３１が設置されており、冷却板３１はその外側において熱伝導バー３６に接続されている。冷凍機３８と熱伝導バー３６と冷却板３１とは接続されており、これにより冷凍機３８により冷却板３１が伝導冷却され、さらに冷却板３１により超電導コイル１０Ｅ全体が冷却される構成となっている。
【００５６】
最上端のダブルパンケーキコイル５５および最下段のダブルパンケーキコイル５１に電極５が接合された電極接合部７には、立方体形状の冷却ブロック９が接合されている。冷却ブロック９は、接合構造を強固にするために、超電導コイル１０の上方および下方に配置された冷却板３１に接着剤や固定具により固定されている。冷却ブロック９は、電極接合部７の電極５および超電導線材本体部１Ａのいずれに接合されていてもよい。
超電導コイル１０Ｅの冷却ブロック９は、冷却用ケーブル３２により、熱伝導バー３７を介して冷凍機３８と接続された良熱伝導性材料よりなる熱伝導板４７に接続されている。これにより冷凍機３８により冷却ブロック９が伝導冷却され、さらに冷却ブロック９により超電導コイル１０Ｅの電極接合部７が冷却される構成となっている。なお、図１０に示す装置では、冷却ブロック９が冷却用ケーブル３２の他に、冷却板３１にも接触する構成となっているが、冷却ブロック９は冷却板３１のみを介して冷凍機３８より伝導冷却される構成とすることもできる。
本実施形態の超電導コイル１０Ｅも上記第１実施形態の超電導コイル１０と同様に、電極の接続部の発熱を抑えることができる。
【００５７】
以上、本発明の超電導コイルについて説明したが、上記実施形態において、超電導コイルを構成する各部一例であって、本発明の範囲を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上記実施形態では、図３に示すようにテープ状の基材上に中間層などを介して酸化物超電導層が積層された構成の超電導線材を使用してコイル体とする例を示したが、本発明の超電導コイルはこの例に限定されない。図１１に示す超電導線材１００のように、Ｂｉ２Ｓｒ２Ｃａｎ−１ＣｕｎＯ４＋２ｎ＋δなる組成等に代表される臨界温度の高いＢｉ系の酸化物超電導層１０１を銀または銀合金のシース材１０２で被覆したテープ状の線材を使用することもできる。その場合、超電導線材１００を巻回してコイル体とし、その巻回終端部においてシース材１０２と電極を半田等で接合して電極接合部を構成し、この電極接合部に冷却ブロックを接合すればよい。なお、この例の超電導線材１００は、酸化物超電導層１０１の原料粉末が充填された銀または銀合金製のパイプを伸線して多芯化し、さらに伸線、圧延および焼成を繰り返すＰＩＴ法（Powder In Tube法）などにより製造される。
【実施例】
【００５８】
以下、実施例を示して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
幅５ｍｍ、厚さ０．１ｍｍのテープ状のハステロイ（米国ヘインズ社製商品名）製の基板上に、スパッタ法によりＡｌ２Ｏ３（拡散防止層；膜厚１５０ｎｍ）を成膜した上に、イオンビームスパッタ法によりＹ２Ｏ３（ベッド層；膜厚２０ｎｍ）を成膜した。次いで、このベッド層上に、イオンビームアシスト蒸着法（ＩＢＡＤ法）によりＭｇＯ（中間層；膜厚１０ｎｍ）を形成した上に、パルスレーザー蒸着法（ＰＬＤ法）により１．０μｍ厚のＣｅＯ２（キャップ層）を成膜した。次いでＣｅＯ２層上にＰＬＤ法により１．０μｍ厚のＧｄＢａ２Ｃｕ３Ｏ７（酸化物超電導層）を形成し、さらに酸化物超電導層上にスパッタ法により１０μｍ厚の銀層（安定化基層）を形成した。その後、０．１ｍｍ厚の銅テープ（安定化層）を半田により銀層上に積層して超電導線材本体部を作製した。続いて、得られた超電導線材本体部にポリイミドテープを隙間無く巻き付けることにより超電導線材を作製した。
【００５９】
次いで、得られたポリイミドテープ付きの超電導線材を安定化層側が外側となるように、直径６０ｍｍの円筒状のＦＲＰ（繊維強化プラスチック）製の巻き枠に同心円状に２００回巻回して外径１１０ｍｍのパンケーキコイルを作製した。次に、同様の手順でパンケーキコイルをもう１個作製し、２個のパンケーキコイルを同軸的に積層させ、これらのパンケーキコイルの内側で超電導線材の巻回始端部同士を電気的および機械的に接合して、ダブルパンケーキコイルを作製した。
【００６０】
次に、各パンケーキコイルの巻回終端部のポリイミドテープを除去し、超電導線材本体部の端部から１００ｍｍの部分を露出させて、コイル径方向外側に折り曲げた。そして、コイル径方向外側に引き出した超電導線材本体部の端部の安定化層上に、図６に示す形状の厚さ２ｍｍ、長さ１００ｍｍ、幅５ｍｍ（電極端部から０〜３０ｍｍの部分の幅は１０ｍｍ）の銅製の電極を半田付けして、各パンケーキコイルに電極接合部を形成した。
続いて、各パンケーキコイルの電極接合部の間に、幅３０ｍｍ、長さ３０ｍｍ、高さ１０ｍｍの立方体形状の窒化アルミニウム（熱伝導率１００〜３５０Ｗ／ｍ／Ｋ（室温）、絶縁破壊電圧１１．７ＭＶ／ｃｍ）製の冷却ブロックを用意し、この冷却ブロックを図６に示すように各パンケーキコイルの電極接合部の間に挟み込む構造となるように、電極の端部から０〜３０ｍｍの幅広となった部分に対して、超電導線材本体部を貫通しないようにして、ネジで固定して図１に示す構造の超電導コイルを作製した。
【００６１】
次に、作製した超電導コイルをその上下方向から直径１５０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの円盤状の銅製の冷却板で挟み込み、図２に示す構造の装置にセットした。冷却板と窒化アルミニウム製の冷却ブロックを冷凍機に接続し、冷却板と電極にそれぞれ温度センサーを取り付け、冷凍機を作動させて超電導コイル全体を３０Ｋに冷却した。この状態で、超電導コイルの臨界電流値の６０％に相当する電流値２００Ａを１時間通電したところ、冷却板の上昇温度は０．１Ｋであり、電極の上昇温度は２Ｋであった。
【００６２】
（比較例１）
冷却ブロックをＦＲＰ（繊維強化プラスチック；熱伝導率０．８Ｗ／ｍ／Ｋ（室温）、絶縁破壊電圧１．９ＭＶ／ｃｍ）製とした以外は、実施例１と同様にして超電導コイルを作製した。作製した超電導コイルを実施例１と同様にして図２に示す装置にセットし、３０Ｋにて通電試験を行ったところ、超電導コイルの臨界電流値の６０％の電流を１時間通電した後における冷却板の上昇温度は０．１Ｋであり、電極の上昇温度は１５Ｋであった。
【００６３】
（比較例２）
冷却ブロックとして、幅３０ｍｍ、長さ３０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの立方体形状の銅製ブロックに、電極接合部と接触する２面を０．５ｍｍ厚のポリイミドシート（熱伝導率０．３Ｗ／ｍ／Ｋ（室温）、絶縁破壊電圧２．８ＭＶ／ｃｍ）を積層したものを使用し、図５（ａ）に示す構造となるように電極接合部と銅製ブロックとの間にポリイミドシートが配置されるように固定したこと以外は、実施例１と同様にして超電導コイルを作製した。作製した超電導コイルを実施例１と同様にして図２に示す装置にセットし、３０Ｋにて通電試験を行ったところ、超電導コイルの臨界電流値の６０％の電流を１時間通電した後における冷却板の上昇温度は０．１Ｋであり、電極の上昇温度は７Ｋであった。
【００６４】
以上の結果より、熱伝導性の絶縁体である窒化アルミニウム製の冷却ブロックを備える実施例１の超電導コイルでは、比較例１、２の超電導コイルと比較して電極の発熱が抑えられていた。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、例えば超電導モータ、限流器など、各種超電導機器に用いられる超電導コイルに利用することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１…超電導線材、１Ａ…超電導線材本体部、１Ｓ…周側部、１Ｅ…延出部、１Ｋ…折り曲げ部、５、５Ｂ…電極、５Ｓ…周側部、５Ｅ…延出部、５Ｋ…折り曲げ部、７…電極接合部、９、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄ…冷却ブロック、１０、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ…超電導コイル、１１…基材、１２…ベッド層、１５…中間層、１６…キャップ層、１７…酸化物超電導層、１８…安定化基層、１９…安定化層、２０…被覆層、２１…第１のコイル体、２２…第２のコイル体、３０…装置、３１…冷却板、３２…冷却用ケーブル、３３…真空ポンプ、３４…電流リード、３５…電源、３６、３７…熱伝道バー、３８…冷凍機、３９…収容容器、４２…固定具、５０…装置、１００…超電導線材、１０１…酸化物超電導層、１０２…シース材。
【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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