(57)【要約】【課題】従来の超電導コイル装置よりも超電導コイルの安定性を向上させた超電導コイル装置を提供する。【解決手段】第１の超電導コイル装置１０Ａは、超電導テープ線１２ａ，１２ｂを巻枠１６に巻き回してなる超電導コイル１１ａ，１１ｂを巻枠１６の軸方向に複数積層した超電導コイル１１ａ，１１ｂにおいて、複数積層した超電導コイル１１ａ，１１ｂの巻枠１６は、一体化した単一の構造体として構成され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】
巻枠に固定される電極を接続した超電導テープ線を前記巻枠に巻き回してなる超電導コイルを前記巻枠の軸方向に複数積層した超電導コイルにおいて、
前記複数積層した超電導コイルの巻枠は、一体化した単一の構造体として構成されることを特徴とする超電導コイル装置。
【請求項２】
前記巻枠に固定される電極に二つの超電導テープ線を隣接するように接続し、二つの超電導テープ線を各々逆向きに巻き回してなる二つの超電導コイルを同軸に隣接するように配置した超電導コイルユニットは、前記巻枠の軸上に複数隣接して配置されており、隣接して配置される一の超電導コイルユニットの最外周の位置にある超電導テープ線と他の超電導コイルユニットの最外周の位置にある超電導テープ線とを導体で電気的に接続した全体を樹脂で含浸させたことを特徴とする請求項１記載の超電導コイル装置。
【請求項３】
前記導体の接続位置は、前記巻枠の周方向のそれぞれ異なる位置であることを特徴とする請求項２記載の超電導コイル装置。
【請求項４】
前記巻枠に固定される電極は、前記巻枠の周方向のそれぞれ異なる位置に配置したことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の超電導コイル装置。
【請求項５】
前記電極は、固定具によって前記巻枠に固定されており、前記巻枠と前記固定具との固定は、前記固定具そのものおよび接着剤の何れか一方によってなされることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の超電導コイル装置。
【請求項６】
前記複数積層した超電導コイルユニットの一つは、二つの超電導コイルを有し、前記巻枠の軸方向の両端に配置されることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の超電導コイル装置
【請求項７】
前記複数積層した超電導コイルユニットの一つは、前記巻枠の軸方向の両端に配置された二つの超電導コイルを有し、前記二つの超電導コイルの電極は、それぞれ、前記巻枠の軸方向の両端から突出して構成されることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の超電導コイル装置。
【請求項８】
前記巻枠に固定された電極は、前記巻枠に固定される金属に超電導テープ線を接続して構成されたことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の超電導コイル装置。
【請求項９】
前記複数積層した超電導コイルユニットのうち、隣接する二つの超電導コイルユニットの間に、前記隣接する二つの超電導コイルユニットの熱を放熱する放熱体を挿入したことを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の超電導コイル装置。
【請求項１０】
前記放熱体は、絶縁体であることを特徴とする請求項９記載の超電導コイル装置。
【請求項１１】
前記放熱体と前記隣接する二つの超電導コイルユニットとのそれぞれの間には、絶縁体が介在することを特徴とする請求項９又は１０記載の超電導コイル装置。
【請求項１２】
前記複数積層した超電導コイルユニットのうち、隣接する二つの超電導コイルユニットの間に、絶縁体が挿入されることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の超電導コイル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導コイルを備えた超電導コイル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
巻枠に超電導線を径方向に巻き回してなるパンケーキコイルを実際に機器に使用する場合、軸方向に複数積層して使用することが一般的であり、軸方向に隣り合うパンケーキコイル間を固定する必要がある。
【０００３】
軸方向に隣り合うパンケーキコイル間を固定する方法としては、接着によって固定する方法が適用される方法が知られているが、固定通電時の電磁力により接着力が緩み、パンケーキコイルが回転してしまう場合がある。パンケーキコイルが回転してしまうと、各パンケーキコイルの外径寸法がずれてしまうことから、これを回避するための技術が提案されている。
【０００４】
例えば、特開２００９−１６６２２号公報（特許文献１）には、巻枠を機械的な構造により連結することによって、軸方向に隣り合うパンケーキコイル間を固定するとともに、回転の防止を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１６６２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
各パンケーキコイルを電気的に接続するためには、軸方向に隣り合うパンケーキコイルの最外周に金属板をハンダ接続する方法などが採られる。
【０００７】
しかしながら、各パンケーキコイルの外径寸法がずれてしまうと、金属板とパンケーキコイル間に隙間ができるため、ハンダの量が増えて接続抵抗が増加する。接続抵抗の増加は、超電導コイルの安定性の観点からは回避したい事象である。
【０００８】
また、ハンダ接続するためには、パンケーキコイルを加熱する必要があるが、寸法がずれてしまうと加熱時間が増えてしまい、パンケーキコイルの超電導特性が低下してしまう。パンケーキコイルの超電導特性低下は、超電導コイルの安定性の観点からは回避したい事象である。
【０００９】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、従来の超電導コイル装置よりもさらに超電導コイルの安定性を向上させた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】
【００１０】
本発明の実施形態に係る超電導コイル装置は、上述した課題を解決するため、超電導テープ線を巻枠に巻き回してなる超電導コイルを前記巻枠の軸方向に複数積層した超電導コイルにおいて、前記複数積層した超電導コイルの巻枠は、一体化した単一の構造体として構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、従来よりも、安定性を向上させた超電導コイル装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る超電導コイル装置の構成を示す概略図であり、（Ａ）は本発明の第１の実施形態に係る超電導コイル装置の平面図、（Ｂ）は（Ａ）に示されるＩ−Ｉ線に沿う断面図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る超電導コイル装置における超電導コイルユニットの各超電導コイルを構成する超電導体の一例である超電導テープ線の接続状態を示す説明図。
【図３】図２に示される矢印Ａの方向からの矢視図。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る超電導コイル装置の構成を示す概略図であり、（Ａ）は本発明の第２の実施形態に係る超電導コイル装置の平面図、（Ｂ）は（Ａ）に示されるＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る超電導コイル装置における超電導コイルユニットの各超電導コイルを構成する超電導体の一例である超電導テープ線の接続状態を示す説明図。
【図６】図５に示される矢印Ｂの方向からの矢視図。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る超電導コイル装置の構成を示す概略図。
【図８】図７に示されるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図。
【図９】図７に示されるＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図。
【図１０】本発明の第４の実施形態に係る超電導コイル装置の構成を示す概略図であり、（Ａ）は本発明の第４の実施形態に係る超電導コイル装置の平面図、（Ｂ）は（Ａ）に示されるＶ−Ｖ線に沿う断面図。
【図１１】本発明の第４の実施形態に係る超電導コイル装置における巻枠の軸方向の一端に配置される超電導コイルを構成する超電導体の一例である超電導テープ線と接続される電極の構成を示す説明図。
【図１２】本発明の第４の実施形態に係る超電導コイル装置における巻枠の軸方向の他端に配置される超電導コイルを構成する超電導体の一例である超電導テープ線と接続される電極の構成を示す説明図。
【図１３】本発明の第５の実施形態に係る超電導コイル装置の構成を示す概略図であり、（Ａ）は本発明の第５の実施形態に係る超電導コイル装置の平面図、（Ｂ）は（Ａ）に示されるＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図。
【図１４】本発明の第６の実施形態に係る超電導コイル装置の構成を示す概略図であり、（Ａ）は本発明の第６の実施形態に係る超電導コイル装置の平面図、（Ｂ）は（Ａ）に示されるＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図。
【図１５】本発明の第７の実施形態に係る超電導コイル装置の構成を示す概略図であり、（Ａ）は本発明の第７の実施形態に係る超電導コイル装置の平面図、（Ｂ）は（Ａ）に示されるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図。
【図１６】本発明の第８の実施形態に係る超電導コイル装置の構成を示す概略図であり、（Ａ）は本発明の第８の実施形態に係る超電導コイル装置の平面図、（Ｂ）は（Ａ）に示されるＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図。
【図１７】本発明の第９の実施形態に係る超電導コイル装置における超電導コイルユニットの各超電導コイルを構成する超電導体の一例である超電導テープ線の接続状態を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態に係る超電導コイル装置の一実施例である超電導コイル装置１０（１０Ａ〜１０Ｉ）について、添付の図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
【００１４】
図１（図１（Ａ）および図１（Ｂ））は本発明の第１の実施形態に係る超電導コイル装置の一実施例である超電導コイル装置（以下、「第１の超電導コイル装置」と称する。）１０Ａの構成を示す概略図であり、図１（Ａ）は第１の超電導コイル装置１０Ａの平面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）に示されるＩ−Ｉ線に沿う断面図である。図２は、第１の超電導コイル装置１０Ａにおける超電導コイルユニット１１の各超電導コイル１１ａ，１１ｂを構成する超電導体の一例である超電導テープ線１２ａ，１２ｂの接続状態を示す説明図である。図３は、図２に示される矢印Ａの方向からの矢視図である。
【００１５】
図１に示されるように、第１の超電導コイル装置１０Ａは、二つの超電導コイル１１ａ，１１ｂを同軸に隣接するように配置した超電導コイルユニット１１を、例えば６個等の複数配置し、隣接する超電導コイルユニット１１の超電導コイル１１ｂの最外周の位置にある超電導テープ線１２ｂおよび超電導コイル１１ａの最外周の位置にある超電導テープ線１２ａを、例えば、銅（Ｃｕ）等の導電性材料の構造体（導体）の一例である銅板１３によって電気的に接続する。
【００１６】
超電導テープ線１２ａ，１２ｂと銅板１３との接合は、例えば、ハンダ等の接続抵抗の低い接合材が用いられる。超電導テープ線１２ａ，１２ｂと銅板１３とを接合した後は、全体、すなわち、図１に示される第１の超電導コイル装置１０Ａでは、巻枠１６を含めて銅板１３を接合した６個の超電導コイルユニット１１の全体に樹脂を含浸させる。
【００１７】
第１の超電導コイル装置１０Ａでは、図１（Ｂ）に示されるように、６個の超電導コイルユニット１１が配置されるが、これらの超電導コイルユニット１１は、例えば、非導電性の繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ）等の絶縁体で形成された共通する一つの巻枠１６に超電導テープ線１２ａ，１２ｂを巻き回して形成される。
【００１８】
超電導コイルユニット１１は、図２および図３に示されるように、高い導電性を示す材料の一例として銅（Ｃｕ）の電極（以下、「銅電極」と称する。）１７と超電導テープ線１２ａ，１２ｂとを逆向きにハンダにて電気的に接続し、巻枠１６に、例えば、螺子（ねじ）等の固定具１８で機械的に固定した後、超電導テープ線１２ａ，１２ｂを巻き回して、超電導コイル１１ａおよび超電導コイル１１ｂを同軸に隣接するように配置して形成される。
【００１９】
上述したように構成される第１の超電導コイル装置１０Ａは、一体化した単一の構造体として構成される巻枠１６、すなわち、各超電導コイルユニット１１に共通する巻枠１６を使用しているため、超電導コイルユニット１１がずれることはなく、外径寸法を揃えることができる。
【００２０】
超電導コイルユニット１１がずれることなく外径寸法が揃うため、超電導コイルユニット１１を銅板１３にてハンダ接続した際に隙間が生じることもなく、ハンダ等の接合材の量を減らすことができ、超電導コイルユニット１１間の接続抵抗を減らすことができる。また、接合時の接合材の加熱時間も減るので、超電導コイルユニット１１（超電導コイル１１ａ，１１ｂ）の超電導特性を低下させるリスクを低減することができる。
【００２１】
このように、超電導コイルユニット１１間の接続抵抗を減らし、超電導コイルユニット１１（超電導コイル１１ａ，１１ｂ）の超電導特性を低下させるリスクを低減させた第１の超電導コイル装置１０Ａは、従来の超電導コイル装置よりも安定性を向上させることができる。
【００２２】
尚、本実施形態では、第１の超電導コイル装置１０Ａの銅板１３および電極１７は、銅を材料とする場合を説明したが、これらは銅を材料とする場合に限定されない。銅の代わりに銅と同等あるいは銅以上に導電性の良好な材料（例えば、銀、金、超電導テープ線等）を用いることもできる。
【００２３】
［第２の実施形態］
図４（図４（Ａ）および図４（Ｂ））は本発明の第２の実施形態に係る超電導コイル装置の一実施例である超電導コイル装置（以下、「第２の超電導コイル装置」と称する。）１０Ｂの構成を示す概略図であり、図４（Ａ）は第２の超電導コイル装置１０Ｂの平面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）に示されるＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。図５は、第２の超電導コイル装置１０Ｂにおける超電導コイルユニット１１の各超電導コイル１１ａ，１１ｂを構成する超電導体の一例である超電導テープ線１２ａ，１２ｂの接続状態を示す説明図である。図６は、図５に示される矢印Ｂの方向からの矢視図である。
【００２４】
第２の超電導コイル装置１０Ｂは、第１の超電導コイル装置１０Ａに対し、電極１７を巻枠１６に固定する際に用いる部材および方法が相違するが、その他の点については実質的に相違しない。そこで、第１の超電導コイル装置１０Ａと実質的に相違しない構成要素については同じ符号を付して説明を省略する。
【００２５】
第２の超電導コイル装置１０Ｂは、二つの超電導コイル１１ａ，１１ｂを同軸に隣接するように配置した超電導コイルユニット１１を、例えば６個等の複数配置し、隣接する超電導コイルユニット１１の超電導コイル１１ｂの最外周の位置にある超電導テープ線１２ｂおよび超電導コイル１１ａの最外周の位置にある超電導テープ線１２ａを、例えば、銅板１３によって電気的に接続する。
【００２６】
超電導テープ線１２ａ，１２ｂと銅板１３との接合は、例えば、ハンダ等の接続抵抗の低い接合材が用いられる。超電導テープ線１２ａ，１２ｂと銅板１３とを接合した後は、第１の超電導コイル装置１０Ａと同様に、全体に樹脂を含浸させる。
【００２７】
第２の超電導コイル装置１０Ｂの超電導コイルユニット１１は、図５および図６に示されるように、銅電極１７と超電導テープ線１２ａ，１２ｂとを逆向きにハンダにて電気的に接続し、巻枠１６に、例えば、ピン等の固定具２１を差し込んで、固定具２１と巻枠１６とを接着材によって接着固定させる。その後、超電導テープ線１２ａおよび超電導テープ線１２ｂを径方向に巻き回して、超電導コイル１１ａおよび超電導コイル１１ｂを同軸に隣接するように配置して形成される。
【００２８】
上述したように構成される第２の超電導コイル装置１０Ｂは、第１の超電導コイル装置１０Ａが奏する効果、すなわち、超電導コイルユニット１１がずれることはなく、外径寸法を揃えることができるので、従来の超電導コイル装置よりも安定性を向上させることができるのに加え、図５に示されるように、銅電極１７に固定具２１を巻枠１６に挿入し接着固定する孔を設けて巻枠１６の外側から銅電極１７を固定することができるため、巻枠１６の内径が小さい場合や巻枠１６の軸長が長い場合であっても容易に固定できる。
【００２９】
尚、図５に示される銅電極１７は、第２の超電導コイル装置１０Ｂのみならず、例えば、第１の超電導コイル装置１０Ａ等の他の超電導コイル装置にも適用することもできる。
【００３０】
［第３の実施形態］
図７は本発明の第３の実施形態に係る超電導コイル装置の一実施例である超電導コイル装置（以下、「第３の超電導コイル装置」と称する。）１０Ｃの構成を示す概略図、図８および図９は、それぞれ、図７に示されるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図およびＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【００３１】
第３の超電導コイル装置１０Ｃは、第１の超電導コイル装置１０Ａに対し、超電導コイルユニット１１を形成する超電導テープ線１２ａ，１２ｂの巻枠１６への固定位置と、一の超電導コイルユニット１１と他の超電導コイルユニット１１との間を接続する銅板１３の接続位置において相違するが、その他の点については実質的に相違しない。そこで、第１の超電導コイル装置１０Ａと実質的に相違しない構成要素については同じ符号を付して説明を省略する。
【００３２】
第３の超電導コイル装置１０Ｃは、第１の超電導コイル装置１０Ａ等と同様に、二つの超電導コイル１１ａ，１１ｂを同軸に隣接するように配置した超電導コイルユニット１１を、例えば４個等の複数配置し、隣接する超電導コイルユニット１１の超電導コイル１１ｂの最外周の位置にある超電導テープ線１２ｂおよび超電導コイル１１ａの最外周の位置にある超電導テープ線１２ａを銅板１３によって電気的に接続し、全体を樹脂含浸する。
【００３３】
但し、第３の超電導コイル装置１０Ｃでは、図７乃至図９に示されるように、超電導コイルユニット１１を形成するに当たり、それぞれの超電導コイルユニット１１を形成する超電導テープ線１２ａ，１２ｂの固定位置を巻枠１６の周方向に対して位置を変えて埋め込み、螺子等の固定具１８で機械的に固定する。また、超電導テープ線１２ａ，１２ｂの固定位置が巻枠１６の周方向に対して位置が異なるため、隣接する超電導コイルユニット１１の超電導コイル１１ｂの最外周の位置にある超電導テープ線１２ｂおよび超電導コイル１１ａの最外周の位置にある超電導テープ線１２ａを電気的に接続する銅板１３の位置も異なる。
【００３４】
上述したように構成される第３の超電導コイル装置１０Ｃは、第１の超電導コイル装置１０Ａが奏する効果に加え、巻枠１６に固定した隣接する銅電極１７の位置が巻枠１６の周方向にずれているため、絶縁距離が長くなり耐電圧特性を向上させることができる。また、銅板１３も周方向にずれているため、絶縁距離が長くなり耐電圧特性を向上させることができる。従って、従来の超電導コイル装置は言うまでもなく、従来の超電導コイル装置よりも安定性を向上させることができる第１の超電導コイル装置１０Ａと比較しても、更なる安定性向上が可能な第３の超電導コイル装置１０Ｃを提供することができる。
【００３５】
［第４の実施形態］
図１０（図１０（Ａ）および図１０（Ｂ））は、本発明の第４の実施形態に係る超電導コイル装置の一実施例である超電導コイル装置（以下、「第４の超電導コイル装置」と称する。）１０Ｄの構成を示す概略図であり、図１０（Ａ）は第４の超電導コイル装置１０Ｄの平面図、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）に示されるＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
【００３６】
第４の超電導コイル装置１０Ｄは、第１の超電導コイル装置１０Ａに対して、巻枠１６の軸方向の両端面（図１０において上端および下端の面）を上下方向に突出した電極２５が形成される点において相違するが、その他の点については実質的に相違しない。そこで、第１の超電導コイル装置１０Ａと実質的に相違しない構成要素については同じ符号を付して説明を省略する。
【００３７】
第４の超電導コイル装置１０Ｄは、図１０に示される両端（上端および下端）に配置される超電導コイル３１ａ，３１ｂを後述する図１１および図１２に示されるように、超電導テープ線１２ａ，１２ｂをそれぞれ巻き回して構成する。一方、超電導コイル３１ａ，３１ｂの間に配置される他の超電導コイルユニット１１については、第１の超電導コイル装置１０Ａ等と同様に形成される。
【００３８】
第４の超電導コイル装置１０Ｄは、超電導コイル３１ｂと超電導コイルユニット１１との間、超電導コイルユニット１１間、および、超電導コイル３１ａと超電導コイルユニット１１との間を銅板１３によって電気的に接続した後、第１の超電導コイル装置１０Ａと同様に全体を樹脂含浸させて構成される。
【００３９】
図１１は第４の超電導コイル装置１０Ｄにおける巻枠１６の軸方向の一端（図１０に示される上端側）に配置される超電導コイル３１ｂを構成する超電導テープ線１２ｂと接続される電極２５の構成を示す説明図であり、図１２は第４の超電導コイル装置１０Ｄにおける巻枠１６の軸方向の他端（図１０に示される下端側）に配置される超電導コイル３１ａを構成する超電導テープ線１２ａと接続される電極２５の構成を示す説明図である。
【００４０】
図１１および図１２に示されるように、超電導テープ線１２ｂおよび超電導テープ線１２ａよりも幅が広い、すなわち、図１１および図１２において、超電導テープ線１２ｂおよび超電導テープ線１２ａよりも上下方向に長い銅電極２５に超電導テープ線１２ｂおよび超電導テープ線１２ａをハンダ等の接合材によって電気的に接続する。その後は、図１０に示されるように、巻枠１６の軸方向に対して上端部および下端部の位置に銅電極２５をそれぞれ埋め込み、螺子等の固定具１８で機械的に固定して超電導テープ線１２ｂおよび超電導テープ線１２ａを巻き回し、超電導コイル３１ｂおよび超電導コイル３１ａを形成する。
【００４１】
上述したように構成される第４の超電導コイル装置１０Ｄは、第１の超電導コイル装置１０Ａが奏する効果に加え、電流を通電するための電極である銅電極２５が巻枠１６に固定されているため、従来の超電導コイル装置および銅電極２５が巻枠１６に固定されていない第１の超電導コイル装置１０Ａ等よりも、電流を通電するための電極の強度を向上させることができる。すなわち、従来の超電導コイル装置よりも、電磁力や冷却時の熱応力に起因して生じ得る電流通電用の銅電極２５の超電導コイル３１からの剥離を抑制することができる。
【００４２】
従って、従来の超電導コイル装置は言うまでもなく、従来の超電導コイル装置よりも安定性を向上させることができる第１の超電導コイル装置１０Ａと比較しても、更なる安定性向上が可能な第４の超電導コイル装置１０Ｄを提供することができる。
【００４３】
尚、第４の超電導コイル装置１０Ｄでは、第１の超電導コイル装置１０Ａと同様に全体を樹脂含浸させると説明したが、樹脂含浸させる際に、銅電極２５のうち、他の超電導コイル装置等の外部装置と接続に使用する一部をマスキングする等して一部を樹脂含浸させない第４の超電導コイル装置１０Ｄを提供する場合もある。
【００４４】
［第５の実施形態］
図１３（図１３（Ａ）および図１３（Ｂ））は、本発明の第５の実施形態に係る超電導コイル装置の一実施例である超電導コイル装置（以下、「第５の超電導コイル装置」と称する。）１０Ｅの構成を示す概略図であり、図１３（Ａ）は第５の超電導コイル装置１０Ｅの平面図、図１３（Ｂ）は図１３（Ａ）に示されるＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。
【００４５】
第５の超電導コイル装置１０Ｅは、第１の超電導コイル装置１０Ａに対し、超電導コイルユニット１１間に、絶縁特性向上の観点から、絶縁体の一例として非導電性のＦＲＰ板（以下、単に「ＦＲＰ板」と称する。）３３を挿入している点で相違するが、その他の点については実質的に相違しない。そこで、第１の超電導コイル装置１０Ａと実質的に相違しない構成要素については同じ符号を付して説明を省略する。
【００４６】
第５の超電導コイル装置１０Ｅは、第１の超電導コイル装置１０Ａ等と同様に、超電導コイルユニット１１を形成し、図１３に示されるように、超電導コイルユニット１１と超電導コイルユニット１１との間に、絶縁体としてのＦＲＰ板３３を挿入し、第１の超電導コイル装置１０Ａと同様に構成される。
【００４７】
上述したように構成される第５の超電導コイル装置１０Ｅは、第１の超電導コイル装置１０Ａが奏する効果に加え、超電導コイルユニット１１間にＦＲＰ板３３が挿入されているため、絶縁特性が向上し、耐電圧特性が向上する。従って、従来の超電導コイル装置は言うまでもなく、従来の超電導コイル装置よりも安定性を向上させることができる第１の超電導コイル装置１０Ａと比較しても、更に安定性を向上させた第５の超電導コイル装置１０Ｅを提供することができる。
【００４８】
尚、図１３に示される第５の超電導コイル装置１０Ｅでは、各超電導コイルユニット１１間にＦＲＰ板３３が挿入されている例を示したが、必ずしも、各超電導コイルユニット１１間にＦＲＰ板３３が挿入されている必要はない。すなわち、第５の超電導コイル装置１０Ｅは、超電導コイルユニット１１間の一以上にＦＲＰ板３３が挿入されている全ての実施例を包含する。
【００４９】
また、熱伝導性の観点からすれば、超電導コイルユニット１１間に挿入する絶縁体は、全体を含浸させる樹脂の熱伝導率以上となるように選択する方が好ましいが、必ずしも、全体を含浸させる樹脂の熱伝導率以上の熱伝導率を有することを要しない。
【００５０】
［第６の実施形態］
図１４（図１４（Ａ）および図１４（Ｂ））は、本発明の第６の実施形態に係る超電導コイル装置の一実施例である超電導コイル装置（以下、「第６の超電導コイル装置」と称する。）１０Ｆの構成を示す概略図であり、図１４（Ａ）は第６の超電導コイル装置１０Ｆの平面図、図１４（Ｂ）は図１４（Ａ）に示されるＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。
【００５１】
第６の超電導コイル装置１０Ｆは、第１の超電導コイル装置１０Ａに対し、超電導コイルユニット１１間に、絶縁特性および熱伝導性向上の観点から、熱伝導率が高い物質（以下、「高熱伝導体」と称する。）であり、かつ、絶縁体である窒化アルミ板３５を挿入している点で相違するが、その他の点については実質的に相違しない。そこで、第１の超電導コイル装置１０Ａと実質的に相違しない構成要素については同じ符号を付して説明を省略する。
【００５２】
第６の超電導コイル装置１０Ｆは、第１の超電導コイル装置１０Ａ等と同様に、超電導コイルユニット１１を形成し、図１４に示されるように、超電導コイルユニット１１と超電導コイルユニット１１との間に、例えば、窒化アルミ板３５等の高い熱伝導率を有する絶縁体、すなわち、高熱伝導体かつ絶縁体である物質を挿入し、第１の超電導コイル装置１０Ａと同様に構成される。高熱伝導体は超電導コイルユニット１１で生じた熱を吸熱して外部へ放熱する放熱体としての役割を果たす。
【００５３】
上述したように構成される第６の超電導コイル装置１０Ｆは、第１の超電導コイル装置１０Ａが奏する効果に加え、超電導コイルユニット１１間に、高い熱伝導率を有する絶縁体、すなわち、絶縁特性を有する放熱体（絶縁放熱体）である窒化アルミ板３５が挿入されているため、絶縁特性と伝熱特性が向上し、耐電圧が高く放熱性に優れた超電導コイル装置を提供できる。すなわち、従来の超電導コイル装置よりも安定性を向上させた第１の超電導コイル装置１０Ａよりも、更に安定性を向上させた第６の超電導コイル装置１０Ｆを提供することができる。
【００５４】
尚、図１４に示される第６の超電導コイル装置１０Ｆでは、各超電導コイルユニット１１間に窒化アルミ板３５が挿入されている例を示したが、必ずしも、各超電導コイルユニット１１間に窒化アルミ板３５が挿入されている必要はない。すなわち、第６の超電導コイル装置１０Ｆは、超電導コイルユニット１１間の一以上に窒化アルミ板３５が挿入されている全ての実施例を包含する。
【００５５】
また、絶縁放熱体として窒化アルミニウム（窒化アルミ板３５）が選定されているが、これは一例であり、例えば、窒化ケイ素や窒化ホウ素等のヒートシンクとして適用される種々の絶縁体を絶縁放熱体として適用することができる。この点は本実施形態に限らず他の実施形態においても同様である。さらに、全体を含浸させる樹脂の熱伝導率以上となるように絶縁放熱体を選択するのが好ましいが、絶縁放熱体の熱伝導率は必ずしも全体を含浸させる樹脂の熱伝導率以上でなくても良い。
【００５６】
［第７の実施形態］
図１５（図１５（Ａ）および図１５（Ｂ））は、本発明の第７の実施形態に係る超電導コイル装置の一実施例である超電導コイル装置（以下、「第７の超電導コイル装置」と称する。）１０Ｇの構成を示す概略図であり、図１５（Ａ）は第７の超電導コイル装置１０Ｇの平面図、図１５（Ｂ）は図１５（Ａ）に示されるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。
【００５７】
第７の超電導コイル装置１０Ｇは、第１の超電導コイル装置１０Ａに対し、超電導コイルユニット１１間に、熱伝導性（放熱性）向上の観点から、高熱伝導体の一例であるアルミ板３７を挿入している点で相違するが、その他の点については実質的に相違しない。そこで、第１の超電導コイル装置１０Ａと実質的に相違しない構成要素については同じ符号を付して説明を省略する。
【００５８】
第７の超電導コイル装置１０Ｇは、第１の超電導コイル装置１０Ａ等と同様に、超電導コイルユニット１１を形成し、図１５に示されるように、超電導コイルユニット１１と超電導コイルユニット１１との間に、高い熱伝導率を有する高熱伝導体（放熱体）の一例であるアルミ板３７を挿入し、第１の超電導コイル装置１０Ａと同様に構成される。
【００５９】
上述したように構成される第７の超電導コイル装置１０Ｇは、第１の超電導コイル装置１０Ａが奏する効果に加え、超電導コイルユニット１１間に、高い熱伝導率を有する高熱伝導体であるアルミ板３７が挿入されているため、伝熱特性が向上し、放熱性に優れた超電導コイル装置を提供できる。すなわち、従来の超電導コイル装置よりも安定性を向上させた第１の超電導コイル装置１０Ａよりも、更に安定性を向上させた第７の超電導コイル装置１０Ｇを提供することができる。
【００６０】
尚、図１５に示される第７の超電導コイル装置１０Ｇでは、各超電導コイルユニット１１間にアルミ板３７が挿入されている例を示したが、必ずしも、各超電導コイルユニット１１間にアルミ板３７が挿入されている必要はない。すなわち、第７の超電導コイル装置１０Ｇは、超電導コイルユニット１１間の一以上にアルミ板３７が挿入されている全ての実施例を包含する。
【００６１】
また、放熱体としてアルミニウム（アルミ板３７）が選定されているが、これは一例であり、ヒートシンクとして一般的に適用される種々の材料から適宜選択して適用することができる。これらの点は本実施形態に限らず他の実施形態においても同様である。さらに、全体を含浸させる樹脂の熱伝導率以上となるように放熱体を選択するのが好ましいが、放熱体の熱伝導率は必ずしも全体を含浸させる樹脂の熱伝導率以上でなくても良い。
【００６２】
［第８の実施形態］
図１６（図１６（Ａ）および図１６（Ｂ））は、本発明の第８の実施形態に係る超電導コイル装置の一実施例である超電導コイル装置（以下、「第８の超電導コイル装置」と称する。）１０Ｈの構成を示す概略図であり、図１６（Ａ）は第８の超電導コイル装置１０Ｈの平面図、図１６（Ｂ）は図１６（Ａ）に示されるＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図である。
【００６３】
第８の超電導コイル装置１０Ｈは、第１の超電導コイル装置１０Ａに対し、超電導コイルユニット１１間に、絶縁特性および熱伝導性（放熱性）向上の観点から、超電導コイルユニット１１間に絶縁体であるＦＲＰ板３３で挟まれたアルミ板３７を挿入している点で相違するが、その他の点については実質的に相違しない。そこで、第１の超電導コイル装置１０Ａと実質的に相違しない構成要素については同じ符号を付して説明を省略する。
【００６４】
第８の超電導コイル装置１０Ｈは、第１の超電導コイル装置１０Ａ等と同様に、超電導コイルユニット１１を形成し、図１６に示されるように、超電導コイルユニット１１と超電導コイルユニット１１との間に、絶縁体であるＦＲＰ板３３を超電導コイルユニット１１と接触するように二枚挿入し、この二枚のＦＲＰ板３３の間に高い熱伝導率を有するアルミ板３７を挿入して構成される。その他の点は、上述した第１の超電導コイル装置１０Ａと同様である。
【００６５】
換言すれば、第８の超電導コイル装置１０Ｈは、第５の超電導コイル装置１０ＥにおけるＦＲＰ板３３を一枚ではなく二枚重ねにし、この二枚のＦＲＰ板３３の間にアルミ板３７を挿入して構成される、または、第７の超電導コイル装置１０Ｇに対して、アルミ板３７とコイルユニット１１との間にそれぞれＦＲＰ板３３を挿入して構成される。
【００６６】
上述したように構成される第８の超電導コイル装置１０Ｈは、第１の超電導コイル装置１０Ａが奏する効果に加え、超電導コイルユニット１１間に絶縁体であるＦＲＰ板３３を超電導コイルユニット１１と接触するように二枚挿入し、この二枚のＦＲＰ板３３の間に高い熱伝導率を有するアルミ板３７が挿入されているため、絶縁特性と伝熱特性が向上し、耐電圧が高く放熱性に優れた超電導コイル装置を提供できる。すなわち、従来の超電導コイル装置よりも安定性を向上させた第１の超電導コイル装置１０Ａよりも、更に安定性を向上させた第８の超電導コイル装置１０Ｈを提供することができる。
【００６７】
尚、図１６に示される第８の超電導コイル装置１０Ｈでは、超電導コイルユニット１１間に超電導コイルユニット１１と接触するように二枚のＦＲＰ板３３が挿入され、かつ、この二枚のＦＲＰ板３３の間にアルミ板３７が挿入されているが、超電導コイルユニット１１間に絶縁体を介して高熱伝導体を挿入する限り、その態様は任意であり、必ずしも図１６に示される例に限定されない。例えば、二枚のＦＲＰ板３３とアルミ板３７の代わりに、コの字状に形成した一枚のＦＲＰの板状体の間隙（凹部）にアルミニウムを充填した板状体を超電導コイルユニット１１間に挿入しても良い。
【００６８】
［第９の実施形態］
本発明の第９の実施形態に係る超電導コイル装置の一実施例である超電導コイル装置（以下、「第９の超電導コイル装置」と称する。）１０Ｉは、第１の超電導コイル装置１０Ａに対して、超電導コイルユニット１１の各超電導コイル１１ａ，１１ｂを構成する超電導テープ線１２ａ，１２ｂと銅電極１７との間に幅広の超電導テープ線３９を接続している点において相違するが、その他の点については実質的に相違しない。そこで、第１の超電導コイル装置１０Ａと実質的に相違しない構成要素については同じ符号を付して説明を省略する。
【００６９】
図１７は、第９の超電導コイル装置１０Ｉにおける超電導コイルユニット１１の各超電導コイル１１ａ，１１ｂを構成する超電導体の一例である超電導テープ線１２ａ，１２ｂの接続状態を示す説明図である。
【００７０】
第９の超電導コイル装置１０Ｉにおける超電導コイルユニット１１では、図１７に示されるように、銅電極１７に幅広の超電導テープ線３９を接続抵抗の低い接合材の一例であるハンダで接合し、その後、超電導テープ線１２ａおよび超電導テープ線１２ｂをハンダ付けして接合している。
【００７１】
幅広の超電導テープ線３９を介して超電導テープ線１２ａ，１２ｂと電気的に接続された銅電極１７は、巻枠１６に螺子等の固定具１８で機械的に固定され、第１の超電導コイル装置１０Ａと同様に、超電導テープ線１２ａ，１２ｂを巻き回し、超電導コイル１１ａおよび超電導コイル１１ｂを同軸に隣接するように配置して第９の超電導コイル装置１０Ｉの超電導コイルユニット１１が形成される。
【００７２】
上述したように構成される第９の超電導コイル装置１０Ｉは、第１の超電導コイル装置１０Ａが奏する効果に加え、幅広の超電導テープ線３９と超電導テープ線１２ａおよび超電導テープ線１２ｂとを接続することで、超電導テープ線１２ａと超電導テープ線１２ｂとの間の接続抵抗を減らすことができ、超電導テープ線１２ａと超電導テープ線１２ｂとの接続箇所での発熱を低減させることができる。従って、従来の超電導コイル装置は言うまでもなく、従来の超電導コイル装置よりも安定性を向上させることができる第１の超電導コイル装置１０Ａと比較しても、更なる安定性向上が可能な第９の超電導コイル装置１０Ｉを提供することができる。
【００７３】
以上、超電導コイル装置１０Ａ〜１０Ｉによれば、超電導コイルユニット１１がずれることはなく、外径寸法を揃えることができるので、超電導コイルユニット１１を銅板１３にてハンダ接続する際に隙間が生じることがなくなり、余剰な接合材を使用せずに済み、接合材の使用量および加熱時間を減らすことができる。すなわち、超電導コイルユニット１１間の接続抵抗を減らすと共に超電導コイルユニット１１（超電導コイル１１ａ，１１ｂ）の超電導特性を低下させることもない超電導コイル装置１０Ａ〜１０Ｉを提供することができる。
【００７４】
第２の超電導コイル装置１０Ｂによれば、第１の超電導コイル装置１０Ａが奏する効果に加え、巻枠１６の内径が小さい場合や巻枠１６の軸長が長い場合であっても、銅電極１７を巻枠１６へ容易に固定できる。すなわち、第１の超電導コイル装置１０Ａよりも銅電極１７の巻枠１６への固定が容易化した第２の超電導コイル装置１０Ｂを提供することができる。
【００７５】
第３の超電導コイル装置１０Ｃによれば、第１の超電導コイル装置１０Ａが奏する効果に加え、耐電圧特性を向上させることができる。従って、従来の超電導コイル装置はもちろんのこと、従来の超電導コイル装置よりも安定性を向上させた第１の超電導コイル装置１０Ａと比較しても、更に安定性を向上させた第３の超電導コイル装置１０Ｃを提供することができる。
【００７６】
第４の超電導コイル装置１０Ｄによれば、第１の超電導コイル装置１０Ａが奏する効果に加え、従来装置または第１の超電導コイル装置１０Ａよりも、電磁力や冷却時の熱応力に起因する銅電極２５の超電導コイル３１ａ，３１ｂからの剥離が生じにくい。従って、従来の超電導コイル装置はもちろんのこと、従来の超電導コイル装置よりも安定性を向上させた第１の超電導コイル装置１０Ａに対しても、更に安定性を向上させた第４の超電導コイル装置１０Ｄを提供することができる。
【００７７】
第５の超電導コイル装置１０Ｅによれば、第１の超電導コイル装置１０Ａが奏する効果に加え、耐電圧特性を向上させることができる。従って、従来の超電導コイル装置はもちろんのこと、従来の超電導コイル装置よりも安定性を向上させた第１の超電導コイル装置１０Ａと比較しても、更に安定性を向上させた第５の超電導コイル装置１０Ｅを提供することができる。
【００７８】
第６の超電導コイル装置１０Ｆによれば、第１の超電導コイル装置１０Ａが奏する効果に加え、絶縁特性と伝熱特性を向上させることができる。従って、従来の超電導コイル装置はもちろんのこと、従来の超電導コイル装置よりも安定性を向上させた第１の超電導コイル装置１０Ａと比較しても、更に安定性を向上させた第６の超電導コイル装置１０Ｆを提供することができる。
【００７９】
第７の超電導コイル装置１０Ｇによれば、第１の超電導コイル装置１０Ａが奏する効果に加え、伝熱特性を向上させることができる。従って、従来の超電導コイル装置はもちろんのこと、従来の超電導コイル装置よりも安定性を向上させた第１の超電導コイル装置１０Ａと比較しても、更に安定性を向上させた第７の超電導コイル装置１０Ｇを提供することができる。
【００８０】
第８の超電導コイル装置１０Ｈによれば、第１の超電導コイル装置１０Ａが奏する効果に加え、絶縁特性と伝熱特性を向上させることができる。従って、従来の超電導コイル装置はもちろんのこと、従来の超電導コイル装置よりも安定性を向上させた第１の超電導コイル装置１０Ａと比較しても、更に安定性を向上させた第８の超電導コイル装置１０Ｈを提供することができる。
【００８１】
第９の超電導コイル装置１０Ｉによれば、第１の超電導コイル装置１０Ａが奏する効果に加え、超電導テープ線１２ａと超電導テープ線１２ｂとの接続抵抗を低減させることができる。従って、従来の超電導コイル装置はもちろんのこと、従来の超電導コイル装置よりも安定性を向上させた第１の超電導コイル装置１０Ａと比較しても、更に安定性を向上させた第９の超電導コイル装置１０Ｉを提供することができる。
【００８２】
尚、本発明は上記の各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化しても良い。また、上記の各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。
【符号の説明】
【００８３】
１０Ａ  第１の超電導コイル装置
１０Ｂ  第２の超電導コイル装置
１０Ｃ  第３の超電導コイル装置
１０Ｄ  第４の超電導コイル装置
１０Ｅ  第５の超電導コイル装置
１０Ｆ  第６の超電導コイル装置
１０Ｇ  第７の超電導コイル装置
１０Ｈ  第８の超電導コイル装置
１０Ｉ  第９の超電導コイル装置
１１  超電導コイルユニット
１１ａ，１１ｂ  超電導コイル
１２（１２ａ，１２ｂ）  超電導テープ線
１３  銅板
１６  巻枠
１７  電極
１８  固定具
２１  固定具
２５  電極
３１  超電導コイル
３１ａ，３１ｂ  超電導コイル
３３  ＦＲＰ板
３５  窒化アルミ板
３７  アルミ板
３９  超電導テープ線
【図１】
2012038812.tif 000003
【図２】
2012038812.tif 000004
【図３】
2012038812.tif 000005
【図４】
2012038812.tif 000006
【図５】
2012038812.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
2012038812.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2012038812.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2012038812.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
2012038812.tif 000018
【図１７】
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