(57)【要約】      （修正有）【課題】加工しやすく、低コストでワイヤーモーションが低減されたクェンチしにくい超電導コイルを提供する。【解決手段】２８０Ｋ以上３００Ｋ以下の温度領域にてステンレスとの動摩擦係数が０．０４以上、０．１４以下、厚みが０．０１ｍｍ以上、１０ｍｍ以下である繊維布帛を絶縁層間シートとして用いてなることを特徴とする樹脂非含浸超電導コイル。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２８０Ｋ以上３００Ｋ以下の温度領域にてステンレスとの動摩擦係数が０．０４以上、０．１４以下、厚みが０．０１ｍｍ以上、１０ｍｍ以下である繊維布帛を絶縁層間シートとして用いてなることを特徴とする樹脂非含浸超電導コイル。
【請求項２】
前記繊維布帛を形成する少なくとも１種類の繊維の７７Ｋにおける繊維方向の熱伝導率が４Ｗ／ｍＫ以上１４００Ｗ／ｍＫ以下であることを特徴とする請求項１記載の樹脂非含浸超電導コイル。
【請求項３】
前記繊維布帛を形成する少なくとも１種類の繊維がポリエチレン繊維、フッ素繊維、ポリアリレート繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスイミダゾール繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスチアゾール繊維のいずれかであることを特徴とする請求項１〜２いずれかに記載の樹脂非含浸超電導コイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は安定な通電特性が要求される樹脂非含浸超電導コイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、超電導コイルはコイルボビンに超電導線材を巻回して作製しているが、その線材間の絶縁方法として、以下の方法が用いられてきた。
（１）層内絶縁：被覆超電導線の使用、コイルボビン上に作製した螺旋溝の使用
（２）層間絶縁：被覆超電導線の使用、同心円ボビンの使用、層間絶縁スペーサの使用、絶縁シートの使用
これらの手法は単独ではなく複数手法が組み合わされて用いられることが多い。たとえばステンレス製コイルボビンを用い、超電導線としては被覆超電導線を用い、コイルボビンとコイル第１層の間の層間絶縁には絶縁シートを用いてなる超電導コイルなどが挙げられる（例えば非特許文献１参照）。
【０００３】
超電導コイルに使用される超電導材料としてはニオブチタン（ＮｂＴｉ）、ニオブ３スズ（Ｎｂ３Ｓｎ）など金属系超電導体（例えば非特許文献２参照）、ビスマス系またはイットリウム系酸化物高温超電導体などが挙げられる（例えば非特許文献３，４参照）。周辺材料としてはコイルボビンとしては直流の場合、ステンレス、アルミニウム、ガラス繊維強化複合材料（ＧＦＲＰ）、高強度ポリエチレン繊維強化複合材料（ＤＦＲＰ）などが挙げられる（例えば特許文献１参照）。一方、交流の場合はステンレス、アルミニウムなど金属は使用できないのでＧＦＲＰ，  ＤＦＲＰなど電気絶縁物が使用されることになる（特許文献２参照）。層間スペーサとしてはＧＦＲＰ，  ＤＦＲＰが（例えば特許文献３，４，５参照）、また高温超電導コイル用層間スペーサにはチッカアルミなどが使用されている（例えば非特許文献３参照）。絶縁シートとしてはポリイミドフィルムなど高分子フィルムが使用されている（例えば非特許文献１参照）。
【０００４】
超電導コイルの応用用途としてはＮＭＲ，  ＭＲＩといった分析機器、医療検査機器、リニアモーターカー、超電導船など輸送機器のモーター、変圧器、電力貯蔵システム（ＳＭＥＳ）、限流器など電力エネルギー機器、半導体引上げ装置などが挙げられる。この中でＮＭＲ，ＭＲＩ，半導体引上げ装置は既に実用化されている。しかしＳＭＥＳなど交流超電導機器は研究開発段階にある。交流超電導機器の実用化を妨げている課題としては超電導コイルが設計電流値以下の通電で超電導機能が失われる現象（クェンチ）による不安定性が挙げられる。この問題は交流機器だけではなく、既に実用化段階にある直流超電導機器、即ちＮＭＲ，  ＭＲＩ，  半導体引上げ装置のさらなる性能向上やコスト低下にも影響を与えており、解決すべき課題である。
【０００５】
クェンチの要因の１つとしては超電導線が動くこと（ワイヤモーション）による超電導線間、超電導線・コイルボビンなど絶縁部品間の摩擦が招く発熱が挙げられる。即ちワイヤモーションによる摩擦発熱による超電導線材の温度上昇がクェンチを誘発すると考えられる。
【０００６】
クェンチの要因として他に交流損失による発熱が挙げられる。特に交流通電においては電流値の時間変化により定常的に交流損失による発熱が起こる。また直流においても半導体引上げ装置などの使用時において設定電流値を変更する際には交流損失による発熱が起こる。
【０００７】
この課題を解決する対策としては超電導線の固定性の向上と交流損失によって発生した熱の除熱が検討されてきた。たとえばコイルボビンに縦溝を掘り、冷媒流路を確保する方法（非特許文献前者の超電導線の固定性向上はワイヤーモーションの発生確率の低減によってクェンチの発生確率を低減せしめることができると考えるものである。その具体的手段の１つとしてコイルボビンに巻回された超電導線を樹脂によって固定する樹脂含浸方式が挙げられる。この方法は多くの超電導コイルに適用されてきた。しかしながら、樹脂含浸方式のコイルでは、非含浸方式に比べ超電導線の固定性は向上するが、液体ヘリウムとの熱交換効率が低下するという問題点がある。即ち交流損失によって発生した熱の除熱効率が低下し、超電導線または含浸樹脂内部に蓄熱が起こり、これが超電導線の温度上昇を招き、さらにクェンチを起す要因となるものである。またワイヤーモーションの発生確率を十分に低減はできない。ＧＦＲＰからなるコイルボビンを用いた樹脂含浸式超電導コイルはワイヤーもションによるクェンチを起すことが報告されている（例えば非特許文献５参照）。含浸樹脂層はクラックにより破壊されていることがある。即ち樹脂含浸はクェンチ要因の１つであるワイヤーモーションの確率を下げる効果があるが、もう１つのクェンチ要因である交流損失によるリスクを上げる影響も含むものである。
【０００８】
ワイヤーモーションを低減方法としては他にコイルボビン、スペーサなど絶縁支持材に負膨張材料を使用する対策が挙げられる。たとえば高強度ポリエチレン（ＰＥ）繊維や高強度ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）繊維など高強度有機高分子繊維は繊維方向に負の熱膨張率を有し、これらを強化繊維とする繊維強化複合材料は冷却すると繊維強化方向に膨張することが知られている（例えば特許文献３，４，５，６，非特許文献６参照）。これら負膨張を有するＦＲＰからなるコイルボビン、スペーサを用いてなる超電導コイルはクェンチの発生確率が低いことがわかっている。その効果はワイヤーモーションの低減による（例えば非特許文献１参照）。このように負膨張性材料をコイルボビン、スペーサなど絶縁支持材として用いることにより、超電導コイルのクェンチリスクが低減することは、永久電流スイッチ、交流超電導コイルなどで効果が見出されている（例えば非特許文献５，７参照）。この手法は樹脂含浸との併用でも効果が認められている。超電導線の固定性向上によるワイヤーモーション低減のための対策としてはさらに樹脂含浸方式と前述の負膨張ＦＲＰからなるコイルボビン、スペーサの使用を組合せる方法も挙げられ、クェンチ発生率低下が確認されている（例えば非特許文献５，７、特許文献７参照）。
【０００９】
しかしながら負膨張材料はベータユークリプタイトなどの特殊なセラミックスと高強度ポリエチレン繊維など高配向有機高分子繊維に大別されるが、前者の場合、加工性・取扱い性が悪く、コストが高いため実用的には不適である。また後者の場合は負膨張性有機繊維を強化繊維とする複合材料（ＦＲＰ）として使用されているが、繊維方向のみに負膨張性を示すため材料設計に制限が生じる。たとえばソレノイドコイルの場合、巻数が多くなりコイル肉厚が大きくなると最外層の超電導線のワイヤーモーション低減に対する負膨張性コイルボビンの効果は小さくなる。ソレノイドコイルにおいて絶縁支持材の負膨張性によるワイヤーモーション低減効果をコイル最外層にまで確実に及ぼすには厚み方向に負膨張を有する層間スペーサの使用が考えられる。しかし厚み方向に繊維を配向させた薄いＦＲＰシートを作製することは技術的に困難であり、またコイルの大型化を招くことになる。
【００１０】
一方、交流損失による発熱が招くクェンチの確率を低減するには、液体ヘリウム等冷媒と超電導線材との熱交換による除熱効率が高い樹脂非含浸系コイルが望ましい。しかし交流パルスコイルなどでは、それだけでは熱交換が不十分な場合があり、冷媒との熱交換効率をさらに上げるために冷却チャンネルを設けたコイルが考案された。たとえばコイルボビンに冷却チャンネルとして縦溝を掘って冷媒流路を確保したコイル（非特許文献１０，１１，特許文献８）、層間スペーサを用いて冷媒流路（冷却チャンネル）を確保したコイル（非特許文献１２）などが挙げられる。しかし前者では多層コイルとするには多層ボビンに超電導線を巻回してなる多層コイル構造としなければならず、後者の場合も含めてコイルの大型化を招くことになる。
【００１１】
以上述べたように樹脂非含浸コイルの場合、交流損失によって発生した熱の除去は可能であり、交流損熱の蓄積によるクェンチの確率は低いが、ワイヤーモーションは起こり易く、これが原因となるクェンチの確率は高くなる。
【００１２】
樹脂非含浸コイルにおいてワイヤーモーションを低減する、即ち、ワイヤーモーションと交流損失熱の両者の影響を同時に低減する方法としては、負膨張を有する絶縁支持材を用いた樹脂非含浸コイルが挙げられる。冷却チャンネルを有するコイルボビンや層間スペーサを負膨張材料で作製すれば、交流損失による熱の除熱効果とワイヤーモーション低減の両者の機能を有する超電導コイルを作製できる（非特許文献  １０〜１２，  特許文献８）。しかしながら前述のようにこの手法はコイルの高コスト化と大型化を招き、利用できる用途が制限される。
【００１３】
高温超電導コイルの場合，  酸化物超電導線材を用いるが、線材自体の熱伝導率が低いため交流損失による熱の除去はより重要な課題となる。しかも酸化物超電導体は脆いため巻線時に線材にテンションをかけることが出来ず、ワイヤーモーション低減の手段は著しく制限される（例えば非特許文献８，  ９参照）。これを解決することが高温超電導コイル実用化に必要欠くべからざる課題であるが、対策としては負膨張性・熱伝導性を有するコイルボビン、スペーサを用いたワイヤーモーションの低減と交流損失熱の除去が最も効果的手段である（例えば非特許文献８，  ９参照）。しかしながら、この手法についても前述と同様コイルの高コスト化と大型化を招き、利用できる用途が制限される。
【００１４】
以上をまとめるとワイヤーモーションと交流損失による蓄熱を同時に低減できる低コストで小型の超電導コイルの設計は従来技術ではきわめて困難といえる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】Ａ．  Ｙａｍａｎａｋａ，  Ｔ．  Ｋａｓｈｉｍａ，  Ｋ．  Ｈｏｓｏｙａｍａ，  ＩＥＥＥ．  Ｔｒａｎｓ．  Ａｐｐｌ．  Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄ．，  ｖｏｌ．  １１，  ｐ４０６１  （２００１）
【非特許文献２】荻原宏康編，  「応用超電導」日刊工業新聞社発行、ｐ５３  （１９８８）
【非特許文献３】Ｔ．  Ｔａｋａｏ，  Ａ．  Ｋａｗａｓａｋｉ，  Ｍ．  Ｙａｍａｇｕｃｈｉ，  Ｈ．  Ｙａｍａｍｏｔｏ，  Ａ．  Ｎｉｉｒｏ，  Ｋ．  Ｎａｋａｍｕｒａ，  Ａ．  Ｙａｍａｎａｋａ，  ＩＥＥＥ．  Ｔｒａｎｓ．  Ａｐｐｌ．  Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄ．，  ｖｏｌ．  １３，  ｐ１７７６  （２００３）
【非特許文献４】寺西  亮、和泉輝郎、塩原  融、応用物理、第７２巻、７号、ｐ９２０（２００３）
【非特許文献５】上條弘貴、根本薫、鹿島俊弘、第５０回秋季低温工学・超電導学会予稿集，  ｐ１０５  （１９９３）
【非特許文献６】Ｔ．  Ｋａｓｈｉｍａ，  Ａ．  Ｙａｍａｎａｋａ，  Ｔ．  Ｔａｋａｓｕｇｉ，  Ｓ．  Ｎｉｓｈｉｈａｒａ，  Ａｄｖ．  Ｃｒｙｏｇ．  Ｅｎｇ．，  ４６，  ｐ３２９  （２０００）
【非特許文献７】Ｋ．  Ｔａｋｅｄａ，  Ｍ．  Ｃｈｉｂａ，  Ｋ．  Ｆｕｋｕｄａ，  Ｙ．  Ｓａｋａｇａｍｉ，  Ｍ．  Ｓｈｉｂｕｙａ，  Ｋ．  Ｍｉｙａｓｈｉｔａ，  Ｈ．  Ｍｏｒｉａｉ，  Ｋ．  Ｋａｍａｔａ，  Ｐｒｏｃ．  ｏｆ  ＩＣＥＣ  １７，  ｐ４５１（１９９９）
【非特許文献８】Ｍ．  Ｆｕｒｕｓｅ，  Ｍ．  Ｕｍｅｄｅ，  Ｔ．  Ｔａｋａｏ，  Ｙ．  Ｆｕｋａｓａｗａ，  Ｓ．  Ｍｉｎｏｗａ，  Ｔ．  Ｉｗａｍｕｒａ，  Ｈ．  Ｓａｔｏ，  Ｔ．  Ａｓａｎｏ，  Ａ．  Ｙａｍａｎａｋａ，  ＩＥＥＥ，  Ｔｒａｎｓ．  Ａｐｐｌ．  Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ，  １６，  ｎｏ．  ２，  ｐ１５０−１５３  （２００６）
【非特許文献９】Ｔ．  Ｔａｋａｏ，  Ｙ．  Ｆｕｒｕｍｕｒａ，  Ｔ．  Ｈｉｇｕｃｈｉ，  Ｍ．  Ａｉｋａｗａ，  Ｋ．  Ｙａｍａｍｏｔｏ，  Ｔ．  Ｇｏｔｏ，  Ｓ．  Ｆｕｋｕｉ，  Ａ．  Ｙａｍａｎａｋａ，  ＩＥＥＥ，  Ｔｒａｎｓ．  Ａｐｐｌ．  Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ，  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．  Ａｐｐｌ．  Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ，  １６，  ｎ０．  ２，  ｐ１０１−１０４  （２００６）
【非特許文献１０】鹿島俊弘、山中淳彦、西嶋茂宏、岡田東一、低温工学協会材料部会論文集，  ９，  ｐ３１  （１９９５）
【非特許文献１１】Ｔ．  Ｋａｓｈｉｍａ，  Ａ．  Ｙａｍａｎａｋａ，  Ｅ．Ｓ．  Ｙｏｎｅｄａ，  Ｓ．  Ｎｉｓｈｉｊｉｍａ，  Ｔ．  Ｏｋａｄａ，  Ａｄｖ．  Ｃｒｙｏｇ．  Ｅｎｇ．，  ４１，  ｐ４４１  （１９９６）
【非特許文献１２】佐藤誠樹、松尾政晃、船木和夫、中武  浩、山下幸生、竹尾正勝、木須隆暢、鹿島俊弘、山中淳彦，  九州大学ベンチャービジネスラボラトリー１９９７年度年報
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開平８−３０４５２１号公報
【特許文献２】特開平９−１７６２７号公報
【特許文献３】特開平１０−３１０６４９号公報
【特許文献４】特開平８−１２７０９４号公報
【特許文献５】特開２００１−１２９８８９号公報
【特許文献６】特開２００１−０６０５０８号公報
【特許文献７】特開２００８−３０６０９２号公報
【特許文献８】特開平７−１４２２３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、従来技術の課題を背景になされたもので、加工しやすく、低コストでワイヤーモーションによる発熱と交流損失熱の蓄積が低減されたクェンチしにくい超電導コイルを提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明者は上記課題を解決するため、鋭意研究した結果、遂に本発明を完成するに至った。即ち、本発明は、
１．２８０Ｋ以上３００Ｋ以下の温度領域にてステンレスとの動摩擦係数が０．０４以上、０．１４以下、厚みが０．０１ｍｍ以上、１０ｍｍ以下である繊維布帛を絶縁層間シートとして用いてなることを特徴とする樹脂非含浸超電導コイル。
２．前記繊維布帛を形成する少なくとも１種類の繊維の７７Ｋにおける繊維方向の熱伝導率が４Ｗ／ｍＫ以上１４００Ｗ／ｍＫ以下であることを特徴とする上記１記載の樹脂非含浸超電導コイル。
３．前記繊維布帛を形成する少なくとも１種類の繊維がポリエチレン繊維、フッ素繊維、ポリアリレート繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスイミダゾール繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスチアゾール繊維のいずれかであることを特徴とする上記１、２いずれかに記載の樹脂非含浸超電導コイル、である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の樹脂非含浸超電導コイルは摩擦係数の低い布帛からなる絶縁シート上に超電導線材が巻回されている。摩擦係数の低い布帛からなる絶縁シートはこれと接触する超電導線材のワイヤーモーションによって発生する摩擦熱量を低減せしめる効果を有する。これはワイヤーモーションによるクェンチの確率を低減せしむる効果を有する。また、低摩擦係数の布帛上における超電導線のワイヤーモーションは低スピードで開始されるため、超電導線間衝突による発熱が小さく、これもまたクェンチ確率低減の効果をもつ。しかも布帛繊維間の隙間に液体ヘリウムなど冷媒が浸漬されるため、この隙間が冷却チャンネルの役割を果たす。これは交流損失によって発生した熱を速やかに除去する効果をもつ。且つ絶縁シート上布帛は薄く、加工コストも低いため、低コスト・小型の超電導コイルを製作できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の超電導コイルの巻き枠概略説明図である。
【図２】超電導コイルの略図である。
【図３】液体ヘリウム浸漬系での実験システムである。
【図４】超電導コイルのロードラインを示す。
【図５】熱伝導率測定装置略図を示す。
【図６】通電プログラムを示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の超電導コイルは、２８０Ｋ以上３００Ｋ以下の温度領域にてステンレスとの動摩擦係数が０．０４以上、０．１４以下、より好ましくは０．０５以上、０．１１以下である繊維布帛を絶縁層間シートとして超電導コイル層間に配置されてなる。超電導線は低い動摩擦係数を有する絶縁シート上にあるため、ワイヤーモーションによる摩擦発熱が小さい。したがって摩擦熱によるクェンチの確率は低下する。またワイヤーモーション開始時の速度が小さく線材間衝突による発熱が小さい。摩擦係数が０．０４以下である場合、ワイヤーモーションが停止しなくなり、これがクェンチに発展する。また摩擦係数が０．１４以上である場合、ワイヤーモーション時の線材・絶縁シート間の摩擦発熱が大きく、クェンチを引き起こす。本発明の超電導コイルは４Ｋ以上、８０Ｋ以下で使用するが、布帛の金属に対する摩擦係数の大小関係は温度に対し不変であるので、２８０Ｋ以上３００Ｋ以下の温度領域にて測定した値で設計することができる。また布帛の金属線材に対する摩擦係数の大小関係はステンレスに値をもって設計することができる。
【００２２】
本発明の超電導コイルにおける前記絶縁シートは、厚みが０．０１ｍｍ以上、１０ｍｍ以下、より好ましくは０．０５ｍｍ以上、５ｍｍ以下の布帛からなる。本発明の前記絶縁シートは布帛繊維間の隙間を冷媒が流動することによって超電導線材から交流損失によって発生した熱を除去する効果をもつ。よって、本発明の絶縁シートはプラスチックバルクやフィルムではなく繊維布帛からなる。その構造は平織り、朱子織、綾織、パイル織などが挙げられ、そのいずれでもよい。本発明の絶縁シート用布帛の厚みが０．０１ｍｍ以下であると、布帛中の隙間が小さすぎるため、交流損失による熱の除去に十分な冷媒流路が確保できない。また布帛の厚みが１０ｍｍを超えるとコイルが大型化し、また厚み方向に温度ムラが生じる。これはクェンチの要因となる。
【００２３】
本発明の超電導コイルにおける前記絶縁シート布帛は摩擦係数の低い繊維を含んでなる。摩擦係数の低い繊維としてはポリエチレン、テフロン（登録商標）、ポリプロピレン、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）などが挙げられる。
【００２４】
本発明における絶縁シート布帛は７７Ｋにおける繊維方向の熱伝導率が４Ｗ／ｍＫ以上１４００Ｗ／ｍＫ以下、好ましくは５Ｗ／ｍＫ以上５００Ｗ／ｍＫ以下であることを特徴とする繊維を含んでなる。
本発明に使用される絶縁シート布帛には前記摩擦係数の低い繊維のみを用いても良いし、ナイロン、ポリエステル、アラミド繊維、ポリウレタン、コットン、ラミー、羊毛、アクリル、絹などの有機高分子繊維、ガラス繊維、アルミナ繊維、シリコンカーバイド、シリコンナイトライド、ジルコニア、チタニアなどの無機繊維と混合してもよい。これらの繊維との混合体積比率は１０／９０〜１００／０となる。さらに２０／８０〜１００／０が好ましい。摩擦係数の低い繊維の体積比率が１０％に満たない場合、ワイヤーモーションによる摩擦発熱が大きくなり、クエンチ確率低減の効果が得られない。
【００２５】
本発明の超電導コイルに用いる超電導線としてはＮｂＴｉ，  Ｎｂ３Ｓｎ，  Ｎｂ３Ａｌなどの金属系超電導線及びビスマス系、イットリウム系酸化物超電導線、ホウ化マグネシウム系超電導線などが挙げられる。また超電導線の形状としては、丸線、矩形線、撚線、テープ状線材などが挙げられるが、そのいずれでもよく、またこれらには限らない。
【００２６】
本発明の超電導コイルの巻枠としてはガラス繊維強化複合材料、高強度ポリエチレン繊維強化複合材料、ステンレス、アルミニウムなどが挙げられる。
【００２７】
本発明の超電導コイルの冷却方法としては液体ヘリウム及び液体窒素など冷媒浸漬方式が挙げられる。またガス冷却方式を用いてもよい。
【００２８】
本発明の超電導コイルは、超電導線材の巻回時に上記絶縁シートとなる織物を層間に挿入して超電導コイルを巻き上げて製作する。
【００２９】
本発明の超伝導コイルは円筒型ソレノイドコイル、レーストラック型コイル、ダイポールマグネット、パンケーキ型コイルなどが挙げられるが、そのいずれでもよい。
【実施例】
【００３０】
以下、実施例によって本発明をさらに詳述するが、下記実施例は本発明を制限するものではなく、前・後記の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施することはすべて本発明の技術範囲に包含される。
【００３１】
本発明で用いた実験方法を以下に示す。
本発明では超電導コイルを作製し、その通電特性を観測することによってその性能を比較した。以下にこれを具体的に示す。
【００３２】
・  超電導線
超電導線としては芯材にＮｂＴｉ、安定化材として銅からなる直流用金属系超電導線を用いた。ＮｂＴｉ／銅比率は１：１．８（断面積比）、超電導線径：０．６９ｍｍのフォルマル被覆線を用いた。これらを表１にまとめた。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
・  巻枠
巻枠はステンレス（ＳＵＳ３０４）にて作製した。形状を図１に示す。巻線部外径５４ｍｍ，  内径４４ｍｍ、長さ６７ｍｍ、ツバ部外径１０８ｍｍとした。
【００３５】
（３）巻線
超電導線を上記巻き枠に対し巻き線張力４ｋｇｆで１層につき９５回、４０層巻いた。超電導コイルの略図を図２に示す。
【００３６】
（４）実験項目
超電導コイルの性能はその通電特性により評価した。超電導コイルの通電試験は上記作製したコイルと外部磁場発生コイルを直列に配して行った。以下に詳細を述べる。外部磁場発生超電導コイルには１０Ｔまでの磁場発生が可能なコイルを用いた。なお絶縁シート用材料の特性については摩擦係数及び繊維の熱伝導率を測定した。
【００３７】
（５）冷却方法
超電導コイルは４．３Ｋに冷却して、その性能を評価する。冷却は、液体ヘリウに浸漬して行った。
【００３８】
（６）通電特性評価方法
通電特性は超電導コイルの両端の電圧の測定によって評価する。これを図２の中に示す。
【００３９】
（７）実験系システム
上記実験系のシステム全体の略図を図３に示す。ここで外部磁場発生コイルに流す電流を０とする場合、サンプルコイル単独使用での性能を評価することができる。また外部発生マグネットに電流を流し、磁場を発生させた場合は外部磁場がある場合でのサンプルコイルの性能を評価できる。
【００４０】
（８）通電条件
使用超電導線の短尺線臨界を電流値／磁場曲線とこれを用いた本サンプルコイルの通電電流値・発生磁場曲線を図４に示す。図に示すロードラインに沿って、外部磁場０の場合は０Ａから１５０Ａまで通電する。外部磁場５Ｔの場合は０Ａから７５Ａまで通電する。この状態で１分保持し、再び０Ａに戻す。通電の掃引速度は２．７５Ａ／ｓｅｃ及び５．５０Ａ／ｓｅｃとした。通電電流値を図６に示す。０Ｔ，  ５Ｔでの臨界電流値を１５０Ａ，  ７５Ａとし、これをそれぞれＩｃ０，  Ｉｃ５とする。所定の通電中に急速に電圧が上昇する現象をクェンチとし、その時点での電流値をクェンチ電流値と定義する。０磁場中、５Ｔ磁場中でのクェンチ電流値をそれぞれＩｑ０，  Ｉｑ５とする。超電導コイルの性能はＩｑ０／Ｉｃ０，  Ｉｑ５／Ｉｃ５で評価する。これを負荷率と定義する。
【００４１】
（９）摩擦係数の測定
絶縁シート用材料の摩擦係数はＪＩＳ−Ｋ−７１２５に従って評価した。
【００４２】
（１０）熱伝導率の測定
絶縁シート用繊維の熱伝導率は定常熱流法にて測定した。実験系の略図を図５に示す。
【００４３】
（実施例１）
絶縁シートとして高強度ポリエチレン繊維；東洋紡製ダイニーマ（登録商標）ＳＫ６０からなる平織り構成の織物を使用した。使用繊維束はダイニーマ（登録商標）ＳＫ６０，  １３２０ｄｔｅｘ、織構造は縦に１５本／インチ、横に１４本／インチのものを用いた。縦方向を円周方向に使用し、層間に巻いた。
【００４４】
（実施例２）
絶縁シートとして高強度ＰＢＯ繊維；東洋紡製ザイロン（登録商標）ＨＭからなる平織り構成の織物を使用した。使用繊維束は１０６０ｄｔｅｘ、織構造は縦に１５本／インチ、横に１４本／インチのものを用いた。縦方向を円周方向に使用し、層間に巻いた。
【００４５】
（実施例３）
絶縁シートとしてテフロン（登録商標）繊維からなる平織り構成の織物を使用した。使用繊維束は１０６０ｄｔｅｘ、織構造は縦に１５本／インチ、横に１４本／インチのものを用いた
【００４６】
（実施例４）
絶縁シートとして溶融高強度ポリエチレン繊維、東洋紡ツヌーガからなる平織り構成の織物を使用した。使用繊維束は４４０ｄｔｅｘ、織構造は縦に１５本／インチ、横に１４本／インチのものを用いた。
【００４７】
（実施例５）
絶縁シートとして高強度ポリエチレン繊維；東洋紡製ダイニーマ（登録商標）ＳＫ６０からなる平織り構成の織物を使用した。使用繊維束はダイニーマ（登録商標）ＳＫ６０，  ５２８０ｄｔｅｘ、織構造は縦に２３本／インチ、横に２１本／インチのものを用いた。縦方向を円周方向に使用し、層間に巻いた。
【００４８】
（実施例６）
絶縁シートとして縦糸にダイニーマ（登録商標）ＳＫ６０、横糸にガラス繊維からなる平織り構成の織物を用いた。織構成は縦方向にはダイニーマ（登録商標）ＳＫ６０の２６４０ｄｔｅｘを１５本／インチ、横方向にはガラス繊維（日東紡Ｅ−ガラス）１３２０ｄｔｅｘを４４本／インチとした。縦方向を円周方向に使用し、層間に巻いた。
【００４９】
（実施例７）
絶縁シートとして縦糸にダイニーマ（登録商標）ＳＫ６０、横糸にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維からなる平織り構成の織物を用いた。織構成は縦方向にはダイニーマ（登録商標）ＳＫ６０の２６４０ｄｔｅｘを１５本／インチ、横方向にはＰＥＴ繊維１３２０ｄｔｅｘを４４本／インチとした。縦方向を円周方向に使用し、層間に巻いた。
【００５０】
（実施例８）
絶縁シートとして高強度ポリエチレン繊維；東洋紡製ダイニーマ（登録商標）ＳＫ６０からなる２，  １綾織構成の織物を使用した。使用繊維束はダイニーマ（登録商標）ＳＫ６０、１３２０ｄｔｅｘ、織構造は縦に１５本／インチ、横に１５本／インチのものを用いた。縦方向を円周方向に使用し、層間に巻いた。
【００５１】
（実施例９）
絶縁シートとして高強度ポリエチレン繊維；東洋紡製ダイニーマ（登録商標）ＳＫ６０からなる不織布シートを用いた。ウォーターパンチにより作製し、繊維長は６〜８ｃｍ、目付け２２０ｇのものを使用した。
【００５２】
（実施例１０）
絶縁シートとして高強度ポリエチレン繊維；東洋紡製ダイニーマ（登録商標）ＳＫ７１からなる平織り構成の織物を使用した。使用繊維束はダイニーマ（登録商標）ＳＫ７１，  １７６０ｄｔｅｘ、織構造は縦に１６本／インチ、横に１４本／インチのものを用いた。縦方向を円周方向に使用し、層間に巻いた。
【００５３】
（比較例１）
絶縁シートとして厚み１００ミクロンのポリイミドフィルムを用いた。
【００５４】
（比較例２）
絶縁シートとして厚み１００ミクロンのＰＥＴフィルムを用いた。
【００５５】
（比較例３）
絶縁シートとしてガラス繊維からなる平織り構成の織物を使用した。使用繊維束は日東紡Ｅ−ガラス繊維織物、２８０ｄｔｅｘ、織構造は縦に１５本／インチ、横に１４本／インチのものを用いた。縦方向を円周方向に使用し、層間に巻いた。
【００５６】
（比較例４）
絶縁シートとしてＰＥＴ繊維からなる平織り構成の織物を使用した。使用繊維束は１３８０ｄｔｅｘ、織構造は縦に１５本／インチ、横に１４本／インチのものを用いた。縦方向を円周方向に使用し、層間に巻いた。
【００５７】
（比較例５）
絶縁シートとして厚み１００ミクロンのポリエチレン（ＰＥ）フィルムを用いた。ＰＥフィルムをコイル層間に巻き込んだ。
【００５８】
（比較例６）
絶縁シートとして厚み１５０ミクロンのテフロン（登録商標）フィルムを用いた。
【００５９】
（比較例７）
絶縁シートを用いず、密巻きコイルとした。
【００６０】
実施例、比較例の結果を表２に示す。
【表２】
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【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明の超電導コイルは、ワイヤーモーションを低減したクェンチしないコイルであるから、超電導コイル全般、即ちＭＲＩ，  ＮＭＲ，  結晶引き上げ装置、電力貯蔵システム、変圧器、限流機、リニアモーターカー用超電導コイルなどに有用であり、産業界に寄与すること大である。
【符号の説明】
【００６２】
１．Ｇ−１０製絶縁板
２．ステンレス製巻線部
３．ステンレス製ツバ部
４．超電導
５．巻き始め部
６．巻き終り部分
７．電圧計との接続部
８．電源との接続部
９．サンプルコイル
１０．外部磁場発生コイル
１１．液体ヘリウム
２１．輻射シールド
２２．ヒーター
２３．接着剤
２４．試料繊維束  
２５．銅線
２６．差分温度計用熱電対
２７．熱電対
２８．銅ブロック
２９．冷却ヘッド
【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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