(57)【要約】【課題】損失を低減することが可能な超電導コイル体および超電導機器を提供する。【解決手段】超電導コイル体１０は、超電導線材１５を巻回したコイル本体部である内周コイル体１２ａ、１２ｂと、磁気回路部材である第１磁性体１３とを備える。磁気回路部材は、コイル本体部（内周コイル体１２ａ、１２ｂ）において、超電導線材１５の主表面と交差する端面側に位置する表面（内周コイル体１２ａの上部表面）と対向するように配置され、磁性体からなる。磁気回路部材（第１磁性体１３）は、コイル本体部（内周コイル体１２ａ、１２ｂ）の表面と対向する対向面を含む。磁気回路部材（第１磁性体１３）において、対向面の端部は、コイル本体部（内周コイル体１２ａ、１２ｂ）の上記表面（第１磁性体１３と対向する表面）より外側に突出して凸部を構成している。【選択図】図３
2013065834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超電導線材を巻回したコイル本体部と、
前記コイル本体部において、前記超電導線材の主表面と交差する端面側に位置する表面と対向するように配置され、磁性体からなる磁気回路部材とを備え、
前記磁気回路部材は、前記コイル本体部の前記表面と対向する対向面を含み、
前記磁気回路部材において、前記対向面の端部は、前記コイル本体部の前記表面より外側に突出している、超電導コイル体。
【請求項２】
前記磁気回路部材は、前記対向面に連なり前記対向面と交差する方向に伸びる側面を含み、
前記側面は、前記コイル本体部に近い側の端部に位置し、前記超電導線材の前記主表面の伸びる方向に対して傾斜する傾斜部を有する、請求項１に記載の超電導コイル体。
【請求項３】
前記磁気回路部材は、前記対向面に連なり前記対向面と交差する方向に伸びる側面を含み、
前記側面は、前記コイル本体部に近い側の端部に位置し、前記超電導線材の前記主表面の伸びる方向に沿って伸びる平面部を有する、請求項１に記載の超電導コイル体。
【請求項４】
前記磁気回路部材は、互いに間隙を隔てて配置された複数の磁性体部材からなる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の超電導コイル体。
【請求項５】
前記コイル本体部は、前記表面と反対側に位置する他方表面を含み、
前記コイル本体部における前記他方表面と対向するように配置され、磁性体からなる他の磁気回路部材を備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の超電導コイル体。
【請求項６】
前記他の磁気回路部材は、前記コイル本体部の前記他方表面と対向する他の対向面を含み、
前記他の磁気回路部材において、前記他の対向面の端部は、前記コイル本体部の前記他方表面より外側に突出している、請求項５に記載の超電導コイル体。
【請求項７】
前記他の磁気回路部材は、前記他の対向面に連なり前記他の対向面と交差する方向に伸びる他の側面を含み、
前記他の側面は、前記コイル本体部に近い側の端部に位置し、前記超電導線材の前記主表面の伸びる方向に対して傾斜する傾斜部を有する、請求項６に記載の超電導コイル体。
【請求項８】
前記他の磁気回路部材は、前記他の対向面に連なり前記他の対向面と交差する方向に伸びる他の側面を含み、
前記他の側面は、前記コイル本体部に近い側の端部に位置し、前記超電導線材の前記主表面の伸びる方向に沿って伸びる平面部を有する、請求項６に記載の超電導コイル体。
【請求項９】
前記他の磁気回路部材は、互いに間隙を隔てて配置された複数の磁性体部材からなる、請求項５〜８のいずれか１項に記載の超電導コイル体。
【請求項１０】
前記磁気回路部材と前記他の磁気回路部材とは接続されて一体となっている、請求項５〜８のいずれか１項に記載の超電導コイル体。
【請求項１１】
前記コイル本体部の外周を囲むように配置され、超電導線材を巻回した外周側コイル本体部をさらに備え、
前記外周側コイル本体部は、前記超電導線材の主表面と交差する端面側に位置する表面と、前記表面と反対側に位置する他方表面とを含み、
前記磁気回路部材は、前記外周側コイル本体部における前記表面と対向する外周側対向面を含み、
前記磁気回路部材において、前記外周側対向面の端部は、前記外周側コイル本体部の前記表面より外側に突出しており、
前記他の磁気回路部材は、前記外周側コイル本体部における前記他方表面と対向する他の外周側対向面を含み、
前記他の磁気回路部材において、前記他の外周側対向面の端部は、前記外周側コイル本体部の前記他方表面より外側に突出している、請求項５〜８のいずれか１項に記載の超電導コイル体。
【請求項１２】
前記他の磁気回路部材は、複数の板状磁性体を積層した積層体である、請求項５〜１１のいずれか１項に記載の超電導コイル体。
【請求項１３】
前記他の磁気回路部材は、磁性体材料を焼結した焼結体である、請求項５〜１１のいずれか１項に記載の超電導コイル体。
【請求項１４】
前記他の磁気回路部材は、磁性体材料と樹脂との複合体である、請求項５〜１１のいずれか１項に記載の超電導コイル体。
【請求項１５】
前記他の磁気回路部材は、複数の構成部材を接合した接合体である、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の超電導コイル体。
【請求項１６】
前記磁気回路部材は、複数の板状磁性体を積層した積層体である、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の超電導コイル体。
【請求項１７】
前記磁気回路部材は、磁性体材料を焼結した焼結体である、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の超電導コイル体。
【請求項１８】
前記磁気回路部材は、磁性体材料と樹脂との複合体である、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の超電導コイル体。
【請求項１９】
前記磁気回路部材は、複数の構成部材を接合した接合体である、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の超電導コイル体。
【請求項２０】
請求項１に記載の超電導コイル体を備える、超電導機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、超電導コイル体および超電導機器に関し、より特定的には、磁気回路を構成する磁気回路部材を備える超電導コイル体および超電導機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、超電導線材を巻回して構成される超電導コイルが知られている（たとえば、特開２０１１−０９１０９４号公報（特許文献１）参照）。超電導コイルでは、電流を流すことにより磁界を発生させたときに、超電導線材の主表面を当該磁界の磁束線が貫通すると、超電導コイルの電気的特性が劣化するという問題がある。以下、より具体的に説明する。
【０００３】
超電導コイルに交流電流を流すことで交流磁界が発生した場合に、ヒステリシス損、結合損失、渦電流損失などの、いわゆるＡＣロスが発生する。このＡＣロスの大きさは、磁界における磁束密度の大きさにより決まるが、同時に磁束線の超電導コイル（具体的には超電導線の主表面）に対する方向により当該損失（ＡＣロス）の大きさは異なる。たとえば、磁束密度がある程度大きい領域では、超電導コイルを構成する超電導線材の主表面に対して垂直な方向の磁束は、当該主表面に対して水平な磁束よりも１０倍以上大きな損失を発生させる場合がある。なお、ここで超電導線材の主表面とは、超電導線材がテープ状の線材である場合に、超電導線材の側面を構成する面のうち表面積の相対的に広い面を言う。
【０００４】
上述した特開２０１１−０９１０９４号公報では、超電導コイルを構成する超電導線材の主表面を、発生が予測される磁束線の伸びる方向に沿うように、超電導線材の巻回の中心軸に対して傾斜して配置することで、超電導線材の主表面を貫通する磁束線の割合を低減することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−０９１０９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述のように超電導コイルにおいて超電導線材の主表面の方向を調整するといった方法のみでは、超電導線材の主表面を貫通する磁束線の割合を十分に低減することができない場合があった。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するために成されたものであり、この発明の目的は、損失を低減することが可能な超電導コイル体および超電導機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に従った超電導コイル体は、超電導線材を巻回したコイル本体部と、磁気回路部材とを備える。磁気回路部材は、コイル本体部において、超電導線材の主表面と交差する端面側に位置する表面と対向するように配置され、磁性体からなる。磁気回路部材は、コイル本体部の表面と対向する対向面と、対向面に連なり対向面と交差する方向に伸びる側面とを含む。側面は、コイル本体部に近い側の端部に位置し、超電導線材の主表面の伸びる方向に沿って伸びる平面部を有する。
【０００９】
この場合、コイル本体部と磁気回路部材とが磁気回路の一部を構成し、また、磁気回路部材の側面がコイル本体部寄りに平面部を有しているので、コイル本体部の表面と磁気回路部材の対向面とが対向する領域では、磁気回路部材からコイル本体部へ伸びる磁束線の向きを、コイル本体部の超電導線材の主表面に沿った方向へ効率的に規定することができる。つまり、コイル本体部の超電導線材の主表面と交差する端面側に、磁性体からなる磁気回路部材を配置することにより、コイル本体部を流れる電流の中心に対して磁束がその周囲を回ることができるように、コイル本体部および磁気回路部材を配置することになる。この結果、コイル本体部に流れる電流によって発生する磁束の向きを、上述のように超電導線材の主表面に沿った方向に誘導することができる。このため、コイル本体部において超電導線材の主表面を貫通するように延びる磁束線の割合を効果的に低減できる。したがって、超電導線材の主表面を貫通する磁束線の存在に起因する超電導コイルでの損失の発生を抑制できる。
【００１０】
この発明に従った超電導機器は、上記超電導コイル体を備える。この場合、超電導コイル体における損失が抑制された、高効率な超電導機器を実現できる。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、超電導コイル体における損失の発生を効果的に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明による超電導モータの実施の形態１を示す断面模式図である。
【図２】図１に示した超電導モータを構成する超電導コイル体が格納された冷却容器を示す断面模式図である。
【図３】図２に示した超電導コイル体の部分断面模式図である。
【図４】図３に示した超電導コイル体の部分拡大断面模式図である。
【図５】本発明による超電導モータの実施の形態２を構成する超電導コイル体の部分断面模式図である。
【図６】本発明による超電導モータの実施の形態３を構成する超電導コイル体の部分断面模式図である。
【図７】本発明による超電導モータの実施の形態４を構成する超電導コイル体の部分断面模式図である。
【図８】本発明による超電導モータの実施の形態５を示す断面模式図である。
【図９】図８に示した超電導モータを構成する超電導コイル体が格納された冷却容器を示す断面模式図である。
【図１０】図９に示した超電導コイル体の部分断面模式図である。
【図１１】図１０に示した超電導コイル体の部分拡大断面模式図である。
【図１２】図１１に示した超電導コイル体の変形例を示す部分拡大断面模式図である。
【図１３】本発明による超電導モータの実施の形態６を構成する超電導コイル体の部分断面模式図である。
【図１４】本発明による超電導モータの実施の形態７を構成する超電導コイル体の部分断面模式図である。
【図１５】本発明による超電導モータの実施の形態８を構成する超電導コイル体の部分断面模式図である。
【図１６】本発明による超電導モータの実施の形態９を構成する超電導コイル体の平面模式図である。
【図１７】図１６に示した超電導コイル体の部分断面模式図である。
【図１８】本発明による超電導モータの実施の形態１０を構成する超電導コイル体の斜視模式図である。
【図１９】図１８に示した超電導コイル体の分解模式図である。
【図２０】図１８に示した超電導コイル体の部分拡大模式図である。
【図２１】図１８に示した超電導コイル体の部分拡大模式図である。
【図２２】本発明による超電導モータの実施の形態１１を構成する超電導コイル体の平面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。
【００１４】
（実施の形態１）
図１〜図４を参照して、本発明による超電導モータを説明する。
【００１５】
図１および図２を参照して、本発明による超電導モータ１００は、回転子であるロータと、ロータの周囲に配置された固定子であるステータとを備える。ロータは、図１の紙面に垂直な長軸方向に延びる回転軸１１８と、当該回転軸１１８と接続され、この回転軸１１８の周囲に配置されたロータ軸１１６と、ロータ軸１１６の外表面に等間隔で配置された４つの永久磁石１２０とを含む。ロータ軸１１６の外表面は、その断面形状が円弧状になっている。ロータ軸１１６の外表面の周方向において等間隔に配置された永久磁石１２０は、その断面形状が四角形状となっている。永久磁石１２０は、図１の紙面に垂直な方向に、回転軸１１８の延在方向に沿って伸びるように配置されている。永久磁石１２０としては、たとえばネオジウム系磁石、サマリウム系磁石、フェライト系磁石などを用いることができる。
【００１６】
ロータの周囲には、図１に示すように超電導モータ１００の固定子としてのステータが配置されている。ステータは、ステータヨーク１２１と、このステータヨーク１２１の内周側からロータに向けて突出するように形成されたステータコア１２３と、このステータコア１２３の外周を囲むように配置された超電導コイル体１０と、この超電導コイル体を内部に保持する冷却容器１０７とを含む。
【００１７】
ステータヨーク１２１は、ロータ軸１１６の外周を取囲むように配置されている。ステータヨーク１２１の内側表面はその断面形状（回転軸１１８の延在方向に対して垂直な平面における断面形状）が円弧状になっている。超電導コイル体１０はステータヨーク１２１の円弧状の内表面に沿うように配置されている。冷却容器１０７は、ステータコア１２３の一部が挿入された状態とできるように、超電導コイル体１０の中心部に位置する領域に開口部を有している。すなわち、超電導コイル体１０は、ステータコア１２３の外周を囲むように配置されている。
【００１８】
冷却容器１０７は、冷媒１１７と超電導コイル体１０とを内部に保持する冷却容器内槽１０５と、この冷却容器内槽１０５の外周を囲むように配置された冷却容器外槽１０６とを含む。冷却容器外槽１０６と冷却容器内槽１０５との間には間隙が設けられ、当該間隙の内部は実質的に真空状態になっている。つまり冷却容器１０７は断熱容器となっている。
【００１９】
超電導コイル体１０は、図１〜図３に示すように、ステータコア１２３の外周を囲む内周コイル体１２ａ、１２ｂと、この内周コイル体１２ａ、１２ｂの外周側を囲むように配置された外周コイル体１１ａ、１１ｂと、内周コイル体１２ａの上部端面と、外周コイル体１１ａの上部端面との間を繋ぐように配置された第１磁性体１３と、内周コイル体１２ｂの下方端面と外周コイル体１１ｂの下方端面との間を繋ぐように配置された第２磁性体１４とを含む。内周コイル体１２ａ、１２ｂおよび外周コイル体１１ａ、１１ｂは、図３に示した中心軸１６の周囲を環状に囲むように形成されている。内周コイル体１２ａ、１２ｂおよび外周コイル体１１ａ、１１ｂの表面は、上記中心軸１６に対して所定角度（たとえば２０°）傾斜した状態となるように、超電導コイル体１０は形成されている。また異なる観点から言えば、図２に示す断面における超電導コイル体１０の長手方向軸１３１は、ステータコアの中心軸１３０に対して所定角度（たとえば２０°）傾斜した状態となるように配置されている。内周コイル体１２ａ、１２ｂおよび外周コイル体１１ａ、１１ｂはそれぞれテープ状の超電導線材１５を巻回することにより構成されている。内周コイル体１２ａ、１２ｂは、互いに超電導線材１５の端面（主表面と連なる端面）が対向するように積層配置されている。また、外周コイル体１１ａ、１１ｂも、互いに超電導線材１５の端面（主表面と連なる端面）が対向するように積層配置されている。なお、ここでは内周コイル体１２ａ、１２ｂという２つのコイルが積層された構造を示しているが、内周コイル体を１つだけ配置する、あるいは３つ以上の内周コイル体を積層配置するようにしてもよい。また、外周コイル体１１ａ、１１ｂについても、１つだけ内周コイル体を配置する、あるいは３つ以上の外周コイル体を積層配置するようにしてもよい。
【００２０】
第１磁性体１３および第２磁性体１４は、図２や図３に示すように、その断面形状が扇型のように屈曲した形状となっている。また、超電導コイル体１０を平面視した場合（中心軸１６に沿った方向から超電導コイル体１０を見た場合）には、第１磁性体１３および第２磁性体１４はステータコア１２３の周囲を囲む形状（環状の形状）となっている。また、図４に示すように、外周コイル体１１ｂと第２磁性体１４とは接着剤などの接合剤２９により接続固定されている。このような接合剤２９は外周コイル体１１ａおよび内周コイル体１２ａ、１２ｂと、第２磁性体１４および第１磁性体１３との接続部にも配置されている。
【００２１】
図２および図３に示すように、本発明による超電導モータ１００を構成する超電導コイル体１０においては、内周コイル体１２ａ、１２ｂ、外周コイル体１１ａ、１１ｂ、第１磁性体１３および第２磁性体１４によって磁気回路が構成される。さらに、図４に示すように、第２磁性体１４において、外周コイル体１１ｂと対向する端面の端部は、外周コイル体１１ｂにおいて第２磁性体１４と対向する表面より外側に突出している。そして、このように突出した端部を含む凸部１９は、図３に示すように第１磁性体１３および第２磁性体１４において内周コイル体１２ａ、１２ｂ、外周コイル体１１ａ、１１ｂと対向する領域においてそれぞれ形成されている。このため、特に内周コイル体１２ａ、１２ｂおよび外周コイル体１１ａ、１１ｂと第１磁性体１３および第２磁性体１４との境界部において、周囲の磁束線を凸部１９から第１磁性体１３および第２磁性体１４の内部に引き込むことができる。つまり、当該境界部において超電導線材１５の主表面１５ａ、１５ｂを貫通するような磁束線の発生を抑制できる。このため、超電導線材１５の主表面１５ａ、１５ｂを貫通するように磁束線が発生することに起因して超電導コイル体１０での損失が大きくなり、結果的に超電導コイル体１０の性能が劣化するといった問題の発生を抑制できる。
【００２２】
なお、図３および図４に示すように、第１磁性体１３および第２磁性体１４において、内周コイル体１２ａ、１２ｂおよび外周コイル体１１ａ、１１ｂのいずれかと対向する端面と連なる側面１４ａの端部には、超電導線材１５の主表面１５ａ、１５ｂの延びる方向に対して傾斜した表面部３７が形成されている。当該表面部３７は平坦面であってもよいし、図４などに示すように曲面状の形状を有していてもよい。
【００２３】
（実施の形態２）
図５を参照して、本発明による超電導モータの実施の形態２を説明する。なお、図５は図３に対応する。
【００２４】
本発明による超電導モータの実施の形態２は、基本的には図１〜図４に示した超電導モータと同様の構造を備えるが、超電導コイル体１０の構造が異なっている。具体的には、図５に示すように、本発明による超電導モータの実施の形態２においては、第１磁性体１３が、２つの分離した磁性体２３ａ、２３ｂにより構成されている。磁性体２３ａは内周コイル体１２ａと接続されている。磁性体２３ｂは外周コイル体１１ａと接続されている。そして磁性体２３ａと磁性体２３ｂとの間には間隙２８が形成されている。また、もう一方の磁性体である第２磁性体１４も、２つの磁性体２４ａ、２４ｂにより構成されている。磁性体２４ａは内周コイル体１２ａと接続されている。磁性体２４ｂは外周コイル体１１ｂと接続されている。そして、磁性体２４ａと磁性体２４ｂとの間には間隙２８が形成されている。この間隙２８の幅は十分狭く、たとえば０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下であってもよい。
【００２５】
このような構成の第１磁性体１３および第２磁性体１４によっても、間隙２８の幅が十分狭いので超電導コイル体１０において磁気回路を構成することができる。そして、図５に示した超電導コイル体１０によっても、図１〜図４に示した超電導コイル体１０と同様の効果を得ることができる。
【００２６】
なお、超電導モータ１００の装置構成によっては、第１磁性体１３および第２磁性体１４のいずれか一方のみを配置する、あるいは図５に示した磁性体２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂのうちの少なくともいずれか１つを配置するといった構成としてもよい。
【００２７】
（実施の形態３）
図６を参照して、本発明による超電導モータの実施の形態３を説明する。なお、図６は図３に対応する。
【００２８】
図６に示した超電導コイル体１０を備える超電導モータは、基本的には図１〜図４に示した超電導モータ１００と同様の構造を備えるが、超電導コイル体１０の形状が異なっている。すなわち、図６に示した超電導コイル体１０においては、図１〜図４に示した超電導コイル体１０と同様に、超電導コイル体１０の中心軸１６に対して、内周コイル体１２ａ、１２ｂおよび外周コイル体１１ａ、１１ｂを構成する超電導線材１５の主表面の向きが交差している。一方、内周コイル体１２ａ、１２ｂおよび外周コイル体１１ａ、１１ｂにおいて第１磁性体１３および第２磁性体１４と対向する端面は、上記超電導コイル体１０の中心軸１６に対してほぼ垂直になっている。このような構成の超電導コイル体１０によっても、上述した実施の形態１における超電導コイル体１０と同様の効果を得ることができる。
【００２９】
（実施の形態４）
図７を参照して、本発明による超電導モータの実施の形態４を説明する。なお、図７は図３に対応する。
【００３０】
本発明による超電導モータの実施の形態４は、図１〜図４に示す超電導モータ１００と同様の構成を備えるが、超電導コイル体１０の構造が異なっている。すなわち、本発明による超電導モータの実施の形態４においては、超電導コイル体１０がコイル体２１ａ、２１ｂと、このコイル体２１ａ、２１ｂと接続された１つの磁性体２３とにより構成されている。コイル体２１ａ、２１ｂは基本的には図３などに示した内周コイル体１２ａ、１２ｂまたは外周コイル体１１ａ、１１ｂと同様の構造を備える。また、磁性体２３は、断面形状が図７に示すようにＣ型となっており、一方の端部がコイル体２１ａの上方端面に接続され、もう一方の端部がコイル体２１ｂの下方端部に接続されている。磁性体２３の上述した両端部においては、その外周側面がコイル体２１ａ、２１ｂの表面より外側に突出した凸部が形成されている。凸部の外周側面である表面部３７は、図示したように曲面状であってもよいし、平面状であってもよい。このような断面形状を有する超電導コイル体１０においては、コイル体２１ａ、２１ｂおよび磁性体２３によって磁気回路が構成されている。
【００３１】
このような構成の超電導コイル体１０によっても、図３などに示した超電導コイル体１０と同様の効果を得ることができる。
【００３２】
（実施の形態５）
図８〜図１１を参照して、本発明による超電導モータを説明する。
【００３３】
図８および図９を参照して、本発明による超電導モータ１００は、基本的には図１および図２に示した超電導モータ１００と同様の構造を備える。すなわち、超電導モータ１００は、回転子であるロータと、ロータの周囲に配置された固定子であるステータとを備える。ただし、ステータを構成する超電導コイル体１０の構成が、図１および図２に示した超電導モータ１００と異なっている。以下、図９〜図１１を参照して、本実施の形態における超電導コイル体１０を説明する。
【００３４】
超電導コイル体１０は、図９〜図１１に示すように、ステータコア１２３の外周を囲む内周コイル体１２ａ、１２ｂと、この内周コイル体１２ａ、１２ｂの外周側を囲むように配置された外周コイル体１１ａ、１１ｂと、内周コイル体１２ａの上部端面と、外周コイル体１１ａの上部端面との間を繋ぐように配置された第１磁性体１３と、内周コイル体１２ｂの下方端面と外周コイル体１１ｂの下方端面との間を繋ぐように配置された第２磁性体１４とを含む。図９〜図１１に示した超電導コイル体１０では、第１磁性体１３および第２磁性体１４の形状が図１〜図４に示した超電導コイル体１０と異なっている。
【００３５】
すなわち、図１１に示すように、第２磁性体１４において、外周コイル体１１ｂと対向する端面と連なる側面１４ａの端部には、超電導線材１５の主表面１５ａ、１５ｂの延びる方向と実質的に平行に伸びる平面部１７が形成されている。当該平面部１７は、図１０に示すように第１磁性体１３および第２磁性体１４において内周コイル体１２ａ、１２ｂ、外周コイル体１１ａ、１１ｂと対向する領域の側面においてそれぞれ形成されている。このため、特に内周コイル体１２ａ、１２ｂおよび外周コイル体１１ａ、１１ｂと第１磁性体１３および第２磁性体１４との境界部において、超電導線材１５の主表面１５ａ、１５ｂ（図１１参照）に対してほぼ平行に磁力線が伸びるようにすることができる。つまり、当該境界部において超電導線材１５の主表面１５ａ、１５ｂを貫通するような磁束線の発生を抑制できる。このため、超電導線材１５の主表面１５ａ、１５ｂを貫通するように磁束線が発生することに起因して超電導コイル体１０での損失が大きくなり、結果的に超電導コイル体１０の性能が劣化するといった問題の発生を抑制できる。
【００３６】
また、図１１に示すように、第２磁性体１４の幅は外周コイル体１１ｂの幅よりも広くなっているため、外周コイル体１１ｂを構成する超電導線材１５の主表面１５ａ、１５ｂよりも外側に突出した凸部１９が第２磁性体１４において形成されている。このような凸部１９が第２磁性体１４において形成されることにより、図２〜図４に示した超電導コイル体１０と同様に、外周コイル体１１ｂの周囲に存在する磁束線を当該凸部１９から第２磁性体１４の内部に引き込むことができる。この結果、外周コイル体１１ｂを構成する超電導線材１５の主表面１５ａ、１５ｂを磁束線が貫通する可能性をより確実に低減できる。
【００３７】
なお、図１２に示すように、第２磁性体１４の幅を外周コイル体１１ｂの幅とほぼ同じにしてもよい。また、第２磁性体１４において、外周コイル体１１ｂと対向する端面と連なる側面１４ａの端部には、超電導線材１５の主表面１５ａ、１５ｂと実質的に同一平面上に位置する（実質的に主表面１５ａ、１５ｂと平行に伸びる）平面部１７が形成されている。当該平面部１７は、第１磁性体１３および第２磁性体１４において内周コイル体１２ａ、１２ｂ、外周コイル体１１ａ、１１ｂと対向する領域の側面においてそれぞれ形成されている。このため、特に内周コイル体１２ａ、１２ｂおよび外周コイル体１１ａ、１１ｂと第１磁性体１３および第２磁性体１４との境界部において、図１１に示した超電導コイル体１０と同様に、超電導線材１５の主表面１５ａ、１５ｂ（図１２参照）に対してほぼ平行に磁力線が伸びるようにすることができる。つまり、当該境界部において超電導線材１５の主表面１５ａ、１５ｂを貫通するような磁束線の発生を抑制できる。
【００３８】
（実施の形態６）
図１３を参照して、本発明による超電導モータの実施の形態６を説明する。なお、図１３は図１０に対応する。
【００３９】
本発明による超電導モータの実施の形態６は、基本的には図８〜図１１に示した超電導モータと同様の構造を備えるが、超電導コイル体１０の構造が異なっている。具体的には、図１３に示すように、本発明による超電導モータの実施の形態６においては、第１磁性体１３が、２つの分離した磁性体２３ａ、２３ｂにより構成されている。磁性体２３ａは内周コイル体１２ａと接続されている。磁性体２３ｂは外周コイル体１１ａと接続されている。そして磁性体２３ａと磁性体２３ｂとの間には間隙２８が形成されている。また、もう一方の磁性体である第２磁性体１４も、２つの磁性体２４ａ、２４ｂにより構成されている。磁性体２４ａは内周コイル体１２ａと接続されている。磁性体２４ｂは外周コイル体１１ｂと接続されている。そして、磁性体２４ａと磁性体２４ｂとの間には間隙２８が形成されている。この間隙２８の幅は十分狭く、たとえば０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下であってもよい。
【００４０】
このような構成の第１磁性体１３および第２磁性体１４によっても、間隙２８の幅が十分狭いので超電導コイル体１０において磁気回路を構成することができる。そして、図１３に示した超電導コイル体１０によっても、図８〜図１１に示した超電導コイル体１０と同様の効果を得ることができる。
【００４１】
なお、超電導モータ１００の装置構成によっては、図５に示した超電導コイル体１０と同様に、第１磁性体１３および第２磁性体１４のいずれか一方のみを配置する、あるいは図１３に示した磁性体２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂのうちの少なくともいずれか１つを配置するといった構成としてもよい。
【００４２】
（実施の形態７）
図１４を参照して、本発明による超電導モータの実施の形態７を説明する。なお、図１４は図１０に対応する。
【００４３】
図１４に示した超電導コイル体１０を備える超電導モータは、基本的には図８〜図１１に示した超電導モータ１００と同様の構造を備えるが、超電導コイル体１０の形状が異なっている。すなわち、図１４に示した超電導コイル体１０においては、図８〜図１１に示した超電導コイル体１０と同様に、超電導コイル体１０の中心軸１６に対して、内周コイル体１２ａ、１２ｂおよび外周コイル体１１ａ、１１ｂを構成する超電導線材１５の主表面の向きが交差するように配置されている。一方、内周コイル体１２ａ、１２ｂおよび外周コイル体１１ａ、１１ｂにおいて第１磁性体１３および第２磁性体１４と対向する端面は、上記超電導コイル体１０の中心軸１６に対してほぼ垂直になっている。このような構成の超電導コイル体１０によっても、上述した実施の形態５における超電導コイル体１０と同様の効果を得ることができる。
【００４４】
（実施の形態８）
図１５を参照して、本発明による超電導モータの実施の形態８を説明する。なお、図１５は図１０に対応する。
【００４５】
本発明による超電導モータの実施の形態８は、図８〜図１１に示す超電導モータ１００と同様の構成を備えるが、超電導コイル体１０の構造が異なっている。すなわち、本発明による超電導モータの実施の形態８においては、超電導コイル体１０がコイル体２１ａ、２１ｂと、このコイル体２１ａ、２１ｂと接続された１つの磁性体２３とにより構成されている。コイル体２１ａ、２１ｂは基本的には図１０などに示した内周コイル体１２ａ、１２ｂまたは外周コイル体１１ａ、１１ｂと同様の構造を備える。また、磁性体２３は、断面形状が図１５に示すようにＣ型となっており、一方の端部がコイル体２１ａの上方端面に接続され、もう一方の端部がコイル体２１ｂの下方端部に接続されている。磁性体２３の上述した両端部においては、その外周側面が、コイル体２１ａ、２１ｂを構成する超電導線材１５の主表面の延びる方向と実質的に同じ方向に延びる平面部１７となっている。このような断面形状を有する超電導コイル体１０においては、コイル体２１ａ、２１ｂおよび磁性体２３によって磁気回路が構成されている。
【００４６】
このような構成の超電導コイル体１０によっても、図１０などに示した超電導コイル体１０と同様の効果を得ることができる。
【００４７】
（実施の形態９）
図１６および図１７を参照して、本発明による超電導モータの実施の形態９を説明する。なお、図１７は図１６の線分ＸＶＩＩ−ＸＶＩＩにおける断面模式図である。また、図１６の線分ＩＩＩ−ＩＩＩにおける超電導コイル体の断面形状は、図３に示した超電導コイル体の断面形状と同じである。
【００４８】
本発明による超電導モータの実施の形態９は、基本的には図１〜図４に示した超電導モータと同様の構造を備えるが、超電導コイル体１０の構造が異なっている。具体的には、図１６および図１７に示すように、本発明による超電導モータの実施の形態９においては、環状（たとえばレーストラック型あるい鞍型）の平面形状を有する外周コイル体１１ａおよび内周コイル体１２ａの上部端面の間を繋ぐよう配置された第１磁性体１３が、複数の構成部材を接合することにより形成されている。なお、図１６には図示していないが、外周コイル体１１ａと積層して配置された外周コイル体１１ｂおよび内周コイル体１２ａと積層して配置された内周コイル体１２ｂ（図１７参照）の下部端面間を繋ぐ様に、第２磁性体が配置されている。
【００４９】
図１６に示した第１磁性体１３は、屈曲した形状を有する構成部材１３ａ、１３ｂと、ほぼ直線状に延びる構成部材１３ｃ、１３ｄとを、接合部５１において接合した構造となっている。それぞれの構成部材１３ａ〜１３ｄは磁性体からなり、上述した各実施の形態における第１磁性体１３と同様に、任意の磁性体材料を用いて形成できる。
【００５０】
たとえば、屈曲した形状を有する構成部材１３ａ、１３ｂについては、フェライトなどの軟磁性体を用いることで、複雑な形状の構成部材１３ａ、１３ｂを容易に形成できる。また、第１磁性体１３において、構成部材１３ａ〜１３ｄのそれぞれについて、使用条件などを考慮して構成材料を変更してもよい。
【００５１】
また、図１６では図示していない第２磁性体も、基本的に上述した第１磁性体１３と同様の構造を有している。すなわち、第２磁性体は、屈曲した形状を有する２つの構成部材（図１７の構成部材１４ｂおよび当該構成部材１４ｂ実質的に同じ構造の構成部材）と、ほぼ直線状に延びる構成部材１３ｃ、１３ｄとを、接合部において接合した構造となっている。
【００５２】
図１７に示すように、超電導コイル体１０の屈曲部では、超電導コイル体１０の中心軸１６に対して、内周コイル体１２ａより内周コイル体１２ｂの方が当該中心軸１６より離れた位置に配置されている。また、外周コイル体１１ａ、１１ｂについても、一方の外周コイル体１１ａより他方の外周コイル体１１ｂの方が中心軸１６より離れた位置に配置されている。さらに、図３および図１７から分かるように、中心軸１６に対する、超電導コイル体１０の直線状部における内周コイル体１２ａ、１２ｂの内周側表面（超電導線材１５の主表面）の傾斜方向は、図３に示した超電導コイル体１０の直線状部と、図１７に示した超電導コイル体の屈曲部とで逆方向になっている。
【００５３】
このような構成の超電導コイル体１０によっても、図１〜図４に示した超電導コイル体１０と同様の効果を得ることができる。さらに、第１磁性体１３および第２磁性体の少なくともいずれか一方が、図１６に示すように複数の構成部材１３ａ〜１３ｄを接合することにより構成されているので、超電導コイル体１０の使用条件などを考慮して複数の構成部材１３ａ〜１３ｄのそれぞれの材質を適宜選択することができる。そのため、超電導コイル体１０の特性について設計の自由度を大きくできる。さらに、ここの構成部材１３ａ〜１３ｄについて、それぞれの形状などに応じて材質や製造方法などを適宜選択できるので、超電導コイル体１０を容易に製造できる。
【００５４】
（実施の形態１０）
図１８〜図２１を参照して、本発明による超電導モータの実施の形態１０を説明する。なお、図２０は図１８に示した超電導コイル体１０の屈曲部を示す部分拡大模式図であり、図２１は図２０に示した超電導コイル体１０の屈曲部の断面を示す模式図となっている。
【００５５】
本発明による超電導モータの実施の形態１０は、基本的には図１６および図１７に示した超電導コイル体１０を用いた超電導モータと同様の構造を備えるが、超電導コイル体１０の構造が異なっている。具体的には、図１８〜図２１に示すように、本発明による超電導モータの実施の形態１０においては、超電導コイル体１０がいわゆる鞍型の形状を有しており、さらに、第１磁性体１３が、２つの分離した磁性体２３ａ、２３ｂにより構成されている。磁性体２３ａは内周コイル体１２と接続されている。磁性体２３ｂは外周コイル体１１と接続されている。そして磁性体２３ａと磁性体２３ｂとの間には間隙が形成されている。
【００５６】
また、もう一方の磁性体である第２磁性体１４も、２つの磁性体２４ａ、２４ｂにより構成されている。磁性体２４ａは内周コイル体１２と接続されている。磁性体２４ｂは外周コイル体１１と接続されている。そして、磁性体２４ａと磁性体２４ｂとの間には間隙が形成されている。この間隙の幅は十分狭く、図５に示した超電導コイル体１０と同様に、たとえば０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下であってもよい。
【００５７】
上述した磁性体２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂのそれぞれは、図１６に示した超電導コイル体１０の第１磁性体１３と同様に、複数の構成部材を接合部５１において接合して形成されている。また、図１８〜図２１に示した外周コイル体１１および内周コイル体１２は、それぞれ超電導線材を積層して構成されていてもよく、また、図１〜図３に示した超電導コイル体１０のように、超電導線材を巻回したコイル体を複数個積層した積層コイルであってもよい。
【００５８】
磁性体２３ａ、２３ｂの間の隙間、および磁性体２４ａ、２４ｂの間の隙間は充分狭くなっているため、第１磁性体１３および第２磁性体１４によって磁気回路を構成することができる。そのため、図１８〜図２１に示した超電導コイル体１０によっても、図１６および図１７に示した超電導コイル体１０と同様の効果を得ることができる。
【００５９】
（実施の形態１１）
図２２を参照して、本発明による超電導モータの実施の形態１１を説明する。なお、図２２は図１６に対応する。
【００６０】
本発明による超電導モータの実施の形態１１は、基本的には図１６および図１７に示した超電導コイル体１０を用いた超電導モータと同様の構造を備えるが、超電導コイル体１０の構造が異なっている。具体的には、図２２に示すように、本発明による超電導モータの実施の形態１１においては、超電導コイル体１０の第１磁性体１３（および図示しない第２磁性体）が、複数の構成部材を接合するのではなく、１つの部材として一体的に成型されている。
【００６１】
このような構成の超電導コイル体１０によっても、図１〜図４に示した超電導コイル体１０と同様の効果を得ることができる。さらに、このように第１磁性体１３を単一の部材として構成することで、第１磁性体１３の磁気的あるいは電気的特性が局所的に変化する（たとえば接合部など周囲と構造の異なる部分で当該特性が局所的に変わる）といった問題の発生を抑制できる。
【００６２】
なお、第１磁性体１３（あるいは第２磁性体）としては、たとえば磁性体粉末を成型後焼結した焼結体を用いることができる。また、第１磁性体１３（あるいは第２磁性体）として、樹脂に磁性体粉末を混ぜて成型固化した複合体（樹脂中に磁性体粉末が分散配置された複合体）などを用いることができる。上述した第１磁性体あるいは第２磁性体の材料としてソフトフェライト材料を用いる場合、比較的飽和磁束密度が高く、駆動時の損失の小さい材料を用いることが望ましい。例えば、日立金属のＭＢ２８Ｄ、ＭＬ３３Ｄ等がある。これら材料は焼結したものを用いても良いし、樹脂と混錬して成形したものを用いても良い。
【００６３】
また、所定の形状にプレス加工した板状の磁性体（たとえば電磁鋼板）を複数枚積層して固定した積層体を第１磁性体１３（または第２磁性体）として用いることもできる。また、上述した本発明の実施の形態１〜１０における第１磁性体１３および第２磁性体１４を構成する材料としても、上述した焼結体、複合体あるいは積層体を用いることができる。
【００６４】
ここで、上述した実施の形態と一部重複する部分もあるが、本発明の特徴的な構成を列挙する。
【００６５】
この発明に従った超電導コイル体１０は、超電導線材１５を巻回したコイル本体部（内周コイル体１２ａ、１２ｂ、コイル体２１ａ、２１ｂ）と、磁気回路部材（第１磁性体１３、磁性体２３）とを備える。磁気回路部材（第１磁性体１３、磁性体２３）は、コイル本体部（内周コイル体１２ａ、１２ｂ、コイル体２１ａ、２１ｂ）において、超電導線材１５の主表面と交差する端面側に位置する表面（第１磁性体１３または磁性体２３と対向する表面であって、例えば内周コイル体１２ａの上部表面）と対向するように配置され、磁性体からなる。磁気回路部材（第１磁性体１３、磁性体２３）は、コイル本体部（内周コイル体１２ａ、１２ｂ、コイル体２１ａ、２１ｂ）の表面と対向する対向面を含む。磁気回路部材（第１磁性体１３、磁性体２３）において、対向面の端部は、コイル本体部（内周コイル体１２ａ、１２ｂ、コイル体２１ａ、２１ｂ）の上記表面（第１磁性体１３または磁性体２３と対向する表面）より外側に突出して凸部１９を構成している。
【００６６】
このようにすれば、超電導コイル体１０の周囲に発生する磁束線を、磁気回路部材の上記対向面の端部（コイル本体部より外側に突出した凸部１９）に引き込むように誘導できるので、当該磁束線が超電導線材１５の主表面１５ａ、１５ｂを貫通する可能性を低減できる。したがって、超電導線材１５の主表面１５ａ、１５ｂを貫通する磁束線の存在に起因する超電導コイル体１０での損失の発生を抑制できる。
【００６７】
上記超電導コイル体１０において、磁気回路部材（第１磁性体１３、磁性体２３）は、対向面に連なり対向面と交差する方向に伸びる側面を含む。図１〜図７に示すように、当該側面は、コイル本体部（内周コイル体１２ａ、１２ｂ、コイル体２１ａ、２１ｂ）に近い側の端部に位置し、超電導線材１５の主表面の伸びる方向に対して傾斜する傾斜部（表面部３７）を有していてもよい。当該傾斜部における磁気回路部材（第１磁性体１３、磁性体２３）の幅は、コイル本体部（内周コイル体１２ａ、１２ｂ、コイル体２１ａ、２１ｂ）に近づくにつれて大きくなっていてもよい。この場合、表面部３７を含む凸部１９に磁束線をより効果的に引き込むことができる。
【００６８】
上記超電導コイル体１０において、磁気回路部材（第１磁性体１３、磁性体２３）は、対向面に連なり対向面と交差する方向に伸びる側面を含む。図８〜図１５に示すように、当該側面は、コイル本体部（内周コイル体１２ａ、１２ｂ、コイル体２１ａ、２１ｂ）に近い側の端部に位置し、超電導線材１５の主表面の伸びる方向に沿って伸びる平面部１７を有していてもよい。この場合、コイル本体部と磁気回路部材とが対向する領域では、第１磁性体１３および磁性体２３から内周コイル体１２ａ、１２ｂまたはコイル体２１ａ、２１ｂ側へ伸びる磁束線の向きを、図１１に示すような超電導線材１５の主表面１５ａ、１５ｂに沿った方向へ効率的に規定することができる。
【００６９】
また、この発明に従った超電導コイル体１０は、超電導線材１５を巻回したコイル本体部（内周コイル体１２ａ、１２ｂ、コイル体２１ａ、２１ｂ）と、磁気回路部材（第１磁性体１３、磁性体２３）とを備える。磁気回路部材（第１磁性体１３、磁性体２３）は、コイル本体部（内周コイル体１２ａ、１２ｂ、コイル体２１ａ、２１ｂ）において、超電導線材１５の主表面と交差する端面側に位置する表面（第１磁性体１３または磁性体２３と対向する表面であって、例えば内周コイル体１２ａの上部表面）と対向するように配置され、磁性体からなる。磁気回路部材（第１磁性体１３、磁性体２３）は、コイル本体部（内周コイル体１２ａ、１２ｂ、コイル体２１ａ、２１ｂ）の表面と対向する対向面と、対向面に連なり対向面と交差する方向に伸びる側面とを含む。側面は、コイル本体部（内周コイル体１２ａ、１２ｂ、コイル体２１ａ、２１ｂ）に近い側の端部に位置し、超電導線材１５の主表面の伸びる方向に沿って伸びる平面部１７を有する。
【００７０】
この場合、コイル本体部（内周コイル体１２ａ、１２ｂ、コイル体２１ａ、２１ｂ）と磁気回路部材（第１磁性体１３、磁性体２３）とが磁気回路の一部を構成し、また、第１磁性体１３や磁性体２３などの磁気回路部材の側面がコイル本体部寄りに平面部１７を有しているので、コイル本体部と磁気回路部材とが対向する領域では、第１磁性体１３および磁性体２３から内周コイル体１２ａ、１２ｂまたはコイル体２１ａ、２１ｂ側へ伸びる磁束線の向きを、図１１に示すような超電導線材１５の主表面１５ａ、１５ｂに沿った方向へ効率的に規定することができる。このため、コイル本体部において超電導線材１５の主表面を貫通するように延びる磁束線の割合を効果的に低減できる。したがって、超電導線材１５の主表面１５ａ、１５ｂを貫通する磁束線の存在に起因する超電導コイル体１０での損失の発生を抑制できる。なお、平面部１７の長さ（磁束線の伸びる方向における長さ）は、たとえば超電導線材１５の幅の１０％以上１００％以下とすることができる。
【００７１】
上記超電導コイル体１０では、図１０、図１１、図１３〜図１５などに示すように、磁気回路部材（第１磁性体１３、磁性体２３）において、対向面の端部（内周コイル体１２ａ、１２ｂ、またはコイル体２１ａ、２１ｂと対向する表面の端部）が、コイル本体部の表面より外側に突出した凸部１９となっていてもよい。内周コイル体１２ａ、１２ｂの表面からの凸部１９の突出高さは、たとえば０．１ｍｍ以上であってもよい。この場合、超電導コイル体１０の周囲に発生する磁束線を、磁気回路部材の上記対向面の端部（コイル本体部より外側に突出した凸部１９）に引き込むように誘導できるので、当該磁束線が超電導線材１５の主表面１５ａ、１５ｂを貫通する可能性を低減できる。なお、凸部１９の突出高さ（たとえば内周コイル体１２ａの表面に対して垂直な方向における凸部１９の高さ）は、可能な限り大きくすることが好ましい。そのため、たとえば超電導コイル体１０が収納される冷却容器の内壁に接触する高さまで、凸部１９の高さを高くしてもよい。
【００７２】
上記超電導コイル体１０において、磁気回路部材（第１磁性体１３）は、図５や図１３に示すように互いに間隙２８を隔てて配置された複数の磁性体部材（磁性体２３ａ、２３ｂ）からなっていてもよい。なお、上記間隙２８が十分小さければ、当該間隙２８から磁束線の漏れる程度は極めて小さいため、当該磁気回路部材（第１磁性体１３）とコイル本体部（内周コイル体１２ａ、１２ｂ）とにより磁気回路を構成することは可能である。また、間隙２８は、超電導コイル体１０から離れた位置に配置することで、超電導コイル体１０近傍の磁束線の方向に影響を与えることなく、超電導コイル体１０および第１磁性体１３を通過する磁束密度の絶対値を小さくすることができる。つまり、損失を低減する効果がある。
【００７３】
上記超電導コイル体１０において、コイル本体部（内周コイル体１２ａ、１２ｂ、コイル体２１ａ、２１ｂ）は、表面（内周コイル体１２ａの上部表面、コイル体２１ａの上部表面）と反対側に位置する他方表面（内周コイル体１２ｂの下部表面、コイル体２１ｂの下部表面）を含んでいる。上記超電導コイル体１０は、コイル本体部における他方表面と対向するように配置され、磁性体からなる他の磁気回路部材（第２磁性体１４）を備えていてもよい。
【００７４】
この場合、上記コイル本体部を第１磁性体１３および第２磁性体１４によりはさむような構成とすることで、これらの部材により確実に磁気回路を構成することができる。
【００７５】
上記超電導コイル体１０において、他の磁気回路部材（第２磁性体１４）は、コイル本体部（内周コイル体１２ａ、１２ｂ、コイル体２１ａ、２１ｂ）の他方表面（内周コイル体１２ｂの下部表面、コイル体２１ｂの下部表面）と対向する他の対向面を含む。他の磁気回路部材（第２磁性体１４）において、他の対向面の端部は、コイル本体部（内周コイル体１２ａ、１２ｂ、コイル体２１ａ、２１ｂ）の他方表面（内周コイル体１２ｂの下部表面、コイル体２１ｂの下部表面）より外側に突出していてもよい。この場合、内周コイル体１２ｂの下部表面またはコイル体２１ｂの下部表面と第２磁性体１４とが対向する領域において、磁束線を上記他の対向面の端部（コイル本体部より外側に突出した第２磁性体１４の凸部１９）に引き込むように誘導できる。このため、当該磁束線が超電導線材１５の主表面１５ａ、１５ｂを貫通する可能性を低減できる。
【００７６】
上記超電導コイル体１０において、他の磁気回路部材（第２磁性体１４）は、他の対向面に連なり当該他の対向面と交差する方向に伸びる他の側面１４ａを含む。他の側面１４ａは、コイル本体部（内周コイル体１２ａ、１２ｂ、コイル体２１ａ、２１ｂ）に近い側の端部に位置し、超電導線材１５の主表面の伸びる方向に対して傾斜する傾斜部（表面部３７）を有していてもよい。この場合、表面部３７を含む凸部１９に磁束線をより効果的に引き込むことができる。
【００７７】
上記超電導コイル体１０において、他の磁気回路部材（第２磁性体１４）は、他の対向面に連なり当該他の対向面と交差する方向に伸びる他の側面１４ａを含む。他の側面１４ａは、コイル本体部（内周コイル体１２ａ、１２ｂ、コイル体２１ａ、２１ｂ）に近い側の端部に位置し、超電導線材１５の主表面の伸びる方向に沿って伸びる平面部１７を有していてもよい。この場合、コイル本体部と第２磁性体１４とが対向する領域では、第２磁性体１４から内周コイル体１２ａ、１２ｂまたはコイル体２１ａ、２１ｂ側へ伸びる磁束線の向きを、図１１に示すような超電導線材１５の主表面１５ａ、１５ｂに沿った方向へ効率的に規定することができる。
【００７８】
上記超電導コイル体１０において、他の磁気回路部材（第２磁性体１４）は、図５や図１３に示すように、互いに間隙２８を隔てて配置された複数の磁性体部材（磁性体２４ａ、２４ｂ）からなっていてもよい。
【００７９】
上記超電導コイル体１０では、図７や図１５に示すように磁気回路部材と他の磁気回路部材とは接続されて一体となっていてもよい（磁気回路部材および他の磁気回路部材が磁性体２３として構成されていてもよい）。この場合、コイル本体部（コイル体２１ａ、２１ｂ）と、磁気回路部材および他の磁気回路部材が一体となった磁性体２３とにより、磁気回路を確実に形成することができる。このため、コイル本体部（コイル体２１ａ、２１ｂ）に対して、超電導線材１５の主表面を貫通するような磁束線が発生する可能性を低減できる。
【００８０】
上記超電導コイル体１０は、図１〜図６、図８〜図１１、図１３および図１５に示すように、コイル本体部の外周を囲むように配置され、超電導線材１５を巻回した外周側コイル本体部（外周コイル体１１ａ、１１ｂ）をさらに備えていてもよい。外周側コイル本体部（外周コイル体１１ａ、１１ｂ）は、超電導線材１５の主表面と交差する端面側に位置する表面（外周コイル体１１ａの上部表面）と、当該表面と反対側に位置する他方表面（外周コイル体１１ｂの下部表面）とを含む。磁気回路部材（第１磁性体１３）は、外周側コイル本体部（外周コイル体１１ａ、１１ｂ）における上記表面（外周コイル体１１ａの上部表面）と対向する外周側対向面を含んでいてもよい。磁気回路部材（第１磁性体１３）において、外周側対向面の端部は、外周側コイル本体部（外周コイル体１１ａ、１１ｂ）の表面より（外周側対向面の伸びる方向において）外側に突出していてもよい。他の磁気回路部材（第２磁性体１４）は、外周側コイル本体部（外周コイル体１１ａ、１１ｂ）における他方表面と対向する他の外周側対向面を含んでいてもよい。他の磁気回路部材（第２磁性体１４）において、他の外周側対向面の端部は、外周側コイル本体部（外周コイル体１１ａ、１１ｂ）の他方表面（外周コイル体１１ｂの下部表面）より外側に突出していてもよい。
【００８１】
また、上記超電導コイル体１０は、図８〜図１４に示すように、コイル本体部の外周を囲むように配置され、超電導線材を巻回した外周側コイル本体部（外周コイル体１１ａ、１１ｂ）をさらに備えていてもよい。外周側コイル本体部（外周コイル体１１ａ、１１ｂ）は、超電導線材１５の主表面と交差する端面側に位置する表面（外周コイル体１１ａの上部表面）と、当該表面と反対側に位置する他方表面（外周コイル体１１ｂの下部表面）とを含んでいてもよい。磁気回路部材（第１磁性体１３）は、外周側コイル本体部における表面（外周コイル体１１ａの上部表面）と対向する外周側対向面と、外周側対向面に連なり外周側対向面と交差する方向に伸びる外周側側面（外周コイル体１１ａと対向する第１磁性体１３の部分の側面）とを含んでいてもよい。磁気回路部材（第１磁性体１３、磁性体２３）において、外周側側面は、外周側コイル本体部（外周コイル体１１ａ、１１ｂ）に近い側の端部に位置し、外周側コイル本体部を構成する超電導線材１５の主表面１５ａ、１５ｂの伸びる方向に沿って伸びる平面部１７を有していてもよい。他の磁気回路部材（第２磁性体１４）は、外周側コイル本体部（外周コイル体１１ａ、１１ｂ）における他方表面（外周コイル体１１ｂの下部表面）と対向する他の外周側対向面と、他の外周側対向面に連なり他の外周側対向面と交差する方向に伸びる他の外周側側面とを含んでいてもよい。他の磁気回路部材（第２磁性体１４）において、他の外周側側面は、図１１に示すように、外周側コイル本体部（外周コイル体１１ａ、１１ｂ）に近い側の端部に位置し、外周側コイル本体部を構成する超電導線材１５の主表面１５ａ、１５ｂの伸びる方向に沿って伸びる平面部１７を有していてもよい。
【００８２】
この場合、コイル本体部（内周コイル体１２ａ、１２ｂ）と外周側コイル本体部（外周コイル体１１ａ、１１ｂ）とが中心軸１６を中心とした同心に配置され、またこれらのコイル本体部と外周側コイル本体部とをつなぐように磁気回路部材（第１磁性体１３）および他の磁気回路部材（第２磁性体１４）が配置されるので、これらのコイル本体部（内周コイル体１２ａ、１２ｂ）、磁気回路部材（第１磁性体１３）、外周側コイル本体部（外周コイル体１１ａ、１１ｂ）、他の磁気回路部材（第２磁性体１４）により磁気回路を形成することができる。この結果、コイル本体部および外周側コイル本体部を構成する超電導線材１５の主表面１５ａ、１５ｂを貫通するような磁束線の発生をより確実に抑制できるので、当該磁束線の存在に起因する損失の発生を抑制できる。
【００８３】
上記超電導コイル体１０において、磁気回路部材(第１磁性体１３、磁性体２３）および他の磁気回路部材（第２磁性体１４）は、複数の板状磁性体（たとえば電磁鋼板）を積層した積層体であってもよい。この場合、第１磁性体１３、磁性体２３、および第２磁性体１４を、たとえば電磁鋼板を加工して形成できるので、第１磁性体１３などを製造するために焼結のための熱処理などを行なう場合より、結果的に超電導コイル体１０の製造コストを低減できる。
【００８４】
上記超電導コイル体１０において、磁気回路部材(第１磁性体１３、磁性体２３）および他の磁気回路部材（第２磁性体１４）は、磁性体材料を焼結した焼結体であってもよい。この場合、磁性体材料を予め所定の形状に成型してから焼結することで、任意の形状の第１磁性体１３、磁性体２３、および第２磁性体１４を得ることができる。したがって、第１磁性体１３、磁性体２３、および第２磁性体１４の形状設計の自由度を大きくすることができる。
【００８５】
上記超電導コイル体１０において、磁気回路部材(第１磁性体１３、磁性体２３）および他の磁気回路部材（第２磁性体１４）は、磁性体材料と樹脂との複合体であってもよい。この場合、樹脂に磁性体材料（たとえば磁性体材料からなる粉末）を含有させて任意の形状として固化する（たとえば型成形する）ことで、樹脂中に磁性体材料が分散配置された第１磁性体１３など容易に得ることができる。
【００８６】
上記超電導コイル体１０において、磁気回路部材(第１磁性体１３、磁性体２３）および他の磁気回路部材（第２磁性体１４）は、図１６〜図２１に示すように、複数の構成部材（たとえば図１６に示す複数の構成部材１３ａ〜１３ｄ）を接合した接合体であってもよい。この場合、第１磁性体１３などについて、複数の構成部材をまず形成し、これらの構成部材を接合することで当該第１磁性体１３を形成することができる。そのため、第１磁性体１３などが複雑な形状であっても、成形しやすい部分ごとに構成部材１３ａ〜１３ｄとして製造できるので、結果的に複雑な形状の第１磁性体１３などを容易に形成できる。
【００８７】
また、超電導コイル体１０の使用条件などを考慮して、構成部材１３ａ〜１３ｄごとに、材質や製法を変更することができる。その結果、超電導コイル体１０を含む超電導機器の特性を向上させることができる。
【００８８】
この発明に従った超電導機器としての超電導モータ１００は、上記超電導コイル体１０を備える。この場合、超電導コイル体１０における損失が抑制された、高効率な超電導モータ１００を実現できる。
【００８９】
（実施例）
本発明の効果を確認するため、以下のようなシミュレーションを行なった。具体的には、３種類の構成の超電導コイル体について、損失（いわゆるＡＣロス）をシミュレーションにより算出し、最小のＡＣロスの値を示す構成を実験的に求めた上で、当該ＡＣロスの最小値を比較した。
【００９０】
（検討対象）
実施例の超電導コイル体：
図１０に示した超電導コイル体１０の構成を採用した。具体的には、内周コイル体１２ａ、１２ｂ、外周コイル体１１ａ、１１ｂのターン数をすべて２８、これらのコイル体を構成する超電導線材１５のサイズを幅：４．６５ｍｍ、厚み：０．３１ｍｍ、コイル全長あたりの電気抵抗を１×１０-5Ωとした。
【００９１】
また、第１磁性体１３および第２磁性体１４のサイズとして、図１０に示される外周コイル体１１ａ、１１ｂ、内周コイル体１２ａ、１２ｂと対向する表面の幅を６．３４ｍｍとし、また、第１磁性体１３および第２磁性体１４の磁気的特性についてはシミュレーションに用いたソフトウェアに搭載されている電磁鋼板の物性ライブラリを用いた。
【００９２】
比較例１の超電導コイル体：
磁性体を用いず、超電導コイルを２段に分けて、さらに各段での超電導線材の主表面がコイルの中心軸に対してなす角度を変更し、磁束線の方向に極力沿うようにした。なお、上記実施例の超電導コイル体を構成する超電導線材と同様の条件の超電導線材を用い、また、各段での合計ターン数も上記実施例の超電導コイル体と同様とした。
【００９３】
比較例２の超電導コイル体：
上述した実施例の超電導コイル体と同様の条件の超電導線材を用いて、外周コイル体１１ａ、１１ｂと内周コイル体１２ａ、１２ｂとの断面形状が環状に配置された状態になるように、これらの外周コイル体１１ａ、１１ｂおよび内周コイル体１２ａ、１２ｂを配置した。これは、これらのコイル体により形成される磁束線が、図１０に示した断面で見た場合に円形に近い配置となるようにするとともに、当該磁束線の伸びる方向とコイル体を構成する超電導線材の主表面とをできるだけ平行に配置するためである。そして、これらの外周コイル体１１ａ、１１ｂおよび内周コイル体１２ａ、１２ｂの周囲を４方向から囲むように板状の磁性体を配置した。これらの磁性体は、外部からの磁束線を引き寄せて上記コイル体へ外部からの磁束線が侵入しないようにするため設けられる。
【００９４】
（検討方法）
上述した実施例および比較例１、２の系について、磁性体の配置やサイズ、さらにコイル体の配置などを適宜変更しながら、ＡＣロスの値をシミュレーションにより求めた。なお、このときのシミュレーションの共通の条件としては、線材１本あたりの電流値：１７２Ａ（波高値）、モータ回転速度７３５ｒｐｍといったものを用いた。また、シミュレーションで用いたソフトウェアはＪＭＡＧである。
【００９５】
（結果）
上記のようなシミュレーションの結果、本発明の実施例の系においては最小のＡＣロスの値が１７９Ｗとなった。一方、比較例１の系については最小のＡＣロスの値が４４６Ｗ、比較例２の系については最小のＡＣロスの値が２３８Ｗとなった。このように、本発明の実施例の系がＡＣロスを最も低減できることが示された。
【００９６】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
この発明は、超電導コイルを用いた超電導モータなどの超電導機器に特に有利に適用される。
【符号の説明】
【００９８】
１０  超電導コイル体、１１，１１ａ，１１ｂ  外周コイル体、１２，１２ａ，１２ｂ  内周コイル体、１３  第１磁性体、１３ａ〜１３ｄ、１４ｂ  構成部材、１４  第２磁性体、１４ａ  側面、１５  超電導線材、１５ａ  主表面、１６，１３０  中心軸、１７  平面部、１９  凸部、２１ａ，２１ｂ  コイル体、２３，２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ  磁性体、２８  間隙、２９  接合剤、３７  表面部、５１  接合部、１００  超電導モータ、１０５  冷却容器内槽、１０６  冷却容器外槽、１０７  冷却容器、１１６  ロータ軸、１１７  冷媒、１１８  回転軸、１２０  永久磁石、１２１  ステータヨーク、１２３  ステータコア、１３１  長手方向軸。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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