(57)【要約】【課題】常電導転移発生時に超電導線材の損傷を抑制しつつ、超電導線材間の結合を抑えて超電導特性を良好に発揮することができる超電導線材及びそれを用いた超電導コイルを提供する。【解決手段】テープ状の超電導線材１１は、基板１２上に中間層を介して希土類系酸化物の超電導体による超電導層１４を形成し、その上に保護層を形成するとともに、その上に安定化層１６を、超電導線材１１の外周部を被覆するように形成して構成されている。超電導線材１１の幅方向端部における安定化層１６ａの電気抵抗を、それ以外の側部における安定化層１６ｂの電気抵抗よりも高く設定する。その方法としては、安定化層１６ａの厚さを、安定化層１６ｂの厚さよりも薄く形成して電気抵抗を高くする方法と、安定化層１６ａを銅よりも電気抵抗率の高い材料で形成し、安定化層１６ｂを銅で形成して電気抵抗を高くする方法が挙げられる。【選択図】図１
2017010832.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に中間層を介して希土類系酸化物の超電導体による超電導層を形成し、該超電導層上に保護層を形成するとともに、その保護層上に安定化層を、超電導線材の外周部を被覆するように形成したテープ状の超電導線材であって、
前記超電導線材の幅方向端部における安定化層の電気抵抗を、それ以外の側部における安定化層の電気抵抗よりも高く設定したことを特徴とする超電導線材。
【請求項２】
前記幅方向端部における安定化層の厚さを、それ以外の側部の安定化層の厚さよりも薄く形成して電気抵抗を高くした請求項１に記載の超電導線材。
【請求項３】
前記幅方向端部における安定化層を銅よりも電気抵抗率の高い材料で形成し、それ以外の側部の安定化層を銅で形成して電気抵抗を高くした請求項１又は請求項２に記載の超電導線材。
【請求項４】
前記銅よりも電気抵抗率の高い材料は、スズ・ビスマス合金、銅とスズ・ビスマス合金との混合物、ステンレス鋼、鉛・スズ合金又は銅・ニッケル・クロム合金である請求項３に記載の超電導線材。
【請求項５】
前記幅方向端部における安定化層の電気抵抗率は、１×１０−５Ω・ｃｍ〜１×１０−３Ω・ｃｍである請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の超電導線材。
【請求項６】
超電導線材がコイル状に巻回されて形成され、隣り合う超電導線材の安定化層間が電気的に導通されて構成された超電導コイルであって、
前記超電導線材は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載された超電導線材であることを特徴とする超電導コイル。
【請求項７】
前記超電導線材の幅方向端部における安定化層の電気抵抗は、超電導コイルの径方向における電気抵抗から超電導線材間の接触部における電気抵抗を差し引いたものである請求項６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、基板上に中間層を介して希土類系酸化物の超電導体による超電導層、その上に保護層及び安定化層を設けたテープ状の超電導線材及びその超電導線材をコイル状に巻回して形成された超電導コイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の超電導コイルにおいては、使用時に常電導転移が発生しても容易に拡大しないことから、クエンチの検出を行うことが難しく、クエンチの検出までに局部的に高温部分が生じて超電導線材が損傷を受ける。前記安定化層は銅等により形成され、常電導転移が発生したとき、隣接する超電導線材の安定化層に電流を流すことにより発熱を抑え、超電導線材の損傷を防止することができる。
【０００３】
この種の超電導線材及びそれを用いた超電導コイルが、例えば特許文献１に示されている。すなわち、この超電導線材は、基板上に中間層を介して超電導層が形成され、該超電導層上に保護層を介して銅よりなる安定化層が形成され、その安定化層上には銅よりも柔らかい金属で形成された金属層が設けられている。
【０００４】
このため、超電導コイルに常電導転移が発生したとき、電流は超電導層から保護層及び安定化層を介して金属層へ流れ、さらに隣接する超電導線材の金属層へと流入する。従って、常電導転移が引き起こされた超電導層から電流を超電導コイルの全周に拡散させることができ、超電導コイルの電圧上昇を抑制し、超電導線材の局部的な発熱を回避でき、超電導線材の損傷を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−２８９１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述した特許文献１に記載されている従来構成の超電導コイルにおいては、超電導線材の安定化層上に金属層が設けられていることから接触抵抗が小さくなり、超電導線材間にはその金属層を介して電流が一層流れやすくなっている。このため、超電導コイルの通電時において誘導電圧が発生したとき、超電導線材間には電流が流れる。このとき、超電導線材間には結合が生じ、その結合によって超電導コイルの特性が発揮できなくなるおそれがある。
【０００７】
そこで、本発明の目的とするところは、常電導転移発生時に超電導線材の損傷を抑制しつつ、超電導線材間の結合を抑えて超電導特性を良好に発揮することができる超電導線材及びそれを用いた超電導コイルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明の超電導線材は、基板上に中間層を介して希土類系酸化物の超電導体による超電導層を形成し、該超電導層上に保護層を形成するとともに、その保護層上に安定化層を、超電導線材の外周部を被覆するように形成したテープ状の超電導線材であって、前記超電導線材の幅方向端部における安定化層の電気抵抗を、それ以外の側部における安定化層の電気抵抗よりも高く設定したことを特徴とする。
【０００９】
前記幅方向端部における安定化層の厚さを、それ以外の側部の安定化層の厚さよりも薄く形成して電気抵抗を高くすることが好ましい。
前記幅方向端部における安定化層を銅よりも電気抵抗率の高い材料で形成し、それ以外の側部の安定化層を銅で形成して電気抵抗を高くすることが好ましい。
【００１０】
前記銅よりも電気抵抗率の高い材料は、スズ・ビスマス合金、銅とスズ・ビスマス合金との混合物、ステンレス鋼、鉛・スズ合金又は銅・ニッケル・クロム合金であることが好ましい。
【００１１】
前記幅方向端部における安定化層の電気抵抗率は、１×１０−５Ω・ｃｍ〜１×１０−３Ω・ｃｍであることが好ましい。
超電導コイルは、超電導線材がコイル状に巻回されて形成され、隣り合う超電導線材の安定化層間が電気的に導通されて構成された超電導コイルであって、前記超電導線材は、前述した超電導線材であることを特徴とする。
【００１２】
前記超電導線材の幅方向端部における安定化層の電気抵抗は、超電導コイルの径方向における電気抵抗から超電導線材間の接触部における電気抵抗を差し引いたものであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の超電導線材によれば、常電導転移発生時に超電導線材の損傷を抑制しつつ、超電導線材間の結合を抑えて超電導特性を良好に発揮することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（ａ）は実施形態における超電導コイルとしてのシングルパンケーキコイルを示す斜視図、（ｂ）は超電導コイルの一部を示す断面図。
【図２】超電導線材を拡大して示す断面図。
【図３】超電導コイルとしてのシングルパンケーキコイルの電気的構成を示す等価回路。
【図４】２つの超電導線材の超電導層側の面同士を重ね合せて接触部を形成した状態を示す説明図。
【図５】２つの超電導線材の超電導層側の面とその反対側の面とを重ね合せて接触部を形成した状態を示す説明図。
【図６】比較例１等における通電時間（秒）とコイルの中心磁場（Ｔ）との関係を示すグラフ。
【図７】実施例１〜３等における通電時間（秒）とコイルの中心磁場（Ｔ）との関係を示すグラフ。
【図８】実施例４〜６等における通電時間（秒）とコイルの中心磁場（Ｔ）との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図１及び図２に基づいて詳細に説明する。
図２に示すように、本実施形態の超電導線材１１は、基板１２上に超電導層１４等の複数の層を積層してテープ状に形成されている。すなわち、基板１２上には電気絶縁性の中間層１３を介して希土類系酸化物の超電導体による超電導層１４が形成されている。その超電導層１４上には保護層１５が形成され、該保護層１５上には安定化層１６が超電導線材１１の外周部を被覆するように形成されている。
【００１６】
前記基板１２は、ニッケル合金（ハステロイ）、銀、銀合金等の金属により形成される。中間層１３は、ガドリニウム・ジルコニウム酸化物（Ｇｄ・Ｚｒ酸化物）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、イットリウム安定化ジルコニウム（ＹＳＺ）、バリウム・ジルコニウム酸化物（Ｂａ・Ｚｒ酸化物）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）等の化合物により形成される。
【００１７】
超電導層１４は、希土類系酸化物超電導体のＣＶＤ法（化学蒸着法）により形成される。希土類元素としては、ランタン（Ｌａ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、イットリウム（Ｙ）、イッテルビウム（Ｙｂ）等が挙げられる。希土類系酸化物としては、ＲＥ・Ｂａ・Ｃｕ・Ｏ等が挙げられる。前記ＲＥは希土類元素を表す。この超電導層１４として具体的には、イットリウム・バリウム・銅酸化物（Ｙ・Ｂａ・Ｃｕ酸化物）、ランタン・バリウム・銅酸化物（Ｌａ・Ｂａ・Ｃｕ酸化物）等が挙げられる。
【００１８】
保護層１５は、銀等の金属のスパッタリング等により形成される。安定化層１６は、銅等の金属のメッキ等により形成される。超電導層１４上に保護層１５や安定化層１６を形成することにより、超電導層１４を保護できるとともに、過電流を超電導層１４から保護層１５や安定化層１６に流すことができる。前記超電導線材１１の幅は、実用的な観点から１〜１２ｍｍ程度が好ましい。
【００１９】
前記超電導線材１１の幅方向（ｘ方向）の端部（両端部）における安定化層１６ａの電気抵抗は、それ以外の側部における安定化層１６ｂの電気抵抗よりも高くなるように設定される。
【００２０】
図１（ｂ）に示すように、該超電導線材１１を用いて超電導コイル２０を作製する場合には、超電導線材１１間の接触部１７を電気的に絶縁することなく、超電導線材１１を巻回して製造し、無絶縁コイルとする。このような無絶縁コイルは、常電導転移の発生時に超電導線材１１間すなわち安定化層１６間に電流が流れて発熱が抑えられ、超電導コイル２０の損傷を抑制することができる。
【００２１】
しかしながら、無絶縁コイルでは通電時において誘導電圧が発生したとき安定化層１６間に電流が流れることから、超電導線材１１間に結合が生じて超電導コイル２０の特性が発揮できなくなる。すなわち、超電導コイル２０に通電して励磁したときコイル電流の変化によって誘導電圧が発生し、超電導コイル２０の中心磁場の立ち上がりが遅れ、所定磁場に到達するまでに時間を要し、言い換えれば励磁速度を増大させることができなくなる。
【００２２】
このような欠点を解消するために、前述のように超電導線材１１の幅方向端部における安定化層１６ａの電気抵抗は、それ以外の側部（接触部１７側の部分）における安定化層１６ｂの電気抵抗よりも高くなるように設定される。このように構成すれば、超電導線材１１の安定化層１６間に流れる電流を抑えることができ、前記の弊害を抑制することができる。
【００２３】
超電導線材１１の幅方向端部における安定化層１６ａの電気抵抗を、それ以外の側部における安定化層１６ｂの電気抵抗よりも高く設定する方法としては、例えば当該安定化層１６ａの厚さを変更する方法と、安定化層１６ａの材質を変更する方法とがある。
【００２４】
前者の方法は、安定化層１６ａの厚さを、安定化層１６ｂの厚さよりも薄く形成するものである。安定化層１６ａの厚さを薄くすることにより、安定化層１６ａの電気抵抗を高めることができ、そこを流れる電流を抑制することができる。安定化層１６ａの厚さを調整することにより、安定化層１６ａの電気抵抗を所望の値に変化させることができる。
【００２５】
後者の方法は、安定化層１６ａを銅よりも電気抵抗率の高い材料で形成し、安定化層１６ｂを銅で形成するものである。前記銅よりも電気抵抗率の高い材料としては、例えばスズ・ビスマス合金、銅とスズ・ビスマス合金との混合物、ステンレス鋼、鉛・スズ合金又は銅・ニッケル・クロム合金が好ましい。この場合にも、幅方向端部における安定化層１６ａの電気抵抗を高めることができ、そこを流れる電流を抑えることができる。安定化層１６ａの電気抵抗は、前記材料の中から所望の材料を選択することにより調整することができる。
【００２６】
前記安定化層１６ａの電気抵抗率は、１×１０−５Ω・ｃｍ〜１×１０−３Ω・ｃｍであることが好ましい。本実施形態の超電導線材１１において、幅方向端部に流すことができる電流は、超電導コイル２０の使用条件によって変わるが、７７Ｋでは４０Ａ程度、３０Ｋでは２００Ａ程度であるとともに、銅の電気抵抗率は７７Ｋで０．２５×１０−８Ω・ｍである。このため、安定化層１６ａの厚さが５〜２０μｍのときには、安定化層１６ａの電気抵抗率はほぼ１×１０−５Ω・ｃｍとなる。
【００２７】
一方、超電導層１４が希土類系酸化物の超電導体で形成された超電導線材１１であって、使用温度が９０Ｋ以下の場合には、１×１０−７Ω・ｃｍ程度である。また、安定化層１６を超電導線材１１の外周部に被覆するためには、安定化層１６の厚さを少なくとも０．５μｍにする必要がある。そのため、安定化層１６ａの電気抵抗率の上限はほぼ１×１０−３Ω・ｃｍとなる。従って、安定化層１６ａの電気抵抗率は、１×１０−５Ω・ｃｍ〜１×１０−３Ω・ｃｍの範囲が好ましい。
【００２８】
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、超電導コイル２０としてのシングルパンケーキコイルは、前記超電導線材１１がコイル状（渦巻き状）に巻回されて形成され、隣り合う超電導線材１１の安定化層１６間が電気的に導通されて構成されている。超電導線材１１の両端部には、通電用の電極２１，２２が接続されている。この超電導コイル２０においては、超電導線材１１の幅方向端部における安定化層１６ａの電気抵抗は、それ以外の側部における安定化層１６ｂの電気抵抗よりも高く設定されていることから、安定化層１６が超電導線材１１の外周部全体に均一に形成されている場合に比べ、超電導コイル２０の径方向の電気抵抗を高くすることができる。
【００２９】
図１（ｂ）の矢印に示すように、超電導線材１１の超電導層１４を流れない電流は、超電導線材１１間の接触部１７で隣接する超電導線材１１の超電導層１４が形成されていない側へ流れ、この電流は基板１２や中間層１３を流れることはできないため、安定化層１６ｂを通って超電導線材１１の幅方向端部へ流れ込む。その電流は、超電導線材１１の幅方向端部の安定化層１６ａを経て超電導線材１１の超電導層１４のある側へ到達し、さらに電流は接触部１７を介して隣りの超電導線材１１へ流れていく。前記接触部１７は超電導線材１１の幅全体にわたっていることから電気抵抗の制御が難しいが、超電導線材１１の幅方向端部の安定化層１６ａは超電導線材１１の幅方向の一部であって断面積が小さいため電気抵抗の制御が容易である。具体的には、安定化層１６ａの厚さや材質を変更することにより、超電導コイル２０の径方向の電気抵抗を制御することができる。
【００３０】
なお、保護層１５にも前記電流が流れるため安定化層１６に代えて保護層１５の電気抵抗を制御することも考えられるが、安定化層１６は保護層１５よりも厚く形成されるとともに、超電導線材１１の外周部全体に形成されることから、安定化層１６の方が保護層１５よりも電気抵抗の制御を容易に行うことができる。
【００３１】
前記超電導線材１１の幅方向端部における安定化層１６ａの電気抵抗は、超電導コイル２０の径方向における電気抵抗から超電導線材１１間の接触部１７における電気抵抗を差し引いたものである。従って、前記接触部１７における電気抵抗に対する安定化層１６ａの電気抵抗の割合を決定することができ、その割合を基準として安定化層１６ａの電気抵抗の制御を容易に行うことができる。
【００３２】
次に、本実施形態の超電導線材１１及び超電導コイル２０につき作用を説明する。
さて、超電導コイル２０に常電導転移が生じたとき、電流は接触部１７において隣接する超電導線材１１の安定化層１６へ流れ込む。このため、超電導コイル２０を構成する超電導線材１１は局部的に発熱する事態が回避され、超電導線材１１の損傷が抑えられる。
【００３３】
図１（ｂ）に示すように、超電導コイル２０に通電して誘導電圧が発生したときには、超電導層１４を流れない電流が超電導線材１１間の接触部１７で隣接する超電導線材１１の超電導層１４が形成されていない側へ流れ、その電流は安定化層１６ｂを通って超電導線材１１の幅方向端部へ流れ込む。その電流は、超電導線材１１の幅方向端部の安定化層１６ａを経て超電導線材１１の超電導層１４のある側へ到達し、さらに電流は接触部１７を介して隣りの超電導線材１１へと流れる。
【００３４】
このとき、本実施形態の超電導線材１１では、その幅方向端部における安定化層１６ａの電気抵抗がそれ以外の側部の安定化層１６ｂの電気抵抗より高く形成されている。このため、超電導線材１１内の安定化層１６ａの側部を通って流れる電流が抑制される。すなわち、隣接する超電導線材１１へ流れる電流が減少し、その結果隣接する超電導線材１１間の接触部１７における結合が抑えられ、超電導コイル２０の超電導特性が維持される。
【００３５】
以上詳述した実施形態によって得られる効果を以下にまとめて記載する。
（１）この実施形態の超電導線材１１では、その幅方向端部における安定化層１６ａの電気抵抗を、それ以外の側部における安定化層１６ｂの電気抵抗よりも高く設定した。このため、超電導コイル２０において、その幅方向端部の安定化層１６ａを流れる電流を制限することができ、超電導線材１１間の結合を防止することができる。その結果、超電導線材１１は発熱が抑えられ、超電導特性の低下を回避することができる。
【００３６】
従って、この実施形態の超電導線材１１によれば、常電導転移発生時に超電導線材１１の損傷を抑制しつつ、超電導線材１１間の結合を抑えて超電導特性を良好に発揮することができる。
【００３７】
（２）前記幅方向端部における安定化層１６ａの厚さを、それ以外の側部の厚さよりも薄く形成して電気抵抗を高くした。このため、幅方向端部における安定化層１６ａの厚さのみを変更するだけで、超電導線材１１の超電導特性を簡単に保持することができる。
【００３８】
（３）前記幅方向端部における安定化層１６ａを銅よりも電気抵抗率の高い材料で形成し、それ以外の側部の安定化層１６ｂを銅で形成した。そのため、幅方向端部における安定化層１６ａの材質を変更することにより、超電導線材１１の超電導特性を容易に維持することができる。
【００３９】
（４）前記銅よりも電気抵抗率の高い材料は、スズ・ビスマス合金、銅とスズ・ビスマス合金との混合物、ステンレス鋼、鉛・スズ合金又は銅・ニッケル・クロム合金である。この場合には、幅方向端部における安定化層１６ａの材質を選択して使用することにより、安定化層１６ａの電気抵抗を調整することができる。
【００４０】
（５）前記幅方向端部における安定化層１６ａの電気抵抗率は、１×１０−５Ω・ｃｍ〜１×１０−３Ω・ｃｍである。このため、実用に供される超電導線材１１について、常電導転移発生時における損傷を抑制できるとともに、超電導特性を有効に発現することができる。
【００４１】
（６）超電導コイル２０は、前記超電導線材１１がコイル状に巻回されて形成され、隣り合う超電導線材１１の安定化層１６間が電気的に導通されて構成されている。そのため、常電導転移発生時には超電導線材１１間に電流が流れ、超電導線材１１の損傷を抑制できるとともに、超電導線材１１の幅方向端部を流れる電流を抑え、超電導線材１１間の結合を抑制し、超電導特性を良好に発揮することができる。
【００４２】
（７）前記安定化層１６ａの電気抵抗は、超電導コイル２０の径方向における電気抵抗から超電導線材１１間の接触部１７における電気抵抗を差し引いたものである。このため、超電導線材１１の幅が一定範囲内であれば、幅方向端部における安定化層１６ａの電気抵抗を超電導線材１１の接触部１７における電気抵抗に基づいて設定することができる。
【実施例】
【００４３】
以下に、参考例、実施例及び比較例を挙げて前記実施形態をさらに具体的に説明する。
（参考例１〜５）
図４に示すように、下記に示す超電導線材１１を一対使用し、各超電導線材１１の超電導層１４側の面を重ねてハンダ付けし、第１の接触部１７ａとした。図５に示すように、下記に示す超電導線材１１を一対使用し、一方の超電導線材１１の超電導層１４側の面と他方の超電導線材１１の超電導層１４と反対側の面とを重ねてハンダ付けし、第２の接触部１７ｂとした。各超電導線材１１の幅は４ｍｍであり、第１の接触部１７ａ及び第２の接触部１７ｂの長さは各々２０ｃｍである。また、各超電導線材１１の端部には電極２１、２２を接続した。
【００４４】
（超電導線材）
超電導線材１１の基板１２として、ニッケル合金（ハステロイ）により厚さ５０μｍのものを用いた。その基板１２上には、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）により厚さ８０ｎｍの中間層１３を形成した。中間層１３上には、イットリウム・バリウム・銅酸化物（Ｙ・Ｂａ・Ｃｕ酸化物）により厚さ１．２μｍの超電導層１４を形成した。超電導層１４上には、銀（Ａｇ）により厚さ８μｍの保護層１５を形成した。保護層１５上には、表１の参考例１〜５に示す材質及び厚さの安定化層１６を、超電導線材１１の外周部を覆うように形成した。
【００４５】
【表１】
2017010832.tif 000003
そして、参考例１〜５の超電導線材１１について、液体窒素の温度（７７Ｋ）で第１の接触部１７ａと第２の接触部１７ｂの電気抵抗をそれぞれ直流四端子法にて測定した。得られた第１の接触部１７ａの電気抵抗と第２の接触部１７ｂの電気抵抗との差から、超電導線材１１の幅方向端部の電気抵抗（μΩ）を求め、その値から第１の接触部１７ａ又は第２の接触部１７ｂの単位長さ当たりの電気抵抗率（μΩ・ｃｍ）を求めた。それらの結果を表１に併せて示した。
【００４６】
表１に示したように、安定化層１６の材質が銅（Ｃｕ）である参考例１及び２の場合には、厚さの薄い参考例２が参考例１よりも電気抵抗率が高くなった。安定化層１６の材質が銅とスズ・ビスマス合金（Ｓｎ・Ｂｉ）との混合物よりなる参考例３及び４の場合には、銅及びスズ・ビスマス合金の厚さの薄い参考例４の方が電気抵抗率が高くなった。さらに、スズ・ビスマス合金で厚さが１０μｍの参考例５の場合には、電気抵抗率が最も高い値を示した。
【００４７】
（比較例１〜３）
前記参考例１の超電導線材１１を常法に従ってコイル状に６０ターン巻回し、内径６０ｍｍ、外径７１ｍｍの超電導コイル２０としてのシングルパンケーキコイルを作製した。該シングルパンケーキコイルでは、安定化層１６全体が銅で均一に形成され、ターン間が電気的に導通されている。このシングルパンケーキコイルを液体窒素の温度に冷却し、５０Ａ／２秒の掃引速度で５０Ａまで通電し、その状態を保持した。そして、通電時間（秒）とシングルパンケーキコイルの中心磁場（Ｔ）の変化をホール素子により測定した。その結果を図６に示した。
【００４８】
図６において、実線は比較例１を示し、破線は等価回路を用いてシングルパンケーキコイルのターン間の接触抵抗（径方向の電気抵抗率）を１００μΩ・ｃｍとしたとき（比較例２）の中心磁場の変化を示したものである。また、一点鎖線は、シングルパンケーキコイルのターン間を電気的に絶縁した場合（比較例３）における中心磁場の変化を示したものである。
【００４９】
ここで、前記等価回路について説明する。図３に示すように、この等価回路においては、安定化層１６における電気抵抗（Ｒ２）と超電導線材１１の通電特性に由来する電気抵抗（Ｒ３）とが並列接続されている。その並列接続に対して超電導コイル２０の自己インダクタンス（Ｌ）が直列接続されている。さらに、それらに対して超電導線材１１の径方向の電気抵抗（Ｒ１）が並列接続されている。
【００５０】
そして、入力電流（Ｉ０）は自己インダクタンス（Ｌ）へ流れる電流（Ｉ１）と、電気抵抗（Ｒ１）へ流れる電流（Ｉ２）とに分岐される。前記電流（Ｉ１）は、さらに電気抵抗（Ｒ３）を流れる電流（Ｉ３）と電気抵抗（Ｒ２）を流れる電流（Ｉ４）とに分岐される。
【００５１】
この等価回路においては、以下の関係式（１）〜（３）が成立する。
Ｌ（ｄＩ１／ｄｔ）＋Ｒ２×Ｉ４＝Ｒ１（Ｉ０−Ｉ１）  ・・・（１）
Ｒ２×Ｉ４＝ＶＣ×（Ｉ３／ＩＣ）ｎ  ・・・（２）
Ｉ４＋Ｉ３＝Ｉ１  ・・・（３）
上記ＩＣは臨界電流、ＶＣは臨界電圧を表す。
【００５２】
但し、前記自己インダクタンス（Ｌ）の値は次式で算出される。
Ｌ＝（μｈＮ２／２π）ｌｏｇ（ｂ／ａ）
上記μは透磁率、ｈは超電導コイル２０の高さ、Ｎは超電導コイル２０の巻き数、ａは超電導コイル２０の内半径、ｂは超電導コイル２０の外半径を示す。
【００５３】
この図６の結果より、比較例１の場合には等価回路を用いた場合とほぼ同様の挙動を示したが、ターン間を絶縁した場合に比べると、中心磁場の変化が通電電流の変化に対して遅れた。すなわち、実施例１では、中心磁場が０．０５７Ｔに到達するまでに８秒程度要した。これは、シングルパンケーキコイルのターン間（超電導線材１１間）に電流が流れ、電気的な結合が生じているためと考えられる。
【００５４】
（実施例１〜３）
前記等価回路において、シングルパンケーキコイルのターン間の電気抵抗Ｒ１は、シングルパンケーキコイルの径方向の電気抵抗であり、超電導線材１１間の接触抵抗と超電導線材１１の幅方向端部の電気抵抗との和である。このため、実施例１では、超電導線材１１の幅方向端部以外の側部を前記参考例１の材質及び厚さとし、幅方向端部を参考例２の材質及び厚さとした。実施例２では、超電導線材１１の幅方向端部以外の側部を前記参考例１の材質及び厚さとし、幅方向端部を参考例４の材質及び厚さとした。また、実施例３では、超電導線材の幅方向端部以外の側部を前記参考例１の材質及び厚さとし、幅方向端部を参考例５の材質及び厚さとした。
【００５５】
各シングルパンケーキコイルを液体窒素の温度に冷却し、５０Ａ／２秒の掃引速度で５０Ａまで通電し、その状態を保持した。そして、通電時間（秒）とシングルパンケーキコイルの中心磁場（Ｔ）の変化をホール素子により測定した。その結果を図７に示した。
【００５６】
図７において、実線は比較例１、破線は実施例１、一点鎖線は実施例２及び二点鎖線は実施例３を示す。
この図７の結果より、シングルパンケーキコイルの幅方向端部の電気抵抗率が高くなるほど所定の中心磁場へ到達するまでの時間を短縮することができた。すなわち、比較例１より実施例１、実施例１より実施例２、実施例２より実施例３の方が所定の中心磁場へ到達するまでの時間が短縮された。
【００５７】
（実施例４〜６及び比較例４）
実施例４〜６では、前記実施例１〜３において、超電導線材１１の幅を１０ｍｍとした以外はそれぞれ実施例１〜３と同様に実施した。すなわち、実施例４では、超電導線材１１の幅方向端部以外の側部を前記参考例１の材質及び厚さとし、幅方向端部を参考例２の材質及び厚さとした。実施例５では、超電導線材１１の幅方向端部以外の側部を前記参考例１の材質及び厚さとし、幅方向端部を参考例４の材質及び厚さとした。また、実施例６では、超電導線材１１の幅方向端部以外の側部を前記参考例１の材質及び厚さとし、幅方向端部を参考例５の材質及び厚さとした。また、比較例４では、シングルパンケーキコイルのターン間を電気的に絶縁した。
【００５８】
各シングルパンケーキコイルを液体窒素の温度に冷却し、５０Ａ／２秒の掃引速度で１２５Ａまで通電し、その状態を保持した。そして、通電時間（秒）とシングルパンケーキコイルの中心磁場（Ｔ）の変化をホール素子により測定した。その結果を図８に示した。
【００５９】
図８において、実線は比較例１、破線は実施例４、一点鎖線は実施例５、二点鎖線は実施例６及び太線は比較例４を示す。
この図８の結果より、シングルパンケーキコイルの幅方向端部の電気抵抗が高くなるほど所定の中心磁場へ到達するまでの時間を短縮することができた。すなわち、比較例１より実施例４、実施例４より実施例５、実施例５より実施例６の方が所定の中心磁場へ到達するまでの時間が短縮された。
【００６０】
また、実施例４〜６の場合には、それぞれ実施例１〜３の場合に比べて所定の中心磁場へ到達するまでの時間が長くなった。これは、超電導線材１１の幅が４ｍｍから１０ｍｍまで２．５倍になったため、超電導線材１１間の接触抵抗は２．５分の１になり、径方向の電気抵抗Ｒ１が小さくなったからである。従って、実施例４〜６では、励磁速度が実施例１〜３より低下した。
【００６１】
なお、前記実施形態を次のように変更して具体化することも可能である。
・前記超電導線材１１の幅方向におけるいずれか一方の端部に位置する安定化層１６ａの電気抵抗のみを、それ以外の側部の安定化層１６ｂの電気抵抗より高くなるように設定してもよい。
【００６２】
・前記超電導線材１１の幅方向端部における安定化層１６ａの材質を銅よりも電気抵抗率の高い材料で形成し、かつその安定化層１６ａの厚さをそれ以外の側部の安定化層１６ｂの厚さより薄く形成してもよい。
【００６３】
・前記超電導線材１１の幅方向端部の安定化層１６ａの電気抵抗に加えて、幅方向端部の保護層１５の電気抵抗を、各々それ以外の側部の安定化層１６ｂ及び保護層１５の電気抵抗より高くなるように設定してもよい。
【００６４】
・前記超電導コイル２０は、ダブルパンケーキコイルやソレノイドコイルであってもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１１…超電導線材、１２…基板、１３…中間層、１４…超電導層、１５…保護層、１６…安定化層、１６ａ…幅方向端部における安定化層、１６ｂ…幅方向端部以外の側部における安定化層、１７…接触部、１７ａ…第１の接触部、１７ｂ…第２の接触部、２０…超電導コイル、ｘ…幅方向。
【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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