(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
テープ状の超電導線材を巻枠にその軸方向に２段となるように巻回して超電導コイルを形成する超電導コイルの巻線方法であって、
超電導線材の長さ方向の一側を、第１スプールに巻回した状態で保持させるとともに、前記超電導線材の長さ方向の他側を、前記第１スプールと所定間隔を隔てた位置で支持軸に回転可能に支持される第２スプールに巻回した状態で保持させ、かつ、これらのスプールの間に前記巻枠を回転可能な状態と回転不能な状態とに切替え可能に配設する工程と、
前記巻枠を回転不能に固定するとともに、前記第２スプールを巻枠に対して軸方向に移動させつつ前記巻枠の軸心を中心に所定方向に公転させて、当該第２スプールの超電導線材を前記巻枠にその軸方向に１回転当り１ピッチずれるような螺旋状に１回転分だけ巻回する工程と、
前記超電導線材が螺旋状に巻回された巻枠と前記第２スプールとを、両者の相対位置関係を固定した状態で前記巻枠の軸心を中心に前記所定方向に一体的に回転させて、前記第１スプールの超電導線材を前記巻枠の軸方向の一方領域に同心円状に巻回する工程と、
前記巻枠の一方領域への超電導線材の巻回動作が完了した後に、前記第２スプールを前記支持軸に支持させたまま公転不能に固定するとともに、前記巻枠を前記所定方向と反対方向に回転させて、前記第２スプールの超電導線材を前記巻枠の軸方向の他方領域に同心円状に巻回する工程とを備えたことを特徴とする超電導コイルの巻線方法。
【請求項２】
前記第２スプールに設けられる張力付与装置によって、前記第２スプールから前記巻枠に供給される超電導線材に、その供給方向と反対方向に負荷を加えることで張力を付与することを特徴とする請求項１に記載の超電導コイルの巻線方法。
【請求項３】
前記巻枠に超電導線材を螺旋状に巻回した後、前記巻枠の軸方向の一方領域に超電導線材を同心円状に巻回する前に、当該巻枠の他方領域に、超電導線材を仮固定するための円筒状のスペーサを取り付け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の巻線方法。
【請求項４】
前記第２スプールには、当該第２スプールを含む回転体の重心を前記巻枠の軸心上に位置させるためのカウンターウェイトが設けられてい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の巻線方法。
【請求項５】
前記第１スプールおよび前記巻枠を連結するように両者間に延びる超電導線材が、当該巻枠の軸心を中心に公転する第２スプールに対して非接触となるように、前記超電導線材にその長さ方向に沿う軸回りの捻りを加えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の超電導コイルの巻線方法。
【請求項６】
前記超電導線材は、酸化物超電導線材であ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の巻線方法。
【請求項７】
テープ状の超電導線材を巻枠にその軸方向に２段となるように巻回して超電導コイルを形成するように構成された超電導コイルの巻線機であって、
超電導線材の長さ方向の一側を巻回した状態で保持する第１スプールと、この第１スプールと所定間隔を隔てて設けられて、前記超電導線材の長さ方向の他側を巻回した状態で保持する第２スプールと、この第２スプールを回転可能に支持する第１支持軸と、前記巻枠を前記第１スプールおよび前記第２スプールの間の位置で回転可能な状態と回転不能な状態とに切替え可能に支持する第２支持軸と、前記巻枠および前記第２スプールを両者の相対位置関係を固定可能に連結する連結手段と、前記巻枠を回転駆動する一方、前記第２スプールを、前記第２支持軸を中心に公転させる駆動機構とを備え、
前記駆動機構は、
前記巻枠を回転不能に固定するとともに、前記第２スプールを巻枠に対して軸方向に移動させつつ前記第２支持軸を中心に所定方向に公転させて、当該第２スプールの超電導線材を前記巻枠にその軸方向に１回転当り１ピッチずれるような螺旋状に１回転分だけ巻回するとともに、
前記超電導線材が螺旋状に巻回された巻枠と前記第２スプールとを、両者の相対位置関係を固定した状態で前記第２支持軸を中心に前記所定方向に一体的に回転させて、前記第１スプールの超電導線材を前記巻枠の軸方向の一方領域に同心円状に巻回し、
さらに、前記巻枠の一方領域に超電導線材を巻回した状態で、前記第２スプールを前記第１支持軸に支持させたまま公転不能に固定するとともに、前記巻枠を前記所定方向と反対方向に回転させて、前記第２スプールの超電導線材を前記巻枠の軸方向の他方領域に同心円状に巻回するように構成されていることを特徴とする超電導コイルの巻線機。
【請求項８】
前記第２スプールに設けられ、前記第２スプールから前記巻枠に供給される超電導線材に、その供給方向と反対方向に負荷を加えることで張力を付与する張力付与装置を備えることを特徴とする請求項７に記載の超電導コイルの巻線機。
【請求項９】
前記巻枠に螺旋状に巻回された超電導線材のうち、前記巻枠の軸方向の他方領域に配される超電導線材の外周面に密接するように配設され、前記超電導線材を仮固定する円筒状のスペーサを備えることを特徴とする請求項７または８に記載の超電導コイルの巻線機。
【請求項１０】
前記第２スプールに設けられ、当該第２スプールを含む回転体の重心を前記巻枠の軸心上に位置させるカウンターウェイトを備えることを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載の超電導コイルの巻線機。
【請求項１１】
前記第１スプールおよび前記巻枠を連結するように両者間に延びる超電導線材が、当該巻枠の軸心を中心に公転する第２スプールに対して非接触となるように、前記超電導線材に長さ方向の捻りを加える捻り付与機構を備えることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか一項に記載の超電導コイルの巻線機。
【請求項１２】
前記超電導線材は、酸化物超電導線材であることを特徴とする請求項７〜１１のいずれか一項に記載の超電導コイルの巻線機。
【請求項１３】
請求項７〜１２のいずれか一項に記載の超電導コイルの巻線機を用いて、請求項１〜６のいずれか一項に記載の超電導コイルの巻線方法によって形成されることを特徴とする超電導コイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導コイルの巻線方法、超電導コイルの巻線機およびそれらにより形成される超電導コイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、テープ状の超電導線材を巻枠に同心円状に巻回して構成される超電導コイルが知られている。例えば、特許文献１には、上記のような超電導コイルを形成するための巻線機が開示されている。この巻線機は、超電導線材を保持する線材送り出し機構と、回転駆動する巻取り円板（巻枠）とを備えており、巻取り円板を回転させることで線材送り出し機構の線材を巻取り円板に巻回するように構成されている。なお、特許文献１には、線材送り出し機構の詳細な構成が開示されていないが、一般には、超電導線材が巻回された供給スプールと、この供給スプールを回転可能に軸支する支持軸とにより構成されている。
【特許文献１】特開平５−２３４７４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一方、従来から、テープ状の超電導線材を巻枠にその軸方向に２段となるように巻回して構成される、いわゆるダブルパンケーキ型の超電導コイル（以下、ダブルパンケーキコイル）が知られている。詳細には、ダブルパンケーキコイルは、超電導線材の長さ方向の一側を巻枠の軸方向の一方領域に同心円状に巻回し、超電導線材の長さ方向の他側を巻枠の軸方向の他方領域に同心円状に巻回することにより構成されており、巻枠に巻回された超電導線材の両端が当該コイルの外径側に露出している。このため、超電導線材を巻枠に１段となるように巻回した、いわゆるシングルパンケーキコイルを軸方向に２つ重ねて接続することで形成される超電導コイルの場合と異なり、コイルの内径側での接続を必要としない。従って、ダブルパンケーキコイルでは、コイルの内径側の空間を有効に利用することができるという利点がある。
【０００４】
そして、このようなダブルパンケーキコイルを、上記特許文献１に記載されている巻線機を用いて形成しようとした場合には、例えば以下のような方法が考えられる。すなわち、線材送り出し機構および巻取り円板に加えて、巻取り円板との相対位置関係を例えば連結棒等で固定された状態で、巻取り円板の軸心回りに当該巻取り円板と一体的に回転する仮巻スプールをさらに設け、超電導線材の長さ方向の一側を線材送り出し機構の供給スプールに巻回するとともに、超電導線材の長さ方向の他側を仮巻スプールに巻回する。そして、線材送り出し機構の供給スプールから超電導線材を繰り出して巻取り円板の軸方向の一方領域に巻回した後、供給スプールを支持軸から取り外し、当該支持軸に仮巻スプールを架け替えて、仮巻スプールから超電導線材を繰り出して巻取り円板の軸方向の他方領域に巻回する。
【０００５】
しかしながら、上記ダブルパンケーキコイルの巻線方法では、仮巻スプールを支持軸に架け替える作業時に、超電導線材が歪む虞があり、この場合、コイルの特性が悪くなるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、テープ状の超電導線材を歪ませることなく巻枠に巻回することが可能な超電導コイルの巻線方法および超電導コイルの巻線機を提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は、テープ状の超電導線材を歪ませることなく巻枠に巻回することで、良好な特性を有する超電導コイルを提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の超電導コイルの巻線方法は、テープ状の超電導線材を巻枠にその軸方向に２段となるように巻回して超電導コイルを形成する超電導コイルの巻線方法であって、超電導線材の長さ方向の一側を、第１スプールに巻回した状態で保持させるとともに、前記超電導線材の長さ方向の他側を、前記第１スプールと所定間隔を隔てた位置で支持軸に回転可能に支持される第２スプールに巻回した状態で保持させ、かつ、これらのスプールの間に前記巻枠を回転可能な状態と回転不能な状態とに切替え可能に配設する工程と、前記巻枠を回転不能に固定するとともに、前記第２スプールを巻枠に対して軸方向に移動させつつ前記巻枠の軸心を中心に所定方向に公転させて、当該第２スプールの超電導線材を前記巻枠にその軸方向に１回転当り１ピッチずれるような螺旋状に１回転分だけ巻回する工程と、前記超電導線材が螺旋状に巻回された巻枠と前記第２スプールとを、両者の相対位置関係を固定した状態で前記巻枠の軸心を中心に前記所定方向に一体的に回転させて、前記第１スプールの超電導線材を前記巻枠の軸方向の一方領域に同心円状に巻回する工程と、前記巻枠の一方領域への超電導線材の巻回動作が完了した後に、前記第２スプールを前記支持軸に支持させたまま公転不能に固定するとともに、前記巻枠を前記所定方向と反対方向に回転させて、前記第２スプールの超電導線材を前記巻枠の軸方向の他方領域に同心円状に巻回する工程とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
この請求項１に記載の超電導コイルの巻線方法では、上記のように、巻枠の一方領域に第１スプールの超電導線材を巻回した後、第２スプールを支持軸に支持させたまま公転不能に固定し、その状態で巻枠を所定方向と反対方向に回転させることによって、第２スプールの超電導線材を巻枠の他方領域に巻回するようにしたので、例えば、シングルパンケーキコイルを形成するための巻線機を利用してダブルパンケーキコイルを形成する場合と異なり、第２スプールの架け替え作業を行わない。これにより、超電導線材を歪ませることなく当該線材を巻枠に巻回することができる。
【００１０】
上記請求項１に記載の超電導コイルの巻線方法において、好ましくは、前記第２スプールに設けられる張力付与装置によって、前記第２スプールから前記巻枠に供給される超電導線材に、その供給方向と反対方向に負荷を加えることで張力を付与する（請求項２）。
【００１１】
このようにすれば、第２スプールを支持軸に支持させたまま公転不能に固定した状態で巻枠を回転させることによって第２スプールの超電導線材を巻枠に巻回する場合でも、超電導線材に適正な張力を付与しながら当該超電導線材を巻枠に巻回することが可能となる。なお、これにより、超電導線材を巻枠に弛みなく巻回することができるので、極低温下で超電導線材が微小変位するのを抑えることができ、その結果、クエンチの発生を抑制することができるという効果を奏する。
【００１２】
上記請求項１または２に記載の超電導コイルの巻線方法において、好ましくは、前記巻枠に超電導線材を螺旋状に巻回した後、前記巻枠の軸方向の一方領域に超電導線材を同心円状に巻回する前に、当該巻枠の他方領域に、超電導線材を仮固定するための円筒状のスペーサを取り付ける（請求項３）。
【００１３】
このように、巻枠の他方領域にスペーサを取り付けることによって、巻枠の一方領域に超電導線材を巻回する際に、巻枠の回転に伴って当該巻枠の他方領域の超電導線材が不意に移動するのを防ぐことができる。また、巻枠の他方領域に取り付けたスペーサの軸方向の端面が、巻枠の一方領域に超電導線材を巻回する際に、当該線材の幅方向のガイドとして機能するようになるので、超電導線材を巻枠の一方領域に軸方向にぶれることなく同心円状に巻回することができる。
【００１４】
上記請求項１〜３のいずれか一項に記載の超電導コイルの巻線方法において、好ましくは、前記第２スプールには、当該第２スプールを含む回転体の重心を前記巻枠の軸心上に位置させるためのカウンターウェイトが設けられている（請求項４）。
【００１５】
このように、第２スプールにカウンターウェイトを設けて、第２スプールを含む回転体の重心を公転軸上に位置させることによって、第２スプールの公転動作を安定させることができるので、第２スプールの超電導線材を巻枠に正確に巻回することができる。
【００１６】
上記請求項１〜４のいずれか一項に記載の超電導コイルの巻線方法において、前記第１スプールおよび前記巻枠を連結するように両者間に延びる超電導線材が、当該巻枠の軸心を中心に公転する第２スプールに対して非接触となるように、前記超電導線材にその長さ方向に沿う軸回りの捻りを加えるようにしてもよい（請求項５）。
【００１７】
このように、第１スプールから巻枠に向けて延びる超電導線材に、第２スプールに対して非接触となるような適度な捻りを加えれば、上記超電導線材が第２スプールの公転動作の妨げとならないので、第２スプールの超電導線材の巻枠への巻回動作をスムーズに行うことができるようになる。
【００１８】
上記請求項１〜５のいずれか一項に記載の超電導コイルの巻線方法において、前記超電導線材は、酸化物超電導線材であってもよい（請求項６）。
【００１９】
例えばＮｂＴｉ等からなる超電導線材と比べて、歪みにより特性劣化しやすい酸化物超電導線材を用いる場合でも、巻枠への巻回時に特性劣化が発生するのを十分に防ぐことができる。
【００２０】
また、本発明の請求項７に記載の超電導コイルの巻線機は、テープ状の超電導線材を巻枠にその軸方向に２段となるように巻回して超電導コイルを形成するように構成された超電導コイルの巻線機であって、超電導線材の長さ方向の一側を巻回した状態で保持する第１スプールと、この第１スプールと所定間隔を隔てて設けられて、前記超電導線材の長さ方向の他側を巻回した状態で保持する第２スプールと、この第２スプールを回転可能に支持する第１支持軸と、前記巻枠を前記第１スプールおよび前記第２スプールの間の位置で回転可能な状態と回転不能な状態とに切替え可能に支持する第２支持軸と、前記巻枠および前記第２スプールを両者の相対位置関係を固定可能に連結する連結手段と、前記巻枠を回転駆動する一方、前記第２スプールを、前記第２支持軸を中心に公転させる駆動機構とを備え、前記駆動機構は、前記巻枠を回転不能に固定するとともに、前記第２スプールを巻枠に対して軸方向に移動させつつ前記第２支持軸を中心に所定方向に公転させて、当該第２スプールの超電導線材を前記巻枠にその軸方向に１回転当り１ピッチずれるような螺旋状に１回転分だけ巻回するとともに、前記超電導線材が螺旋状に巻回された巻枠と前記第２スプールとを、両者の相対位置関係を固定した状態で前記第２支持軸を中心に前記所定方向に一体的に回転させて、前記第１スプールの超電導線材を前記巻枠の軸方向の一方領域に同心円状に巻回し、さらに、前記巻枠の一方領域に超電導線材を巻回した状態で、前記第２スプールを前記第１支持軸に支持させたまま公転不能に固定するとともに、前記巻枠を前記所定方向と反対方向に回転させて、前記第２スプールの超電導線材を前記巻枠の軸方向の他方領域に同心円状に巻回するように構成されていることを特徴とする。
【００２１】
この請求項７に記載の超電導コイルの巻線機では、上記のように、巻枠の一方領域に第１スプールの超電導線材を巻回した後、第２スプールを支持軸に支持させたまま公転不能に固定し、その状態で巻枠を所定方向と反対方向に回転させることによって、第２スプールの超電導線材を巻枠の他方領域に巻回するように構成したので、例えば、シングルパンケーキコイルを形成するための巻線機を利用してダブルパンケーキコイルを形成する場合と異なり、第２スプールの架け替え作業を行う必要がない。これにより、超電導線材を歪ませることなく当該線材を巻枠に巻回することができる。
【００２２】
上記請求項７に記載の超電導コイルの巻線機において、好ましくは、前記第２スプールに設けられ、前記第２スプールから前記巻枠に供給される超電導線材に、その供給方向と反対方向に負荷を加えることで張力を付与する張力付与装置を備えている（請求項８）。
【００２３】
このように構成すれば、第２スプールを支持軸に支持させたまま公転不能に固定した状態で巻枠を回転させることによって第２スプールの超電導線材を巻枠に巻回する場合でも、超電導線材に適正な張力を付与しながら当該超電導線材を巻枠に巻回することが可能となる。なお、これにより、超電導線材を巻枠に弛みなく巻回することができるので、極低温下で超電導線材が微小変位するのを抑えることができ、その結果、クエンチの発生を抑制することができるという効果を奏する。
【００２４】
上記請求項７または８に記載の超電導コイルの巻線機において、好ましくは、前記巻枠に螺旋状に巻回された超電導線材のうち、前記巻枠の軸方向の他方領域に配される超電導線材の外周面に密接するように配設され、前記超電導線材を仮固定する円筒状のスペーサを備えている（請求項９）。
【００２５】
このように、巻枠の他方領域にスペーサを取り付けることによって、巻枠の一方領域に超電導線材を巻回する際に、巻枠の回転に伴って当該巻枠の他方領域の超電導線材が不意に移動するのを防ぐことができる。また、巻枠の他方領域に取り付けたスペーサの軸方向の端面が、巻枠の一方領域に超電導線材を巻回する際に、当該線材の幅方向のガイドとして機能するようになるので、超電導線材を巻枠の一方領域に軸方向にぶれることなく同心円状に巻回することができる。
【００２６】
上記請求項７〜９のいずれか一項に記載の超電導コイルの巻線機において、好ましくは、前記第２スプールに設けられ、当該第２スプールを含む回転体の重心を前記巻枠の軸心上に位置させるカウンターウェイトを備えている（請求項１０）。
【００２７】
このように、第２スプールにカウンターウェイトを設けて、第２スプールを含む回転体の重心を公転軸上に位置させることによって、第２スプールの公転動作を安定させることができるので、第２スプールの超電導線材を巻枠に正確に巻回することができる。
【００２８】
上記請求項７〜１０のいずれか一項に記載の超電導コイルの巻線機において、前記第１スプールおよび前記巻枠を連結するように両者間に延びる超電導線材が、当該巻枠の軸心を中心に公転する第２スプールに対して非接触となるように、前記超電導線材に長さ方向の捻りを加える捻り付与機構を備えていてもよい（請求項１１）。
【００２９】
このように、第１スプールから巻枠に向けて延びる超電導線材に、第２スプールに対して非接触となるような適度な捻りを加えるように構成すれば、上記超電導線材が第２スプールの公転動作の妨げとならないので、第２スプールの超電導線材の巻枠への巻回動作をスムーズに行うことができるようになる。
【００３０】
上記請求項７〜１１のいずれか一項に記載の超電導コイルの巻線機において、前記超電導線材は、酸化物超電導線材であってもよい（請求項１２）。
【００３１】
例えばＮｂＴｉ等からなる超電導線材と比べて、歪みにより特性劣化しやすい酸化物超電導線材を用いる場合でも、巻枠への巻回時に特性劣化が発生するのを十分に防ぐことができる。
【００３２】
また、本発明の請求項１３に記載の超電導コイルは、請求項７〜１２のいずれか一項に記載の超電導コイルの巻線機を用いて、請求項１〜６のいずれか一項に記載の超電導コイルの巻線方法によって形成されることを特徴とする。
【００３３】
この請求項１３に記載の超電導コイルは、超電導線材を歪ませることなく当該線材を巻枠に巻回することが可能な装置および方法によって形成されているため、良好な特性を有している。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の請求項１に記載の超電導コイルの巻線方法および請求項７に記載の超電導コイルの巻線機によれば、巻枠の一方領域に第１スプールの超電導線材を巻回した後、第２スプールを支持軸に支持させたまま公転不能に固定し、その状態で巻枠を所定方向と反対方向に回転させることによって、第２スプールの超電導線材を巻枠の他方領域に巻回するようにしたので、例えば、シングルパンケーキコイルを形成するための巻線機を利用してダブルパンケーキコイルを形成する場合と異なり、第２スプールの架け替え作業を行わない。これにより、超電導線材を歪ませることなく当該線材を巻枠に巻回することができる。
【００３５】
また、本発明の請求項１３に記載の超電導コイルによれば、当該超電導コイルが、超電導線材を歪ませることなく当該線材を巻枠に巻回することが可能な装置および方法によって形成されているため、良好な特性を有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３７】
図１は、本発明の一実施形態による巻線機の全体構成を示した正面図であり、図２および図３は、図１に示した巻線機の平面図および左側面説明図である。また、図４は、図２に示した巻枠保持部の駆動軸とアームとの連結部分の拡大図であり、図５は、図４に示した駆動軸の溝部の説明図である。
【００３８】
本実施形態の巻線機は、ダブルパンケーキ型の超電導コイル（いわゆる、ダブルパンケーキコイル）を形成するためのものである。
【００３９】
まず、図１５を参照して、ダブルパンケーキ型の超電導コイル１１０の概略構成について説明する。
【００４０】
この超電導コイル１１０は、図１５に示すように、テープ状の酸化物超電導線材（以下、単に超電導線材１２と言う。）を巻枠１１１にその軸方向に２段となるように巻回して構成されている。より詳しくは、超電導線材１２の長さ方向の中央部から一端までの一側を、当該中央部を径方向内側の巻始め部分として、巻枠１１１の円筒状の軸部１１２の軸方向の一方領域１１２ａ（図１５では上半分領域）に径方向内側から外側へ上面視で時計回りに同心円状に巻回するとともに、超電導線材１２の長さ方向の中央部から他端までの他側を、当該中央部を径方向内側の巻始め部分として、軸部１１２の軸方向の他方領域１１２ｂ（図１５では下半分領域）に径方向内側から外側へ上面視で反時計回りに同心円状に巻回することにより構成されている。
【００４１】
また、図１５では示されていないが、巻始め部分である超電導線材１２の中央部は、軸部１１２にその軸方向に１回転当り１ピッチ（当該超電導線材１２の幅寸法）ずれるような螺旋状に１回転分だけ巻回されている。
【００４２】
次に、図１〜図５を参照して、本実施形態の巻線機の構成について説明する。
【００４３】
この巻線機は、図１〜図３に示すように、巻枠１１１に超電導線材１２を巻回する巻線部１０１と、この巻線部１０１を支持する基台１０２とにより構成されている。
【００４４】
巻線部１０１は、超電導線材１２を保持する線材供給スプール１と、絶縁テープ１３を保持する絶縁テープ供給スプール２と、巻枠１１１を保持する巻枠保持部３と、アーム１０により巻枠保持部３に連結される仮巻スプール４と、２つのガイドローラ５，６とを備えている。なお、巻枠１１１は、図４に示すように、前述の軸部１１２の一方領域１１２ａが後側で、他方領域１１２ｂが前側となる姿勢で巻枠保持部３に保持されている。
【００４５】
また、巻線部１０１は、図２および図３に示すように、上記３つのスプール１，２，４の各々に対応して設けられる３つの張力付与機構７，８，９を備えている。なお、線材供給スプール１は、本発明の「第１スプール」の一例であり、仮巻スプール４は、本発明の「第２スプール」の一例である。また、仮巻スプール４に対応して設けられる張力付与機構９は、本発明の「張力付与装置」の一例であり、アーム１０は、本発明の「連結手段」の一例である。また、本実施形態では、巻枠保持部３が本発明の「駆動機構」に相当する。
【００４６】
線材供給スプール１は、当該巻線機の左端に設けられるとともに、図２に示すように、前後方向では、巻枠保持部３に保持された巻枠１１１の軸部１１２の後部領域（図４の一方領域１１２ａ）に対応する位置に配されている。
【００４７】
この線材供給スプール１は、超電導線材１２を、その長さ方向の一端が径内側の巻始め部分となるように同心状に巻回した状態で保持するものであり、図１において時計回りの方向に回転することで、超電導線材１２を繰り出すようになっている。なお、本実施形態では、線材供給スプール１には、超電導コイル略１個分に相当する量の超電導線材１２が保持されているものとする。
【００４８】
そして、線材供給スプール１に保持される超電導線材１２は、当該超電導線材１２の巻枠１１１への巻回動作に先立って、その略半分の量（巻枠１１１の軸部１１２の他方領域１１２ｂに巻回される量）が仮巻スプール４に巻き取られて保持されるようになっている。従って、巻枠１１１への巻回動作の開始時には、超電導線材１２の長さ方向の中央部から一端までの一側が線材供給スプール１に保持されるとともに、その長さ方向の中央部から他端までの他側が仮巻スプール４に保持される状態となっている。
【００４９】
そして、線材供給スプール１に保持されている超電導線材１２の一側は、巻枠１１１の一方領域１１２ａに当該超電導線材１２の中央部を径方向内側の巻始め部分として同心状に巻回される。
【００５０】
張力付与機構７は、図３に示すように、線材供給スプール１の後方に設けられており、当該線材供給スプール１を保持している。また、張力付与機構７は、線材供給スプール１から繰り出される超電導線材１２に、その繰出し方向と反対方向の負荷を加えて、当該超電導線材１２に張力を付与する機能を有している。この張力付与機構７を設けることによって、超電導線材１２を巻枠１１１に弛みなく巻回することができる。なお、本実施形態の張力付与機構により付与される張力は、超電導線材１２の特性を劣化させない程度に設定されている。
【００５１】
また、張力付与機構７は、モータ７１と、駆動軸７２と、クラッチ７３と、回転軸７４とを有している。
【００５２】
モータ７１は、モータ固定部材７５によって基台１０２に固定されている。
【００５３】
駆動軸７２は、モータ７１の駆動により、図１で反時計回り方向（すなわち、超電導線材１２を繰り出す際の線材供給スプール１の回転方向と反対の方向）に常時回転している。
【００５４】
クラッチ７３は、クラッチ固定部材７６によって基台１０２に固定されている。このクラッチ７３は、駆動軸７２および回転軸７４に各々連結される一対のクラッチ部（図示せず）を有しており、これらのクラッチ部同士をスリップさせて、摩擦によるブレーキ力を得る、いわゆるパウダーブレーキ方式の電磁クラッチである。上記方式では、電気的作用によりブレーキ力を容易に変化させることが可能である。
【００５５】
回転軸７４は、線材供給スプール１に連結されており、線材供給スプール１とともに回転するようになっている。この回転軸７４には、クラッチ７３を介して駆動軸７２の駆動力が伝達されるようになっている。
【００５６】
上記のように構成された張力付与機構７では、クラッチ部同士が摺擦することで、回転軸７４に線材繰出し時の回転方向と反対方向のトルクを付与し、これによって線材供給スプール１から繰り出される超電導線材１２に張力を付与するようになっている。
【００５７】
なお、張力付与機構７の変形例として、例えば、モータ７１の駆動軸７２が回転軸７４と同方向（時計回り方向）に、線材繰出し時の回転軸７４よりも遅い速度で回転するように構成されたものや、駆動軸７２が回転不可に構成されたもの（固定軸を含む。）を挙げることができる。
【００５８】
また、線材供給スプール１に連結される上記張力付与機構７以外に、例えば、線材供給スプール１と巻枠１１１との間の位置で超電導線材１２をその厚さ方向に挟む等し、そのときの摩擦により超電導線材１２に繰出し方向と反対方向の負荷を加えるように構成された張力付与機構であってもよい。
【００５９】
絶縁テープ供給スプール２は、線材供給スプール１の略真上に設けられるとともに、図２に示すように、前後方向では、線材供給スプール１と同様、巻枠保持部３に保持された巻枠１１１の軸部１１２の一方領域１１２ａに対応する位置に配されている。
【００６０】
この絶縁テープ供給スプール２は、絶縁性のエポキシ樹脂等を含ませた絶縁テープ１３を、その長さ方向の一端が径内側の巻始め部分となるように同心状に巻回した状態で保持するものであり、図１において時計回りの方向に回転することで、絶縁テープ１３を繰り出すようになっている。なお、本実施形態では、絶縁テープ供給スプール２には、超電導コイル略１個分に相当する量の絶縁テープ１３が保持されているものとする。
【００６１】
そして、絶縁テープ供給スプール２に保持される絶縁テープ１３は、当該絶縁テープ１３の巻枠１１１への巻回動作に先立って、その略半分の量（巻枠１１１の軸部１１２の他方領域１１２ｂに巻回される量）が仮巻スプール４に巻き取られて保持されるようになっている。従って、巻枠１１１への巻回動作の開始時には、絶縁テープ１３の長さ方向の中央部から一端までの一側が絶縁テープ供給スプール２に保持されるとともに、その長さ方向の中央部から他端までの他側が仮巻スプール４に保持される状態となっている。
【００６２】
そして、絶縁テープ供給スプール２に保持されている絶縁テープ１３の一側は、巻枠１１１の一方領域１１２ａに当該絶縁テープ１３の中央部を径方向内側の巻始め部分として同心状に巻回される。
【００６３】
ところで、本実施形態では、超電導線材１２および絶縁テープ１３は、厚さ方向に互いに重なり合った状態で仮巻スプール４に巻き取られ、さらに、巻枠１１１の軸部１１２に巻回されるようになっている。そして、巻枠１１１に巻回された状態では、超電導線材１２と絶縁テープ１３とが径方向に交互に配されて、これによって超電導線材１２同士の径方向の絶縁性が確保されるようになっている。なお、絶縁テープ１３の幅は、超電導線材１２の幅と略等しい。また、超電導線材１２自体に予め絶縁処理が施されている場合には、絶縁テープ１３が不要となるので、絶縁テープ供給スプール２を省略することが可能である。
【００６４】
張力付与機構８は、図２および図３に示すように、絶縁テープ供給スプール２の後方に設けられており、当該絶縁テープ供給スプール２を保持するとともに、絶縁テープ供給スプール２から繰り出される絶縁テープ１３に張力を付与するように構成されている。この張力付与機構８は、モータ８１、駆動軸８２、クラッチ８３および回転軸８４からなる。当該張力付与機構９の構成は、上述の張力付与機構７と略同じであるので、その詳細な説明を省略する。なお、張力付与機構８のモータ８１は前記モータ固定部材７５によって基台１０２に固定されており、クラッチ８３は前記クラッチ固定部材７６によって基台１０２に固定されている。
【００６５】
巻枠保持部３は、図１および図２に示すように、当該巻線機の右端に設けられており、巻枠１１１および長板状のアーム１０を保持するように構成されている。この巻枠保持部３は、モータ３１と、モータ３１により両方向に回転する駆動軸３２とを含んでいる。なお、駆動軸３２は、本発明の「第２支持軸」に相当する。
【００６６】
モータ３１は、固定部材３５によって基台１０２に固定されている。
【００６７】
駆動軸３２は、巻枠１１１を回転可能な状態と回転不能な状態とに切替え可能に支持している。また、駆動軸３２は、巻枠１１１よりも前方位置でアーム１０を回転可能な状態と回転不能な状態とに切替え可能に支持しており、これによってアーム１０に保持された仮巻スプール４の公転可能状態と公転不能状態との切替えが行われるように構成されている。
【００６８】
駆動軸３２は、前記アーム１０の中央部に連結されている。そして、アーム１０は、その一端に仮巻スプール４および張力付与機構９を保持するとともに、他端に所定重量のカウンターウェイト１１を保持している。
【００６９】
このカウンターウェイト１１は、仮巻スプール４および張力付与機構９の合計重量に略等しい重さに設定されており、当該カウンターウェイト１１によって、駆動軸３２回りに回転する仮巻スプール４、張力付与機構９、アーム１０およびカウンターウェイト１１からなる回転体の重心が回転中心である駆動軸３２上に位置するようになっている。
【００７０】
上記駆動軸３２は、図５に示すように、基部３２ａと、この基部３２ａの先端側に連設されて基部３２ａより小径な溝部３２ｂと、この溝部３２ｂの先端側に連設されて前記基部３２ａと略同径の先端部３２ｃとを有している。
【００７１】
基部３２ａの外周および先端部３２ｃの外周にはネジ部が形成されており、このネジ部に一対の巻枠固定用ナット３３ａ，３３ｂおよび一対のアーム固定用ナット３４ａ，３４ｂが螺合している。
【００７２】
そして、図４に示すように、駆動軸３２を巻枠１１１の軸部１１２内に挿通して、巻枠１１１を基部３２ａに対応させた状態で、当該基部３２ａに螺合した一対の巻枠固定用ナット３３ａ，３３ｂによって巻枠１１１を挟み込むことにより、巻枠１１１が駆動軸３２にその軸方向および周方向に移動不能に保持（固定）されるようになっている。そして、この状態でモータ３１を駆動・停止させることによって、巻枠１１１の回転可能および回転不能の各状態が切り替わるように構成されている。
【００７３】
また、駆動軸３２をアーム１０の中央部に設けた孔に挿通して、アーム１０を溝部３２ｂに対応させた状態で、基部３２ａおよび先端部３２ｃにそれぞれ螺合した一対のアーム固定用ナット３４ａ，３４ｂによってアーム１０を挟み込むことにより、アーム１０が溝部３２ｂに対応する位置で駆動軸３２にその軸方向および周方向に移動不能に保持（固定）されるようになっている。そして、この状態で、モータ３１を駆動・停止させることによって、アーム１０の回転可能および回転不能の各状態、換言すると仮巻スプール４の公転可能および公転不能の各状態が切り替わるように構成されている。
【００７４】
また、上記溝部３２ｂは、図５に示すように、当該溝部３２ｂの外周に、１回転当り超電導線材１２の幅寸法（前記１ピッチ）だけ軸方向にずれるような螺旋状に１回転分だけ形成される凹状の誘導部３２ｄを有している。この誘導部３２ｄは、当該誘導部３２ｄ内に突出するようにアーム１０に取り付けられたアーム固定用ピン１０ａ（図４参照）を誘導可能に保持するために設けられている。
【００７５】
なお、アーム１０は、巻枠１１１への巻回動作の開始前の段階では、アーム固定用ピン１０ａが誘導部３２ｄの基部３２ａ側の端部に位置する状態で駆動軸３２に固定されている。
【００７６】
そして、アーム固定用ナット３４ａ，３４ｂを緩めてアーム１０の駆動軸３２に対する固定状態を解除し、駆動軸３２を中心にアーム１０を図１において時計回りの方向に１回転させると、アーム固定用ピン１０ａが誘導部３２ｄによってガイドされつつ当該誘導部３２ｄの先端部３２ｃ側の端部まで移動し、これによってアーム１０が回転しながら駆動軸３２の先端側に１ピッチだけ移動する。このとき、仮巻スプール４もアーム１０とともに１ピッチだけ前方に移動するようになっている。
【００７７】
また、一対のアーム固定用ナット３４ａ，３４ｂを僅かに緩めてアーム１０に対する挟み込みを解除するとともに、アーム固定用ピン１０ａをアーム１０から取り外し、さらに、アーム１０を例えば図１に２点鎖線で示す固定具１５を用いて基台１０２に固定させれば、アーム１０の駆動軸３２に対する周方向の固定状態が解除される。この状態で、モータ３１を駆動させることによって、アーム１０を回転不能にした状態で、巻枠１１１を回転させることができるようになっている。
【００７８】
なお、図示しないが、溝部３２ｂには、アーム１０のがた付き防止のためのＣリングが装着されている。
【００７９】
仮巻スプール４は、超電導線材１２および絶縁テープ１３を厚さ方向に重ね合わせた状態で巻き取って（仮巻き動作）、それらの各他端が径内側の巻始め部分となるように同心状に巻回した状態で保持するように構成されている。
【００８０】
この仮巻スプール４は、上記仮巻き動作の際には、巻枠１１１が線材供給スプール１および仮巻スプール４の間で、かつ両スプール１，４を結ぶ直線上に位置するように、線材供給スプール１および巻枠１１１の略延長線上に配されている。また、仮巻スプール４は、仮巻き動作時には、巻枠１１１の一方領域１１２ａに対応する位置に配されている。
【００８１】
また、仮巻スプール４は、アーム１０が駆動軸３２を中心に１回転することによって、超電導線材１２および絶縁テープ１３を巻枠１１１に螺旋状に１回転分だけ巻回するように構成されており、当該巻回後には、巻枠１１１の他方領域１１２ｂに対応する位置に配されるようになっている。
【００８２】
そして、仮巻スプール４に保持される超電導線材１２および絶縁テープ１３の各他側部位は、巻枠１１１の他方領域１１２ｂにそれらの各中央部を径方向内側の巻始め部分として同心状に巻回される。
【００８３】
なお、仮巻スプール４は、図１において時計回りの方向に回転することで、超電導線材１２および絶縁テープ１３を巻き取り、反時計回りの方向に回転することで、超電導線材１２および絶縁テープ１３を繰り出すように構成されている。この仮巻スプール４の時計回り方向の回転駆動は、次述の張力付与機構９によってなされる。
【００８４】
また、仮巻スプール４の後側のフランジ部４１（図２参照）は、仮巻スプール４の公転時に、線材供給スプール１および巻枠１１１間に延びる超電導線材１２との接触を回避可能なように、薄肉に形成されているのが好ましい。
【００８５】
張力付与機構９は、図２に示すように、仮巻スプール４の前方に配されており、アーム１０に取り付けられた状態で仮巻スプール４に連結されている。この張力付与機構９は、仮巻スプール４から繰り出される超電導線材１２および絶縁テープ１３に張力を付与する機能を有している。
【００８６】
張力付与機構９は、モータ９１と、駆動軸９２と、クラッチ９３と、回転軸９４とを含んでいる。駆動軸９２は、モータ９１により時計回り方向に常時回転している。また、回転軸９４は、仮巻スプール４に連結されており、仮巻スプール４とともに回転するようになっている。これら各部材９１〜９４のその他の構成は、上記した張力付与機構７の対応部材７１〜７４と略同じであるので、その詳細な説明を省略する。なお、回転軸９４は、本発明の「支持軸」および「第１支持軸」に相当する。
【００８７】
また、張力付与機構９は、回転軸９４に連結されるクラッチ部と、駆動軸９２に連結されるクラッチ部との接触圧を小さくすることで、繰出し時に超電導線材１２および絶縁テープ１３に張力を付与する一方、両クラッチ部の接触圧を大きくすることで、仮巻スプール４を時計回り方向（巻取り方向）に回転させるようになっている。また、張力付与機構９は、両クラッチ部の接触を解除して仮巻スプール４を例えばアーム１０に固定することで、仮巻スプール４をアーム１０に対して回転不能な状態とすることができるようになっている。
【００８８】
２つのガイドローラ５，６は、線材供給スプール１と巻枠保持部３との間に、互いに左右に所定間隔を隔てて並設されている。ガイドローラ５は、その下端が巻枠保持部３に保持された巻枠１１１の上端とほぼ面一となる高さ位置に設けられており、ガイドローラ６は、その上端が巻枠保持部３に保持された巻枠１１１の上端とほぼ面一となる高さ位置に設けられている。これらのガイドローラ５，６は、繰り出された超電導線材１２および絶縁テープ１３を互いに重ね合わせつつ右方に向けてガイドするために設けられている。
【００８９】
また、各ガイドローラ５，６は、支持軸５１，６１に回転可能に支持されており、当該支持軸５１，６１は、ローラ固定部材５２，６２によって基台１０２に取り付けられている。
【００９０】
次に、図６のフローチャートに基づいて、また図７〜図１３の概略説明図を適宜参照して、本実施形態の超電導コイルの巻線方法について説明する。なお、この巻線方法では、巻枠１１１に超電導線材１２のみを巻回して超電導コイルを形成する方法を例に挙げて説明する。また、図７〜図１３では、図示の都合上、カウンターウェイト１１等を省略するとともに、アーム１０のうちの巻枠１１１と仮巻スプール４とを連結する部位のみを概略的に示している。
【００９１】
本実施形態の巻線方法によれば、まず、ステップＳ１において、巻枠保持部３の駆動軸３２に、巻枠１１１と、一端に仮巻スプール４を保持したアーム１０とを順次取り付ける（図７（ａ）参照）。
【００９２】
具体的には、図４（ａ）に示すように、巻枠１１１を、駆動軸３２の基部３２ａに対応する位置で一対の巻枠固定用ナット３３ａ，３３ｂにより挟み込むことによって、駆動軸３２に対して軸方向に移動不能および周方向に回転不能となるように固定する。
【００９３】
また、アーム１０を、駆動軸３２の溝部３２ｂに対応する位置で一対のアーム固定用ナット３４ａ，３４ｂにより挟み込むことによって、駆動軸３２に対して軸方向に移動不能および周方向に回転不能となるように固定する。このとき、アーム１０に取り付けたアーム固定用ピン１０ａは、図４（ａ）に示すように、溝部３２ｂの誘導部３２ｄに入り込んで、その基部３２ａ側の端部において保持されている。
【００９４】
そして、上記のようにセットしたアーム１０に支持される仮巻スプール４に、線材供給スプール１の超電導線材１２の他端を保持させる。この状態では、線材供給スプール１および仮巻スプール４の双方に保持される超電導線材１２は、図７（ｂ）に示すように、巻枠１１１の軸部１１２の一方領域１１２ａに対応するように配されている。なお、図中の符号１１１ａは、巻枠１１１の回転位置を示すための仮想の目印である。
【００９５】
次に、超電導線材１２の巻枠１１１への巻回動作に先立って、ステップＳ２において、線材供給スプール１に保持されている超電導線材１２のうちの略半分の量を仮巻スプール４に巻き取る仮巻き動作が行われる（図８参照）。これは、仮巻スプール４に連設される張力付与機構９によって仮巻スプール４を時計回りの方向に回転させることにより行われる。また、このとき、線材供給スプール１から繰り出される超電導線材１２には、張力付与機構７によって適度な張力が付与されている。
【００９６】
この仮巻き動作によって、超電導線材１２の長さ方向の一側が線材供給スプール１によって保持されるとともに、当該超電導線材１２の長さ方向の他側が仮巻スプール４によって保持される状態となる。
【００９７】
そして、ステップＳ３において、仮巻スプール４を駆動軸３２（巻枠１１１）に対して時計回りの方向に公転させて、巻枠１１１の軸部１１２に１回転で軸方向に１ピッチずれるように超電導線材１２を巻回する（図９（ａ）〜（ｃ）参照）。この動作は、本例では以下のように手動で行われる。すなわち、一対のアーム固定用ナット３４ａ，３４ｂを緩め、アーム１０を駆動軸３２に対して１回転分だけ回転させる。このとき、アーム１０に取り付けたアーム固定用ピン１０ａが誘導部３２ｄにガイドされて当該誘導部３２ｄの基部３２ａ側の端部から先端部３２ｃ側の端部まで移動する。これによって、巻枠１１１の軸部１１２の一方領域１１２ａに対応する位置に配されていた仮巻スプール４が、巻枠１１１の他方領域１１２ｂに対応する位置に移動されるとともに、軸部１１２には、図９（ｄ）に示すように、超電導線材１２が１回転当り１ピッチずれるような螺旋状に１回転分だけ巻回される。なお、この巻回動作は、本例では手動で行うようにしたが、モータ等の駆動手段を用いて行うように構成してもよい。
【００９８】
そして、上記超電導線材１２の螺旋状の巻回動作が終了すると、ステップＳ４において、巻枠１１１の他方領域１１２ｂに一対のスペーサ１１ａ，１１ｂを装着する（図１０（ａ），（ｂ）参照）。これらのスペーサ１１ａ，１１ｂは、図１０（ｃ）に示すように、対で略円筒を形成している。スペーサ１１ａ，１１ｂは、次述のステップＳ５における軸部１１２の一方領域１１２ａへの超電導線材１２の巻回動作の際に、他方領域１１２ｂに螺旋状に巻回された超電導線材１２がずれるのを防ぐ機能を有している。また、スペーサ１１ａ，１１ｂにより形成された円環部には、巻枠１１１および仮巻スプール４間に延びる超電導線材１２のための間隙１１ｃが設けられている。
【００９９】
そして、ステップＳ５において、巻枠１１１と仮巻スプール４とを互いの相対位置関係を固定した状態で、駆動軸３２を中心に時計回りの方向に回転させる（図１１（ａ）〜（ｄ）参照）。これによって、図１１（ｅ）に示すように、巻枠１１１の一方領域１１２ａに線材供給スプール１の超電導線材１２が同心状に巻回される。なお、上記の相対位置関係が固定された状態での回転とは、巻枠１１１の自転速度に対する仮巻スプール４の自転速度および公転速度を調整して、仮巻スプール４の所定部位と巻枠１１１の所定部位とが常に対向するように両者が回転することを言う。本実施形態では、巻枠１１１およびアーム１０を駆動軸３２に対して回転不能に固定するとともに、仮巻スプール４をアーム１０に対して回転不能に固定し、その状態でモータ３１を駆動させることによってなされる。
【０１００】
次に、ステップＳ６において、巻枠１１１からスペーサ１１ａ，１１ｂを取り外し（図１２（ａ）参照）、その後、巻枠１１１に図１２（ｂ）に示すような円環状の絶縁シート１４を取り付ける。この絶縁シート１４は、軸部１１２の軸方向中央部に装着されるものであり、一方領域１１２ａに巻回される超電導線材１２と他方領域１１２ｂに巻回される超電導線材１２との軸方向の絶縁性を確保するためのものである。なお、超電導線材１２自体に絶縁処理が施されている場合には、この絶縁シート１４は不要である。
【０１０１】
そして、ステップＳ７において、仮巻スプール４のアーム１０に対する回転不能状態を解除するとともに、アーム１０を例えば図１に示すような固定具１５で基台１０２に固定して駆動軸３２の回りに回転不能な状態とする。本実施形態では、この状態、すなわち仮巻スプール４を回転軸９４に支持させたままの状態で巻枠１１１をモータ３１により反時計回りの方向に回転させる（図１３（ａ），（ｂ）参照）。これによって、図１３（ｃ）に示すように、巻枠１１１の他方領域１１２ｂに、仮巻スプール４に保持されていた超電導線材１２が同心状に巻回され、例えば図１５に示すようなダブルパンケーキ型の超電導コイル１１０が作製される。
【０１０２】
本実施形態では、上記のように、巻枠１１１の一方領域１１２ａに線材供給スプール１の超電導線材１２を巻回した後、仮巻スプール４を回転軸９４に支持させたまま公転不能に固定し、その状態で巻枠１１１を反時計回りの方向に回転させることによって、仮巻スプール４の超電導線材１２を巻枠１１１の他方領域１１２ｂに巻回するようにしたので、例えば、シングルパンケーキコイルを形成するための巻線機を利用してダブルパンケーキコイルを形成する場合と異なり、仮巻スプール４の架け替え作業を行わない。これにより、超電導線材１２を歪ませることなく当該線材１２を巻枠１１１に巻回することができる。
【０１０３】
また、本実施形態では、上記のように、仮巻スプール４に設けられる張力付与機構９によって、仮巻スプール４から巻枠１１１に供給される超電導線材１２に、その供給方向と反対方向に負荷を加えることで張力を付与するようにしたので、仮巻スプール４を回転軸９４に支持させたまま公転不能に固定した状態で巻枠１１１を回転させることによって仮巻スプール４の超電導線材１２を巻枠１１１に巻回する場合でも、超電導線材１２に適正な張力を付与しながら当該超電導線材１２を巻枠１１１に巻回することが可能となる。なお、これにより、超電導線材１２を巻枠１１１に弛みなく巻回することができるので、極低温下で超電導線材１２が微小変位するのを抑えることができ、その結果、クエンチの発生を抑制することができるという効果を奏する。
【０１０４】
また、本実施形態では、上記のように、巻枠１１１に超電導線材１２を螺旋状に巻回した後、巻枠１１１の一方領域１１２ａに超電導線材１２を同心円状に巻回する前に、当該巻枠１１１の他方領域１１２ｂに、超電導線材１２を仮固定するための円筒状のスペーサ１１ａ，１１ｂを取り付けることによって、巻枠１１１の一方領域１１２ａに超電導線材１２を巻回する際に、巻枠１１１の回転に伴って当該巻枠１１１の他方領域１１２ｂの超電導線材１２が不意に移動するのを防ぐことができる。また、巻枠１１１の他方領域１１２ｂに取り付けたスペーサ１１ａ，１１ｂの軸方向の端面が、巻枠１１１の一方領域１１２ａに超電導線材１２を巻回する際に、当該線材１２の幅方向のガイドとして機能するようになるので、超電導線材１２を巻枠１１１の一方領域１１２ａに軸方向にぶれることなく同心円状に巻回することができる。
【０１０５】
また、本実施形態では、上記のように、仮巻スプール４にカウンターウェイト１１を設けて、仮巻スプール４を含む回転体の重心を公転軸（駆動軸３２）上に位置させることによって、仮巻スプール４の公転動作を安定させることができるので、仮巻スプール４の超電導線材１２を巻枠１１１に正確に巻回することができる。また、仮巻スプール４を含む回転体の重心を駆動軸３２上に位置させることによって、公転時に仮巻スプール４の公転動作を支える駆動軸３２に加わる負荷を軽減することができる。また、アーム１０の他端にカウンターウェイト１１を取り付けることによって、仮巻スプール４に公転動作のための駆動力を伝達する機能を有するアーム１０を利用して、上記効果を得ることが可能となるので、効率が良い。
【０１０６】
また、本実施形態では、上記構成の巻線機を用いて、上記巻線方法により超電導コイルを形成するため、例えばＮｂＴｉ等からなる超電導線材と比べて、歪みにより特性劣化しやすい酸化物超電導線材１２を用いても、巻枠１１１への巻回時に特性劣化が発生するのを十分に防ぐことができる。
【０１０７】
なお、仮巻スプール４が、駆動軸３２回りに公転する際に、線材供給スプール１および巻枠１１１間の超電導線材１２に接触する可能性がある場合には、図１４（ａ）に示すような捻り付与装置１６を線材供給スプール１および巻枠１１１間に設けてもよい。
【０１０８】
この捻り付与装置１６は、図１４（ｂ）に示すような位置関係で超電導線材１２の長さ方向に配される４つのガイド部材１６ａ〜１６ｄを備えている。この捻り付与機構１６によれば、超電導線材１２に長さ方向の捻りを加えて、超電導線材１２を長さｄ（図１４（ｂ）参照）だけ仮巻スプール４の軌道から離れる方向に変位させることが可能である。これにより、仮巻スプール４の超電導線材１２への接触が回避され、上記超電導線材が第２スプールの公転動作の妨げとならないので、第２スプールの超電導線材の巻枠への巻回動作をスムーズに行うことができるようになる。
【０１０９】
また、上記実施形態では、仮巻スプール１１１の超電導線材１２を巻枠１１１に巻回する際に、アーム１０を基台１０２に固定することで仮巻スプール４を巻枠１１１に対して公転不能にする例について示したが、これに限らず、巻枠１１１と、アーム１０（仮巻スプール４）とを個別のモータおよび駆動軸で回転させるように構成し、これによって仮巻スプール４を巻枠１１１に対して公転不能にするようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本発明の一実施形態による巻線機の全体構成を示した正面図である。
【図２】図１に示した巻線機の平面図である。
【図３】図１に示した巻線機を左側から見た状態の説明図である。
【図４】図２に示した巻枠保持部の駆動軸とアームとの連結部分であり、（ａ）は巻枠に超電導線材を螺旋状に巻回する前の状態を示した拡大図、（ｂ）は巻枠に超電導線材を螺旋状に巻回した後の状態を示した拡大図である。
【図５】図４に示した駆動軸の溝部の説明図である。
【図６】図１に示した巻線機による巻線方法を説明するためのフローチャートである。
【図７】（ａ）は図６のフローチャートのステップＳ１の動作に対応する概略説明図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ方向矢視図である。
【図８】図６のフローチャートのステップＳ２の動作に対応する概略説明図である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は図６のフローチャートのステップＳ３の動作に対応する概略説明図であり、（ｄ）は（ｃ）のＢ方向矢視図である。
【図１０】（ａ）は図６のフローチャートのステップＳ４の動作に対応する概略説明図であり、（ｂ）は（ａ）のＣ方向矢視図であり、（ｃ）は（ｂ）のＤ−Ｄ線に沿った拡大断面図である。
【図１１】（ａ）〜（ｄ）は図６のフローチャートのステップＳ５の動作に対応する概略説明図であり、（ｅ）は（ｄ）のＥ−Ｅ線断面図である。
【図１２】（ａ）は図６のフローチャートのステップＳ６の動作に対応する概略説明図であり、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ線断面図である。
【図１３】（ａ）（ｂ）は図６のフローチャートのステップＳ７の動作に対応する概略説明図であり、（ｃ）は（ｂ）のＧ−Ｇ線断面図である。
【図１４】（ａ）は捻り付与機構の概略説明図であり、（ｂ）は（ａ）中のＨ−Ｈ線，Ｉ−Ｉ線，Ｊ−Ｊ線，Ｋ−Ｋ線，Ｌ−Ｌ線に沿った各断面を縦一列に並べて示した説明図である。
【図１５】ダブルパンケーキコイルの構成を示した斜視図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１  線材供給スプール（第１スプール）
３  巻枠保持部（駆動機構）
４  仮巻スプール（第２スプール）
９  張力付与機構（張力付与装置）
１０  アーム（連結手段）
１１  カウンターウェイト
１１ａ，１１ｂ  スペーサ
１２  超電導線材
１６  捻り付与機構
３２  駆動軸（第２支持軸）
９４  回転軸（支持軸、第１支持軸）
１１０  超電導コイル
１１１  巻枠
１１２ａ  一方領域
１１２ｂ  他方領域
【図１】
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【図２】
0004981727.tif 000003
【図３】
0004981727.tif 000004
【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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