JP2013219196A - 超電導コイル装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁応力を受けたときに超電導コイルの変形を抑制することができ、超電導特性を良好に発揮することができる超電導コイル装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】テープ状の超電導線材１３を巻回してシングルパンケーキコイル１１Ａが形成され、コイル１１Ａの外周には該コイル１１Ａの拡径を抑えるための外周枠１４が配置されている。該外周枠１４の一部は切欠かれ、切欠き部１４ａに電極１５が装着されている。外周枠１４の外周には電気絶縁性の保持リング１７が配置され、外周枠１４を締付けてコイル１１Ａに縮径方向の圧縮力を作用させるように構成されている。保持リング１７は、外周枠１４より径が小さくなるように形成され、その状態で加熱、膨張させて外周枠１４の外周に配置し、冷却されることにより外周枠１４を締付けてコイル１１Ａに縮径方向の圧縮力を作用させるようになっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば基板上に希土類系酸化物超電導体による超電導層を有するテープ状の超電導線材を巻回して形成され、超電導線材の変形によるひずみを抑えて、超電導特性を維持することができる超電導コイル装置及びその製造方法に関する。

希土類系酸化物超電導体を用いたテープ状の超電導線材を巻回してなる超電導パンケーキコイルは、高磁場マグネット等として好適に利用される。この高磁場マグネットにおいては、発生した高磁場に基づいて超電導線材のコイル径を拡げるように円周方向にフープ応力（電磁応力）が働く。このため、超電導パンケーキコイルにはそのフープ応力に耐え得る機械的強度が必要であるとともに、引張りや曲げなどの変形に対して許容できるひずみ量の大きいことが求められる。

この種の超電導コイルが例えば特許文献１に開示されている。すなわち、この超電導コイルは、内周面とフランジ側の平面とを有する巻枠と、該巻枠に巻き付けられた超電導体とを有し、巻枠と超電導体との間には絶縁材を具備するスペーサが配置されている。このスペーサは内周面に複数の絶縁材がシート状に積層され、フランジ側の平面には板状の絶縁材が配設されて構成されている。また、前記巻枠の外周面にはバインドを有し、該バインドと超電導体との間には絶縁材を具備するスペーサが配置されている。

特開２００７−２１４４６６号公報

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、前記バインドが巻枠に設けられた一対のフランジの外面間に架設されていることから、バインドが超電導コイルに対して縮径方向の圧縮力を直接働かせることはできなかった。このため、超電導コイルが使用時に電磁応力を受けて拡径しようとしたとき、バインドがその電磁応力を十分に受け止めることができず、超電導コイルが変形して超電導特性の低下を招くおそれがあった。また、超電導コイルが電磁応力によって変形すると、超電導コイルの端部に接続されている電極が剥れやすくなり、超電導コイルの性能が発現できなくなるおそれがあった。

そこで、本発明の目的とするところは、電磁応力を受けたときに超電導コイルの変形を抑制することができ、超電導特性を良好に発揮することができる超電導コイル装置及びその製造方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明の超電導コイル装置は、希土類系酸化物超電導体を有するテープ状の超電導線材を巻回して超電導コイルを形成し、超電導コイルの外周には該超電導コイルの拡径を抑えるための外周枠を設け、該外周枠の一部を切欠いてその切欠き部に電極を装着するとともに、前記外周枠の外周には電気絶縁性の保持リングを配置し、外周枠を締付けて超電導コイルに縮径方向の圧縮力を作用させるように構成したことを特徴とする。

請求項２に記載の発明の超電導コイル装置は、請求項１に係る発明において、前記電気絶縁性の保持リングは、電気絶縁性の被覆を施した金属テープを環状に形成して構成されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明の超電導コイル装置は、請求項２に係る発明において、前記電気絶縁性の被覆を施した金属テープは、外周枠より径が小さくなるように環状に形成し、その状態で加熱して膨張状態で外周枠の外周に配置し、冷却されることにより外周枠を締付けて超電導コイルに縮径方向の圧縮力を作用させるように構成されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明の超電導コイル装置は、請求項２又は請求項３に係る発明において、前記超電導線材は、基板上に希土類系酸化物超電導体による超電導層を形成したテープ状の超電導線材であり、前記金属テープは超電導線材の基板と同材料又は超電導線材の基板よりも熱膨張率の高い材料で形成されていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明の超電導コイル装置の製造方法は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の超電導コイル装置の製造方法であって、前記超電導線材を巻回して超電導コイルを形成し、その外周には外周枠を設け、該外周枠の切欠き部に電極を装着し、電気絶縁性の保持リングを形成する電気絶縁性の被覆を施した金属テープを外周枠より径が小さくなるように巻き、金属テープの端部を固定して保持リングを形成し、該保持リングを加熱して膨張させ、その径を外周枠の径より大きくして外周枠の外周に配置した後冷却し、保持リングを縮径させ、外周枠を締付けて超電導コイルに縮径方向の圧縮力を作用させることを特徴とする。

本発明によれば、次のような効果を発揮することができる。
本発明の超電導コイル装置では、超電導コイルの外周に外周枠が設けられ、該外周枠の切欠き部に電極が装着されるとともに、外周枠の外周には電気絶縁性の保持リングが配置されている。そして、この保持リングが外周枠を締付けて超電導コイルに縮径方向の圧縮力を作用させる。

このため、超電導コイルを例えば高磁場マグネット等として使用した場合、高磁場による電磁応力が超電導コイルに作用してコイルを拡げるように働いたとき、この応力が前記圧縮力により緩和される。すなわち、超電導線材に作用する電磁応力は、外周枠及び保持リングに分担して受承されて軽減される。従って、超電導コイルの機能は、電磁応力による影響が抑制されて良好に発揮される。

よって、本発明の超電導コイル装置によれば、電磁応力を受けたときに超電導コイルの変形を抑制することができ、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。

本発明を具体化した第１実施形態の超電導コイル装置を示す図であって、（ａ）はシングルパンケーキコイルの外周に外周枠及び保持リングを配置した状態を示す概略横断面図、（ｂ）はその超電導コイル装置を示す概略縦断面図、（ｃ）は超電導コイル装置を示す要部拡大縦断面図。 テープ状の超電導線材を示す断面図。 その超電導コイル装置の製造工程を示す図であって、（ａ）は内周枠にテープ状の超電導線材を巻回した状態を示す概略横断面図、（ｂ）はその超電導線材の外周に外周枠及び電極を配置する状態を示す概略横断面図。 超電導コイル装置の製造工程を示す図であって、（ａ）は外周枠よりも径の小さい金属テープのリングを示す平面図、（ｂ）はそのリングを熱膨張させて外周枠の外側に配置した状態を示す断面図。 第２実施形態の超電導コイル装置を示す図であって、（ａ）はダブルパンケーキコイルの外周に外周枠及び保持リングを配置した状態を示す概略横断面図、（ｂ）はその超電導コイル装置を示す概略縦断面図、（ｃ）は超電導コイル装置を示す要部拡大縦断面図。 そのダブルパンケーキコイルの製造工程を示す図であって、内周枠の周囲にテープ状の超電導線材を巻回し始めた状態を示す斜視図。 図６の状態から、さらに超電導線材を巻回した状態を示す部分縦断面図。 図７の状態から、超電導線材の外周に外周枠を配置した後、超電導線材の上部にパラフィンのモールド層を形成した状態を示す部分縦断面図。 本発明の別例としての超電導線材を示す断面図。

（第１実施形態）
以下、本発明の超電導コイル装置をシングルパンケーキコイルで形成した第１実施形態に関し、図１〜図４に基づいて詳細に説明する。

図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、超電導コイル装置１０を構成する超電導コイルとしてのシングルパンケーキコイル１１Ａ（以下、単にコイルともいう）は、円筒状の内周枠１２の周囲にテープ状の超電導線材１３が巻回されて形成されている。このコイル１１Ａの外周には、円筒状をなす外周枠１４が配置されている。該外周枠１４はその一部が切欠かれ、その切欠き部１４ａに一対の電極１５が設けられている。一方の電極１５は巻回された超電導線材１３の外周端に接続され、他方の電極１５は超電導線材１３の内周端に図示しないリード線を介して接続されている。コイル１１Ａの外周に外周枠１４を設けることにより、コイル１１Ａが高磁場によるフープ応力（電磁応力）を受けたときに、そのコイルの拡径を抑えるようになっている。

前記外周枠１４の外周には、電気絶縁性の被覆を施した金属テープ１６が巻き付けられ、円環状に固定されて形成された保持リング１７が配置されている。保持リング１７の幅（高さ）は、外周枠１４の幅と同一に設定されている。この保持リング１７により、外周枠１４を介してコイル１１Ａに縮径方向の圧縮力を作用させるように構成されている。

図２に示すように、前記テープ状の超電導線材１３は、基板１８上に中間層１９を介して超電導層２０が形成され、その超電導層２０上に第１安定化層２１が形成されるとともに、それらの外周部に第２安定化層２２が被覆されて構成されている。前記基板１８は、ニッケル合金（ハステロイ）、銀、銀合金等の金属により、例えば厚さ１００μｍ、幅１０ｍｍに形成されている。なお、ハステロイは、ニッケルを主成分とし、クロム、モリブデン等を含む合金で、耐熱性、機械的強度等が良好である。中間層１９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（ＣｅＯ_２）等の化合物により、例えば厚さ５００ｎｍ、幅１０ｍｍに形成されている。

超電導層２０は、希土類系酸化物超電導体のＣＶＤ法（化学蒸着法）により、例えば厚さ約１μｍ、幅１０ｍｍに形成されている。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。但し、ＲＥは希土類元素を表す。この超電導層２０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。

第１安定化層２１は、銀等の金属のスパッタリング等により、例えば厚さ約１５μｍ、幅１０ｍｍに形成されている。第２安定化層２２は、銅等の金属のメッキ等により、例えば厚さ約５０μｍに形成されている。

前記外周枠１４は、繊維強化樹脂又は電気絶縁性の被覆が施された金属により形成されている。繊維強化樹脂（ＦＲＰ）としては、ガラス繊維強化樹脂（ＧＦＲＰ）、炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）等が用いられる。電気絶縁性の被覆が施された金属としては、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂（ナイロン樹脂）等の合成樹脂が被覆されたステンレス鋼等が用いられる。

図１（ｃ）に示すように、前記コイル１１Ａの上部には、パラフィン、ワックス等のモールド材によるモールド層２３が形成されている。このモールド材は、シングルパンケーキコイル１１Ａを液体ヘリウム、液体窒素等で冷却する際に超電導線材１３が損傷を受けないように保護するための低強度の材料である。すなわち、冷却時にはモールド層２３が冷却による応力を受け止め、場合によっては自らが壊れることにより、超電導線材１３を保護するようになっている。

前記テープ状の超電導線材１３をコイル状に巻回する際には、超電導線材１３は超電導層２０が内周側で基板１８が外周側に位置するように配置される。超電導層２０を内周側に配置することにより、超電導層２０の円弧が基板１８の外周側の円弧に比べて小さくなることから、圧縮ひずみが大きくなり、コイル１１Ａがフープ応力を受けたときに及ぼされる引張りひずみが緩和され、フープ応力に対する抵抗性が大きくなるため好ましい。

前記金属テープ１６を構成する金属としては、超電導線材１３の基板１８と同材料又は基板１８を形成する材料よりも熱膨張率の高い金属が好適に用いられる。そのような金属として具体的には、ニッケル合金（ハステロイ）、アルミニウム合金等が挙げられる。ニッケル合金の熱膨張率は１０×１０^−６〜１１×１０^−６／℃、アルミニウム合金の熱膨張率は２３×１０^−６〜２４×１０^−６／℃である。前記基板１８を形成する銀の熱膨張率は１９×１０^−６／℃である。また、該金属の電気絶縁性被覆は、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂（ナイロン樹脂）等の耐熱性（２００℃以上の耐熱性）を有する電気絶縁性の合成樹脂を用いて行われる。

保持リング１７を外周枠１４の外周に配置する場合には、まず電気絶縁性の被覆が施された金属テープ１６を外周枠１４の外径より小さい円形に巻いて、その状態でエポキシ樹脂接着剤等の接着剤により少なくとも金属テープ１６の両端部が移動しないように接合して円環状の保持リング１７を形成する。この金属テープ１６の接合は、金属テープ１６にエポキシ樹脂を含浸させて接着する方法等により行うこともできる。得られた保持リング１７を加熱膨張させて、保持リング１７の内径が外周枠１４の外径よりも大きくなるように拡径し、拡径した状態で外周枠１４の外側に配置することができる。その後、保持リング１７が冷却すると、外周枠１４を介してコイル１１Ａに締付力を作用させるようになっている。

次に、前記超電導コイル装置１０の製造方法について説明する。
図３（ａ）に示すように、まず円筒状に形成された内周枠１２の外周に、テープ状の超電導線材１３をその一端から所定の巻数で巻回してコイル１１Ａを形成する。続いて、図３（ｂ）に示すように、超電導線材１３のコイル１１Ａの外周に外周枠１４を配置してコイル１１Ａを形成する。この場合、コイル１１Ａの外周面と外周枠１４の内周面との間に若干の隙間が形成されていてもよい。そして、前記外周枠１４の切欠き部１４ａに電極１５を挿着し、コイル１１Ａの組立体を形成する。この状態で、コイル１１Ａの組立体をパラフィン溶湯に浸漬し、脱気した後、冷却してモールド層２３を形成する。

一方、図４（ａ）に示すように、電気絶縁性の被覆が施された金属テープ１６を所定回数巻いてその両端部が動かないようにエポキシ樹脂接着剤により接着して円環状の保持リング１７を形成する。その保持リング１７の内径は、外周枠１４の外径よりも小さくなるように設定する。その後、図４（ｂ）に示すように、当該保持リング１７を２００℃程度に加熱して金属テープ１６を熱膨張させ、保持リング１７の内径が外周枠１４の外径よりも大きくなるようにし、その膨張状態で保持リング１７を外周枠１４の外側に配置する。その後、図１（ａ）に示すように、保持リング１７が冷却するに伴って金属テープ１６が収縮し、外周枠１４を締付ける。

次に、上記のように構成された超電導コイル装置１０について作用を説明する。
さて、本実施形態の超電導コイル装置１０を高磁場マグネット等として使用する場合には、コイル１１Ａに通電して発生した高磁場に基づいてコイル１１Ａの接線方向（周方向）にフープ応力（引張応力）が作用し、そのフープ応力がコイル１１Ａを拡げるように働く。この場合、コイル１１Ａの外周部には外周枠１４が配置され、その外周枠１４には保持リング１７が外嵌されていることから、フープ応力が外周枠１４と保持リング１７とに分担して受け止められる。

さらに、保持リング１７により、外周枠１４を介してコイル１１Ａに縮径方向の圧縮力が作用していることから、その圧縮力がフープ応力に対抗して均衡が保たれ、コイル１１Ａの変形が抑えられる。このため、コイル１１Ａにフープ応力が作用して拡径しようとする力が働いても、その応力が超電導線材１３に及ぶことを抑制することができる。

その結果、超電導線材１３の引張ひずみを限界ひずみ量（不可逆ひずみ量、０．７％程度）よりも小さくすることができ、通電特性を維持することができる。言い換えれば、コイル１１Ａはその形状を保持することができ、フープ応力の影響を極力回避することができ、超電導特性を良好に発揮することができる。

以上詳述した第１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）この第１実施形態の超電導コイル装置１０においては、テープ状の超電導線材１３が巻回されたシングルパンケーキコイル１１Ａの外周には外周枠１４が配置され、該外周枠１４には保持リング１７が外嵌されている。この保持リング１７は外周枠１４を締付けてコイル１１Ａに縮径方向の圧縮力を作用させるようになっている。

このため、コイル１１Ａを例えば高磁場マグネット等として使用した場合、高磁場による電磁応力がコイル１１Ａに作用して該コイル１１Ａを拡径するように働いたとき、この応力が前記圧縮力により緩和される。従って、超電導線材１３に作用する電磁応力は外周枠１４及び保持リング１７に分担して受承されて軽減され、コイル１１Ａは電磁応力の影響を受けることが極力回避され、その機能が良好に発揮される。

よって、第１実施形態の超電導コイル装置１０によれば、電磁応力を受けたときにシングルパンケーキコイル１１Ａの変形を抑制することができ、超電導特性を良好に発揮することができるという優れた効果を奏する。
（２）前記電気絶縁性の保持リング１７は、電気絶縁性の被覆を施した金属テープ１６を巻いて環状に構成されている。このため、保持リング１７を簡単に構成することができるとともに、保持リング１７の径を容易に設定することができる。
（３）前記電気絶縁性の被覆を施した金属テープ１６は、外周枠１４より径が小さくなるように環状に形成し、その状態で加熱して膨張状態で外周枠１４の外周に配置し、冷却されることにより外周枠１４を締付けてコイル１１Ａに縮径方向の圧縮力を作用させるように構成されている。従って、金属テープ１６の材質及び保持リング１７の径を設定することにより、外周枠１４を介してコイル１１Ａを締付けるための保持リング１７の圧縮力を容易に調整することができる。
（４）前記超電導線材１３は、基板１８上に希土類系酸化物超電導体による超電導層２０を形成したテープ状の超電導線材１３であり、前記金属テープ１６は超電導線材１３の基板１８と同材料又は超電導線材１３の基板１８よりも熱膨張率の高い材料で形成されている。そのため、熱膨張した金属テープ１６の冷却に基づく収縮力により、コイル１１Ａにその中心方向へ向かう圧縮力を働かせることができる。
（５）超電導コイル装置１０の製造方法では、金属テープ１６を外周枠１４より径が小さくなるように巻き、その端部を固定して保持リング１７を形成し、該保持リング１７を加熱、膨張させ、その径を外周枠１４の径より大きくして外周枠１４の外周に配置した後冷却する。この製造方法によれば、簡単な操作により保持リング１７が外周枠１４を締付けてコイル１１Ａに縮径方向の圧縮力を作用させることができ、超電導コイル装置１０を効率良く製造することができる。
（第２実施形態）
次に、本発明の超電導コイル装置１０をダブルパンケーキコイルで形成した第２実施形態に関し、図５〜図８に基づいて詳細に説明する。なお、この第２実施形態では、主に前記第１実施形態と相違する部分について説明し、重複する部分について説明を省略する。

図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、超電導コイルとしてのダブルパンケーキコイル１１Ｂは、内周枠１２の外周に超電導線材１３が巻回されて形成されたコイル１１Ｂが中間規制枠２４を介して上下２段に積層されている。各段のコイル１１Ｂの外周にはそれぞれ外周枠１４が配置されている。下段のコイル１１Ｂにおいては、その下部にパラフィン等のモールド材によるモールド層２３が形成されるとともに、上段のコイル１１Ｂにおいては、その上部に同様のモールド層２３が形成されている。上下の各外周枠１４の外周には、それぞれ電気絶縁性の被覆が施された金属テープ１６により形成された保持リング１７が配置されている。

次に、この超電導コイル装置１０の製造方法について説明する。
図６に示すように、中間規制枠２４が連結された内周枠１２に対し、１本のテープ状をなす超電導線材１３の中央部を中心にして上下２段に反対方向に巻き付ける。すなわち、上段のコイル１１Ｂは上方から見て反時計方向に巻回し、下段のコイル１１Ｂは上方から見て時計方向に巻回する。なお、中間規制枠２４には図示しない貫通孔が設けられ、その貫通孔を超電導線材１３が通るようになっている。また、内周枠１２に対する超電導線材１３の巻き付け方向は、上記とは逆方向であってもよい。

そして、図７に示すように、各段において超電導線材１３を所定方向へ巻回することにより、中間規制枠２４の上下両面にコイル１１Ｂが形成される。続いて、図８に示すように、各段のコイル１１Ｂの外周にそれぞれ外周枠１４を配置してコイル１１Ｂの組立体を形成する。次いで、コイル１１Ｂの組立体をパラフィン溶湯に浸漬し、脱気した後、冷却して各コイル１１Ｂの上部及び下部の空間部にモールド層２３を形成する。

その後、図５（ｃ）に示すように、上段及び下段の外周枠１４に第１実施形態と同様にして、それぞれ金属テープ１６による保持リング１７を外嵌する。このようにして、超電導コイル装置１０を得ることができる。

次に、以上のように構成された超電導コイル装置１０の作用を説明する。
さて、第２実施形態の超電導コイル装置１０を高磁場マグネット等として用いる場合には、発生する高磁場に基づいてコイル１１Ｂを拡げる方向にフープ応力が作用する。このとき、上下のコイル１１Ｂの外周部にはそれぞれ外周枠１４及び保持リング１７が配置されていることから、フープ応力は外周枠１４と保持リング１７とに分担して受け止められる。

さらに、上下の外周枠１４にはそれぞれ保持リング１７が外嵌され、その保持リング１７によりコイル１１Ｂの径方向内側への圧縮力が作用していることから、各コイル１１Ｂにフープ応力が作用して拡径力が働いても、その拡径力が前記圧縮力で緩和され、超電導線材１３に拡径力が及ぶことを抑制することができる。従って、ダブルパンケーキコイル１１Ｂはその形状を保持することができ、フープ応力の影響を極力軽減できて、優れた超電導特性を発揮することができる。

ここで、上記のダブルパンケーキコイル１１Ｂを用いた超電導コイル装置１０に関し、通電特性の試験を行った結果について説明する。
温度４．２Ｋ（液体ヘリウム中）、磁束密度８Ｔの外部磁場中で、ダブルパンケーキコイル１１Ｂ（超電導線材１３の長さは５０ｍ）に１７Ａ／秒の電流を総電流量が１５００Ａに到るまで通電を行った。このとき、コイル１１Ｂに電磁誘導で発生する電圧は４０ｍＶ程度であった。この外部磁場中では、コイル１１Ｂには２ＧＰａ以上のフープ応力が作用した。

この状態において、コイル１１Ｂに流れるコイル電流（Ａ）とコイル電圧（ｍＶ）の変化を常法に従って測定したところ、コイル電圧には限界電流を超える電圧（５ｍＶの電圧が発生したときの電流値が限界電流）は観察されず、良好な通電特性が得られた。加えて、上記通電特性の試験を繰り返してもコイル１１Ｂに劣化は認められなかった。

また、ひずみゲージを用いて超電導線材１３のひずみ量を測定した結果、ひずみ量は超電導線材１３の限界ひずみ量である０．７％を下回っていた。上記通電特性の試験を複数回繰り返しても超電導線材１３のひずみ量は限界ひずみ量を下回っていた。従って、超電導コイル装置１０は優れた超電導特性を維持できることが確認された。

なお、前記各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。
・ 前記テープ状の超電導線材１３として、図９に示すような構成の超電導線材１３を用いてもよい。すなわち、この超電導線材１３は、ビスマス系酸化物の超電導体２５が銀（Ａｇ）のシース２６中に分散された構造を有している。

・ 前記両実施形態において、コイル１１Ａ、１１Ｂの上部及び下部の少なくとも一方に、外周枠１４及び内周枠１２にボルトや接着剤で連結固定される上部規制枠又は下部規制枠を設け、フープ応力による外周枠１４の移動（拡径）を一層有効に抑制するように構成してもよい。

・ 前記両実施形態におけるコイル１１Ａ、１１Ｂの内周枠１２を取り外して超電導コイル装置１０を構成してもよい。
・ 前記第２実施形態において、内周枠１２及び外周枠１４の少なくとも一方を、上段と下段で一体となるように構成してもよい。その場合、中間規制枠２４は内周枠１２又は外周枠１４の分だけ径方向に幅狭に形成される。

・ 前記保持リング１７は、その一部を切欠いてＣリング状に構成してもよい。この場合、Ｃリングの内径を外周枠１４の外径よりも小さくなるように設定し、拡径させて外周枠１４に外嵌することにより、外周枠１４を介してコイル１１Ａ、１１Ｂに圧縮力を作用させることができる。

１０…超電導コイル装置、１１Ａ…超電導コイルとしてのシングルパンケーキコイル、１１Ｂ…超電導コイルとしてのダブルパンケーキコイル、１３…超電導線材、１４…外周枠、１４ａ…切欠き部、１５…電極、１６…金属テープ、１７…保持リング、１８…基板、２０…超電導層。

Claims (5)

1. 希土類系酸化物超電導体を有するテープ状の超電導線材を巻回して超電導コイルを形成し、超電導コイルの外周には該超電導コイルの拡径を抑えるための外周枠を設け、該外周枠の一部を切欠いてその切欠き部に電極を装着するとともに、前記外周枠の外周には電気絶縁性の保持リングを配置し、外周枠を締付けて超電導コイルに縮径方向の圧縮力を作用させるように構成したことを特徴とする超電導コイル装置。
2. 前記電気絶縁性の保持リングは、電気絶縁性の被覆を施した金属テープを環状に形成して構成されていることを特徴とする請求項１に記載の超電導コイル装置。
3. 前記電気絶縁性の被覆を施した金属テープは、外周枠より径が小さくなるように環状に形成し、その状態で加熱して膨張状態で外周枠の外周に配置し、冷却されることにより外周枠を締付けて超電導コイルに縮径方向の圧縮力を作用させるように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の超電導コイル装置。
4. 前記超電導線材は、基板上に希土類系酸化物超電導体による超電導層を形成したテープ状の超電導線材であり、前記金属テープは超電導線材の基板と同材料又は超電導線材の基板よりも熱膨張率の高い材料で形成されていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の超電導コイル装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の超電導コイル装置の製造方法であって、
   前記超電導線材を巻回して超電導コイルを形成し、その外周には外周枠を設け、該外周枠の切欠き部に電極を装着し、電気絶縁性の保持リングを形成する電気絶縁性の被覆を施した金属テープを外周枠より径が小さくなるように巻き、金属テープの端部を固定して保持リングを形成し、該保持リングを加熱して膨張させ、その径を外周枠の径より大きくして外周枠の外周に配置した後冷却し、保持リングを縮径させ、外周枠を締付けて超電導コイルに縮径方向の圧縮力を作用させることを特徴とする超電導コイル装置の製造方法。