JP2015225735A - 超電導コイル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】超電導コイルを形成する超電導線材に線材幅方向の歪の発生を抑制して、好適な超電導特性を確保できること。【解決手段】テープ形状の超電導線材１４が巻軸１１の表面に巻き回されて形成された３次元形状の超電導コイル１２を複数備えた超電導コイル装置１０であって、超電導コイルは、対向して長尺状に延在すると共に、超電導線材が線材面２０を超電導コイルの軸線Ｏに平行な状態として設けられた偏向部１６と、この偏向部の両端に連続し位置付けられると共に、超電導線材が線材面を超電導コイルの軸線Ｏに対し外側へ傾斜させて捻られた捻り部１７と、偏向部の両側で対向する捻り部を連結し、曲線状に存在する延在方向中央部位２４で超電導線材が線材面を超電導コイルの軸線Ｏに対し内側へ傾斜させて設けられた連結部１８とを有し、この連結部では、延在方向中央部位から捻り部へ向かって超電導線材の傾斜が連続的に変化して構成されたものである。【選択図】 図１

Description

本発明は、テープ形状の超電導線材が巻き回されて形成された超電導コイルを有する超電導コイル装置に関する。

超電導コイル装置には、荷電粒子を加速する加速器に、加速器用偏向電磁石として用いられるものが知られている。この加速器用偏向電磁石は、磁場によって荷電粒子を曲げてコントロールするものであり、一般的にコイル、鉄心（ヨーク）、磁極からなる（例えば特許文献１参照）。

荷電粒子を正確に導くためには偏向電磁石に高い磁場均一度が求められる。この均一な磁場分布は、荷電粒子が流れるビーム軌道領域付近に設けられる磁極の形状により実現される。但し、磁極に飽和があると磁場分布が励磁電流によって変化してしまうので、発生させる磁場は最大で約１．７Ｔに制限され、また、この磁場を発生させるコイルには銅線が使用される。

一方、偏向電磁石に小型軽量化が求められる場合には、コイルに超電導が適用される（例えば特許文献２、３、４参照）。超電導を適用することで高い磁場を発生することが可能となり、荷電粒子の軌道半径を小さくできるため、偏向電磁石の小型軽量化を実現できる。しかし、超電導を適用して高い磁場を発生させると、鉄心及び磁極の鉄が飽和してしまうので、磁極で磁場を形成することができなくなる。

このため、超電導を使用する場合には、図１４に示すように、複数のコイル（超電導コイル１０１〜１０６）を組み合わせ、これらの配置を工夫することによって目的の磁場分布を得る超電導コイル装置１００が用いられる（例えば特許文献５、６参照）。なお、図１４中の符号１０７は巻軸、符号１０８は磁場をそれぞれ示す。

特開平１０−３３５１００号公報 特開２０１１−９１０９４号公報 特開２０１０−１１８４５７号公報 特開平８−２９３４１０号公報 特開平４−９７５０６号公報 特開２００７−２６０２２２号公報

超電導コイル装置１００では、磁場を有効に利用するために、超電導コイル１０１〜１０６は一般的に鞍型でビームの進行方向に長い形状をしており、荷電粒子が流れるビームダクトの周囲に配置される。その際、ビーム軌道が曲率一定の曲線（円）を描くため、超電導コイル１０１〜１０６はそのビーム軌道に沿った形状で、長手方向に対し湾曲していることが望ましい。

しかしながら、超電導コイル１０１〜１０６を形成する超電導線材がイットリウム系超電導線材などのテープ形状の超電導線材である場合には、この超電導線材を幅方向に曲げることが困難である。この超電導線材を幅方向に無理に曲げようとすると、この超電導線材に幅方向の大きな歪みが発生して、超電導コイル装置１００の超電導特性が低下してしまう。

このように、テープ形状の超電導線材から形成される鞍型の超電導コイル１０１〜１０６のうち、長手方向に対して湾曲した超電導コイル１０１〜１０６を備える超電導コイル装置１００では、その超電導特性が低下してしまう恐れがある。

本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、巻き回されることで超電導コイルを形成する超電導線材に線材幅方向の歪の発生を抑制して、好適な超電導特性を確保できる超電導コイル装置を提供することにある。

本発明に係る超電導コイル装置は、テープ形状の超電導線材が巻軸の表面に巻き回されて形成された３次元形状の超電導コイルを複数備えた超電導コイル装置であって、前記超電導コイルは、対向して長尺状に延在すると共に、前記超電導線材が線材面を前記超電導コイルの軸線に平行な状態として設けられた本体部と、この本体部の両端に連続し対向して位置付けられると共に、前記超電導線材が前記線材面を前記超電導コイルの前記軸線に対し外側へ傾斜させて捻られた捻り部と、前記本体部の両側で対向する前記捻り部を連結し、曲線状に延在する延在方向中央部位で前記超電導線材が前記線材面を前記超電導コイルの前記軸線に対し内側へ傾斜させて設けられた連結部とを有し、前記連結部では、前記延在方向中央部位から前記捻り部へ向かって前記超電導線材の傾斜が連続的に変化して構成されたことを特徴とするものである。

本発明によれば、超電導コイルの連結部では、曲線状に延在する延在方向中央部位で超電導線材が線材面を超電導コイルの軸線に対し内側へ傾斜させ、この中央部位から捻り部へ向かって超電導線材の傾斜を連続的に変化させている。このため、超電導コイルでは、連結部及び捻り部において、超電導線材の幅方向両側のエッジ部に、この線材の長手方向の引張力及び圧縮力が作用しない。この結果、超電導線材の幅方向両側におけるエッジ部の長さが略等しくなり、超電導コイルの連結部及び捻り部に、超電導線材の幅方向の歪の発生を抑制できるので、超電導コイル装置の超電導特性を好適に確保できる。

（Ａ）は本発明に係る超電導コイル装置の第１実施形態を示す平面図、（Ｂ）は図１（Ａ）の超電導コイルを形成するテープ形状の超電導線材を示す表面図。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図。 図２を概略的に拡大して示す断面図。 図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図。 図４を概略的に拡大して示す断面図。 図１のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図。 （Ａ）から（Ｄ）は各々図１の超電導コイルの偏向部、捻り部及び連結部における超電導線材の傾斜の変化を説明する説明図。 本発明に係る超電導コイル装置の第２実施形態を示す平面図。 図８のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図。 図８のＸ−Ｘ線に沿う断面図。 本発明に係る超電導コイル装置の第３実施形態における超電導コイルの偏向部を示す断面図。 本発明に係る超電導コイル装置の第３実施形態における超電導コイルの捻り部と連結部との境界部位を示す断面図。 本発明に係る超電導コイル装置の第３実施形態における超電導コイルの連結部の延在方向中央部位を示す断面図。 従来の超電導コイル装置を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は図１４（Ａ）のＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿う断面図。

以下、本発明を実施するための実施形態を図面に基づき説明する。
［Ａ］第１実施形態（図１〜図７）
図１は、（Ａ）が本発明に係る超電導コイル装置の第１実施形態を示す平面図、（Ｂ）が、図１（Ａ）の超電導コイルを形成するテープ形状の超電導線材を示す表面図である。また、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図であり、図４は図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。これらの図１、図２及び図４に示す超電導コイル装置１０は、例えば荷電粒子を加速する加速器に偏向電磁石として用いられるものであり、荷電粒子が通る円環状のビームダクトの外側に配置されて、荷電粒子に円形軌道を描かせるための磁場１（図２、図４）を形成する。

本第１実施形態の超電導コイル装置１０は、パイプ形状の巻軸１１の外表面に３次元形状（本実施形態では鞍型形状）の超電導コイル１０が同軸状態で複数設けられて超電導コイル体１３が構成され、この超電導コイル体１３が巻軸１１の軸心Ｑに対向配置されることで構成される。各超電導コイル体１３のそれぞれの超電導コイル１２は、テープ形状の超電導線材１４が、巻軸１１の外表面に設置されたリング形状の巻枠１５に、図３、図５及び図６に示すように複数回巻き回されることで形成された鞍型の超電導コイルである。

この鞍型の超電導コイル１２は、レーストラック形状の超電導コイルのコーナー部（後述の連結部１８）が、上方へ湾曲して立ち上がった形状の超電導コイルである。この超電導コイル１２は、対向して平行に設けられた本体部としての２つの偏向部１６と、これらの各偏向部１６の両端に連続して設けられた４つの捻り部１７と、偏向部１６の両側で対向する２つの捻り部１７を連結する２つの連結部１８と、を有して構成される。

ここで、超電導線材１４は、基板、中間層、ＲＥ系酸化物超電導層及び保護金属層を積層した多層構造であって、テープ形状の薄膜の超電導線材である。また、巻軸１１は円筒（パイプ）形状であり、加速器の円環状のビームダクトに沿って軸心Ｑが湾曲して構成される。但し、この巻軸１１は、円筒形状に限らず、例えば楕円形状、角部が湾曲した角筒形状であってもよい。

超電導コイル１２の偏向部１６のそれぞれは、巻軸１１の軸心Ｑが湾曲されたことで、この巻軸１１に沿って一定の曲率Ｒに湾曲した状態で、対向して長尺状に延在される。この偏向部１６では、図１、図３及び図７（Ａ）に示すように、超電導線材１４が線材面２０を超電導コイル１２の軸線Ｏ（ｙ方向）に平行な状態として配置されている。これにより、偏向部１６が一定の曲率Ｒで湾曲している場合にも、この偏向部１６における超電導線材１４に厚さ方向の曲げのみが生じることになる。従って、この偏向部１６における超電導線材１４では、この超電導線材１４の幅方向Ｗの両側におけるエッジ部２１の長さＬ１、Ｌ２が略等しくなる。

図１に示すように、超電導コイル１２における対向して位置づけられた２つの捻り部１７は、偏向部１６の一端から直線状に延び、また、超電導コイル１２における対向して位置づけられた他の２つの捻り部１７は、偏向部１６の一端の反対側の他端から直線状に延びる。超電導コイル１２における捻り部１７のそれぞれでは、超電導線材１４は、偏向部１６との境界部位２２で線材面２０が超電導コイル１２の軸線Ｏと平行になった状態（図７（Ａ）参照）から、一定のペースで超電導コイル１２の外側へ捻られ、線材面２０が超電導コイル１２の軸線Ｏに対し外側へ傾斜されて連結部１８に連続する。この捻り部１７と連結部１８との境界部位２３で超電導線材１４は線材面２０が、図４、図５及び図７（Ｂ）に示すように、超電導コイル１２の軸線Ｏと平行な直線に対し超電導コイル１２の外側へ傾斜角αだけ傾斜し、巻軸１１の略径方向を向く。

図１に示すように、超電導コイル１２における偏向部１６の両側で対向する２つの捻り部１７を連結する連結部１８は、この２つの捻り部１７間に曲線状に存在する。この連結部１８の超電導線材１４は、連結部１８の延在方向中央部位２４で、図６及び図７（Ｄ）に示すように、線材面２０を、超電導コイル１２の軸線Ｏと平行な直線に対し超電導コイル１２の内側へ傾斜角φだけ傾斜させて配設される。更に、この連結部１８では、超電導線材１４は、連結部１８の延在方向中央部位２４から捻り部１７へ向かう傾斜が、超電導コイル１２の内側から外側へ向かって連続的に変化して配設される。例えば、超電導線材１４は、連結部１８における延在方向中央部位２４と、連結部１８と捻り部１７との境界部位２３との中間部位２５において、図７（Ｃ）に示すように、超電導コイル１２の軸線Ｏと平行な直線に対する線材面２０の傾斜角βが、捻り部１７との境界部位２３での傾斜角αよりも小さな角度に設定される。

上述のように超電導コイル１２の連結部１８において、超電導線材１４は線材面２０が、連結部１８の延在方向中央部位２４で、超電導コイル１２の内側に傾斜角φだけ傾斜し、この延在方向中央部位２４から連結部１８と捻り部１７との境界部位２３へ向かって傾斜角が超電導コイル１２の内側から外側へ連続的に変化し、連結部１８と捻り部１７との境界部位２３で超電導コイル１２の外側へ傾斜角αで傾斜している。更に、超電導コイル１２の捻り部１７において、超電導線材１４は超電導コイル１２の外側へ捻られ、線材面２０が、捻り部１７と偏向部１６との境界部位２２での超電導コイル１２の軸線Ｏに平行な状態から、捻り部１７と連結部１８との境界部位２３での傾斜角αまで、傾斜角が連続的に変化する。

超電導コイル１２の捻り部１７及び連結部１８において、超電導線材１４の線材面２０の傾斜角が捻り部１７から連結部１８の延在方向中央部位２４へ向かって、超電導コイル１２の外側から内側へ連続に変化することで、この捻り部１７及び連結部１８における超電導線材１４では、この超電導線材１４の幅方向Ｗの両側のエッジ部２１に、超電導線材１４の長手方向の引張力及び圧縮力が作用せず、このため、超電導線材１４の幅方向Ｗ両側のエッジ部２１の長さＬ１、Ｌ２が略等しくなる。このとき、超伝導線材１４の幅方向Ｗ両側のエッジ部２１の長さＬ１、Ｌ２の差の比Ｌｃは、次式で与えられる。

この長さＬ１、Ｌ２の差の比Ｌｃは、超電導線材１４に許容される歪をε％としたときにε以下（Ｌｃ＜ε）であることが望ましい。

例えば、巻軸１１の巻枠１５に超電導線材１４が巻き回されて形成される超電導コイル１２の開き角θ（図３、図５）を６４度とし、超電導コイル１２の連結部１８における巻軸１１の軸心Ｑに沿う寸法Ｐ１（図１（Ａ）を１００ｍｍとし、巻軸１１の直径Ｄ（図３）を１４０ｍｍとし、超電導コイル１２の連結部１８における延在方向中央部位２４での超電導線材１４の線材面２０の傾斜角φ（図６、図７（Ｂ））を４５度とし、超電導線材１４の幅方向Ｗの寸法Ｗｕ（図１（Ｂ））を２ｍｍとするとき、超電導コイル１２の連結部１８における超電導線材１４の幅方向Ｗ両側のエッジ部２１の長さＬ１、Ｌ２の差の比Ｌｃは、最大で０．０９％になる。

ここで、超電導線材１０に許容される歪ε％は、その超電導線材１４の形状や特性によって異なるが、一般的には０．１％〜０．５％である。従って、このとき、超電導コイル１２の連結部１８における超電導線１４の幅方向Ｗ両側のエッジ部２１の長さＬ１、Ｌ２の差の比Ｌｃが、超電導線材１４に許容される歪ε（０．１％〜０．５％）以下に設定されていることが分かる。尚、超電導コイル１２の捻り部１７における巻軸１１の軸心Ｑに沿う寸法Ｐ２（図１（Ａ））は、開き角θの単位をラジアンとして次式で与えられる。

上述のような構成の超電導コイル１２を製作する２方式の製作手順を次に述べる。
第１の製作手順では、まず、レーストラック形状またはリング形状の巻枠に超電導線材１４を巻き回して２次元形状の超電導コイルを製作し、その後、この２次元形状の超電導コイルに外力を加えることで、３次元形状の鞍型の超電導コイル１２を製作する。また、第２の製作手順では、３次元の鞍形形状の巻枠１５を用い、この巻枠１５に超電導線材１４を巻き回して３次元形状の鞍型の超電導線コイル１２を直接製作する。これら第１及び第２のいずれの製作手順においても、巻枠と超電導線材１４とが、並びに巻き回される超電導線材１４同士が接着剤により接着されることで、超電導コイル１２は高い巻線精度に保持される。

以上のように構成されたことから、本第１実施形態によれば、次の効果（１）〜（３）を奏する。
（１）超電導コイル装置１０における超電導コイル１２の連結部１８は、曲線状に延在する延在方向中央部位２４で超電導コイル１４が線材面２０を超電導コイル１２の軸線Ｏと平行な直線に対し内側へ傾斜角φで傾斜させ、この延在方向中央部位２４から捻り部１７へ向かって超電導線材１４の傾斜を、超電導コイル１２の内側から外側へ連続的に変化させている。このため、超電導コイル１２は、連結部１８及び捻り部１７において、超電導線材１４の幅方向Ｗ両側のエッジ部２１に、この超電導線材１４の長手方向の引張力及び圧縮力が作用しない。この結果、超電導線材１４の幅方向Ｗ両側におけるエッジ部２１の長さＬ１、Ｌ２が略等しくなり、超電導コイル１２の連結部１８及び捻り部１７に、超電導線材１４の幅方向Ｗの歪の発生を抑制できるので、超電導コイル装置１０の超電導特性を好適に確保できる。

（２）超電導コイル装置１０における超電導コイル１２の偏向部１６では、超電導線材１４が線材面２０を超電導コイル１２の軸線Ｏに平行な状態として設けられたので、この偏向部１６が巻軸１１の軸心Ｑに沿って一定曲率Ｒに湾曲した状態で延在される場合にも、その曲げは超電導線材１４の厚さ方向の曲げのみとなる。この結果、超電導コイル１２の偏向部１６では、超電導線材１４の幅方向Ｗ両側におけるエッジ部２１の長さＬ１、Ｌが略等しくなり、超電導線材１４の幅方向Ｗの歪の発生を抑制できるので、超電導コイル装置１０の超電導特性を好適に確保できる。

（３）特に、超電導コイル装置１０の超電導コイル１２の連結部１８における超電導線材１４の幅方向Ｗ両側のエッジ部２１の長さＬ１、Ｌ２の差の比Ｌｃが０．１％以下に設定された場合には、超電導線材１４の形状を保持するためにこの超電導線材１４に作用する外力を極力小さくできるので、超電導コイル装置１０の超電導コイル１２に高い巻線精度を実現できる。

［Ｂ］第２実施形態（図８〜図１０）
図８は、本発明に係る超電導コイル装置の第２実施形態を示す平面図である。この第２実施形態において、第１実施形態と同様な部分ついては、同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。

本第２実施形態の超電導コイル装置３０が第１実施形態と異なる点は、巻軸３１における超電導コイル１２の捻り部１７及び連結部１８に対応する部分が、第１実施形態と同様にパイプ形状の円筒体３２（図１０）であるのに対し、巻軸３１における超電導コイル１２の偏向部１６に対応する部分が、図９に示すように複数枚の平板３３にて構成された点である。

巻軸３１における超電導コイル１２の偏向部１６に対応する部分は、円筒体３２の直径方向に所定間隔で複数枚配列された平板３３と、これらの平板３３間に配置されて各平板３３を支持する図示しないステーとを有して構成される。各平板３３の表面に、一定曲率Ｒに湾曲した形状の巻枠３５が設置される。また、円筒体３２の表面に、巻枠３５に連続する巻枠３４が設置される。これらの巻枠３５と巻枠３４とに超電導線材１４が巻き回されて超電導コイル１２が形成される。この超電導コイル１２の偏向部１６は、超電導線材１４が平板３３に設置された巻枠３５に巻き回されて形成された部分であり、捻り部１７及び連結部１８は、超電導線材１４が円筒体３２に設置された巻枠３４に巻き回されて形成された部分である。

以上のように構成されたことから、本第２実施形態によれば、第１実施形態の効果（１）〜（３）と同様な効果を奏するほか、次の効果（４）を奏する。

（４）巻軸３１における超電導コイル１２の偏向部１６に対応する部分が複数枚の平板３３にて構成され、この平板３３に設置された巻枠３５に超電導線材１４が巻き回されることで超電導コイル１２の偏向部１６が形成されるので、超電導線材１４を巻枠３５に容易に巻き回すことができる。従って、この超電導コイル１２の偏向部１６における超電導線材１４の巻線誤差を抑制でき、この巻線誤差による磁場１の乱れを回避できる。この結果、超電導コイル装置３０に高い磁場精度を実現できる。

［Ｃ］第３実施形態（図１１〜図１３）
図１１は、本発明に係る超電導コイル装置の第３実施形態における超電導コイルの偏向部を示す断面図である。また、図１２は、同第３実施形態における超電導コイルの捻り部と連結部との境界部位を示す断面図であり、図１３は、同第３実施形態における超電導コイルの連結部の延在方向中央部位を示す断面図である。この第３実施形態において、第１実施形態と同様な部分については、同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。

本第３実施形態の超電導コイル装置４０が第１実施形態と異なる点は、超電導コイル４１の捻り部１７及び連結部１８において、巻き回される超電導線材１４の各ターン間に、超電導線材１４の幅方向Ｗに沿って厚さが異なる調整部材としてのスペース４２が配置され、超電導コイル４１の偏向部１６において、巻き回される超電導線材１４の各ターン間に、調整部材としてのスペース４３が配置された点である。

つまり、図１２及び図１３に示すように、超電導コイル４１の捻り部１７及び連結部１８においては、これらの捻り部１７及び連結部１８を形成すべく巻枠１５に巻き回される超電導線材１４の各ターン間（全てのターン間または一部のターン間）に長尺形状のスペース４２が介在される。このスペーサ４２は、スペーサ４２の長手方向に対する垂直断面形状の厚さＴが、巻軸１１側が厚く、この巻軸１１から径方向に離れるに従って漸次薄くなる楔形状またはドッグボーン形状である。尚、このスペーサ４２は、スペーサ４２の長手方向に対する垂直断面形状が、巻軸１１側が薄く、巻軸１１から径方向に離れるに従って漸次厚くなる楔形状またはドッグボーン形状であってもよい。

また、図１１に示すように、超電導コイル４１の偏向部１６においては、この偏向部１６を形成すべく巻枠１５に巻き回される超電導線材１４の各ターン間（全てのターン間または一部のターン間）に長尺形状のスペーサ４３が介在される。このスペーサ４３は、スペーサ４３の長手方向に対する垂直断面形状が均一な厚さＳの矩形形状、またはスペーサ４２と同様な楔形状またはドッグボーン形状である。尚、このスペーサ４３は超電導線材１４間に介在されず、超電導コイル４１の捻り部１７及び連結部１８においてスペーサ４２のみが超電導線材１４間に介在されてもよい。

本第３実施形態の超電導コイル４１は、第１実施形態の超電導コイル１２に比べて超電導線材１４のターン数（巻き数）が多い超電導コイルである。このように超電導線材１４のターン数が増加すると、超電導コイル４１の偏向部１６、捻り部１７及び連結部１８（特に捻り部１７及び連結部１８）において、超電導線材１４の幅方向Ｗ両側のエッジ部２１の長さＬ１、Ｌ２を略等しくするための線材面２０の傾斜角が、巻枠１５によって決定される傾斜角に対して変化してしまう。このため、超電導コイル４１の捻り部１７及び連結部１８における超電導線材１４の各ターン間にスペーサ４２を介在させ、超電導コイル４１の偏向部１６における超電導線材１４の各ターン間にスペーサ４３を適宜介在させることで、超電導コイル４１を形成する超電導線材１４の幅方向Ｗ両側のエッジ部２１の長さ１、Ｌ２を略等しくすることが可能になる。

以上のように構成されたことから、本第３実施形態によれば、第１実施形態の効果（１）〜（３）と同様な効果を奏するほか、次の効果（５）を奏する。

（５）超電導コイル４１の捻り部１７及び連結部１８は、超電導線材１４の各ターン間に、超電導線材１４の幅方向Ｗに沿って厚さＴの異なるスペーサ４２が介在されるので、これらの捻り部１７及び連結部１８を形成する超電導線材１４における幅方向Ｗ両側のエッジ部２１の長さＬ１、Ｌ２を、超電導線材１４のターン数が増加した場合にも略等しく設定できる。この結果、超電導コイル４１の捻り部１７及び連結部１８において、超電導線材１４の幅方向Ｗの歪の発生を抑制できるので、超電導コイル装置４０の超電導特性を好適に確保できる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができ、また、それらの置き換えや変更は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０ 超電導コイル装置
１１ 巻軸
１２ 超電導コイル
１４ 超電導線材
１６ 偏向部（本体部）
１７ 捻り部
１８ 連結部
２０ 線材面
２１ エッジ部
２４ 延在方向中央部位
３０ 超電導コイル装置
３１ 巻軸
３３ 平板
４０ 超電導コイル装置
４１ 超電導コイル
４２ スペーサ（調整部材）
Ｌ１、Ｌ２ 長さ
Ｏ 軸線
Ｑ 軸心
Ｒ 曲率
Ｓ、Ｔ 厚さ
Ｗ 幅方向
α、β、φ 傾斜角

Claims (5)

1. テープ形状の超電導線材が巻軸の表面に巻き回されて形成された３次元形状の超電導コイルを複数備えた超電導コイル装置であって、
   前記超電導コイルは、対向して長尺状に延在すると共に、前記超電導線材が線材面を前記超電導コイルの軸線に平行な状態として設けられた本体部と、
   この本体部の両端に連続し対向して位置付けられると共に、前記超電導線材が前記線材面を前記超電導コイルの前記軸線に対し外側へ傾斜させて捻られた捻り部と、
   前記本体部の両側で対向する前記捻り部を連結し、曲線状に延在する延在方向中央部位で前記超電導線材が前記線材面を前記超電導コイルの前記軸線に対し内側へ傾斜させて設けられた連結部とを有し、
   前記連結部では、前記延在方向中央部位から前記捻り部へ向かって前記超電導線材の傾斜が連続的に変化して構成されたことを特徴とする超電導コイル装置。
2. 前記超電導コイルの本体部は、巻軸の軸心が曲げられることで、一定曲率に湾曲した状態で対向して長尺状に延在された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. 前記超電導コイルの連結部では、超電導線材の幅方向両側におけるエッジ部の長さの差の比が０．５％以下に設定された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装置。
4. 前記巻軸は、超電導コイルの本体部に対応する部分が、所定間隔で配置された複数枚の平板を備えて構成され、前記本体部は、超電導線材が前記平板の表面で巻き回されて構成されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の超電導コイル装置。
5. 前記超電導コイルの連結部及び捻り部では、超電導線材の各ターン間に、前記超電導線材の幅方向に沿って厚さの異なる調整部材が配置されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の超電導コイル装置。

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