JP2020177953A - 超電導コイルアセンブリおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】通電時に超電導コイルが発生する電磁力が超電導コイル自体に加わっても超電導コイルの超電導状態を維持できる超電導コイルアセンブリおよびその製造方法を提供する。【解決手段】超電導コイルアセンブリ１００は、巻枠１と、複数の超電導コイル２と、巻回部材３とを備える。複数の超電導コイル２は巻枠１に巻回される。巻回部材３は複数の超電導コイル２の外周に巻回され、複数の超電導コイル２と一体化される。巻回部材３の線膨張係数は複数の超電導コイル２の線膨張係数よりも大きい。複数の超電導コイル２は容器１０内に収納される。容器１０内は液体冷媒１１が充填される。巻枠１は容器１０の一部を構成する。【選択図】図２

Description

本発明は、超電導コイルアセンブリおよびその製造方法に関するものである。

巻枠に複数の超電導線が巻き付けられることで、巻枠に複数の超電導コイルが巻回され、超電導コイルアセンブリが形成される。超電導コイルアセンブリにおいては、超電導コイルは液体冷媒が充填された容器内に収納される。超電導コイルは超電導臨界温度未満の温度に保たれ超電導状態となる。超電導コイルアセンブリは、たとえば磁気共鳴画像診断（ＭＲＩ：Magnetic Resonance Imaging）の装置に適用される。

巻枠に対して超電導線を高張力で巻回したり、たとえば特開２０１１−２３７２４号公報（特許文献１）に開示されるように超電導コイルの外側から当該超電導コイルを支持することが好ましい。このようにすれば、外部から当該超電導コイルへの通電時に超電導コイルが発生する電磁力が超電導コイル自体に加わっても、超電導コイルはクエンチせず超電導状態が維持できる。

特開２０１１−２３７２４号公報

特開２０１１−２３７２４号公報においては、巻枠としての芯材に超電導線を巻回して超電導コイルが形成され、超電導コイルの外側に管状の機械的支持構造体が被せられる。超電導コイルと機械的支持構造体とは樹脂により含浸され、樹脂の硬化により互いに接合される。その後芯材を解体し除去する際に力が加わるために、超電導コイルが変形し、超電導コイルと機械的支持構造体との間に隙間が発生する。これにより超電導コイルの周囲の磁場が不均一となり、クエンチを起こす結果、超電導コイルが超電導状態を維持できなくなるという課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みなされたものである。その目的は、通電時に超電導コイルが発生する電磁力が超電導コイル自体に加わっても超電導コイルの超電導状態を維持できる超電導コイルアセンブリおよびその製造方法を提供することである。

本開示に従った超電導コイルアセンブリは、巻枠と、複数の超電導コイルと、巻回部材とを備える。複数の超電導コイルは巻枠に巻回される。巻回部材は複数の超電導コイルの外周に巻回され、複数の超電導コイルと一体化される。巻回部材の線膨張係数は複数の超電導コイルの線膨張係数よりも大きい。複数の超電導コイルは容器内に収納される。容器内は液体冷媒が充填される。巻枠は容器の一部を構成する。

本開示に従った超電導コイルアセンブリの製造方法では、まず巻枠が準備される。巻枠に複数の超電導線を巻回して複数の超電導コイルとされる。複数の超電導コイルの外周に巻回部材が巻回される。複数の超電導コイルと巻回部材とが真空含浸して一体化される。複数の超電導コイルが容器内に収納される。容器内に液体冷媒が充填される。巻回部材の線膨張係数は、複数の超電導コイルの線膨張係数よりも大きい。巻枠は容器の一部を構成する。

上記によれば、通電時に超電導コイルが発生する電磁力が超電導コイル自体に加わっても超電導コイルの超電導状態を維持できる超電導コイルアセンブリおよびその製造方法を提供できる。

実施の形態１に係る超電導コイルアセンブリの内部を切り開きその構成を示す概略斜視図である。 実施の形態１に係る超電導コイルアセンブリの内部構成を示す概略断面図である。 実施の形態１の超電導コイルアセンブリにおける図２の点線で囲まれた領域ＩＩＩの構成を示す概略拡大断面図である。 実施の形態１の超電導コイルアセンブリの製造方法の第１工程の態様を示す概略断面図である。 実施の形態１の超電導コイルアセンブリの製造方法の第２工程の態様を示す概略断面図である。 実施の形態１の超電導コイルアセンブリの製造方法の第３工程の態様を示す概略断面図である。 実施の形態１の超電導コイルアセンブリの製造方法の第４工程の態様を示す概略断面図である。 実施の形態１の変形例に係る超電導コイルアセンブリの内部構成を示す概略断面図である。 実施の形態２の超電導コイルアセンブリにおける図２の点線で囲まれた領域の構成を示す概略拡大断面図である。 実施の形態３の超電導コイルアセンブリにおける図２の点線で囲まれた領域の構成を示す概略拡大断面図である。 実施の形態４の超電導コイルアセンブリにおける図２の点線で囲まれた領域およびその周辺の構成を示す概略拡大断面図である。 実施の形態４の超電導コイルアセンブリの製造方法の一工程の態様を示す概略断面図である。

以下、本実施の形態について図に基づいて説明する。
実施の形態１．
まず、本実施の形態の超電導コイルアセンブリの構成について図１〜図３を用いて説明する。図１は、実施の形態１に係る超電導コイルアセンブリの内部を切り開きその構成を示す概略斜視図である。図２は、実施の形態１に係る超電導コイルアセンブリの内部構成を示す概略断面図である。

図１および図２を参照して、実施の形態１の超電導コイルアセンブリ１００は、磁気共鳴画像診断用の部材である。超電導コイルアセンブリ１００は、巻枠１と、複数の超電導コイル２と、巻回部材３とを備えている。超電導コイル２は巻枠１に巻回されている。巻回部材３は、超電導コイル２の外周に巻回され、超電導コイル２と一体化されている。巻回部材３の線膨張係数は、超電導コイル２の線膨張係数よりも大きい。以下、上記の特徴を有する超電導コイルアセンブリ１００についてより詳細に説明する。

巻枠１は、中央部分に空洞を有するたとえば円筒形状である。巻枠１の外側を向く筒状の側面である外側面上には、壁部４が形成されている。壁部４はそれ以外の領域に対して巻枠１の外側面が外側に突起した領域である。壁部４は巻枠１の延びる方向すなわち図２の左右方向に沿って間隔をあけて複数形成されている。複数の壁部４のそれぞれは、巻枠１の外側面を１周する形状を有している。すなわち巻枠１が円筒形状であれば、複数の壁部４のそれぞれは円環形状である。複数の壁部４のうち、隣り合う１対の壁部４の間に挟まれるように、複数の超電導コイル２のうちの１つが配置される。したがって複数の超電導コイル２のそれぞれは、巻枠１の外側面上のうち、１対の壁部４の間に挟まれ溝状となった領域に、互いに間隔をあけて１周ずつ巻回されている。それぞれの超電導コイル２は、これを挟む１対の壁部４により、巻枠１の延びる方向について動かないように位置決めされている。

壁部４は巻枠１の延びる方向の一方および他方の端部にも形成されてもよい。図２に示すように、当該一方および他方の端部としての壁部４は、他の壁部４すなわち上記一方の端部および他方の端部の間の領域の壁部４よりも図２の上下方向に長く延びていてもよい。

巻枠１には複数の超電導コイル２が巻回される。超電導コイル２を構成する超電導線は、たとえば一般公知のニオブチタンなどにより形成されている。これにより、外部から超電導コイルアセンブリ１００への通電により超電導コイル２がつくる磁場の均一性が高められる。

図１および図２において、巻枠１に超電導コイル２が巻回される位置および数は、外部から超電導コイルアセンブリ１００への通電により超電導コイル２がつくる磁場の強度およびその磁場の均一性の仕様を満たすように設計される。したがって超電導コイル２の巻回される密度は、必ずしも図２の左右方向において全体に亘り均等でなくてもよい。

図３は、実施の形態１の超電導コイルアセンブリにおける図２の点線で囲まれた領域ＩＩＩの構成を示す概略拡大断面図である。図３を参照して、巻回部材３は、複数の超電導コイル２のそれぞれの巻回される最外周の表面上を覆うように、超電導コイル２の表面上に巻回されている。個々の超電導コイル２の表面上に対し、１本の巻回部材３が複数回巻回されることが好ましい。ただし、ある超電導コイル２とそれに隣接する超電導コイル２との上には、互いに別個の巻回部材３が巻回される。本実施の形態における巻回部材３は丸線３Ａである。丸線３Ａは、その延在方向に交差する断面の外周部が曲線状である線材である。一例として図３の丸線３Ａは、その断面の外周部が円形である。ただしこれに限らず、丸線３Ａの断面の外周部は楕円形であってもよいし、その他の曲線状であってもよい。丸線３Ａは、たとえば非磁性かつ極低温環境で使用できるアルミニウムにより形成されることが好ましい。

超電導コイルアセンブリ１００において、巻回部材３としての丸線３Ａは、超電導コイル２よりも巻回されるテンションが高い。ここでのテンションは、巻回部材３および超電導コイル２の延びる方向についての引張力である。ただしその丸線３Ａの巻回されるテンションおよび巻数は、外部から超電導コイルアセンブリ１００への通電により超電導コイル２に自身のつくる電磁力が加わっても、超電導コイル２が超電導状態を維持できる程度の少ない変形量で済むように設計される。ここで巻数とは、１本の丸線３Ａが複数回巻回される場合にはその巻回回数を意味する。

超電導コイル２とその外周に巻回される丸線３Ａとは、樹脂材料、特にたとえばワニスが含浸されることにより、互いに一体化されている。

超電導コイルアセンブリ１００において、以上の超電導コイル２は、容器１０内に収納されている。容器１０は巻枠１の外表面の外側に、巻枠１を包むように形成されている、筒状の部材である。ただし巻枠１は容器１０の一部を構成する。すなわち容器１０は、巻枠１と、フランジ５と、外筒６とにより形成されている。巻枠１とフランジ５と外筒６とはいずれも同一の材質である、たとえばステンレス、アルミニウムまたはガラス繊維強化エポキシ樹脂により形成されることが好ましい。

フランジ５は巻枠１の外表面の一部、特に巻枠１の延びる方向の一方および他方の端部に接合されている。フランジ５は、巻枠１に接合される領域に比べてその延びる方向すなわち図２の左右方向の寸法が巻枠１よりも少し小さくなるような形状を有している。具体的には、フランジ５は、図２の左右方向の一方及び他方の端部が左右方向に沿って互いに向かい合うように延びている。図２の左右方向の間隔を保ちつつ、フランジ５は巻枠１から離れるように、すなわち巻枠１の外側に向けて延びている。このためにフランジ５は、図２の左右方向から、巻枠１から離れる外側方向に延びるように屈曲している。

外筒６はフランジ５の延びる方向の一方および他方の端部に接合されている。外筒６は巻枠１およびフランジ５を外側から囲むようにフランジ５の延びる方向に延びる、筒状、たとえば円筒状の部材である。ただし図示されないが外筒６はフランジ５からその外側に延びる部分を含んでいてもよい。フランジ５と外筒６とを併せた部分が、巻枠１を外側から覆う蓋のように配置されている。

フランジ５と外筒６とが接合されることにより、フランジ５の巻枠１と反対側すなわち外側の縁に近い領域には、そこから図の左右方向に延びる部分と、屈曲部と、図の上下方向に延びる部分とを有するように壁部４が形成されている。この壁部４と、フランジ５と、外筒６の延びる方向すなわち図２の左右方向の端部とに囲まれた領域が形成されている。この囲まれた領域にも、超電導コイル２および巻回部材３が配置される。

このように巻枠１とフランジ５と外筒６とが接合されることで形成された容器１０の内部には、液体冷媒１１が充填されている。

次に、図４〜図７を用いて、本実施の形態の超電導コイルアセンブリ１００の製造方法について説明する。

図４は、実施の形態１の超電導コイルアセンブリの製造方法の第１工程の態様を示す概略断面図である。図４を参照して、まず巻枠１が準備される。ここで準備される巻枠１は、上記のように間隔をあけて複数の壁部４が形成されていることが好ましい。この１対の壁部４の図５の左右方向の間隔は、次工程にてその壁部４の間に挟まれるように巻回される超電導コイル２の幅にほぼ等しくなり、壁部４が超電導コイル２に接触する程度の間隔であることが好ましい。

図５は、実施の形態１の超電導コイルアセンブリの製造方法の第２工程の態様を示す概略断面図である。図５を参照して、巻枠１に複数の超電導線が巻回される。つまり巻枠１に形成された複数の壁部４のうち互いに隣り合う１対の壁部４の間に挟まれる領域に、複数の超電導線のそれぞれが１周ずつ巻回される。これにより巻回された超電導線は複数の超電導コイル２となる。このとき、超電導線が膨らまない程度の比較的小さいテンションで超電導線が巻回される。これにより、超電導線の巻回による巻枠１の変形を小さくできる。巻枠１の変形を小さくすることで、超電導コイル２の位置精度が向上する。これにより、超電導コイルアセンブリ１００への通電時に超電導コイル２がつくる磁場の均一性が高められる。

図６は、実施の形態１の超電導コイルアセンブリの製造方法の第３工程の態様を示す概略断面図である。図６を参照して、超電導コイル２の外周に巻回部材３として、図３の丸線３Ａが１本、複数回巻回される。巻回部材３の線膨張係数は、超電導コイル２の線膨張係数よりも大きい。ただし具体的には、超電導コイル２を構成する超電導線の種類に応じて、巻回部材３の線膨張係数は異なる。

巻回部材３は、超電導コイル２の超電導線よりも高いテンションで巻回される。ただし具体的には、当該テンションの値は超電導線の種類により異なる。なお当該テンションは、テンションコントローラにより測定される。その測定結果がフィードバック制御によりサーボモータにフィードバックされる。これにより、サーボモータが巻回部材３を巻回するためのトルクが制御される。

巻回部材３が巻回された後、超電導コイル２と巻回部材３とが、真空含浸により一体化される。具体的には、超電導コイル２および巻回部材３が巻回された巻枠１が乾燥された後、これが真空装置内に投入され、真空装置内が比較的低真空の状態とされる。真空装置内が必要な真空度となったところで、装置内にワニスが注入され、超電導コイル２および巻回部材３の表面上にワニスが供給される。このとき超電導コイル２と巻回部材３とに挟まれた領域にもワニスが供給される。ワニスが供給された後に、装置内がさらに高真空状態とされる。高真空状態で一定時間保持され、その後、大気圧以上の圧力となるように装置内が加圧される。その後、巻枠１およびこれに巻回された超電導コイル２および巻回部材３が加熱装置内に移される。巻回部材３の表面上に供給されたワニスが加熱により硬化される。これにより超電導コイル２と巻回部材３とが一体化される。

図７は、実施の形態１の超電導コイルアセンブリの製造方法の第４工程の態様を示す概略断面図である。図７を参照して、巻枠１等が加熱装置から取り出された後、巻枠１の外表面上に、フランジ５および外筒６が、たとえば気密溶接により取り付けられる。これにより、巻枠１とフランジ５と外筒６とからなる容器１０が形成され、図６の工程での超電導コイル２は容器１０内に収納される。なお図７に示すように、フランジ５と外筒６との境界部分に追加で壁部４が形成され、ここにも超電導コイル２および巻回部材３が巻回され両者が一体化された部材が配置されてもよい。

再度図２を参照して、超電導コイル２および巻回部材３が収納された容器１０内には、液体冷媒１１が充填される。これにより超電導コイルアセンブリ１００が形成される。

図８は、実施の形態１の変形例に係る超電導コイルアセンブリの内部構成を示す概略断面図である。図８を参照して、当該変形例の超電導コイルアセンブリ１００は大筋で図１および図２の超電導コイルアセンブリ１００と同様の構成を有する。このため以下では同一の構成要素には同一の符号を付し、構成が共通する部分はその説明を繰り返さない。図８の変形例においては、容器１０が、巻枠１と筒状体７とにより形成される。筒状体７は、第１の部分７Ａと、第１の部分７Ａに交差する第２の部分７Ｂとからなっており、第１の部分７Ａと第２の部分７Ｂとが一体となっている。

第１の部分７Ａは図２のフランジ５に相当し、第２の部分７Ｂは図２の外筒６に相当する。第１の部分７Ａは図８の巻枠１の左右方向の一方および他方の端部に接合されており、そこから巻枠１の外側に向けて延びている。すなわち第１の部分７Ａは、フランジ５のように図８の左右方向に沿って互いに向かい合うように延びる部分を有していない。この意味で第１の部分７Ａは図２のフランジ５よりも単純な形状を有している。また第２の部分７Ｂは第１の部分７Ａから屈曲して図８の左右方向に延びている部分である。このため筒状体７は巻枠１を外側から囲むように巻枠１の延びる方向に延びている。本実施の形態の容器１０においてはフランジ５のような屈曲部を有する構成は必要ではない。図８の変形例のように巻枠１と、第１の部分７Ａおよび第２の部分７Ｂのみを有する筒状体７とのみにより容器１０が構成されてもよい。

図８の変形例における超電導コイルアセンブリ１００の製造方法は、基本的に図４〜図７の超電導コイルアセンブリ１００の製造方法と同様であるため、同一の工程についてはその説明を繰り返さない。ただし図８の製造工程においては、超電導コイル２を容器１０内に収納する際に、巻枠１の外側に、容器１０の一部である巻枠１とは別の部材であり、容器１０の他の一部を構成する筒状体７が取り付けられる。これにより、巻枠１と筒状体７とからなる容器１０が形成される。このように形成することで、図２の容器１０と同等の機能を有する容器１０を、図２よりも簡単な形状の部材を形成することにより、図２よりも容易に形成することができる。

次に、本実施の形態の背景について説明しつつ、本実施の形態の作用効果について説明する。

本実施の形態を適用しない場合、すなわち超電導コイル２の外周に巻回部材３が巻回されない構成においては、超電導コイル２が変形してその位置が変わることにより、たとえば外部から超電導コイルアセンブリ１００への通電時に超電導コイル２がつくる磁場が不均一となることがある。超電導コイル２の位置が変化しないように維持することは、超電導コイル２によって発生する磁場が安定するよう維持し、その結果としてクエンチの発生しない安定した超電導状態を維持するために重要である。しかし超電導コイル２が変形しないようこれを支持する構造体を設ける場合、その加工精度を高くする必要があり、加工コストが高騰する。

そこで本実施の形態の超電導コイルアセンブリ１００は、巻枠１と、複数の超電導コイル２と、巻回部材３とを備えている。複数の超電導コイル２は巻枠１に巻回される。巻回部材３は複数の超電導コイル２の外周に巻回され、複数の超電導コイル２と一体化される。巻回部材３の線膨張係数は、複数の超電導コイル２の線膨張係数よりも大きい。複数の超電導コイル２は容器１０内に収納される。容器１０内は液体冷媒１１が充填される。巻枠１は容器１０の一部を構成する。

また本実施の形態の超電導コイルアセンブリ１００の製造方法においては、巻枠１が準備され、巻枠１に複数の超電導線を巻回して複数の超電導コイル２とされる。複数の超電導コイル２の外周に巻回部材３が巻回される。複数の超電導コイル２と巻回部材３とが真空含浸され一体化される。複数の超電導コイル２が容器１０内に収納される。容器１０内に液体冷媒１１が充填される。巻回部材３の線膨張係数は、複数の超電導コイル２の線膨張係数よりも大きい。巻枠１は容器１０の一部を構成する。

超電導コイル２よりも大きい線膨張係数を有する巻回部材３が超電導コイル２の外周に巻回され、これらが収納される容器１０内に液体冷媒１１が充填される。このため超電導コイル２よりもその外周の巻回部材３の方が、液体冷媒１１の冷却作用による体積の収縮量が大きい。したがって超電導コイル２をその外周側から、外側に動かないように拘束する効果が高められる。したがって超電導コイル２の変形を抑制し、超電導コイル２の発生する磁場を安定させることで、クエンチの発生しない安定した超電導状態を維持する効果が得られる。

超電導コイルアセンブリ１００において超電導コイル２の変形等を抑制する巻回部材３は、超電導コイル２の外周に巻回されるだけで設けられる。このためたとえば超電導コイル２の固定用の部材を別途高コストで加工する必要がない。これにより超電導コイル２の固定のための加工コストを低減できる。

上記超電導コイルアセンブリ１００およびその製造方法において、巻回部材３は、複数の超電導コイル２よりも巻回されるテンションが高いことが好ましい。このようにすれば、巻回部材３の巻回される総数を少なくすることができる。これにより、巻回部材３の材料コストを削減できる。

その他、上記超電導コイルアセンブリ１００およびその製造方法において、巻回部材３は延在方向に交差する断面の外周部が曲線状である丸線３Ａである。これにより、巻回部材３を高速で巻回することができるため、巻回工程の作業時間を短縮することができる。

実施の形態２．
図９は、実施の形態２の超電導コイルアセンブリにおける図２の点線で囲まれた領域の構成を示す概略拡大断面図である。図９を参照して、本実施の形態の超電導コイルアセンブリ１００は大筋で実施の形態１の超電導コイルアセンブリ１００と同様の構成を有する。このため以下では同一の構成要素には同一の符号を付し、構成が共通する部分はその説明を繰り返さない。図９においては、巻回部材３は角線３Ｂである。角線３Ｂは、その延在方向に交差する断面の外周部が多角形状である線材である。一例として図９の角線３Ｂは、その断面の外周部が四角形状であり、長方形状または正方形状である。ただしこれに限らず、丸線３Ａの断面の外周部は六角形状または八角形状であってもよいし、その他の多角形状であってもよい。角線３Ｂは、たとえば非磁性かつ極低温環境で使用できるアルミニウムにより形成されることが好ましい。角線３Ｂは、たとえば非磁性かつ極低温環境で使用できるアルミニウムにより形成されることが好ましい。

次に、本実施の形態の作用効果について説明する。本実施の形態は、実施の形態１と同様の作用効果の他に、以下の追加の作用効果を奏する。

本実施の形態の超電導コイルアセンブリ１００およびその製造方法においては、巻回部材３は延在方向に交差する断面の外周部が多角形状である角線３Ｂである。このため角線３Ｂの占積率を増やし、巻回部材３の使用量を減らせる。このため巻回部材３の材料コストを削減できる。

実施の形態３．
図１０は、実施の形態３の超電導コイルアセンブリにおける図２の点線で囲まれた領域の構成を示す概略拡大断面図である。図１０を参照して、本実施の形態の超電導コイルアセンブリ１００は大筋で実施の形態１の超電導コイルアセンブリ１００と同様の構成を有する。このため以下では同一の構成要素には同一の符号を付し、構成が共通する部分はその説明を繰り返さない。図１０においては、巻回部材３は、延在方向に交差する方向の幅が複数の超電導コイル２の幅に等しいシート材３Ｃである。なおここでの「等しい」とは両者の幅が完全に同一である場合に限らず、シート材３Ｃの幅は超電導コイル２の幅に対して１０％以内の増減を許容するものとする。すなわちシート材３Ｃは、図９のたとえば四角形状の断面を有する角線３Ｂの左右方向の幅が、超電導コイル２の幅にほぼ等しくなるように引き伸ばされた構成を有している。本実施の形態においても実施の形態２の角線３Ｂと同様に、シート材３Ｃの断面は四角形状に限らず、他の多角形状であってもよい。またシート材３Ｃは、たとえば非磁性かつ極低温環境で使用できるアルミニウムにより形成されることが好ましい。

次に、本実施の形態の作用効果について説明する。本実施の形態は、実施の形態１と同様の作用効果の他に、以下の追加の作用効果を奏する。

本実施の形態の超電導コイルアセンブリ１００およびその製造方法においては、巻回部材３は延在方向に交差する方向の幅が複数の超電導コイル２の幅に等しいシート材３Ｃである。このため角線３Ｂに比べてその巻回時のターン数を減らすことができる。これにより、巻回工程の作業時間を短縮することができる。

以上の実施の形態１〜３に示すように、超電導コイルアセンブリ１００およびその製造方法の巻回部材３は、延在方向に交差する断面の外周部が曲線状である丸線３Ａ、延在方向に交差する断面の外周部が多角形状である角線３Ｂ、および延在方向に交差する方向の幅が複数の超電導コイルの幅に等しいシート材３Ｃのいずれかであることが好ましい。

実施の形態４．
図１１は、実施の形態４の超電導コイルアセンブリにおける図２の点線で囲まれた領域およびその周辺の構成を示す概略拡大断面図である。図１１を参照して、本実施の形態の超電導コイルアセンブリ１００は大筋で実施の形態１の超電導コイルアセンブリ１００と同様の構成を有する。このため以下では同一の構成要素には同一の符号を付し、構成が共通する部分はその説明を繰り返さない。図１１においては、巻枠１に巻回された複数の超電導コイル２のそれぞれと、当該複数の超電導コイル２のそれぞれと一体化された丸線３Ａとの間にワニス８が存在する。なおワニス８は超電導コイル２の表面上に多数回巻回された丸線３Ａの多数の環状の線材部分同士の間に浸み込んでおり、そこから丸線３Ａと超電導コイル２との境界部に達している。またワニス８は、図１１の左右方向に隣り合う１対の超電導コイル２の間にも配置されてもよい。すなわちワニス８は、１対の超電導コイル２を挟む隣り合う１対の壁部４の間に挟まれるように配置されてもよい。

なお図１１においては巻回部材３として丸線３Ａが図示されているが、本実施の形態においては、巻回部材３として角線３Ｂまたはシート材３Ｃが用いられてもよい。

図１２は、実施の形態４の超電導コイルアセンブリの製造方法の一工程の態様を示す概略断面図である。図１２においては、実施の形態１における製造方法の特に図５に示す第２工程に相当する工程が示される。図１２を参照して、本実施の形態の超電導コイルアセンブリ１００の製造方法は、基本的に実施の形態１の図４〜図７に示す超電導コイルアセンブリ１００の製造方法と同様であるため、同一の工程についてはその説明を繰り返さない。ただし図１２に示すように、本実施の形態においては、図５に示す超電導線を巻回し複数の超電導コイル２とする工程において、巻枠１にワニス８を塗りながら超電導線が巻回される。また図６に示す巻回部材３を巻回する工程においても、図１２と同様に、巻枠１および超電導コイル２にワニス８を塗りながら巻回部材３が巻回される。この点において本実施の形態は、巻回部材３が巻かれた後に真空装置内でワニスが供給されながら真空含浸される実施の形態１と異なる。

巻回部材３の巻回後、超電導コイル２および巻回部材３が加熱炉中に投入され熱硬化される。これにより両者は一体化される。

次に、本実施の形態の作用効果について説明する。本実施の形態は、実施の形態１と同様の作用効果の他に、以下の追加の作用効果を奏する。

本実施の形態の超電導コイルアセンブリ１００は、複数の超電導コイル２のそれぞれと、複数の超電導コイル２と一体化された巻回部材３との間にワニス８が存在する。このような構成は、超電導コイル１００の製造工程において、超電導線を巻回する工程および巻回部材３を巻回する工程は、巻枠１にワニス８を塗りながらなされる。つまり巻回部材３の巻回が完了する前にワニス８が巻枠１などに供給される。これにより、巻回部材３の巻回後に真空装置内でワニス８が注入されながら真空含浸される実施の形態１に比べ、複数の超電導コイル２と一体化された巻回部材３との隙間にワニス８を確実に浸み込ませ、両者を確実に一体化させることができる。また本実施の形態の製造方法によれば、巻回部材３の巻回後に真空装置内でワニス８が注入されながら真空含浸される実施の形態１に比べ、工程数を減らすことができる。

以上に述べた各実施の形態（に含まれる各例）に記載した特徴を、技術的に矛盾のない範囲で適宜組み合わせるように適用してもよい。

今回開示された実施の形態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。

１ 巻枠、２ 超電導コイル、３ 巻回部材、３Ａ 丸線、３Ｂ 角線、３Ｃ シート材、４ 壁部、５ フランジ、６ 外筒、７ 筒状体、７Ａ 第１の部分、７Ｂ 第２の部分、１０ 容器、１１ 液体冷媒、１００ 超電導コイルアセンブリ。

Claims (8)

1. 巻枠と、
   前記巻枠に巻回される複数の超電導コイルと、
   前記複数の超電導コイルの外周に巻回され、前記複数の超電導コイルと一体化された巻回部材とを備え、
   前記巻回部材の線膨張係数は、前記複数の超電導コイルの線膨張係数よりも大きく、
   前記複数の超電導コイルは容器内に収納され、
   前記容器内は液体冷媒が充填され、
   巻枠は前記容器の一部を構成する、超電導コイルアセンブリ。
2. 前記巻回部材は、延在方向に交差する断面の外周部が曲線状である丸線、延在方向に交差する断面の外周部が多角形状である角線、および延在方向に交差する方向の幅が前記複数の超電導コイルの幅に等しいシート材のいずれかである、請求項１に記載の超電導コイルアセンブリ。
3. 前記巻回部材は、前記複数の超電導コイルよりも巻回されるテンションが高い、請求項１または２に記載の超電導コイルアセンブリ。
4. 前記複数の超電導コイルのそれぞれと前記複数の超電導コイルと一体化された前記巻回部材との間にワニスが存在する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の超電導コイルアセンブリ。
5. 巻枠を準備する工程と、
   前記巻枠に複数の超電導線を巻回して複数の超電導コイルとする工程と、
   前記複数の超電導コイルの外周に巻回部材を巻回する工程と、
   前記複数の超電導コイルと前記巻回部材とを真空含浸して一体化する工程と、
   前記複数の超電導コイルを容器内に収納する工程と、
   前記容器内に液体冷媒を充填する工程とを備え、
   前記巻回部材の線膨張係数は、前記複数の超電導コイルの線膨張係数よりも大きく、
   前記巻枠は前記容器の一部を構成する、超電導コイルアセンブリの製造方法。
6. 前記巻回部材は、延在方向に交差する断面の外周部が曲線状である丸線、延在方向に交差する断面の外周部が多角形状である角線、および延在方向に交差する方向の幅が前記複数の超電導コイルの幅に等しいシート材のいずれかである、請求項５に記載の超電導コイルアセンブリの製造方法。
7. 前記超電導線を巻回する工程および前記巻回部材を巻回する工程は、前記巻枠にワニスを塗りながらなされる、請求項５または６に記載の超電導コイルアセンブリの製造方法。
8. 前記収納する工程では、前記巻枠の外側に、前記容器の一部である前記巻枠とは別の前記容器の他の一部を構成し前記巻枠を収納可能な筒状体が取り付けられることで前記容器が形成される、請求項５〜７のいずれか１項に記載の超電導コイルアセンブリの製造方法。
   

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