JP6327794B2

JP6327794B2 - 超電導コイル装置

Info

Publication number: JP6327794B2
Application number: JP2013094529A
Authority: JP
Inventors: 寛史宮崎; 貞憲岩井; 泰造戸坂; 賢司田崎; 祐介石井
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
Priority date: 2013-04-26
Filing date: 2013-04-26
Publication date: 2018-05-23
Anticipated expiration: 2033-04-26
Also published as: JP2014216569A

Description

本発明は、超電導コイル装置に関するものである。

巻枠に超電導テープ線を巻き回してなるパンケーキコイルを複数軸方向に積層した超電導コイルは、超電導コイルに電流を通電するために口出し電極を取り付ける必要がある。一般的に口出し電極は、電磁力の影響等を考慮してコイル外周部に取り付けられることが多いが、口出し電極を巻線部に直接取り付けてしまうと口出し電極を取り付けた箇所において、冷却時の熱応力や電磁力などの影響により局所的に力がはたらき、超電導コイルを劣化させてしまう場合がある。

このような超電導コイルの劣化を防止する観点から、コイル内周側に口出し電極を配置し、他の巻枠と固定することで、口出し電極の強度を高めている超電導コイル装置が提案されている（例えば、特許文献１）。

特開２０１２−１７４９３２号公報

しかしながら、特許文献１等に記載される口出し電極を内周側に取り付けた超電導コイル装置では、口出し電極に流れる電流が作る磁場により超電導コイルの中心部に発生する磁場がわずかながら乱れてしまう。例えば、磁気共鳴画像装置（Magnetic Resonance Imaging system：ＭＲＩ）や核磁気共鳴装置（Nuclear Magnetic Resonance：ＮＭＲ）等のより均一磁場を必要とする装置では、このようなわずかな磁場の乱れも抑えたいという要請がある。

また、上述した特許文献１等に記載される口出し電極を内周側に取り付けた超電導コイル装置では、内周側に口出し電極があるため、必要な空間（ボア）が小さくなってしまうという課題もある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、超電導コイルが劣化することを防止し、安定性を向上させつつ、磁場の乱れをより小さく抑え、かつ、ボアが小さくなるのを防止する超電導コイル装置を提供することを目的とする。

本発明の実施形態に係る超電導コイル装置は、上述した課題を解決するため、巻枠に超電導テープ線を巻き回してなるパンケーキコイルを前記パンケーキコイルの軸方向に複数積層し、前記パンケーキコイルの各々を電気的に接続して構成される超電導コイル装置であり、前記軸方向の両端部に配置されたパンケーキコイルの前記巻枠に取り付けられ、前記超電導テープ線と電気的に接続されるコイル電極と電気的に接続される口出し電極が前記パンケーキコイルの周方向へ動くのを防止するカバーを、前記複数積層したパンケーキコイルで構成されるパンケーキコイル群の軸方向の両端部に位置する面のうち、少なくとも一方の面にさらに設け、前記口出し電極は、前記パンケーキコイルの内周側から外周側にわたして配置され、前記カバーによって保持されることを特徴とする。

本発明によれば、超電導コイルが劣化することを防止し、安定性を向上させつつ、磁場の乱れをより小さく抑え、かつ、必要な空間（ボア）が小さくなるのを防止することができる。

本発明の実施形態に係る超電導コイルを形成する際に使用される超電導線材（超電導テープ線）の構成図。本発明の実施形態に係る超電導コイル装置に適用される超電導コイル（シングルパンケーキコイル）の構成を示す構成図であり、（Ａ）が平面図（上面図）、（Ｂ）が正面図。本発明の実施形態に係る超電導コイル装置に適用される超電導コイル（ダブルパンケーキコイル）の構成を示す構成図であり、（Ａ）が平面図（上面図）、（Ｂ）が正面図。本発明の第１の実施形態に係る超電導コイル装置の構成を示す構成図であり、（Ａ）が上面図、（Ｂ）が正面図、（Ｃ）が下面図。本発明の実施形態に係る超電導コイル装置の口出し電極の変形例を示す概略図であり、図４（Ｂ）に示される矢印Ｘおよび矢印Ｙの方向から見た矢視図。本発明の第２の実施形態に係る超電導コイル装置の構成を示す構成図であり、（Ａ）が上面図、（Ｂ）が正面図、（Ｃ）が下面図。本発明の第２の実施形態に係る超電導コイル装置において、軸方向の端部に位置するパンケーキコイルの端面に設けられるカバーの平面図。本発明の第３の実施形態に係る超電導コイル装置の構成を示す構成図であり、（Ａ）が上面図、（Ｂ）が正面図、（Ｃ）が下面図。本発明の第４の実施形態に係る超電導コイル装置の構成を示す構成図であり、（Ａ）が上面図、（Ｂ）が正面図、（Ｃ）が下面図。

以下、本発明の実施形態に係る超電導コイル装置について、添付の図面を参照して説明する。なお、以下の記載において、上、下、左、右等の方向を示す用語は、図示の状態、または通常の使用状態において使用される用語である。

＜超電導線材＞
本発明の実施形態に係る超電導コイル装置を説明するのに先立ち、まず、本発明の実施形態に係る超電導コイル装置に適用される超電導コイル（シングルパンケーキコイル，ダブルパンケーキコイル）を形成する際に巻き回す超電導線材について説明する。

図１は本発明の実施形態に係る超電導コイルを形成する際に使用される超電導線材の一例である超電導テープ線（薄膜超電導線材）１の構成図である。

超電導テープ線１は、所定の幅をもつ多層の線材で構成されており、少なくとも、テープ基板２と、中間層３と、超電導層４とを有し、その両面が安定化層５で被覆されている。また、薄膜超電導線材１は、必要に応じて、テープ基板２と中間層３との間に配向層６を、超電導層４と安定化層５との間に保護層７を設けることができる。

テープ基板２は、例えば、ステンレス鋼、ハステロイ（登録商標）等のニッケル合金、銀合金等の材質で形成される。

中間層３は、拡散防止層であり、例えば、酸化セリウム、ＺｒＯ_２−Ｙ_２Ｏ_３（ＹＳＺ）、酸化マグネシウム、酸化イットリウム、酸化イッテルビウム、バリウムジルコニアなどの材質からなり、テープ基板２の上に形成される。

超電導層４は、例えば、ＲＥ１２３系の組成（ＲＥ _１Ｂ _２Ｃ _３Ｏ _７等）を有する超電導体薄膜からなる。なお、「ＲＥ _１Ｂ _２Ｃ _３Ｏ _７」の「ＲＥ」は希土類元素（例えば、ネオジム（Ｎｄ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、ホルミニウム（Ｈｏ）、サマリウム（Ｓｍ）等）及びイットリウム元素の少なくともいずれかを、「Ｂ」はバリウム（Ｂａ）を、「Ｃ」は銅（Ｃｕ）を、「Ｏ」は酸素（Ｏ）を意味している。

安定化層５は、超電導層４に過剰に電気が流れた場合に超電導層４が燃焼するのを防止する目的で設けられ、導電性の銀や銅等から形成される。

配向層６は、テープ基板２上に中間層３を配向させて形成する目的で設けられ、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等から形成される。なお、配向した基板を用いる場合には省略することができる。

保護層７は、超電導層４が空気中の水分に触れて劣化するのを防止する等の目的で設けられ、銀等から形成される。なお、保護層７も超電導層４に過剰に電気が流れた場合に超電導層４が燃焼するのを防止する役割も果たす。

このような多層からなる超電導テープ線１のテープ幅は、例えば３ｍｍ〜１２ｍｍ、厚さは０．１〜０．２ｍｍとされる。また、超電導テープ線１は、長手方向の機械強度に優れている一方、薄膜の積層方向、すなわちテープ面垂直方向の引張応力（剥離応力）には脆弱である。

＜超電導コイル＞
続いて、上述した超電導線材１を巻回して形成され、本発明の実施形態に係る超電導コイル装置に適用される超電導コイル（シングルパンケーキコイル，ダブルパンケーキコイル）について説明する。

図２および図３は、本発明の実施形態に係る超電導コイル装置に適用される超電導コイルの構成を示す構成図であり、より詳細には、図２（Ａ）が超電導コイルの一例であるシングルパンケーキコイル１０Ａの平面図（上面図）、図２（Ｂ）がシングルパンケーキコイル１０Ａの正面図、図３（Ａ）が超電導コイルの一例であるダブルパンケーキコイル１０Ｂの平面図（上面図）、図３（Ｂ）がダブルパンケーキコイル１０Ｂの正面図である。

シングルパンケーキコイル１０Ａは、繊維強化プラスチック（Fiber Reinforced Plastics：ＦＲＰ）などの絶縁物で構成された巻枠１１に取り付けられるコイル電極１２と電気的に接続される超電導テープ線１（図１）を巻き回してなる巻線部１３を１個有する超電導コイルである。また、ダブルパンケーキコイル１０Ｂは、巻枠１１に超電導テープ線１を巻き回してなる巻線部１３を２個有する超電導コイルである。

パンケーキコイル１０Ａ，１０Ｂは、巻回後、形状の保持や強度および真空中での伝熱性の向上のためエポキシ樹脂等の樹脂により含浸される。

本発明の実施形態に係る超電導コイル装置は、上述した超電導コイル（シングルパンケーキコイル１０Ａ，ダブルパンケーキコイル１０Ｂ）を少なくとも２個配置して構成され、配置される超電導コイルのうち、超電導コイルの軸方向の両端部に位置する２個の超電導コイルはシングルパンケーキコイル１０Ａによって構成される。

なお、両端部に位置する２個のシングルパンケーキコイル１０Ａ以外の超電導コイル、すなわち、両端部に位置する２個のシングルパンケーキコイル１０Ａの間に配置される超電導コイルは、シングルパンケーキコイル１０Ａでもダブルパンケーキコイル１０Ｂでも良い。

＜超電導コイル装置＞
続いて、本発明の各実施形態に係る超電導コイル装置について説明する。

［第１の実施形態］
図４は本発明の第１の実施形態に係る超電導コイル装置の一例である超電導コイル装置２０Ａの構成を示す構成図である。より詳細には、図４（Ａ）が超電導コイル装置２０Ａの上面図、図４（Ｂ）が超電導コイル装置２０Ａの正面図、図４（Ｃ）が超電導コイル装置２０Ａの下面図である。

超電導コイル装置２０Ａは、上述したパンケーキコイルの一例であるシングルパンケーキコイル１０Ａを、軸方向に複数個（図４に示される例では４個）積層し、シングルパンケーキコイル１０Ａの各々を内側電極２３および外側電極２４を介して電気的に接続して構成される。

また、超電導コイル装置２０Ａは、シングルパンケーキコイル１０Ａの内周側から外周側に渡して（引き出されて）外周側に配置される口出し電極２５（２５ａ，２５ｂ）を備える。口出し電極２５ａ，２５ｂは、それぞれ、積層されるシングルパンケーキコイル１０Ａの軸方向の両端部に配置されたシングルパンケーキコイル１０Ａのコイル電極１２と電気的に接続される。

ここで、符号２５ａは上端側に位置する口出し電極２５である上端側口出し電極２５であり、符号２５ｂは下端側に位置する口出し電極２５である下端側口出し電極である。以下の説明では、両者を特に区別する必要が無い場合、単に口出し電極２５と称する。

このように構成される超電導コイル装置２０Ａでは、口出し電極２５ａ，２５ｂがコイル電極１２と電気的に接続され、巻線部１３と口出し電極２５とが直接触れないように構成されている。

また、超電導コイル装置２０Ａでは、口出し電極２５ａ，２５ｂがシングルパンケーキコイル１０Ａの内周側から外周側に引き出されて（外周側）に配置され、内周側には必要な空間（ボア）が確保される。

超電導コイル装置２０Ａによれば、巻線部１３と口出し電極２５とが直接触れないため、巻線部１３に力が加わることを防止することができ、超電導コイル装置２０Ａを構成する超電導コイル（図４に示される例では、シングルパンケーキコイル１０Ａ）が劣化することを防止できる。

超電導コイル装置２０Ａによれば、口出し電極２５ａ，２５ｂがシングルパンケーキコイル１０Ａの内周側から外周側に引き出されて外周側に配置されるので、磁場の影響が小さい箇所に口出し電極２５を配置することができる。また、内周側に口出し電極が配置されることによってボアが狭小化するのを回避することができる。

故に、超電導コイル装置２０Ａでは、超電導コイルが劣化することを防止し、安定性を向上させつつ、磁場の乱れをより小さく抑え、かつ、ボアが小さくなるのを防止することができる。

なお、図４に示される超電導コイル装置２０Ａは、シングルパンケーキコイル１０Ａが４個積層される例であるが、超電導コイル装置２０Ａ等の本発明の実施形態に係る超電導コイル装置において、積層されるシングルパンケーキコイル１０Ａの個数は、図示される個数に限定されるものではなく、少なくとも２個であれば任意である。

また、図４に示される超電導コイル装置２０Ａでは、内側電極２３および外側電極２４を図示する観点から、シングルパンケーキコイル１０Ａの周方向に対する位相を揃えているが、超電導コイル装置２０Ａ等の本発明の実施形態に係る超電導コイル装置では、これらの位相は任意である。

さらに、図４に示される超電導コイル装置２０Ａでは、シングルパンケーキコイル１０Ａのコイル電極１２と口出し電極２５ａ，２５ｂとが、ぞれぞれ、独立して構成されているが、超電導コイル装置２０Ａ等の本発明の実施形態に係る超電導コイル装置では、シングルパンケーキコイル１０Ａのコイル電極１２と口出し電極２５ａ、およびコイル電極１２と口出し電極２５ｂを一体的に構成しても良い。

口出し電極２５（２５ａ，２５ｂ）をコイル電極１２と一体化させた電極を適用することで、シングルパンケーキコイル１０Ａが完成した後に口出し電極２５を取り付けるための加熱処理を行う必要がなくなるとともに、コイル電極１２と口出し電極２５との間の接続抵抗を減少させることができる。

さらにまた、超電導コイル装置２０Ａ等の本発明の実施形態に係る超電導コイル装置において、口出し電極２５（２５ａ，２５ｂ）の代わりに、口出し電極２７（図５）を適用しても良い。

図５は本発明の実施形態に係る超電導コイル装置の口出し電極２５の変形例である口出し電極２７を示す概略図であり、図４（Ｂ）に示される矢印Ｘおよび矢印Ｙの方向から見た矢視図である。

口出し電極２７は、超電導コイル装置２０Ａ等の本発明の実施形態に係る超電導コイル装置の外周側に位置する口出し電極２５（２５ａ，２５ｂ）の面に、超電導線２６をハンダ等のろう材（電気的接続材料）を用いて電気的に接続して構成される。

このように構成される口出し電極２７を口出し電極２５の代わりに用いることで、超電導線２６により口出し電極２７で発生する発熱が低減される。

また、口出し電極２７が薄い形状で電気抵抗が大きくなってしまう場合でも、超電導線２６の抵抗は限りなくゼロに近いため、口出し電極２７で発生する発熱を低減することができる。

従って、超電導コイル装置２０Ａ等の本発明の実施形態に係る超電導コイル装置では、口出し電極２５の代わりに口出し電極２７を適用することで、通電した場合に口出し電極２７の発熱による温度上昇を抑えることができ、安定性を向上させることができる。

［第２の実施形態］
図６は本発明の第２の実施形態に係る超電導コイル装置の一例である超電導コイル装置２０Ｂの構成を示す構成図である。より詳細には、図６（Ａ）が超電導コイル装置２０Ｂの上面図、図６（Ｂ）が超電導コイル装置２０Ｂの正面図、図６（Ｃ）が超電導コイル装置２０Ｂの下面図である。

また、図７は超電導コイル装置２０Ｂにおいて、軸方向の端部に位置するパンケーキコイルの端面に設けられるカバーの平面図である。

超電導コイル装置２０Ｂは、超電導コイル装置２０Ａに対して、超電導コイル装置２０Ａの軸方向の両端部に位置するシングルパンケーキコイル１０Ａの少なくとも一方の端部に、カバー３１をさらに設けている点で相違するが、その他の点では実質的に相違しない。そこで、超電導コイル装置２０Ａと実質的に相違しない構成要素については同じ符号を付して説明を省略する。

超電導コイル装置２０Ｂは、超電導コイル装置２０Ａと同様に、例えば、４個のシングルパンケーキコイル１０Ａ等、複数のパンケーキコイルを積層し、シングルパンケーキコイル１０Ａの各々を内側電極２３および外側電極２４を介して電気的に接続して構成されており、積層されるシングルパンケーキコイル１０Ａの軸方向の両端部に配置されたシングルパンケーキコイル１０Ａのコイル電極１２と電気的に接続される口出し電極２５（２５ａ，２５ｂ）が、シングルパンケーキコイル１０Ａの内周側から外周側にわたって配置される。

また、超電導コイル装置２０Ｂは、例えば、軸方向の両端部に位置するシングルパンケーキコイル１０Ａの端部に切欠部３２を設けたカバー３１が取り付けられており、超電導コイル装置２０Ｂの口出し電極２５は、切欠部３２内に配置される。

切欠部３２は、口出し電極２５と干渉せず、かつ、口出し電極２５の幅Ｗとほぼ同じ幅で形成されており、口出し電極２５が磁場に作用する力（ローレンツ力）を受けても、シングルパンケーキコイル１０Ａの周方向に口出し電極２５が動くのを防止する。

カバー３１は、例えば、シングルパンケーキコイル１０Ａの巻枠１１にねじ等の固着具を用いたり、接着剤を用いたりすることで、シングルパンケーキコイル１０Ａに取り付けられる。

カバー３１は、例えば、非導電性のＦＲＰや窒化アルミニウム（ＡｌＮ）のような絶縁物、またはアルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）等の金属で構成される。材料の選択は、目的や用途に応じて、適宜選択される。また、金属等の導電性材料をカバー３１の材料とする場合には、絶縁処理が適宜施される。

例えば、シングルパンケーキコイル１０Ａを積層して構成されるパンケーキコイル群の絶縁性能を向上させたいのであれば、非導電性のＦＲＰや窒化アルミニウムのような絶縁物が選択され、放熱性能を向上させたいのであれば、一般的にヒートシンク材として活用される高熱伝導体であるアルミニウム等の金属が選択される。絶縁性能および放熱性能の何れも向上させたい場合には、比較的熱伝導率が高い絶縁体である窒化アルミニウムが選択される。

このように構成される超電導コイル装置２０Ｂでは、超電導コイル装置２０Ａと同様に、巻線部１３と口出し電極２５とが直接触れることがなく、また、内周側には必要な空間（ボア）が確保される。

また、超電導コイル装置２０Ｂでは、切欠部３２を有するカバー３１が軸方向の端部に位置するシングルパンケーキコイル１０Ａの端面に設けられており、カバー３１は超電導コイル（シングルパンケーキコイル１０Ａ）を保護するとともに、切欠部３２によって口出し電極２５を保持する。

さらに、超電導コイル装置２０Ｂでは、カバー３１が絶縁体である場合、超電導コイル（シングルパンケーキコイル１０Ａ）の絶縁性能を高め、金属等の高熱伝導体である場合、超電導コイル（シングルパンケーキコイル１０Ａ）の放熱性能を高める。

超電導コイル装置２０Ｂによれば、超電導コイル装置２０Ａが奏する効果に加えて、さらに、超電導コイル（シングルパンケーキコイル１０Ａ）を保護するとともに、切欠部３２によって口出し電極２５を保持することもできる。

従って、超電導コイル装置２０Ｂが作る磁場および口出し電極２５を流れる電流によって口出し電極２５が力（ローレンツ力）を受けても、カバー３１によって保持することができ、口出し電極２５が動くのを防止することができる。

なお、図６に示される超電導コイル装置２０Ｂは、軸方向の上端部に位置するシングルパンケーキコイル１０Ａの上端面と、下端部に位置するシングルパンケーキコイル１０Ａの下端面とにカバー３１をそれぞれ設けている例であるが、何れか一方の端部（上端部または下端部）だけにカバー３１を設けても良い。

［第３の実施形態］
図８は本発明の第３の実施形態に係る超電導コイル装置の一例である超電導コイル装置２０Ｃの構成を示す構成図である。より詳細には、図８（Ａ）が超電導コイル装置２０Ｃの上面図、図８（Ｂ）が超電導コイル装置２０Ｃの正面図、図８（Ｃ）が超電導コイル装置２０Ｃの下面図である。

超電導コイル装置２０Ｃは、超電導コイル装置２０Ａ，２０Ｂに対して、離形部３５をさらに設けている点で相違するが、その他の点では実質的に相違しない。そこで、超電導コイル装置２０Ａ，２０Ｂと実質的に相違しない構成要素については同じ符号を付して説明を省略する。

超電導コイル装置２０Ｃは、例えば、超電導コイル装置２０Ｂに対して、軸方向の両端に位置するシングルパンケーキコイル１０Ａとカバー３１との間に離形部３５をさらに設けて構成される。

離形部３５は、シングルパンケーキコイル１０Ａ等の超電導コイルの形状保持等の観点から含浸させる樹脂として一般的に使用されるエポキシ系の樹脂との接着力を弱めるようにするために、フッ素樹脂テープ、パラフィン、グリース、およびシリコンオイルから選択される少なくとも一種を離形材として、接触対象物であるカバー３１の接触面およびシングルパンケーキコイル１０Ａの表面を被覆するエポキシ系の樹脂の被覆面上に接着または塗布することによって形成される。

このように構成される超電導コイル装置２０Ｃでは、シングルパンケーキコイル１０Ａとカバー３１との間に離形部３５がさらに設けられることによって、この離形部３５が冷却時の熱応力によってシングルパンケーキコイル１０Ａに発生する応力を弱めている。

超電導コイル装置２０Ｃによれば、超電導コイル装置２０Ｂが奏する効果に加えて、さらに、離形部３５が冷却時の熱応力によるシングルパンケーキコイル１０Ａへの応力の増加を防ぐことができるので、応力増加に起因するシングルパンケーキコイル１０Ａの劣化を防止することができる。

なお、図８に示される超電導コイル装置２０Ｃでは、離形部３５がシングルパンケーキコイル１０Ａとカバー３１との間に設けられている例であるが、この他にも、シングルパンケーキコイル１０Ａと接触する口出し電極２５との間にも離形部３５を設けることができる。すなわち、カバー３１が取り付けられている超電導コイル装置２０Ｂ（図６）のみならず、カバー３１が取り付けられていない超電導コイル装置２０Ａ（図４）についても、シングルパンケーキコイル１０Ａと口出し電極２５との間に離形部３５を設けることができる。

［第４の実施形態］
図９は本発明の第４の実施形態に係る超電導コイル装置の一例である超電導コイル装置２０Ｄの構成を示す構成図である。より詳細には、図９（Ａ）が超電導コイル装置２０Ｄの上面図、図９（Ｂ）が超電導コイル装置２０Ｄの正面図、図９（Ｃ）が超電導コイル装置２０Ｄの下面図である。

超電導コイル装置２０Ｄは、上述した超電導コイル装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃに対して、積層される超電導コイルの構成が異なるが、その他の点では実質的に相違しない。そこで、超電導コイル装置２０Ａ〜２０Ｃと実質的に相違しない構成要素については同じ符号を付して説明を省略する。

超電導コイル装置２０Ｄは、超電導コイル装置２０Ａ〜２０Ｃと同様に、軸方向に複数の超電導コイルを積層して構成されており、超電導コイル装置２０Ａ〜２０Ｃの軸方向の両端部に位置するシングルパンケーキコイル１０Ａ以外のシングルパンケーキコイル１０Ａ、すなわち、上端部に位置するシングルパンケーキコイル１０Ａと下端部に位置するシングルパンケーキコイル１０Ａとの間に位置するシングルパンケーキコイル１０Ａの代わりに、少なくとも１個のダブルパンケーキコイル１０Ｂを配置して構成される。

すなわち、超電導コイル装置２０Ｄは、少なくとも両端部に位置する２個のシングルパンケーキコイル１０Ａと、これら２個のシングルパンケーキコイル１０Ａの間に配置される少なくとも１個のダブルパンケーキコイル１０Ｂとを備えて構成される。

例えば、図９に示される超電導コイル装置２０Ｄでは、上端部と下端部とに配置されるシングルパンケーキコイル１０Ａと、これら２個のシングルパンケーキコイル１０Ａの間にダブルパンケーキコイル１０Ｂを配置し、積層されるシングルパンケーキコイル１０Ａとダブルパンケーキコイル１０Ｂと外部電極２４で電気的に接続して構成される。

また、上端部と下端部とに配置されるシングルパンケーキコイル１０Ａのコイル電極１２と電気的に接続される口出し電極２５（２５ａ，２５ｂ）が、シングルパンケーキコイル１０Ａの内周側から外周側にわたって配置される。

このように構成される超電導コイル装置２０Ｄでは、積層する超電導コイルを全てシングルパンケーキコイル１０Ａとする場合と比較して、パンケーキコイル間を電気的に接続する回数（個数）を少なくすることができる。

超電導コイル装置２０Ｄによれば、超電導コイル装置２０Ａ〜２０Ｃの軸方向の両端部に位置するシングルパンケーキコイル１０Ａ以外のシングルパンケーキコイル１０Ａ、すなわち、上端部に位置するシングルパンケーキコイル１０Ａと下端部に位置するシングルパンケーキコイル１０Ａとの間に位置するシングルパンケーキコイル１０Ａの代わりに、少なくとも１個のダブルパンケーキコイル１０Ｂを配置して構成されるので、これらの超電導コイル装置２０Ａ〜２０Ｃが奏する効果に加え、これらの超電導コイル装置２０Ａ〜２０Ｃよりも、超電導コイル（シングルパンケーキコイル１０Ａ，ダブルパンケーキコイル１０Ｂ）での熱の発生を減少させることができる。

なお、図９に示される超電導コイル装置２０Ｄは、超電導コイル装置２０Ｃ（図８）の上端部と下端部とに配置されるシングルパンケーキコイル１０Ａと、これら２個のシングルパンケーキコイル１０Ａの間にダブルパンケーキコイル１０Ｂを配置した例であるが、図示される例に限定されない。超電導コイル装置２０Ｄは、超電導コイル装置２０Ｃ（図８）に限らず、超電導コイル装置２０Ａ（図４）または超電導コイル装置２０Ｂ（図６）の上端部と下端部とに配置されるシングルパンケーキコイル１０Ａの間にダブルパンケーキコイル１０Ｂを１個以上配置して構成されていても良い。

以上、超電導コイル装置２０Ａ〜２０Ｄによれば、巻線部１３と口出し電極２５とが直接触れないため、巻線部１３に力が加わることを防止することができ、超電導コイル装置２０Ａを構成する超電導コイル（図４に示される例では、シングルパンケーキコイル１０Ａ）が劣化することを防止できる。

超電導コイル装置２０Ａ〜２０Ｄによれば、口出し電極２５ａ，２５ｂがシングルパンケーキコイル１０Ａの内周側から外周側に引き出されて（外周側に）配置されるので、磁場の影響が小さい箇所に口出し電極２５を配置することができる。また、内周側に口出し電極が配置されることによってボアが狭小化するのを回避することができる。

故に、超電導コイル装置２０Ａ〜２０Ｄでは、超電導コイルが劣化することを防止し、安定性を向上させつつ、磁場の乱れをより小さく抑え、かつ、ボアが小さくなるのを防止することができる。

なお、本明細書において、幾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、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではない。すなわち、実施段階では、上述した実施例以外にも様々な形態で実施す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、追加、置き換え、変更を行なうことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、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。

１…超電導テープ線（薄膜超電導線材）、２…テープ基板、３…中間層、４…超電導層、５…安定化層、６…配向層、７…保護層、１０Ａ…シングルパンケーキコイル（超電導コイル）、１０Ｂ…ダブルパンケーキコイル（超電導コイル）、１１…巻枠、１２…コイル電極、１３…巻線部、２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ…超電導コイル装置、２３…内側電極、２４…外側電極、２５（２５ａ，２５ｂ）…口出し電極、２６…超電導線、２７…口出し電極、３１…カバー、３２…切欠部、３５…離形部。

Claims

巻枠に超電導テープ線を巻き回してなるパンケーキコイルを前記パンケーキコイルの軸方向に複数積層し、前記パンケーキコイルの各々を電気的に接続して構成される超電導コイル装置であり、
前記軸方向の両端部に配置されたパンケーキコイルの前記巻枠に取り付けられ、前記超電導テープ線と電気的に接続されるコイル電極と電気的に接続される口出し電極が前記パンケーキコイルの周方向へ動くのを防止するカバーを、前記複数積層したパンケーキコイルで構成されるパンケーキコイル群の軸方向の両端部に位置する面のうち、少なくとも一方の面にさらに設け、
前記口出し電極は、前記パンケーキコイルの内周側から外周側にわたして配置され、前記カバーによって保持されることを特徴とする超電導コイル装置。
前記カバーは、切欠部を有し、
前記口出し電極は、前記切欠部に配置され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。
前記カバーは、絶縁物および金属の何れか一方で構成され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。
前記パンケーキコイルと接触する前記口出し電極および前記カバーの少なくとも一方と前記パンケーキコイルとの間に、エポキシ系の樹脂との接着力を弱める離形部をさらに設けることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の超電導コイル装置。
前記離形部は、前記カバーおよび前記パンケーキコイルの少なくとも一方に、前記エポキシ系の樹脂との接着力を弱める処理として、フッ素樹脂テープ、パラフィン、グリース、およびシリコンオイルから選択される少なくとも一種を離形材として接着および塗布の何れか一方を行うことによって形成されることを特徴とする請求項４記載の超電導コイル装置。
前記軸方向の両端部に配置されたパンケーキコイルは、シングルパンケーキコイルであることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の超電導コイル装置。
前記パンケーキコイルは３個以上であり、
前記軸方向の両端部に配置されたシングルパンケーキコイルの間に配置されるパンケーキコイルは少なくとも１個のダブルパンケーキコイルを含むことを特徴とする請求項６に記載の超電導コイル装置。
前記口出し電極と前記コイル電極とは、一体的に構成されることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の超電導コイル装置。
前記口出し電極に超電導線を電気的に接続したことを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の超電導コイル装置。