JP6845036B2

JP6845036B2 - 超電導線材の検査装置

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Publication number: JP6845036B2
Application number: JP2017032282A
Authority: JP
Inventors: 聡士山野
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2017-02-23
Filing date: 2017-02-23
Publication date: 2021-03-17
Anticipated expiration: 2037-02-23
Also published as: JP2018136258A

Description

本発明は、超電導線材の特性を検査する超電導線材の検査装置に関する。

超電導線材において、臨界電流は性能を左右する重要な特性の一つである。臨界電流とは、超電導体に流せる限界の電流値を指し、一般的には、超電導体に所定電界（例えば１×１０^−４Ｖ／ｍ）を生じさせる電流値が臨界電流として定義されている。また、電界発生における電流−電圧特性（Ｉ−Ｖ特性）は機器設計における運転電流マージン等を決定するのに重要な情報であり、このＩ−Ｖ特性は直接通電のみで得られる特性である。

この臨界電流特性は、温度依存性、磁場強度依存性、磁場印加角度依存性を持ち、機器設計にあたってはこれらを考慮した運転条件の設定が求められる。特に運用温度の選択肢が広い高温超電導線材を使用した機器設計において、これらの依存性を適切に評価することが、機器製造でのコスト計算、機器特性などの予想に用いられる。

従来、長尺の高温超電導線材の臨界電流特性検査方法として、例えば特許文献１に記載されているように、リールトゥリール（ＲｅｅｌｔｏＲｅｅｌ）方式にて超電導線材を順次送り出し、電極間の超電導線材に直接通電し、電圧の発生を調査することで臨界電流特性を検査する方法が広く採用されている。

特開２００９−２７０９１６号公報

上述したような特許文献１に記載された従来の検査方式では、超電導線材の特性が不足している部分を特定できるという長所がある。

しかしながら、従来の検査方式では、超電導線材を伝導冷却やガス冷却等の手段を用いて任意温度で温調することが困難であるため、液体窒素浸漬冷却による運用が多く採用されている。また、磁場を印加した状態で超電導線材に通電した場合に発生する電磁力の保持も困難であるため、強力な磁場を印加した測定には不向きである。

本発明の目的は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、簡易的な手法により、任意磁場強度にて超電導線材の臨界電流特性を検査可能な超電導線材の検査装置を提供することを目的とする。

本発明の一の態様に係る超電導線材の検査装置は、カスプ磁界を形成する円筒形状の第１マグネットと、前記第１マグネットと同一軸上に配置され、カスプ磁界を形成する円筒形状の第２マグネットと、超電導線材が、所定の巻回位置で巻方向が折り返されることで同一円状の無誘導巻コイルとなるように巻回される無誘導巻枠体と、前記無誘導巻枠体に巻回される超電導線材と電気的に接続される検査用端子と、を備え、前記無誘導巻枠体は、前記第１マグネットと前記第２マグネットとそれぞれ同一軸であり、かつ前記第１マグネットと前記第２マグネットの軸方向中間に配置され、前記無誘導巻枠体の外径が、前記第１マグネットの内径と、前記第２マグネットの内径よりも大きいことを特徴とする。

上記構成によれば、無誘導巻枠体が、第１及び第２マグネットとそれぞれ同一軸であり、かつ第１及び第２マグネットの軸方向中間に配置され、無誘導巻枠体の外径が、第１マグネットの内径と、前記第２マグネットの内径よりも大きい。このような相対位置で無誘導巻枠体が配置されているので、被測定物たる超電導線材による無誘導巻コイルの径方向内側から外側に向かって一様な磁場を生成することが可能となる。このような磁場が生成される結果、超電導線材に対して垂直な磁場を一様に印加した状態を作ることができる。

したがって、上記構成によれば、無誘導巻枠体に超電導線材を巻回し、第１及び第２マグネットに発生させる磁界を調整するという簡易的な手法により、検査用端子から出力される検出結果に基づいて、任意磁場強度にて超電導線材の臨界電流特性を検査することができる。

また、本発明の好ましい態様に係る超電導線材の検査装置によれば、前記検査用端子は、前記無誘導巻コイルのうち、検査対象線材の両端に電気的に接続されることを特徴とする。

また、本発明の好ましい態様に係る超電導線材の検査装置によれば、前記無誘導巻枠体に保持される無誘導巻コイルと熱的に接続されるヒーターを更に備え、前記無誘導巻枠体に保持される無誘導巻コイルが、パラフィンで含浸されている、又はグリースからなる塗布層を有することを特徴とする。

また、本発明の好ましい態様に係る超電導線材の検査装置によれば、前記無誘導巻枠体の外側面から前記無誘導巻枠体の外径方向に延伸して前記超電導線材を挟み込むコイル保持側板を更に備えることを特徴とする。

また、本発明の好ましい態様に係る超電導線材の検査装置によれば、前記無誘導巻コイルの内径側に位置する内径側高飽和磁束密度材料と、前記無誘導巻コイルよりも外径側に位置する外径側高飽和磁束密度材料と、から構成される円筒形状磁性体を有することを特徴とする。

本発明によれば、簡易的な手法により、任意磁場強度にて超電導線材の臨界電流特性を検査可能な超電導線材の検査装置を提供することができる。

図１は、本実施形態に係る超電導線材検査装置１ａの基本構成を示した断面模式図である。図２は、超電導線材検査装置１ａにより検査される超電導線材２００を模式的に示した図である。図３は、第１マグネット１１０と第２マグネット１２０とにより形成される磁場の流れを模式的に示した図である。図４は、無誘導巻枠体１３０で保持される超電導線材２００の温調機構を示した断面模式図である。図５は、第１変形例に係る超電導線材検査装置１ｂを第１マグネット１１０側から上面視した図である。図６は、第１変形例に係る超電導線材検査装置１ｂにおける無誘導巻枠体１３０が保持する超電導線材２００を断面視した図である。図７は、第２変形例に係る超電導線材検査装置１ｃの構成を示した断面模式図である。図８は、第３変形例に係る超電導線材検査装置１ｄの構成を示した断面模式図である。図９は、第３変形例に係る超電導線材検査装置１ｅにより検査される超電導線材２００を模式的に示した図である。図１０は、第３変形例に係る超電導線材検査装置１ｅにより検査される超電導線材２００に係る構成を示した図である。

本発明を実施するための形態（以下、本実施形態という。）について具体例を示して説明する。本実施形態は、超電導線材の特性を検査する超電導線材の検査装置に関する。

図１は、本実施形態に係る超電導線材検査装置１ａの基本構成を示した断面模式図である。また、図２は、超電導線材検査装置１ａにより検査される超電導線材２００を模式的に示した図である。図１および図２に示すように、超電導線材検査装置１ａは、カスプ磁界を形成する円筒形状の第１マグネット１１０と、カスプ磁界を形成する円筒形状の第２マグネット１２０と、無誘導巻コイル２５０が形成されるように超電導線材２００を保持する無誘導巻枠体１３０と、超電導線材２００と電気的に接続される検査用端子１４０と、相対位置固定用柱１５０と、相対位置固定用抑え板１６０と、を備える。

第１マグネット１１０は、相対位置固定用柱１５０の一端（図１で示す上部）側で、相対位置固定用柱１５０を巻軸として超電導線材がパンケーキ状に巻回されたコイルである。また、第２マグネット１２０は、第１マグネット１１０が巻回されていない相対位置固定用柱１５０の一端（図１で示す下部）側で、相対位置固定用柱１５０を巻軸として超電導線材がパンケーキ状に巻回されたコイルである。すなわち、第１マグネット１１０と第２マグネット１２０とは、互いに相対位置固定用柱１５０を巻軸とした同一軸上に配置され、それぞれカスプ磁界を形成する。

無誘導巻枠体１３０は、無誘導巻コイル２５０となるように超電導線材２００を保持するものであって、具体的には次のような構成からなる。まず、無誘導巻枠体１３０は、相対位置固定用柱１５０の中心部分、具体的には、第１マグネット１１０と第２マグネット１２０とそれぞれ同一軸であって、第１マグネット１１０と第２マグネット１２０の中間に配置される。また、無誘導巻コイル２５０の最内ターンが、第１マグネット１１０の最内ターンと第２マグネット１２０の最内ターンよりも外径側になるようにするため、無誘導巻枠体１３０は、その外側面１３１（外径）が、第１マグネット１１０の最内ターン側の側面（すなわち第１マグネット１１０の内径）と、第２マグネット１２０の最内ターン側の側面（すなわち第２マグネット１２０の内径）よりも大きい。また、無誘導巻コイル２５０の形状を保持するため、無誘導巻枠体１３０には、外側面１３１の上部と下部とから外径方向に延伸して超電導線材２００を挟み込むコイル保持側板１３５ａ、１３５ｂが設けられている。つまり、コイル保持側板１３５ａ、１３５ｂで超電導線材２００を挟み込むことにより、第１マグネット１１０と第２マグネット１２０とがそれぞれ発生する磁界に晒されても、超電導線材２００が電磁力によって移動することなく確実に形状を維持することができる。

また、図２に示すように、超電導線材２００は、無誘導巻コイル２５０の最内ターンに当たる巻回位置２００ａで、例えば２本の線材を半田接続することで巻方向を折り返した無誘導巻コイル２５０となるように、無誘導巻枠体１３０によって保持される。つまり、超電導線材２００は、最内ターンに当たる巻回位置２００ａで巻方向が折り返されることで、図２に示すように、１ターンごとに通電方向が異なる無誘導巻コイル２５０となる。また、超電導線材２００は、隣接ターン間で絶縁するため、超電導線材２００とともに絶縁材２６０が巻回されている。

絶縁材２６０としては、ポリイミドフィルムやフッ素フィルムなど絶縁性能の高いものを使用する方法もある。また、絶縁材２６０として例えばＳＵＳ３１６テープをポリイミド絶縁したものなど、ヒーターとして活用できるものを使用してもよい。このようにヒーターとして活用する場合、ヒーターが無誘導巻きとなるようにヒーター線を折り返して使用する必要がある。

さらに、無誘導巻コイル２５０の最外ターン側には、コイル軸方向にかかる電磁力に対する対策のために、無誘導巻コイル側板固定支柱１３２が設けられている。無誘導巻枠体１３０および無誘導巻コイル側板固定支柱１３２に、コイル保持側板１３５ａ、１３５ｂが固定されている。

検査用端子１４０は、図２に示すように、無誘導巻枠体１３０に保持される超電導線材２００と電気的に接続される電圧検出用端子１４１、１４２から構成される。具体的に、電圧検出用端子１４１、１４２は、無誘導巻コイル２５０のうち、検査対象線材２１０の両端に電気的に接続される。このようにして超電導線材２００は、電圧検出用端子１４１、１４２とそれぞれ接続された２点間で挟まれる部位が検査対象線材２１０となる一方、検査対象線材２１０を除いた部位が電流リード線材２２０として扱われる。

具体的には、測定対象となる検査対象線材２１０の両端に電圧検出用端子１４１、１４２を電気的に接続し、電極１４３、１４４を超電導線材２００両端に電気的に接続して通電することで、検査対象線材２１０が生成する磁場は電流リード線材２２０が生成する磁場によってキャンセルされる。電流リード線材２２０の電流容量が検査対象線材２１０の臨界電流値に対して充分であれば、測定対象となる検査対象線材２１０に、後述するように、超電導線材２００に対して垂直な磁場が一様にかかった状態での通電試験を行うことができる。

また、図２に示すように、検査対象線材２１０と電流リード線材２２０とが、ターン毎に絶縁されているため、電圧の発生に伴う意図しない転流を抑制することができる。このように絶縁材２６０が共巻きされていることで、測定対象となる検査対象線材２１０に線材同士の接続が存在する場合においても測定が可能となる。

なお、電流リード線材２２０として、高温超電導線材、もしくは細線加工した高温超電導線材を使用してもよい。ここで、無誘導巻線された超電導線材２００の全長にわたってテープ面に垂直な磁場を印加するという特性上、超電導線材２００に遮蔽電流磁場が誘起され、磁場の均一性を阻害してしまう。したがって、電流リード線材２２０に高温超電導線材を使用する場合、細線加工がなされ遮蔽電流の低減が図られていることが好ましい。

相対位置固定用柱１５０は、上述したように、第１マグネット１１０と第２マグネット１２０と無誘導巻枠体１３０とが取り付けられることで、第１マグネット１１０と第２マグネット１２０と無誘導巻コイル２５０のコイル軸として機能する。また、相対位置固定用柱１５０は、無誘導巻コイル２５０から、第１マグネット１１０と第２マグネット１２０マグネットへの熱伝導を抑制するためＦＲＰなどの材料を用いることが好ましい。

相対位置固定用抑え板１６０は、相対位置固定用柱１５０の上部（第１マグネット１１０側）と下部（第２マグネット１２０側）にそれぞれ配置され、相対位置固定用柱１５０側から外径方向に延伸して、第１マグネット１１０と第２マグネット１２０とを挟み込むように保持する。

以上のような構成からなる超電導線材検査装置１ａでは、無誘導巻枠体１３０に、検査対象線材２１０が電流リード線材２２０とともに無誘導巻きコイルとして巻線され、無誘導巻コイルを上下から挟むように、第１マグネット１１０と第２マグネット１２０が、無誘導巻きコイルと同軸、かつ無誘導巻コイル２５０の高さ方向中央から対称となるように配置される。さらに、上述したように無誘導巻コイル２５０の最内ターンが、第１マグネット１１０の最内ターンと第２マグネット１２０の最内ターンよりも外径となる。

ここで、第１マグネット１１０と第２マグネット１２０とにより形成される磁場の模式的な流れを図３に示す。まず、第１マグネット１１０と第２マグネット１２０とは、図３（Ａ）の矢印に示すように、それぞれ中心軸を垂直に貫く方向の磁場を形成する。これら形成された磁場は、第１マグネット１１０と第２マグネット１２０と同軸上で相対向しているため、図３（Ｂ）の矢印に示すようなコイル径方向の磁場が形成されることとなる。さらに、図３（Ｃ）に示すように、第１マグネット１１０と第２マグネット１２０とに挟まれ、第１マグネット１１０の最内ターンと第２マグネット１２０の最内ターンよりも外径側の領域３００には、無誘導巻コイルの径方向内側から外側に向かって一様な磁場が形成されることとなる。すなわち、領域３００で超電導線材２００が無誘導巻コイルの状態で保持されるため、径方向内側から外側に向かって一様な磁場を印加することができる。したがって、図１及び図２に示したように、無誘導巻枠体１３０に超電導線材２００を巻回して無誘導巻コイル２５０を形成して、第１マグネット１１０及び第２マグネット１２０に発生させる磁界を調節した上で、無誘導巻コイル２５０に通電するという簡易な手法により、検査用端子１４０から出力される検出結果に基づいて、任意磁場強度にて超電導線材の臨界電流特性を検査することができる。

さらに、超電導線材検査装置１ａは、均一な任意の温度環境にて超電導線材２００の臨界電流特性を検査するため、次のような構成を採用することが好ましい。図４は、無誘導巻枠体１３０で保持される超電導線材２００の温調機構を示した断面模式図である。

すなわち、超電導線材検査装置１ａは、図４に示すように、温調ヒーター付均熱板４１０と、無誘導巻コイル用冷却板４２０と、を更に備えることが好ましい。温調ヒーター付均熱板４１０は、超電導線材２００と熱的に接続するようにコイル保持側板１３５ｂに取り付けられた板状部材である。また、温調ヒーター付均熱板４１０は、電極１４３、１４４から給電して動作する温調ヒーターを内蔵し、超電導線材２００全体に亘って温度が均一になるように温度調節する。

無誘導巻コイル用冷却板４２０は、超電導線材２００を冷却するための板状部材であって、例えば図４に示すように、コイル保持側板１３５ａの表面のうち、超電導線材２００との当接面と反対の面に配置される。

上述した図４に示す構成により、ヒーターによる熱を効率よく超電導線材２００に伝えつつ過度の熱の流出を避け、超電導線材２００内部の温度勾配を小さくすることができる。

さらに、伝導冷却にて冷却を行う場合、温度の均一性および冷却能力を十分に確保するため、超電導線材２００を含浸材に含浸することが好ましい。ここで、エポキシ樹脂などは、再解体が困難で不向きである。そこで、超電導線材２００は、特性検査後に無誘導巻きコイルの形状を容易に解体可能にすべく、含浸材として薬品による除去が可能なパラフィンに含浸すること、また超電導線材２００にグリースを塗布して塗布層を形成することが好ましい。

次に、図５、図６などを用いて、第１変形例に係る超電導線材検査装置１ｂについて説明する。図５は、第１変形例に係る超電導線材検査装置１ｂを第１マグネット１１０側から上面視した図であり、図６は、第１変形例に係る超電導線材検査装置１ｂにおける無誘導巻枠体１３０が保持する超電導線材２００を断面視した図である。

すなわち、超電導線材検査装置１ｂは、上述した超電導線材検査装置１ａと同様の構成を備え、該無誘導巻枠体１３０に保持される超電導線材２００（無誘導巻コイル２５０）に対して円筒形状磁性体５００を更に備える。具体的に、円筒形状磁性体５００は、無誘導巻コイルよりも内径側に位置する内径側高飽和磁束密度材料５１０と、無誘導巻コイルよりも外径側に位置する外径側高飽和磁束密度材料５２０と、から構成される。また、内径側高飽和磁束密度材料５１０と、外径側高飽和磁束密度材料５２０としては、例えば、鉄、バーマロイ、バーメンジュールなどが適している。

上記構成からなる超電導線材検査装置１ｂは、無誘導巻コイル２５０の径方向内側と外側に、円筒形状の高飽和磁束密度材料を配置することによって超電導線材２００（無誘導巻きコイル）をコイル径方向に貫く磁路が形成され、磁場強度、均一性をよりいっそう向上させることができる。

次に、図７を用いて、第２変形例に係る超電導線材検査装置１ｃについて説明する。第２変形例に係る超電導線材検査装置１ｃは、上述した超電導線材検査装置１ａと同様の構成を備え、これらの構成に加えて、コールドヘッド７１０と、冷却パス７２０と、熱抵抗７３０と、真空断熱用スペーサー７４１、７４２と、をさらに備える。

コールドヘッド７１０は、冷却パス７２０と熱的に接続される。また、冷却パス７２０は、相対位置固定用抑え板１６０と、熱抵抗７３０と、それぞれ熱的に接続される。冷却パス７２０としては、極低温において熱伝導率の良い材料、たとえば無酸素銅板や純アルミが好ましい。さらに、熱抵抗７３０は、無誘導巻コイル用冷却板４２０と熱的に接続される。熱抵抗７３０としては、熱抵抗７３０内に温度勾配をつけ、無誘導巻コイル２５０の温調をとるため、ＳＵＳ３１６や真鍮などの非磁性の高抵抗金属やＦＲＰなどの樹脂、もしくはこれらの積層体を用いることが好ましい。

上記の熱的な接続により、第１マグネット１１０および第２マグネット１２０は、それぞれコールドヘッド７１０から冷却パス７２０を通じ、さらに相対位置固定用抑え板１６０を介して冷却される。また、無誘導巻コイル２５０は、無誘導巻コイル用冷却板４２０から熱抵抗７３０を介して冷却パス７２０に熱的に繋がっているため、コールドヘッド７１０によって冷却されることとなる。

真空断熱用スペーサー７４１は、第１マグネット１１０と無誘導巻コイル用冷却板４２０との間に設けられ、第１マグネット１１０と無誘導巻コイル２５０との間を真空断熱する。真空断熱用スペーサー７４２は、第２マグネット１２０とコイル保持側板１３５ｂとの間に設けられ、第２マグネット１２０と無誘導巻コイル２５０との間を真空断熱する。真空断熱用スペーサー７４１、７４２としては、熱伝導率の悪いＦＲＰなどを用いることが好ましい。このようにして真空断熱用スペーサー７４１、７４２を設けることにより、無誘導巻コイル２５０から、第１マグネット１１０および第２マグネット１２０への熱侵入を抑制することができる。

上述した図７に示すような構成を備える超電導線材検査装置１ｃは、無誘導巻コイル２５０から、第１マグネット１１０および第２マグネット１２０への熱侵入を抑制しながら、超電導線材２００と第１マグネット１１０と第２マグネット１２０とをそれぞれ冷却することができる。つまり、温調ヒーター付均熱板４１０を用いて無誘導巻コイル２５０の温度調整を行うことができる。さらに、無誘導巻コイル２５０から、第１マグネット１１０および第２マグネット１２０への熱侵入を十分に抑えて第１マグネット１１０と第２マグネット１２０とのそれぞれの運転マージンをより十分に確保できる。

したがって、超電導線材検査装置１ｃは、無誘導巻コイル２５０を例えば４Ｋ〜９０Ｋの間で精度良く制御可能で、任意の温度に温調した状態で超電導線材２００の臨界電流測定を行うことができる。

次に、図８を用いて、第３変形例に係る超電導線材検査装置１ｄについて説明する。

第３変形例に係る超電導線材検査装置１ｄは、上述した超電導線材検査装置１ａと同様の構成を備え、これらの構成に加えて、マグネット冷却用コールドヘッド８１０と、マグネット用冷却パス８２０と、無誘導巻コイル冷却用コールドヘッド８３０と、無誘導巻コイル温調用コールドヘッドヒーター８４０と、無誘導巻コイル用冷却パス８５０と、真空断熱用スペーサー８６１、８６２と、をさらに備える。

上記構成において、マグネット冷却用コールドヘッド８１０と、マグネット用冷却パス８２０とは、第１マグネット１１０と第２マグネット１２０とを専ら冷却する冷却手段である。具体的に、マグネット冷却用コールドヘッド８１０は、マグネット用冷却パス８２０と熱的に接続される。マグネット用冷却パス８２０は、相対位置固定用抑え板１６０と熱的に接続される。

また、上記構成において、無誘導巻コイル冷却用コールドヘッド８３０と、無誘導巻コイル温調用コールドヘッドヒーター８４０と、無誘導巻コイル用冷却パス８５０とは、無誘導巻コイル２５０を専ら冷却する冷却手段である。具体的に、無誘導巻コイル冷却用コールドヘッド８３０は、無誘導巻コイル温調用コールドヘッドヒーター８４０と熱的に接続される。無誘導巻コイル温調用コールドヘッドヒーター８４０は、無誘導巻コイル用冷却パス８５０と熱的に接続される。無誘導巻コイル用冷却パス８５０は、無誘導巻コイル用冷却板４２０と熱的に接続される。

真空断熱用スペーサー８６１は、第１マグネット１１０と無誘導巻コイル用冷却板４２０との間に設けられ、第１マグネット１１０と無誘導巻コイル２５０との間を真空断熱する。真空断熱用スペーサー８６２は、第２マグネット１２０とコイル保持側板１３５ｂとの間に設けられ、第２マグネット１２０と無誘導巻コイル２５０との間を真空断熱する。このようにして真空断熱用スペーサー８６１、８６２を設けることにより、無誘導巻コイル２５０から、第１マグネット１１０および第２マグネット１２０への熱侵入を抑制することができる。

以上の構成からなる超電導線材検査装置１ｄによれば、第１マグネット１１０と第２マグネット１２０との専用の冷凍手段と、無誘導巻きコイル専用の冷凍手段との２つの冷凍経路を独立して設けることにより、それぞれの冷却手段の能力を充分に確保した上で、マグネットと無誘導巻きコイルとを独立して温度制御することができる。例えば、一度により長い超電導線材を検査できるようにシステムを大型化した場合、侵入熱の増大による冷却コストの増大、被測定物たる無誘導巻きコイルの温調に多大な熱が生じ、結果第１マグネット１１０、及び第２マグネット１２０への熱侵入が増大し、マグネットのクエンチを誘発することや、無誘導巻コイル２５０内の均一な温調が困難になるという問題がある。このような問題に対して、超電導線材検査装置１ｄによれば、無誘導巻きコイルからマグネットへの熱侵入を抑制し、マグネットと無誘導巻きコイルとを独立して温調可能なので、一度により長い超電導線材を、マグネットをクエンチさせることなく、そして温調の正確さを損なうことなく検査することができる。

次に、図９、図１０などを用いて、第３変形例に係る超電導線材検査装置１ｅについて説明する。

超電導線材検査装置１ｅは、上述した超電導線材検査装置１ａと同様の構成を備え、上記図１に示したように、第１マグネット１１０と第２マグネット１２０が、超電導線材２００（無誘導巻きコイル）と同軸、かつ無誘導巻きコイルの高さ方向中央から対称となるように配置される。ここで、超電導線材検査装置１ｅは、上述した超電導線材検査装置１ａに対して、図９に示すように、無誘導巻枠体１３０（他の実施例と区別するため、以下、無誘導巻枠体１３０ｅと呼ぶ。）と、検査用端子１４０（他の実施例と区別するため、以下、検査用端子１４０ｅと呼ぶ。）とに係る構成が異なる。

無誘導巻枠体１３０ｅは、外枠９１０と、内枠９２０と、外枠９１０と内枠９２０との間を線材が挿通可能な挿通孔９３０とからなる二重枠構造である。

上記構造からなる無誘導巻枠体１３０ｅは、次のような巻回状態で超電導線材２００を保持する。つまり、超電導線材２００は、図１０に示すように、長尺の検査用線材１０１０と、短尺の保護用テープ線材１０２０とから構成される。ここで、保護用テープ線材１０２０は、検査用線材１０１０の一部の領域１０１０ｃと並行した位置に設けられ、領域１０１０ｃの両方の端部１０３１、１０３２で検査用線材１０１０と半田接続された超電導線材である。

以上のような構成からなる超電導線材２００は、図９に示すように、内枠９２０において、領域１０１０ｃの検査用線材１０１０を保護用テープ線材１０２０と共巻きされる。ここで、また、検査用線材１０１０のうち、領域１０１０ｃを除いた部分、つまり、電極１４３、１４４にそれぞれ接続される領域１０１０ａ、１０１０ｂは、内枠９２０から挿通孔９３０を介して外枠９１０側にガイドされて外枠９１０に共巻される。ここで、領域１０１０ａ、１０１０ｂとで通電方向が反対側になるため無誘導巻コイルとなる。

検査用端子１４０ｅは、図９及び図１０に示すように、検査用線材１０１０における領域１０１０ａの２点間と電気的に接続される電圧検出用端子１１４１、１１４２と、検査用線材１０１０における領域１０１０ｂの２点間と電気的に接続される電圧検出用端子１１４３、１１４４と、から構成される。

以上のような構成からなる超電導線材検査装置１ｅによれば、図９及び図１０に示すように、１本の線材（検査用線材１０１０）を切断することなく無誘導巻きとし、測定対象以外の領域１０１０ｃを電流リードとして用いることができる。

具体的には、電圧検出用端子１１４１、１１４３間を電流リードとして扱い、電圧検出用端子１１４２、１１４３間の特性を評価することができる。また、電圧検出用端子１１４２、１１４４間を電流リードとして扱い、電圧検出用端子１１４１、１１４２間の特性を評価することもできる。

さらに、電圧検出用端子１１４１、１１４２間の電圧と、電圧検出用端子１１４３、１１４４間の電圧をモニターしておき、電圧検出用端子１１４２、１１４３間以外の部位に関する磁場中臨界電流特性を一度に評価することも可能である。

ここで、一般にＲＥ系超電導線材をはじめとするテープ状超電導線材は、折り曲げによって特性の劣化が生じるため、最小曲げ半径が設定してある。したがって、１本の超電導線材を無誘導巻線する場合、テープ面が無誘導巻きコイル径方向に向かない部位、すなわちカスプ磁界を適用した場合に経験磁場がテープ面に垂直とならない部位が生じる。例えば図１０の破線領域１１５０は、図９に示す挿通孔を通過する部分に対応し、上述した経験磁場がテープ面に垂直とならない部位となる。

このような部分（破線領域１１５０）によって臨界電流値が律速され、テープ面に垂直な磁場が印可される被測定領域、すなわち領域１０１０ａ、１０１０ｂの磁場中臨界電流特性が評価できない慮がある。そこで、上述したように、保護用テープ線材１０２０をテープ面に垂直な磁場が印可されない領域にバイパスとして半田づけすることで、当該部の電流容量を上げることができる点で好ましい。

１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ超電導線材検査装置
１１０第１マグネット
１２０第２マグネット
１３０、１３０ｅ無誘導巻枠体
１４０、１４０ｅ検査用端子
２００超電導線材
２５０無誘導巻コイル

Claims

カスプ磁界を形成する円筒形状の第１マグネットと、
前記第１マグネットと同一軸上に配置され、カスプ磁界を形成する円筒形状の第２マグネットと、
所定の巻回位置で巻方向が折り返されて無誘導巻コイルとなるように、超電導線材を保持する無誘導巻枠体と、
前記無誘導巻枠体に保持される超電導線材と電気的に接続される検査用端子と、
を備え、
前記無誘導巻枠体は、前記第１マグネットと前記第２マグネットとそれぞれ同一軸であり、かつ前記第１マグネットと前記第２マグネットの軸方向中間に配置され、かつ前記無誘導巻コイルの内枠であり、
前記無誘導巻枠体の外径が、前記第１マグネットの内径と、前記第２マグネットの内径よりも大きいことを特徴とする、
超電導線材の検査装置。
前記検査用端子は、前記無誘導巻コイルのうち、検査対象線材の両端に電気的に接続されることを特徴とする、
請求項１記載の超電導線材の検査装置。
前記無誘導巻枠体に保持される無誘導巻コイルと熱的に接続されるヒーターを更に備え、
前記無誘導巻枠体に保持される無誘導巻コイルが、パラフィンで含浸されている、又はグリースからなる塗布層を有することを特徴とする、
請求項１又は２記載の超電導線材の検査装置。
前記無誘導巻枠体の外側面から前記無誘導巻枠体の外径方向に延伸して前記超電導線材を挟み込むコイル保持側板を更に備えることを特徴とする、
請求項１乃至３のうち何れか一項記載の超電導線材の検査装置。
前記無誘導巻コイルの内径側に位置する内径側高飽和磁束密度材料と、前記無誘導巻コイルよりも外径側に位置する外径側高飽和磁束密度材料と、から構成される円筒形状磁性体を有することを特徴とする、
請求項１乃至４のうち何れか一項記載の超電導線材の検査装置。