WO2021149156A1 - 超電導コイル及び超電導コイルの製造方法 - Google Patents

超電導コイル及び超電導コイルの製造方法 Download PDF

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winding
groove
spacer
winding groove
coil group
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航大 野村
彰一 横山
松田　哲也
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三菱電機株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to a superconducting coil and a method for manufacturing a superconducting coil used in a magnetic resonance imaging (MRI) apparatus (hereinafter referred to as an MRI apparatus).
  • MRI magnetic resonance imaging
  • the superconducting coil used in the MRI device has a magnetic field strength of about 0.5 to 3 Tesla in a spherical space with a diameter of about 30 to 45 cm from the center of the magnetic field.
  • a time-stable static magnetic field characteristic of about 0.05 ppm / h is required with a magnetic field uniformity of about 10 ppm.
  • the present disclosure has been made in order to solve the above-mentioned problems, and an object of the present disclosure is to provide a superconducting coil having a coil group having a desired coil shape.
  • the superconducting coil according to the present disclosure is arranged on the winding frame and the outer periphery of the winding frame, and is arranged apart from the spiral first winding groove and the first winding groove formed in the circumferential direction of the winding frame.
  • a first spacer having a spiral second winding groove and a first connecting groove provided between the first winding groove and the second winding groove, and a first spacer arranged on the upper layer of the first spacer.
  • the first coil group including the second layer of the superconducting wire formed by winding the superconducting wire around the first layer and the third winding groove, and the superconducting wire on the first coil group and the first connecting groove and the second connecting groove.
  • the method for manufacturing a superconducting coil according to the present disclosure includes a spiral first winding groove arranged on the outer periphery of the winding frame and a spiral second winding groove arranged apart from the first winding groove.
  • the third winding groove which is arranged on the first spacer and has a spiral shape
  • the fourth winding groove which is spirally arranged apart from the third winding groove
  • the third winding groove and the fourth winding groove The first spacer having the second connecting groove for communicating with the winding groove is provided so that the third winding groove is provided on the first winding groove and the fourth winding groove is provided on the second winding groove.
  • the second spacer arranging step of arranging on the spacer the superconducting wire is wound around the fourth winding groove to form the second layer of the second coil group, and the superconducting wire is placed in the second connecting groove and the third winding groove. It is provided with a second layer forming step of winding to form a second layer of the first coil group.
  • FIG. It is schematic cross-sectional view which shows a part of the superconducting coil which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a perspective view which shows a part of the spacer which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is schematic cross-sectional view which shows the example of the coil shape which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is schematic cross-sectional view which shows the superconducting coil which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a top view which shows a part of the superconducting coil which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. It is explanatory drawing for demonstrating the manufacturing method of the superconducting coil which concerns on Embodiment 3.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a part of the superconducting coil 1 according to the first embodiment.
  • the superconducting coil 1 is used, for example, in a solenoid type MRI apparatus.
  • the superconducting coil 1 is provided in a substantially cylindrical vacuum insulation container (not shown) and is immersed in liquid helium or the like to reduce the temperature. Further, the superconducting coil 1 is arranged on the outer periphery of the winding frame 2 arranged on the inner wall of the vacuum heat insulating container, and the spacer 3 provided with the winding groove 5 and the connecting groove 6 and the center of the winding frame 2 are rotated axes (FIG.
  • a coil group C formed by winding a superconducting wire 4 in a winding groove 5 is provided as a Z-axis in 1.).
  • the winding frame 2 is formed in a cylindrical shape from, for example, metal, fiber reinforced plastic, etc., and is arranged in a vacuum insulation container.
  • the cylindrical shape may include a shape that is not concentric and may be a shape that allows the winding frame 2 to be arranged in the vacuum insulation container.
  • the spacer 3 is formed in a sheet shape by, for example, glass epoxy, and a plurality of layers are arranged on the outer periphery of the winding frame 2.
  • the sheet-shaped spacer 3 is arranged on the winding frame 2 and becomes, for example, cylindrical according to the outer shape of the winding frame 2.
  • the spacer 3 is provided with a winding groove 5 and a connecting groove 6, and the superconducting wire 4 is wound around these grooves to form an annular coil group C.
  • a plurality of coil groups C are provided on the winding frame 2. Since the number of coil groups C varies depending on the coil design, a desired number may be provided. Each coil group C is composed of a plurality of layers of folded superconducting wires 4. Since the number of layers also differs depending on the coil design as well as the number of coil groups, each coil group C may be composed of superconducting wires 4 having a desired number of layers.
  • the coil group C on the right side in FIG. 1 is referred to as a first coil group C 1
  • the coil group C on the left side is referred to as a second coil group C 2 .
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing a part of the spacer 3.
  • the winding groove 5 is, for example, a groove in which a superconducting wire 4 having a diameter of about 2 mm in which Nb—Ti is coated with Cu and an insulating material is arranged, and when the spacer 3 is arranged in the winding frame 2, it is continuous in a spiral shape. do.
  • the width and depth of the groove are, for example, about 2 mm, and the superconducting wire 4 is formed so that it can be arranged in the groove.
  • the direction in which the winding groove 5 is formed that is, the direction in which the superconducting wire 4 is wound is referred to as a circumferential direction.
  • the winding groove 5 formed on the right side of the first spacer 31 is the first winding groove 51
  • the winding groove 5 formed on the left side is the second winding groove 52 and the second spacer 32.
  • the winding groove 5 formed on the right side is referred to as a third winding groove 53
  • the winding groove 5 formed on the left side is referred to as a fourth winding groove 54.
  • the first winding groove 51, the second winding groove 52, the third winding groove 53, and the fourth winding groove 54 are provided at intervals.
  • the first layer of the coil group C is formed, and the third winding groove 53 and the fourth winding groove 54 are formed.
  • a second layer of the coil group C is formed.
  • the spacer 3 is provided with a connecting groove 6.
  • the connecting groove 6 is provided between the first winding groove 51 and the second winding groove 52, the third winding groove 53, and the fourth winding groove 54, respectively, and the superconducting wire 4 is arranged. Will be done.
  • the superconducting wire 4 arranged in the connecting groove 6 communicates the coil group C.
  • the connecting groove 6 provided in the first spacer 31 is referred to as a first connecting groove 61
  • the connecting groove 6 provided in the second spacer 32 is referred to as a second connecting groove 62.
  • a single layer of the coil group C is formed on one spacer 3, and these are laminated to form a plurality of layers of a plurality of coil groups C.
  • the first spacer 31 has a first winding groove 51 and a second winding groove 52 arranged apart from each other so as to be continuous in a spiral shape, and the first spacer 31 is connected between them by a first connecting groove 61.
  • the first layer of the first coil group C 1 is formed in the first winding groove 51
  • the first layer of the second coil group C 2 is formed in the second winding groove 52.
  • a second spacer 32 is provided on the first spacer 31, and the second layer of the first coil group C 1 and the second coil group C 2 is formed on the second spacer 32.
  • the second spacer 32 has a third winding groove 53 arranged on the first winding groove 51 and a fourth winding groove 54 arranged on the second winding groove 52.
  • the third winding groove 53 and the fourth winding groove 54 are formed so as to be continuous in a spiral shape.
  • a second connecting groove 62 for connecting the third winding groove 53 and the fourth winding groove 54 is provided. Similar to the first layer of the first coil group C 1 and the second coil group C 2 , the superconducting wire 4 is wound around the third winding groove 53, and the second layer of the first coil group C 1 is formed. is formed, the fourth spirally wound grooves 54, superconducting wire 4 is wound, the second second layer coil group C 2 are formed.
  • each coil group C is communicated with the adjacent coil group C by the adjacent connecting groove 6.
  • the superconducting wire 4 is folded back between the first layer and the second layer of the coil group C, the superconducting wire 4 constituting the first layer and the second layer is continuous. Further, the direction in which the superconducting wire 4 is wound is opposite between the first layer and the second layer.
  • the number of turns of the coil group C decreases toward the upper layer, that is, the winding groove 5 in the cross-sectional view (viewing from the front of the paper in FIG. 1) toward the upper layer is formed.
  • the spacer 3 may be designed so that the number of constituent grooves is reduced. In this way, the cross section of the coil group C can be made into a non-rectangular shape whose width becomes smaller toward the outside.
  • the spacer 3 is designed so that the number of turns of the coil group C decreases toward the lower layer, that is, the number of grooves forming the winding groove 5 in the cross-sectional view decreases toward the lower layer, the cross section of the coil group C can be reduced. It can also be a non-rectangular shape in which the width of the cross section becomes smaller toward the inside.
  • the discrete arrangement of the superconducting wires 4 can be realized.
  • a portion of the winding groove 5 having a large distance between the grooves is formed, a coil cross section in which an interval 7 is provided by the inter-groove distance of the winding groove 5 as shown in the coil group C shown in FIG.
  • the shape can be formed, and the arrangement of the discrete superconducting wires 4 can be realized.
  • the spacer 3 provided with the winding groove 5 around which the superconducting wire 4 is wound and the connecting groove 6 connecting the winding grooves 5 is arranged on the outer periphery of the winding frame 2, and the winding groove 5 is appropriately arranged.
  • a spiral first winding groove 51 and a spiral second winding groove 52 arranged apart from the first winding groove 51 on an insulating sheet made of glass epoxy or the like.
  • the first connecting groove 61 connecting the first winding groove 51 and the second winding groove 52 are provided to form the first spacer 31.
  • the thickness from the bottom surface of the first spacer 31 to the bottom surface of the winding groove 5 and the connecting groove 6 is, for example, 1 mm or less, and the depth and width of the winding groove 5 and the connecting groove 6 are, for example, about 2 mm. Is.
  • the spiral third winding groove 53 and the spiral fourth winding groove 53 arranged apart from the third winding groove 53 on the insulating sheet.
  • a groove 54 and a second connecting groove 62 connecting the third winding groove 53 and the fourth winding groove 54 are provided to form the second spacer 32.
  • a plurality of spacers 3 having a winding groove 5 and a connecting groove 6 connecting the adjacent winding grooves 5 are formed.
  • the first spacer 31 is arranged on the outer circumference of the winding frame 2 (first spacer arrangement step).
  • a step of winding a superconducting wire 4 around a first winding groove 51 and a second winding groove 52 to form a first layer of a first coil group C 1 and a second coil group C 2 (first layer forming step). Will be described.
  • first layer coil group C 1 winding a superconducting wire 4 to first winding groove 51 to form a first first layer coil group C 1.
  • the superconducting wire 4 is wound around the first connecting groove 61 with the center of the winding frame 2 as the rotation axis, and the superconducting wire 4 in which the first coil group C 1 and the second coil group C 2 in the first layer are continuous is connected.
  • the superconducting wire 4 is wound around the second winding groove 52 to form the first layer of the second coil group C 2.
  • the first layer of the first coil group C 1 and the second coil group C 2 is formed. Even when three or more coil groups C are formed in the first spacer 31, if the adjacent winding grooves 5 are similarly connected by the first connecting groove 61 to form the first layer of each coil group C. good.
  • the second spacer 32 is arranged on the first spacer 31 on which the first layer of the first coil group C 1 and the second coil group C 2 is formed (second spacer arrangement step).
  • the third winding groove 53 is on the first winding groove 51 of the first spacer 31
  • the fourth winding groove 54 is on the second winding groove 52 of the first spacer 31.
  • a step of winding the superconducting wire 4 around the third winding groove 53 and the fourth winding groove 54 to form the second layer of the first coil group C 1 and the second coil group C 2 (second layer forming step).
  • the superconducting wire 4 constituting the first layer of the second coil group C 2 is passed to the fourth winding groove 54 of the second spacer 32. Further, even when three or more coil groups C are formed, the superconducting wire 4 may be passed from the end point of the first layer to the start point of the second layer.
  • the fourth spirally wound grooves 54 by turning the superconducting wire 4 wound to form a second second-layer coil group C 2.
  • the superconducting wire 4 is wound around the second connecting groove 62, and the second coil group C 2 and the first coil group C 1 in the second layer are connected by the continuous superconducting wire 4, and the third winding groove 53 the superconducting wire 4 to form a second layer of the first coil group C 1 wound in.
  • the second layer of the first coil group C 1 and the second coil group C 2 is formed.
  • the adjacent winding grooves 5 are similarly connected by the second connecting groove 62 to form the second layer of each coil group C. do it.
  • a step of arranging one spacer 3, a step of forming a single layer of the first coil group C 1 and a second coil group C 2 , and a step of passing the superconducting wire 4 to the upper layer are performed in a desired number of layers (N).
  • N is an integer greater than 1.
  • a spacer 3 having a plurality of winding grooves 5 and a connecting groove 6 connecting adjacent winding grooves 5 is arranged on the outer periphery of the winding frame 2, and a superconducting wire 4 is provided in the winding groove 5 and the connecting groove 6. It is wound to form a single layer of continuous coil group C.
  • the spacer 3 is arranged on the upper layer of the single layer of the formed coil group C, and the superconducting wire 4 constituting the lower coil group C is passed to the spacer 3 of the upper layer.
  • the superconducting wire 4 is wound around the winding groove 5 and the connecting groove 6 of the upper layer to form a continuous single layer of the coil group C, and a coil group C composed of a plurality of layers is obtained.
  • a prepreg sheet impregnated with an epoxy resin may be used for reinforcing fibers such as aramid fibers.
  • the prepreg sheet is grooved, and when the spacer 3 is arranged on the outer circumference of the winding frame 2, it is heated to about 80 ° C. to soften it, the winding of the superconducting wire 4 is completed, and the coil group C is formed. After that, it may be cured by exposing it to an environment of about 120 ° C. for about 30 minutes. The curing treatment of the spacer 3 may be performed every time the winding of one layer of the superconducting wire 4 is completed.
  • the winding groove 5 and the connecting groove 6 around which the superconducting wire 4 is wound may be sealed with an insulating resin such as epoxy resin. In this way, deformation of the superconducting wire 4 due to the action of electromagnetic force can be suppressed, and the strength of the superconducting coil 1 can be secured.
  • the depths of the winding groove 5 and the connecting groove 6 are set to the same level as those of the superconducting wire 4 has been described, the depths of the winding groove 5 and the connecting groove 6 may be made shallow. , The superconducting wire 4 may be arranged.
  • the winding groove 5 may be provided so that a desired number (i) of coil groups C can be arranged.
  • the connecting groove 6 may also be provided according to the number of winding grooves 5.
  • the superconducting wire 4 is wound to form a single layer of the coil group C, and the superconducting wire 4 is placed on the upper layer in each layer. to pass, it may be provided i number of coils C 1 ⁇ C i.
  • i is an integer greater than 1. In this case, if each coil group C is formed symmetrically at the center of the winding frame 2, the magnetic field uniformity is improved.
  • FIG. 5 is a top view schematically showing a part of the spacer 3 of the superconducting coil 1 according to the second embodiment.
  • a spacer 3 having a winding groove 5 and a connecting groove 6 is arranged on the winding frame 2, and the superconducting wire 4 is wound around the winding groove 5.
  • It includes a coil group C formed by being rotated.
  • the connecting groove 6 of the spacer 3 arranged in the upper layer intersects the connecting groove 6 of the spacer 3 arranged in the lower layer in a top view.
  • the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
  • the second spacer 32 of the upper layer is arranged on the first spacer 31 of the lower layer, and the second spacer 32 to the first spacer 31 are seen through.
  • the first connecting groove 61 included in the first spacer 31 shown by the broken line in FIG. 5 and the second connecting groove 62 included in the second spacer 32 shown by the solid line are arranged so as to intersect with each other.
  • the broken line arrow in FIG. 5 indicates the direction of the current flowing through the superconducting wire 4 arranged in the first connecting groove 61
  • the solid line arrow indicates the direction of the current flowing through the superconducting wire 4 arranged in the second connecting groove 62.
  • the direction in which the superconducting wire 4 is wound is reversed between the adjacent layers, the direction of the flowing current can also be reversed between the adjacent layers.
  • the connecting grooves 6 are crossed between the adjacent layers, the magnetic field components orthogonal to the Z axis in FIG. 5 can be canceled and the generation of unnecessary magnetic field components can be suppressed.
  • first connecting groove 61 and the second connecting groove 62 may overlap in the same direction in the top view. Similarly, since the currents flowing through the connecting groove 6 are opposite between the adjacent layers, the magnetic field components orthogonal to the Z axis can be canceled and the generation of unnecessary magnetic field components can be suppressed.
  • first connecting groove 61 and the second connecting groove 62 of the first spacer 31 and the second spacer 32 adjacent to each other are arranged so as to intersect or overlap in the same direction in the top view, the first contact is made.
  • the directions of the currents flowing through the superconducting wires 4 arranged in the groove 61 and the second connecting groove 62 are opposite to each other, and the uniformity of the magnetic field generated by the superconducting coil 1 is improved.
  • first connecting groove 61 and the second connecting groove 62 are arranged so as to be substantially symmetrical in the top view. In this way, the magnetic field component generated in the superconducting wire 4 arranged in the first connecting groove 61 and the magnetic field component generated in the superconducting wire 4 arranged in the second connecting groove 62 generate a magnetic field component orthogonal to the Z axis. Can be suppressed.
  • first connecting groove 61 and the second connecting groove 62 intersect with each other has been described, but another spacer 3 is arranged in the lower layer of the first spacer 31 or the upper layer of the second spacer 32.
  • the upper connecting groove 6 and the lower connecting groove 6 may be overlapped with each other or in parallel in the upper view.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining a method of manufacturing the superconducting coil 1 according to the third embodiment.
  • a spacer 3 having a winding groove 5 and a connecting groove 6 connecting the adjacent winding grooves 5 is placed on the winding frame 2. It includes a step of arranging the superconducting wire 4 and a step of winding the superconducting wire 4 around the winding groove 5 and the connecting groove 6 to form a single layer of the coil group C. Further, in the present embodiment, the superconducting wire 4 is automatically wound around the winding groove 5 and the connecting groove 6 to form the coil group C.
  • the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
  • the superconducting wire 4 is wound around the spacer 3 by using the winding guide 20 and the position detecting device 30 to form the coil group C.
  • the winding guide 20 is arranged so that the superconducting wire 4 is wound around the winding guide 20 and can move in the horizontal direction (Z-axis direction in FIG. 6) on the outer circumference of the winding frame 2. Further, the position and orientation of the winding guide 20 are controlled based on the position information of the winding groove 5 and the connecting groove 6 of the spacer 3 measured by the position detecting device 30.
  • the position detection device 30 is composed of a laser displacement meter, an image measurement device, and the like.
  • a laser displacement meter is used for the position detecting device 30
  • the displacement can be obtained by measuring the height of the valley between the winding groove 5 and the connecting groove 6 of the spacer 3 and the peak between the grooves.
  • an image measuring device of a CCD camera is used for the position detecting device 30, for example, the focal position between the valley between the winding groove 5 and the connecting groove 6 of the spacer 3 and the peak between the grooves is automatically focused.
  • the positions of the winding groove 5 and the connecting groove 6 can be obtained.
  • Position information such as these displacements and the positions of the winding groove 5 and the connecting groove 6 is transmitted to the control device (not shown). Further, using this position information, the control device controls the winding guide 20 so as to be arranged on the winding groove 5 and the connecting groove 6.
  • the winding frame 2 is provided in a rotating device (not shown) so that it can rotate about the Z axis as a rotation center.
  • the spacer 3 is provided on the winding frame 2 and the spacer 3 is rotated together with the winding frame 2, the superconducting wire 4 is wound from the winding guide 20 and the superconducting wire 4 is arranged in the winding groove 5 and the connecting groove 6. Can be done.
  • the winding guide 20 is controlled to be arranged on the grooves of the winding groove 5 and the connecting groove 6 detected by the position detecting device 30, the winding frame 2 is rotated, and the winding frame 2 is sequentially wound on the groove on which the superconducting wire 4 is not arranged.
  • the rotation guide 20 is moved to automatically wind the single layer of the coil group C. Further, after forming the single layer of the coil group C, the spacer 3 is newly arranged, and similarly, the single layer of the coil group C is formed, and if this is repeated, it is based on the design of the winding groove 5 and the connecting groove 6. Therefore, the coil group C can be automatically wound and formed.
  • the superconducting wire 4 is accurately wound by using the position information to obtain the desired coil shape. be able to. Further, since the coil group C can be automatically wound, the production efficiency is improved.
  • a laser displacement meter may be used as the position detecting device 30 to detect the valley between the winding groove 5 and the connecting groove 6 while slightly vibrating in the Z-axis direction. In this way, the accuracy of the position information of the winding groove 5 and the connecting groove 6 acquired by the position detecting device 30 is improved.

Abstract

ＭＲＩ装置に用いられる超電導コイルにおいて、高強度、高均一度で、時間的に安定した静電磁界を得るために、所望の位置に超電導線を配置して、所望のコイル形状を得る必要がある。　巻枠（２）と、巻枠（２）の外周に配置され、らせん状の巻回溝（５）及び巻回溝（５）の間に設けられた連絡溝（６）を具備するスペーサ（３）と、巻回溝（５）に超電導線（４）が巻回されて構成されたコイル群とを超電導コイル（１）に備える。これにより、コイル形状を所望の形状とした超電導コイル（１）を得ることができる。

Description

超電導コイル及び超電導コイルの製造方法
　本開示は、磁気共鳴画像診断（ＭＲＩ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ　Ｉｍａｇｉｎｇ）装置（以下、ＭＲＩ装置という）に用いる超電導コイル及び超電導コイルの製造方法に関する。
　ＭＲＩ装置の静電磁界発生源として、超電導コイルを用いると、高強度、高均一度で時間的に安定した静電磁界が得られることが知られている。
　コントラストの高い、精密な人体断層像を撮影するため、ＭＲＩ装置に用いられる超電導コイルには、磁界中心から径３０～４５ｃｍ程度の球状空間内において、０．５～３Ｔｅｓｌａ程度の磁界強度、１～１０ｐｐｍ程度の磁界均一度で０．０５ｐｐｍ／ｈ程度の時間的に安定した静磁界特性が求められる。
　これらの条件を満たす超電導コイルの開発が進められる中、撮像空間の周囲に、前述の特性を得るための所望のコイル形状で超電導線を巻くことが検討されており、例えば、形状を整える部材を挿入しながら巻枠に超電導線を巻く方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００８－８５３７５号公報
　しかしながら、従来の方法では、超電導線を積層して巻く場合に、所望の位置に超電導線を配置することが難しく、巻線間隔を設けることも難しいため、所望のコイル形状を得ることができないという課題があった。
　本開示は、上述の課題を解決するためになされたもので、コイル形状を所望の形状としたコイル群を有する超電導コイルを提供することを目的とする。
　本開示に係る超電導コイルは、巻枠と、巻枠の外周に配置され、巻枠の周方向に形成されたらせん状の第１巻回溝、第１巻回溝と離れて配置された、らせん状の第２巻回溝、及び第１巻回溝と第２巻回溝との間に設けられた第１連絡溝を具備した第１スペーサと、第１スペーサの上層に配置され、第１巻回溝の上方に配置されたらせん状の第３巻回溝、第３巻回溝と離れて配置され、第２巻回溝の上方に配置されたらせん状の第４巻回溝、第３巻回溝と第４巻回溝との間に設けられた第２連絡溝を具備した第２スペーサと、第１巻回溝に超電導線が巻回されて構成された超電導線の第１層及び第３巻回溝に超電導線が巻回されて構成された超電導線の第２層を含む第１コイル群と、第１コイル群と第１連絡溝及び第２連絡溝上の超電導線で連絡され、第２巻回溝に超電導線が巻回されて構成された超電導線の第１層及び第４巻回溝に超電導線が巻回されて構成された超電導線の第２層を含む第２コイル群とを備えたものである。
　また、本開示に係る超電導コイルの製造方法は、巻枠の外周に配置されてらせん状となる第１巻回溝、第１巻回溝と離れて配置されたらせん状となる第２巻回溝、及び第１巻回溝と第２巻回溝とを連絡する第１連絡溝を有する第１スペーサを、巻枠の外周に配置する第１スペーサ配置工程と、第１巻回溝に超電導線を巻回して第１コイル群の第１層を形成し、第１連絡溝及び第２巻回溝に超電導線を巻回して第２コイル群の第１層を形成する第１層形成工程と、第１スペーサ上に配置されてらせん状となる第３巻回溝、第３巻回溝と離れて配置されたらせん状となる第４巻回溝、及び第３巻回溝と第４巻回溝とを連絡する第２連絡溝を有する第２スペーサを、第１巻回溝上に第３巻回溝が、第２巻回溝上に第４巻回溝が設けられるように、第１スペーサ上に配置する第２スペーサ配置工程と、第４巻回溝に超電導線を巻回して第２コイル群の第２層を形成し、第２連絡溝及び第３巻回溝に超電導線を巻回して第１コイル群の第２層を形成する第２層形成工程とを備えたものである。
　本開示によれば、コイル形状を所望の形状としたコイル群を有する超電導コイルを得ることができる。
実施の形態１に係る超電導コイルの一部を示す概略断面図である。 実施の形態１に係るスペーサの一部を示す斜視図である。 実施の形態１に係るコイル形状の例を示す概略断面図である。 実施の形態１に係る超電導コイルを示す概略断面図である。 実施の形態２に係る超電導コイルの一部を示す上面図である。 実施の形態３に係る超電導コイルの製造方法を説明するための説明図である。
　以下、図面に基づいて実施の形態について説明する。
実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に係る超電導コイル１の一部を概略的に示す断面図である。超電導コイル１は、例えばソレノイド型のＭＲＩ装置に用いられる。超電導コイル１は、略円筒状の真空断熱容器（図示せず）内に設けられ、液体ヘリウム等に浸漬されて低温とされる。また、超電導コイル１は、真空断熱容器の内壁に配置される巻枠２の外周に配置され、巻回溝５及び連絡溝６が設けられたスペーサ３、巻枠２の中心を回転軸（図１におけるＺ軸）として巻回溝５に超電導線４が巻回されて形成されたコイル群Ｃを備える。
　巻枠２は、例えば金属、繊維強化プラスチック等で円筒状に形成され、真空断熱容器内に配置される。ここで、円筒状とは、同心円状でない形状を含み、巻枠２が真空断熱容器内に配置できる形状であればよい。
　スペーサ３は、例えば、ガラスエポキシによりシート状に形成され、巻枠２の外周に、複数層配置される。シート状に形成されたスペーサ３は、巻枠２上に配置され、巻枠２の外形に伴い、例えば円筒状となる。スペーサ３には、巻回溝５及び連絡溝６が設けられ、これらの溝に超電導線４が巻回されて、円環状のコイル群Ｃが形成される。
　コイル群Ｃは、巻枠２上に複数設けられる。コイル群Ｃの数は、コイル設計により異なるため、所望の数設ければよい。各コイル群Ｃは、複数層の折り返された超電導線４で構成される。この層数もコイル群の数と同様、コイル設計により異なるため、それぞれのコイル群Ｃを所望の層数の超電導線４で構成すればよい。以下、説明のため、図１における右側のコイル群Ｃを第１コイル群Ｃ１、左側のコイル群Ｃを第２コイル群Ｃ２という。
　図２は、スペーサ３の一部を概略的に示した斜視図である。図２中、下方に第１コイル群Ｃ１、第２コイル群Ｃ２の第１層が形成される第１スペーサ３１、上方に第１コイル群Ｃ１、第２コイル群Ｃ２の第２層が形成される第２スペーサ３２を示す。巻回溝５は、例えば、Ｎｂ－ＴｉをＣｕ及び絶縁材料で被覆した直径２ｍｍ程度の超電導線４が配置される溝であり、スペーサ３が巻枠２に配置されると、らせん状に連続する。溝の幅、深さは、例えば２ｍｍ程度で、超電導線４が溝に配置可能なように形成される。ここで、巻回溝５が形成される方向、つまり超電導線４が巻回される方向を周方向という。
　以下、図２において、第１スペーサ３１の右側に形成された巻回溝５を第１巻回溝５１、左側に形成された巻回溝５を第２巻回溝５２、第２スペーサ３２の右側に形成された巻回溝５を第３巻回溝５３、左側に形成された巻回溝５を第４巻回溝５４という。第１巻回溝５１及び第２巻回溝５２、第３巻回溝５３及び第４巻回溝５４は、それぞれ間隔を空けて設けられる。そして、第１巻回溝５１、第２巻回溝５２に超電導線４を巻回することにより、コイル群Ｃの第１層が形成され、第３巻回溝５３、第４巻回溝５４に超電導線４を巻回することにより、コイル群Ｃの第２層が形成される。
　また、スペーサ３には、連絡溝６が設けられる。図２の例では、連絡溝６は、第１巻回溝５１及び第２巻回溝５２、第３巻回溝５３及び第４巻回溝５４の間にそれぞれ設けられ、超電導線４が配置される。さらに、連絡溝６に配置された超電導線４は、コイル群Ｃを連絡する。例えば、単層において、超電導線４を第１コイル群Ｃ１から第２コイル群Ｃ２に向かう方向に巻回する場合、第１コイル群Ｃ１の終点と第２コイル群Ｃ２の始点とが超電導線４で連絡される。第１スペーサ３１に設けられる連絡溝６を第１連絡溝６１、第２スペーサ３２に設けられる連絡溝６を第２連絡溝６２という。
　このように、一枚のスペーサ３にコイル群Ｃの単層を形成し、これを積層して複数のコイル群Ｃの複数層を形成する。
　さらに、図１、図２を用いて、第１コイル群Ｃ１、第２コイル群Ｃ２が形成される超電導コイル１について説明する。第１スペーサ３１は、らせん状に連続するように、互いに離れて配置された第１巻回溝５１及び第２巻回溝５２を有し、これらの間は、第１連絡溝６１により連絡される。第１巻回溝５１には第１コイル群Ｃ１の第１層が形成され、第２巻回溝５２には第２コイル群Ｃ２の第１層が形成される。第１連絡溝６１上に超電導線４を配置することで、これら第１コイル群Ｃ１の第１層と第２コイル群Ｃ２の第１層は、連続した超電導線４で連絡される。
　また、第１スペーサ３１上には、第２スペーサ３２が設けられ、第２スペーサ３２に第１コイル群Ｃ１及び第２コイル群Ｃ２の第２層が形成される。第２スペーサ３２は、第１巻回溝５１上に配置された第３巻回溝５３と、第２巻回溝５２上に配置された第４巻回溝５４とを有する。第３巻回溝５３及び第４巻回溝５４は、それぞれらせん状に連続するように形成される。第３巻回溝５３及び第４巻回溝５４の間には、これらを連絡する第２連絡溝６２が設けられる。第１コイル群Ｃ１及び第２コイル群Ｃ２の第１層と同様に、第３巻回溝５３には、超電導線４が巻回されて、第１コイル群Ｃ１の第２層が形成され、第４巻回溝５４には、超電導線４が巻回されて、第２コイル群Ｃ２の第２層が形成される。
　第２連絡溝６２上に超電導線４を配置することで、第２層において、これらの第１コイル群Ｃ１と第２コイル群Ｃ２の第２層は、連続した超電導線４で連絡される。第３コイル群Ｃ３、第４コイル群Ｃ４とコイル群Ｃを増やす場合も同様である。この場合、同じ層において、それぞれのコイル群Ｃが、隣接した連絡溝６により隣接したコイル群Ｃと連絡される。
　ここで、コイル群Ｃの第１層と第２層との間は、超電導線４が折り返されるため、第１層と第２層を構成する超電導線４は連続する。また、第１層と第２層とは、超電導線４が巻回される方向は反対となる。
　このように、スペーサ３の巻回溝５に超電導線４を巻回し、層毎にスペーサ３を配置することを繰り返すことにより、複数のコイル群Ｃを形成することができ、コイル群Ｃのコイル形状を所望のものとすることができる。
　例えば、コイル断面形状を非矩形状としたい場合、コイル群Ｃの巻数が上層に向かうにつれて小さくなる、つまり上層に向けて断面視（図１を紙面手前から見た視点）における巻回溝５を構成する溝数が少なくなるようにスペーサ３を設計すればよい。このようにすると、コイル群Ｃの断面を、外方に向かうほど幅が小さくなる非矩形状とすることができる。また、コイル群Ｃの巻数が下層に向かうにつれて小さくなる、つまり下層に向けて断面視における巻回溝５を構成する溝数が少なくなるようにスペーサ３を設計すれば、コイル群Ｃの断面を、内方に向かうほど断面の幅が小さくなる非矩形状とすることもできる。
　さらに、スペーサ３において、巻回溝５を構成する溝間の距離を異ならせると、超電導線４の離散的な配置が実現できる。例えば、巻回溝５において、一部の溝間の距離が大きい部分を形成すると、図３に示すコイル群Ｃのように、巻回溝５の溝間距離により間隔７が設けられたコイル断面形状を形成でき、離散的な超電導線４の配置が実現できる。
　このように、超電導線４が巻回される巻回溝５及び巻回溝５を連絡する連絡溝６を設けたスペーサ３を、巻枠２の外周に配置し、適宜、巻回溝５の溝数、溝間の距離を設計すれば、所望のコイル断面形状を実現できる。
　次に、本実施の形態に係る超電導コイル１の製造方法について説明する。
　まず、ガラスエポキシ等で構成された絶縁性のシート上に、らせん状となる第１巻回溝５１と、第１巻回溝５１と離れて配置されたらせん状となる第２巻回溝５２と、第１巻回溝５１及び第２巻回溝５２を連絡する第１連絡溝６１とを設け、第１スペーサ３１を形成する。ここで、第１スペーサ３１の底面から巻回溝５及び連絡溝６の底面までの厚さは、例えば１ｍｍ以下であり、巻回溝５及び連絡溝６の深さ、幅は、例えば２ｍｍ程度である。
　次に、第１スペーサ３１と同様に、絶縁性のシート上に、らせん状となる第３巻回溝５３と、第３巻回溝５３と離れて配置されたらせん状となる第４巻回溝５４と、第３巻回溝５３及び第４巻回溝５４を連絡する第２連絡溝６２とを設け、第２スペーサ３２を形成する。そして、第１スペーサ３１及び第２スペーサ３２と同様に、巻回溝５及び隣接した巻回溝５を連絡する連絡溝６を有するスペーサ３を、複数枚形成する。
　そして、第１スペーサ３１を、巻枠２の外周に配置する（第１スペーサ配置工程）。
　第１巻回溝５１と第２巻回溝５２とに超電導線４を巻回して第１コイル群Ｃ１及び第２コイル群Ｃ２の第１層を形成する工程（第１層形成工程）について述べる。
　まず、第１巻回溝５１に超電導線４を巻回し、第１コイル群Ｃ１の第１層を形成する。次に、巻枠２の中心を回転軸として、第１連絡溝６１に超電導線４を巻回して第１層における第１コイル群Ｃ１と第２コイル群Ｃ２とを連続した超電導線４で連絡し（コイル群連絡工程）、第２巻回溝５２に超電導線４を巻回して第２コイル群Ｃ２の第１層を形成する。このようにして第１コイル群Ｃ１及び第２コイル群Ｃ２の第１層を形成する。第１スペーサ３１に、三つ以上のコイル群Ｃを形成する場合においても、同様に隣接する巻回溝５を第１連絡溝６１により連絡して各コイル群Ｃの第１層を形成すればよい。
　そして、第１コイル群Ｃ１及び第２コイル群Ｃ２の第１層が形成された第１スペーサ３１上に、第２スペーサ３２を配置する（第２スペーサ配置工程）。第２スペーサ配置工程において、第３巻回溝５３は、第１スペーサ３１の第１巻回溝５１上に、第４巻回溝５４は、第１スペーサ３１の第２巻回溝５２上に配置する。
　第３巻回溝５３と第４巻回溝５４とに超電導線４を巻回して、第１コイル群Ｃ１及び第２コイル群Ｃ２の第２層を形成する工程（第２層形成工程）について述べる。
　まず、第２コイル群Ｃ２の第１層を構成する超電導線４を、第２スペーサ３２の第４巻回溝５４に渡す。また、コイル群Ｃを三つ以上形成する場合においても、第１層の終点から、第２層の始点へ超電導線４を渡せばよい。
　そして、第４巻回溝５４に超電導線４を巻回し、第２コイル群Ｃ２の第２層を形成する。次に、第２連絡溝６２に超電導線４を巻回して第２層における第２コイル群Ｃ２と第１コイル群Ｃ１とを連続した超電導線４で連絡し、第３巻回溝５３に超電導線４を巻回して第１コイル群Ｃ１の第２層を形成する。このようにして第１コイル群Ｃ１及び第２コイル群Ｃ２の第２層を形成する。また、第２スペーサ３２に、三つ以上のコイル群Ｃを形成する場合においても、同様に隣接する巻回溝５を第２連絡溝６２により連絡して各コイル群Ｃの第２層を形成すればよい。
　さらに、一枚のスペーサ３を配置する工程、第１コイル群Ｃ１、第２コイル群Ｃ２の単層を形成する工程、及び上層に超電導線４を渡す工程を、所望の層数（Ｎ）得られるまで繰り返して超電導コイル１を得る。ここで、Ｎは１より大きい整数である。
　すなわち、複数の巻回溝５と、隣接する巻回溝５を連絡する連絡溝６とを有するスペーサ３を巻枠２の外周に配置し、巻回溝５及び連絡溝６に超電導線４を巻回して、連続したコイル群Ｃの単層を形成する。次に、形成したコイル群Ｃの単層の上層に、スペーサ３を配置し、下層のコイル群Ｃを構成する超電導線４を、上層のスペーサ３に渡す。その後、上層の巻回溝５及び連絡溝６に、超電導線４を巻回して連続したコイル群Ｃの単層を形成し、複数層で構成されたコイル群Ｃを得る。
　このようにすると、層毎にスペーサ３を配置することを繰り返すことにより、複数のコイル群Ｃを形成することができ、コイル群Ｃのコイル形状を所望のものとすることができる。さらに、超電導線４の一つのコイル群Ｃの層毎に超電導線４を折り返す必要がなく、単層で複数のコイル群Ｃを折り返さずに連続巻線でき、超電導コイル１の生産効率が向上する。また、巻回溝５に超電導線４を巻回するため、精度よく超電導線４を巻回できる。
　なお、本実施の形態において、スペーサ３の材料にガラスエポキシを用いる例について説明したが、例えばアラミド繊維等の強化繊維に、エポキシ樹脂を含浸したプリプレグシートを用いてもよい。この場合、プリプレグシートに溝加工を行い、スペーサ３を、巻枠２の外周に配置する際に８０℃程度に加熱して軟化させ、超電導線４の巻回が終了し、コイル群Ｃを形成した後に、１２０℃程度の環境に３０分程度さらして硬化させればよい。このスペーサ３の硬化処理は、超電導線４の一層の巻回が終了する毎に行ってもよい。このようにすると、スペーサ３の強度を確保できる。また、超電導線４が巻回された巻回溝５、連絡溝６をエポキシ樹脂等の、絶縁性を有する樹脂で封止してもよい。このようにすると、電磁力の作用による超電導線４の変形を抑制でき、超電導コイル１の強度を確保できる。
　また、巻回溝５及び連絡溝６の溝の深さを、超電導線４と同程度にする例について説明したが、巻回溝５及び連絡溝６の溝の深さを浅くしてもよく、超電導線４を配置できる程度であればよい。
　また、本実施の形態において、スペーサ３にコイル群Ｃを二つ設ける例について説明したが、コイル群Ｃの数は限定しない。この場合、巻回溝５は、所望のコイル群Ｃの数（ｉ）が配置できるよう設ければよい。連絡溝６も巻回溝５の数に対応して設ければよい。スペーサ３に、コイル群Ｃを三つ以上設ける場合は、図４に示すように、超電導線４を巻回して、コイル群Cの単層を形成し、それぞれの層において、超電導線４を上層に渡して、ｉ個のコイル群Ｃ１～Ｃｉを設ければよい。ここで、ｉは１より大きい整数である。この場合において、巻枠２の中央において各コイル群Ｃが対称となるように形成すると、磁場均一度が向上する。
実施の形態２．
　図５は、実施の形態２に係る超電導コイル１のスペーサ３の一部を概略的に示す上面図である。本実施の形態に係る超電導コイル１は、実施の形態１と同様に、巻枠２上に巻回溝５及び連絡溝６を有するスペーサ３が配置され、巻回溝５に超電導線４が巻回されて形成されるコイル群Ｃとを備える。さらに、本実施の形態では、上層に配置されたスペーサ３が有する連絡溝６が、下層に配置されたスペーサ３が有する連絡溝６と上面視において交差する。実施の形態１と同じ構成要素には同じ符号を付し、その説明を省略する。
　図５におけるスペーサ３のうち、下層の第１スペーサ３１上には、上層の第２スペーサ３２が配置され、第２スペーサ３２から第１スペーサ３１を透視している。そして、図５中破線で示す第１スペーサ３１が有する第１連絡溝６１と、実線で示す第２スペーサ３２が有する第２連絡溝６２は、交差するように配置される。
　図５の破線矢印は、第１連絡溝６１に配置された超電導線４に流れる電流の方向を、実線矢印は、第２連絡溝６２に配置された超電導線４に流れる電流の方向を示している。コイル群Ｃは、超電導線４が各層で折り返されて形成されるため、隣接する層間において、連絡溝６に超電導線４を巻回する向きが反対となる。図５の例では、第１層において、超電導線４が、第１巻回溝５１から第２巻回溝５２に向かう方向に巻回されれば、第２層において、超電導線４は、第４巻回溝５４から第３巻回溝５３に向かう方向に巻回される。
　したがって、隣接する層間で、超電導線４が巻回される方向を反対とすれば、流れる電流の向きも隣接する層間で反対とできる。これにより、隣接する層間で、連絡溝６を交差させれば、図５におけるＺ軸と直交する磁界成分を打ち消して、不要な磁界成分の発生を抑制できる。
　また、第１連絡溝６１と第２連絡溝６２とが上面視において同じ方向に重なるようにしてもよい。同様に、隣接する層間で連絡溝６を流れる電流が反対となるため、Ｚ軸と直交する磁界成分を打ち消して、不要な磁界成分の発生を抑制できる。
　このように、上下に隣接する第１スペーサ３１及び第２スペーサ３２がそれぞれ有する第１連絡溝６１及び第２連絡溝６２を、上面視において交差又は同じ方向に重なるように配置すると、第１連絡溝６１及び第２連絡溝６２に配置された超電導線４に流れる電流の向きが互いに反対となり、超電導コイル１が生成する磁界の均一度が向上する。
　また、第１連絡溝６１と第２連絡溝６２とは、上面視において、略対称となるように配置されると好ましい。このようにすると、第１連絡溝６１に配置された超電導線４に生じる磁界成分と、第２連絡溝６２に配置された超電導線４に生じる磁界成分とで、Ｚ軸と直交する磁界成分を抑制できる。
　なお、本実施の形態では、第１連絡溝６１と第２連絡溝６２とが交差する例について説明したが、第１スペーサ３１の下層又は第２スペーサ３２の上層に他のスペーサ３を配置する場合においても同様である。上層の連絡溝６と下層の連絡溝６とが、上面視において交差又は平行に重なるようにすればよい。
実施の形態３．
　図６は、実施の形態３に係る超電導コイル１の製造方法について説明するための説明図である。本実施の形態に係る超電導コイル１の製造方法は、実施の形態１と同様に、巻回溝５及び隣接した巻回溝５を連絡する連絡溝６を有するスペーサ３を、巻枠２上に配置する工程と、超電導線４を巻回溝５及び連絡溝６に巻回してコイル群Ｃの単層を形成する工程とを備える。本実施の形態では、さらに、超電導線４が、巻回溝５及び連絡溝６に自動的に巻回されてコイル群Ｃを形成することが異なる。実施の形態１と同じ構成要素には同じ符号を付し、その説明を省略する。
　本実施の形態では、超電導線４を巻回ガイド２０と位置検出装置３０を用いて、スペーサ３に巻回し、コイル群Ｃを形成する。巻回ガイド２０は、超電導線４が巻きかけられ、巻枠２の外周上を水平方向（図６におけるＺ軸方向）に移動可能なように配置される。さらに、巻回ガイド２０は、位置検出装置３０が計測した、スペーサ３の巻回溝５及び連絡溝６の位置情報に基づき、位置及び姿勢が制御される。
　位置検出装置３０は、レーザ変位計、画像計測装置等で構成される。位置検出装置３０にレーザ変位計を用いた場合、スペーサ３の、巻回溝５及び連絡溝６の溝間の谷と、溝間の山の高さを計測して、変位を取得できる。位置検出装置３０に、例えばＣＣＤカメラの、画像計測装置を用いれば、スペーサ３の、巻回溝５及び連絡溝６の溝間の谷と、溝間の山の焦点位置を自動フォーカスすることで、巻回溝５及び連絡溝６の位置を取得することができる。これらの変位、巻回溝５及び連絡溝６の位置等の、位置情報を制御装置（図示せず）に送信する。さらに、この位置情報を用いて、制御装置により、巻回ガイド２０を巻回溝５、連絡溝６の溝上に配置するように制御する。
　また、巻枠２は、Ｚ軸を回転中心として回転可能なように、回転装置（図示せず）に設けられる。巻枠２上にスペーサ３を設け、スペーサ３を巻枠２とともに回転させると、巻回ガイド２０から、超電導線４を巻き取って巻回溝５及び連絡溝６に超電導線４を配置させることができる。
　位置検出装置３０により検出した巻回溝５及び連絡溝６の溝上に巻回ガイド２０を配置するように制御し、巻枠２を回転させ、順次、超電導線４が配置されていない溝上に巻回ガイド２０を移動させ、コイル群Ｃの単層を自動的に巻線する。また、コイル群Ｃの単層を形成した後、スペーサ３を新たに配置し、同様にコイル群Ｃの単層を形成し、これを繰り返せば、巻回溝５及び連絡溝６の設計に基づいて、コイル群Ｃを自動的に巻線して形成できる。
　このように、巻回溝５及び連絡溝６の設計に基づいて複数層のコイル群Ｃを形成すれば、位置情報を用いて精度よく超電導線４を巻回してコイル形状を所望のものとすることができる。さらに、コイル群Ｃを自動的に巻線できるため、生産効率が向上する。
　なお、本実施の形態において、位置検出装置３０にレーザ変位計を用い、Ｚ軸方向に微振動させながら巻回溝５及び連絡溝６の溝間の谷を検出してもよい。このようにすると、位置検出装置３０が取得する巻回溝５及び連絡溝６の位置情報の精度が向上する。
１　超電導コイル、２　巻枠、３　スペーサ、４　超電導線、５　巻回溝、６　連絡溝、７　間隔、２０　巻回ガイド、３０　位置検出装置、３１　第１スペーサ、３２　第２スペーサ、５１　第１巻回溝、５２　第２巻回溝、５３　第３巻回溝、５４　第４巻回溝、６１　第１連絡溝、６２　第２連絡溝、Ｃ、Ｃｉ　コイル群

Claims (10)

  1. 　巻枠と、
    　前記巻枠の外周に配置され、
    前記巻枠の周方向に形成されたらせん状の第１巻回溝、
    前記第１巻回溝と離れて配置された、らせん状の第２巻回溝、及び
    前記第１巻回溝と前記第２巻回溝との間に設けられた第１連絡溝を具備した第１スペーサと、
    　前記第１スペーサの上層に配置され、
    前記第１巻回溝の上方に配置されたらせん状の第３巻回溝、
    前記第３巻回溝と離れて配置され、前記第２巻回溝の上方に配置されたらせん状の第４巻回溝、
    前記第３巻回溝と前記第４巻回溝との間に設けられた第２連絡溝を具備した第２スペーサと、
    　前記第１巻回溝に超電導線が巻回されて構成された前記超電導線の第１層及び
    前記第３巻回溝に前記超電導線が巻回されて構成された前記超電導線の第２層を含む第１コイル群と、
    　前記第１コイル群と前記第１連絡溝及び前記第２連絡溝上の前記超電導線で連絡され、
    前記第２巻回溝に前記超電導線が巻回されて構成された前記超電導線の第１層及び
    前記第４巻回溝に前記超電導線が巻回されて構成された前記超電導線の第２層を含む第２コイル群と
    を備えた超電導コイル。
  2. 　前記第１スペーサの下層及び前記第２スペーサの上層の少なくともいずれかには、複数の前記巻枠の周方向に形成されたらせん状の巻回溝及び隣接した前記巻回溝を連絡する連絡溝を有するスペーサが複数配置され、
    　前記巻回溝に、それぞれ前記超電導線が巻回されたコイル群が構成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。
  3. 　断面視における前記第１巻回溝の溝数と前記第３巻回溝の溝数が異なることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の超電導コイル。
  4. 　前記第１巻回溝は、溝間の距離が異なる部分があることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の超電導コイル。
  5. 　前記第１連絡溝と前記第２連絡溝は、交差又は同じ方向に重なることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の超電導コイル。
  6. 　前記第１巻回溝及び前記第１連絡溝の少なくともいずれかは、絶縁性を有する樹脂で封止されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の超電導コイル。
  7. 　巻枠の外周に配置されてらせん状となる第１巻回溝、前記第１巻回溝と離れて配置されたらせん状となる第２巻回溝、及び前記第１巻回溝と前記第２巻回溝とを連絡する第１連絡溝を有する第１スペーサを、前記巻枠の外周に配置する第１スペーサ配置工程と、
    　前記第１巻回溝に超電導線を巻回して第１コイル群の第１層を形成し、
    前記第１連絡溝及び前記第２巻回溝に前記超電導線を巻回して第２コイル群の第１層を形成する第１層形成工程と、
    　前記第１スペーサ上に配置されてらせん状となる第３巻回溝、前記第３巻回溝と離れて配置されたらせん状となる第４巻回溝、及び前記第３巻回溝と前記第４巻回溝とを連絡する第２連絡溝を有する第２スペーサを、前記第１巻回溝上に前記第３巻回溝が、前記第２巻回溝上に前記第４巻回溝が設けられるように、前記第１スペーサ上に配置する第２スペーサ配置工程と、
    　前記第４巻回溝に前記超電導線を巻回して前記第２コイル群の第２層を形成し、
    前記第２連絡溝及び前記第３巻回溝に前記超電導線を巻回して第１コイル群の第２層を形成する第２層形成工程と
    を備えた超電導コイルの製造方法。
  8. 　前記巻枠の外周に配置されてらせん状となる複数の巻回溝及び隣接する前記巻回溝を連絡する複数の連絡溝を有する複数のスペーサを形成する工程と、
    　前記スペーサを前記巻枠の外周に配置する工程と、
    　前記巻回溝及び前記連絡溝に前記超電導線を巻回し、前記第１コイル群の単層及び前記第２コイル群の単層を含む、連続したコイル群の単層を形成する工程と、
    　形成した前記コイル群の単層の上層に前記スペーサを配置し、前記コイル群の単層を構成する前記超電導線を上層に配置した前記スペーサに渡す工程と、
    を備え、
    　一枚の前記スペーサを配置する工程、連続した前記コイル群の単層を形成する工程、及び前記コイル群の単層を構成する前記超電導線を上層に配置した前記スペーサに渡す工程を繰り返して、前記コイル群の複数層を形成することを特徴とする請求項７に記載の超電導コイルの製造方法。
  9. 　前記第１スペーサ配置工程は、強化繊維にエポキシ樹脂を含浸したプリプレグシートに、前記第１巻回溝、前記第２巻回溝、及び前記第１連絡溝を成形した前記第１スペーサを、加熱により軟化させて、前記巻枠の外周に配置し、
    　前記第２スペーサ配置工程は、強化繊維にエポキシ樹脂を含浸したプリプレグシートに、前記第３巻回溝、前記第４巻回溝、及び前記第２連絡溝を成形した前記第２スペーサを、加熱により軟化させて、前記第１スペーサ上に配置し、
    　前記第１コイル群及び前記第２コイル群を形成した後、前記第１スペーサ及び前記第２スペーサを硬化させる工程を備えることを特徴とする請求項７に記載の超電導コイルの製造方法。
  10. 　前記第１層形成工程は、前記第１巻回溝、前記第２巻回溝、及び前記第１連絡溝の位置を、位置検出装置で検出し、前記超電導線が巻きかけられた巻回ガイドを、前記位置検出装置が検出した位置に移動させるとともに、
    前記巻枠を回転させて、前記巻回ガイドの前記超電導線を、前記第１巻回溝、前記第２巻回溝、及び前記第１連絡溝の位置に配置させ、前記第１コイル群及び前記第２コイル群の前記第１層を形成し、
    　前記第２層形成工程は、前記第３巻回溝、前記第４巻回溝、及び前記第２連絡溝の位置を、前記位置検出装置で検出し、前記超電導線が巻きかけられた前記巻回ガイドを、前記位置検出装置が検出した位置に移動させるとともに、
    前記巻枠を回転させて、前記巻回ガイドの前記超電導線を、前記第３巻回溝、前記第４巻回溝、及び前記第２連絡溝の位置に配置させ、前記第１コイル群及び前記第２コイル群の前記第２層を形成することを特徴とする請求項７に記載の超電導コイルの製造方法。
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