高温超電導コイル及びその製造方法
【課題】加速器用マグネットで必要とされるような曲率の小さい高温超電導コイルを作製する。
【解決手段】本発明に係る高温超電導コイルは、金属基板４と、金属基板４上に形成された高温超電導薄膜３と、高温超電導薄膜３上に形成された安定化金属層５と、を含む高温超電導薄膜線材を具備し、高温超電導薄膜線材を面内２次元方向に、スリット部２を含む電流経路を有する形状に加工された複数のプレート１を接続しながら積層して構成されることを特徴とする。
【解決手段】本発明に係る高温超電導コイルは、金属基板４と、金属基板４上に形成された高温超電導薄膜３と、高温超電導薄膜３上に形成された安定化金属層５と、を含む高温超電導薄膜線材を具備し、高温超電導薄膜線材を面内２次元方向に、スリット部２を含む電流経路を有する形状に加工された複数のプレート１を接続しながら積層して構成されることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加速器用マグネットが対象である超電導コイルの高磁場発生に有効である高温超電導コイル及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の加速器用マグネットは、小さな空間に高い磁場を発生させる必要があるために、長手方向に均一な断面形状を持つ超電導線が巻回されてコイルが形成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１２は、従来の超電導コイルの基本的な構成を示す概略斜視図であり、図１３は、従来の超電導多極コイルの基本的な構成を示す概略構成図である。
【０００４】
本図に示すように、超電導コイル１１は超電導導体の丸線又は平角線１２を巻回して製作しレーストラック形状に構成されている。従来の基本的な構成の超電導マグネットは、上記の超電導コイル１１を６個配置した６極コイルから構成されている。
【０００５】
この加速器用マグネットは小さな空間に高い磁場（磁場勾配）を発生させる必要がある。このため、多極コイルにおいては、コイルのエンド部分の内径を小さくすることにより、高磁場を発生させている。また、別の従来例として、６極コイルとしての磁場発生効率を高めるために、鞍型コイル形状を採用する場合もある。
【０００６】
上述の構成例において、超電導コイルは液体ヘリウム等の極低温冷媒で浸漬冷却されるときもあるし、小型冷凍機により伝導冷却されるときもある。いずれの場合においても、長手方向に均一な断面形状を持つ超電導線が巻回されてコイルが形成されている。
【特許文献１】特開平３−９５８０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した従来の加速器用マグネットは、小さな空間に高い磁場を発生させる必要があるために、長手方向に均一な断面形状を持つ超電導線が巻回されてコイルが形成されている。このコイルは、高い磁場を発生させる必要があるので、ＮｂＴｉ超電導線やＮｂ３Ｓｎ超電導線等から形成されている。
【０００８】
しかしながら、従来使われているＮｂＴｉ超電導線は高磁場中では超電導特性が著しく低下し、発生磁場及び磁場勾配に限界がある。またＮｂ３Ｓｎ超電導線はＮｂＴｉよりは高い磁場中で運転できるものの、超電導相生成熱処理後に絶縁のためのガラス繊維の強度が低下して絶縁耐圧が低下する恐れがある、熱処理後コイル形状が変形し巻乱れを起こす、線材を熱処理した後に巻線するには許容曲げ歪がコイル内径の制約になる等の課題があった。
【０００９】
上記の従来のＮｂＴｉ又はＮｂ３Ｓｎ等の低温超電導線材と比較してみると、高温超電導（ＨＴＳ：Ｈｉｇｈ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ）線材は低温高磁場中で高いポテンシャルを持ち、有力な材料である。ただし、この高温超電導体はひずみに弱いため、曲げ曲率に制限があり、加速器用マグネットで必要とされるような曲率の小さいコイルをリアクトアンドワインド（線材を超電導相生成熱処理してからに巻線）して製作することができない、という課題があった。また、超電導相生成熱処理温度に耐え得る電気絶縁技術が困難であるので、ワインドアンドリアクト（コイル巻線後に熱処理して超電導相生成）によるコイル化の実現も困難である、という課題があった。
【００１０】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、加速器用マグネットで必要とされるような曲率の小さいコイルを作製できる高温超電導コイル及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明の高温超電導コイルにおいては、金属基板と、この金属基板上に形成された高温超電導薄膜と、この高温超電導薄膜上に形成された安定化金属層と、を含む高温超電導薄膜線材を具備し、この高温超電導薄膜線材を面内２次元方向にスリット部を含む電流経路を有する形状に加工してなるプレートを複数接続しながら積層して構成されることを特徴とする。
【００１２】
また、上記目的を達成するため、本発明の高温超電導コイルにおいては、金属基板と、この金属基板上に形成された高温超電導薄膜と、この高温超電導薄膜上に形成された安定化金属層と、を含む高温超電導薄膜線材を具備し、この高温超電導薄膜線材からなるプレートを複数積層しフラットワイズ曲げ方向に曲げ加工して構成されることを特徴とする。
【００１３】
また、上記目的を達成するため、本発明の高温超電導コイルにおいては、金属基板と、この金属基板上に形成された高温超電導薄膜と、この高温超電導薄膜上に形成された安定化金属層と、を含む高温超電導薄膜線材を具備し、この高温超電導薄膜線材を面内２次元方向にループ状の電流経路を有する形状に加工してなるプレートを複数接続しながら積層して構成されることを特徴とする。
【００１４】
また、上記目的を達成するため、本発明の高温超電導コイルの製造方法においては、金属基板と、この金属基板上に形成された高温超電導薄膜と、この高温超電導薄膜上に形成された安定化金属層と、を含む高温超電導薄膜線材を形成する高温超電導薄膜線材形成ステップと、この形成された高温超電導薄膜線材を面内２次元方向に電流経路を有するプレートに加工するプレート加工ステップと、この加工された複数のプレートを接続しながら積層する積層ステップと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の高温超電導コイル及びその製造方法によれば、高温超電導薄膜線材を用いて幅広に作製することにより、加速器用マグネットで必要とされるような曲率の小さいコイルを作製できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る高温超電導コイル及びその製造方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。
【００１７】
図１は、本発明の第１の実施の形態の超電導コイルを形成するプレートの構成を示す説明図で、（ａ）はこの平面図、（ｂ）はこの正面図である。また、図２は、本発明の第１の実施の形態の超電導コイルの電流経路を示す斜視図であり、図３は、本発明の第１の実施の形態の超電導コイルの電流経路を示す正面図である。
【００１８】
本図に示すように、例えば、高温超電導コイルは、超電導薄膜線材から形成される複数の高温超電導薄膜線材プレート１ａ、１ｂ、１ｃを積層して構成される。
【００１９】
この積層された高温超電導薄膜線材プレート１ａ、１ｂ、１ｃの間には、絶縁材としての絶縁材シート６ａ、６ｂが介在している。上段の高温超電導薄膜線材プレート１ａには、面内２次元方向に電流経路７が形成され、この電流が矢印７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄに示すように順次下段の高温超電導薄膜線材プレート１ｄに流れることにより、積層体全体として電流流路が確保されるようになっている。
【００２０】
上記の高温超電導薄膜線材プレート１は、後述するＹＢＣＯ、ＳｍＢＣＯ等からなる高温超電導薄膜３から形成されレーストラック形状をなしている。この超電導薄膜プレート１の内径側はくり貫かれ、またループの一部は切断されてスリット部２が形成されている。このスリット部２の切断端部が次層のプレート１の端部に接続されてコイルが構成される。
【００２１】
この高温超電導薄膜線材プレート１は、高温超電導薄膜３が、金属基板４と安定化金属層５とに挟まれて構成されている。この安定化金属層５は比較的電気抵抗率が低いために電気抵抗の小さい接続が可能である。
【００２２】
ここで、超電導薄膜３の組成について説明する。この超電導薄膜は、ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−Ｘ（以下、ＹＢＣＯという。）やＳｍＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−Ｘ（以下、ＳｍＢＣＯという。）等のＲＥ−１２３系酸化物超電導体（ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−Ｘ：ＲＥはＹ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ等の希土類元素）から形成される。
【００２３】
次に、高温超電導薄膜線材プレート１の製造方法について説明する。
【００２４】
高温超電導薄膜線材プレート１は、例えば、Ｎｉ又はＮｉ合金等からなる金属基板４から形成される。この金属基板４上にイオンビームアシスト法（ＩＢＡＤ法：Ｉｏｎ Ｂｅａｍ Ａｓｓｉｓｔ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）により蒸着した中間層と、この中間層上にパルスレーザ蒸着法（ＰＬＤ法：Ｐｕｌｕｓｅ Ｌａｓｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）等により蒸着したＣｅＯ２からなるキャップ層と、このキャップ層上に酸化物超電導層３が形成される。さらに、この酸化物超電導層３上には、Ａｕ、Ａｇ等からなる比較的電気抵抗率が低い安定化金属層５が形成される。
【００２５】
本実施の形態において、ＹＢＣＯやＳｍＢＣＯ等から形成された超電導薄膜線材は幅広に作製することが可能である。このため、コイル軸方向垂直断面の形状に打ち抜き、切り出し等の加工により、超電導相に歪を与えずに曲率の小さな形状を形成することができる。また、高温超電導薄膜線材プレート１のスリット２の端部における接続部分が電流経路に沿って位相をずらして配置され重複することがないので、高温超電導薄膜線材プレート１の積層時のコイル厚さをほぼ一定に保つことが可能である。
【００２６】
本実施の形態によれば、高温超電導体に対するコイル巻線による歪の印加要因が排除され、線材の巻線では実現できなかった極めて小さい曲率部分を有するコイルを、超電導特性を劣化させずに作製することができる。
【００２７】
また、電流経路に沿って経路の幅を任意に設定することができるので、長尺線を巻回した一般的なコイルでは実現不可能な、電流経路方向に電流密度を変化させた電気設計ができる。
【００２８】
図４は、本発明の第２の実施の形態の超電導コイルの電流経路を示す正面図である。
【００２９】
本実施の形態は、第１の実施の形態の高温超電導薄膜線材プレート１を１枚毎に裏表にして接続するものであり、第１の実施の形態と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。
【００３０】
本図に示すように、高温超電導薄膜を基材とする高温超電導薄膜線材プレート１と絶縁材シート６とを積層してコイルとしての電流経路７が形成されている。この高温超電導薄膜線材プレート１は、高温超電導薄膜３が、金属基板４と安定化金属５とに挟まれて構成されている。この安定化金属５はＡｕ、Ａｇ等からなる比較的電気抵抗率が低い安定化金属層５から形成される。このため、電気抵抗の小さい接続が可能である。
【００３１】
上段の高温超電導薄膜線材プレート１ａには、面内二次元方向に電流経路７が形成され、この電流が矢印７ａ、７ｂ、７ｄに示すように順次下段の高温超電導薄膜線材プレート１ｄに流れるようになっている。
【００３２】
この高温超電導薄膜線材プレート１は１枚毎に裏表にして、すなわち層毎に表裏を変えて絶縁材シート６を介して対向するように、積層される。矢印７ｃにおいて、裏表された２枚目と３枚目の左右の高温超電導薄膜線材プレート１の安定化金属５が接続されている。この安定化金属５、５は比較的電気抵抗率が低いので、電気抵抗の低い接続が可能となる。
【００３３】
本実施の形態によれば、左右の高温超電導薄膜線材プレート１を１枚毎に裏表にして電気抵抗の低い安定化金属５同士が接続されているので、導電率が低く接続抵抗の高くなり易い面同士が対面する接続部分においては、コイル内部の接続の電気抵抗を低く抑えることができる。
【００３４】
かくして、１枚毎に閉回路を成すプレートを積層しコイルを構成することにより、接続部分の少ない超電導コイルが作製でき、これをフィールドクールすることによって減衰時定数が極めて長い永久電流マグネットを得ることができる。
【００３５】
図５は、本発明の第３の実施の形態の高温超電導コイルの構成を示す平面図である。
【００３６】
本実施の形態は、第１の実施の形態のプレート１を面内同心軸上に配置するものであり、第１の実施の形態と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。
【００３７】
本図に示すように、例えば、高温超電導コイルは３枚の高温超電導薄膜線材プレート１ａ、１ｂ、１ｃが面内同軸上に配置して構成されている。すなわち、径の異なるそれぞれ積層された高温超電導薄膜線材プレート１ａ、１ｂ、１ｃを面内同軸上に配置して構成される。符号２は、それぞれ積層された高温超電導薄膜線材プレート１のスリット部を示す。
【００３８】
本実施の形態において、高温超電導コイルの内径側よりも外径側の電流経路７の幅を狭くすることにより、内径側から外径側へ向けて電流密度を下げたグレーディングを施すことができる。
【００３９】
本実施の形態によれば、高温超電導コイルの内径側と外径側とで電流密度の異なる所謂グレーディングを施すことが可能になる。かくして、経験磁場に応じた高温超電導薄膜線材プレート１からなるテープを使用することにより、全体として高温超電導コイルの体積を小さくして磁場発生効率を高めることが可能になる。
【００４０】
かくして、電流経路に沿って経路の幅を任意に設定することができるるので、長尺線を巻回した一般的なコイルでは実現不可能であった電流経路方向に沿って電流密度を変化させることができる。
【００４１】
図６は、本発明の第４の実施の形態の超電導コイルを形成するプレートの構成を示す平面図である。
【００４２】
本実施の形態は、第１の実施の形態の高温超電導薄膜線材プレート１をコイル化した際の経験磁場の高い部分を幅広に形成するものであり、第１の実施の形態と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。
【００４３】
本実施の形態において、電流経路方向に沿って高温超電導薄膜線材プレート１からなるテープ幅を変化させたものである。コイル化した際の経験磁場の高い部分を幅広にすることによって、電流経路方向に電流密度を変化させた電気設計が可能になる。かくして、磁場の高い局所のためにコイル全体の電流密度が制約を受けることなく、線内部での負荷率を均等化させることが可能になる。
【００４４】
本実施の形態によれば、例えばレーストラック形状のコイルエンド部分等の経験磁場の高い部分を幅広に切り出した高温超電導薄膜線材プレート１を使用することによって、巻線内部での負荷率を均等化させている。かくして、長尺線を巻回した一般的なコイルでは実現できないような電流経路方向に沿って電流密度を変化させた超電導コイルを得ることができる。
【００４５】
図７は、本発明の第５の実施の形態の超電導コイルの構成を示す説明図で、（ａ）はこの積層手順を示す平面図、（ｂ）はこの正面図である。
【００４６】
本実施の形態は、第１の実施の形態の外形の異なる高温超電導薄膜線材プレート１をコイル軸方向に積層して形成するものであり、第１の実施の形態と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。
【００４７】
本図に示すように、高温超電導コイルは、例えば、コイル軸方向に外形の異なる高温超電導薄膜線材プレート１ａ、１ｂ、１ｃ、・・・を積層して形成される。プレート１ａ、１ｂ、１ｃ、・・・の一部は切断されてスリット部２が形成されている。また、プレート１ａ、１ｂ、１ｃ、・・・の中央部にはボア８が形成されている。
【００４８】
本実施の形態によれば、コイル軸方向に外形の異なる高温超電導薄膜線材プレート１ａ、１ｂ、１ｃ、・・・を積層して形成することにより、多極コイルを構成する際にコイル同士の間隙を少なくするような断面形状を得ることができ、多極コイルとしての磁場発生効率を高めることができる。
【００４９】
図８は、本発明の第６の実施の形態の超電導コイルの構成を示す説明図で、（ａ）はこの積層手順を示す平面図、（ｂ）はこの正面図である。
【００５０】
本実施の形態は、第５の実施の形態の外形の異なる高温超電導薄膜線材プレート１のコイル断面が鞍型に形成されたものであり、第５の実施の形態と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。
【００５１】
本図に示すように、高温超電導コイルは、例えば、コイル軸方向に外形の異なる高温超電導薄膜線材プレート１ａ、１ｂ、１ｃを積層して形成される。しかも、この高温超電導薄膜線材プレート１は、厚み方向に歪を加えてフラットワイズ曲げ方向に曲げ加工されている。このフラットワイズ曲げ方向に曲げ加工された高温超電導薄膜線材プレート１ａ、１ｂ、１ｃを積層することによりコイル断面が鞍型に整形された超電導コイルを得ることができる。
【００５２】
本実施の形態によれば、フラットワイズ曲げ方向に曲げ加工された高温超電導薄膜線材プレート１ａ、１ｂ、１ｃを積層して形成することにより、鞍型コイル形状に整形することができ、多極コイルとしての磁場発生効率を高めることができる。
【００５３】
また、内径側にフラットワイズ方向に巻線されたテープ線材に対して、鞍型コイル形状を有する超電導コイルではコイル磁場が平行方向に加わるように作用する。一般的にＹＢＣＯ等の薄膜線材はテープ面に垂直方向の磁場成分に対する超電導特性の低下が顕著であるため、本実施の形態により経験磁場による超電導促成の低下が抑制される。
【００５４】
図９は、本発明の第７の実施の形態の超電導コイルの構成を示す斜視図である。
【００５５】
本実施の形態は、第１の実施の形態の高温超電導薄膜線材プレート１をフラットワイズ曲げ方向に曲げ加工されて形成された内層側コイル９と高温超電導薄膜線材プレートを切り出して形成された外層側コイル１０とから構成されるものであり、第１の実施の形態と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。
【００５６】
本図に示すように、高温超電導コイルは、内層側コイル９とこの内層側コイル９の外側で、しかも曲げ方向中立軸上に外層側コイル１０を配置して構成される。この内層側コイル９は、高温超電導薄膜線材プレート１をフラットワイズ曲げ方向に曲げ加工されて形成される。この内層側コイル９は、単独で使用される場合もあるし、この内層側コイル９の曲げ方向中立軸上に外層側コイル１０を配置して構成される。
【００５７】
上記の外層側コイル１０は、高温超電導薄膜線材プレート１を切り出して形成される。または、図１２に示す丸断面形状又は角型断面形状の超電導線材１２を巻回して形成される。
【００５８】
本実施の形態によれば、内層側コイル９は、高温超電導薄膜線材プレート１をフラットワイズ曲げ方向に曲げ加工して形成されているので、コイルの発生する磁力線に沿うようにテープ線材を配置できる。このため、テープ面に対して垂直方向の磁場成分を低減させることが可能になる。
【００５９】
図１０は、本発明の第８の実施の形態の超電導コイルの積層手順を示す平面図である。
【００６０】
本実施の形態は、第１の実施の形態の高温超電導薄膜線材を切り出し積層して、しかも超電導閉回路を有するように構成されたものであり、第１の実施の形態と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。
【００６１】
本図に示すように、超電導コイルは高温超電導薄膜線材プレート１を打ち抜き又は切り出し等の加工により製作される。しかも、この切り抜きされた高温超電導薄膜線材プレート１を積層して超電導閉回路を有するように構成される。さらに、ヒーター加熱等の方法によりコイルの一部を常電導状態にされる。すなわち、高温超電導薄膜線材の一部を加熱して熱的又は磁気的な常電導転移機構が設けられている。
【００６２】
本実施の形態によれば、個々の高温超電導薄膜線材プレート１ａ、１ｂ、１ｃは超電導閉ループを形成している。さらに、加熱等の方法でコイルの一部を常電導状態にして外部磁場を与え、この磁場中で極低温に冷却することにより、接続抵抗等において常電導抵抗成分を含まない永久電流コイルの作製が可能となる。
【００６３】
図１１は、本発明の第９の実施の形態の超電導コイルの積層手順を示す平面図である。
【００６４】
本実施の形態は、第１の実施の形態の高温超電導薄膜線材プレート１ａ、１ｂ、１ｃを複数巻き状に切り出し積層して形成されたものであり、第１の実施の形態と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。
【００６５】
本図に示すように、例えば、超電導コイルは高温超電導薄膜線材プレート１ａ、１ｂ、１ｃを複数巻き状に切り出し積層して形成される。この積層された高温超電導薄膜線材プレート１ａ、１ｂ、１ｃの間には、絶縁材としての絶縁材シート６ａ、６ｂが介在している。
【００６６】
本実施の形態によれば、個々の高温超電導薄膜線材プレート１ａ、１ｂ、１ｃは複数巻き状に切り出し積層して形成されているので、多極コイルとしての磁場発生効率をさらに高めることができる。
【００６７】
さらに、本発明は、上述したような各実施の形態に何ら限定されるものではなく、高温超電導薄膜線材プレートの基板である超電導相をスパッタリングにより製造してもよく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の第１の実施の形態の超電導コイルを形成するプレートの構成を示す説明図で、（ａ）はこの平面図、（ｂ）はこの正面図。
【図２】本発明の第１の実施の形態の超電導コイルの電流経路を示す斜視図。
【図３】本発明の第１の実施の形態の超電導コイルの電流経路を示す正面図。
【図４】本発明の第２の実施の形態の超電導コイルの電流経路を示す正面図。
【図５】本発明の第３の実施の形態の超電導コイルの構成を示す平面図。
【図６】本発明の第４の実施の形態の超電導コイルを形成するプレートの構成を示す平面図。
【図７】本発明の第５の実施の形態の超電導コイルの構成を示す説明図で、（ａ）はこの積層手順を示す平面図、（ｂ）はこの正面図。
【図８】本発明の第６の実施の形態の超電導コイルの構成を示す説明図で、（ａ）はこの積層手順を示す平面図、（ｂ）はこの正面図。
【図９】本発明の第７の実施の形態の超電導コイルの構成を示す鳥瞰図。
【図１０】本発明の第８の実施の形態の超電導コイルの積層手順を示す平面図。
【図１１】本発明の第９の実施例にかかる超電導プレートの構成例を示す概略図。
【図１２】従来の超電導コイルの基本的な構成を示す概略斜視図。
【図１３】従来の超電導多極コイルの基本的な構成を示す概略構成図。
【符号の説明】
【００６９】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ, １ｄ…高温超電導薄膜線材プレート、２…スリット部、３…高温超電導薄膜層、４…金属基板、５…安定化金属層、６，６ａ，６ｂ…絶縁シート、７，７ａ，７ｂ，７ｃ, ７ｄ…電流経路、８…ボア。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加速器用マグネットが対象である超電導コイルの高磁場発生に有効である高温超電導コイル及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の加速器用マグネットは、小さな空間に高い磁場を発生させる必要があるために、長手方向に均一な断面形状を持つ超電導線が巻回されてコイルが形成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１２は、従来の超電導コイルの基本的な構成を示す概略斜視図であり、図１３は、従来の超電導多極コイルの基本的な構成を示す概略構成図である。
【０００４】
本図に示すように、超電導コイル１１は超電導導体の丸線又は平角線１２を巻回して製作しレーストラック形状に構成されている。従来の基本的な構成の超電導マグネットは、上記の超電導コイル１１を６個配置した６極コイルから構成されている。
【０００５】
この加速器用マグネットは小さな空間に高い磁場（磁場勾配）を発生させる必要がある。このため、多極コイルにおいては、コイルのエンド部分の内径を小さくすることにより、高磁場を発生させている。また、別の従来例として、６極コイルとしての磁場発生効率を高めるために、鞍型コイル形状を採用する場合もある。
【０００６】
上述の構成例において、超電導コイルは液体ヘリウム等の極低温冷媒で浸漬冷却されるときもあるし、小型冷凍機により伝導冷却されるときもある。いずれの場合においても、長手方向に均一な断面形状を持つ超電導線が巻回されてコイルが形成されている。
【特許文献１】特開平３−９５８０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した従来の加速器用マグネットは、小さな空間に高い磁場を発生させる必要があるために、長手方向に均一な断面形状を持つ超電導線が巻回されてコイルが形成されている。このコイルは、高い磁場を発生させる必要があるので、ＮｂＴｉ超電導線やＮｂ３Ｓｎ超電導線等から形成されている。
【０００８】
しかしながら、従来使われているＮｂＴｉ超電導線は高磁場中では超電導特性が著しく低下し、発生磁場及び磁場勾配に限界がある。またＮｂ３Ｓｎ超電導線はＮｂＴｉよりは高い磁場中で運転できるものの、超電導相生成熱処理後に絶縁のためのガラス繊維の強度が低下して絶縁耐圧が低下する恐れがある、熱処理後コイル形状が変形し巻乱れを起こす、線材を熱処理した後に巻線するには許容曲げ歪がコイル内径の制約になる等の課題があった。
【０００９】
上記の従来のＮｂＴｉ又はＮｂ３Ｓｎ等の低温超電導線材と比較してみると、高温超電導（ＨＴＳ：Ｈｉｇｈ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ）線材は低温高磁場中で高いポテンシャルを持ち、有力な材料である。ただし、この高温超電導体はひずみに弱いため、曲げ曲率に制限があり、加速器用マグネットで必要とされるような曲率の小さいコイルをリアクトアンドワインド（線材を超電導相生成熱処理してからに巻線）して製作することができない、という課題があった。また、超電導相生成熱処理温度に耐え得る電気絶縁技術が困難であるので、ワインドアンドリアクト（コイル巻線後に熱処理して超電導相生成）によるコイル化の実現も困難である、という課題があった。
【００１０】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、加速器用マグネットで必要とされるような曲率の小さいコイルを作製できる高温超電導コイル及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明の高温超電導コイルにおいては、金属基板と、この金属基板上に形成された高温超電導薄膜と、この高温超電導薄膜上に形成された安定化金属層と、を含む高温超電導薄膜線材を具備し、この高温超電導薄膜線材を面内２次元方向にスリット部を含む電流経路を有する形状に加工してなるプレートを複数接続しながら積層して構成されることを特徴とする。
【００１２】
また、上記目的を達成するため、本発明の高温超電導コイルにおいては、金属基板と、この金属基板上に形成された高温超電導薄膜と、この高温超電導薄膜上に形成された安定化金属層と、を含む高温超電導薄膜線材を具備し、この高温超電導薄膜線材からなるプレートを複数積層しフラットワイズ曲げ方向に曲げ加工して構成されることを特徴とする。
【００１３】
また、上記目的を達成するため、本発明の高温超電導コイルにおいては、金属基板と、この金属基板上に形成された高温超電導薄膜と、この高温超電導薄膜上に形成された安定化金属層と、を含む高温超電導薄膜線材を具備し、この高温超電導薄膜線材を面内２次元方向にループ状の電流経路を有する形状に加工してなるプレートを複数接続しながら積層して構成されることを特徴とする。
【００１４】
また、上記目的を達成するため、本発明の高温超電導コイルの製造方法においては、金属基板と、この金属基板上に形成された高温超電導薄膜と、この高温超電導薄膜上に形成された安定化金属層と、を含む高温超電導薄膜線材を形成する高温超電導薄膜線材形成ステップと、この形成された高温超電導薄膜線材を面内２次元方向に電流経路を有するプレートに加工するプレート加工ステップと、この加工された複数のプレートを接続しながら積層する積層ステップと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の高温超電導コイル及びその製造方法によれば、高温超電導薄膜線材を用いて幅広に作製することにより、加速器用マグネットで必要とされるような曲率の小さいコイルを作製できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る高温超電導コイル及びその製造方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。
【００１７】
図１は、本発明の第１の実施の形態の超電導コイルを形成するプレートの構成を示す説明図で、（ａ）はこの平面図、（ｂ）はこの正面図である。また、図２は、本発明の第１の実施の形態の超電導コイルの電流経路を示す斜視図であり、図３は、本発明の第１の実施の形態の超電導コイルの電流経路を示す正面図である。
【００１８】
本図に示すように、例えば、高温超電導コイルは、超電導薄膜線材から形成される複数の高温超電導薄膜線材プレート１ａ、１ｂ、１ｃを積層して構成される。
【００１９】
この積層された高温超電導薄膜線材プレート１ａ、１ｂ、１ｃの間には、絶縁材としての絶縁材シート６ａ、６ｂが介在している。上段の高温超電導薄膜線材プレート１ａには、面内２次元方向に電流経路７が形成され、この電流が矢印７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄに示すように順次下段の高温超電導薄膜線材プレート１ｄに流れることにより、積層体全体として電流流路が確保されるようになっている。
【００２０】
上記の高温超電導薄膜線材プレート１は、後述するＹＢＣＯ、ＳｍＢＣＯ等からなる高温超電導薄膜３から形成されレーストラック形状をなしている。この超電導薄膜プレート１の内径側はくり貫かれ、またループの一部は切断されてスリット部２が形成されている。このスリット部２の切断端部が次層のプレート１の端部に接続されてコイルが構成される。
【００２１】
この高温超電導薄膜線材プレート１は、高温超電導薄膜３が、金属基板４と安定化金属層５とに挟まれて構成されている。この安定化金属層５は比較的電気抵抗率が低いために電気抵抗の小さい接続が可能である。
【００２２】
ここで、超電導薄膜３の組成について説明する。この超電導薄膜は、ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−Ｘ（以下、ＹＢＣＯという。）やＳｍＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−Ｘ（以下、ＳｍＢＣＯという。）等のＲＥ−１２３系酸化物超電導体（ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−Ｘ：ＲＥはＹ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ等の希土類元素）から形成される。
【００２３】
次に、高温超電導薄膜線材プレート１の製造方法について説明する。
【００２４】
高温超電導薄膜線材プレート１は、例えば、Ｎｉ又はＮｉ合金等からなる金属基板４から形成される。この金属基板４上にイオンビームアシスト法（ＩＢＡＤ法：Ｉｏｎ Ｂｅａｍ Ａｓｓｉｓｔ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）により蒸着した中間層と、この中間層上にパルスレーザ蒸着法（ＰＬＤ法：Ｐｕｌｕｓｅ Ｌａｓｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）等により蒸着したＣｅＯ２からなるキャップ層と、このキャップ層上に酸化物超電導層３が形成される。さらに、この酸化物超電導層３上には、Ａｕ、Ａｇ等からなる比較的電気抵抗率が低い安定化金属層５が形成される。
【００２５】
本実施の形態において、ＹＢＣＯやＳｍＢＣＯ等から形成された超電導薄膜線材は幅広に作製することが可能である。このため、コイル軸方向垂直断面の形状に打ち抜き、切り出し等の加工により、超電導相に歪を与えずに曲率の小さな形状を形成することができる。また、高温超電導薄膜線材プレート１のスリット２の端部における接続部分が電流経路に沿って位相をずらして配置され重複することがないので、高温超電導薄膜線材プレート１の積層時のコイル厚さをほぼ一定に保つことが可能である。
【００２６】
本実施の形態によれば、高温超電導体に対するコイル巻線による歪の印加要因が排除され、線材の巻線では実現できなかった極めて小さい曲率部分を有するコイルを、超電導特性を劣化させずに作製することができる。
【００２７】
また、電流経路に沿って経路の幅を任意に設定することができるので、長尺線を巻回した一般的なコイルでは実現不可能な、電流経路方向に電流密度を変化させた電気設計ができる。
【００２８】
図４は、本発明の第２の実施の形態の超電導コイルの電流経路を示す正面図である。
【００２９】
本実施の形態は、第１の実施の形態の高温超電導薄膜線材プレート１を１枚毎に裏表にして接続するものであり、第１の実施の形態と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。
【００３０】
本図に示すように、高温超電導薄膜を基材とする高温超電導薄膜線材プレート１と絶縁材シート６とを積層してコイルとしての電流経路７が形成されている。この高温超電導薄膜線材プレート１は、高温超電導薄膜３が、金属基板４と安定化金属５とに挟まれて構成されている。この安定化金属５はＡｕ、Ａｇ等からなる比較的電気抵抗率が低い安定化金属層５から形成される。このため、電気抵抗の小さい接続が可能である。
【００３１】
上段の高温超電導薄膜線材プレート１ａには、面内二次元方向に電流経路７が形成され、この電流が矢印７ａ、７ｂ、７ｄに示すように順次下段の高温超電導薄膜線材プレート１ｄに流れるようになっている。
【００３２】
この高温超電導薄膜線材プレート１は１枚毎に裏表にして、すなわち層毎に表裏を変えて絶縁材シート６を介して対向するように、積層される。矢印７ｃにおいて、裏表された２枚目と３枚目の左右の高温超電導薄膜線材プレート１の安定化金属５が接続されている。この安定化金属５、５は比較的電気抵抗率が低いので、電気抵抗の低い接続が可能となる。
【００３３】
本実施の形態によれば、左右の高温超電導薄膜線材プレート１を１枚毎に裏表にして電気抵抗の低い安定化金属５同士が接続されているので、導電率が低く接続抵抗の高くなり易い面同士が対面する接続部分においては、コイル内部の接続の電気抵抗を低く抑えることができる。
【００３４】
かくして、１枚毎に閉回路を成すプレートを積層しコイルを構成することにより、接続部分の少ない超電導コイルが作製でき、これをフィールドクールすることによって減衰時定数が極めて長い永久電流マグネットを得ることができる。
【００３５】
図５は、本発明の第３の実施の形態の高温超電導コイルの構成を示す平面図である。
【００３６】
本実施の形態は、第１の実施の形態のプレート１を面内同心軸上に配置するものであり、第１の実施の形態と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。
【００３７】
本図に示すように、例えば、高温超電導コイルは３枚の高温超電導薄膜線材プレート１ａ、１ｂ、１ｃが面内同軸上に配置して構成されている。すなわち、径の異なるそれぞれ積層された高温超電導薄膜線材プレート１ａ、１ｂ、１ｃを面内同軸上に配置して構成される。符号２は、それぞれ積層された高温超電導薄膜線材プレート１のスリット部を示す。
【００３８】
本実施の形態において、高温超電導コイルの内径側よりも外径側の電流経路７の幅を狭くすることにより、内径側から外径側へ向けて電流密度を下げたグレーディングを施すことができる。
【００３９】
本実施の形態によれば、高温超電導コイルの内径側と外径側とで電流密度の異なる所謂グレーディングを施すことが可能になる。かくして、経験磁場に応じた高温超電導薄膜線材プレート１からなるテープを使用することにより、全体として高温超電導コイルの体積を小さくして磁場発生効率を高めることが可能になる。
【００４０】
かくして、電流経路に沿って経路の幅を任意に設定することができるるので、長尺線を巻回した一般的なコイルでは実現不可能であった電流経路方向に沿って電流密度を変化させることができる。
【００４１】
図６は、本発明の第４の実施の形態の超電導コイルを形成するプレートの構成を示す平面図である。
【００４２】
本実施の形態は、第１の実施の形態の高温超電導薄膜線材プレート１をコイル化した際の経験磁場の高い部分を幅広に形成するものであり、第１の実施の形態と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。
【００４３】
本実施の形態において、電流経路方向に沿って高温超電導薄膜線材プレート１からなるテープ幅を変化させたものである。コイル化した際の経験磁場の高い部分を幅広にすることによって、電流経路方向に電流密度を変化させた電気設計が可能になる。かくして、磁場の高い局所のためにコイル全体の電流密度が制約を受けることなく、線内部での負荷率を均等化させることが可能になる。
【００４４】
本実施の形態によれば、例えばレーストラック形状のコイルエンド部分等の経験磁場の高い部分を幅広に切り出した高温超電導薄膜線材プレート１を使用することによって、巻線内部での負荷率を均等化させている。かくして、長尺線を巻回した一般的なコイルでは実現できないような電流経路方向に沿って電流密度を変化させた超電導コイルを得ることができる。
【００４５】
図７は、本発明の第５の実施の形態の超電導コイルの構成を示す説明図で、（ａ）はこの積層手順を示す平面図、（ｂ）はこの正面図である。
【００４６】
本実施の形態は、第１の実施の形態の外形の異なる高温超電導薄膜線材プレート１をコイル軸方向に積層して形成するものであり、第１の実施の形態と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。
【００４７】
本図に示すように、高温超電導コイルは、例えば、コイル軸方向に外形の異なる高温超電導薄膜線材プレート１ａ、１ｂ、１ｃ、・・・を積層して形成される。プレート１ａ、１ｂ、１ｃ、・・・の一部は切断されてスリット部２が形成されている。また、プレート１ａ、１ｂ、１ｃ、・・・の中央部にはボア８が形成されている。
【００４８】
本実施の形態によれば、コイル軸方向に外形の異なる高温超電導薄膜線材プレート１ａ、１ｂ、１ｃ、・・・を積層して形成することにより、多極コイルを構成する際にコイル同士の間隙を少なくするような断面形状を得ることができ、多極コイルとしての磁場発生効率を高めることができる。
【００４９】
図８は、本発明の第６の実施の形態の超電導コイルの構成を示す説明図で、（ａ）はこの積層手順を示す平面図、（ｂ）はこの正面図である。
【００５０】
本実施の形態は、第５の実施の形態の外形の異なる高温超電導薄膜線材プレート１のコイル断面が鞍型に形成されたものであり、第５の実施の形態と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。
【００５１】
本図に示すように、高温超電導コイルは、例えば、コイル軸方向に外形の異なる高温超電導薄膜線材プレート１ａ、１ｂ、１ｃを積層して形成される。しかも、この高温超電導薄膜線材プレート１は、厚み方向に歪を加えてフラットワイズ曲げ方向に曲げ加工されている。このフラットワイズ曲げ方向に曲げ加工された高温超電導薄膜線材プレート１ａ、１ｂ、１ｃを積層することによりコイル断面が鞍型に整形された超電導コイルを得ることができる。
【００５２】
本実施の形態によれば、フラットワイズ曲げ方向に曲げ加工された高温超電導薄膜線材プレート１ａ、１ｂ、１ｃを積層して形成することにより、鞍型コイル形状に整形することができ、多極コイルとしての磁場発生効率を高めることができる。
【００５３】
また、内径側にフラットワイズ方向に巻線されたテープ線材に対して、鞍型コイル形状を有する超電導コイルではコイル磁場が平行方向に加わるように作用する。一般的にＹＢＣＯ等の薄膜線材はテープ面に垂直方向の磁場成分に対する超電導特性の低下が顕著であるため、本実施の形態により経験磁場による超電導促成の低下が抑制される。
【００５４】
図９は、本発明の第７の実施の形態の超電導コイルの構成を示す斜視図である。
【００５５】
本実施の形態は、第１の実施の形態の高温超電導薄膜線材プレート１をフラットワイズ曲げ方向に曲げ加工されて形成された内層側コイル９と高温超電導薄膜線材プレートを切り出して形成された外層側コイル１０とから構成されるものであり、第１の実施の形態と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。
【００５６】
本図に示すように、高温超電導コイルは、内層側コイル９とこの内層側コイル９の外側で、しかも曲げ方向中立軸上に外層側コイル１０を配置して構成される。この内層側コイル９は、高温超電導薄膜線材プレート１をフラットワイズ曲げ方向に曲げ加工されて形成される。この内層側コイル９は、単独で使用される場合もあるし、この内層側コイル９の曲げ方向中立軸上に外層側コイル１０を配置して構成される。
【００５７】
上記の外層側コイル１０は、高温超電導薄膜線材プレート１を切り出して形成される。または、図１２に示す丸断面形状又は角型断面形状の超電導線材１２を巻回して形成される。
【００５８】
本実施の形態によれば、内層側コイル９は、高温超電導薄膜線材プレート１をフラットワイズ曲げ方向に曲げ加工して形成されているので、コイルの発生する磁力線に沿うようにテープ線材を配置できる。このため、テープ面に対して垂直方向の磁場成分を低減させることが可能になる。
【００５９】
図１０は、本発明の第８の実施の形態の超電導コイルの積層手順を示す平面図である。
【００６０】
本実施の形態は、第１の実施の形態の高温超電導薄膜線材を切り出し積層して、しかも超電導閉回路を有するように構成されたものであり、第１の実施の形態と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。
【００６１】
本図に示すように、超電導コイルは高温超電導薄膜線材プレート１を打ち抜き又は切り出し等の加工により製作される。しかも、この切り抜きされた高温超電導薄膜線材プレート１を積層して超電導閉回路を有するように構成される。さらに、ヒーター加熱等の方法によりコイルの一部を常電導状態にされる。すなわち、高温超電導薄膜線材の一部を加熱して熱的又は磁気的な常電導転移機構が設けられている。
【００６２】
本実施の形態によれば、個々の高温超電導薄膜線材プレート１ａ、１ｂ、１ｃは超電導閉ループを形成している。さらに、加熱等の方法でコイルの一部を常電導状態にして外部磁場を与え、この磁場中で極低温に冷却することにより、接続抵抗等において常電導抵抗成分を含まない永久電流コイルの作製が可能となる。
【００６３】
図１１は、本発明の第９の実施の形態の超電導コイルの積層手順を示す平面図である。
【００６４】
本実施の形態は、第１の実施の形態の高温超電導薄膜線材プレート１ａ、１ｂ、１ｃを複数巻き状に切り出し積層して形成されたものであり、第１の実施の形態と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。
【００６５】
本図に示すように、例えば、超電導コイルは高温超電導薄膜線材プレート１ａ、１ｂ、１ｃを複数巻き状に切り出し積層して形成される。この積層された高温超電導薄膜線材プレート１ａ、１ｂ、１ｃの間には、絶縁材としての絶縁材シート６ａ、６ｂが介在している。
【００６６】
本実施の形態によれば、個々の高温超電導薄膜線材プレート１ａ、１ｂ、１ｃは複数巻き状に切り出し積層して形成されているので、多極コイルとしての磁場発生効率をさらに高めることができる。
【００６７】
さらに、本発明は、上述したような各実施の形態に何ら限定されるものではなく、高温超電導薄膜線材プレートの基板である超電導相をスパッタリングにより製造してもよく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の第１の実施の形態の超電導コイルを形成するプレートの構成を示す説明図で、（ａ）はこの平面図、（ｂ）はこの正面図。
【図２】本発明の第１の実施の形態の超電導コイルの電流経路を示す斜視図。
【図３】本発明の第１の実施の形態の超電導コイルの電流経路を示す正面図。
【図４】本発明の第２の実施の形態の超電導コイルの電流経路を示す正面図。
【図５】本発明の第３の実施の形態の超電導コイルの構成を示す平面図。
【図６】本発明の第４の実施の形態の超電導コイルを形成するプレートの構成を示す平面図。
【図７】本発明の第５の実施の形態の超電導コイルの構成を示す説明図で、（ａ）はこの積層手順を示す平面図、（ｂ）はこの正面図。
【図８】本発明の第６の実施の形態の超電導コイルの構成を示す説明図で、（ａ）はこの積層手順を示す平面図、（ｂ）はこの正面図。
【図９】本発明の第７の実施の形態の超電導コイルの構成を示す鳥瞰図。
【図１０】本発明の第８の実施の形態の超電導コイルの積層手順を示す平面図。
【図１１】本発明の第９の実施例にかかる超電導プレートの構成例を示す概略図。
【図１２】従来の超電導コイルの基本的な構成を示す概略斜視図。
【図１３】従来の超電導多極コイルの基本的な構成を示す概略構成図。
【符号の説明】
【００６９】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ, １ｄ…高温超電導薄膜線材プレート、２…スリット部、３…高温超電導薄膜層、４…金属基板、５…安定化金属層、６，６ａ，６ｂ…絶縁シート、７，７ａ，７ｂ，７ｃ, ７ｄ…電流経路、８…ボア。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属基板と、
この金属基板上に形成された高温超電導薄膜と、
この高温超電導薄膜上に形成された安定化金属層と、
を含む高温超電導薄膜線材を具備し、
この高温超電導薄膜線材を面内２次元方向にスリット部を含む電流経路を有する形状に加工してなるプレートを複数接続しながら積層して構成されることを特徴とする高温超電導コイル。
【請求項２】
前記積層されたプレートは、１枚毎に裏表を変えて前記安定化金属層が接続されることを特徴とする請求項１に記載の高温超電導コイル。
【請求項３】
前記積層されたプレートは、前記電流経路に沿って位相をずらして前記スリット部において接続されることを特徴とする請求項１又は２記載の高温超電導コイル。
【請求項４】
前記積層されたプレートは、径の異なるプレートをそれぞれ積層して複数のコイルを構成し、これらのコイルを面内同心軸上に配置して構成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の高温超電導コイル。
【請求項５】
前記積層されたプレートは、コイル径方向内側の電流経路の幅が外側の電流経路の幅よりも広いプレートから構成されることを特徴とする請求項４記載の高温超電導コイル。
【請求項６】
前記積層されたプレートは、前記電流経路の幅が電流経路に沿って変化させた形状から構成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の高温超電導コイル。
【請求項７】
前記積層されたプレートは、コイル軸方向に外形の異なるプレートを積層して構成されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の高温超電導コイル。
【請求項８】
金属基板と、
この金属基板上に形成された高温超電導薄膜と、
この高温超電導薄膜上に形成された安定化金属層と、
を含む高温超電導薄膜線材を具備し、
この高温超電導薄膜線材からなるプレートを複数積層しフラットワイズ曲げ方向に曲げ加工して構成されることを特徴とする高温超電導コイル。
【請求項９】
前記フラットワイズ曲げ方向に曲げ加工された高温超電導薄膜線材を含む内層側コイルと、この内層側コイルの外側に設けられ前記高温超電導薄膜線材を面内２次元方向に電流経路を有する形状に加工してなるプレートを複数接続しながら積層して構成された外層側コイルと、を有することを特徴とする請求項８記載の高温超電導コイル。
【請求項１０】
前記フラットワイズ曲げ方向に曲げ加工された高温超電導薄膜線材を含む内層側コイルと、この内層側コイルの外側に設けられ丸型断面形状又は角型断面形状の超電導線材を巻回して構成された外層側コイルと、を有することを特徴とする請求項８記載の高温超電導コイル。
【請求項１１】
前記積層されたプレートは、コイル断面が鞍型に整形されて構成されることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の高温超電導コイル。
【請求項１２】
金属基板と、
この金属基板上に形成された高温超電導薄膜と、
この高温超電導薄膜上に形成された安定化金属層と、
を含む高温超電導薄膜線材を具備し、
この高温超電導薄膜線材を面内２次元方向にループ状の電流経路を有する形状に加工してなるプレートを複数接続しながら積層して構成されることを特徴とする高温超電導コイル。
【請求項１３】
前記高温超電導薄膜線材の一部を加熱して設けられる熱的又は磁気的な常電導転移機構を有することを特徴とする請求項１２記載の高温超電導コイル。
【請求項１４】
金属基板と、この金属基板上に形成された高温超電導薄膜と、この高温超電導薄膜上に形成された安定化金属層と、を含む高温超電導薄膜線材を形成する高温超電導薄膜線材形成ステップと、
この形成された高温超電導薄膜線材を面内２次元方向に電流経路を有するプレートに加工するプレート加工ステップと、
この加工された複数のプレートを接続しながら積層する積層ステップと、
を有することを特徴とする高温超電導コイルの製造方法。
【請求項１】
金属基板と、
この金属基板上に形成された高温超電導薄膜と、
この高温超電導薄膜上に形成された安定化金属層と、
を含む高温超電導薄膜線材を具備し、
この高温超電導薄膜線材を面内２次元方向にスリット部を含む電流経路を有する形状に加工してなるプレートを複数接続しながら積層して構成されることを特徴とする高温超電導コイル。
【請求項２】
前記積層されたプレートは、１枚毎に裏表を変えて前記安定化金属層が接続されることを特徴とする請求項１に記載の高温超電導コイル。
【請求項３】
前記積層されたプレートは、前記電流経路に沿って位相をずらして前記スリット部において接続されることを特徴とする請求項１又は２記載の高温超電導コイル。
【請求項４】
前記積層されたプレートは、径の異なるプレートをそれぞれ積層して複数のコイルを構成し、これらのコイルを面内同心軸上に配置して構成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の高温超電導コイル。
【請求項５】
前記積層されたプレートは、コイル径方向内側の電流経路の幅が外側の電流経路の幅よりも広いプレートから構成されることを特徴とする請求項４記載の高温超電導コイル。
【請求項６】
前記積層されたプレートは、前記電流経路の幅が電流経路に沿って変化させた形状から構成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の高温超電導コイル。
【請求項７】
前記積層されたプレートは、コイル軸方向に外形の異なるプレートを積層して構成されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の高温超電導コイル。
【請求項８】
金属基板と、
この金属基板上に形成された高温超電導薄膜と、
この高温超電導薄膜上に形成された安定化金属層と、
を含む高温超電導薄膜線材を具備し、
この高温超電導薄膜線材からなるプレートを複数積層しフラットワイズ曲げ方向に曲げ加工して構成されることを特徴とする高温超電導コイル。
【請求項９】
前記フラットワイズ曲げ方向に曲げ加工された高温超電導薄膜線材を含む内層側コイルと、この内層側コイルの外側に設けられ前記高温超電導薄膜線材を面内２次元方向に電流経路を有する形状に加工してなるプレートを複数接続しながら積層して構成された外層側コイルと、を有することを特徴とする請求項８記載の高温超電導コイル。
【請求項１０】
前記フラットワイズ曲げ方向に曲げ加工された高温超電導薄膜線材を含む内層側コイルと、この内層側コイルの外側に設けられ丸型断面形状又は角型断面形状の超電導線材を巻回して構成された外層側コイルと、を有することを特徴とする請求項８記載の高温超電導コイル。
【請求項１１】
前記積層されたプレートは、コイル断面が鞍型に整形されて構成されることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の高温超電導コイル。
【請求項１２】
金属基板と、
この金属基板上に形成された高温超電導薄膜と、
この高温超電導薄膜上に形成された安定化金属層と、
を含む高温超電導薄膜線材を具備し、
この高温超電導薄膜線材を面内２次元方向にループ状の電流経路を有する形状に加工してなるプレートを複数接続しながら積層して構成されることを特徴とする高温超電導コイル。
【請求項１３】
前記高温超電導薄膜線材の一部を加熱して設けられる熱的又は磁気的な常電導転移機構を有することを特徴とする請求項１２記載の高温超電導コイル。
【請求項１４】
金属基板と、この金属基板上に形成された高温超電導薄膜と、この高温超電導薄膜上に形成された安定化金属層と、を含む高温超電導薄膜線材を形成する高温超電導薄膜線材形成ステップと、
この形成された高温超電導薄膜線材を面内２次元方向に電流経路を有するプレートに加工するプレート加工ステップと、
この加工された複数のプレートを接続しながら積層する積層ステップと、
を有することを特徴とする高温超電導コイルの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００７−１１５６３５（Ｐ２００７−１１５６３５Ａ）
【公開日】平成１９年５月１０日（２００７．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３０８８０１（Ｐ２００５−３０８８０１）
【出願日】平成１７年１０月２４日（２００５．１０．２４）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月１０日（２００７．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月２４日（２００５．１０．２４）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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