高温超電導導体及びそれを用いた高温超電導コイル
【課題】幅が狭い高温超電導線を用いてのコイル内部での転位が可能なコイル設計の自由度の高い高温超電導導体と、これを巻き回して形成した高温超電導コイルを提供する。
【解決手段】金属基板層４、電気絶縁体の中間層５及び酸化物超電導層６を順に積層したテープ状高温超電導線２を、微小間隙を設け幅広面方向に平行に並べ並列化し、並列化した高温超電導線２を、長手方向に所定間隔を設けて接続部１０で複数連接したもので、並列化した高温超電導線２は、２本の高温超電導線２の間で、また接続部１０で長手方向に隣接する各対応の高温超電導線２との間でも各層の積層順が逆となっていると共に、接続部１０で４本の高温超電導線２は、各端部が上下面に固着した２枚の接続用高温超電導線３により電気的に接続されている。
【解決手段】金属基板層４、電気絶縁体の中間層５及び酸化物超電導層６を順に積層したテープ状高温超電導線２を、微小間隙を設け幅広面方向に平行に並べ並列化し、並列化した高温超電導線２を、長手方向に所定間隔を設けて接続部１０で複数連接したもので、並列化した高温超電導線２は、２本の高温超電導線２の間で、また接続部１０で長手方向に隣接する各対応の高温超電導線２との間でも各層の積層順が逆となっていると共に、接続部１０で４本の高温超電導線２は、各端部が上下面に固着した２枚の接続用高温超電導線３により電気的に接続されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、酸化物超電導層を設けて形成された高温超電導導体及び高温超電導コイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
高温・高磁場中での臨界電流特性に優れた、例えばＹ（イットリウム）やＧｄ（ガドリニウム）などの希土類元素系の酸化物超電導層を、ハステロイ（Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ；登録商標）等で形成された金属基板上に積層した酸化セリウム等の中間層の上に形成した、第２世代線材と呼ばれる高温超電導線が製造されるようになってきた。それに伴い、この高温超電導線を用いて、例えば、磁気共鳴画像診断装置（ＭＲＩ）や超電導エネルギー貯蔵装置（ＳＭＥＳ）、半導体製造装置などの超電導応用機器に内蔵される超電導コイルを製作することが進められている。
【０００３】
そして、超電導コイルを製作する際には、通電電流値を増やすように設計するため、高温超電導線は、幅が広い金属基板を用いて製造した幅広のものとすることが考えられる。しかし、図２０に示すように、高温超電導線１００を幅広のものとした場合には、励消磁などによって斜線矢印で示す変動磁界（ｄＢ／ｄｔ）を受けると、変動磁界（ｄＢ／ｄｔ）を遮蔽するように、高温超電導線１００内には輸送電流（ＩＴ）とは別に磁化電流（ＩＭ）が発生し、偏流による通電容量の低減及び交流損失の発生が問題となり、その影響は、高温超電導線１００の幅が広くなるほど大きくなる。
【０００４】
こうした問題に対しては、巻線する際に幅が狭く細い複数の高温超電導線を重ね合わせる方法がとられる。ただし、高温超電導線を重ね合わせた場合には、経験磁場の違いによる偏流を発生させないようにするために、重ね合わせた高温超電導線の相対的な位置を変えること、すなわち、転位が必要となる。しかし、テープ状の高温超電導線の相対的な位置をコイル内部で変えることは困難である。
【０００５】
そのため、超電導コイルを複数のユニットコイルを積層し、接続する構成とし、その接続部で高温超電導線の相対的な位置関係を変えることによって転位するようにすることが知られている。
【０００６】
例えば、ダブルパンケーキ型超電導コイルの少なくとも１つのユニットにおける超電導導体の一端において内周側に位置する超電導層の巻数を外周側の巻数よりも多くし、他端において両超電導層の相互位置を転位するよう構成する。あるいは、複数枚の高温超電導テープ材を巻き回したコイルユニットを複数個積層した高温超電導コイルで、各コイルユニット間での高温超電導テープ材の接続を、少なくとも２組のテープ材は、一方のコイルユニットの内側からｎ番目に巻かれた高温超電導テープ材と、他方のコイルユニットの内側からｍ番目（ｎ≠ｍ）に巻かれた高温超電導テープ材とを接続して、高温超電導テープ材の作るループを貫く磁束の和が略０とするよう構成する。あるいはまた、超電導コイルを、２本の超電導テープ線を束ねて巻線した第１のコイルと第２のコイルによるダブルパンケーキ形状とし、第１のコイルと第２のコイルの最内層に位置する２本の超電導テープ線のみを円周方向の任意の一箇所で入れ替えて構成する等である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−３０８３０６号公報
【特許文献２】特開２００２−１８４６１８号公報
【特許文献３】特開２００９−２４６１１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、複数のユニットコイルを積層し、その接続部で高温超電導線を転位しようとした場合には、経験磁場が同じであるユニットコイルの数と、重ね合わせた高温超電導線の数とを同じにする必要があり、これが設計する上での厳しい制約条件となる。例えば、円筒型の超電導コイルおいて、ユニットコイルの接続部のみで高温超電導線を転位しようとすると、磁場分布の対称性からユニットコイルを２つずつ積層した構成としなければならず、重ね合わせる高温超電導線の枚数は２枚にする必要があった。このため、こうした従来方法では、通電容量の低減や交流損失の発生を抑制するために高温超電導線の幅を狭くしようとした場合に、コイル形状及び寸法を自由に設計できないという問題が生じる。
【０００９】
こうした状況に鑑みて本発明はなされたもので、その目的とするところは、幅が狭い高温超電導線を用いた場合でも、コイル形状及び寸法の設計自由度を確保するため、コイル内部での転位が可能となる高温超電導導体と、この高温超電導導体を巻き回して形成した高温超電導コイルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
高温超電導導体の実施形態は、金属基板層、電気絶縁体の中間層及び酸化物超電導層の各層を順に積層してなる所定長のテープ状の高温超電導線を、互いの間に微小間隙を設け幅広面が同一面を形成するよう平行に並べて並列化し、かつ並列化した前記高温超電導線を、長手方向に所定間隔を設けて接続部で複数連接した高温超電導導体であって、前記並列化した高温超電導線は、並列化したうちの少なくとも１本の前記高温超電導線における各層の積層順が他の前記高温超電導線における各層の積層順と逆となっており、前記接続部は、前記並列化した高温超電導線の連接方向に隣接するもの同士の各端部の上下面に、平板状の２枚の接続用高温超電導線をそれぞれ電気的に接続するように固着することによって形成されている。
【００１１】
また、高温超電導コイルの実施形態は、前記高温超電導導体を巻き回し、コイル成形した後に熱硬化性合成樹脂を含浸させて巻線部が形成されている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、コイル設計を行う際にコイル形状及び寸法の設計自由度を十分に確保することができ、設計が容易となり、コイル製作時の巻線作業を容易に実施することができる高温超電導導体を得ることができる。さらには変動磁界（ｄＢ／ｄｔ）を発生させた場合に、通電容量の低減や交流損失の発生が少ない高温超電導コイルを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態における高温超電導導体を示す斜視図である。
【図２】図１に示す高温超電導導体の断面図で、図２（ａ）は断面Ｕにおける矢視方向の断面図であり、図２（ｂ）は断面Ｖにおける矢視方向の断面図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、各々図１に示す高温超電導導体における輸送電流（ＩＴ）の経路を示す斜視図である。
【図４】図１に示す高温超電導導体における変動磁界（ｄＢ／ｄｔ）が印加された場合の誘導電界（Ｅ）の状態を示す斜視図である。
【図５】第１の実施形態における高温超電導コイルを示す斜視図である。
【図６】図５に示す高温超電導コイルにおけＡ部の部分断面図である。
【図７】第１の実施形態における高温超電導導体の第１の変形態を示す部分斜視図である。
【図８】第１の実施形態における高温超電導導体の第２の変形態を示す部分斜視図である。
【図９】第１の実施形態における高温超電導導体の第３の変形態を示す部分斜視図である。
【図１０】第１の実施形態における高温超電導導体の第４の変形態を示す部分斜視図である。
【図１１】第１の実施形態における高温超電導導体の第５の変形態を示す部分斜視図である。
【図１２】第１の実施形態における高温超電導導体の第６の変形態を示す部分斜視図である。
【図１３】第１の実施形態における高温超電導コイルの第１の変形態を示す高温超電導導体の斜視図で、図１３（ａ）は高温超電導導体における磁場（Ｂ）と磁束（φ）を説明する図であり、図１３（ｂ）は高温超電導導体における誘導電界（Ｅ）を示す図である。
【図１４】第１の実施形態における高温超電導コイルの第２の変形態におけＡ部の部分断面図である。
【図１５】第２の実施形態における高温超電導導体の要部を示す斜視図である。
【図１６】図１５に示す高温超電導導体の要部の断面図で、図１６（ａ）は断面Ｗにおける矢視方向の断面図であり、図１６（ｂ）は断面Ｘにおける矢視方向の断面図である。
【図１７】第２の実施形態における高温超電導導体を示す斜視図である。
【図１８】図１７に示す高温超電導導体の断面図で、図１８（ａ）は断面Ｙにおける矢視方向の断面図であり、図１８（ｂ）は断面Ｚにおける矢視方向の断面図である。
【図１９】（ａ）および（ｂ）は、各々図１７に示す高温超電導導体における輸送電流（ＩＴ）の経路を示す斜視図である。
【図２０】従来の技術を説明するための高温超電導線の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（第１の実施形態）
第１の実施形態を図１乃至図６により説明する。また、本実施形態における高温超電導導体の第１の変形形態を図７により、第２の変形形態を図８により、第３の変形形態を図９により、第４の変形形態を図１０により、第５の変形形態を図１１により、第６の変形形態を図１２によりそれぞれ説明する。また、本実施形態における高温超電導コイルの第１の変形形態を図１３により、第２の変形形態を図１４によりそれぞれ説明する。
【００１５】
先ず図１乃至図４に示すように、高温超電導導体１は、２本の対をなす所定長のテープ状高温超電導線２と、複数の対をなす高温超電導線２を長手方向に連接するための幅広面（テープ面）の幅が高温超電導線２の幅の略２倍に形成された方形平板状接続用高温超電導線３とによって構成されている。高温超電導線２と接続用高温超電導線３は、図２に示すように、テープ状の金属基板層４の上にそれぞれ等幅に形成された中間層５、酸化物超電導層６、保護層７を順に積層した多層構造となっている。
【００１６】
金属基板層４は、例えば、ニッケル基合金のハステロイ（Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ；登録商標）やステンレス鋼などで形成されており、この金属基板層４の上に積層された中間層５は、例えば、酸化セリウムや酸化マグネシウムなどの電気絶縁体の単層もしくは複数層構成となっている。また、中間層５の上に積層された酸化物超電導層６は、例えば、Ｙ（イットリウム）やＧｄ（ガドリニウム）といった希土類（Ｒｅ）元素が含まれるＲｅ１２３系などの厚さが、例えば数μｍと非常に薄い酸化物層となっている。
【００１７】
さらに、酸化物超電導層６の上に積層された保護層７は、例えば、Ａｕ（金）やＡｇ（銀）などで形成されている。そして、積層された金属基板層４から保護層７までの全層には、例えば、Ｃｕ（銅）等で形成された安定化層８が被覆されている。なお、安定化層８については、金属テープを半田付けすることにより被覆するものでもよく、また多層構造をなしている全層を被覆せず、片方の幅広面のみを覆うようにしてもよい。
【００１８】
また、高温超電導導体１を構成する対をなしている２本のテープ状高温超電導線２は、間に微小間隙を設けるようにして、それぞれの幅広面が表裏面（上下面）となるようにして平行に並べられて並列化されており、さらに並列化された２本の高温超電導線２は、各層の積層順が上下逆になっていて、例えば一方の高温超電導線２は金属基板層４が上側に、他方の高温超電導線２は金属基板層４が下側に位置するようになっている。さらにまた、連接した際の前対である２本の高温超電導線２に、所定間隔を設けて長手方向に連接される次の対である後対の２本のテープ状高温超電導線２では、一方の高温超電導線２は金属基板層４が下側に、他方の高温超電導線２は金属基板層４が上側に位置するようになっており、所定間隔を設けて長手方向に隣接する前対、後対の各対応する高温超電導線２の間でも各層の積層順が上下逆となっている。
【００１９】
また、前対、後対の２対の高温超電導線２を長手方向前後に接続する接続用高温超電導線３は、隣接する前対、後対の４本の高温超電導線２の端部上下面に、半田９により電気的に接続されるようにそれぞれ固着され、４本の高温超電導線２を２枚の接続用高温超電導線３により挟んだ接続部１０が構成されて、前対、後対の４本の高温超電導線２の接続が行われる。そして、２対の高温超電導線２の下面に固着される接続用高温超電導線３の各層の積層順は、図２(ａ)に図1の断面Ｕでの矢視方向の断面図を示すように、前対の一方の高温超電導線２の積層順と同じで、金属基板層４が下側に位置し、上面に固着される接続用高温超電導線３は、逆に、前対の他方の高温超電導線２の積層順と同じで、金属基板層４が上側に位置するようになっている。
【００２０】
なお、接続用高温超電導線３の各層の積層順は、後対の２本の高温超電導線２に対し図２(ｂ)に図1の断面Ｖでの矢視方向の断面図を示すように前対の場合とは逆で、下面に固着される接続用高温超電導線３と他方の高温超電導線２の積層順が同じであり、上面に固着される接続用高温超電導線３と一方の高温超電導線２の積層順が同じである。
【００２１】
そして、上述のように構成された高温超電導導体１では、中間層５が電気絶縁体で構成されているため、酸化物超電導層６に流れる電流は、中間層５を貫通する方向には流れ出し難くい。したがって、上下の接続用高温超電導線３が固着されて２対の高温超電導線２が連接された接続部１０では、酸化物超電導層６に流れる電流は、次のように流れる。
【００２２】
すなわち、前対の高温超電導線２と接続用高温超電導線３の接続部分においては、断面Ｕでの断面図である図２(ａ)に実線矢印で示すように、一方の高温超電導線２からは上面に固着された接続用高温超電導線３の方向に、また他方の高温超電導線２からは下面に固着された接続用高温超電導線３の方向に流れることになる。さらに、後対の高温超電導線２と接続用高温超電導線３の接続部分においては、断面Ｖでの断面図である図２(ｂ)に実線矢印で示すように、上面に固着された接続用高温超電導線３から他方の高温超電導線２の方向に、また下面に固着された接続用高温超電導線３から一方の高温超電導線２の方向に流れることになる。
【００２３】
これにより、高温超電導導体１に流れる輸送電流（ＩＴ）の経路は、接続用高温超電導線３を省略する図３に実線矢印で示すように、前対の高温超電導線２の上流対の他方の高温超電導線２を流れた輸送電流（ＩＴ）は、接続部１０で前対の高温超電導線２の一方の高温超電導線２に流れる経路を変え、さらに、次の後対の高温超電導線２の他方の高温超電導線２に接続部１０で流れる経路を変える。同様に、前対の高温超電導線２の上流である更に前の対の一方の高温超電導線２を流れた輸送電流（ＩＴ）は、接続部１０で前対の高温超電導線２の他方の高温超電導線２に流れる経路を変え、さらに、次の後対の高温超電導線２の一方の高温超電導線２に接続部１０で流れる経路を変える。
【００２４】
このように、高温超電導導体１では、長手方向に連接した複数対の高温超電導線２を流れる経路を接続部１０で変えながら輸送電流（ＩＴ）は流れることになる。その結果、高温超電導導体１は、各接続部１０で転位した場合と同様の効果を得ることができることになる。すなわち、高温超電導導体１は、輸送電流（ＩＴ）の流れる経路が制限されることから、変動磁界（ｄＢ／ｄｔ）が印加された場合に発生する誘導電界（Ｅ）は、図４に実線矢印、点線矢印で示すように、キャンセルされることになり、磁化電流（ＩＭ）の発生が抑制される。なお、図４では、並列化した対をなす高温超電導線２をそれぞれ実線、点線で示している。
【００２５】
また、積層構造が逆の高温超電導線２同士を並列化して長手方向に接続用高温超電導線３を用いて複数対連接するようにして高温超電導導体１を構成しているので、接続部１０は簡単な構成となり、その製作は容易となる。さらに、巻線を行う場合も、立体交差等による厚さの増大もないことから、巻線作業も容易となる。
【００２６】
以上の通り、高温超電導導体１は、輸送電流（ＩＴ）が流れる経路を接続部１０で転位させた場合と同様に制限されるため、変動磁界（ｄＢ／ｄｔ）が印加された場合に発生する誘導電界（Ｅ）がキャンセルされ、磁化電流（ＩＭ）の発生が抑制される。これにより、通電容量の低減や交流損失の発生が少なく、しかも高温超電導導体１の製作が容易なものとなる。そして、高温超電導線２が狭幅のものであっても、コイル設計等を行う際にコイル形状及び寸法の設計自由度を十分に確保することができ、設計が容易となり、コイル製作時の巻線作業も容易なものとなる。
【００２７】
次に上述の高温超電導導体１を用いた高温超電導コイルを説明する。図５及び図６において、３１は高温超電導コイルであり、この高温超電導コイル３１の巻線部３２は、転位が施された高温超電導導体１の全周囲にターン間絶縁材３３を被覆し、その後に、例えば同心円状に高温超電導導体１を巻き重ね、所謂、シングルパンケーキ形状の所定形状となるよう巻き回し、コイル成形を行った後、さらに、例えば熱硬化性合成樹脂のエポキシ樹脂等の含浸材３４の含浸がなされて形成されている。
【００２８】
そして、高温超電導コイル３１に電流を流した際には、図５中に実線矢印で示すように巻線部３２に磁場(Ｂ)が発生する。発生した磁場(Ｂ)は、その方向を矢印方向、強さの程度を実線の太さで示すような分布を有するものとなる。なお、高温超電導コイル３１は、巻線部３２に図示しない端子等が設けられており、端子等を介して取り付けるようにすることによって、例えば、磁気共鳴画像診断装置（ＭＲＩ）や超電導エネルギー貯蔵装置（ＳＭＥＳ）、単結晶引き上げ装置などの超電導応用機器に用いられる。
【００２９】
このように、上述の１次転位がなされた高温超電導導体１を巻き回して高温超電導コイル３１を形成しているため、高温超電導コイル３１に変動磁場を発生させた場合においても、通電容量の低減や交流損失の発生が少なくなる。すなわち、本実施形態の高温超電導コイル３１は、変動磁界（ｄＢ／ｄｔ）が印加された場合に通電容量の低減や交流損失の発生が少ない高温超電導導体１を用いて製作しているため、変動磁界（ｄＢ／ｄｔ）を発生させた場合に、通電容量の低減や交流損失の発生が少ない高温超電導コイル３１とすることができる。
【００３０】
なお、上記の本実施形態の高温超電導導体１では、高温超電導導体１の接続用高温超電導線３を方形平板状とし、高温超電導線２の上下面を同位置で挟むように固着したが、例えば図７乃至図９に示す高温超電導導体の第１乃至第３の変形形態のようにしてもよい。
【００３１】
すなわち、図７に示す第１の変形形態の高温超電導導体１ａは、接続用高温超電導線１５は、並列化した対の高温超電導線２と同幅の六角形状の平板で、高温超電導導体１の長手方向の対向する頂点の左右辺が、長手方向に対して９０度未満の所定の角度θとなっている長手方向に対し左右対称の形状となっている。一般に、テープ線はその厚みが増すほど曲げるために必要な力が増え、コイル等の巻線をする際に曲げ難くなり、また厚さが急激に変化する接続部１０と接続部１０以外の境界部分には、巻線等の際に応力が集中して酸化物超電導層６に機械的ダメージを与えて超電導特性を劣化させてしまう虞がある。
【００３２】
しかし、接続用高温超電導線１５を六角形状、あるいは例示しないが長手方向に対し左右対称の多角形状、長円形状などとして長手方向に幅寸法を先端方向に向けて漸減させる等変えることにより、曲げ難さが急激に変化せず、境界部分に応力が集中し難くなる。
【００３３】
図８に示す第２の変形形態の高温超電導導体１ｂは、接続部１０の方形の接続用高温超電導線３の長手方向端部に段差解消部材１６を設けた構成としている。段差解消部材１６は、例えば銅やステンレス鋼などの金属や、ポリイミド樹脂のカプトン（Ｋａｐｔｏｎ；登録商標）やメタ系アラミド樹脂のノーメックス（Ｎｏｍｅｘ；登録商標）などでなる方形薄板で、その厚さを長手方向に接続用高温超電導線３と同じ厚さから漸減するように形成されている。こうした形状を有するため、第１の変形形態と同様に、接続部１０と接続部１０以外の境界部分で曲げ難さが急激に変化せず、境界部分に応力が集中し難くなる。なお、段差解消部材１６の厚さの変化は段階的に変化するものであっても、また方形状に限らず二等辺三角形状であってもよい。
【００３４】
さらに、図９に示す第３の変形形態の高温超電導導体１ｃは、方形平板状の接続用高温超電導線３で、高温超電導線２の上下面を同位置で挟まずに、上面側と下面側とで長手方向に端部位置を異なるようにずらして挟むようにする。これにより、第１の変形形態と同様に、接続部１０と接続部１０以外の境界部分で曲げ難さが急激に変化しなくなり、境界部分に応力が集中し難くなる。図示しないが上面側と下面側とに設ける接続用高温超電導線の長手方向の寸法を異なるものとしてもよい。
【００３５】
また、上記の本実施形態の高温超電導導体１では、高温超電導導体１の対をなす２本の高温超電導線２は、その端部に接続用高温超電導線３を固着して並列化した形態となっているが、例えば図１０乃至図１２に示す高温超電導導体の第４乃至第６の変形形態のようにしてもよい。
【００３６】
すなわち、図１０に示す第４の変形形態の高温超電導導体１ｄでは、２本の高温超電導線２は、間に微小間隙を設け、それぞれの幅広面が表裏面となるようにし平行に並べられた状態で、例えば銅やステンレス鋼などの可撓性を有する金属製形状維持部材のテープ線１７が上下面に半田付け等により固着されることにより、あるいは図示しないがテープ線１７を平行に並べられた２本の高温超電導線２の周囲に巻きつけることによって一体化されている。
【００３７】
このようにすることで、並列化した高温超電導線２の形状が維持でき、巻線作業等する際の取り扱いが容易となり、一体化されていない場合に、取り扱う際に生じる２本の高温超電導線２の間隔が離れるなどして接続用高温超電導線３を用いて一体化されている接続部１０の境界部分に応力が集中し、酸化物超電導層６に機械的ダメージを与えて超電導特性を劣化させてしまう虞があるのが、接続部１０以外の２本の高温超電導線２を一体化することで防止でき、超電導特性の劣化の虞がなくなる。なお、形状維持部材のテープ線１７を、例えばポリイミド樹脂のカプトン（Ｋａｐｔｏｎ；登録商標）やメタ系アラミド樹脂のノーメックス（Ｎｏｍｅｘ；登録商標）などの絶縁材料で形成して２本の高温超電導線２の周囲に巻きつけ一体化するようにすれば、形状の維持と共にコイル製作の際のターン間絶縁とすることができる。
【００３８】
また、図１１に示す第５の変形形態の高温超電導導体１ｅでは、平行に並べられた２本の高温超電導線２の全周囲を、微小間隙を設けた両線間を含めて、例えばポリイミド樹脂のカプトン（Ｋａｐｔｏｎ；登録商標）やホルマール樹脂などの絶縁材料で形成した可撓性を有する形状維持部材の被覆材１８で被覆して一体化されている。このようにすることで、並列化した高温超電導線２の形状が維持でき、巻線作業等する際の取り扱いが容易となり、超電導特性を劣化させる虞がなくなる。そして、被覆材１８をコイル製作の際のターン間絶縁とすることができる。
【００３９】
さらに、図１２に示す第６の変形形態の高温超電導導体１ｆは、平行に並べられた安定化層８を個々に有さず、他の積層構造を前述の高温超電導線２と同じくする２本の高温超電導線２ａの全周囲に、形状維持部材を兼ねるよう安定化層８ａを、例えば銅めっき等を覆うように施して一体化した、安定化層８ａを金属保護層とした構成となっている。このようにすることで、並列化した高温超電導線２ａの形状が維持でき、巻線作業等する際の取り扱いが容易となり、超電導特性を劣化させる虞がなくなる。
【００４０】
さらにまた、上記の本実施形態における高温超電導コイル３１の高温超電導導体１を、例えば図１３に示す高温超電導コイルの第１の変形形態のようにしてもよい。
【００４１】
図５に示すように、高温超電導コイル３１が発生する磁場（Ｂ）の強度と方向はコイル内部に分布しているため、高温超電導導体１に印加される磁場（Ｂ）も、高温超電導導体１の長手方向に分布することになる。このことから、図１３において、本変形形態の高温超電導コイルに用いられる高温超電導導体１ｇは、転位間隔で面積積分した磁束（φ）が等しくなるように、印加される磁場（Ｂ）の分布に合わせて転位の位置、すなわち長手方向に連接した複数対の高温超電導線２ｂを接続用高温超電導線３で接続する位置（接続部１０の間隔）が決定されている。なお、高温超電導線２ｂは、前述の高温超電導線２と同じ積層構成を有するものとなっている。
【００４２】
このように高温超電導コイルの高温超電導導体１ｇが形成されているので、適正に誘導電界（Ｅ）のキャンセルを行うことができ、高温超電導コイルに変動磁界（ｄＢ／ｄｔ）を発生させた場合においても、通電容量の低減や交流損失の発生が少なくなる。すなわち、本変形形態によれば、上述のような誘導電界（Ｅ）のキャンセルが適正になされるよう転位の位置を決定した高温超電導導体１ｇを用いて高温超電導コイルを製作することで、変動磁界（ｄＢ／ｄｔ）を発生させた場合に、通電容量の低減や交流損失の発生が少ない高温超電導コイルとすることができる。なお、図１３では、高温超電導導体１ｇの並列化した対をなす高温超電導線２をそれぞれ実線、点線で示し、実線で示す片方だけについて図示したが、点線で示す他方も同様となっている。
【００４３】
さらに、上記の本実施形態における高温超電導コイル３１を、例えば図１４に示す高温超電導コイルの第２の変形形態のようにしてもよい。
【００４４】
すなわち、図１４において、高温超電導コイル３１ａの巻線部３２ａは、ターン間絶縁材３３を被覆した高温超電導導体１が、片方の幅広面の外表面に等幅に形成された離形材３５を設け離形処理するようにして巻き回され、所定形状にコイル成形された後、含浸材３４の含浸がなされて形成されている。離形材３５は、例えば、フッ素系樹脂、パラフィン、各種グリース、シリコーンオイル等で形成されている。
【００４５】
これにより、高温超電導コイル３１ａを冷却する際に、高温超電導導体１の高温超電導線２に働く力が緩和され、超電導特性の劣化を抑制することができる。すなわち、高温超電導導体１に用いる高温超電導線２は、厚さ（テープ厚）方向の非常に弱い引張り力でも機械的なダメージを受けて超電導特性が劣化する。一方、コイル製作で用いられる含浸材３４、例えばエポキシ樹脂は、高温超電導コイル３１ａに用いられる他の部材の材質と比べて熱収縮率が大きいため、特に高温超電導コイル３１ａを冷却する際に高温超電導線２の厚さ（テープ厚）方向に引張り力が生じる。このため、高温超電導導体１の高温超電導線２の厚さ方向の面である幅広面の片方の外表面と含浸材３４との間に離形材３５を介在させる離形処理をすることで、作用する引張り力が緩和されることになって、超電導特性の劣化が抑制される。その結果、高温超電導コイル３１ａの冷却時等に生じる高温超電導導体１における超電導特性劣化の虞を少なくすることができる。
【００４６】
（第２の実施形態）
次に第２の実施形態を図１５乃至図１９により説明する。なお、本実施形態は、第１の実施形態の高温超電導導体１を１次転位導体として高次（２次）の転位導体である高温超電導導体を構成したものであるため、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、第１の実施形態と異なる本発明の実施形態の構成について説明する。
【００４７】
先ず図１５及び図１６により説明する。符号２１は１次転位導体であり、この１次転位導体２１は第１の実施形態の高温超電導導体１と同様に構成されている。そして、１次転位導体２１の長手方向端部、すなわち、所定長の対をなしている２本の高温超電導線２の長手方向端部には、１本の高温超電導線２の端部上面に端部用高温超電導線２２が半田９により固着されている。端部用高温超電導線２２は、高温超電導線２の厚さと同寸法の段差が形成された略Ｚ形状に曲折されたもので、高温超電導線２と等幅に形成されており、高温超電導線２と同様に、金属基板層４の上に中間層５、酸化物超電導層６、保護層７を順に積層した多層構造となっていて、積層された全層を覆うように安定化層８が被覆されている。なお、長手方向前後となる前後対の各高温超電導線２間の接続は、接続用高温超電導線３により行われている。
【００４８】
また、１次転位導体２１の対をなしている２本の高温超電導線２は、間に微小間隙を設け、幅広面が表裏面となるようにして平行に並べられて並列化されている。そして、図１６(ａ)に図１５の断面Ｗでの矢視方向の断面図を示すように、並列化された２本の高温超電導線２は、各層の積層順が上下逆になっていて、一方の高温超電導線２は金属基板層４が上側に、他方の高温超電導線２は金属基板層４が下側に位置するようになっている。また、他方の高温超電導線２の端部上面に固着された端部用高温超電導線２２の各層の積層順は、金属基板層４が上側に位置するようになっている。さらに、図１６(ｂ)に図１５の断面Ｘでの矢視方向の断面図を示すように、最先端部では、一方の高温超電導線２と端部用高温超電導線２２とは各層の積層順が同じで、並列した状態となっている。
【００４９】
次に図１７乃至図１９により説明する。２３は高温超電導導体であり、この高温超電導導体２３は、上記のように構成された１次転位導体２１を用いて２次の転位を施すようにして形成されている。この高温超電導導体２３では、１次転位導体２１が、上述した第１の実施形態の高温超電導導体１における高温超電導線２に対応するものとして考えることができ、下記するように、同様な形をなすように接続がなされている。
【００５０】
高温超電導導体２３は、対をなしている２本の高温超電導線２によりそれぞれが形成されて組み合わされた２つの１次転位導体２１と、組み合わされた１次転位導体２１を複数組、長手方向に連接する幅広面（テープ面）の幅が１次転位導体２１の幅の略２倍（高温超電導線２の幅の略４倍）に形成された方形平板状の接続用高温超電導線２４とによって構成されている。この接続用高温超電導線２４は、図１６に示すように高温超電導線２、端部用高温超電導線２２と同様、テープ状の金属基板層４の上にそれぞれ等幅に形成された中間層５、酸化物超電導層６、保護層７を順に積層した多層構造となっている。
【００５１】
また、高温超電導導体２３を構成する組み合わされた２つの１次転位導体２１は、間に微小間隙を設けるようにして、それぞれの幅広面が表裏面（上下面）となるようにして平行に並べられて並列化され、並列化された２つの１次転位導体２１は、端部用高温超電導線２２が固着されている端部での各層の積層順が上下逆になっていて、連接方向の前の組である前組における一方側の１次転位導体２１は金属基板層４が下側に、他方側の１次転位導体２１は金属基板層４が上側に位置するようになっている。さらに、前組の１次転位導体２１に、所定間隔を設けて長手方向に連接される次の組（後の組）である後組の２つの１次転位導体２１では、一方側の１次転位導体２１は金属基板層４が上側に、他方側の１次転位導体２１は金属基板層４が下側に位置するようになっている。
【００５２】
さらにまた、長手方向に隣接し前後となる２組の各対をなしている１次転位導体２１の端部の上下面、すなわち、端部を形成する高温超電導線２と端部用高温超電導線２２の上下面には、電気的に接続されるよう半田９により接続用高温超電導線２４がそれぞれ固着されて接続部２５が構成され、２組の１次転位導体２１の接続が行われる。そして、２組の１次転位導体２１の下面に固着される接続用高温超電導線２４の各層の積層順は、図１８（ａ）に図１７の断面Ｙでの矢視方向の断面図を示すように、前組の一方側の１次転位導体２１の積層順と同じで、金属基板層４が下側に位置し、上面に固着される接続用高温超電導線２４は、逆に、前組の他方側の１次転位導体２１の積層順と同じで、金属基板層４が上側に位置するようになっている。
【００５３】
なお、接続用高温超電導線２４の各層の積層順は、後組の２つの１次転位導体２１に対し図１８（ｂ）に図１７の断面Ｚでの矢視方向の断面図を示すように、前組の場合とは逆で、下面に固着される接続用高温超電導線２４と他方側の１次転位導体２１の積層順が同じであり、上面に固着される接続用高温超電導線２４と一方側の１次転位導体２１の積層順が同じである。
【００５４】
そして、上述のように構成された高温超電導導体２３では、第１の実施形態と同様に、中間層５が電気絶縁体で構成されているため、酸化物超電導層６に流れる電流は、中間層５を貫通する方向には流れ出し難くい。したがって、上下の接続用高温超電導線２４が固着されて、前後の２組の１次転位導体２１が連接された接続部２５では、酸化物超電導層６に流れる電流は、次のように流れる。
【００５５】
すなわち、前組の１次転位導体２１と接続用高温超電導線２４の接続部分においては、断面Ｙでの断面図の図１８(ａ)に実線矢印で示すように、一方側の１次転位導体２１からは上面に固着された接続用高温超電導線２４の方向に、また他方側の１次転位導体２１からは下面に固着された接続用高温超電導線２４の方向に流れることになる。さらに、後組の１次転位導体２１と接続用高温超電導線２４の接続部分においては、断面Ｚでの断面図の図１８(ｂ)に実線矢印で示すように、上面に固着された接続用高温超電導線２４から他方側の１次転位導体２１の方向に、また下面に固着された接続用高温超電導線２４から一方側の１次転位導体２１の方向に流れることになる。
【００５６】
これにより、１次転位導体２１に流れる輸送電流（ＩＴ）の経路は、接続用高温超電導線３，２４を省略する図１９に実線矢印で示すように、前組の２つの１次転位導体２１における一方側の１次転位導体２１を流れた輸送電流（ＩＴ）は、接続部２５で後組における他方側の１次転位導体２１に流れる経路を変える。同様に、前組における他方側の１次転位導体２１を流れた輸送電流（ＩＴ）は、接続部２５で後組における一方側の１次転位導体２１に流れる経路を変えることになる。なお、各組の１次転位導体２１では、第１の実施例におけると同様に、それらの対をなしている２本の高温超電導導体１の間を、接続部１０で一方から他方へ、あるいは逆に他方から一方へと輸送電流（ＩＴ）は、経路を変えながら流れる。
【００５７】
このように、高温超電導導体２３では、長手方向に連接した複数組の１次転位導体２１を流れる経路を変えながら輸送電流（ＩＴ）は流れることになる。その結果、高温超電導導体２３は、各接続部１０，２５で転位した場合と同様の効果を得ることができることになる。すなわち、前述した第１の実施形態と同様に、高温超電導導体２３は、輸送電流（ＩＴ）の流れる経路が制限され、変動磁界（ｄＢ／ｄｔ）が印加された場合に、１次転位導体２１の電流経路に発生する誘導電界（Ｅ）はキャンセルされることになり、磁化電流（ＩＭ）の発生が抑制される。
【００５８】
また、積層構造が逆の高温超電導線２を並列化して対としたものを複数対長手方向に連接すると共に、対にした高温超電導線２を１次転位導体２１とし、同様に、積層構造が逆の１次転位導体２１を並列化して組としたものを複数組長手方向に連接するようにして高温超電導導体２３を構成しているので、接続部１０，２５は簡単な構成となり、その製作は容易となる。さらに、巻線を行う場合も、立体交差等による厚さの増大もないことから、巻線作業も容易となる。
【００５９】
以上の通り、高温超電導導体２３は、輸送電流（ＩＴ）が流れる経路を接続部１０，２５で転位させた場合と同様に制限されるため、変動磁界（ｄＢ／ｄｔ）が印加された場合に発生する誘導電界（Ｅ）がキャンセルされ、磁化電流（ＩＭ）の発生が抑制される。これにより、通電容量の低減や交流損失の発生が少なく、しかも高温超電導導体２３の製作が容易である。そして、高温超電導線２が狭幅のものであっても、コイル設計等を行う際にコイル形状及び寸法の設計自由度を十分に確保することができ、設計が容易となり、コイル製作時の巻線作業も容易なものとなる。
【００６０】
なお、転位が２次の転位導体を得る場合について上述したが、転位が３次の転位導体を得る場合は、２次の転位導体を用い、これを、上記における１次転位導体２１に置き換えて同様の方法によって構成すればよく、さらに転位を多くした高次（複数次）化する場合には、同様の方法を繰り返していけば得ることができる。
【００６１】
すなわち、第１の実施形態の高温超電導導体１を１次転位導体２１とし、ｐ次（低次）転位導体（ｐ≧１）からより転位を高次化した（ｐ＋１）次（高次）転位導体の高温超電導導体を得る場合、ｐ次（低次）の低次転位導体に、端部での高温超電導線２の各層の積層方向を同方向にし、また端部を同一面にする端部用高温超電導線を電気的に接続する。そして、高温超電導線２の各層の積層方向が同方向となった低次転位導体により、端部での高温超電導線２の各層の積層方向が逆となるようにして並列化を行い並列化した低次転位導体を得る。
【００６２】
さらに、この並列化した低次転位導体に、接続部で連接する他の並列化した低次転位導体を、長手方向に隣接する各低次転位導体の間でも端部での高温超電導線２の各層の積層方向が逆となるよう、また端部間に長手方向の所定間隔を設けるようにして配置する。配置された連接する前後の各並列化した低次転位導体の４つの低次転位導体を接続用高温超電導線で電気的に接続して接続部での連接を行い、（ｐ＋１）次化（高次）した高温超電導導体を得る。これを繰り返すことで、さらに高次の複数次化した高温超電導導体とすることができる。
【００６３】
また、本実施形態の高温超電導導体２３も、前述の第１の実施形態の各変形形態と同目的で同様に、接続部２５を構成したり、並列化した１次転位導体２１をテープ線１７や被覆材１８などにより一体化したりするようにしてもよい。
【００６４】
そして、高温超電導導体２３を捲き回すことにより形成した高温超電導コイル（不図示）は、前述の第１の実施形態と同様に、変動磁界（ｄＢ／ｄｔ）が印加された場合に通電容量の低減や交流損失の発生が少ない高温超電導導体２３を用いて製作しているため、変動磁界（ｄＢ／ｄｔ）を発生させた場合に、通電容量の低減や交流損失の発生が少ない高温超電導コイルとすることができる。
【００６５】
以上の実施形態よれば、高温超電導導体においては、コイル形成に際し、幅が狭い高温超電導線を用いてのコイル内部での転位が可能となり、コイル形状及び寸法の設計自由度を十分に確保することができ、また高温超電導コイルにおいては、コイル設計が容易で、コイル製作時の巻線作業等も容易なものとすることができる。
【符号の説明】
【００６６】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇ，２３…高温超電導導体、２，２ａ，２ｂ…高温超電導線、３，１５，２４…接続用高温超電導線、４…金属基板層、５…中間層、６…酸化物超電導層、７…保護層、８，８ａ…安定化層、９…半田、１０，２５…接続部、１６…段差解消部材、１７…テープ線、１８…被覆材、２１…一次転位導体、２２…端部用高温超電導線、３１，３１ａ…高温超電導コイル、３２，３２ａ…巻線部、３３…ターン間絶縁材、３４…含浸材、３５…離形材
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、酸化物超電導層を設けて形成された高温超電導導体及び高温超電導コイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
高温・高磁場中での臨界電流特性に優れた、例えばＹ（イットリウム）やＧｄ（ガドリニウム）などの希土類元素系の酸化物超電導層を、ハステロイ（Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ；登録商標）等で形成された金属基板上に積層した酸化セリウム等の中間層の上に形成した、第２世代線材と呼ばれる高温超電導線が製造されるようになってきた。それに伴い、この高温超電導線を用いて、例えば、磁気共鳴画像診断装置（ＭＲＩ）や超電導エネルギー貯蔵装置（ＳＭＥＳ）、半導体製造装置などの超電導応用機器に内蔵される超電導コイルを製作することが進められている。
【０００３】
そして、超電導コイルを製作する際には、通電電流値を増やすように設計するため、高温超電導線は、幅が広い金属基板を用いて製造した幅広のものとすることが考えられる。しかし、図２０に示すように、高温超電導線１００を幅広のものとした場合には、励消磁などによって斜線矢印で示す変動磁界（ｄＢ／ｄｔ）を受けると、変動磁界（ｄＢ／ｄｔ）を遮蔽するように、高温超電導線１００内には輸送電流（ＩＴ）とは別に磁化電流（ＩＭ）が発生し、偏流による通電容量の低減及び交流損失の発生が問題となり、その影響は、高温超電導線１００の幅が広くなるほど大きくなる。
【０００４】
こうした問題に対しては、巻線する際に幅が狭く細い複数の高温超電導線を重ね合わせる方法がとられる。ただし、高温超電導線を重ね合わせた場合には、経験磁場の違いによる偏流を発生させないようにするために、重ね合わせた高温超電導線の相対的な位置を変えること、すなわち、転位が必要となる。しかし、テープ状の高温超電導線の相対的な位置をコイル内部で変えることは困難である。
【０００５】
そのため、超電導コイルを複数のユニットコイルを積層し、接続する構成とし、その接続部で高温超電導線の相対的な位置関係を変えることによって転位するようにすることが知られている。
【０００６】
例えば、ダブルパンケーキ型超電導コイルの少なくとも１つのユニットにおける超電導導体の一端において内周側に位置する超電導層の巻数を外周側の巻数よりも多くし、他端において両超電導層の相互位置を転位するよう構成する。あるいは、複数枚の高温超電導テープ材を巻き回したコイルユニットを複数個積層した高温超電導コイルで、各コイルユニット間での高温超電導テープ材の接続を、少なくとも２組のテープ材は、一方のコイルユニットの内側からｎ番目に巻かれた高温超電導テープ材と、他方のコイルユニットの内側からｍ番目（ｎ≠ｍ）に巻かれた高温超電導テープ材とを接続して、高温超電導テープ材の作るループを貫く磁束の和が略０とするよう構成する。あるいはまた、超電導コイルを、２本の超電導テープ線を束ねて巻線した第１のコイルと第２のコイルによるダブルパンケーキ形状とし、第１のコイルと第２のコイルの最内層に位置する２本の超電導テープ線のみを円周方向の任意の一箇所で入れ替えて構成する等である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−３０８３０６号公報
【特許文献２】特開２００２−１８４６１８号公報
【特許文献３】特開２００９−２４６１１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、複数のユニットコイルを積層し、その接続部で高温超電導線を転位しようとした場合には、経験磁場が同じであるユニットコイルの数と、重ね合わせた高温超電導線の数とを同じにする必要があり、これが設計する上での厳しい制約条件となる。例えば、円筒型の超電導コイルおいて、ユニットコイルの接続部のみで高温超電導線を転位しようとすると、磁場分布の対称性からユニットコイルを２つずつ積層した構成としなければならず、重ね合わせる高温超電導線の枚数は２枚にする必要があった。このため、こうした従来方法では、通電容量の低減や交流損失の発生を抑制するために高温超電導線の幅を狭くしようとした場合に、コイル形状及び寸法を自由に設計できないという問題が生じる。
【０００９】
こうした状況に鑑みて本発明はなされたもので、その目的とするところは、幅が狭い高温超電導線を用いた場合でも、コイル形状及び寸法の設計自由度を確保するため、コイル内部での転位が可能となる高温超電導導体と、この高温超電導導体を巻き回して形成した高温超電導コイルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
高温超電導導体の実施形態は、金属基板層、電気絶縁体の中間層及び酸化物超電導層の各層を順に積層してなる所定長のテープ状の高温超電導線を、互いの間に微小間隙を設け幅広面が同一面を形成するよう平行に並べて並列化し、かつ並列化した前記高温超電導線を、長手方向に所定間隔を設けて接続部で複数連接した高温超電導導体であって、前記並列化した高温超電導線は、並列化したうちの少なくとも１本の前記高温超電導線における各層の積層順が他の前記高温超電導線における各層の積層順と逆となっており、前記接続部は、前記並列化した高温超電導線の連接方向に隣接するもの同士の各端部の上下面に、平板状の２枚の接続用高温超電導線をそれぞれ電気的に接続するように固着することによって形成されている。
【００１１】
また、高温超電導コイルの実施形態は、前記高温超電導導体を巻き回し、コイル成形した後に熱硬化性合成樹脂を含浸させて巻線部が形成されている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、コイル設計を行う際にコイル形状及び寸法の設計自由度を十分に確保することができ、設計が容易となり、コイル製作時の巻線作業を容易に実施することができる高温超電導導体を得ることができる。さらには変動磁界（ｄＢ／ｄｔ）を発生させた場合に、通電容量の低減や交流損失の発生が少ない高温超電導コイルを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態における高温超電導導体を示す斜視図である。
【図２】図１に示す高温超電導導体の断面図で、図２（ａ）は断面Ｕにおける矢視方向の断面図であり、図２（ｂ）は断面Ｖにおける矢視方向の断面図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、各々図１に示す高温超電導導体における輸送電流（ＩＴ）の経路を示す斜視図である。
【図４】図１に示す高温超電導導体における変動磁界（ｄＢ／ｄｔ）が印加された場合の誘導電界（Ｅ）の状態を示す斜視図である。
【図５】第１の実施形態における高温超電導コイルを示す斜視図である。
【図６】図５に示す高温超電導コイルにおけＡ部の部分断面図である。
【図７】第１の実施形態における高温超電導導体の第１の変形態を示す部分斜視図である。
【図８】第１の実施形態における高温超電導導体の第２の変形態を示す部分斜視図である。
【図９】第１の実施形態における高温超電導導体の第３の変形態を示す部分斜視図である。
【図１０】第１の実施形態における高温超電導導体の第４の変形態を示す部分斜視図である。
【図１１】第１の実施形態における高温超電導導体の第５の変形態を示す部分斜視図である。
【図１２】第１の実施形態における高温超電導導体の第６の変形態を示す部分斜視図である。
【図１３】第１の実施形態における高温超電導コイルの第１の変形態を示す高温超電導導体の斜視図で、図１３（ａ）は高温超電導導体における磁場（Ｂ）と磁束（φ）を説明する図であり、図１３（ｂ）は高温超電導導体における誘導電界（Ｅ）を示す図である。
【図１４】第１の実施形態における高温超電導コイルの第２の変形態におけＡ部の部分断面図である。
【図１５】第２の実施形態における高温超電導導体の要部を示す斜視図である。
【図１６】図１５に示す高温超電導導体の要部の断面図で、図１６（ａ）は断面Ｗにおける矢視方向の断面図であり、図１６（ｂ）は断面Ｘにおける矢視方向の断面図である。
【図１７】第２の実施形態における高温超電導導体を示す斜視図である。
【図１８】図１７に示す高温超電導導体の断面図で、図１８（ａ）は断面Ｙにおける矢視方向の断面図であり、図１８（ｂ）は断面Ｚにおける矢視方向の断面図である。
【図１９】（ａ）および（ｂ）は、各々図１７に示す高温超電導導体における輸送電流（ＩＴ）の経路を示す斜視図である。
【図２０】従来の技術を説明するための高温超電導線の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（第１の実施形態）
第１の実施形態を図１乃至図６により説明する。また、本実施形態における高温超電導導体の第１の変形形態を図７により、第２の変形形態を図８により、第３の変形形態を図９により、第４の変形形態を図１０により、第５の変形形態を図１１により、第６の変形形態を図１２によりそれぞれ説明する。また、本実施形態における高温超電導コイルの第１の変形形態を図１３により、第２の変形形態を図１４によりそれぞれ説明する。
【００１５】
先ず図１乃至図４に示すように、高温超電導導体１は、２本の対をなす所定長のテープ状高温超電導線２と、複数の対をなす高温超電導線２を長手方向に連接するための幅広面（テープ面）の幅が高温超電導線２の幅の略２倍に形成された方形平板状接続用高温超電導線３とによって構成されている。高温超電導線２と接続用高温超電導線３は、図２に示すように、テープ状の金属基板層４の上にそれぞれ等幅に形成された中間層５、酸化物超電導層６、保護層７を順に積層した多層構造となっている。
【００１６】
金属基板層４は、例えば、ニッケル基合金のハステロイ（Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ；登録商標）やステンレス鋼などで形成されており、この金属基板層４の上に積層された中間層５は、例えば、酸化セリウムや酸化マグネシウムなどの電気絶縁体の単層もしくは複数層構成となっている。また、中間層５の上に積層された酸化物超電導層６は、例えば、Ｙ（イットリウム）やＧｄ（ガドリニウム）といった希土類（Ｒｅ）元素が含まれるＲｅ１２３系などの厚さが、例えば数μｍと非常に薄い酸化物層となっている。
【００１７】
さらに、酸化物超電導層６の上に積層された保護層７は、例えば、Ａｕ（金）やＡｇ（銀）などで形成されている。そして、積層された金属基板層４から保護層７までの全層には、例えば、Ｃｕ（銅）等で形成された安定化層８が被覆されている。なお、安定化層８については、金属テープを半田付けすることにより被覆するものでもよく、また多層構造をなしている全層を被覆せず、片方の幅広面のみを覆うようにしてもよい。
【００１８】
また、高温超電導導体１を構成する対をなしている２本のテープ状高温超電導線２は、間に微小間隙を設けるようにして、それぞれの幅広面が表裏面（上下面）となるようにして平行に並べられて並列化されており、さらに並列化された２本の高温超電導線２は、各層の積層順が上下逆になっていて、例えば一方の高温超電導線２は金属基板層４が上側に、他方の高温超電導線２は金属基板層４が下側に位置するようになっている。さらにまた、連接した際の前対である２本の高温超電導線２に、所定間隔を設けて長手方向に連接される次の対である後対の２本のテープ状高温超電導線２では、一方の高温超電導線２は金属基板層４が下側に、他方の高温超電導線２は金属基板層４が上側に位置するようになっており、所定間隔を設けて長手方向に隣接する前対、後対の各対応する高温超電導線２の間でも各層の積層順が上下逆となっている。
【００１９】
また、前対、後対の２対の高温超電導線２を長手方向前後に接続する接続用高温超電導線３は、隣接する前対、後対の４本の高温超電導線２の端部上下面に、半田９により電気的に接続されるようにそれぞれ固着され、４本の高温超電導線２を２枚の接続用高温超電導線３により挟んだ接続部１０が構成されて、前対、後対の４本の高温超電導線２の接続が行われる。そして、２対の高温超電導線２の下面に固着される接続用高温超電導線３の各層の積層順は、図２(ａ)に図1の断面Ｕでの矢視方向の断面図を示すように、前対の一方の高温超電導線２の積層順と同じで、金属基板層４が下側に位置し、上面に固着される接続用高温超電導線３は、逆に、前対の他方の高温超電導線２の積層順と同じで、金属基板層４が上側に位置するようになっている。
【００２０】
なお、接続用高温超電導線３の各層の積層順は、後対の２本の高温超電導線２に対し図２(ｂ)に図1の断面Ｖでの矢視方向の断面図を示すように前対の場合とは逆で、下面に固着される接続用高温超電導線３と他方の高温超電導線２の積層順が同じであり、上面に固着される接続用高温超電導線３と一方の高温超電導線２の積層順が同じである。
【００２１】
そして、上述のように構成された高温超電導導体１では、中間層５が電気絶縁体で構成されているため、酸化物超電導層６に流れる電流は、中間層５を貫通する方向には流れ出し難くい。したがって、上下の接続用高温超電導線３が固着されて２対の高温超電導線２が連接された接続部１０では、酸化物超電導層６に流れる電流は、次のように流れる。
【００２２】
すなわち、前対の高温超電導線２と接続用高温超電導線３の接続部分においては、断面Ｕでの断面図である図２(ａ)に実線矢印で示すように、一方の高温超電導線２からは上面に固着された接続用高温超電導線３の方向に、また他方の高温超電導線２からは下面に固着された接続用高温超電導線３の方向に流れることになる。さらに、後対の高温超電導線２と接続用高温超電導線３の接続部分においては、断面Ｖでの断面図である図２(ｂ)に実線矢印で示すように、上面に固着された接続用高温超電導線３から他方の高温超電導線２の方向に、また下面に固着された接続用高温超電導線３から一方の高温超電導線２の方向に流れることになる。
【００２３】
これにより、高温超電導導体１に流れる輸送電流（ＩＴ）の経路は、接続用高温超電導線３を省略する図３に実線矢印で示すように、前対の高温超電導線２の上流対の他方の高温超電導線２を流れた輸送電流（ＩＴ）は、接続部１０で前対の高温超電導線２の一方の高温超電導線２に流れる経路を変え、さらに、次の後対の高温超電導線２の他方の高温超電導線２に接続部１０で流れる経路を変える。同様に、前対の高温超電導線２の上流である更に前の対の一方の高温超電導線２を流れた輸送電流（ＩＴ）は、接続部１０で前対の高温超電導線２の他方の高温超電導線２に流れる経路を変え、さらに、次の後対の高温超電導線２の一方の高温超電導線２に接続部１０で流れる経路を変える。
【００２４】
このように、高温超電導導体１では、長手方向に連接した複数対の高温超電導線２を流れる経路を接続部１０で変えながら輸送電流（ＩＴ）は流れることになる。その結果、高温超電導導体１は、各接続部１０で転位した場合と同様の効果を得ることができることになる。すなわち、高温超電導導体１は、輸送電流（ＩＴ）の流れる経路が制限されることから、変動磁界（ｄＢ／ｄｔ）が印加された場合に発生する誘導電界（Ｅ）は、図４に実線矢印、点線矢印で示すように、キャンセルされることになり、磁化電流（ＩＭ）の発生が抑制される。なお、図４では、並列化した対をなす高温超電導線２をそれぞれ実線、点線で示している。
【００２５】
また、積層構造が逆の高温超電導線２同士を並列化して長手方向に接続用高温超電導線３を用いて複数対連接するようにして高温超電導導体１を構成しているので、接続部１０は簡単な構成となり、その製作は容易となる。さらに、巻線を行う場合も、立体交差等による厚さの増大もないことから、巻線作業も容易となる。
【００２６】
以上の通り、高温超電導導体１は、輸送電流（ＩＴ）が流れる経路を接続部１０で転位させた場合と同様に制限されるため、変動磁界（ｄＢ／ｄｔ）が印加された場合に発生する誘導電界（Ｅ）がキャンセルされ、磁化電流（ＩＭ）の発生が抑制される。これにより、通電容量の低減や交流損失の発生が少なく、しかも高温超電導導体１の製作が容易なものとなる。そして、高温超電導線２が狭幅のものであっても、コイル設計等を行う際にコイル形状及び寸法の設計自由度を十分に確保することができ、設計が容易となり、コイル製作時の巻線作業も容易なものとなる。
【００２７】
次に上述の高温超電導導体１を用いた高温超電導コイルを説明する。図５及び図６において、３１は高温超電導コイルであり、この高温超電導コイル３１の巻線部３２は、転位が施された高温超電導導体１の全周囲にターン間絶縁材３３を被覆し、その後に、例えば同心円状に高温超電導導体１を巻き重ね、所謂、シングルパンケーキ形状の所定形状となるよう巻き回し、コイル成形を行った後、さらに、例えば熱硬化性合成樹脂のエポキシ樹脂等の含浸材３４の含浸がなされて形成されている。
【００２８】
そして、高温超電導コイル３１に電流を流した際には、図５中に実線矢印で示すように巻線部３２に磁場(Ｂ)が発生する。発生した磁場(Ｂ)は、その方向を矢印方向、強さの程度を実線の太さで示すような分布を有するものとなる。なお、高温超電導コイル３１は、巻線部３２に図示しない端子等が設けられており、端子等を介して取り付けるようにすることによって、例えば、磁気共鳴画像診断装置（ＭＲＩ）や超電導エネルギー貯蔵装置（ＳＭＥＳ）、単結晶引き上げ装置などの超電導応用機器に用いられる。
【００２９】
このように、上述の１次転位がなされた高温超電導導体１を巻き回して高温超電導コイル３１を形成しているため、高温超電導コイル３１に変動磁場を発生させた場合においても、通電容量の低減や交流損失の発生が少なくなる。すなわち、本実施形態の高温超電導コイル３１は、変動磁界（ｄＢ／ｄｔ）が印加された場合に通電容量の低減や交流損失の発生が少ない高温超電導導体１を用いて製作しているため、変動磁界（ｄＢ／ｄｔ）を発生させた場合に、通電容量の低減や交流損失の発生が少ない高温超電導コイル３１とすることができる。
【００３０】
なお、上記の本実施形態の高温超電導導体１では、高温超電導導体１の接続用高温超電導線３を方形平板状とし、高温超電導線２の上下面を同位置で挟むように固着したが、例えば図７乃至図９に示す高温超電導導体の第１乃至第３の変形形態のようにしてもよい。
【００３１】
すなわち、図７に示す第１の変形形態の高温超電導導体１ａは、接続用高温超電導線１５は、並列化した対の高温超電導線２と同幅の六角形状の平板で、高温超電導導体１の長手方向の対向する頂点の左右辺が、長手方向に対して９０度未満の所定の角度θとなっている長手方向に対し左右対称の形状となっている。一般に、テープ線はその厚みが増すほど曲げるために必要な力が増え、コイル等の巻線をする際に曲げ難くなり、また厚さが急激に変化する接続部１０と接続部１０以外の境界部分には、巻線等の際に応力が集中して酸化物超電導層６に機械的ダメージを与えて超電導特性を劣化させてしまう虞がある。
【００３２】
しかし、接続用高温超電導線１５を六角形状、あるいは例示しないが長手方向に対し左右対称の多角形状、長円形状などとして長手方向に幅寸法を先端方向に向けて漸減させる等変えることにより、曲げ難さが急激に変化せず、境界部分に応力が集中し難くなる。
【００３３】
図８に示す第２の変形形態の高温超電導導体１ｂは、接続部１０の方形の接続用高温超電導線３の長手方向端部に段差解消部材１６を設けた構成としている。段差解消部材１６は、例えば銅やステンレス鋼などの金属や、ポリイミド樹脂のカプトン（Ｋａｐｔｏｎ；登録商標）やメタ系アラミド樹脂のノーメックス（Ｎｏｍｅｘ；登録商標）などでなる方形薄板で、その厚さを長手方向に接続用高温超電導線３と同じ厚さから漸減するように形成されている。こうした形状を有するため、第１の変形形態と同様に、接続部１０と接続部１０以外の境界部分で曲げ難さが急激に変化せず、境界部分に応力が集中し難くなる。なお、段差解消部材１６の厚さの変化は段階的に変化するものであっても、また方形状に限らず二等辺三角形状であってもよい。
【００３４】
さらに、図９に示す第３の変形形態の高温超電導導体１ｃは、方形平板状の接続用高温超電導線３で、高温超電導線２の上下面を同位置で挟まずに、上面側と下面側とで長手方向に端部位置を異なるようにずらして挟むようにする。これにより、第１の変形形態と同様に、接続部１０と接続部１０以外の境界部分で曲げ難さが急激に変化しなくなり、境界部分に応力が集中し難くなる。図示しないが上面側と下面側とに設ける接続用高温超電導線の長手方向の寸法を異なるものとしてもよい。
【００３５】
また、上記の本実施形態の高温超電導導体１では、高温超電導導体１の対をなす２本の高温超電導線２は、その端部に接続用高温超電導線３を固着して並列化した形態となっているが、例えば図１０乃至図１２に示す高温超電導導体の第４乃至第６の変形形態のようにしてもよい。
【００３６】
すなわち、図１０に示す第４の変形形態の高温超電導導体１ｄでは、２本の高温超電導線２は、間に微小間隙を設け、それぞれの幅広面が表裏面となるようにし平行に並べられた状態で、例えば銅やステンレス鋼などの可撓性を有する金属製形状維持部材のテープ線１７が上下面に半田付け等により固着されることにより、あるいは図示しないがテープ線１７を平行に並べられた２本の高温超電導線２の周囲に巻きつけることによって一体化されている。
【００３７】
このようにすることで、並列化した高温超電導線２の形状が維持でき、巻線作業等する際の取り扱いが容易となり、一体化されていない場合に、取り扱う際に生じる２本の高温超電導線２の間隔が離れるなどして接続用高温超電導線３を用いて一体化されている接続部１０の境界部分に応力が集中し、酸化物超電導層６に機械的ダメージを与えて超電導特性を劣化させてしまう虞があるのが、接続部１０以外の２本の高温超電導線２を一体化することで防止でき、超電導特性の劣化の虞がなくなる。なお、形状維持部材のテープ線１７を、例えばポリイミド樹脂のカプトン（Ｋａｐｔｏｎ；登録商標）やメタ系アラミド樹脂のノーメックス（Ｎｏｍｅｘ；登録商標）などの絶縁材料で形成して２本の高温超電導線２の周囲に巻きつけ一体化するようにすれば、形状の維持と共にコイル製作の際のターン間絶縁とすることができる。
【００３８】
また、図１１に示す第５の変形形態の高温超電導導体１ｅでは、平行に並べられた２本の高温超電導線２の全周囲を、微小間隙を設けた両線間を含めて、例えばポリイミド樹脂のカプトン（Ｋａｐｔｏｎ；登録商標）やホルマール樹脂などの絶縁材料で形成した可撓性を有する形状維持部材の被覆材１８で被覆して一体化されている。このようにすることで、並列化した高温超電導線２の形状が維持でき、巻線作業等する際の取り扱いが容易となり、超電導特性を劣化させる虞がなくなる。そして、被覆材１８をコイル製作の際のターン間絶縁とすることができる。
【００３９】
さらに、図１２に示す第６の変形形態の高温超電導導体１ｆは、平行に並べられた安定化層８を個々に有さず、他の積層構造を前述の高温超電導線２と同じくする２本の高温超電導線２ａの全周囲に、形状維持部材を兼ねるよう安定化層８ａを、例えば銅めっき等を覆うように施して一体化した、安定化層８ａを金属保護層とした構成となっている。このようにすることで、並列化した高温超電導線２ａの形状が維持でき、巻線作業等する際の取り扱いが容易となり、超電導特性を劣化させる虞がなくなる。
【００４０】
さらにまた、上記の本実施形態における高温超電導コイル３１の高温超電導導体１を、例えば図１３に示す高温超電導コイルの第１の変形形態のようにしてもよい。
【００４１】
図５に示すように、高温超電導コイル３１が発生する磁場（Ｂ）の強度と方向はコイル内部に分布しているため、高温超電導導体１に印加される磁場（Ｂ）も、高温超電導導体１の長手方向に分布することになる。このことから、図１３において、本変形形態の高温超電導コイルに用いられる高温超電導導体１ｇは、転位間隔で面積積分した磁束（φ）が等しくなるように、印加される磁場（Ｂ）の分布に合わせて転位の位置、すなわち長手方向に連接した複数対の高温超電導線２ｂを接続用高温超電導線３で接続する位置（接続部１０の間隔）が決定されている。なお、高温超電導線２ｂは、前述の高温超電導線２と同じ積層構成を有するものとなっている。
【００４２】
このように高温超電導コイルの高温超電導導体１ｇが形成されているので、適正に誘導電界（Ｅ）のキャンセルを行うことができ、高温超電導コイルに変動磁界（ｄＢ／ｄｔ）を発生させた場合においても、通電容量の低減や交流損失の発生が少なくなる。すなわち、本変形形態によれば、上述のような誘導電界（Ｅ）のキャンセルが適正になされるよう転位の位置を決定した高温超電導導体１ｇを用いて高温超電導コイルを製作することで、変動磁界（ｄＢ／ｄｔ）を発生させた場合に、通電容量の低減や交流損失の発生が少ない高温超電導コイルとすることができる。なお、図１３では、高温超電導導体１ｇの並列化した対をなす高温超電導線２をそれぞれ実線、点線で示し、実線で示す片方だけについて図示したが、点線で示す他方も同様となっている。
【００４３】
さらに、上記の本実施形態における高温超電導コイル３１を、例えば図１４に示す高温超電導コイルの第２の変形形態のようにしてもよい。
【００４４】
すなわち、図１４において、高温超電導コイル３１ａの巻線部３２ａは、ターン間絶縁材３３を被覆した高温超電導導体１が、片方の幅広面の外表面に等幅に形成された離形材３５を設け離形処理するようにして巻き回され、所定形状にコイル成形された後、含浸材３４の含浸がなされて形成されている。離形材３５は、例えば、フッ素系樹脂、パラフィン、各種グリース、シリコーンオイル等で形成されている。
【００４５】
これにより、高温超電導コイル３１ａを冷却する際に、高温超電導導体１の高温超電導線２に働く力が緩和され、超電導特性の劣化を抑制することができる。すなわち、高温超電導導体１に用いる高温超電導線２は、厚さ（テープ厚）方向の非常に弱い引張り力でも機械的なダメージを受けて超電導特性が劣化する。一方、コイル製作で用いられる含浸材３４、例えばエポキシ樹脂は、高温超電導コイル３１ａに用いられる他の部材の材質と比べて熱収縮率が大きいため、特に高温超電導コイル３１ａを冷却する際に高温超電導線２の厚さ（テープ厚）方向に引張り力が生じる。このため、高温超電導導体１の高温超電導線２の厚さ方向の面である幅広面の片方の外表面と含浸材３４との間に離形材３５を介在させる離形処理をすることで、作用する引張り力が緩和されることになって、超電導特性の劣化が抑制される。その結果、高温超電導コイル３１ａの冷却時等に生じる高温超電導導体１における超電導特性劣化の虞を少なくすることができる。
【００４６】
（第２の実施形態）
次に第２の実施形態を図１５乃至図１９により説明する。なお、本実施形態は、第１の実施形態の高温超電導導体１を１次転位導体として高次（２次）の転位導体である高温超電導導体を構成したものであるため、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、第１の実施形態と異なる本発明の実施形態の構成について説明する。
【００４７】
先ず図１５及び図１６により説明する。符号２１は１次転位導体であり、この１次転位導体２１は第１の実施形態の高温超電導導体１と同様に構成されている。そして、１次転位導体２１の長手方向端部、すなわち、所定長の対をなしている２本の高温超電導線２の長手方向端部には、１本の高温超電導線２の端部上面に端部用高温超電導線２２が半田９により固着されている。端部用高温超電導線２２は、高温超電導線２の厚さと同寸法の段差が形成された略Ｚ形状に曲折されたもので、高温超電導線２と等幅に形成されており、高温超電導線２と同様に、金属基板層４の上に中間層５、酸化物超電導層６、保護層７を順に積層した多層構造となっていて、積層された全層を覆うように安定化層８が被覆されている。なお、長手方向前後となる前後対の各高温超電導線２間の接続は、接続用高温超電導線３により行われている。
【００４８】
また、１次転位導体２１の対をなしている２本の高温超電導線２は、間に微小間隙を設け、幅広面が表裏面となるようにして平行に並べられて並列化されている。そして、図１６(ａ)に図１５の断面Ｗでの矢視方向の断面図を示すように、並列化された２本の高温超電導線２は、各層の積層順が上下逆になっていて、一方の高温超電導線２は金属基板層４が上側に、他方の高温超電導線２は金属基板層４が下側に位置するようになっている。また、他方の高温超電導線２の端部上面に固着された端部用高温超電導線２２の各層の積層順は、金属基板層４が上側に位置するようになっている。さらに、図１６(ｂ)に図１５の断面Ｘでの矢視方向の断面図を示すように、最先端部では、一方の高温超電導線２と端部用高温超電導線２２とは各層の積層順が同じで、並列した状態となっている。
【００４９】
次に図１７乃至図１９により説明する。２３は高温超電導導体であり、この高温超電導導体２３は、上記のように構成された１次転位導体２１を用いて２次の転位を施すようにして形成されている。この高温超電導導体２３では、１次転位導体２１が、上述した第１の実施形態の高温超電導導体１における高温超電導線２に対応するものとして考えることができ、下記するように、同様な形をなすように接続がなされている。
【００５０】
高温超電導導体２３は、対をなしている２本の高温超電導線２によりそれぞれが形成されて組み合わされた２つの１次転位導体２１と、組み合わされた１次転位導体２１を複数組、長手方向に連接する幅広面（テープ面）の幅が１次転位導体２１の幅の略２倍（高温超電導線２の幅の略４倍）に形成された方形平板状の接続用高温超電導線２４とによって構成されている。この接続用高温超電導線２４は、図１６に示すように高温超電導線２、端部用高温超電導線２２と同様、テープ状の金属基板層４の上にそれぞれ等幅に形成された中間層５、酸化物超電導層６、保護層７を順に積層した多層構造となっている。
【００５１】
また、高温超電導導体２３を構成する組み合わされた２つの１次転位導体２１は、間に微小間隙を設けるようにして、それぞれの幅広面が表裏面（上下面）となるようにして平行に並べられて並列化され、並列化された２つの１次転位導体２１は、端部用高温超電導線２２が固着されている端部での各層の積層順が上下逆になっていて、連接方向の前の組である前組における一方側の１次転位導体２１は金属基板層４が下側に、他方側の１次転位導体２１は金属基板層４が上側に位置するようになっている。さらに、前組の１次転位導体２１に、所定間隔を設けて長手方向に連接される次の組（後の組）である後組の２つの１次転位導体２１では、一方側の１次転位導体２１は金属基板層４が上側に、他方側の１次転位導体２１は金属基板層４が下側に位置するようになっている。
【００５２】
さらにまた、長手方向に隣接し前後となる２組の各対をなしている１次転位導体２１の端部の上下面、すなわち、端部を形成する高温超電導線２と端部用高温超電導線２２の上下面には、電気的に接続されるよう半田９により接続用高温超電導線２４がそれぞれ固着されて接続部２５が構成され、２組の１次転位導体２１の接続が行われる。そして、２組の１次転位導体２１の下面に固着される接続用高温超電導線２４の各層の積層順は、図１８（ａ）に図１７の断面Ｙでの矢視方向の断面図を示すように、前組の一方側の１次転位導体２１の積層順と同じで、金属基板層４が下側に位置し、上面に固着される接続用高温超電導線２４は、逆に、前組の他方側の１次転位導体２１の積層順と同じで、金属基板層４が上側に位置するようになっている。
【００５３】
なお、接続用高温超電導線２４の各層の積層順は、後組の２つの１次転位導体２１に対し図１８（ｂ）に図１７の断面Ｚでの矢視方向の断面図を示すように、前組の場合とは逆で、下面に固着される接続用高温超電導線２４と他方側の１次転位導体２１の積層順が同じであり、上面に固着される接続用高温超電導線２４と一方側の１次転位導体２１の積層順が同じである。
【００５４】
そして、上述のように構成された高温超電導導体２３では、第１の実施形態と同様に、中間層５が電気絶縁体で構成されているため、酸化物超電導層６に流れる電流は、中間層５を貫通する方向には流れ出し難くい。したがって、上下の接続用高温超電導線２４が固着されて、前後の２組の１次転位導体２１が連接された接続部２５では、酸化物超電導層６に流れる電流は、次のように流れる。
【００５５】
すなわち、前組の１次転位導体２１と接続用高温超電導線２４の接続部分においては、断面Ｙでの断面図の図１８(ａ)に実線矢印で示すように、一方側の１次転位導体２１からは上面に固着された接続用高温超電導線２４の方向に、また他方側の１次転位導体２１からは下面に固着された接続用高温超電導線２４の方向に流れることになる。さらに、後組の１次転位導体２１と接続用高温超電導線２４の接続部分においては、断面Ｚでの断面図の図１８(ｂ)に実線矢印で示すように、上面に固着された接続用高温超電導線２４から他方側の１次転位導体２１の方向に、また下面に固着された接続用高温超電導線２４から一方側の１次転位導体２１の方向に流れることになる。
【００５６】
これにより、１次転位導体２１に流れる輸送電流（ＩＴ）の経路は、接続用高温超電導線３，２４を省略する図１９に実線矢印で示すように、前組の２つの１次転位導体２１における一方側の１次転位導体２１を流れた輸送電流（ＩＴ）は、接続部２５で後組における他方側の１次転位導体２１に流れる経路を変える。同様に、前組における他方側の１次転位導体２１を流れた輸送電流（ＩＴ）は、接続部２５で後組における一方側の１次転位導体２１に流れる経路を変えることになる。なお、各組の１次転位導体２１では、第１の実施例におけると同様に、それらの対をなしている２本の高温超電導導体１の間を、接続部１０で一方から他方へ、あるいは逆に他方から一方へと輸送電流（ＩＴ）は、経路を変えながら流れる。
【００５７】
このように、高温超電導導体２３では、長手方向に連接した複数組の１次転位導体２１を流れる経路を変えながら輸送電流（ＩＴ）は流れることになる。その結果、高温超電導導体２３は、各接続部１０，２５で転位した場合と同様の効果を得ることができることになる。すなわち、前述した第１の実施形態と同様に、高温超電導導体２３は、輸送電流（ＩＴ）の流れる経路が制限され、変動磁界（ｄＢ／ｄｔ）が印加された場合に、１次転位導体２１の電流経路に発生する誘導電界（Ｅ）はキャンセルされることになり、磁化電流（ＩＭ）の発生が抑制される。
【００５８】
また、積層構造が逆の高温超電導線２を並列化して対としたものを複数対長手方向に連接すると共に、対にした高温超電導線２を１次転位導体２１とし、同様に、積層構造が逆の１次転位導体２１を並列化して組としたものを複数組長手方向に連接するようにして高温超電導導体２３を構成しているので、接続部１０，２５は簡単な構成となり、その製作は容易となる。さらに、巻線を行う場合も、立体交差等による厚さの増大もないことから、巻線作業も容易となる。
【００５９】
以上の通り、高温超電導導体２３は、輸送電流（ＩＴ）が流れる経路を接続部１０，２５で転位させた場合と同様に制限されるため、変動磁界（ｄＢ／ｄｔ）が印加された場合に発生する誘導電界（Ｅ）がキャンセルされ、磁化電流（ＩＭ）の発生が抑制される。これにより、通電容量の低減や交流損失の発生が少なく、しかも高温超電導導体２３の製作が容易である。そして、高温超電導線２が狭幅のものであっても、コイル設計等を行う際にコイル形状及び寸法の設計自由度を十分に確保することができ、設計が容易となり、コイル製作時の巻線作業も容易なものとなる。
【００６０】
なお、転位が２次の転位導体を得る場合について上述したが、転位が３次の転位導体を得る場合は、２次の転位導体を用い、これを、上記における１次転位導体２１に置き換えて同様の方法によって構成すればよく、さらに転位を多くした高次（複数次）化する場合には、同様の方法を繰り返していけば得ることができる。
【００６１】
すなわち、第１の実施形態の高温超電導導体１を１次転位導体２１とし、ｐ次（低次）転位導体（ｐ≧１）からより転位を高次化した（ｐ＋１）次（高次）転位導体の高温超電導導体を得る場合、ｐ次（低次）の低次転位導体に、端部での高温超電導線２の各層の積層方向を同方向にし、また端部を同一面にする端部用高温超電導線を電気的に接続する。そして、高温超電導線２の各層の積層方向が同方向となった低次転位導体により、端部での高温超電導線２の各層の積層方向が逆となるようにして並列化を行い並列化した低次転位導体を得る。
【００６２】
さらに、この並列化した低次転位導体に、接続部で連接する他の並列化した低次転位導体を、長手方向に隣接する各低次転位導体の間でも端部での高温超電導線２の各層の積層方向が逆となるよう、また端部間に長手方向の所定間隔を設けるようにして配置する。配置された連接する前後の各並列化した低次転位導体の４つの低次転位導体を接続用高温超電導線で電気的に接続して接続部での連接を行い、（ｐ＋１）次化（高次）した高温超電導導体を得る。これを繰り返すことで、さらに高次の複数次化した高温超電導導体とすることができる。
【００６３】
また、本実施形態の高温超電導導体２３も、前述の第１の実施形態の各変形形態と同目的で同様に、接続部２５を構成したり、並列化した１次転位導体２１をテープ線１７や被覆材１８などにより一体化したりするようにしてもよい。
【００６４】
そして、高温超電導導体２３を捲き回すことにより形成した高温超電導コイル（不図示）は、前述の第１の実施形態と同様に、変動磁界（ｄＢ／ｄｔ）が印加された場合に通電容量の低減や交流損失の発生が少ない高温超電導導体２３を用いて製作しているため、変動磁界（ｄＢ／ｄｔ）を発生させた場合に、通電容量の低減や交流損失の発生が少ない高温超電導コイルとすることができる。
【００６５】
以上の実施形態よれば、高温超電導導体においては、コイル形成に際し、幅が狭い高温超電導線を用いてのコイル内部での転位が可能となり、コイル形状及び寸法の設計自由度を十分に確保することができ、また高温超電導コイルにおいては、コイル設計が容易で、コイル製作時の巻線作業等も容易なものとすることができる。
【符号の説明】
【００６６】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇ，２３…高温超電導導体、２，２ａ，２ｂ…高温超電導線、３，１５，２４…接続用高温超電導線、４…金属基板層、５…中間層、６…酸化物超電導層、７…保護層、８，８ａ…安定化層、９…半田、１０，２５…接続部、１６…段差解消部材、１７…テープ線、１８…被覆材、２１…一次転位導体、２２…端部用高温超電導線、３１，３１ａ…高温超電導コイル、３２，３２ａ…巻線部、３３…ターン間絶縁材、３４…含浸材、３５…離形材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属基板層、電気絶縁体の中間層及び酸化物超電導層の各層を順に積層してなる所定長のテープ状の高温超電導線を、互いの間に微小間隙を設け幅広面が同一面を形成するよう平行に並べて並列化し、かつ並列化した前記高温超電導線を、長手方向に所定間隔を設けて接続部で複数連接した高温超電導導体であって、
前記並列化した高温超電導線は、並列化したうちの少なくとも１本の前記高温超電導線における各層の積層順が他の前記高温超電導線における各層の積層順と逆となっており、 前記接続部は、前記並列化した高温超電導線の連接方向に隣接するもの同士の各端部の上下面に、平板状の２枚の接続用高温超電導線をそれぞれ電気的に接続するように固着することによって形成されていることを特徴とする高温超電導導体。
【請求項２】
前記並列化した高温超電導線は、２本の前記高温超電導線でなり、且つ前記接続部で所定間隔を設けて隣接する２つの前記並列化した高温超電導線は、長手方向に隣接する各対応の前記高温超電導線との間とも各層の積層順が逆となっていると共に、前記接続部での２つの前記並列化した高温超電導線の４本の前記高温超電導線の電気的接続が、前記接続用高温超電導線によりなされていることを特徴とする請求項１記載の高温超電導導体。
【請求項３】
請求項２記載の高温超電導導体を１次転位導体とし、低次転位導体を用いて転位を複数次化した高次転位導体の高温超電導導体であって、
前記低次転位導体の端部で高温超電導線の各層の積層方向が同じ向きになるように、端部用高温超電導線が電気的に接続されていると共に、前記高温超電導線各層の積層方向が同じ向きに揃えられた前記低次転位導体が、端部での前記高温超電導線各層の積層方向が逆になるように並列化されており、かつ並列化された前記低次転位導体と、接続部で長手方向に所定間隔を設けて連接される並列化された前記低次転位導体とが、４つの低次単位導体の長手方向に隣り合うもの同士の端部の前記高温超電導線各層の積層方向が逆になるようにして電気的に接続がなされていることを特徴とする高温超電導導体。
【請求項４】
前記接続用高温超電導線の長手方向の端部の形状が、長手方向に対して幅寸法を先端方向に向けて漸減させるものであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の高温超電導導体。
【請求項５】
前記接続用高温超電導線の長手方向の端部に段差解消部材を配置したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の高温超電導導体。
【請求項６】
前記接続用高温超電導線の長手方向の端部の位置が、前記高温超電導導体の上下面の両側で異なることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の高温超電導導体。
【請求項７】
可撓性があるテープ線を固着もしくは巻きつけたことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の高温超電導導体。
【請求項８】
可撓性がある被覆材で被覆したことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の高温超電導導体。
【請求項９】
前記並列化した高温超電導線が、金属保護層により一体化されたことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の高温超電導導体。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の高温超電導導体を巻き回し、コイル成形した後に熱硬化性合成樹脂を含浸させて巻線部が形成されていることを特徴とする高温超電導コイル。
【請求項１１】
接続用高温超電導線で高温超電導線を接続する接続部の長手方向の位置が、コイル内部で前記高温超電導導体が経験する磁束をキャンセルするように決められていることを特徴とする請求項１０記載の高温超電導コイル。
【請求項１２】
前記高温超電導導体の少なくとも表面の一部に離形処理が施されていることを特徴とする請求項１０記載の高温超電導コイル。
【請求項１】
金属基板層、電気絶縁体の中間層及び酸化物超電導層の各層を順に積層してなる所定長のテープ状の高温超電導線を、互いの間に微小間隙を設け幅広面が同一面を形成するよう平行に並べて並列化し、かつ並列化した前記高温超電導線を、長手方向に所定間隔を設けて接続部で複数連接した高温超電導導体であって、
前記並列化した高温超電導線は、並列化したうちの少なくとも１本の前記高温超電導線における各層の積層順が他の前記高温超電導線における各層の積層順と逆となっており、 前記接続部は、前記並列化した高温超電導線の連接方向に隣接するもの同士の各端部の上下面に、平板状の２枚の接続用高温超電導線をそれぞれ電気的に接続するように固着することによって形成されていることを特徴とする高温超電導導体。
【請求項２】
前記並列化した高温超電導線は、２本の前記高温超電導線でなり、且つ前記接続部で所定間隔を設けて隣接する２つの前記並列化した高温超電導線は、長手方向に隣接する各対応の前記高温超電導線との間とも各層の積層順が逆となっていると共に、前記接続部での２つの前記並列化した高温超電導線の４本の前記高温超電導線の電気的接続が、前記接続用高温超電導線によりなされていることを特徴とする請求項１記載の高温超電導導体。
【請求項３】
請求項２記載の高温超電導導体を１次転位導体とし、低次転位導体を用いて転位を複数次化した高次転位導体の高温超電導導体であって、
前記低次転位導体の端部で高温超電導線の各層の積層方向が同じ向きになるように、端部用高温超電導線が電気的に接続されていると共に、前記高温超電導線各層の積層方向が同じ向きに揃えられた前記低次転位導体が、端部での前記高温超電導線各層の積層方向が逆になるように並列化されており、かつ並列化された前記低次転位導体と、接続部で長手方向に所定間隔を設けて連接される並列化された前記低次転位導体とが、４つの低次単位導体の長手方向に隣り合うもの同士の端部の前記高温超電導線各層の積層方向が逆になるようにして電気的に接続がなされていることを特徴とする高温超電導導体。
【請求項４】
前記接続用高温超電導線の長手方向の端部の形状が、長手方向に対して幅寸法を先端方向に向けて漸減させるものであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の高温超電導導体。
【請求項５】
前記接続用高温超電導線の長手方向の端部に段差解消部材を配置したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の高温超電導導体。
【請求項６】
前記接続用高温超電導線の長手方向の端部の位置が、前記高温超電導導体の上下面の両側で異なることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の高温超電導導体。
【請求項７】
可撓性があるテープ線を固着もしくは巻きつけたことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の高温超電導導体。
【請求項８】
可撓性がある被覆材で被覆したことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の高温超電導導体。
【請求項９】
前記並列化した高温超電導線が、金属保護層により一体化されたことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の高温超電導導体。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の高温超電導導体を巻き回し、コイル成形した後に熱硬化性合成樹脂を含浸させて巻線部が形成されていることを特徴とする高温超電導コイル。
【請求項１１】
接続用高温超電導線で高温超電導線を接続する接続部の長手方向の位置が、コイル内部で前記高温超電導導体が経験する磁束をキャンセルするように決められていることを特徴とする請求項１０記載の高温超電導コイル。
【請求項１２】
前記高温超電導導体の少なくとも表面の一部に離形処理が施されていることを特徴とする請求項１０記載の高温超電導コイル。
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１１−２２２３４６（Ｐ２０１１−２２２３４６Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９１２１４（Ｐ２０１０−９１２１４）
【出願日】平成２２年４月１２日（２０１０．４．１２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月１２日（２０１０．４．１２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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