特許 6567334 積層型超電導コイル装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6567334

(24)【登録日】2019年8月9日

(45)【発行日】2019年8月28日

(54)【発明の名称】積層型超電導コイル装置

(51)【国際特許分類】

   H01F 6/06 20060101AFI20190819BHJP

【ＦＩ】

   H01F6/06 110

【請求項の数】9

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2015-121311(P2015-121311)

(22)【出願日】2015年6月16日

(65)【公開番号】特開2017-10958(P2017-10958A)

(43)【公開日】2017年1月12日

【審査請求日】2018年2月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】317015294

【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001380

【氏名又は名称】特許業務法人東京国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岩井 貞憲

(72)【発明者】

【氏名】宮崎 寛史

(72)【発明者】

【氏名】戸坂 泰造

(72)【発明者】

【氏名】田崎 賢司

【審査官】 井上 健一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−０１２１９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５９−０７０３０６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１４−０２２６９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−００９９０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２４７２９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５５−１４５３１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０１６６２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５４−０６０４７６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭６２−０８８３８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２６３２１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２１１１１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１５１３３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０９３４６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０２２５４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０９８２６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／１３３３１９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特公昭５０−０１１２３８（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特開平０４−０９１４０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１０２４１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｆ ６／０６

Ｈ０１Ｆ ６／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

高温超電導線材が巻回されてなる超電導コイルが巻回軸方向に複数積層された巻線部材と、
前記超電導コイルの最内周面に沿って配置されて前記巻線部材を前記巻回軸方向に貫通する筒材と、
前記巻線部材の前記巻回軸方向の端面の少なくとも一面に対向するように前記筒材に固定されるフランジと、
前記フランジに前記巻回軸方向に可動に固定されて前記端面に押し当てられる押当て部材と、
前記端面に設けられて前記押当て部材による前記端面への圧力を分散させる分散板と、を備え、
前記分散板は、コイルばね、薄板ばねおよび皿ばねからなる群より選ばれた少なくとも一種のばね材を備え、
積層される前記超電導コイルの隣接する他の高温超電導コイルと接触する接触面の少なくとも一部を非接着または離形処理による弱接着にすることを特徴とする積層型超電導コイル装置。

【請求項2】

前記押当て部材は、前記フランジを貫通して設けられたボルトである請求項１に記載の積層型超電導コイル装置。

【請求項3】

前記押当て部材の押し当て時における変位量は、前記巻線部材の冷却による熱収縮量および電磁力による変位量の前記巻回軸方向の総和よりも大きい請求項１又は請求項２に記載の積層型超電導コイル装置。

【請求項4】

前記筒材は、前記最内周面に接触して設けられる請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の積層型超電導コイル装置。

【請求項5】

前記離形処理は、接着材の前記超電導コイルとの接着面における離形層の形成である請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の積層型超電導コイル装置。

【請求項6】

前記超電導コイルの少なくとも１つは、巻回されて対向するターン間に配置される絶縁材に前記離形処理がなされる請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の積層型超電導コイル装置。

【請求項7】

前記離形処理は、フッ素樹脂テープ、パラフィン、グリースおよびシリコンオイルからなる群より選ばれた少なくとも一種の離形剤の接着もしくは塗布である請求項６に記載の積層型超電導コイル装置。

【請求項8】

隣接する前記超電導コイルどうしの間隙に、前記超電導コイルに冷熱を伝熱する冷却箔を配置する請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の積層型超電導コイル装置。

【請求項9】

前記冷却箔は、前記超電導コイルよりも熱伝導率が高い請求項８に記載の積層型超電導コイル装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、高温超電導コイルを積層させた積層型超電導コイル装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、レアアース（ＲＥ：Ｒｅａｒ Ｅａｒｔｈ）を含む（ＲＥ）Ｂａ₂Ｃｕ₃Ｏ₇を用いたＲＥＢＣＯ線材を代表とする高温超電導線材を用いた高温超電導コイルの研究が盛んにされている。

【0003】

特に、厚さ百μｍ程度の基板上に、複数の種類の層を形成して製作される高温超電導線材（以下、「薄膜テープ線」という）は、高磁場下での電流容量が大きいという特性がある。
よって、高磁場を発生させるために必要な高い電流密度および高い許容応力を有する高温超電導コイルの実現が期待されている。

【0004】

実用される高温超電導コイルの形成方法は、薄膜テープ線の巻回方法の違いによっていくつかに大別することができる。
これらの形成方法で代表的なものに、薄膜テープ線を同心円状に巻回した超電導コイルを巻回軸方向に複数積層して１つの積層型高温超電導コイルにする方法がある。
隣接する超電導コイルは、その最内周または最外周のいずれかにおいて、段違いに金属板が架設されて、電気的に接続される。
積層された全ての超電導コイルは、この金属板によって超電導電流が通流する１つの経路を形成する。

【0005】

一般に、超電導コイルには、自らが発生させた磁場による外力がかかる。
この外力によって超電導コイルが規定位置からずれると、この磁場の強度分布は設計した強度分布から外れる。
また、冷却時の超電導コイルの熱収縮による変形によっても超電導コイルは規定位置からずれて、磁場の強度分布は設計した強度分布から外れる。
また、このような超電導コイルのずれや変形によってクエンチが発生すると、発生磁場を維持することができない。
このずれおよび変形を防止するため、従来のように低温超電導コイルを用いる場合、積層されて隣接する超電導コイルを相互に接着することが望ましい。
低温超電導コイルについては、接着に加えて、中心軸方向の上下端に可動に設けられたフランジを超電導コイルに押し当てることでこのずれの防止を補強することもある。
なお、冷熱の伝導性を高める観点からも、隣接する超電導コイルは、相互に接着されていることが望ましい。

【0006】

このように積層された超電導コイルの位置の固定は、薄膜テープ線で製作された超電導コイルでも同様に求められる。
薄膜テープ線においても、クエンチによる発生磁場の消失を防止するとともに、発生磁場がその設計どおりの強度分布から外れて歪むことを防止する必要がある。
発生磁場が歪むことで、超電導コイルどうしの接続部など強度が低い箇所が破壊されることもあり、最悪の場合焼損してしまう。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特許第２７４５７８０号公報

【特許文献2】特開２０１０−２１９２２６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、上述した薄膜テープ線はその製作難度の高さから、欠陥を含む頻度が低温超電導コイルに比較して高い。
よって、磁場の出力試験時などの積層型超電導コイル装置の製作工程が進んだ段階においても、超電導コイルの交換が必要となる頻度が高くなる。

【0009】

しかし、薄膜テープ線に含まれる酸化物超電導層などの各層は脆弱なため、微小な外力によって容易に超電導特性を低下させてしまう。
つまり、超電導コイルを隣接する他の超電導コイルに強固に接着してしまうと、部分的な交換ができずに、全ての超電導コイルを交換しなければならないという課題があった。
また、超電導コイルの変形による各層の剥離を防止する観点からも、超電導コイルどうしを強固に接着して自由な変形を阻害するのは好ましくない。

【0010】

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、積層された各高温超電導コイルの規定位置からのずれを抑制させるとともにその一部を容易に交換することが可能な積層型超電導コイル装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本実施形態にかかる積層型超電導コイル装置は、高温超電導線材が巻回されてなる超電導コイルが巻回軸方向に複数積層された巻線部材と、超電導コイルの最内周面に沿って配置されて巻線部材を巻回軸方向に貫通する筒材と、巻線部材の巻回軸方向の端面の少なくとも一面に対向するように筒材に固定されるフランジと、フランジに巻回軸方向に可動に固定されて端面に押し当てられる押当て部材と、前記端面に設けられて前記押当て部材による前記端面への圧力を分散させる分散板と、を備え、前記分散板は、コイルばね、薄板ばねおよび皿ばねからなる群より選ばれた少なくとも一種のばね材を備え、積層される超電導コイルの隣接する他の高温超電導コイルと接触する接触面の少なくとも一部を非接着または離形処理による弱接着にするものである。

【発明の効果】

【0012】

本発明により、積層された複数の高温超電導コイルの規定位置からのずれを抑制させるとともにその一部を容易に交換することが可能な積層型超電導コイル装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実施形態にかかる超電導コイルの薄膜テープ線の構成斜視図。

【図2】実施形態で好適に用いられる超電導コイルの概略斜視図。

【図3】第１実施形態にかかる積層型超電導コイル装置の概略断面斜視図。

【図4】（Ａ）は第２実施形態にかかる積層型超電導コイル装置の概略正面断面図、（Ｂ）は第２実施形態にかかる積層型超電導コイル装置の変形例を示す概略正面断面図。

【図5】（Ａ）は第３実施形態にかかる積層型超電導コイル装置の概略正面断面図、（Ｂ）は（Ａ）で示す積層型超電導コイル装置のＩ−Ｉ断面の上面断面図。

【図6】第４実施形態にかかる積層型超電導コイル装置の概略正面断面図。

【図7】（Ａ）はダブルパンケーキコイルの概略斜視図、（Ｂ）はソレノイドコイルの概略斜視図、（Ｃ）はレーストラック型コイルの概略上面図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
まず、図１の実施形態にかかる超電導コイル１１の薄膜テープ線２０の構成斜視図を用いて、薄膜テープ線２０を説明する。
薄膜テープ線２０は、例えば第二世代のＲＥ系の高温超電導物質からなる酸化物超電導層２５を含むテープ状の線材である。

【0015】

薄膜テープ線２０は、例えば、ニッケル基合金、ステンレスまたは銅などの高強度の金属材質である基板２２と、基板２２の上に形成されて基板２２と酸化物超電導層２５の熱収縮の際に起因する熱歪みを防止する中間層２４と、中間層２４を基板２２の表面に配向させるマグネシウムなどからなる配向層２３と、中間層２４の上に形成される酸化物でできた酸化物超電導層２５と、銀、金または白金などで組成され、酸化物超電導層２５に含まれる酸素が酸化物超電導層２５から拡散することを防止して酸化物超電導層２５を保護する保護層２６と、銅またはアルミニウムなどの良伝導性金属であり酸化物超電導層２５への過剰電流の迂回経路となってクエンチ現象を防止する安定化層２１と、から構成される。

【0016】

ただし、薄膜テープ線２０を構成する各層の種類および数はこれに限定されるものではなく、必要に応じて多くても少なくてもよい。また、このような層構造をとるＲＥＢＣＯ線材に限定されるものではなく、酸化物超電導体のフィラメントから構成されるＢＳＣＣＯ線材や、ＭｇＢ２線材でもよい。
薄膜テープ線２０を構成するこれらの層は、微小な応力で容易に剥離し、超電導性が不安定化する。

【0017】

また、図２は実施形態で好適に用いられる超電導コイル１１の概略斜視図である。
薄膜テープ線２０は、図２に示されるように、巻回軸Ｃを中心に、テープ幅方向の両側縁を揃えて巻枠１３に同心円状に巻回されて、いわゆるパンケーキコイルと呼ばれる高温超電導コイル１１にされる。
この高温超電導コイル１１（以下、単に「超電導コイル１１」という）を巻回軸方向Ｃに複数積層して、例えば、冷却器（図示せず）に収容して超電導高磁場磁石にする。

【0018】

（第１実施形態）
図３は、第１実施形態にかかる積層型超電導コイル装置１０（以下、単に「装置１０」という）の概略断面斜視図である。
第１実施形態にかかる装置１０は、図３に示されるように、巻回軸方向Ｃに積層された複数の超電導コイル１１で構成される巻線部材１２を備える。
隣接する超電導コイル１１どうしの接触面は互いに絶縁されており、薄膜テープ線２０の最内周または最外周のいずれかのみで電気的に接続されている。

【0019】

超電導コイル１１は、通常巻枠１３に沿って巻回されるため、巻回軸Ｃを中心とする円形の空洞を有する。
よって、超電導コイル１１を積層した巻線部材１２もまた、巻回軸Ｃを中心とする円筒状の空洞部１４を有することになる。
この空洞部１４には、この空洞部１４の直径と同程度または一回り小さい直径を有する筒材３５がこの空洞部１４を貫通して設けられる。
なお、この空洞部１４の直径と筒材３５の直径との差異を、超電導コイル１１の法線方向Ｄのずれの許容範囲内にすることで、筒材３５が超電導コイル１１の法線方向Ｄのずれのストッパとなる。

【0020】

そして、この筒材３５には、超電導コイル１１の最外周の直径と同程度の直径のフランジ３３が固定される。
このフランジ３３は、巻線部材１２の巻回軸方向Ｃの端面３２の片面または両面に対向するように固定される。

【0021】

そして、このフランジ３３の少なくとも一方には、押当て部材３４が巻回軸方向Ｃに可動に固定される。
フランジ３３が両方の端面３２について設けられている場合、押当て部材３４は、いずれか一方のみに設けられていてもよい。
押当て部材３４は、例えば、図３に示されるように、フランジ３３を貫通して設けられたボルトなどである。
押当て部材３４は、押し当てによる圧力を分散する分散板３７を介して、巻線部材１２の端面３２に押し当てられる。

【0022】

押当て部材３４の押し当てに分散板３７を介させることで、端面３２を形成する薄膜テープ線２０の一部に圧力が集中して薄膜テープ線２０が劣化することを回避することができる。
これら押当て部材３４および分散板３７は、一体に形成されていてもよい。
なお、筒材３５には、押当て部材３４の押し当てによる反発力でフランジ３３が跳ね上がるのを防止する例えばリング状のストッパ３８が一体化または後付けによって設けられてもよい。

【0023】

以上述べた筒材３５、フランジ３３および分散板３７は、例えば、銅、アルミニウム、ステンレスまたは真鍮などの非磁性金属が好適に用いられる。
また、繊維強化プラスチックまたはポリカーボネートなどの非磁性体で高い絶縁性を有する有機材料も同様に好適に用いられる。

【0024】

そして、積層される超電導コイル１１のうち、一部の超電導コイル１１は、他の超電導コイル１１と非接着または弱接着にされている。
弱接着とは、接着された超電導コイル１１の一方を、他の超電導コイル１１の超電導特性を劣化させるような損傷を与えずに引き離すことができる程度に接着されていることである。
例えば、引き離された後の超電導コイル１１の抵抗値の増加率が１％以下であるとき、この超電導コイル１１の超電導特性は、損傷していないといえる。

【0025】

超電導コイル１１を弱接着に接着するには、例えば、エポキシ樹脂などの接着材３９と超電導コイル１１との接着面４１に離形剤を接着または塗布して離形層４２を形成する。
離形剤には、フッ素樹脂テープ、パラフィン、グリースまたはシリコンオイルなどが好適に用いられる。
以下、各実施形態において、超電導コイル１１どうしが非接着または弱接着であることを、弱接着に接着されていることも含めて「非接着」と表す。

【0026】

このような非接着な箇所は、例えば、いくつかおきの超電導コイル１１に設けられる。
例えば、超電導コイル１１を１２個積層して３つおきに非接着な箇所を設ければ、巻線部材１２は、４つの超電導コイル１１で構成される３つのブロックに分けることができる。
つまり、超電導コイル１１の交換が必要になったとき、１つのブロックを交換すれば、全てを交換しなくてもよいことになる。
当然、全ての超電導コイル１１を非接着に積層してもよい。

【0027】

前述したように、低温超電導コイルを用いた場合、低温超電導コイルのずれによる特性劣化を防止するため、隣接する低温超電導コイルを強固に接着していた。
しかし、高温超電導コイルを用いる場合、低温超電導コイルを用いたときには問題にならない一部の高温超電導コイルの交換も容易にすることができる必要がある。
そこで、第１実施形態にかかる装置１０では、超電導コイル１１間を非接着にする一方で、押当て部材３４で巻線部材１２の端面３２を巻回軸方向Ｃに加圧する。
超電導コイル１１の巻回軸方向Ｃおよび巻回軸方向Ｃに垂直な方向への超電導コイル１１のずれを防止することができる。

【0028】

また、超電導コイル１１間を非接着にすることで、薄膜テープ線２０の過度な拘束を回避して、薄膜テープ線２０の各層（２１〜２６）の剥離による薄膜テープ線２０の劣化も回避することもできる。

【0029】

以上のように、第１実施形態にかかる装置１０によれば、積層された複数の超電導コイル１１の規定位置からのずれを抑制させるとともにその一部を容易に交換することができる。

【0030】

（第２実施形態）
図４（Ａ）は、第２実施形態にかかる装置１０の概略正面断面図である。
また、図４（Ｂ）は、第２実施形態にかかる装置１０の変形例を示す概略正面断面図である。
なお、図４（Ａ），（Ｂ）は、第１実施形態で示した図３と同じ位置における正面断面図であるが、簡単のため断面部分のみを示している。以降の各図も同様である。

【0031】

第２実施形態にかかる装置１０は、図４（Ａ），（Ｂ）に示されるように、分散板３７または押当て部材３４には、コイルばね、薄板ばねおよび皿ばねなどのばね材４３が設けられて、巻回軸方向Ｃに弾性を有する。
図４（Ａ）は、分散板３７にばね材４３を設けた例を示しており、図４（Ｂ）は、押当て部材３４にばね材４３を設けた例を示している。

【0032】

超電導コイル１１自体は、押当て部材３４による加圧の有無に関わらず、熱収縮などで変形する。
よって、押当て部材３４または分散板３７に弾性が全くない場合、室温で最適な圧力で押当て部材３４を押し当てても、超電導電流発生時には非接触となってしまう。
よって、押当て部材３４または分散板３７は、熱収縮量および電磁力による巻線部材１２の変位量の総和よりも大きい変位裕度を有している必要がある。

【0033】

そこで、上述のように、ばね材４３の長さ、種類および数などを調節して、分散板３７にこの変位量の総和よりも大きい変位裕度を付与する。
このような高い弾性を有する分散板３７または押当て部材３４で加圧することで、隣接する超電導コイル１１に非接着な超電導コイル１１があっても、外力による超電導コイル１１のずれが軽減される。

【0034】

なお、分散板３７または押当て部材３４に十分な弾性を付与すること以外は、第２実施形態は第１実施形態と同じ構造となるので、重複する説明を省略する。
図面においても、共通の構成または機能を有する部分は同一符号で示し、重複する説明を省略する。

【0035】

このように第２実施形態によれば、隣接する超電導コイル１１どうしが非接着であっても、巻回軸方向Ｃに確実に加圧して、超電導コイル１１のずれを軽減することができる。

【0036】

（第３実施形態）
図５（Ａ）は、第３実施形態にかかる装置１０の概略正面断面図、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）で示す装置１０のＩ−Ｉ断面の上面断面図である。
第３実施形態にかかる装置１０は、図５に示されるように、一部またはすべての超電導コイル１１について、巻回されて対向する特定のターン２０_n，２０_n+1間を非接着にする。

【0037】

通常、薄膜テープ線２０が巻回されて対向する第ｋ周目のターン２０_kと第ｋ＋１週目のターン２０_k+1とは、これらの間隙に配置される絶縁材４４によって絶縁される。
絶縁材４４の配置の方法は、例えば、以下の２つに大別することができる。
一方は、薄膜テープ線２０の単体での巻回の後、超電導コイル１１に樹脂を含浸させて各ターン２０_k（ｋ＝１，２，…，ｎ，…）間を絶縁する方法である。

【0038】

他方は、薄膜テープ線２０と同一形状の絶縁テープをこの薄膜テープ線２０に重ねて巻回することで絶縁する方法である。
絶縁テープを用いる場合も、超電導コイル１１の成形後に樹脂を含浸させて超電導コイル１１の全体を固定することが多い。
いずれの場合も、各ターン２０_kが絶縁されることで、超電導電流が法線方向Ｄに短絡することが防止されている。

【0039】

冷却時などの超電導コイル１１の収縮または膨張は、対向する各ターン２０_kに、これらターンの相対位置を変位させる応力を発生させる。
しかし、従来低温超電導コイルに施したように対向するターン２０_k，２０_k+1を絶縁するとともに強固に接着してしまうと、応力に従った薄膜テープ線２０の自由な変位が阻害される。
よって、この応力が脆弱で容易に剥離する薄膜テープ線２０の各層（２１〜２６）を剥離または破断させて薄膜テープ線２０を劣化させることがある。

【0040】

そこで、このような劣化の恐れが高い一部または全部の超電導コイル１１について、巻回されて対向するターン２０_n，２０_n+1間に配置される絶縁材４４に離形層４２を形成して離形処理をする。
第１実施形態で述べたとおり、超電導コイル１１の変形は磁場形状を変形させるので、ターン全体のうち、特定のターン２０_n，２０_n+1間にこのような離形処理をするのが望ましい。

【0041】

例えば、第１実施形態で示した離形剤を薄膜テープ線２０に予め塗布することで、離形処理をすることができる。
この離形処理によって、強い応力が薄膜テープ線２０にかかった場合に、ターン２０_nが剥離して、応力を緩和する形状に変形することができる。
なお、非接着にするターン２０_nの位置は、超電導コイル１１の積層位置などによって、適宜決定する。
例えば、積層位置によっては、その超電導コイル１１の全てのターン２０_kを非接着にしてもよい。

【0042】

なお、超電導コイル１１のターン２０_n，２０_n+1間の接着を弱接着にすること以外は、第３実施形態は第１実施形態と同じ構造となるので、重複する説明を省略する。
図面においても、共通の構成または機能を有する部分は同一符号で示し、重複する説明を省略する。

【0043】

このように、第３実施形態にかかる装置１０によれば、第１実施形態の効果に加え、一部または全部のターン２０_n，２０_n+1間の相対位置の変位を許容することで、薄膜テープ線２０を構成する各層（２１〜２６）の剥離に起因する超電導特性の劣化を防止することができる。

【0044】

（第４実施形態）
図６は、第４実施形態にかかる装置１０の概略正面断面図である。

【0045】

第４実施形態にかかる装置１０は、図６に示されるように、積層されて隣接する超電導コイル１１どうしの間隙に、超電導コイル１１に冷熱を伝熱する冷却箔４５を配置する。
この間隙に接着材３９が配置されているときは、冷却箔４５は、この接着剤４６の中に埋め込まれるように配置される。

【0046】

前述したように、装置１０は、多くの場合、冷却器（図示せず）に収容されて冷却されて超電導高磁場磁石にされる。
冷却器には、超電導コイル１１を冷却する冷熱源となる冷凍機４７が設置される。
この冷凍機４７には、冷凍機４７の冷熱を超電導コイル１１に伝熱する冷却箔４５の一端が接続される。

【0047】

従来、冷却箔４５の他端は巻線部材１２の端面３２などの巻線部材１２の外面に設けられていた。
そして、この端面３２から隣接する超電導コイル１１を順々に伝熱して内部の超電導コイル１１を冷却していた。
しかし、このように巻線部材１２の外面の一部のみから巻線部材１２を冷却すると、巻線部材１２の中腹の超電導コイル１１が十分に冷却されるまでに、巻線部材１２に不均一な温度分布ができる。
同様に、このような冷却方法は、１つの超電導コイル１１内においても、不均一な温度分布を発生させる。

【0048】

このような温度分布によって、超電導コイル１１に発生する応力が局在することに加えて、この応力によって、不均一に変形させてしまう。
そこで、第４実施形態では、冷却箔４５の他端を超電導コイル１１どうしの接着部分に差し込むことで、中腹部の超電導コイル１１もそれぞれ直接冷却する。

【0049】

また、冷却箔４５は、接着材３９が配置された超電導コイル１１の側面を不足なく被覆するように配置する。
このように冷却箔４５が超電導コイル１１の側面を不足なく被覆することで、同一の超電導コイル１１内にできる温度分布が均一な状態を維持して冷却される。

【0050】

なお、この冷却箔４５自体に温度分布が発生しないように、冷却箔４５には、超電導コイル１１よりも熱伝導率が高いものを用いるのが好ましい。
また、冷却箔４５が超電導コイル１１に電気的に接続されて超電導電流が短絡しないように、必要に応じて冷却箔４５をコーティングするなどの絶縁処理をする。

【0051】

なお、冷却箔４５を隣接する超電導コイル１１間に差し込むこと以外は、第４実施形態は第１実施形態と同じ構造となるので、重複する説明を省略する。
図面においても、共通の構成または機能を有する部分は同一符号で示し、重複する説明を省略する。

【0052】

このように、第４実施形態にかかる装置１０によれば、第１実施形態の効果に加え、冷却時に不均一な温度分布に起因する応力、およびこの応力による変形が発生することを防止することができる。

【0053】

以上述べた少なくとも一つの実施形態の装置１０によれば、積層された複数の超電導コイル１１の規定位置からのずれを抑制させるとともにその一部を容易に交換することが可能となる。

【0054】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。
これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。
これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【0055】

例えば、図７（Ａ）はダブルパンケーキコイル５１の概略斜視図である。
ダブルパンケーキコイル５１とは、薄膜テープ線２０を同心円状に巻回した超電導コイル１１を２段積層させて最内周を電気的に接続することで一体化したコイルである。
また、図７（Ｂ）はソレノイドコイル５２の概略斜視図である。
ソレノイドコイル５２とは、一本の薄膜テープ線２０を巻回軸方向Ｃにずらしながら巻回して、この巻回と端部での折り返しを繰り返して成形されるコイルである。
積層される超電導コイル１１は、ダブルパンケーキコイル５１であってもよいし、ソレノイドコイル５２であってもよい。

【0056】

さらに、図７（Ｃ）はレーストラック型コイル５３の概略上面図である。
レーストラック型コイル５３とは、上述した超電導コイル１１と同様に、薄膜テープ線２０を巻回軸方向Ｃにずらさずに同心円状に巻回したコイルである。
レーストラック型コイル５３は、レーストラック形状の巻枠１３に巻回することで、全体がレーストラック形状に成形されたものである。
積層される超電導コイル１１は、このようなレーストラック型コイル５３であってもよい。

【符号の説明】

【0057】

１０…積層型超電導コイル装置（装置）、１１…高温超電導コイル（超電導コイル）、１２…巻線部材、１３…巻枠、１４…空洞部、２０{２０_k（２０_n）}…薄膜テープ線（高温超電導線材）{ターン（非接着なターン）}、２１…安定化層、２２…基板、２３…配向層、２４…中間層、２５…酸化物超電導層、２６…保護層、３２…端面、３３…フランジ、３４…押当て部材、３５…筒材、３７…分散板、３８…ストッパ、３９…接着材、４１…接着面（接触面）、４２…離形層、４３…ばね材、４４…絶縁材、４５…冷却箔、４６…接着剤、４７…冷凍機、Ｃ…巻回軸（巻回軸方向）、Ｄ…法線方向。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】