特開 2023-92174 高温超電導コイル装置及び積層型高温超電導コイル装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023092174

(43)【公開日】2023-07-03

(54)【発明の名称】高温超電導コイル装置及び積層型高温超電導コイル装置

(51)【国際特許分類】

   H01F 6/06 20060101AFI20230626BHJP

   H01B 12/06 20060101ALN20230626BHJP

【ＦＩ】

H01F6/06 500

H01F6/06 120

H01B12/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021207213

(22)【出願日】2021-12-21

(71)【出願人】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(71)【出願人】

【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】弁理士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】小柳 圭

(72)【発明者】

【氏名】阿部 格

【テーマコード（参考）】

5G321

【Ｆターム（参考）】

5G321AA04

5G321AA05

5G321BA03

5G321CA18

5G321CA24

5G321CA52

(57)【要約】

【課題】強磁場下においても高温超電導コイルを安定して通電可能とすることができる。
【解決手段】巻枠の周囲に高温超電導線材が巻き回されてなる巻線部１６を備えた高温超電導コイル１１と、巻線部の内周側及び内周側の少なくとも一方の端部における高温超電導線材に、直接または間接に電気的に接続された口出し電極１２Ａと、巻線部との間で口出し電極を両側から挟むように配置された補強カバー１３と、を有し、補強カバーは、口出し電極に機械的に固定されると共に、巻線部に直接または間接に機械的に固定されて構成されたものである。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

巻枠の周囲に高温超電導線材が巻き回されてなる巻線部を備えた高温超電導コイルと、
前記巻線部の内周側及び外周側の少なくとも一方の端部における前記高温超電導線材に、直接または間接に電気的に接続された口出し電極と、
前記巻線部との間で前記口出し電極を両側から挟むよう配置された補強カバーと、を有し、
前記補強カバーは、前記口出し電極に機械的に固定されると共に、前記巻線部に直接または間接に機械的に固定されて構成されたことを特徴とする高温超電導コイル装置。

【請求項2】

前記高温超電導コイルは、巻線部の内周側に設けられた絶縁性の巻枠と、前記巻線部における内周側の端部の高温超電導線材に電気的に接続された内周電極と、を有し、
補強カバーは、前記巻枠及び前記内周電極の少なくとも一方に機械的に固定されることで、前記巻線部に間接に機械的に固定されるよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載の高温超電導コイル装置。

【請求項3】

前記補強カバーは、金属材料からなる第１カバー要素と、この第1カバー要素の表面における口出し電極及び高温超電導コイルに対向する面を覆う絶縁材料からなる第２カバー要素とが、複合されて構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の高温超電導コイル装置。

【請求項4】

前記補強カバーは、高温超電導コイルに対して接着剤及び締結手段の少なくとも一方により機械的に固定されて構成されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の高温超電導コイル装置。

【請求項5】

巻枠の周囲に高温超電導線材が巻き回されてなる巻線部を備え、この巻線部の中心軸方向に積層された複数の高温超電導コイルと、
積層方向両端に配置された前記高温超電導コイルの前記巻線部の内周側及び外周側の少なくとも一方の端部における前記高温超電導線材に、直接または間接に電気的に接続された口出し電極と、
積層方向両端に配置された前記高温超電導コイルの前記巻線部との間で前記口出し電極を両側から挟むよう配置された補強カバーと、を有し、
前記補強カバーは、前記口出し電極に機械的に固定されると共に、積層された少なくとも１つの前記高温超電導コイルの前記巻線部に直接または間接に機械的に固定されて構成されたことを特徴とする積層型高温超電導コイル装置。

【請求項6】

複数の前記高温超電導コイルのそれぞれは、巻線部の内周側に設けられた絶縁性の巻枠と、前記巻線部における内周側の端部の高温超電導線材に電気的に接続された内周電極と、を有し、
補強カバーは、前記巻枠及び前記内周電極の少なくとも一方に機械的に固定されることで、前記巻線部に間接に機械的に固定されるよう構成されたことを特徴とする請求項５に記載の積層型高温超電導コイル装置。

【請求項7】

積層方向一端または両端に配置された前記高温超電導コイルには、その巻線部にフランジが隣接して設けられ、このフランジに補強カバーが機械的に固定されたことを特徴とする請求項５または６に記載の積層型高温超電導コイル装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、高温超電導線材が巻枠に巻き回されてなる高温超電導コイルを有する高温超電導コイル装置、及び複数の高温超電導コイルがコイル中心軸方向に積層された積層型高温超電導コイル装置に関する。

【背景技術】

【0002】

高温超電導線材が巻枠に巻き回されてなる高温超電導コイルを有する高温超電導コイル装置、及び高温超電導コイルがコイル中心軸方向に複数積層された積層型高温超電導コイル装置は、通電時の自己磁場や外部磁場によって電磁力を受ける。このような電磁力によって、高温超電導コイルには、コイル径方向に膨らむ方向の電磁応力である所謂フープ応力、及び軸方向の圧縮応力が生じ、高温超電導コイルの巻線部は径方向及び軸方向に変形しようとする。

【0003】

一方、高温超電導コイルの巻線部の端部に設けられてコイル外部から電流を出し入れするための口出し電極には、電流Ｉ、磁場Ｂ及び電極長さＬの積で表されるＩ×Ｂ×Ｌの電磁力が作用する。更に、口出し電極は、コイル外部との電気的な接続を担うため、取り付け取り外しの際にもハンドリングによる外力が作用するほか、室温から運転温度までの冷却時の熱収縮により熱応力が生じる。

【0004】

上述のような電磁力、外力及び熱応力が作用した状態では、口出し電極に直接あるいは間接に接続されている巻線部の端部に位置する高温超電導線材に局所応力が発生することになる。

【0005】

近年、開発が盛んなＲＥ_１Ｂ_２Ｃ_３Ｏ_７等の希土類系高温超電導線材は、高磁場中において従来よりも高い電流密度で通電を可能にする一方、超電導層が酸化物の薄膜であるため、剥離やクラックに対して極めて脆弱である。このため、上述の局所応力によって、口出し電極付近の高温超電導線材は超電導特性が低下もしくは喪失してしまい、電気抵抗ゼロの超電導状態から有限の抵抗を持つ常電導状態に遷移するため、ジュール発熱によって局所的に温度上昇し、最悪の場合には熱暴走して焼損してしまい、高温超電導コイルが通電不能になってしまう。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１５－１６２４９５号公報

【特許文献2】特開２０１９－１６６８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

例えば特許文献１では、パンケーキコイルの巻線部における外周側の端部に導電突起と称される中間電極を電気的に接続し、この導電突起を口出し電極に接続する構成として、口出し電極を、コイル側面に隣接配置されたフランジに機械的に固定する構成が提案されている。

【0008】

しかしながら、口出し電極は、固定されているものの、導電突起に電流が流れると前述のＩ×Ｂ×Ｌの電磁力を受ける。また、巻線部には、前述のコイル径方向に膨らむ方向のフープ応力と軸方向の圧縮応力を生じさせる電磁力が作用する。この電磁力によって、導電突起が支持されていないため、この導電突起に電気的に接続された巻線部の端部の高温超電導線材には局所応力が生じてしまう。

【0009】

特に、強磁場による高電磁力が発生するような場合には、上述の局所応力が増大し、この局所応力によって導電突起に接続された巻線部の端部の高温超電導線材は、超電導特性が低下するリスクが高くなり、ジュール発熱によって局所的に温度上昇し、最悪の場合には熱暴走して焼損してしまい、高温超電導コイルが通電不能になる恐れがある。

【0010】

本発明の実施形態は、上述の事情を考慮してなされたものであり、強磁場下においても高温超電導コイルを安定して通電可能な高温超電導コイル装置及び積層型高温超電導コイル装置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】

本発明の実施形態における高温超電導コイル装置は、巻枠の周囲に高温超電導線材が巻き回されてなる巻線部を備えた高温超電導コイルと、前記巻線部の内周側及び外周側の少なくとも一方の端部における前記高温超電導線材に、直接または間接に電気的に接続された口出し電極と、前記巻線部との間で前記口出し電極を両側から挟むよう配置された補強カバーと、を有し、前記補強カバーは、前記口出し電極に機械的に固定されると共に、前記巻線部に直接または間接に機械的に固定されて構成されたことを特徴とするものである。

【0012】

本発明の実施形態における積層型高温超電導コイル装置は、巻枠の周囲に高温超電導線材が巻き回されてなる巻線部を備え、この巻線部の中心軸方向に積層された複数の高温超電導コイルと、積層方向両端に配置された前記高温超電導コイルの前記巻線部の内周側及び外周側の少なくとも一方の端部における前記高温超電導線材に、直接または間接に電気的に接続された口出し電極と、積層方向両端に配置された前記高温超電導コイルの前記巻線部との間で前記口出し電極を両側から挟むよう配置された補強カバーと、を有し、前記補強カバーは、前記口出し電極に機械的に固定されると共に、積層された少なくとも１つの前記高温超電導コイルの前記巻線部に直接または間接に機械的に固定されて構成されたことを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0013】

本発明の実施形態によれば、強磁場下においても高温超電導コイルを安定して通電可能とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】第１実施形態に係る高温超電導コイル装置を示し、（Ａ）が全体斜視図、（Ｂ）が図１（Ａ）の高温超電導コイルの断面図。

【図2】図１の高温超電導コイルを構成する高温超電導線材の一例を示す斜視図。

【図3】（Ａ）が図１（Ａ）のIIIＡ－IIIＡ線に沿う断面図、（Ｂ）が図３（Ａ）のIIIＢ－IIIＢ線に沿う断面図。

【図4】（Ａ）が図１（Ａ）のIVＡ－IVＡ線に沿う断面図、（Ｂ）が図４（Ａ）のIVＢ－IVＢ線に沿う断面図。

【図5】（Ａ）が図４の補強カバーの変形形態を示す断面図、（Ｂ）が図５（Ａ）のV－V線に沿う断面図。

【図6】第２実施形態に係る高温超電導コイル装置における補強カバーの周囲を示す断面図。

【図7】第３実施形態に係る高温超電導コイル装置における補強カバーの周囲を示す断面図。

【図8】第４実施形態に係る積層型高温超電導コイル装置における補強カバーを含む部分断面図。

【図9】（Ａ）、（Ｂ）のそれぞれが図８のIXＡ－IXＡ線、IXＢ－IXＢ線にそれぞれ沿う断面図。

【図10】（Ａ）が第５実施形態に係る積層型高温超電導コイル装置における補強カバーを含む部分断面図、（Ｂ）が図１０（Ａ）のX－X線に沿う断面図。

【図11】第６実施形態に係る積層型高温超電導コイル装置における補強カバーを含む部分断面図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明を実施するための形態を、図面に基づき説明する。
［Ａ］第１実施形態（図１～図５）
図１は、第１実施形態に係る高温超電導コイル装置を示し、（Ａ）が全体斜視図、（Ｂ）が図１（Ａ）の高温超電導コイルの断面図である。この図１に示す高温超電導コイル装置１０は、巻枠１５、巻線部１６及び内周電極１７（図４）を備えた高温超電導コイル１１と、この高温超電導コイル１１へ外部から電流を流入出させる導電性の口出し電極１２(１２Ａ、１２Ｂ)と、この口出し電極１２を機械的に支持する補強カバー１３及び１４と、を有して構成される。

【0016】

高温超電導コイル１１は、図２に示す高温超電導線材（高温超電導テープ線）１８が絶縁線材（絶縁テープ線）１９と共に巻枠１５の周囲に渦巻き状に巻き回されて、所謂パンケーキ形状の巻線部１６を形成したものである。この高温超電導コイル１１は、巻線部１６がパンケーキ形状であることから、所謂パンケーキコイルと称される。

【0017】

巻枠１５は、巻線部１６の内周側に設けられ、ガラス繊維強化プラスチックや補強型ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の絶縁材から構成される。また、内周電極１７（図４）は、巻線部１６における内周側の端部の高温超電導線材１８と後述の口出し電極１２Ｂとに電気的に接続される。上述の巻線部１６におけるコイル中心軸Ｏ方向の両側面１６Ａ、１６Ｂに絶縁層２０が固着される。この絶縁層２０は、複数の高温超電導コイル１１を積層する際に、巻線部１６を他の高温超電導コイル１１の巻線部１６から絶縁保護する。

【0018】

更に、高温超電導コイル１１は、図示しないエポキシ等の樹脂で一体的に含浸硬化されている。この含浸硬化は、高温超電導コイル１１の使用時における高温超電導線材１８の機械的動きを抑制してコイル強度を保持すると共に、高温超電導線材１８のターン間における絶縁保護を行って、高温超電導コイル１１の超電導状態が壊れる状態である「クエンチ」を防止するために有効である。

【0019】

ここで、高温超電導線材１８は、図２に示すように、少なくともテープ基板２と中間層３と超電導層４とを有し、それらの両面が安定化層５で被覆されて構成される。また、必要に応じて、テープ基板２と中間層３との間に配向層６が、超電導層４と安定化層５との間に保護層７がそれぞれ設けられてもよい。

【0020】

テープ基板２は、例えば、ハステロイ(登録商標)やＮｉＷを含むＮｉ基合金などの高強度金属等の材質で形成される。また、中間層３は拡散防止層であり、例えば、酸化セリウム、ＹＳＺ、酸化マグネシウム、酸化イットリウム、酸化イッテルビウム、バリウムジルコニアなどの材質からなり、テープ基板２上に形成される。

【0021】

超電導層４は、例えば、ＲＥ１２３系の組成（ＲＥ_１Ｂ_２Ｃ_３Ｏ_７等）やＢｉ_２Ｓｒ_２Ｃａ_２Ｃｕ_３Ｏ_１０+x線材などのビスマス系の組成を有する酸化物超電導体の薄膜からなる。なお、「ＲＥ_１Ｂ_２Ｃ_３Ｏ_７」の「ＲＥ」は、希土類元素（例えば、ネオジム（Ｎｄ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、ホルミニウム（Ｈｏ）、サマリウム（Ｓｍ）等）及びイットリウム元素の少なくとも一方を、「Ｂ」はバリウム（Ｂａ）を、「Ｃ」は銅（Ｃｕ）を、「Ｏ」は酸素（Ｏ）を意味している。また、安定化層５は、超電導層４に過剰に電気が流れた場合に超電導層４が燃焼するのを防止する目的で設けられ、導電性の銀等から形成される。

【0022】

配向層６は、テープ基板２上に中間層３を配向させて形成する目的で設けられ、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等から形成される。なお、配向したテープ基板２を用いる場合には配向層６を省略することができる。また、保護層７は、超電導層４が空気中の水分に触れて劣化するのを防止する等の目的で設けられ、銀等から形成される。なお、保護層７も超電導層４に過剰に電気が流れた場合に超電導層４が燃焼することを防止する機能を果たしている。

【0023】

このような多層構造の高温超電導線材(高温超電導テープ線)１８のテープ幅ｗは例えば４～１２ｍｍ、テープ厚さｔは０．１～０．２ｍｍとされる。また、高温超電導線材(高温超電導テープ線)１８は、長手方向の機械強度に優れる一方、テープ面垂直方向の引張応力（剥離応力）には脆弱であるという特徴を持つ。また、高温超電導線材１８の周囲をポリイミドやポリイミドアミドのような絶縁材で被覆した絶縁被覆の高温超電導線材としてもよい。

【0024】

口出し電極１２は、超電導コイル１１の巻線部１６の外周側及び内周側の少なくとも一方の端部における高温超電導線材１８に、直接または間接に電気的に接続される。本実施形態では、図１及び図３に示すように、口出し電極１２Ａが、巻線部１６の外周側の端部における高温超電導線材１８に直接電気的に接続される。また、図１及び図４に示すように、口出し電極１２Ｂが、巻線部１６の内周側の端部における高温超電導線材１８に、内周電極１７を介して間接に電気的に接続される。これらの口出し電極１２Ａ及び１２Ｂを用いて外部から電流が流入出される。

【0025】

補強カバー１３は、図１及び図３に示すように、平面視コ字形状に形成されて、巻線部１６との間で口出し電極１２Ａを両側から挟むように配置される。この補強カバー１３は、口出し電極１２Ａに接着剤を用いて機械的に固着されると共に、巻線部１６に直接接着剤を用いて機械的に固定される。これにより、巻線部１６、口出し電極１２Ａ及び補強カバー１３が一体的に連結されて、口出し電極１２Ａは補強カバー１３により、巻線部１６の外周側から押圧された状態で機械的に支持される。

【0026】

補強カバー１４は、図１及び図４に示すように平面視コ字形状に形成されて、巻線部１６との間で口出し電極１２Ｂを両側から挟むように配置される。この補強カバー１４は、口出し電極１２Ｂに接着剤を用いて機械的に固定されると共に、内周電極１７に接着剤を用いて固着されることで、巻線部１６に間接に機械的に固定される。これにより、巻線部１６、口出し電極１２Ｂ及び補強カバー１４が一体的に連結されて、口出し電極１２Ｂは補強カバー１４により、巻線部１６の内周側から押圧された状態で機械的に支持される。

【0027】

なお、図５に示すように、補強カバー１４の変形形態としての補強カバー１４Ａは、巻枠１５及び内周電極１７に接着材を用いて機械的に固定されている。これにより、口出し電極１２Ｂが巻線部１６の内周側に更に強固に機械的に支持される。

【0028】

ここで、補強カバー１３、１４、１４Ａの材質としては、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）や炭素繊維強化プラスチック（ＣＲＦＰ）、アラミド繊維強化プラスチック（ＡＦＲＰ）、補強型ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ポリカーボネートといった絶縁材が好適である。補強カバー１３、１４、１４Ａは、上述のような絶縁材で構成されるため電磁力を受けない。

【0029】

また、補強カバー１３、１４、１４Ａの厚さは、厚ければ厚いほど機械的な支持強度を高くできるが、この場合、補強カバー１３、１４、１４Ａの熱収縮による熱応力が増加する。一方、補強カバー１３、１４、１４Ａをシート状に薄くすることも可能性であり、この場合には、機械的な支持強度が低下するものの、補強カバー１３、１４、１４Ａの熱収縮による熱応力を抑えることが可能になる。

【0030】

以上のように構成されたことから、本第１実施形態によれば、次の効果（１）を奏する。
（１）口出し電極１２Ａが、高温超電導コイル１１の巻線部１６と補強カバー１３との間で両側から挟まれて機械的に支持されると共に、補強カバー１３が、口出し電極１２Ａに機械的に固定され、且つ巻線部１６に直接機械的に固定される。また、口出し電極１２Ｂが、高温超電導コイル１１の巻線部１６と補強カバー１４、１４Ａとの間で両側から挟まれて機械的に支持されると共に、補強カバー１４、１４Ａが、口出し電極１２Ｂに機械的に固定され、且つ巻線部１６に内周電極１７及び巻枠１５の少なくとも一方を介して間接に機械的に固定されている。

【0031】

このため、強磁場による高電磁力が発生する場合であっても、口出し電極１２Ａ、１２Ｂに直接または間接に電気的に接続される巻線部１６の端部の高温超電導線材１８では、局所応力に起因する超電導特性の低下を防止することができる。この結果、強磁場下においても高温超電導コイル１１を安定して通電可能とすることができる。

【0032】

［Ｂ］第２実施形態（図６）
図６は、第２実施形態に係る高温超電導コイル装置における補強カバーの周囲を示す断面図である。この第２実施形態において第１実施形態と同様な部分については、第１実施形態と同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。

【0033】

本第２実施形態の高温超電導コイル装置２５が第１実施形態と異なる点は、絶縁性の補強カバー２６が、金属材料からなる第１カバー要素２７と、この第１カバー要素２７の表面における口出し電極１２Ｂ並びに高温超電導コイル１１の巻枠１５及び内周電極１７に対向する面を覆う絶縁材料からなる第２カバー要素２８とを複合して構成された点である。

【0034】

第１カバー要素２７の材質としては、例えば銅や銅合金、ステンレスなどの非磁性の金属材料が好適である。このように第１カバー要素２７として電磁力を受けない非磁性金属材料が用いられることで、第１実施形態に比べ、補強カバー２６の機械的な強度が向上する。また、第２カバー要素２８の材質としては、ポリイミド、エポキシ樹脂、ガラス強化繊維プラスチックなどの絶縁材料が好適である。この第２カバー要素２８によって、補強カバー２６は口出し電極１２Ｂとの絶縁が確保される。

【0035】

以上のように構成されたことから、本第２実施形態によれば、次の効果（２）を奏する。
（２）補強カバー２６は、第２カバー要素２８によって、口出し電極１２Ｂとの絶縁を確保しつつ、第１カバー要素２７によって、第１実施形態に比べ機械的な支持強度を向上させることができる。このため、内周電極１７に接続された巻線部１６の端部の高温超電導線材１８では、局所応力による超電導特性の低下を第１実施形態よりも更に確実に防止することができ、強磁場下においても高温超電導コイル１１を安定して通電可能とすることができる。

【0036】

［Ｃ］第３実施形態（図７）
図７は、第３実施形態に係る高温超電導コイル装置における補強カバーの周囲を示す断面図である。この第３実施形態において第１実施形態と同様な部分については、第１実施形態と同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。

【0037】

本第３実施形態の高温超電導コイル装置３０が第１実施形態と異なる点は、絶縁性の補強カバー３１が平面視平板形状に形成されると共に、超電導コイル１１の巻枠１５及び内周電極１７の少なくとも一方（図７では巻枠１５）に接着材及びボルト３２の少なくとも一方（図７では接着剤及びボルト３２）により機械的に固定された点である。上記ボルト３２に代えて、ビスやリベット、ピンなどの他の締結手段が用いられてもよい。

【0038】

以上のように構成されたことから、本第３実施形態によれば、次の効果（３）を奏する。
（３）補強カバー３１は、ボルト３２の締結によって巻枠１５に機械的に結合されるため、第１及び第２実施形態に比べ、口出し電極１２Ｂに対する機械的な支持強度を更に向上させることができる。このため、口出し電極１２Ｂに内周電極１７を介して電気的に接続される巻線部１６の内周側の端部における高温超電導線材１８では、第１及び第２実施形態の場合よりも、局所応力による超電導特性の低下を更に確実に防止することができる。この結果、強磁場下においても高温超電導コイル１１を安定して通電可能とすることができる。

【0039】

［Ｄ］第４実施形態（図８～図９）
図８は、第４実施形態に係る積層型高温超電導コイル装置における補強カバーを含む部分断面図である。この第４実施形態において第１実施形態と同様な部分については、第１実施形態と同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。

【0040】

本第４実施形態は、高温超電導コイル１１が巻線部１６のコイル中心軸Ｏ方向に複数積層された積層型高温超電導コイル装置４０に関する。この積層型高温超電導コイル装置４０では、口出し電極１２Ｂは、積層方向両端（図８では上端）に配置された高温超電導コイル１１の巻線部１６における外周側または内周側の少なくとも一方（図８では内周側）の端部の高温超電導線材１８に、直接または間接（図８では内周電極１７を介して間接）に電気的に接続されている。

【0041】

口出し電極１２Ｂを機械的に支持する絶縁性の補強カバー４１は、図８及び図９に示すように、積層方向両端（図８、図９では上端）に配置された高温超電導コイル１１の巻線部１６との間で口出し電極１２Ｂを両側から挟むように配置される。そして、この補強カバー４１は、口出し電極１２Ｂに接着材を用いて固定される。更に、補強カバー４１は、積層された少なくとも１つの高温超電導コイル１１（図８、図９では口出し電極１２Ｂが電気的に接続された高温超電導コイル１１と、この高温超電導コイル１１に隣接する高温超電導コイル１１Ｍ）の巻線部１６に直接または間接（図８、図９では内周電極１７介して間接）に機械的に接続される。

【0042】

以上のように構成されたことから、本第４実施形態によれば、次の効果（４）を奏する。
（４）補強カバー４１が、口出し電極１２Ｂが電気的に接続された高温超電導コイル１１の巻線部１６に、内周電極１７を介して機械的に固定されるばかりか、上記高温超電導コイル１１に隣接する高温超電導コイル１１Ｍの巻線部１６に内周電極１７を介して機械的に固定されている。このため、補強カバー４１による口出し電極１２Ｂの機械的な支持強度を、第１～第３実施形態の場合よりも向上させることができる。従って、口出し電極１２Ｂに内周電極１７を介して電気的に接続された高温超電導コイル１１の巻線部１６の内周側の端部の高温超電導線材１８では、第１～第３実施形態の場合よりも、局所応力による超電導特性の低下を更に確実に防止することができる。この結果、強磁場下においても高温超電導コイル１１を安定して通電可能とすることができる。

【0043】

［Ｅ］第５実施形態（図１０）
図１０は、（Ａ）が第５実施形態に係る積層型高温超電導コイル装置における補強カバーを含む部分断面図、（Ｂ）が図１０（Ａ）のX－X線に沿う断面図である。この第５実施形態において第１実施形態と同様な部分については、第１実施形態と同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。

【0044】

本第５実施形態の積層型高温超電導コイル装置５０では、口出し電極１２Ｂは、積層方向両端（図１０では下端）に配置された高温超電導コイル１１の巻線部１６における外周側または内周側の少なくとも一方（図１０では内周側）の端部の高温超電導線材１８に、直接または間接（図１０では内周電極１７を介して間接）に電気的に接続されている。

【0045】

また、口出し電極１２Ｂを機械的に支持する絶縁性の補強カバー５１は、積層方向両端（図１０では下端）に配置された高温超電導コイル１１の巻線部１６との間で口出し電極１２Ｂを両側から挟むように配置される。そして、この補強カバー５１は、口出し電極１２Ｂに接着材を用いて固定される。

【0046】

更に、補強カバー５１は、積層された少なくとも１つの高温超電導コイルの巻線部１６に直接または間接に機械的に固定される。即ち、補強カバー５１は、口出し電極１２Ｂが電気的に接続された高温超電導コイル１１の巻線部１６に内周電極１７を介し、接着材を用いて機械的に固定される。また、補強カバー５１は、高温超電導コイル１１に隣接する高温超電導コイル１１Ｎの巻線部１６に、巻枠１５及び内周電極１７を介し、接着材及び締結手段（例えばボルト５２）を用いて機械的に固定される。上記ボルト５２は、補強カバー５１を高温超電導コイル１１Ｎの巻枠１５に結合する。

【0047】

なお、補強カバー５１は、ボルト５２が螺装される第１カバーピース５１Ａと、内周電極１７に接着される第２カバーピース５１Ｂとが別体に構成され、取り付け時に接着されて一体化されてもよく、または当初から一体構造に構成されたものでもよい。

【0048】

以上のように構成されたことから、本第５実施形態によれば、次の効果（５）を奏する。
（５）補強カバー５１は、口出し電極１２Ｂに電気的に接続された高温超電導コイル１１の巻線部１６に、内周電極１７を介し接着材を用いて機械的に固定されるばかりか、上記高温超電導コイル１１に隣接する高温超電導コイル１１Ｎの巻線部１６に、内周電極１７を介し接着材を用いて、且つ巻枠１５を介し接着材及びボルト５２を用いて機械的に固定されている。

【0049】

このため、補強カバー４１による口出し電極１２Ｂの機械的な支持強度を、第１～第４実施形態の場合よりも向上させることができる。従って、口出し電極１２Ｂに内周電極１７を介して電気的に接続された高温超電導コイル１１の巻線部１６の内周側の端部の高温超電導線材１８では、第１～第４実施形態の場合よりも、局所応力による超電導特性の低下を更に確実に防止することができる。この結果、強磁場下においても高温超電導コイル１１を安定して通電可能とすることができる。

【0050】

［Ｆ］第６実施形態（図１１）
図１１は、第６実施形態に係る積層型高温超電導コイル装置における補強カバーを含む部分断面図である。この第６実施形態において第１及び第５実施形態と同様な部分については、第１及び第５実施形態と同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。

【0051】

本第６実施形態の積層型高温超電導コイル装置６０が第５実施形態と異なる点は、積層方向一端または両端（図１１では下端）に配置された高温超電導コイル１１の巻線部１６にフランジ６２が隣接して設けられ、口出し電極１２Ｂを機械的に支持する補強カバー６１が、口出し電極１２Ｂ、内周電極１７及び巻枠１５ばかりか、フランジ６２にボルト６３等の締結手段を用いて機械的に固定された点である。

【0052】

以上のように構成されことから、本第６実施形態によれば、次の効果（６）を奏する。
（６）補強カバー６１は、口出し電極１２Ｂ、内周電極１７及び巻枠１５だけでなく、フランジ６２にも機械的に固定されるため、第１～５実施形態に比べ、口出し電極１２Ｂに対する機械的な支持強度を更に向上させることができる。このため、口出し電極１２Ｂに内周電極１７を介して電気的に接続される高温超電導コイル１１の巻線部１６の内周側の端部における高温超電導線材１８では、第１～５実施形態の場合よりも、局所応力による超電導特性の低下を更に確実に防止することができる。この結果、強磁場下においても高温超電導コイル１１を安定して通電可能とすることができる。

【0053】

以上、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。これらの実施形態は、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、また、それらの置き換えや変更、組み合わせは、発明の範囲や要旨に含まれると共に、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。

【0054】

例えば、前述の各実施形態では、高温超電導コイル１１が円形状のシングルパンケーキコイルの場合を述べたが、円形状に限定されるものではなく、鞍型、楕円型、立体型などの非円形状の高温超電導コイルであってもよい。また、各実施形態の高温超電導コイル１１は、２積層の高温超電導コイルの最内周において、互いに隣接する各高温超電導コイルの高温超電導線材がコイル軸方向に連続して繋がった所謂ダブルパンケーキコイルであってもよい。

【符号の説明】

【0055】

１０…高温超電導コイル装置、１１…高温超電導コイル、１２、１２Ａ、１２Ｂ…口出し電極、１３、１４、１４Ａ…補強カバー、１５…巻枠、１６…巻線部、１７…内周電極、１８…高温超電導線材、２５…高温超電導コイル装置、２６…補強カバー、２７…第１カバー要素、２８…第２カバー要素、３０…高温超電導コイル装置、３１…補強カバー、３２…ボルト、４０…積層型高温超電導コイル装置、４１…補強カバー、５０…積層型高温超電導コイル装置、５１…補強カバー、６０…積層型高温超電導コイル装置、６１…補強カバー、６２…フランジ、Ｏ…コイル中心軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】