JP5190093B2 - 超電導コイルおよびそれを用いた超電導回転機 - Google Patents

Description

本発明は、超電導コイルおよび超電導回転機に関するもので、特に超電導回転機の固定子コイルとして用いられる超電導コイルおよびそれを用いた超電導回転機に関する。

小型化、軽量化を可能とする回転機として、超電導線材からなる超電導コイルを用いた超電導回転機が知られている。
特許文献１には、超電導コイルをステータ（固定子）に設け、固定子コイルとする超電導モータ（超電導回転機）が開示されている。特許文献１で開示された超電導コイル（固定子コイル）は、テープ状の超電導線材を直線部と曲線部からなるレーストラック形状に積層したものであり、直線部と曲線部とは同一平面状に構成されている。

また、固定子コイルの直線部を回転子に近づけ、かつ、固定子コイルの曲線部と回転子が干渉しないようにするために、特許文献２には、固定子コイルの直線部と固定子コイルの曲線部を異なる面に配置した鞍型超電導体が開示されている。また、特許文献３には、テープ状の超電導線材を鞍型にするための巻き枠が開示されている。

特開２００５−１７６５７８号公報 特開平８−２３６３４１号公報 特開２００９−４９０４０号公報

特許文献１から特許文献３のいずれの場合でも、コイル成形後には、コイルの形状を変化させることができず、取り付け可能な固定子ティースの形状は限定されている。例えば、特許文献１の図２に示されている超電導モータ（超電導回転機）のように、固定子ティースの幅が均一である場合には、コイルの形状を変化させなくとも、特許文献１から特許文献３で開示された超電導コイルを取り付けることができる。
しかしながら、固定子ティースの幅が不均一である場合には、特許文献１から特許文献３で開示された超電導コイルを固定子ティースに取り付けることは困難となる。例えば、固定子ティースの幅が、回転子の回転軸から遠ざかるにしたがって広くなる場合、コイルの幅を広げながら取り付けなければならず、特許文献１から特許文献３で開示された超電導コイルではコイルの形状を変化させることができず、容易に取り付けることはできない。

そこで、本発明は、コイル成形後にコイル形状を変化可能な超電導コイルおよびそれを用いた超電導回転機を提供することを目的とする。

このような課題を解決するために、本発明に係る超電導コイルは、絶縁材で被覆された超電導線材と、前記超電導線材を巻きつける巻き枠とを有してなる超電導コイルであって、前記巻き枠は、薄板環状の第１の部材と、当該第１の部材と内周側でつながり外周側に向かって延びる第２の部材とを備えて構成され、前記超電導線材は、前記巻き枠を構成する前記第１の部材と前記第２の部材との間に捲回されて配置されていることを特徴とする。

また、本発明に係る超電導回転機は、前記超電導コイルおよび固定子枠を有する固定子と、強磁性体あるいは導体を有する回転子と、を備える超電導回転機であって、前記固定子は、前記回転子の回転軸方向視して、前記固定子枠の円周方向に沿って前記超電導コイルが配置されることを特徴とする。

本発明に係る超電導コイルおよびそれを用いた超電導回転機によれば、コイル成形後にコイル形状を変化可能な超電導コイルおよびそれを用いた超電導回転機を提供することができ、固定子ティースの形状に依存せず、固定子ティースに超電導コイルを取り付けることができる。

第１実施形態に係る超電導コイルを示す図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＡＡ線断面矢視図である。 第１実施形態に係る超電導コイルの製造方法を示すフローチャートである。 第１実施形態に係る超電導コイルの各製造過程における平面図である。 第１変形例に係る超電導コイルを示す斜視図である。 第２変形例に係る超電導コイルを示す斜視図である。 第２変形例に係る超電導コイルの製造方法を示すフローチャートである。 第２変形例に係る超電導コイルの各製造過程における平面図である。 第３変形例に係る超電導コイルを示す斜視図である。 第４変形例に係る超電導コイルを示す図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＢＢ線断面矢視図である。 第４変形例に係る超電導コイルの製造方法を示すフローチャートである。 第４変形例に係る超電導コイルの各製造過程における平面図である。 第５変形例に係る超電導コイルを示す斜視図である。 回転子の回転軸方向視した、超電導回転機の断面図である。 固定子を模式的に展開した図である。 第２実施形態に係る超電導コイルを示す斜視図である。 第２実施形態に係る超電導コイルの製造方法を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る超電導コイルの各製造過程における平面図である。 第６変形例に係る超電導コイルを示す斜視図である。 第６変形例に係る超電導コイルの製造方法を示すフローチャートである。 第６変形例に係る超電導コイルの各製造過程における平面図である。 回転子の回転軸方向視した、超電導回転機の拡大断面図である。 図２１における超電導コイルを示す斜視図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。

≪第１実施形態≫
図１は、第１実施形態に係る超電導コイルを示す図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＡＡ線断面矢視図である。
図１（ａ）に示すように、超電導コイル１は、第１支持部（第１の部材）２および第２支持部（第２の部材）３から形成される巻き枠４と、巻き枠４に捲回される超電導線材５と、を備えている。

＜巻き枠＞
第１支持部２は、超電導回転機１０（図１３参照）のティース１２（図１３参照）に超電導コイル１を取り付けるための開口部２ａを有し、薄板環状に形成されている。ここで、開口部２ａはリング状をした第１支持部２の内周面でもある。
第２支持部３は、第１支持部２と略同径の開口部３ａを有し、重ね合わせ可能な薄板環状に形成されている。なお、開口部３ａの役割は、開口部２ａと同じである。また、図１（ｂ）に示すように、第２支持部３は、開口部２ａ，３ａの側（内周側）で第１支持部２と接合されており、外周側に向かって延び、外周側は自由端となっている。このように、第１支持部２と第２支持部３とを合わせて巻き枠４を形成する。

＜超電導線材＞
超電導線材５は、超電導体である二ホウ化マグネシウム（ＭｇＢ_２ ）の丸線からなり、図１（ｂ）に示すように、第１支持部２および第２支持部３に挟まれるようにして、巻き枠４にコイル状に捲回されている。なお、超電導線材５（二ホウ化マグネシウムの丸線）の製造方法は、例えば、特開２００９−１３４９６９号公報に記載されており、詳細な説明は省略する。
また、超電導線材５は、捲回された際に隣接する超電導線材５や巻き枠４との導通を防ぐために、絶縁材で被覆されている。なお、後述するように捲回された後に熱処理されるため（図２のステップＳ１０４参照）、絶縁材としては、耐熱温度が高いガラス繊維等が用いられている。

＜超電導コイルの製造工程＞
次に、図２および図３を用いて、第１実施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。図２は、第１実施形態に係る超電導コイルの製造方法を示すフローチャートであり、図３は、第１実施形態に係る超電導コイルの各製造過程における平面図である。
ステップＳ１０１において、図３（ａ）に示すように、第１支持部２を板金から切り出す。同様に、第２支持部３を板金から切り出す。ちなみに、第１支持部２および第２支持部３の材料（板金）としては、耐食性、曲げ加工の容易性、耐熱性などの観点から、ステンレスとすることが望ましい。また、板金の厚さは、曲げ加工を容易に行うため、０．５ｍｍ以下が望ましい。

ステップＳ１０２において、図３（ｂ）に示すように、第１支持部２に第２支持部３を取り付ける。ここでは、図１（ｂ）に示すように、第１支持部２と第２支持部３の開口部２ａ，３ａの側（内周側）のみ接合され、外周側は接合されず自由端となるように取り付けられている。これにより、超電導コイル１の巻き枠４を作製する。ちなみに、第１支持部２と第２支持部３との接合方法としては、接着、溶接、ろう付け等により行ってもよい。内周の全周にわたって接合していてもよいし、適宜間隔をおいて接合していてもよい。

ステップＳ１０３において、図３（ｃ）に示すように、ステップＳ１０２で制作した巻き枠４に、超電導線材５となる線材を巻く。薄板形状（シート状）の第１支持部２および第２支持部３を自由端となっている外周側から隙間ができるように変形させ、超電導線材５となる線材を第１支持部２と第２支持部３との間に挟みこみ、接合された部分を巻き軸として超電導線材５となる線材を巻く。なお、巻き枠４に巻かれている超電導線材５となる線材とは、ｉｎ−ｓｉｔｕ パウダーインチューブ法（以下、in-situ PIT法と称す）により製造される加熱前の線材であり、チューブ形状の線材の中空領域に、マグネシウム（Ｍｇ）粉末と、ホウ素（Ｂ）粉末が封入されている。なお、この線材を熱処理（最終熱処理）することによりチューブ内のマグネシウムとホウ素が化学反応し、超電導体である二ホウ化マグネシウム（ＭｇＢ_２ ）となる。
このように、線材を熱処理（最終熱処理）する前に巻き枠４に巻きつけることにより、線材内で超電導体が断線することを防止する。なお、巻き枠４に巻かれている超電導線材５となる線材は、チューブ形状の線材の中空領域に、マグネシウム（Ｍｇ）粉末と、ホウ素（Ｂ）粉末が封入された後、中間熱処理を行いつつ、伸線加工されたものであってもよい。

ステップＳ１０４において、in-situ PIT法により製造された加熱前の線材が巻かれた巻き枠４ごと、炉内で熱処理（最終熱処理）を行う。なお、熱処理は、５５０℃から７５０℃の範囲内で行われる。加熱することにより、封入されたマグネシウム（Ｍｇ）粉末とホウ素（Ｂ）粉末が化学反応して、超電導体である二ホウ化マグネシウム（ＭｇＢ_２ ）となる。超電導線材の動きによるクエンチを防ぐため、二ホウ化マグネシウム（ＭｇＢ_２ ）線は樹脂含浸にて固定することが望ましい。なお、冷却効率を良くするため、樹脂はフィラーを添加した熱伝導率の高い物が望ましい。
以上により、図１に示す第１実施形態に係る超電導コイル１を作製することができる。

＜効果＞
ここで、従来の超電導コイルの製造方法と、本実施形態に係る超電導コイル１の製造方法と、を比較しつつ、本実施形態に係る超電導コイル１の効果について説明する。
従来の超電導コイルの作製方法としては、超電導線材を熱処理後に固定子ティースに巻き線するＲ＆Ｗ法（React & Wind法）と、固定子ティースに超電導線材となる線材を巻き線後に熱処理するＷ＆Ｒ法（Wind & React法）とが知られている。
しかしながら、これらの方法を用いて超電導回転機に適用すると、以下の課題が生じる。
Ｒ＆Ｗ法を用いた場合、熱処理により超電導線材は加工性が低下する。即ち、熱処理後の超電導線材は、限界応力が小さく、熱処理後の超電導線材を固定子ティースに巻きつける際、超電導線材の断線や劣化が発生する虞がある。そのため、熱処理後の超電導線材を固定子ティースに巻きつける際、曲率を大きくすることができない。
また、Ｗ＆Ｒ法を用いた場合、熱処理前の超電導線材を固定子ティースに巻き線した後に、固定子コアごと炉に入れて熱処理を行う。そのため、固定子コアごと熱処理可能な大きな炉が必要になり、また、固定子コア自体も熱処理されてしまうため、固定子コア自体が変質してしまい、超電導回転機としての性能が低下するおそれがある。

これに対し、本実施形態に係る超電導コイル１によれば、線材を巻き枠４に巻きつけた後に熱処理をすることにより、in-situ PIT法で製造された線材内部の超電導体が断線することを防止することができる。加えて、熱処理には大型の炉を必要とせず、また、固定子コア（鉄心）が熱処理されることもないので、固定子コア（鉄心）が変質し超電導回転機としての性能が低下することを防止できる。
さらに、巻き枠４が薄板形状（シート状）の第１支持部２および第２支持部３とから形成されているため、変形が可能であり、比較的容易に超電導回転機１０（図１３参照）のティース１２（図１３参照）に超電導コイル１を取り付けることができる。

なお、第１実施形態に係る超電導コイルは、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。
以下に、第１実施形態に係る超電導コイルの変形例について説明する。

（変形例１）
図４は、第１変形例に係る超電導コイルを示す斜視図である。
図４に示すように、第１変形例に係る超電導コイル１Ａにおいて、開口部２Ａａを有する第１支持部２Ａは、２つの半円部間を直線部で接続するレーストラック形状となっている。また、開口部３Ａａを有する第２支持部３Ａもレーストラック形状となっている。この点が図１と異なる。
第１変形例に係る超電導コイル１Ａの製造方法は、板金から切り出される第１支持部２Ａおよび第２支持部３Ａの形状がレーストラック形状となっている点を除けば、第１実施形態の図２に示すフローと同様であり、説明を省略する。

このような構成によれば、第１実施形態に係る超電導コイル１の効果に加え、後述する超電導回転機１０（図１３参照）のティース１２（図１３参照）の回転子２０（図１３参照）の回転軸２１（図１３参照）方向の長さに合わせて、巻き枠４Ａの回転子の回転軸方向長さを調整することができる。

（変形例２）
図５は、第２変形例に係る超電導コイルを示す斜視図である。
図５に示すように、第２変形例に係る超電導コイル１Ｂにおいて、第２支持部３Ｂは、複数に分割された支持片を円周上に所定間隔で配置して形成されている。この点が図１と異なる。

次に、図６および図７を用いて、第２変形例に係る超電導コイル１Ｂの製造方法について説明する。なお、第１実施形態（図２、図３参照）と共通する点については説明を省略する。
図６は、第２変形例に係る超電導コイルの製造方法を示すフローチャートであり、図７は、第２変形例に係る超電導コイルの各製造過程における平面図である。
ステップＳ２０１において、図７（ａ）に示すように、第１支持部２Ｂを板金から切り出す。同様に、第２支持部３Ｂを板金から切り出す。

ステップＳ２０２において、図７（ｂ）に示すように、複数に分割された支持片からなる第２支持部３Ｂは、第１支持部２Ｂの開口部２Ｂａに沿って円周上に所定間隔で配置され、第１支持部２Ｂの開口部２Ｂａの側（内周側）で第１支持部２Ｂと第２支持部３Ｂとが接合される。なお、外周側は接合されず自由端となっている。これにより、超電導コイル１Ｂの巻き枠４Ｂを作製する。

ステップＳ２０３において、図７（ｃ）に示すように、ステップＳ２０２で制作した巻き枠４Ｂに、超電導線材５Ｂとなる線材を巻く。ステップＳ２０４において、巻き枠４Ｂごと炉内で熱処理（最終熱処理）を行う。
以上により、図５に示す第２変形例に係る超電導コイル１Ｂを作製することができる。

このような構成によれば、第１実施形態に係る超電導コイル１の効果に加え、巻き枠の材料を少なくすることができる。

（変形例３）
図８は、第３変形例に係る超電導コイルを示す斜視図である。
図８に示すように、第３変形例に係る超電導コイル１Ｃにおいて、開口部２Ｃａを有する第１支持部２Ｃは、２つの半円部間を直線部で接続するレーストラック形状となっている。また、第２支持部３Ｃは、複数に分割された支持片をあわせて形成されている。この点が図１と異なる。
第３変形例に係る超電導コイル１Ｃの製造方法は、板金から切り出される第１支持部２Ｃの形状がレーストラック形状となっている異なる点を除けば、第２変形例の図６に示すフローと同様であり、説明を省略する。

このような構成によれば、第１実施形態に係る超電導コイル１の効果に加え、後述する超電導回転機１０（図１３参照）のティース１２（図１３参照）の回転子２０（図１３参照）の回転軸２１（図１３参照）方向の長さに合わせて、巻き枠４Ｃの回転子２０の回転軸方向長さを調整することができる。また、巻き枠の材料を少なくすることができる。

（変形例４）
図９は、第４変形例に係る超電導コイルを示す図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＢＢ線断面矢視図である。
第４変形例に係る超電導コイル１Ｄは、第１支持部２Ｄと第２支持部３Ｄとを展開すると１枚の薄板形状（シート状）となることを特徴としている。この点が図１と異なる。

次に、図１０および図１１を用いて、第４変形例に係る超電導コイル１Ｄの製造方法について説明する。なお、第１実施形態（図２、図３参照）と共通する点については説明を省略する。
図１０は、第４変形例に係る超電導コイルの製造方法を示すフローチャートであり、図１１は、第４変形例に係る超電導コイルの各製造過程における平面図である。
ステップＳ３０１において、図１１（ａ）に示すように、第１支持部２Ｄおよび第２支持部３Ｄを一体として板金から切り出す。なお、第２支持部３Ｄは、第１支持部２Ｄの開口部２Ｄａの側に形成されている。図１１（ａ）に示すように、第１支持部２Ｄと第２支持部３Ｄを接合してつなげるまでもなく、最初からつながっている。

ステップＳ３０２において、図１１（ｂ）に示すように、第１支持部２Ｄの表面と第２支持部３Ｄの表面とが向かいあうように、第２支持部３Ｄを折り曲げる。これにより、外周側が自由端となる超電導コイル１Ｄの巻き枠４Ｄを作製する。

ステップＳ３０３において、図１１（ｃ）に示すように、ステップＳ３０２で制作した巻き枠４Ｄに、超電導線材５Ｄとなる線材を巻く。ステップＳ３０４において、巻き枠４Ｄごと炉内で熱処理（最終熱処理）を行う。
以上により、図９に示す第４変形例に係る超電導コイル１Ｄを作製することができる。

このような構成によれば、第１実施形態に係る超電導コイル１の効果に加え、巻き枠の材料を少なくすることができる。さらに、支持部間の接合（図２ステップＳ１０２参照）に代えて（接合することなく）、曲げ加工をすることにより巻き枠を形成する（図１０ステップＳ３０２参照）ことができ、巻き枠４Ｄひいては超電導コイル１Ｄの生産性が向上する。

（変形例５）
図１２は、第５変形例に係る超電導コイルを示す斜視図である。
第５変形例に係る超電導コイル１Ｅは、第１支持部２Ｅと第２支持部３Ｅとを展開すると１枚の薄板形状（シート状）となることを特徴としている。また、第１支持部２Ｅは、２つの半円部間を直線部で接続するレーストラック形状となっている。この点が図１と異なる。
第５変形例に係る超電導コイル１Ｅの製造方法は、板金から切り出される第１支持部２Ｅの形状がレーストラック形状となっている異なる点を除けば、第４変形例の図１０に示すフローと同様であり、説明を省略する。

このような構成によれば、第１実施形態に係る超電導コイル１の効果に加え、後述する超電導回転機１０（図１３参照）のティース１２（図１３参照）の回転子２０（図１３参照）の回転軸２１（図１３参照）方向の長さに合わせて、巻き枠４Ｅの回転子２０の回転軸方向長さを調整することができる。また、巻き枠の材料を少なくすることができる。さらに、支持部間の接合（図２ステップＳ１０２参照）に代えて、曲げ加工をすることにより巻き枠を形成する（図１０ステップＳ３０２参照）ことができ、巻き枠４Ｅひいては超電導コイル１Ｅの生産性が向上する。

＜超電導回転機＞
次に、本実施形態に係る超電導コイル１ａ〜１ｆを用いた超電導回転機１０について説明する。図１３は、回転子の回転軸方向視した超電導回転機の断面図であり、図１４は、固定子を模式的に展開した図である。
超電導回転機１０は、回転軸２１で回転する回転子２０と、固定子１１とを備えている。

固定子１１は、超電導コイル１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆと、ティース１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆと、固定子枠１３と、を備えている。図１４に示すように、固定子枠１３の外周に沿って、ティース１２ａ〜１２ｆが配置され、各ティース１２にそれぞれ、超電導コイル１ａ〜１ｆが配置される。１つのティース１２ａ（１２ｂ〜１２ｆ）に配置される超電導コイル１ａ（１ｂ〜１ｆ）は、巻き枠４を有する薄板環状の超電導コイル１を複数重ね合わせて配置され、それらが電気的に直列または並列に接続されて構成される。なお、図１４では、超電導コイル１ａ（１ｂ〜１ｆ）は、長方形に近いレーストラック形状をしている。

図１３に示す超電導回転機１０は、三相交流電源（図示せず）が具備されている。回転軸２１を中心として、対向する超電導コイルは直列に接続されており、一組の相として用いられている。即ち、超電導コイル１ａ，１ｄはＵ相として用いられ、超電導コイル１ｂ，１ｅはＶ相として用いられ、超電導コイル１ｃ，１ｆはＷ相として用いられる。このように、超電導コイル１ａ〜１ｆに三相交流を印加することで、回転子２０の位置に磁場分布を形成し、その磁場分布を回転軸２１の回りに回転させることができる。なお、超電導コイル１がレーストラック形状である場合には（変形例１，３，５参照）レーストラック形状の直線部と回転軸２１とが平行になるように配置される。

回転子２０は、超電導回転機１０が同期モータの場合には永久磁石（強磁性体）が用いられ、超電導回転機１０が誘導モータの場合にはかご形導体が用いられる。
なお、超電導コイル１（１ａ〜１ｆ）の形状は、長方形に近いレーストラック形状に限られるものではなく、レーストラック形状（図４，８，１２参照）であってもよく、円形（図１，５，９参照）であってもよい。

≪第２実施形態≫
次に、第２実施形態に係る超電導コイルおよびそれを用いた超電導回転機について説明する。図１５は、第２実施形態に係る超電導コイルを示す斜視図である。
図１５に示すように、超電導コイル１Ｆは、第１支持部２Ｆが曲面２Ｆｂで形成された鞍型の超電導コイルである。この点が図１と異なる。

次に、図１６および図１７を用いて、第２実施形態に係る超電導コイル１Ｆの製造方法について説明する。なお、第１実施形態（図２、図３参照）と共通する点については説明を省略する。
図１６は、第２実施形態に係る超電導コイルの製造方法を示すフローチャートであり、図１７は、第２実施形態に係る超電導コイルの各製造過程における平面図である。
ステップＳ４０１において、図１７（ａ）に示すように、第１支持部２Ｆを板金から切り出す。同様に、第２支持部３Ｆを板金から切り出す。ステップＳ４０２において、図１７（ｂ）に示すように、第１支持部２Ｆと第２支持部３Ｆを接合する。ステップＳ４０３において、図１７（ｃ）に示すように、一点鎖線を中心線として、第１支持部２Ｆを曲面２Ｆｂに曲げ、鞍型の巻き枠４Ｆを作製する。ステップＳ４０４において、図１７（ｄ）に示すように、ステップＳ４０３で制作した巻き枠４Ｆに、超電導線材５Ｆとなる線材を巻く。ステップＳ４０５において、巻き枠４Ｆごと炉内で熱処理（最終熱処理）を行う。なお、熱処理Ｓ４０５の前の曲げであれば、巻き線の超電導特性の劣化はないので、Ｓ４０３とＳ４０４のステップを逆にして、巻き線後に曲げ加工することも可能である。このようにして３次元構造を有する鞍型の超電導コイルを作製する。
以上により、図１５に示す第２実施形態に係る鞍型の超電導コイル１Ｆを作製することができる。

（変形例６）
図１８は、第６変形例に係る超電導コイルを示す斜視図である。なお、変形例の番号は第１実施形態からの通し番号である。
図１８に示すように、超電導コイル１Ｇは、第５変形例に係る超電導コイル１Ｆ（図１２参照）を、第１支持部２Ｇが曲面２Ｇｂで形成された鞍型の超電導コイルとしたものである。この点が図１２と異なる。

図１９は、第６変形例に係る超電導コイルの製造方法を示すフローチャートであり、図２０は、第６変形例に係る超電導コイルの各製造過程における平面図である。
ステップＳ５０１において、図２０（ａ）に示すように、第１支持部２Ｇおよび第２支持部３Ｇを一体として板金から切り出す。ステップＳ５０２において、図２０（ｂ）に示すように、第１支持部２Ｇの表面と第２支持部３Ｇの表面とが向かいあうように、第２支持部３Ｇを折り曲げる。

ステップＳ５０３において、図２０（ｃ）に示すように、一点鎖線を中心線として、第１支持部２Ｇを曲面２Ｇｂに曲げ、鞍型の巻き枠４Ｇを作製する。ここで、曲げ加工の中心線は、レーストラック形状の直線部分と平行に位置する。また、曲げの中心線を含む板金に垂直な面は、板金の鏡面対称面となっている。なお、レーストラック形状の第１支持部２Ｇの曲線部と回転子との干渉を防ぐため、曲げ半径は回転子の外径よりも小さくする。

ステップＳ５０４において、図２０（ｄ）に示すように、ステップＳ５０３で制作した巻き枠４Ｇに、超電導線材５Ｇとなる線材を巻く。ステップＳ５０５において、巻き枠４Ｇごと炉内で熱処理（最終熱処理）を行う。なお、熱処理Ｓ５０５の前の曲げであれば、巻き線の超電導特性の劣化はないので、Ｓ５０３とＳ５０４のステップを逆にして、巻き線後に曲げ加工することも可能である。
以上により、図１８に示す第６変形例に係る超電導コイル１Ｇを作製することができる。

次に、第６変形例に係る超電導コイル１Ｇを超電導回転機の固定子コイルとして用いた場合について、さらに説明する。なお、第１実施形態に係る超電導回転機１０（図１３参照）と重複する説明は省略する。
図２１は、回転子の回転軸方向視した、超電導回転機の拡大断面図である。
Ｕ相の一方のティース１２ａは、ティース１２１，１２２，１２３から構成されている。また、ティース１２ａに対して、２つの超電導コイル１Ｇ_１，１Ｇ_２が配置されている。超電導コイル１Ｇ_１は、ティース１２１，１２２を囲むように配置され、超電導コイル１Ｇ_２は、ティース１２２，１２３を囲むように配置されている。超電導コイル１Ｇ_１と超電導コイル１Ｇ_２は、電気的に並列または直列に接続されている。なお、Ｕ相の他方のティース１２ｄ、Ｖ相およびＷ相のティース（１２ｂ，１２ｃ，１２ｅ，１２ｆ）も同様の構造となっている。
このように、超電導コイル１Ｇ_１，１Ｇ_２を配置することにより、回転軸２１から見て２つの超電導コイル１Ｇ_１，１Ｇ_２の一部が重なる分布巻きとなり、起磁力波形を正弦波に近づけることができる。なお、分布巻きにより、起磁力波形が正弦波に近づくことは、例えば、「坪島茂彦著、図解誘導電動機、東京電機大学出版局(2006)」に記載されており、詳細な説明は省略する。

図２２は、図２１における超電導コイルを示す斜視図である。
図２２に示すように、レーストラック形状かつ鞍型の超電導コイル１Ｇ_１，１Ｇ_２は直線部の長さが異なり、直線部の長さが長い超電導コイル１Ｇ_１の直線部をまたぐように超電導コイル１Ｇ_２が配置される。超電導コイル１Ｇ_２が曲面２Ｇｂ_２で形成されていることにより、超電導コイル１Ｇ_１の直線部と超電導コイル１Ｇ_２とが干渉することなく配置することができる。また、超電導コイル１Ｇ_１が曲面２Ｇｂ_１で形成されていることにより、配線（超電導線材）を同一方向に引き出すことができる。このように、２つの超電導コイル１Ｇ_１，１Ｇ_２の一部が重なる配置（分布巻き）としても、超電導コイル１Ｇ_１，１Ｇ_２同士が干渉することなく配置することができる。

１ 第１実施形態に係る超電導コイル
２ 第１実施形態に係る第１支持部（第１の部材）
２ａ 第１実施形態に係る第１支持部の開口部
３ 第１実施形態に係る第２支持部（第２の部材）
３ａ 第１実施形態に係る第２支持部の開口部
４ 第１実施形態に係る巻き枠
５ 第１実施形態に係る超電導線材
１Ａ 第１変形例に係る超電導コイル
２Ａ 第１変形例に係る第１支持部（第１の部材）
２Ａａ 第１変形例に係る第１支持部の開口部
３Ａ 第１変形例に係る第２支持部（第２の部材）
３Ａａ 第１変形例に係る第２支持部の開口部
４Ａ 第１変形例に係る巻き枠
５Ａ 第１変形例に係る超電導線材
１Ｂ 第２変形例に係る超電導コイル
２Ｂ 第２変形例に係る第１支持部（第１の部材）
２Ｂａ 第２変形例に係る第１支持部の開口部
３Ｂ 第２変形例に係る第２支持部（第２の部材）
３Ｂａ 第２変形例に係る第２支持部の開口部
４Ｂ 第２変形例に係る巻き枠
５Ｂ 第２変形例に係る超電導線材
１Ｃ 第３変形例に係る超電導コイル
２Ｃ 第３変形例に係る第１支持部（第１の部材）
２Ｃａ 第３変形例に係る第１支持部の開口部
３Ｃ 第３変形例に係る第２支持部（第２の部材）
３Ｃａ 第３変形例に係る第２支持部の開口部
４Ｃ 第３変形例に係る巻き枠
５Ｃ 第３変形例に係る超電導線材
１Ｄ 第４変形例に係る超電導コイル
２Ｄ 第４変形例に係る第１支持部（第１の部材）
２Ｄａ 第４変形例に係る第１支持部の開口部
３Ｄ 第４変形例に係る第２支持部（第２の部材）
３Ｄａ 第４変形例に係る第２支持部の開口部
４Ｄ 第４変形例に係る巻き枠
５Ｄ 第４変形例に係る超電導線材
１Ｅ 第５変形例に係る超電導コイル
２Ｅ 第５変形例に係る第１支持部（第１の部材）
２Ｅａ 第５変形例に係る第１支持部の開口部
３Ｅ 第５変形例に係る第２支持部（第２の部材）
３Ｅａ 第５変形例に係る第２支持部の開口部
４Ｅ 第５変形例に係る巻き枠
５Ｅ 第５変形例に係る超電導線材
１ａ Ｕ相の一方の超電導コイル
１ｂ Ｖ相の一方の超電導コイル
１ｃ Ｗ相の一方の超電導コイル
１ｄ Ｕ相の他方の超電導コイル
１ｅ Ｖ相の他方の超電導コイル
１ｆ Ｗ相の他方の超電導コイル
１０ 超電導回転機
１１ 固定子
１２ ティース
１２ａ Ｕ相の一方の超電導コイルを取り付けるティース
１２ｂ Ｖ相の一方の超電導コイルを取り付けるティース
１２ｃ Ｗ相の一方の超電導コイルを取り付けるティース
１２ｄ Ｕ相の他方の超電導コイルを取り付けるティース
１２ｅ Ｖ相の他方の超電導コイルを取り付けるティース
１２ｆ Ｗ相の他方の超電導コイルを取り付けるティース
１３ 固定子枠
２０ 回転子
２１ 回転軸
１Ｆ 第２実施形態に係る超電導コイル
２Ｆ 第２実施形態に係る第１支持部（第１の部材）
２Ｆａ 第２実施形態に係る第１支持部の開口部
２Ｆｂ 第２実施形態に係る第１支持部の曲面
３Ｆ 第２実施形態に係る第２支持部（第２の部材）
３Ｆａ 第２実施形態に係る第２支持部の開口部
４Ｆ 第２実施形態に係る巻き枠
５Ｆ 第２実施形態に係る超電導線材
１Ｇ 第５変形例に係る超電導コイル
２Ｇ 第６変形例に係る第１支持部（第１の部材）
２Ｇａ 第６変形例に係る第１支持部の開口部
２Ｇｂ 第６変形例に係る第１支持部の曲面
３Ｇ 第６変形例に係る第２支持部（第２の部材）
３Ｇａ 第６変形例に係る第２支持部の開口部
４Ｇ 第６変形例に係る巻き枠
５Ｇ 第６変形例に係る超電導線材
１Ｇ１ Ｕ相の一方の超電導コイル１
１Ｇ２ Ｕ相の一方の超電導コイル２
１２１ Ｕ相の一方の超電導コイルを取り付けるティース１
１２２ Ｕ相の一方の超電導コイルを取り付けるティース２
１２３ Ｕ相の一方の超電導コイルを取り付けるティース３
１Ｇｂ１ Ｕ相の一方の超電導コイル１に形成されている曲面
１Ｇｂ２ Ｕ相の一方の超電導コイル２に形成されている曲面

Claims (13)

1. 絶縁材で被覆された超電導線材と、前記超電導線材を巻きつける巻き枠とを有してなる超電導コイルであって、
   前記巻き枠は、薄板環状の第１の部材と、当該第１の部材と内周側でつながり外周側に向かって延びる第２の部材とを備えて構成され、
   前記超電導線材は、前記巻き枠を構成する前記第１の部材と前記第２の部材との間に捲回されて配置されている
   ことを特徴とする超電導コイル。
2. 前記第２の部材は、前記第１の部材と重ね合わせ可能な形状の薄板環状部材であり、
   前記第１の部材の内周側と、前記第２の部材の内周側とが接合されることで、前記第２の部材が前記第１の部材と内周側でつながっている
   ことを特徴とする請求項１に記載の超電導コイル。
3. 前記第２の部材は、複数に分割されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の超電導コイル。
4. 前記巻き枠は、１枚の薄板形状に展開可能であり、
   その展開図において、前記第２の部材が前記第１の部材の内周側にある
   ことを特徴とする請求項３に記載の超電導コイル。
5. 前記第１の部材は、レーストラック形状である
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の超電導コイル。
6. 前記第１の部材は、曲面で形成される
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の超電導コイル。
7. 前記巻き枠は、ステンレスで構成される
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の超電導コイル。
8. 前記第１の部材および前記第２の部材、それぞれの厚さが０．５ｍｍ以下である
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の超電導コイル。
9. 前記超電導線材は、丸線で構成される
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の超電導コイル。
10. 前記超電導線材は、
    二ホウ化マグネシウムを含んで構成される
    ことを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の超電導コイル。
11. 前記超電導線材は、
    高熱伝導の樹脂で含浸されている
    ことを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の超電導コイル。
12. 請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の超電導コイルおよび固定子枠を有する固定子と、
    強磁性体あるいは導体を有する回転子と、を備える超電導回転機であって、
    前記固定子は、
    前記回転子の回転軸方向視して、前記固定子枠の円周方向に沿って前記超電導コイルが配置される
    ことを特徴とする超電導回転機。
13. 各相の一方および他方にそれぞれ少なくとも２つ以上前記超電導コイルが設置され、
    隣り合う超電導コイルの回転子の回転軸方向の長さが異なり、
    回転子の回転軸方向視して、これらの超電導コイルの一部が重なっている
    ことを特徴とする請求項１２に記載の超電導回転機。

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