JP6511274B2 - 超電導コイル及び超電導回転電機ステータ - Google Patents

Description

本発明は、超電導コイル及び超電導回転電機ステータに関する。

超電導コイルは、超電導体を含む材料により構成されるテープ状（或いは帯状）の超電導線材を巻回することにより形成される。テープ状の超電導線材は、その形状的な制約から、テープ面（主面）に垂直な方向、つまりテープ面を巻き込むような方向にのみ、巻回され得る。このようにして巻回された超電導コイルの外形形状は、リング形状或いはいレーストラック形状であるのが一般的である。

また、複数の超電導コイルをその巻軸方向に沿って積み重ねて複数段の超電導コイルを形成し、それぞれの段の超電導コイルを互いに電気的に接続した超電導コイルも提案されている。例えば、２つの超電導コイル部を巻軸方向に沿って積み重ね、それぞれの段の超電導コイルを電気的に接続した、いわゆるダブルパンケーキ型超電導コイルが、広く知られている。

さらに、超電導コイルに流れる電流の量を増やすため、積層された複数のテープ状の超電導線材を巻回することにより、超電導コイルが形成されることもある。この場合、積層された複数の超電導線材は、並列接続される。

超電導線材の電気抵抗はゼロ或いは非常に小さい。しかし、超電導線材により構成される超電導コイルのインダクタンスにより、超電導コイルに交流電流を流すときには擬似的な電気抵抗としてのリアクタンスが発生する。一般に、コイルのリアクタンスは、コイルに囲まれる中空領域の大きさにより変化し、中空領域が大きいほどリアクタンスが大きい。従って、超電導コイルの外周側のリアクタンスが内周側のリアクタンスよりも大きい。

積層された複数のテープ状の超電導線材を巻回することにより超電導コイルを構成した場合、複数の超電導線材のうちのある超電導線材が他の超電導線材よりも常に内周側、或いは常に外周側に配設されることになる。このため、ある超電導線材により構成されるコイル部分のリアクタンスと他の超電導線材により構成されるコイル部分のリアクタンスが異なる。これにより、それぞれの超電導線材に流れる電流の大きさが異なる。つまり、超電導コイルを流れる電流に偏りが発生する。このような電流の偏りを、偏流と呼ぶ。偏流が発生した場合、交流損失が増大する。従って、偏流が発生しないように、各超電導線材に流れる電流の均流化を図ることが望ましい。

積層された複数のテープ状の超電導線材を巻回することにより構成される超電導コイル内での偏流を防止するため、超電導コイルを構成する複数の超電導線材の転位が行われる。転位とは、積層された複数の超電導線材の積層順を入れ替えることである。一般的に、転位は、ダブルパンケーキ型超電導コイルにおいて、一方の段の超電導コイルと他方の段の超電導コイルとを接続する部分にて、行われる。

特許文献１は、テープ状の複数本の超電導線材の積層体を巻回することにより構成されるダブルパンケーキ型超電導コイルを開示する。特許文献１に記載のダブルパンケーキ型超電導コイルによれば、第１段の超電導コイル部の最内周ターンと第２段の超電導コイル部の最内周ターンとの渡り部にて、内周側の超電導線材と外周側の超電導線材が転位される。

特許文献２は、複数本の超電導線材を互いに絶縁して束ねた集合導体がパンケーキ状に巻回されてなる一対のコイル部を有し、最内層側にて一方のコイル部の集合導体が他方のコイル部側に転位されて接続されているダブルパンケーキ型超電導コイルを開示する。特許文献２に記載のダブルパンケーキ型超電導コイルによれば、複数本の超電導線材が所定の本数ごとに、コイル部の周方向の異なる位置にて転位される。

特許文献３は、複数本の超電導線材を並列接続させた線材群を一方向に巻回させた超電導コイル部と、複数本の超電導線材を並列接続させた線材群を他方向に巻回させた超電導コイル部とを備える積層型超電導コイルを開示する。特許文献３に記載の積層型超電導コイルによれば、一方の超電導コイル部と他方の超電導コイル部が、巻軸方向に沿って積層される。また、一方の超電導コイル部の内周側から外周側に向けて並んだ複数本の超電導線材のそれぞれが、他方の超電導コイル部の外周側から内周側に向けて並んだ複数本の超電導線材のそれぞれに接続されることにより、超電導線材の転位が行われる。

特開２００８−１６６５６９号公報 特開２０１０−２３８７８７号公報 特開２０１１−９１８９３号公報

（発明が解決しようとする課題）
特許文献１及び特許文献２に記載の超電導コイルによれば、超電導線材を転位させるために、超電導線材がそのテープ面に平行な面内にて曲げられている。超電導線材は、そのテープ面に平行な方向、すなわち面内方向に曲げられ難いので、このような曲げられ難い面内方向に曲げられると、超電導線材のテープ面にて歪が発生する。斯かる歪の発生により、超電導特性が低下する虞がある。また、特許文献１及び特許文献２によれば、超電導線材を転位させるための特有の設備、手順が必要であるため、そのような超電導コイルの製造コストが高い。また、特許文献３に記載の超電導コイルによれば、一方の超電導コイル部と他方の超電導コイル部の位置関係が対称でなく、また、各超電導線材の転位の順序が限定されるために均流化の効果が半減する。

本発明は、簡単な構成で、複数の超電導線材を転位させることができる超電導コイル、及び、そのような超電導コイルが用いられた超電導回転電機ステータを提供することを、目的とする。

（課題を解決するための手段）
本発明は、積層された複数のテープ状の超電導線材を巻回することにより構成される超電導コイルであって、複数の超電導線材のうちの少なくとも一つの超電導線材（３３，３４）に、長手方向に垂直な方向成分を含む方向に沿って切りかかれた切欠き部（３３ｃ，３４ｃ）が形成されており、切欠き部が形成された超電導線材に積層方向に隣接する超電導線材が、切欠き部を乗り越えることにより、切欠き部にて、切欠き部が形成された超電導線材とその超電導線材に隣接する超電導線材が、交差されている、超電導コイルを提供する。

本発明によれば、超電導コイルを構成する積層された複数のテープ状の超電導線材の少なくとも一つに、その長手方向に垂直な方向成分を含む方向に沿って切りかかれた切欠き部が形成される。そして、その切欠き部が形成された超電導線材に積層方向に隣接する超電導線材が、その切欠き部を乗り越えている。このため、切欠き部にて、その切欠き部が形成された超電導線材とそれに隣接する超電導線材が、交差する。斯かる交差により、切欠き部が形成された超電導線材とそれに積層方向に隣接する超電導線材の積層方向における位置（配置）、すなわち積層順が入れ替えられる。このようにして、切欠き部が形成された超電導線材とそれに隣接する超電導線材が転位される。

このように、本発明によれば、超電導線材に切欠き部を形成し、その切欠き部にて、切欠き部が形成された超電導線材とそれに隣接する超電導線材を交差させるだけの簡単な構成で、超電導線材を転位させることができる。また、切欠き部を乗り越える超電導線材は、切欠き部を乗り越えるために僅かに曲げられるが、その曲げ方向に超電導線材の面内方向成分は含まれない。つまり、超電導線材が巻回される方向に超電導線材を曲げることにより、切欠き部にて超電導線材を転位させることができる。よって、従来技術のように、超電導線材を転位させるために超電導線材をその面内方向に曲げることによる超電導線材の歪の発生を防止できる。

本発明において、切り欠き部を乗り越える、とは、切り欠き部が形成された超電導線材の一方のテープ面側に隣接配置する超電導線材が、切り欠き部を跨ぐことにより、切欠き部が形成された超電導線材の他方のテープ面側に隣接配置することを意味する。従って、切り欠き部が形成された超電導線材の内周側に隣接配置した超電導線材は、切り欠き部を乗り越えることにより、切り欠き部が形成された超電導線材の外周側に隣接配置する。また、切り欠き部が形成された超電導線材の外周側に隣接配置した超電導線材は、切り欠き部を乗り越えることにより、切り欠き部が形成された超電導線材の内周側に隣接配置する。

また、本発明において、超電導線材とは、テープ状（或いは帯状）に形成され、且つ、超電導材料を含む材料により構成されている部材を意味する。従って、超電導線材は、超電導体のみによって構成されていてもよいし、或は、超電導体からなる部分と、超電導体ではない導電性を有する材料により構成される部分とを有するように構成されていてもよい。この場合、切り欠き部は、超電導体からなる部分に形成されていてもよいし、超電導体ではない導電性を有する材料（例えば銅）により構成される部分に形成されていてもよい。

また、本発明において、切欠き部は、超電導線材の長手方向に垂直な方向成分を含む方向に沿って切りかかれた部分、すなわち、超電導線材の長手方向に平行ではない切欠き段差部分が形成されていれば、どのような形状であってもよい。例えば、超電導線材に、長手方向に垂直な方向成分を含む方向に沿って延びるスリットが形成されていてもよい。また、超電導線材に幅が広い部分と幅が狭い部分とを形成し、両部分の接続部位に切欠き状段差部を形成してもよい。この場合、切欠き部の形状が、クランク形状にされる。

また、積層方向に隣接する超電導線材のそれぞれに、切欠き部が形成されており、超電導線材のそれぞれに形成された切欠き部が、互いに嵌め合わされているとよい。これによれば、隣接する超電導線材のそれぞれに形成された切欠き部どうしが嵌め合わされることにより、一方の超電導線材が他方の超電導線材に形成された切欠き部を乗り越え、他方の超電導線材が一方の超電導線材に形成された切欠き部を乗り越える。すなわち、切欠き部どうしが嵌め合わされている部分にて、隣接する超電導線材が転位される。また、切欠き部どうしの嵌め合いによって、転位箇所における超電導線材の幅方向（長さ方向及び厚さ方向に垂直な方向）の膨らみの増加を抑えることができる。

また、切欠き部は、長手方向に沿って隙間を隔てて配設された２本の超電導線材のそれぞれの対面する端部を、２本の超電導線材の幅よりも狭い幅を有する導体で接続することにより、形成されていてもよい。これによれば、簡単に、超電導線材に切欠き部を形成することができる。

また、切欠き部が形成された超電導線材には、切欠き部が形成されることにより幅が狭められている部分に、補助の導体が接続されていてもよい。切欠き部の形成によって、その切欠き部が形成されている部分の幅が狭められる。幅が狭められた部分に流すことのできる電流の大きさは、幅が狭められていない部分に流すことのできる電流の大きさよりも小さい。これに対し、本発明によれば、切欠き部の形成により幅が狭められた部分に補助の導体を接続することで、幅が狭められている部分に流すことができる電流の大きさが大きくされる。よって、臨界電流（Ｉｃ）が大きくされ、超電導コイルに大電流を流すことができる。

また、本発明に係る超電導コイルは、超電導材料により構成された複数の第一超電導線材が積層された状態で巻回されることにより構成される第一超電導コイル部と、超電導材料により構成された複数の第二超電導線材が積層された状態で巻回されることにより構成される第二超電導コイル部と、第一超電導コイル部を構成するそれぞれの第一超電導線材の内周端部と、第二超電導コイル部を構成するそれぞれの第二超電導線材の内周端部とを、それぞれ接続する、複数の接続部材と、を備えるのがよい。また、第一超電導コイル部と第二超電導コイル部は、巻軸方向に沿って重ねられるように配置され、複数の接続部材は、第一超電導コイル部及び第二超電導コイル部の内周にて積層配置されているのがよい。そして、積層配置されている複数の接続部材の少なくとも一つに、切欠き部が形成されているとよい。

これによれば、例えばダブルパンケーキ型超電導コイルの一方のコイル部（第一超電導コイル部）を構成する複数の超電導線材（第一超電導線材）と他方のコイル部（第二超電導コイル部）を構成する複数の超電導線材（第二超電導線材）が、それらの内周端部どうしを接続する複数の接続部材により接続される。そして、複数の接続部材の少なくとも一つに切欠き部を設け、その切欠き部を用いて複数の接続部材が交差させられる。このようにして、簡単な構成で、超電導線材に歪を与えることなく、第一超電導コイル部と第二超電導コイル部との接続部位にて、第一超電導線材と第二超電導線材とを転位させることができる。

この場合、接続部材に形成される切欠き部の形状が、クランク形状であってもよい。これによれば、クランク形状の切欠き部が形成された接続部材に隣接する接続部材が切欠き部を乗り越える前には、切欠き部が形成された接続部材とそれに隣接する接続部材とが重ねられていない領域が存在する。このため、接続部材どうしの接触面積が小さくされ、超電導コイルをコンパクトに構成できる。

また、接続部材は、導電性の金属により構成されていてもよい。これによれば、接続部材の加工が容易である。この場合、接続部材が銅により構成されるとなおよい。これによれば、接続部材の弾性変形が容易であるため、容易に、切欠き部が形成された接続部材とそれに隣接する接続部材とを交差させることができる。

また、接続部材は、超電導体により構成されていてもよい。これによれば、接続部材として超電導体（特にイットリウム系等の薄膜単結晶タイプの超電導体、或いはガドリミウム系超電導体）を用いることにより、接続部材における接続抵抗をより小さくすることができる。

また、接続部材は、導電性の金属により構成される部分と、超電導体により構成される部分とを有していてもよい。接続部材を金属のみにより構成した場合、接続部材の電気抵抗が大きいという問題が発生し、一方、接続部材を超電導体のみにより構成した場合、過剰な電流が接続部材に流れたときに超電導破壊（クエンチ）が発生する虞がある。これに対し、接続部材を構成する材料として、銅などの導電性金属と超電導体とを併用することで、上記した欠点を補うことができる。すなわち、通常時（適正な電流が流れている状態であるとき）は超電導体により構成されている部分に電流が流れることによって、接続部材の電気抵抗を小さくすることができる。また、過剰な電流が流れたときには余剰の電流が金属により構成されている部分に流れる。このため超電導体により構成されている部分の超電導破壊を防止することができる。

また、超電導コイルが、対向配置する第一直線部及び第二直線部と、第一直線部の一方の端部と第二直線部の一方の端部とを接続する第１円弧部と、第一直線部の他方の端部と第二直線部の他方の端部とを接続する第２円弧部と、を有するレーストラック形状を呈し、接続部材は、第一超電導線材が接続されている部分が第一直線部に設けられ、第二超電導線材が接続されている部分が第二直線部に設けられ、切欠き部が形成されている部分が第一円弧部に設けられるように、構成されているとよい。これによれば、超電導コイルの直線部分にて第一超電導線材と第二超電導線材が接続部材に接続されているため、接続部材と第一及び第二超電導線材との接続が容易になし得るとともに、その接続を確実に行うことができる。また、第一円弧部を跨って接続部材を形成することにより、第一超電導コイル部の内周端部の位置と第二超電導コイル部の内周端部の位置とを一致させることができる。このため、第一超電導コイル部の形状と第二超電導コイル部の形状とをほぼ対称形状にすることができる。

また、本発明は、ティースを有するステータコアと、上記構成の超電導コイルとを備え、超電導コイルがティースに巻回されてなる、超電導回転電機ステータを提供する。これによれば、上記した作用効果を有する超電導コイルを備えた超電導回転電機ステータを提供することができる。

超電導回転電機ステータの正面図である。 第一実施形態に係る超電導コイルの概略斜視図である。 第一超電導コイル部と第二超電導コイル部とを、同一の巻軸方向から見た正面図である。 第一接続部材及び第二接続部材の概略斜視図である。 第一接続部材に形成された第一スリットと第二接続部材に形成された第二スリットが嵌め合わされた状態を示す斜視図である。 図５のＶＩ−ＶＩ断面図である。 第一接続部材と第二接続部材とを用いて、積層された２本の超電導線材が転位される様子を模式的に示す図である。 第二実施形態に係る超電導コイルを構成する第一超電導コイル部と第二超電導コイルとを、同一の巻軸方向から見た正面図である。 第一接続部材、中間接続部材、及び第二接続部材の概略斜視図である。 第一接続部材、中間接続部材及び第二接続部材が係合した状態を示す断面図である。 第一接続部材、中間接続部材、及び第二接続部材を用いて、積層された３本の超電導線材が転位される様子を模式的に示す図である。 第三実施形態に係る第一接続部材及び第二接続部材を示す概略平面図である。 第四実施形態に係る第一接続部材、中間接続部材、及び第二接続部材を示す概略平面図である。 第五実施形態に係る第一接続部材、中間接続部材、及び第二接続部材の平面図及び、これらの接続部材の転位の状態を示す図である。 、第六実施形態に係る複数の接続部材の平面図、及び、これらの接続部材の転位の状態を示す図である。 超電導線材の任意の箇所にてそれぞれの超電導線材に切欠きが形成された超電導コイルを示す図である。 超電導線材に形成されるスリットの変形例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る超電導回転電機ステータの正面図である。図１に示すように、本実施形態に係る超電導回転電機ステータ１は、ステータコア２と、複数の超電導コイル３とを備える。

ステータコア２は、円筒形状のバックヨーク２ａと、バックヨーク２ａの内周面から求心方向に向かって突出する複数のティース２ｂとを有する。複数のティース２ｂは、バックヨーク２ａの周方向に沿って等間隔に設けられる。また、隣接するティース２ｂ間にスロット２ｃが形成される。このスロット２ｃも、バックヨーク２ａの周方向に沿って等間隔に設けられる。

各ティース２ｂに超電導コイル３が取り付けられる。超電導コイル３は、超電導線材がティース２ｂに巻回されることにより構成される。

（第一実施形態）
図２は、第一実施形態に係る超電導コイル３の概略斜視図である。図２に示すように、超電導コイル３は、対向配置した第一直線部３ａ及び第二直線部３ｂと、円弧状に形成され第一直線部３ａの一方の端部と第二直線部３ｂの一方の端部を接続する第一円弧部３ｃと、円弧状に形成され第一直線部３ａの他方の端部と第二直線部３ｂの他方の端部を接続する第二円弧部３ｄとを有し、巻軸方向から見てレーストラック形状となるように構成される。

また、この超電導コイル３は、巻軸方向から見てレーストラック形状の第一超電導コイル部３１と第二超電導コイル部３２とからなり、これらのコイル部３１，３２を巻軸方向（図２において上下方向）に沿って重ね合わせることにより構成される。すなわち、超電導コイル３は、レーストラック形状のダブルパンケーキ型超電導コイルである。

図３は、第一超電導コイル部３１と第二超電導コイル部３２とを、同一の巻軸方向から見た正面図である。図３に示すように、第一超電導コイル部３１と第二超電導コイル部３２は、それらの巻軸方向に垂直な平面に対してほぼ対称な形状を有する。また、第一超電導コイル部３１は、積層されたテープ状の２本のＢｉ系超電導線材（幅４．６ｍｍ）が巻回されることにより構成される。同様に、第二超電導コイル部３２は、積層されたテープ状の２本のＢｉ系超電導線材（幅４．６ｍｍ）が巻回されることにより構成される。各超電導コイル部を構成する超電導線材には、テープ面（主面）Ｔが形成されている。そして、テープ面Ｔに垂直な方向に沿って２本の超電導線材が積層される。

第一超電導コイル部３１を構成する２本の超電導線材（第一超電導線材）のうちの一方は、常に他方の外周側に配置し、他方は、常に一方の内周側に配置する。同様に、第二超電導コイル部３２を構成する２本の超電導線材（第二超電導線材）のうちの一方は、常に他方の外周側に配置し、他方は、常に一方の内周側に配置する。第一超電導コイル部３１を構成する第一超電導線材のうちの外周側に配置する超電導線材を第一外周側超電導線材３１ｏｕｔと呼び、内周側に配置する超電導線材を第一内周側超電導線材３１ｉｎと呼ぶ。第二超電導コイル部３２を構成する第二超電導線材のうち外周側に配置する超電導線材を第二外周側超電導線材３２ｏｕｔと呼び、内周側に配置する超電導線材を第二内周側超電導線材３２ｉｎと呼ぶ。また、積層状態の第一外周側超電導線材３１ｏｕｔ及び第一内周側超電導線材３１ｉｎを、第一超電導線群３１Ｔと呼び、積層状態の第二外周側超電導線材３２ｏｕｔ及び第二内周側超電導線材３２ｉｎを第二超電導線群３２Ｔと呼ぶ。従って、第一超電導コイル部３１は、第一超電導線群３１Ｔが巻回されることにより構成され、第二超電導コイル部３２は、第二超電導線群３２Ｔが巻回されることにより構成される。

第一超電導線群３１Ｔの一方の端部（外周端部）は第一超電導コイル部３１の最外周から延設されており、この延設された部分Ｐ１によって、超電導コイル３の一方のコイルエンドを構成する。第二超電導線群３２Ｔの一方の端部（外周端部）は第二超電導コイル部３２の最外周から延設されており、この延設された部分Ｐ２によって、超電導コイル３の他方のコイルエンドを構成する。また、第一超電導線群３１Ｔの他方の端部（内周端部）Ｑ１は第一超電導コイル部３１の最内周に位置し、第二超電導線群３２Ｔの他方の端部（内周端部）Ｑ２は第二超電導コイル部３２の最内周に位置する。

図３からわかるように、第一超電導コイル部３１と第二超電導コイル部３２とを同一の巻軸方向から見たときに、第一超電導線群３１Ｔの巻回方向は第二超電導線群３２Ｔの巻回方向と反対の方向である。具体的には、図３に示す場合、第一超電導線群３１Ｔは、その内周端部から外周端部に向かって反時計周り方向に巻回され、第二超電導線群３２Ｔは、その内周端部から外周端部に向かって時計周り方向に巻回される。

第一超電導線群３１Ｔの内周端部は、第一外周側超電導線材３１ｏｕｔの内周端部及び第一内周側超電導線材３１ｉｎの内周端部により構成される。このうち、第一外周側超電導線材３１ｏｕｔの内周端部は第一接続部材３３に接続され、第一内周側超電導線材３１ｉｎの内周端部は第二接続部材３４に接続される。また、第二超電導線群３２Ｔの内周端部は、第二外周側超電導線材３２ｏｕｔの内周端部及び第二内周側超電導線材３２ｉｎの内周端部により構成される。このうち、第二外周側超電導線材３２ｏｕｔの内周端部は第二接続部材３４に接続され、第二内周側超電導線材３２ｉｎの内周端部は第一接続部材３３に接続される。図３において、第一接続部材３３及び第二接続部材３４が、破線で示される。

図４は、展開された第一接続部材３３材及び第二接続部材３４の概略斜視図である。図４に示すように、第一接続部材３３は、外面３３ａ及び外面３３ａとは反対側の内面３３ｂとを有する長尺平板状に形成される。また、第二接続部材３４は、外面３４ａ及び外面３４ａとは反対側の内面３４ｂとを有する長尺平板状に形成される。第一接続部材３３及び第二接続部材３４は、ガドリニウム（Ｇｄ）系超電導線材により構成されており、その幅は１０ｍｍである。

第一接続部材３３の長手方向における一方の端部側の外面３３ａに第一外周側超電導線材３１ｏｕｔの内周端部がはんだ付けにより接続され、第一接続部材３３の長手方向における他方の端部側の外面３３ａに第二内周側超電導線材３２ｉｎの内周端部がはんだ付けにより接続される。また、第二接続部材３４の長手方向における一方の端部側の外面３４ａに第一内周側超電導線材３１ｉｎがはんだ付けにより接続され、第二接続部材３４の長手方向における他方の端部側の外面３４ａに第二外周側超電導線材３２ｏｕｔの内周端部がはんだ付けにより接続される。

第一接続部材３３の長手方向における略中間部分には第一スリット（切欠き部）３３ｃが形成される。第一スリット３３ｃは、第一接続部材３３の一方の側辺に開口し、その開口部位から長手方向に垂直な方向に延設される。また、第二接続部材３４の長手方向における略中間部分には第二スリット（切欠き部）３４ｃが形成される。第二スリット３４ｃは、第二接続部材３４の一方の側辺に開口し、その開口部位から長手方向に垂直な方向に延設される。第一スリット３３ｃ及び第二スリット３４ｃの長さ（接続部材３３，３４の幅方向における長さ）は５．５ｍｍであり、幅（接続部材３３，３４の長手方向における長さ）は１ｍｍである。スリット３３ｃ、３４ｃの長さ（５．５ｍｍ）は、接続部材３３，３４の幅（１０ｍｍ）の半分の長さ以上である。

第一接続部材３３と第二接続部材３４は、超電導コイル３の内周壁部にてその厚み方向に沿って隣接して積層されている。このとき、第一接続部材３３の外面３３ａと第二接続部材３４の外面３４ａが同一の方向を向くように、第一接続部材３３と第二接続部材３４が積層される。また、第一接続部材３３と第二接続部材３４は、それぞれに形成されているスリットどうしの嵌め合いにより、互いに係合している。つまり、第一接続部材３３に形成されている第一スリット３３ｃと第二接続部材３４に形成されている第二スリット３４ｃが嵌め合わせられるように、すなわち、第一スリット３３ｃの底壁と第二スリット３４ｃの底壁が付き合わされるように、第一接続部材３３と第二接続部材３４が互いに係合する。

図５は、第一接続部材３３に形成された第一スリット３３ｃと第二接続部材３４に形成された第二スリット３４ｃが嵌め合わされた状態を示す斜視図である。また、図６は、図５のＶＩ−ＶＩ線に沿って切断した断面図である。図５及び図６に示すように、両スリット３３ｃ，３４ｃが嵌め合わされることにより、第一接続部材３３と第二接続部材３４が係合している。また、第一接続部材３３と第二接続部材３４は、それらの厚み方向に沿って隣接して積層配置されている。このとき、第一接続部材３３の一方の端部に接続されている第一外周側超電導線材３１ｏｕｔと第二接続部材３４の一方の端部に接続されている第一内周側超電導線材３１ｉｎが、それらの厚み方向に沿って積層する。また、第一接続部材３３の他方の端部に接続されている第二内周側超電導線材３２ｉｎと第二接続部材３４の他方の端部に接続されている第二外周側超電導線材３２ｏｕｔが、それらの厚み方向に沿って積層する。また、図５からわかるように、積層されている第一外周側超電導線材３１ｏｕｔ及び第一内周側超電導線材３１ｉｎの長手方向軸と、積層されている第二外周側超電導線材３２ｏｕｔ及び第二内周側超電導線材３２ｉｎの長手方向軸は、平行であるが、それらの超電導線材の幅方向（長さ方向及び厚み方向に垂直な方向）にずれている（オフセットしている）。

なお、第一接続部材３３と第二接続部材３４が隣接して積層配置した場合において、両者間の導通を回避するために、それぞれの接続部材３３，３４の表面には、絶縁性のポリイミドフィルムが被覆されている。また、第一外周側超電導線材３１ｏｕｔ、第一内周側超電導線材３１ｉｎ、第二外周側超電導線材３２ｏｕｔ、第二内周側超電導線材３２ｉｎの外周面も、絶縁被覆されている。

また、第一接続部材３３と第二接続部材３４が係合したとき、第一スリット３３ｃ及び第二スリット３４ｃが互いに嵌め合わされている部分にて、第二接続部材３４が第一接続部材３３に形成されている第一スリット３３ｃ内を通過する。このとき、第二接続部材３４は、第一スリット３３ｃを形成している切欠き段差を乗り越える。また、第一接続部材３３と第二接続部材３４が係合したとき、第一スリット３３ｃ及び第二スリット３４ｃが互いに嵌め合わされている部分にて、第一接続部材３３が第二接続部材３４に形成されている第二スリット３４ｃ内を通過する。このとき、第一接続部材３３は、第二スリット３４ｃを形成している切欠き段差を乗り越える。

これにより、第一接続部材３３と第二接続部材３４が、それらの長手方向及び積層方向を含む平面内にて交差する。このような交差部分を境として、第一接続部材３３と第二接続部材３４の積層方向における位置（配置）が逆転している。つまり、第一接続部材３３と第二接続部材３４の積層順が入れ替えられる。具体的に言えば、図６において、上下方向（積層方向）のうち上方向を外周側、下方向を内周側と定義し、左右方向（長手方向）のうち左方を一方端側、右方を他方端側と定義すると、第一スリット３３ｃ及び第二スリット３４ｃが互いに嵌め合わされている部分Ｘよりも一方端側において、第一接続部材３３が第二接続部材３４よりも外周側に配置され、部分Ｘよりも他方端側において、第一接続部材３３が第二接続部材３４よりも内周側に配置される。

このように、本実施形態においては、隣接して積層配置した第一接続部材３３及び第二接続部材３４が、両スリット３３ｃ，３４ｃの嵌め合わせ位置にて、互いに相手側の接続部材に形成されたスリットを構成する切欠き段差を乗り越えることにより、交差する。斯かる交差により、第一超電導コイル部３１内にて外周側に配設されている第一外周側超電導線材３１ｏｕｔと第二超電導コイル部３２内にて内周側に配設されている第二内周側超電導線材３２ｉｎとを第一接続部材３３により接続することができ、第一超電導コイル部３１内にて内周側に配設されている第一内周側超電導線材３１ｉｎと第二超電導コイル部３２内にて外周側に配設されている第二外周側超電導線材３２ｏｕｔとを第二接続部材３４により接続することができる。つまり、第一接続部材３３を介して接続されている超電導線材と、その超電導線材に積層方向に隣接するとともに第二接続部材３４を介して接続されている超電導線材が、両接続部材３３，３４を介して、転位する。

図７は、第一接続部材３３と第二接続部材３４とを用いて、隣接して積層された２本の超電導線材（超電導線材Ａと超電導線材Ｂ）が転位される様子を模式的に示す図である。ここで、積層された２本の超電導線材のうち、超電導線材Ａは、第一超電導コイル部３１に備えられる第一外周側超電導線材３１ｏｕｔと、第二超電導コイル部３２に備えられる第二内周側超電導線材３２ｉｎと、第一外周側超電導線材３１ｏｕｔと第二内周側超電導線材３２ｉｎとを接続する第一接続部材３３とを備える。また、超電導線材Ｂは、第一超電導コイル部３１に備えられる第一内周側超電導線材３１ｉｎと、第二超電導コイル部３２に備えられる第二外周側超電導線材３２ｏｕｔと、第一内周側超電導線材３１ｉｎと第二外周側超電導線材３２ｏｕｔとを接続する第二接続部材３４とを備える。

図７に示すように、超電導線材Ａと超電導線材Ｂは、隣接して積層された状態で巻回されている。また、第一超電導コイル部３１内では外周側に配設されている超電導線材Ａは、第一接続部材３３と第二接続部材３４との交差部位にて転位（Ａ−Ｂ転位）されることにより、第二超電導コイル部３２内では内周側に配設されている。また、第一超電導コイル部３１内では内周側に配設されている超電導線材Ｂは、第一接続部材３３と第二接続部材３４との交差部位にて転位（Ａ−Ｂ転位）されることにより、第二超電導コイル部３２内では外周側に配設されている。

以上のように、本実施形態によれば、隣接して積層された超電導線材（超電導線材Ａ，Ｂ）のそれぞれに、スリット３３ｃ、３４ｃ（切欠き部）を形成し、このスリット３３ｃ、３４ｃにて両超電導線材を交差させるといった簡単な構成により、積層方向に隣接配置する超電導線材を転位させることができる。また、両超電導線材を交差させる際には、一方の超電導線材が他方の超電導線材のスリットを構成する切欠き段差を乗り越えるが、このとき、超電導線材は、切欠き段差を乗り越えるために僅かに曲げられる。しかし、その曲げ方向は超電導線材のテープ面Ｔに垂直な方向であり、曲げ方向に超電導線材の面内方向成分は含まれない。よって、従来技術のように、超電導線材を転位させるために超電導線材をその面内方向に曲げることによる超電導線材の歪の発生を防止できる。

また、本実施形態によれば、第一接続部材３３及び第二接続部材３４が、Ｇｄ系の超電導線材である。Ｇｄ系超電導線材は、Ｂｉ系超電導線材の倍以上の電流容量（臨界電流値）を有するため、このような材料からなる接続部材３３，３４にスリットを形成した場合においても、Ｂｉ系超電導材料からなる部分（第一超電導コイル部３１を構成する超電導線材及び第二超電導コイル部３２を構成する超電導線材）における電流容量と同程度の電流容量を確保することができる。

また、図６に示すように、第一接続部材３３と第二接続部材３４が重ね合わされたとき、部分Ｘよりも長手方向における一方端側にて、第二接続部材３４の外面３４ａ上に、第一接続部材３３が積層される。また、第二接続部材３４の一方端側の外面３４ａには第一内周側超電導線材３１ｉｎの端部が接続されている。本実施形態では、第二接続部材３４の一方端側の外面３４ａの第一接続部材３３と第一内周側超電導線材３１ｉｎとの間に所定の隙間Ｇ１が形成される。斯かる隙間Ｇ１の形成により、第二接続部材３４の一方端側の外面３４ａ上での第一内周側超電導線材３１ｉｎと第一接続部材３３との長手方向における干渉が防止される。こうして干渉が防止されることにより、積層方向における厚さの増加が抑えられる。

同様に、図６に示すように、第一接続部材３３と第二接続部材３４が重ね合わされたとき、部分Ｘよりも長手方向における他方端側にて、第一接続部材３３の外面３３ａ上に第二接続部材３４が積層される。また、第一接続部材３３の他方端側の外面３３ａには第二内周側超電導線材３２ｉｎの端部が接続されている。本実施形態では、第一接続部材３３の他方端側の外面３３ａの第二接続部材３４と第二内周側超電導線材３２ｉｎとの間に所定の隙間Ｇ２が形成される。斯かる隙間Ｇ２の形成により、第二内周側超電導線材３２ｉｎと第二接続部材３４との長手方向における干渉が防止される。こうして干渉が防止されることにより、積層方向における厚さの増加が抑えられる。

また、本実施形態によれば、積層方向に隣接する２本の超電導線材Ａ，Ｂのそれぞれに、スリット３３ｃ、３３ｄ（切欠き部）が形成されており、２本の超電導線材Ａ，Ｂのそれぞれに形成されたスリット３３ｃ、３４ｃが、嵌め合わされている。互いに形成されたスリット３３ｃ、３４ｃどうしが嵌め合わされることにより、２本の超電導線材Ａ，Ｂが交差するとともに積層方向に沿って重ねられる。これにより、積層された２本の超電導線材Ａ，Ｂの交差部位における幅方向（長さ方向及び厚さ方向に垂直な方向）の長さの増加を抑えることができる。

また、本実施形態によれば、図３に示すように、接続部材（３３，３４）は、第一超電導線材（３１ｏｕｔ，３１ｉｎ）が接続されている部分が超電導コイル３の第一直線部３ａに設けられ、第二超電導線材（３２ｏｕｔ，３２ｉｎ）が接続されている部分が第二直線部３ｂに設けられ、スリット（３３ｃ，３４ｃ）が形成されている部分が第一円弧部３ｃに設けられるように、構成されている。超電導コイル３の直線部分にて第一超電導線材（３１ｏｕｔ，３１ｉｎ）と第二超電導線材（３２ｏｕｔ，３２ｉｎ）が接続部材（３３，３４）に接続されているため、接続部材と第一及び第二超電導線材との接続が容易になし得るとともに、その接続を確実に行うことができる。また、一方の円弧部を跨って接続部材を形成することにより、第一超電導コイル部３１の内周端部の位置と第二超電導コイル部３２の内周端部の位置とを一致させることができる。このため、第一超電導コイル部３１の形状と第二超電導コイル部３２の形状とをほぼ対称形状にすることができる。

（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態について説明する。上記第一実施形態では、第一超電導コイル部３１及び第二超電導コイル部３２が、それぞれ、厚み方向に積層された２本の超電導線材により構成されている例を示した。本実施形態では、第一超電導コイル部３１及び第二超電導コイル部３２が、それぞれ、厚み方向に積層された３本の超電導線材により構成されている例について説明する。なお、その他の構成については、上記第一実施形態にて説明した構成と同じであるので、同一の部分についての説明は省略する。

図８は、本実施形態に係る超電導コイル３を構成する第一超電導コイル部３１と第二超電導コイル部３２とを、同一の巻軸方向から見た正面図である。図８に示すように、第一超電導コイル部３１と第二超電導コイル部３２は、それらの巻軸方向に垂直な平面に対してほぼ対称な形状を有する。また、第一超電導コイル部３１は、積層されたテープ状の３本のＢｉ系超電導線材（幅４．６ｍｍ）が巻回されることにより構成される。同様に、第二超電導コイル部３２は、積層されたテープ状の３本のＢｉ系超電導線材（幅４．６ｍｍ）が巻回されることにより構成される。各超電導コイル部を構成する超電導線材には、テープ面（主面）Ｔが形成されている。そして、テープ面Ｔに垂直な方向に沿って３本の超電導線材が積層される。

第一超電導コイル部３１を構成する３本の超電導線材（第一超電導線材）のうちのいずか１本の超電導線材は、常に他の２本の超電導線材の外周側に配置し、他のいずれか１本の超電導線材は、常に他の２本の超電導線材の内周側に配置し、残りの１本の超電導線材は、常に他の２本の超電導線材の間に配置される。同様に、第二超電導コイル部３２を構成する３本の超電導線材（第二超電導線材）のうちのいずれか１本の超電導線材は、常に他の２本の超電導線材の外周側に配置し、他のいずれか１本の超電導線材は、常に他の２本の超電導線材の内周側に配置し、残りの１本の超電導線材は、常に他の２本の超電導線材の間に配置する。

以下において、第一超電導コイル部３１を構成する第一超電導線材のうちの最も外周側に配置する超電導線材を第一外周側超電導線材３１ｏｕｔと呼び、最も内周側に配置する超電導線材を第一内周側超電導線材３１ｉｎと呼び、第一外周側超電導線材３１ｏｕｔと第一内周側超電導線材３１ｉｎとの間に配置する超電導線材を第一中間超電導線材３１ｍｉｄと呼ぶ。また、第二超電導コイル部３２を構成する第二超電導線材のうち最も外周側に配置する超電導線材を第二外周側超電導線材３２ｏｕｔと呼び、最も内周側に配置する超電導線材を第二内周側超電導線材３２ｉｎと呼び、第二外周側超電導線材３２ｏｕｔと第二内周側超電導線材３２ｉｎとの間に配置する超電導線材を第二中間超電導線材３２ｍｉｄと呼ぶ。また、積層状態の第一外周側超電導線材３１ｏｕｔ、第一中間超電導線材３１ｍｉｄ、及び第一内周側超電導線材３１ｉｎを、第一超電導線群３１Ｔと呼び、積層状態の第二外周側超電導線材３２ｏｕｔ、第二中間超電導線材３２ｍｉｄ、及び第二内周側超電導線材３２ｉｎを第二超電導線群３２Ｔと呼ぶ。従って、第一超電導コイル部３１は、第一超電導線群３１Ｔが巻回されることにより構成され、第二超電導コイル部３２は、第二超電導線群３２Ｔが巻回されることにより構成される。

第一超電導コイル部３１を構成する第一超電導線群３１Ｔの内周端部は、第一外周側超電導線材３１ｏｕｔの内周端部、第一中間超電導線材３１ｍｉｄの内周端部、及び第一内周側超電導線材３１ｉｎの内周端部により構成される。このうち、第一外周側超電導線材３１ｏｕｔの内周端部は第一接続部材３５に接続され、第一中間超電導線材３１ｍｉｄの内周端部は中間接続部材３６に接続され、第一内周側超電導線材３１ｉｎの内周端部は第二接続部材３７に接続される。また、第二超電導コイル部３２を構成する第二超電導線群３２Ｔの内周端部は、第二外周側超電導線材３２ｏｕｔの内周端部、第二中間超電導線材３２ｍｉｄの内周端部、及び第二内周側超電導線材３２ｉｎの内周端部により構成される。このうち、第二外周側超電導線材３２ｏｕｔの内周端部は第二接続部材３７に接続され、第二中間超電導線材３２ｍｉｄの内周端部は中間接続部材３６に接続され、第二内周側超電導線材３２ｉｎは第一接続部材３５に接続される。

図９は、展開された第一接続部材３５、中間接続部材３６、及び第二接続部材３７の概略斜視図である。図９に示すように、第一接続部材３５は、外面３５ａ及び外面３５ａとは反対側の内面３５ｂとを有する長尺平板状に形成される。また、中間接続部材３６は、外面３６ａ及び外面３６ａとは反対側の内面３６ｂとを有する長尺平板状に形成される。また、第二接続部材３７は、外面３７ａ及び外面３７ａとは反対側の内面３７ｂとを有する長尺平板状に形成される。

第一接続部材３５の長手方向における一方の端部側の外面３５ａに第一外周側超電導線材３１ｏｕｔの内周端部がはんだ付けにより接続され、第一接続部材３５の長手方向における他方の端部の外面３５ａに第二内周側超電導線材３２ｉｎの内周端部が接続される。また、中間接続部材３６の長手方向における一方の端部の外面３６ａに第一中間超電導線材３１ｍｉｄが接続され、中間接続部材３６の長手方向における他方の端部の外面３６ａに第二中間超電導線材３２ｍｉｄの内周端部が接続される。また、第二接続部材３７の長手方向における一方の端部の外面３７ａに第一内周側超電導線材３１ｉｎの内周端部が接続され、第二接続部材３７の長手方向における他方の端部の外面３７ａに第二外周側超電導線材３２ｏｕｔの内周端部が接続される。

第一接続部材３５の長手方向における異なる２か所の位置に、スリット３５ｃ（切欠き部）及びスリット３５ｄ（切欠き部）が形成される。スリット３５ｃ及びスリット３５ｄは、第一接続部材３５の一方の側辺に開口し、その開口部位から長手方向に垂直な方向に延設される。また、中間接続部材３６の長手方向における異なる２か所の位置に、スリット３６ｃ（切欠き部）及びスリット３６ｄ（切欠き部）が形成される。スリット３６ｃは、中間接続部材３６の一方の側辺に開口し、その開口部位から長手方向に垂直な方向に延設される。スリット３６ｄは、中間接続部材３６の他方の側辺に開口し、その開口部位から長手方向に垂直な方向に延設される。また、第二接続部材３７の長手方向における異なる２か所の位置に、スリット３７ｃ（切欠き部）及びスリット３７ｄ（切欠き部）が形成される。スリット３７ｃ及びスリット３７ｄは、第二接続部材３７の一方の側辺に開口し、その開口部位から長手方向に垂直な方向に延設される。

第一接続部材３５、中間接続部材３６及び第二接続部材３７は、図２に示すような超電導コイル３の内周壁部にてその厚み方向に沿って隣接して積層されている。このとき、第一接続部材３５の外面３５ａ、中間接続部材３６の外面３６ａ、及び第二接続部材３７の外面３７ａが同一の方向を向くように、これらの接続部材が積層される。

また、第一接続部材３５、中間接続部材３６及び第二接続部材３７は、積層した状態で、それぞれに形成されているスリットどうしの嵌め合いにより、絡み合うように係合している。具体的には、第一接続部材３５に形成されたスリット３５ｃと第二接続部材３７に形成されたスリット３７ｄが嵌り合い、第一接続部材３５に形成されたスリット３５ｄと中間接続部材３６に形成されたスリット３６ｄが嵌り合い、中間接続部材３６に形成されたスリット３６ｃと第二接続部材３７に形成されたスリット３７ｃが嵌り合うように、これらの接続部材３５，３６，３７が係合する。言い換えれば、上記したスリットどうしの嵌り合いが実現されるように、各接続部材３５，３６，３７の側辺の所定の位置に開口するスリットが形成される。このようなスリットどうしの嵌め合いにより各接続部材３５，３６，３７が係合した場合、各接続部材３５，３６，３７は、厚み方向に沿って積層される。

また、上記したように各接続部材３５，３６，３７が係合されたとき、各接続部材３５，３６，３７の一方の端部にそれぞれ接続されている各超電導線材（第一外周側超電導線材３１ｏｕｔ、第一中間超電導線材３１ｍｉｄ、第一内周側超電導線材３１ｉｎ）が、厚み方向に積層する。同様に、各接続部材３５，３６，３７が係合されたとき、各接続部材３５，３６，３７の他方の端部にそれぞれ接続されている各超電導線材（第二外周側超電導線材３２ｏｕｔ、第二中間超電導線材３２ｍｉｄ、第二内周側超電導線材３２ｉｎ）が、厚み方向に積層する。

図１０は、第一接続部材３５、中間接続部材３６及び第二接続部材３７が係合した状態を、これらの積層方向及び長手方向に垂直な方向から示す断面図である。図１０に示すように、各接続部材３５，３６，３７は、互いに絡み合うように係合するとともに、厚み方向に沿って積層している。また、図１０の部位Ｈ１にて、中間接続部材３６に形成されたスリット３６ｃと第二接続部材３７に形成されたスリット３７ｃが嵌り合い、部位Ｈ２にて、第一接続部材３５に形成されたスリット３５ｃと第二接続部材３７に形成されたスリット３７ｄが嵌り合い、部位Ｈ３にて、第一接続部材３５に形成されたスリット３５ｄと中間接続部材３６に形成されたスリット３６ｄが嵌り合う。

図１０の上下方向（すなわち各接続部材の積層方向）のうち上方側を外周側、下方側を内周側と定義し、左右方向（すなわち各接続部材の長手方向）のうち左方側を一方端側、右方側を他方端側と定義したとき、部位Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３のうち、部位Ｈ１は、長手方向において、第一超電導線群３１Ｔが接続されている側（一方端側）に最も近い位置、すなわち図１０において最も左側に設けられる。また、部位Ｈ３は、長手方向において第二超電導線群３２Ｔが接続されている側（他方端側鋳）に最も近い位置、すなわち図１０において最も右側に設けられる。部位Ｈ２は、長手方向において部位Ｈ１と部位Ｈ３との間に設けられる。

また、部位Ｈ１よりも一方端側に近い部分にて、各接続部材３５，３６，３７の積層順は、外周側から内周側に向かって、第一接続部材３５、中間接続部材３６、第二接続部材３７の順にされている。

また、部位Ｈ１にてスリット３６ｃとスリット３７ｃが嵌り合うことにより、中間接続部材３６と第二接続部材３７が交差する。これにより、中間接続部材３６と第二接続部材３７の積層順が入れ替えられる。よって、部位Ｈ１と部位Ｈ２の間の部分における接続部材３５，３６，３７の積層順が、外周側から内周側に向かって、第一接続部材３５、第二接続部材３７、中間接続部材３６の順にされる。

また、部位Ｈ２にてスリット３５ｃとスリット３７ｄが嵌り合うことにより、第一接続部材３５と第二接続部材３７が交差する。これにより、第一接続部材３５と第二接続部材３７の積層順が入れ替えられる。よって、部位Ｈ２と部位Ｈ３の間の部分における接続部材３５，３６，３７の積層順が、外周側から内周側に向かって、第二接続部材３７、第一接続部材３５、中間接続部材３６の順にされる。

そして、部位Ｈ３にてスリット３５ｄとスリット３６ｄが嵌り合うことにより、第一接続部材３５と中間接続部材３６が交差する。これにより、第一接続部材３５と中間接続部材３６の積層順が入れ替えられる。よって、部位Ｈ３よりも他方端側に近い部分にて、各接続部材３５，３６，３７の積層順が、外周側から内周側に向かって、第二接続部材３７、中間接続部材３６、第一接続部材３５の順にされる。

このように、第一接続部材３５、中間接続部材３６及び第二接続部材３７が、それぞれに形成されているスリットの嵌め合わせにより交差することにより、各接続部材３５，３６，３７の一方端側における各接続部材３５，３６，３７の積層順と、各接続部材３５，３６，３７の他方端側における各接続部材３５，３６，３７の積層順が変化する。このため、第一超電導コイル部３１内にて内周側に配設されている超電導線材（第一内周側超電導線材３１ｉｎ）を、第二超電導コイル部３２内にて外周側に配設されている超電導線材（第二外周側超電導線材３２ｏｕｔ）に接続することができ、また、第一超電導コイル部３１内にて外周側に配設されている超電導線材（第一外周側超電導線材３１ｏｕｔ）を、第二超電導コイル部３２内にて内周側に配設されている超電導線材（第二内周側超電導線材３２ｉｎ）に接続することができる。つまり、超電導コイル３を構成する超電導線材が、各接続部材３５，３６，３７を介して、転位する。

図１１は、第一接続部材３５、中間接続部材３６、及び第二接続部材３７を用いて、積層された３本の超電導線材（超電導線材Ａ，Ｂ，Ｃ）が転位される様子を模式的に示す図である。ここで、積層された３本の超電導線材のうち、超電導線材Ａは、第一超電導コイル部３１に備えられる第一外周側超電導線材３１ｏｕｔと、第二超電導コイル部３２に備えられる第二内周側超電導線材３２ｉｎと、第一外周側超電導線材３１ｏｕｔと第二内周側超電導線材３２ｉｎとを接続する第一接続部材３５とを備える。また、超電導線材Ｂは、第一超電導コイル部３１に備えられる第一中間超電導線材３１ｍｉｄと、第二超電導コイル部３２に備えられる第二中間超電導線材３２ｍｉｄと、第一中間超電導線材３１ｍｉｄと第二中間超電導線材３２ｍｉｄとを接続する中間接続部材３６とを備える。また、超電導線材Ｃは、第一超電導コイル部３１に備えられる第一内周側超電導線材３１ｉｎと、第二超電導コイル部３２に備えられる第二外周側超電導線材３２ｏｕｔと、第一内周側超電導線材３１ｉｎと第二外周側超電導線材３２ｏｕｔとを接続する第二接続部材３７とを備える。

図１１に示すように、第一超電導コイル部３１内では内周側に配設されている超電導線材Ｃは、部位Ｈ１にて超電導線材Ｂと転位（Ｂ−Ｃ転位）されることによって、超電導線材Ａと超電導線材Ｂとの間に配設され、さらに、部位Ｈ２にて超電導線材Ａと転位（Ａ−Ｃ転位）されることによって、外周側に配設される。従って、超電導線材Ｃは、第二超電導コイル部３２内では外周側に配設される。また、第一超電導コイル部３１内では外周側に配設されている超電導線材Ａは、部位Ｈ２にて超電導線材Ｃと転位（Ａ−Ｃ転位）されることによって、超電導線材Ｂと超電導線材Ｃとの間に配設され、さらに、部位Ｈ３にて超電導線材Ｂと転位（Ａ−Ｂ転位）されることによって、内周側に配設される。従って、超電導線材Ａは、第二超電導コイル部３２内では内周側に配設される。また、第一超電導コイル部３１内では超電導線材Ａと超電導線材Ｃとの間に配設されている超電導線材Ｂは、部位Ｈ１にて超電導線材Ｃと転位（Ｂ−Ｃ転位）されることによって、内周側に配設され、さらに、部位Ｈ３にて超電導線材Ａと転位（Ａ−Ｂ転位）されることによって、再び、超電導線材Ａと超電導線材Ｃとの間に配設される。従って、超電導線材Ｂは、第二超電導コイル部３２内でも、超電導線材Ａと超電導線材Ｃとの間に配設される。

このように、本実施形態においては、３本の超電導線材を用いて作製された超電導コイルにおいても、簡単な構成で、各超電導線材を転位させることができる。

（第三実施形態）
上記第一実施形態では、第一接続部材３３及び第二接続部材３４に、切欠き部としてのスリット（３３ｃ、３４ｄ）を形成する例を示したが、本実施形態では、第一接続部材３３及び第二接続部材３４にクランク状の切欠き部を形成する例について説明する。図１２は、第三実施形態に係る第一接続部材３３及び第二接続部材３４を示す概略平面図である。図１２に示すように、本実施形態に係る第一接続部材３３及び第二接続部材３４の略中央部分には、切欠き段差部３３ｅ，３４ｅがそれぞれ形成されている。この切欠き段差部３３ｅ，３４ｅは、それぞれ、接続部材３３，３４の長手方向に垂直な方向に沿って延設されている。第一接続部材３３には、切欠き段差部３３ｅを境として、幅の狭い部分と幅の広い部分が長手方向に沿って形成されている。同様に、第二接続部材３４には、切欠き段差部３４ｅを境として、幅の狭い部分と幅の広い部分が長手方向に沿って形成されている。つまり、第一接続部材３３及び第二接続部材３４には、クランク形状の切欠き部が形成されていることになる。また、本実施形態においては、第一接続部材３３及び第二接続部材３４が銅により構成されている。また、第一接続部材３３及び第二接続部材３４の厚さはともに１ｍｍであり、容易に撓ませることができる。それ以外の構成は、上記第一実施形態と同様であるので、その説明は省略する。

また、図１２からわかるように、第一接続部材３３に形成される切欠き段差部３３ｅと第二接続部材３４に形成される切欠き段差部３４ｅが、対向するように、両接続部材３３，３４が重ね合わされる。そして、クランク形状の切欠き段差部３３ｅ，３４ｅが嵌め合させられることにより、第一接続部材３３及び第二接続部材３４が係合される。このとき、第一接続部材３３が第二接続部材３４の切欠き段差部３４ｅを乗り越え、且つ、第二接続部材３４が第一接続部材３３の切欠き段差部３３ｅを乗り越えることにより、両接続部材３３，３４が交差する。斯かる交差により、第一接続部材３３を含む超電導線材と第二接続部材３４を含む超電導線材が転位される。

このように、クランク形状の切欠き部を接続部材に設けることによっても、簡単に、超電導線材を転位させることができる。

（第四実施形態）
次に、本発明の第四実施形態について説明する。本実施形態では、第二実施形態に示される第一接続部材３５及び第二接続部材３７にそれぞれ形成されているスリットの変形例について説明する。図１３は、第四実施形態に係る第一接続部材３５、中間接続部材３６、及び第二接続部材３７を示す概略平面図である。図１３に示すように、第一接続部材３５には、幅広の一つのスリット３５ｅが形成されており、第二接続部材３７にも、幅広の一つのスリット３７ｅが形成されている。スリット３５ｅは、一方の切欠き段差部３５ｆ及び他方の切欠き段差部３５ｇを有し、スリット３７ｅは、一方の切欠き段差部３５ｆ及び他方の切欠き段差部３７ｇを有する。また、中間接続部材３６には、上記第二実施形態と同様に、２つのスリット３６ｃ、３６ｄが形成されている。スリット３５ｅの一方の切欠き段差部３５ｆが、第二実施形態におけるスリット３５ｃの役割を果たし、他方の切欠き段差部３５ｇが、第二実施形態におけるスリット３５ｄの役割を果たす。スリット３７ｅの一方の切欠き段差部３７ｆが、第二実施形態におけるスリット３７ｃの役割を果たし、他方の切欠き段差部３７ｇが、第二実施形態におけるスリット３７ｄの役割を果たす。

第一接続部材３５に形成されている幅広のスリット３５ｅは、一方の切欠き段差部３５ｆにて、第二接続部材３７に形成されている幅広のスリット３７ｅに嵌め合わせられ、他方の切欠き段差部３５ｇにて、中間接続部材３６に形成されているスリット３６ｄに嵌め合わせされる。また、第二接続部材３７に形成されている幅広のスリット３７ｅは、一方の切欠き段差部３７ｆにて、中間接続部材３６に形成されているスリット３６ｃに嵌め合わせられ、他方の切欠き段差部３７ｇにて、第一接続部材３５に形成されている幅広のスリット３５ｅに嵌め合わせられる。

このように、接続部材に幅広のスリットを形成し、そのスリットを構成する一方の切欠き段差部と他方の切欠き段差部とにそれぞれ別々の接続部材を嵌め合わせることで、スリットの形成箇所を減らすことができる。

（第五実施形態）
図１４は、第五実施形態に係る第一接続部材３５、中間接続部材３６、及び第二接続部材３７の平面図及び、これらの接続部材の転位の状態を示す図である。図１４に示すように、本実施形態において、第一接続部材３５には、上記第二実施形態と同様に、スリット３５ｃ及びスリット３５ｄが形成されている。一方、中間接続部材３６には、一つのスリット３６ｈが形成され、第二接続部材３７にも一つのスリット３７ｈが形成される。中間接続部材３６のスリット３６ｈが第一接続部材３５のスリット３５ｃに嵌め合わせられる。これにより、第一接続部材３５を含む超電導線材Ａと中間接続部材３６を含む超電導線材Ｂが転位される（Ａ−Ｂ転位）。また、第二接続部材３７のスリット３７ｈが第一接続部材３５のスリット３５ｄに嵌め合わせられる。これにより、第一接続部材３５を含む超電導線材Ａと第二接続部材３７を含む超電導線材Ｃが転位される（Ａ−Ｃ転位）。

従って、図１４に示すように、第一超電導コイル部３１内において、超電導線材Ａ，Ｂ，Ｃの積層順が、外周側から純にＡ，Ｂ，Ｃであるとき、上記したＡ−Ｂ転位及びＡ−Ｃ転位により、第二超電導コイル部３２内において、積層順を、外周側から順に、Ｂ，Ｃ，Ａにすることもできる。

（第六実施形態）
図１５は、第六実施形態に係る複数の接続部材の平面図、及び、これらの接続部材の転位の状態を示す図である。図１５に示すように、本実施形態では、４本の積層された超電導線材Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが転位される。超電導線材Ａは、第一超電導線材Ａ１と、第二超電導線材Ａ２と、第一超電導線材Ａ１と第二超電導線材Ａ２とを接続する第一接続部材Ａ３とを有する。超電導線材Ｂは、第一超電導線材Ｂ１と、第二超電導線材Ｂ２と、第一超電導線材Ｂ１と第二超電導線材Ｂ２とを接続する第二接続部材Ｂ３とを有する。超電導線材Ｃは、第一超電導線材Ｃ１と、第二超電導線材Ｃ２と、第一超電導線材Ｃ１と第二超電導線材Ｃ２とを接続する第三接続部材Ｃ３とを有する。超電導線材Ｄは、第一超電導線材Ｄ１と、第二超電導線材Ｄ２と、第一超電導線材Ｄ１と第二超電導線材Ｄ２とを接続する第四接続部材Ｄ３とを有する。

各第一超電導線材Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１及び各第二超電導線材Ａ２，Ｂ２，Ｃ２，Ｄ２は、イットリウム系超電導材料により構成され、その幅は５ｍｍである。また、各接続部材Ａ３，Ｂ３，Ｃ３，Ｄ３は、イットリウム系超電導材料により構成され、その幅は１２ｍｍである。

各第一超電導線材Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１が積層された状態で巻回されることにより、第一超電導コイル部ＣＯ１が構成される。また、各第二超電導線材Ａ２，Ｂ２，Ｃ２，Ｄ２が積層された状態で巻回されることにより、第二超電導コイル部ＣＯ２が構成される。そして、第一超電導コイル部ＣＯ１と第二超電導コイル部ＣＯ２が巻軸方向に沿って配設されることにより、ダブルパンケーキ型の超電導コイルが形成される。

接続部材Ａ３は、その長手方向の異なる位置に形成された２つのスリットＡ４，Ａ５を有し、接続部材Ｂ３は、その長手方向の異なる位置に形成された２つのスリットＢ４，Ｂ５を有し、接続部材Ｃ３は、その長手方向の異なる位置に形成された２つのスリットＣ４，Ｃ５を有し、接続部材Ｄ３は、その長手方向の異なる位置に形成された２つのスリットＤ４，Ｄ５を有する。

各接続部材に形成されたスリットが、他の接続部材に形成されたスリットに４箇所で嵌め合わせされることにより、各超電導線材が転位される。図１５に示す例では、接続部材Ｂ３に形成されたスリットＢ４が接続部材Ｃ３に形成されたスリットＣ４に嵌め合わされ、接続部材Ａ３に形成されたスリットＡ４が接続部材Ｃ３に形成されたスリットＣ５に嵌め合わされ、接続部材Ｂ３に形成されたスリットＢ５が接続部材Ｄ３に形成されたスリットＤ４に嵌め合わされ、接続部材Ａ３に形成されたスリットＡ５が接続部材Ｄ３に形成されたスリットＤ５に嵌め合わされる。

このように各スリットが嵌め合わされることにより、４本の超電導線材Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが転位される。本実施形態では、第一超電導コイル部３１内での超電導線材の積層順は、外周側から内周側にかけて、超電導線材Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの順であるが、第二超電導コイル部３２内での超電導線材の積層順は、外周側から内周側にかけて、超電導線材Ｃ，Ｄ，Ａ，Ｂの順である。このように、４本以上の超電導線材が積層されてなる超電導コイルにおいても、容易に複数の超電導線材を転位させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるべきものではない。

例えば、上記第一実施形態及び第三実施形態では、第一超電導コイル部３１と第二超電導コイル部３２との接続部分に接続部材を設け、この接続部材を利用して、各超電導コイル部３１，３２を構成する超電導線材を転位した例を示した。しかし、このような超電導線材の転位は、２つの超電導コイル部の接続部分に限らず、任意の位置にて行うことができる。例えば図１６に示すように、積層された複数本（図１６では２本）の超電導線材が巻回されてなる超電導コイルＣＯにおいて、積層された状態で巻回されている複数の超電導線材の任意の箇所（図１６において箇所Ｚ）にてそれぞれの超電導線材に切欠き部（例えばスリット）を形成し、形成した切欠き部どうしを嵌め合わせることにより、超電導コイルＣＯの内部で複数の超電導線材を転位させることもできる。

また、上記実施形態では、複数の接続部材にそれぞれ形成されたスリットどうしを嵌め合わせることによって、それらの接続部材に接続された超電導線材を転位した例を示したが、積層された超電導線材のうちの少なくとも一つにスリット等の切欠き部が形成されていればよい。

また、上記実施形態では、接続部材が、超電導材料或いは銅により形成される例を示したが、接続部材は、導電性を有する金属材料から構成されるのであればよい。また、接続部材は、超電導体及び導電性を有する材料を共に用いて構成されていてもよい。接続部材を金属のみにより構成した場合、接続部材の電気抵抗が大きいという問題が発生し、一方、接続部材を超電導体のみにより構成した場合、過剰な電流が接続部材に流れたときに超電導破壊（クエンチ）が発生する虞がある。これに対し、接続部材を構成する材料として、銅などの導電性金属と超電導体とを併用することで、上記した欠点を補うことができる。すなわち、通常時（適正な電流が流れている状態であるとき）は超電導体により構成されている部分に電流が流れることによって、接続部材の電気抵抗を小さくすることができる。また、過剰な電流が流れたときには余剰の電流が金属により構成されている部分に流れる。このため超電導体により構成されている部分の超電導破壊を防止することができる。

また、図１７に示すように、超電導線材（或いは接続部材）に形成されるに切欠き部（例えばスリット）が、長手方向に沿って隙間を隔てて配設された２本の超電導線材Ｅ１，Ｅ２のそれぞれの対面する端部を、２本の超電導線材Ｅ１，Ｅ２の幅よりも狭い幅を有する導体Ｆで接続することにより、形成されていてもよい。これによれば、簡単に、超電導線材（接続部材）に切欠き部を形成することができる。

また、超電導線材（或いは接続部材）のうち切欠き部（例えばスリット等）が形成されている部分に、補助の導体を接続させてもよい。これによれば、切欠き部が形成された部分における電流の流路断面積が減少することに起因した電流量の減少を防止することがきる。このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、変形可能である。

１…超電導回転電機ステータ、２…ステータコア、２ａ…バックヨーク、２ｂ…ティース、２ｃ…スロット、３…超電導コイル、３ａ…第一直線部、３ｂ…第二直線部、３ｃ…第一円弧部、３ｄ…第二円弧部、３１…第一超電導コイル部、３１Ｔ…第一超電導線群、３１ｉｎ…第一内周側超電導線材、３１ｍｉｄ…第一中間超電導線材、３１ｏｕｔ…第一外周側超電導線材、３２…第二超電導コイル部、３２Ｔ…第二超電導線群、３２ｉｎ…第二内周側超電導線材、３２ｍｉｄ…第二中間超電導線材、３２ｏｕｔ…第二外周側超電導線材、３３…第一接続部材、３３ａ…外面、３３ｂ…内面、３３ｃ…第一スリット（切欠き部）、３３ｅ…段差部（切欠き部）、３４…第二接続部材、３４ａ…外面、３４ｂ…内面、３４ｃ…第二スリット（切欠き部）、３４ｅ…段差部（切欠き部）、３５…第一接続部材、３５ａ…外面、３５ｂ…内面、３５ｃ…スリット（切欠き部）、３５ｄ…スリット（切欠き部）、３５ｅ…スリット（切欠き部）、３５ｆ，３５ｇ…段差部（切欠き部）、３６…中間接続部材、３６ａ…外面、３６ｂ…内面、３６ｃ…スリット（切欠き部）、３６ｄ…スリット（切欠き部）、３６ｈ…スリット（切欠き部）、３７…第二接続部材、３７ａ…外面、３７ｂ…内面、３７ｃ…スリット（切欠き部）、３７ｄ…スリット（切欠き部）、３７ｅ…スリット（切欠き部）、３７ｆ，３７ｇ…段差部（切欠き部）、３７ｈ…スリット（切欠き部）、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ…超電導線材、Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１…第一超電導線材、Ａ２，Ｂ２，Ｃ２，Ｄ２…第二超電導線材、Ａ３…第一接続部材、Ａ４，Ａ５…スリット（切欠き部）、Ｂ３…第二接続部材、Ｂ４，Ｂ５…スリット（切欠き部）、Ｃ３…第三接続部材、Ｃ４，Ｃ５…スリット（切欠き部）、Ｄ３…第四接続部材、Ｄ４，Ｄ５…スリット（切欠き部）、Ｇ１…隙間、Ｇ２…隙間、Ｔ…テープ面

Claims (9)

1. 積層された複数のテープ状の超電導線材を巻回することにより構成される超電導コイルであって、
   複数の前記超電導線材のうちの少なくとも一つの超電導線材に、長手方向に垂直な方向成分を含む方向に沿って切りかかれた切欠き部が形成されており、
   前記切欠き部が形成された超電導線材に積層方向に隣接する超電導線材が、前記切欠き部を乗り越えることにより、前記切欠き部にて、前記切欠き部が形成された超電導線材とその超電導線材に隣接する超電導線材が、交差され、
   前記切欠き部は、長手方向に沿って隙間を隔てて配設された２本の超電導線材のそれぞれの対面する端部を、前記２本の超電導線材の幅よりも狭い幅を有する導体で接続することにより、形成されている、超電導コイル。
2. 積層された複数のテープ状の超電導線材を巻回することにより構成される超電導コイルであって、
   複数の前記超電導線材のうちの少なくとも一つの超電導線材に、長手方向に垂直な方向成分を含む方向に沿って切りかかれた切欠き部が形成されており、
   前記切欠き部が形成された超電導線材に積層方向に隣接する超電導線材が、前記切欠き部を乗り越えることにより、前記切欠き部にて、前記切欠き部が形成された超電導線材とその超電導線材に隣接する超電導線材が、交差され、
   前記切欠き部が形成された超電導線材には、前記切欠き部が形成されることにより幅が狭められている部分に、補助の導体が接続されている、超電導コイル。
3. 超電導材料により構成された複数の第一超電導線材が積層された状態で巻回されることにより構成される第一超電導コイル部と、
   超電導材料により構成された複数の第二超電導線材が積層された状態で巻回されることにより構成される第二超電導コイル部と、
   前記第一超電導コイル部を構成するそれぞれの前記第一超電導線材の内周端部と、前記第二超電導コイル部を構成するそれぞれの前記第二超電導線材の内周端部とを、それぞれ接続する、複数の接続部材と、を備え、
   前記第一超電導コイル部と前記第二超電導コイル部は、巻軸方向に沿って重ねられるように配置され、
   複数の前記接続部材は、前記第一超電導コイル部及び前記第二超電導コイル部の内周にて積層配置され、
   積層配置されている複数の前記接続部材の少なくとも一つに切欠き部が形成されており、
   前記切欠き部が形成された前記接続部材に積層方向に隣接する接続部材が前記切欠き部を乗り越えることにより、前記切欠き部にて、前記切欠き部が形成された接続部材とその接続部材に隣接する接続部材が、交差されている、超電導コイル。
4. 請求項３に記載の超電導コイルにおいて、
   前記切欠き部の形状が、クランク形状である、超電導コイル。
5. 請求項３又は４に記載の超電導コイルにおいて、
   前記接続部材が、導電性の金属により構成される、超電導コイル。
6. 請求項３又は４に記載の超電導コイルにおいて、
   前記接続部材が、超電導体により構成される、超電導コイル。
7. 請求項３又は４に記載の超電導コイルにおいて、
   前記接続部材が、導電性の金属により構成される部分と、超電導体により構成される部分とを有する、超電導コイル。
8. 請求項３乃至７のいずれか１項に記載の超電導コイルにおいて、
   前記超電導コイルが、対向配置する第一直線部及び第二直線部と、前記第一直線部の一方の端部と前記第二直線部の一方の端部とを接続する第１円弧部と、前記第一直線部の他方の端部と前記第二直線部の他方の端部とを接続する第２円弧部と、を有するレーストラック形状を呈し、
   前記接続部材は、前記第一超電導線材が接続されている部分が前記第一直線部に設けられ、前記第二超電導線材が接続されている部分が前記第二直線部に設けられ、前記切欠き部が形成されている部分が前記第一円弧部に設けられるように、構成されている。超電導コイル。
9. ティースを有するステータコアと、
   請求項１乃至８のいずれか１項に記載の超電導コイルとを備え、
   前記超電導コイルが前記ティースに巻回されてなる、超電導回転電機ステータ。

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