JP3646427B2

JP3646427B2 - Magnetization method of superconductor and superconducting magnet device

Info

Publication number: JP3646427B2
Application number: JP24914796A
Authority: JP
Inventors: 佳孝伊藤; 徹雄岡; 陽介柳; 雅章吉川
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1996-08-30
Filing date: 1996-08-30
Publication date: 2005-05-11
Anticipated expiration: 2016-08-30
Also published as: JPH1074622A

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は，バルク形状（塊状）の超電導体に高い磁場を捕捉させて磁石として用いる場合の，超電導体の着磁方法及び超電導磁石装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
例えば，溶融法により作製されたＲＥ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系（ＲＥはＹ又は希土類元素）の高温超電導体は１Ｔ（テスラ）を越える大きな磁場を捕捉することができ，従来の永久磁石を凌ぐ性能の磁石となることが知られている。
この超電導体を簡便に着磁する方法としては，例えば特開平６−１６８８２３号公報（文献１），ＪａｐａｎｅａｓｅＪｏｕｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＶｏｌ３５（１９９６）ｐ．ｐ．２１１４−２１２５（文献２），特願平８−１８００５８号（文献３）に記載されているごとく，パルス磁場を超電導体に印加する方法（パルス着磁法）が開示されている。
【０００３】
即ち，上記文献１，２によれば，高温超電導体を液体窒素で７７Ｋに冷却した後，高温超電導体の周囲に配置した着磁コイルにパルス電流を通電することにより超電導体に図１１に示すごときパルス磁場Ｐを印加する。これにより，超電導体は，いわゆるピン止め力によって磁場を捕捉して強力な磁石となる。
このパルス着磁法によれば，従来の他の方法（ＦＣ法，ＺＦＣ法）に比べて非常に簡便に超電導体に着磁することができ，この方法を利用した超電導磁石装置はコンパクトにすることができる。
【０００４】
また，文献２においては，超電導体に最大の磁場を捕捉させるためには，印加するパルス磁場の大きさに最適値（最適印加磁場）があることが報告されている。また，パルス着磁法における最適印加磁場は，磁場をかけずに冷却した後静磁場を印加する方法（ＺＦＣ法）における最適印加磁場より大きくなることが報告されている。
また，文献３には，液体窒素に代えて冷凍機を用いて超電導体を冷却する方法が示されている。
【０００５】
【解決しようとする課題】
しかしながら，上記従来のパルス着磁法において従来よりもさらに強力な磁石を得ようとする場合には，次のような問題点がある。この問題点を明らかにするために，超電導体が磁場を捕捉するメカニズムをあらためて簡単に説明する。
【０００６】
まず，超電導体は，超電導遷移温度Ｔ_C以下の温度において，臨界電流密度Ｊ_Cによって決定されるピン止め力により磁束を捕捉することができる。このピン止め力によって捕捉可能な磁束の密度（捕捉可能磁場）は，図１２（ａ）に示すごとく，超電導体の幅方向において，端部を原点として一定の勾配Ｑを持って分布し，中心部分が最も高くなるという特性がある。
【０００７】
また，上記ピン止め力を決定する臨界電流密度Ｊ_Cは，超電導体の材料固有の特性の一つであり，一般的に低温になるほど向上するものである。そのため，超電導体を低温化すれば，臨界電流密度Ｊ_Cによって決定されるピン止め力も向上し，上記の捕捉可能磁場の分布の勾配は急峻となり（Ｑ→Ｒ），さらに中心部分の捕捉可能磁場が高くなる。
【０００８】
次に，超電導体が実際に捕捉できる磁場は，超電導体内に侵入した磁束の密度（侵入磁場）を越えることはできない。従って，超電導体が実際に捕捉する磁場（捕捉磁場）を高めるためには超電導体の中心部分にできるかぎり高い磁場を侵入させる必要がある。
一方，パルス着磁法により超電導体内に侵入する侵入磁場Ｓの分布は，図１２（ｂ）に示すごとく，また文献１〜３にも示されているように，上記の捕捉可能磁場Ｒの分布とは逆形状の分布となり，超電導体の端部が最も高く，中心部分が最も低い分布形状となる。
【０００９】
そのため，図１３（ａ）に示すごとく，捕捉可能磁場Ｒの分布を越える十分な侵入磁場Ｓの分布を付与できた場合には，最大限の捕捉磁場Ｂが得られる。一方，図１３（ｂ）に示すごとく，超電導体に付与した侵入磁場Ｓの分布が超電導体の中心部分において捕捉可能磁場Ｒを越えない場合には，特に中心部分の捕捉磁場Ｂが低くなってしまう。
【００１０】
以上のような特性を有する超電導体を従来よりも強力な磁石とするためには，超電導体の捕捉可能磁場を高めることと，これに対応する侵入磁場が得られる高いパルス磁場を印加することが必要である。
超電導体の捕捉可能磁場を高めるためには，超電導体の大径化，超電導体自体の組織制御による臨界電流密度Ｊ_Cの向上，超電導体の低温化による臨界電流密度Ｊ_Cの向上等の方法がある。
【００１１】
一方，パルス着磁法において従来よりも高い磁場を印加するためには，着磁コイルの巻数を多くしたり，パルス電流を供給する電源を大型化したり，さらには，大きな電磁力に耐えうるように着磁コイル全体を頑丈な構造にする必要がある。このようなことは，パルス着磁法が他のＺＦＣ法等よりも簡便な装置で容易に超電導体を着磁できるという大きな特徴を損なってしまう。
【００１２】
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，捕捉可能磁場特性の優れた超電導体に，コンパクトな装置で高い磁場を捕捉させることができる，超電導体の着磁方法及び超電導磁石装置を提供しようとするものである。
【００１３】
【課題の解決手段】
請求項１の発明は，超電導遷移温度Ｔ_C以下の温度に冷却した超電導体にパルス磁場を印加することにより，上記超電導体に着磁する方法において，
上記パルス磁場の印加は，上記超電導体の温度を下げながら複数回繰り返して行うことを特徴とする超電導体の着磁方法にある。
【００１４】
本発明において最も注目すべきことは，上記パルス磁場の印加は，上記超電導体の温度を下げながら複数回繰り返して行うことである。即ち，超電導体の温度を超電導遷移温度Ｔ_Cから超電導体を磁石として使用する温度（オペレーション温度）Ｔ₀に下げる間において，パルス磁場を複数回繰り返して印加することである。
【００１５】
次に，本発明の作用につき説明する。
本発明の超電導体の着磁方法においては，上記のごとく，超電導体の温度を下げながら複数回繰り返してパルス磁場を印加する。そのため，印加可能なパルス磁場による超電導体への侵入磁場の大きさがオペレーション温度Ｔ₀における捕捉可能磁場に満たない場合においても，超電導体に高い磁場を捕捉させることができる。
【００１６】
即ち，超電導体を磁石として使用する場合には，そのオペレーション温度Ｔ₀における捕捉可能磁場に十分なパルス磁場を印加して，最大限の磁場を捕捉させることが理想的である（図１３（ａ））。しかしながら，装置のコンパクト化等の観点から，オペレーション温度Ｔ₀における捕捉可能磁場に満たない磁場しか印加できない場合には，超電導体の中心部分の捕捉磁場が低くなってしなう（図１３（ｂ））。
【００１７】
これに対し，本発明においては，超電導体がオペレーション温度Ｔ₀に冷却されている途中，即ち上記Ｔ₀よりも高い温度においても超電導体にパルス磁場を印加する。
超電導体の温度が上記Ｔ₀よりも高い温度（Ｔ₁）の場合（図１（ａ））には，捕捉可能磁場（Ｒ₁）は上記Ｔ₀のときよりも若干小さくなるものの，超電導体内への侵入磁場（Ｓ₁）は高くなる。そのため，上記Ｔ₀よりも高い温度（Ｔ₁）において着磁させた超電導体の捕捉磁場（Ｂ₁）の中心部分は，オペレーション温度Ｔ₀において着磁する場合（図１３（ｂ））よりも高くなる。
【００１８】
次いで，超電導体の温度が少し下がった温度（Ｔ₂）の状態（図１（ｂ））においては，捕捉可能磁場（Ｒ₂）は若干増加するが，超電導体内への侵入磁場（Ｓ₂）は減少する。そのため，この状態で超電導体にパルス磁場を印加した場合には，超電導体は，上記１回目の着磁における中心部分の捕捉磁場（Ｂ₁）を維持したまま，周辺部分の捕捉磁場（Ｂ₂）を増加させる。
【００１９】
そして，このような，超電導体の温度を下げながらのパルス磁場の印加を複数回繰り返して行うことにより，従来の方法により着磁した場合に比べ，大幅に捕捉磁場を増加させることができる。
即ち，本発明に着磁された超電導体の捕捉磁場（図１（ｃ），図３）は，従来の方法により着磁させた場合（図１３（ｂ），図４）に比べて，超電導体の中心部分の捕捉磁場が大幅に増加し，かつ周辺部分の捕捉磁場は従来と同等に維持される。
【００２０】
それ故，本発明においては，パルス磁場を印加させる着磁コイル等の装置が従来と同様にコンパクトであっても，超電導体に捕捉させる磁場を増加させることができる。
なお，上記超電導体は，オペレーション温度Ｔ₀に一旦冷却した後，再び加熱して，さらに冷却しながらパルス磁場の印加を行ってもよい。また，パルス磁場の印加の回数は，２回以上であれば特に制限はない。ただし，オペレーション温度Ｔ₀における印加は最後に必ず行うことが好ましい。
【００２１】
次に，上記の超電導体の着磁方法を実施するための装置として，次の装置がある。
即ち，請求項２の発明のように，上記の超電導体の着磁方法を実施するための装置であって，断熱容器内に配設された超電導体と，該超電導体を冷却するための冷却装置と，上記超電導体にパルス磁場を印加するための着磁コイルとからなることを特徴とする超電導磁石装置がある。
【００２２】
上記断熱容器は，外部からの熱の侵入を極力防いで上記超電導体の温度の上昇を防止し，かつ超電導体の冷却を容易にするためのものである。具体的には，例えば，輻射シールド板を備えた真空断熱槽といった本格的な断熱対策を施したものがある。また，例えば，単にＦＲＰや発泡スチロールといった熱伝導度の極めて低い材料を構成材料として用いた簡便なものもある。
【００２３】
上記着磁コイルは，鋸波，矩形波，正弦波，コンデンサ放電波形等の種々の波形の単発又は複数の短時間電流（パルス電流）を通電することにより，パルス磁場を発生するものである。例えばコンデンサ放電を利用する場合には，着磁コイルの寸法，コイルの巻数，全回路の抵抗・インダクタンス・静電容量等を調整することによりパルス磁場の大きさやパルスの立ち上がり時間を制御することができる。
【００２４】
また，着磁コイルの材質は，パルス通電時の発熱をヒータによる加熱と同じように利用する場合には適当な抵抗率を持った常電導体が，発熱を抑える場合には低抵抗の銅やアルミニウムもしくは超電導体が用いられる。
また，着磁コイルの配置は，上述した文献１，２に示されているごとく，上記断熱容器の中に超電導体と共に収納されていてもよいし，文献３に示されているごとく，上記断熱容器の外に配設してあってもよい。また，着磁コイルは，必ずしも上記超電導体の周囲にある必要はなく，超電導体の上面又は下面の少なくとも一部分に対向していればよい。
【００２５】
上記冷却装置は，上記超電導体を直接冷却するものであって，後述するごとく，種々の構成をとることができる。
また，上記超電導体は，バルク形状（塊状）であり，その形状は，円柱状，角柱状等，種々の形状をとることができる。また，上記超電導体は，いわゆるピン止め点を有するものであって，例えば後述する高温超電導体を用いる。
【００２６】
このような構成の本発明の超電導磁石装置を用いれば，上記の優れた超電導体の着磁方法を容易に実施することができる。また，本発明の超電導磁石装置は，上記のごとく簡単な構成であるため非常にコンパクトである。それ故，本発明の超電導磁石装置は，種々の機器における磁石装置として有効に利用することができる。
【００２７】
また，請求項３の発明のように，上記超電導磁石装置は，上記超電導体を加熱するためのヒータを有する構成をとることもできる。この場合には，超電導体を一旦オペレーション温度Ｔ₀に冷却した後に超電導体の温度を上昇させることができ，その後，超電導体の温度を再度下げながら上記の超電導体の着磁方法を実施することができる。
【００２８】
また，請求項４の発明のように，上記冷却装置は冷凍機であり，該冷凍機には上記超電導体を冷却するためのコールドヘッドを設けることができる。この場合には，超電導体の冷却を効率よく，かつ精度よく行うことができ，上記の超電導体の着磁方法の効果を十分に発揮させることができる。
【００２９】
また，請求項５の発明のように，上記冷却装置は冷媒循環型の冷却装置であり，該冷却装置は，上記超電導体と冷媒とを収納した冷媒容器と，該冷媒容器に冷媒移送管を介して連結された冷媒冷却装置とよりなり，該冷媒冷却装置により冷却した冷媒を上記冷媒容器内との間に循環させるように構成することもできる。
【００３０】
この場合には，冷媒の性質を利用して精度の高い温度制御を行うことができる。
また，上記冷媒としては，例えば，酸素，窒素，ネオン，水素，ヘリウム等の液体もしくは気体を用いる。
【００３１】
また，請求項６の発明のように，上記冷却装置は冷媒貯留型の冷却装置であり，該冷却装置は，上記超電導体と冷媒とを収納した冷媒容器と，該冷媒容器内の上記冷媒の蒸気圧を調整するための排気装置とを有する構成をとることもできる。
この場合には，装置構成を簡単にすることができる。
【００３２】
また，請求項７の発明のように，上記超電導体は，ＲＥ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系（ここに，ＲＥはＹ，希土類元素，又はこれらの元素の組み合わせ）であることが好ましい。ＲＥ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系の超電導体は，いわゆるピン止め点を無数に有し，かつ比較的高温において超電導状態となる。そのため，比較的高温域において用いる超電導磁石として非常に優れた性能を発揮させることができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
実施形態例１
本発明の実施形態例にかかる超電導体の着磁方法につき，図１〜図６を用いて説明する。
本例の超電導体の着磁方法は，図１，図２に示すごとく，いわゆるパルス着磁方法において，パルス磁場の印加を，上記超電導体の温度を下げながら複数回繰り返して行う方法である。
【００３４】
本例における超電導体としては，ＲＥ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系（ここに，ＲＥはＹ，希土類元素，又はこれらの元素の組み合わせ）の高温超電導体を用いた。この高温超電導体のオペレーション温度Ｔ₀における捕捉可能磁場Ｒ₀の分布を図５に示す。また，温度Ｔ₀よりも高い温度Ｔ₁，Ｔ₂（Ｔ₁＞Ｔ₂＞Ｔ₀）における捕捉可能磁場Ｒ₁，Ｒ₂の分布についても併せて図５に示す。
また，本例において印加可能な最大のパルス磁場を印加した場合の，各温度における超電導体内への侵入磁場Ｓ₁，Ｓ₂，Ｓ₀の分布を，図６に示す。
【００３５】
次に，本例における着磁手順を図２に示す。図２は，横軸に時間，縦軸に超電導体の温度をとり，パルス磁場の印加タイミングを矢印Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃により示した。
同図よりわかるように，本例においては，超電導体の温度を超電導遷移温度Ｔ_Cからオペレーション温度Ｔ₀に下げる間において，Ｔ₁，Ｔ₂の途中温度でパルス磁場を印加し，最後にオペレーション温度Ｔ₀において再度パルス磁場を印加した。即ち，本例においては，超電導体の温度を下げながら３回繰り返してパルス磁場を印加した。
【００３６】
そして，図１（ａ）に示すごとく，温度Ｔ₁における第１回目のパルス磁場Ｐ₁の印加によって侵入磁場Ｓ₁が付与された。この侵入磁場Ｓ₁は，温度Ｔ₁における捕捉可能磁場Ｒ₁を超電導体全域にわたって上回っている。そのため，この第１回目のパルス磁場Ｐ₁の印加によって，捕捉可能磁場Ｒ₁に対応する最大限の捕捉磁場Ｂ₁が得られた。
【００３７】
次いで，図１（ｂ）に示すごとく，温度Ｔ₂における第２回目のパルス磁場Ｐ₂の印加によって侵入磁場Ｓ₂が付与された。この侵入磁場Ｓ₂は，上記の侵入磁場Ｓ₁よりは小さくなる（図６）。一方，温度Ｔ₂における捕捉可能磁場Ｒ₂は上記の捕捉可能磁場Ｒ₁よりも大きくなる（図５）。そのため，超電導体の周辺部分にあらたに捕捉磁場Ｂ₂が得られた。
【００３８】
次いで，図１（ｃ）に示すごとく，温度Ｔ₀における第３回目のパルス磁場Ｐ₃の印加によって侵入磁場Ｓ₀が付与された。この侵入磁場Ｓ₀は，上記の侵入磁場Ｓ₁，Ｓ₂よりは小さくなる（図６）。一方，温度Ｔ₀における捕捉可能磁場Ｒ₀は上記の捕捉可能磁場Ｒ₁，Ｒ₂よりも大きくなる（図５）。そのため，超電導体の周辺部分にさらに大きな捕捉磁場Ｂ₀が得られた。
【００３９】
これにより，図３（ａ）に示すごとき分布形状の捕捉磁場Ｂを有する超電導磁石が得られた。
また，この捕捉磁場Ｂの分布形状は，時間とともに図３（ｂ）に示すごとく若干平準化された。
【００４０】
次に，比較のために，オペレーション温度Ｔ₀において，上記と同じ強さのパルス磁場を１回だけ印加した場合の捕捉磁場Ｂの分布形状を図４に示す。
図４と図３（ａ）との比較から知られるように，本例の方法によれば，超電導体の中心部分における磁束の密度を従来の方法よりも高くすることができる。
【００４１】
実施形態例２
本例においては，上述した実施形態例１を実施するための超電導磁石装置につき，図７を用いて説明する。
本例の超電導磁石装置１は，図７に示すごとく，断熱容器２内に配設された超電導体１０と，該超電導体１０を冷却するための冷却装置としての冷凍機３と，上記超電導体１０にパルス磁場を印加するための着磁コイル４とからなる。
【００４２】
断熱容器２は，図７に示すごとく，ＦＲＰ材料を用い，超電導体１０と，後述する冷凍機３のコールドヘッド３１とを収納している。断熱容器２内部は，外部からの熱の侵入をできる限り防ぐべく，真空状態にしてある。
着磁コイル４は，図７に示すごとく，超電導体１０の周囲に位置するように，上記の断熱容器２の外方に配設してある。また，着磁コイル４は，コンデンサ放電を利用したパルス電源４１に電気的に接続されている。
【００４３】
本例における冷却装置は，図７に示すごとく，コンプレッサ３２，コールドヘッド３１を有する冷凍機３よりなる。コールドヘッド３１は，熱を奪って冷却する部分であって，熱伝導性に優れた銅部材３５を介して超電導体１０に連結してある。
【００４４】
本例の超電導磁石装置１によれば，上記の冷凍機３により，超電導体１０の温度を精度よくかつ効率的に冷却しながら，上記着磁コイル４によって容易にパルス磁場を複数回繰り返して印加することができる。そのため，上記実施形態例１に示した超電導体の着磁方法を容易に実施することができる。
また，本例の装置１は，上記のごとく，着磁コイル４を断熱容器２の外方に設けてある。そのため，着磁後においては，着磁コイル４を分離した状態で使用することができる。そのため，さらにコンパクトな超電導磁石装置として使用することができる。
【００４５】
実施形態例３
本例においては，図８に示すごとく，上記実施形態例２の超電導磁石装置１の超電導体１０の周囲に，超導体１０を加熱するためのヒータ６を設けた。ヒータ６としては，マンガニン線を用いた。
その他は，実施形態例２と同様である。
【００４６】
本例の場合には，オペレーション温度Ｔ₀に冷却された超電導体１０を短時間で容易に温度上昇させることができる。そのため，例えば超電導体１０の捕捉磁場が経時的に減少した場合等において，容易に再着磁を行うことができる。その他，実施形態例２と同様の作用効果が得られる。
【００４７】
実施形態例４
本例の超電導磁石装置１０４は，図９に示すごとく，超電導体１０の冷却装置として，冷媒循環型の冷却装置７を用いた。この冷媒循環型の冷却装置７は，超電導体１０及び着磁コイル４と冷媒９とを収納した冷媒容器７１と，これに冷媒移送管７２を介して連結された冷媒冷却装置７３とよりなる。
【００４８】
そして，冷媒冷却装置７３により冷却した冷媒９を冷媒容器７１内との間に循環させるように構成してある。また，冷媒容器７１は，真空状態に減圧した真空層７５を介して真空容器７６に収納されている。これら，真空容器７６，真空層７５，冷媒容器７１が断熱容器２０４を構成している。
【００４９】
また，本例における冷媒９としては，液体窒素を用いている。そのため，超電導体１０の温度を，液体窒素の沸点である７７Ｋ以下に精度良く制御することができる。その他は，実施形態例２と同様の効果が得られる。
【００５０】
実施形態例５
本例の超電導磁石装置１０５は，図１０に示すごとく，超電導体１０の冷却装置として，冷媒貯留型の冷却装置８を用いた。この冷媒貯留型の冷却装置８は，超電導体１０及び着磁コイル４と冷媒９とを収納した冷媒容器８１と，冷媒容器８１内の冷媒９の蒸気圧を調整するための真空排気装置８３とを有する。
【００５１】
冷媒容器８１と真空排気装置８３との間は，排気間８２により連結してあり，排気管８２には，圧力計８２１を配設してある。
また，冷媒容器８１は，真空状態に減圧した真空層８５を介して真空容器８６に収納されている。これら，真空容器８６，真空層８５，冷媒容器８１が断熱容器２０５を構成している。
【００５２】
本例の場合には，上記の真空排気装置８３により冷媒容器内の蒸気を排気することにより，冷媒９の蒸発が促され，その蒸発熱によって冷媒９の温度を低下させることができる。したがって，冷媒９の温度制御，即ち超電導体１０の温度制御を容易に行うことができる。
その他は，実施形態例２，４と同様の作用効果を得ることができる。
【００５３】
【発明の効果】
上述のごとく，本発明によれば，捕捉可能磁場特性の優れた超電導体に，コンパクトな装置で高い磁場を捕捉させることができる，超電導体の着磁方法及び超電導磁石装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例１における，（ａ）温度Ｔ₁，（ｂ）温度Ｔ₂，（ｃ）温度Ｔ₀における，侵入磁場分布と捕捉磁場分布を示す説明図。
【図２】実施形態例１における，超電導体の温度とパルス磁場の印加のタイミングを示した説明図。
【図３】実施形態例１における，（ａ）最終的に捕捉された磁場分布，（ｂ）経時的に変化した捕捉磁場分布，を示す説明図。
【図４】実施形態例１における，比較例の捕捉磁場分布を示す説明図。
【図５】実施形態例１における，超電導体の温度と捕捉可能磁場の分布との関係を示す説明図。
【図６】実施形態例１における，超電導体の温度と侵入磁場の分布との関係を示す説明図。
【図７】実施形態例２の超電導磁石装置の構成を示す説明図。
【図８】実施形態例３の超電導磁石装置の構成を示す説明図。
【図９】実施形態例４の超電導磁石装置の構成を示す説明図。
【図１０】実施形態例５の超電導磁石装置の構成を示す説明図。
【図１１】従来例における，パルス磁場を示す説明図。
【図１２】従来例における，（ａ）捕捉可能磁場分布，（ｂ）侵入磁場分布，を示す説明図。
【図１３】従来例における，（ａ）最適印加磁場を印加した場合，（ｂ）最適印加磁場に満たない磁場を印加した場合，の捕捉磁場を示す説明図。
【符号の説明】
１，１０４，１０５．．．超電導磁石装置，
１０．．．超電導体，
２，２０４，２０５．．．断熱容器，
３．．．冷凍機，
３１．．．コールドヘッド，
４．．．着磁コイル，
６．．．ヒータ，
７．．．冷媒循環型の冷却装置，
８．．．冷媒貯溜型の冷却装置，
９．．．冷媒，[0001]
【Technical field】
The present invention relates to a superconductor magnetization method and a superconducting magnet device in the case of using a bulk-shaped (bulky) superconductor as a magnet by capturing a high magnetic field.
[0002]
[Prior art]
For example, a RE-Ba-Cu-O-based (RE is Y or rare earth element) high-temperature superconductor manufactured by a melting method can capture a large magnetic field exceeding 1 T (Tesla), surpassing conventional permanent magnets. It is known to be a performance magnet.
As a method for easily magnetizing the superconductor, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-168823 (Document 1), Japanase Journal of Applied Physics Vol 35 (1996) p. p. As described in 2114-2125 (Reference 2) and Japanese Patent Application No. 8-180058 (Reference 3), a method of applying a pulse magnetic field to a superconductor (pulse magnetization method) is disclosed.
[0003]
That is, according to the above documents 1 and 2, the high-temperature superconductor is cooled to 77 K with liquid nitrogen, and then a pulse current is applied to the magnetizing coil arranged around the high-temperature superconductor, whereby the superconductor is shown in FIG. A pulse magnetic field P is applied. As a result, the superconductor becomes a powerful magnet by capturing the magnetic field with a so-called pinning force.
According to this pulse magnetizing method, it is possible to magnetize a superconductor very easily compared with other conventional methods (FC method, ZFC method), and a superconducting magnet device using this method can be made compact. be able to.
[0004]
Further, in Document 2, it is reported that there is an optimum value (optimum applied magnetic field) for the magnitude of the pulse magnetic field to be applied in order to cause the superconductor to capture the maximum magnetic field. In addition, it has been reported that the optimum applied magnetic field in the pulse magnetization method is larger than the optimum applied magnetic field in the method of applying a static magnetic field after cooling without applying a magnetic field (ZFC method).
Reference 3 describes a method of cooling a superconductor using a refrigerator instead of liquid nitrogen.
[0005]
[Problems to be solved]
However, when trying to obtain a stronger magnet than the conventional pulse magnetizing method, there are the following problems. To clarify this problem, the mechanism by which the superconductor captures the magnetic field will be briefly explained again.
[0006]
First, the superconductor can capture the magnetic flux by the pinning force determined by the critical current density J _{C at} a temperature equal to or lower than the superconducting transition temperature T _C. The density of magnetic flux that can be captured by this pinning force (capable magnetic field) is distributed with a constant gradient Q from the end in the width direction of the superconductor as shown in FIG. There is a characteristic that the part becomes the highest.
[0007]
The critical current density J _C that determines the pinning force is one of the characteristics inherent to the material of the superconductor, and generally increases as the temperature decreases. Therefore, if the temperature of the superconductor is lowered, the pinning force determined by the critical current density J _C is also improved, the gradient of the above-mentioned trappable magnetic field distribution becomes steep (Q → R), and the trappable magnetic field in the central portion is further increased. Becomes higher.
[0008]
Next, the magnetic field that the superconductor can actually capture cannot exceed the density of the magnetic flux that has penetrated into the superconductor (intrusion magnetic field). Therefore, in order to increase the magnetic field actually captured by the superconductor (captured magnetic field), it is necessary to inject as high a magnetic field as possible into the central portion of the superconductor.
On the other hand, the distribution of the penetrating magnetic field S that penetrates into the superconductor by the pulse magnetization method is as shown in FIG. The distribution of the shape is opposite to that of the superconductor, and the end of the superconductor is the highest and the center is the lowest.
[0009]
For this reason, as shown in FIG. 13A, when a sufficient distribution of the penetrating magnetic field S exceeding the distribution of the trappable magnetic field R can be provided, the maximum captured magnetic field B is obtained. On the other hand, as shown in FIG. 13B, when the distribution of the penetrating magnetic field S applied to the superconductor does not exceed the trappable magnetic field R in the central portion of the superconductor, the trapped magnetic field B in the central portion is particularly low. End up.
[0010]
In order to make a superconductor having the above characteristics a stronger magnet than before, it is necessary to increase the magnetic field that can be captured by the superconductor and to apply a high pulse magnetic field that can provide the corresponding intrusion magnetic field. is necessary.
In order to increase the trappable magnetic field of the superconductor, methods such as increasing the diameter of the superconductor, improving the critical current density J _C by controlling the structure of the superconductor itself, and improving the critical current density J _C by lowering the temperature of the superconductor, etc. There is.
[0011]
On the other hand, in order to apply a higher magnetic field than in the past in the pulse magnetization method, the number of turns of the magnetizing coil is increased, the power supply for supplying the pulse current is increased, and further, it can withstand a large electromagnetic force In addition, it is necessary to make the entire magnetized coil sturdy. This deteriorates the great feature that the superconductor can be easily magnetized by a simpler device than the other ZFC methods.
[0012]
The present invention has been made in view of such conventional problems, and a superconductor having excellent trappable magnetic field characteristics can capture a high magnetic field with a compact device, and a superconductor magnetizing method and a superconducting magnet. The device is to be provided.
[0013]
[Means for solving problems]
The invention of claim 1 is a method of magnetizing a superconductor by applying a pulse magnetic field to the superconductor cooled to a temperature not higher than the superconducting transition temperature T _C.
The pulse magnetic field is applied in a superconductor magnetization method, which is repeated a plurality of times while lowering the temperature of the superconductor.
[0014]
The most notable point in the present invention is that the application of the pulse magnetic field is repeated a plurality of times while the temperature of the superconductor is lowered. That is, the pulse magnetic field is repeatedly applied a plurality of times while the temperature of the superconductor is lowered from the superconducting transition temperature T _C to the temperature (operation temperature) T _{0 at} which the superconductor is used as a magnet.
[0015]
Next, the operation of the present invention will be described.
In the superconductor magnetization method of the present invention, as described above, the pulse magnetic field is repeatedly applied a plurality of times while lowering the temperature of the superconductor. For this reason, even when the magnitude of the magnetic field penetrating the superconductor by the pulse magnetic field that can be applied is less than the trappable magnetic field at the operation temperature T ₀ , the superconductor can capture a high magnetic field.
[0016]
That is, when a superconductor is used as a magnet, it is ideal to apply a sufficient pulse magnetic field to the trappable magnetic field at the operation temperature T ₀ to capture the maximum magnetic field (FIG. 13 (a). )). However, from the viewpoint of downsizing of the apparatus and the like, when only a magnetic field less than the trappable magnetic field at the operation temperature T ₀ can be applied, the trapped magnetic field at the central portion of the superconductor is lowered (FIG. 13B). .
[0017]
On the other hand, in the present invention, a pulse magnetic field is applied to the superconductor even while the superconductor is cooled to the operation temperature T ₀ , that is, at a temperature higher than the T ₀ .
In the case where the temperature of the superconductor is higher than T ₀ (T ₁ ) (FIG. 1 (a)), the trappable magnetic field (R ₁ ) is slightly smaller than that at T ₀ , but in the superconductor. The penetrating magnetic field (S ₁ ) increases. For this reason, the central portion of the trapped magnetic field (B ₁ ) of the superconductor magnetized at a temperature (T ₁ ) higher than the above T ₀ is higher than when magnetized at the operation temperature T ₀ (FIG. 13B). Get higher.
[0018]
Next, in the state of the temperature (T ₂ ) in which the temperature of the superconductor is slightly lowered (FIG. 1B), the trappable magnetic field (R ₂ ) slightly increases, but the intrusion magnetic field (S ₂ ) into the superconductor. Decrease. Therefore, in case of applying a pulse magnetic field in a superconductor in this state, the superconductor while maintaining the trapped magnetic field of the central portion in the first magnetization (B _1), the trapped magnetic field of the peripheral portion (B ₂ ).
[0019]
Further, by repeatedly applying the pulse magnetic field while lowering the temperature of the superconductor as described above, the trapping magnetic field can be greatly increased as compared with the case where the magnetic field is magnetized by the conventional method.
That is, the trapping magnetic field of the superconductor magnetized in the present invention (FIGS. 1C and 3) is superconducting compared to the case of magnetizing by the conventional method (FIGS. 13B and 4). The trapped magnetic field in the central part of the body is greatly increased and the trapped magnetic field in the peripheral part is maintained at the same level as before.
[0020]
Therefore, in the present invention, the magnetic field captured by the superconductor can be increased even if the apparatus such as the magnetizing coil for applying the pulsed magnetic field is compact as in the prior art.
The superconductor may be once cooled to the operation temperature T ₀ and then heated again, and the pulsed magnetic field may be applied while further cooling. Further, the number of application of the pulse magnetic field is not particularly limited as long as it is two or more. However, it is preferable that the application at the operation temperature T ₀ is always performed last.
[0021]
Next, as a device for carrying out the above superconductor magnetization method, there is the following device.
That is, as in the second aspect of the invention, there is provided an apparatus for carrying out the above-described method of magnetizing a superconductor, the superconductor disposed in a heat insulating container, and a cooling for cooling the superconductor. There is a superconducting magnet apparatus comprising an apparatus and a magnetizing coil for applying a pulse magnetic field to the superconductor.
[0022]
The heat insulating container is for preventing heat from entering from the outside as much as possible, preventing the temperature of the superconductor from rising, and facilitating cooling of the superconductor. Specifically, for example, there are those with full-scale heat insulation measures such as a vacuum heat insulation tank equipped with a radiation shield plate. Further, for example, there is a simple one using a material with extremely low thermal conductivity such as FRP or polystyrene foam as a constituent material.
[0023]
The magnetizing coil generates a pulse magnetic field by energizing a single or a plurality of short-time currents (pulse currents) having various waveforms such as a sawtooth wave, a rectangular wave, a sine wave, and a capacitor discharge waveform. For example, when using capacitor discharge, the size of the pulse magnetic field and the rise time of the pulse can be controlled by adjusting the dimensions of the magnetized coil, the number of turns of the coil, the resistance, inductance, capacitance, etc. of the entire circuit. it can.
[0024]
In addition, the magnet coil is made of a normal conductor with an appropriate resistivity when the heat generated during pulse energization is used in the same way as the heating by a heater. Aluminum or superconductor is used.
Further, the arrangement of the magnetizing coils may be accommodated together with the superconductor in the heat insulating container as shown in the above-mentioned documents 1 and 2, or as shown in the document 3, You may arrange | position outside a container. Further, the magnetizing coil does not necessarily have to be around the superconductor, and may be opposed to at least a part of the upper surface or the lower surface of the superconductor.
[0025]
The cooling device directly cools the superconductor and can have various configurations as will be described later.
Further, the superconductor has a bulk shape (bulk shape), and the shape thereof can take various shapes such as a columnar shape and a prismatic shape. The superconductor has a so-called pinning point, and for example, a high-temperature superconductor described later is used.
[0026]
If the superconducting magnet apparatus of the present invention having such a configuration is used, the above-described excellent superconductor magnetization method can be easily implemented. The superconducting magnet device of the present invention is very compact because of its simple configuration as described above. Therefore, the superconducting magnet device of the present invention can be effectively used as a magnet device in various devices.
[0027]
Further, as in the invention of claim 3, the superconducting magnet device may have a structure having a heater for heating the superconductor. In this case, the temperature of the superconductor can be increased after the superconductor has been cooled to the operation temperature T ₀ , and then the above-described superconductor magnetization method is performed while the temperature of the superconductor is decreased again. Can do.
[0028]
According to a fourth aspect of the present invention, the cooling device is a refrigerator, and the refrigerator can be provided with a cold head for cooling the superconductor. In this case, the superconductor can be cooled efficiently and accurately, and the effect of the above-described superconductor magnetization method can be sufficiently exhibited.
[0029]
According to a fifth aspect of the present invention, the cooling device is a refrigerant circulation type cooling device, and the cooling device includes a refrigerant container containing the superconductor and the refrigerant, and a refrigerant transfer pipe in the refrigerant container. It is also possible to configure such that the refrigerant cooled by the refrigerant cooling device is circulated between the refrigerant container and the refrigerant container.
[0030]
In this case, highly accurate temperature control can be performed using the property of the refrigerant.
Moreover, as said refrigerant | coolant, liquid or gas, such as oxygen, nitrogen, neon, hydrogen, helium, is used, for example.
[0031]
According to a sixth aspect of the present invention, the cooling device is a refrigerant storage type cooling device, and the cooling device includes a refrigerant container containing the superconductor and the refrigerant, and the refrigerant in the refrigerant container. A configuration having an exhaust device for adjusting the vapor pressure can also be adopted.
In this case, the device configuration can be simplified.
[0032]
Further, as in the invention of claim 7, the superconductor is preferably a RE-Ba-Cu-O system (where RE is Y, a rare earth element, or a combination of these elements). RE-Ba-Cu-O-based superconductors have numerous so-called pinning points and are in a superconducting state at a relatively high temperature. For this reason, it is possible to exhibit extremely excellent performance as a superconducting magnet used in a relatively high temperature range.
[0033]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1
A superconductor magnetization method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 1 and 2, the superconductor magnetization method of this example is a method in which the application of a pulsed magnetic field is repeated a plurality of times while lowering the temperature of the superconductor in the so-called pulse magnetization method.
[0034]
As the superconductor in this example, a RE-Ba-Cu-O-based high-temperature superconductor (where RE is Y, rare earth element, or a combination of these elements) was used. The distribution of the trappable magnetic field R ₀ at the operating temperature T ₀ of this high temperature superconductor is shown in FIG. FIG. 5 also shows the distribution of trappable magnetic fields R ₁ and R ₂ at temperatures T ₁ and T ₂ (T ₁ > T ₂ > T ₀ ) higher than the temperature T ₀ .
Further, FIG. 6 shows the distribution of the intrusion magnetic fields S ₁ , S ₂ , S ₀ into the superconductor at each temperature when the maximum pulse magnetic field that can be applied in this example is applied.
[0035]
Next, the magnetization procedure in this example is shown in FIG. In FIG. 2, the horizontal axis represents time, the vertical axis represents the temperature of the superconductor, and the pulse magnetic field application timing is indicated by arrows P ₁ , P ₂ , and P ₃ .
As can be seen from the figure, in this example, a pulse magnetic field is applied at the intermediate temperature of T ₁ and T ₂ while the temperature of the superconductor is lowered from the superconducting transition temperature T _C to the operation temperature T ₀ , and finally the operation is performed. A pulse magnetic field was applied again at the temperature T ₀ . That is, in this example, the pulse magnetic field was applied three times while lowering the temperature of the superconductor.
[0036]
Then, as shown in FIG. 1A, the intrusion magnetic field S ₁ was applied by the _first application of the pulse magnetic field P _{1 at} the temperature T ₁ . The penetration magnetic field S ₁ exceeds the trappable magnetic field R ₁ at the temperature T ₁ over the entire superconductor. Therefore, by applying a pulsed magnetic field P ₁ of the first round, maximum trapped field B ₁ corresponding to the capturable field R ₁ were obtained.
[0037]
Next, as shown in FIG. 1B, the penetrating magnetic field S ₂ was applied by the _second application of the pulse magnetic field P _{2 at} the temperature T ₂ . This intrusion magnetic field S ₂ is smaller than the intrusion magnetic field S ₁ (FIG. 6). On the other hand, the trappable magnetic field R _{2 at} the temperature T ₂ is larger than the trappable magnetic field R ₁ (FIG. 5). Therefore, a trapping magnetic field B ₂ was newly obtained at the peripheral portion of the superconductor.
[0038]
Next, as shown in FIG. 1C, the penetration magnetic field S ₀ was applied by the _third application of the pulse magnetic field P _{3 at} the temperature T ₀ . The intrusion magnetic field S ₀ is smaller than the intrusion magnetic fields S ₁ and S ₂ (FIG. 6). On the other hand, the trappable magnetic field R _{0 at} the temperature T ₀ is larger than the trappable magnetic fields R ₁ and R ₂ (FIG. 5). Therefore, a larger trapping magnetic field B ₀ was obtained in the peripheral part of the superconductor.
[0039]
As a result, a superconducting magnet having a trapped magnetic field B having a distributed shape as shown in FIG. 3A was obtained.
Further, the distribution shape of the trapping magnetic field B was slightly leveled with time as shown in FIG.
[0040]
Next, for comparison, FIG. 4 shows the distribution shape of the trapped magnetic field B when the pulse magnetic field having the same strength as described above is applied only once at the operation temperature T ₀ .
As is known from the comparison between FIG. 4 and FIG. 3A, according to the method of this example, the magnetic flux density in the central portion of the superconductor can be made higher than that of the conventional method.
[0041]
Embodiment 2
In this example, a superconducting magnet device for carrying out the first embodiment will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 7, the superconducting magnet device 1 of this example includes a superconductor 10 disposed in a heat insulating container 2, a refrigerator 3 as a cooling device for cooling the superconductor 10, and the superconductor. 10 and a magnetizing coil 4 for applying a pulse magnetic field.
[0042]
As shown in FIG. 7, the heat insulating container 2 uses the FRP material and stores the superconductor 10 and a cold head 31 of the refrigerator 3 described later. The inside of the heat insulating container 2 is in a vacuum state in order to prevent heat from entering from the outside as much as possible.
As shown in FIG. 7, the magnetized coil 4 is disposed outside the heat insulating container 2 so as to be positioned around the superconductor 10. Further, the magnetizing coil 4 is electrically connected to a pulse power source 41 using capacitor discharge.
[0043]
The cooling device in this example includes a refrigerator 3 having a compressor 32 and a cold head 31, as shown in FIG. The cold head 31 is a portion that takes heat and cools it, and is connected to the superconductor 10 via a copper member 35 having excellent thermal conductivity.
[0044]
According to the superconducting magnet apparatus 1 of the present example, the pulsed magnetic field is easily and repeatedly applied by the magnetizing coil 4 while the temperature of the superconductor 10 is accurately and efficiently cooled by the refrigerator 3. can do. Therefore, it is possible to easily implement the superconductor magnetization method shown in the first embodiment.
Moreover, the apparatus 1 of this example is provided with the magnetized coil 4 outside the heat insulating container 2 as described above. Therefore, after magnetization, the magnetizing coil 4 can be used in a separated state. Therefore, it can be used as a more compact superconducting magnet device.
[0045]
Embodiment 3
In this example, as shown in FIG. 8, a heater 6 for heating the superconductor 10 is provided around the superconductor 10 of the superconducting magnet device 1 of the second embodiment. A manganin wire was used as the heater 6.
Others are the same as the second embodiment.
[0046]
In the case of this example, the temperature of the superconductor 10 cooled to the operation temperature T ₀ can be easily raised in a short time. Therefore, for example, when the trapped magnetic field of the superconductor 10 decreases with time, re-magnetization can be easily performed. In addition, the same effects as those of the second embodiment can be obtained.
[0047]
Embodiment 4
As shown in FIG. 9, the superconducting magnet device 104 of this example uses a refrigerant circulation type cooling device 7 as a cooling device for the superconductor 10. The refrigerant circulation type cooling device 7 includes a refrigerant container 71 containing the superconductor 10, the magnetizing coil 4, and the refrigerant 9, and a refrigerant cooling device 73 connected to the refrigerant container 71 via a refrigerant transfer pipe 72.
[0048]
The refrigerant 9 cooled by the refrigerant cooling device 73 is circulated between the refrigerant container 71 and the inside of the refrigerant container 71. The refrigerant container 71 is housed in the vacuum container 76 through a vacuum layer 75 whose pressure is reduced to a vacuum state. The vacuum container 76, the vacuum layer 75, and the refrigerant container 71 constitute a heat insulating container 204.
[0049]
Further, liquid nitrogen is used as the refrigerant 9 in this example. Therefore, the temperature of the superconductor 10 can be accurately controlled to 77 K or less, which is the boiling point of liquid nitrogen. Other effects are the same as those of the second embodiment.
[0050]
Embodiment 5
As shown in FIG. 10, the superconducting magnet device 105 of this example uses a refrigerant storage type cooling device 8 as a cooling device for the superconductor 10. The refrigerant storage type cooling device 8 includes a refrigerant container 81 containing the superconductor 10, the magnetizing coil 4, and the refrigerant 9, and a vacuum exhaust device 83 for adjusting the vapor pressure of the refrigerant 9 in the refrigerant container 81. Have
[0051]
The refrigerant container 81 and the vacuum exhaust device 83 are connected to each other by an exhaust 82, and a pressure gauge 821 is disposed in the exhaust pipe 82.
Further, the refrigerant container 81 is accommodated in the vacuum container 86 through the vacuum layer 85 decompressed to a vacuum state. These vacuum container 86, vacuum layer 85, and refrigerant container 81 constitute a heat insulating container 205.
[0052]
In the case of this example, the vapor in the refrigerant container is exhausted by the vacuum evacuation device 83, whereby the evaporation of the refrigerant 9 is promoted, and the temperature of the refrigerant 9 can be lowered by the heat of evaporation. Therefore, the temperature control of the refrigerant 9, that is, the temperature control of the superconductor 10 can be easily performed.
In other respects, the same functions and effects as those of Embodiments 2 and 4 can be obtained.
[0053]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a superconductor magnetizing method and a superconducting magnet device that can cause a superconductor having excellent trappable magnetic field characteristics to capture a high magnetic field with a compact device. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an intrusion magnetic field distribution and a captured magnetic field distribution at (a) temperature T ₁ , (b) temperature T ₂ , and (c) temperature T ₀ in Embodiment 1.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the temperature of the superconductor and the application timing of the pulse magnetic field in the first embodiment.
FIGS. 3A and 3B are explanatory views showing (a) a finally captured magnetic field distribution and (b) a captured magnetic field distribution that has changed over time in Embodiment 1. FIG.
4 is an explanatory diagram showing a captured magnetic field distribution of a comparative example in Embodiment 1. FIG.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the relationship between the temperature of the superconductor and the distribution of trappable magnetic fields in Embodiment 1;
6 is an explanatory diagram showing the relationship between the temperature of a superconductor and the distribution of an intruding magnetic field in Embodiment 1. FIG.
7 is an explanatory diagram showing a configuration of a superconducting magnet device according to Embodiment 2. FIG.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a configuration of a superconducting magnet device according to a third embodiment.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a configuration of a superconducting magnet device according to a fourth embodiment.
FIG. 10 is an explanatory view showing a configuration of a superconducting magnet device according to a fifth embodiment.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a pulse magnetic field in a conventional example.
FIGS. 12A and 12B are explanatory diagrams showing (a) a trappable magnetic field distribution and (b) an intrusion magnetic field distribution in a conventional example.
FIGS. 13A and 13B are explanatory diagrams showing a captured magnetic field when (a) an optimum applied magnetic field is applied and (b) a magnetic field less than the optimum applied magnetic field is applied in a conventional example.
[Explanation of symbols]
1,104,105. . . Superconducting magnet device,
10. . . Superconductor,
2,204,205. . . Insulated container,
3. . . refrigerator,
31. . . Cold head,
4). . . Magnetized coil,
6). . . heater,
7). . . Refrigerant circulation type cooling device,
8). . . Refrigerant storage type cooling device,
9. . . Refrigerant,

Claims

超電導遷移温度Ｔ_C以下の温度に冷却した超電導体にパルス磁場を印加することにより，上記超電導体に着磁する方法において，
上記パルス磁場の印加は，上記超電導体の温度を下げながら複数回繰り返して行うことを特徴とする超電導体の着磁方法。In the method of magnetizing the superconductor by applying a pulsed magnetic field to the superconductor cooled to a temperature equal to or lower than the superconducting transition temperature T _C ,
The method of magnetizing a superconductor, wherein the application of the pulse magnetic field is repeated a plurality of times while the temperature of the superconductor is lowered.

請求項１記載の超電導体の着磁方法を実施するための超電導磁石装置であって，該超電導磁石装置は，断熱容器内に配設された超電導体と，該超電導体を冷却するための冷却装置と，上記超電導体にパルス磁場を印加するための着磁コイルとからなることを特徴とする超電導磁石装置。A superconducting magnet device for carrying out the method for magnetizing a superconductor according to claim 1, wherein the superconducting magnet device comprises a superconductor disposed in a heat insulating container, and a cooling for cooling the superconductor. A superconducting magnet device comprising: a device; and a magnetizing coil for applying a pulse magnetic field to the superconductor.

請求項２において，上記超電導磁石装置は，上記超電導体を加熱するためのヒータを有することを特徴とする超電導磁石装置。3. The superconducting magnet device according to claim 2, wherein the superconducting magnet device includes a heater for heating the superconductor.

請求項２又は３において，上記冷却装置は冷凍機であり，該冷凍機には上記超電導体を冷却するためのコールドヘッドを設けてあることを特徴とする超電導磁石装置。4. The superconducting magnet device according to claim 2, wherein the cooling device is a refrigerator, and the refrigerator is provided with a cold head for cooling the superconductor.

請求項２又は３において，上記冷却装置は冷媒循環型の冷却装置であり，該冷却装置は，上記超電導体と冷媒とを収納した冷媒容器と，該冷媒容器に冷媒移送管を介して連結された冷媒冷却装置とよりなり，該冷媒冷却装置により冷却した冷媒を上記冷媒容器内との間に循環させるように構成してあることを特徴とする超電導磁石装置。4. The cooling device according to claim 2, wherein the cooling device is a refrigerant circulation type cooling device, and the cooling device is connected to the refrigerant container containing the superconductor and the refrigerant, and the refrigerant container via a refrigerant transfer pipe. A superconducting magnet device comprising: a refrigerant cooling device configured to circulate between the refrigerant cooled by the refrigerant cooling device and the inside of the refrigerant container.

請求項２又は３において，上記冷却装置は冷媒貯留型の冷却装置であり，該冷却装置は，上記超電導体と冷媒とを収納した冷媒容器と，該冷媒容器内の上記冷媒の蒸気圧を調整するための排気装置とを有することを特徴とする超電導磁石装置。4. The cooling device according to claim 2, wherein the cooling device is a refrigerant storage type cooling device, and the cooling device adjusts the vapor pressure of the refrigerant in the refrigerant container, the refrigerant container storing the superconductor and the refrigerant. And a superconducting magnet device, characterized in that it has an exhaust device.

請求項２〜６のいずれか１項において，上記超電導体は，ＲＥ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系（ここに，ＲＥはＹ，希土類元素，又はこれらの元素の組み合わせ）であることを特徴とする超電導磁石装置。7. The superconductor according to claim 2, wherein the superconductor is a RE-Ba-Cu-O system (where RE is Y, a rare earth element, or a combination of these elements). Superconducting magnet device.