JPH10116721A - 超電導バルク体マグネット - Google Patents
超電導バルク体マグネットInfo
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- JPH10116721A JPH10116721A JP26961296A JP26961296A JPH10116721A JP H10116721 A JPH10116721 A JP H10116721A JP 26961296 A JP26961296 A JP 26961296A JP 26961296 A JP26961296 A JP 26961296A JP H10116721 A JPH10116721 A JP H10116721A
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- superconducting bulk
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の装置よりもコイルが超電導バルク体を
効率的に着磁させる構造の超電導バルク体マグネットを
提案する。 【解決手段】 内周側着磁コイルを中心とし、その周り
を筒状の超電導バルク体で包囲し、さらに超電導バルク
体の外側を外周側着磁コイルで包囲した超電導バルク体
マグネット。
効率的に着磁させる構造の超電導バルク体マグネットを
提案する。 【解決手段】 内周側着磁コイルを中心とし、その周り
を筒状の超電導バルク体で包囲し、さらに超電導バルク
体の外側を外周側着磁コイルで包囲した超電導バルク体
マグネット。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、高温超電導体の
バルクを用いたマグネットに関する。
バルクを用いたマグネットに関する。
【０００２】
【従来の技術】高温超電導体の開発に伴い、これら超電
導体を利用した超電導磁石が開発されてきている。例え
ば、特開平３−２８９３４４号公報には、超電導コイル
を界磁側に用いて通電により磁場を発生させ、電機子に
回転力を与える超電導モーターが提案されている。
導体を利用した超電導磁石が開発されてきている。例え
ば、特開平３−２８９３４４号公報には、超電導コイル
を界磁側に用いて通電により磁場を発生させ、電機子に
回転力を与える超電導モーターが提案されている。
【０００３】しかしながら、上記装置では超電導線材の
コイルに通電して磁場を発生させるため、超電導状態の
コイルにクエンチが発生する恐れがある。クエンチと
は、局所的に発生した常電導状態が雪崩的に拡大し、超
電導体全体が急激に常電導状態に転移することをいう。
クエンチが発生すると、超電導線材のコイルに所望の特
性が得られないばかりでなく、常電導状態で発生する大
きなジュール熱により装置に損傷が生じるおそれもある
ため、クエンチの発生は極力排除する必要がある。上記
クエンチは線材において特に発生しやすい。
コイルに通電して磁場を発生させるため、超電導状態の
コイルにクエンチが発生する恐れがある。クエンチと
は、局所的に発生した常電導状態が雪崩的に拡大し、超
電導体全体が急激に常電導状態に転移することをいう。
クエンチが発生すると、超電導線材のコイルに所望の特
性が得られないばかりでなく、常電導状態で発生する大
きなジュール熱により装置に損傷が生じるおそれもある
ため、クエンチの発生は極力排除する必要がある。上記
クエンチは線材において特に発生しやすい。
【０００４】クエンチの発生を防止して超電導磁石の安
定化を図る方法としては、超電導線材の表面を高純度銅
等でシールする冷却安定化法や、極細多芯化した超電導
線材を用いる断熱安定化法などがあるが、いずれも高コ
スト化や装置の大型化を免れることはできない。
定化を図る方法としては、超電導線材の表面を高純度銅
等でシールする冷却安定化法や、極細多芯化した超電導
線材を用いる断熱安定化法などがあるが、いずれも高コ
スト化や装置の大型化を免れることはできない。
【０００５】一方、近年開発されたＲ（希土類）−Ｂａ
−Ｃｕ−Ｏ系超電導体は第２種超電導体であって、溶融
法で作成したバルク体（固片）であってもピン止め制御
が可能であり、液体窒素温度でも高い臨界電流が達成さ
れている。従来の超電導バルク体は比熱が小さいため小
さな外乱で超電導が破れるという欠点があったが、上記
Ｒ（希土類）−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導体のバルク体は
比熱が大きく、外乱に対する耐性が高い。
−Ｃｕ−Ｏ系超電導体は第２種超電導体であって、溶融
法で作成したバルク体（固片）であってもピン止め制御
が可能であり、液体窒素温度でも高い臨界電流が達成さ
れている。従来の超電導バルク体は比熱が小さいため小
さな外乱で超電導が破れるという欠点があったが、上記
Ｒ（希土類）−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導体のバルク体は
比熱が大きく、外乱に対する耐性が高い。
【０００６】そこで、この特質を利用した特開平７−８
７７２４号公報や特開平７−１１１２１３号公報に記載
されているような、超電導体のバルク（固片）を利用し
た超電導磁石が提案されている。
７７２４号公報や特開平７−１１１２１３号公報に記載
されているような、超電導体のバルク（固片）を利用し
た超電導磁石が提案されている。
【０００７】特開平７−８７７２４号公報に記載の超電
導モーターには、超電導バルク体の周囲に着磁用コイル
を巻回した構造の超電導磁石が使用されている。この超
電導磁石は、ピン止め効果の高い第２種超電導体を用い
ており、着磁用コイルにパルス電流を供給し、発生した
磁束を超電導バルク体のピン止め点に固定するものであ
る。着磁用コイルによる磁場の発生が終了しても、超電
導体はピン止め点に固定した磁束を保持しようとするた
め、超電導体内部にピン止め点を中心とした永久電流が
発生し、磁束は保存される。すなわち、超電導バルク体
自体が磁石となる。
導モーターには、超電導バルク体の周囲に着磁用コイル
を巻回した構造の超電導磁石が使用されている。この超
電導磁石は、ピン止め効果の高い第２種超電導体を用い
ており、着磁用コイルにパルス電流を供給し、発生した
磁束を超電導バルク体のピン止め点に固定するものであ
る。着磁用コイルによる磁場の発生が終了しても、超電
導体はピン止め点に固定した磁束を保持しようとするた
め、超電導体内部にピン止め点を中心とした永久電流が
発生し、磁束は保存される。すなわち、超電導バルク体
自体が磁石となる。
【０００８】一方、特開平７−１１１２１３号公報にお
いて、超電導バルク体を芯として周囲をコイルで包囲
した構造の複合磁石、コイルを中心としてその周囲を
リング状の超電導バルク体で包囲した構造の複合磁石、
超電導バルク体を芯として周囲をコイルで包囲し、さ
らにその外側にリング状の超電導バルク体を配した構造
の複合磁石が提案されている。
いて、超電導バルク体を芯として周囲をコイルで包囲
した構造の複合磁石、コイルを中心としてその周囲を
リング状の超電導バルク体で包囲した構造の複合磁石、
超電導バルク体を芯として周囲をコイルで包囲し、さ
らにその外側にリング状の超電導バルク体を配した構造
の複合磁石が提案されている。
【０００９】上記の複合磁石は、コイルで付与する磁
場によってバルク超電導磁石の磁場強度を自由に変化で
きる。また、の複合磁石は、低温超電導体コイルを用
いた場合に磁場が外縁部で曲がることを妨げて発生磁場
を向上できる。そして、の複合磁石は、低温超電導体
コイルを用いた場合に発生磁場を向上するとともに、コ
イルがクエンチしてもバルクが超電導状態を保つので急
激な変化が緩和できるものである。
場によってバルク超電導磁石の磁場強度を自由に変化で
きる。また、の複合磁石は、低温超電導体コイルを用
いた場合に磁場が外縁部で曲がることを妨げて発生磁場
を向上できる。そして、の複合磁石は、低温超電導体
コイルを用いた場合に発生磁場を向上するとともに、コ
イルがクエンチしてもバルクが超電導状態を保つので急
激な変化が緩和できるものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記各公報に
記載の超電導磁石では、超電導バルク体の内側若しくは
外側の一方のみに着磁コイルを配置するため、バルクに
印加される磁場に偏りが生じる。例えば、超電導バルク
体の外側のみに着磁コイルを配置した場合には、バルク
の外側に印加される磁場はバルクの内側に印加される磁
場よりも大きくなる。また、超電導バルク体の内側のみ
に着磁コイルを配置した場合には、バルクの内側に印加
される磁場はバルクの外側に印加される磁場よりも大き
くなる。
記載の超電導磁石では、超電導バルク体の内側若しくは
外側の一方のみに着磁コイルを配置するため、バルクに
印加される磁場に偏りが生じる。例えば、超電導バルク
体の外側のみに着磁コイルを配置した場合には、バルク
の外側に印加される磁場はバルクの内側に印加される磁
場よりも大きくなる。また、超電導バルク体の内側のみ
に着磁コイルを配置した場合には、バルクの内側に印加
される磁場はバルクの外側に印加される磁場よりも大き
くなる。
【００１１】したがって、上記超電導磁石では、超電導
バルク体全体に着磁しようとすると、着磁コイル付近の
超電導バルク体には必要以上の磁場を印加することにな
ってしまう。一般に超電導体の臨界電流密度は磁場依存
性を有しており、磁場が大きくなると臨界電流密度は低
下してしまうので、超電導バルク体に必要以上の磁場を
印加することは好ましくない。
バルク体全体に着磁しようとすると、着磁コイル付近の
超電導バルク体には必要以上の磁場を印加することにな
ってしまう。一般に超電導体の臨界電流密度は磁場依存
性を有しており、磁場が大きくなると臨界電流密度は低
下してしまうので、超電導バルク体に必要以上の磁場を
印加することは好ましくない。
【００１２】また、上記超電導磁石の着磁コイルに超電
導線材のコイルを用いる場合には、超電導線材自体の臨
界電流密度の問題も生じる。すなわち、着磁コイルで発
生させる磁場が大きいほど、超電導線材自体の経験する
磁場も大きくなり臨界電流密度が低下するため、超電導
着磁コイルに大電流を流して大きな磁場を発生させるに
は超電導着磁コイルを大型化しなければならない。した
がって、磁石の小型化・軽量化の観点からは、同じだけ
の磁束を超電導バルクに捕捉させるために印加する磁場
は小さいほどよい。
導線材のコイルを用いる場合には、超電導線材自体の臨
界電流密度の問題も生じる。すなわち、着磁コイルで発
生させる磁場が大きいほど、超電導線材自体の経験する
磁場も大きくなり臨界電流密度が低下するため、超電導
着磁コイルに大電流を流して大きな磁場を発生させるに
は超電導着磁コイルを大型化しなければならない。した
がって、磁石の小型化・軽量化の観点からは、同じだけ
の磁束を超電導バルクに捕捉させるために印加する磁場
は小さいほどよい。
【００１３】本発明は、超電導バルク体と着磁コイルと
からなる超電導バルク体マグネットであって、超電導バ
ルク体に必要以上の磁場を印加することがなく、また各
着磁コイルで発生させる磁場が小さく、着磁コイルが超
電導バルク体を効率的に着磁させる構造の超電導バルク
体マグネットを提供することを目的とする。
からなる超電導バルク体マグネットであって、超電導バ
ルク体に必要以上の磁場を印加することがなく、また各
着磁コイルで発生させる磁場が小さく、着磁コイルが超
電導バルク体を効率的に着磁させる構造の超電導バルク
体マグネットを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、以下の構成を要旨とする。 （１）内周側着磁コイルを中心とし、その周りを筒状の
超電導バルク体で包囲し、さらに超電導バルク体の外側
を外周側着磁コイルで包囲した超電導バルク体マグネッ
ト。 （２）筒状の超電導バルク体に、互いに逆向きの電流を
通電する内周側着磁コイルと外周側着磁コイルとを配置
し、同じ向きの磁場を超電導バルク体に印加することを
特徴とする上記（１）記載の超電導バルク体マグネッ
ト。 （３）超電導バルク体の材質が微細な２１１相が分散し
た１２３相のＲＢａＣｕＯ系（Ｒは希土類元素を示す）
若しくはＮｄ系の酸化物超電導体であることを特徴とす
る上記（１）又は（２）記載の超電導バルク体マグネッ
ト。 （４）内周側着磁コイルと外周側着磁コイルとが超電導
バルク体に印加する磁場が均一であることを特徴とする
上記（１）、（２）又は（３）記載の超電導体バルクマ
グネット。
に、本発明は、以下の構成を要旨とする。 （１）内周側着磁コイルを中心とし、その周りを筒状の
超電導バルク体で包囲し、さらに超電導バルク体の外側
を外周側着磁コイルで包囲した超電導バルク体マグネッ
ト。 （２）筒状の超電導バルク体に、互いに逆向きの電流を
通電する内周側着磁コイルと外周側着磁コイルとを配置
し、同じ向きの磁場を超電導バルク体に印加することを
特徴とする上記（１）記載の超電導バルク体マグネッ
ト。 （３）超電導バルク体の材質が微細な２１１相が分散し
た１２３相のＲＢａＣｕＯ系（Ｒは希土類元素を示す）
若しくはＮｄ系の酸化物超電導体であることを特徴とす
る上記（１）又は（２）記載の超電導バルク体マグネッ
ト。 （４）内周側着磁コイルと外周側着磁コイルとが超電導
バルク体に印加する磁場が均一であることを特徴とする
上記（１）、（２）又は（３）記載の超電導体バルクマ
グネット。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明において、超電導バルク体
の形状は中空筒型としたが、より具体的には、中空とし
た円筒状、穴開き直方体状、中空とした楕円円筒状等が
あげられる。超電導バルク体の材質としては、微細な２
１１相が分散した１２３相のＲＢａＣｕＯ系（Ｒは希土
類元素を示す）若しくはＮｄ（ネオジウム）系の酸化物
超電導体が好ましい。これらの超電導体は第２種超電導
体であって、高いピン止め効果を有し、高磁場中でも高
い臨界電流密度が得られる。これら超電導体の構成成分
の組成・製造方法等に関しては特に限定するものではな
く、ピン止め効果の高い第２種超電導体であればよい。
製造方法としては、例えば特公平７−５１４６３号公報
に記載の溶融凝固法に粉砕工程を付加したＭＰＭＧ法が
あげられる。また、超電導バルク体は、直接中空筒型に
製造してもよいし、一旦穴のない中実形状に製造した超
電導バルク体に機械加工等によって穴を開け筒状に成形
するようにしてもよい。
の形状は中空筒型としたが、より具体的には、中空とし
た円筒状、穴開き直方体状、中空とした楕円円筒状等が
あげられる。超電導バルク体の材質としては、微細な２
１１相が分散した１２３相のＲＢａＣｕＯ系（Ｒは希土
類元素を示す）若しくはＮｄ（ネオジウム）系の酸化物
超電導体が好ましい。これらの超電導体は第２種超電導
体であって、高いピン止め効果を有し、高磁場中でも高
い臨界電流密度が得られる。これら超電導体の構成成分
の組成・製造方法等に関しては特に限定するものではな
く、ピン止め効果の高い第２種超電導体であればよい。
製造方法としては、例えば特公平７−５１４６３号公報
に記載の溶融凝固法に粉砕工程を付加したＭＰＭＧ法が
あげられる。また、超電導バルク体は、直接中空筒型に
製造してもよいし、一旦穴のない中実形状に製造した超
電導バルク体に機械加工等によって穴を開け筒状に成形
するようにしてもよい。
【００１６】本発明の内周側着磁コイル及び外周側着磁
コイルは、例えば銅線やアルミ線などの常電導体の線
材、あるいは、例えばＢｉ系銀シース線材などの超電導
体の線材よりなるコイルである。内周側着磁コイルの材
質と外周側着磁コイルの材質とは、別なものを用いても
よい。
コイルは、例えば銅線やアルミ線などの常電導体の線
材、あるいは、例えばＢｉ系銀シース線材などの超電導
体の線材よりなるコイルである。内周側着磁コイルの材
質と外周側着磁コイルの材質とは、別なものを用いても
よい。
【００１７】本発明は、上記した超電導バルク体の内外
周に、内周側着磁コイルと、外周側着磁コイルとを、そ
れぞれ中心軸を共有するように配置する。
周に、内周側着磁コイルと、外周側着磁コイルとを、そ
れぞれ中心軸を共有するように配置する。
【００１８】ここで、内外両着磁コイルに互いに逆向き
の電流を通電すれば、図１に概略的に示すように、内側
着磁コイルが発生させる磁束と外側着磁コイルが発生
させる磁束とは、両コイルに挟まれた空間では同じ方
向となる。すなわち、内外両着磁コイルに互いに逆向き
の電流を通電すれば、内外両着磁コイルが超電導バルク
体に印加する磁場は同じ方向となり、超電導バルク体に
は内外両着磁コイルの発生する磁場が重ね合わさって印
加される。
の電流を通電すれば、図１に概略的に示すように、内側
着磁コイルが発生させる磁束と外側着磁コイルが発生
させる磁束とは、両コイルに挟まれた空間では同じ方
向となる。すなわち、内外両着磁コイルに互いに逆向き
の電流を通電すれば、内外両着磁コイルが超電導バルク
体に印加する磁場は同じ方向となり、超電導バルク体に
は内外両着磁コイルの発生する磁場が重ね合わさって印
加される。
【００１９】したがって、従来の超電導バルク体と着磁
コイルを用いた超電導磁石よりも、各着磁コイルが発生
させる磁場は小さくてよい。このため着磁コイルに常電
導線材のコイルを用いる場合には、着磁コイルに通電す
る電流が小さくできるので、発熱を低減できる。また、
着磁コイルに超電導線材のコイルを用いる場合には、各
着磁コイルが経験する磁場を小さくできるので、超電導
線材の臨界電流密度の低下を抑制できる。このため超電
導着磁コイルの小型化・軽量化が可能となる。図２
（ａ）に半径ａ、内径ｂの筒状超電導バルク体の外周側
のみに着磁コイルを配置した場合に超電導バルク体に印
加される磁場分布を、図２（ｂ）に外径ａ、内径ｂの筒
状超電導バルク体の内周側と外周側との両方に着磁コイ
ルを配置した場合の磁場分布をそれぞれ示す。
コイルを用いた超電導磁石よりも、各着磁コイルが発生
させる磁場は小さくてよい。このため着磁コイルに常電
導線材のコイルを用いる場合には、着磁コイルに通電す
る電流が小さくできるので、発熱を低減できる。また、
着磁コイルに超電導線材のコイルを用いる場合には、各
着磁コイルが経験する磁場を小さくできるので、超電導
線材の臨界電流密度の低下を抑制できる。このため超電
導着磁コイルの小型化・軽量化が可能となる。図２
（ａ）に半径ａ、内径ｂの筒状超電導バルク体の外周側
のみに着磁コイルを配置した場合に超電導バルク体に印
加される磁場分布を、図２（ｂ）に外径ａ、内径ｂの筒
状超電導バルク体の内周側と外周側との両方に着磁コイ
ルを配置した場合の磁場分布をそれぞれ示す。
【００２０】図２（ａ）に示したように、片側のみに着
磁コイルを配置した場合には、着磁コイル側の印加磁場
が大きくなり臨界電流密度が低下してしまう。そして、
バルク全体に磁場を印加しようとすると、バルクに印加
される磁場の偏りはかなり大きくなる。
磁コイルを配置した場合には、着磁コイル側の印加磁場
が大きくなり臨界電流密度が低下してしまう。そして、
バルク全体に磁場を印加しようとすると、バルクに印加
される磁場の偏りはかなり大きくなる。
【００２１】これに対して、本発明のように筒状超電導
バルク体の両側に着磁コイルを配置すれば、両側の着磁
コイルから磁場を印加するため、図２（ｂ）に示したよ
うにバルクに印加される磁場の最大値を低減することが
できる。
バルク体の両側に着磁コイルを配置すれば、両側の着磁
コイルから磁場を印加するため、図２（ｂ）に示したよ
うにバルクに印加される磁場の最大値を低減することが
できる。
【００２２】さらに、内周側着磁コイルと外周側着磁コ
イルとが超電導バルク体に印加する磁場が均一になるよ
うにすれば、超電導バルク体の捕捉する磁束の密度が均
一となり、超電導体に必要以上に大きな磁場が印加され
ることがなくなるため、臨界電流密度の低下を防ぎ、捕
捉できる磁束の密度が大きくできる。
イルとが超電導バルク体に印加する磁場が均一になるよ
うにすれば、超電導バルク体の捕捉する磁束の密度が均
一となり、超電導体に必要以上に大きな磁場が印加され
ることがなくなるため、臨界電流密度の低下を防ぎ、捕
捉できる磁束の密度が大きくできる。
【００２３】超電導バルク体に印加する磁場を均一する
には、内周側着磁コイルと外周側着磁コイルの形状、巻
数および通電する電流の大きさを調整する。形状、巻数
および通電する電流の大きさを最適に組み合わせること
で均一度を向上できる。
には、内周側着磁コイルと外周側着磁コイルの形状、巻
数および通電する電流の大きさを調整する。形状、巻数
および通電する電流の大きさを最適に組み合わせること
で均一度を向上できる。
【００２４】本発明の超電導バルク体マグネットは、予
め筒状超電導バルク体を臨界温度以下に冷却してから、
その内周側と外周側とに配置した着磁コイルにより超電
導体に磁場を印加する。あるいは、着磁コイルにより超
電導体に磁場を印加しながら超電導バルク体を臨界温度
以下に冷却する。
め筒状超電導バルク体を臨界温度以下に冷却してから、
その内周側と外周側とに配置した着磁コイルにより超電
導体に磁場を印加する。あるいは、着磁コイルにより超
電導体に磁場を印加しながら超電導バルク体を臨界温度
以下に冷却する。
【００２５】超電導バルク体の冷却方法としては、浸漬
冷却と伝導冷却がある。浸漬冷却の場合には、冷媒とし
て液体ヘリウム、液体窒素、液体ネオン等を使用する。
伝導冷却の場合は、超電導バルク体を断熱部材で囲み、
熱伝導部材を冷凍機により冷却する。
冷却と伝導冷却がある。浸漬冷却の場合には、冷媒とし
て液体ヘリウム、液体窒素、液体ネオン等を使用する。
伝導冷却の場合は、超電導バルク体を断熱部材で囲み、
熱伝導部材を冷凍機により冷却する。
【００２６】ここで、バルクに印加する外部磁場の強さ
が下部臨界磁界以上、かつ上部臨界磁界以下であれば、
バルクは混合状態となり局所的に外部磁場が侵入する。
侵入した磁束は超電導体のピン止め点に捕捉され、その
周囲に渦状の永久電流が発生し、バルクに印加する磁場
を無くしてもピン止め点に捕捉された磁束は保存され
る。従って、超電導バルク体自体が磁化された状態とな
る。
が下部臨界磁界以上、かつ上部臨界磁界以下であれば、
バルクは混合状態となり局所的に外部磁場が侵入する。
侵入した磁束は超電導体のピン止め点に捕捉され、その
周囲に渦状の永久電流が発生し、バルクに印加する磁場
を無くしてもピン止め点に捕捉された磁束は保存され
る。従って、超電導バルク体自体が磁化された状態とな
る。
【００２７】超電導バルク体を臨界温度以下に冷却して
から、着磁コイルにより磁場を印加する場合には、着磁
コイルにはパルス電流を流すようにしてもよい。パルス
電流は反復して着磁コイルに流してもよい。
から、着磁コイルにより磁場を印加する場合には、着磁
コイルにはパルス電流を流すようにしてもよい。パルス
電流は反復して着磁コイルに流してもよい。
【００２８】着磁コイルに超電導コイルを用いると、着
磁コイルからの発熱が抑えられるため超電導バルク体の
超電導状態を維持する上で有利である。ただし、この場
合は着磁コイル（超電導コイル）も臨界温度以下に冷却
する必要がある。冷却方法は、超電導バルク体の冷却方
法と同様である。
磁コイルからの発熱が抑えられるため超電導バルク体の
超電導状態を維持する上で有利である。ただし、この場
合は着磁コイル（超電導コイル）も臨界温度以下に冷却
する必要がある。冷却方法は、超電導バルク体の冷却方
法と同様である。
【００２９】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図３に、
本発明の一実施例である超電導バルクマグネットの概略
断面図を示す。この超電導バルクマグネットは、主とし
て円筒状の超電導バルク体１、該バルク体１の内周に沿
って配置される内周側着磁コイル３、同バルク体１の外
周に沿って配置される外周側着磁コイル５からなってい
る。
本発明の一実施例である超電導バルクマグネットの概略
断面図を示す。この超電導バルクマグネットは、主とし
て円筒状の超電導バルク体１、該バルク体１の内周に沿
って配置される内周側着磁コイル３、同バルク体１の外
周に沿って配置される外周側着磁コイル５からなってい
る。
【００３０】超電導バルク体１は、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ
超電導材料を外径４６mm、高さ２０mmの円柱状バルク体
に溶融法で作製し、この円柱状バルク体に径２０mmの穴
を開けて円筒状とした。この超電導バルク体１の内側
に、外径２０mm、内径１６mm、高さ２０mmで銅線を巻い
た内周側着磁コイル３を挿入し、さらに超電導バルク体
１の外側に外径５０mm、内径４６mm、高さ２０mmで内周
側着磁コイルと同じ向きに銅線を巻いた外周側着磁コイ
ル５を配置して超電導バルクマグネットを構成した。各
コイルと超電導バルク体とは、中心軸を共有するように
配置した。また、超電導バルク体と着磁コイルとは、上
面が同じ高さになるようにした。
超電導材料を外径４６mm、高さ２０mmの円柱状バルク体
に溶融法で作製し、この円柱状バルク体に径２０mmの穴
を開けて円筒状とした。この超電導バルク体１の内側
に、外径２０mm、内径１６mm、高さ２０mmで銅線を巻い
た内周側着磁コイル３を挿入し、さらに超電導バルク体
１の外側に外径５０mm、内径４６mm、高さ２０mmで内周
側着磁コイルと同じ向きに銅線を巻いた外周側着磁コイ
ル５を配置して超電導バルクマグネットを構成した。各
コイルと超電導バルク体とは、中心軸を共有するように
配置した。また、超電導バルク体と着磁コイルとは、上
面が同じ高さになるようにした。
【００３１】この超電導マグネットの外周側着磁コイル
５にのみ５０００Ａ／ｃｍ2 の電流を流した場合の超電
導バルク体部分の磁場を図４に実線で示す。この場合に
は、超電導バルク体部分の磁場の最低値は内周側で５３
ｍＴであるのに対して、最大値は外周側で８４ｍＴに達
する。
５にのみ５０００Ａ／ｃｍ2 の電流を流した場合の超電
導バルク体部分の磁場を図４に実線で示す。この場合に
は、超電導バルク体部分の磁場の最低値は内周側で５３
ｍＴであるのに対して、最大値は外周側で８４ｍＴに達
する。
【００３２】また、内周側着磁コイル３にのみ電流を流
して、超電導バルク体１に５３ｍＴ以上の磁場を印加し
ようとすると、内周側着磁コイル３に７３８１０Ａ／ｃ
ｍ2の電流を流す必要があり、超電導バルク体１に印加
される磁場の最大値は１７５ｍＴにも達する。
して、超電導バルク体１に５３ｍＴ以上の磁場を印加し
ようとすると、内周側着磁コイル３に７３８１０Ａ／ｃ
ｍ2の電流を流す必要があり、超電導バルク体１に印加
される磁場の最大値は１７５ｍＴにも達する。
【００３３】一方、外周側着磁コイル５と内周側着磁コ
イル３の両方に電流を流した場合、磁場の最低値が５３
ｍＴであって、かつ超電導体バルク体１に印加される磁
場が最も均一になるのは、内周側着磁コイル３に６７９
５Ａ／ｃｍ2 、外周側着磁コイル５には逆向きに３３０
０Ａ／ｃｍ2 の電流を流したときであった。この時の超
電導バルク体部分の磁場を図４に点線で示す。図４に示
した通り、超電導バルク体１には５３ｍＴ以上の磁場が
印加されていながら、磁場の最大値は６０ｍＴに抑えら
れている。
イル３の両方に電流を流した場合、磁場の最低値が５３
ｍＴであって、かつ超電導体バルク体１に印加される磁
場が最も均一になるのは、内周側着磁コイル３に６７９
５Ａ／ｃｍ2 、外周側着磁コイル５には逆向きに３３０
０Ａ／ｃｍ2 の電流を流したときであった。この時の超
電導バルク体部分の磁場を図４に点線で示す。図４に示
した通り、超電導バルク体１には５３ｍＴ以上の磁場が
印加されていながら、磁場の最大値は６０ｍＴに抑えら
れている。
【００３４】そして、この磁場を超電導バルク体１に印
加しながら超電導バルク体１を臨界温度以下に冷却した
後、内周側着磁コイル３と外周側着磁コイル５の電流を
同時に切断したところ、超電導バルク体１は磁束を保持
して磁石となった。
加しながら超電導バルク体１を臨界温度以下に冷却した
後、内周側着磁コイル３と外周側着磁コイル５の電流を
同時に切断したところ、超電導バルク体１は磁束を保持
して磁石となった。
【００３５】
【発明の効果】この発明の超電導マグネットによれば、
内周側と外周側とに配置した両着磁コイルが超電導バル
ク体に磁場を印加するため、各着磁コイルが印加する磁
場は小さくて済む。そのため、常電導着磁コイルを用い
る場合には発生熱量が低減できるため超電導バルク体の
温度が上昇しにくく、超電導着磁コイルを用いる場合に
は臨界電流密度の磁場による劣化を抑えることができ
る。また、超電導バルク体に印加する磁場をほぼ均一に
できるため、超電導バルク体に磁束を捕捉させる上でも
有利である。
内周側と外周側とに配置した両着磁コイルが超電導バル
ク体に磁場を印加するため、各着磁コイルが印加する磁
場は小さくて済む。そのため、常電導着磁コイルを用い
る場合には発生熱量が低減できるため超電導バルク体の
温度が上昇しにくく、超電導着磁コイルを用いる場合に
は臨界電流密度の磁場による劣化を抑えることができ
る。また、超電導バルク体に印加する磁場をほぼ均一に
できるため、超電導バルク体に磁束を捕捉させる上でも
有利である。
【図１】内外両着磁コイルに互いに逆向きの電流を通電
した際に発生する磁場の模式図である。
した際に発生する磁場の模式図である。
【図２】（ａ）外周側のみに着磁コイルを配置した場合
の磁場分布の概略図。 （ｂ）内周側と外周側とに着磁コイルを配置した場合の
磁場分布の概略図。
の磁場分布の概略図。 （ｂ）内周側と外周側とに着磁コイルを配置した場合の
磁場分布の概略図。
【図３】この発明の超電導マグネットの一実施例の概略
断面図。
断面図。
【図４】この発明の超電導マグネットの一実施例におけ
る超電導体バルク体部分の磁場分布の概略図。
る超電導体バルク体部分の磁場分布の概略図。
１ 超電導バルク体 ３ 内周側着磁コイル ５ 外周側着磁コイル
Claims (4)
- 【請求項１】 内周側着磁コイルを中心とし、その周り
を筒状の超電導バルク体で包囲し、さらに超電導バルク
体の外側を外周側着磁コイルで包囲した超電導バルク体
マグネット。 - 【請求項２】 筒状の超電導バルク体に、互いに逆向き
の電流を通電する内周側着磁コイルと外周側着磁コイル
とを配置し、同じ向きの磁場を超電導バルク体に印加す
ることを特徴とする請求項１記載の超電導バルク体マグ
ネット。 - 【請求項３】 超電導バルク体の材質が微細な２１１相
が分散した１２３相のＲＢａＣｕＯ系（Ｒは希土類元素
を示す）若しくはＮｄ系の酸化物超電導体であることを
特徴とする請求項１又は２記載の超電導バルク体マグネ
ット。 - 【請求項４】 内周側着磁コイルと外周側着磁コイルと
が超電導バルク体に印加する磁場が均一であることを特
徴とする請求項１、２又は３記載の超電導バルク体マグ
ネット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26961296A JP3727122B2 (ja) | 1996-10-11 | 1996-10-11 | 超電導バルク体マグネット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26961296A JP3727122B2 (ja) | 1996-10-11 | 1996-10-11 | 超電導バルク体マグネット |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10116721A true JPH10116721A (ja) | 1998-05-06 |
| JP3727122B2 JP3727122B2 (ja) | 2005-12-14 |
Family
ID=17474786
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26961296A Expired - Fee Related JP3727122B2 (ja) | 1996-10-11 | 1996-10-11 | 超電導バルク体マグネット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3727122B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006332577A (ja) * | 2005-04-28 | 2006-12-07 | Nippon Steel Corp | 酸化物超伝導体コイル、酸化物超伝導体コイルの製造方法、酸化物超伝導体コイルの励磁方法、酸化物超伝導体コイルの冷却方法、及びマグネットシステム |
| WO2007148571A1 (ja) * | 2006-06-19 | 2007-12-27 | Kyushu Institute Of Technology | バルク超電導体のパルス着磁法 |
| JP2008034692A (ja) * | 2006-07-31 | 2008-02-14 | Aisin Seiki Co Ltd | 超電導体、超電導磁場発生素子、超電導磁場発生装置および核磁気共鳴装置 |
| JP2009156719A (ja) * | 2007-12-27 | 2009-07-16 | Imura Zairyo Kaihatsu Kenkyusho:Kk | 超電導磁場発生装置、超電導磁場発生装置の着磁方法および核磁気共鳴装置 |
| US8512799B2 (en) * | 2002-06-12 | 2013-08-20 | International Superconductivity Technology Center, The Juridical Foundation | Process of producing a superconducting magnet made of a high-temperature bulk superconductor |
| JP2016049015A (ja) * | 2014-02-20 | 2016-04-07 | 北田 保雄 | バルク着磁方法、バルク着磁機及び電気回転機 |
| CN115158029A (zh) * | 2022-08-03 | 2022-10-11 | 成都理工大学 | 一种超导磁悬浮列车 |
-
1996
- 1996-10-11 JP JP26961296A patent/JP3727122B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8512799B2 (en) * | 2002-06-12 | 2013-08-20 | International Superconductivity Technology Center, The Juridical Foundation | Process of producing a superconducting magnet made of a high-temperature bulk superconductor |
| JP2006332577A (ja) * | 2005-04-28 | 2006-12-07 | Nippon Steel Corp | 酸化物超伝導体コイル、酸化物超伝導体コイルの製造方法、酸化物超伝導体コイルの励磁方法、酸化物超伝導体コイルの冷却方法、及びマグネットシステム |
| WO2007148571A1 (ja) * | 2006-06-19 | 2007-12-27 | Kyushu Institute Of Technology | バルク超電導体のパルス着磁法 |
| JPWO2007148571A1 (ja) * | 2006-06-19 | 2009-11-19 | 国立大学法人九州工業大学 | バルク超電導体のパルス着磁法 |
| JP4769301B2 (ja) * | 2006-06-19 | 2011-09-07 | 国立大学法人九州工業大学 | バルク超電導体のパルス着磁法 |
| JP2008034692A (ja) * | 2006-07-31 | 2008-02-14 | Aisin Seiki Co Ltd | 超電導体、超電導磁場発生素子、超電導磁場発生装置および核磁気共鳴装置 |
| JP2009156719A (ja) * | 2007-12-27 | 2009-07-16 | Imura Zairyo Kaihatsu Kenkyusho:Kk | 超電導磁場発生装置、超電導磁場発生装置の着磁方法および核磁気共鳴装置 |
| JP2016049015A (ja) * | 2014-02-20 | 2016-04-07 | 北田 保雄 | バルク着磁方法、バルク着磁機及び電気回転機 |
| CN115158029A (zh) * | 2022-08-03 | 2022-10-11 | 成都理工大学 | 一种超导磁悬浮列车 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3727122B2 (ja) | 2005-12-14 |
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