JPS63126205A - 化合物系超電導磁石 - Google Patents
化合物系超電導磁石Info
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- JPS63126205A JPS63126205A JP27232986A JP27232986A JPS63126205A JP S63126205 A JPS63126205 A JP S63126205A JP 27232986 A JP27232986 A JP 27232986A JP 27232986 A JP27232986 A JP 27232986A JP S63126205 A JPS63126205 A JP S63126205A
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Landscapes
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[a業上の利用分野]
本発明は、パルス磁場の発生に使用する超電導磁石に関
し、殊に渦電流の形成による発熱を回避し、且つ500
℃以上の熱処理にも耐え得る様な構造の化合物系超電導
磁石に関するものである。
し、殊に渦電流の形成による発熱を回避し、且つ500
℃以上の熱処理にも耐え得る様な構造の化合物系超電導
磁石に関するものである。
[従来の技術]
パルス磁場発生に用いる超電導磁石(以下パルス超電導
磁石という)においては、超電導線材自身の交流損失を
低減させることが要求されるだけでなく、巻枠や線材間
スペーサ等の構造部材における交流損失をも砥下させる
必要がある。即ち上記構造部材が金属等の導電体からな
る場合、パルス磁場の下では磁界の変化によって渦電流
が誘導され、構造部材の発熱が起こる。その結果、超電
導状態を維持する目的で冷媒例えば液体Heによって冷
却されている超電導磁石が内部加熱されることになり、
このときの発熱量が液体Heによる冷却熱量を上回ると
臨界温度を超えて超電導状態から常電導状態に転移する
ことになる。従ってパルス超電導磁石においては構造部
材形成材料として渦電流の発生を防止し得る材料を使用
する必要がある。尚超電導線材自身の交流損失による発
熱は、巻線層の各層間に冷却チャンネルを設け、冷媒を
流通させることによって抑制されており、前記スペーサ
は冷却チャンネルを設ける為に使用されるものである。
磁石という)においては、超電導線材自身の交流損失を
低減させることが要求されるだけでなく、巻枠や線材間
スペーサ等の構造部材における交流損失をも砥下させる
必要がある。即ち上記構造部材が金属等の導電体からな
る場合、パルス磁場の下では磁界の変化によって渦電流
が誘導され、構造部材の発熱が起こる。その結果、超電
導状態を維持する目的で冷媒例えば液体Heによって冷
却されている超電導磁石が内部加熱されることになり、
このときの発熱量が液体Heによる冷却熱量を上回ると
臨界温度を超えて超電導状態から常電導状態に転移する
ことになる。従ってパルス超電導磁石においては構造部
材形成材料として渦電流の発生を防止し得る材料を使用
する必要がある。尚超電導線材自身の交流損失による発
熱は、巻線層の各層間に冷却チャンネルを設け、冷媒を
流通させることによって抑制されており、前記スペーサ
は冷却チャンネルを設ける為に使用されるものである。
ところで従来のパルス超電導磁石においては、Nb−T
i等の合金系超電導線材が巻線として使用されており、
これら合金系線材の場合には巻回による歪の付加によっ
て線材の超電導特性が劣化する恐れはない為超電導線材
をそのまま即ち後述する様な熱処理を施すことなく巻枠
に巻回するこ 、とができた。従って磁石構造部材とし
ては渦電流の発生がないという理由からFRP等の樹脂
系絶縁材が使用されていた。
i等の合金系超電導線材が巻線として使用されており、
これら合金系線材の場合には巻回による歪の付加によっ
て線材の超電導特性が劣化する恐れはない為超電導線材
をそのまま即ち後述する様な熱処理を施すことなく巻枠
に巻回するこ 、とができた。従って磁石構造部材とし
ては渦電流の発生がないという理由からFRP等の樹脂
系絶縁材が使用されていた。
[発明が解決しようとする問題点]
しかるに近年、より高いパルス磁場を発生する超伝導磁
石の需要が増加しつつあることや温度マージン(臨界温
度を超えるまでの温度的余裕)を確保することの必要性
等から、合金系超電導線材よりも臨界温度が高く超電導
特性の優れたNb3Sn等の化合物系超電導線材の使用
が望まれる様になってきた。ところがNb、Sn等の化
合物系超電導線材では0.5〜1.0%の歪を与えると
急激に超電導特性が劣化するという欠点がある。従って
マトリックス中にNb3Snの生成した線材をそのまま
巻枠に巻回すると歪が加えられて上記欠点が生じるので
実際問題としては巻回することができない。そこで化合
物系超電導磁石の形成に当たっては、末だNb、Sn等
の超電導化合物が生成していない段階で線材を巻枠に巻
回し、しかる後500℃以上の高温熱処理を行って超電
導化合物を線材中に生成させる手法が採用されている。
石の需要が増加しつつあることや温度マージン(臨界温
度を超えるまでの温度的余裕)を確保することの必要性
等から、合金系超電導線材よりも臨界温度が高く超電導
特性の優れたNb3Sn等の化合物系超電導線材の使用
が望まれる様になってきた。ところがNb、Sn等の化
合物系超電導線材では0.5〜1.0%の歪を与えると
急激に超電導特性が劣化するという欠点がある。従って
マトリックス中にNb3Snの生成した線材をそのまま
巻枠に巻回すると歪が加えられて上記欠点が生じるので
実際問題としては巻回することができない。そこで化合
物系超電導磁石の形成に当たっては、末だNb、Sn等
の超電導化合物が生成していない段階で線材を巻枠に巻
回し、しかる後500℃以上の高温熱処理を行って超電
導化合物を線材中に生成させる手法が採用されている。
この様に化合物系超電導磁石においては、製造過程で高
温熱処理を施すことが不可欠である為に、従来の合金系
超電導線材に使用されていた樹脂系絶縁材料を磁石構造
材料として使用することができないという問題点があっ
た。
温熱処理を施すことが不可欠である為に、従来の合金系
超電導線材に使用されていた樹脂系絶縁材料を磁石構造
材料として使用することができないという問題点があっ
た。
本発明はこうした事情に着目してなされたものであって
、渦電流の発生による発熱を回避し、且つ超電導化合物
生成の為の熱処理にも耐え得る様な構成の化合物系超電
導磁石を提供することを目的とするものである。
、渦電流の発生による発熱を回避し、且つ超電導化合物
生成の為の熱処理にも耐え得る様な構成の化合物系超電
導磁石を提供することを目的とするものである。
[問題点を解決する為の手段]
しかして上記目的を達成した本発明の化合物系超電導磁
石は、巻線間に配置されるスペーサ及び/又は巻枠がセ
ラミックス材料より構成されてなる点に要旨を宥するも
のである。
石は、巻線間に配置されるスペーサ及び/又は巻枠がセ
ラミックス材料より構成されてなる点に要旨を宥するも
のである。
[作用]
パルス超電導磁石の超電導材料として超電導特性の優れ
た化合物系超電導線材を使用する場合には、前述の如く
線材巻回の歪による超電導特性の劣化が問題となり、超
電導物質生成済みの線材を巻枠に巻回して超電導磁石を
形成することができない。そこで超電導化合物生成の線
材を巻枠に巻回した後熱処理を行ない超電導物質を生成
させる手法を採用する訳であるが、本発明においては、
上記熱処理に耐え得ることを第1の条件として磁石構造
部材用素材を探求した。また超電導磁石においては超電
導性の維持が最大且つ不可欠の要件であり、超電導性を
阻害する様な温度上昇要因は排除しなければならない。
た化合物系超電導線材を使用する場合には、前述の如く
線材巻回の歪による超電導特性の劣化が問題となり、超
電導物質生成済みの線材を巻枠に巻回して超電導磁石を
形成することができない。そこで超電導化合物生成の線
材を巻枠に巻回した後熱処理を行ない超電導物質を生成
させる手法を採用する訳であるが、本発明においては、
上記熱処理に耐え得ることを第1の条件として磁石構造
部材用素材を探求した。また超電導磁石においては超電
導性の維持が最大且つ不可欠の要件であり、超電導性を
阻害する様な温度上昇要因は排除しなければならない。
この観点からすれば渦電流の発生による発熱を回避し得
る様な磁石構造材料を選択しなければならず、これが第
2の条件となる。
る様な磁石構造材料を選択しなければならず、これが第
2の条件となる。
又磁石構造部材としては巻枠を構成する側板や巻軸の他
、前記で述べた冷却チャンネル形成用のスペーサが必要
となる。さらに側板の内側面にはスペーサの位置ずれを
防止する為のスペーサ嵌挿溝が放射状に形成されるのが
一般的であり、該嵌挿溝には冷媒導入孔が穿設されるこ
とが多い。この様に磁石構造部材はある程度形状が複雑
な部材あるいは小部材からなる為、該構造部材作製に際
しては成形性の良好な素材が要望される。さらに磁石形
状を保持する上で最低限の剛性が要求され、その上スペ
ーサ等の数はかなりの数に及ぶので製作コストも廉価で
あることが望まれる。
、前記で述べた冷却チャンネル形成用のスペーサが必要
となる。さらに側板の内側面にはスペーサの位置ずれを
防止する為のスペーサ嵌挿溝が放射状に形成されるのが
一般的であり、該嵌挿溝には冷媒導入孔が穿設されるこ
とが多い。この様に磁石構造部材はある程度形状が複雑
な部材あるいは小部材からなる為、該構造部材作製に際
しては成形性の良好な素材が要望される。さらに磁石形
状を保持する上で最低限の剛性が要求され、その上スペ
ーサ等の数はかなりの数に及ぶので製作コストも廉価で
あることが望まれる。
本発明においてはこうした種々の条件を満足する素材と
してセラミックス材料を使用する。ここでいうセラミッ
クス材料は、難溶融性、耐熱性。
してセラミックス材料を使用する。ここでいうセラミッ
クス材料は、難溶融性、耐熱性。
非反応性等を備えたイオン結合物質あるいは共有結合物
質であって溶融法、焼結法、気相析出法等により成形さ
れる材料を指す。該セラミックス材料の種類については
特に制限がなく、例えばA 1203 、MgO,Mg
O2,CaO2゜ZrO2,S to2.Y2O3等の
酸化物系、SiC,B4C,Tic等の炭化物系、5t
3N4.BN等の窒化物系、TiB2等のほう化物系、
MOSi2等の珪化物系セラミックス材料等並びにこれ
らの複合材料を挙げることができる。尚磁石構造部材全
体をセラミックス材料で形成することが望ましいが、巻
枠あるいはスペーサのいずれか一方だけをセラミックス
材料で形成した場合にも相当の効果を得ることができる
。
質であって溶融法、焼結法、気相析出法等により成形さ
れる材料を指す。該セラミックス材料の種類については
特に制限がなく、例えばA 1203 、MgO,Mg
O2,CaO2゜ZrO2,S to2.Y2O3等の
酸化物系、SiC,B4C,Tic等の炭化物系、5t
3N4.BN等の窒化物系、TiB2等のほう化物系、
MOSi2等の珪化物系セラミックス材料等並びにこれ
らの複合材料を挙げることができる。尚磁石構造部材全
体をセラミックス材料で形成することが望ましいが、巻
枠あるいはスペーサのいずれか一方だけをセラミックス
材料で形成した場合にも相当の効果を得ることができる
。
[実施例コ
第1図は本発明に係る超電導磁石の一般的構成を示す斜
視説明図で、巻枠を構成する巻軸1及び側板2並びにス
ペーサ3はセラミックス材料で形成されており、側板2
にはその内面側に放射状に配列されたスペーサ固定溝4
が設けられると共にスペーサ固定溝4同士に挟まれる側
板内面に液体He導入孔5が穿設されている。超電導磁
石Mを形成するに当たりては上記巻枠の巻軸1部分に超
電導物質の生成していない線材Wを巻回すると共に、−
要分の線材Wを巻き終ると巻線層の上に両端が各スペー
サ固定溝4に夫々嵌り込む様に周方向に均等に複数本の
スペーサ3を装着し、こうして装着されたスペーサ3の
上部に次の線材Wを巻回して巻線層を形成する。以下同
じ操作を繰り返すことによって巻線層同士がスペーサ3
により離間された状態の巻線体が得られる。次いで該巻
線体を500℃以上の高温で所定時間熱処理すると、超
電導物質の生成した化合物系超電導磁石を得ることがで
きる。尚該超電導磁石の使用に当たっては、液体He導
入孔5から液体Heを導入し、スペーサ3によって離間
された巻線層内の空隙に液体Heを流通させ、超電導線
材を臨界温度以下に冷却しつつ超電導線材にパルス電流
を流すと磁界を形成することができる。
視説明図で、巻枠を構成する巻軸1及び側板2並びにス
ペーサ3はセラミックス材料で形成されており、側板2
にはその内面側に放射状に配列されたスペーサ固定溝4
が設けられると共にスペーサ固定溝4同士に挟まれる側
板内面に液体He導入孔5が穿設されている。超電導磁
石Mを形成するに当たりては上記巻枠の巻軸1部分に超
電導物質の生成していない線材Wを巻回すると共に、−
要分の線材Wを巻き終ると巻線層の上に両端が各スペー
サ固定溝4に夫々嵌り込む様に周方向に均等に複数本の
スペーサ3を装着し、こうして装着されたスペーサ3の
上部に次の線材Wを巻回して巻線層を形成する。以下同
じ操作を繰り返すことによって巻線層同士がスペーサ3
により離間された状態の巻線体が得られる。次いで該巻
線体を500℃以上の高温で所定時間熱処理すると、超
電導物質の生成した化合物系超電導磁石を得ることがで
きる。尚該超電導磁石の使用に当たっては、液体He導
入孔5から液体Heを導入し、スペーサ3によって離間
された巻線層内の空隙に液体Heを流通させ、超電導線
材を臨界温度以下に冷却しつつ超電導線材にパルス電流
を流すと磁界を形成することができる。
実施例
第1図に示す構成の超電導磁石の巻軸1.側板2、スペ
ーサ3をA1□03のみで作製した。巻枠の寸法は内径
34mmφ、外径240 mmφ1巻線部長さ160m
mである。線径0.26+nm+の未反応Ntl)+S
n線(ブロンズ法で作製)を21本撚りし、さらにガラ
ス被覆した線材を巻枠にソレノイド巻きした。各層間に
は厚さ2m+nのスペーサを設けた。この様にして作製
した磁石をAr雰囲気中で、750℃×168時間熱処
理してNb3Snを生成させ、超電導磁石(実施例1)
とした。
ーサ3をA1□03のみで作製した。巻枠の寸法は内径
34mmφ、外径240 mmφ1巻線部長さ160m
mである。線径0.26+nm+の未反応Ntl)+S
n線(ブロンズ法で作製)を21本撚りし、さらにガラ
ス被覆した線材を巻枠にソレノイド巻きした。各層間に
は厚さ2m+nのスペーサを設けた。この様にして作製
した磁石をAr雰囲気中で、750℃×168時間熱処
理してNb3Snを生成させ、超電導磁石(実施例1)
とした。
比較の為巻枠をAl2O3で作製し、スペーサを非磁性
ステンレス5US304LNで作製した磁石(実3ft
i例2)、さらに巻枠及びスペーサを共に5US304
LNで作製した磁石(比較例)を上記と同一条件で熱処
理した。
ステンレス5US304LNで作製した磁石(実3ft
i例2)、さらに巻枠及びスペーサを共に5US304
LNで作製した磁石(比較例)を上記と同一条件で熱処
理した。
これらの超電導磁石をガラスデユワ−中に設置し、液体
Heを導入して完全に浸漬した。これらllil石に夫
々立上り(下げ)0.1秒でピーク値200Aのパルス
電流を50パルス流し、パルス電流通電前後の液体He
の液面差を測定し、磁石の交流損失を評価した。
Heを導入して完全に浸漬した。これらllil石に夫
々立上り(下げ)0.1秒でピーク値200Aのパルス
電流を50パルス流し、パルス電流通電前後の液体He
の液面差を測定し、磁石の交流損失を評価した。
上記3f!1の超電導磁石の交流損失を比較すると、比
較例の超電導磁石の交流損失に比べて、実施例1の超電
導磁石は約1720、比較例の超電導磁石は約1710
の交流損失を示した。即ち本発明によると、パルス超伝
導磁石において渦電流発生による発熱が大幅に抑制され
、安定したパルス磁場を得ることができる。
較例の超電導磁石の交流損失に比べて、実施例1の超電
導磁石は約1720、比較例の超電導磁石は約1710
の交流損失を示した。即ち本発明によると、パルス超伝
導磁石において渦電流発生による発熱が大幅に抑制され
、安定したパルス磁場を得ることができる。
また上記実施例と同様の構造をもつ巻枠及びスペーサを
、BN、A1203−1%ZrO,。
、BN、A1203−1%ZrO,。
Z r Oz−0,5%Y2O3で夫々作製し、超電導
磁石を構成したところ実施例1 (巻枠及びスペーサ:
A1203)と同様の結果が得られ、交流損失に遜色が
なかった。特にBNを用いた場合、他のセラミックス材
料と異なり、スラリーを型枠に鋳込み、焼成することな
く板状及び円柱状のBN材を得、これを機械加工するこ
とによって巻枠あるいはスペーサを作製することができ
るので製造工程が簡素であるという利点が得られる。
磁石を構成したところ実施例1 (巻枠及びスペーサ:
A1203)と同様の結果が得られ、交流損失に遜色が
なかった。特にBNを用いた場合、他のセラミックス材
料と異なり、スラリーを型枠に鋳込み、焼成することな
く板状及び円柱状のBN材を得、これを機械加工するこ
とによって巻枠あるいはスペーサを作製することができ
るので製造工程が簡素であるという利点が得られる。
[発明の効果コ
本発明は以上の様に構成されており、化合物系超電導磁
石を製造する際に不可欠な高温熱処理を加えても強度劣
化、歪等を起こさず、しかも使用時の交流損失も少ない
化合物系パルス超電導磁石を得ることができる。
石を製造する際に不可欠な高温熱処理を加えても強度劣
化、歪等を起こさず、しかも使用時の交流損失も少ない
化合物系パルス超電導磁石を得ることができる。
第1図は本発明に係る超電導磁石の構成を示す斜視説明
図である。
図である。
Claims (1)
- 巻線間に配置されるスペーサ及び/又は巻枠がセラミ
ックス材料より構成されてなることを特徴とする化合物
系超電導磁石。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27232986A JPS63126205A (ja) | 1986-11-14 | 1986-11-14 | 化合物系超電導磁石 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27232986A JPS63126205A (ja) | 1986-11-14 | 1986-11-14 | 化合物系超電導磁石 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63126205A true JPS63126205A (ja) | 1988-05-30 |
Family
ID=17512368
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27232986A Pending JPS63126205A (ja) | 1986-11-14 | 1986-11-14 | 化合物系超電導磁石 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63126205A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5332988A (en) * | 1992-05-15 | 1994-07-26 | Massachusetts Institute Of Technology | Removable coil form for superconducting nmr magnets and a method for its use |
US5412266A (en) * | 1992-04-22 | 1995-05-02 | Mabuchi Motor Co. Ltd. | Miniature motor with magnetized rotor end faces forming axial magnetic attraction force between rotor and housing |
JP2006327644A (ja) * | 2005-05-27 | 2006-12-07 | Tokyo Autom Mach Works Ltd | 包装装置 |
-
1986
- 1986-11-14 JP JP27232986A patent/JPS63126205A/ja active Pending
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