JPS63249306A - 超電導マグネツト - Google Patents
超電導マグネツトInfo
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- JPS63249306A JPS63249306A JP62083339A JP8333987A JPS63249306A JP S63249306 A JPS63249306 A JP S63249306A JP 62083339 A JP62083339 A JP 62083339A JP 8333987 A JP8333987 A JP 8333987A JP S63249306 A JPS63249306 A JP S63249306A
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- superconducting magnet
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (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】
この発明は、セラミックス系の酸化物超電導材料からな
る線材を用いた、特に高磁界発生用として適した、超電
導マグネットに関するものである。
る線材を用いた、特に高磁界発生用として適した、超電
導マグネットに関するものである。
従来、超電導マグネットとしては、銅安定化ＮｂＴｉま
たは銅安定化Ｎｂ、Ｓｎなどからなる線材を用いたもの
が知られている。
たは銅安定化Ｎｂ、Ｓｎなどからなる線材を用いたもの
が知られている。
超電導マグネット用線材としては、電流を担うための超
電導材料、超電導材料の安定化のための安定化材、電磁
力に耐えるための補強材、コイルのターン間や層間の短
絡を防止するための絶縁材、等が通常具備されている。
電導材料、超電導材料の安定化のための安定化材、電磁
力に耐えるための補強材、コイルのターン間や層間の短
絡を防止するための絶縁材、等が通常具備されている。
ところで、最近、超電導材料として、上述したＮｂＴｉ
５ Ｎｂ、Ｓｎなどの金属系のものに加えて、セラミッ
クス系のものが脚光を浴びつつある。
５ Ｎｂ、Ｓｎなどの金属系のものに加えて、セラミッ
クス系のものが脚光を浴びつつある。
二のようなセラミックス系超電導材料としては、層状ペ
ロブスカイト型（Ｋ２ Ｎ ｉ Ｆ、型）の結晶構造を
有するものが知られており、たとえば、（Ｌ ａ、
Ｓ ｒ） ２ Ｃｕ Ｏａまたは（Ｌ ａ、 Ｂ ａ）
２ＣｕＯ，のようなセラミックス系の酸化物超電導材料
については、超電導現象を示す臨界温度として３０に以
上を記録している。
ロブスカイト型（Ｋ２ Ｎ ｉ Ｆ、型）の結晶構造を
有するものが知られており、たとえば、（Ｌ ａ、
Ｓ ｒ） ２ Ｃｕ Ｏａまたは（Ｌ ａ、 Ｂ ａ）
２ＣｕＯ，のようなセラミックス系の酸化物超電導材料
については、超電導現象を示す臨界温度として３０に以
上を記録している。
・ また、たとえばＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０系の超電導材料
に代表される、周期律表ｎａ族元素、ＩＩＩａ族元素、
銅および酸素を含むセラミックス系の酸化物超電導材料
にあっては、その結晶構造等は明確でないものの、９０
に以上の臨界温度を示すことが実証されている。
に代表される、周期律表ｎａ族元素、ＩＩＩａ族元素、
銅および酸素を含むセラミックス系の酸化物超電導材料
にあっては、その結晶構造等は明確でないものの、９０
に以上の臨界温度を示すことが実証されている。
しかしながら、従来、超電導マグネットは、典型的には
、金属系の超電導材料からなる線材を用いていた。その
ため、超電導現象を示す臨界温度が低く、運転状態にお
いては、冷媒として、高価な液体ヘリウムを用いざるを
得なかった。したがって、運転コストが高くつくという
欠点があった。
、金属系の超電導材料からなる線材を用いていた。その
ため、超電導現象を示す臨界温度が低く、運転状態にお
いては、冷媒として、高価な液体ヘリウムを用いざるを
得なかった。したがって、運転コストが高くつくという
欠点があった。
また、ヘリウムは、液体状態でもガス状態でも、電気絶
縁耐圧が低く、マグネットの対地絶縁、ターン間絶縁の
ための手段に対して高耐圧が要求される。また、ヘリウ
ムをはじめとして、超電導マグネットを構成する要素の
比熱が小さいため、超電導マグネットに用いられる超電
導材料が常電導転移（クエンチ）を起こしやすく、かつ
そのときの常電導部の伝播速度が速く、コイル内に高電
圧が発生しやすかった。
縁耐圧が低く、マグネットの対地絶縁、ターン間絶縁の
ための手段に対して高耐圧が要求される。また、ヘリウ
ムをはじめとして、超電導マグネットを構成する要素の
比熱が小さいため、超電導マグネットに用いられる超電
導材料が常電導転移（クエンチ）を起こしやすく、かつ
そのときの常電導部の伝播速度が速く、コイル内に高電
圧が発生しやすかった。
このため、超電導マグネット用線材を、極細多芯ツイス
ト構造にした上で、さらにコイルの安定化、保護などの
ために、電気抵抗の小さな銅やアルミニウムなどの安定
化材を複合することが行なわれていた。したがって、超
電導マグネット用線材の構成要素のうち、超電導材料部
分の割合が小さくなり、コイル電流密度が低下する原因
となっていた。コイル電流密度が小さいと、当然、マグ
ネット寸法は非常に大きくなるという欠点に通じる。
ト構造にした上で、さらにコイルの安定化、保護などの
ために、電気抵抗の小さな銅やアルミニウムなどの安定
化材を複合することが行なわれていた。したがって、超
電導マグネット用線材の構成要素のうち、超電導材料部
分の割合が小さくなり、コイル電流密度が低下する原因
となっていた。コイル電流密度が小さいと、当然、マグ
ネット寸法は非常に大きくなるという欠点に通じる。
そこで、この発明は、上述したような問題点を解消し得
る超電導マグネットを提供しようとするものである。
る超電導マグネットを提供しようとするものである。
この発明では、上述の問題点を解決するため、まず、高
い臨界温度を示す、周期律表ｎａ族元素、ＩＩＩａ族元
素、鋼および酸素を含むセラミックス系の酸化物超電導
線材を用いるとともに、液体窒素中で運転することを特
徴とするもめである。
い臨界温度を示す、周期律表ｎａ族元素、ＩＩＩａ族元
素、鋼および酸素を含むセラミックス系の酸化物超電導
線材を用いるとともに、液体窒素中で運転することを特
徴とするもめである。
なお、上記酸化物超電導線材の組成に含まれる周期律表
ＩＩａ族元素としては、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ。
ＩＩａ族元素としては、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ。
Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａが挙げられる。また、ＩＩＩａ族元素
としては、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ。
としては、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ。
Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、
Ｔｍ、 Ｙｂ、 Ｌｕ、 Ａｃ、 Ｔｈ、 Ｐａ、 Ｕ
。
Ｔｍ、 Ｙｂ、 Ｌｕ、 Ａｃ、 Ｔｈ、 Ｐａ、 Ｕ
。
Ｎｐ、、 Ｐｕ、 Ａｍ、 Ｃｍ、 Ｂｋ、 Ｃｆ、
Ｅｓ、 Ｆｍ、Ｍｄ、Ｎｏ、Ｌｒが挙げられる。なお
、これら列挙した元素のうち、ＩＩａ族元素としては、
Ｂａを含むことが好ましく、ＩＩＩａ族元素としては、
Ｓｃ、Ｙ、Ｌａのいずれかまたはそれらの混合を含むこ
とが好ましい。
Ｅｓ、 Ｆｍ、Ｍｄ、Ｎｏ、Ｌｒが挙げられる。なお
、これら列挙した元素のうち、ＩＩａ族元素としては、
Ｂａを含むことが好ましく、ＩＩＩａ族元素としては、
Ｓｃ、Ｙ、Ｌａのいずれかまたはそれらの混合を含むこ
とが好ましい。
この発明に係る超電導マグネットは、前述したような構
成を有するものであるが、実際に、周期律表ＩＩａ族元
素、ＩＩＩａ族元素、銅および酸素を含むセラミックス
系の超電導材料を構成要素として含む超電導線材を用い
てマグネットを作り、液体窒素中で、安定性を確認した
ところ、従来の液体ヘリウム中で運転するマグネットに
比べ、極めて安定であった。これは、液体窒素およびマ
グネットの構成要素の比熱が、ヘリウム中に比べ、大き
いことに起因すると考えられる。
成を有するものであるが、実際に、周期律表ＩＩａ族元
素、ＩＩＩａ族元素、銅および酸素を含むセラミックス
系の超電導材料を構成要素として含む超電導線材を用い
てマグネットを作り、液体窒素中で、安定性を確認した
ところ、従来の液体ヘリウム中で運転するマグネットに
比べ、極めて安定であった。これは、液体窒素およびマ
グネットの構成要素の比熱が、ヘリウム中に比べ、大き
いことに起因すると考えられる。
さらに、超電導マグネットのコイル巻線中の臨界電流密
度Ｊｃｏ１１ ［Ａ／ｍｍ２］とマグネットの最大発生
磁界Ｂ ［Ｔ］との関係を、各種の大きさのマグネット
の液体窒素中での挙動をシュミレーションした結果、こ
れら両者が、 ＪｃｏｉｌＸＢ＜ １５００ ［Ｔ−Ａ／ｍｍ２］を満
たす関係にあるとき、特にマグネットが安定になる、と
解析された。特に、コイルのヒータによる熱擾乱に対す
る応答をシュミレーションした結果、上記の式の範囲外
では、常電導転移（クエンチ）が伝播し、範囲内では、
クエンチの伝播が起こらないことがわかった。
度Ｊｃｏ１１ ［Ａ／ｍｍ２］とマグネットの最大発生
磁界Ｂ ［Ｔ］との関係を、各種の大きさのマグネット
の液体窒素中での挙動をシュミレーションした結果、こ
れら両者が、 ＪｃｏｉｌＸＢ＜ １５００ ［Ｔ−Ａ／ｍｍ２］を満
たす関係にあるとき、特にマグネットが安定になる、と
解析された。特に、コイルのヒータによる熱擾乱に対す
る応答をシュミレーションした結果、上記の式の範囲外
では、常電導転移（クエンチ）が伝播し、範囲内では、
クエンチの伝播が起こらないことがわかった。
このような安定性は、酸化物超電導材料の臨界温度、超
電導線材の比熱、液体窒素の比熱、冷却熱流束（ヒート
フラックス）、冷却表面積、などに依存するものと考え
られるが、発明者は、さらに、上述の関係を見い出した
ものである。
電導線材の比熱、液体窒素の比熱、冷却熱流束（ヒート
フラックス）、冷却表面積、などに依存するものと考え
られるが、発明者は、さらに、上述の関係を見い出した
ものである。
このように、この発明によれば、臨界温度の高いセラミ
ックス系の酸化物超電導材料からなる線材を、液体窒素
温度で用いるので、液体ヘリウム中に比べて、マグネッ
トの構成材料の比熱が大きく、超電導線材が電磁気的に
も熱的にも安定であり、従来の液体ヘリウムを用いる場
合に比べ、コイル電流密度を安全に上げることができる
。したがって、マグネットの寸法も小さくでき、コンパ
クトにできるという利点を奏する。
ックス系の酸化物超電導材料からなる線材を、液体窒素
温度で用いるので、液体ヘリウム中に比べて、マグネッ
トの構成材料の比熱が大きく、超電導線材が電磁気的に
も熱的にも安定であり、従来の液体ヘリウムを用いる場
合に比べ、コイル電流密度を安全に上げることができる
。したがって、マグネットの寸法も小さくでき、コンパ
クトにできるという利点を奏する。
また、比熱が大きいことと、液体窒素の冷却熱流３１２
（ヒートフラックス）が液体ヘリウムに比べて大きいこ
とは、超電導マグネットがクエンチしにくくなることで
あり、マグネットの信頼性の大幅な向上に寄与するもの
である。
（ヒートフラックス）が液体ヘリウムに比べて大きいこ
とは、超電導マグネットがクエンチしにくくなることで
あり、マグネットの信頼性の大幅な向上に寄与するもの
である。
特に、コイル電流密度を、
ＪｃｏｉｌＸＢ＜１５００ ［Ｔ−Ａ／ｍｍ２］に選べ
ば、コイルは極めて安定となり、クエンチの心配なく運
転することができるようになる。
ば、コイルは極めて安定となり、クエンチの心配なく運
転することができるようになる。
また、液体窒素は、液体ヘリウムに比べ、資源的に豊富
であり、価格も安いので、マグネットの運転経費が安く
なるとともに、使用が容易になるので、工業的な波及効
果は極めて大きいものと予測される。
であり、価格も安いので、マグネットの運転経費が安く
なるとともに、使用が容易になるので、工業的な波及効
果は極めて大きいものと予測される。
Claims (3)
- （１）周期律表IIａ族元素、IIIａ族元素、銅および酸
素を含むセラミックス系の酸化物超電導線材を用いると
ともに、液体窒素中で運転することを特徴とする、超電
導マグネット。 - （２）当該超電導マグネットのコイル巻線中の臨界電流
密度をＪｃｏｉｌ［Ａ／ｍｍ＾２］とし、当該マグネッ
トの最大発生磁界をＢ［Ｔ］としたときに、 Ｊｃｏｉｌ×Ｂ＜１５００［Ｔ・Ａ／ｍｍ＾２］なる関
係を満たすように選んだことを特徴とする、特許請求の
範囲第１項記載の超電導マグネット。 - （３）前記周期律表IIａ族元素がバリウムであり、前記
IIIａ族元素がスカンジウム、イットリウム、ランタン
のいずれかまたはそれらの２種以上の混合であることを
特徴とする、特許請求の範囲第１項または第２項記載の
超電導マグネット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62083339A JPS63249306A (ja) | 1987-04-04 | 1987-04-04 | 超電導マグネツト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62083339A JPS63249306A (ja) | 1987-04-04 | 1987-04-04 | 超電導マグネツト |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63249306A true JPS63249306A (ja) | 1988-10-17 |
Family
ID=13799680
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62083339A Pending JPS63249306A (ja) | 1987-04-04 | 1987-04-04 | 超電導マグネツト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63249306A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100695576B1 (ko) * | 2004-06-03 | 2007-03-14 | 송기훈 | 평판 디스플레이용 유리기판의 외면삭감 방법 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63240005A (ja) * | 1987-03-27 | 1988-10-05 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 超電導材料の作製方法 |
-
1987
- 1987-04-04 JP JP62083339A patent/JPS63249306A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63240005A (ja) * | 1987-03-27 | 1988-10-05 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 超電導材料の作製方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100695576B1 (ko) * | 2004-06-03 | 2007-03-14 | 송기훈 | 평판 디스플레이용 유리기판의 외면삭감 방법 |
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