CN102640234B - 氧化物超导块材磁体构件 - Google Patents

氧化物超导块材磁体构件 Download PDF

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Abstract

该氧化物超导块材磁体构件具备：多个块材部，其具有外周尺寸彼此不同的外周，并且以这些外周中所述外周尺寸相对较大的外周包围较小的外周的方式配置；和夹设部，其配置在相互邻接的一对所述块材部之间；在相互邻接的所述各块材部之间形成有间隙，所述各块材部为在REBa2Cu3O7-x相中分散有RE2BaCuO5相的氧化物块材体，所述各块材部中，所述外周尺寸最小的块材部为柱状或环状，所述外周尺寸最小的块材部以外的块材部为环状。

Description

氧化物超导块材磁体构件
技术领域
本发明涉及氧化物超导块材磁体构件。
本申请基于2009年12月8日在日本提出的日本特愿2009-278847号、2009年12月8日在日本提出的日本特愿2009-278767号、2010年10月22日在日本提出的日本特愿2010-237471号和2010年10月22日在日本提出的日本特愿2010-237473号主张优先权，并在此援引其内容。
背景技术
在REBa2Cu3O7-x相（RE为稀土元素）中分散有RE2BaCuO5相的氧化物超导材料的块材体具有高临界电流密度（Jc），因此通过磁场中冷却、脉冲磁化等磁化方法进行励磁，能够作为氧化物超导块材磁体使用。例如，专利文献1中公开了能够将这种氧化物超导材料（氧化物超导块材体）用于超导电动机等中的超导磁场产生装置。
非专利文献1中，公开了一种块材磁体，其使用通过磁场中冷却而磁化的直径36mm的圆柱形Sm系块材超导体，能够产生最大约为1.5T的磁场。此外，非专利文献2中，使用Y系块材超导材料，进行了脉冲磁化与通过磁场中冷却而磁化的比较研究。进而，非专利文献3中，使用超导磁铁中直径约为60mm的块材超导材料，在40K下产生了约4.5T的磁场。关于这种RE系块材超导材料的脉冲磁化，在专利文献1中公开了伴有磁通跳跃的脉冲磁化，此外，例如在专利文献2和专利文献3中公开了包括冷却方法的磁化方法。
最近，在专利文献4中公开了能够获得从低磁场至高磁场的较大捕获磁场的超导块材磁体。该超导块材磁体中，使用了两种RE系超导块材材料（REIBa2Cu3O7-x和REIIBa2Cu3O7-x）。即，该超导块材磁体中，在环状的块材超导体（REIIBa2Cu3O7-x）的内侧配置有圆柱状的块材超导体（REIBa2Cu3O7-x），所述环状的块材超导体在低磁场中具有高临界电流密度（Jc）特性，所述圆柱状的块材超导体在高磁场中具有高Jc特性。需要说明的是，该超导块材磁体的磁化在静磁场下进行。
此外，专利文献5中公开了一种超导块材磁体，其通过配置组成不同（即，超导特性不同）的两种或三种RE系超导块材材料，能够获得从低磁场至高磁场的较大捕获磁场。具体而言，使用具有不同临界电流密度特性的两种（或三种）超导块材体，在超导块材磁体的周边部配置在低磁场中具有高临界电流密度的材料，在磁场强度高的中心部配置在高磁场中具有高电流密度的材料。通过该配置，能够使超导块材磁体整体产生强磁场。该专利文献5中公开了静磁场磁化法和脉冲磁化法作为磁化方法。
专利文献6中公开了中空的氧化物超导块材磁铁（多个中空氧化物超导块材体复合而成的超导块材磁铁）。通过该氧化物超导块材磁铁能够实现原料的节约和轻量化。此外，为了将该超导块材磁铁磁化而作为永磁体来使用，使用如下的静磁场磁化方法：将超导块材磁铁浸渍到液氮中使其成为超导状态，从外部施加磁场而使超导体捕获磁通线。此外，专利文献7中，为了解决因脉冲磁化中的发热所致的特性降低的问题，公开了在超导体间设置冷却介质的流路来改善脉冲磁化时的捕获磁通特性的方法。
如上所述，对于RE系（RE-Ba-Cu-O系）氧化物块材体，通过改良作为块材磁体的氧化物超导块材体的构成和磁化方法来提高磁铁（磁体）的磁场强度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平6-20837号公报
专利文献2：日本特开平6-168823号公报
专利文献3：日本特开平10-12429号公报
专利文献4：日本特开2001-358007号公报
专利文献5：日本特开平9-255333号公报
专利文献6：日本特开平7-211538号公报
专利文献7：日本特开2006-319000号公报
非专利文献
非专利文献1：日本应用磁气学会志,Vol.23(1999),No.4-1,p.885
非专利文献2：Jpn.J.Appl.Phys.,Vol.34(1995),p.5574
非专利文献3：日本应用磁气学会志,Vol.19(1995),No.3,p.744
发明内容
发明所要解决的问题
在REBa2Cu3O7-x相（123相）中分散有RE2BaCuO5相（211相）的氧化物块材体主要通过使数mm见方的籽晶结晶生长为单晶块材体来制造。由于结晶生长中的123相为正方晶，因此在通过通常的引晶法与某种晶体的a-b面接触时，在引晶面内形成四次对称的小面的同时进行生长。这样，通过结晶生长而制造的氧化物块材体的超导特性大致具有四次对称的不均匀性。作为具体的示例，将对圆盘状的氧化物块材体进行静磁场磁化而得到的捕获磁通分布示于图13中。如图13所示，捕获磁通分布偏离同心圆而变形为四次对称。即，如上所述，在123相中分散有211相的氧化物块材体可以作为块材磁体使用，但由于如图13所示磁通分布发生了变形，因此将该氧化物块材体实际用作磁悬浮装置、超导电动机、超导发电机等的磁体时，难以实现高效的驱动或发电。
迄今为止，如上所述，对于使用了RE-Ba-Cu-O系氧化物块材体的超导块材磁体，仅关注了其磁场强度的提高。这样，将单纯磁场强度高的块材磁体组装到实际使用的超导电动机、超导发电机等中时，块材磁体的磁通分布（磁场强度分布）不均匀，因此难以有效地进行驱动或发电。因此，在使用这种氧化物块材体作为超导块材磁体时，使磁通分布不发生变形而保持均匀（例如均匀地呈同心圆状）是很重要的。
另一方面，在专利文献5中公开的技术中，为了获得强磁场，作为上述的使用RE-Ba-Cu-O系氧化物块材体的超导块材磁体，例如，在块材磁体的周边部使用在低磁场中具有高临界电流密度的Y系氧化物超导块材体、在块材磁体的中心部使用在高磁场中具有高临界电流密度的Nd系氧化物超导块材体。但是，关于作为超导块材磁体获得均匀的磁场很重要这一点既没有记载也没有启示，还没有示出其构成。此外，作为获得强均匀磁场的方法，还示出了如下构成：在甜甜圈状的铜板上设置多个环状的槽，并将RE-Ba-Cu-O系氧化物块材体埋入这些槽中。但是，该构成的磁体并非块材磁体而是作为超导线圈使用的线圈磁体，因此作为附带材料的铜板相对于磁体整体所占的比例增大。因此，在这种线圈磁体中，产生的磁场强度相对于磁体质量的比例降低。
上述的使用了RE-Ba-Cu-O系氧化物块材体的超导块材磁体与使用了金属磁体或线圈的电磁体等现有的磁体相比重量较轻。在专利文献6中，为了减少原料的使用量而使超导块材磁体进一步轻量化、并且使超导电流不流入无用的部分，以块材磁体的中心部为中空的方式将多个中空超导块材体复合化。但是，关于使块材磁体的磁通分布保持均匀在实际使用上很重要这一点既没有记载也没有启示，也没有示出其构成。
此外，在专利文献6中公开的技术中，为了减少原料的使用量而使超导块材磁体轻量化，在超导块材磁体的中心部不存在超导体。因此，在该结构中，中空部分比较大，中空部分的内径相对于块材磁体的外径实际上为46.7%或33.3%。即使是这种具有较大中空部的超导块材磁体，也并不一定能使磁通分布保持均匀。特别是在作为磁悬浮装置、超导电动机、超导发电机等旋转或移动的设备的磁体而实际使用的环境下，超导块材磁体不能保持均匀的磁通分布。此外，该专利文献6中记载了：尽管超导块材磁体具有中空部分，但与内部填实的超导块材磁体具有同等的性能。但是，实际上，块材磁体的内部的超导体也作出了有限的贡献，因此具有中空部分的超导块材磁体与内部填实的块材磁体相比特性（磁场强度）降低。特别是，在强磁场强度下进行比较时该特性差显著，根据磁化方法的不同也会显著地显现。
为了对上述的使用了RE-Ba-Cu-O系氧化物块材体的氧化物超导块材磁体进行磁化时，使用静磁场磁化法、脉冲磁化法这样的磁化法。特别是在将氧化物超导块材磁体组装到装置中的同时简便地进行磁化时，为了使超导块材磁体具有强磁场，优选使用脉冲磁化法。但是，如果利用脉冲磁化法以得到强磁场的方式进行磁化，则磁通分布变得不均匀，存在得不到均匀的磁通分布这样的问题。以下对其理由进行说明。
脉冲磁化法是伴有急剧的磁场变化的磁化方法，因此磁化时磁通在超导体中急剧地迁移，在超导体内产生大量的热。因此，如果产生的热使该部分（产热部）的温度上升而使该部分的超导特性降低，则更容易发生磁通的迁移。此外，在超导体中稍有特性不均匀时，这种循环（磁通迁移、产生热、温度上升和超导特性降低的循环）不断重复，特性的不均匀被强化而使磁通捕获分布也变得不均匀。例如，在将一般的圆盘型氧化物超导块材磁体构件进行磁化而作为块材磁体使用时，如果材料特性完全均匀，则超导电流以圆盘（氧化物超导块材磁体构件）的同心圆状流通。此时，在圆盘的高度方向上取磁通密度时，能够得到圆锥状的磁通密度分布。但是，对于实际的材料而言，工业上难以获得完全均匀的材料特性，因而利用脉冲磁化法得不到圆锥状的均匀的磁通密度分布。而且，在利用脉冲磁化法进行磁化时，外加磁场的变化速度和磁场强度越大，越容易引起磁通分布的不均匀性而变得显著。此外，超导体的尺寸越大，另外Jc特性越高，越容易产生该磁通分布的不均匀性而变得显著。因此，由于温度越低Jc特性就越高，因而有冷却温度越低越容易形成不均匀的捕获磁通分布的倾向。
如上所述，专利文献5中公开了利用脉冲磁化法进行磁化的示例。但是，该专利文献5中，仅公开了实现了强磁场的超导磁体，并没有公开该磁场的均匀性。此外，如上所述，专利文献6中仅利用静磁场磁化法进行了磁化，因此并没有公开利用脉冲磁化法得到的磁场的均匀性。由此可见，在专利文献5和专利文献6中公开的结构中，在进行脉冲磁化时，难以以良好的重现性得到均匀的磁场，或者难以均匀地得到强磁场。
此外，如上所述，脉冲磁化法中，磁场在磁化中急剧地发生变化，因此在配置有多个RE-Ba-Cu-O系氧化物块材体的氧化物超导块材磁体构件中，伴随着急剧的磁场变化，在各氧化物块材体中产生急剧的应力变化和随之而来的变形。因此，由于这种应力变化的反复而产生多个氧化物块材体的一部分破损的问题，其结果是，无法得到强磁场和均匀的磁场。
此外，对于配置有多个RE-Ba-Cu-O系氧化物块材体的氧化物超导块材磁体构件而言，在作为超导发电机、超导电动机等旋转机的磁体使用时，有时各氧化物块材体受到离心力或振动而缓慢地移动。此时，存在如下问题：不仅多个氧化物块材体容易破损，而且各氧化物块材体的配置位置也发生偏移，因此无法维持原本的强且均匀的磁场。
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供氧化物超导块材磁体构件，其即使利用脉冲磁化法反复进行磁化，也能够作为具有强而对称且均匀的磁场的超导块材磁体使用。特别地，本发明的目的在于提供氧化物超导块材磁体构件，其可以使用氧化物块材体（例如在REBa2Cu3O7-x相中分散有RE2BaCuO5相的氧化物块材体）容易地进行制造，并且即使用作超导发电机、超导电动机等旋转机的磁体，也能够稳定地得到强而对称且均匀的磁场。
用于解决问题的手段
本发明者们发现，通过使用在REBa2Cu3O7-x相中分散有RE2BaCuO5相的氧化物块材体来制作氧化物超导块材磁体构件，并使多个氧化物块材体（块材部）以嵌套结构的方式配置，即使磁场在脉冲磁化中急剧地变化，也能够抑制超导电流的紊乱，能够得到强而对称且均匀的磁场。此外，本发明者们发现，通过在多个配置的氧化物块材体间配置特定的夹设部（例如树脂、润滑脂、焊料或接缝），即使反复进行脉冲磁化，也能够减少氧化物块材体的破损，能够以良好的重现性得到强且均匀的磁场。
即，本发明的主旨如下所述。
（1）本发明的一个实施方式所涉及的氧化物超导块材磁体构件具备：多个块材部，其具有外周尺寸彼此不同的外周，并且以这些外周中所述外周尺寸相对较大的外周包围较小的外周的方式配置；和夹设部，其配置在相互邻接的一对所述块材部之间；在相互邻接的所述各块材部之间形成有间隙，所述各块材部为在REBa2Cu3O7-x相中分散有RE2BaCuO5相的氧化物块材体，所述各块材部中，所述外周尺寸最小的块材部为柱状或环状，所述外周尺寸最小的块材部以外的块材部为环状。
（2）上述（1）所述的氧化物超导块材磁体构件中，所述夹设部可以为树脂、润滑脂或焊料，相互邻接的一对所述块材部间的所述间隙的宽度尺寸可以为0.01mm以上且0.49mm以下。
（3）上述（2）所述的氧化物超导块材磁体构件中，相互邻接的一对所述块材部的所述REBa2Cu3O7-x相的a轴的方向可以彼此不同。
（4）上述（1）所述的氧化物超导块材磁体构件中，所述夹设部可以为所述氧化物块材体，可以是连接相互邻接的一对所述块材部间的接缝。
（5）上述（4）所述的氧化物超导块材磁体构件中，沿着相互邻接的一对所述块材部中位于内侧的块材部的外周的所述接缝的宽度尺寸可以为0.1mm以上且为所述外周的外周尺寸的25%以下。
（6）上述（4）所述的氧化物超导块材磁体构件中，所述各块材部的旋转对称轴方向的厚度尺寸可以为1.0mm以上且5.0mm以下。
（7）上述（4）所述的氧化物超导块材磁体构件中，所述间隙的至少一部分中还可以具备树脂、润滑脂或焊料。
（8）上述（2）或（4）所述的氧化物超导块材磁体构件中，所述各块材部中的环状的块材部的与旋转对称轴垂直的方向的宽度的最大尺寸可以超过1.0mm且20.0mm以下。
（9）上述（2）或（4）所述的氧化物超导块材磁体构件中，所述各块材部中的环状的块材部的内周形状和外周形状可以为多边形、圆形或跑道状。
（10）上述（2）或（4）所述的氧化物超导块材磁体构件中，所述各块材部可以以在旋转对称轴方向上形成多个层的方式层叠。
（11）上述（10）所述的氧化物超导块材磁体构件中，所述各层中的所述REBa2Cu3O7-x相的c轴相对于各自的所述旋转对称轴可以在±30°的范围内。
（12）上述（10）所述的氧化物超导块材磁体构件中，所述各层中相互邻接的层中的所述REBa2Cu3O7-x相的a轴的方向可以彼此不同。
发明效果
根据本发明，可以提供通过利用脉冲磁化法进行磁化、能够稳定地产生强且均匀的磁场的氧化物超导块材磁体构件。此外，可以提供对称性和均匀性优良的能够磁化的氧化物超导块材磁体构件。而且，即使反复进行脉冲磁化，也能够减少氧化物块材体的破损，能够以良好的重现性得到强且均匀的磁场。由于能够利用脉冲磁化法更简便地实现产生高磁场的氧化物超导块材磁体，因此能够利用以通常的永磁体无法得到的高磁场，其工业上的效果是非常大的。
此外，在上述（4）所述的氧化物超导块材磁体构件中，将各氧化物块材体进行组装而使其以嵌套结构的方式配置的工序可以部分或全部省略，因此能够使其制造工序变得容易。特别是在环状的部分（环状的块材部）比较薄、且该环状的部分的层级数（层叠数）多时，存在因具有接缝而带来的生产率上的很大优点。
附图说明
图1A是表示将多个块材部以嵌套结构的方式配置的结构例的俯视图。
图1B是表示将多个块材部以嵌套结构的方式配置的结构例的立体图。
图2A是表示配置为嵌套结构的多个块材部的形状例的俯视图。
图2B是表示配置为嵌套结构的多个块材部的形状例的俯视图。
图2C是表示配置为嵌套结构的多个块材部的形状例的俯视图。
图3A是表示多个块材部在旋转对称轴方向上层叠的结构例的立体图。
图3B是表示多个块材部在旋转对称轴方向上层叠、且123相的c轴相对于旋转对称轴在±30°（δ）的范围内存在的状态的立体图。
图4是表示各块材部的REBa2Cu3O7-x晶体的a轴分别朝向不同方向的以嵌套结构的方式配置的构成例的俯视图。
图5是表示包括环状的块材部在内的多个块材部以嵌套结构的方式配置、且这些块材部的一部分由接缝连接的结构例的俯视图。
图6是表示实施例1中制作的五重环的形状的俯视图。
图7是表示实施例4中制作的嵌套结构的氧化物超导块材磁体构件的形状的图。
图8A是表示实施例1中制作的试样C的静磁场磁化时的捕获磁通分布的图。
图8B是表示实施例1中制作的试样A的静磁场磁化时的捕获磁通分布的图。
图8C是表示实施例1中制作的试样C的脉冲磁化时的捕获磁通分布的图。
图8D是表示实施例1中制作的试样A的脉冲磁化时的捕获磁通分布的图。
图9A是表示实施例4中制作的试样4-2的脉冲磁化时的捕获磁通分布的图。
图9B是表示实施例4中制作的试样4-1的脉冲磁化时的捕获磁通分布的图。
图10是表示实施例7中制作的具有接缝的五重环的形状的图。
图11A是表示实施例7中制作的试样K的静磁场磁化时的捕获磁通分布的图。
图11B是表示实施例7中制作的试样J的静磁场磁化时的捕获磁通分布的图。
图11C是表示实施例7中制作的试样K的脉冲磁化时的捕获磁通分布的图。
图11D是表示实施例7中制作的试样J的脉冲磁化时的捕获磁通分布的图。
图12是表示实施例9中制作的具有接缝的跑道形状的图。
图13是表示现有的小面成长而成的氧化物超导块材磁体构件的捕获磁通分布的图。
图14A是用于说明钙钛矿结构的a轴、b轴和c轴的图。
图14B是用于说明123相的一个例子中的a轴、b轴和c轴的图。
具体实施方式
本发明者们发现，为了利用脉冲磁化法对使用了RE-Ba-Cu-O系氧化物块材体的氧化物超导块材磁体构件（超导磁体）进行磁化从而将其作为具有强磁场并且磁场对称且均匀的氧化物超导块材磁体使用，在脉冲磁化中限制磁通的迁移、减少块材磁体构件中的超导电流的紊乱是有效的。此外，本发明者们还发现，通过将氧化物块材体以嵌套结构的方式配置，能够容易地限制脉冲磁化中的磁通的迁移。在配置为嵌套的各个氧化物块材体（块材部）间几乎不流通电流，超导电流流入各氧化物块材内，因此超导电流的紊乱减少。即，利用脉冲磁化法，能够得到具有强磁场、并且磁场对称且均匀的氧化物超导块材磁体。
（第一实施方式）
如图1A和图1B所示，本发明的第一实施方式所涉及的氧化物超导块材磁体构件中，将RE-Ba-Cu-O系氧化物块材体（多个块材部）以嵌套结构的方式配置。本实施方式中，由于具有这种配置结构，因此在利用脉冲磁化法得到强磁体时，即使磁场在脉冲磁化中急剧地变化，也能够限制磁通的迁移，从而能够得到强且均匀的磁场。
图1A和图1B中，以嵌套结构的方式配置有3个尺寸不同的具有环形的RE-Ba-Cu-O系氧化物块材体（环状的块材部、环部）1～3和1个圆柱形的RE-Ba-Cu-O系氧化物块材体（柱状的块材部、芯部）4。在这种配置结构中，在各氧化物块材体间具有间隙8，因此如果进行脉冲磁化，则脉冲磁化中的磁通的迁移受到限制以使各氧化物块材体内的磁场分布均匀且对称。由此，能够减少块材磁体构件中流通的超导电流的紊乱。因此，能够得到具有强磁场、并且该磁场对称且均匀的氧化物超导块材磁体。需要说明的是，如图1A所示，在间隙8的至少一部分中还具备树脂、润滑脂或焊料这样的缓冲材料（夹设部）5。
需要说明的是，在此，嵌套结构是以外周尺寸相对较大的外周包围外周尺寸相对较小的外周的方式对具有外周尺寸彼此不同的外周的多个氧化物块材体进行配置的结构。因此，各氧化物块材体中，外周尺寸最小的氧化物块材体为柱状或环状，外周尺寸最小的氧化物块材体以外的氧化物块材体为环状。而且，相互邻接的各氧化物块材体之间形成有间隙。
此外，对于各RE-Ba-Cu-O系氧化物块材体1～4而言，可以将与RE相当的成分元素相互相同的RE-Ba-Cu-O系氧化物块材体进行组合，也可以将与RE相当的成分元素彼此不同的多种RE-Ba-Cu-O系氧化物块材体进行组合。后者时，图1A和图1B所示的RE-Ba-Cu-O系氧化物块材体1～4中的至少1个块材体在与RE相当的成分元素方面与其他RE-Ba-Cu-O系氧化物块材体不同。例如，可以通过将选自Sm、Eu、Gd、Dy、Y、Ho中的成分元素组合作为RE来准备与RE相当的成分元素彼此不同的RE-Ba-Cu-O系氧化物块材体，改变RE-Ba-Cu-O系氧化物块材体1～4中至少1个块材体的与RE相当的成分元素并以嵌套结构的方式配置。此时，通过在考虑RE-Ba-Cu-O系氧化物块材体的Jc特性的同时改变RE的组成，能够提高氧化物超导块材磁体构件整体的特性。
自旋转对称轴方向观察到的以嵌套结构的方式配置的氧化物块材体的周边形状（内周形状或外周形状）在图1A所示的示例中为圆形。但是，只要是能够基于上述理由限制脉冲磁化中的磁通的迁移且可形成间隙的形状即可，以能够得到期望的磁场分布的方式选择适当形状作为适合各用途的氧化物超导块材磁体即可。例如，氧化物块材体的周边形状可以使用三角形、四边形、五边形、六边形、七边形、八边形等多边形、圆形、矩形、楕圆、跑道状等形状。需要说明的是，作为示例，图2A中示出了四边形周边形状的氧化物块材体，图2B中示出了六边形周边形状的氧化物块材体，图2C中示出了跑道状周边形状的氧化物块材体。从实用性的观点考虑，优选氧化物块材体（环状的块材部）中的至少1个为具有六边以上的多边形至圆形的周边形状的环、或者具有跑道状周边形状的环。如果氧化物块材体具有这种周边形状，则能够容易地制造（加工、组装）氧化物超导块材磁体构件，能够得到更强且更均匀的磁场。在周边形状为多边形时，从加工和组装的容易度与所得到的磁场的性能的平衡来考虑，更优选为六边形或八边形。
此外，以嵌套结构的方式配置的各氧化物块材体（块材部的组）更优选以在旋转对称轴方向上形成多个层的方式层叠。例如，如果准备多个图1A的氧化物超导块材磁体构件并进行层叠，则能够得到更强的磁场。图3A和图3B中示出了以形成6个层的方式将各氧化物块材体层叠的示例。
在此，图3A中，示出了嵌套结构无芯部的示例（中空的示例）。此时，外周尺寸最小的最内周的氧化物块材体为环状。但是，如果嵌套结构的最内周的氧化物块材体为图1A那样的柱状（实心），则与环状（中空）的情况（无芯部的情况）相比，能够更稳定地产生强磁场。在将无芯部的嵌套结构的超导磁体作为超导发电机、超导电动机等旋转机的磁体使用时，相对于超导磁体的外径（嵌套结构的最外周的氧化物块材体的外径），优选使中空部的内径（嵌套结构的最内周的氧化物块材体的内径）为30%以下（以面积比例计为9%以下），更优选为20%以下（以面积比例计为4%以下），进一步优选为10%以下（以面积比例计为1%以下）。该中空部的内径的下限为0%。
在以上述方式层叠时，能够提高作为氧化物超导块材磁体整体的磁场的对称性和均匀性。氧化物块材体中，在结晶生长的阶段中，沿着籽晶的a轴方向包含使电流密度降低的缺陷的概率升高。因此，更优选以层叠的氧化物块材体的层（层中的芯部和环部）与该层的上下所邻接的各层（各层中的芯部和环部）之间的REBa2Cu3O7-x晶体（REBa2Cu3O7-x相）的a轴或b轴的方向不同的方式来配置各层。该各层间的a轴或b轴的方向的错开更优选为5°~40°。这样，如果以各层中相互邻接的层中的REBa2Cu3O7-x相的a轴或b轴的方向彼此不同的方式配置各层，则能够使特性低的部分不会在层间并列，从而能够使超导块材磁体整体的特性变得均匀。只要能够得到上述效果，层叠的氧化物块材体间（各层间）可以进行超导接合，也可以进行常导接合。
如上所述，在本实施方式中，使用RE-Ba-Cu-O系氧化物块材体、即在REBa2Cu3O7-x相中分散有RE2BaCuO5相的氧化物块材体。但是，由于氧化物块材体中的REBa2Cu3O7-x相的a-b面能够流通较大的超导电流，因此优选将氧化物块材体以磁通垂直贯通该a-b面的方式配置来进行磁化。因此，优选使各氧化物块材体（一个层）的REBa2Cu3O7-x晶体的c轴与氧化物块材体的旋转对称轴（氧化物超导块材磁体构件的旋转对称轴）一致。进而，在以嵌套结构的方式配置的氧化物块材体的多个层沿旋转对称轴方向层叠时，如图3B（角度δ）所示，如果各层中的REBa2Cu3O7-x晶体的c轴相对于各氧化物块材体的旋转对称轴在±30°的范围内，则能够得到强磁场，因此更优选。此外，进一步优选各c轴相对于各旋转对称轴在±10°的范围内。需要说明的是，如果角度δ在±30°的范围内，则能够以良好的重现性得到强磁场。该角度δ的下限为±0°。
此外，以在与上述旋转对称轴垂直的方向（嵌套结构的层级方向）上邻接的各氧化物块材体的REBa2Cu3O7-x晶体的a轴的方向彼此不同的嵌套结构的方式配置时，能够得到更均匀的磁场，因此更优选。图4中示出其一个例子。这种各氧化物块材体的a轴（或b轴）的方向的错开θ更优选为±5°以上且±40°以下。例如，在如图3A所示将多个层进行层叠时，如果以在层的上下方向（层叠方向）上邻接的各层的氧化物块材体的REBa2Cu3O7-x晶体的a轴的方向彼此不同的方式层叠，则能够得到更均匀的磁场，因此更优选。此时，层叠方向（旋转对称轴方向）的各a轴的方向的错开也更优选为±5°以上且±40°以下。此外，为了形成嵌套结构，嵌套结构的层级数为2以上。在图1A的示例中，将RE-Ba-Cu-O系氧化物块材体1～4以嵌套结构的方式配置，因此其层级数为4。在此，氧化物超导块材磁体构件越大，优选层级数越多。通常，为了进行脉冲磁化而得到更强且更均匀的磁场，优选层级数为4以上，更优选为5以上。
需要说明的是，上述的a轴、b轴和c轴由基于图14A所示的钙钛矿型结构而得到的结晶取向来决定。即，a轴和b轴是包含氧离子构成的八面体所含的四棱锥的底面的方向，c轴是将该八面体所含的两个四棱锥的顶角彼此连接的方向。
如图14B所示，基本的123相具有如下晶体结构：在钙钛矿结构的阳离子A位点处交替配置Y与Ba，将与Y位于相同平面（a-b面）的O全部取代为氧离子空位，进而将与Ba相同的平面（a-b面）所邻接的八面体的部分O取代为氧离子空位。因此，123相的a轴、b轴、c轴例如为图14B所示的方向。
此外，环状的氧化物块材体（环部）的宽度为沿着嵌套结构的配置方向（与旋转对称轴垂直的方向）的宽度，例如，在图1A的示例中，为双向箭头所示的宽度W。为了提高限制脉冲磁化中的磁通的迁移范围的效果，环部的宽度的最大尺寸优选为20mm以下，更优选为15mm以下，进一步优选为10mm以下。另一方面，如果环部的宽度小于1mm，则相对于氧化物超导块材磁体构件整体，间隙所占的比例增大，氧化物块材体所占的比例减小。进而，如果间隙相对于氧化物超导块材磁体构件整体所占的比例增大，则有时所得的磁场减弱或者加工成品率降低。因此，环部的宽度优选为1mm以上。与这种优选的环部的宽度相关地，上述嵌套结构的层级数与环部的宽度之间的关系如下。
对于环部的宽度W而言，在氧化物块材体被间隙均等分割时，使用氧化物超导块材磁体构件的最大尺寸L（在图1B的示例中为氧化物超导块材磁体构件的尺寸L），层级数N由N=L/2W表示。因此，上述层级数的优选范围的上限的标准在最大尺寸L为500mm时为250（N=500/(2×1)=250），在L为100mm时为50（N=100/(2×1)=50）。因此，层级数的上限可以为L/2。
此外，氧化物超导块材磁体构件的厚度H（例如图1B中的厚度H）没有特别限定，可以根据各用途的结构设计来决定。从脉冲磁化法的容易度考虑，优选相对于氧化物超导块材磁体构件的最大尺寸L为1/2以上且1/100以下（即，L/2以上且L/100以下）。从维持容易操作的机械强度这样的观点考虑，厚度H更优选为1mm以上。此外，从为了对嵌套结构进行配置所需要的加工时间这样的方面考虑，厚度H更优选为30mm以下。
此外，本实施方式中，如上所述，在以嵌套结构的方式配置的氧化物块材体间形成有图1A所示的间隙8。特别地，该间隙8以具有预定的宽度尺寸的方式形成。在脉冲磁化法中，磁场在磁化中急剧地变化，因此以嵌套结构的方式配置的各氧化物块材体中产生急剧的应力变化，从而发生轻微的变形。如果反复进行脉冲磁化，则产生因反复的应力变化和变形而使多个氧化物块材体的一部分发生破损这样的问题。其结果是，无法得到强且均匀的磁场。进而，如果间隙增大，则各氧化物块材体独立地承受应力变化和变形，因此各氧化物块材体容易破损。即，如果减小间隙，则能够抑制它们的应力变化和变形。具体而言，优选相互邻接的一对氧化物块材体间的间隙的宽度尺寸为0.49mm以下。此外，如果该间隙（相互邻接的一对块材部间）的至少一部分中施加树脂、润滑脂或焊料作为抑制上述应力变化和变形的影响的缓冲材料（夹设部），则到破损为止的脉冲磁化的重复数增多，能够限制地降低破损的比例。因此，本实施方式中，在相互邻接的一对块材部间配置有树脂、润滑脂或焊料这样的夹设部。
如果如上所述地施加树脂、润滑脂或焊料，则各氧化物块材体产生机械性的相互影响。由此，能够避免各氧化物块材体独立地承受应力变化和变形，因此认为能够减少破损。为了进一步降低破损的概率，间隙的宽度尺寸更优选为0.20mm以下，进一步优选为0.10mm以下。此外，如果考虑以轻加工容易地组装且经济地制造，则间隙的宽度尺寸为0.01mm以上。即，如果间隙的宽度尺寸小于0.01mm，则难以使各氧化物块材体相互嵌套，并且难以在其间隙中施加树脂、润滑脂和焊料，因此不适合实用的制造。
此外，配置在间隙中的树脂、润滑脂或焊料至少施加于间隙的一部分中即可。更优选使间隙的总体积的10%以上且间隙的总体积的100%以下由树脂、润滑脂或焊料占据。进而，更优选使间隙的总体积的50%以上由树脂、润滑脂或焊料占据。制作氧化物超导块材磁体构件后，在半永久性地将各氧化物块材体固定时，优选使用固化性树脂作为树脂。此外，在使以嵌套结构的方式配置的各氧化物块材体能够拆卸时，优选使用润滑脂或焊料。
此外，为了使各氧化物块材体不会因磁化后的磁场所产生的周向应力（使半径扩大的力）而断裂，更优选在嵌套结构的最外周的氧化物块材体的外侧嵌套金属环（例如图7所示的金属环21）。如果采用这种构成，则由于金属环的热膨胀率与氧化物块材体的热膨胀率不同，因此冷却时由金属环向氧化物块材体作用有压缩应力，从而能够减小因周向应力而使氧化物块材体断裂的概率。优选在金属环与氧化物块材体之间填充树脂、润滑脂或焊料，以向配置为嵌套的氧化物块材体均等地施加压缩应力。作为该金属环的材质，可以使用例如铜、铝、不锈钢等金属材料。良导体中在脉冲磁化中会流过较大的屏蔽电流，因此更优选使用电阻率高的不锈钢等合金系材料。此外，在将氧化物块材体半永久性地固定在金属环上时，优选使用固化性树脂。此外，为了使金属环能够从氧化物块材体上拆卸，可以使用焊料或润滑脂将金属环固定在氧化物块材体上。在使用了焊料时，通过加热至其熔点能够进行拆卸，在使用了润滑脂类时，常温下能够进行拆卸。进而，优选使该金属环的旋转对称轴与REBa2Cu3O7-x晶体的c轴一致。
本实施方式中使用的RE-Ba-Cu-O系氧化物块材体具有在作为超导体相的单晶态的REBa2Cu3O7-x相（123相）中微细分散有作为非超导相的RE2BaCuO5相（211相）的组织。该单晶态的相并非完美的单晶，而包含小角度晶界等对实用没有影响的缺陷。此外，该单晶态（准单晶）的相是在单晶态的123相中微细（例如约1μm）分散有211相作为第二相的晶相。REBa2Cu3O7-x相（123相）和RE2BaCuO5相（211相）中的RE为稀土元素，是由Y、La、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu构成的稀土元素或这些稀土元素的组合。此外，含有La、Nd、Sm、Eu、Gd的123相有时会偏离其化学计量学组成（RE:Ba:Cu=1:2:3）而形成部分RE的位点被Ba取代的状态，该状态的123相也包含在123相中。此外，对于作为非超导相的211相而言，含有La、Nd的211相有时也具有与仅含有Y、Sm、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu的211相稍有不同的状态。例如，含有La、Nd的211相的金属元素比并非化学计量学的组成，或者晶体结构与仅含有La、Nd以外的RE的211相不同，上述情况也包含在该211相中。此外，REBa2Cu3O7-x相的x为氧缺损量，超过0且0.2以下（0<x≤0.2）。如果x的值在该范围内，则REBa2Cu3O7-x相作为超导体显示出超导性。
上述的Ba元素对RE的位点的取代具有使临界温度降低的倾向。此外，如果降低氧分压，则可抑制Ba元素对RE的位点的取代。因此，与大气中相比，更优选在氩或氮中微量混合有氧的0.1～1%氧气氛内进行结晶生长。此外，如果在RE-Ba-Cu-O系氧化物块材体中含有银，则具有机械强度和Jc特性增强的倾向，因而更优选含有5～20质量%的银。此时，123相有时会偏离化学计量学组成（RE:Ba:Cu=1:2:3）而形成部分Cu位点被Ag取代的状态，该状态的123相也包含在123相中。
如（1）式所示，123相通过211相与含有Ba和Cu的复合氧化物的液相的包晶反应而生成。
211相+液相（Ba和Cu的复合氧化物）→123相      （1）
由该包晶反应生成123相的温度（Tf：123相生成温度）大致与RE元素的离子半径相关，随着离子半径的减小，Tf降低。此外，Tf有随着在低氧气氛下进行结晶生长和向液相中添加银而降低的倾向。
在单晶态的123相中微细分散有211相的氧化物块材体通过以在123相中残留未反应的211晶粒（211相）的方式使123相结晶生长来制造。即，本实施方式中的氧化物块材体通过（2）式所示的反应而生成。
211相+液相（Ba和Cu的复合氧化物）→123相+211相（2）
氧化物块材体中的211相的微细分散从提高Jc的观点考虑是极其重要的。通过向液相中微量添加Pt、Rh、Ce中的至少一种，抑制半熔融状态（含有211相和液相的状态）下的211相的晶粒生长，结果使材料中的211相微细化至约1μm以下。从对微细化的效果和材料成本的观点考虑，优选Pt的添加量为0.2~2.0质量%、Rh的添加量为0.01~0.5质量%、Ce的添加量为0.5~2.0质量%。添加到液相中的Pt、Rh、Ce部分固溶于123相中。此外，不能固溶于123相中的剩余的元素与Ba和Cu形成复合氧化物，点状散在于材料中。
此外，本实施方式中的氧化物块材体需要在磁场中也具有高临界电流密度（Jc）。为了满足该条件，不含有在超导中形成弱连接的大角度晶界的单晶态的123相是有效的。为了具有更高的Jc特性，用于阻止磁通的运动的钉扎中心是有效的。作为该钉扎中心起作用的相是微细分散的211相，并且优选尽可能微细地多数分散。此外，211相等非超导相通过微细分散在容易解理的123相中，还发挥对超导体进行机械强化、提高其作为块材材料的可利用性的重要作用。
从Jc特性和机械强度的观点考虑，123相中的211相的比例优选为5~35体积%。此外，氧化物块材体中一般含有5~20体积%的50μm~500μm左右的孔隙（气泡）。此外，在添加有银时，该氧化物块材体中，根据银的添加量含有超过0体积%且25体积%以下的10μm~500μm左右的银或银化合物。
此外，在结晶生长后的氧化物块材体的氧缺损量约为0.5时，电阻率显示出半导体性的温度依存性。通过将该氧化物块材体根据RE的种类在350℃~600℃下在氧气氛中退火约100小时，使氧结合到材料中，氧缺损量降低至0.2以下，氧化物块材体显示出良好的超导特性。
（第二实施方式）
此外，在间隙8比较宽时，如果要利用脉冲磁化法进行磁化而得到强磁场，则由于磁场在磁化中急剧地变化，因此有时嵌套结构的各氧化物块材体会因反复的脉冲磁化而缓慢地移动。此时，嵌套结构的各氧化物块材体的配置位置发生偏移，有时难以维持原本强且均匀的磁场。此外，为了制造这种氧化物超导块材磁体构件，需要将各氧化物块材体分别以高精度进行加工并以嵌套结构的方式组装的工序。
因此，在本发明的第二实施方式的氧化物超导块材磁体构件中，如图5所示，除了图1A的各氧化物块材体（块材部）1~4以外，还具备至少一处接缝（夹设部）9。即，在该实施方式中，例如具备图5所示的接缝9来代替图1A所示的树脂、润滑脂或焊料这样的缓冲材料5。氧化物块材体1~4由该接缝9连接而相连。因此，即使在各氧化物块材体间形成间隙8，这种接缝9也能够限制脉冲磁化中磁通的迁移，从而能够得到强且均匀的磁场。此外，即使将这种构成的氧化物超导块材磁体构件用作超导发电机、超导电动机等旋转机的磁体而承受离心力或振动时，嵌套结构的各氧化物块材体的位置也不会偏移。此外，即使反复进行脉冲磁化，嵌套结构的各氧化物块材体的位置也不会偏移。需要说明的是，对于本实施方式中与第一实施方式重复的部分，省略或简化其记载。
需要说明的是，图5中示出了从外周的环部至芯部的各间隙全部由接缝9连接的示例，但也可以将该接缝9的一部分去除。例如，在从图5的外周方向观察时，可以是第1环部（相当于图5中的环部1）至第3环部（相当于图5中的环部3）的间隙由接缝连接，芯部（相当于图5中的芯部4）独立。此外，也可以是第1环部与第2环部（相当于图5中的环部2）由接缝连接，第3环部与芯部由接缝连接。此外，在如上所述包含相互独立的要素（即，相互独立的氧化物块材体）时，可以将各要素之间与RE相当的成分元素彼此相同的RE-Ba-Cu-O系氧化物块材体进行组合，也可以将各要素之间与RE相当的成分元素彼此不同的多种RE-Ba-Cu-O系氧化物块材体进行组合。后者时，各要素中的至少一个在与RE相当的成分元素方面与其他要素的RE-Ba-Cu-O系氧化物块材体不同。例如，可以通过将选自Sm、Eu、Gd、Dy、Y、Ho中的成分元素组合作为RE来准备与RE相当的成分元素彼此不同的RE-Ba-Cu-O系氧化物块材体。此时，通过在考虑RE-Ba-Cu-O系氧化物块材体的Jc特性的同时来改变RE的组成，能够提高氧化物超导块材磁体构件整体的特性。
如上所述的间隙8和接缝9只需利用喷砂加工、放电加工、蚀刻加工、激光加工、水射流加工、超声波加工等加工方法实施将形成为间隙的部分除去的加工即可形成，因此不需要将各氧化物块材体以嵌套结构的方式插装的工序，能够简便地制造氧化物超导块材磁体构件。
此外，如果接缝9的宽度尺寸f为0.1mm以上，则能够使各氧化物块材体相互固定，足以得到能经得住操作的机械强度。因此，接缝9的宽度尺寸f优选为0.1mm以上。此外，接缝9的宽度尺寸f优选相对于一个环部的间隙的周距（环部的外周尺寸）为25%以下。在一个环部的间隙内存在多个接缝9时，更优选各接缝的宽度尺寸f的总计为25%以下。如果各接缝的宽度尺寸f的总计为25%以下，则脉冲磁化中电流难以经由接缝而流通，因此容易得到均匀的磁场。需要说明的是，接缝的宽度尺寸f为沿着相互邻接的一对块材部中位于内侧（内周侧）的块材部的外周的尺寸。
此外，图5中，示出了在一个环部的间隙内具备一个接缝的示例。但是，该接缝数也可以为2个以上的多个。环部的间隙的周距越大，优选接缝数越多。从加工效率的观点考虑，如果环部的间隙的周距为300mm以下，则更优选接缝数为20以下，如果环部的间隙的周距为900mm以下，则更优选接缝数为40以下。此外，为了形成嵌套结构，嵌套结构的层级数为2以上。在图5所示的示例中，以嵌套结构的方式配置有氧化物块材体1~4，因此其层级数为4。在此，氧化物超导块材磁体构件越大，优选层级数越多。通常，为了进行脉冲磁化而得到更强且更均匀的磁场，优选层级数为4以上，更优选为5以上。
此外，本实施方式中，需要对图5所示的间隙和接缝进行加工的加工时间，因此优选氧化物块材体的旋转对称轴方向的厚度尺寸（层叠时为层的厚度尺寸）为5mm以下。特别是在通过喷砂进行嵌套结构的间隙加工时，更优选该厚度尺寸为3.0mm以下。此外，从机械强度的观点考虑，该厚度尺寸优选为1.0mm以上。此外，从加工性等制造效率的角度考虑，优选形成在相互邻接的各氧化物块材体之间的间隙（例如图5所示的间隙8）为0.01mm以上且2.00mm以下。此外，从磁场产生效率的观点考虑，优选该间隙为0.45mm以下。
在本实施方式中，如上所述，氧化物超导块材磁体构件具备将相互邻接的一对氧化物块材体（块材部）间进行连接的接缝（夹设部）。关于氧化物块材体的周边形状、环部的宽度W、氧化物超导块材磁体构件的厚度H、层级数、旋转对称轴方向上的层叠数（层的数）、具有中空部时中空部的内径、独立要素间的晶轴（a轴、b轴和c轴）的方向、金属环及RE-Ba-Cu-O系氧化物块材体的材料，可以与第一实施方式的氧化物超导块材磁体构件同样地应用于本实施方式的氧化物超导块材磁体构件。此外，为了防止周向应力所致的断裂，无论有无接缝，优选在间隙的至少一部分中通过填充等进一步具备树脂、润滑脂或焊料。此外，在具有相互独立的要素时，也可以在各要素间应用第一实施方式。
如上所述，本发明的氧化物超导块材磁体构件显示出能够产生所期望的磁场分布的磁化性能优良的磁体特性。因此，使用了本氧化物超导块材磁体构件的氧化物超导磁体系统能够作为系统整体以更低的能量投入量简便地产生高磁场，因而经济性和环境和谐性优良。
实施例
（实施例1）
将纯度为99.9%以上的各试剂RE2O3（RE为Gd和Dy）、BaO2、Cu以Gd:Dy:Ba:Cu的各金属元素的摩尔比为9:1:14:20（即，最终组织的123相:211相的摩尔比为3:1）的方式混合，制作混合粉。进而，向该混合粉中添加0.5质量%的Pt、15质量%的Ag2O，制作混合粉。将各混合粉先在880℃下煅烧8小时。将煅烧粉填充到内径为82mm的圆筒状模具中，成型为厚度约为33mm的圆盘状。此外，使用Sm2O3和Yb2O3作为RE2O3，利用与上述成型体同样的方法，制作厚度为4mm的Sm系圆盘状成型体和Yb系圆盘状成型体。进而，通过等静压以约100MPa对各成型体进行压缩加工。
将这些成型体从下方开始按照Sm系成型体、Yb系成型体、Gd-Dy系成型体（前体）的顺序层叠在氧化铝制的支撑材料上，并配置到炉内。将这些前体在大气中用15小时升温至700℃，用160小时升温至1040℃，再用1小时升温至1170℃，保持30分钟后，用1小时降温至1030℃，并保持1小时。在此期间，使用预先制作的Sm系的籽晶，将籽晶载置于半熔融状态的前体上。以籽晶的c轴与圆盘状的前体的法线一致的方式将籽晶的解理面载置于前体上。然后，在大气中花费280小时冷却至1000~985℃，进行晶体的生长。进而，花费约35小时冷却至室温，得到外径约为63mm、厚度约为28mm的Gd-Dy系氧化物超导材料。此外，通过同样的方法再制作2个同样的Gd-Dy系氧化物超导材料，得到总计3个（用作后述的试样A、试样B和试样C）试样。这些试样具有在REBa2Cu3O7-x相中分散有约1μm的RE2BaCuO5相和50~500μm的银的组织。将上述3个试样分别进行加工，对2个试样以嵌套结构的方式进行配置。在此，制作嵌套结构的间隙为0.1mm的试样A、嵌套结构的间隙为0.5mm的试样B和作为比较例的不具有嵌套结构的间隙的一体型试样C。
试样A中，具有图6所示的形状，外径为60mm的五重环14的各氧化物块材体（超导体）的宽度尺寸W为4.9mm，氧化物块材体间的间隙的宽度尺寸d为0.1mm。各环（各环部）的高度为20.0mm。此外，试样B具有与图6所示的外径为60mm的五重环14相同的形状。该试样B中，各氧化物块材体（超导体）的宽度尺寸W为4.5mm，氧化物块材体间的间隙的宽度尺寸d为0.5mm。试样A和试样B的5个环状的氧化物块材体（超导体）在分别进行氧退火处理后，以嵌套结构的方式配置，收纳到外径为64.0mm、内径为60.1mm的不锈钢环内并用环氧树脂固定。
此外，对于试样C，仅加工为外径为60.0mm、高度为20.0mm的圆盘状，然后进行与上述同样的氧退火处理，配置到外径为64.0mm、内径为60.1mm的不锈钢环内并用环氧树脂固定。对上述试样A~C，首先，比较静磁场磁化时的捕获磁场。关于磁场中的冷却，在室温下将上述试样A~C配置在3.5T的磁场中，用液氮冷却至77K后，以0.5T/分钟的退磁速率使外部磁场降低至零。
使用了本实施例的试样A的氧化物超导块材磁体中，得到如图8B所示具有1.8T的峰值磁场的同心圆状的均匀的磁场分布，可以确认得到对称性极为提高了的磁场分布。另一方面，使用了作为比较例的试样C的氧化物超导块材磁体是未形成由嵌套结构产生的间隙的一体型磁体，因此如图8A所示，由于没有间隙因此峰值磁场增大。但是，由于近似方形的四次对称的变形而无法得到对称且均匀的磁场。在以试样B作为氧化物超导块材磁体时，得到与图8B所示的磁场分布同样的同心圆状的均匀的分布。但是，由嵌套结构产生的间隙较大，为0.5mm，因此峰值磁场为1.5T。
接着，对这些试样进行脉冲磁化。对在零磁场中浸渍于液氮中的试样，以5ms的脉冲宽度施加外加磁场为5T的脉冲磁场，然后施加4T的脉冲磁场。此外，试样的c轴的方向为圆盘面的法线方向，与c轴平行地施加磁场。
图8C中示出施加4T的脉冲后的试样C的脉冲磁化结果。得到具有0.45T的峰值磁场、且在a轴方向上具有谷的对称性低的不均匀的磁场分布。与此相对，本实施例的试样A中，如图8D所示，得到具有1.6T的峰值磁场的同心圆状的均匀的磁场分布，可以确认即使在脉冲磁化中也能够得到对称性极为良好的磁场分布。此外，测定重复100次同样的脉冲磁化后的磁通分布，对峰值磁场进行比较的结果是，试样A的峰值磁场为重复前的97%，几乎没有降低。接着，对试样B也进行同样的脉冲磁化。得到1.3T的峰值磁场，由于间隙增加，因此与试样A相比磁场的强度降低。此外，虽然未作图示，在脉冲磁化中，与图8D相比，磁场分布呈变形的形状。认为这是由于间隙较大，因此在脉冲磁化中磁场急剧地变化而使各环从同心圆的配置位置偏移。此外，测定重复100次同样的脉冲磁化后的磁通分布，对峰值磁场进行比较的结果是，试样B的峰值磁场为重复前的72%，特性降低。认为这是由于试样B的间隙比试样A的间隙大，因此由重复脉冲所致的应力变形导致特性降低。
由以上的结果可知，如果超导氧化物块材体以嵌套结构的方式配置、并且在各氧化物块材体间具有特定宽度的间隙，则在进行静磁场磁化时，氧化物超导块材磁体构件作为超导块材磁体产生同心圆状的对称性和均匀性优良的磁场。而且，这种氧化物超导块材磁体构件即使在进行脉冲磁化时，也能产生磁化特性极为优良、对称且均匀的磁场。
（实施例2）
接着，仅改变间隙的宽度尺寸d，利用与实施例1同样的制造方法制作试样2-1~2-7，对所得的试样进行与实施例1同样的试验，结果示于以下的表1中。作为间隙的宽度尺寸d较小的示例，将间隙的宽度尺寸d设定为0.05mm（试样2-1）、0.1mm（试样A）、0.15mm（试样2-2）、0.20mm（试样2-3）、0.30mm（试样2-4）和0.45mm（试样2-5）。此外，作为间隙的宽度尺寸d较大的示例，将间隙的宽度尺寸d设定为0.5mm（试样B）、1.0mm（试样2-6）和1.2mm（试样2-7）。需要说明的是，表1中以试样编号1-1（试样A）和1-2（试样B）表示实施例1的试样A和试样B。
表1
Figure BDA00001726824700221
如表1所示，试样2-1~试样2-5中得到良好的结果。由上述结果可知，如果间隙的宽度尺寸d超过0.49mm，则在反复进行脉冲磁化时，超导氧化物块材体的环容易因磁场的急剧变化所伴随的应力而断裂，难以稳定地作为块材磁体使用。需要说明的是，还加工制作了间隙的宽度尺寸d为0.008mm的环，但难以将各环进行组装，并且无法在间隙中插入树脂。
（实施例3）
接着，将比较薄的超导体如图3A所示地进行层叠，通过与实施例1基本同样的制造方法制作同心圆状的氧化物超导块材磁体构件，制造条件和试验结果示于以下的表2中。需要说明的是，上述超导体的轴方向（旋转对称轴方向）的层间使用与直径方向、即环间使用的材料相同的材料进行固定。另外，对试样B的层叠结构的试样1-2、间隙的宽度尺寸d超过0.49mm的试样3-2、试样3-4、试样3-6、试样3-7、试样3-9也进行同样的试验。此外，试样3-3、试样3-4、试样3-5、试样3-6、试样3-8、试样3-9、试样3-11、试样3-12中，最内侧的超导体使用圆板状的材料而不是环状的材料。
表2-1
Figure BDA00001726824700231
表2-2
Figure BDA00001726824700241
表2-3
Figure BDA00001726824700242
如表2所示，试样A的层叠结构的试样1-1、试样3-1、试样3-3、试样3-5、试样3-8、试样3-10、试样3-11、试样3-12中得到良好的结果。由上述结果也可以看出，如果间隙的宽度尺寸d超过0.49mm，则在反复进行脉冲磁化时，超导材料（氧化物块材体）的环容易因脉冲磁场的应力而急剧地断裂。即，如果间隙的宽度尺寸d为0.49mm以下，则即使反复进行脉冲磁化，也能够稳定地得到对称且均匀的磁场。这表明，超导体间的间隙的大小对于不锈钢环的压缩应力对抗因超导材料与存在于超导材料间的间隙内的环氧树脂、润滑脂或焊料的热膨胀率的差异和磁化而产生的周向应力的效果是很重要的。
（实施例4）
将纯度为99.9%以上的各试剂Gd2O3、BaO2、CuO以Gd:Ba:Cu的各金属元素的摩尔比为5:7:10（即，最终组织的123相:211相的摩尔比为3:1）的方式混合，制作混合粉。进而，向该混合粉中添加1.5质量%的BaCeO3、12质量%的Ag2O，制作混合粉。将各混合粉先在880℃下煅烧8小时。将煅烧粉填充到内径为82mm的圆筒状模具中，成型为厚度约为33mm的圆盘状。此外，使用Sm2O3和Yb2O3作为RE2O3，利用与上述成型体同样的方法，制作厚度为4mm的Sm系圆盘状成型体和Yb系圆盘状成型体。进而，通过等静压以约100MPa对各成型体进行压缩加工。
将这些成型体从下方开始按照Sm系成型体、Yb系成型体、Gd系成型体（前体）的顺序层叠在氧化铝制的支撑材料上，并配置到炉内。将这些前体在大气中用15小时升温至700℃，用40小时升温至1040℃，再用1小时升温至1170℃，保持30分钟后，用1小时降温至1030℃，并保持1小时。在此期间，使用预先制作的Sm系的籽晶，将籽晶载置于半熔融状态的前体上。以籽晶的c轴与圆盘状的前体的法线一致的方式将籽晶的解理面载置于前体上。然后，在大气中花费280小时冷却至1000~985℃，进行晶体的生长。进而，花费约35小时冷却至室温，得到外径约为63mm、厚度约为28mm的Gd系氧化物超导材料。此外，通过同样的方法再制作2个同样的Gd系氧化物超导材料，得到总计3个（后述的试样D、试样E和试样F）试样。这些试样D~F具有在GdBa2Cu3O7-x相中分散有约1μm的Gd2BaCuO5相和50~500μm的银的组织。
接着，从试样D上切下外径为59.9mm、内径为46.0mm、高度为20.0mm的环和外径为31.9mm、内径为18.0mm、高度为20.0mm的环。此外，从试样E上切下外径为45.9mm、内径为32.0mm、高度为20.0mm的环和外径为17.9mm、高度为20.0mm的圆柱。分别进行氧退火处理后，将各环以嵌套结构的方式配置在图7所示的外径为64.0mm、内径为60.1mm的不锈钢环内，并用环氧树脂将不锈钢环和各环进行固定。此时，以从试样D切下的氧化物超导体与从试样E切下的氧化物超导体的a轴或b轴的方向分别交替错开45°的方式配置各氧化物超导体，制作氧化物超导块材磁体构件（试样4-1）。
此外，将试样F加工成并非环的、作为比较例的外径为60.0mm、高度为20.0mm的圆盘加工后，进行同样的氧退火处理，将加工后的试样F配置在外径为64.0mm、内径为60.1mm的不锈钢环内，使用环氧树脂将不锈钢环与试样F之间的间隙进行固定（试样4-2）。
利用磁场中冷却磁化法（静磁场磁化法）和脉冲磁化法对这些试样进行磁化。关于磁场中冷却，在室温下将试样配置在3.5T的磁场中，然后在零磁场中浸渍到液氮中进行冷却，进而以0.5T/分钟的退磁速率使外部磁场降低至零。此外，在脉冲磁化中，对浸渍于液氮中的试样，以约5ms的脉冲宽度施加最大外加磁场为5.0T的脉冲磁场。此外，试样的c轴的方向为圆盘面的法线方向，与c轴平行地施加磁场。
如果利用磁场冷却磁化法使比较例的试样4-2成为超导块材磁体，则得到与图8A所示的分布类似的伴有四次对称的变形的磁场分布，峰值磁场为2.1T。与此相对，如果使试样4-1成为超导块材磁体，则得到四次对称的变形较少的磁场分布，峰值磁场为2.0T。由此可见，在静磁场磁化法中，施加有嵌套结构的间隙的氧化物超导块材磁体构件与不具有嵌套结构的氧化物超导块材磁体构件相比，也得到更对称且更均匀的磁场分布。
脉冲磁化法的结果示于图9A和图9B中。如果使比较例的试样4-2成为超导块材磁体，则如图9A所示磁场分布从同心圆状发生严重变形，峰值磁场也停留于0.40T的极低值。与此相对，如果使本实施例的试样4-1成为超导块材磁体，则如图9B所示仅残留轻微的四次对称的变形，得到近似同心圆状的磁通密度分布，并且，峰值磁通密度为1.8T。由这些比较可知，如果使环以嵌套结构的方式配置的具有间隙的氧化物超导块材磁体构件在利用脉冲磁化法进行磁化而形成氧化物超导块材磁体，则磁化特性极为优良。
（实施例5）
利用与实施例4所示的制造方法相同的制造方法，制作3个外径约为63mm、厚度约为28mm的Gd系块材超导材料（试样G、试样H和试样I）。
接着，从试样G上切下外周的边长约为30mm、内周的边长约为20mm、高度为20mm的六边形的环状的氧化物块材体（六边形环）和边长约为10mm、高度为20mm的六棱柱。此外，从试样H上切下外周的边长约为20mm、内周的边长约为10mm、高度为20mm的六边形的环状的氧化物块材体。在此，试样G和试样H的六边形环分别以将试样G与试样H组合时晶轴方向（a轴或b轴的方向）相互错开45°的方式切下。对切下的各氧化物块材体分别进行氧退火处理，然后以嵌套结构的方式配置在外径为64.0mm、内径为60.1mm的不锈钢环内。此时，将各超导体间的间隙调节为0.1mm以下。进而，使用环氧树脂将间隙固定。此时，以从试样G切下的氧化物超导体与从试样H切下的氧化物超导体的a轴或b轴的方向分别交替错开45°的方式配置各氧化物超导体，制作氧化物超导块材磁体构件（试样5-1）。
此外，将作为比较例的试样I以不具有嵌套结构的一体型的方式加工成边长约为30mm、高度为20mm的六棱柱，然后进行同样的氧退火处理，配置在外径为64.0mm、内径为60.1mm的不锈钢环内，使用环氧树脂将不锈钢环与氧化物超导体之间的间隙进行固定（试样5-2）。
利用磁场中冷却磁化法（静磁场磁化法）和脉冲磁化法对这些试样进行磁化。关于磁场中冷却，在室温下将试样配置在3.5T的磁场中，然后浸渍到液氮中进行冷却，进而以0.5T/分钟的退磁速率使外部磁场降低至零。此外，在脉冲磁化中，对浸渍于液氮中的试样，以约5ms的脉冲宽度施加最大外加磁场为5.0T的脉冲磁场。此外，试样的c轴的方向为六边形的面的法线方向，与c轴平行地施加磁场。
如果利用静磁场磁化法使本实施例的试样5-1成为超导块材磁体，则得到具有1.75T的峰值磁场的六边形的轴对称性较好的磁场分布。与此相对，如果使比较例的试样5-2成为超导块材磁体，则得到虽然峰值磁场稍升高至1.8T、但中心部伴有四次对称的变形的磁通密度分布（磁场分布）。即使在静磁场磁化法中，施加有嵌套结构的间隙的氧化物超导块材磁体构件与不具有嵌套结构的氧化物超导块材磁体构件相比，也得到更对称且更均匀的磁场分布。
如果利用脉冲磁化法使试样5-1成为超导块材磁体，则得到具有1.65T的峰值磁场和近似六边形的对称性的磁场分布。与此相对，如果使试样5-2成为超导块材磁体，则得到具有0.75T的低峰值、中心部的磁场低、且在自a轴方向倾斜45°的方向上具有4个峰的六次对称性差的磁场分布。由这些比较可知，使六边形环以嵌套结构的方式配置的具有间隙的氧化物超导块材磁体构件如果利用脉冲磁化法进行磁化而形成氧化物超导块材磁体，则磁化特性极为优良。
（实施例6）
利用实施例1所示的制造方法制作Gd-Dy系氧化物超导材料，利用实施例4所示的制造方法制作Gd系氧化物超导材料。进而，将两个氧化物超导材料加工成与试样A相同的形状，制作图6所示的环。制成的试样6-1是从外侧的环朝向内侧的环以Gd-Dy系、Gd系、Gd-Dy系、Gd系、Gd-Dy系的顺序交替地改变氧化物块材体的材料并与实施例1同样地进行组合的氧化物超导块材磁体构件。试样6-2是从外侧的环朝向内侧的环以Gd系、Gd-Dy系、Gd系、Gd-Dy系、Gd系、Gd-Dy系（芯）的顺序交替地改变氧化物块材体的材料并与实施例1同样地进行组合的具有芯（芯部）的氧化物超导块材磁体构件。
如果利用静磁场磁化法对试样6-1和试样6-2都进行磁化使其成为超导块材磁体，则得到峰值磁场分别为1.73T和1.74T、轴对称性良好的磁场分布。此外，即使利用脉冲磁化法进行磁化使试样6-1和试样6-2成为超导块材磁体时，也得到峰值磁场分别为1.63T和1.64T、轴对称性良好的磁场分布。
（实施例7）
将纯度为99.9%以上的各试剂RE2O3（RE为Gd）、BaO2、CuO以Gd:Ba:Cu的各金属元素的摩尔比为10:14:20（即，最终组织的123相:211相的摩尔比为3:1）的方式混合，制作混合粉。进而，向该混合粉中添加0.5质量%的Pt、10质量%的Ag2O，制作混合粉。将各混合粉先在890℃下煅烧8小时。将煅烧粉填充到内径为82mm的圆筒状模具中，成型为厚度约为33mm的圆盘状。此外，使用Sm2O3和Yb2O3作为RE2O3，利用与上述成型体同样的方法，制作厚度为4mm的Sm系圆盘状成型体和Yb系圆盘状成型体。进而，通过等静压以约100MPa对各成型体进行压缩加工。
将这些成型体从下方开始按照Sm系成型体、Yb系成型体、Gd系成型体（前体）的顺序层叠在氧化铝制的支撑材料上，并配置到炉内。将这些前体在大气中用15小时升温至700℃，用160小时升温至1040℃，再用1小时升温至1170℃，保持30分钟后，用1小时降温至1030℃，并保持1小时。在此期间，使用预先制作的Sm系的籽晶，将籽晶载置于半熔融状态的前体上。以籽晶的c轴与圆盘状的前体的法线一致的方式将籽晶的解理面载置于前体上。然后，在大气中花费280小时冷却至1000~985℃，进行晶体的生长。进而，花费约35小时冷却至室温，得到外径约为63mm、厚度约为28mm的Gd系氧化物超导材料。此外，通过同样的方法再制作2个同样的Gd系氧化物超导材料，得到总计3个（用作后述的试样J、试样K和试样L）试样。这些试样具有在REBa2Cu3O7-x相中分散有约1μm的RE2BaCuO5相和50~500μm的银的组织。
接着，将试样J以1.8mm的厚度切片，制作总计11片晶片状的超导体。所得晶片的c轴相对于切割面的法线均为±10°以内。然后，利用喷砂加工将晶片状的试样J加工成图10所示的外径为60mm的具有接缝的五重环11的形状。图10所示的氧化物超导体（氧化物块材体）的宽度尺寸W为4.6mm，间隙13的宽度尺寸d为0.5mm，接缝12的宽度尺寸f为0.3mm。对11片各个五重环进行氧退火处理后，将其层叠配置在外径为64.0mm、内径为60.1mm的不锈钢环内，使用环氧树脂将层叠的各层间和不锈钢环进行固定。在该层叠工序中，以a轴在层叠面内相互错开10°的方式将各层层叠。此外，在中心部分配置外径为10.5mm的GFRP（玻璃纤维强化塑料）制的环，制作氧化物超导块材磁体构件。此时，层叠操作所需的时间为25分钟。
此外，作为比较例，将试样K加工成外径为60.0mm、内径为10.5mm、高度为20.0mm的圆盘状。即，加工后的试样K是未进行上述切片加工、也未进行加工成环的形状的加工的一体型氧化物块材体。加工后，进行与上述同样的氧退火处理，将试样K配置在外径为64.0mm、内径为60.1mm的不锈钢环内，使用环氧树脂将其与不锈钢环固定，由此制作氧化物超导块材磁体构件。对上述试样J和试样K，首先，对利用静磁场磁化法进行磁化时的捕获磁场进行比较。关于磁场中冷却，在室温下将试样配置在3.5T的磁场中，利用液氮冷却至77K后，以0.5T/分钟的退磁速率使外部磁场降低至零。
使用了本实施例的试样J的氧化物超导块材磁体，得到如图11B所示具有1.9T的峰值磁场的同心圆状的均匀的磁场分布，可以确认得到对称性极为提高的磁场分布。另一方面，使用了作为比较例的试样K的氧化物超导块材磁体是未形成由嵌套结构产生的间隙的一体型磁体，因此如图11A所示由于没有间隙因此峰值磁场增大，得到2.1T的峰值磁场。但是，由于近似方形的四次对称的变形而无法得到对称且均匀的磁场。
接着，利用脉冲磁化法对这些试样进行磁化。对在零磁场中浸渍于液氮中的试样，以5ms的脉冲宽度施加外加磁场为4T的脉冲磁场，然后施加5T的脉冲磁场。此外，试样的c轴的方向为圆盘面的法线方向，与c轴平行地施加磁场。
图11C中示出施加5T的脉冲后的试样K的脉冲磁化结果。得到具有0.45T的峰值磁场、且在a轴方向上具有谷的对称性低的不均匀的磁场分布。与此相对，本实施例的试样J中，如图11D所示得到具有1.7T的峰值磁场的同心圆状的均匀的磁场分布，可以确认即使脉冲磁化法也能够得到对称性极为良好的磁场分布。此外，对于试样A，考察重复100次同样的脉冲磁化时，对进行100次脉冲磁化后的峰值磁场相对于第1次脉冲磁化时的峰值磁场的比例进行调查，结果该比例为99%，磁气性能几乎没有降低。
接着，与试样J同样，将试样L以1.8mm的厚度切片，制作总计11片晶片状的超导体。所得晶片的c轴相对于切割面的法线均为±10°以内。然后，利用喷砂加工加工成图6所示的外径为60mm的没有接缝的五重环的形状。需要说明的是，超导体的宽度尺寸W为4.6mm，间隙的宽度尺寸d为0.5mm。与试样J同样，使用该试样L制作氧化物超导块材磁体构件。此时，还需要将各环进行组装的时间，因此组装和层叠操作所需的时间为70分钟。
对于制成氧化物超导块材磁体构件的试样L，也进行与试样J和试样K同样的磁化试验，在利用静磁场磁化法进行磁化时，得到具有1.8T的峰值磁场、峰从中心稍稍偏离的磁场分布。认为这是由于层叠操作时的树脂填埋而使环的中心发生偏移。此外，在利用脉冲磁化法进行磁化时，得到具有1.6T的较低峰值磁场、与静磁场磁化时同样地峰从中心稍稍偏离的磁场分布。此外，就100次重复脉冲引起的峰值磁场的变化而言，上述比例为92%，峰位置从中心偏离，磁场分布不均匀，因此产生应力集中，氧化物超导块材体发生劣化。
此外，对一片使用试样J制作的层叠前的晶片（厚度：1.8mm、宽度尺寸W：4.6mm、间隙的宽度尺寸d：0.5mm、接缝的宽度尺寸f：0.3mm的五重环，中心部为空洞）和一片使用试样L制作的层叠前的晶片（厚度：1.8mm、宽度尺寸W：4.6mm、间隙的宽度尺寸d：0.5mm、无接缝的五重环，使用环氧树脂将各环间的间隙固定，中心部为空洞），分别与上述同样地利用静磁场磁化法或脉冲磁化法进行磁化。
在静磁场磁化时，试样J的晶片得到具有0.6T的峰值磁场的同心圆状的均匀的磁场分布。另一方面，试样L的晶片得到具有0.5T的峰值磁场的偏离同心圆状的磁场分布。与上述同样，认为这是由于层叠操作时的树脂填埋而使环的中心发生偏移。此外，在利用脉冲磁化法进行磁化时，试样J的晶片得到具有0.5T的峰值磁场的同心圆状的均匀的磁场分布。此外，就100次重复脉冲引起的峰值磁场的变化而言，上述比例为99%以上，峰值磁场几乎没有变化。另一方面，试样L的晶片得到具有0.4T的峰值磁场的偏离同心圆状的磁场分布。此外，就100次重复脉冲引起的峰值磁场的变化而言，上述比例为93%，峰位置从中心偏离，磁场分布不均匀，因此产生应力集中，氧化物超导块材体发生劣化。
由以上的结果可知，使具有接缝的五重环以嵌套结构的方式配置的氧化物超导块材磁体构件在进行静磁场磁化时，作为超导块材磁体产生同心圆状的对称性和均匀性优良的磁场。而且，这种氧化物超导块材磁体构件即使在进行脉冲磁化时，磁化特性也极为优良，作为超导块材磁体产生对称且均匀的磁场。此外，这种氧化物超导块材磁体构件的制造操作性也优良。
（实施例8）
基于实施例7的氧化物超导块材磁体构件及其制造方法，对于同心圆状的氧化物超导块材体，改变圆的每一周的接缝数、与轴垂直（旋转对称轴）的方向的宽度尺寸、轴方向的厚度、轴方向的层叠片数、树脂、润滑脂和焊料的有无、c轴相对于旋转对称轴的偏移、a轴的相互错开等条件来制作各氧化物超导块材磁体构件。将这样的各氧化物超导块材磁体构件的层叠操作时间、与静磁场磁化时的峰值及磁场分布的均匀性和对称性有关的评价、与脉冲磁化时的峰值及磁场分布的均匀性和对称性有关的评价、进行100次脉冲磁化后的峰值相对于第一次脉冲磁化时的峰值（峰值磁场）的比例示于以下的表3中。需要说明的是，表3中以试样编号7-1（试样J）、7-2（试样K）、7-3（试样L）表示实施例7的试样J~L。
表3-1
Figure BDA00001726824700331
表3-2
表3-3
Figure BDA00001726824700351
由表3的结果可知，使用了以嵌套结构的方式配置的具有接缝的氧化物块材体的氧化物超导块材磁体构件在进行脉冲磁化时，作为氧化物超导块材磁体是优良的。
（实施例9）
将纯度为99.9%以上的各试剂Gd2O3、Dy2O3、BaO2、CuO以Gd:Dy:Ba:Cu的各金属元素的摩尔比为9:1:14:20（即，最终组织的123相:211相的摩尔比为3:1）的方式混合，制作混合粉。进而，向该混合粉中添加1.5质量%的BaCeO3、12质量%的Ag2O，制作混合粉。将该混合粉先在880℃下煅烧8小时。将煅烧粉填充到内径为110mm的圆筒状模具中，成型为厚度约为35mm的圆盘状。此外，使用Sm2O3和Yb2O3作为RE2O3，利用与上述成型体同样的方法，制作厚度为4mm的Sm系圆盘状成型体和Yb系圆盘状成型体。进而，通过等静压以约100MPa对各成型体进行压缩加工。
将这些成型体从下方开始按照Sm系成型体、Yb系成型体、Gd-Dy系成型体（前体）的顺序层叠在氧化铝制的支撑材料上，并配置到炉内。将这些前体在大气中用15小时升温至700℃，用40小时升温至1040℃，再用1小时升温至1170℃，保持30分钟后，用1小时降温至1030℃，并保持1小时。在此期间，使用预先制作的Sm系的籽晶，将籽晶载置于半熔融状态的前体上。以籽晶的c轴与圆盘状的前体的法线一致的方式将籽晶的解理面载置于前体上。然后，在大气中花费290时间冷却至1000~980℃，进行晶体的生长。进而，花费约35小时冷却至室温，得到外径约为85mm、厚度约为29mm的Gd-Dy系氧化物超导材料。此外，通过同样的方法再制作2个同样的Gd-Dy系氧化物超导材料，得到总计3个（用作后述的试样M、试样N和试样O）试样。这些试样具有在（Gd-Dy）Ba2Cu3O7-x相中分散有约1μm的（Gd-Dy）2BaCuO5相和50~500μm的银的组织。
将试样M以2.0mm的厚度切片，制作总计9片晶片状的氧化物超导体。然后，利用喷砂加工将晶片状的试样M加工成图12所示的长度方向的长度为80mm、宽度方向的长度为35mm的具有接缝16的跑道形的氧化物超导块材体14。图12中，超导体的各跑道的宽度尺寸为4.5mm，间隙15的宽度尺寸d为0.5mm，接缝16的宽度尺寸f为0.3mm。此时，使晶片以晶片面的法线为轴每隔10°进行旋转，将其切割成跑道形。即，通过使a轴相对于跑道的长度方向以10°的间隔进行旋转来制作氧化物超导块材体14。接着，对9片跑道形的氧化物超导体（氧化物块材体）进行氧退火处理，然后配置在长度方向的长度为84mm、宽度方向的长度为39mm、壁厚为1.9mm的不锈钢环内，用环氧树脂进行固定。此时的操作时间约为30分钟。
此外，作为比较例，以图12的外周的形状、即长度方向的长度为80mm、宽度方向的长度为35mm的跑道形，从试样N的晶片上切下厚度为19.0mm的没有间隙的一体型氧化物超导块材体。接着，进行与上述同样的氧退火处理，将该氧化物超导块材体配置在具有与上述同样的形状的不锈钢环内，用环氧树脂进行固定。
此外，作为比较例，将试样O以2.0mm的厚度切片，制作总计9片晶片状的氧化物超导体。然后，利用喷砂加工将晶片状的试样O加工成长度方向的长度为80mm、宽度方向的长度为35mm的没有接缝的跑道形的环和芯，制作氧化物块材体。此时，在不改变切割的相对位置的情况下进行加工，以使跑道形的长度方向与超导晶片（试样O）的a轴方向一致。接着，对各跑道形的氧化物超导体（氧化物块材体）进行与上述同样的氧退火处理，然后配置在具有与上述同样的形状的不锈钢环内，用环氧树脂进行固定。各环和芯的组装和树脂填埋操作中，所需时间约为90分钟，与使用具有接缝的超导材料时相比需要约3倍的时间，各超导材料的位置偏离预定的对称位置。
利用磁场中冷却磁化法（静磁场磁化法）和脉冲磁化对这些试样进行磁化。在磁场中冷却磁化法中，在室温下将试样配置在3.5T的磁场中，然后在零磁场中浸渍到液氮中进行冷却，进而以0.5T/分钟的退磁速率使外部磁场降低至零。此外，在脉冲磁化法中，对浸渍于液氮中的试样，以约5ms的脉冲宽度施加最大外加磁场为4.0T的脉冲磁场。此外，试样的c轴的方向为跑道状平面的法线方向，与c轴平行地施加磁场。
如果利用静磁场磁化法使本实施例的试样M成为氧化物超导块材磁体，则得到具有1.1T的峰值磁场的跑道型的对称性较好的磁场分布。与此相对，如果使比较例的试样N成为氧化物超导块材磁体，则得到虽然峰值磁场稍升高至1.2T、但中心部伴有变形的磁通密度分布。此外，如果使试样O成为氧化物超导块材磁体，则峰值磁场为1.0T，磁场分布的对称性比具有接缝的试样M差，但比试样N略好。
如果利用脉冲磁化法使本实施例的试样M成为氧化物超导块材磁体，则得到具有0.95T的峰值磁场的跑道型的对称性较好的磁场分布。与此相对，如果使比较例的试样N成为氧化物超导块材磁体，则得到具有0.55T的低峰值磁场、显示5个峰的极不均匀的磁通密度分布。此外，如果使试样O成为氧化物超导块材磁体，则峰值磁场为0.8，磁场分布的对称性比具有接缝的试样M差，但比试样N良好。
由这些比较可知，使跑道形的环和芯的氧化物超导块材体以嵌套结构的方式配置、并且各环和芯由接缝连接的氧化物超导块材磁体构件如果利用脉冲磁化法进行磁化而制成氧化物超导块材磁体，则磁化特性极为优良。
（实施例10）
利用与实施例7同样的制造方法制作试样P和试样Q。将试样P和试样Q以1.5mm的厚度切片，制作各13片、总计26片的晶片状的氧化物超导体。所得晶片的c轴相对于切割面的法线均为±10°以内。然后，使用图2B所示的外周的边长约为30mm的六边形的环的层级数为5、宽度尺寸W为4.5mm、间隙的宽度尺寸为0.5mm的具有嵌套形状的掩膜图案，利用喷砂对13片试样Q的晶片进行加工，制作氧化物超导块材体。接着，使用除了每一周有2处接缝以外与上述同样形状的掩膜图案，利用喷砂将13片试样P的晶片加工成具有接缝的外径为60mm的六边形的五重环的形状，制作氧化物超导块材体。需要说明的是，接缝的宽度尺寸为0.2mm。
接着，对由试样P和试样Q加工成的氧化物超导块材体进行氧退火处理，然后以嵌套结构的方式配置，将嵌套结构的各13片晶片（层）层叠配置在外径64.0mm、内径为60.1mm的六边形不锈钢环内，使用环氧树脂进行固定。此时，在该层叠工序中，以a轴在层叠面内相互错开8°的方式将各层进行层叠。此外，此时，就组装和层叠操作所需的时间而言，试样P为25分钟，试样Q为80分钟。
接着，对由试样P和试样Q加工成的氧化物超导块材磁体构件，进行与实施例7同样的静磁场磁化和脉冲磁化。此外，关于脉冲磁化，还进一步测定了重复100次脉冲磁化后的捕获磁通分布。其结果是，由本实施例的试样P加工成的氧化物超导块材磁体构件在静磁场磁化中得到具有1.8T的峰值磁场、对称性和均匀性优良的磁场分布。此外，即使利用脉冲磁化法进行磁化时，也得到具有1.6T的峰值磁场、对称性和均匀性优良的磁场分布。此外，100次脉冲磁化后的捕获磁通分布与初次脉冲磁化后的捕获磁通分布相比也几乎没有变化，峰值磁场维持初次的98%。
与此相对，由试样Q加工成的氧化物超导块材磁体构件在静磁场磁化中得到具有1.5T的峰值磁场、峰值磁场的位置偏离中心的磁场分布。此外，即使利用脉冲磁化法进行磁化时，也得到具有1.3T的峰值磁场、峰值磁场的位置偏离中心的磁场分布。此外，100次脉冲磁化后的峰值磁场为初次脉冲磁化后的峰值磁场的93%，有较大的减小。
由这些比较可知，在使具有六边形等多边形形状的环以嵌套结构的方式配置的构成中，各环间具有接缝的氧化物超导块材磁体构件即使利用静磁场磁化法进行磁化，也能够作为氧化物超导块材磁体产生六边形的对称性和均匀性优良的磁场。此外，可知这种氧化物超导块材磁体构件即使利用脉冲磁化法进行磁化，作为氧化物超导块材磁体的磁化特性也极为优良。此外，可知这种氧化物超导块材磁体构件在组装和层叠时的制造操作性也优良。
产业上的可利用性
本发明使用在REBa2Cu3O7-x相中分散有RE2BaCuO5相的氧化物块材体，提供即使利用脉冲磁化法反复进行磁化、也能够作为超导块材磁体产生强而对称且均匀的磁场的氧化物超导块材磁体构件。
符号说明
1~3 RE-Ba-Cu-O系氧化物块材体（环状的块材部、环部）
4 RE-Ba-Cu-O系氧化物块材体（柱状的块材部、芯部）
5 缓冲材料（夹设部）
8 间隙
9、12 接缝（夹设部）
10、13 间隙
11、14 RE-Ba-Cu-O系氧化物块材体（五重环）
21 不锈钢环（金属环）

Claims (16)

1.一种氧化物超导块材磁体构件，其特征在于，具备：
多个块材部，其具有外周尺寸彼此不同的外周，并且以这些外周中所述外周尺寸相对较大的外周包围较小的外周的方式配置；和
夹设部，其配置在相互邻接的一对所述块材部之间，
在相互邻接的所述各块材部之间形成有间隙，
所述各块材部为在REBa2Cu3O7-x相中分散有RE2BaCuO5相的氧化物块材体，
所述各块材部中，所述外周尺寸最小的块材部为柱状或环状，所述外周尺寸最小的块材部以外的块材部为环状，
所述夹设部为树脂、润滑脂或焊料。
2.如权利要求1所述的氧化物超导块材磁体构件，其特征在于，相互邻接的一对所述块材部间的所述间隙的宽度尺寸为0.01mm以上且0.49mm以下。
3.如权利要求2所述的氧化物超导块材磁体构件，其特征在于，相互邻接的一对所述块材部的所述REBa2Cu3O7-x相的a轴的方向彼此不同。
4.如权利要求2所述的氧化物超导块材磁体构件，其特征在于，所述各块材部中的环状的块材部的与旋转对称轴垂直的方向的宽度的最大尺寸超过1.0mm且为20.0mm以下。
5.如权利要求2所述的氧化物超导块材磁体构件，其特征在于，所述各块材部中的环状的块材部的内周形状和外周形状为多边形、圆形或跑道状。
6.如权利要求2所述的氧化物超导块材磁体构件，其特征在于，所述各块材部以在旋转对称轴方向上形成多个层的方式层叠。
7.如权利要6所述的氧化物超导块材磁体构件，其特征在于，所述各层中的所述REBa2Cu3O7-x相的c轴相对于各自的所述旋转对称轴在±30°的范围内。
8.如权利要求6所述的氧化物超导块材磁体构件，其特征在于，所述各层中相互邻接的层中的所述REBa2Cu3O7-x相的a轴的方向彼此不同。
9.一种氧化物超导块材磁体构件，其特征在于，具备：
多个块材部，其具有外周尺寸彼此不同的外周，并且以这些外周中所述外周尺寸相对较大的外周包围较小的外周的方式配置；和
夹设部，其配置在相互邻接的一对所述块材部之间，
在相互邻接的所述各块材部之间形成有间隙，
所述各块材部为在REBa2Cu3O7-x相中分散有RE2BaCuO5相的氧化物块材体，
所述各块材部中，所述外周尺寸最小的块材部为柱状或环状，所述外周尺寸最小的块材部以外的块材部为环状，
所述夹设部为所述氧化物块材体，是连接相互邻接的一对所述块材部间的接缝，
所述间隙的至少一部分中还具备树脂、润滑脂或焊料。
10.如权利要求9所述的氧化物超导块材磁体构件，其特征在于，沿着相互邻接的一对所述块材部中位于内侧的块材部的外周的所述接缝的宽度尺寸为0.1mm以上且为所述外周的外周尺寸的25%以下。
11.如权利要求9所述的氧化物超导块材磁体构件，其特征在于，所述各块材部的旋转对称轴方向的厚度尺寸为1.0mm以上且5.0mm以下。
12.如权利要求9所述的氧化物超导块材磁体构件，其特征在于，所述各块材部中的环状的块材部的与旋转对称轴垂直的方向的宽度的最大尺寸超过1.0mm且为20.0mm以下。
13.如权利要求9所述的氧化物超导块材磁体构件，其特征在于，所述各块材部中的环状的块材部的内周形状和外周形状为多边形、圆形或跑道状。
14.如权利要求9所述的氧化物超导块材磁体构件，其特征在于，所述各块材部以在旋转对称轴方向上形成多个层的方式层叠。
15.如权利要求14所述的氧化物超导块材磁体构件，其特征在于，所述各层中的所述REBa2Cu3O7-x相的c轴相对于各自的所述旋转对称轴在±30°的范围内。
16.如权利要求14所述的氧化物超导块材磁体构件，其特征在于，所述各层中相互邻接的层中的所述REBa2Cu3O7-x相的a轴的方向彼此不同。
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