JP2001044031A - 超電導着磁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 強力な磁場による着磁や大型の被着磁体の着
磁が容易に実現可能で，信頼性及び安全性に優れ，高い
生産性を有し，更に低コストに運転可能な超電導着磁装
置を提供すること。 【解決手段】 断熱真空容器１１に格納され，冷却部１
４により超電導状態に冷却されると共に外部磁場により
着磁された超電導バルク体１２を有する磁場供給部１０
と，被着磁体２１〜２３の着磁を行なう着磁部１８とよ
りなり，上記着磁部１８は上記磁場供給部１０により形
成される磁場空間にある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は，永久磁石材料等の被着磁体を着
磁して磁化する工程に用いる着磁装置に関する。

【０００２】

【従来技術】従来，各種被着磁体を着磁する方法とし
て，電磁石で形成した静磁場による着磁が挙げられる。
しかし，銅コイル等を用いた電磁石で発生できる磁場は
現実的には２テスラが限界である。電磁石では鉄のヨー
クを用いて磁気回路を構成するが，鉄の飽和磁化が２テ
スラであり，これ以上の磁場ではヨークの効果がなくな
るからである。最も多く市販されているフェライト磁石
やこれを使った樹脂複合磁石（ボンド磁石ともいう。）
の作製には０．５〜１テスラ，ネオジム系やサマリウム
系などの希土類材料の磁石の作製には２．５テスラの磁
場が必要である。２．５テスラの磁場は電磁石で発生で
きないため，希土類磁石の電磁石による静磁場着磁はで
きない。

【０００３】また，一般に強力な磁場を広い空間に発生
させるために必要な電磁石は２〜３トンと極めて重く，
装置が大がかりとなり取り扱いが不便である。しかも励
磁の間はコイルに電流を流し続ける必要があり，所要電
力も大きく，高コストである。

【０００４】一方，小型の永久磁石を作製する方法とし
て，従来パルス着磁法が行われている。パルス着磁法に
おいては，空心ソレノイドコイルの内部，またはソレノ
イドコイルを巻いたヨークの先端に被着磁体を固定し，
大型コンデンサからパルス電流を各々のコイルに導いて
パルス磁場を発生させ，このパルス磁場によって瞬時に
被着磁体を着磁する。

【０００５】パルス着磁法の利点は電磁石のような大型
のヨークが不要であること，電流を瞬間だけ流すため，
全体の電力が静磁場を発生させる電磁石に比べて少ない
ことにあり，簡便な着磁法として普及している。

【０００６】

【解決しようとする課題】ところで，市場で要求される
永久磁石の性能は年々向上しているが，比較的大面積を
もつ大型の被着磁体の着磁はパルス着磁法では困難であ
る。大型の被着磁体の着磁には，ソレノイドコイル内容
積やヨーク間距離を大きくしなければならない。このた
め，装置が大がかりとなり，取り扱い不便で，高コスト
となる。

【０００７】また，永久磁石を組み込んだ製品，例えば
小型モータ等は，磁化の終了した永久磁石の取り扱いの
困難さから，未着磁の被着磁体を予め製品内に組み込
み，その後に着磁して作製することが多い。従って，上
述した大型の被着磁体と同様の，パルス着磁に必要な装
置が大がかりとなる問題が発生する。

【０００８】また，パルス着磁に用いるソレノイドコイ
ルには瞬時に大電流が流れるため，その電磁力によって
着磁ごとに大きな応力がかかる。このため，多数回の着
磁に伴い，容易にソレノイドコイルの破損が発生する。
このためソレノイドコイルの信頼性，安全性の維持が難
しく，更に破損したソレノイドコイルの交換コスト等が
かかる。

【０００９】更に，ソレノイドコイルが発熱するため，
連続的な着磁が困難である。従って，着磁は間欠的にし
か実行できず，生産数が多い短タクトの着磁工程を構成
することができず，生産性が低かった。

【００１０】従来技術の例として特開平７−１８３１２
４の永久磁石の着磁装置及び着磁方法がある。磁石性能
の向上や製品形状により着磁が困難とされる磁石部品の
着磁方法として，磁石を加熱して意図的に磁石の性能を
下げ，その間に磁場を浸透させておき，後に冷却して有
効に磁化させる方法である。

【００１１】この場合，着磁のための磁場が足りないこ
とが最大の問題であり，加熱・冷却に要する時間によっ
て生産性は悪化する。加熱温度によっては磁石の性能を
破壊しかねない。高温に曝されて劣化するような樹脂，
接着剤などは，磁石の表面処理に使えず，設計の自由度
を著しく制限する。このように多くの問題点を含んでい
る。

【００１２】更に，超電導磁石を使って着磁のための磁
場を強化する従来例が特開平７−２２０９２４の大型磁
石の着磁方法に開示されている。超電導コイルを用いる
ことで磁場は強化されるが，超電導コイルの冷却に用い
る液体ヘリウムなどの寒剤にランニングコストがかか
り，高コストである。さらに装置が大型化するという問
題がある。また，磁場は円筒形状の閉空間にしか発生で
きず，径の大きな磁石や装置組み込み後の磁石の制作に
は不向きである。

【００１３】本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので，強力な磁場による着磁や大型の被着磁体
の着磁が容易に実現可能で，信頼性及び安全性に優れ，
高い生産性を有し，更に低コストに運転可能な超電導着
磁装置を提供しようとするものである。

【００１４】

【課題の解決手段】請求項１に記載の発明は，冷却部に
より超電導状態に冷却されると共に外部磁場により着磁
され，かつ断熱真空容器に格納された超電導バルク体を
配置した磁場供給部と，被着磁体の着磁を行なう着磁部
とよりなり，上記着磁部は上記磁場供給部により形成さ
れる磁場空間にあることを特徴とする超電導着磁装置に
ある。

【００１５】本発明において最も注目すべきことは，超
伝導状態にあり外部磁場にて着磁された超電導バルク体
を持つ磁場供給部が形成した磁場空間に着磁部を設けた
ことである。

【００１６】本発明の作用につき説明する。上記超電導
バルク体は低温で超電導を呈する母相と，該母相に絶縁
相が微細に分散した組織を有する。この分散相の存在に
起因する磁束ピン止め点が外部磁場の磁束を捕捉する。
この磁束は外部磁場が取り除かれた後も超電導体に捉え
られたままである。これが超電導バルク体の着磁であ
り，着磁により超電導バルク体は（超電導状態が継続す
る間は）疑似的な永久磁石として機能することができ
る。

【００１７】着磁された超電導バルク体が発生する磁場
は着磁に用いた外部磁場，着磁時の冷却温度等によって
定まり，容易に強力な磁場空間を形成できる。この磁場
空間の磁場の大きさは，従来の液体ヘリウム冷却の超電
導磁石に匹敵し，従来の永久磁石や一般の電磁石では発
生が困難な強力な磁場である（実施形態例２参照）。よ
って，本発明にかかる着磁装置は強力な磁場による着磁
を実現できる。

【００１８】更に，本発明ではコイルやヨークが不要で
あるため，コンパクトな着磁装置を構成することができ
る。なお，外部磁場の形成にコイルやヨークを用いるこ
とがあるが（電磁石利用の場合等），これらは超電導バ
ルク体が着磁された後は不要となるため，取り除くこと
ができる。

【００１９】また，本発明にかかる着磁装置では，磁場
供給部にて形成された磁場空間に着磁部が設けてあり，
この磁場空間は疑似的に永久磁石として機能する超電導
バルク体の磁極付近を中心に広い範囲に広がって形成さ
れる。従来のパルス着磁法では被着磁体全体を，ソレノ
イドコイル内やヨーク間に配置して着磁する必要があ
り，このため大型の被着磁体は着磁困難であった。

【００２０】これに対し本発明では，超電導バルク体に
近接する位置に着磁部を設ければ被着磁体の着磁が実現
できる。従って，着磁部の設定位置に高い自由度があ
り，より大型の被着磁体の着磁が可能となる。勿論，本
発明の着磁装置においても，高効率な着磁の実現のため
には，着磁部の位置を適宜定める必要があるが，狭い部
分に着磁可能な空間が限定されるパルス着磁法と比較す
れば，着磁部の設計自由度が非常に広い。

【００２１】また，本発明にかかる着磁装置は，外部磁
場にて着磁された永久磁石として機能する超電導バルク
体を磁場供給部として利用するため，着磁にともなって
損傷したり，消耗する部分がなく，信頼性や安全性に優
れる。また，同様の理由から低コストに運用可能であ
る。更に，パルス着磁法は磁場の時間変化が大きく，こ
れが周辺機器への電磁波ノイズの原因となることがあっ
た。本発明の着磁装置では外部磁場にて着磁された永久
磁石として機能する超電導バルク体を用いた静磁場によ
る着磁を利用する。このため，電磁波ノイズが発生し難
い。更に，着磁された超電導バルク体の磁場空間は，該
超電導バルク体の磁極を中心としてここを離れる程磁場
が減衰する分布を呈しており，着磁装置の周辺への磁場
洩れも少なく，取扱い容易である。また，この分布を利
用することで，被着磁体の必要部分だけを着磁できる着
磁装置を得ることができる。

【００２２】また，本発明にかかる着磁装置は，連続し
て，短い時間間隔での着磁が可能である。このため，高
い生産性を有する。また，電磁石やソレノイドコイルを
利用して磁場を発生させる従来技術と異なり，電力は超
電導バルク体を着磁する時だけに必要である。このた
め，消費電力が小さく，ランニングコストが安価とな
る。

【００２３】以上，本発明によれば，強力な磁場による
着磁や大型の被着磁体の着磁が容易に実現可能で，信頼
性及び安全性に優れ，高い生産性を有し，更に低コスト
に運転可能な超電導着磁装置を提供することができる。

【００２４】上記着磁装置において，上記冷却部は各種
冷凍機で構成することができる。各種冷凍機としては，
ギフォード・マクマホン（ＧＭ）型冷凍機，パルス管冷
凍機に代表される極低温用冷凍機を用いることができ
る。これらはコールドヘッド，本体，圧縮機等から構成
され，種類によってはバルブ駆動部が分離式になってい
る。これらは可撓式あるいは固定式のホースやチュー
ブ，配管等で連結される。これ以外の，ソルベーサイク
ル冷凍機，スターリングサイクル冷凍機等のいずれの装
置でも同様に利用できる。そして，上記冷却部のコール
ドヘッドは外界と断熱する必要から超電導バルク体と共
に断熱真空容器内に設置することが好ましい。また，冷
却部に液体窒素，液体ヘリウム等の寒剤を利用すること
もできる。

【００２５】また，超電導バルク体は１個でもよいが，
適宜複数個配列することもできる。特に超電導バルク体
を複数個配列させる場合は，被着磁体の設計に合わせ
て，着磁の状態を容易に自由に設計することができる。
例えば，並列に同極や異極に，任意の距離間隔で被着磁
体を着磁することができる。また，被着磁体の形状に合
わせて適当な角度にいくつかの超電導バルク体を配列さ
せて，磁場供給部を構成することもできる。

【００２６】また，超電導バルク体に対し磁気力で破損
しないよう適当な補強材を設けることができる。更に上
記冷却部と当接して，効率よく冷却されるよう配置され
ることが好ましい。また，上記超電導バルク体は断熱真
空容器内に収納されている。この真空は断熱真空容器に
連結された真空ポンプ等により実現することができる。
また，上記磁場供給部は１基でもよいが，複数基設ける
こともできる。

【００２７】また，上記外部磁場は適当な静磁場，パル
ス磁場を発生する電磁石，永久磁石等で発生させること
ができる。または，外部磁場を生じせしめる装置とし
て，超電導バルク体，あるいはこれを収納した真空断熱
容器の外部に近接して，ソレノイド状またはパンケーキ
状の着磁コイルおよびその磁気回路を構成するヨークよ
りなる磁場発生装置を用いることができる。このような
外部磁場発生装置は１基でもよいが，複数基設置するこ
ともできる。

【００２８】上記外部磁場発生装置は外部コンデンサ等
からパルス電流を１回または複数回導入して，パルス磁
場を発生し，超電導バルク体を着磁するよう構成するこ
とができる。外部磁場発生装置は，使用する電源として
通常の商用交流１００Ｖあるいは２００Ｖ程度を利用で
きるよう構成することが好ましい。また，必要に応じて
冷却水を供給することが好ましい。外部磁場発生装置は
超電導バルク体を着磁した後，撤去することもできる。
また，外部磁場発生装置は電気抵抗値の低減を目的とし
て液体窒素などの寒剤で冷却することもできる。

【００２９】また，上記着磁部は磁場空間のどの位置に
あってもよい。被着磁体の状況に応じて適宜定めればよ
い。効率よい着磁のためには，上記着磁部は超電導バル
ク体の磁極の近傍に設置することが好ましい。なお，上
記磁場空間は着磁された超電導バルク体からの磁場が存
在する部分を指している。

【００３０】次に，請求項２に記載の発明のように，上
記磁場供給部には，着磁された一対の対向した超電導バ
ルク体が配置され，上記磁場空間はこれら一対の対向し
た超電導バルク体間に形成されていることが好ましい。
これにより，２つの超電導バルク体から発する磁場の重
ね合わせにより形成される，より強い磁場を持った磁場
空間を持つ着磁装置を得ることができ，より強力な磁場
による着磁を実現できる着磁装置を得ることができる。
なお，特に上記超電導バルク体の各磁極同士が対向する
ように配置することが好ましい。より強い磁場空間を得
ることができるためである。

【００３１】次に，請求項３に記載の発明のように，上
記磁場供給部に対し，上記磁場空間を挟んで対向するよ
う強磁性体よりなるヨークを配置することが好ましい。
これにより，磁場供給部からの磁場をより有効に被着磁
体に着磁可能な着磁装置を得ることができる。なお，ヨ
ークを構成する強磁性体としては，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，
あるいはこれらを含む合金が挙げられる。

【００３２】次に，請求項４に記載の発明のように，上
記超電導バルク体は，ＲＥ（ここにＲＥはＹ，Ｌａ，Ｎ
ｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｅｒ，Ｙｂより選ばれる１種以
上の元素を指す。），Ｂａ，Ｃｕのいずれか１種以上よ
りなる酸化物または複合酸化物と，Ａｇ，Ｐｔ，または
Ｃｅのいずれか１種以上を含む化合物よりなる添加物と
を含有することが好ましい。このような材料は高温超電
導体で，比較的高い温度の超電導遷移温度Ｔｃを有する
ため，冷却容易である。

【００３３】更に，このような材料は溶融法等の容易な
方法で，低温で超電導を呈する母相と，該母相に絶縁相
が微細に分散した組織を得ることができる。なお，この
分散相の存在に起因する磁束ピン止め点が磁束を捕捉す
ることで，超電導バルク体は疑似的な永久磁石として機
能する。また，上記添加物は磁束ピン止め点となるべき
絶縁相の微細化に寄与できる他，制作時の亀裂の発生や
伝搬を抑制して機械的強度を高めることができる。この
結果，大型で健全な結晶よりなる超電導バルク体を得る
ことができる。

【００３４】次に，請求項５に記載の発明のように，上
記被着磁体は永久磁石材料よりなる，または永久磁石材
料と樹脂材料とよりなる樹脂複合磁石材料よりなること
が好ましい。これらの材料を用いることで，高性能の永
久磁石を得ることができる。

【００３５】永久磁石材料としては，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ
及び希土類元素等を含む合金材料等が挙げられる。ま
た，フェライト材料を用いることができる。また，各種
希土類金属材料を含む合金材料等が挙げられる。特に希
土類金属を含む材料は着磁に強力な磁場を必要とするこ
とから，従来着磁方法では着磁困難であった。本発明の
着磁装置は，このような着磁困難な材料を容易に着磁す
ることができる。また，樹脂複合磁石材料としては，エ
ポキシ系あるいはナイロン系樹脂等に粉末材料を混合し
た系あるいはゴム系材料にそれらを混合分散させた系が
挙げられる。

【００３６】なお，被着磁体として上記のような磁石を
作製するための材料を用いることもできるが，磁石を内
蔵した製品である，コピー機用磁気ドラム，小型モータ
用回転子，ハードディスクドライブ用アクチュエータ，
自動車用のピックアップ式回転センサ等を用いることが
できる。これらの装置，器具において，着磁されて磁石
となったものの取り扱いが困難であることから，製造工
程中で未着磁の被着磁体を組み付けて，その後に本発明
にかかる着磁装置を利用して組み込まれた被着磁体だけ
を着磁する。

【００３７】次に，請求項６に記載の発明のように，上
記着磁部に対し上記被着磁体を搬送及び／または上記着
磁部に対し上記被着磁体を走査するよう構成した搬送部
を配置したことが好ましい。上記搬送部は，被着磁体を
着磁部に対し搬送（搬入／搬出）する際に利用する他，
被着磁体を走査する際にも利用できる。両者の機能を持
たせることもできる。このような搬送部を配置すること
で，未着磁の被着磁体を順次搬入し，着磁の終了した被
着磁体を順次搬出するという連続的な流れ工程を実現で
き，効率のよい着磁が可能な着磁装置を得ることができ
る。

【００３８】また，このような搬送部を配置すること
で，未着磁の非着磁体を磁場供給部に対し走査して，例
えば線状，面状等の部分的な着磁を容易に行なうことが
できる。また，大型の被着磁体の表面に対し複数個所の
着磁を行なうこともできる。よって，バラエティに富ん
だ被着磁体の着磁状態を実現できる着磁装置を得ること
ができる。

【００３９】例えば，互いが対向するように（図３参
照），または互いが直交するよう（図１１参照）に配置
した超電導バルク体の間の磁場空間の着磁部において，
非着磁体を磁場が発生する面方向に移動させて着磁し，
線状に着磁させることができる。

【００４０】更に，着磁部に配置した際には磁場空間外
にはみ出してしまうような大型の被着磁体を着磁可能な
着磁装置を得ることができる。また，被着磁体の表面全
体を均一に着磁させることもできる。また，被着磁体よ
りも小型の磁場供給部や超電導バルク体を用いた着磁装
置を構成することができ，コンパクト化，低コスト化さ
れた着磁装置を得ることができる。なお，上記搬送部
は，ベルトコンベア，各種クレーン等で構成することが
できる。

【００４１】更に，請求項７に記載の発明のように，上
記磁場供給部を被着磁体に対し走査するよう構成した駆
動部を配置したことが好ましい。このような駆動部を配
置することで，未着磁の非着磁体に対し磁場供給部を走
査して，例えば線状，面状等の部分的な着磁を容易に行
なうことができる。また，大型の被着磁体の表面に対し
複数個所の着磁を行なうこともできる。よって，バラエ
ティに富んだ被着磁体の着磁を実現できる着磁装置を得
ることができる。

【００４２】また，広い被着磁体の面内に複数個所の着
磁を行なうこともできる。このように，バラエティに富
んだ被着磁体の着磁を実現できる着磁装置を得ることが
できる。

【００４３】更に，着磁部に配置した際には磁場空間外
にはみ出してしまうような大型の被着磁体を着磁可能な
着磁装置を得ることができる。また，被着磁体の表面全
体を均一に着磁させることもできる。また，被着磁体よ
りも小型の磁場供給部や超電導バルク体を用いた着磁装
置を構成することができ，コンパクト化，低コスト化さ
れた着磁装置を得ることができる。なお，上記駆動部は
搬送部と同様にベルトコンベア，各種クレーン等で構成
することができる。

【００４４】なお，上記搬送部や上記駆動部の走査方向
は被着磁体や磁場供給部に対して一次元的，二次元的
等，着磁装置や被着磁体の形状，状況に応じて適宜定め
ることができる。

【００４５】

【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着磁装置１につき，
図１〜図２を用いて説明する。図１に示すごとく，本例
にかかる超電導着磁装置１（以下，着磁装置１と略
す。）の概略構造は以下の通りである。コールドヘッド
１４１により超電導状態に冷却されると共に外部磁場に
より着磁され，かつ断熱真空容器１１に格納された超電
導バルク体１２を配置した磁場供給部１０と，被着磁体
２１〜２３の着磁を行なう着磁部１８とよりなり，上記
着磁部１８は上記磁場供給部１０により形成される磁場
空間に設けてある。

【００４６】以下，詳細に説明する。磁場供給部１０は
以下に示す超電導バルク体１２を格納した断熱真空容器
１１，冷却部１４の冷凍機１４２や真空ポンプシステム
１６等を格納した筐体１９，外部磁場発生装置１７等よ
りなる。

【００４７】超電導バルク体１２と後述する冷却部１４
のコールドヘッド１４１は，共に断熱真空容器１１に収
納され，両者は当接状態にある。なお，本例にて用いた
超電導バルク体１２は，直径３６ｍｍ，高さ１４ｍｍの
円柱形であり，組成は，Ｓｍ−Ｂａ−Ｃｕ−ＯにＰｔと
酸化銀を添加合成したものである。

【００４８】断熱真空容器１１は真空ポンプシステム１
６によって断熱を目的に減圧される。真空ポンプシステ
ム１６はターボ分子ポンプと油回転ポンプが繋がれたも
のであり，ポンプコントローラ１６１で自動的に運転さ
れる。

【００４９】冷却部１４は，コールドヘッド１４１，冷
凍機１４２及び圧縮機１４３とよりなり，ヘリウムガス
が充填されたガス配管１４４で連結される。なお，冷凍
機１４２はＧＭサイクル冷凍機で，冷凍機コントローラ
１４５がこれらの運転を制御してコールドヘッド１４１
を所定の温度に保持することで，超電導バルク体１２を
超電導状態に維持する。なお，冷凍機１４１，真空ポン
プシステム１６，冷凍機コントローラー１４６，ポンプ
コントローラー１６１等は筐体１９内に配置される。

【００５０】冷却された超電導バルク体１２の着磁を行
なうための外部磁場について説明する。この外部磁場は
以下に示す外部磁場発生装置１７により生成される。こ
れは，断熱真空容器１１の外部に設置されたソレノイド
状の着磁コイル１７１と該着磁コイル１７１に通電する
ためのパルス電源１７２よりなる。上記着磁コイル１７
１は導線をコイル状に巻回したもので，液体窒素で満た
した寒剤容器内に収納された状態で，上記断熱真空容器
１１の外部に配置される。符号１７３は着磁コイル１７
１とパルス電源１７２との間を接続する電線である。

【００５１】なお，着磁コイル１７１を寒剤容器内に収
納することで，着磁コイル１７１の抵抗を下げることが
でき，より低い電流で大きな磁場を発生できるため，着
磁コイルを小型とすることができる。

【００５２】本例の着磁装置１における磁場空間は，超
電導バルク体１２の円形の頂面１２０付近を中心に形成
される。超電導バルク体１２の磁極は頂面１２０であ
り，該頂面１２０の中心の磁場が最も強い。本例の着磁
装置１では，この頂面１２０の上方を着磁部１８として
使用する。上記着磁部１８に搬送部１８０を用いて被着
磁体２１〜２３を搬送し，ここで着磁が行われる。

【００５３】被着磁体２１〜２３は強磁性体よりなるバ
ルク体の永久磁石材料（フェライト材料）で，搬送部１
８０のガイド１８１に固定され，架台１８３に取り付け
られた搬送用モータ１８２が，ガイド１８１を水平一次
元方向（矢線ａ）に移動して，各被着磁体２１〜２３を
着磁された超電導バルク体１２により生じる磁場空間に
中に曝す。符号２１の位置で被着磁体２１はガイド１８
１上に固定され，符号２２の位置で着磁され，符号２３
の位置でガイド１８１から取り外される。

【００５４】以上に示す着磁装置１にて着磁され，永久
磁石となった被着磁体の性能を次のように測定した。上
記被着磁体は略垂直方向に単極に着磁された，４０ｍｍ
×１２ｍｍ×８ｍｍの直方体形状のフェライト材料で，
超電導バルク体１２と対面した，つまり着磁されたのは
４０ｍｍ×１２ｍｍの面である。この面から０．５ｍｍ
上方の磁場分布を磁場センサにて測定し，図２に記載し
た。同図の（Ｘ，Ｙ）＝（０，０）となる原点が被着磁
体の着磁表面の中心と一致する。なお，Ｘ軸方向が着磁
表面の短辺（１２ｍｍ）である。同図より，超電導バル
ク体１２の表面よりも大きな長方形の面が，ほぼ均一に
０．０７テスラ程度に着磁されていることが分かる。

【００５５】次に本例にかかる着磁装置の作用効果につ
いて説明する。本例の超電導バルク体１２はＳｍ−Ｂａ
−Ｃｕ−Ｏよりなる超電導材料で，温度９４Ｋ程度で超
電導を呈する母相と，該母相に絶縁相が微細に分散した
組織を有する。この分散相の存在に起因する磁束ピン止
め点が磁束を捕捉することで，超電導バルク体１２は疑
似的な永久磁石として機能する。着磁された超電導バル
ク体１２は容易に強力な磁場空間を形成できるため，強
力な磁場による着磁を実現できる。

【００５６】更に，本例は超電導バルク体１２の着磁の
後は，外部磁場発生装置１７を取り除いて，コンパクト
な装置構成とすることができる。また，大がかりなコイ
ルやヨークも不要である。また，本例の着磁装置１で
は，磁場供給部１０の着磁された超電導バルク体１２が
形成した磁場空間を着磁部１８として使用しており，こ
の磁場空間は超電導バルク体１２の頂面１２０を中心に
広がっている。従って，着磁部の設定位置に高い自由度
があり，超電導バルク体１２よりも大型の被着磁体の着
磁ができる（図２参照）。

【００５７】また，本例の着磁装置１は超電導バルク体
１２を磁場供給部１０として利用するため，被着磁体２
１〜２３への着磁に伴って損傷したり，消耗する部分が
なく，信頼性や安全性に優れる。また，同様の理由から
低コストに運用可能である。更に，本例は超電導バルク
体１２への着磁にパルス磁場を利用するだけなので，所
要電力が小さく，ランニングコストが安価となる。更
に，本例の着磁装置１は，超電導バルク体１２の発する
静磁場を利用して着磁を行なうため，連続して，短い時
間間隔での着磁が可能である。このため，高い生産性を
有する。

【００５８】以上，本例によれば，強力な磁場による着
磁や大型の被着磁体の着磁が容易に実現可能で，信頼性
及び安全性に優れ，高い生産性を有し，更に低コストに
運転可能な超電導着磁装置を提供することができる。

【００５９】実施形態例２ 次に，着磁された超電導バルク体１２の永久磁石として
の性能を次のように測定した。実施形態例１の着磁装置
１と同様に，円柱形状の超電導バルク体を断熱真空容器
の内部に設置し，冷凍機のコールドヘッドに接触させて
固定する。真空ポンプで断熱真空容器を減圧して断熱状
態となし，冷凍機を作動させて超電導バルク体を超電導
状態とする。その上で，断熱真空容器の外部から外部磁
場を加えて着磁した。

【００６０】外部磁場は２種類用いた。１つは最大１０
テスラの磁場を発生可能な超電導マグネットの静磁場を
利用した。他の方法は，断熱真空容器の外側に実施形態
例１と同様の着磁コイルを設置し，コンデンサからの放
電電流を着磁コイルに導いて発生させたパルス磁場を利
用した。また，Ｙ系超電導バルク体とＳｍ系超電導バル
ク体についてそれぞれ測定した。Ｙ系超電導バルク体は
直径３５ｍｍ×高さ１５ｍｍの円柱形である。Ｓｍ系超
電導バルク体は直径３２ｍｍ×高さ１５ｍｍの円柱形で
ある。

【００６１】静磁場着磁したＹ系超電導バルク体の捕捉
磁場を測定した。着磁時の温度を７７Ｋとしたところ，
最大０．６テスラであった。さらに温度を下げて着磁し
た際の捕捉磁場は，Ｊｃの増加を反映して飛躍的に向上
した。３０Ｋまで冷却した時の捕捉磁場は静磁場着磁で
４．４テスラであった。一方，同様の測定をパルス磁場
による着磁で実行したところ，３０Ｋで２．１テスラ，
１５Ｋでは２．５テスラを越えた。なお，Ｊｃは超電導
バルク体における臨界電流密度で，低温になると増大す
る。

【００６２】一方，Ｓｍ系超電導バルク体に対する静磁
場着磁では，７７Ｋで最大２．１テスラ，２５Ｋでは９
テスラを超えた。Ｓｍ系超電導バルク体に対するパルス
着磁では，３５Ｋで３．８テスラの捕捉磁場が達成でき
た。このように冷凍機としてより低温冷却可能な装置を
使用することで，飛躍的に強い磁場空間を形成すること
ができるため，本発明にかかる着磁装置は強力な磁場に
よる着磁を容易に実現できる。

【００６３】また，これらのデータは超電導バルク体の
単極で発生する磁場空間の性能を述べたものである。実
施形態例３にかかる着磁装置１のように，超電導バルク
体を２個対向して配置した場合，両超電導バルク体間の
磁場空間の磁場の大きさは，各々の超電導バルク体から
発生する磁場の和になるため，より強力な磁場空間を形
成することができる。上記と同形状のＳｍ系超電導バル
ク体を対向配置した場合，温度が３４Ｋであっても，磁
場の大きさは，真空断熱容器の外部表面で最大２．５テ
スラに達した。これは希土類永久磁石を着磁するために
充分な磁場である。

【００６４】実施形態例３ 本例は，図３に示すごとく，磁場供給部１０には，着磁
された一対の対向した超電導バルク体１２１，１２２が
配置され，磁場空間はこれら一対の対向した超電導バル
ク体１２１，１２２間に形成されており，ここが着磁部
１８となる。

【００６５】図３に示すごとく，超電導バルク体１２１
と超電導バルク体１２２がそれぞれの断熱真空容器１１
１，１１２の中に実施形態例１と同様のコールドヘッド
１４１と共に格納されている。これら断熱真空容器１１
１，１１２の外部には，実施形態例１と同様の着磁コイ
ル１７１が設けてあり，該着磁コイル１７１から生じる
パルス磁場により，各超電導バルク体１２１，１２２が
着磁される。そして，各超電導バルク体１２１，１２２
は，円形の頂面１２０が対向するよう配置されている。

【００６６】この場合，１個の着磁コイル１７１で片方
の超電導バルク体を着磁した後，着磁コイル１７１を移
動してもう一方を着磁してもよい。２個の着磁コイルを
設けて同時に着磁してもよい。２個の着磁コイルに対す
る通電は独立に行なうこともできるし，直列回路に両者
をつなげてもよい。

【００６７】被着磁体２は着磁部１８において搬送部
（図示略）のガイド１８１に固定され，該搬送部により
紙面に対し垂直方向に走査されることで，対向する超電
導バルク体１２１，１２２の間に形成された磁場空間に
より着磁される。なお，磁場空間における磁場の強さは
超電導バルク体１２１，１２２が格納された断熱真空容
器１１１，１１２の一方または双方を矢線ｂの方向に移
動させることで調整できる。その他は実施形態例１と同
様である。

【００６８】本例の着磁装置１において，磁場供給部１
０は，着磁された一対の対向した超電導バルク体１２
１，１２２を有し，着磁部１８となる磁場空間はこれら
一対の対向した超電導バルク体１２１，１２２間に形成
されている。これにより，２つの超電導バルク体１２
１，１２２から発する磁場の重ね合わせからなる磁場空
間を持つ着磁装置１を得ることができ，より強力な磁場
による着磁を実現できる（実施形態例２参照）。その他
は実施形態例１と同様の作用効果を有する。

【００６９】実施形態例４ 本例は，図４に示すごとく，搬送部１８０の異なる例に
ついて説明する。図４に示すごとく，本例の着磁装置１
は実施形態例１の図１にかかる着磁装置と搬送部１８０
を除いて略同一の構成である。被着磁体２は超電導バル
ク体１２の上方に，ガイド１８１の先端に固定されて配
置されている。

【００７０】上記被着磁体２は架台１８３に取り付けら
れた搬送用モータ１８２で磁場空間外から磁場空間の中
の着磁部１８に搬送される。着磁部１８で着磁後，再び
搬送部１８０により磁場空間外に搬送され，ここでガイ
ド１８１より取り外される。その他は実施形態例１と同
様の構成を有し，また実施形態例１と同様の作用効果を
有する。

【００７１】本例の着磁装置１にて着磁された被着磁体
２の磁場分布を図５に記載した。なお，同図の（Ｘ，
Ｙ）＝（０，０）は被着磁体の着磁された表面の中心と
一致する。なお，本例の被着磁体２は直径３５ｍｍ，高
さ２０ｍｍのフェライト材料よりなる。磁場分布は断熱
真空容器１１に最も近づいた表面（直径３５ｍｍの円
形）に対し垂直方向の磁場を，表面から０．５ｍｍの距
離で磁場センサを走査して測定した。

【００７２】図５より知れるごとく，円形の中心付近が
０．１テスラ，外部に向かうほど減衰し，最外周近傍で
は０テスラとなった。この分布は超電導バルク体１２の
磁場空間に特徴的な磁場分布（円形の頂面１２０の中央
がもっとも強力に着磁され，周囲に向かって減衰する分
布）を反映した分布である。これを応用すれば，超電導
バルク体１２を利用することで，被着磁体の部分的な着
磁が可能である。

【００７３】実施形態例５ 本例は，図６に示すごとく，搬送部１８０の異なる例に
ついて説明する。図６に示すごとく，本例の着磁装置１
は実施形態例１の図１にかかる着磁装置と搬送部１８０
を除いて略同一の構成である。搬送部１８０のガイド１
８１には超電導バルク体１２の円形の頂面１２０より大
きな面積をもつ被着磁体２が固定されている。なお，同
図より明らかであるが，被着磁体２はガイド１８１と断
熱真空容器１１との間で着磁される。

【００７４】架台１８３に取り付けられた２基の搬送用
モータ１８２は同図に示す矢線ｃのごとく９０度異なる
方向に動き，被着磁体２を紙面垂直方向に対して回転す
る。これにより，被着磁体２は全体に均一に着磁され
る。その他は実施形態例１と同様の構成を有し，同様の
作用効果を有する。

【００７５】実施形態例６ 本例は，図７に示すごとく，実施形態例５と同様に一対
の対向した超電導バルク体１２１，１２２間で被着磁体
２を着磁する着磁装置１である。図７に示すごとく，本
例の着磁装置１は実施形態例３にかかる着磁装置と搬送
部１８０を除いて略同一の構成である。そして，二つの
超電導バルク体１２１，１２２の間に，図４に示すごと
き搬送部１８０を用いて被着磁体２を配置する。

【００７６】被着磁体２はガイド１８１に固定される。
架台１８３に取り付けられた搬送用モータ１８２及び図
示されない別の搬送用モータ（１８２の背後にある）
は，被着磁体２を磁場供給部１０に対し紙面垂直方向と
紙面平行方向に走査して，これを着磁する。これによ
り，被着磁体２の表面全体を均一に着磁できる。その他
詳細は実施形態例１と同様である。また実施形態例１及
び３と同様の作用効果を有する。

【００７７】実施形態例７ 本例は，図８に示すごとく，筐体１９と断熱真空容器１
１及びこれに取り付けた駆動部２８とが分離構成された
着磁装置１である。超電導バルク体１２と冷凍部１４の
コールドヘッド１４１とが断熱真空容器１１に格納さ
れ，冷凍機１４２は容器１１の外部に設けてある。冷凍
機１４２と筐体１９内の圧縮機１４３とが可撓性のある
ガス配管１４４にて繋がれている。

【００７８】筐体１９には真空ポンプシステム１６とポ
ンプコントローラ１６１，冷凍機コントローラ１４５が
設置され，真空ポンプシステム１６と断熱真空容器１１
は可撓性のある真空配管１６２で繋がれる。ただし，真
空配管１６１は冷凍機１４２が超電導維持に必要な極低
温まで冷却された後は配管を封じ切ってもよい。

【００７９】上記断熱真空容器１１，冷凍機１４２は駆
動部２８のガイド２８１に固定されている。符号２８２
は駆動用モータ，符号２８３はガイド２８１，駆動用モ
ータを設置する架台である。本例にかかる着磁装置１で
は，被着磁体２を固定架台１８９に設置し，上記駆動部
２８により断熱真空容器１１を紙面左右方向及び紙面垂
直方向に２次元的に走査して上記被着磁体２を着磁す
る。なお，固定架台１８９の表面を強磁性体で構成して
ヨークとしての機能を持たせて，超電導バルク体１２か
らの磁束を吸引して，より効率よい着磁を実現すること
もできる。その他は実施形態例１と同様の構造を有し，
同様の作用効果を有する。

【００８０】実施形態例８ 本例は，図９に示すごとく，実施形態例１と同様の着磁
装置１であって，ガイド１８１に配置した被着磁体２の
背面（被着磁体２に対して超電導バルク体１２の反対側
の面）に強磁性体である電磁軟鉄板よりなるヨーク２５
を設けた。これにより，超電導バルク体１２からの磁場
をより有効に被着磁体２に導くことができる。その他は
実施形態例１と同様の構造を有し，同様の作用効果を有
する。

【００８１】実施形態例９ 本例は，図１０に示すごとく，断熱真空容器１１を２基
設けた着磁装置である。２基の断熱真空容器１１が筐体
１９と分離して設置され，断熱真空容器１１は筐体１９
の内部にある真空ポンプシステム１６と可撓性のある真
空配管１６２で繋がれる。また，筐体１９の圧縮機１４
３はバルブユニット１４８を介して，各断熱真空容器１
１が配管で繋がれる。

【００８２】本例の着磁装置１において，被着磁体２は
各断熱真空容器１１内の超電導バルク体１２の頂面に平
行に設置し，図示を略した搬送部によって図面に垂直な
方向に適宜搬送させて着磁する。この時，２個の超電導
バルク体１２の頂面１２０が同じ極性を持つ場合には，
被着磁体２は表面に単極あるいは２本の筋状に部分的に
磁化された磁場分布が生じる。頂面１２０が異なる極性
を持つ場合，表面に異極（２極）に磁化された磁場分布
が生じる。

【００８３】このように本例にかかる着磁装置によれ
ば，被着磁体２の着磁について，変化に富んだ磁場分布
を持たせることが容易に実行できる。その他の構成は実
施形態例１と同様であり，実施形態例１と同様の作用効
果を有する。

【００８４】実施形態例１０ 本例は，図１１に示すごとく，円環状の被着磁体２の側
面を着磁する２基の断熱真空容器を持つ着磁装置１につ
いて説明する。本例の着磁装置１は，互いの頂面１２０
が垂直に交わる位置関係となるように断熱真空容器１１
が設置される。

【００８５】図１１に示すごとく，両断熱真空容器１１
の概型を延長し交差した部分が本例の着磁装置１にかか
る磁場空間となり，ここが着磁部１８となる。この着磁
部１８に同図に示すごとき状態で円環状の被着磁体２を
配置し，これを紙面垂直方向に移動させることで，被着
磁体２の側面を紙面垂直方向に着磁することができる。
その他の構成は実施形態例１と同様であり，実施形態例
１と同様の作用効果を有する。

【００８６】なお，本例は２基の断熱真空容器１１を設
けたが，数も位置関係も本例にこだわらず，必要と思わ
れる状態に設置することができる。更に，２基の着磁装
置を利用して，本例と同様の着磁が実現できる。

【００８７】

【発明の効果】上述のごとく，本発明によれば，強力な
磁場による着磁や大型の被着磁体の着磁が容易に実現可
能で，信頼性及び安全性に優れ，高い生産性を有し，更
に低コストに運転可能な超電導着磁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，図１にかかる超電導着
磁装置の構成を示す説明図。

【図２】実施形態例１における，超電導着磁装置により
着磁された被着磁体の表面の磁場分布を示す線図。

【図３】実施形態例３における，一対の断熱真空容器を
持つ超電導着磁装置の構成を示す説明図。

【図４】実施形態例４における，異なる形状の搬送部を
有する超電導着磁装置の構成を示す説明図。

【図５】実施形態例４における，図４にかかる超電導着
磁装置により着磁された被着磁体の表面の磁場分布を示
す線図。

【図６】実施形態例５における，超電導着磁装置の構成
を示す説明図。

【図７】実施形態例６における，一対の断熱真空容器を
持つ超電導着磁装置の構成を示す説明図。

【図８】実施形態例７における，断熱真空容器及び筐体
とが分離構成された超電導着磁装置の構成を示す説明
図。

【図９】実施形態例８における，ヨークを設けた超電導
着磁装置の構成を示す説明図。

【図１０】実施形態例９における，２基の断熱真空容器
を持ち，これらと筐体とが分離構成された超電導着磁装
置の構成を示す説明図。

【図１１】実施形態例１０における，２基の断熱真空容
器を持つ超電導着磁装置の構成を示す説明図。

【符号の説明】

１．．．超電導着磁装置， １０．．．磁場供給部， １１．．．断熱真空容器， １２．．．超電導バルク体， １４．．．冷却部， １８．．．着磁部， １８０．．．搬送部， ２８．．．駆動部， ２，２１〜２３．．．被着磁体，

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柳 陽介 愛知県刈谷市八軒町５丁目50番地 株式会 社イムラ材料開発研究所内 (72)発明者 吉川 雅章 愛知県刈谷市八軒町５丁目50番地 株式会 社イムラ材料開発研究所内 (72)発明者 水谷 宇一郎 名古屋市千種区不老町 名古屋大学内 (72)発明者 生田 博志 名古屋市千種区不老町 名古屋大学内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷却部により超電導状態に冷却されると
   共に外部磁場により着磁され，かつ断熱真空容器に格納
   された超電導バルク体を配置した磁場供給部と，被着磁
   体の着磁を行なう着磁部とよりなり，上記着磁部は上記
   磁場供給部により形成される磁場空間にあることを特徴
   とする超電導着磁装置。
2. 【請求項２】 請求項１において，上記磁場供給部に
   は，着磁された一対の対向した超電導バルク体が配置さ
   れ，上記磁場空間はこれら一対の対向した超電導バルク
   体間に形成されていることを特徴とする超電導着磁装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１または２において，上記磁場供
   給部に対し，上記磁場空間を挟んで対向するよう強磁性
   体よりなるヨークを配置することを特徴とする超電導着
   磁装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか一項において，
   上記超電導バルク体は，ＲＥ（ここにＲＥはＹ，Ｌａ，
   Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｅｒ，Ｙｂより選ばれる１種
   以上の元素を指す。），Ｂａ，Ｃｕのいずれか１種以上
   よりなる酸化物または複合酸化物と，Ａｇ，Ｐｔ，また
   はＣｅのいずれか１種以上を含む化合物よりなる添加物
   とを含有することを特徴とする超電導着磁装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか一項において，
   上記被着磁体は永久磁石材料よりなる，または永久磁石
   材料と樹脂材料とよりなる樹脂複合磁石材料よりなるこ
   とを特徴とする超電導着磁装置。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか一項において，
   上記着磁部に対し上記被着磁体を搬送及び／または上記
   着磁部に対し，上記被着磁体を走査するよう構成した搬
   送部を配置したことを特徴とする超電導着磁装置。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれか一項において，
   上記磁場供給部を被着磁体に対し走査するよう構成した
   駆動部を配置したことを特徴とする超電導着磁装置。