JP2001093728A - 磁極が異なる複数のバルク超電導磁石連結体の着磁方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁場勾配が発生するように磁極を交互に変化
させて配置した複数のバルク超電導磁石から成る“超電
導磁石連結体”を容易にかつ低コストで製造する着磁手
段を確立する。 【解決手段】 図１に示す如く、複数のバルク超電導磁
石材の隣り合うバルク超電導磁石材同士を蝶番等により
重ね合わせ・開放自在に連結した後、各バルク超電導磁
石材の全てを重ね合わせてこの状態のままで磁化処理を
行い、次いで磁化後の各バルク超電導磁石重ね合わせ体
の各々を交互に開いて延ばすことにより並列させる。こ
の場合、バルク超電導磁石材の重ね合わせ面を密着させ
ることなく互いの面が角度を成す半開き状態を保って磁
化処理すれば、着磁後の磁石の開放が一層容易となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、磁極が交互に変化す
るように磁化されて配列された複数のバルク超電導体か
ら成る“超電導磁石連結体”の着磁方法に関し、例えば
リニアモ−タ−，回転式モ−タ−，アクチュエ−タ，磁
気分離装置等に好適な磁場発生部材を提供するものであ
る。

【０００２】

【従来技術及びその課題】近年、臨界温度が液体窒素温
度を超える酸化物超電導体の発見が契機となって様々な
高温超電導材料の提供がなされるようになり、最近では
このような材料を使った高温超電導コイルやバルク超電
導体の応用技術が盛んに検討されている。

【０００３】ところで、例えば特開平７−１１１２１３
号公報にも説明されているように、ＲＥ−Ba−Cu−Ｏ系
酸化物高温超電導バルク体（但し、 ＲＥはＹ，La，Nd，
Sm，Eu，Gd，Dy，Ho，Er，Tm，Yb等の希土類元素）等の
バルク超電導体は、その体内に形成されるピンニングセ
ンタ−の大きなピン止め効果を利用して強磁場を捕捉さ
せることが可能であることから、これを疑似永久磁石と
して利用できることが知られており、既に１０Ｔを超え
る磁場を捕捉する材料も得られている。そして、このよ
うなバルク超電導体の強力な捕捉磁場を利用し、これを
回転式モ−タ−，リニアモ−タ−，アクチュエ−タ等の
原動機や、混合物から磁性物質を分離する磁気分離装置
（例えば鉱石の選鉱，工場廃水等の処理，紙の再生工程
等で用いられる）等に適用することも検討されている。

【０００４】ただ、磁力による推進力は磁場の強さだけ
ではなく磁場勾配にも大きく依存する。即ち、磁場が幾
ら大きくても磁場勾配がゼロであれば磁性体に推進力は
働かない。そのため、永久磁石等によって磁気推進力を
得るためには、複数の磁石を磁極が変化するように配列
して磁気勾配を発生させることが必要である。従って、
例えば前記回転式モ−タ−，リニアモ−タ−，アクチュ
エ−タ，磁気分離装置等では、隣り合う磁石の極性が交
互に異なるような磁石配置として磁場勾配が発生するよ
うに図られる。

【０００５】なお、このような磁石配置を実現するため
には、複数の磁石材を個々に磁化処理して着磁させてか
らこれらを極性が交互に変化するような配置で並べる
か、あるいは所定配置に並べた磁石材の個々に磁化処理
用コイルを配して隣り合う磁石の極性が交互に異なる状
態となるように各磁石材の着磁を行う必要があった。

【０００６】しかしながら、「磁石材の個々に磁化処理
用コイルを配して着磁させる手法」では磁化装置が複雑
で冗長になってしまい、単なる研究用としては容認でき
るかもしれないが、工業的手段としての採用にはコスト
や作業能率の点で大きな問題があった。

【０００７】一方、「磁石材を個々に着磁させてから極
性が交互に変化するように配置する方法」では、磁石材
がバルク超電導体の場合には次の問題があり、やはり実
際的な手段とは言えなかった。即ち、バルク超電導磁石
の着磁方法としては、通常、超電導コイルマグネットが
発生する磁場空間にバルク超電導体を配置し、この状態
でバルク超電導体の臨界温度以下にまで磁場中冷却した
後、磁場を取り去る方法（磁場中冷却法）が採用され
る。しかし、着磁後のバルク超電導磁石は極低温に冷却
されている上、磁力が極めて強力であるので、これらの
磁石を磁化方向（極性）が個々に変化するように並べて
磁場勾配が発生するように配置することは非常に困難で
かつ危険を伴い、そのため、「磁石材を個々に着磁させ
てから極性が交互に変化するように配置する方法」はバ
ルク超電導磁石の場合には工業的手段として不適である
と判断せざるを得なかった。この問題は、優れた性能が
期待される捕捉磁場の大きいバルク超電導磁石ほど深刻
であった。

【０００８】このようなことから、本発明が目的とした
のは、磁場勾配が発生するように磁極を交互に変化させ
て配置した複数のバルク超電導磁石から成る“超電導磁
石連結体”を容易にかつ低コストで製造する手段を確立
することであった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
を達成すべく鋭意研究を行った結果、「バルク超電導磁
石材を磁化する際、 複数のバルク超電導磁石材を蝶番等
の折り曲げ自在な連結機構により折り畳み・引き延ばし
自在に連結しておき、 これらを折り畳んだ状態で一括し
て着磁処理した後、 これを引き延ばして開放することに
よって、 交番磁場を有し大きな磁気勾配を持った超電導
磁石連結体が簡単・容易に得られる」という新規で特異
な知見を得ることができた。

【００１０】本発明は、上記知見事項等を基に完成され
たものであり、次に示す「磁極が異なる複数のバルク超
電導磁石連結体の着磁方法」を提供するものである。 (1) 複数のバルク超電導磁石材の隣り合うバルク超電
導磁石材同士を重ね合わせ・開放自在に連結した後、各
バルク超電導磁石材の全てを重ね合わせてこの状態のま
まで磁化処理を行い、次いで磁化後の各バルク超電導磁
石重ね合わせ体の各々を交互に開いて並列させることを
特徴とする、磁極が異なる複数のバルク超電導磁石連結
体の着磁方法。 (2) バルク超電導磁石材の重ね合わせ体を磁化処理
を、バルク超電導磁石材の重ね合わせ面を密着させるこ
となく互いの面が角度を成す半開き状態を保って行うこ
とを特徴とする、前記 (1)項記載の磁極が異なる複数の
バルク超電導磁石連結体の着磁方法。

【００１１】

【発明の実施の形態】続いて、本発明を実施形態例に係
る図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る
“磁極が異なる複数のバルク超電導磁石連結体の製造方
法”の実施手順例を示した説明図である。本発明法に従
えば、まず、複数個のバルク超電導磁石材｛例えばＲＥ
−Ba−Cu−Ｏ系酸化物高温超電導バルク体（但し、 ＲＥ
はＹ，La，Nd，Sm，Eu，Gd，Dy，Ho，Er，Tm，Yb等の希
土類元素）等｝を蝶番等のような折り曲げ自在な自在連
結具（ステンレス鋼製等）で重ね合わせ（折り畳み）自
在に連結される〔図中の工程〕。

【００１２】続いて、これらのバルク超電導磁石材を折
り畳んで重ね合わせた状態でソレノイドコイル内に挿入
して磁化処理を行い、その状態のままでバルク超電導体
の臨界温度以下にまで磁場中冷却する〔図中の工程
〕。そして、ソレノイドコイルによる磁場を取り去っ
てから、着磁したバルク超電導磁石の重ね合わせ体をソ
レノイドコイルから取り出す。

【００１３】次に、予め準備しておいた“ガイドネジ”
や“てこ”等によって着磁したバルク超電導磁石の重ね
合わせ体を交互に開いて引き延ばし〔図中の工程〕、
図１中の工程に示したように並列させて固定する。

【００１４】このような手法により、図１中の工程に
示した“異なる方向に磁化されたバルク超電導磁石が交
互に並んだ配列を採るバルク超電導磁石連結体”を、小
さなボア径のコイル１つを使った一度の着磁処理のみで
簡単・容易に製造することができる。

【００１５】また、着磁したバルク超電導磁石の重ね合
わせ体を開放するために上述したような“ガイドネジ”
や“てこ”を利用すれば、強力に密着しているバルク超
電導磁石同士の引き離し（開放）と並列化を容易に行う
ことができ、先に述べた“バルク超電導磁石の配置作業
に伴う危険や困難”を十分に回避できる。

【００１６】なお、バルク超電導磁石材の重ね合わせ体
を磁化処理する際に、バルク超電導磁石材の重ね合わせ
面を密着させることなく互いの面が角度を成す半開き状
態を保って磁化処理するようにすれば、着磁したバルク
超電導磁石重ね合わせ体の開放が一層容易となる。これ
は、磁石の吸着力は“距離の２乗”の比率で増減するた
め、着磁したバルク超電導磁石重ね合わせ体が半開き状
態であると開放に要する力が著しく減少するからであ
る。ここで、バルク超電導磁石重ね合わせ体を半開き状
態に保つ手段としては、例えばバルク超電導磁石材を重
ね合わせて磁化処理する際、各磁石材の開放端に磁化に
悪影響を及ぼさない周知の材料を挟み込んでおく等の方
法を適用することができる。

【００１７】なお、上記磁化処理の際にバルク超電導磁
石材の重ね合わせ面同士がなす角度を大きくすれば大き
くするほど着磁後の重ね合わせ体の開放が容易になる
が、一方で着磁場は小さくなってしまう。従って、でき
るだけ着磁場が大きく、かつ重ね合わせ体の開放が容易
である角度（バルク超電導磁石材の重ね合わせ面同士が
なす角度）を個々のケ−スに応じて検討し、これらを満
足する最適な角度をケ−スバイケ−スで選ぶのが良い。

【００１８】ところで、図１では磁極が異なる複数のバ
ルク超電導磁石が直線状に並列した連結体の製造例を示
すに止まったが、着磁前のバルク超電導磁石材の重ね合
わせ方を工夫すれば、例えば図２に示すように、磁極が
異なる複数のバルク超電導磁石が二次元方向に配列した
連結体を製造することができ、二次元方向に磁気推進力
を必要とする位置決め装置や物流装置等に適用する部材
を得ることも可能である。更に、重ね合わせ体を開いた
時に磁極が異なる複数のバルク超電導磁石が三次元配列
するようなバルク超電導磁石材の重ね合わせ方を選べ
ば、三次元方向に磁気推進力を発現するバルク超電導磁
石連結体を得ることもでき、例えば磁気分離装置等の高
性能化に寄与することが期待できる。

【００１９】

【実施例】ａｂ面が辺長４０mmの正方形状で、厚みが１
０mmのＹ−Ba−Cu−Ｏ超電導バルク体を４個準備し、こ
れらにステンレス鋼製の蝶番を取り付けて図１のに示
すような連結体を作成した。次いで、この超電導バルク
体の連結体を図１のに示すように折り畳んで重ね合わ
せてソレノイドコイル内に挿入し、１Ｔの磁場中で磁化
処理を行い、その状態のまま液体窒素温度（77.3Ｋ）ま
で磁場中冷却した。

【００２０】続いて、ソレノイドコイルによる磁場を取
り去ってから、着磁したバルク超電導磁石の重ね合わせ
体をソレノイドコイルから取り出し、ガイドネジを利用
して着磁した超電導磁石の重ね合わせ体を図１ので示
すように交互に開いて引き延ばし、図１のに示したよ
うに並列させて固定した。

【００２１】このようにして得られたバルク超電導磁石
連結体につき、その磁場分布を調査したところ、表面磁
場で 0.5Ｔが交互に並ぶような磁場分布が実現されてい
ることを確認した。

【００２２】

【効果の総括】以上に説明した如く、この発明によれ
ば、例えば交番磁界を発現する“磁極が異なる複数のバ
ルク超電導磁石連結体”を一回の着磁処理でもって、し
かも単純な設備によるだけで危険を伴うことなく容易か
つ低コストで得ることが可能となるなど、産業上極めて
有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る“磁極が異なる複数のバルク超電
導磁石連結体の着磁方法”の実施手順例を示した説明図
である。

【図２】磁極が異なる複数のバルク超電導磁石が二次元
方向に配列した連結体を示す模式図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長嶋 賢 東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財団 法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 村上 雅人 東京都江東区東雲１丁目14番３ 財団法人 国際超電導産業技術研究センタ−超電導工 学研究所内 (72)発明者 宮本 毅 東京都江東区東雲１丁目14番３ 財団法人 国際超電導産業技術研究センタ−超電導工 学研究所内 (72)発明者 小林 敦之 埼玉県朝霞市三原１−11−21 (72)発明者 塚本 修巳 東京都三鷹市牟礼７−１−12 Ｆターム(参考） 5H622 AA03 CB04 DD02 PP03 PP07 QB01

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のバルク超電導磁石材の隣り合うバ
   ルク超電導磁石材同士を重ね合わせ・開放自在に連結し
   た後、各バルク超電導磁石材の全てを重ね合わせてこの
   状態のままで磁化処理を行い、次いで磁化後の各バルク
   超電導磁石重ね合わせ体の各々を交互に開いて並列させ
   ることを特徴とする、磁極が異なる複数のバルク超電導
   磁石連結体の着磁方法。
2. 【請求項２】 バルク超電導磁石材の重ね合わせ体を磁
   化処理を、バルク超電導磁石材の重ね合わせ面を密着さ
   せることなく互いの面が角度を成す半開き状態を保って
   行うことを特徴とする、請求項１記載の磁極が異なる複
   数のバルク超電導磁石連結体の着磁方法。