JP2001307916A - 超電導磁石装置 - Google Patents
超電導磁石装置Info
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- JP2001307916A JP2001307916A JP2000123205A JP2000123205A JP2001307916A JP 2001307916 A JP2001307916 A JP 2001307916A JP 2000123205 A JP2000123205 A JP 2000123205A JP 2000123205 A JP2000123205 A JP 2000123205A JP 2001307916 A JP2001307916 A JP 2001307916A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】構造簡素にしてコンパクトにし、着磁・消磁の
操作が容易で、かつ着磁・消磁の識別が容易な超電導磁
石装置を提供する。 【解決手段】本発明に係る超電導磁石装置は、複数の高
温超電導体セル１，１…を接着剤で接着させて一体化
し、一つにまとめて超電導セル集合体２に形成した。
操作が容易で、かつ着磁・消磁の識別が容易な超電導磁
石装置を提供する。 【解決手段】本発明に係る超電導磁石装置は、複数の高
温超電導体セル１，１…を接着剤で接着させて一体化
し、一つにまとめて超電導セル集合体２に形成した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高温超電導体の残
留磁化を利用した磁場発生用の超電導磁石装置に関す
る。
留磁化を利用した磁場発生用の超電導磁石装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の超電導磁石装置は、超電導線材を
巻回して超電導コイルに形成して電磁石にしたものであ
るが、近年では、超電導体の残留磁化を利用した超電導
磁石が設計、試作例として発表されている。
巻回して超電導コイルに形成して電磁石にしたものであ
るが、近年では、超電導体の残留磁化を利用した超電導
磁石が設計、試作例として発表されている。
【０００３】この種の磁石装置は、永久磁石等と異なっ
て高温超電導材料のバルク体に外部から着磁させること
が多い。ここで、バルク体とは、例えばイットリウム
（Ｙ）を含む希土類元素に、炭化物または炭酸化物を加
えた原料粉を仮焼きし、仮焼きにした仮焼粉を成形加工
した後、再び焼き上げて焼結体にし、金属被覆材等に詰
めて線材化するものである。
て高温超電導材料のバルク体に外部から着磁させること
が多い。ここで、バルク体とは、例えばイットリウム
（Ｙ）を含む希土類元素に、炭化物または炭酸化物を加
えた原料粉を仮焼きし、仮焼きにした仮焼粉を成形加工
した後、再び焼き上げて焼結体にし、金属被覆材等に詰
めて線材化するものである。
【０００４】このようにして作製したバルク体を用いた
磁石は、バルク体の磁化の大きさに比例して磁場強度が
大きくなる。バルク体の磁化の大きさは、バルク体を形
成する超電導材料の臨界電流密度とバルク寸法に比例す
る。このため、高温超電導バルク体の高臨界電流密度化
と大寸法化との開発が数多くの研究所で進められている
ものの、未だ模索の段階である。
磁石は、バルク体の磁化の大きさに比例して磁場強度が
大きくなる。バルク体の磁化の大きさは、バルク体を形
成する超電導材料の臨界電流密度とバルク寸法に比例す
る。このため、高温超電導バルク体の高臨界電流密度化
と大寸法化との開発が数多くの研究所で進められている
ものの、未だ模索の段階である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】高温超電導バルク体の
高臨界電流密度化および大寸法化の研究が進められてい
る中、最近、９０Ｋクラスの臨界温度が期待されている
イットリウム（Ｙ）系を含む高温超電導材料では、超電
導体の寸法が大形化するにつれ、臨界電流密度が極端に
低下することがわかってきた。
高臨界電流密度化および大寸法化の研究が進められてい
る中、最近、９０Ｋクラスの臨界温度が期待されている
イットリウム（Ｙ）系を含む高温超電導材料では、超電
導体の寸法が大形化するにつれ、臨界電流密度が極端に
低下することがわかってきた。
【０００６】また、高温超電導バルク体は、強度的に脆
いため、そのエレメントの寸法の大形化に伴って捕捉磁
場が大きくなると、バルク体の剛性が磁力に耐えられな
くなる。このため、磁石を構成する一個の高温超電導バ
ルク体は、そのエレメントの寸法に制限を受けるため、
そのエレメントを小形に形成し、小形に形成した複数の
エレメントを並べて着磁させる設計例や試作例が報告さ
れている。
いため、そのエレメントの寸法の大形化に伴って捕捉磁
場が大きくなると、バルク体の剛性が磁力に耐えられな
くなる。このため、磁石を構成する一個の高温超電導バ
ルク体は、そのエレメントの寸法に制限を受けるため、
そのエレメントを小形に形成し、小形に形成した複数の
エレメントを並べて着磁させる設計例や試作例が報告さ
れている。
【０００７】しかし、高温超電導バルク体は、寸法に制
限を受けるため、小形に形成したエレメントを数多く並
べて一つにまとめてみても、各エレメントに作用する磁
力を支持する構造物が別に必要になり、エレメントの数
が増加するにつれて、その支持構造物が複雑化する等の
問題点があった。
限を受けるため、小形に形成したエレメントを数多く並
べて一つにまとめてみても、各エレメントに作用する磁
力を支持する構造物が別に必要になり、エレメントの数
が増加するにつれて、その支持構造物が複雑化する等の
問題点があった。
【０００８】また、超電導体の残留磁化を利用した超電
導磁石装置では、超電導コイルを用いた超電導磁石装置
と異なり、着磁・消磁の際、特別の装置が必要となり、
また、磁場発生の有無を誤認する等の不都合・不具合が
あった。
導磁石装置では、超電導コイルを用いた超電導磁石装置
と異なり、着磁・消磁の際、特別の装置が必要となり、
また、磁場発生の有無を誤認する等の不都合・不具合が
あった。
【０００９】本発明は、このような事情に基づいてなさ
れたもので、構造簡素にしてコンパクトにし、着磁・消
磁の操作が容易で、かつ着磁・消磁の識別が容易な超電
導磁石装置を提供することを目的とする。
れたもので、構造簡素にしてコンパクトにし、着磁・消
磁の操作が容易で、かつ着磁・消磁の識別が容易な超電
導磁石装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明に係る超電導磁石
装置は、上述の目的を達成するため、請求項１記載に記
載したように、超電導体の残留磁化による発生磁場を利
用した超電導磁石装置において、複数の高温超電導体セ
ルを接着剤で接着させて一体化し、一つにまとめて超電
導セル集合体に形成したものである。
装置は、上述の目的を達成するため、請求項１記載に記
載したように、超電導体の残留磁化による発生磁場を利
用した超電導磁石装置において、複数の高温超電導体セ
ルを接着剤で接着させて一体化し、一つにまとめて超電
導セル集合体に形成したものである。
【００１１】また、本発明に係る超電導磁石装置は、上
述の目的を達成するため、請求項２に記載したように、
高温超電導体セルは、多角柱体に形成したものである。
述の目的を達成するため、請求項２に記載したように、
高温超電導体セルは、多角柱体に形成したものである。
【００１２】また、本発明に係る超電導磁石装置は、上
述の目的を達成するため、請求項３に記載したように、
接着剤は、プリプレイグおよびエポキシ樹脂のうち、い
ずれかであることを特徴とするものである。
述の目的を達成するため、請求項３に記載したように、
接着剤は、プリプレイグおよびエポキシ樹脂のうち、い
ずれかであることを特徴とするものである。
【００１３】また、本発明に係る超電導磁石装置は、上
述の目的を達成するため、請求項４に記載したように、
高温超電導体セルには、高温超電導バルク体で構成した
ものである。
述の目的を達成するため、請求項４に記載したように、
高温超電導体セルには、高温超電導バルク体で構成した
ものである。
【００１４】また、本発明に係る超電導磁石装置は、上
述の目的を達成するため、請求項５に記載したように、
高温超電導体セルは、基盤部に高温超電導バルク体を被
覆して構成したものである。
述の目的を達成するため、請求項５に記載したように、
高温超電導体セルは、基盤部に高温超電導バルク体を被
覆して構成したものである。
【００１５】また、本発明に係る超電導磁石装置は、上
述の目的を達成するため、請求項６に記載したように、
高温超電導体セルは、隣接する高温超電導体セルとの間
に絶縁物および高電気抵抗物のうち、いずれか一方を選
択して介装させたものである。
述の目的を達成するため、請求項６に記載したように、
高温超電導体セルは、隣接する高温超電導体セルとの間
に絶縁物および高電気抵抗物のうち、いずれか一方を選
択して介装させたものである。
【００１６】また、本発明に係る超電導磁石装置は、上
述の目的を達成するため、請求項７に記載したように、
絶縁物は、プリプレイグ、エポキシ樹脂、ＦＲＰのう
ち、いずれかであることを特徴とするものである。
述の目的を達成するため、請求項７に記載したように、
絶縁物は、プリプレイグ、エポキシ樹脂、ＦＲＰのう
ち、いずれかであることを特徴とするものである。
【００１７】また、本発明に係る超電導磁石装置は、上
述の目的を達成するため、請求項８に記載したように、
高電気抵抗物は、ステンレス鋼，銅，ニッケルのうち、
いずれかであることを特徴とするものである。
述の目的を達成するため、請求項８に記載したように、
高電気抵抗物は、ステンレス鋼，銅，ニッケルのうち、
いずれかであることを特徴とするものである。
【００１８】また、本発明に係る超電導磁石装置は、上
述の目的を達成するため、請求項９に記載したように、
高温超電導バルク体は、その外周側に補強部材を設けた
ものである。
述の目的を達成するため、請求項９に記載したように、
高温超電導バルク体は、その外周側に補強部材を設けた
ものである。
【００１９】また、本発明に係る超電導磁石装置は、上
述の目的を達成するため、請求項１０に記載したよう
に、補強部材は、ステンレス鋼，チタン，銅合金、アル
ミ合金のうち、いずれかであることを特徴とするもので
ある。
述の目的を達成するため、請求項１０に記載したよう
に、補強部材は、ステンレス鋼，チタン，銅合金、アル
ミ合金のうち、いずれかであることを特徴とするもので
ある。
【００２０】また、本発明に係る超電導磁石装置は、上
述の目的を達成するため、請求項１１に記載したよう
に、高温超電導体セルは、隣接する高温超電導体セルと
の間に伝熱部材を介装させたものである。
述の目的を達成するため、請求項１１に記載したよう
に、高温超電導体セルは、隣接する高温超電導体セルと
の間に伝熱部材を介装させたものである。
【００２１】また、本発明に係る超電導磁石装置は、上
述の目的を達成するため、請求項１２に記載したよう
に、伝熱部材は、銅、アルミ、窒化アルミのうち、いず
れかであることを特徴とするものである。
述の目的を達成するため、請求項１２に記載したよう
に、伝熱部材は、銅、アルミ、窒化アルミのうち、いず
れかであることを特徴とするものである。
【００２２】また、本発明に係る超電導磁石装置は、上
述の目的を達成するため、請求項１３に記載したよう
に、高温超電導体セルは、隣接する高温超電導体セルと
の間に冷媒を導通させる通路を形成する冷却チャンネル
と、この冷却チャンネルの外側に設けたスペーサとを介
装させたものである。
述の目的を達成するため、請求項１３に記載したよう
に、高温超電導体セルは、隣接する高温超電導体セルと
の間に冷媒を導通させる通路を形成する冷却チャンネル
と、この冷却チャンネルの外側に設けたスペーサとを介
装させたものである。
【００２３】また、本発明に係る超電導磁石装置は、上
述の目的を達成するため、請求項１４に記載したよう
に、超電導セル集合体は、高温超電導体セルを１６個用
いて組み立てるとともに、１６個の高温超電導体セルの
うち、８個が六面を持つセルを用いたものである。
述の目的を達成するため、請求項１４に記載したよう
に、超電導セル集合体は、高温超電導体セルを１６個用
いて組み立てるとともに、１６個の高温超電導体セルの
うち、８個が六面を持つセルを用いたものである。
【００２４】また、本発明に係る超電導磁石装置は、上
述の目的を達成するため、請求項１５に記載したよう
に、超電導セル集合体は、断熱容器に充填した冷媒に浸
漬させたものである。
述の目的を達成するため、請求項１５に記載したよう
に、超電導セル集合体は、断熱容器に充填した冷媒に浸
漬させたものである。
【００２５】また、本発明に係る超電導磁石装置は、上
述の目的を達成するため、請求項１６に記載したよう
に、超電導セル集合体は、冷凍機を備えた断熱容器の熱
シールドに収容し、極低温状態に維持させたものであ
る。
述の目的を達成するため、請求項１６に記載したよう
に、超電導セル集合体は、冷凍機を備えた断熱容器の熱
シールドに収容し、極低温状態に維持させたものであ
る。
【００２６】また、本発明に係る超電導磁石装置は、上
述の目的を達成するため、請求項１７に記載したよう
に、超電導体の残留磁化による発生磁場を利用した超電
導磁石装置において、複数の高温超電導体セルを接着剤
で接着させて一体化し、一つにまとめて形成した超電導
セル集合体を断熱容器に収容させたまま、着磁装置を用
いて着磁させたものである。
述の目的を達成するため、請求項１７に記載したよう
に、超電導体の残留磁化による発生磁場を利用した超電
導磁石装置において、複数の高温超電導体セルを接着剤
で接着させて一体化し、一つにまとめて形成した超電導
セル集合体を断熱容器に収容させたまま、着磁装置を用
いて着磁させたものである。
【００２７】また、本発明に係る超電導磁石装置は、上
述の目的を達成するため、請求項１８に記載したよう
に、超電導セル集合体を収容させた断熱容器は、複数個
にし、その複数個に着磁装置を用いて着磁させたもので
ある。
述の目的を達成するため、請求項１８に記載したよう
に、超電導セル集合体を収容させた断熱容器は、複数個
にし、その複数個に着磁装置を用いて着磁させたもので
ある。
【００２８】また、本発明に係る超電導磁石装置は、上
述の目的を達成するため、請求項１９に記載したよう
に、超電導体の残留磁化による発生磁場を利用した超電
導磁石装置において、複数の高温超電導体セルを接着剤
で接着させて一体化し、一つにまとめて形成した超電導
セル集合体に加熱手段を設けて消磁させたものである。
述の目的を達成するため、請求項１９に記載したよう
に、超電導体の残留磁化による発生磁場を利用した超電
導磁石装置において、複数の高温超電導体セルを接着剤
で接着させて一体化し、一つにまとめて形成した超電導
セル集合体に加熱手段を設けて消磁させたものである。
【００２９】また、本発明に係る超電導磁石装置は、上
述の目的を達成するため、請求項２０に記載したよう
に、超電導体の残留磁化による発生磁場を利用した超電
導磁石装置において、複数の高温超電導体セルを接着剤
で接着させて一体化し、一つにまとめて形成した超電導
セル集合体に着磁の有無を識別させる表示手段を設けた
ものである。
述の目的を達成するため、請求項２０に記載したよう
に、超電導体の残留磁化による発生磁場を利用した超電
導磁石装置において、複数の高温超電導体セルを接着剤
で接着させて一体化し、一つにまとめて形成した超電導
セル集合体に着磁の有無を識別させる表示手段を設けた
ものである。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る超電導磁石装
置の実施形態を図面および図面に付した符号を引用して
説明する。
置の実施形態を図面および図面に付した符号を引用して
説明する。
【００３１】図１は、本発明に係る超電導磁石装置の第
１実施形態を示す概念図である。
１実施形態を示す概念図である。
【００３２】本実施形態に係る超電導磁石装置は、複数
個の高温超電導体セル１，１，…を互いに接着して一体
化させ、一つにまとめた超電導セル集合体２に形成した
ものである。
個の高温超電導体セル１，１，…を互いに接着して一体
化させ、一つにまとめた超電導セル集合体２に形成した
ものである。
【００３３】一つ一つの高温超電導体セル１，１，…を
互いに接着する接着剤は、高温超電導体セル１，１，…
に作用する磁力や熱応力で超電導セル集合体２がセル１
毎に分離せず、また超電導特性が低下しないもの、具体
的にはプリプレイグやエポキシ樹脂である。
互いに接着する接着剤は、高温超電導体セル１，１，…
に作用する磁力や熱応力で超電導セル集合体２がセル１
毎に分離せず、また超電導特性が低下しないもの、具体
的にはプリプレイグやエポキシ樹脂である。
【００３４】また、高温超電導体セル１，１，…は、そ
の形状を正六角柱体にしているが、この形状に限ること
なく、多角柱体であればよく、さらに配列も積層状等任
意の形状および配列にしてもよい。
の形状を正六角柱体にしているが、この形状に限ること
なく、多角柱体であればよく、さらに配列も積層状等任
意の形状および配列にしてもよい。
【００３５】しかし、超電導セル集合体２を着磁したと
きの磁場分布を考慮すると、高温超電導体セル１，１，
…の形状・寸法を変化させると有効な場合もある。例え
ば、高温超電導体セル１，１，…の寸法や形状を強度や
磁力から決定するとともに、超電導特性に異方性が発生
する場合、その寸法や形状をその特性が最大限利用でき
るようにしておくことが大切である。
きの磁場分布を考慮すると、高温超電導体セル１，１，
…の形状・寸法を変化させると有効な場合もある。例え
ば、高温超電導体セル１，１，…の寸法や形状を強度や
磁力から決定するとともに、超電導特性に異方性が発生
する場合、その寸法や形状をその特性が最大限利用でき
るようにしておくことが大切である。
【００３６】このように、本実施形態は、複数個の高温
超電導体セル１，１，…を互いに接着して一体化させ、
一つにまとめた超電導セル集合体２に形成したので、簡
素にしてコンパクトな超電導磁石装置を実現することが
できる。
超電導体セル１，１，…を互いに接着して一体化させ、
一つにまとめた超電導セル集合体２に形成したので、簡
素にしてコンパクトな超電導磁石装置を実現することが
できる。
【００３７】図２は、本発明に係る超電導磁石装置の第
２実施形態を示す概念図である。
２実施形態を示す概念図である。
【００３８】本実施形態は、高温超電導体セル１を高温
超電導バルク体３で構成したものである。高温超電導バ
ルク体３は、イットリウム（Ｙ）系、ネオジウム系、ビ
スマス系のうち、いずれかが選択される。
超電導バルク体３で構成したものである。高温超電導バ
ルク体３は、イットリウム（Ｙ）系、ネオジウム系、ビ
スマス系のうち、いずれかが選択される。
【００３９】このように、本実施形態は、高温超電導体
セル１を高温超電導バルク体３として構成したので、簡
素にしてコンパクトな超電導磁石装置を実現することが
できる。
セル１を高温超電導バルク体３として構成したので、簡
素にしてコンパクトな超電導磁石装置を実現することが
できる。
【００４０】なお、本実施形態は、高温超電導セル１を
高温超電導バルク体３で構成したが、この例に限らず、
例えば図３に示すように、基盤部４に高温超電導バルク
体３を被覆または被着した高温超電導体セル１にしても
よい。
高温超電導バルク体３で構成したが、この例に限らず、
例えば図３に示すように、基盤部４に高温超電導バルク
体３を被覆または被着した高温超電導体セル１にしても
よい。
【００４１】図４は、本発明に係る超電導磁石装置の第
３実施形態を示す概念図である。
３実施形態を示す概念図である。
【００４２】本実施形態は、超電導体セル集合体２を構
成する高温超電導体セル１，１，…の隣接間に絶縁物５
および高電気抵抗物６のうち、いずれか一方を選択して
介装させたものである。
成する高温超電導体セル１，１，…の隣接間に絶縁物５
および高電気抵抗物６のうち、いずれか一方を選択して
介装させたものである。
【００４３】絶縁物５は、プリプレイグ、エポキシ樹
脂、ＦＲＰが好ましく、また高電気抵抗部６は、ステン
レス鋼，銅，ニッケルがよい。
脂、ＦＲＰが好ましく、また高電気抵抗部６は、ステン
レス鋼，銅，ニッケルがよい。
【００４４】なお、絶縁物５または高電気抵抗物６は、
高温超電導体セル１，１，…に対し、外周全域および部
分的局所のうち、いずれかを選択して被覆または被着さ
せてもよい。
高温超電導体セル１，１，…に対し、外周全域および部
分的局所のうち、いずれかを選択して被覆または被着さ
せてもよい。
【００４５】また、超電導セル集合体２は、高温超電導
セル１，１，…が臨界温度以上の環境の基で外部からの
磁場が加えられた後、高温超電導体セル１，１，…が超
電導状態になるまで冷却させてから外部の磁場が取り除
かれる着磁方法を用いている。
セル１，１，…が臨界温度以上の環境の基で外部からの
磁場が加えられた後、高温超電導体セル１，１，…が超
電導状態になるまで冷却させてから外部の磁場が取り除
かれる着磁方法を用いている。
【００４６】なお、高温超電導体セル１，１，…に絶縁
物５または高電気抵抗物６を被覆または被着させたの
は、以下の理由に基づく。
物５または高電気抵抗物６を被覆または被着させたの
は、以下の理由に基づく。
【００４７】高温超電導体セル１，１，…に外部から加
えられている磁場を取り除く場合、超電導セル集合体２
間に電気的導通があると、電流が誘起されてジュール熱
が発生する。ジュール熱の発生を低く抑えると、高温超
電導体セル１，１，…を流れる電流の減衰時定数が長く
なり、磁石から発生する磁場がゆっくりとした変化が続
く。このため、本実施形態では、高温超電導体セル１，
１，…の隣接間に絶縁物５および高電気抵抗物６のう
ち、いずれか一方を選択して介装し、電流の減衰時定数
を短くしたことに基づく。
えられている磁場を取り除く場合、超電導セル集合体２
間に電気的導通があると、電流が誘起されてジュール熱
が発生する。ジュール熱の発生を低く抑えると、高温超
電導体セル１，１，…を流れる電流の減衰時定数が長く
なり、磁石から発生する磁場がゆっくりとした変化が続
く。このため、本実施形態では、高温超電導体セル１，
１，…の隣接間に絶縁物５および高電気抵抗物６のう
ち、いずれか一方を選択して介装し、電流の減衰時定数
を短くしたことに基づく。
【００４８】このように、本実施形態は、超電導セル集
合体２を構成する高温超電導体セル１，１，…の隣接間
に絶縁物５および高電気抵抗物６のうち、いずれか一方
を選択して被覆または被着させたので、外部から着磁さ
せる際、高温超電導体セル１，１，…間を横切る電流の
流れを少なくすることができ、着磁損失を低く抑えるこ
とができる。
合体２を構成する高温超電導体セル１，１，…の隣接間
に絶縁物５および高電気抵抗物６のうち、いずれか一方
を選択して被覆または被着させたので、外部から着磁さ
せる際、高温超電導体セル１，１，…間を横切る電流の
流れを少なくすることができ、着磁損失を低く抑えるこ
とができる。
【００４９】なお、本実施形態は超電導セル集合体２を
構成する高温超電導体セル１，１，…の隣接間に絶縁物
５および高電気抵抗部６のうち、いずれか一方を選択し
て被覆または被着させたが、この例に限らず、例えば、
図５に示すように、高温超電導バルク体３に絶縁物５お
よび高電気抵抗物６のうち、いずれか一方を選択して被
覆または被着させてもよい。
構成する高温超電導体セル１，１，…の隣接間に絶縁物
５および高電気抵抗部６のうち、いずれか一方を選択し
て被覆または被着させたが、この例に限らず、例えば、
図５に示すように、高温超電導バルク体３に絶縁物５お
よび高電気抵抗物６のうち、いずれか一方を選択して被
覆または被着させてもよい。
【００５０】図６は、本発明に係る超電導磁石装置の第
４実施形態を示す概念図である。
４実施形態を示す概念図である。
【００５１】本実施形態は、高温超電導バルク体３の外
周側に強度の高い補強部材７を全周または局所的に被覆
または被着させたものである。
周側に強度の高い補強部材７を全周または局所的に被覆
または被着させたものである。
【００５２】補強部材７は、超電導体セル１に磁力や熱
応力が作用した場合、高温超電導バルク体３に変形が生
じ、その特性が低下することを防止するもので、例えば
ステンレス鋼，チタン等の極低温に適用できるもの、あ
るいは銅合金、アルミ合金等である。
応力が作用した場合、高温超電導バルク体３に変形が生
じ、その特性が低下することを防止するもので、例えば
ステンレス鋼，チタン等の極低温に適用できるもの、あ
るいは銅合金、アルミ合金等である。
【００５３】なお、高温超電導バルク体３の外周側に補
強部材７を被覆または被着させる場合、図６に示すよう
に、紙面に垂直方向をＺ軸とし、紙面に平行な面をＸＹ
平面とするとき、高温超電導バルク体３に作用する力が
ＸＹ面に対して主になっており、Ｚ面が無視できる場
合、補強部材７をＸＹ面に垂直な四面仕上げにしてもよ
い。
強部材７を被覆または被着させる場合、図６に示すよう
に、紙面に垂直方向をＺ軸とし、紙面に平行な面をＸＹ
平面とするとき、高温超電導バルク体３に作用する力が
ＸＹ面に対して主になっており、Ｚ面が無視できる場
合、補強部材７をＸＹ面に垂直な四面仕上げにしてもよ
い。
【００５４】このように、本実施形態は高温超電導バル
ク体３の外周側に補強部材７を被覆または被着させたの
で、超電導体セル１の強度を確実に保証することがで
き、超電導体セル１に安定運転を行わせることができ
る。
ク体３の外周側に補強部材７を被覆または被着させたの
で、超電導体セル１の強度を確実に保証することがで
き、超電導体セル１に安定運転を行わせることができ
る。
【００５５】図７は、本発明に係る超電導磁石装置の第
５実施形態を示す概念図である。
５実施形態を示す概念図である。
【００５６】本実施形態は、超電導セル集合体２を構成
する高温超電導体セル１，１，…の隣接間に伝熱部材
８、具体的には銅、アルミ等の金属材料あるいは窒化ア
ルミ等のセラミックス材料を介装させたものである。隣
接する高温超電導体セル１，１，…間に伝熱部材８を介
装させたのは、超電導セル集合体２を冷却させる際、熱
伝導特性を良好にして冷却時間を短縮させることに基づ
く。
する高温超電導体セル１，１，…の隣接間に伝熱部材
８、具体的には銅、アルミ等の金属材料あるいは窒化ア
ルミ等のセラミックス材料を介装させたものである。隣
接する高温超電導体セル１，１，…間に伝熱部材８を介
装させたのは、超電導セル集合体２を冷却させる際、熱
伝導特性を良好にして冷却時間を短縮させることに基づ
く。
【００５７】また、隣接する高温超電導体セル１，１，
…間に伝熱部材８を介装させたのは、高温超電導体セル
１，１，…に外部から与えられる磁場の着磁後、外部か
らの磁場の消磁の際、ヒステリシス損による温度上昇を
防止したもので、運転温度が低いほど臨界電流密度が高
く、残留磁化が大きく、着磁後に発生する磁場が大きく
なることに基づく。
…間に伝熱部材８を介装させたのは、高温超電導体セル
１，１，…に外部から与えられる磁場の着磁後、外部か
らの磁場の消磁の際、ヒステリシス損による温度上昇を
防止したもので、運転温度が低いほど臨界電流密度が高
く、残留磁化が大きく、着磁後に発生する磁場が大きく
なることに基づく。
【００５８】このように、本実施形態は、隣接する高温
超電導体セル１，１，…間に伝熱部材８を介装させたの
で、超電導セル集合体２の冷却時間をより一層短かくし
て、外部からの着磁後の磁場の発生をより一層大きくす
ることができる。
超電導体セル１，１，…間に伝熱部材８を介装させたの
で、超電導セル集合体２の冷却時間をより一層短かくし
て、外部からの着磁後の磁場の発生をより一層大きくす
ることができる。
【００５９】なお、本実施形態は、超電導セル集合体２
を構成する高温超電導体セル１，１，…の隣接間に伝熱
部材８を介装させたが、この例に限らず、例えば、図８
に示すように、液体窒素等の冷媒を導通させる通路を形
成する冷却チャンネル９とこの外側にスペーサ１０を介
装させてもよい。
を構成する高温超電導体セル１，１，…の隣接間に伝熱
部材８を介装させたが、この例に限らず、例えば、図８
に示すように、液体窒素等の冷媒を導通させる通路を形
成する冷却チャンネル９とこの外側にスペーサ１０を介
装させてもよい。
【００６０】図９は、本発明に係る超電導磁石装置の第
６実施形態を示す概念図である。
６実施形態を示す概念図である。
【００６１】本実施形態は、超電導セル集合体２を構成
する高温超電導体セル１，１，…を１６個で組み立て、
その１６個のうち、８個が六面を持つセル１１にし、稠
密度の向上を図ったものである。
する高温超電導体セル１，１，…を１６個で組み立て、
その１６個のうち、８個が六面を持つセル１１にし、稠
密度の向上を図ったものである。
【００６２】このように、本実施形態は、１６個の高温
超電導体セル１，１，…を用いて超電導セル集合体２を
構成する際、８個分が六面を持つセル１１として用いて
稠密度を向上させたので、コンパクトな超電導磁石装置
を実現することができる。
超電導体セル１，１，…を用いて超電導セル集合体２を
構成する際、８個分が六面を持つセル１１として用いて
稠密度を向上させたので、コンパクトな超電導磁石装置
を実現することができる。
【００６３】図１０は、本発明に係る超電導磁石装置の
第７実施形態を示す概念図である。
第７実施形態を示す概念図である。
【００６４】本実施形態は、高温超電導体セル１，１，
…を一体化して一つにまとめた超電導セル集合体２を、
例えば液体窒素等の冷媒１２を充填した断熱容器１３に
浸漬（どぶづけ）し、極低温状態に維持させたものであ
る。
…を一体化して一つにまとめた超電導セル集合体２を、
例えば液体窒素等の冷媒１２を充填した断熱容器１３に
浸漬（どぶづけ）し、極低温状態に維持させたものであ
る。
【００６５】なお、超電導セル集合体２の極低温状態へ
の維持は、断熱容器１３の冷媒１２への浸漬に代えて、
例えば、図１１に示すように、断熱容器１３に収容した
熱シールド１４に冷凍機１５を設け、冷凍機１５で超電
導セル集合体２を極低温状態に維持させてもよい。
の維持は、断熱容器１３の冷媒１２への浸漬に代えて、
例えば、図１１に示すように、断熱容器１３に収容した
熱シールド１４に冷凍機１５を設け、冷凍機１５で超電
導セル集合体２を極低温状態に維持させてもよい。
【００６６】このように、本実施形態は、超電導セル集
合体２を冷媒１２および冷凍機１５で冷却させたので
せ、超電導セル集合体２を確実に極低温状態に維持させ
ることができる。
合体２を冷媒１２および冷凍機１５で冷却させたので
せ、超電導セル集合体２を確実に極低温状態に維持させ
ることができる。
【００６７】図１２は、本発明に係る超電導磁石装置の
第８実施形態を示す概念図である。
第８実施形態を示す概念図である。
【００６８】本実施形態は、断熱容器１３に収容する高
温超電導体セル１，１，…を一体化して一つにまとめた
超電導セル集合体２に着磁させる際、別置きの着磁装置
１６を用いて着磁させたものである。
温超電導体セル１，１，…を一体化して一つにまとめた
超電導セル集合体２に着磁させる際、別置きの着磁装置
１６を用いて着磁させたものである。
【００６９】着磁装置１６は、例えば、図１３に示すよ
うに、断熱容器１３に収容する高温超電導セル１，１，
…を一体化して一つにまとめた超電導セル集合体２の複
数個を一つ一つ着磁させる場合にも付属物として特別な
着磁手段を設けることもなく好都合である。
うに、断熱容器１３に収容する高温超電導セル１，１，
…を一体化して一つにまとめた超電導セル集合体２の複
数個を一つ一つ着磁させる場合にも付属物として特別な
着磁手段を設けることもなく好都合である。
【００７０】このように、本実施形態は、別置きの着磁
装置１６を用いて超電導セル集合体２を着磁させたの
で、付属物として特別な着磁手段を設けることなく構造
を簡素化させることができる。
装置１６を用いて超電導セル集合体２を着磁させたの
で、付属物として特別な着磁手段を設けることなく構造
を簡素化させることができる。
【００７１】図１４は、本発明に係る超電導磁石装置の
第９実施形態を示す概念図である。
第９実施形態を示す概念図である。
【００７２】本実施形態は、断熱容器１３に収容する高
温超電導体セル１，１，…を一体化して一つにまとめた
超電導セル集合体２を消磁させる際、加熱手段１７を用
いて消磁させたものである。
温超電導体セル１，１，…を一体化して一つにまとめた
超電導セル集合体２を消磁させる際、加熱手段１７を用
いて消磁させたものである。
【００７３】一般に、超電導体は、臨界温度以上に加熱
されると、超電導状態から常電導状態に転移し、磁化を
消失して発熱することが知られている。また、その発熱
が隣接する他の超電導体に伝わると、上述と同様に常電
導状態に転移し、常電導状態への転移が連鎖的に続き、
最終的に、超電導体は、全て消磁することが知られてい
る。
されると、超電導状態から常電導状態に転移し、磁化を
消失して発熱することが知られている。また、その発熱
が隣接する他の超電導体に伝わると、上述と同様に常電
導状態に転移し、常電導状態への転移が連鎖的に続き、
最終的に、超電導体は、全て消磁することが知られてい
る。
【００７４】本実施形態は、このような点に着目したも
ので、高温超電導体セル１，１，…の一部および全部の
うち、いずれか一方に例えばヒータ等の加熱手段１７を
設け、高温超電導体セル１，１，…に加熱手段１７から
熱を加えて常電導状態に転移させ、超電導セル集合体２
を消磁させたものである。
ので、高温超電導体セル１，１，…の一部および全部の
うち、いずれか一方に例えばヒータ等の加熱手段１７を
設け、高温超電導体セル１，１，…に加熱手段１７から
熱を加えて常電導状態に転移させ、超電導セル集合体２
を消磁させたものである。
【００７５】このように、本実施形態は、断熱容器１３
に収容する高温超電導体セル１，１，…の一部または全
部に加熱手段１７を設けたので、消磁装置を簡素化させ
て超電導セル集合体２を容易に消磁させることができ
る。
に収容する高温超電導体セル１，１，…の一部または全
部に加熱手段１７を設けたので、消磁装置を簡素化させ
て超電導セル集合体２を容易に消磁させることができ
る。
【００７６】図１５は、本発明に係る超電導磁石装置の
第１０実施形態を示す概念図である。
第１０実施形態を示す概念図である。
【００７７】本実施形態は、超電導セル集合体２に磁場
発生の有無が容易に識別できる表示手段１８を設けたも
のである。なお、この表示手段１８は、超電導セル集合
体２に限定適用されるものではなく、全ての超電導磁石
に適用される。もっとも、残留磁化を利用した磁石には
有効である。
発生の有無が容易に識別できる表示手段１８を設けたも
のである。なお、この表示手段１８は、超電導セル集合
体２に限定適用されるものではなく、全ての超電導磁石
に適用される。もっとも、残留磁化を利用した磁石には
有効である。
【００７８】表示手段１８は、ガウスメータの表示のよ
うに、磁場計測センサの出力表示でもよく、磁性体、磁
性流体、液晶のような磁場と相互作用を示すものを用
い、磁場が発生すると外観変化するものでもよい。
うに、磁場計測センサの出力表示でもよく、磁性体、磁
性流体、液晶のような磁場と相互作用を示すものを用
い、磁場が発生すると外観変化するものでもよい。
【００７９】このように、本実施形態は、表示手段１８
で磁場発生の有無を容易に判別するので、磁場発生の有
無の誤認識のない、安定な運転を行わせる超電導磁石装
置を実現することができる。
で磁場発生の有無を容易に判別するので、磁場発生の有
無の誤認識のない、安定な運転を行わせる超電導磁石装
置を実現することができる。
【００８０】
【発明の効果】以上の説明のとおり、本発明に係る超電
導磁石装置は、複数個の高温超電導体セルを一つにまと
めて超電導セル集合体に構成したので、構造簡素にして
コンパクトな磁石を実現することができる。
導磁石装置は、複数個の高温超電導体セルを一つにまと
めて超電導セル集合体に構成したので、構造簡素にして
コンパクトな磁石を実現することができる。
【００８１】その際、超電導セル集合体は、着磁時、別
置きの着磁装置を用いて着磁させる一方、消磁を加熱手
段を用いて消磁させ、さらに表示手段を用いて着・消磁
の有無を識別させたので、着・消磁の操作を容易にして
誤認のない安全な運転を磁石に行わせることができる。
置きの着磁装置を用いて着磁させる一方、消磁を加熱手
段を用いて消磁させ、さらに表示手段を用いて着・消磁
の有無を識別させたので、着・消磁の操作を容易にして
誤認のない安全な運転を磁石に行わせることができる。
【図１】本発明に係る超電導磁石装置の第１実施形態を
示す概念図。
示す概念図。
【図２】本発明に係る超電導磁石装置の第２実施形態を
示す概念図。
示す概念図。
【図３】本発明に係る超電導磁石装置の第２実施形態に
おける変形例を示す概念図。
おける変形例を示す概念図。
【図４】本発明に係る超電導磁石装置の第３実施形態を
示す概念図。
示す概念図。
【図５】本発明に係る超電導磁石装置の第３実施形態に
おける変形例を示す概念図。
おける変形例を示す概念図。
【図６】本発明に係る超電導磁石装置の第４実施形態を
示す概念図。
示す概念図。
【図７】本発明に係る超電導磁石装置の第５実施形態を
示す概念図。
示す概念図。
【図８】本発明に係る超電導磁石装置の第５実施形態に
おける変形例を示す概念図。
おける変形例を示す概念図。
【図９】本発明に係る超電導磁石装置の第６実施形態を
示す概念図。
示す概念図。
【図１０】本発明に係る超電導磁石装置の第７実施形態
を示す概念図。
を示す概念図。
【図１１】本発明に係る超電導磁石装置の第７実施形態
における変形例を示す概念図。
における変形例を示す概念図。
【図１２】本発明に係る超電導磁石装置の第８実施形態
を示す概念図。
を示す概念図。
【図１３】本発明に係る超電導磁石装置の第８実施形態
における変形例を示す概念図。
における変形例を示す概念図。
【図１４】本発明に係る超電導磁石装置の第９実施形態
を示す概念図。
を示す概念図。
【図１５】本発明に係る超電導磁石装置の第１０実施形
態を示す概念図。
態を示す概念図。
１ 高温超電導体セル ２ 超電導セル集合体 ３ 高温超電導バルク体 ４ 基盤部 ５ 絶縁物 ６ 高電気抵抗物 ７ 補強部材 ８ 伝熱部材 ９ 冷却チャンネル １０ スペーサ １１ セル １２ 冷媒 １３ 断熱容器 １４ 熱シールド １５ 冷凍機 １６ 着磁装置 １７ 加熱手段 １８ 表示手段
Claims (20)
- 【請求項１】 超電導体の残留磁化による発生磁場を利
用した超電導磁石装置において、複数の高温超電導体セ
ルを接着剤で接着させて一体化し、一つにまとめて超電
導セル集合体に形成したことを特徴とする超電導磁石装
置。 - 【請求項２】 高温超電導体セルは、多角柱体に形成し
たことを特徴とする請求項１記載の超電導磁石装置。 - 【請求項３】 接着剤は、プリプレイグおよびエポキシ
樹脂のうち、いずれかであることを特徴とする請求項１
記載の超電導磁石装置。 - 【請求項４】 高温超電導体セルには、高温超電導バル
ク体で構成したことを特徴とする請求項１記載の超電導
磁石装置。 - 【請求項５】 高温超電導体セルは、基盤部に高温超電
導バルク体を被覆して構成したことを特徴とする請求項
１記載の超電導磁石装置。 - 【請求項６】 高温超電導体セルは、隣接する高温超電
導体セルとの間に絶縁物および高電気抵抗物のうち、い
ずれか一方を選択して介装させたことを特徴とする請求
項１記載の超電導磁石装置。 - 【請求項７】 絶縁物は、プリプレイグ、エポキシ樹
脂、ＦＲＰのうち、いずれかであることを特徴とする請
求項６記載の超電導磁石装置。 - 【請求項８】 高電気抵抗物は、ステンレス鋼，銅，ニ
ッケルのうち、いずれかであることを特徴とする請求項
５記載の超電導磁石装置。 - 【請求項９】 高温超電導バルク体は、その外周側に補
強部材を設けたことを特徴とする請求項４記載の超電導
磁石装置。 - 【請求項１０】 補強部材は、ステンレス鋼，チタン，
銅合金、アルミ合金のうち、いずれかであることを特徴
とする請求項９記載の超電導磁石装置。 - 【請求項１１】 高温超電導体セルは、隣接する高温超
電導体セルとの間に伝熱部材を介装させたことを特徴と
する請求項１記載の超電導磁石装置。 - 【請求項１２】 伝熱部材は、銅、アルミ、窒化アルミ
のうち、いずれかであることを特徴とする請求項１１記
載の超電導磁石装置。 - 【請求項１３】 高温超電導体セルは、隣接する高温超
電導体セルとの間に冷媒を導通させる通路を形成する冷
却チャンネルと、この冷却チャンネルの外側に設けたス
ペーサとを介装させたことを特徴とする請求項１記載の
超電導磁石装置。 - 【請求項１４】 超電導セル集合体は、高温超電導体セ
ルを１６個用いて組み立てるとともに、１６個の高温超
電導体セルのうち、８個が六面体を持つセルを用いたこ
とを特徴とする請求項１記載の超電導磁石装置。 - 【請求項１５】 超電導セル集合体は、断熱容器に充填
した冷媒に浸漬させたことを特徴とする請求項１記載の
超電導磁石装置。 - 【請求項１６】 超電導セル集合体は、冷凍機を備えた
断熱容器の熱シールドに収容し、極低温状態に維持させ
たことを特徴とする請求項１記載の超電導磁石装置。 - 【請求項１７】 超電導体の残留磁化による発生磁場を
利用した超電導磁石装置において、複数の高温超電導体
セルを接着剤で接着させて一体化し、一つにまとめて形
成した超電導セル集合体を断熱容器に収容させたまま、
着磁装置を用いて着磁させたことを特徴とする超電導磁
石装置。 - 【請求項１８】 超電導セル集合体を収容させた断熱容
器は、複数個にし、その複数個に着磁装置を用いて着磁
させたことを特徴とする請求項１７記載の超電導磁石装
置。 - 【請求項１９】 超電導体の残留磁化による発生磁場を
利用した超電導磁石装置において、複数の高温超電導体
セルを接着剤で接着させて一体化し、一つにまとめて形
成した超電導セル集合体に加熱手段を設けて消磁させた
ことを特徴とする超電導磁石装置。 - 【請求項２０】 超電導体の残留磁化による発生磁場を
利用した超電導磁石装置において、複数の高温超電導体
セルを接着剤で接着させて一体化し、一つにまとめて形
成した超電導セル集合体に着磁の有無を識別させる表示
手段を設けたことを特徴とする超電導磁石装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000123205A JP2001307916A (ja) | 2000-04-24 | 2000-04-24 | 超電導磁石装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000123205A JP2001307916A (ja) | 2000-04-24 | 2000-04-24 | 超電導磁石装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001307916A true JP2001307916A (ja) | 2001-11-02 |
Family
ID=18633547
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000123205A Pending JP2001307916A (ja) | 2000-04-24 | 2000-04-24 | 超電導磁石装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001307916A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8512799B2 (en) | 2002-06-12 | 2013-08-20 | International Superconductivity Technology Center, The Juridical Foundation | Process of producing a superconducting magnet made of a high-temperature bulk superconductor |
| JP2014146760A (ja) * | 2013-01-30 | 2014-08-14 | Nippon Steel & Sumitomo Metal | 超電導バルク磁石 |
| JP2014165382A (ja) * | 2013-02-26 | 2014-09-08 | Nippon Steel & Sumitomo Metal | 超電導バルク磁石 |
| EP3220397A4 (en) * | 2014-11-14 | 2018-06-27 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Oxide superconducting bulk magnet |
| US10643772B2 (en) | 2015-01-21 | 2020-05-05 | Nippon Steel Corporation | Oxide superconducting bulk magnet |
-
2000
- 2000-04-24 JP JP2000123205A patent/JP2001307916A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8512799B2 (en) | 2002-06-12 | 2013-08-20 | International Superconductivity Technology Center, The Juridical Foundation | Process of producing a superconducting magnet made of a high-temperature bulk superconductor |
| JP2014146760A (ja) * | 2013-01-30 | 2014-08-14 | Nippon Steel & Sumitomo Metal | 超電導バルク磁石 |
| JP2014165382A (ja) * | 2013-02-26 | 2014-09-08 | Nippon Steel & Sumitomo Metal | 超電導バルク磁石 |
| EP3220397A4 (en) * | 2014-11-14 | 2018-06-27 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Oxide superconducting bulk magnet |
| US10283243B2 (en) | 2014-11-14 | 2019-05-07 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Oxide superconducting bulk magnet |
| US10643772B2 (en) | 2015-01-21 | 2020-05-05 | Nippon Steel Corporation | Oxide superconducting bulk magnet |
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