JP2009135487A - 磁束集中化装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 少なくとも磁束発生源と、磁束発生源より発生される磁束が導入され誘導される内部空間を有する磁束誘導部材とを備え、磁束誘導部材は、超伝導体で構成されると共に、磁束の誘導方向に垂直な内部空間の断面積が前記磁束発生源から離れるに従って漸減する漸減部を有し、かつ、磁束の周りを周回する電流が生じない構成とされていて、磁束発生源により発生された磁束が磁束誘導部材に導入され、漸減部内を誘導されて、漸減部の内部空間断面積の最小部近傍で局所的に収束されることを特徴とする磁束集中化装置とする。
【選択図】図2
Description
<A>少なくとも磁束発生源と内部空間を有する磁束誘導部材とが備えられ、これらは、磁束発生源から発生される磁束が内部空間に導入されるような位置に配置されていること、
<B>前記磁束誘導部材は、超伝導体で構成されると共に、その内空間面積が前記磁束発生源から離れるに連れ漸減する漸減部を有すること、
<C>前記磁束誘導部材は、前記磁束の回りを周回する電流が生じないようにしてあること、
を必須の構成とするものである。
(a)バルク状超伝導体からなる磁束誘導部材2にZ軸方向にスリット2Cを入れる、
(b)そのスリットの上(外表面)に絶縁シート2Dおよび超伝導体片2Eを重ね、漏洩磁束を低減する、または、
(c)テープ状超伝導体2FをZ軸方向にオーバーラップしながら配列(テープの少なくとも1本は他のテープと絶縁)する、
(d)絶縁したテープ状超伝導体2Gを隙間ができないように螺旋状に巻く(両端はオープン)、
等の各種の形態を考慮することができる。
表1および表2に、図1における磁束発生源1と円錐形の磁束誘導部材2についての諸元を例示した。
<実施例2>
(1)超伝導体部の作製
磁束誘導部材2は、新日本製鐵(株)製の円筒形状のGd−Ba−Cu−O系バルク超伝導体を2個用いて作製した。まず、それぞれの円筒形状のバルク超伝導体について、中空部分を円錐面状にくり抜いて断面積を漸減させ、さらに円筒軸面で縦方向に2分割してスリット2Cを設けるよう加工した。図10にバルク超伝導体の加工仕様の(a)上面図、(b)断面図と、加工後の図面(c)(d)を示した。また、その仕様と仕上がり寸法を表3に示した。
(2)磁束誘導部材の組み立て
作製した2組の超伝導バルク体からなる磁束誘導部材2を用いて、磁束集中化装置を組み立てた。図11に磁束誘導部材2の(a)上面と(b)縦断面の模式図を示した。
(3) 磁束集中化の検証
磁石1としては、市販の超伝導磁石(ジャパンスーパーコンダクタテクノロジー製JSD−18T52)を用いた。製作した磁束誘導部材2を、図12に示したように挿入用SUS304パイプに取り付け、磁束密度計測用ホール素子および磁束誘導部材2の中心が磁場中心に一致するように磁石1の内側に設置し、磁束集中化装置とした。磁束誘導部材2の漸増減部を構成する超伝導体は、超伝導磁石1ごと液体ヘリウムで冷却され超伝導状態となる。なお、磁束誘導部材2の底部に取り付けた抵抗温度計(Lake Shore製Cernox Resister CX−1050−AA−4L)は、測定中4.22〜4.23 Kの温度を示していた。
(4) 磁束集中化のシミュレーション
本願の磁束集中化装置の磁束集中に関するコンピュータシミュレーションについて検討した。
<実施例3>
磁束発生源としての磁石と中空円錐状の超伝導体からなる磁束誘導部材より構成される磁束集中化装置の断面外略図を図16に示した。磁束発生源Aは、その軸(軸a)が磁束発生源の発生する磁束の軸と同軸上に配置されている。また、磁束誘導部材Bは、軸aから45°傾斜した軸bの方向に配置されている。表5および表6に、磁石と円錐形の磁束誘導部材についての諸元を示した。
<実施例4>
磁束誘導部材の形状を図18に示したように実施例2に類似したものとし、その内径、外径、高さを変化させた場合の磁束の増幅率を計算し、併せて図18に示した。なお、磁束の増幅率は、外部磁場に対する磁束誘導部材の中心Aにおける磁束密度の比と定義した。
<実施例5>
図22の(a)に示した中空円錐形状の磁束誘導部材を、一様な外部磁場1Tの中に、軸を磁場の方向に対して30°時計回りに回転させて配置させた場合の、磁束の様子を計算して(b)に示した。計算を簡便化するため、超伝導体は反磁性で無限小のスリットがあると仮定した。
2 磁束誘導部材
2A 下方開口
2B 上方開口
2C スリット
2D 絶縁シート
2E 超伝導体片
2F テープ状超伝導体
2G テープ状超伝導体
Claims (14)
- 少なくとも磁束発生源と、磁束発生源より発生される磁束が導入され誘導される内部空間を有する磁束誘導部材とを備え、
磁束誘導部材は、超伝導体で構成されると共に、磁束の誘導方向に垂直な内部空間の断面積が前記磁束発生源から離れるに従って漸減する漸減部を有し、かつ、磁束の周りを周回する電流が生じない構成とされていて、
磁束発生源により発生された磁束が磁束誘導部材に導入され、漸減部内を誘導されて、漸減部の内部空間断面積の最小部近傍で局所的に収束されることを特徴とする磁束集中化装置。 - 磁束誘導部材の形状が、筒状または中空円錐状であることを特徴とする請求項1記載の磁束集中化装置。
- 磁束誘導部材は、スリット部もしくは絶縁部が設けられ磁束の周りを周回する電流が生じない構成とされていることを特徴とする請求項2記載の磁束集中化装置。
- スリット部の外表面に、絶縁シートおよびシート状超伝導体が貼付されていることを特徴とする請求項3記載の磁束集中化装置。
- 磁束誘導部材は、絶縁したテープ状超伝導体を隙間無く螺旋状に巻いて形成されていることを特徴とする請求項2から4のいずれかに記載の磁束集中化装置。
- 磁束誘導部材は、絶縁したテープ状超伝導体を少なくとも1本含むテープ状超伝導体を隙間無く貼付して形成されていることを特徴とする請求項2から4のいずれかに記載の磁束集中化装置。
- 磁束誘導部材は、筒状または中空円錐状で両端が開口されており、内部空間の断面積がより大きな開口に近い位置で、磁束誘導部材の外側もしくは内側に磁束発生源が配置されていることを特徴とする請求項2ないし6のいずれかに記載の磁束集中化装置。
- 磁束誘導部材は、形状が筒状であって、磁束発生源の形成する磁場の中心が内部空間に含まれるよう配置され、磁束の誘導方向に垂直な内部空間の断面積は前記磁束発生源から両端部に離れるに従って各々漸減部を有していることを特徴とする請求項2ないし6のいずれかに記載の磁束集中化装置。
- 磁束誘導部材の形状が筒状または中空円錐状であって、磁束発生源と磁束誘導部材は、磁束誘導部材の軸と磁束発生源が発生する磁束の軸が同軸となるよう配置されていることを特徴とする請求項2ないし8に記載の磁束集中化装置。
- 磁束発生源と磁束誘導部材は、磁束誘導部材の軸と磁束発生源が発生する磁束の軸が異なるよう配置されていることを特徴とする請求項2ないし8に記載の磁束集中化装置。
- 磁束誘導部材の形状が、筒状体または中空円錐状体を任意の縦断面で切断した形状であって、磁束発生源と磁束誘導部材は、磁束誘導部材の軸と磁束発生源が発生する磁束の軸が異なるよう配置されていて、
磁束発生源により発生された磁束が磁束誘導部材に導入され、漸減部内を誘導されて、導入方向とは異なる方向の内空間断面積の最小部近傍で局所的に収束されることを特徴とする請求項1に記載の磁束集中化装置。 - 磁束誘導部材の形状が、樋状であることを特徴とする請求項11記載の磁束集中化装置。
- 磁束誘導部材が、漸減部よりも先に内部空間を有していることを特徴とする請求項1ないし12のいずれかに記載の磁束集中化装置。
- 磁束誘導部材が、軸に対称な形状であることを特徴とする請求項1ないし13のいずれかに記載の磁束集中化装置。
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