JP2974108B2 - 高温超伝導バルク体とコイル磁石の複合体 - Google Patents
高温超伝導バルク体とコイル磁石の複合体Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高い臨界電流を有する
高温超伝導バルク体と、常伝導又は超伝導コイルを組み
合わせることによって、自由に磁場強度を変化できるバ
ルク高温超伝導磁石に関するもので、従来の超伝導コイ
ルの安定化が可能であり、超伝導磁石のより広範な応用
を可能とするものである。本構造の磁石は、例えば、磁
気浮上列車の超伝導コイルの安定化などに利用できる。
高温超伝導バルク体と、常伝導又は超伝導コイルを組み
合わせることによって、自由に磁場強度を変化できるバ
ルク高温超伝導磁石に関するもので、従来の超伝導コイ
ルの安定化が可能であり、超伝導磁石のより広範な応用
を可能とするものである。本構造の磁石は、例えば、磁
気浮上列車の超伝導コイルの安定化などに利用できる。
【０００２】
【従来の技術】臨界温度（Ｔｃ）が９０Ｋを超えるＲ−
Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系（Ｒは希土類元素を示す。以下同じ）
を代表とする酸化物超伝導体の発見により、液体窒素を
超伝導体の冷却剤として使用することが可能となった。
しかし、超伝導体を実用化するためには、これを線やテ
ープなどに加工する必要があるが、この形態では、超伝
導体の実用上、最も重要である臨界電流が低く、実用レ
ベルに到達していないのが現状である。
Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系（Ｒは希土類元素を示す。以下同じ）
を代表とする酸化物超伝導体の発見により、液体窒素を
超伝導体の冷却剤として使用することが可能となった。
しかし、超伝導体を実用化するためには、これを線やテ
ープなどに加工する必要があるが、この形態では、超伝
導体の実用上、最も重要である臨界電流が低く、実用レ
ベルに到達していないのが現状である。
【０００３】例えば、Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超
伝導体では、比較的テープに加工しやすく、すでに１０
０m を超える長さのものが作製されており、２０Ｋで１
Ｔを超える磁場が発生するパンケーキコイルも作られて
いるが、液体窒素温度ではたかだか０．１Ｔ程度にすぎ
ない。Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系材料の場合、結晶
構造に異方性が大きく、臨界電流も結晶のｃ軸に垂直に
磁場が印加された場合は比較的高いものの、平行の場合
は非常に低くなる。これが、液体窒素を用いる際の問題
点と考えられる。
伝導体では、比較的テープに加工しやすく、すでに１０
０m を超える長さのものが作製されており、２０Ｋで１
Ｔを超える磁場が発生するパンケーキコイルも作られて
いるが、液体窒素温度ではたかだか０．１Ｔ程度にすぎ
ない。Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系材料の場合、結晶
構造に異方性が大きく、臨界電流も結晶のｃ軸に垂直に
磁場が印加された場合は比較的高いものの、平行の場合
は非常に低くなる。これが、液体窒素を用いる際の問題
点と考えられる。
【０００４】一方、溶融法で製作したＲ−Ｂａ−Ｃｕ−
Ｏ系超伝導体では、バルクの状態ではあるものの、ピン
止め制御が成功し、液体窒素温度でも実用レベルの非常
に高い臨界電流が達成されている。このようなバルク体
は、磁場との作用により大きな反発力や吸引力を示し、
ベアリングなどへの応用が検討されている。又、磁場を
捕捉することも可能で液体窒素温度で１Ｔを超える磁場
が得られている。
Ｏ系超伝導体では、バルクの状態ではあるものの、ピン
止め制御が成功し、液体窒素温度でも実用レベルの非常
に高い臨界電流が達成されている。このようなバルク体
は、磁場との作用により大きな反発力や吸引力を示し、
ベアリングなどへの応用が検討されている。又、磁場を
捕捉することも可能で液体窒素温度で１Ｔを超える磁場
が得られている。
【０００５】従来の超伝導体では、比熱が小さいため、
バルク体で使用しようとしても、小さな外乱で超伝導が
急に破れる、いわゆるクエンチ現象が起き、安定な状態
で利用することができなかった。現在、実用化が検討さ
れているリニアモーターカーにおいてもこのクエンチが
問題となっている。これに対し、高温超伝導体はバルク
でも安定に使用できるという利点を有している。
バルク体で使用しようとしても、小さな外乱で超伝導が
急に破れる、いわゆるクエンチ現象が起き、安定な状態
で利用することができなかった。現在、実用化が検討さ
れているリニアモーターカーにおいてもこのクエンチが
問題となっている。これに対し、高温超伝導体はバルク
でも安定に使用できるという利点を有している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、バルク
超伝導体単独では、高磁場を発生できるもののその発生
磁場の制御が困難であるという問題がある。又、高温超
伝導体のテープを用いた超伝導コイル単独では発生磁場
を電流量によって制御できるものの、液体窒素のような
高温度では発生する磁場が弱すぎるという問題がある。
超伝導体単独では、高磁場を発生できるもののその発生
磁場の制御が困難であるという問題がある。又、高温超
伝導体のテープを用いた超伝導コイル単独では発生磁場
を電流量によって制御できるものの、液体窒素のような
高温度では発生する磁場が弱すぎるという問題がある。
【０００７】さらに、低温超伝導材料を用いて大磁場発
生の可能な超伝導コイルが作製されており、磁石どうし
の反発を利用してリニアモーターカーへの応用が検討さ
れているが必ずしも実用性が高いとは言えない。
生の可能な超伝導コイルが作製されており、磁石どうし
の反発を利用してリニアモーターカーへの応用が検討さ
れているが必ずしも実用性が高いとは言えない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記した
高温超伝導バルク磁石、高温超伝導コイル、および低温
超伝導コイルの夫々の持つ欠点を克服するために種々の
検討を行った結果、高温超伝導バルク体と常伝導又は超
伝導コイルとを適宜組み合わせて構成した複合体は、安
定した状態での利用が可能との知見を得て本発明を完成
した。
高温超伝導バルク磁石、高温超伝導コイル、および低温
超伝導コイルの夫々の持つ欠点を克服するために種々の
検討を行った結果、高温超伝導バルク体と常伝導又は超
伝導コイルとを適宜組み合わせて構成した複合体は、安
定した状態での利用が可能との知見を得て本発明を完成
した。
【０００９】即ち本発明の第一発明は、溶融法で製作し
たＲ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系バルク超伝導体を芯とし、その
周りを常伝導又は超伝導コイルで包囲した構造、又、第
二発明は、常伝導又は超伝導コイルを中心とし、その周
りを溶融法で製作したリング状のＲ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系
バルク超伝導体で包囲した構造、さらに、第三発明は、
溶融法で製作したＲ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系バルク超伝導体
を芯とし、その周りを常伝導又は超伝導コイルで包囲
し、さらにその外側に溶融法で製作したリング状のＲ−
Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系バルク超伝導体を配した構造を有する
複合磁石に関するものである。
たＲ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系バルク超伝導体を芯とし、その
周りを常伝導又は超伝導コイルで包囲した構造、又、第
二発明は、常伝導又は超伝導コイルを中心とし、その周
りを溶融法で製作したリング状のＲ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系
バルク超伝導体で包囲した構造、さらに、第三発明は、
溶融法で製作したＲ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系バルク超伝導体
を芯とし、その周りを常伝導又は超伝導コイルで包囲
し、さらにその外側に溶融法で製作したリング状のＲ−
Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系バルク超伝導体を配した構造を有する
複合磁石に関するものである。
【００１０】次に、図面により本発明をさらに詳細に説
明する。図１〜３は、本発明の第一発明の、又、図４、
５は夫々第二、第三発明の一実施態様を示す図で、図中
１は超伝導バルク体、２ａ，２ｂ，２ｃは常伝導又は超
伝導コイル、３は容器を示す。
明する。図１〜３は、本発明の第一発明の、又、図４、
５は夫々第二、第三発明の一実施態様を示す図で、図中
１は超伝導バルク体、２ａ，２ｂ，２ｃは常伝導又は超
伝導コイル、３は容器を示す。
【００１１】本発明を構成する超伝導バルク体（図中
１）は、Ｒ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系超伝導体で、Ｒは希土類
元素を示し、好ましくは、Ｙ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｄ
ｙ，Ｈｏ，Ｅｒから選ばれる１種以上の元素からなる。
この超伝導体の構成成分の割合は特に限定されるもので
なく、超伝導性を示す構成割合であれば良い。又、この
超伝導体は溶融法で製作されたもので、高磁場中でも高
い臨界電流が得られる。
１）は、Ｒ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系超伝導体で、Ｒは希土類
元素を示し、好ましくは、Ｙ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｄ
ｙ，Ｈｏ，Ｅｒから選ばれる１種以上の元素からなる。
この超伝導体の構成成分の割合は特に限定されるもので
なく、超伝導性を示す構成割合であれば良い。又、この
超伝導体は溶融法で製作されたもので、高磁場中でも高
い臨界電流が得られる。
【００１２】図中２ａ，２ｂ，２ｃで示される常伝導又
は超伝導コイルは、例えば、銅などの常伝導性物質、Ｂ
ｉ系、Ｎｂ−Ｔｉ系の超伝導物質等からなるものであ
る。
は超伝導コイルは、例えば、銅などの常伝導性物質、Ｂ
ｉ系、Ｎｂ−Ｔｉ系の超伝導物質等からなるものであ
る。
【００１３】本発明は、上記した超伝導バルク体、常伝
導又は超伝導コイルを、これらの中心軸を共有する形で
夫々配置する。
導又は超伝導コイルを、これらの中心軸を共有する形で
夫々配置する。
【００１４】本発明の第二発明は、常伝導又は超伝導コ
イルの周りに超伝導バルク体を配置したものであるが、
このようなコイルとバルク体との組み合わせによる相乗
効果をより向上させるために、これらの中心軸方向の厚
さにおいて超伝導バルク体の厚さを前記コイルの厚さよ
り大とすることが好ましい。
イルの周りに超伝導バルク体を配置したものであるが、
このようなコイルとバルク体との組み合わせによる相乗
効果をより向上させるために、これらの中心軸方向の厚
さにおいて超伝導バルク体の厚さを前記コイルの厚さよ
り大とすることが好ましい。
【００１５】これら本発明の構成物は容器（図中３）に
収容されるが、容器は通常ステンレスからなる。
収容されるが、容器は通常ステンレスからなる。
【００１６】
【作用】高温超伝導バルク体を超伝導コイルで囲んだ構
造の複合体とすると、コイル電流の調整によって、バル
ク磁石の発生する磁場を能動的に制御することが可能と
なる。又、高温超伝導体（例えば、Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−
Ｃｕ−Ｏ）で作製したコイルを高温超伝導（例えば、Ｙ
−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ）バルク体で囲むと、磁場の外縁部で
の曲りが抑制される。
造の複合体とすると、コイル電流の調整によって、バル
ク磁石の発生する磁場を能動的に制御することが可能と
なる。又、高温超伝導体（例えば、Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−
Ｃｕ−Ｏ）で作製したコイルを高温超伝導（例えば、Ｙ
−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ）バルク体で囲むと、磁場の外縁部で
の曲りが抑制される。
【００１７】前記したように、Ｂｉ系材料では、磁場の
方向による臨界電流の異方性が大きく、この材料を用い
たテープで作製したパンケーキ型コイルでは、優先方向
を利用できるが、磁場の曲りのために、結局、臨界電流
の小さな方位の影響が現れる。ところが上記のように該
コイルの周りをバルク体で覆えば、磁場の曲りが抑えら
れ優先方位のみの臨界電流が利用できるようになり発生
磁場を向上させることができる。
方向による臨界電流の異方性が大きく、この材料を用い
たテープで作製したパンケーキ型コイルでは、優先方向
を利用できるが、磁場の曲りのために、結局、臨界電流
の小さな方位の影響が現れる。ところが上記のように該
コイルの周りをバルク体で覆えば、磁場の曲りが抑えら
れ優先方位のみの臨界電流が利用できるようになり発生
磁場を向上させることができる。
【００１８】さらに低温超伝導コイルの中心に高温超伝
導バルクを配置すると、例えば、これを磁気浮上などに
利用した場合、低温超伝導体がクエンチしても、バルク
体が状態を保つため、急激な変化の緩和が可能となる。
導バルクを配置すると、例えば、これを磁気浮上などに
利用した場合、低温超伝導体がクエンチしても、バルク
体が状態を保つため、急激な変化の緩和が可能となる。
【００１９】
【実施例】以下、本発明を実施例にしたがって説明す
る。
る。
【００２０】（実施例１）Ｙ2 Ｏ3 、ＢａＣＯ3 、Ｃｕ
Ｏを、Ｙ：Ｂａ：Ｃｕの比が１．８：２．４：３．４に
なるように混合し、900 ℃で24時間仮焼し、さらに1400
℃で20分加熱後、銅製ハンマーに挟んで急冷し、その後
乳鉢を用いて微粉砕した。粉砕粉は、直径約５cm、高さ
２cmの大きさにプレス成型し、1100℃で20分加熱後、10
00℃まで１時間で冷却し、毎時１℃の速度で900 ℃まで
冷却後室温まで炉冷した。その後１気圧の酸素中で500
℃で100 時間加熱した。
Ｏを、Ｙ：Ｂａ：Ｃｕの比が１．８：２．４：３．４に
なるように混合し、900 ℃で24時間仮焼し、さらに1400
℃で20分加熱後、銅製ハンマーに挟んで急冷し、その後
乳鉢を用いて微粉砕した。粉砕粉は、直径約５cm、高さ
２cmの大きさにプレス成型し、1100℃で20分加熱後、10
00℃まで１時間で冷却し、毎時１℃の速度で900 ℃まで
冷却後室温まで炉冷した。その後１気圧の酸素中で500
℃で100 時間加熱した。
【００２１】次に、このＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ超伝導材料
の周りに、最高10Ａの電流を流すことができる銅線を10
00ターンに巻いた。その構成を図１に示す。図中（１）
はＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ超伝導体、（２ａ）は銅コイル、
（３）はステンレス容器を示す。このコイルでは、５Ａ
の電流を流した状態で中心部で約１ＫＧの磁場が発生す
る。
の周りに、最高10Ａの電流を流すことができる銅線を10
00ターンに巻いた。その構成を図１に示す。図中（１）
はＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ超伝導体、（２ａ）は銅コイル、
（３）はステンレス容器を示す。このコイルでは、５Ａ
の電流を流した状態で中心部で約１ＫＧの磁場が発生す
る。
【００２２】コイルに電流を５Ａ流した状態で超伝導体
を液体窒素を用いて冷却し、コイルの電流を切断した。
ホール素子を用いて、超伝導体の中心部の磁場を測定し
た結果１ＫＧであった。次に、コイルに逆向きの電流を
流すと、超伝導体の磁場は次第に小さくなり５Ａで外周
部はほぼゼロになった。以上のように、超伝導体と銅コ
イルを用いると、バルク超伝導磁石の磁場を制御するこ
とが可能となる。
を液体窒素を用いて冷却し、コイルの電流を切断した。
ホール素子を用いて、超伝導体の中心部の磁場を測定し
た結果１ＫＧであった。次に、コイルに逆向きの電流を
流すと、超伝導体の磁場は次第に小さくなり５Ａで外周
部はほぼゼロになった。以上のように、超伝導体と銅コ
イルを用いると、バルク超伝導磁石の磁場を制御するこ
とが可能となる。
【００２３】（実施例２）実施例１で作製したのと同様
の方法でＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ超伝導体を作製し、その周
りを、パウダーインチューブ法で作製したＰｂ−Ｂｉ−
Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ銀テープ（臨界温度105 Ｋ）をパ
ンケーキ型コイルに100 ターン巻いた。このテープは液
体窒素温度で約12Ａの臨界電流を有し、コイルのみで50
0 Ｇの磁場が発生する。
の方法でＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ超伝導体を作製し、その周
りを、パウダーインチューブ法で作製したＰｂ−Ｂｉ−
Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ銀テープ（臨界温度105 Ｋ）をパ
ンケーキ型コイルに100 ターン巻いた。このテープは液
体窒素温度で約12Ａの臨界電流を有し、コイルのみで50
0 Ｇの磁場が発生する。
【００２４】このＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏバルク超伝導体と
Ｐｂ−Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ超伝導テープの複合
体を、液体窒素中に浸し、テープに10Ａの電流を流した
が、内部の磁場はほぼゼロであった。これは、磁場がＹ
−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ超伝導体にシールドされるためであ
る。
Ｐｂ−Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ超伝導テープの複合
体を、液体窒素中に浸し、テープに10Ａの電流を流した
が、内部の磁場はほぼゼロであった。これは、磁場がＹ
−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ超伝導体にシールドされるためであ
る。
【００２５】そこで次に、図２に示すように、Ｙ−Ｂａ
−Ｃｕ−Ｏ超伝導体（１）をステンレスの容器（３）に
入れＰｂ−Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ超伝導テープコ
イル（２ｂ）と分離した。この状態で、テープに10Ａの
電流を流し、その後、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ超伝導体を液
体窒素で冷却した後、テープの電流を切断し、超伝導体
の中心部の磁場をホール素子で測定した結果500 Ｇであ
った。次に、テープに逆向きの電流を流すと、超伝導体
内の磁場は次第に低下し、10Ａで、外周部の磁場はほぼ
ゼロとなった。このように、バルク超伝導体の周りを、
常伝導あるいは超伝導コイルで覆うことによって超伝導
体の磁場を可変とすることが可能となる。
−Ｃｕ−Ｏ超伝導体（１）をステンレスの容器（３）に
入れＰｂ−Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ超伝導テープコ
イル（２ｂ）と分離した。この状態で、テープに10Ａの
電流を流し、その後、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ超伝導体を液
体窒素で冷却した後、テープの電流を切断し、超伝導体
の中心部の磁場をホール素子で測定した結果500 Ｇであ
った。次に、テープに逆向きの電流を流すと、超伝導体
内の磁場は次第に低下し、10Ａで、外周部の磁場はほぼ
ゼロとなった。このように、バルク超伝導体の周りを、
常伝導あるいは超伝導コイルで覆うことによって超伝導
体の磁場を可変とすることが可能となる。
【００２６】（実施例３）市販のＮｂＴｉ製の超伝導コ
イル（ボア径６cm、中心最大磁場５Ｔ）を用意した。ボ
アは室温空間となっている。このボアにステンレス製の
容器を挿入した。次に、実施例１の方法で作製したバル
クＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ超伝導体（１）をステンレス容器
（３）に入れた。その構成は図３に示した。ＮｂＴｉ超
伝導コイル（２ｃ）で２Ｔを励起した状態で、超伝導体
を液体窒素で冷却した。次に、外部超伝導コイルを減磁
させても、バルク超伝導体には２Ｔの磁場がトラップさ
れたままであった。
イル（ボア径６cm、中心最大磁場５Ｔ）を用意した。ボ
アは室温空間となっている。このボアにステンレス製の
容器を挿入した。次に、実施例１の方法で作製したバル
クＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ超伝導体（１）をステンレス容器
（３）に入れた。その構成は図３に示した。ＮｂＴｉ超
伝導コイル（２ｃ）で２Ｔを励起した状態で、超伝導体
を液体窒素で冷却した。次に、外部超伝導コイルを減磁
させても、バルク超伝導体には２Ｔの磁場がトラップさ
れたままであった。
【００２７】この状態で、コイルに過電流を流しクエン
チさせた。その後、バルク超伝導体の磁場を測定した結
果２Ｔのままであった。このようにバルク超伝導体を芯
とした超伝導コイルでは、例え、低温超伝導コイルがク
エンチしても、高温超伝導体がその磁場をある程度保持
できるので磁場の急激な変化を妨げることが可能とな
る。
チさせた。その後、バルク超伝導体の磁場を測定した結
果２Ｔのままであった。このようにバルク超伝導体を芯
とした超伝導コイルでは、例え、低温超伝導コイルがク
エンチしても、高温超伝導体がその磁場をある程度保持
できるので磁場の急激な変化を妨げることが可能とな
る。
【００２８】（実施例４）実施例１と同様の方法で、直
径10cm、高さ４cmのＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ超伝導体を２個
作製した。この中心部に直径８cmの穴を開けた。次に、
Ｐｂ−Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ超伝導テープを直径
約7.5 cmのパンケーキ型コイルに巻いたものを用意し
た。液体窒素温度におけるこのコイルの発生磁場は１Ｋ
Ｇであった。
径10cm、高さ４cmのＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ超伝導体を２個
作製した。この中心部に直径８cmの穴を開けた。次に、
Ｐｂ−Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ超伝導テープを直径
約7.5 cmのパンケーキ型コイルに巻いたものを用意し
た。液体窒素温度におけるこのコイルの発生磁場は１Ｋ
Ｇであった。
【００２９】図４に示したように、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ
超伝導体（１）のリング内にこのパンケーキコイル（２
ｂ）を置いて電流を供給し、発生磁場を測定したとこ
ろ、磁場は２ＫＧまで上昇した。これは、Ｙ−Ｂａ−Ｃ
ｕ−Ｏ超伝導体リングによってコイルの外縁での磁場の
曲りが抑制されたためである。なおコイル（２ｂ）の軸
方向の厚さは、超伝導体（１）の厚さより図４に示した
ように薄くした。
超伝導体（１）のリング内にこのパンケーキコイル（２
ｂ）を置いて電流を供給し、発生磁場を測定したとこ
ろ、磁場は２ＫＧまで上昇した。これは、Ｙ−Ｂａ−Ｃ
ｕ−Ｏ超伝導体リングによってコイルの外縁での磁場の
曲りが抑制されたためである。なおコイル（２ｂ）の軸
方向の厚さは、超伝導体（１）の厚さより図４に示した
ように薄くした。
【００３０】すなわち、Ｂｉ系超伝導体では臨界電流に
大きな異方性があり、テープ面に垂直に磁場が印加され
ると、臨界電流にとって有利な方向となるが、コイルか
ら出た磁場はすぐに曲がるため、外縁部ではテープ面に
平行な成分の磁場が発生する。これが原因で発生磁場が
小さくなる。ところが、コイルの周りをＹ−Ｂａ−Ｃｕ
−Ｏ超伝導体リングで囲うと、この磁場の曲りが抑制さ
れ、結果として臨界電流が向上し発生磁場も上昇する。
大きな異方性があり、テープ面に垂直に磁場が印加され
ると、臨界電流にとって有利な方向となるが、コイルか
ら出た磁場はすぐに曲がるため、外縁部ではテープ面に
平行な成分の磁場が発生する。これが原因で発生磁場が
小さくなる。ところが、コイルの周りをＹ−Ｂａ−Ｃｕ
−Ｏ超伝導体リングで囲うと、この磁場の曲りが抑制さ
れ、結果として臨界電流が向上し発生磁場も上昇する。
【００３１】（実施例５）実施例１と同様の方法で、直
径４cm高さ２cm、および直径10 cm 高さ３cmのＹ−Ｂａ
−Ｃｕ−Ｏ超伝導体を作製した。次に、直径10 cm のＹ
−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ超伝導体に直径８cmの穴を開けリング
状に加工した。そして図５に示すように直径４cmのＹ−
Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ超伝導体（１）をステンレスの容器
（３）に入れその周りを実施例２で用いたのと同質のＰ
ｂ−Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ超伝導テープコイル
（２ｂ）を巻き、さらにその周りを外径10cmのＹ−Ｂａ
−Ｃｕ−Ｏ超伝導体リング（１）で囲んだ。
径４cm高さ２cm、および直径10 cm 高さ３cmのＹ−Ｂａ
−Ｃｕ−Ｏ超伝導体を作製した。次に、直径10 cm のＹ
−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ超伝導体に直径８cmの穴を開けリング
状に加工した。そして図５に示すように直径４cmのＹ−
Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ超伝導体（１）をステンレスの容器
（３）に入れその周りを実施例２で用いたのと同質のＰ
ｂ−Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ超伝導テープコイル
（２ｂ）を巻き、さらにその周りを外径10cmのＹ−Ｂａ
−Ｃｕ−Ｏ超伝導体リング（１）で囲んだ。
【００３２】最内部を除いて液体窒素で冷却し、この状
態でテープに電流を流すと、中心部で約２ＫＧの磁場が
発生する。次に、最内部のＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ超伝導体
を液体窒素で冷やしテープの電源を切断した。この状態
で、最内部の超伝導体に２ＫＧの磁場が発生した。この
ような構造では、最外部のＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ超伝導体
によって、Ｐｂ−Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ超伝導テ
ープコイルの磁場は有効に発生し、最内部のＹ−Ｂａ−
Ｃｕ−Ｏ超伝導体が磁石として作用する。
態でテープに電流を流すと、中心部で約２ＫＧの磁場が
発生する。次に、最内部のＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ超伝導体
を液体窒素で冷やしテープの電源を切断した。この状態
で、最内部の超伝導体に２ＫＧの磁場が発生した。この
ような構造では、最外部のＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ超伝導体
によって、Ｐｂ−Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ超伝導テ
ープコイルの磁場は有効に発生し、最内部のＹ−Ｂａ−
Ｃｕ−Ｏ超伝導体が磁石として作用する。
【００３３】（実施例６）実施例１と同様の方法で、Ｒ
−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ（Ｒ：Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｄｙ，Ｈ
ｏ，Ｅｒ）超伝導体（直径４cm、高さ２cm）を作製し
た。ただし、最後の熱処理において、徐冷開始温度は、
Ｓｍ：1060℃，Ｅｕ：1050℃，Ｇｄ：1030℃，Ｄｙ：10
10℃，Ｈｏ：990 ℃，Ｅｒ：980 ℃とした。これらを芯
として、これに実施例１と同様に銅コイルを巻きその特
性を調べたところ、すべてにおいて中心磁場約１ＫＧを
記録し、電流を反転させると外周部の磁場がゼロとなる
ことを確認した。
−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ（Ｒ：Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｄｙ，Ｈ
ｏ，Ｅｒ）超伝導体（直径４cm、高さ２cm）を作製し
た。ただし、最後の熱処理において、徐冷開始温度は、
Ｓｍ：1060℃，Ｅｕ：1050℃，Ｇｄ：1030℃，Ｄｙ：10
10℃，Ｈｏ：990 ℃，Ｅｒ：980 ℃とした。これらを芯
として、これに実施例１と同様に銅コイルを巻きその特
性を調べたところ、すべてにおいて中心磁場約１ＫＧを
記録し、電流を反転させると外周部の磁場がゼロとなる
ことを確認した。
【００３４】
【発明の効果】本発明は、発生磁場の制御が容易であ
り、液体窒素程度の高温度も比較的強い磁場が得られ
る。
り、液体窒素程度の高温度も比較的強い磁場が得られ
る。
【図１】本発明の第一発明の一実施態様を示す図で、実
施例１の複合磁石の構成を示す断面図。
施例１の複合磁石の構成を示す断面図。
【図２】本発明の第一発明の一実施態様を示す図で、実
施例２の複合磁石の構成を示す断面図。
施例２の複合磁石の構成を示す断面図。
【図３】本発明の第一発明の一実施態様を示す図で、実
施例３の複合磁石の構成を示す断面図。
施例３の複合磁石の構成を示す断面図。
【図４】本発明の第二発明の一実施態様を示す図で、実
施例４の複合磁石の構成を示す断面図。
施例４の複合磁石の構成を示す断面図。
【図５】本発明の第三発明の一実施態様を示す図で、実
施例５の複合磁石の構成を示す断面図。
施例５の複合磁石の構成を示す断面図。
１ Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ超伝導バルク体 ２ａ 銅コイル ２ｂ Ｐｂ−Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ超伝導テープ
コイル ２ｃ ＮｂＴｉ超伝導コイル ３ ステンレス容器
コイル ２ｃ ＮｂＴｉ超伝導コイル ３ ステンレス容器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村上 雅人 東京都江東区東雲１−14−３ 財団法人 国際超電導産業技術研究センター 超電 導工学研究所内 (72)発明者 高市 浩 東京都江東区東雲１−14−３ 財団法人 国際超電導産業技術研究センター 超電 導工学研究所内 (72)発明者 田中 昭二 東京都江東区東雲１−14−３ 財団法人 国際超電導産業技術研究センター 超電 導工学研究所内 (72)発明者 坂井 直道 東京都江東区東雲１−14−３ 財団法人 国際超電導産業技術研究センター 超電 導工学研究所内 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01F 6/06 H01B 13/00 565
Claims (5)
- 【請求項１】 溶融法で製作したＲ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系
バルク超伝導体（Ｒは希土類元素を示す）を芯とし、そ
の周りを常伝導又は超伝導コイルで包囲した複合磁石。 - 【請求項２】 常伝導又は超伝導コイルを中心とし、そ
の周りを溶融法で製作したリング状のＲ−Ｂａ−Ｃｕ−
Ｏ系バルク超伝導体（Ｒは希土類元素を示す）で包囲し
た複合磁石。 - 【請求項３】 軸方向の厚みが、常伝導又は超伝導コイ
ルより厚いリング状バルク超伝導体を用いる請求項２記
載の複合磁石。 - 【請求項４】 溶融法で製作したＲ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系
バルク超伝導体（Ｒは希土類元素を示す）を芯とし、そ
の周りを常伝導又は超伝導コイルで包囲し、さらにその
外側にリング状の溶融法で製作したＲ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ
系バルク超伝導体（Ｒ：同前）を配した構造を有する複
合磁石。 - 【請求項５】 希土類元素が、Ｙ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，
Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒから選ばれる１種以上の元素である請
求項１〜４いずれか記載の複合磁石。
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| JP5280126A JP2974108B2 (ja) | 1993-10-13 | 1993-10-13 | 高温超伝導バルク体とコイル磁石の複合体 |
| US08/319,569 US5543768A (en) | 1993-10-13 | 1994-10-07 | Composite of high-temperature superconductive bulk form with coil magnet |
| DE69422368T DE69422368T2 (de) | 1993-10-13 | 1994-10-12 | Verbundmaterial von Hochtemperatur-Supraleiter in Bulkform mit Spule |
| EP94116095A EP0649151B1 (en) | 1993-10-13 | 1994-10-12 | Composite of high-temperature superconductive bulk form with coil magnet |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP5280126A JP2974108B2 (ja) | 1993-10-13 | 1993-10-13 | 高温超伝導バルク体とコイル磁石の複合体 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JP4283406B2 (ja) * | 2000-01-27 | 2009-06-24 | 新日本製鐵株式会社 | 酸化物超伝導材料の着磁方法および着磁装置 |
| JP4317646B2 (ja) * | 2000-06-26 | 2009-08-19 | 独立行政法人理化学研究所 | 核磁気共鳴装置 |
| DE10033869C2 (de) | 2000-07-12 | 2003-07-31 | Karlsruhe Forschzent | HTS-Kryomagnet und Aufmagnetisierungsverfahren |
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| JP4807120B2 (ja) * | 2006-03-23 | 2011-11-02 | アイシン精機株式会社 | 超電導磁場発生装置及びスパッタリング成膜装置 |
| CN101192463B (zh) * | 2006-11-29 | 2011-06-22 | 上海磁浮交通工程技术研究中心 | 应用于电磁悬浮式高速磁浮列车的高温超导磁体 |
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| EP0404147B1 (en) * | 1989-06-23 | 1993-09-01 | International Business Machines Corporation | Controlled levitation/suspension in a magnet-superconductor system |
| JPH0416510A (ja) * | 1990-05-07 | 1992-01-21 | Nippon Steel Corp | 酸化物超電導バルク材料の製造方法 |
| DE69114445T2 (de) * | 1990-06-07 | 1996-03-21 | Nippon Steel Corp | Oxidsupraleiter und dessen herstellung. |
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| DE4226942C1 (de) * | 1992-08-14 | 1994-05-26 | Daimler Benz Ag | Nichtlineares induktives Bauelement, z. B. Drossel und Verfahren zur Herstellung des Drosselkerns |
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- 1993-10-13 JP JP5280126A patent/JP2974108B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-10-07 US US08/319,569 patent/US5543768A/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-10-12 DE DE69422368T patent/DE69422368T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1994-10-12 EP EP94116095A patent/EP0649151B1/en not_active Expired - Lifetime
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| DE69422368T2 (de) | 2000-08-24 |
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| US5543768A (en) | 1996-08-06 |
| DE69422368D1 (de) | 2000-02-03 |
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