JPH01157504A - 超伝導コイル - Google Patents

超伝導コイル

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JPH01157504A
JPH01157504A JP30368887A JP30368887A JPH01157504A JP H01157504 A JPH01157504 A JP H01157504A JP 30368887 A JP30368887 A JP 30368887A JP 30368887 A JP30368887 A JP 30368887A JP H01157504 A JPH01157504 A JP H01157504A
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JP
Japan
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magnetic field
coil
axis
superconducting
superconducting coil
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Pending
Application number
JP30368887A
Other languages
English (en)
Inventor
Kyozo Kanemoto
恭三 金本
Teruhito Matsui
松井 輝仁
Taku Noguchi
卓 野口
Kazuyoshi Kojima
一良 児島
Yasuki Tokuda
徳田 安紀
Shigemitsu Maruno
丸野 茂光
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Publication of JPH01157504A publication Critical patent/JPH01157504A/ja
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、超伝導コイルの構成方法に関するものであ
る。
〔従来の技術〕
第7図は例えば昭和62年5月19日付の日経新聞「超
伝導材コイル化」に示されたような従来の超伝導コイル
を一部断面で示す斜視図である。この例によれば、従来
型の線材・は粉末の材料を金属のパイプにつめ、引きの
ばしたあとコイル状に巻いて高温で焼結させたものであ
る。図において、(1)はコイルである。図にはコイル
の断面が描かれている。この断面に描いた矢印(2月よ
、結晶軸のうちのC軸の方向を模式的に示す。(3)は
コイルに電流を流した時に生じる磁場の方向を示し、こ
の方向はコイルの軸と平行である。このように、従来の
超伝導コイルはC軸の方向(2)が磁場の方向(3)に
対してランダムである。
次に動作について説明する。コイル(1)に°、g流を
流したとき、超伝導材にはコイル(1)の軸に平行な磁
場(3)がかかる。従来型のコイルは、結晶軸(2)が
ランダノムな微結晶の集合体であるため、そのうちの一
つでも臨界磁場に達すると、そこで超伝導はこわれはじ
める。臨界磁場に異方性のある高温超伝導体では、例え
ば、雑誌(Yoshikazu HIDAKA et 
al。
: Jpn、 J、 Appl、 Phys、 26 
(1987)La77 )に(La1−zSrx )2
 Cub4単結晶について示されているように、臨界磁
場は、゛磁場がC軸に垂直な場合の値(HCRよ)より
も平行な場合の値(HC!/ )の方が、より小さな値
となる。すなわちH(、上〉Hc 210  すなわち
、コイルに流す電流を増加させて、発生する磁場を強<
していったとき、線材を構成する微結晶の中で、C軸が
コイルに平行なものから臨界磁場に達して、超伝導がこ
われはじめる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
このため、従来の超伝導コイルではHc27の値で制限
される以上の磁場を得ることはできなかった。
この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、より高い磁場を得ることを目的とする。
〔問題点を解性するための手段〕
この発明に係る超電導コイルは結晶軸のうちC軸と外部
磁場とが平行なときと垂直なときの臨界磁場Hc2/、
 Hc、 lが異なるような超伝導材を、電流を流した
時に発生する磁場とC軸との成す角θが、少なくとも最
も強い磁場のかかる部分において、 ン・90°−(θc+10°)≦θ≦90゜+(θc+
10°)と表わされる値となるように巻回したものであ
る。
〔作用〕
この発明における超伝導コイルは、コイルに電流を流し
たときに生ずる磁場と、コイルを構成する超伝導材の結
晶のC軸とが、垂直、、もしくはこれに近い大きな角度
を成すので、臨界磁場の値が大きく、超伝導がこわれに
くい。
〔実施例〕 □ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図において、(1)はコイルである。図にはコイルの断
面が描かれている。この断面に描いた矢印(2月よC軸
の方向を模式的に示す。(3)はコイルに電流を流した
ときに発生する磁場の方向を示す。
コイル内では磁場の方向とコイルの軸とは一致する。こ
の発明では超電導材として単結晶超伝導材を用い、かつ
C軸が磁場の方向すなわちコイルの軸に垂直になるよう
に構成する。なお、単結晶超伝導材としては、先述の(
La1−zSrx)2 CuO4やYBa2 Cu30
7等の酸化物系のもの等が知られており、結晶軸を揃え
る方法としては、例えばMgOや5rTi08の(10
0)基板上にランタン−ストロンチウム−銅系の酸化物
超伝導体をrf−マグネトロンスパッタ法で作製すれば
C軸が基板表面に垂直である結晶が得られることが雑誌
(5uperconductivity of La−
5r −Cu−OSingle−Crystal Th
1n Films Hideaki ADACHI他P
roc、 18th Int、 Conf、 on L
ow Temperature Physics 。
Kyoto、 1987 、 Japanese Jo
urnal of Appled Physics 。
Vol 26 (1987) Supplement 
26−3 、 P1139 )に示されており、また5
rTi03の(110)基板上にイツトリウム−バリウ
ム−銅系の酸化物超伝導体を同様の方法で作製すればC
軸が基板表面に平行な結晶が得られることが文献(La
rgely Anisotropic 5uperco
onductiny Cr1tical Curren
t in Epitaxially Grown Ba
2YCu3O、−y Th1n Film Youic
hi ENOMOTO他)に示されている。さらに基板
を使わない方法としては、LnBa2Cu307−xに
おいて一軸軸性の圧力を加えることで、C軸のみそろっ
た多結晶が得られることが、文献(Japanese 
Journal of Applied Physic
s Vol 26,1987 。
pp、 L1421−L1423 )に示されている。
なお、C軸の方向(2)が磁場の方向(3)に垂直であ
るという事は、以下のようにも表現できる。すなわち、
第2図a、bに示すように、C4Illlと、コイルを
構成する超伝導材(1)のらせん状のループの作る面(
第2図aのハツチング部分)、またはコイルの軸(第2
図すに一点鎖線で示す)とコイルとを結ぶ最短線分(4
)の描くらせん面との成す角が、少なくとも最も強い磁
場のかかる部分において、±(θC+10°)の範囲内
にある。ただし、θCは後に@3図を用いて詳しく説明
する。
次に動作について説明する。電流を流したときに発生す
るコイルの磁場(3)は、図に示したように超伝導材の
C軸(2)と垂直である。このため、臨界磁場はHc2
工で制限される。Hc2上>Hc27であるから、この
ときに得られる最高磁場は従来のものよりも大きい。さ
らに詳しく説明すると、第3図に示すよう(こ、外部磁
場がC軸に平行な場合と垂直な場合の臨界磁場がそれぞ
れHC2/ 、 HCP上であるような結晶において、
外部磁場Hの方向とC軸の方向との成す角をθとした場
合の臨界磁場HC,1は、 で与えられる。(文献: H,Noel et al、
 : 5olidState Commun、63  
(1987)P915.)今、 HC,l=s 、H(
2/=1と仮定したときの臨界磁場Hc2の角度依存性
を計算で求めた結果を第4図に示す。ここで、θ=90
−θCにおいて、臨界磁場の値はとなる。αは異方性の
大きさを示す目安で、異方性がない場合にはα=1とな
る。例えばHc’1hl=5 。
HC2/のときにはα=5である。磁場とC軸の成また
、このときの角度はθc = 11.3°である。
このように磁場とC軸の成す角は必ずしも垂直である必
要はなく、その異方性の度合に応じた範囲内すなわち9
00土θCα 範囲にすることにより、Hc2 l  
の約7割以上の値の臨界磁場が得られることになる。
従って上記実施実施例ではC軸と発生する磁場すなわち
コイルの軸との角度θは90度であったが、例えばH6
2工:HC2/−5=1の場合には90±11.3度の
範囲において、約7割以上の効果が得られる。
また同様のことが、C軸の揃え方にも言える。すなわち
、完全にCMを揃えなくても、±θC程度のバラツキの
範囲内であれば、同様の効果が得られる。さら経、θは
90°±(θc+10°)程度の範囲内であれば、実用
とかなり有用な高い磁場が得られることが第4図よりわ
かる。
第5図a、bは第1図の実施例をコイルの軸の方向から
見たC軸の揃い方の2例を示し、aは面内で一方向に揃
った例、bは面内でしかも中心軸を通るように、すなわ
ちコイルに流れる電流の方向に対してほぼ垂直となるよ
うに揃った例を示す。
もちろん、C軸は面内で揃っていなくてランダムであっ
てもよいし、第5図aのように一方向に揃つていてもよ
いのであるが、電流の流れやすさを考えると、第5図す
に示すようにC軸(2うと電流の方向が垂直になってい
る方が良い。さらに、コイルが円形でなく、だ円形や長
方形に巻回されている場合にも、第6図(a) 、 (
b)にそれぞれ示すように、C輔(2)がコイルに流れ
る電流の方向に対してほぼ垂直となっているのが効果的
である。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、結晶軸のうちC軸と
外部磁場とが平行なときと垂直なときの臨界磁場HC2
/ + Hc2JLが異なるような超伝導材を、電流を
流した時に発生する磁場とC軸との成す角θが、少なく
とも最も強い磁場のかかる部分において、 90°−(θc+10°)くθ<90゜+(θc+10
°)と表わされる値となるように巻回したので、より高
い磁動を得ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による超伝導コイルを一部
断面で示す斜視図、第2図a、bはそれぞれC軸の存在
する面を示す説明図、第3図は外部磁場がC軸に平行な
場合と垂直な場合の臨界磁場Hc2/ 、 Hc2工の
値をそれぞれ1,5だと仮定した場合に、外部磁場Hが
C軸となす角θと、その時の臨界磁場との関係を示す説
明図、第4図は臨界磁場の角度依存性を示す特性図、第
5図a。 bは第1図に示す超伝導コイルをコイルの軸の方向から
見た場合のC軸の揃い方の2例をそれぞれ模式的に示す
断面図、第6図a、bはそれぞれ他の実施例による超電
導コイルをコイルの軸の方向から見た場合のC軸の揃い
方を模式的に示す断面図、第7図は従来の超伝導コイル
を一部断面で示す斜視図である。 図において、(1)は超電導コイル、(2)はC軸の方
向を模式的に示す矢印、(3)は磁場の方向を示す矢印
である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示すもの
とする。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)結晶軸のうちC軸と外部磁場とが平行なときと垂
    直なときの臨界磁場Hc_2■,Hc_2⊥異なるよう
    な超伝導材を、電流を流した時に発生する磁場とC軸と
    の成す角θが、少なくとも最も強い磁場のかかる部分に
    おいて、 90゜−(θc+10゜)≦θ≦90゜+(θc+10
    ゜)ただしtanθc=Hc_2■/Hc_2⊥と表わ
    される値となるように巻回したことを特徴とする超電導
    コイル。
  2. (2)C軸と発生する磁場とのなす角θは、少なくとも
    最も強い磁場のかかる部分において、実質的に90゜で
    ある特許請求の範囲第1項記載の超伝導コイル。
  3. (3)C軸と、コイルを構成する超電導材のらせん状の
    ループの作る面、またはコイルの軸とコイルを結ぶ最短
    線分の描くらせん面との成す角が、少なくとも最も強い
    磁場のかかる部分において、±(θc+10゜)の範囲
    内にある特許請求の範囲第1項記載の超伝導コイル。
  4. (4)C軸が、コイルに流れる電流の方向に対してほぼ
    垂直となつている特許請求の範囲第1項ないし第3項の
    何れかに記載の超伝導コイル。
  5. (5)超伝導材は、単結晶である特許請求の範囲第1項
    ないし第4項の何れかに記載の超伝導コイル。
  6. (6)超伝導材は、C軸のみ揃つた多結晶である特許請
    求の範囲第1項ないし第4項の何れかに記載の超伝導コ
    イル。
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JP62-139186 1987-06-03
JP13918687 1987-06-03
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