JPH01157504A - 超伝導コイル - Google Patents
超伝導コイルInfo
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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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- coil
- axis
- superconducting
- superconducting coil
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- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000013081 microcrystal Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 description 2
- IQAKAOAPBMJSGJ-UHFFFAOYSA-N [Cu].[Y].[Ba] Chemical compound [Cu].[Y].[Ba] IQAKAOAPBMJSGJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
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- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
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。
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。
る。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
れたもので、より高い磁場を得ることを目的とする。
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。
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。
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。
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。
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 。
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 。
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 。
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。
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 。
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。
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。
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。
、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
- (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)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)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)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)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)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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30368887A JPH01157504A (ja) | 1987-06-03 | 1987-11-30 | 超伝導コイル |
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62-139186 | 1987-06-03 | ||
JP13918687 | 1987-06-03 | ||
JP62-241060 | 1987-09-26 | ||
JP30368887A JPH01157504A (ja) | 1987-06-03 | 1987-11-30 | 超伝導コイル |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01157504A true JPH01157504A (ja) | 1989-06-20 |
Family
ID=26472074
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30368887A Pending JPH01157504A (ja) | 1987-06-03 | 1987-11-30 | 超伝導コイル |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01157504A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0406862A2 (en) * | 1989-07-06 | 1991-01-09 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Apparatus for using superconductivity |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63268206A (ja) * | 1987-04-24 | 1988-11-04 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導マグネツト |
JPS63279514A (ja) * | 1987-05-11 | 1988-11-16 | Toshiba Corp | 超電導体線材、その製造方法および超電導コイル |
-
1987
- 1987-11-30 JP JP30368887A patent/JPH01157504A/ja active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63268206A (ja) * | 1987-04-24 | 1988-11-04 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導マグネツト |
JPS63279514A (ja) * | 1987-05-11 | 1988-11-16 | Toshiba Corp | 超電導体線材、その製造方法および超電導コイル |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0406862A2 (en) * | 1989-07-06 | 1991-01-09 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Apparatus for using superconductivity |
US5138383A (en) * | 1989-07-06 | 1992-08-11 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Apparatus for using superconductivity |
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