JPH01171210A - 磁力線集束装置 - Google Patents

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】 〔概要〕 磁力線を発生する磁場発生装置に関し、磁極より離れた
位置の磁束密度を磁極面の位置と同等或いは磁極面位置
よりも増加させることを目的とし、 超伝導体のマイスナー効果を利用して磁場発生体の磁極
から発生する磁力線の散逸磁路を遮断し、実質的に磁力
線を散逸させることなく磁極から離れた位置にまで導く
ことにより磁力線集束装置を構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は磁極より離れた位置においても磁極面と同等の
磁束密度を保持するか、或いはこれよりも大きな磁束密
度を得ることができる磁力線集束装置に関する。

〔従来の技術〕

磁力線は永久磁石或いは電磁石の一方の磁極から他の磁
極に到る閉磁路を構成する磁束密度を表す曲線を云い、
この密度により磁場の強さが決まっている。

こ−で、磁力線は磁石を構成している一方の磁極から他
の磁極に閉磁路を形成しているために、磁場の強さは磁
極面で最大であり、この磁極面より離れるに従って磁場
の強さは急速に減少している。

そのため、より大きな磁場の強さを利用するデバイスに
おいては被作用物をなるべく磁極に接近するよう配置し
て使用することが必要であった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上記したように磁場の強さは磁極面で最大であり、こ
れより離れるに従って急速に減少するために、有効に磁
場を利用するには被作用物を磁極面に接触させることが
必要であるが、機構的な制約から一定の距離以上接近で
きない場合が多い。

そこで、磁極面よりばれても磁極面と同じ強さの磁場を
得るか或いはこれ以上の強さの磁場を得ることが望まし
い。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の問題は磁力線を発生する磁石の先端部が嵌合して
超伝導体よりなる筒状枠体の開口部を、前記磁石の先端
部と等しくするか、或いは磁石の先端部よりも小さな断
面積をもつようにして磁力線集束装置を構成することに
より解決することができる。

〔作用〕

本発明はマイスナー（Ｍｅｉｓｓｎｅｒ）効果を利用し
て磁力線を筒状枠体内に集束するものである。

こ−でマイスナー効果とは超伝導状態にある物質では口
賞界磁場を越えない範囲の外部磁場を加えても内部では
磁束密度はゼロであり、磁力線が内部に入らない現象を
云う。

そこで、本発明は磁石を筒状の超伝導体で包み、この筒
状の超伝導体を磁掘の一方或いは両方に延伸させること
により、閉ループを描いてこの磁石の対極に戻ろうとす
る磁力線を筒状をした超伝導体の開口部の位置にまで保
存するものである。

こ＼で、磁石と超伝導体との断面を円形とすると、先に
記した条件を満たして磁石に嵌合している筒状の超伝導
体の内径が磁石の直径と等しい場合には磁石の磁極での
磁束密度と超伝導体の開口部での磁束密度とは等しいが
、超伝導体の開口部の内径が狭まっている場合には、開
口部での磁束密度は磁極の磁束密度よりも大きくなる。

第１図は磁石の直径と超伝導体の開口部内径とが等しい
場合で、同図（Ａ）は側断面図、また同図（Ｂ）は開口
部よりの正面図であって、磁石１が円筒状をした超伝導
体２に嵌合している状態を示している。

か＼る場合、常温の許では、磁石１の磁極３からの磁力
線は超導電体を貫通し、他端の磁極に閉ループを描いて
戻っているが、温度が下がって超伝導状態になると磁極
から発生した磁束はそのまま、開口部４まで維持され、
開口部を出てから閉ループを描く。

また、第２図は磁石の直径よりも超伝導体の開口部内径
が小さい場合で、超伝導体２が冷却されて超伝導状態と
なると磁掘３から発生する磁力線は開口部５が次第に狭
くなっているので、開口部５に近づくに従って磁束密度
が上がり、そのため開口部５では磁石ｌの磁場の強さよ
りも大きくなる。

なお、マイスナー効果の生ずる理由については次のよう
に説明されている。

磁場の中に導体を入れると電磁誘導が起り、導体が常伝
逗体の場合はこの電磁誘導によって一瞬の間だけ電流が
流れる。

同様に、超伝導体の場合も電磁誘導によって電流は流れ
るが、超伝導体は電気抵抗が零のために電流は磁場が存
在する限り、永久に流れ続ける。

この電流は遮蔽電流と云われるが、この遮蔽電流は超伝
導体の表面層に沿って流れ、外部磁場と逆向きの磁場を
作る。

この逆向きの磁場が外部磁場の侵入を防ぐのである。

〔実施例〕

実施例１　（磁極面積と超伝導体の開口面積とが等しい
場合） 第３図は本発明を着磁装置に適用した例であって、励磁
コイル６の中には磁極ピース７が前後にスライド可能に
設けられている。

また、Ｍ１極ピース７はヨーク９に磁気的な回路を構成
するように組み込まれており、同図の一点鎖線で示すよ
うな磁気回路を形成している。

そして、対向する二つの磁極ピース７の間に着磁を行う
磁性材料８を挿入し、これを破線で示す円筒状の超伝導
体１０で連結した。

第４図はこの拡大図であって、磁極ピース７の先端同士
が嵌合するように円筒状の超伝導体１０にはティパーが
付けられている。

なお、この実施例で使用した超伝導体はイツトリウム・
バリウム・銅・酸素（Ｙ　−Ｂａ−Ｃｕ−０）系セラミ
ックスで臨界温度は８８°にであり、磁場の強さ（Ｉ−
ｒ　）を測定するために、ホール素子挿入用の孔を開け
である。

第６図はか＼る着は装置を用い、液体窒素（Ｎ２）中に
浸漬して超伝導体１０を超伝導状態にした状態で磁性材
料８を着磁した場合のＴ１．流値と磁場の強さを示す関
係図であって、破線は従来のように超伝導体を使用しな
いで磁化した場合、また実線は本発明を適用した場合の
実施例である。

すなわち、磁極ピース７の間隔が１０鰭と接近している
場合は従来の磁化特性１１と本発明を適用した磁化特性
１２とは余り差はないが、間隔が４０ｎと離れてくると
従来の磁化特性１３と本発明を適用した磁化特性１４と
は顕著な差を示し、本発明に係る超伝導体１０で連結す
れば、間隔差の影響が減殺されていることが判る。

実施例２（磁極面積より超伝導体の開口面積が小さい場
合）： 第５図は第３図に示した着磁装置において、超伝導体１
５の内径を磁極ピース７の直径よりも小さくして嵌合さ
せた場合で、磁極ピース７の間隔は４０ｍｍに、また励
磁電流は５０Ａに固定し、液体Ｎ２を用い、超伝導体１
５を超伝導状態とした状態で励磁した。

第１表はこの場合において、磁極表面と間隔中央部での
磁場の強さを示すものである。

第１表 このように、超伝導体１５の開口部を磁極面よりも狭く
することにより、強い磁場を得ることができる。

〔発明の効果〕

本発明の実施により、磁力線を散逸させることなく必要
位置にまで導くことができ、これにより磁気使用機器の
小形化と高効率化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は磁石の直径と超伝導体の開口部内径とが等しい
場合の図、 第２図は磁石の直径より超伝導体の開口部内径が小さい
場合の図、 第３図は本発明を適用した着磁装置の側断面図、第４図
は磁極部分の拡大図、 第５図は磁極部分の別の拡大図、 第６図は着磁した磁性材料について電流値と磁場の強さ
との関係図、 図において、 ■は磁石、　　　　　　　　２．１０．１５は超伝導体
、３は磁極、　　　　　　　　４，５は開口部、７は磁
極ピース、　　　　　８は磁性材料、である。 ？ａ庇詩邦今め別め係友ｍ 第５図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）超伝導体のマイスナー効果を利用して磁場発生体
   の磁極から発生する磁力線の散逸磁路を遮断し、実質的
   に磁力線を散逸させることなく磁極から離れた位置にま
   で導くことを特徴とした磁力線集束装置。
2. （２）上記磁極を超伝導体よりなり該磁極が嵌合する筒
   状の枠体で被覆し、前記磁極より生ずる磁力線の磁束密
   度を該筒状枠体の開口部にまで維持することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の磁力線集束装置。
3. （３）上記磁極が嵌合する超伝導体よりなる筒状枠体の
   開口部が、前記磁極の先端部よりも小さな断面積を有し
   て形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の磁力線集束装置。