JPH01709A - superconductor magnet - Google Patents

superconductor magnet

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JPH01709A
JPH01709A JP62-155919A JP15591987A JPH01709A JP H01709 A JPH01709 A JP H01709A JP 15591987 A JP15591987 A JP 15591987A JP H01709 A JPH01709 A JP H01709A
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JP
Japan
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superconductor
magnet
solenoid
oxide
powder
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JP62-155919A
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JPS64709A (en
Inventor
梅田 政一
木村 錫一
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工業技術院長
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Publication of JPH01709A publication Critical patent/JPH01709A/en
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、酸化物超電導体を利用した超電導体マグネッ
トに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to a superconductor magnet using an oxide superconductor.

[従来の技術] 極砥温において電気抵抗がゼロになる超電導体を利用し
たマグネット(電磁石)は、極めて強力な磁場を発生す
ることかできるので、核融合実験装置、磁気浮上装置そ
の他に用いられている。
[Prior art] Magnets (electromagnets) that use superconductors whose electrical resistance becomes zero at extremely low temperatures can generate extremely strong magnetic fields, and are therefore used in nuclear fusion experimental devices, magnetic levitation devices, and other devices. ing.

現在超電導体マグネットのための超電導線にはぺp NbTi、Nb3Sn、Nb3Geなどニオブ(Nb)
系合金化合物が最も多く用いられている。しかしこれら
Nb系超電導体の臨騨温度は20に付近であり、液体ヘ
リウムで冷却しなければ使用てきない。そのために超電
導体マグネットの使用は簡便でなく、それらの応用およ
び普及が限定されてしまうという問題点があった。また
、資源が少なく高価なヘリウムを冷却のために使用しな
ければならないという問題点があった。
Currently, superconducting wires for superconducting magnets include niobium (Nb) such as Pep, NbTi, Nb3Sn, and Nb3Ge.
Alloy compounds are most commonly used. However, the critical temperature of these Nb-based superconductors is around 20°C, and they cannot be used unless they are cooled with liquid helium. Therefore, it is not easy to use superconducting magnets, and there is a problem in that their application and spread are limited. Another problem is that helium, which is a scarce resource and is expensive, must be used for cooling.

最近、Nb系超電導体よりも高温で超電導状態となり、
しかも臨界磁場の大きな物質か次々に発見された。例え
ば、組成式(Lad−xSrx) 2cuO+−yで表
わされる超電導材では、超電導臨界温度は50Kを示す
。また(YxBay) 3CI+207は液体窒素温度
77にで超電導状態となる。しかし、これら一連の酸化
物超電導材は、化合物の粉末を焼結して作られるため、
線材化が困難であり、従って酸化物超電導体を使用した
超電導体マグネットの製作は極めて困デ1〔である。
Recently, it has become superconducting at higher temperatures than Nb-based superconductors,
Moreover, materials with large critical magnetic fields were discovered one after another. For example, a superconducting material represented by the composition formula (Lad-xSrx) 2cuO+-y has a superconducting critical temperature of 50K. Furthermore, (YxBay) 3CI+207 becomes superconducting at a liquid nitrogen temperature of 77. However, since these series of oxide superconducting materials are made by sintering compound powder,
It is difficult to make wire rods, and therefore manufacturing superconductor magnets using oxide superconductors is extremely difficult.

[発明が解決しようとする問題点コ 上述した事情のために、高い臨界温度と臨界6Ii場を
有する酸化物超電導体を使用した超電導体マグネットは
未だ実現していない。
[Problems to be Solved by the Invention] Due to the above-mentioned circumstances, a superconductor magnet using an oxide superconductor having a high critical temperature and a critical 6Ii field has not yet been realized.

本発明は30Kを越える高温で超電導性を有する酸化物
超電導体を用いた超電導体マグネットを提供することを
目的とする。
An object of the present invention is to provide a superconductor magnet using an oxide superconductor that exhibits superconductivity at high temperatures exceeding 30K.

[問題点を解決するための手段コ このような目的を達成するために、本発明はソレノイド
形状の酸化物超電導体を電気導体として具えたことを特
徴とする。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention is characterized in that a solenoid-shaped oxide superconductor is provided as an electric conductor.

[作 用] 本発明によれば、マグネット導体に臨界温度の高い酸化
物超電導体を用いているので、比較的高温において、強
力な磁、場を発生させることができる。
[Function] According to the present invention, since an oxide superconductor with a high critical temperature is used for the magnet conductor, a strong magnetism and field can be generated at a relatively high temperature.

[実施例1 以下に図面を参照して本発明の詳細な説明する。[Example 1 The present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第1図は酸化物超電導体マグネットを構成するソレノイ
ドの斜視図である。図において1は断面が偏平形状の酸
化物超電導体でソレノイド状に形成されている。2は酸
化物超電導体1の表面を絶縁する絶縁層である。
FIG. 1 is a perspective view of a solenoid constituting an oxide superconductor magnet. In the figure, reference numeral 1 denotes an oxide superconductor with a flat cross section and formed in the shape of a solenoid. 2 is an insulating layer that insulates the surface of the oxide superconductor 1.

第2図は超電導体マグネットの断面図であり、図におい
て3は第1図に示したソレノイド、4は電流リード、5
はソレノイド3を支持するセラミックス、ステンレス鋼
などからなる支持体である。
Figure 2 is a cross-sectional view of the superconductor magnet, in which 3 is the solenoid shown in Figure 1, 4 is the current lead, and 5 is the solenoid shown in Figure 1.
is a support made of ceramics, stainless steel, etc. that supports the solenoid 3.

次に超電導体マグネットの製造方法について説明する。Next, a method for manufacturing a superconducting magnet will be explained.

まず第3図に示すような切欠き部6Aを有する円環状の
酸化物超電導体(以下円環状体という)6を準備する。
First, an annular oxide superconductor (hereinafter referred to as an annular body) 6 having a notch 6A as shown in FIG. 3 is prepared.

円環状体6は、例えば以下の手順によって作製される。The toric body 6 is produced, for example, by the following procedure.

(1)所望の酸化物、例えば(YBa) Cu、0.の
粉末を所定の寸法の成形型に充填し、5〜10ton/
cm2の静水圧加圧、 500〜1000℃、  5〜
10ton/cm’のホットプレスまたは300〜50
0℃、5〜]、0ton/cm2の熱間静水圧加圧によ
って圧縮成形する。
(1) Desired oxide, such as (YBa)Cu, 0. The powder is filled into a mold with predetermined dimensions, and 5 to 10 tons/
Hydrostatic pressurization of cm2, 500~1000℃, 5~
10ton/cm' hot press or 300~50
Compression molding is carried out by hot isostatic pressing at 0°C, 5~] and 0 ton/cm2.

酸化物粉末はすでに熱処理されてペロブスカイト構造の
超1導性を有する粉末であっても、未熟処理で超電導性
をもたない粉末であってもよい。
The oxide powder may be a powder that has been heat-treated and has a perovskite structure and has superuniconductivity, or a powder that has not been processed and has no superconductivity.

(2)所定の形状3寸法に成形された酸化物粉末を所定
の温度、例えば800〜900℃で1〜24時間加熱し
、焼結する。未熟処理の粉末も焼結時にペロブスカイト
構造となり、超電導体となる。
(2) The oxide powder formed into a predetermined shape and three dimensions is heated at a predetermined temperature, for example, 800 to 900° C., for 1 to 24 hours and sintered. When the powder is sintered, it becomes a perovskite structure and becomes a superconductor.

(3)真空中の高純度アルミニウム浴、無酸素銅浴また
は錫浴に焼結体を浸漬し、金属が含浸させる。
(3) The sintered body is immersed in a high-purity aluminum bath, an oxygen-free copper bath, or a tin bath in a vacuum to be impregnated with metal.

(4)金属を含浸させた焼結体を研摩または切削して所
望の寸法精度を与え、円環状体6とする。
(4) The metal-impregnated sintered body is polished or cut to give desired dimensional accuracy, and the annular body 6 is obtained.

酸化物超電導体粉末に、原子比で20%以下のアルミニ
ウム、銅、銀などの金属粉末を混合して成形、焼結する
と、マグネット用導体の磁気的安定性と近接効果による
臨界電流を高める点で有効である。また第4図に示すよ
うに円環状体6に多くの小孔6Bを設け、冷媒による冷
却効率を高めるようにしてもよい。
Mixing oxide superconductor powder with metal powder such as aluminum, copper, silver, etc. with an atomic ratio of 20% or less, molding and sintering increases the magnetic stability of the magnet conductor and the critical current due to the proximity effect. is valid. Further, as shown in FIG. 4, many small holes 6B may be provided in the annular body 6 to increase the cooling efficiency by the refrigerant.

第5図は円環状体6を積層してソレノイドとする方法を
説明するための側面図である。各円環状体6を、切欠き
部6八をずらして積層する。各円環状体の間には、切欠
き部の一端の近傍を除いてセラミック薄板、絶縁被覆さ
れた金属板などの絶縁シート7が挟まれている。このよ
うにして各円環状体6を絶縁シートを介して積層するこ
とによって、酸化物超電導体からなるソレノイドを形成
することができる。
FIG. 5 is a side view for explaining a method of laminating the annular bodies 6 to form a solenoid. Each annular body 6 is stacked with the notch portions 68 shifted. An insulating sheet 7 such as a ceramic thin plate or an insulating coated metal plate is sandwiched between each annular body except for the vicinity of one end of the notch. By stacking the annular bodies 6 in this way with an insulating sheet in between, a solenoid made of an oxide superconductor can be formed.

ソレノイド3に電流リード4を接続し、第2図に示した
ように、セラミックスまたはステンレス鋼からなる支持
体5内に格納し、補強のためにガラス含浸して一体化す
ると超電導体マグネットが完成する。厚さ1 mm、内
径5 mm、外径10mmφ、切欠き幅1mmの2層コ
イルを作り、液体窒素温度で電流を2.5八流した。
A current lead 4 is connected to the solenoid 3, and as shown in Fig. 2, the superconductor magnet is completed by storing it in a support 5 made of ceramic or stainless steel, impregnating it with glass for reinforcement, and integrating it. . A two-layer coil with a thickness of 1 mm, an inner diameter of 5 mm, an outer diameter of 10 mm, and a notch width of 1 mm was made, and a current of 2.58 times was passed through it at liquid nitrogen temperature.

第6図は超電導体マグネットの他の実施例の説明図であ
る。図において11はソレノイドの内径および外径なそ
わぞわ内径および外径とする円筒状の空間11Aを有す
る支持体で、セラミックス、ステンレス鋼などで構成さ
れる。IIBは支持体11の蓋である。12は螺旋状に
形成されたセラミックスまたは表面絶縁西れた金属から
なる厚さ1mmの絶縁シートである。絶縁シート12の
螺旋の内径および外径は、絶縁シート12が空間11A
に納まるための公差を含んで、空間11Aの内、外径と
同一とする。
FIG. 6 is an explanatory diagram of another embodiment of the superconducting magnet. In the figure, reference numeral 11 denotes a support body having a cylindrical space 11A having an inner diameter and an outer diameter of the solenoid, and is made of ceramics, stainless steel, or the like. IIB is a lid of the support 11. Reference numeral 12 denotes a 1 mm thick insulating sheet made of ceramic or metal with surface insulation formed in a spiral shape. The inner and outer diameters of the spiral of the insulating sheet 12 are such that the insulating sheet 12 is in the space 11A.
The inner and outer diameters of the space 11A are the same, including the tolerance required to fit within the space 11A.

絶縁シート12を空間11A内に挿入する。ついで、(
YBa) (:u307など、所望の酸化物粉末を絶縁
シー l−12の螺旋の隙間に充填する。酸化物粉末が
熱処理されたペロブスカイト構造の超電導性を有する粉
末でも、また未処理の超電導性を有しない粉末でもよい
こと、またアルミニウム、銅、銀などの粉末を混合して
導体の6n気的安定性を高めることなとは、先の実施例
で説明したとおりである。
Insulating sheet 12 is inserted into space 11A. Then, (
Fill the gap between the spirals of the insulating sheet l-12 with a desired oxide powder such as YBa) (:u307).Even if the oxide powder has a heat-treated perovskite structure and has superconductivity, it can also have untreated superconductivity. As explained in the previous embodiment, it is possible to use a powder that does not contain 6N, and that powders such as aluminum, copper, silver, etc. can be mixed to improve the chemical stability of the conductor.

酸化物粉末を充填した後に、静水圧加圧、熱間静水圧加
圧などによって圧縮成形し、 800〜900℃、1〜
24時間程度空気中で加熱して焼結する。
After filling the oxide powder, it is compression molded by isostatic pressing, hot isostatic pressing, etc., and heated to 800~900℃, 1~
Sinter by heating in air for about 24 hours.

第7図は焼結後状態を示す断面図である。絶縁シート1
2によって絶縁されたソレノイド状の酸化物超電導体1
3か形成される。焼結後真空中で例えば高純度アルミニ
ウム浴中に浸漬ってアルミニウムを含浸させる。その後
電流用電極を設け、蓋11Bをかぶせ、必要あればガラ
ス含浸を行って超電導体マグネットが完成する。内径5
mm、外径10mm。
FIG. 7 is a sectional view showing the state after sintering. Insulation sheet 1
Solenoid-like oxide superconductor 1 insulated by 2
3 is formed. After sintering, it is immersed in a high-purity aluminum bath in a vacuum to impregnate it with aluminum. Thereafter, current electrodes are provided, a lid 11B is placed on the magnet, and if necessary glass impregnation is performed to complete the superconductor magnet. Inner diameter 5
mm, outer diameter 10mm.

1層の厚さ1mmの2層コイルを作製した。A two-layer coil with each layer having a thickness of 1 mm was produced.

以上のようにして作製した超電導体マグネットは液体窒
素温度で0.27テスラ以上の磁場を発生することがで
きる。
The superconducting magnet produced as described above can generate a magnetic field of 0.27 Tesla or more at liquid nitrogen temperature.

[発明の効果コ 以上説明したように、本発明によればマグネット導体に
臨界温度の高い酸化物超電導体を用いているので、比較
的高温において、強力な磁場を発生させることができる
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, since an oxide superconductor with a high critical temperature is used for the magnet conductor, a strong magnetic field can be generated at a relatively high temperature.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の酸化物超電導体ソレノイドの概要を示
す斜視図、 第2図は超電導体マグネットの実施例の断面図、 第3図および第4図は酸化物超電導体からなる円環状体
の斜視図、 第5図は円環状体の積層構造を示す側面図、第6図は本
発明の他の実施例の説明図、第7図は本発明実施例の作
製過程における断面図である。 1・・・酸化物超電導体、 2・・・絶縁層、 3・・・ソレノイド、 4・・・電流リード、 5・・・支持体、 6・・・円環状体、 6A・・・切欠き部、 6B・・・小孔、 7・・・絶縁シート、 11・・・支持体、 11A・・・空間、 11B・・・蓋、 12・・・螺旋状絶縁シート、 13・・・酸化物超電導体。
Fig. 1 is a perspective view showing an outline of the oxide superconductor solenoid of the present invention, Fig. 2 is a sectional view of an embodiment of the superconductor magnet, and Figs. 3 and 4 are annular bodies made of oxide superconductors. FIG. 5 is a side view showing the laminated structure of the toric body, FIG. 6 is an explanatory diagram of another embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a cross-sectional view in the manufacturing process of the embodiment of the present invention. . DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Oxide superconductor, 2... Insulating layer, 3... Solenoid, 4... Current lead, 5... Support body, 6... Annular body, 6A... Notch Part, 6B... Small hole, 7... Insulating sheet, 11... Support, 11A... Space, 11B... Lid, 12... Spiral insulating sheet, 13... Oxide superconductor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  ソレノイド形状の酸化物超電導体を電気導体として具
えたことを特徴とする超電導体マグネット。
A superconductor magnet characterized by having a solenoid-shaped oxide superconductor as an electric conductor.
JP62-155919A 1987-06-23 superconductor magnet Pending JPH01709A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62-155919A JPH01709A (en) 1987-06-23 superconductor magnet

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62-155919A JPH01709A (en) 1987-06-23 superconductor magnet

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS64709A JPS64709A (en) 1989-01-05
JPH01709A true JPH01709A (en) 1989-01-05

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