JPH0620837A - 超電導バルクマグネットの着磁方法 - Google Patents

超電導バルクマグネットの着磁方法

Info

Publication number
JPH0620837A
JPH0620837A JP17128692A JP17128692A JPH0620837A JP H0620837 A JPH0620837 A JP H0620837A JP 17128692 A JP17128692 A JP 17128692A JP 17128692 A JP17128692 A JP 17128692A JP H0620837 A JPH0620837 A JP H0620837A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bulk magnet
magnetic field
magnetizing
magnetization
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP17128692A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3025104B2 (ja
Inventor
Tsutomu Sasaki
勉 佐々木
Mitsuru Morita
充 森田
Masamoto Tanaka
將元 田中
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.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP17128692A priority Critical patent/JP3025104B2/ja
Publication of JPH0620837A publication Critical patent/JPH0620837A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3025104B2 publication Critical patent/JP3025104B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 フラックスクリープによる磁化の減衰を防止
することができる、超電導バルクマグネットの着磁方法
を提供すること。 【構成】 無磁場下冷却で超電導バルクマグネットを超
電導状態にする。その後、磁場を印加、減磁し着磁する
が、その際、増磁速度や減磁速度を磁束跳躍が生じる速
度以上で行なう。これによって、超電導バルクマグネッ
トの温度が上昇するが、着磁処理後には着磁処理前の温
度へと低下する為、フラックスクリープによるバルクマ
グネットの磁化の減衰を防止するすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は超電導バルクマグネット
の着磁方法に関する。より詳しくは、超電導バルクマグ
ネットの磁化が時間的に殆ど減衰することのない着磁方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、臨界温度が液体窒素の沸点(7
7.3K)を超える酸化物系化合物超電導体が発見され
ており、冷媒として高価で扱いにくい液体ヘリウムを使
用する必要がなく、安定で取扱容易な液体窒素が使用可
能であるため、超電導技術を飛躍的に発展させるものと
して注目され、期待を集めている。
【0003】超電導体バルクマグネットとして利用しよ
うという試みは既になされているが[H.L.Laquer:“Pr
ogress in Refrigeration Science and Technology”(P
ergamon Press ,Oxford,1965)1963-1 ,p207-213]、
酸化物超電導体発見以前は、先述の通り一般的には寒剤
を液体ヘリウムとしなければならず、経済的にも、断熱
槽などシステムの構造といった観点からも、また、Nb
TiやNb3 Snからなる線材を巻線としたマグネット
の技術が既に確立されていたこともあって、実用には不
利であった。
【0004】臨界温度が液体窒素の沸点(77.3K)
を超えた超電導体(例えば、YBa2 Cu3 7-x )が
発見された後も、しかしながら、粒界が弱結合である
ため、通常得られる多結晶体の全体としての臨界電流密
度が著しく小さいこと、フラックスクリープによっ
て、磁化即ち臨界電流密度の時間的減衰が生じること、
等の問題からバルクマグネットの実用化は困難視されて
きた。
【0005】弱結合に関しては、その後の研究の進展に
より、いわゆる溶融法の一種であるQMG法(Quench a
nd Melt Growth法)やそれを改良した方法などによって
作製されたY系のバルク体が磁場中においても高い臨界
電流密度を有することが判明し[M.Morita et al. :Ph
ysica C 172 (1990)383]、その大型化も比較的容易で
あると考えられるため、粒界の存在による臨界電流密度
の低下という問題はほぼ克服されたといえる。
【0006】後者のフラックスクリープについては以下
の通りである。磁場下冷却によりバルクマグネットを着
磁する際、着磁温度を、着磁後バルクマグネットを保持
する温度よりも高くし、保持温度すなわち運転温度にお
いてバルクマグネット中に流れる超電導電流の電流密度
を運転温度での臨界電流密度より小さくしてやることで
捕捉磁束密度の時間的低下を防ぎ得ることが明らかにな
った。[M.Morita etal. :Proceedings of the 4th In
ternational Symposium on Superconductivity (Toky
o,October 14-17,1991)]。したがって、バルクマグネ
ットの磁化の時間的減衰の問題も、原理的には解決され
たのが現状であるが、以下に述べる着磁方法に関する課
題が存在する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】超電導バルクマグネッ
トの着磁方法としては、バルクマグネットを磁場下冷
却した後、磁場を無印加状態まで下げて着磁する方法
(以下、磁場下冷却法)と、バルクマグネットを無磁
場下で冷却後、所定の磁場まで増磁し、無印加状態まで
減磁して着磁する方法(以下、無磁場下冷却法)が考え
られる。
【0008】温度一定かつ準静的な増減磁を行う場合の
上記2つの現象は、臨界状態モデルによって比較的簡単
に取り扱うことが可能である。その結果、磁場下冷却法
の方がより小さな磁場を発生させれば済むことが明らか
であり、実験によっても確認されている[T.Sasaki et
al.:Jpn.J.Appl.Phys. 31(1992)1026 ]。より小さな磁
場の発生で済む磁場下冷却法が、技術的にも、経済的に
も有利と考えられることから、これを選択するのは当然
の帰結といえる。それでも、着磁には数T(テスラ)の
磁場が必要となってくる。さらに、すでに述べたような
フラックスクリープによる磁化の減衰を防止するための
温度制御機構を設ける必要がある。したがって、バル
クマグネットと温度制御機構をあわせた空間(例えば、
直径数百mm,高さ数十〜百mmの円筒状空間)に、数Tの
強磁場を発生することが可能であること、冷却に要す
る数分〜数十分の間一定磁場を発生することが可能であ
ること、着磁後はバルクマグネットを含む装置を取り
出すことが可能であること、これらの条件を満たす着磁
用の磁界発生装置が要求される。
【0009】FeやFeCo合金ポールピースとして用
いる電磁石では、発生可能な磁場は約2Tが限度であ
り、また、上述の空間的な要求を満たすことは非常に困
難である。容易に考えられるのは液体He温度で運転す
る超導電マグネットであるが、液体He温度とは異なる
温度の大きな空間に、数Tの磁場を発生させる装置は複
雑かつ高価であり、増減磁を行うランニングコストも加
算されるため、経済的に不利である。永久電流モードで
運転して、ボアから引き抜くことも考えられるが、着磁
する磁場はある一つの値であるとは考え難く、その場
合、所定の磁場の値の数だけマグネットを保有するか、
着磁磁場が変更される度に増減磁を行うことをしなくて
はならなくなる。
【0010】本発明者らは、以上述べた課題について鋭
意検討し、その結果、フラックスクリープによる磁化の
減衰の防止が、複雑な温度制御機構なしに簡便に低いコ
ストで可能であり、かつ、必要な空間に所定の磁場を容
易且つ安価に発生させ得る磁界発生方法を用いて、着磁
することが可能なバルクマグネットの着磁方法を完成す
るに至った。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、超電導バルク
マグネットを磁場を印加せずに冷媒に浸漬することで臨
界温度以下に冷却した後、冷媒に浸漬したまま、増磁速
度および/または減磁速度が磁束跳躍を生じる速度以上
で、磁場を印加、減磁することで超電導バルクマグネッ
トを着磁することを特徴とする超電導バルクマグネット
の着磁方法を要旨とする。
【0012】上記のような着磁は、例えば、基本回路と
してコンデンサーとコイルの並列回路からなり、コンデ
ンサーに蓄えた電荷を前記並列回路を短絡することでコ
イルに電流として放出することで磁場を発生させる、パ
ルスマグネットと呼ばれる磁界発生装置によって行うこ
とができる。また、冷媒に浸漬しなくとも、冷媒と同様
の冷却特性を有する冷凍機などによる冷却方法を用いて
もよい。
【0013】
【作用】着磁によってバルクマグネット中にループ状に
流れる超電導電流は臨界電流密度によって決定される。
バルクマグネット中の電流密度が、その保持/運転温度
における臨界電流密度よりも小さい状態が実現されれ
ば、それによって、見かけのピンポテンシャルが増大し
[M.R.Beasley et al.:Phys.Rev.181(1969)682]、そ
の結果フラックスクリープが抑制され、磁化の時間的減
衰を防止することが可能となる。
【0014】増磁および/または減磁を磁束跳躍が生じ
るような速度以上で行うと、磁気ヒステリシス損失によ
る発熱によって超電導バルクマグネットの温度が上昇す
る。この上昇した温度での臨界電流密度によってバルク
マグネットの磁化が決定されるわけであるが、その臨界
電流密度は冷媒の温度、即ち保持/運転温度での臨界電
流密度より小さい。冷媒に浸漬されているので、超電導
バルクマグネットの温度は冷媒の温度へと低下する。し
たがって、バルクマグネット中の超電導電流が冷媒の温
度での臨界電流密度よりも小さい電流密度となっている
状態が実現され、磁化の時間的減衰が防止される。
【0015】
【実施例】図1は、液体窒素中(77.3K)に浸漬し
た超電導バルクマグネットを、本発明の着磁法(c)と
磁場下冷却法(a)と無磁場下冷却法(b)、それぞれ
で着磁した円柱型バルクマグネットの底円中心部におけ
る円柱軸方向の磁束密度の時間変化をみたグラフであ
る。円柱型バルクマグネットは、改良型QMG法で作製
されたものであり、Y2 BaCuO5 とYBa2 Cu3
7-x のモル比が7:3なる単結晶状のものであり、Y
2 BaCuO5 が微細に分散している。サイズは外径1
6mm、高さ20mmである。
【0016】図1で、(a)はバルクマグネットを1.
5Tの磁場下で冷却した後磁場を無印加状態まで下げた
場合、(b)はバルクマグネットを無磁場下で冷却後
1.5Tの磁場まで増磁し無印加状態まで減磁して着磁
した場合、(c)は1T/10msの最大増磁速度を持つ
パルスマグネットで1Tの磁場を印加した場合である。
この時磁束跳躍が認められバルクマグネットの温度は着
磁処理途中83Kまで上昇したが、着磁処理後には7
7.3Kになっていた。(a),(b)では時間が経過
するにつれ捕捉磁束密度が減衰しているが、本発明を用
いた(c)では、捕捉磁束密度は殆ど全く減衰しなかっ
た。
【0017】また、超電導バルクマグネットを1.5T
の磁場下で83Kまで冷却し、無印加状態まで減磁した
直後に77.3Kにした場合も、上記(c)とほぼ同様
の捕捉磁束密度であり、殆ど全く減衰しなかった。
【0018】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではない。即ち、上記実施例では、着磁をパルスマグ
ネットによって行っているが、磁場の掃引速度の条件さ
え満たせば、超電導マグネットや水冷銅マグネットを電
源によって所定の増磁速度かつ/または減磁速度で運転
することによって着磁することも可能である。また、着
磁のための最大磁場の値が比較的少数であるときは、永
久電流モードで運転されている超電導ソレノイドマグネ
ットのボアに、バルクマグネットを挿入し引き抜いて着
磁、その際の移動速度を制御することによっても、本発
明の実施は可能である。また、超電導バルクマグネット
を磁場下冷却してから本発明の着磁方法を行ってもよ
い。また、超電導バルクマグネットを形成する超電導材
料はY系酸化物超電導材料に限定されるものではない。
【0019】
【発明の効果】上述したように、本発明によれば、フラ
ックスクリープによる磁化の減衰を複雑な温度制御機構
なしに、簡便に低いコストで防止することが可能である
と同時に、着磁の際、必要な空間に所定の磁場を容易且
つ安価に発生させ得る磁界発生方法を用いて着磁するこ
とが可能な、極めて工業的効果の大きい、超電導バルク
マグネットの着磁方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図中の線(a),(b)は従来の着磁法により
着磁されたバルクマグネットの磁束密度の時間変化を示
したもの、線(c)は本発明の一実施例である着磁法に
より着磁されたバルクマグネットの磁束密度の時間変化
を示したものである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 超電導バルクマグネットを磁場を印加せ
    ずに冷媒に浸漬することで臨界温度以下に冷却した後、
    冷媒に浸漬したまま、増磁速度および/または減磁速度
    が磁束跳躍を生じる速度以上で、磁場を印加、減磁する
    ことで超電導バルクマグネットを着磁することを特徴と
    する超電導バルクマグネットの着磁方法。
JP17128692A 1992-06-29 1992-06-29 超電導バルクマグネットの着磁方法 Expired - Lifetime JP3025104B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17128692A JP3025104B2 (ja) 1992-06-29 1992-06-29 超電導バルクマグネットの着磁方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17128692A JP3025104B2 (ja) 1992-06-29 1992-06-29 超電導バルクマグネットの着磁方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0620837A true JPH0620837A (ja) 1994-01-28
JP3025104B2 JP3025104B2 (ja) 2000-03-27

Family

ID=15920505

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP17128692A Expired - Lifetime JP3025104B2 (ja) 1992-06-29 1992-06-29 超電導バルクマグネットの着磁方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3025104B2 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002008917A (ja) * 2000-06-26 2002-01-11 Inst Of Physical & Chemical Res 超伝導体磁場応用装置の制御方法とこの方法を用いた核磁気共鳴装置と超伝導磁石装置
WO2014189043A1 (ja) 2013-05-22 2014-11-27 新日鐵住金株式会社 酸化物超電導バルクマグネット
US8948829B2 (en) 2009-12-08 2015-02-03 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Oxide superconducting bulk magnet member

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101758877B1 (ko) * 2016-11-18 2017-07-17 엠엠케이 주식회사 농축스팀수와 결로수의 중화처리가 가능한 스팀보일러

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002008917A (ja) * 2000-06-26 2002-01-11 Inst Of Physical & Chemical Res 超伝導体磁場応用装置の制御方法とこの方法を用いた核磁気共鳴装置と超伝導磁石装置
US8948829B2 (en) 2009-12-08 2015-02-03 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Oxide superconducting bulk magnet member
WO2014189043A1 (ja) 2013-05-22 2014-11-27 新日鐵住金株式会社 酸化物超電導バルクマグネット

Also Published As

Publication number Publication date
JP3025104B2 (ja) 2000-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Campbell et al. Bulk high temperature superconductors for magnet applićations
US5668515A (en) Superconductive magnet apparatus
Sugiyama et al. Metamagnetic transition in a heavy fermion superconductor URu 2 Si 2
US5543768A (en) Composite of high-temperature superconductive bulk form with coil magnet
Coffey et al. A Protected 100‐kG Superconducting Magnet
Malik et al. Magnetic and Mössbauer studies on rare-earth-containing Heusler alloys Pd 2 RSn (R= Tb–Yb)
Yuan et al. Experimental research on the bitter-like HTS magnet energized by an inner flux pump
JP3025104B2 (ja) 超電導バルクマグネットの着磁方法
US5659278A (en) Superconducting magnet device, magnetizing device and method for superconductor
Gotoh et al. Magnetic properties of superconducting YBa2Cu3O x permanent magnets prepared by the melt process
US3646363A (en) Superconductive apparatus
JP3727122B2 (ja) 超電導バルク体マグネット
US6451131B1 (en) Terbium-dysprosium-iron magnetostrictive materials and devices using these materials
Riemersma et al. A Variable Composition, High Field Superconducting Solenoid
JP3635828B2 (ja) 超電導体の着磁方法
Shiraishi et al. Macroscopic magnetic flux motion in Y-Ba-Cu-O bulk superconductor during pulsed field magnetization
JPH07201560A (ja) 磁場発生方法及び装置
JP2004296974A (ja) 永久電流スイッチ
Nakagawa et al. High field magnets at Sendai
JPH0812820B2 (ja) 超電導マグネット
JP3677166B2 (ja) 高磁場発生用永久電流マグネット装置
Teter et al. Precision cryogenic magnetostrictive actuator using a persistent high TC magnet
JP4283406B2 (ja) 酸化物超伝導材料の着磁方法および着磁装置
LeBlanc et al. Hysteretic Phenomena in Type II Superconductors
Corner Permanent magnets

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 19991221

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090121

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100121

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110121

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120121

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130121

Year of fee payment: 13

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130121

Year of fee payment: 13