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
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Abstract
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
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。
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。
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。
を超えた超電導体(例えば、YBa2 Cu3 O7-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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
O7-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。
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。
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。
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。
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。
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)
- 【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。
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)
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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 |
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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 |
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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)
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 |
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---|---|---|---|---|
KR101758877B1 (ko) * | 2016-11-18 | 2017-07-17 | 엠엠케이 주식회사 | 농축스팀수와 결로수의 중화처리가 가능한 스팀보일러 |
-
1992
- 1992-06-29 JP JP17128692A patent/JP3025104B2/ja not_active Expired - Lifetime
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US8948829B2 (en) | 2009-12-08 | 2015-02-03 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Oxide superconducting bulk magnet member |
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