JPH06349628A

JPH06349628A - 複合超電導磁石装置及び複合超電導導体

Info

Publication number: JPH06349628A
Application number: JP5135861A
Authority: JP
Inventors: Michiya Okada; 道哉岡田; Kazuhide Tanaka; 和英田中; Tsuneyuki Kanai; 恒行金井; Naomi Inoue; 直美井上; Yuichi Kamo; 友一加茂
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-06-07
Filing date: 1993-06-07
Publication date: 1994-12-22

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は超電導磁石装置に関わり、特に物理
的性質が顕著に異なる高温超電導体と金属系超電導体と
の複合化技術に関し、単磁石装置では実現不可能な高機
能複合超電導磁石装置を提供するにある。【構成】超電導臨界磁界が異なる複数の素超電導電磁
石１，２，３を同心円状に配置複合した構造を有する超
電導磁石装置において、最中心側に配置された該素磁石
１を構成する超電導体が酸化物系高温超電導体であり、
かつ、その外層の素磁石２を構成する材料が臨界磁界が
約２．５倍小さい金属系超電導体で構成されており、両
磁石１，２間は仕切り壁１２で仕切られそれぞれ異なる
冷媒が満たされている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超電導現象を利用した
磁界発生用の複合超電導磁石装置の構成に係わり、特に
酸化物系超電導体と従来の超電導体との複合・システム
技術及び超電導線に関する。

【０００２】

【従来の技術】酸化物超電導体の発見以来、その産業分
野への応用を目指した技術開発が進められている。酸化
物超電導体は、従来の金属系の超電導体と比較して、高
い超電導転移温度、超伝導臨界磁界を有することから、
特に超電導マグネットを利用した強電分野への応用が実
現すれば、その産業分野における波及効果は図り知れな
いと思われる。酸化物超電導体を磁界発生用導体とし
て、強電応用分野で使用するには、線材化技術及び電磁
石作成技術及び磁界発生装置システム技術の開発が必要
である。ここで、酸化物超電導線材を磁界発生装置材と
して用いる場合には、線材が磁場中において所望の特性
を発生するに必要な十分に大きな超電導電流を流し得る
ことが必須の要件であるとともに、酸化物超電導体特有
の性質を配慮した電磁石作成技術及び構造・システム技
術を開発する必要がある。

【０００３】これまで、酸化物超電導体で作成した電磁
石としては、アドバンシス・イン・スーパーコンダクテ
イビテイIV、ｐ５４７−５５２で論じられているよう
に、ビスマス（Ｂｉ）系酸化物超電導体単体をパンケー
キ形状に巻き線した単コイルが知られている。他の従来
技術として特開平４−６１１０４号公報に開示された酸
化物超電導体コイルと金属系超電導体コイルを用いた超
電導磁石装置が挙げられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前者の従来技術は、電
磁石作成技術としては先駆的業績の一つであるが、一
方、磁界発生用コイルの構造・システム化技術として位
置づけた場合、酸化物超電導体特有の性質に十分に配慮
した磁界発生のための具体的装置設計がなされていな
い。即ち、前期従来技術は、酸化物超電導体を用いて、
超電導で磁界を発生可能な電磁石を実証したと位置づけ
られるものであり、磁界発生装置システムとしての観点
から見たとき、前記従来技術には酸化物特有の性質、即
ち、高い超電導臨界磁界、高い超電導転移温度、比較的
低い臨界電流密度等を考慮し、更に外部磁界の強さの増
加に対して、金属系の超電導体のような臨界電流密度の
急激な減少がなく比較的一定している性質を考慮し、最
大限その性能を発揮し得る装置設計はなされていない。

【０００５】また後者の従来技術（特開平４−６１１０
４号公報）は、高温酸化物超電導体の場合、液体窒素温
度領域では磁界の増加に対して、超電導特性、特にパワ
ー分野に必要不可欠な臨界電流値の低下が著しく、現状
では液体窒素温度での適用は極めて困難であるとの認識
のもとに、高温酸化物超電導体を用いた液体窒素温度で
動作するマグネットは、超電導が破れやすく、臨界磁界
及び臨界電流が低いという欠点を解消することを目的と
したものであり、前者の従来技術と同様に、外部磁界の
強さの増加に対して、金属系の超電導体のような臨界電
流密度の急激な減少がなく比較的一定しているという酸
化物超電導体の性質を考慮し、最大限その性能を発揮し
得る装置設計はなされていない。

【０００６】本発明の目的は、金属系超電導材にはない
酸化物超電導体特有の諸性質を配慮した、高機能性を有
する複合超電導磁石装置及び超電導線を提供することに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
第１の発明は、複数個の素超電導電磁石が冷媒中に配設
されて成る複合超電導磁石装置において、前記複数個の
素超電導電磁石の少なくとも２つが、その超電導臨界電
流密度、超電導臨界磁界及び超電導転移温度の少なくと
も１つが、約２.５倍以上異なるものであることを特徴
とするものである。

【０００８】また第２の発明は、複数個の素超電導電磁
石が冷媒中に配設されて成る複合超電導磁石装置におい
て、前記複数個の素超電導電磁石の少なくとも２つが、
その超電導臨界電流密度、超電導臨界磁界及び超電導転
移温度の少なくとも１つが、約２.５倍以上異なるもの
であると共に、その両素超電導電磁石間に仕切り壁が設
けられ該仕切り壁の内側と外側にそれぞれ異なる冷媒が
注入されていることを特徴とするものである。

【０００９】また第３発明は、前記第１又は第２の発明
の複合超電導磁石装置において、複数個の素超電導電磁
石は同心円状に配置されていることを特徴とする。

【００１０】また第４発明は、前記いずれかに記載の複
合超電導磁石装置において、該超電導磁石の中心側に超
電導臨界磁界及び超電導転移温度の少なくとも１つが高
い素超電導磁石を配置したことを特徴とする。

【００１１】また第５発明は、前記いずれかに記載の複
合超電導磁石装置において、該超電導磁石の中心側に超
電導臨界磁界及び超電導転移温度の少なくとも１つが低
い素超電導磁石を配置したことを特徴とする。ここで第
６発明として、超電導臨界磁界及び超電導転移温度の少
なくとも１つが高い素超電導磁石は酸化物系高温超電導
体であるものがよい。

【００１２】また第７発明は、前記いずれかに記載の複
合超電導磁石装置において、超電導臨界磁界が高い素超
電導磁石のその超電導臨界磁界が３０テスラ以上である
ことを特徴とする。

【００１３】また第８発明は、前記いずれかに記載の複
合超電導磁石装置において、超電導転移温度が高い素超
電導磁石のその超電導転移温度が７７Ｋ以上であること
を特徴とする。

【００１４】また第９発明は、超電導線のコイルにより
形成された超電導電磁石が冷媒中に配設されて成る複合
超電導磁石装置において、前記超電導線は複数種の超電
導素線を複合した断面構造を有すると共に、少なくとも
２つの超電導素線が、その超電導臨界電流密度、超電導
臨界磁界及び超電導転移温度の少なくとも１つが、約
２.５倍以上異なるものであることを特徴とするもので
ある。。

【００１５】第１０発明は、前記第９発明の複合超電導
磁石装置において、超電導素線は中心部に酸化物系高温
超電導体、その外周に金属導体、この金属導体の外周に
金属系超電導体、この金属系超電導体の外周に最外層が
設けられてたものであることを特徴とする。

【００１６】第１１発明は、前記第９発明の複合超電導
磁石装置において、超電導素線は中心部の金属導体中に
酸化物系高温超電導体が多芯構造で配設され、その金属
導体の外周に金属系超電導体、この金属系超電導体の外
周に最外層が設けられてたものであることを特徴とす
る。

【００１７】第１２発明は、前記第１０発明又は第１１
発明の複合超電導磁石装置において、超電導素線は断面
円形状であることを特徴とする。

【００１８】第１３発明は、前記第１０発明又は第１１
発明の複合超電導磁石装置において、超電導素線は扁平
断面のテープ形状であることを特徴とする。

【００１９】第１４発明は、前記第１０〜１３発明のい
ずれかの複合超電導磁石装置において、超電導素線同士
の接続部は最外層を除去して金属系超電導体同士を接触
させて半田接合したものであることを特徴とする。

【００２０】また第１５発明は、前記第９〜１３発明の
いずれかの複合超電導磁石装置において用いられた超電
導線からなる超電導導体である。

【００２１】前記複合超電導磁石装置において、超電導
臨界磁界及び超電導転移温度が異なる３個の素超電導電
磁石を同心円状に配置複合した構造とし、最中心側に配
置された該素超電導電磁石を構成する超電導体を酸化物
系高温超電導体とし、かつ、最外層に配置された素超電
導電磁石を構成する材料をニオブチタン系超電導体と
し、かつ、中間層に配置した素超電導電磁石を構成する
超電導体がＮｂ₃Ｓｎ系超電導体とするのがよい。

【００２２】また、最中心側に配置する素超電導電磁石
を構成する超電導体を酸化物系高温超電導体とし、か
つ、その外層の素超電導電磁石を構成する材料をニオブ
チタン系またはＮｂ₃Ｓｎ系またはＮｂ₃Ａｌ系またはＶ
₃Ｇａ系またはシェブレル化合物系超電導体で構成する
のがよい。

【００２３】また、最中心側に配置した素超電導電磁石
を構成する超電導体を(Ｂi，Ｐb)₂Ｓｒ₂Ｃａ₂Ｃｕ₃Ｏｘ
またはＢｉ₂Ｓｒ₂Ｃａ₁Ｃｕ₂ＯｘまたはＴｌ₂Ｂａ₂Ｃａ
₂Ｃｕ₃Ｏｘ系酸化物高温超電導体とし、かつ、その外層
の素超電導電磁石を構成させる材料をニオブチタン系ま
たはＮｂ₃Ｓｎ系またはＮｂ₃Ａｌ系またはＶ₃Ｇａ系ま
たはシェブレル化合物系超電導体とするのがよい。

【００２４】また、本発明は銅酸化物を含む酸化物系超
電導体を広く適応することが可能である。その一例をあ
げると、下記化学式（化１）乃至（化３）が挙げられ
る。ここで（化１）では、ｘ₁は０〜０．５、ｙ₁は０〜
１で、ａ₁は０．９〜２．２、ｂ₁及びｃ₁は１．８〜
２．２、ｄ₁は１．７〜３．３、ｅ₁は８〜１０、ａ₁＋
ｂ₁＋ｃ₁＋ｄ₁は９以下である。（化２）では、ｘ₂は０
〜０．５、ｂ₂は０．９〜２．２、ｃ₂は１．８〜２．
２、ｄ₂は１．７〜３．３、ｅ₂は８〜１０、ａ₁＋ｂ₂＋
ｃ₂＋ｄ₂は９以下である。（化３）では、Ｙはイットリ
ウム及びランタニド族元素から選ばれた一種以上の元素
であり、ａ₃は０.９〜１.２、ｂ₃は１.８〜２.２、ｃ₃
は２.８〜３.３、ｄ₃は６〜８である。

【００２５】

【化１】

【００２６】

【化２】

【００２７】

【化３】

【００２８】公知の種々の酸化物超電導体材料、例えば
下記の化学式（化４）乃至（化１３）も挙げられる。

【００２９】

【化４】

【００３０】

【化５】

【００３１】

【化６】

【００３２】

【化７】

【００３３】

【化８】

【００３４】

【化９】

【００３５】

【化１０】

【００３６】

【化１１】

【００３７】

【化１２】

【００３８】

【化１３】

【００３９】また、このような複合超電導磁石装置をＭ
ＲＩ装置、ＮＭＲ装置、磁気浮上列車、ＳＯＲ装置、Ｓ
ＭＥＳ装置、超電導発電機、超電導モータ、超電導電磁
推進船等に組み込むことは特に有用であって、またその
発生磁場が２５テスラ以上又は複合に供された高温超電
導体が２０Ｋ以上、好ましくは液体窒素温度以上で使用
されると一層効果的である。

【００４０】

【作用】酸化物超電導線は、高い超電導転移温度、超電
導臨界磁界そして比較的低い臨界電流密度を有する。た
とえば、ビスマス及びタリウム系酸化物超電導線におい
ては超電導転移温度は８０−１２０Ｋ程度、極低温度で
の臨界磁界は５０テスラ以上ある。一方、代表的な金属
系超電導線では超電導転移温度は２０Ｋ以下、超電導臨
界磁界は高々２０テスラである。一方、極低温度におけ
る１０テスラ以下の磁場での酸化物超電導線材の臨界電
流密度は、安定化材を含む線材の全段面積あたり、高々
１０⁴−１０⁵Ａ／ｃｍ²程度であって、代表的な金属系
超電導線の１０⁶−１０⁸Ａ／ｃｍ²と比較してかなり低
い値に留まっている。

【００４１】この様に、金属系超電導体と酸化物系超電
導体は相反する物理的性質を備えているが、これら両者
の長所を適切に組み合わせることにより、単体では成し
得ない優れた性能を、複合システムとして発揮させ得る
と考えられる。ここで、酸化物超電導体の超電導転移温
度、超電導臨界磁界は、複合化して同時に使用する金属
系超電導体の各々の値の２.５倍以上のとき顕著な複合
効果を発揮できる。複合化の態様としては、複数個の素
超電導電磁石を冷媒中に配設させて成る複合超電導磁石
装置において、素超電導電磁石の少なくとも２つが、超
電導臨界磁界等が、約２.５倍以上異なるものであるも
のと、超電導線のコイルにより形成された超電導電磁石
が冷媒中に配設されて成る超電導磁石装置において、前
記超電導線は複数種の超電導素線を複合した断面構造を
有すると共に、少なくとも２つの超電導素線が、その超
電導臨界磁界等が、約２.５倍以上異なるものとが挙げ
られる。

【００４２】高温酸化物超電導体と金属系超電導体の複
合化により種々の効果が期待できる。たとえば、従来金
属系超電導磁石装置単体では、臨界磁界は高々２０テス
ラが発生限度であったが、本発明によって、２５テスラ
以上の高磁界発生がはじめて可能となる。この場合、複
合化は超電導磁石装置の臨界磁界を高める作用がある。
さらに、動作温度の異なる高温酸化物超電導体と金属系
超電導体を複合化することによって、冷媒として高温酸
化物超電導体に対しては液体窒素等がその用途に応じて
使用可能であるため、高価な液体ヘリアウムの使用量の
低減、更にはランニングコスト、装置コストの低減、ま
た、操作性の向上など多くの経済的利益を生ずる作用が
ある。

【００４３】

【実施例】以下、本発明の実施例を示す。図１は、本発
明の複合超電導磁石装置の構成を示す。この複合超電導
磁石装置は、臨界磁界が５０テスラ以上、超電導転移温
度５０Ｋ以上の酸化物超電導体からなるコイル１を最中
心側に配置し、その外側に臨界磁界２１テスラかつ超電
導転移温度２２ＫのＮｂ₃Ｓｎ系超電導体からなるコイ
ル２を配置し、さらに最外層に臨界磁界１２テスラかつ
超電導転移温度１２ＫのＮｂＴｉ系超電導体からなるコ
イル３を配置した。すなわち最中心側に配置されたコイ
ル１とその外側のコイル２が、超電導臨界磁界が約２．
５倍異なる関係にある。該複合超電導磁石装置は、クラ
イオスタット４内に固定され、外部から電流リード６に
よって制御電流が通電される。５は寒剤（冷媒）であ
る。ここで、酸化物系の超電導体には、前記（化１）乃
至（化３）のものが挙げられる。また、公知の種々の酸
化物超電導体材料としては前記（化４）乃至（化１３）
のものが挙げられる。さらに、好ましくは酸化物超電導
体として、液体窒素温度以上の超電導転移温度を有する
材料を利用するのがよい。

【００４４】さらに、本発明の複合超電導磁石装置は、
寒剤として液体ヘリウム、液体ネオン、液体酸素、液体
窒素等を、その複合超電導磁石装置の用途に要求される
仕様に応じて用いることが可能である。すなわち、この
場合、該磁石装置が発生可能な磁界の上限は寒剤の温度
が上昇するほど低くなるものの、用途によって適切な寒
剤を選択することによって幅広い温度領域での応用に適
応できるばかりでなく、経済的に安価なランニングコス
トが可能になる。一例としては、図１の本発明では、液
体窒素中では、１.８テスラの磁界を発生し、液体ヘリ
ウム温度で２８.３テスラまでの磁界発生が可能であ
る。なお、この発生磁界の上限は超電導コイルの幾何学
的形状によって変わり得るものである。

【００４５】次に図２は図１における本発明に用いた超
電導コイル用線材の臨界電流密度の磁場依存性における
複合化効果を示す。酸化物系超電導コイル７、ニオブ・
スズ系９、ニオブチタン系超電導コイル８の各超電導コ
イルにおける臨界電流密度の磁場依存性は、４.２Ｋの
温度では単品では、図２に示したような特性である。す
なわち、ニオブ・スズ系９及びニオブチタン系超電導コ
イル８の両金属系電導コイルは外部磁界の小さい領域で
は高い超電導臨界電流密度（Ｊc）が得られるが、外部
磁界の増加と共に急激にその臨界電流密度が減少する。
一方、酸化物系超電導コイル７は外部磁界の小さい領域
では超電導臨界電流密度が金属系電導コイルより小さい
が、外部磁界の増加と共に急激にその臨界電流密度が変
化せずほぼ一定している。このようなことなる特性の超
電導体を複合化することによって破線１０のようなすぐ
れた性能の超電導磁石装置を得ることが可能となる。ま
た、７７Ｋの高温でも一点鎖線１１ような性能を持つ。

【００４６】従って、複合化効果は、臨界磁界又は臨界
電流密度又は超電導転移温度が２.５倍以上異なる超電
導特性単品コイルを図１の如くに配置することで、顕著
な効果が期待できることが分かる。ここで、２.５倍以
上としたのは、工学的見地から得られた経験的な値であ
って、複合化効果を発揮するに最低限必要な値である。

【００４７】次に、図３は図１と同様に酸化物超電導体
のコイル１を最内層に配置し、外側にニオブ・スズのコ
イル２及びニオブ・チタンのコイル３を配置したもので
あるが、最内層のコイル１を周囲から仕切る仕切り壁と
して内筒容器１２を設け、外層の寒剤５とは異なる寒剤
１３を用いることができる構成となっている。このた
め、外層において液体ヘリウムを寒剤として用い、内層
は液体窒素を寒剤として使用し、操作性・ランニングコ
ストに優れた複合超電導磁石装置を提供できる。

【００４８】次に、図４は図１とは逆に、最外層に酸化
物超電導体を配置し、最内層にニオブ・スズのコイル
２、その中間にニオブ・チタンのコイル３を配置したも
のである。寒剤は各々別々に選択可能なように内筒容器
１２によってそれぞれ分離されている。そのため、たと
えば、最内層の寒剤１４を２Ｋ、中間層の寒剤５を４
Ｋ、そして最外層の寒剤１３を７７Ｋとした運転が可能
となり、操作性・ランニングコストに優れた複合超電導
磁石装置を提供できる。

【００４９】次に、図５は図３と同様に酸化物超電導体
のコイル１を最内層に配置し、外側にニオブ・スズのコ
イル２及びニオブ・チタンのコイル３を配置したもので
あり、最内層のみ内筒容器１２を設け、外層の寒剤５と
は異なる寒剤８を用いることができる構成となってい
る。しかし、図３とは発生磁界の方向が異なる素超電導
コイルとした点が異なる。このような構造もその用途に
応じて可能である。

【００５０】次に、図６は図１と同様に酸化物超電導体
のコイル１を最内層に配置し、外側にニオブ・スズのコ
イル２及びニオブ・チタンのコイル３を配置したもので
ある。図１とは発生磁界の方向が異なるように各コイル
１，２，３を構成したものである。尚、図５の磁石とは
発生磁界の方向が同じであるが、各コイル１，２，３の
配置が異なる。やはり、このような構造もその用途に応
じて可能である。

【００５１】次に、図７は図１と同様に酸化物超電導体
のコイル１を最内層に配置し、外側にニオブ・スズのコ
イル２及びニオブ・チタンのコイル３を配置したもので
ある。ここでは、寒剤５には液体ヘリウムを使用し、酸
化物超電導体のコイル１は積層パンケーキ型を用いてい
る。また、永久電流モードでの運転が可能なように永久
電流スイッチ１５を設置している。さらに、ビスマス又
はタリウム酸化物超電導体の電流リード６を設置した。
電流リード６の温度は最高温度が液体窒素温度以下にな
るように、ヒートシンク１６によって冷却される。また
電源１７は外部に設置され、任意の磁界が発生可能であ
る。本構成によって、該複合超電導磁石装置をＭＲＩ診
断装置、ＮＭＲ核磁気共鳴装置、磁気浮上列車、ＶＳＭ
磁化測定装置、ＳＱＵＩＤ酸化測定装置、ＳＯＲ発光装
置、ＳＭＥＳ電力貯蔵装置、超電導発電機、超電導モー
タ、超電導電磁推進船等に組み込むことは特に有用であ
って、またその発生磁場が２５テスラ以上又は複合に供
された高温超電導体が２０Ｋ以上、好ましくは液体窒素
温度以上で使用可能である装置構成であると一層効果的
である。

【００５２】さて、本発明で実現する複合化効果は、単
品コイルの組み合わせ以外の方法でも、たとえば、以下
に述べるような線材の断面構成の複合化によっても可能
である。

【００５３】図８は酸化物超電導体１７とニオブ・チタ
ン超電導体１９とを複合した線材の横断面構造を示す。
酸化物超電導体１７とニオブチタン超電導体１９との界
面には銀１８が配置され、最外層２０には銀又は銅が用
いられている。なお、酸化物超電導体１７とニオブチタ
ン超電導体１９の幾何学的配置は、最内層にニオブチタ
ン超電導体、銀１８の外側に酸化物超電導体と、逆の配
置であっても良い。ここで、酸化物系の超電導体には、
前記（化１）乃至（１３）のものが挙げられる。また、
公知の種々の酸化物超電導体材料としては前記（化４）
乃至（化１３）のものが挙げられる。さらに、好ましく
は酸化物超電導体として、液体窒素温度以上の超電導転
移温度を有する材料を利用するのがよい。

【００５４】次に、図９は図８と同様の断面構成である
が、偏平断面のテープ形状であることに違いがあり、特
に、高い電流密度を必要とするときはテープの厚みが
０.２mm以下であることが望ましく、好ましくは０.０７
〜０.１５mmであるとよい。このような構造の超電導線
を構成することにより種々の用途への対応が一層容易と
なる。

【００５５】次に、図１０は多芯化構造を有する複合超
電導線の横断面組織を示す。すなわち酸化物超電導体１
７を多芯線材として銀１８の中に配置する事によって、
超電導線の対クエンチ安定性を高めることが可能とな
る。多芯構造は図１０の如く最中心とその周囲に対称に
配置するのがよい。

【００５６】また、図１１は偏平形状の多芯化構造を有
する複合超電導線の横断面組織を示す。多芯線材とする
事によって、超電導線の対クエンチ安定性を高めること
が可能となる。また、酸化物超電導体１７は多芯化によ
って高い配向性を付与されるため、すぐれた臨界電流密
度特性を得ることができる。

【００５７】また、図１２は本発明の複合超電導線の接
続方法を示す。まず、最外層２０の銀を研磨や化学エッ
チング等によって除去後、ニオブチタン超電導体１９を
露出させる。その後、これらニオブチタン超電導体１９
同士を接触させ、半田等により接合する。本複合線で
は、金属系超電導線同士の接合を形成できるため、従来
の銀被覆酸化物超電導線では不可能であった半田付け作
業による線の接合ができるという顕著な利点がある。

【００５８】図１３は本発明の複合超電導線を用いたコ
イル２１を内蔵する複合超電導磁石装置の模式図であ
る。本複合超電導磁石装置は、２Ｋから９０Ｋまでの幅
広い温度で使用可能であり、発生磁界は、コイル寸法に
も依るが、２Ｋで２０テスラ、７７Ｋで１テスラ発生で
きる。

【００５９】図１４は図１３と同様のコイル２２を内蔵
する超電導磁石装置２２であるが、磁場発生方向を異な
るようにコイル２２を構成したものである。

【００６０】図１５は本発明の複合超電導線を用いた振
動試料型磁力計の一例である。試料２６はセンスコイル
２５の中に配置され、エレクトロニクス２３に接続され
ている。また、その外側から本発明の複合超電導線から
なるコイル２２で発生した磁界が試料２６に印加され
る。試料２６はバイブレータ２４により振動される。ま
た、コイルには外部電源１７で通電されるとともに、永
久電流スイッチ１５が付属しており永久電流で運転もで
きる構成である。

【００６１】

【発明の効果】本発明に係る複合超電導磁石装置によれ
ば、異なる超電導体であって且つそれらの超電導臨界磁
界等が２．５倍以上異なるようにしたので、例えば酸化
物超電導体と従来金属系超電導体とを複合させ、諸性質
の異なる両者の長所を最大限生かした、高磁界を発生可
能でかつ利便性に富む複合超電導磁石装置が実現可能に
なるという顕著な効果を有する。また、本発明に係る超
電導導体を用いることにより簡単に上記複合超電導磁石
装置を形成することができる。

【００６２】また、高温酸化物超電導コイル部分の冷媒
として金属系超電導コイル用の冷媒とは仕切って、それ
より高温の液体膣素等を使用できるので、操作性、ラン
ニングコストに優れた複合超電導磁石装置とすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の複合超電導磁石装置の模式図である。

【図２】複合化による超電導磁石の性能向上効果を示す
図である。

【図３】本発明の複合超電導磁石装置の模式図である。

【図４】本発明の複合超電導磁石装置の模式図である。

【図５】本発明の複合超電導磁石装置の模式図である。

【図６】本発明の複合超電導磁石装置の模式図である。

【図７】本発明の複合超電導磁石装置の模式図である。

【図８】本発明の複合超電導線の横断面構成を示す図で
ある。

【図９】本発明の複合超電導線の横断面構成を示す図で
ある。

【図１０】本発明の複合超電導線の横断面構成を示す図
である。

【図１１】本発明の複合超電導線の横断面構成を示す図
である。

【図１２】本発明の複合超電導線の接続方法を示す図で
あり、（ａ）は接合端部、（ｂ）は外層を除去した状
態、（ｃ）は接合状態である。

【図１３】本発明の複合超電導線を用いた複合超電導磁
石装置の模式図である。

【図１４】本発明の複合超電導線を用いた複合超電導磁
石装置の模式図である。

【図１５】本発明の複合超電導線を用いた複合超電導磁
石装置を内蔵した振動試料型磁力計の模式図である。

【符号の説明】

１酸化物系超電導体のコイル２ニオブ・スズ系超電導体のコイル３ニオブ・チタン系超電導体のコイル４クライオスタット５寒剤（冷媒）６電流リード７酸化物系超電導体の磁界依存性８ニオブ・チタン系超電導体の磁界依存性９ニオブ・スズ系超電導体の磁界依存性１０複合化した場合の磁界依存性（４．２Ｋの時）１１複合化した場合の磁界依存性（７７Ｋの時）１２内筒容器（仕切り壁）１３寒剤（冷媒）１４寒剤（冷媒）１７酸化物系超電導体１８銀１９ニオブ・チタン系超電導体２０最外層（銀または銅）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者井上直美茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者加茂友一茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数個の素超電導電磁石が冷媒中に配設
されて成る複合超電導磁石装置において、前記複数個の
素超電導電磁石の少なくとも２つが、その超電導臨界電
流密度、超電導臨界磁界及び超電導転移温度の少なくと
も１つが、約２.５倍以上異なるものであることを特徴
とする複合超電導磁石装置。
【請求項２】複数個の素超電導電磁石が冷媒中に配設
されて成る複合超電導磁石装置において、前記複数個の
素超電導電磁石の少なくとも２つが、その超電導臨界電
流密度、超電導臨界磁界及び超電導転移温度の少なくと
も１つが、約２.５倍以上異なるものであると共に、そ
の両素超電導電磁石間に仕切り壁が設けられ該仕切り壁
の内側と外側にそれぞれ異なる冷媒が注入されているこ
とを特徴とする複合超電導磁石装置。
【請求項３】請求項１又は２に記載の複合超電導磁石
装置において、複数個の素超電導電磁石は同心円状に配
置されていることを特徴とする複合超電導磁石装置。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の複合超
電導磁石装置において、該超電導磁石の中心側に超電導
臨界磁界及び超電導転移温度の少なくとも１つが高い素
超電導磁石を配置したことを特徴とする複合超電導磁石
装置。
【請求項５】請求項１〜３のいずれかに記載の複合超
電導磁石装置において、該超電導磁石の中心側に超電導
臨界磁界及び超電導転移温度の少なくとも１つが低い素
超電導磁石を配置したことを特徴とする複合超電導磁石
装置。
【請求項６】請求項４又は５に記載の複合超電導磁石
装置において、超電導臨界磁界及び超電導転移温度の少
なくとも１つが高い素超電導磁石は酸化物系高温超電導
体であることを特徴とする複合超電導磁石装置。
【請求項７】請求項１〜６のいずれかに記載の複合超
電導磁石装置において、超電導臨界磁界が高い素超電導
磁石のその超電導臨界磁界が３０テスラ以上であること
を特徴とする複合超電導磁石装置。
【請求項８】請求項１〜６のいずれかに記載の複合超
電導磁石装置において、超電導転移温度が高い素超電導
磁石のその超電導転移温度が７７Ｋ以上であることを特
徴とする複合超電導磁石装置。
【請求項９】超電導線のコイルにより形成された超電
導電磁石が冷媒中に配設されて成る複合超電導磁石装置
において、前記超電導線は複数種の超電導素線を複合し
た断面構造を有すると共に、少なくとも２つの超電導素
線が、その超電導臨界電流密度、超電導臨界磁界及び超
電導転移温度の少なくとも１つが、約２.５倍以上異な
るものであることを特徴とする複合超電導磁石装置。
【請求項１０】請求項９に記載の複合超電導磁石装置
において、超電導素線は中心部に酸化物系高温超電導
体、その外周に金属導体、この金属導体の外周に金属系
超電導体、この金属系超電導体の外周に最外層が設けら
れてたものであることを特徴とする複合超電導磁石装
置。
【請求項１１】請求項９に記載の複合超電導磁石装置
において、超電導素線は中心部の金属導体中に酸化物系
高温超電導体が多芯構造で配設され、その金属導体の外
周に金属系超電導体、この金属系超電導体の外周に最外
層が設けられてたものであることを特徴とする複合超電
導磁石装置。
【請求項１２】請求項１０又は１１に記載の複合超電
導磁石装置において、超電導素線は断面円形状であるこ
とを特徴とする複合超電導磁石装置。
【請求項１３】請求項１０又は１１に記載の複合超電
導磁石装置において、超電導素線は扁平断面のテープ形
状であることを特徴とする複合超電導磁石装置。
【請求項１４】請求項１０〜１３のいずれかに記載の
複合超電導磁石装置において、超電導素線同士の接続部
は最外層を除去して金属系超電導体同士を接触させて半
田接合したものであることを特徴とする複合超電導磁石
装置。
【請求項１５】請求項９〜１３のいずれかに記載の超
電導線からなる複合超電導導体。