JPS63296207A

JPS63296207A - 磁気回路

Info

Publication number: JPS63296207A
Application number: JP13088387A
Authority: JP
Inventors: Osamu Kawamoto; 修河本
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1987-05-27
Filing date: 1987-05-27
Publication date: 1988-12-02

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】 ■　発明の背景技術分野本発明は磁気回路に関する。

先行技術とその問題点さまざまな分野で、さまざまな強度および空間的法がり
や大きさをもつ磁界が用いられている。　しかし、磁界
の分布形状を任意に制御しつる有効な方法、あるいは電
ｍ石、空芯コイル、永久磁石、超電導マグネット等の磁
界発生手段の発生した磁束を磁気的に遠く離れた場所に
まで導く有効な方法は知られていない。

すなわち、従来の磁気回路ではこのような場合、磁路に
鉄等の軟磁性材料のヨークを用いるが、そのような場合
には空気等の外界へ磁束が漏洩してしまい、磁界を必要
とする場所で十分な磁界強度が得られず、しかも容易に
磁路の方向を変えられないという問題がある。

■　発明の目的本発明の主たる目的は磁束の漏洩を生じることなく、磁
界発生手段から踵れた場所に磁束を導くことを可能とし
、しかも任意の形状の磁界分布や磁路形状を得ることを
可能とする磁気回路を提供することにある。

■　発明の開示このような目的は下記の本発明によって達成される。

すなわち第１の発明は、磁界発生手段と超電導材料から
形成される管状体とを有し、磁界発生手段から流出する
磁束を管状体内部を通過させて、磁界発生手段に流入さ
せ、当初とは異なる磁路を形成したことを特徴とする磁
気回路である。

■　発明の具体的構成以下、本発明の具体的構成について詳細に説明する。

本発明は、超電導材料を用いて磁界発生手段の外部に任
意の形状の磁路を形成可能とするものである。

本発明の実施例を第１図に示す。

第１図には、磁界発生手段としての空芯コイル２、例え
ばソレノイドの人口および出Ｌ１に屈曲した超電導材料
から形成された管状体１を掛は渡した例が示される。　
この場合、管状体１は必要な地点を通過する磁路を形成
するような所定の形状とする。　図示例では矩形状の閉
ループを描く閉管状の管状体の途中を切断除去した形状
とされ、その始端および後端の両開口は、ソレノイドの
両開口端と対向するように配置され、これにより磁界発
生手段を含む閉磁気回路が形成されている。

超電導材料の管状体１をこのように配置することにより
、超電導材料の示すマイスナー効果により磁界分布を管
状体１の中に局限させ、空芯コイル２で発生した磁束を
外部へ漏洩させることなく磁界使用領域へと導いており
、管状体１は磁束に対し電磁波における導波管と同様な
導磁管とも称すべき作用を行なう。

このようにして、磁界発生手段からの磁界は、管状体１
内部を磁路として当初の磁路、より具体的には管状体１
を配置しなかったときとは異なる磁路および磁界分布に
変更されるものである。

そして、管状体１の形状を所定のものとすることにより
、必要とする任意の領域に磁路を導くことができる。

また、管状体を全長に亘ってほぼ同一断面積とすれば、
磁界発生手段からの磁界を同一強度で必要とする領域に
導くことができる。

なお、磁界発生手段としては、空芯コイルの他、電磁石
、永久磁石や超電導マグネットも使用可能である。　こ
れらの場合には、これらの磁極に対向して開口した所定
の形状の管状体を両磁極間に掛は渡すように配置すれば
よい。

さらに、管状体１はその開口が磁界発生手段の磁極ない
し出入口に対向して配置するのではなく、磁界発生手段
の全部または一部を被うように配置してもよい。　これ
により、磁界発生手段からの漏洩磁束が減少し、磁界の
利用効率はより一層すぐれたものとなる。　これは、磁
性体ヨークを用いない場合や、磁路を長くした場合など
には、磁路の磁気抵抗が増加し、超電導材料で被れてい
なければ磁束発生手段での磁束漏洩が増加する場合があ
るので、このようなとき特に有効であるからである。

第２図には、超電導材料から形成される管状体１を内部
空間が閉ループを描く閉管状の管状体として設け、この
管状体１内に磁界発生手段としての例えば空芯コイル２
を収納した例が示される。　この場合、磁束φは、［図
示のような閉ループを描いている。

用いる超電導材料としては、公知の種々のものであって
よい。　ただ、抵抗がゼロとなる臨昇温度が高い点で、
希土類金属元素、アルカリ土類金属元素および銅の酸化
物セラミクス系のものが好ましい。　このような場合、
希土類金属元素（Ｒ）としては、Ｌａ〜Ｌｕ％Ａｃ〜Ｌ
ｒ、Ｙ、Ｓｃのいずれか１種以上であればよいが、特に
Ｙおよびランタノイド元素の１種以上、特にＬａ、Ｙ、
Ｎｄ、Ｅｕ％Ｅｒ等、あるいはこれらの２種以上、さら
にはこれらと他の希土類金属元素との組合せが好ましい
。

また、アルカリ土類金属（Ｍ）としては特にＣａ、Ｓｒ
、Ｂａの１種以上が好ましい。

これらのうちでは、例えば（Ｌ　ａ　ｌ　−Ｘ　Ｍ、　）　２　Ｃｕ　０４−δ（
Ｙ＋−１１ＭＭ　）３　Ｃｕ３０７−δ等、（Ｒ十Ｍ）
：Ｃｕが例えば０．７：１〜３：１程度のものが好適で
ある。

このとき、３０に〜１００に程度以上の高い臨界温度が
得られるからである。

これら超電導酸化物セラミクスの組成については１本出
願人による昭和６２年４月１４日付提出の特許願、同４
月２４日付提出の特許願（２）、（３）および（４）に
記載されている。

このような酸化物セラミクス超電導体を用いて導磁管と
しての管状体ｌを形成するには次のような各種の態様に
よればよい。

（１）管状体１を酸化物セラミクス超電導材料の焼結体
で形成する。　あるいは、これと基体とを一体化する。

（２）！当な形状の基体の内面あるいは外面に、酸化物
セラミクス超電導材料を無機または有機マトリックス内
に分散したシートやテープを貼る。　あるいはシートや
テープから管状体１を形成する。

（３）適当な形状の基体の内面あるいは外面に、酸化物
セラミクス超電導材料を無機または有機マトリックス内
に分散したペイントを塗布する。

（４）適当な形状の基体の内面あるいは外面に、酸化物
セラミクス超電導材料のペーストを塗布焼成したりして
、厚膜化したり、薄膜化したりする。

以上の態様で焼結体、シート、ペイント、厚膜あるいは
薄膜状の酸化物セラミクス超電導材料自身の厚さは極め
て薄くてよい。　それは、一般に超電導体の完全反磁性
は、数１００人の磁界侵入度以上あれば発現するからで
ある。

なお、超電導材料の臨界温度が室温より低いときは、公
知の方法で冷却することが好ましい。

また、管状体１には、必要に応じ窓や切欠き部を設けた
り、開閉可能な蓋を設けたりすることができる。

また、管状体１を複数に分割してこれらを接続して使用
してもよい。　この場合、複数に分割したものを接続す
る場合としては、磁界発生手段人口側および出口側の管
状体１を完全に接続する他、使用領域に設けた管状体と
磁界発生手段人口側および出口側の管状体とを接続一体
化したり、さらに多数に分割したものを接続一体化した
り、これら各場合において接続部に空間を設けたりして
もよく、接続により全体として閉磁路が形成されるもの
であれば種々の態様が可能である。

さらに、管状体！あるいはそれを分割したものに可どう
性をもたせ磁界を任意の位置に誘導可能とするようにし
てもよい。

第３図には、両端に開口を有する管状体１を可どう性と
し、この内部に空芯コイル２を収納し、管状体１を変形
させて所定の位置Ｐにその両端開口を近接配置すること
により、Ｐ点を通る閉磁路を形成した例が示される。

さらに、磁気抵抗を減少させ、起磁力の低下を図るため
、超電導材により形成された磁路中に、鉄等の軟磁性体
のヨークを収納してもよい。

一方、磁路内に磁性材料を用いない場合には、磁気飽和
等の問題を回避することができ、磁束漏洩を生じること
なく磁界使用領域に磁束を誘導することができる。　こ
の場合、強い起磁力が必要となるが、この目的は、例え
ばＭ　ｍ導マグネット等を用いることにより達成するこ
とができる。

なお、本発明の方法は管状体表面での磁界強度が超電導材料の臨界磁場以下であるようにする
必要があるが、管状体をＹＢａ２Ｃｕ３ｏ、ｙ−δ等の
酸化物セラミクスで構成すると、７７にでの臨界磁場が
約１００ＫＯｅと通常要求される磁界強度より十分大き
いので問題はない。

なお、さらに磁界強度が高いときには、超電導材料をよ
り一層冷たい温度に冷却して使用すればよい。

■　発明の具体的作用効果本発明の磁気回路は、磁束漏洩を起すことなく、離れた
位置にある空芯コイルや電磁石や永久磁石や超電導マグ
ネット等の磁界発生手段で発生した磁束を必要とする磁
界使用領域にまで導くことを可能とする。　また、必ず
しも磁性体ヨークを用いなくてもよいので、その場合に
は磁気飽和の制限を受けず、極めて強い磁束を使用領域
にまで導くことができる。

本発明者らは本発明の効果を確認するために種々の実験
を行なった。　以下にその１例を示す。

実験例第２図に示される長辺ａ＝２ｍ、短辺ｂ＝５ｍ、Ｊ！；
Ｉさ５ｍｍの超電導セラミック製の管状体を構成した。

　管状体の断面は内径ｄが５ｃｍの円である。　この超
電導セラミクスの組成はＹ　Ｂ　ａ　２　Ｃｕ　３０　
ｓ、ａであり、その抵抗ゼロの臨界温度は９２にである
。　実験では、液体窒素で冷却することによって超電導
状態を発現させた。

そして、図示のようにＮｂ−Ｔｉ製の超電導マグネット
の空芯コイル２の全体をこの超電導セラミック製管状体
中に収納し、管状体を７７Ｋに保持し、超電導マグネッ
トを４．２Ｋに保持し通電した。

このとき、第２図Ｐ点の、マグネットのあるのとば反対
側の磁路のａ　／　２の位置における磁界強度を測定し
たところ、５０にＯｅであった。

一方、比較のために上記管状体を除き、同一のマグネッ
トに同じ電流を通じた時の、Ｐ点での磁界強度を測定し
たところ、１００ｅ以下であった。

以上より、本発明の効果は明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、それぞれ本発明の異なる実施例
を示す断面図である。　第３図は本発明の別の実施例を
示す正面図である。符号の説明１・・・・管状体、２・・・・空芯コイルＦＩＧ、Ｉし上−

Claims

【特許請求の範囲】

（１）磁界発生手段と超電導材料から形成される管状体
とを有し、磁界発生手段から流出する磁束を管状体内部
を通過させて、磁界発生手段に流入させ、当初とは異な
る磁路を形成したことを特徴とする磁気回路。
（２）管状体が内部空間が閉ループを描く閉管状をなし
、磁界発生手段が管状体内に収納されている特許請求の
範囲第１項に記載の磁気回路。