JPWO2016076433A1 - 酸化物超電導バルクマグネット - Google Patents
酸化物超電導バルクマグネット Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2016076433A1 JPWO2016076433A1 JP2016559127A JP2016559127A JPWO2016076433A1 JP WO2016076433 A1 JPWO2016076433 A1 JP WO2016076433A1 JP 2016559127 A JP2016559127 A JP 2016559127A JP 2016559127 A JP2016559127 A JP 2016559127A JP WO2016076433 A1 JPWO2016076433 A1 JP WO2016076433A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reinforcing member
- superconducting bulk
- assembly
- oxide superconducting
- aggregate
- 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
Links
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims abstract description 364
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 35
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 30
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 36
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 abstract description 66
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 44
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 44
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 33
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 29
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 26
- 239000013590 bulk material Substances 0.000 description 24
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 23
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 22
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 21
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 19
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 18
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 18
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 16
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 16
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 16
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 14
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 description 14
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 14
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 13
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 13
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 10
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 10
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 10
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 description 8
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 6
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- 229910002480 Cu-O Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 5
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 4
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 4
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- NDVLTYZPCACLMA-UHFFFAOYSA-N silver oxide Chemical compound [O-2].[Ag+].[Ag+] NDVLTYZPCACLMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 241000954177 Bangana ariza Species 0.000 description 3
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 3
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 3
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 3
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 3
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052692 Dysprosium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052689 Holmium Inorganic materials 0.000 description 2
- 206010021143 Hypoxia Diseases 0.000 description 2
- 229910052765 Lutetium Inorganic materials 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052775 Thulium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N gadolinium atom Chemical compound [Gd] UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 2
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 230000009291 secondary effect Effects 0.000 description 2
- 229910001923 silver oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 230000001976 improved effect Effects 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 238000007885 magnetic separation Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229910052754 neon Inorganic materials 0.000 description 1
- GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N neon atom Chemical compound [Ne] GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000002040 relaxant effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000010583 slow cooling Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000008093 supporting effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F6/00—Superconducting magnets; Superconducting coils
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G1/00—Methods of preparing compounds of metals not covered by subclasses C01B, C01C, C01D, or C01F, in general
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G3/00—Compounds of copper
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/45—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on copper oxide or solid solutions thereof with other oxides
- C04B35/4504—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on copper oxide or solid solutions thereof with other oxides containing rare earth oxides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B12/00—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines
- H01B12/02—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines characterised by their form
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/032—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
- H01F1/10—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials non-metallic substances, e.g. ferrites, e.g. [(Ba,Sr)O(Fe2O3)6] ferrites with hexagonal structure
- H01F1/11—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials non-metallic substances, e.g. ferrites, e.g. [(Ba,Sr)O(Fe2O3)6] ferrites with hexagonal structure in the form of particles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
Description
前記酸化物超電導バルク体と、前記酸化物超電導バルク体の側面を覆うように配置されたバルク体補強部材と、からなるバルク体ユニットが、同一方向を向き、かつ互いに接するように配置されて集合体を形成し、
前記集合体の側面は、集合体側面補強部材により覆われており、
前記集合体の上面および下面は、それぞれ、集合体上部補強部材および集合体下部補強部材により覆われており、
前記集合体側面補強部材と前記集合体上部補強部材と前記集合体下部補強部材とが一体化された構成を有することを特徴とする酸化物超電導バルクマグネット。
(2)前記バルク体補強部材は、肉厚が5.0mm以下であることを特徴とする(1)に記載の酸化物超電導バルクマグネット。
(3)前記集合体上部補強部材を構成する材質と、前記集合体下部補強部材を構成する材質とが異なり、前記集合体上部補強部材は前記集合体下部補強部材よりも300Kにおける降伏強度が高く、前記集合体下部補強部材は前記集合体上部補強部材よりも熱伝導率が高いことを特徴とする(1)または(2)に記載の酸化物超電導バルクマグネット。
(4)前記集合体上部補強部材を構成する材質が非磁性であり、かつ、室温(300K)における降伏強度が200MPa以上であり、
前記集合体下部補強部材を構成する材質の熱伝導率が50W/m・K以上であることを特徴とする(1)から(3)のいずれかに記載の酸化物超電導バルクマグネット。
(5)前記集合体側面補強部材の高さは、前記集合体の高さ以上であることを特徴とする(1)から(4)のいずれかに記載の酸化物超電導バルクマグネット。
(7)前記集合体側面補強部材と前記集合体上部補強部材と前記集合体下部補強部材とが、固定手段により一体化されていることを特徴とする(1)から(6)のいずれかに記載の酸化物超電導バルクマグネット。
(8)前記バルク体ユニットを、同一方向を向きかつ互いに接するように配置することにより、前記集合体内部に生じた空間を通じて、前記集合体上部補強部材と前記集合体下部補強部材とが一体化されていることを特徴とする(7)に記載の酸化物超電導バルクマグネット。
(9)前記酸化物超電導バルク体には、上面および下面を貫通する貫通孔が形成されており、
前記貫通孔を通じて、前記集合体上部補強部材と前記集合体下部補強部材とが一体化されていることを特徴とする(7)または(8)に記載の酸化物超電導バルクマグネット。
(11)前記酸化物超電導バルク体は、平面視形状が、多角形の頂点が丸み加工された形状であることを特徴とする(1)から(9)のいずれかに記載の酸化物超電導バルクマグネット。
(12)前記酸化物超電導バルク体は、前記多角形が四角形、六角形、又は、八角形であることを特徴とする(10)または(11)に記載の酸化物超電導バルクマグネット。
(13)前記酸化物超電導バルク体は、平面視形状が円であることを特徴とする(1)から(9)のいずれかに記載の酸化物超電導バルクマグネット。
(14)前記酸化物超電導バルク体は、平面視形状が、対向する一対の平行な直線と、対向する一対の曲線と、が接続されたレーストラック形状であることを特徴とする(1)から(9)のいずれかに記載の酸化物超電導バルクマグネット。
211相+液相(BaとCuの複合酸化物) → 123相
により形成される。そして、この包晶反応により、123相ができる温度(Tf:123相生成温度)は、ほぼRE元素のイオン半径に関連し、イオン半径の減少に伴いTfも低くなる。また、低酸素雰囲気及びAg添加に伴い、Tfは低下する傾向にある。
211相+液相(BaとCuの複合酸化物) → 123相+211相
で示される反応により形成される。
上記の実施形態では、超電導バルクマグネットは、集合体下部補強部材を有した状態で、回転機器等に磁極として取り付けられている。しかしながら、回転機器等に磁極の取り付け面として、たとえば、無酸素銅からなる冷却板が備えられている場合には、超電導バルクマグネットは集合体下部補強部材を有していなくてもよい。すなわち、集合体下部補強部材を有していない超電導バルクマグネットを、回転機器の冷却板に取り付け、一体化するように固定すれば、当該冷却板を含むことにより、上述した超電導バルクマグネットの構成が実現できる。したがって、集合体下部補強部材は、回転機器等の磁極の取り付け面等であってもよい。
本実施例の超電導バルクマグネットでは、Gd−Ba−Cu−O系酸化物超電導バルク体を用いた。まず市販されている純度99.9質量%のガドリニウム(Gd)、バリウム(Ba)、銅(Cu)のそれぞれの酸化物の粉末を、Gd:Ba:Cu=1.6:2.3:3.3のモル比で秤量し、それに白金を0.5質量%及び銀を10質量%加えた。この秤量粉を1時間かけて十分混練してから、大気中にて1173Kで8時間仮焼した。次に、金型を用いて仮焼粉を円板形状に成形した。この成形体を1423Kまで加熱して溶融状態にし、30分間保持した後、降温途中で種付けを行い、1278K〜1252Kの温度領域を100時間かけて徐冷し結晶成長させ、直径70mmの単結晶状超電導バルク体を得た。この単結晶状超電導バルク体を、図5に示す形状に面取り加工を施して一辺50mm、高さ20mmの八角形状に加工し、酸素気流中において723Kで100時間熱処理した。
実施例1と同様の試験を、超電導バルク体を2個×2個の計4個組み合わせた場合について実施した。表3のケース2−A〜2−Dでは、集合体側面補強部材上の、超電導バルクマグネットの平面外周8か所に加えて、内部の1箇所にボルトを通して締結した。本発明例であるケース2−Eでは、内部のボルト締めは行わなかった。表3に、外部磁場4Tの着磁条件において、ケース2−B〜2−Eについて、ケース2−Aの超電導バルクマグネットの総磁束量を基準とした場合の比較を示す。
実施例3では、図3Aに示したレーストラック型の酸化物超電導バルク体を有する超電導バルクマグネットについて検証した。本実施例の酸化物超電導バルクマグネットでは、Gd(Dy)−Ba−Cu−O系酸化物超電導バルク体を用いた。まず市販されている純度99.9質量%の希土類元素(RE)、バリウム(Ba)、銅(Cu)のそれぞれの酸化物の粉末を、RE:Ba:Cu=1.6:2.3:3.3のモル比で秤量し、それにBaCeO3を1.5質量%及び銀を20質量%加えた。この秤量粉を1時間かけて十分混練してから、大気中にて1173Kで8時間仮焼した。このとき、RE組成として(Gd:Dy)=(100:0)、(95:5)、(90:10)、(85:15)の四種類の仮焼粉を作製した。これらの仮焼粉を直径200mmの金型中に同心円状にそれぞれ直径50mmの領域に(100:0)の仮焼粉を配置し、その周り直径100mmの領域に(95:5)の仮称粉を、さらにその周囲150mmの領域に(90:10)の仮焼粉を配置し、残りを(85:15)の仮焼粉を配置し加圧成形した。
実施例4では、図4に示す貫通孔が形成された酸化物超電導バルク体から構成される酸化物超電導バルクマグネットについて検証した。本実施例の酸化物超電導バルクマグネットでは、Gd(Dy)−Ba−Cu−O系酸化物超電導バルク体を用いた。まず市販されている純度99.9質量%の希土類元素(RE)、バリウム(Ba)、銅(Cu)のそれぞれの酸化物の粉末を、RE:Ba:Cu=1.8:2.4:3.6のモル比で秤量し、それにBaCeO3を1.5質量%及び銀を20質量%加えた。この秤量粉を1時間かけて十分混練してから、大気中にて1173Kで8時間仮焼した。この時、RE組成として(Gd:Dy)=(100:0)、(96:4)、(92:8)、(88:12)の四種類の仮焼粉を作製した。これらの仮焼粉を直径200mmの金型中に同心円状にそれぞれ直径50mmの領域に(100:0)の仮焼粉を配置し、その周り直径100mmの領域に(96:4)の仮称粉を、さらにその周囲150mmの領域に(92:8)の仮焼粉を配置し、残りを(88:12)の仮焼粉を配置し加圧成形した。
実施例5では、図10に示す円柱形状の酸化物超電導バルク体から構成される酸化物超電導バルクマグネットについて検証した。本実施例の酸化物超電導バルクマグネットでは、Gd−Ba−Cu−O系酸化物超電導バルク体を用いた。まず市販されている純度99.9質量%のガドリニウム(Gd)、バリウム(Ba)、銅(Cu)のそれぞれの酸化物の粉末を、Gd:Ba:Cu=1:2:3のモル比で秤量し、それにBaCeO3を1.5質量%を添加し、十分に混合した後、1183Kで5時間、酸素気流中で仮焼し、更に粉砕および混練を行った後、再び1193Kで仮焼し粉砕することでGd系123相の仮焼粉を作製した。また、同様の各酸化物原料を用い、Gd:Ba:Cu=2:1:1のモル比で秤量し、それにBaCeO3を1.5質量%を添加し、十分に混合した後、1183Kで5時間、酸素気流中で仮焼し、更に粉砕および混練を行った後、再び1198Kで仮焼し粉砕することでGd系211相の仮焼粉を作製した。
実施例6では、図9に示す六角柱形状の酸化物超電導バルク体から構成される酸化物超電導バルクマグネットについて検証した。本実施例の酸化物超電導バルクマグネットでは、Dy−Ba−Cu−O系酸化物超電導バルク体を用いた。まず市販されている純度99.9質量%の希土類元素(RE)、バリウム(Ba)、銅(Cu)のそれぞれの酸化物の粉末を、Dy:Ba:Cu=1:2:3のモル比で秤量し、それにBaCeO3を1.5質量%を添加し、十分に混合した後、1183Kで5時間、酸素気流中で仮焼し、更に粉砕および混練を行った後、再び1193Kで仮焼し粉砕することでDy系123相の仮焼粉を作製した。また、同様の各酸化物原料を用い、Dy:Ba:Cu=2:1:1のモル比で秤量し、それにBaCeO3を1.5質量%を添加し、十分に混合した後、1183Kで5時間、酸素気流中で仮焼し、更に粉砕および混練を行った後、再び1198Kで仮焼し粉砕することでDy系211相の仮焼粉を作製した。
110、210 酸化物超電導バルク体
120、210 バルク体補強部材
130、230 集合体側面補強部材
132 締結孔(貫通孔)
140、240 集合体上部補強部材
142 締結孔(貫通孔)
150、250 集合体下部補強部材
152 締結孔(貫通孔)
160、260 スペーサー
162 空間
212 貫通孔
300 回転機器
310 回転子
320 回転軸
磁場領域を確保するために、酸化物超電導バルク体を複数組み合わせてなる超電導バルクマグネットにおいて、高い磁場強度条件下でも、超電導バルク体の破損を防止し、かつ、十分な総磁束量を得ることができる酸化物超電導バルクマグネットを提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0016]
上記課題の解決のため、本願発明者らは、個々の酸化物超電導バルク体を金属製の補強枠を嵌合したうえで、複数個組み合わせ、この集合体の側面外周に補強枠を配置し、さらに、この集合体の上下面を補強部材で固定することによって、強磁場下でも超電導バルク体の破損を防止できることを見出した。本発明は、以下に要約される。
[0017]
(1)単結晶状のRE1Ba2Cu3Oy(REはY又は希土類元素から選ばれる1種又は2種以上の元素。6.8≦y≦7.1)中にRE2BaCuO5が分散した組織を有し、上面と下面と側面とを備える柱状の酸化物超電導バルク体を複数個組み合わせてなる酸化物超電導バルクマグネットであって、
前記酸化物超電導バルク体と、前記酸化物超電導バルク体の側面を覆うように配置されたバルク体補強部材と、からなるバルク体ユニットが、同一方向を向き、かつ互いに接するように配置されて集合体を形成し、
前記集合体の側面は、集合体側面補強部材により覆われており、
前記集合体側面補強部材は、バルク体補強部材よりも厚肉であって、
前記集合体の上面および下面は、それぞれ、集合体上部補強部材および集合体下部補強部材により覆われており、
前記集合体側面補強部材と前記集合体上部補強部材と前記集合体下部補強部材とが一体化された構成を有することを特徴とする酸化物超電導バルクマグネット。
(2)前記バルク体補強部材は、肉厚が5.0mm以下であることを特徴とする(1)に記載の酸化物超電導バルクマグネット。
(3)前記集合体上部補強部材を構成する材質と、前記集合体下部補強部材を構成する材質とが異なり、前記集合体上部補強部材は前記集合体下部補強部材よりも300Kにおける降伏強度が高く、前記集合体下部補強部材は前
Claims (14)
- 単結晶状のRE1Ba2Cu3Oy(REはY又は希土類元素から選ばれる1種又は2種以上の元素。6.8≦y≦7.1)中にRE2BaCuO5が分散した組織を有し、上面と下面と側面とを備える柱状の酸化物超電導バルク体を複数個組み合わせてなる酸化物超電導バルクマグネットであって、
前記酸化物超電導バルク体と、前記酸化物超電導バルク体の側面を覆うように配置されたバルク体補強部材と、からなるバルク体ユニットが、同一方向を向き、かつ互いに接するように配置されて集合体を形成し、
前記集合体の側面は、集合体側面補強部材により覆われており、
前記集合体の上面および下面は、それぞれ、集合体上部補強部材および集合体下部補強部材により覆われており、
前記集合体側面補強部材と前記集合体上部補強部材と前記集合体下部補強部材とが一体化された構成を有することを特徴とする酸化物超電導バルクマグネット。 - 前記バルク体補強部材は、肉厚が5.0mm以下であることを特徴とする請求項1に記載の酸化物超電導バルクマグネット。
- 前記集合体上部補強部材を構成する材質と、前記集合体下部補強部材を構成する材質とが異なり、前記集合体上部補強部材は前記集合体下部補強部材よりも300Kにおける降伏強度が高く、前記集合体下部補強部材は前記集合体上部補強部材よりも熱伝導率が高いことを特徴とする請求項1または2に記載の酸化物超電導バルクマグネット。
- 前記集合体上部補強部材を構成する材質が非磁性であり、かつ、300Kにおける降伏強度が200MPa以上であり、
前記集合体下部補強部材を構成する材質の熱伝導率が50W/m・K以上であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の酸化物超電導バルクマグネット。 - 前記集合体側面補強部材の高さは、前記集合体の高さ以上であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の酸化物超電導バルクマグネット。
- 前記集合体側面補強部材と、前記集合体上部補強部材または前記集合体下部補強部材と、が一体構造であることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の酸化物超電導バルクマグネット。
- 前記集合体側面補強部材と前記集合体上部補強部材と前記集合体下部補強部材とが、固定手段により一体化されていることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の酸化物超電導バルクマグネット。
- 前記バルク体ユニットを、同一方向を向きかつ互いに接するように配置することにより、前記集合体内部に生じた空間を通じて、前記集合体上部補強部材と前記集合体下部補強部材とが一体化されていることを特徴とする請求項7に記載の酸化物超電導バルクマグネット。
- 前記酸化物超電導バルク体には、上面および下面を貫通する貫通孔が形成されており、
前記貫通孔を通じて、前記集合体上部補強部材と前記集合体下部補強部材とが一体化されていることを特徴とする請求項7または8に記載の酸化物超電導バルクマグネット。 - 前記酸化物超電導バルク体は、平面視形状が多角形であることを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の酸化物超電導バルクマグネット。
- 前記酸化物超電導バルク体は、平面視形状が、多角形の頂点が丸み加工された形状であることを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の酸化物超電導バルクマグネット。
- 前記酸化物超電導バルク体は、前記多角形が四角形、六角形、又は、八角形であることを特徴とする請求項10または11に記載の酸化物超電導バルクマグネット。
- 前記酸化物超電導バルク体は、平面視形状が円であることを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の酸化物超電導バルクマグネット。
- 前記酸化物超電導バルク体は、平面視形状が、対向する一対の平行な直線と、対向する一対の曲線と、が接続されたレーストラック形状であることを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の酸化物超電導バルクマグネット。
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014231388 | 2014-11-14 | ||
JP2014231388 | 2014-11-14 | ||
JP2015022384 | 2015-02-06 | ||
JP2015022384 | 2015-02-06 | ||
PCT/JP2015/082044 WO2016076433A1 (ja) | 2014-11-14 | 2015-11-13 | 酸化物超電導バルクマグネット |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2016076433A1 true JPWO2016076433A1 (ja) | 2017-08-31 |
JP6324529B2 JP6324529B2 (ja) | 2018-05-23 |
Family
ID=55954508
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016559127A Active JP6324529B2 (ja) | 2014-11-14 | 2015-11-13 | 酸化物超電導バルクマグネット |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10283243B2 (ja) |
EP (1) | EP3220397B1 (ja) |
JP (1) | JP6324529B2 (ja) |
CN (1) | CN107210111B (ja) |
WO (1) | WO2016076433A1 (ja) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019091803A (ja) * | 2017-11-15 | 2019-06-13 | 株式会社日立製作所 | 超伝導磁石装置 |
JP6982522B2 (ja) * | 2018-03-08 | 2021-12-17 | 三菱重工業株式会社 | 超電導回転機械用ステータ、及び超電導回転機械 |
DE102018216890A1 (de) * | 2018-10-02 | 2020-04-02 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg | Rotor und Maschine mit supraleitendem Permanentmagneten |
US11515273B2 (en) | 2019-07-26 | 2022-11-29 | Sandisk Technologies Llc | Bonded assembly containing oxidation barriers, hybrid bonding, or air gap, and methods of forming the same |
US11139272B2 (en) | 2019-07-26 | 2021-10-05 | Sandisk Technologies Llc | Bonded assembly containing oxidation barriers and/or adhesion enhancers and methods of forming the same |
US11393780B2 (en) | 2019-07-26 | 2022-07-19 | Sandisk Technologies Llc | Bonded assembly containing oxidation barriers, hybrid bonding, or air gap, and methods of forming the same |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09213523A (ja) * | 1996-02-01 | 1997-08-15 | Murata Mfg Co Ltd | 非可逆回路素子 |
JPH11284238A (ja) * | 1998-03-27 | 1999-10-15 | Imura Zairyo Kaihatsu Kenkyusho:Kk | 超電導磁場発生素子 |
JP2000277333A (ja) * | 1999-03-26 | 2000-10-06 | Aisin Seiki Co Ltd | 超電導体の着磁方法及び超電導磁石装置 |
JP2001046351A (ja) * | 1999-08-12 | 2001-02-20 | Sumitomo Special Metals Co Ltd | 磁界発生装置およびその組立方法 |
WO2004097865A1 (ja) * | 2003-04-25 | 2004-11-11 | Japan Science And Technology Agency | 超電導永久磁石装置 |
WO2011071071A1 (ja) * | 2009-12-08 | 2011-06-16 | 新日本製鐵株式会社 | 酸化物超伝導バルク磁石部材 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07182934A (ja) | 1993-12-24 | 1995-07-21 | Hitachi Ltd | バルク状高温超電導導体 |
JP4012311B2 (ja) | 1998-05-26 | 2007-11-21 | 新日本製鐵株式会社 | バルク超電導部材とマグネットおよびそれらの製造方法 |
DE19835454A1 (de) * | 1998-08-05 | 2000-02-10 | Aventis Res & Tech Gmbh & Co | Geschütztes supraleitendes Bauteil und Verfahren zu dessen Herstellung |
JP2001307916A (ja) | 2000-04-24 | 2001-11-02 | Toshiba Corp | 超電導磁石装置 |
CN2817310Y (zh) * | 2005-08-15 | 2006-09-13 | 广达电脑股份有限公司 | 具有补强构件的电子装置 |
JP6422631B2 (ja) | 2013-01-30 | 2018-11-14 | 新日鐵住金株式会社 | 超電導バルク磁石 |
US9324486B2 (en) * | 2013-06-17 | 2016-04-26 | Massachusetts Institute Of Technology | Partial insulation superconducting magnet |
-
2015
- 2015-11-13 JP JP2016559127A patent/JP6324529B2/ja active Active
- 2015-11-13 US US15/526,541 patent/US10283243B2/en active Active
- 2015-11-13 EP EP15858130.6A patent/EP3220397B1/en active Active
- 2015-11-13 CN CN201580061567.2A patent/CN107210111B/zh active Active
- 2015-11-13 WO PCT/JP2015/082044 patent/WO2016076433A1/ja active Application Filing
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09213523A (ja) * | 1996-02-01 | 1997-08-15 | Murata Mfg Co Ltd | 非可逆回路素子 |
JPH11284238A (ja) * | 1998-03-27 | 1999-10-15 | Imura Zairyo Kaihatsu Kenkyusho:Kk | 超電導磁場発生素子 |
JP2000277333A (ja) * | 1999-03-26 | 2000-10-06 | Aisin Seiki Co Ltd | 超電導体の着磁方法及び超電導磁石装置 |
JP2001046351A (ja) * | 1999-08-12 | 2001-02-20 | Sumitomo Special Metals Co Ltd | 磁界発生装置およびその組立方法 |
WO2004097865A1 (ja) * | 2003-04-25 | 2004-11-11 | Japan Science And Technology Agency | 超電導永久磁石装置 |
WO2011071071A1 (ja) * | 2009-12-08 | 2011-06-16 | 新日本製鐵株式会社 | 酸化物超伝導バルク磁石部材 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2016076433A1 (ja) | 2016-05-19 |
EP3220397B1 (en) | 2022-04-27 |
CN107210111B (zh) | 2019-10-01 |
US20170316859A1 (en) | 2017-11-02 |
US10283243B2 (en) | 2019-05-07 |
JP6324529B2 (ja) | 2018-05-23 |
EP3220397A1 (en) | 2017-09-20 |
CN107210111A (zh) | 2017-09-26 |
EP3220397A4 (en) | 2018-06-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6324529B2 (ja) | 酸化物超電導バルクマグネット | |
EP2511917B1 (en) | Oxide superconducting bulk magnet member | |
JP6119851B2 (ja) | 酸化物超電導バルクマグネット | |
JP4653555B2 (ja) | 酸化物超伝導磁石材料及び酸化物超伝導磁石システム | |
JP4719308B1 (ja) | 酸化物超伝導バルク磁石部材 | |
JP5195961B2 (ja) | 酸化物超伝導バルク磁石部材 | |
JP5736216B2 (ja) | 超伝導バルク体とその製造方法および超伝導バルク磁石 | |
JP4903729B2 (ja) | 酸化物超伝導マグネット及びその製造方法、並びに冷却方法 | |
US10748691B2 (en) | Oxide superconducting bulk magnet | |
EP3115998A1 (en) | Oxide superconductive bulk magnet | |
JP3283691B2 (ja) | 高ダンピング酸化物超伝導材料およびその製造方法 | |
JP4833875B2 (ja) | バルク酸化物超伝導材料を用いた磁石装置 | |
JP6746981B2 (ja) | 超電導軸受 | |
JP2021110384A (ja) | 超電導軸受 | |
JP2020164340A (ja) | 酸化物超電導バルク導体、及び、その製造方法 | |
JPH0334398A (ja) | 電磁シールド体及びその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A529 | Written submission of copy of amendment under article 34 pct |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A5211 Effective date: 20170502 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170502 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20170502 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170609 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180313 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180410 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6324529 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |