JPH0320686A

JPH0320686A - 超電導体の物性測定方法及びそれの測定装置

Info

Publication number: JPH0320686A
Application number: JP2055736A
Authority: JP
Inventors: Ryoichi Takahata; 良一高畑
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1989-03-08
Filing date: 1990-03-07
Publication date: 1991-01-29
Anticipated expiration: 2015-09-04
Also published as: US5111140A; JP3084531B2

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】く産業上の利用分野〉本発明は、超電導体の反磁性（マイスナー効果）により
磁石などの磁気発生手段に対して生じる反発力や、超電
導状態でのその池の物性をｉ｛＋１定する方法及びその
測定装置に関する。

〈従来の技術〉高温超電導体が見いだされて以来、超電導体を用いた軸
受等、超電導体の磁石に対する反発力を利用する機械部
品や機器、装置が数多く提案されている。このようにマ
イスナー効果を利用した機械部品等では、これを実際に
設計、製作する場合、超電導体の磁石に対する反発力を
定贋的に測定しておく必要がある。

従来、超電導体の磁石に対する反発力を定量的に測定す
る方法としては、ｌ９８８年の低温工学・超電導学会に
おいて公表された下記の２つの方法がある（同年１■月
２０日公表）。

第１の方法は、永久磁石の上で、臨界温度以下に冷却し
た超電導体の試料を浮上さ０−て、その浮上高さを目測
により訓定ずるものである。

第２の方法は、電磁石の上に、超電導体試料を重量計か
ら吊して位置させるとともに、この超電導体を液体窒素
に浸漬して冷却し、電磁石への通電電流の増減に伴う超
電導体試料の浮−Ｅカの変化を測定するようにしたもの
である。

く発明か解決しようとする課題〉しかしなから、前記した第１の方法では、測定時間が比
較的短時間に限定されるほか、目測で訓定するので、測
定者の個人差により測定値がぱらつき、誤差が大きくな
る欠点がある。

また、前記第２の方法では、電磁石への通電電流の値と
超電導体試料の重量との両者を測定しなナればならず、
面倒で、しかも、超電導体試料には冷却用の液体窒素が
浸透するので、測定が不正確になる欠点がある。

さらに大きな問題は、前記２つのいずれの測定方法にお
いても、その測定値が超電導体の重量をパラメータとし
て含んでいることであり、磁石に対する反発力を求める
には、超電導体の重潰の測定とその測定重量値に基づく
演算とが必要であり、測定に手数がかかるほか、精度が
低くなる。

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであって
、その第１の課題は、超電導体の磁石に対する反発力を
直接的に検出しうるようにして、該反発力の測定を容易
化するとともに、測定精度を高めることである。

ところで、超電導体には、主として純金属が属する第１
種超電導体と、合金類や無機化合物、非品質合金、有機
化合物か属する第２種超電導体とがある。

第１種の超電導体は、臨界磁場に達するまで、完全反磁
性と超電導状態とを示すのに対して、第２種の超電導体
は、下部臨界磁場までは完全反磁性を示すが、下部臨界
磁場と上部臨界磁場との間では、部分的に磁場の侵入を
許１，つつ超電導電流を運び得る状態、すなわち、超電
導と常電導とが混在する状態を呈する。

そして、第２種の超電導体が、超電導と常電導との，昆
在状態にあるときには、その超電導体を貫通する磁束に
より、一種の摩擦力が生じることが知られている。これ
は「フィッソング効果」、（「サスペンノヨン効果」）
とも呼ばれ、たとえば、磁石の上に浮−ヒしている超電
導体が、超電導と常電導との混在状態にある場合、磁石
と上下位置を反転し、超電導体を磁石の下側に位置させ
ても、超電導体は磁石に対して宙づりになった状態に維
持され、落下しない、という現象が起こる。

このように、超電導と常電導との混在状態にある第２種
の超電導体には、磁場に対して一種の摩擦力が生じるか
ら、このような超電導体を軸受のような機械部品に用い
た場合、前記の摩擦力がその機械部品の動作に対して抵
抗となるはずである。

そのため、第２種の超電導体については、超電導と常電
導との混在状態の範囲や、混在状態で生じる抵抗の大き
さをポ］１定しておく必要がある。

しかしながら、従来は、第２種の超電導体について、超
電導と常電導との混在状態やフィッノング効果の存在が
知られている程度で、前記混在状態の範囲や、超電導体
に侵入した磁束による機械的な抵抗を定量的に測定する
方法や装置まで考えられるに至っていない。

なお、超電導体の帯磁率を測定することで、超電導と常
電導との混在状態を検出することができるが、この方法
では、磁石に対する反発力や、超電導材に侵入した磁束
による抵抗等の機械的な力の測定は行えない。

また、前記した２つの反発力測定方法では、専ら磁石に
対する反発力を測定しうるにすぎず、超電導と常電導と
の混在状態の範囲や、超電導体に浸入した磁束に上る機
械的な抵抗まで測定できないのは、いうまでもない。

本発明の第２の課題は、第２種の超電導体について、超
電導と常電導との混在状態の範囲や、その混在状態での
機械的な抵抗の大きさを測定しうるようにすることにあ
る。

そして、本発明の第３の課題は、単一の装置で、磁石に
対する反発力の高精度の測定と、超電導と常電導との混
在状態についての物性測定とが行えるようにするととも
に、超電導体を臨界温度以下に保つためのガスを有効に
利用して構造の簡略化を図ることである。

〈課題を解決するための手段〉前記した第ｉの課題を達戊するために、第１ないし第８
の発明に係る方法と第１１及び第１３の発明に係る装置
を提案し、第２の課題を達成するために、第９及び第１
０の発明に係る方法と第■２及び第１３の発明に係る装
置を提案し、さらに、第３の課題を達成するために、第
１５の発明に係る装置を提案した。

即ち、第ｌの発明方法は、超電導体試料と磁気発生手段
とを基準位置に水平対向配置させておいて、磁気発生手
段の磁気力を高めることにより、超電導体試料の基準偉
置からの反発変位量を測定するものである。

第２の発明方法は、超電導体試料と磁気発生手段とを水
平対向配置させておいて、両者に水平対向方向への負荷
をかけて両者を相対的に近づけて基準位置を設定し、該
負荷を取り除くことにより、超電導体試料の基準位置か
らの反発変位量を測定するものである。

第３の発明方法は、超電導体試料と磁気発生手段とを基
準位置に対向配置させておいて、超電導体試料に対向方
向への負荷を非接触で付与するとともに、磁気発生手段
の磁気力を高めることにより、超電導体試料の負荷時の
基準位置からの反発変位量を測定するものである。

第４の発明方法は、超電導体試料と磁気発生手段とを対
向配置させておいて、超電導体試料に対向方向への第１
次負荷を非接触で付与するとともに、両者に対向方向へ
の第２次負荷をかけて両者を相対的に近づけて基準位置
を設定し、該第２次負荷を取り除くことにより、超電導
体試料の第Ｉ次負荷時の基準位置からの反発変位量を測
定するものである。

第５の発明方法は、超電導体試料と磁気発生手段とを基
準位置に水平対向配置させておいて、両者を相対的に回
転させるとともに磁気発生手段の磁気力を高めることに
より、超電導体試料の回転時の基準位置からの反発変位
量を測定するものである。

第６の発明方法は、超電導体試料と磁気発生手段とを水
平対向配置させておいて、両者を相対的に回転させると
ともに両者に水平対向方向への負荷をかけて両者を相対
的に近づけて基準位置を設定し、該負荷を取り除くこと
により、超電導体試利の回転時の基準位置からの反発変
位量を測定するものである。

第７の発明方法は、超電導体試料と磁気発生手段とを基
準Ｃ置に対向配置させておいて、超電導体試料に対向方
向への負荷を非接触で付与し、かつ、両者を相対的に回
転させるとともに磁気発生手段の磁気力を高めることに
より、超電導体試料の回転・負荷時の基準位置からの反
発変位量を測定するものである。

第８の発明方法は、超電導体試料と磁気発生手段とを対
向配置させておいて、超電導体試料に対向方向への第１
次負荷を非接触で付与し、かつ、両者を相対的に回転さ
せるとともに両者に対向方向への第２次負荷をかけて両
者を相対的に近づけて基準位置を設定し、該第２次負荷
を取り除くことにより、超電導体試料の回転時および第
１次負荷時の基準位置からの反発変位量を測定するもの
である。

第９の発明方法では、超電導体試料と磁気発生手段とを
水平対向配置させておいて、両者に相対的な回転力を与
えて両者を回転させ、該回転力を取り除いてから相対回
転劃が停止するまでの時間を測定することにより、侵入
磁束に基づく超電導体試料の回転抵抗力を測定するもの
である。

第ＩＯの発明方法では、超電導体試料と磁気発生手段と
を対向配置させておいて、超電導体試料に対向方向への
負荷を非接触で付与（２、かつ両者に相対的な回転力を
与えて両者を回転させ、該回転力を取り除いてから相対
回転側が停止するまでの時間を測定することにより、侵
入磁束に基づく超電導体試料の回転抵抗力を測定するも
のである。

第１１の発明装置は、第ｌ図に示すように、超電導体試
料の保持部材と、この保持部材を非接触で水平一方向に
変位自在に支持する支持手段と、前記保持部材に保持さ
れた超電導体試料と水平一方向に対向する位置に配置さ
れた磁気発生手段と、保持部材の水平方向の変位量を非
接触で検出する変位検出手段とを備えた構成である。

ここで、非接触の支持手段は、空気軸受のような気体を
利用するもののほか、磁石どうしの反発力や吸引力を利
用するもの、磁石と超電導体との反発力を利用するもの
であってもよい。この場合、超電導体試料に支持手段の
磁力が影響しないように、試料と支持手段との間に磁気
遮蔽手段を設ける。超電導体試料に対向する磁気発生手
段は、電磁石でも永久磁石でもよい。また、非接触の変
位検出手段は、光学的に検出するもののほか、磁場変化
により変位を検出するものであってもよい。

超電導体試料を臨界温度以下に保つには、装置全体をチ
ャンバに収容して冷却してもよいし、保持部材もしくは
雰囲気により冷却してもよい。

また、第■２の発明装置は、第２図に示すように、超電
導体試料の保持軸と、この保持軸に保持された超電導体
試料と対向する位置に配置された磁気発生手段と、前記
保持軸を磁気発生手段に対して遠近自在でかつ自転可能
に支持する支持手段と、前記超電導体試料を自転させる
回転駆動手段と、超電導体試料の回転抵抗を検出する回
転抵抗検出手段とを備えた構威である。

ここで、磁気発生手段は、永久磁石であっても電磁石で
あってもよい。支持手段は、特に非接触で支持する必要
はなく、保持部材を抵抗少なく支持しうるちのであれば
よい。また、磁気発生手段と支持手段とは、図示のよう
に水平に配置するほか、磁気発生手段を下にしてその上
に保持部材をばねで吊り下げるようにしてもよい。さら
に、回転駆動手段と回転抵抗検出手段とは、保持部材や
超電導体に直接接するものであってもよい。超電導体試
料を臨界温度以下に保つには、装置全体をチャンバに収
容して冷却してもよいし、保持部材もしくは雰囲気によ
り冷却してもよい。

第１３の発明装置では、第１！または第１２の発明装置
において、超電導体試料に対して負荷を与える負荷付与
手段を備えた構成である。この第１３の発明装置におけ
る負荷付与手段は、前記支持手段を水平線に対して傾斜
させるものが好ましい（第■４の発明）。

さらに、第■５の発明装置は、超電導体試料の保持軸と
、この保持軸を水平姿勢で軸方向変位および回転自在に
支持する気体軸受と、前記保持軸に設けられたタービン
郎に気体を噴射して保持軸を回転させる気体駆動手段と
、この気体駆動手段および前記気体軸受にそれぞれ温度
維持用ガスを供給するガス供給手段と、前記超電導体試
料と水平方向に対向する位置に配置された電磁石と、保
持軸の軸方向変位量を非接触で検出する変位検出手段と
、超電導体試料の回転抵抗を非接触で検出する回転抵抗
検出手段とを備えた構成である。

〈作用〉上記第１，第２の発明方法は、第１１の発明装置によっ
て行なえる。上記第３、第４，第７，第８，第１０の発
明方法は、第１３の発明装置により行なえる。上記第５
，第６の発明方法は、第１５の発明装置により行なえる
。第９の発明方法は、第１２の発明装置により行なえる
。

第１１の発明装置では、磁気発生手段が電磁石である場
合は、磁界強度を「′０」にした電磁石に超電導体試料
を接触させておいて、その状態（基準位置）から、電磁
石への通ｒｉ電流を徐々に壜大させて、そのときの保持
部材の基準位置からの変位量を変位検出手段により検出
することにより、測定を行う。磁気発生手段が永久磁石
である場合は、この永久磁石を徐々に超電導体試料に近
付ける。超電導体と保持手段との重量は支持手段により
支持され、反発力には超電導体等の重量の影響は現れな
い。したがって、超電導体の永久磁石に対する反発力そ
のものの大きさが変位検出手段により直接的に測定され
ることになる。

また、磁気発生手段の磁界強度をある値に保持しておき
、超電導体試料に水平対向方向への負荷をかけて磁気発
生手段に近付け、所定位置（基準位置）に止めておき、
ある程度の磁束を超電導体試料に通過させ、次いで、そ
の位置で負荷を取り除いて超電導体試料の磁気発生手段
に対する反発力による所定位置からの変位量を測定する
こともできる。

第１２の発明装置では、回転駆動手段により保持軸と超
電導体試料とを強制的に自転させて、回転抵抗検出手段
により、超電導体試料にかかる抵抗を測定することで、
その超電導体試料が超電導と常電導との混在状態にある
か否かが分かり、その混在状態の範囲や抵抗の大きさが
測定される。

また、単に回転時での超電導体の磁石に対する反発力そ
のものの大きさも測定できる。

第１３の発明装置では、第１１，第１２の発明装置に加
えて、超電導体試料に負荷を付与した状態でもって測定
を行なえるから、より広い範囲での測定が可能となる。

第１５の発明装置では、変位検出手段により反発力を測
定することができ、保持軸とともに超電導体を自転させ
ることで、超電導と常電導との混在状態の範囲や抵抗の
大きさを測定することができる。また、気体軸受や気体
駆動手段に供給されるガスが、保持軸や超電導体試料を
冷却することになるから、保持軸の支持と回転駆動と冷
却との各手段の構造が簡略になる。

く実施例〉以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。

第３図は本発明の一実施例に係る超電導体の物性測定装
置の概略構成を示す縦断面図、第４図は第３図のＡ−Ａ
線に沿った拡大断面図、第５図は第３図のＢ−Ｂ線に沿
った拡大断面図である。

これらの図に示すように、この実施例の測定装置は、先
端に超電導体試料Ｍを保持する保持ＩｌｌＩＩと、この
保持軸１を水平に支持するフレーム２と、フレーム２の
周囲を覆う断熱材３と、温度推持用ガスとしてのヘリウ
ムガスの容器４と、このヘリウムガスを液体窒素により
冷却する冷却器５と、超電導体試料Ｍに対向させるため
の電磁石６と、この電磁石６の磁界強度を制御するコン
トローラ７と、超電導体試料Ｍおよび電磁石６近傍の雰
囲気温度を検出子８ａにより検出する温度計８と、保持
軸１の軸方向変位量を非接触で検出する変位検出手段と
してのレーザ変位計９と、保持軸１に作用する回転抵抗
を非接触で検出する回転抵抗検出手段としての光学式回
転計１０とを備えている。

保持軸１は非磁性材で構成され、その一端に超電導体試
料Ｍが接着剤により取り付けられる。

フレーム２には保持軸ｌが水平方向に貫通し、この貫通
部と保持軸１との間には、第４図に明示するように、静
圧型の気体軸受１１が形成されており、この気体軸受１
１により保持軸１が水平姿勢で軸方向変位および回転自
在に支持されている。

第３図において、１２は気体軸受１１を構成する軸受用
気体の流出路であり、各流出路１２は、導入路１３を通
じてフレーム２外の冷却ヘリウムガスの一方の配管（軸
受用配管）１４ａに連通接続されている。１５ａは、こ
の軸受用配管１４ａに設ナられたバルブである。なお、
気体軸受１１に流入したヘリウムガスは、保持軸ｌを冷
却しながら、排出路Ｉ８およびフレーム２の両端の開放
部に流出するようになっている。

また、フレーム２の内部には、さらに、回転駆動用気体
の導入路Ｉ６と、噴射路ｌ７と、排出路１日とが形成さ
れる一方、保持軸ｌの中央部にはタービン部ｌ９が形成
されており、第５図に明示するように、タービン部ｌ９
とその周囲に位置する噴射路ｌ７とが、保持軸ｌの回転
駆動手段を構成している。回転駆動用気体の導入路ｌ６
は、ヘリウムガスの他方の配管（駆動用配管）１４ｂに
連通接続されている。１５ｂはこの駆動用配管ｌ４ｂに
設けられたバルブ、１５ｃは配管の共通部に設けられた
バルブである。

電磁石６は、フレーム２の一方（第３図では左方）の開
放郎２０内の所定位置に固定配置されており、その磁場
の強さはコントローラ７により制御されるようになって
いる。

レーザ変位計９は、フレーム２の他方の開放部２１制に
設けられ、保持軸１の端面へのレーザＩ！ｑ射により保
持ＩＩｌｌｌの変位量を検出する。

光学式回転計ＩＯは、保持軸ｌの露出部の周面に対向す
る位置に配置されている。

次に、上記構成の測定装置での測定の仕方と、その場合
の動作を説明する。

■反発力の測定超電導体試料Ｍと電磁石６との反発力を測定する場合、
まず、冷却したヘリウムガスを気体軸受ＩＩにのみ供給
し、気体回転駆動手段、すなわちタービン郎ｌ９には供
給しない。したがって、保持軸ｌは、自転しない状態で
軸方向変位自在に支持される。また、ヘリウムガスが保
持軸ｌを冷却しながら、電磁石６の側にも流出するので
、超電導体試料Ｍは、保持軸Ｉからの冷熱と、雰囲気の
冷熱とにより臨界温度以下に冷却される。

一方、電磁石６には最初、通１！電流をほぼ「０」にし
て磁場が発生しないようにしておき、これに対して、保
持軸ｌを近付けて、超電導体試料Ｍを電磁石６に接触さ
せる。すなわち、電磁石６に対する超電導体試料Ｍの離
間距離を「０」に設定しておく（基準位置）。

上記の状態から、電磁石６への通１ｔ電流を徐々に増大
させる。すると、電磁石６から発生ずる磁場と超電導体
試料Ｍとの間に反発力が生じ、その反発力に応じて保持
軸ｌは、電磁石６から遠ざかる方向にスライドする。こ
の場合、電磁石６の磁束は超電導体試料Ｍの中には殆ど
侵入（７ない。

また、この場合、保持軸ｌは、気体軸受１１により水平
に支持されているから、フレーム２側からの抵抗をほと
んど受けない。また、電磁石６の磁場が徐々に強くなる
から、保持軸１のスライド速度も極めて遅く、そのため
、保持Ｉｌｌｌ１のスライドには、保持軸１の自重によ
る慣性力が作用しない。したがって、超電導体試料Ｍと
保持Ｍ１とは、電磁石６に対する反発力のみにより電磁
石６から離間することになり、電磁石６とのＭ間距離が
そのまま反発力を表す。

電磁石６からの離間距離、すなわち保持軸Ｉの基準位置
からの変億量はレーザ変位計９により測定される（第■
の発明方法）。

また、次のような測定方法も行いつる。まず、電磁石６
の磁力を一定にしておき、これに保持軸ｌを対向配置さ
せ、その位置から保持軸■の超電導体試料Ｍとは反対の
端而から負荷をかけて保持軸１を電磁石６に近付け所定
距離で止めておく。

このときの電磁石６と超電導体試料Ｍとの距Ｍｈ．を基
準位置とする。この場合、超電導体試料Ｍには電磁石６
の磁束の一部が侵入している。次いで、この位置で負荷
を取り除くと、超電導体試料Ｍの電磁石６に対する反発
力により保持軸１は後退し、ある蕉置で停止する。この
ときの電磁石６と超電導体試料Ｍとの距ａｈ，を測定し
、ｈ，−ｈ．を求めれば反発変位量が測定できる（第２
の発明方法）。

さらに、上述の第１および第２の発明方法において、気
体回転駆動手段、すなわちタービン部ｌ９に冷却したヘ
リウムガスを供給する。したがって、保持軸１は自転し
た状態で軸方向変位自在に支持される。

この状態で電磁石６には最初、通電電流をほぼｒＯＪに
して磁場が発生しないようにしておき、これに対して、
保持軸１を近付けて、超電導体試料Ｍを電磁石６に接触
させる。すなわち、電磁石６ζこ対する超Ｎ導体試料Ｍ
ｌ７）軸間距離をＩ”ＯＪに設定しておく（基準位置）
。

上記の状態から、電磁石６への通Ｎ電流を徐々に増大さ
せる。すると電磁石６から発生する６Ｍ場と超電導体試
料Ｍとの間に反発力が生じ、その反発力に応じて保持軸
目よ、回転しながら電磁石６から遠ざかる方向にスライ
ドする。この場合、電磁石６の磁束は超電導体試料Ｍの
中にはほぼ侵入しない。保持軸ｌが軸方向のスライドを
停止した位置、つまり、基準位置からの超電導体試料Ｍ
の離間距離をレーザ変位計９により測定すれば、超電導
体の回転時の反発力を測定することができる（第５の発
明方法）。

さらにまた、保持軸１を自転させた状態で電磁石６の磁
力を一定にし、上述した第２の発明方法と同様に、保持
軸１に負荷をかけて電磁石６に近付け、そこからの反発
力による超電導体試料の回転時の反発力を測定すること
もできる（第６の発明方法）。

■回転抵抗力の測定第２種の超電導体について、超電導と常電導との混在状
態にあるか否か、あるいはその混在状態での抵抗の大き
さを剣定する場合は、その測定は次のように行う。

前記したように、超電導体試料Ｍと電磁石６との間に反
発力が発生している状態のもとで、夕一ビン部１９にヘ
リウムガスを供給し、一定時間、保持軸１を自転するよ
う駆動したのち、その駆動を停止する。

ここで、超電導体試料Ｍが完全反磁性を示しているので
あれば、超電導体試料Ｍや保持軸ｌに対しては回転抵抗
が作用せず、保持Ｍ１は長時間回転し続けるが、超電導
体試料Ｍが前記した混在状態にあれば、超電導体試料Ｍ
に侵入した磁束により、保持軸１には回転抵抗が作用し
、短時間のうちに回転が停止する。したがって、回転駆
動を止めてから保持軸ｌの回転が自動停止するまでの時
間を計測すれば、超電導体試料Ｍに作用する回転抵抗の
大きさが分かる。また、磁場条件を変更することで、混
在状態の範囲を測定することができる（第９の発明方法
）。

第６図に本発明の他の実施例を示している。この実施例
の物性測定装置は、上記実施例の構成の他に、負荷付与
手段としてのリフト機構２２を備えていろ。

装置全体は、斜め（図では右下がり）の基台上に設置さ
れており、この基台と、フレーム２及び断熱材３との間
に前記のリフト機構２２が介装されている。

このリフト機構２２は、例えば油圧シリンダなどとされ
、それによって装置全体が、その一端を支点として水平
線Ｏに対し上下方向（図の十方向）に浮動傾斜させられ
るようになっている。

装置全体を傾斜させることによって、保持軸ｌを水平線
○に対して傾斜させれば、超電導体試料Ｍには、ｍｇ　
ｓｉｎθ０は保持軸ｌと超電導体試料Ｍの質量、ｇは重
力、θは保持軸ｌの水平線Ｏに対する傾斜角度）から求
まる負荷Ｆが非接触で付与されることになる。

保持軸ｌを水平姿勢にしていれば負荷ＦはＯｇｆである
が、保持軸ｌの水平線に対する傾斜角度θを（＋）方向
に設定すれば、超電導体試料Ｍには電磁石６側への負荷
が、逆に傾斜角度θを（−）方向に設定すれば、超電導
体試料Ｍには反電磁石６側への負荷がそれぞれ付与され
ることになる。

つまり、この実施例は、上記反発力（第１、第２、第５
、第６の発明方法）、回転抵抗力の測定（第９の発明方
法）に際して、超電導体試料Ｍに負荷Ｆを与えた条件で
の測定を可能としたものである。

つまり、第１および第２の発明方法において、超電導体
試料Ｍに定常的な負荷Ｆを与えた条件での測定を可能と
したものであり、超電導体試料Ｍの負荷時の反発力を測
定することができる（第３、第４の発明方法）。

第５および第６の発明方法において、超電導体試料Ｍに
回転と定常的な負荷Ｆを与えた条件での測定を可能とし
たものであり、超電導体試料Ｍの回転・負荷時での反発
力を測定することができる（第７、第８の発明方法）。

さらに、第９の発明方法において、超電導体試料Ｍに侵
入した磁束による回転抵抗力を超電導体試料Ｍに定常的
な負荷Ｆを与えた条件で測定できるようにしたものであ
り、超電導体試１．ｌ．Ｍの負荷時の回転抵抗力を測定
することができる（第１０の発明方法）。

第７図には、磁気力Ｈに対する超電導体試料Ｍの反発変
位量ｈの実験データを示している。実験には超電導体試
料ＭとしてＹ　＋Ｂ　ａ２ｃ　ｕｓｏ　７−Ｘを使用し
、負荷ＦをＯ　ｇｆ，　０．８５ｇｆ，　１．．７ｇｆ
としている。

図から明らかなように、負荷ＦがＯｇｆのときの反発変
位量が最も大きく、負荷Ｆが増える程、反発変位量か小
さくなることが判る。この負荷Ｏｇｆのときの結果が上
記■の測定に関するものに相当する。

なお、保持軸１の水平線０に対する傾斜角度θを（＋）
方向に設定すれば、負荷に対する超電導体試料Ｍのマイ
スナー効果の度合を測定することができる。また、保持
軸ｌの傾斜角度θを（−）方向に設定すれば、負荷に対
する超電導体試料Ｍのフィッシング効果の度合を測定で
きるようになる。

ところで、上記■の測定（侵入磁束）において上述した
ような負荷を付与する場合、負荷を犬とすれば侵入磁束
量が多くなり抵抗が大となる一方、負荷を小とすれば侵
入磁束量が少なくなり抵抗が小となる傾向を示す。

また、上記実施例では、負荷付与手段として保持軸［を
傾斜させるリフト機構２２を例に挙げているが、他にも
保持軸１の軸端に風圧をかけるような装置とすることも
可能である。

く発明の効果〉以上のように、本発明によれば、磁石などの磁気発生手
段に対する超電導体の反発力等、超電導状態での物性を
容易に精度よく測定することができる。

すなわち、第１に、超電導体試料や保持部材の重量は支
持手段により支持されるから、超電導体等の重量の影響
を受けずに、反発力そのものの大きさを直接的に検出す
ることができ、高精度で正確に反発力をｆｆｉｌ＋定す
ることができる。

第２に、超電導体試料とその保持軸とを強制的に自転さ
せて、その回転抵抗を測定することにより、超電導と常
電導との混在状態の範囲や、超電導体試料に侵入した磁
束による機賊的な抵抗の大きさを測定することができる
。また、単に回転時の反発力も測定できる。

第３に、上記二つの測定のそれぞれにおいて超電導体試
料に負荷を付与した形態で測定を行うことにより、より
広い範囲での詳しい測定が可能となる。

第４に、単一の装置で、反発ノＪの測定ができるばかり
でなく、超電導と常電導との混在状態の範囲や機械的な
抵抗の大きさを測定することができる。また、温度維持
用ガスを保持軸の支持や回転駆動に利用するから、保持
軸の支持と回転駆動と超電導体試料の冷却との各手段が
簡略化し、全体の構造が簡単になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は特許請求の範囲（１１）に対応する図、第２図
は特許請求の範囲（１２）に対応する図である。第３図
ないし第５図は本発明の一実施例に係り、第３図は物性
測定装置の概略構成を示す縦断面図、第４図は第３図Ａ
−Ａ線に沿った拡大断面図、第５図は第３図Ｂ−Ｂ線に
沿った拡大断面図である。また、第６図は本発明の他の
実施例に係り、第３図に対応する縦断面図、第７図は磁
気力と反発変位量との関係を示す実験データである。Ｍ・・・超電導体試料、ｌ・・・保持軸、２・・・フレ
ーム、４・・ヘリウムガス容器、５・・・冷却器、６・
・・電磁石（磁気発生手段）、９・・・レーザ変位計（
変位検出手段）、１０・・・光学式回転計（回転抵抗検
出手段）、１１・・・気体軸受（支持手段）。第Ｉ図第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）超電導体試料と磁気発生手段とを基準位置に水平
対向配置させておいて、磁気発生手段の磁気力を高める
ことにより、超電導体試料の基準位置からの反発変位量
を測定することを特徴とする超電導体の物性測定方法。
（２）超電導体試料と磁気発生手段とを水平対向配置さ
せておいて、両者に水平対向方向への負荷をかけて両者
を相対的に近づけて基準位置を設定し、該負荷を取り除
くことにより、超電導体試料の基準位置からの反発変位
量を測定することを特徴とする超電導体の物性測定方法
。
（３）超電導体試料と磁気発生手段とを基準位置に対向
配置させておいて、超電導体試料に対向方向への負荷を
非接触で付与するとともに、磁気発生手段の磁気力を高
めることにより、超電導体試料の負荷時の基準位置から
の反発変位量を測定することを特徴とする超電導体の物
性測定方法。
（４）超電導体試料と磁気発生手段とを対向配置させて
おいて、超電導体試料に対向方向への第１次負荷を非接
触で付与するとともに、両者に対向方向への第２次負荷
をかけて両者を相対的に近づけて基準位置を設定し、該
第２次負荷を取り除くことにより、超電導体試料の第１
次負荷時の基準位置からの反発変位量を測定することを
特徴とする超電導体の物性測定方法。
（５）超電導体試料と磁気発生手段とを基準位置に水平
対向配置させておいて、両者を相対的に回転させるとと
もに磁気発生手段の磁気力を高めることにより、超電導
体試料の回転時の基準位置からの反発変位量を測定する
ことを特徴とする超電導体の物性測定方法。
（６）超電導体試料と磁気発生手段とを水平対向配置さ
せておいて、両者を相対的に回転させるとともに両者に
水平対向方向への負荷をかけて両者を相対的に近づけて
基準位置を設定し、該負荷を取り除くことにより、超電
導体試料の回転時の基準位置からの反発変位量を測定す
ることを特徴とする超電導体の物性測定方法。
（７）超電導体試料と磁気発生手段とを基準位置に対向
配置させておいて、超電導体試料に対向方向への負荷を
非接触で付与し、かつ、両者を相対的に回転させるとと
もに磁気発生手段の磁気力を高めることにより、超電導
体試料の回転・負荷時の基準位置からの反発変位量を測
定することを特徴とする超電導体の物性測定方法。
（８）超電導体試料と磁気発生手段とを対向配置させて
おいて、超電導体試料に対向方向への第１次負荷を非接
触で付与し、かつ、両者を相対的に回転させるとともに
両者に対向方向への第２次負荷をかけて両者を相対的に
近づけて基準位置を設定し、該第２次負荷を取り除くこ
とにより、超電導体試料の回転時および第１次負荷時の
基準位置からの反発変位量を測定することを特徴とする
超電導体の物性測定方法。
（９）超電導体試料と磁気発生手段とを水平対向配置さ
せておいて、両者に相対的な回転力を与えて両者を回転
させ、該回転力を取り除いてから相対回転側が停止する
までの時間を測定することにより、侵入磁束に基づく超
電導体試料の回転抵抗力を測定することを特徴とする超
電導体の物性測定方法。
（１０）超電導体試料と磁気発生手段とを対向配置させ
ておいて、超電導体試料に対向方向への負荷を非接触で
付与し、かつ、両者に相対的な回転力を与えて両者を回
転させ、該回転力を取り除いてから相対回転側が停止す
るまでの時間を測定することにより、侵入磁束に基づく
超電導体試料の回転抵抗力を測定することを特徴とする
超電導体の物性測定方法。
（１１）超電導体試料の保持部材と、この保持部材を非
接触で水平一方向に変位自在に支持する支持手段と、前
記保持部材に保持された超電導体試料と水平一方向に対
向する位置に配置された磁気発生手段と、保持部材の水
平方向の変位量を非接触で検出する変位検出手段とを備
えたことを特徴とする超電導体の物性測定装置。
（１２）超電導体試料の保持軸と、この保持軸に保持さ
れた超電導体試料と対向する位置に配置された磁気発生
手段と、前記保持軸を磁気発生手段に対して遠近自在で
かつ自転可能に支持する支持手段と、前記超電導体試料
を自転させる回転駆動手段と、超電導体試料の回転抵抗
を検出する回転抵抗検出手段とを備えたことを特徴とす
る超電導体の物性測定装置。
（１３）請求項（１１）または（１２）に記載の超電導
体の物性測定装置において、超電導体試料に対して非接
触で対向方向への負荷を与える負荷付与手段を備えたこ
とを特徴とする超電導体の物性測定装置。
（１４）請求項（１３）に記載の負荷付与手段が、前記
支持手段を水平線に対して傾斜させるものである超電導
体の物性測定装置。
（１５）超電導体試料の保持軸と、この保持軸を水平姿
勢で軸方向変位および回転自在に支持する気体軸受と、
前記保持軸に設けられたタービン部に気体を噴射して保
持軸を回転させる気体駆動手段と、この気体駆動手段お
よび前記気体軸受にそれぞれ温度維持用ガスを供給する
ガス供給手段と、前記超電導体試料と水平方向に対向す
る位置に配置された電磁石と、保持軸の軸方向変位量を
非接触で検出する変位検出手段と、超電導体試料の回転
抵抗を非接触で検出する回転抵抗検出手段とを備えたこ
とを特徴とする超電導体の物性測定装置。