JPH0332003A - 高磁場マグネット - Google Patents
高磁場マグネットInfo
- Publication number
- JPH0332003A JPH0332003A JP1167314A JP16731489A JPH0332003A JP H0332003 A JPH0332003 A JP H0332003A JP 1167314 A JP1167314 A JP 1167314A JP 16731489 A JP16731489 A JP 16731489A JP H0332003 A JPH0332003 A JP H0332003A
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- JP
- Japan
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- magnet
- magnetic
- superconductor
- magnetic field
- conductor
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-
- 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
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、常電導では工業的に発生不可能な２Ｔ（テス
ラー）以上、特にＩＯＴ以上の高い磁場を発生するマグ
ネットに関し、理科学測定、ＮＭＲスペクトロスコピー
、加速器、核融合、磁気浮上、発電機、電力貯蔵（ＳＭ
ＥＳ）等の機器の中心部をなすマグネット等に利用され
る高磁場マグネットに係る。
ラー）以上、特にＩＯＴ以上の高い磁場を発生するマグ
ネットに関し、理科学測定、ＮＭＲスペクトロスコピー
、加速器、核融合、磁気浮上、発電機、電力貯蔵（ＳＭ
ＥＳ）等の機器の中心部をなすマグネット等に利用され
る高磁場マグネットに係る。
銅電線と鉄芯を用いた常電導マグネットは高々２Ｔまで
の磁場を発生し得るもので、より高磁場を要する場合は
Ｎｂ−Ｔ＋フィラメントを銅やアルご等の導電性金属に
埋込んだ複合多芯線からなる超電導マグネットが用いら
れている。
の磁場を発生し得るもので、より高磁場を要する場合は
Ｎｂ−Ｔ＋フィラメントを銅やアルご等の導電性金属に
埋込んだ複合多芯線からなる超電導マグネットが用いら
れている。
これらの超電導マグネットは、導体にＮｂ−Ｔｉを用い
た場合、液体Ｈｅの４．２にでは７〜８Ｔが限界であり
、１．８Ｋにまで過冷することによりＬＯＴ前後にまで
磁場を高めることができる。更に高い磁場を得る為には
ＮｔｚＳｎやＶ、Ｇａ等のＡ−１５型化合物がＮｂ−Ｔ
ｉ０代りに利用されるが発生磁場は１６〜１８Ｔ留まり
である。上記の超電導体はＮｂ、ＳｎやＶ、Ｇａ等の超
電導体を内部に、Ｎｂ−Ｔｉ超電導体を外部に配置して
ハイブリノドマグネットとして利用する場合が多い。
た場合、液体Ｈｅの４．２にでは７〜８Ｔが限界であり
、１．８Ｋにまで過冷することによりＬＯＴ前後にまで
磁場を高めることができる。更に高い磁場を得る為には
ＮｔｚＳｎやＶ、Ｇａ等のＡ−１５型化合物がＮｂ−Ｔ
ｉ０代りに利用されるが発生磁場は１６〜１８Ｔ留まり
である。上記の超電導体はＮｂ、ＳｎやＶ、Ｇａ等の超
電導体を内部に、Ｎｂ−Ｔｉ超電導体を外部に配置して
ハイブリノドマグネットとして利用する場合が多い。
又超電導マグネットは、目的に応してソレノイド、パン
ケーキ、レーストラック、鞍型等のコイル形態として利
用される。
ケーキ、レーストラック、鞍型等のコイル形態として利
用される。
ところで、当然のことながら、これら超電導マグネット
は、発生磁場が大きい程得られる電磁作用は大きく、従
って機器の小型化、高性能化が期待されるものである。
は、発生磁場が大きい程得られる電磁作用は大きく、従
って機器の小型化、高性能化が期待されるものである。
このようなことから、より高磁場の得られるマグ２ ン
トの開発が希求されており、近年液体Ｈｅ温度で５０Ｔ
の臨界磁場を発生し得るＰｂＭｏ＊Ｓ６等のシェブレル
相化合物が高磁場マグネット用材料として見出されてい
るが、線材化が難しく、又Ｔ、が１２．６にと低い為実
用化が困難視されている。
トの開発が希求されており、近年液体Ｈｅ温度で５０Ｔ
の臨界磁場を発生し得るＰｂＭｏ＊Ｓ６等のシェブレル
相化合物が高磁場マグネット用材料として見出されてい
るが、線材化が難しく、又Ｔ、が１２．６にと低い為実
用化が困難視されている。
このような状況下において、液体窒素温度で超電導を示
す銅を含有する複合酸化物が見出された。
す銅を含有する複合酸化物が見出された。
この複合酸化物は例えば臨界温度（Ｔ、）が９０〜９５
にのＹＢａｘＣｕ３０７−６又は上記Ｙを他の希土類元
素で置換したもの、Ｔｃが９０〜１１０にのＢｉ、５ｒ
ｚＣａＣｕ！Ｏａ、ＢｉｇＳｒｔＣａｚＣｕ３（Ｌｏ、
Ｔ、が１００〜１２５にのＴ１．Ｆ３ａ。
にのＹＢａｘＣｕ３０７−６又は上記Ｙを他の希土類元
素で置換したもの、Ｔｃが９０〜１１０にのＢｉ、５ｒ
ｚＣａＣｕ！Ｏａ、ＢｉｇＳｒｔＣａｚＣｕ３（Ｌｏ、
Ｔ、が１００〜１２５にのＴ１．Ｆ３ａ。
ＣａＣｕ、Ｏ，、ＴＩ！ｚＢａｔｃａ＊ｃｕｓ○、。、
ＴＩＢａｇＣａｉＣｕｓＯｓ、ｓ等であり、更ニ上記各
、ＩＪ（７）酸化物超電導体を構成する金属元素の一部
をＰｂ、Ｉｎ、Ｓｂ、アルカリ金属等で置換したもの、
又はＯの一部をＦで置換したもの等も含まれる。
ＴＩＢａｇＣａｉＣｕｓＯｓ、ｓ等であり、更ニ上記各
、ＩＪ（７）酸化物超電導体を構成する金属元素の一部
をＰｂ、Ｉｎ、Ｓｂ、アルカリ金属等で置換したもの、
又はＯの一部をＦで置換したもの等も含まれる。
これら複合酸化物は薄膜体としては高い超電導特性を示
すものの、線材においては高い特性のものが得られない
状況にあり、依って高磁場マグネットの開発も頓挫した
状態にあった。
すものの、線材においては高い特性のものが得られない
状況にあり、依って高磁場マグネットの開発も頓挫した
状態にあった。
本発明はかかる状況に鑑み鋭意研究を行った結果なされ
たものでその目的とするところは、３０にで２０７以上
の磁場を発生できる高磁場マグネットを提供することに
ある。
たものでその目的とするところは、３０にで２０７以上
の磁場を発生できる高磁場マグネットを提供することに
ある。
即ち本発明は、酸化物超電導導体をマグネットワイヤー
に用いた高磁場マグネットであって、上記酸化物超電導
導体の結晶構造が通電方向と直角方向に下記（１）式の
Ｆ値で８０％以上のＣ軸配向率を有しており、結晶粒の
通電方向の長さが０．１ｗ以上、上記導体の厚さが０．
５ ｍ以下で、且つ上記導体が３０に以下の温度に冷却
されていることを特徴とするものである。
に用いた高磁場マグネットであって、上記酸化物超電導
導体の結晶構造が通電方向と直角方向に下記（１）式の
Ｆ値で８０％以上のＣ軸配向率を有しており、結晶粒の
通電方向の長さが０．１ｗ以上、上記導体の厚さが０．
５ ｍ以下で、且つ上記導体が３０に以下の温度に冷却
されていることを特徴とするものである。
Ｆ＝ （Ｐ、−Ｐ、。）／（１−Ｐ、。）・・・・・・
（］）但しＦ…Ｃ軸配向率 Ｐｏ・・・酸化物超電導導体側面のＸ線回折強度比 Ｐｏ。・・・均一混合した無配向酸化物超電導体粉末の
Ｘ線回折強度比 ｐ ６０ｒ Ｐ ｅ＊＝ΣＩ（ＯＯＩｌ）／ΣＩ （ｈ
ｋ ｆ）尚、Ｉ （ｈｋｌ）は（ｈＭすピークの強
度本発明の高磁場マグネットは、マグネットワイヤに酸
化物超電導導体を用いたもので、上記導体は結晶構造が
通電方向に対し直角方向にＣ軸配向しており、又結晶粒
の通電方向の長さが０．１ｍ以上、導体厚さが０．５
ｍ以下で、且つ上記導体が３０に以下に冷却されたマグ
ネットである。
（］）但しＦ…Ｃ軸配向率 Ｐｏ・・・酸化物超電導導体側面のＸ線回折強度比 Ｐｏ。・・・均一混合した無配向酸化物超電導体粉末の
Ｘ線回折強度比 ｐ ６０ｒ Ｐ ｅ＊＝ΣＩ（ＯＯＩｌ）／ΣＩ （ｈ
ｋ ｆ）尚、Ｉ （ｈｋｌ）は（ｈＭすピークの強
度本発明の高磁場マグネットは、マグネットワイヤに酸
化物超電導導体を用いたもので、上記導体は結晶構造が
通電方向に対し直角方向にＣ軸配向しており、又結晶粒
の通電方向の長さが０．１ｍ以上、導体厚さが０．５
ｍ以下で、且つ上記導体が３０に以下に冷却されたマグ
ネットである。
本発明のマグネットは、上記結晶構造や形状等の性状を
有する酸化物超電導導体を作製し、これをコイルに巻い
て製造すること（ＲｅａｃＬ ＆ Ｗｉｎｄ）も可能で
あるが、酸化物超電導体の前駆体又は上記性状を現出す
る前の酸化物超電導体をコイルに巻いたのち加熱処理を
施して超電導体への反応又は／及び上記性状の現出を行
うこと（Ｗｉｎｄ＆ＲｅａｃＬ ）も可能であり、後者
は、脆い酸化物超電導体を損傷せずにコイリングできる
ので好ましい方法である。
有する酸化物超電導導体を作製し、これをコイルに巻い
て製造すること（ＲｅａｃＬ ＆ Ｗｉｎｄ）も可能で
あるが、酸化物超電導体の前駆体又は上記性状を現出す
る前の酸化物超電導体をコイルに巻いたのち加熱処理を
施して超電導体への反応又は／及び上記性状の現出を行
うこと（Ｗｉｎｄ＆ＲｅａｃＬ ）も可能であり、後者
は、脆い酸化物超電導体を損傷せずにコイリングできる
ので好ましい方法である。
本発明のマグネットの製造は、上記のように可撓性線材
をコイル化する方法以外に円筒や円盤等の基板上にコイ
ル状回路を印刷、塗布、析出、押出し等の方法で形威し
、この成形体を加熱処理して製造することもできる。更
にこの円筒や円盤を多重に組合わせ結線する方法でマグ
ネット化することも可能である。
をコイル化する方法以外に円筒や円盤等の基板上にコイ
ル状回路を印刷、塗布、析出、押出し等の方法で形威し
、この成形体を加熱処理して製造することもできる。更
にこの円筒や円盤を多重に組合わせ結線する方法でマグ
ネット化することも可能である。
本発明のマグネットには使用中大きな電磁力（ローレン
ツ力）が加わるのでＪａ城的補強手段を付加する必要が
あり、例えば線材自体や基板を強化すると共に線間やコ
イル外周を補強材で強く固定して導体のローレンツ力に
よる動きを抑止する必要があり、これの対策には従来の
超電導マグネットの製造において培われた多くの技術が
利用できる０例えばテープ状酸化物超電導導体と耐熱性
金属、例えばハステロイ等のＮｉ合金やＳＯ３等のＦｅ
合金又はカーボンファイバー、Ｚｒ０ｚテープ等のセラ
ミックス等とを一緒にしてコイル化する方法がある。
ツ力）が加わるのでＪａ城的補強手段を付加する必要が
あり、例えば線材自体や基板を強化すると共に線間やコ
イル外周を補強材で強く固定して導体のローレンツ力に
よる動きを抑止する必要があり、これの対策には従来の
超電導マグネットの製造において培われた多くの技術が
利用できる０例えばテープ状酸化物超電導導体と耐熱性
金属、例えばハステロイ等のＮｉ合金やＳＯ３等のＦｅ
合金又はカーボンファイバー、Ｚｒ０ｚテープ等のセラ
ミックス等とを一緒にしてコイル化する方法がある。
又コイリングにおける導体の絶縁方法としては、例えば
前述の一１ｎｄ＆Ｒｅａｃｔ法においては、予め酸化物
超電導体又は補強材のいずれかにセラミックスや耐熱ガ
ラスをコーティングして絶縁するか、又は上記のセラご
ツクスを補強材に用いて絶縁を兼ねる方法により行われ
る。
前述の一１ｎｄ＆Ｒｅａｃｔ法においては、予め酸化物
超電導体又は補強材のいずれかにセラミックスや耐熱ガ
ラスをコーティングして絶縁するか、又は上記のセラご
ツクスを補強材に用いて絶縁を兼ねる方法により行われ
る。
本発明の高磁場マグネットの最も有用な実施態様は、金
属系超電導体を併用してハイプリントマグネットとして
用いる場合で、本発明マグネットが、金属系超電導体で
は達成できない高磁場部を分担して、総合的に高い磁場
を発生させることができる。
属系超電導体を併用してハイプリントマグネットとして
用いる場合で、本発明マグネットが、金属系超電導体で
は達成できない高磁場部を分担して、総合的に高い磁場
を発生させることができる。
即ち、上記ハイブリッドマグネットは、本発明マグネッ
トの酸化物超電導導体コイルを内部に配置し、この外方
に金属系超電導体コイルを配置したもので、双方の超電
導体は液体Ｈｅ温度で最高の特性を発現し、且つ同し液
体Ｈｅを冷却媒体として用いればマグネ°ツ）ＦＡ造は
大幅に簡略化される。
トの酸化物超電導導体コイルを内部に配置し、この外方
に金属系超電導体コイルを配置したもので、双方の超電
導体は液体Ｈｅ温度で最高の特性を発現し、且つ同し液
体Ｈｅを冷却媒体として用いればマグネ°ツ）ＦＡ造は
大幅に簡略化される。
本発明マグネットに用いられる酸化物超電導導体として
は、Ｂ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−〇系等のＢｉｉ系酸化物
超電導導体０に以下の温度で高いＪｃが得られて最も好
ましいものである。一方Ｔｌ系はＴｃは高いもののＴｌ
が毒性を有し、且つ揮発性の為線材加工時の加熱処理が
困難であり、又Ｙ系はＴｃが低いので本発明における特
性向上がＢｉ系程には期待できないものである。
は、Ｂ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−〇系等のＢｉｉ系酸化物
超電導導体０に以下の温度で高いＪｃが得られて最も好
ましいものである。一方Ｔｌ系はＴｃは高いもののＴｌ
が毒性を有し、且つ揮発性の為線材加工時の加熱処理が
困難であり、又Ｙ系はＴｃが低いので本発明における特
性向上がＢｉ系程には期待できないものである。
本発明の高磁場マグネットの酸化物超電導導体は、結晶
構造が通電方向に対し直角方向にＣ軸配向したもの、即
ち通電方向に平行に超電導電流の流れ易いｂｃ軸を含む
面が配向したものなので高いＪ、が得られるが、そのＣ
軸配向率は（１）式に示したＦ（Ｉにおいて８０％以上
が実用上要求される高ＪＣ値を得る為に必要であり、特
には９０％以上とするのが好ましいものである。
構造が通電方向に対し直角方向にＣ軸配向したもの、即
ち通電方向に平行に超電導電流の流れ易いｂｃ軸を含む
面が配向したものなので高いＪ、が得られるが、そのＣ
軸配向率は（１）式に示したＦ（Ｉにおいて８０％以上
が実用上要求される高ＪＣ値を得る為に必要であり、特
には９０％以上とするのが好ましいものである。
又結晶粒界は通電抵抗部となるので結晶粒を通電方向に
長く形成して粒界を減することが肝要で、結晶粒は通電
方向に０．１−以上の長さとするのがＣ軸配向性との間
で相乗的効果をもたせる上で必要である。
長く形成して粒界を減することが肝要で、結晶粒は通電
方向に０．１−以上の長さとするのがＣ軸配向性との間
で相乗的効果をもたせる上で必要である。
又上記酸化物超電導導体は、小サイズな程Ｃ軸配向率並
びに通電方向への結晶粒の伸長が助長されて好ましく更
に耐クエンチ性にも優れるので、その厚さく線の場合は
直径）は０．５閣以下とする必要があり、特には０．３
〜０．０３ｍ＋とするのが好ましいものである。
びに通電方向への結晶粒の伸長が助長されて好ましく更
に耐クエンチ性にも優れるので、その厚さく線の場合は
直径）は０．５閣以下とする必要があり、特には０．３
〜０．０３ｍ＋とするのが好ましいものである。
本発明の高磁場マグネットは、その酸化物Ｍｉ電導導体
を３０に以下の温度に冷却して用いて２０丁以上の高磁
場の発生を実現できるものであって、たとえ冷却温度が
上記酸化物超電導導体のＴｃより低温であっても液体Ｎ
２温度等の比較的高温においては、上記のような高磁場
は得られない０本発明の高磁場マグネットは低温程指数
関数的に特性が向上するもので３０に以下特には４．２
に以下に冷却して用いるのが実用上有利である。
を３０に以下の温度に冷却して用いて２０丁以上の高磁
場の発生を実現できるものであって、たとえ冷却温度が
上記酸化物超電導導体のＴｃより低温であっても液体Ｎ
２温度等の比較的高温においては、上記のような高磁場
は得られない０本発明の高磁場マグネットは低温程指数
関数的に特性が向上するもので３０に以下特には４．２
に以下に冷却して用いるのが実用上有利である。
〔実施例］
以下に本発明を実施例により詳細に説明する。
実施例Ｉ
Claims (1)
- （１）酸化物超電導導体をマグネットワイヤーに用いた
高磁場マグネットであって、上記酸化物超電導導体の結
晶構造が通電方向と直角方向に下記（１）式のＦ値で８
０％以上のＣ軸配向率を有しており、結晶粒の通電方向
の長さが０．１ｍｍ以上、上記導体の厚さが０．５ｍｍ
以下で、且つ上記導体が３０Ｋ以下の温度に冷却されて
いることを特徴とする高磁場マグネット。 Ｆ＝（Ｐ＿０−Ｐ＿０＿０）／（１−Ｐ＿０＿０）……
（１）但しＦ…Ｃ軸配向率 Ｐ＿０…酸化物超電導導体側面のＸ線回折強度比 Ｐ＿０＿０…均一混合した無配向酸化物超電導体粉末の
Ｘ線回折強度比 Ｐ＿０ｏｒＰ＿０＿０＝ΣＩ（００ｌ）／ΣＩ（ｈｋｌ
）尚、Ｉ（ｈｋｌ）は（ｈｋｌ）ピークの強度（２）請
求項１記載の高磁場マグネットにおいて、酸化物超電導
導体のコイルの外方に金属超電導導体のコイルが配置さ
れていることを特徴とする高磁場マグネット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1167314A JP2651018B2 (ja) | 1989-06-29 | 1989-06-29 | 高磁場マグネット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1167314A JP2651018B2 (ja) | 1989-06-29 | 1989-06-29 | 高磁場マグネット |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0332003A true JPH0332003A (ja) | 1991-02-12 |
| JP2651018B2 JP2651018B2 (ja) | 1997-09-10 |
Family
ID=15847453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1167314A Expired - Lifetime JP2651018B2 (ja) | 1989-06-29 | 1989-06-29 | 高磁場マグネット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2651018B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11248810A (ja) * | 1998-02-27 | 1999-09-17 | Rikagaku Kenkyusho | 核磁気共鳴装置 |
| JP2009099573A (ja) * | 2007-10-12 | 2009-05-07 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導コイルの製造方法 |
-
1989
- 1989-06-29 JP JP1167314A patent/JP2651018B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11248810A (ja) * | 1998-02-27 | 1999-09-17 | Rikagaku Kenkyusho | 核磁気共鳴装置 |
| JP2009099573A (ja) * | 2007-10-12 | 2009-05-07 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導コイルの製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2651018B2 (ja) | 1997-09-10 |
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