強磁場小型超電導マグネット
【課題】 個々の超電導材料のＪｃＢ（磁場下における特性臨界磁場特性）とその配置の双方を決定することによって、発生磁場を飛躍的に向上させることができる強磁場小型超電導マグネットを提供する。
【解決手段】 強磁場小型超電導マグネットにおいて、第１の高温超電導バルク体３１と、この第１の高温超電導バルク体３１上に積層されるガドリニウム系の第２の高温超電導バルク体３２と、このガドリニウム系の第２の高温超電導バルク体３２上に積層されるガドリニウム系の第３の高温超電導バルク体３３と、このガドリニウム系の第３の高温超電導バルク体３３上に積層される第４の高温超電導バルク体３４とを具備する。
【解決手段】 強磁場小型超電導マグネットにおいて、第１の高温超電導バルク体３１と、この第１の高温超電導バルク体３１上に積層されるガドリニウム系の第２の高温超電導バルク体３２と、このガドリニウム系の第２の高温超電導バルク体３２上に積層されるガドリニウム系の第３の高温超電導バルク体３３と、このガドリニウム系の第３の高温超電導バルク体３３上に積層される第４の高温超電導バルク体３４とを具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強磁場小型超電導マグネットに係り、特に、直線的で均一な強い磁場を発生できる強磁場小型超電導マグネットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、高温超電導バルク体の機械的特性向上の研究が行われており、樹脂含侵により発生磁場の安定化を図るようにしている（下記特許文献１参照）。
また、高磁場における発熱除去対策の研究が行われており、金属含侵により高温超電導で世界最高記録を達成している（下記特許文献２参照）。
また、本発明者らにより、「環状ＹＢＣＯの永久モードマグネット」（下記非特許文献１参照）について開示され、マイクロＮＭＲ用永久マグネットとしての適用が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３１４４６７５号公報
【特許文献２】特許第３８５８２２１号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＡＰＰＬＩＥＤ ＳＵＰＥＲＣＯＮＤＵＣＴＩＶＩＴＹ，ＶＯＬ．１５，ＮＯ．２ ＪＵＮＥ ２００５，ｐｐ．２３５２〜２３５５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これまで、高温超電導バルク体やプレート状の高温超電導マグネットからなる薄い層状の環状マグネットを使うことによって、磁場の捕捉は積層数に応じて変わると考えられていた。
本発明は、個々の超電導材料のＪｃＢ（磁場下における特性臨界磁場特性）とその配置の双方を決定することによって、発生磁場を飛躍的に向上させることができる強磁場小型超電導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】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕強磁場小型超電導マグネットにおいて、第１の高温超電導バルク体と、この第１の高温超電導バルク体上に積層されるガドリニウム系の第２の高温超電導バルク体と、このガドリニウム系の第２の高温超電導バルク体上に積層されるガドリニウム系の第３の高温超電導バルク体と、このガドリニウム系の第３の高温超電導バルク体上に積層される第４の高温超電導バルク体とを具備することを特徴とする。
【０００７】
〔２〕上記〔１〕記載の強磁場小型超電導マグネットにおいて、前記第１乃至第４の高温超電導バルク体は、積層後の寸法が外径８７ｍｍ、内径４８ｍｍ、高さ２２ｍｍである、樹脂含浸を施した環状の高温超電導バルク体であることを特徴とする。
〔３〕上記〔１〕又は〔２〕記載の強磁場小型超電導マグネットにおいて、前記積層した高温超電導バルク体を大気圧下で液体窒素冷却することにより、直線的で均一な２テスラレベルの磁場空間を発生させる永久マグネットとすることを特徴とする。
【０００８】
〔４〕上記〔３〕記載の強磁場小型超電導マグネットにおいて、前記永久マグネットをマイクロＮＭＲ用永久マグネットとして用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、少ない個数の積層された高温超電導バルク体で空間に高品質の磁場、つまり、直線的で均一な磁場を発生することができる。また、小型で簡易輸送が可能であり、低温下での使用に適した、強い磁場を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明にかかる樹脂含浸を施した高温超電導バルク体の磁場測定の様子を示す模式図である。
【図２】本発明に係る高温超電導バルク体の積層数（１〜３）と半径方向距離に対する磁場値を示す図である。
【図３】本発明に係る高温超電導バルク体の積層数（１〜１０）と高さ方向距離に対する磁場値を示す図である。
【図４】本発明の４個積層された高温超電導バルク体による強磁場小型超電導マグネットを示す図である。
【図５】本発明の４個積層された高温超電導バルク体による強磁場小型超電導マグネットの高さ方向距離に対する磁場値を示す図である。
【図６】本発明の４個積層された高温超電導バルク体による強磁場小型超電導マグネットの半径方向距離に対する磁場値を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の強磁場小型超電導マグネットは、第１の高温超電導バルク体と、この第１の高温超電導バルク体上に積層されるガドリニウム系の第２の高温超電導バルク体と、このガドリニウム系の第２の高温超電導バルク体上に積層されるガドリニウム系の第３の高温超電導バルク体と、このガドリニウム系の第３の高温超電導バルク体上に積層される第４の高温超電導バルク体とを具備する。
【実施例】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本発明にかかる樹脂含浸を施した高温超電導バルク体の磁場測定の様子を示す模式図である。
複数個の樹脂含浸を施した高温超電導バルク体１（ここでは２個）を積層し、その内径ｒの中心位置にホール素子２を配置して、磁場の測定を行うようにしている。なお、この測定では、内径ｒの中心位置を０として半径方向の距離を示し、高温超電導バルク体１を積層した高さの１／２の位置を０として高さ方向の距離を示している。
【００１３】
図２は本発明に係る高温超電導バルク体の積層数（１〜３）と半径方向距離に対する磁場値を示す図、図３は高温超電導バルク体の積層数（１〜１０）と高さ方向距離に対する磁場値を示す図である。
図２に示すように、高温超電導バルク体を複数個積層することによって、より均一な磁場を得られることがわかる。
【００１４】
また、図３において、１１〜２０は高さ方向の磁場分布の解析値を示しており、１１は環状の高温超電導バルク体が１層の場合、以下、環状の高温超電導バルク体がそれぞれ、１２は２層の場合、１３は３層の場合、１４は４層の場合、１５は５層の場合、１６は６層の場合、１７は７層の場合、１８は８層の場合、１９は９層の場合、２０は１０層の場合を示している。また、２１〜２３は１層〜３層の場合の実測値である。図３に示すように、高温超電導バルク体の積層数を増やすことによって、より強い磁場を発生させることできることがわかる。
【００１５】
このように、高温超電導バルク体を複数個積層することによって、均一で強い磁場を得られることがわかった。
図４は本発明の４個積層された高温超電導バルク体による強磁場小型超電導マグネットを示す図、図５はその強磁場小型超電導マグネットの高さ方向距離に対する磁場値を示す図、図６はその強磁場小型超電導マグネットの半径方向距離に対する磁場値を示す図である。
【００１６】
図４に示すように、第１の高温超電導バルク体３１、ガドリニウム系（Ｇａ−Ｂ−Ｃｕ−Ｏ）の第２の高温超電導バルク体３２、ガドリニウム系（Ｇａ−Ｂ−Ｃｕ−Ｏ）の第３の高温超電導バルク体３３、第４の高温超電導バルク体３４を積層した。ここでは、内径は４８ｍｍ（樹脂層を除くと５０ｍｍ）、外径は８７ｍｍ（８０ｍｍ）、高さは２２ｍｍ（２０ｍｍ）である。
【００１７】
図５及び図６から明らかなように、中心の２個にガドリニウム系高温超電導バルク体を用いた本発明の強磁場小型超電導マグネットによって、直線的で均一な強い磁場空間３５を少数の高温超電導バルク体で発生させることができる。
上記したように、環状に加工した外径８７ｍｍの超電導バルク体を積層し、大気圧下で液体窒素冷却することによって、４８ｍｍ径の空間に２．０２テスラの安定した磁場空間が得られることを実証した。なお、本発明によれば、少数の高温超電導バルク体の積層により、ボア径４０ｍｍ以上で発生磁場強度が２テスラ以上の小口径の強磁場小型超電導マグネットが実現できた。
【００１８】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明の強磁場小型超電導マグネットは、少数の高温超電導バルク体により、直線的で均一な磁場を発生させることができるので、マイクロＮＭＲなどに利用可能である。
【符号の説明】
【００２０】
１ 高温超電導バルク体
２ ホール素子
１１〜２０ 環状の高温超電導バルク体の積層数１〜１０の場合の磁場分布の解析値
２１〜２３ 環状の高温超電導バルク体の積層数１〜３の場合の磁場分布の実測値
３１ 第１の高温超電導バルク体
３２ ガドリニウム系（Ｇａ−Ｂ−Ｃｕ−Ｏ）の第２の高温超電導バルク体
３３ ガドリニウム系（Ｇａ−Ｂ−Ｃｕ−Ｏ）の第３の高温超電導バルク体
３４ 第４の高温超電導バルク体
３５ 磁場空間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強磁場小型超電導マグネットに係り、特に、直線的で均一な強い磁場を発生できる強磁場小型超電導マグネットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、高温超電導バルク体の機械的特性向上の研究が行われており、樹脂含侵により発生磁場の安定化を図るようにしている（下記特許文献１参照）。
また、高磁場における発熱除去対策の研究が行われており、金属含侵により高温超電導で世界最高記録を達成している（下記特許文献２参照）。
また、本発明者らにより、「環状ＹＢＣＯの永久モードマグネット」（下記非特許文献１参照）について開示され、マイクロＮＭＲ用永久マグネットとしての適用が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３１４４６７５号公報
【特許文献２】特許第３８５８２２１号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＡＰＰＬＩＥＤ ＳＵＰＥＲＣＯＮＤＵＣＴＩＶＩＴＹ，ＶＯＬ．１５，ＮＯ．２ ＪＵＮＥ ２００５，ｐｐ．２３５２〜２３５５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これまで、高温超電導バルク体やプレート状の高温超電導マグネットからなる薄い層状の環状マグネットを使うことによって、磁場の捕捉は積層数に応じて変わると考えられていた。
本発明は、個々の超電導材料のＪｃＢ（磁場下における特性臨界磁場特性）とその配置の双方を決定することによって、発生磁場を飛躍的に向上させることができる強磁場小型超電導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】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕強磁場小型超電導マグネットにおいて、第１の高温超電導バルク体と、この第１の高温超電導バルク体上に積層されるガドリニウム系の第２の高温超電導バルク体と、このガドリニウム系の第２の高温超電導バルク体上に積層されるガドリニウム系の第３の高温超電導バルク体と、このガドリニウム系の第３の高温超電導バルク体上に積層される第４の高温超電導バルク体とを具備することを特徴とする。
【０００７】
〔２〕上記〔１〕記載の強磁場小型超電導マグネットにおいて、前記第１乃至第４の高温超電導バルク体は、積層後の寸法が外径８７ｍｍ、内径４８ｍｍ、高さ２２ｍｍである、樹脂含浸を施した環状の高温超電導バルク体であることを特徴とする。
〔３〕上記〔１〕又は〔２〕記載の強磁場小型超電導マグネットにおいて、前記積層した高温超電導バルク体を大気圧下で液体窒素冷却することにより、直線的で均一な２テスラレベルの磁場空間を発生させる永久マグネットとすることを特徴とする。
【０００８】
〔４〕上記〔３〕記載の強磁場小型超電導マグネットにおいて、前記永久マグネットをマイクロＮＭＲ用永久マグネットとして用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、少ない個数の積層された高温超電導バルク体で空間に高品質の磁場、つまり、直線的で均一な磁場を発生することができる。また、小型で簡易輸送が可能であり、低温下での使用に適した、強い磁場を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明にかかる樹脂含浸を施した高温超電導バルク体の磁場測定の様子を示す模式図である。
【図２】本発明に係る高温超電導バルク体の積層数（１〜３）と半径方向距離に対する磁場値を示す図である。
【図３】本発明に係る高温超電導バルク体の積層数（１〜１０）と高さ方向距離に対する磁場値を示す図である。
【図４】本発明の４個積層された高温超電導バルク体による強磁場小型超電導マグネットを示す図である。
【図５】本発明の４個積層された高温超電導バルク体による強磁場小型超電導マグネットの高さ方向距離に対する磁場値を示す図である。
【図６】本発明の４個積層された高温超電導バルク体による強磁場小型超電導マグネットの半径方向距離に対する磁場値を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の強磁場小型超電導マグネットは、第１の高温超電導バルク体と、この第１の高温超電導バルク体上に積層されるガドリニウム系の第２の高温超電導バルク体と、このガドリニウム系の第２の高温超電導バルク体上に積層されるガドリニウム系の第３の高温超電導バルク体と、このガドリニウム系の第３の高温超電導バルク体上に積層される第４の高温超電導バルク体とを具備する。
【実施例】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本発明にかかる樹脂含浸を施した高温超電導バルク体の磁場測定の様子を示す模式図である。
複数個の樹脂含浸を施した高温超電導バルク体１（ここでは２個）を積層し、その内径ｒの中心位置にホール素子２を配置して、磁場の測定を行うようにしている。なお、この測定では、内径ｒの中心位置を０として半径方向の距離を示し、高温超電導バルク体１を積層した高さの１／２の位置を０として高さ方向の距離を示している。
【００１３】
図２は本発明に係る高温超電導バルク体の積層数（１〜３）と半径方向距離に対する磁場値を示す図、図３は高温超電導バルク体の積層数（１〜１０）と高さ方向距離に対する磁場値を示す図である。
図２に示すように、高温超電導バルク体を複数個積層することによって、より均一な磁場を得られることがわかる。
【００１４】
また、図３において、１１〜２０は高さ方向の磁場分布の解析値を示しており、１１は環状の高温超電導バルク体が１層の場合、以下、環状の高温超電導バルク体がそれぞれ、１２は２層の場合、１３は３層の場合、１４は４層の場合、１５は５層の場合、１６は６層の場合、１７は７層の場合、１８は８層の場合、１９は９層の場合、２０は１０層の場合を示している。また、２１〜２３は１層〜３層の場合の実測値である。図３に示すように、高温超電導バルク体の積層数を増やすことによって、より強い磁場を発生させることできることがわかる。
【００１５】
このように、高温超電導バルク体を複数個積層することによって、均一で強い磁場を得られることがわかった。
図４は本発明の４個積層された高温超電導バルク体による強磁場小型超電導マグネットを示す図、図５はその強磁場小型超電導マグネットの高さ方向距離に対する磁場値を示す図、図６はその強磁場小型超電導マグネットの半径方向距離に対する磁場値を示す図である。
【００１６】
図４に示すように、第１の高温超電導バルク体３１、ガドリニウム系（Ｇａ−Ｂ−Ｃｕ−Ｏ）の第２の高温超電導バルク体３２、ガドリニウム系（Ｇａ−Ｂ−Ｃｕ−Ｏ）の第３の高温超電導バルク体３３、第４の高温超電導バルク体３４を積層した。ここでは、内径は４８ｍｍ（樹脂層を除くと５０ｍｍ）、外径は８７ｍｍ（８０ｍｍ）、高さは２２ｍｍ（２０ｍｍ）である。
【００１７】
図５及び図６から明らかなように、中心の２個にガドリニウム系高温超電導バルク体を用いた本発明の強磁場小型超電導マグネットによって、直線的で均一な強い磁場空間３５を少数の高温超電導バルク体で発生させることができる。
上記したように、環状に加工した外径８７ｍｍの超電導バルク体を積層し、大気圧下で液体窒素冷却することによって、４８ｍｍ径の空間に２．０２テスラの安定した磁場空間が得られることを実証した。なお、本発明によれば、少数の高温超電導バルク体の積層により、ボア径４０ｍｍ以上で発生磁場強度が２テスラ以上の小口径の強磁場小型超電導マグネットが実現できた。
【００１８】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明の強磁場小型超電導マグネットは、少数の高温超電導バルク体により、直線的で均一な磁場を発生させることができるので、マイクロＮＭＲなどに利用可能である。
【符号の説明】
【００２０】
１ 高温超電導バルク体
２ ホール素子
１１〜２０ 環状の高温超電導バルク体の積層数１〜１０の場合の磁場分布の解析値
２１〜２３ 環状の高温超電導バルク体の積層数１〜３の場合の磁場分布の実測値
３１ 第１の高温超電導バルク体
３２ ガドリニウム系（Ｇａ−Ｂ−Ｃｕ−Ｏ）の第２の高温超電導バルク体
３３ ガドリニウム系（Ｇａ−Ｂ−Ｃｕ−Ｏ）の第３の高温超電導バルク体
３４ 第４の高温超電導バルク体
３５ 磁場空間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）第１の高温超電導バルク体と、
（ｂ）該第１の高温超電導バルク体上に積層されるガドリニウム系の第２の高温超電導バルク体と、
（ｃ）該ガドリニウム系の第２の高温超電導バルク体上に積層されるガドリニウム系の第３の高温超電導バルク体と、
（ｄ）該ガドリニウム系の第３の高温超電導バルク体上に積層される第４の高温超電導バルク体とを具備することを特徴とする強磁場小型超電導マグネット。
【請求項２】
請求項１記載の強磁場小型超電導マグネットにおいて、前記第１乃至第４の高温超電導バルク体は、積層後の寸法が外径８７ｍｍ、内径４８ｍｍ、高さ２２ｍｍである、樹脂含浸を施した環状の高温超電導バルク体であることを特徴とする強磁場小型超電導マグネット。
【請求項３】
請求項１又は２記載の強磁場小型超電導マグネットにおいて、前記積層した高温超電導バルク体を大気圧下で液体窒素冷却することにより、直線的で均一な２テスラレベルの磁場空間を発生させる永久マグネットとすることを特徴とする強磁場小型超電導マグネット。
【請求項４】
請求項３記載の強磁場小型超電導マグネットにおいて、前記永久マグネットをマイクロＮＭＲ用永久マグネットとして用いることを特徴とする強磁場小型超電導マグネット。
【請求項１】
（ａ）第１の高温超電導バルク体と、
（ｂ）該第１の高温超電導バルク体上に積層されるガドリニウム系の第２の高温超電導バルク体と、
（ｃ）該ガドリニウム系の第２の高温超電導バルク体上に積層されるガドリニウム系の第３の高温超電導バルク体と、
（ｄ）該ガドリニウム系の第３の高温超電導バルク体上に積層される第４の高温超電導バルク体とを具備することを特徴とする強磁場小型超電導マグネット。
【請求項２】
請求項１記載の強磁場小型超電導マグネットにおいて、前記第１乃至第４の高温超電導バルク体は、積層後の寸法が外径８７ｍｍ、内径４８ｍｍ、高さ２２ｍｍである、樹脂含浸を施した環状の高温超電導バルク体であることを特徴とする強磁場小型超電導マグネット。
【請求項３】
請求項１又は２記載の強磁場小型超電導マグネットにおいて、前記積層した高温超電導バルク体を大気圧下で液体窒素冷却することにより、直線的で均一な２テスラレベルの磁場空間を発生させる永久マグネットとすることを特徴とする強磁場小型超電導マグネット。
【請求項４】
請求項３記載の強磁場小型超電導マグネットにおいて、前記永久マグネットをマイクロＮＭＲ用永久マグネットとして用いることを特徴とする強磁場小型超電導マグネット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２３１６０（Ｐ２０１２−２３１６０Ａ）
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５９２２６（Ｐ２０１０−１５９２２６）
【出願日】平成２２年７月１４日（２０１０．７．１４）
【出願人】（０００１７３７８４）公益財団法人鉄道総合技術研究所 (1,666)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月１４日（２０１０．７．１４）
【出願人】（０００１７３７８４）公益財団法人鉄道総合技術研究所 (1,666)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]