(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超電導マグネットによりそれぞれ個別に着磁された、３個の樹脂を含浸した外径８７ｍｍ、内径４８ｍｍ、高さが２２ｍｍの環状の積層した高温超電導バルク体を、大気圧下の液体窒素冷却により、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小口径の簡易型の永久マグネットであることを特徴とする簡易型超電導マグネット。
【請求項２】
請求項１記載の簡易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簡易型超電導マグネット。
【請求項３】
３個の環状の高温超電導バルク体を用意し、該３個の環状の高温超電導バルク体のそれぞれを個別に超電導マグネットにより着磁し、前記個別に着磁された、外径８７ｍｍ、内径４８ｍｍ、高さが２２ｍｍの環状の積層した高温超電導バルク体を大気圧下の液体窒素冷却により、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小口径の簡易型の永久マグネットを作製することを特徴とする簡易型超電導マグネットの作製方法。
【請求項４】
請求項３記載の簡易型超電導マグネットの作製方法において、前記超電導マグネットが同一の超電導マグネットであり、該同一の超電導マグネットで前記高温超電導バルク体を個別に着磁することを特徴とする簡易型超電導マグネットの作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、簡易型超電導マグネット及びその製造方法に係り、特に、直線的で均一な磁場を発生することができる簡易型超電導マグネット及びその作製方法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）。
【０００３】
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が達成されている（下記特許文献２参照）。
【０００４】
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）が開示され、マイクロＮＭＲ用永久マグネットとしての適用が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
【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】
【０００７】
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準じると考えられていたが、本発明は、個々の高温超電導バルク体の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簡易型超電導マグネット及びその作製方法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】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕簡易型超電導マグネットにおいて、超電導マグネットによりそれぞれ個別に着磁された、３個の樹脂を含浸した外径８７ｍｍ、内径４８ｍｍ、高さが２２ｍｍの環状の積層した高温超電導バルク体を、大気圧下の液体窒素冷却により、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小口径の簡易型の永久マグネットであることを特徴とする。
【０００９】
〔２〕上記〔１〕記載の簡易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。
【００１０】
〔３〕簡易型超電導マグネットの作製方法において、３個の環状の高温超電導バルク体を用意し、この３個の環状の高温超電導バルク体のそれぞれを個別に超電導マグネットにより着磁し、前記個別に着磁された、外径８７ｍｍ、内径４８ｍｍ、高さが２２ｍｍの環状の積層した高温超電導バルク体を大気圧下の液体窒素冷却により、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小口径の簡易型の永久マグネットを作製することを特徴とする。
【００１１】
ここで、個別に着磁する意味は、着磁手段として用いる超電導マグネットは磁場分布が存在する。最も磁場分布が均一な中心部においてそれぞれの超電導バルク体を着磁し併せ持つことで、均一な磁場を持つ超電導マグネットが製作できる。
【００１２】
〔４〕上記〔３〕記載の簡易型超電導マグネットの作製方法において、前記超電導マグネットが同一の超電導マグネットであり、この同一の超電導マグネットで前記高温超電導バルク体を個別に着磁することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、少ない３個の積層された高温超電導バルク体で、高品質の磁場、つまり直線的で均一な磁場を空間的に発生させることができ、簡易輸送が可能であって、その使用温度に適した小型で強い磁場を低温下で発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例を示す高温超電導バルク体の超電導マグネットによる着磁を用いた簡易型超電導マグネットの作製方法を示す模式図である。
【図２】本発明の比較例を示す高温超電導バルク体の超電導マグネットによる着磁方法を示す模式図である。
【図３】本発明の実施例を示す高温超電導バルク体を示す図である。
【図４】本発明の実施例を示す高温超電導バルク体の積層数とその中心磁場の測定値及び解析値を示す図である。
【図５】本発明の実施例を示す樹脂を含浸した高温超電導バルク体が１個の場合の磁場分布の実測値を示す図である。
【図６】本発明の実施例を示す樹脂を含浸した高温超電導バルク体の下面から高さ方向の磁場分布を示す図である。
【図７】本発明の実施例を示す樹脂を含浸した高温超電導バルク体の中心から半径方向の磁場分布を示す模式図である。
【図８】本発明の実施例を示す樹脂を含浸した高温超電導バルク体の積層数が３個の場合の中心磁場の解析値を示す図である。
【図９】本発明の実施例を示す３個の積層状の樹脂を含浸した高温超電導バルク体の下面から高さ方向の磁場分布を示す図である。
【図１０】本発明の実施例を示す３個の積層状の樹脂を含浸した高温超電導バルク体の中心から半径方向の磁場分布を示す模式図である。
【図１１】従来の大型の高温超電導マグネットで着磁した冷却システム雰囲気での磁束Ｂの等高線プロット図である。
【図１２】本発明の実施例を示す簡易型超電導マグネットの使用で高温超電導バルク体を冷却システム雰囲気で着磁した磁束Ｂの等高線プロット図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の簡易型超電導マグネットは、超電導マグネットによりそれぞれ個別に着磁された、３個の樹脂を含浸した外径８７ｍｍ、内径４８ｍｍ、高さが２２ｍｍの環状の積層した高温超電導バルク体を、大気圧下の液体窒素冷却により、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小口径の簡易型の永久マグネットである。
【実施例】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１７】
図１は本発明の実施例を示す高温超電導バルク体の超電導マグネットによる着磁を用いた簡易型超電導マグネットの作製方法を示す模式図である。
【００１８】
まず、図１（ａ）に示すように、第１の環状の高温超電導バルク体１を超電導マグネット１１により着磁する。次に、図１（ｂ）に示すように、第２の環状の高温超電導バルク体２を超電導マグネット１１により着磁する。次に、図１（ｃ）に示すように、第３の環状の高温超電導バルク体３を超電導マグネット１１により着磁する。このように、超電導マグネット１１により個々の高温超電導バルク体１〜３を順次着磁する。
【００１９】
このようにして着磁された個々の高温超電導バルク体１〜３を用いて、図１（ｄ）に示すように、積層状に一体化した高温超電導バルク体１〜３による簡易型超電導マグネットを作製することができる。
【００２０】
上記実施例では、第３の環状の高温超電導バルク体３まで示したが、これに限定されるものではなく、第ｎの環状の高温超電導バルク体までを着磁し積層してもよい。
【００２１】
この作製された簡易型超電導マグネットでは、一般の超電導マグネットでは得られない直線的で均一な磁場空間４を発生させることができる。
【００２２】
図２は本発明の比較例を示す高温超電導バルク体の超電導マグネットによる着磁方法を示す模式図である。
【００２３】
図２（ａ）に示すように、あらかじめ高温超電導バルク体１０１〜１０３を積層状にしておき、これに対して、超電導マグネット１１１により着磁する。この場合、図２（ｂ）に示すように、超電導マグネット１１１によって着磁した積層状の高温超電導バルク体１０１〜１０３の磁場１０４は、均一にならず、また直線的にもならない。
【００２４】
次に、環状の高温超電導バルク体の積層による簡易型超電導マグネットについて説明する。
【００２５】
図３は本発明の実施例を示す高温超電導バルク体を示す図であり、図３（ａ）は樹脂を含浸した高温超電導バルク体の平面を示す図面代用写真、図３（ｂ）は樹脂を剥がした高温超電導バルク体の斜視図である。図４はその高温超電導バルク体の積層数とその中心磁場の測定値及び解析値を示す図である。
【００２６】
樹脂を含浸した高温超電導バルク体２１は、内径４８ｍｍ，外径８７ｍｍ，高さが２２ｍｍであり、その高温超電導バルク体が１個又は２個のみの場合は、中心磁場の測定値は解析値から外れているが、高温超電導バルク体を３個以上積層すると、中心磁場の測定値は解析値と略一致するような特性を示す。図４から明らかなように、リング内部の磁場は単体では０．７５Ｔ（テスラ）であったが、環状の高温超電導バルク体を４個まで積層すると１．８Ｔ以上にすることができる。
【００２７】
図５は本発明の実施例を示す樹脂を含浸した高温超電導バルク体が１個の場合の磁場分布の実測値を示す図であり、図５（ａ）は高温超電導バルク体の上端部（高さ２２ｍｍ）の磁場分布、図５（ｂ）は高温超電導バルク体の中心部（高さ１１ｍｍ）の磁場分布である。図６はその樹脂を含浸した高温超電導バルク体の下面から高さ方向の磁場分布を示す図、図７は樹脂を含浸した高温超電導バルク体の中心からの半径方向の磁場分布を示す模式図である。
【００２８】
これらの図から明らかなように、１個の高温超電導バルク体２１を着磁して得られる磁場は、直線的で均一な磁場空間とはいえない。
【００２９】
図８は本発明の実施例を示す樹脂を含浸した高温超電導バルク体の積層数が３個の場合の中心磁場の解析値を示す図であり、図８（ａ）はその高さ方向の寸法を示し、図８（ｂ）は３個の積層状の樹脂を含浸した高温超電導バルク体３１の上端部（高さ６６ｍｍ）の磁場分布、図８（ｃ）は３個の積層状の樹脂を含浸した高温超電導バルク体３１の中心部（高さ３３ｍｍ）の磁場分布である。
【００３０】
図９は本発明の実施例を示す３個の積層状の樹脂を含浸した高温超電導バルク体３１の下面からの高さ方向の磁場分布を示す図、図１０はその３個の積層状の樹脂を含浸した高温超電導バルク体３１の半径方向の磁場分布を示す模式図である。
【００３１】
これらの図から明らかなように、上記した１個の樹脂を含浸した高温超電導バルク体２１の場合に比べて、３個の積層状の高温超電導バルク体３１を着磁して得られる磁場は、直線的で均一な磁場空間に近くなってきている。
【００３２】
環状に加工した外径８７ｍｍの超電導バルク体を積層し、４８ｍｍ径の空間に大気圧下の液体窒素（ＬＮ2 ）冷却によって着磁することで、２．０２Ｔの安定した磁場空間が得られることが実証された。したがって、超電導バルクマグネットによる、ボア径が４０ｍｍ以上で発生磁場２Ｔ程度である小口径の簡易型超電導マグネットが実現できた。
【００３３】
従来の大型の高温超電導マクネットで着磁した場合と本発明の簡易型超電導マグネット着磁した場合の磁束の等高線プロットを具体的に対比すると以下のようになる。
【００３４】
図１１は従来の大型の高温超電導マグネットで着磁した冷却システム〔液体窒素（ＬＮ2 ）冷却システム〕雰囲気での磁束Ｂの等高線プロット図、図１２は本発明の実施例を示す簡易型超電導マグネットの使用で高温超電導バルク体を冷却システム〔液体窒素（ＬＮ2 ）冷却システム〕雰囲気で着磁した磁束Ｂの等高線プロット図である。これらの図において、ｘ軸はｍｍ、ｙ軸はｍｍ、ｚ軸は磁束Ｂ（Ｔ：テスラ）である。
【００３５】
これらの図から明らかなように、本発明の着磁された積層された複数個の環状の高温超電導バルク体は、大型の高温超電導マグネットで着磁したものと同等の着磁に成功している。したがって、本発明の簡易型超電導マグネットは、小型化され持ち運びが容易で、モバイル型であり、ＬＮ2 のみの冷却でコスト低減を図ることができる。
【００３６】
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】
【００３７】
本発明の簡易型超電導マグネット及びその作製方法は、３個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、簡易輸送が可能であって、その使用温度に適した小型で強い磁場を低温下で発生させることができるので、マイクロＮＭＲなどに利用可能でである。
【符号の説明】
【００３８】
１    第１の環状の高温超電導バルク体
２    第２の環状の高温超電導バルク体
３    第３の環状の高温超電導バルク体
４    直線的で均一な磁場空間
１１    超電導マグネット
２１    樹脂を含浸した高温超電導バルク体
３１    ３個の積層状の樹脂を含浸した高温超電導バルク体
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【図３】
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【図５】
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【図８】
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【図１１】
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【図１２】
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