(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体に変動磁場を付与する変動磁場発生装置において、
磁化されて磁場領域を形成し該磁場領域で上記物体に磁場を付与する酸化物超電導体と、上記物体と上記酸化物超電導体とを相対的に移動させ該物体に対する磁場領域の相対位置を変える移動手段と、上記酸化物超電導体をその臨界温度以下に保持する温度保持手段とを備え、
上記移動手段を、上記物体に対向し上記酸化物超電導体が非磁性体に配置された回転可能な回転盤と、該回転盤を回転させる駆動部とを備えて構成し、
上記酸化物超電導体を、上記回転盤の回転中心を中心とする円周上に所定間隔で配置し、
上記回転盤を一対用い、該一対の回転盤を同軸上で同回転するように上記物体を挟んで対峙させるとともに、該各回転盤の酸化物超電導体同士を互いに所定角度関係で位相をずらせて配置し、かつ、該各回転盤の酸化物超電導体同士の磁極を互いに逆向きにし、上記変動磁場の強度が連続して生じるようにしたことを特徴とする変動磁場発生装置。
【請求項２】
物体に変動磁場を付与する変動磁場発生装置において、
磁化されて磁場領域を形成し該磁場領域で上記物体に磁場を付与する酸化物超電導体と、上記物体と上記酸化物超電導体とを相対的に移動させ該物体に対する磁場領域の相対位置を変える移動手段と、上記酸化物超電導体をその臨界温度以下に保持する温度保持手段とを備え、
上記移動手段を、上記物体に対向し上記酸化物超電導体が非磁性体に配置された回転可能な回転盤と、該回転盤を回転させる駆動部とを備えて構成し、
上記酸化物超電導体を、上記回転盤の回転中心を中心とする円周上に所定間隔で複数配置し、該各酸化物超電導体の磁場強度及び磁場領域の範囲を等しく設定し、
上記回転盤を一対用い、該一対の回転盤を同軸上で同回転するように上記物体を挟んで対峙させるとともに、該各回転盤の酸化物超電導体同士を互いに所定角度関係で位相をずらせて配置し、かつ、該各回転盤の酸化物超電導体同士の磁極を互いに逆向きにし、上記変動磁場の強度が連続して生じるようにしたことを特徴とする変動磁場発生装置。
【請求項３】
物体に変動磁場を付与する変動磁場発生装置において、
磁化されて磁場領域を形成し該磁場領域で上記物体に磁場を付与する酸化物超電導体と、上記物体と上記酸化物超電導体とを相対的に移動させ該物体に対する磁場領域の相対位置を変える移動手段と、上記酸化物超電導体をその臨界温度以下に保持する温度保持手段とを備え、
上記移動手段を、上記物体に対向し上記酸化物超電導体が非磁性体に配置された回転可能な回転盤と、該回転盤を回転させる駆動部とを備えて構成し、
上記酸化物超電導体を、上記回転盤の回転中心を中心とする円周上に所定間隔で配置し、
上記回転盤を一対用い、該一対の回転盤を同軸上で同回転するように上記物体を挟んで対峙させるとともに、該各回転盤の酸化物超電導体同士を互いに所定角度関係で位相をずらせて配置し、かつ、該各回転盤の酸化物超電導体同士の磁極を互いに同じ向きにし、上記変動磁場の強度が連続して生じるようにしたことを特徴とする変動磁場発生装置。
【請求項４】
物体に変動磁場を付与する変動磁場発生装置において、
磁化されて磁場領域を形成し該磁場領域で上記物体に磁場を付与する酸化物超電導体と、上記物体と上記酸化物超電導体とを相対的に移動させ該物体に対する磁場領域の相対位置を変える移動手段と、上記酸化物超電導体をその臨界温度以下に保持する温度保持手段とを備え、
上記移動手段を、上記物体に対向し上記酸化物超電導体が非磁性体に配置された回転可能な回転盤と、該回転盤を回転させる駆動部とを備えて構成し、
上記酸化物超電導体を、上記回転盤の回転中心を中心とする円周上に所定間隔で複数配置し、該各酸化物超電導体の磁場強度及び磁場領域の範囲を等しく設定し、
上記回転盤を一対用い、該一対の回転盤を同軸上で同回転するように上記物体を挟んで対峙させるとともに、該各回転盤の酸化物超電導体同士を互いに所定角度関係で位相をずらせて配置し、かつ、該各回転盤の酸化物超電導体同士の磁極を互いに同じ向きにし、上記変動磁場の強度が連続して生じるようにしたことを特徴とする変動磁場発生装置。
【請求項５】
物体に変動磁場を付与する変動磁場発生装置において、
磁化されて磁場領域を形成し該磁場領域で上記物体に磁場を付与する酸化物超電導体と、上記物体と上記酸化物超電導体とを相対的に移動させ該物体に対する磁場領域の相対位置を変える移動手段と、上記酸化物超電導体をその臨界温度以下に保持する温度保持手段とを備え、
上記移動手段を、上記物体を回転させる回転テーブルと、該回転テーブルを回転させる駆動部とを備えて構成したことを特徴とする変動磁場発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物体に変動磁場を付与する磁場発生装置に係り、特に、物体に強い変動磁場を容易に付与することができる磁場発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、変動磁場発生装置としては、例えば、大型のコンデンサーバンク等のトランス及びスイッチング電源等の電流切換装置を備えた装置が知られており、強大な電流を超電導コイル等に流すことにより、変動磁場を発生させていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の変動磁場発生装置にあっては、装置が大型であることに加えて、大電流を投入する必要があり消費エネルギーが膨大で、また、大型になることから発生させられる磁場空間に制約があり、そのため、交流磁場の利用は、大型装置，大電流を用い、限られた空間においてのみ実施され、工業的のみならず、基礎研究においても変動磁場の利用を妨げている原因になっているという問題があった。
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたもので、装置を小型化できるようにし発生させられる磁場空間の制限をできるだけ少なくするとともに、消費エネルギーを低減し、変動磁場を広範囲に活用できる変動磁場発生装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するための本発明の変動磁場発生装置は、物体に変動磁場を付与する変動磁場発生装置において、磁化されて磁場領域を形成し該磁場領域で上記物体に磁場を付与する酸化物超電導体と、上記物体と上記酸化物超電導体とを相対的に移動させ該物体に対する磁場領域の相対位置を変える移動手段とを備えて構成している。
これにより、物体に対して変動磁場を付与する場合には、移動手段により、物体と酸化物超電導体とを相対的に移動させ物体に対する磁場領域の相対位置を変える。そのため、磁化された酸化物超電導体が物体に対して相対的に磁場領域を通過させるので、物体には、変動磁場が作用する。
このため、従来のように大電流を用いる大型の装置にしなくても、物体に強い変動磁場を容易に付与することができ、そのため、消費エネルギーを低減でき、装置を小型化できるようになる。また、酸化物超電導体の配置，磁場強度，磁極の向き及び磁場領域の大きさ等を容易に変更することができ、加えて、移動手段の移動の仕方も容易に変更できるので、発生させられる磁場空間の制限をできるだけ少なくすることができる。その結果、変動磁場の広範囲な活用を図ることができるようになる。
【０００５】
そして、必要に応じ、上記移動手段を、上記物体に対向し上記酸化物超電導体が非磁性体に配置された回転可能な回転盤と、該回転盤を回転させる駆動部とを備えて構成している。回転盤を回転させる簡単な機構で作成でき、製造が容易になる。
この場合、上記酸化物超電導体を、上記回転盤の回転中心を中心とする円周上に所定間隔で配置したことが有効である。磁場領域を交互に物体に容易に作用させることができる。
また、この場合、上記酸化物超電導体を、上記回転盤の回転中心を中心とする円周上に所定間隔で複数配置し、該各酸化物超電導体の磁場強度及び磁場領域の範囲を等しく設定したことが有効である。磁場強度及び磁場領域の範囲が等しい磁場領域を交互に物体に容易に作用させることができる。
【０００６】
更にまた、必要に応じ、上記回転盤を一対用い、該一対の回転盤を同軸上で同回転するように上記物体を挟んで対峙させるとともに、該各回転盤の酸化物超電導体同士を互いに所定角度関係で位相をずらせて配置し、かつ、該各回転盤の酸化物超電導体同士の磁極を互いに逆向きにし、上記変動磁場の強度が連続して生じるようにした構成としている。周期的に変動磁場の強度が変化する所謂交流磁場を容易に提供することができる。
また、必要に応じ、上記回転盤を一対用い、該一対の回転盤を同軸上で同回転するように上記物体を挟んで対峙させるとともに、該各回転盤の酸化物超電導体同士を互いに所定角度関係で位相をずらせて配置し、かつ、該各回転盤の酸化物超電導体同士の磁極を互いに同じ向きにし、上記変動磁場の強度が連続して生じるようにした構成としている。周期的に強度が変化する変動磁場を容易に提供することができる。
また、必要に応じ、上記移動手段を、上記物体を回転させる回転テーブルと、該回転テーブルを回転させる駆動部とを備えて構成している。回転テーブルを回転させる簡単な機構で作成でき、製造が容易になる。
そして、本発明の変動磁場発生装置では、上記酸化物超電導体をその臨界温度以下に保持する温度保持手段を備えた構成としている。逐一、酸化物超電導体をその臨界温度以下にする作業をしなくても良く、自動化を図ることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施の形態に係る変動磁場発生装置について説明する。
図１及び図２に示すように、実施の形態に係る変動磁場発生装置は、物体Ｍに変動磁場を付与するもので、磁化されて磁場領域Ｅを形成し磁場領域Ｅで物体Ｍに磁場を付与する酸化物超電導体Ｂ（超電導バルク体とも言う）と、物体Ｍと酸化物超電導体Ｂとを相対的に移動させ物体Ｍに対する磁場領域Ｅの相対位置を変える移動手段１とを備えて構成されている。
酸化物超電導体Ｂとしては、種々のものが用いられる。例えば、高温超電導体であるＲＥ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ（ＲＥは希土類元素を示す）超電導体で構成される。ＲＥ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ超電導体としては、ＲＥ−Ｂａ２  −Ｃｕ３  −Ｏｙ  ，ＲＥ２  −Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ５  （ＲＥはＮｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ等を示す）を挙げることができる。具体的には、ＲＥＢａ２  Ｃｕ３  Ｏ７−δ（ここでＲＥはＹまたはＳｍ）がある。
【０００８】
移動手段１は、物体Ｍに対向し酸化物超電導体Ｂが非磁性体６に配置された回転可能な回転盤２と、回転盤２の回転軸３を回転させるモータ等の駆動部４とを備えて構成されている。５は回転軸３を軸支する軸受である。物体Ｍは、図示外の保持手段により所定位置に保持されている。
詳しくは、回転盤２は、非磁性体６で形成された回転盤本体７を備え、この回転盤２の回転中心を中心とする円周Ｒ上に所定等間隔で複数（実施の形態では１８０°間隔で２つ）の貫通孔８を形成し、この貫通孔８に酸化物超電導体Ｂが嵌挿されている。これにより、酸化物超電導体Ｂは、回転盤２の回転中心を中心とする円周Ｒ上に所定等間隔で複数（実施の形態では１８０°間隔で２つ）配置されることになる。また、各酸化物超電導体Ｂの磁場強度及び磁場領域Ｅの範囲は等しく設定されている。酸化物超電導体Ｂは、磁場中で冷却する等の適宜の手段により磁場が印加され、永久磁石のように作用する。
また、回転盤２は一対用いられ、この一対の回転盤２は同軸上で同回転するように１つの回転軸３に固定され、物体Ｍを挟んで対峙させられている。また、各回転盤２の酸化物超電導体Ｂ同士は、互いに等角度関係（実施の形態では９０°）位相をずらせて配置されており、かつ、図２に示すように、各回転盤２の酸化物超電導体Ｂ同士の磁極（Ｎ−Ｓ）が互いに逆向きになるように配置され、図３に示すように、変動磁場の強度が連続して生じるようにし、例えば、物体Ｍに対する変動磁場の方向が正負連続して生じるように構成されている。
【０００９】
また、変動磁場発生装置は、酸化物超電導体Ｂをその臨界温度以下に保持する温度保持手段１０を備えている。これにより、逐一、酸化物超電導体Ｂをその臨界温度以下にする作業をしなくても良く、自動化を図ることができる。
詳しくは、温度保持手段１０は、図２に示すように、回転盤２を真空状態にして覆うケース１１と、回転盤２の回転軸３を冷却してこの回転軸３を介して酸化物超電導体Ｂを冷却する冷却器１２とを備えて構成されている。この冷却器１２は、回転軸３を冷却するだけで酸化物超電導体Ｂをその臨界温度以下に保持することができ、構造を簡単にして装置を作成することができる。
【００１０】
従って、この実施の形態に係る変動磁場発生装置によれば、冷却器１２を作動させて回転軸３を冷却させ回転盤２を冷却する。回転盤２はケース１１に真空状態で被覆されており、酸化物超電導体Ｂは、その臨界温度以下に保持される。
そして、物体Ｍに変動磁場を付与する場合には、移動手段１の駆動部４により回転盤２を回転する。これにより、磁極の方向が異なる磁化された酸化物超電導体Ｂが物体Ｍに対して交互に固有の磁場領域Ｅを通過させ、図３に示すように、物体Ｍには、変動磁場の方向が正負連続して作用する。この場合、物体Ｍに、方向が正負連続する均一な変動磁場を繰り返し付与することができ、周期的に変動磁場の強度が変化する所謂交流磁場を容易に付与することができる。
また、回転盤２の回転数の制御により、発生させられる変動磁場（交流磁場）の周波数を自由に調整できる。また、酸化物超電導体Ｂの個数や位置を変えることにより、磁場の空間的分布も制御することができる。
【００１１】
図４には、本発明の他の実施の形態に係る変動磁場発生装置を示している。これは、上記実施の形態と略同様に構成されるが、酸化物超電導体Ｂの配置及び温度保持手段１０の構成が異なっている。
詳しくは、各回転盤２の酸化物超電導体Ｂ同士は、互いに等角度関係（実施の形態では９０°）位相をずらせて配置されており、かつ、図４に示すように、各回転盤２の酸化物超電導体Ｂ同士の磁極（Ｎ−Ｓ）が互いに同じ向きになるように配置され、図５に示すように、変動磁場の強度が連続して生じるように構成されている。これにより、物体Ｍに、周期的に強度が変化する変動磁場を容易に付与することができる。
また、温度保持手段１０は、回転盤２とケース１１とで形成される空間に冷媒を循環供給して酸化物超電導体Ｂを冷却する冷却器１３を備えて構成されている。１４は回転軸３に設けられた冷媒の供給通路である。冷却器１２は供給通路１４に接続されて冷媒を冷却して循環させる。この温度保持手段１０によれば、冷媒を循環させて酸化物超電導体Ｂをその臨界温度以下に保持することができ、構造を簡単にして装置を作成することができる。
【００１２】
図６（ａ）には、回転盤２の別の例を示している。この回転盤２は、酸化物超電導体Ｂで形成された回転盤本体７を備え、この回転盤２の回転中心を中心とする円周Ｒ上に所定等間隔で複数（実施の形態では１８０°間隔で２つ）の貫通孔８を形成し、この貫通孔８に非磁性体６を嵌挿して構成されている。この結果として、酸化物超電導体Ｂは、回転盤２の回転中心を中心とする円周Ｒ上においては、所定等間隔で複数（実施の形態では１８０°間隔で２つ（図中Ｂａ部とＢｂ部））配置されることになる。これによっても、上記と同様の作用，効果を奏する。
【００１３】
図６（ｂ）には、回転盤２のまた別の例を示している。この回転盤２は、酸化物超電導体Ｂで形成された回転盤本体７を備え、この回転盤２の回転中心を中心とする円周Ｒ上に所定等間隔で複数（実施の形態では１８０°間隔で２つ）の貫通孔８を形成し、非磁性体６を貫通孔８で区画される空間に介在する気体や液体等の媒体で構成している。この場合、非磁性体６を空間に介在する媒体で構成したので貫通孔８に特別に非磁性体を設けなくても良く、製造が容易になる。この結果として、酸化物超電導体Ｂは、回転盤２の回転中心を中心とする円周Ｒ上においては、所定等間隔で複数（実施の形態では１８０°間隔で２つ（図中Ｂａ部とＢｂ部））配置されることになる。これによっても、上記と同様の作用，効果を奏する。
【００１４】
図７には、本発明の別の実施の形態に係る変動磁場発生装置を示している。この別の実施の形態に係る変動磁場発生装置は、上記実施の形態と異なって、物体Ｍを酸化物超電導体Ｂに対して移動させるものであり、移動手段１は、物体Ｍを回転させる回転テーブル２０と、回転テーブル２０の回転軸２１を回転させるモータ等の駆動部２２とを備えて構成されている。そして、磁化されて磁場領域Ｅを形成し磁場領域Ｅで物体Ｍに磁場を付与する酸化物超電導体Ｂを回転テーブル２０の回転軸２１を中心とした円周上に等角度関係で配置している。また、隣り合う酸化物超電導体Ｂ同士の磁極（Ｎ−Ｓ）は互いに逆向きになるように配置され、物体Ｍに対する変動磁場の方向が正負連続して生じるように構成されている。尚、図示しないが、変動磁場発生装置は、酸化物超電導体Ｂをその臨界温度以下に保持する温度保持手段を備えている。
従って、この別の実施の形態においても、移動手段１の駆動部２２により回転テーブル２０を回転すると、物体Ｍが磁極の方向が異なる酸化物超電導体Ｂの磁場領域Ｅを通過し、物体Ｍには、変動磁場の方向が正負連続して作用する。この場合、物体Ｍに、方向が正負連続する均一な変動磁場を繰り返し付与することができる。
【００１５】
尚、上記実施の形態において、酸化物超電導体Ｂの配置，磁場強度，磁極の向き及び磁場領域Ｅの範囲等は上述したものに限定されるものではなく、どのように設定しても良い。更に、酸化物超電導体Ｂも、上述した材質に限定されず、適宜変更して差支えないことは勿論である。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の変動磁場発生装置によれば、磁化されて磁場領域を形成し磁場領域で物体に磁場を付与する酸化物超電導体と、物体と酸化物超電導体とを相対的に移動させ物体に対する磁場領域の相対位置を変える移動手段とを備えて構成したので、従来のように大電流を用いる大型の装置にしなくても、物体に強い変動磁場を容易に付与することができ、そのため、消費エネルギーを低減でき、装置を小型化できるようになる。また、酸化物超電導体の配置，磁場強度，磁極の向き及び磁場領域の範囲等を容易に変更することができ、加えて、移動手段の移動の仕方も容易に変更できるので、発生させられる磁場空間の制限をできるだけ少なくすることができる。その結果、変動磁場の広範囲な活用を図ることができるようになる。
【００１７】
そして、移動手段を、物体に対向し酸化物超電導体が非磁性体に配置された回転可能な回転盤と、回転盤を回転させる駆動部とを備えて構成した場合には、回転盤を回転させる簡単な機構で作成でき、製造が容易になる。
この場合、酸化物超電導体を、回転盤の回転中心を中心とする円周上に所定間隔で配置した場合には、磁場領域を交互に物体に容易に作用させることができる。
また、この場合、酸化物超電導体を回転盤の回転中心を中心とする円周上に所定間隔で複数配置し、各酸化物超電導体の磁場強度及び磁場領域の範囲を等しく設定すれば、磁場強度及び磁場領域の範囲の等しい磁場領域を交互に物体に容易に作用させることができる。
更に、必要に応じ、一対の回転盤を同軸上で同回転するように物体を挟んで対峙させるとともに、各回転盤の酸化物超電導体同士を互いに所定角度関係で位相をずらせて配置し、かつ、各回転盤の酸化物超電導体同士の磁極を互いに逆向きにし、変動磁場の強度が連続して生じるようにした場合には、周期的に変動磁場の強度が変化する所謂交流磁場を容易に提供することができる。
更にまた、一対の回転盤を同軸上で同回転するように物体を挟んで対峙させるとともに、各回転盤の酸化物超電導体同士を互いに所定角度関係で位相をずらせて配置し、かつ、各回転盤の酸化物超電導体同士の磁極を互いに同じ向きにし、変動磁場の強度が連続して生じるようにした場合には、周期的に強度が変化する変動磁場を容易に付与することができる。
【００１８】
また、移動手段を、物体を回転させる回転テーブルと、回転テーブルを回転させる駆動部とを備えて構成した場合には、回転テーブルを回転させる簡単な機構で作成でき、製造が容易になる。
そして、本発明の変動磁場発生装置では、酸化物超電導体をその臨界温度以下に保持する温度保持手段を備えたので、逐一、酸化物超電導体をその臨界温度以下にする作業をしなくても良く、自動化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る変動磁場発生装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る変動磁場発生装置を示す側面断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る変動磁場発生装置の磁場変化を示すグラフ図である。
【図４】本発明の他の実施の形態に係る変動磁場発生装置を示す側面断面図である。
【図５】本発明の他の実施の形態に係る変動磁場発生装置の磁場変化を示すグラフ図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る変動磁場発生装置の回転盤の別の例を示す図である。
【図７】本発明の別の実施の形態に係る変動磁場発生装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
Ｍ  物体
Ｅ  磁場領域
Ｂ，Ｂａ，Ｂｂ  酸化物超電導体
１  移動手段
２  回転盤
３  回転軸
４  駆動部
５  軸受
６  非磁性体
７  回転盤本体
８  貫通孔
Ｒ  円周
１０  温度保持手段
１１  ケース
１２  冷却器
１３  冷却器
１４  供給通路
２０  回転テーブル
２１  回転軸
２２  駆動部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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