(57)【要約】      （修正有）【課題】バルク超伝導体装置を含む、高い比出力を必要とするパルス電力アプリケーションに利用することができる超伝導磁気エネルギー蓄積（SMES）システム及び方法を提供する。【解決手段】システム１００において、超伝導磁気エネルギー蓄積（SMES）システム１６０はバルク超伝導体装置１３０を含む。バルク超伝導体装置１３０は、チャンバ１３２と、チャンバ１３２内に配置されたバルク超伝導体１３６とを含む。バルク超伝導体装置１３０はまた、バルク超伝導体１３６に結合された加熱要素１３４を含む。【選択図】図１
2019012814.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバと、
前記チャンバ内に配置されたバルク超伝導体と、
前記バルク超伝導体に結合された加熱要素と
を含む、バルク超伝導体装置。
【請求項２】
前記加熱要素が前記チャンバ内に配置され、前記チャンバが極低温チャンバを含む、請求項1に記載のバルク超伝導体装置。
【請求項３】
前記チャンバ、前記バルク超伝導体、及び前記加熱要素が、超伝導磁気エネルギー蓄積（SMES）システムに含まれる、請求項1または2に記載のバルク超伝導体装置。
【請求項４】
前記チャンバ内に配置された導電性コイルをさらに含み、前記導電性コイルが、前記導電性コイルを通る電流に応答して磁場を生成するように構成されている、請求項1から3のいずれか一項に記載のバルク超伝導体装置。
【請求項５】
前記バルク超伝導体に結合された補強構造をさらに含む、請求項1から4のいずれか一項に記載のバルク超伝導体装置。
【請求項６】
前記チャンバ内に配置された第2のバルク超伝導体と、
前記第2のバルク超伝導体に結合された第2の加熱要素と
をさらに含む、請求項1から5のいずれか一項に記載のバルク超伝導体装置。
【請求項７】
前記加熱要素が前記バルク超伝導体の第1の側に近接し、前記バルク超伝導体の第2の側の近くに第2の加熱要素をさらに含み、前記第2の側が前記第1の側の反対側である、請求項1から6のいずれか一項に記載のバルク超伝導体装置。
【請求項８】
前記チャンバが窒素を含む、請求項1から7のいずれか一項に記載のバルク超伝導体装置。
【請求項９】
前記バルク超伝導体を伝導的に冷却するように構成された冷却要素をさらに含む、請求項1から8のいずれか一項に記載のバルク超伝導体装置。
【請求項１０】
前記チャンバ内に配置された第2のバルク超伝導体をさらに含む、請求項1から9のいずれか一項に記載のバルク超伝導体装置。
【請求項１１】
チャンバ内に配置されたバルク超伝導体によって磁気エネルギーを蓄積するステップと、
前記バルク超伝導体に近接した加熱要素からの熱を前記バルク超伝導体によって受け取るステップと、
前記熱の受け取りに応答して、前記バルク超伝導体によって、前記磁気エネルギーの少なくとも一部を放電してコイルに電流を誘導するステップと
を含む、バルク超伝導体装置を動作させる方法。
【請求項１２】
前記バルク超伝導体を特定の温度に冷却するステップをさらに含む、請求項11に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般にバルク超伝導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パルス電力アプリケーションに使用される特定のエネルギー蓄積装置では、コイルとして形成された超伝導配線を使用して、長期間にわたりエネルギーを蓄積し、蓄積したエネルギーを放電する。しかし、（超伝導配線から形成される）コイルは、（磁気コイルを含む機械的構造が大きいので）比出力が比較的低くなり、多くのパルス電力アプリケーションに適さないものとなる。パルス電力アプリケーションは、一般的に、短時間の高ピーク出力のような高い比出力（例えば、高い負荷能力）を必要とする。さらに、一部の実装形態では、コイルをシールドして、超伝導磁気コイルの高磁場が近くの機器と干渉するのを低減または排除する。他の実装形態では、コイルはトロイドとして巻かれる（そしてトロイドの内部で高磁場が維持される）。しかし、コイルをトロイドに巻くことにより、所定の質量のコイルが生成可能な磁気蓄積エネルギーの量が減少するので、同じ磁場強度を生成するにはより大きなコイル質量が必要となる。コイルをシールドするかコイルの質量を大きくすると、エネルギー蓄積装置の重量、サイズ、及びコストが増加する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
特定の実装形態では、バルク超伝導体装置は、チャンバと、チャンバ内に配置されたバルク超伝導体とを含む。バルク超伝導体装置はまた、バルク超伝導体に結合された加熱要素を含む。
【０００４】
別の特定の実装形態では、バルク超伝導体装置を動作させる方法は、チャンバ内に配置されたバルク超伝導体によって磁気エネルギーを蓄積するステップを含む。この方法はまた、バルク超伝導体に近接する加熱要素からの熱をバルク超伝導体によって受け取るステップを含む。この方法は、熱の受け取りに応答して、バルク超伝導体によって磁気エネルギーの少なくとも一部を放電して、コイルに電流を誘導するステップをさらに含む。
【０００５】
別の特定の実装形態では、バルク超伝導体システムは、第1のバルク超伝導体及び第2のバルク超伝導体を含む複数のバルク超伝導体を含む。バルク超伝導体システムはまた、複数のバルク超伝導体に電気的に結合された複数のスイッチ装置を含む。複数のスイッチ装置の第1の構成では、複数のバルク超伝導体が直列に結合される。複数のスイッチ装置の第2の構成では、複数のバルク超伝導体が並列に結合される。
【０００６】
本開示の他の実装形態、利点、及び形態は、以下の図面の簡単な説明、詳細な説明、及び特許請求の範囲のセクションを含む、出願全体を検討した後に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】バルク超伝導体を含むシステムの一例を示す図である。
【図２】図1のバルク超伝導体装置を含む別のシステムの一例を示す図である。
【図３】図1のバルク超伝導体装置の一例を示す図である。
【図４】図1のバルク超伝導体装置の別の例を示す図である。
【図５】図1のバルク超伝導体装置の別の例を示す図である。
【図６】図1のバルク超伝導体装置の別の例を示す図である。
【図７】図1のバルク超伝導体装置の別の例を示す図である。
【図８】図1のバルク超伝導体装置の別の例を示す図である。
【図９】図1のバルク超伝導体装置の別の例を示す図である。
【図１０】バルク超伝導体のアレイの第1の例を示す図である。
【図１１】バルク超伝導体のアレイの第2の例を示す図である。
【図１２】バルク超伝導体装置を含むシステムの一例を示す図である。
【図１３Ａ】図12のシステムの別の構成を示す図である。
【図１３Ｂ】図12のシステムの別の構成を示す図である。
【図１３Ｃ】図12のシステムの別の構成を示す図である。
【図１３Ｄ】図12のシステムの別の構成を示す図である。
【図１４】バルク超伝導体装置の動作方法の一例のフローチャートである。
【図１５】図1のバルク超伝導体装置を含む航空機のライフサイクルを説明するフローチャートである。
【図１６】バルク超伝導体装置を含む航空機の一例を示すブロック図である。
【図１７】本開示によるバルク超伝導体装置の動作を制御するように構成されたコンピューティング環境の特定の例のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本開示の特定の態様を、図面を参照して以下に説明する。説明において、共通の形態は共通の参照番号によって示される。本明細書で使用する様々な用語は、特定の実装形態のみを説明するために使用され、実装形態を限定することを意図するものではない。例えば、単数形「a」、「an」及び「the」は、文脈が明らかにそうでないと示さない限り、複数形も含むこととする。さらに、用語「含む（comprise）」、「含む（comprises）」及び「含む（comprising）」は、「含む（include）」、「含む（includes）」または「含む（including）」と交換可能に使用され得る。さらに、用語「ここで（wherein）」は、「ここで（where）」と交換可能に使用され得る。本明細書で使用する「例示的な」は、例、実装形態、及び／または態様を示すことができ、優先または好ましい実装形態を限定または示すものとして解釈されるべきではない。本明細書で使用する構造、構成要素、動作などの要素を修飾するために使用される順序の用語（例えば、「第1の」、「第2の」、「第3の」など）は、それ自体は要素の他の要素に対する優先度または順序を示さず、むしろ要素を同じ名前を有する別の要素と単に区別するものである（序数項を使用していない場合）。本明細書で使用する「セット」という用語は、特定の要素の1つ以上を指し、用語「複数の」は、特定の要素の複数（例えば、2つ以上）を指す。
【０００９】
本明細書で開示される実装形態は、バルク超伝導体装置（または複数のバルク超伝導体装置を含むエネルギー蓄積システム）に関する。バルク超伝導体装置は、（例えば、150Wh／kgを超えるような高い比エネルギー能力を有する）バルク超伝導体及びバルク超伝導体に結合された加熱要素を含む。本明細書で使用する「バルク超伝導体」は、大きな単結晶ブロック及び焼結構造を含む一般的な種類の材料（例えば、超伝導材料）を指す。バルクHTSはまた、内部で大電流密度の循環電流が損失なく流れることができる大きな単結晶超伝導体の形態をとり得る。例えば、バルクHTSは、永久磁石と同様の磁化を発達させることができるが、はるかに大きな磁場を有する。したがって、バルク超伝導体は、エネルギー蓄積システムにおける磁場捕捉構成要素として使用され得る。バルク超伝導体は、充電してエネルギーを蓄積するように構成される。バルク超伝導体は、加熱要素によって供給される熱に応答して、蓄積されたエネルギーを放電するようにさらに構成される。一部の実装形態では、蓄積されたエネルギーの放電により、バルク超伝導体の周囲に巻かれたコイル内に電流が誘導され、コイルは、電流に応答して10kW／kgを超えるような高い比出力を有する電圧パルスを出力する。
【００１０】
一部の実装形態では、1つ以上のバルク超伝導体装置は、パルス電力アプリケーション用の超伝導磁気エネルギー蓄積（SMES）システムに含まれる。例えば、パルス電力アプリケーションは、レーザの動作に対応できる。特定の実装形態では、パルス電力アプリケーション用のSMESシステムは、アレイに配置された複数のバルク超伝導体装置を含む。一部の実装形態では、アレイのバルク超伝導体装置は、結果として生じるSMESシステムの磁場が局所的に閉じ込められて、SMESシステムに近接する機器への干渉を引き起こさない（または、比較的低い干渉を引き起こす）ように配置できる（すなわち、SMESシステムにシールディングは必要ない）。
【００１１】
別の特定の実装形態では、アレイは、2つ以上のバルク超伝導体装置を異なる直列及び／または並列の組み合わせで選択的に構成するための複数のスイッチ装置を含み、それによりSMESシステムは、異なる電流及び異なる電圧で様々な波形を出力できる。さらに、アレイ及び複数のスイッチ装置を含むSMESシステムの場合、単一のバルク超伝導体装置の欠陥（例えば、単一のバルク超伝導体またはコイル内の欠陥）は、1つ以上のスイッチ装置を開けることによって分離できる。
【００１２】
特定の実装形態では、バルク超伝導体装置（または複数のバルク超伝導体装置を含むエネルギー蓄積システム）は、レーザのような負荷装置に結合される。バルク超伝導体装置（または複数の超伝導体装置を含むエネルギー蓄積システム）は、負荷装置にパルス電力を供給するように制御されるか他の方法で操作されてもよい。一部の実装形態では、バルク超伝導体装置（または複数のバルク超伝導体装置を含むエネルギー蓄積システム）は、航空機、宇宙船、船舶などのようなビークルに搭載される。
【００１３】
バルク超伝導体を含むバルク超伝導体装置は、高い比エネルギー（例えば、質量単位当たりのエネルギー）を有し、長期間にわたってエネルギー（例えば、磁気エネルギー）を蓄積できる。バルク超伝導体に蓄積され得るエネルギーは、（超伝導体材料から形成される）コイルを有する同様の小さな体積に蓄積され得るエネルギーより大きい。より大きな磁場を蓄積する能力があるので、1つ以上のバルク超伝導体を含むSMESシステムは、（超伝導体材料から形成される）コイルを利用してエネルギーを蓄積する従来のSMESシステムよりも高い比エネルギー（例えば、質量単位あたりのエネルギーなどの容量能力）及び高い比出力（例えば、負荷能力）を有する。明確にすると、従来のSMESシステムは、超伝導体材料で形成されたコイルにエネルギーを蓄積するが、本明細書に記載の装置及びシステムは、超伝導体材料の円筒状バルクのようなバルク超伝導体にエネルギーを蓄積する。したがって、1つ以上のバルク超伝導体を含む（本明細書に記載する）SMESシステムは、高い比出力を必要とするパルス電力アプリケーションに利用することができる。
【００１４】
図1を参照して、バルク超伝導体136を含むシステム100の例を示す。バルク超伝導体136は、超伝導磁気エネルギー蓄積（SMES）装置などのバルク超伝導体装置130に含まれる。一部の実装形態では、システム100（例えば、バルク超伝導体システム）は、ビークル（例えば、航空機、宇宙船など）に含まれる。
【００１５】
システム100は、コントローラー102、1つ以上のバルク超伝導体装置130、及び負荷装置150を含む。コントローラー102は、本明細書でさらに説明するように、1つ以上のバルク超伝導体装置130においてエネルギー（例えば、磁気エネルギー）の蓄積を開始するように構成される。コントローラー102は、本明細書でさらに説明するように、1つ以上のバルク超伝導体装置130に格納されたエネルギーの少なくとも一部の放電を開始するようにさらに構成される。
【００１６】
コントローラー102は、メモリ110、動作マネージャ120、熱コントローラー122、及び電力供給源124を含む。メモリ110は、タイミングパラメータ114を含む。タイミングパラメータ114は、1つ以上のバルク超伝導体装置130の充電及び放電に関する情報を含む。例えば、タイミングパラメータは、バルク超伝導体136が特定量のエネルギーを蓄積するまで充電するのにかかる時間を示す。
【００１７】
動作マネージャ120は、システム100の動作を制御するように構成される。例えば、動作マネージャ120は、熱コントローラー122、電力供給源124、1つ以上のバルク超伝導体装置130、負荷装置150、またはそれらの組み合わせを制御する（例えば、その動作を開始する）ように構成される。熱コントローラー122は、動作マネージャ120の出力に応答して、1つ以上のバルク超伝導体装置130に熱制御信号140を供給するように構成される。熱制御信号140は、加熱要素134（例えば、抵抗性加熱要素）を付勢する電力信号を含む。電力供給源124は、動作マネージャ120の出力に応答して、1つ以上のバルク超伝導体装置130に電力制御信号142を供給するように構成される。特定の実装形態では、電力制御信号142は、低電圧パルス（例えば、1〜5ボルト信号）である。熱制御信号140及び電力制御信号142は、単一の信号（例えば、単一の配線）として示されているが、他の実装形態では、熱制御信号140は、第1のセットの配線（例えば、第1の対の配線）を介して供給され、電力制御信号142は、第2のセットの配線（例えば、第2の対の配線）を介して供給される。
【００１８】
1つ以上のバルク超伝導体装置130の各々は、チャンバ132、加熱要素134（例えば、加熱要素）、及びバルク超伝導体136を含む。1つ以上のバルク超伝導体装置130は、単一のバルク超伝導体136を有するものとして説明されているが、他の実装形態では、1つ以上のバルク超伝導体装置130の各々は、複数のバルク超伝導体136を含むことができる。
【００１９】
チャンバ132（例えば、極低温チャンバ）は、加熱要素134及びバルク超伝導体136が配置される三次元空間のような領域を画定する。チャンバ132は、加熱要素134及びバルク超伝導体136を収容する。バルク超伝導体装置130が複数のバルク超伝導体136を含む実装形態では、複数のバルク超伝導体136は、チャンバ132（例えば、チャンバ132によって画定される領域）内に配置される。チャンバ132は、窒素などの液体（例えば、極低温液体）を含むことができる。さらに、または代替的に、図3を参照してさらに説明するように、チャンバ132は、冷却要素を含むか、または冷却要素に結合されてもよい。冷却要素は、バルク超伝導体136を伝導的に冷却するように構成される。
【００２０】
バルク超伝導体136は、本明細書でさらに説明するように、電力制御信号142に応答してエネルギーを蓄積するように構成される。例えば、バルク超伝導体136は、（コイルを使用する）パルス充電または（フラックスコンセントレータを使用する）フラックス充電によって充電することができる。例示すると、パルス充電を使用してバルク超伝導体136を充電する際、（図示しないコイルを含む）バルク超伝導体装置130は電力制御信号142を受け取る。電力制御信号142に応答して、コイルは磁場を生成し、磁場がバルク超伝導体136に印加されて、バルク超伝導体136を充電する。充電されると、バルク超伝導体136は、15テスラより大きい捕捉磁束を有することができる。
【００２１】
加熱要素134は、バルク超伝導体136に結合される。加熱要素134は、熱制御信号140を受け取り、バルク超伝導体136に熱を供給するように構成される。例えば、加熱要素134（例えば、抵抗性加熱要素）は、熱制御信号140に応答して熱を生成するように構成され、生成された熱は、加熱要素134からバルク超伝導体136に（例えば、伝導によって）伝達される。グラフ186〜グラフ198を参照して本明細書でさらに説明されるように、バルク超伝導体136に供給される熱に応答して、バルク超伝導体136に蓄積されたエネルギーの放電が起きる。エネルギーの放電は、1つ以上のバルク超伝導体装置130から負荷装置150に供給される出力信号144に関連する。例示すると、一部の実装形態では、バルク超伝導体装置130は、負荷に結合され、かつ出力信号144を提供するように構成された出力コイル（図示せず）を含む。バルク超伝導体136に蓄積されたエネルギーの放電により、出力信号144に対応するコイルに電流が誘導される。
【００２２】
バルク超伝導体136の磁化、充電及び放電については、半径Rの円筒形バルク超伝導体（例えば、バルク超伝導体136）の理想的な磁化に基づくグラフ186〜グラフ198を参照して説明する。広く承認されている超伝導体の磁化の理論は、ビーン臨界状態モデル（本明細書では「ビーンモデル」と称する）である。ビーンモデルでは、充電中、超伝導体は磁束勾配を形成する。勾配は、温度に依存する臨界電流値によって決定される。勾配がこの臨界電流値を超えると、磁束密度の低い領域に磁束が流れる。この理論の高度な処理は、臨界電流が磁場に依存することを考慮に入れているが、これは通常、温度依存性と比較すると副次的な効果にすぎない。
【００２３】
バルク超伝導体136の磁化を、第1のグラフ186及び第2のグラフ188を参照して説明する。第1のグラフ186は、半径Rの円筒形バルク超伝導体の理想的な磁化を示す。第1のグラフ186において、曲線は、円筒の軸方向の任意の点における電流密度j及び磁場Bを表す。第1のグラフ186において、電流密度は半径の関数として示されている。第1のグラフ186に示すように、バルク超伝導体の電流密度は臨界電流密度Jcである。第2のグラフ188は、第1のグラフ186に関して描かれた電流分布の結果としての磁場Bを示す。第2のグラフ188では、磁場は中心にピークを有し、半径と共に直線的に下降し、バルクの半径Rにおいてゼロである。第2のグラフ188によって示される線の勾配は、臨界電流密度Jcに直接関連する。したがって、より高い臨界電流密度Jcは、より高い磁化、すなわちより高い磁場Bをもたらすことができる。
【００２４】
バルク超伝導体136の充電を、第3のグラフ190、第4のグラフ192、第5のグラフ194、及び第6のグラフ196を参照して説明する。磁化されていないバルク超伝導体が冷たい（例えば、その臨界温度より低くその動作温度である）状況では、パルス充電を使用してバルク超伝導体を充電（例えば、磁化）することができる。外部印加磁場に対する超伝導体の理想化された挙動を、グラフ190〜グラフ196に関して示す。第3のグラフ190はバルク超伝導体の外半径に印加される磁場Baを表し、第3のグラフ190中の実線はバルク超伝導体内の磁化を表す。印加磁場Baが除去されると、磁場は破線で示すものとなり、バルク超伝導体の磁化及び電流分布は、第1のグラフ186及び第2のグラフ188に対応する。第1のグラフ186及び第2のグラフ188のバルク超伝導体の磁化及び電流分布を達成するため、印加磁場Baは、印加磁場Baが除去される際に第2のバルク超伝導体において生じる磁場値の2倍である。
【００２５】
印加磁場Baが、第1のグラフ186及び第2のグラフ188のバルク超伝導体の磁化及び電流分布を達成するための値よりも小さい場合、磁化は、グラフ186〜グラフ188に示される磁化よりも小さい。例えば、第4のグラフ192に示すように、印加磁場Baが最大可能磁化の1倍（例えば、1倍）である場合、第5のグラフ194の実線で示す磁化は、印加磁場Baが除去されるときのようになる。最大捕捉磁場は印加磁場Baの半分であり、捕捉磁場は円筒の中心ではなく、バルク超伝導体の円筒の半径半分上にある。超伝導体内の電流分布を、第6のグラフ196に示す。
【００２６】
理想的な場合によるバルク超伝導体の充電についての上記の説明では、印加磁場Baが任意にゆっくりと変化し、温度が一定のままであると仮定されている。しかし、大部分のアプリケーション（例えば、非理想的なアプリケーション）では、磁束がバルク超伝導体へ移動するにつれて温度が変化するので、バルク超伝導体の充電はより複雑であることが理解される。さらに、パルス充電を使用してバルク超伝導体を充電する場合、パルス充電の時間長さは有限であることに留意されたい。
【００２７】
バルク超伝導体136の放電を、第7のグラフ198を参照して説明する。放電に関して、バルク超伝導体は、グラフ186〜グラフ188を参照して説明したような磁化を有すると仮定される。バルク超伝導体の中心において半径R−pのパッチに熱量が加えられると、パッチ内で上昇した温度は、パッチ内の臨界電流をJc’に減少させ、第7のグラフ198に示すように、磁場勾配の最大勾配が減少する。半径に対する磁束の勾配がパッチ内の臨界値よりも大きいため、過剰な磁束の一部はより大きな半径に移動する。磁束の移動には2つの効果がある。効果の1つは、磁束の移動によって、磁束が移動する箇所のバルク超伝導体が加熱されることである。別の効果は、磁束の移動によって、磁束が移動する箇所の磁場勾配を増加させることである。この磁束はすでに最大勾配であったため、また、温度上昇により最大勾配の値が減少したため、この新しい領域における磁束は不安定になり、新しい領域の磁束はより大きな半径に移動する。プロセス全体がバルク超伝導体の外半径まで重なっていき、そこで磁束の一部が放電される。
【００２８】
動作中、コントローラー102は、1つ以上のバルク超伝導体装置130の充電を開始する。例えば、コントローラー102は、電力制御信号142を1つ以上のバルク超伝導体装置130に供給して、バルク超伝導体136のような1つ以上のバルク超伝導体をパルス充電または磁束充電する。例示すると、タイミングパラメータ114に基づいて、コントローラー102は、電力制御信号142を1つ以上のバルク超伝導体装置130に（毎回特定の期間）何度か供給して、バルク超伝導体136が特定量のエネルギーを蓄積するまで充電する。特定の例では、電力制御信号142は、1つ以上のバルク超伝導体装置130の各々に供給される。例示すると、電力制御信号142は、バルク超伝導体136の充電コイルに供給される電圧（例えば、3ボルト）に対応することができる。
【００２９】
1つ以上のバルク超伝導体装置130の充電後、コントローラー102は、1つ以上のバルク超伝導体装置130の少なくとも1つの放電を開始する。例えば、コントローラー102は、タイミングパラメータ114に基づいて、または（コントローラー102で受け取った）負荷装置150の動作を要求する入力信号に基づいて、放電を開始することができる。放電を開始するために、コントローラー102は、熱制御信号140を加熱要素134のような加熱要素に供給する。加熱要素134は熱を供給し、熱によりバルク超伝導体136の温度が上昇し、かつバルク超伝導体136に蓄積されたエネルギーの急速な放電が開始される。例えば、加熱要素134によって生成された熱は、（例えば、伝導によって）バルク超伝導体136に伝達され、バルク超伝導体136の温度を上昇させる。エネルギーの放電により、バルク超伝導体136に巻かれたコイル内に電圧（例えば、パルス）が生成される。例えば、エネルギーの放電により、電圧に対応するコイルに電流が誘導される。電圧（例えば、パルス）は、レーザのような負荷装置150への出力信号として供給される。1つ以上のバルク超伝導体装置130の出力信号は、負荷装置150への入力として受け取られる。
【００３０】
本明細書で説明するように、電力制御信号142は、熱制御信号140が加熱要素134に供給される前に、1つ以上のバルク超伝導体装置130に供給される。他の実装形態では、熱制御信号140は加熱要素134に供給され、電力制御信号142は1つ以上のバルク超伝導体装置130に供給される。例えば、第1の電圧値を有する熱制御信号140は、1つ以上のバルク超伝導体装置130の充電中に（例えば、電力制御信号142が1つ以上のバルク超伝導体装置130に供給される間に）加熱要素134に供給される。第2の電圧値を有する熱制御信号140は、1つ以上のバルク超伝導体装置130の放電中に（例えば、電力制御信号142が1つ以上のバルク超伝導体装置130に供給されない間に）加熱要素134に供給される。
【００３１】
特定の実装形態では、SMESシステム160は、コントローラー102及び1つ以上のバルク超伝導体装置130を含む。1つ以上のバルク超伝導体装置130の温度が放電を避けるために（例えば、十分に低い温度で）維持される場合、1つ以上のバルク超伝導体装置130は、長期間（例えば、10年以上など数年）にわたってエネルギーを蓄積するように構成される。より大きな磁場を蓄積することができるので、バルク超伝導体136は、従来のSMESシステム160よりも高い（例えば、150Wh／kgより大きい）比エネルギー及び高い（例えば、10kW／kgより大きい）比出力を有する。したがって、1つ以上のバルク超伝導体136を含むSMESシステム160は、高い比出力を必要とするパルス電力アプリケーションに利用することができる。
【００３２】
さらに、複数のバルク超伝導体装置を含むSMESシステム160において、複数のバルク超伝導体装置は、図10及び図11を参照して説明したように、アレイに配置することができる。特定の実装形態では、アレイ（例えば、アレイのバルク超伝導体装置）は、図13A〜図13Dを参照して説明したように、異なる直列及び／または並列の組み合わせで構成可能であり、それによって個々のバルク超伝導体からのエネルギーの放電が時間順に実行されて、異なる電流及び電圧の様々な波形を生成する。例えば、図13A〜図13Dを参照してさらに説明するように、バルク超伝導体装置のアレイは複数のスイッチ装置を含む。複数のスイッチ装置は、特定のバルク超伝導体装置を分離し、2つ以上のバルク超伝導体装置の第1のセットを並列に構成、2つ以上のバルク超伝導体装置の第2のセットを直列に構成、またはそれらの組み合わせで構成するように構成可能である。
【００３３】
さらに、複数のバルク超伝導体装置のアレイを含むSMESシステム160の場合、単一のバルク超伝導体装置の欠陥（例えば、バルク超伝導体またはコイル内の欠陥）は、図13〜図13Dを参照して説明するように分離でき、総エネルギー蓄積容量に及ぼす影響は小さい。バルク超伝導体装置130のテスト及びバルク超伝導体装置130における欠陥の識別は、図2を参照して本明細書でさらに説明する。
【００３４】
本明細書で説明するように、システム100はバルク超伝導体136を有するバルク超伝導体装置130を含む。バルク超伝導体136は、エネルギーを蓄積し、かつ加熱要素によって供給される熱に応答して、蓄積されたエネルギーを放電するように構成される。蓄積されたエネルギーの放電により、パルス電力アプリケーションで使用するためのパルス（例えば、コイル内の電圧）が生成される。バルク超伝導体136を含むSMESシステム160は、パルス電力アプリケーションでの使用に適した高い比出力エネルギー（例えば、150Wh／kgより大きい）供給源を供給する。
【００３５】
図2を参照して、バルク超伝導体装置130を含むシステム200の例を示す。システム200は、コントローラー102、1つ以上のバルク超伝導体装置130、負荷装置150、及びスイッチ装置228（例えば、テストスイッチ装置）を含む。
【００３６】
コントローラー102は、メモリ110、動作マネージャ120、熱コントローラー122、電力供給源124、及びテストロジック226を含む。メモリ110は、1つ以上の構成212、タイミングパラメータ114、及びテストパラメータ216を含む。1つ以上の構成212は、1つ以上のバルク超伝導体装置130に関連する異なるスイッチ構成に対応する。例えば、図12及び図13A〜図13Dを参照してさらに説明するように、バルク超伝導体装置のアレイは複数のスイッチ装置1352〜1364を含む。複数のスイッチ装置1352〜1364は、1つ以上の構成212によって、特定のバルク超伝導体装置を分離、2つ以上のバルク超伝導体装置の第1のセットを並列に構成、2つ以上のバルク超伝導体装置の第2のセットを直列に構成、またはそれらの組み合わせで構成するように構成することができる。
【００３７】
テストパラメータ216は、テスト入力値、テスト出力値、1つ以上のバルク超伝導体装置130の許容動作値または範囲、またはそれらの組み合わせに関する情報を含む。
【００３８】
動作マネージャ120は、熱コントローラー122、電力供給源124、テストロジック226、スイッチ装置228、1つ以上のバルク超伝導体装置130、負荷装置150、またはそれらの組み合わせを制御する（例えば、その動作を開始する）ように構成される。テストロジック226は、本明細書でさらに説明するように、1つ以上のバルク超伝導体装置130の動作を監視するように構成される。スイッチ装置228は、テストロジック226を1つ以上のバルク超伝導体装置130に選択的に結合するように構成される。例示すると、スイッチ装置228は、テストロジック226を選択的に結合して電力制御信号142及び出力信号144を受け取るように構成される。
【００３９】
動作中、コントローラー102は、1つ以上のバルク超伝導体装置130の充電を構成する。例えば、1つ以上のバルク超伝導体装置130は、図13Dに示すように直列に、図13Aに示すように並列に、またはそれらの組み合わせで構成することができる。1つ以上のバルク超伝導体装置130の構成後、コントローラー102は、図1のシステム100を参照して上述したように、1つ以上のバルク超伝導体装置130の充電を開始する。
【００４０】
1つ以上のバルク超伝導体装置130の充電後、コントローラー102は、1つ以上のバルク超伝導体装置130の放電を構成する。例えば、1つ以上のバルク超伝導体装置130は、直列に、並列に、またはそれらの組み合わせで構成することができる。1つ以上のバルク超伝導体装置130の放電の構成後、コントローラー102は、図1のシステム100を参照して上述したように、1つ以上のバルク超伝導体装置130の少なくとも1つの放電を開始する。
【００４１】
一部の実装形態では、コントローラー102は、1つ以上のバルク超伝導体装置130をテストするように構成される。例えば、コントローラー102は制御信号を送信するように構成され、それにより1つ以上のスイッチ装置は1つ以上のバルク超伝導体装置をテストするように構成される。例示すると、制御信号に応答して、スイッチ装置228は、テストロジック226を1つ以上のバルク超伝導体装置130の少なくとも1つに結合するように動作する。テスト動作中、コントローラー102は、図1のシステム100を参照して上述したように、少なくともバルク超伝導体装置のバルク超伝導体136におけるエネルギーの蓄積を開始する。バルク超伝導体136におけるエネルギーの蓄積後、コントローラー102は、バルク超伝導体136に蓄積されたエネルギーの放電を開始する。テストロジック226は、エネルギーの放電に応答するパルスを受け取る。テストロジック226は、パルスの特性（例えば、入力電圧値、出力電圧値、入力電流値、出力電流値、出力パルス期間など）をテストパラメータ216と比較して、（バルク超伝導体136を含む）特定のバルク超伝導体装置が適切に動作している（例えば、適切に充電及び放電している）かどうかを判断する。特定のバルク超伝導体装置に欠陥があると判定された場合、コントローラー102は、図13A〜図13Dを参照して説明するように、制御信号を1つ以上のスイッチ装置に送り、特定の超伝導体装置を分離する。
【００４２】
図3〜図9を参照して、バルク超伝導体装置130の例を示す。図3〜図9において、例は（バルク超伝導体装置130の）断面図を含み、（バルク超伝導体136のような）エネルギー蓄積構成要素の基本的な形状を示す。図3〜図9を参照すると、バルク超伝導体136は、円筒形状を有する。バルク超伝導体136は、円筒形状を有するものとして説明されているが、バルク超伝導体136は、立方体形状のような別の形状を有してもよい。
【００４３】
図3〜図9の例はそれぞれ別々の例として説明されているが、これは説明のためのものであり、一例の態様を異なる例の別の態様と組み合わせることができることに留意されたい。さらに、図3〜図9の各例は、バルク超伝導体装置130を単一のバルク超伝導体（例えば、バルク超伝導体136）を含むものとして説明しているが、これは説明のためのものであり、バルク超伝導体装置130は複数のバルク超伝導体を含むことができることに留意されたい。したがって、図3〜図9の例のいずれも限定的とみなされるべきではない。
【００４４】
図3を参照してバルク超伝導体装置130の例を示し、符号300で示す。バルク超伝導体装置130の例300は、チャンバ132（例えば、極低温チャンバ）、加熱要素134、及びバルク超伝導体136を含む。バルク超伝導体136は、中心線315に関連する円筒形状を有する。
【００４５】
加熱要素134及びバルク超伝導体136は、チャンバ132内に配置される。加熱要素134は、バルク超伝導体136の第1の面388に近接している。例えば、加熱要素134はバルク超伝導体136に結合される。一部の実装形態では、加熱要素134は、バルク超伝導体136と直接物理的に接触している。他の実装形態では、加熱要素134は、熱界面（例えば、熱伝導材料）を介してバルク超伝導体136に結合される。加熱要素134（例えば、抵抗性加熱要素）は、チャンバ132の壁を貫通（例えば、通過）する複数の電気導線、例えば電気導線352、354を含む。導線352、354は、図1の熱制御信号140を受け取るように構成される。例えば、導線352、354は、熱コントローラー122に結合されるように構成され、加熱要素134は、導線352、354に供給される熱制御信号140の電圧に応答して付勢される（及び熱を生成する）ように構成される。
【００４６】
バルク超伝導体136は、代表的な支持構造360のような1つ以上の支持構造によってチャンバ132に結合される（例えば、機械的に接続される）。支持構造360は、バルク超伝導体装置130における個々のバルク超伝導体136の局所的な機械的構造支持を提供する。支持構造360は、バルク超伝導体136に直接結合されてもよく、または1つ以上の介在構造を介してバルク超伝導体136に結合されてもよい。
【００４７】
バルク超伝導体装置130は、補強構造320を含む。一部の実装形態では、補強構造320は、バルク超伝導体136の外半径面上のバルク超伝導体136の周囲に焼き嵌めされている。他の実装形態では、補強構造320は、補強構造320を焼き嵌めする以外の方法で、バルク超伝導体136の周囲に貼り付けられるか、または別の方法で固定される。補強構造320は、1つ以上のステンレススチールバンド、1つ以上の他のバンド、またはそれらの組み合わせを含むことができる。
【００４８】
コイル340（例えば、導電性コイル）は、バルク超伝導体136（及び補強構造320）を取り囲んでいる。コイル340は、チャンバ132の壁を貫通（例えば、通過）する複数の導線、例えば電気導線342、344を含む（例えば、結合される）。導線342、344は、図1の電力制御信号142を受け取るように構成される。例えば、導線342、344は、電力供給源124に結合されるように構成される。さらに、または代替的に、導線342、344は負荷装置150に結合され、図1の出力信号144を供給するように構成される。例えば、図12を参照してさらに説明するように、導線342、344は、導線342、344を（電力制御信号142を受け取るために）コントローラー102に、あるいは（出力信号144を供給するために）負荷装置150に選択的に結合するように構成されたスイッチ装置1210に結合されてもよい。
【００４９】
コイル340は、チャンバ132内に配置され、コイル340を通る電流に応答して、バルク超伝導体136を充電する磁場を生成するように構成される。コイル340は、（中心線315に対応して）バルク超伝導体136と同じ軸方向箇所に描かれているが、他の実装形態では、コイル340は、その代わりにバルク超伝導体136に対して軸方向にずれてもよいが、バルク超伝導体136と同心のままである。
【００５０】
チャンバ132は、液体380（例えば、液体寒剤）及び固体370を含む。固体370は、固体窒素のブロックを含むことができる。バルク超伝導体装置130の別の実装形態では、固体370は省略されている。液体380は、液体窒素、液体ネオン、またはその両方などの1つ以上の物質を含むことができる。液体が複数の物質（例えば、液体窒素及び液体ネオン）を含む実装形態では、液体380は、「混合物」と呼ぶことができる。窒素とネオンとの混合物を含む特定の実装形態では、混合物は、窒素の沸点（すなわち、77ケルビンK）とネオンの沸点（すなわち、28K）との間に、混合物の組成に応じて沸点を有する。チャンバ132はまた、液体380の蒸発成分を含む気体空間382を含む。液体380及び蒸発成分は、界面384（例えば、液体380の面）で相互作用する。液体380、固体370、またはその両方は、チャンバ132内のバルク超伝導体136を冷却するように構成される。
【００５１】
バルク超伝導体装置130は、クライオクーラーのような冷却要素390を含む。冷却要素390は、バルク超伝導体136、固体370、液体380、またはそれらの組み合わせを伝導的に冷却するように構成される。冷却要素390は、コントローラー102に結合されるように構成された導線（図示せず）を含む。冷却要素390は、チャンバ132の外部にあると説明されているが、他の実装形態では、冷却要素390は、チャンバ132内に配置される。冷却要素390がチャンバ132内に配置される特定の実装形態では、冷却要素390の導線はチャンバ132の壁を貫通（例えば、通過）し、冷却要素390のコールドヘッドは、直接的にまたは熱伝導性材料を介して伝導冷却を提供する。
【００５２】
コントローラー102がバルク超伝導体136、液体380、固体370、またはそれらの組み合わせの温度を調整できるように、バルク超伝導体装置130は、温度センサ（図示せず）を含むことができる。例えば、特定の実装形態では、チャンバ132は、温度データをコントローラー102に提供するように構成された温度センサを含む。温度センサは、バルク超伝導体136、補強構造320、液体380、固体370またはそれらの組み合わせに結合（例えば、接触）されていてもよい。
【００５３】
バルク超伝導体136によって捕捉され得る磁場の強さは、バルク超伝導体136の臨界電流に関連していてもよい。バルク超伝導体136の臨界電流は、バルク超伝導体136の温度が低下するにつれて増加する。したがって、バルク超伝導体136は、液体380または固体370の凝固点未満の温度で動作させることができる。例示すると、バルク超伝導体136は、例示的で非限定的な例として、窒素の凝固点未満の温度で動作させてもよい。
【００５４】
図4を参照してバルク超伝導体装置130の別の例を示し、符号400で示す。バルク超伝導体装置130の例400は、追加の支持構造462及び第2の加熱要素490を含む。追加の支持構造462は、バルク超伝導体136に直接結合されてもよく、または1つ以上の介在構造を介してバルク超伝導体136に結合されてもよい。
【００５５】
第2の加熱要素490は、チャンバ132内に配置され、バルク超伝導体136の第2の面496に近接している。バルク超伝導体136の第2の面496（例えば、第2の面）は、バルク超伝導体136の第1の面388（例えば、第1の面）の反対側である。一部の実装形態では、第2の加熱要素490は、バルク超伝導体136と直接物理的に接触している。第2の加熱要素490は、チャンバ132の壁を貫通（例えば、通過）する複数の電気導線、例えば電気導線492、494を含む。導線492、494は、図1の熱制御信号140を受け取るように構成される。例えば、導線492、494は、熱コントローラー122に結合されるように構成される。
【００５６】
図3の例300と比較して、バルク超伝導体装置130の例400は、固体370及び冷却要素390を含まない。例400の別の実装形態では、バルク超伝導体装置130は、固体370、冷却要素390、またはその両方を含む。
【００５７】
図5を参照してバルク超伝導体装置130の別の例を示し、符号500で示す。例500では、加熱要素134は、バルク超伝導体136の空隙部576内に配置される。一部の実装形態では、空隙部576は、中心線315に沿ってバルク超伝導体136の一部を通って延伸する。さらに、または代替的に、空隙部576は、第1の面388から第2の面496まで延伸してもよい。図3の例300と比較して、例500では、熱及び磁束の流れは、バルク超伝導体136に沿って軸方向により均一に分散している。
【００５８】
図6を参照してバルク超伝導体装置130の別の例を示し、符号600で示す。例600は、バルク超伝導体136内に配置された加熱要素134、490を示す。第1の実装形態では、加熱要素134、490は、バルク超伝導体136の同じ空隙部（例えば、空隙部576）内に配置される。第2の実装形態では、加熱要素134、490は別個の空隙部に配置され、それにより加熱要素134はバルク超伝導体136の第1の空隙部内に配置され、加熱要素490はバルク超伝導体136の第2の空隙部内に配置される。加熱要素134、490の両方がバルク超伝導体136の空隙部内に配置されていると説明されているが、他の実装形態では、加熱要素134、490のうちの一方はバルク超伝導体136内に配置され、加熱要素134、490のうちの他方は、第1の面388または第2の面496に結合（例えば、その上に配置）される。
【００５９】
図3の例300と比較して、バルク超伝導体装置130の例600は、固体370及び冷却要素390を含まない。例600の別の実装形態では、バルク超伝導体装置130は、固体370、冷却要素390、またはその両方を含む。
【００６０】
図7を参照してバルク超伝導体装置130の別の例を示し、符号700で示す。例700では、バルク超伝導体装置130は、第1のコイル740（例えば、入力コイル）及び第2のコイル770（例えば、出力コイル）を含む。コイル740、770の各々は、バルク超伝導体136（及び補強構造320）を取り囲んでいる。第1のコイル740及び第2のコイル770は、同じ数の巻数を有してもよいし、異なる数の巻数を有してもよい。コイル740、770の各々は、（中心線315に対応して）バルク超伝導体136と同じ軸方向箇所に描かれているが、他の実装形態では、コイル740、770の一方または両方は、バルク超伝導体136に対して軸方向にずれてもよいが、バルク超伝導体136と同心のままである。
【００６１】
第1のコイル740は、チャンバ132の壁を貫通（例えば、通過）する複数の導線、例えば電気導線742、744を含む（例えば、結合される）。導線742、744は、図1の電力制御信号142を受け取るように構成される。例えば、導線742、744は、電力供給源124に結合されるように構成される。
【００６２】
第2のコイル770は、チャンバ132の壁を貫通する（例えば、通過する）複数の導線、例えば電気導線772、774を含む（例えば、結合される）。導線772、774は、図1の出力信号144を供給するように構成される。例えば、導線772、774は、負荷装置150に結合されるように構成される。バルク超伝導体136の充電用及びバルク超伝導体136の放電用に別々のコイルを有することにより、バルク超伝導体装置130の例700は、負荷装置150などの負荷装置用にカスタマイズされた出力電圧を供給するように設計することができる。したがって、バルク超伝導体装置130は、変圧器を間に配置することなく負荷装置150に結合され得る。
【００６３】
図8を参照してバルク超伝導体装置130の別の例を示し、符号800で示す。例800では、コイル340は、第1の導線342、第2の導線344、及び第3の導線846などの複数の導線を含む（例えば、結合される）。導線342、344、846は、チャンバ132の壁を貫通する（例えば、通過する）。導線342、344、846は、図1の電力制御信号142を受け取るように構成される。例えば、導線342、344、846は、電力供給源124に結合されるように構成される。さらに、または代替的に、導線342、344、846は負荷装置150に結合され、図1の出力信号144を供給するように構成される。
【００６４】
特定の実装形態では、導線342、344は電力制御信号142を受け取るように構成され、導線846、344は出力信号144を供給するように構成される。別の特定の実装形態では、導線846、344は電力制御信号142を受け取るように構成され、導線342、344は出力信号144を供給するように構成される。コイル340の1つ以上のタップを有することにより、バルク超伝導体装置130の例800は、負荷装置150などの負荷装置用にカスタマイズされた出力電圧を供給するように設計することができる。したがって、バルク超伝導体装置130は、変圧器を間に配置することなく負荷装置150に結合され得る。
【００６５】
図9を参照してバルク超伝導体装置130の別の例を示し、符号900で示す。例900では、加熱要素134は、バルク超伝導体136の空隙部（例えば、空隙部576）の内部及び外部に配置される。例示すると、加熱要素134の第1の部分994は空隙部内に配置され、第2の部分996は空隙部の外部に配置される。特定の実装形態では、加熱要素134の第2の部分996は、バルク超伝導体136の第1の面388と接触している。
【００６６】
加熱要素134は2つの部分を有するものとして説明されているが、別の実装形態では、加熱要素134は3つ以上の部分を含む。例えば、加熱要素134は、面998から突出する第3の部分を含むことができる。第3の部分は、バルク超伝導体136に対して積層構成になっている第2のバルク超伝導体の空隙部に延伸することができる。図11を参照して、2つのバルク超伝導体の積層構成について説明する。さらに、2つのバルク超伝導体の積層構成を含む特定の実装形態において、面998は、第2のバルク超伝導体の面に結合（接触）される。
【００６７】
図10及び図11を参照して、バルク超伝導体アレイの例示的な構成を示す。例えば、図10はアレイのトロイダル構成を示し、図11はアレイの直線構成を示す。説明を容易にするために、加熱要素、1つ以上のチャンバなどの追加の構成要素は省略されている。図10及び図11を参照して説明したアレイの配置により、個々のバルク超伝導体136の磁化方向を、アレイの合力がゼロになるように向けることが可能になる。したがって、バルク超伝導体（またはアレイを含むSMESシステム）を含むアレイの結果として得られる磁場を局所的に閉じ込めることができ、図1のSMESシステム160のようなSMESシステムに近接する環境（または機器）に干渉しない。それゆえ、バルク超伝導体のアレイ（またはアレイを含むSMESシステム）は、シールディング構造なしで構成することができる。
【００６８】
図10を参照して、アレイ1000におけるバルク超伝導体の第1の例示的な配置を示す。アレイ1000は、複数のバルク超伝導体1002を含む。バルク超伝導体1002のうちの少なくとも1つは、図1のバルク超伝導体136を含むかまたは対応することができる。
【００６９】
アレイ1000はトロイダル構成を有し、ここではアレイ1000の配置（例えば、幾何学形状）は、各々が複数のバルク超伝導体1002を含む上層1004及び下層1006を含む。アレイ1000は2つの層を有するものとして説明されているが、他の実装形態では、アレイ1000は単一の層または3つ以上の層を含むことができる。上層1004及び下層1006の各々は、内輪及び外輪を含む。例えば、上層1004は、内輪1010及び外輪1012を含む。アレイ1000は、層ごとに2つの輪を有するものとして説明されているが、他の実装形態では、アレイ1000は、層ごとに単一の輪または層ごとに3つ以上の輪を含むことができる。
【００７０】
アレイ1000のバルク超伝導体は、輪の周りで同じ方位方向に磁化される。アレイ1000のバルク超伝導体を同じ方向に磁化することによって、バルク超伝導体に蓄積されたエネルギー（例えば、磁気エネルギー）からの外部磁場は、バルク超伝導体がすべて同じ方位方向に磁化されない同様のアレイと比較して、低減される。アレイ1000の個々のバルク超伝導体1002の各々は、それ自体のチャンバ（例えば、チャンバ132）内に配置されてもよい。あるいは、1つ以上のバルク超伝導体は、共通のチャンバ（例えば、共通の極低温チャンバ）内に配置されてもよい。特定の実装形態では、アレイ1000のバルク超伝導体のすべてが同じチャンバ内に含まれる。別の実装形態では、上層1004（例えば、第1の層）のバルク超伝導体は第1のチャンバ（例えば、第1の極低温チャンバ）に含まれ、下層1006（例えば、第2の層）のバルク超伝導体は第2のチャンバ（例えば、第2の極低温チャンバ）に含まれる。別の実装形態では、内輪1010のバルク超伝導体は第1のチャンバに含まれ、外輪1012のバルク超伝導体は第2のチャンバに含まれる。
【００７１】
図11を参照して、アレイ1100におけるバルク超伝導体の第2の例示的な配置を示す。アレイ1100は、第1のバルク超伝導体1102及び第2のバルク超伝導体1104などの代表的なバルク超伝導体を含む。バルク超伝導体1102、1104は、図1のバルク超伝導体136を含むかまたは対応することができる。
【００７２】
アレイ1100は線形構成を有し、ここではアレイ1100の配置（例えば、幾何学的配置）は、上層1110及び下層1112など複数の層を含む。アレイ1100は2つの層を有するものとして説明されているが、他の実装形態では、アレイ1100は単一の層または3つ以上の層を含むことができる。各層は、（x軸線に関して）複数の行及び（y軸線に関して）複数の行を含む。アレイ1100の各層は、複数の行（例えば、2つの行）及び複数の列（例えば、2つの列）を有するものとして説明されているが、他の実装形態では、アレイ1100の各層は単一の行または3つ以上の行を含むことができる。さらに、または代替的に、アレイ1100の各層は、単一の列または3つ以上の列を含むことができる。
【００７３】
一部の実装形態では、アレイ1100のバルク超伝導体は、同じ方向に磁化される。他の実装形態では、バルク超伝導体の対は、反対の磁化を有する。例示すると、第1のバルク超伝導体1102及び第2のバルク超伝導体1104は、積層構成を有する一対のバルク超伝導体として構成されてもよい。一対のバルク超伝導体が反対の磁化を有するようにバルク超伝導体を磁化することによって、アレイ1100の外部磁場は、バルク超伝導体がすべて同じ方向に磁化される同様のアレイと比較して、低減され得る。さらに、一対のバルク超伝導体が反対の磁化を有するようにバルク超伝導体を磁化することによって、アレイ1100を静止状態に維持する（すなわち、アレイ1100を動かさない）ために必要な機械的力は、バルク超伝導体がすべて同じ方向に磁化される同様のアレイと比較して、低減され得る。
【００７４】
図12を参照してバルク超伝導体装置を含むシステムの例を示し、符号1200で示す。システム1200は、コントローラー102、1つ以上のバルク超伝導体装置130、負荷装置150、及びスイッチ装置1210（例えば、充電／放電スイッチ装置）を含む。1つ以上のバルク超伝導体装置130は、第1のバルク超伝導体装置1270及び第2のバルク超伝導体装置1272を含む。1つ以上のバルク超伝導体装置130は、2つのバルク超伝導体装置を有するものとして説明されているが、他の実装形態では、1つ以上のバルク超伝導体装置130は、単一のバルク超伝導体装置または3つ以上のバルク超伝導体装置を含むことができる。
【００７５】
1つ以上のバルク超伝導体装置130は、チャンバ132（例えば、極低温チャンバ）を含む。第1のバルク超伝導体136及び第2のバルク超伝導体1238は、チャンバ132内に（例えば、チャンバ132によって画定される領域内に）配置される。例えば、領域は、チャンバ132の1つ以上の壁によって画定されてもよい。第1のバルク超伝導体136は加熱要素134に結合され、第2のバルク超伝導体1238は加熱要素1232に結合される。一部の実装形態では、第1のバルク超伝導体136及び第2のバルク超伝導体1238は、図11を参照して説明したような積層構成を有する一対のバルク超伝導体のような一対のバルク超伝導体である。第1のバルク超伝導体装置1270は、チャンバ132、加熱要素134、及び第1のバルク超伝導体136を含む。第2のバルク超伝導体装置1272は、チャンバ132、加熱要素1232、及び第2のバルク超伝導体1238を含む。一部の実装形態では、1つ以上のバルク超伝導体装置130は、複数のバルク超伝導体を含む。特定の実装形態では、複数のバルク超伝導体はトロイダル構成に配置される。
【００７６】
第1のバルク超伝導体136及び第2のバルク超伝導体1238は同じチャンバ132内にあると説明されているが、1245で示された代替の実装形態では、第1のバルク超伝導体136及び第2のバルク超伝導体1238の各々は、それ自体のチャンバに含まれる。例えば、バルク超伝導体装置130は、第1のチャンバ1290（例えば、第1の極低温チャンバ）及び第2のチャンバ1292（例えば、第2の極低温チャンバ）を含むことができる。例示すると、第1のバルク超伝導体136（及び加熱要素134）は第1のチャンバ1290内に配置され、第2のバルク超伝導体1238（及び加熱要素1232）は第2のチャンバ1292内に配置される。
【００７７】
バルク超伝導体136、1238の各々は、単一の対応する加熱要素に結合されるものとして説明されているが、他の実装形態では、第1のバルク超伝導体136及び第2のバルク超伝導体1238は、複数の加熱要素に結合されてもよい。さらに、または代替的に、バルク超伝導体136、1238の各々は、異なる対応する加熱要素に結合されるものとして説明されているが、他の実装形態では、第1のバルク超伝導体136及び第2のバルク超伝導体1238は、同じ加熱要素に結合される。例えば、1250における例示的な実施例を参照すると、第1のバルク超伝導体136及び第2のバルク超伝導体は、積層構成を有する。積層構成では、加熱要素134は、バルク超伝導体136、1238の間に挿入される。他の実装形態では、第1のバルク超伝導体136及び第2のバルク超伝導体が積層構成を有する場合、第1のバルク超伝導体136及び第2のバルク超伝導体は、2つの加熱要素の間に挿入されてもよい。
【００７８】
スイッチ装置1210は、1つ以上のバルク超伝導体装置130の電力線1212をコントローラー102または負荷装置150に選択的に結合するように構成される。例えば、第1の構成（例えば、第1のスイッチ位置）において、スイッチ装置1210は、コントローラー102を1つ以上のバルク超伝導体装置130に結合して、バルク超伝導体136、1238にエネルギーを蓄積するように構成される。例示すると、第1の構成では、コントローラー102は、電力制御信号142を電力線1212を介して（及びスイッチ装置1210を介して）1つ以上のバルク超伝導体装置130に供給する。第2の構成（例えば、第2のスイッチ位置）において、スイッチ装置1210は、1つ以上のバルク超伝導体装置130を負荷装置150に結合して、バルク超伝導体136、1238に蓄積されたエネルギーの負荷装置150への放電を可能にする。例示すると、第2の構成では、1つ以上のバルク超伝導体装置130は、出力信号144を電力線1212を介して（及びスイッチ装置1210を介して）負荷装置150に供給する。特定の実装形態では、（1つ以上のバルク超伝導体装置130の）複数のバルク超伝導体の出力は、レーザなどの負荷装置150に結合される。
【００７９】
図13A〜図13Dを参照して、複数のバルク超伝導体装置を含むシステム1302の異なる構成の例示的な例を示す。図13A〜図13Dを参照して説明された構成は、図2の構成212を含むかまたは対応することができる。システム1302は、コントローラー102、負荷装置150、第1のバルク超伝導体装置1270、及び第2のバルク超伝導体装置1272を含む。システム1302は、複数のバルク超伝導体（例えば、第1のバルク超伝導体装置1270に含まれる第1のバルク超伝導体及び第2のバルク超伝導体装置1272に含まれる第2のバルク超伝導体）と、スイッチ装置1210（例えば、充電／放電スイッチ装置）及び複数のスイッチ装置1352〜1364（例えば、構成／分離スイッチ装置）のような複数のスイッチ装置とをさらに含む。複数のスイッチ装置1352〜1364は、本明細書でさらに説明するように、第1のバルク超伝導体装置1270（例えば、第1のバルク超伝導体装置1270の第1のコイル）及び第2のバルク超伝導体装置1272（例えば、第2のバルク超伝導体装置1272の第2のコイル）の異なる構成を可能にするように構成できる。図13A〜図13Dは、複数のスイッチ装置1352〜1364に含まれる2つのバルク超伝導体装置及び4つのスイッチ装置を示しているが、これは説明のためのものであり、追加のバルク超伝導体装置及び追加のスイッチをシステム1302に追加することができる。さらに、一部の実装形態では、複数のバルク超伝導体（例えば、第1のバルク超伝導体装置1270に含まれる第1のバルク超伝導体及び第2のバルク超伝導体装置1272に含まれる第2のバルク超伝導体）及び複数のスイッチ装置1352〜1364は、図15及び図16を参照してさらに説明するように、航空機または宇宙船に含まれる。
【００８０】
図13Aを参照してシステム1302の第1の例を示し、全体として符号1300で示す。第1の例1300では、複数のスイッチ装置1352〜1364（例えば、構成／分離スイッチ装置）は、第1のバルク超伝導体装置1270（例えば、第1のバルク超伝導体装置1270の第1のコイル）及び第2のバルク超伝導体装置1272（例えば、第2のバルク超伝導体装置1272の第2のコイル）が並列に結合される第1の構成中にある。
【００８１】
図13Bを参照してシステム1302の第2の例を示し、全体として符号1380で示す。第2の例1380では、複数のスイッチ装置1352〜1364（例えば、構成／分離スイッチ装置）は、第1のバルク超伝導体装置1270（例えば、第1のバルク超伝導体装置1270の第1のコイル）がシステム1302の残りの部分から分離されている第2の構成中にある。例示すると、第1の例1300と比較して、スイッチ装置1352は開放位置にあり、それにより第1のバルク超伝導体装置1270は、電力線1212、コントローラー102、負荷装置150、及び第2のバルク超伝導体装置1272から電気的に分離されている。例示的で非限定的な例として、第1のバルク超伝導体装置1270に欠陥（例えば、故障または損傷）があると判定された場合、第2の例1380の第2の構成が使用されて第2のバルク超伝導体装置1272をテストするか、または第1のバルク超伝導体装置1270をシステム1302から分離してもよい。
【００８２】
図13Cを参照してシステム1302の第3の例を示し、全体として符号1385で示す。第3の例1385では、複数のスイッチ装置1352〜1364は、第2のバルク超伝導体装置1272（例えば、第2のバルク超伝導体装置1272の第2のコイル）がシステム1302の残りの部分から分離されている第3の構成中にある。例示すると、第1の例1300と比較して、スイッチ装置1362及び1364の各々は開放位置にあり、それにより第2のバルク超伝導体装置1272は、電力線1212、コントローラー102、負荷装置150、及び第1のバルク超伝導体装置1270から電気的に分離されている。
【００８３】
図13Dを参照してシステム1302の第4の例を示し、全体として符号1390で示す。第4の例1390では、複数のスイッチ装置1352〜1364は、第1のバルク超伝導体装置1270（例えば、第1のバルク超伝導体装置1270の第1のコイル）及び第2のバルク超伝導体装置1272（例えば、第2のバルク超伝導体装置1272の第2のコイル）が直列に結合される第4の構成中にある。例示すると、第1の例1300と比較して、スイッチ装置1360は異なる位置にあり、スイッチ装置1362は開いており、スイッチ装置は、第1のバルク超伝導体装置1270（例えば、第1のバルク超伝導体装置1270の第1のコイル）及び第2のバルク超伝導体装置1272（例えば、第2のバルク超伝導体装置1272の第2のコイル）を結合するように構成される。
【００８４】
特定の実装形態では、システム1302は、第3のバルク超伝導体装置及び第4のバルク超伝導体装置をさらに含む。第3のバルク超伝導体装置及び第4のバルク超伝導体装置は、図13Dを参照して説明したように、第1のバルク超伝導体装置1270及び第2のバルク超伝導体装置1272と同様の方法で直列に結合されてもよい。例示すると、第3のバルク超伝導体装置の第3のコイルは、第4のバルク超伝導体装置の第4のコイルと直列に結合される。（直列に結合された）第3のバルク超伝導体装置及び第4のバルク超伝導体装置は、（図13Dに示すように直列に結合された）第1のバルク超伝導体装置1270及び第2のバルク超伝導体装置1272と並列に結合されてもよい。例示すると、（直列に結合された）第1のコイル及び第2のコイルは、（直列に結合された）第3のコイル及び第4のコイルと並列に結合される。
【００８５】
図14は、バルク超伝導体（例えば、バルク超伝導体装置）を動作させる方法1400を示す。方法1400は、バルク超伝導体136、1つ以上のバルク超伝導体装置130、バルク超伝導体1002、第1のバルク超伝導体1102、第2のバルク超伝導体1104、第2のバルク超伝導体1238、第1のバルク超伝導体装置1270、第2のバルク超伝導体装置1272、またはそれらの組み合わせなどのバルク超伝導体（例えば、バルク超伝導体装置）によって実行されてもよい。
【００８６】
方法1400は、1402において、チャンバ内に配置されたバルク超伝導体によって磁気エネルギーを蓄積することを含む。チャンバは、チャンバ132、第1のチャンバ1290、または第2のチャンバ1292を含むかまたは対応することができる。
【００８７】
方法1400はまた、1404において、バルク超伝導体によってバルク超伝導体に近接する加熱要素からの熱を受け取ることを含む。加熱要素は、加熱要素134、加熱要素490、または加熱要素1232を含むかまたは対応することができる。
【００８８】
方法1400は、1406において、熱の受け取りに応答して、バルク超伝導体によって磁気エネルギーの少なくとも一部を放電して、コイルに電流を誘導することをさらに含む。コイルは、コイル340、第1のコイル740、または第2のコイル770を含むかまたは対応することができる。特定の実装形態では、バルク超伝導体が熱を受け取る際、バルク超伝導体によって蓄積される磁場の強度は、バルク超伝導体が特定の温度で超伝導性を維持しながら蓄積できる最大磁場強度の一部に対応する。
【００８９】
一部の実装形態では、方法1400は、バルク超伝導体を特定の温度に冷却することを含む。バルク超伝導体は、例示的で非限定的な例として、冷却要素390（例えば、クライオクーラー冷却器）によって冷却されてもよい。
【００９０】
一部の実装形態では、方法1400は、導電性コイルによって、導電性コイルを通る電流に応答する磁場を生成することを含む。バルク超伝導体は、充電されて磁場に応答する磁気エネルギーを蓄積する。導電性コイルは、コイル340、第1のコイル740、または第2のコイル770を含むかまたは対応することができる。
【００９１】
したがって、方法1400は、バルク超伝導体装置130のようなバルク超伝導体装置に含まれるバルク超伝導体の動作を説明する。バルク超伝導体は、エネルギーを蓄積し、加熱要素によって供給される熱に応答して、蓄積されたエネルギーを放電する。蓄積されたエネルギーの放電により、パルス電力アプリケーションで使用するためのパルス（例えば、コイル内の電圧）が生成される。バルク超伝導体は、超伝導磁気エネルギー蓄積（SMES）システムにおいて利用されて、パルス電力アプリケーションでの使用に適した高い比出力エネルギー供給源を提供することができる。
【００９２】
図15を参照して、バルク超伝導体装置を含む航空機のライフサイクルを説明するフローチャートを示す。試作段階で、例示的な方法1500は、1502において、航空機の仕様及び設計を含む。航空機の仕様及び設計段階で、方法1500は、1520において、バルク超伝導体装置の仕様及び設計を含むことができる。バルク超伝導体装置（例えば、バルク超伝導体）は、図1を参照して説明した1つ以上のバルク超伝導体装置130（例えば、バルク超伝導体136）、図3〜図12及び図13A〜図13Dを参照して説明した別のバルク超伝導体装置、またはそれらの組み合わせに対応する。1504において、方法1500は、材料調達を含む。1530において、方法1500は、バルク超伝導体装置の材料の調達を含む。
【００９３】
製造段階で、方法1500は、1506において、構成要素及び部分組立品の製造を含み、1508において、プラットフォームのシステム統合を含む。方法1500は、1540において、構成要素及び部分組立品の製造（例えば、バルク超伝導体装置の製造）、及び1550において、バルク超伝導体装置のシステム統合を含むことができる。例えば、バルク超伝導体装置は、航空機に搭載されてもよい。1510において、方法1500は、航空機の認証及び搬送を含み、1512において、航空機を就航中とすることを含む。1560において、認証及び搬送は、バルク超伝導体装置を認証することを含むことができる。1570において、方法1500は、航空機を就航中とすることを含む。顧客による就航中、航空機は定期的な整備及び保守点検（変更、再設定、改装なども含む）を予定されてもよい。1514において、方法1500は、航空機の整備及び保守点検の実施を含む。1580において、方法1500は、バルク超伝導体装置の整備及び保守点検の実施を含む。例えば、レーザまたは制御システムの整備及び保守点検には、バルク超伝導体装置の1つ以上の構成要素（例えば、バルク超伝導体）の交換が含まれてもよい。
【００９４】
方法1500の各プロセスは、システムインテグレータ、サードパーティ、及び／またはオペレータ（例えば、顧客）によって実施または実行されてもよい。この説明のために、システムインテグレータは、任意の数の製造業者及び主要システムの下請け業者を含むことがあるがこれらに限定されず、サードパーティは、任意の数のベンダー、下請け業者、及びサプライヤーを含むことがあるがこれらに限定されず、オペレータは、航空会社、リース会社、軍事エンティティ、サービス組織などであってもよい。
【００９５】
図16を参照して、航空機1600（例えば、有人または無人の航空機）の例示的な実施形態のブロック図を示す。図16は航空機1600として説明されているが、これは例示にすぎない。他の実装形態では、航空機1600は、宇宙船、衛星、宇宙ステーション、陸上ビークル（例えば、自動車、トラック、戦車）、船舶（例えば、潜水艦またはボート）など別のビークルまたは物体を含むことができる。航空機1600は、機体1618、内部1622、及び複数のシステム1620を含む。システム1620は、推進システム1624、電気システム1626、油圧システム1630、環境システム1628、イメージングシステム1632、及びレーザシステム1640の1つ以上を含むことができる。あるいは、レーザシステム1640は、電気システム1626の一部であってもよい。任意の数の他のシステムが航空機1600に含まれてもよい。
【００９６】
電気システム1626は、バルク超伝導体装置130を含む。一部の実装形態では、バルク超伝導体装置130は、レーザシステム1640に結合される。例えば、バルク超伝導体装置130の出力は、レーザシステム1640に結合される。バルク超伝導体装置130は、電気システム1626に含まれると説明されているが、他の実装形態では、バルク超伝導体装置は、レーザシステム1640に含まれる。他の実装形態では、バルク超伝導体装置は、レーザシステム1640とは異なる負荷装置に結合される。
【００９７】
本明細書で具体化される装置及び方法は、方法1500の任意の1つ以上の段階において使用することができる。例えば、製造プロセス1506に対応する構成要素または部分組立品は、航空機1600が就航中に、例えば1512において製造される構成要素または部分組立品と同様の方法で組み立てまたは製造することができる。また、航空機1600が、例えばそしてこれに限定されず、1512において就航中、1514において整備及び保守点検されている間、装置の実施形態、方法の実施形態、またはそれらの組み合わせの1つ以上を利用することができる。
【００９８】
図17は、本開示によるコンピュータ実装方法及びコンピュータ実行可能なプログラム命令（またはコード）の実施形態をサポートするように構成されたコンピューティング装置1710（例えば、汎用コンピューティング装置）を含む、コンピューティング環境1700のブロック図の説明である。例えば、コンピューティング装置1710またはその一部は、図1のシステム100、図12のシステム1200、または図13A〜図13Dのシステム1302の機能を実施または開始する命令を実行することができる。例えば、コンピューティング装置1710またはその一部は、コントローラー102（例えば、動作マネージャ120、熱コントローラー122、テストロジック226、またはそれらの組み合わせ）の機能を実施するための命令を実行することができる。コンピューティング装置1710またはその一部は、本明細書に記載の方法のいずれかに従って命令をさらに実行してもよく、図14の方法1400のような本明細書に記載の方法のいずれかを有効にしてもよい。
【００９９】
コンピューティング装置1710は、プロセッサ1752を含む。プロセッサ1752は、図1のコントローラー102を含むか、または対応することができる。プロセッサ1752は、システムメモリ1730、1つ以上の記憶装置1740、1つ以上の入出力インターフェース1750、1つ以上の通信インターフェース1760、またはそれらの組み合わせと通信することができる。
【０１００】
システムメモリ1730は、揮発性メモリ装置（例えば、ランダムアクセスメモリ（RAM）装置）、不揮発性メモリ装置（例えば、読み出し専用メモリ（ROM）装置、プログラム可能な読み出し専用メモリ、及びフラッシュメモリ）、またはその両方を含んでいてもよい。システムメモリ1730は、オペレーティングシステム1732を含むことができ、これはコンピューティング装置1710をブートするための基本／入出力システムと、コンピューティング装置1710がユーザ、他のプログラム、及び他の装置と相互作用することを可能にする完全なオペレーティングシステムとを含む。システムメモリ1730は、プロセッサ1752によって実行可能な1つ以上のアプリケーション1734を含むことができる。例えば、1つ以上のアプリケーション1734は、バルク超伝導体装置130などのバルク超伝導体装置を含むシステムを動作させるためにプロセッサ1752によって実行可能な命令を含むことができる。さらに、または代替的に、1つ以上のアプリケーション1734は、負荷装置150などの負荷装置を動作させるためにプロセッサ1752によって実行可能な命令を含むことができる。
【０１０１】
プロセッサ1752はまた、1つ以上の記憶装置1740と通信してもよい。例えば、1つ以上の記憶装置1740は、磁気ディスク、光ディスク、またはフラッシュメモリ装置などの不揮発性記憶装置を含むことができる。記憶装置1740は、リムーバブル及び非リムーバブルメモリ装置の両方を含むことができる。記憶装置1740は、オペレーティングシステム、オペレーティングシステムのイメージ、アプリケーション、及びプログラムデータを格納するように構成されてもよい。記憶装置1740は、構成212、タイミングパラメータ114、またはテストパラメータ116などの他のデータも格納することができる。特定の実施形態では、システムメモリ1730、記憶装置1740、またはその両方は、有形のコンピュータ可読媒体を含む。記憶装置1740またはシステムメモリ1730は、図1のメモリ110を含むかまたは対応することができる。
【０１０２】
プロセッサ1752は1つ以上の入出力インターフェース1750と通信することができ、これによりコンピューティング装置1710は、1つ以上の入出力装置1770と通信でき、ユーザとの相互作用が容易となる。入出力インターフェース1750は、シリアルインターフェース（例えば、ユニバーサルシリアルバス（USB）インターフェースまたは電気電子技術者協会（IEEE）1394インターフェース）、パラレルインターフェース、ディスプレイアダプタ、オーディオアダプタ、及び他のインターフェースを含むことができる。入出力装置1770は、キーボード、ポインティング装置、ディスプレイ、スピーカ、マイクロホン、タッチスクリーン、及び他の装置を含むことができる。プロセッサ1752は、入出力インターフェース1750を介して受け取ったユーザ入力に基づいて相互作用イベントを検出することができる。さらに、プロセッサ1752は、入出力インターフェース1750を介して表示をディスプレイ装置に送信することができる。
【０１０３】
プロセッサ1752は、1つ以上の通信インターフェース1760を介して、バルク超伝導体装置130、1つ以上の装置1780、またはそれらの組み合わせと通信（または信号を送信）することができる。例えば、プロセッサ1752は、1つ以上の制御信号、テスト信号、電力信号、熱制御信号、スイッチング信号、またはそれらの組み合わせを、バルク超伝導体装置130に伝達（または開始）することができる。1つ以上の通信インターフェース1760は、有線イーサネット（登録商標）インターフェース、IEEE802無線インターフェース、他の無線通信インターフェース、または他のネットワークインターフェースを含むことができる。1つ以上の装置1780は、ホストコンピュータ、サーバ、ワークステーション、及び他のコンピューティング装置を含むことができる。バルク超伝導体装置130は、負荷装置150に結合される。
【０１０４】
本明細書で説明される例の説明は、様々な実装形態の構造の一般的な理解を提供することを意図している。これらの説明は、本明細書に記載された構造または方法を利用する装置及びシステムの要素及び形態のすべての完全な説明として役立つものではない。本開示を検討することにより、多くの他の実装形態が当業者に明らかとなってもよい。他の実装形態を利用、及び本開示から導き出して、本開示の範囲から逸脱することなく、構造的及び論理的な置換及び変更を行うことができる。例えば、方法動作は、図示した順序と異なる順序で実施されてもよく、1つ以上の方法動作が省略されてもよい。したがって、開示及び図は、限定的ではなく例示的なものとみなされるべきである。
【０１０５】
さらに、本開示は、以下の条項に従う実施形態を含む。
【０１０６】
条項1．チャンバと、チャンバ内に配置されたバルク超伝導体と、バルク超伝導体に結合された加熱要素とを含む、バルク超伝導体装置。
【０１０７】
条項2．加熱要素がチャンバ内に配置され、チャンバが極低温チャンバを含む、条項1に記載のバルク超伝導体装置。
【０１０８】
条項3．チャンバ、バルク超伝導体、及び加熱要素が、超伝導磁気エネルギー蓄積（SMES）システムに含まれる、条項1に記載のバルク超伝導体装置。
【０１０９】
条項4．チャンバ内に配置された導電性コイルをさらに含み、導電性コイルが、導電性コイルを通る電流に応答して磁場を生成するように構成される、条項1に記載のバルク超伝導体装置。
【０１１０】
条項5．バルク超伝導体に結合された補強構造をさらに含む、条項1に記載のバルク超伝導体装置。
【０１１１】
条項6．チャンバ内に配置された第2のバルク超伝導体と、
第2のバルク超伝導体に結合された第2の加熱要素と
をさらに含む、条項1に記載のバルク超伝導体装置。
【０１１２】
条項7．加熱要素がバルク超伝導体の第1の側に近接し、バルク超伝導体の第2の側の近くに第2の加熱要素をさらに含み、第2の側が第1の側の反対側である、条項1に記載のバルク超伝導体装置。
【０１１３】
条項8．チャンバが窒素を含む、条項1に記載のバルク超伝導体装置。
【０１１４】
条項9．バルク超伝導体を伝導的に冷却する冷却要素をさらに含む、条項1に記載のバルク超伝導体装置。
【０１１５】
条項10．チャンバ内に配置された第2のバルク超伝導体をさらに含む、条項8に記載のバルク超伝導体装置。
【０１１６】
条項11．チャンバ内に配置されたバルク超伝導体によって磁気エネルギーを蓄積するステップと、
バルク超伝導体に近接した加熱要素からの熱をバルク超伝導体によって受け取るステップと、
熱の受け取りに応答して、バルク超伝導体によって、磁気エネルギーの少なくとも一部を放電してコイルに電流を誘導するステップと
を含む、バルク超伝導体装置を動作させる方法。
【０１１７】
条項12．バルク超伝導体を特定の温度に冷却するステップをさらに含む、条項11に記載の方法。
【０１１８】
条項13．第1のバルク超伝導体及び第2のバルク超伝導体を含む複数のバルク超伝導体と、
複数のバルク超伝導体に電気的に結合された複数のスイッチ素子であって、複数のスイッチ素子の第1の構成において複数のバルク超伝導体が直列に結合され、複数のスイッチ素子の第2の構成において複数のバルク超伝導体が並列に結合される、スイッチ素子と
を含む、バルク超伝導体システム。
【０１１９】
条項14．チャンバと、チャンバ内に配置された第1のバルク超伝導体及び第2のバルク超伝導体とをさらに含む、条項13に記載のバルク超伝導体システム。
【０１２０】
条項15．第1のチャンバと、第1のチャンバ内に配置された第1のバルク超伝導体と、
第2のチャンバと、第2のチャンバ内に配置された第2のバルク超伝導体と
を含む、条項13に記載のバルク超伝導体システム。
【０１２１】
条項16．複数のバルク超伝導体がトロイダル構成に配置される、条項13に記載のバルク超伝導体システム。
【０１２２】
条項17．第1のバルク超伝導体及び第2のバルク超伝導体が積層構成である、条項13に記載のバルク超伝導体システム。
【０１２３】
条項18．複数のバルク超伝導体の出力に結合された負荷装置をさらに含む、条項13に記載のバルク超伝導システム。
【０１２４】
条項19．負荷装置がレーザを含む、条項18に記載のバルク超伝導体システム。
【０１２５】
条項20．複数のバルク超伝導体及び複数のスイッチ装置が航空機または宇宙船に含まれる、条項13に記載のバルク超伝導システム。
【０１２６】
添付の図に示すフローチャート、モジュール、または構成要素は、ソフトウェア命令及びハードウェアロジックに基づいて動作するハードウェア、ハードウェアに動作を実行するよう指示するソフトウェア、またはそれらの組み合わせを表すことができる。さらに、特定の例を本明細書に図示し説明してきたが、同じまたは類似の結果を実現するように設計された任意の後続の構成を、示した具体的な実装形態の代わりに使用できることを理解されたい。この開示は、様々な実装形態の任意及びすべての後続の改変または変形を包含することを意図している。上記の実装形態と本明細書に具体的に記載されていない他の実装形態との組み合わせは、説明を検討することにより当業者には明らかとなるだろう。
【０１２７】
請求の範囲または意味を解釈または限定するために使用されないという理解のもと、開示の要約を提出する。さらに、上記の詳細な説明では、本開示を簡素化するために、様々な形態をまとめてグループ化するか、単一の実装形態で記述することができる。上記の例は、本開示を例示するが、本開示を限定するものではない。また、本開示の原理に従って多くの変更及び変形が可能であることも理解されたい。以下の特許請求の範囲が示すように、特許請求された主題は、開示された実施例のいずれかの形態の一部を対象としてもよい。したがって、本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲及びそれらの等価物によって定義される。
【符号の説明】
【０１２８】
100  システム
102  コントローラー
110  メモリ
114  タイミングパラメータ
116  テストパラメータ
120  動作マネージャ
122  熱コントローラー
124  電力供給源
130  バルク超伝導体装置
132  チャンバ
134  加熱要素
136  バルク超伝導体
140  熱制御信号
142  電力制御信号
144  出力信号
150  負荷装置
160  SMESシステム
186  グラフ
187  グラフ
188  グラフ
189  グラフ
190  グラフ
191  グラフ
192  グラフ
193  グラフ
194  グラフ
195  グラフ
196  グラフ
197  グラフ
198  グラフ
200  システム
212  構成
216  テストパラメータ
226  テストロジック
228  スイッチ装置
315  中心線
320  補強構造
340  コイル
342  電気導線
344  電気導線
352  電気導線
354  電気導線
360  支持構造
370  固体
380  液体
382  気体空間
384  界面
388  面
390  冷却要素
462  支持構造
490  加熱要素
492  電気導線
494  電気導線
496  面
576  空隙部
740  コイル
742  電気導線
744  電気導線
770  コイル
772  電気導線
774  電気導線
846  導線
994  部分
996  部分
998  面
1000  アレイ
1002  バルク超伝導体
1004  上層
1006  下層
1010  内輪
1012  外輪
1100  アレイ
1102  バルク超伝導体
1104  バルク超伝導体
1110  上層
1112  下層
1200  システム
1210  スイッチ装置
1212  電力線
1232  加熱要素
1238  バルク超伝導体
1270  バルク超伝導体装置
1272  バルク超伝導体装置
1290  チャンバ
1292  チャンバ
1302  システム
1352  スイッチ装置
1353  スイッチ装置
1354  スイッチ装置
1355  スイッチ装置
1356  スイッチ装置
1357  スイッチ装置
1358  スイッチ装置
1359  スイッチ装置
1360  スイッチ装置
1361  スイッチ装置
1362  スイッチ装置
1363  スイッチ装置
1364  スイッチ装置
1500  方法
1506  製造プロセス
1600  航空機
1618  機体
1620  システム
1622  内部
1624  推進システム
1626  電気システム
1628  環境システム
1630  油圧システム
1632  イメージングシステム
1640  レーザシステム
1700  コンピューティング環境
1710  コンピューティング装置
1730  システムメモリ
1732  オペレーティングシステム
1734  アプリケーション
1740  記憶装置
1750  入出力インターフェース
1752  プロセッサ
1760  通信インターフェース
1770  入出力装置
1780  装置
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【外国語明細書】
2019012814000001.pdf