(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）超電導バルク体と、
（ｂ）該超電導バルク体の上下表面に同心状に巻回された複数の個別に制御可能なヒーター線と、
（ｃ）前記超電導バルク体の中心から段階的に磁界を繰り返し印加して順次超電導状態を拡大する手段とを具備することを特徴とする超電導バルク体の着磁装置。
【請求項２】
（ａ）超電導バルク体と、
（ｂ）該超電導バルク体の表面の局部に配置された面ヒーターと、
（ｃ）前記面ヒーターの箇所から段階的に磁界を繰り返し印加して順次超電導状態を拡大する手段とを具備することを特徴とする超電導バルク体の着磁装置。
【請求項３】
請求項２記載の超電導バルク体の着磁装置において、前記面ヒーターは、前記超電導バルク体の表面に配置された複数の個別に制御可能な面ヒーターであることを特徴とする超電導バルク体の着磁装置。
【請求項４】
請求項１から３の何れか一項記載の超電導バルク体の着磁装置において、前記印加する磁界がパルス状または定常的な磁界であることを特徴とする超電導バルク体の着磁装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超電導バルク体の着磁装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の超電導バルク体の着磁方法としては、フィールドクール、ゼロフィールドクール、パルス着磁などの方法があり、ゼロフィールドクールやパルス着磁では、着磁磁界を大きくするために磁界を繰り返し印加する方法が行われていたが、超電導バルク体の温度は一定であり、全体が超電導状態において着磁が行われるようになっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記したような従来の方法では、大きな磁界を印加して高温超電導バルク体を着磁しなければならないため、印加磁界用のコイルや電源が大きくなったり、周辺や外部への影響が大きくなったり、着磁に大きな電磁力が発生するなどの問題がある。
【０００４】
本発明では、上記問題点を除去し、超電導バルク体の超電導領域を徐々に広げながら、比較的小さな磁界を繰り返し印加することにより、印加磁界用のコイルや電源を小さくし、着磁過程でも大きな電磁力を要することなく、十分な着磁を行うことができる超電導バルク体の着磁装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕超電導バルク体の着磁装置において、超電導バルク体と、この超電導バルク体の上下表面に同心状に巻回された複数の個別に制御可能なヒーター線と、前記超電導バルク体の中心から段階的に磁界を繰り返し印加して順次超電導状態を拡大する手段とを具備することを特徴とする。
【０００６】
〔２〕超電導バルク体の着磁装置において、超電導バルク体と、この超電導バルク体の表面の局部に配置された面ヒーターと、前記面ヒーターの箇所から段階的に磁界を繰り返し印加して順次超電導状態を拡大する手段とを具備することを特徴とする。
【０００７】
〔３〕上記〔２〕記載の超電導バルク体の着磁装置において、前記面ヒーターは、前記超電導バルク体の表面に配置された複数の個別に制御可能な面ヒーターであることを特徴とする。
【０００８】
〔４〕上記〔１〕から〔３〕の何れか一項記載の超電導バルク体の着磁装置において、前記印加する磁界がパルス状または定常的な磁界であることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１０】
まず、本発明の実施例を示す超電導バルク体の着磁装置について説明する。
【００１１】
図１は本発明の第１参考例を示す外周部にヒーター線を備えた超電導バルク体の着磁装置の模式図である。
【００１２】
この参考例では、冷凍機ヘッドに取り付けて冷却する（液体窒素などの冷媒に直接浸けて冷却してもよい）などの冷却装置４上に、外周部２にヒーター線３を巻回した超電導バルク体１を配置する。
【００１３】
そこで、冷却装置４により超電導バルク体１の全体を冷却しておき、スイッチ６を介して予め電流値が設定された電源装置５からヒーター線３に電流を通じると、そのヒーター線３の周りの超電導バルク体１は加熱されて超電導状態にはならず、超電導バルク体１の内部の小さい領域のみが超電導状態であれば比較的小さな磁界の印加でも超電導状態の部分全体を着磁することができる。そして、次第にヒーター線３の電流値を減少していくことにより、その超電導バルク体１の超電導状態の領域を、図７（後述）のように、徐々に拡大しながら繰り返し、磁界を印加して着磁を行い、最後にヒーター線への通電を止めて磁界を印加すれば超電導バルク体１の全体にわたり着磁することができる。
【００１４】
図２は本発明の第２参考例を示す同心状に複数のヒーター線を備えた超電導バルク体の模式図である。
【００１５】
この図に示すように、超電導バルク体１１に同心状に複数のヒーター線１２，１３，１４を巻回する。
【００１６】
そこで、図示しないが、第１参考例と同様の冷却装置と電源装置を用いて、その複数のヒーター線１２，１３，１４に流していた電流をヒーター線１２，１３，１４の順に段階的に止めていくことにより、超電導バルク体１１の超電導状態の領域を図７（後述）のように中心から段階的に拡大しながら繰り返し着磁を行うことができる。
【００１７】
図３は本発明の第１実施例を示す上下表面に同心状に複数のヒーター線を備えた超電導バルク体の模式図である。
【００１８】
この図に示すように、超電導バルク体２１の上面２２に同心状に複数のヒーター線２３，２４，２５と、その下面２６に同心状に複数のヒーター線２７，２８，２９を巻回する。
【００１９】
そこで、図示しないが、第１参考例と同様の冷却装置と電源装置を用いて、その複数のヒーター線２３，２４，２５と２７，２８，２９に流していた電流を段階的に止めていくことにより、超電導バルク体２１の超電導状態の領域を図７（後述）のように中心から段階的に拡大しながら繰り返し着磁を行うことができる。
【００２０】
図４は本発明の第２実施例を示す面ヒーターを備えた超電導バルク体の模式図（その１）であり、図４（ａ）はその表面の局部に面ヒーターを備えた超電導バルク体の模式図、図４（ｂ）はその表面に複数の面ヒーターを備えた超電導バルク体の模式図である。
【００２１】
まず、図４（ａ）に示すように、超電導バルク体６１の表面の局部に、面ヒーター６２，６３を配置する。
【００２２】
そこで、図示しないが、第１参考例と同様の冷却装置と電源装置を用いて、その面ヒーター６２，６３に流していた電流を段階的に減少させることにより、超電導バルク体６１の超電導状態の領域を図９（後述）のように段階的に拡大しながら繰り返し着磁を行うことができる。
【００２３】
また、図４（ｂ）は、超電導バルク体７１の表面に複数の面ヒーター７２，７３，７４，７５を配置することを特徴とする。
【００２４】
そこで、図示しないが、第１参考例と同様の冷却装置と電源装置を用いて、その複数の面ヒーター７２，７３，７４，７５に流していた電流を段階的に止めることにより、超電導バルク体７１の超電導状態の領域を図１０（後述）のように段階的に拡大しながら着磁を行うことができる。
【００２５】
図５は本発明の第２実施例を示す面ヒーターを備えた超電導バルク体の模式図（その２）であり、図５（ａ）はその側面の局部に面ヒーターを備えた超電導バルク体の模式図、図５（ｂ）はその側面に複数の面ヒーターを備えた超電導バルク体の模式図である。
【００２６】
まず、図５（ａ）に示すように、超電導バルク体８１の側面の局部に面ヒーター８２を配置する。
【００２７】
そこで、図示しないが、第１参考例と同様の冷却装置と電源装置を用いて、その面ヒーター８２に流していた電流を段階的に減少させることにより、超電導バルク体８１の超電導状態の領域を段階的に拡大しながら繰り返し着磁を行うことができる。
【００２８】
また、図５（ｂ）は、超電導バルク体９１の側面に複数の面ヒーター９２，９３，９４，９５，９６，９７を配置することを特徴とする。
【００２９】
そこで、図示しないが、第１参考例と同様の冷却装置と電源装置を用いて、その複数の面ヒーター９２，９３，９４，９５，９６，９７に流していた電流を段階的に止めることにより、超電導バルク体９１の超電導状態の領域を段階的に拡大しながら着磁を行うことができる。
【００３０】
以下、本発明の超電導バルク体の具体的な繰り返し着磁方法について説明する。
【００３１】
図６は本発明の超電導バルク体の具体的な繰り返し着磁装置の構成図である。
【００３２】
この図において、１００はパルス管冷凍機であり、このパルス管冷凍機は圧縮機１０２と真空排気装置１０３が接続されおり、そのパルス管冷凍機のヘッド１０１には供試高温超電導バルク体１０４が固定される。
【００３３】
その供試高温超電導バルク体１０４にはヒーター１０５が装着されており、ヒーター電源１０６に接続されている。また、そのパルス管冷凍機のヘッド１０１には温度素子１０９がセットされて、温度を計測できるようになっている。さらに、供試高温超電導バルク体１０４の周りには電磁コイル１０７が配置され、その電磁コイル１０７は励磁電源１０８に接続される。その磁界の強さはホール素子１１０によって計測される。
【００３４】
冷凍機ヘッド１０１に、供試高温超電導バルク体１０４をセットし、ヒーター１０５の取り付け方法として、図１に示すように、外周部にヒーター線を巻いた場合において、パルス管冷凍機１００により供試高温超電導バルク体１０４を冷却する目標温度を８０Ｋ一定として、ヒーター線の電流値を段階的に減少させることにより超電導領域を中心部から次第に広げながら繰り返しパルス着磁する。
【００３５】
図７は本発明の超電導バルク体の超電導領域を広げる方法（その１）を示す図である。
【００３６】
まず、図７（ａ）に示すように、高温超電導バルク体５１の中央部分を超電導領域５２とし、次に、図７（ｂ）に示すように、拡大された超電導領域５３、図７（ｃ）に示すように、更なる拡大された超電導領域５４、最後に、高温超電導バルク体５１の全体に及ぶ超電導領域５５となし、着磁を完了する。
【００３７】
上記のような段階的な着磁を行った場合の測定結果を示す。
【００３８】
図８はかかる超電導バルク体の超電導領域を広げる方法（その１）による測定結果を示す図である。
【００３９】
この図において、横軸は位置（ｍｍ）、縦軸は磁界（ｍＴ）であり、ここでは、電流値を０．０８０Ａ、０．０７８Ａ、０．０７６Ａ、０．０７４Ａ、０．０７２Ａ、０．０７０Ａ、０．０６８Ａと７段階にわたって着磁した。
【００４０】
図９は本発明の超電導バルク体の超電導領域を広げる方法（その２）を示す図である。
【００４１】
この実施例では、高温超電導バルク体６１の端部に面ヒーター６２，６３を設けて、その電流を段階的に減少することにより、高温超電導バルク体６１の端部から超電導領域を広げる方法をとっている。図９（ａ）〜（ｄ）に示すように、端部から次第に超電導領域を拡大する。つまり、超電導領域６４→６５→６６→６７へ段階的に広げることができる。
【００４２】
なお、図１０に示すように、高温超電導バルク体７１の表面に多くの面ヒーター７２，７３，７４，７５を配置して、その高温超電導バルク体７１の超電導領域を拡大する。つまり、図１０（ａ）〜（ｄ）に示すように、超電導領域７６→７７→７８→７９へ段階的に広げることができる。
【００４３】
上記のような超電導バルク体の端部から段階的な着磁を行った場合の測定結果を示す。
【００４４】
図１１はかかる超電導バルク体の超電導領域を広げる方法（その２）による測定結果を示す図である。
【００４５】
冷凍機ヘッドに、高温超電導バルク体を取り付け、ヒーターの取り付け方法として、図９に示した超電導バルク体６１表面にヒーターを１枚配置した場合において、冷凍機により高温超電導バルク体を冷却する目標温度を８０Ｋ一定として、ヒーターの電流値を段階的に減少させることにより超電導領域を端部から広げながら繰り返しパルス着磁した場合の測定結果を示す。
【００４６】
この図において、横軸は位置（ｍｍ）、縦軸は磁界（ｍＴ）であり、ここでは、電流値を０．０５５Ａ、０．０５３Ａ、０．０５１Ａ、０．０４９Ａ、０．０４７Ａ、０．０４５Ａ、０Ａと７段階にわたって着磁した。
【００４７】
比較のために高温超電導バルク全体の温度を８０Ｋ一定として、超電導領域を制御しないで繰り返しパルス着磁した。
【００４８】
図１２に超電導領域を制御せずに一定とした場合の測定結果を示した。なお、図１２では、パルス磁界を印加した回数（１〜５回）をパラメータとして示している。
【００４９】
以上のように、超電導領域を制御せずに一定とした場合には、繰り返しパルス着磁を試みても磁界の増加は見られず、磁界の最大値も５ｍＴ以下である。
【００５０】
一方、超電導領域を制御して広げながら繰り返しパルス着磁を行った場合には、図８及び図１１に示すように繰り返しにより磁界の増加が見られ、磁界の最大値は３０ｍＴ程度に達する。
【００５１】
なお、超電導バルク体の形状は、円柱に限らず矩形平板等の様々な形状に適応できる。また、超電導領域の広げ方は、超電導体の特性、印加磁界の大きさにより最適な制御を行うことができ、その制御の方法は示した例に限るものではない。
【００５２】
また、上記超電導バルク体としては厚みのあるものを示したが、薄い形状のものであっても本発明の超電導バルク体に含まれる。
【００５３】
更に、加熱手段としては、図示しないが、熱風装置を超電導バルク体の近傍に配置して超電導バルク体の局部を加熱させるようにしてもよい。
【００５４】
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いて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。
【００５５】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、超電導バルク体を着磁する際に印加する磁界が小さくできるので、印加磁界用のコイルや電源を小型、軽量化、周囲や外部への影響を小さくすることができる。
【００５６】
また、着磁する際に超電導バルク体や印加磁界用コイルに発生する電磁力を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１参考例を示す外周部にヒーター線を備えた超電導バルク体の着磁装置の模式図である。
【図２】  本発明の第２参考例を示す同心状に複数のヒーター線を備えた超電導バルク体の模式図である。
【図３】  本発明の第１実施例を示す上下表面に同心状に複数のヒーター線を備えた超電導バルク体の模式図である。
【図４】  本発明の第２実施例を示す面ヒーターを備えた超電導バルク体の模式図（その１）である。
【図５】  本発明の第２実施例を示す面ヒーターを備えた超電導バルク体の模式図（その２）である。
【図６】  本発明の超電導バルク体の具体的な繰り返し着磁装置の構成図である。
【図７】  本発明の超電導バルク体の超電導領域を広げる方法（その１）を示す図である。
【図８】  本発明の超電導バルク体の超電導領域を広げる方法（その１）による測定結果を示す図である。
【図９】  本発明の超電導バルク体の超電導領域を広げる方法（その２）を示す図である。
【図１０】  本発明の超電導バルク体へ複数のヒーターを配置して、その高温超電導バルク体の超電導領域を拡大する方法を示す図である。
【図１１】  本発明の超電導バルク体の超電導領域を広げる方法（その２）による測定結果を示す図である。
【図１２】  超電導領域を制御せずに一定とした場合の測定結果を示す図である。
【符号の説明】
１，１１，２１，５１，６１，７１，８１，９１    超電導バルク体
２    外周部
３，１２，１３，１４，２３，２４，２５，２７，２８，２９    ヒーター線
４    冷却装置（冷凍機ヘッド）
５    電源装置
６    スイッチ
２２    上面
２６    下面
６２，６３，７２，７３，７４，７５，８２，９２，９３，９４，９５，９６，９７    面ヒーター
５２，５３，５４，５５，６４，６５，６６，６７，７６，７７，７８，７９    超電導領域
１００    パルス管冷凍機
１０１    冷凍機ヘッド
１０２    圧縮機
１０３    真空排気装置
１０４    供試高温超電導バルク体
１０５    ヒーター
１０６    ヒーター用電源
１０７    電磁コイル
１０８    励磁電源
１０９    温度素子
１１０    ホール素子
【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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