(57)【要約】  超伝導材料の中で捕捉場磁石を活性化させるためのシステムは、超伝導材料エレメントと、超伝導材料エレメントの近位に配設されている電磁石源とを含むことが可能である。電磁石源は、超伝導材料エレメントを活性化させるのに十分な磁場パルスを作り出すように構成され得る。超伝導材料エレメントは、磁場パルスによって発生させられる磁場に実質的に等しい捕捉磁場を保持するように構成され得る。
2017505992.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超伝導材料の中で捕捉場磁石を活性化させるためのシステムであって、前記システムは、
超伝導材料エレメントと、
前記超伝導材料エレメントの近位に配設されている電磁石源と
を含み、
前記電磁石源は、前記超伝導材料エレメントを活性化させるのに十分な磁場パルスを作り出すように構成されており、
前記超伝導材料エレメントは、前記磁場パルスによって発生させられる磁場に実質的に等しい捕捉磁場を保持するように構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記超伝導材料は、高温超伝導材料であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記高温超伝導材料は、イットリウムバリウム銅酸化物であることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記超伝導材料エレメントは、ピンニングセンターを含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記ピンニングセンターは、破壊された柱状ピンニングセンターを含むことを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記破壊された柱状ピンニングセンターは、ウランの核分裂によって放出された高エネルギーイオンによって形成されることを特徴とする請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記ピンニングセンターは、点ピンニングセンターを含むことを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【請求項８】
前記超伝導エレメントは、約１５，０００Ａ／ｃｍ2以上の電流密度を有していることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記超伝導材料エレメントは、ディスク形状をしていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記磁場パルスによって発生させられる前記磁場の実質的にすべてが、超伝導材料の前記ディスクの直径よりも小さい直径の中にあることを特徴とする請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記電磁石源は、１対の電磁石を含み、超伝導材料の前記ディスクは、前記電磁石同士の間に配設されていることを特徴とする請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
それぞれの電磁石は、強磁性の材料コアを備える、ワイヤーを巻かれた分裂場電磁石を含むことを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記超伝導材料エレメントの温度は、前記超伝導材料エレメントの活性化を維持するのに十分であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
クライオスタットをさらに含み、前記クライオスタットの中に、前記超伝導材料エレメントおよび電磁波源が配設されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記クライオスタットは、大気圧力より下で動作される閉じられたシステムであることを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
低温液体の蒸発したコールドガスをさらに含み、前記超伝導材料エレメントがその中に配設されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１７】
前記超伝導材料エレメントの活性化の間に、前記超伝導材料エレメントは、ジャイアントフィールドリープを経験するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記ジャイアントフィールドリープは、前記超伝導材料エレメントの最大捕捉場に近い捕捉磁場において終わることを特徴とする請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
超伝導材料の中で捕捉磁場を活性化させるための方法であって、前記方法は、
超伝導材料エレメントの近位に少なくとも１つの磁場パルスを発生させるステップを含み、
前記磁場パルスは、前記磁場パルスによって発生させられる磁場に実質的に等しい捕捉磁場を前記超伝導材料エレメントの中で活性化させることを特徴とする方法。
【請求項２０】
前記超伝導材料エレメントのＵ235含有量を変化させるステップと、前記超伝導エレメントを中性子照射に露出させるステップとをさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記Ｕ235含有量を変化させるステップは、前記超伝導材料エレメントの電流密度を変化させるステップを含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記少なくとも１つの磁場パルスを発生させるステップは、電磁石源によって前記磁場パルスを発生させるステップを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
前記少なくとも１つの磁場パルスを発生させるステップは、前記少なくとも１つの磁場パルスを発生させるために前記電磁石源を通して電流を流すステップを含むことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記少なくとも１つの磁場パルスを発生させるステップは、前記超伝導材料エレメントを捕捉場磁石へと完全に活性化させることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２５】
前記少なくとも１つの磁場パルスによって発生させられる磁場の実質的にすべては、前記超伝導材料エレメントよりも小さい物理的な横寸法を有するエリアの中に含有されていることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２６】
前記超伝導材料エレメントの活性化を維持するのに十分な温度で前記超伝導材料エレメントを維持するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２７】
捕捉場磁石であって、前記捕捉場磁石は、
超伝導材料エレメントを含み、前記超伝導材料エレメントは、
前記超伝導材料エレメントを活性化させるように構成されている磁場パルスによって発生させられる捕捉磁場であって、前記磁場パルスによって発生させられる磁場に実質的に等しい、捕捉磁場と、
前記超伝導材料エレメントの電流密度を閾値電流密度よりも上に上昇させるように構成されている複数のピンニングメカニズムと
を含むことを特徴とする捕捉場磁石。
【請求項２８】
前記閾値電流密度は、約１５，０００Ａ／ｃｍ2であることを特徴とする請求項２７に記載の捕捉場磁石。
【請求項２９】
前記磁場パルスが約１．２テスラから約６．６テスラの範囲にあるときに、前記捕捉磁場は、約０．６テスラから約６．０テスラの範囲にあることを特徴とする請求項２７に記載の捕捉場磁石。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、超伝導捕捉場磁石の活性化、および関連の方法およびシステムに関する。また、本発明は、駆動用途における超伝導捕捉場磁石の使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
関連出願との相互参照
本出願は、２０１４年１月２２日に出願された「捕捉場磁石（Trapped Field Magnets）の活性化のためのシステムおよび方法」という表題の米国仮特許出願第６１／９２９，９８２号明細書の優先権を主張し、その全体の内容は、参照により本明細書に組み込まれている。
【０００３】
導入
本明細書で使用される章の見出しは、単に組織的な目的のためのものであり、説明されている主題を限定するものとして決して解釈されるべきではない。
【０００４】
磁石は、たとえば、著しいエネルギー損失なしに電気エネルギーを機械的なエネルギーへ変換する能力を含む、多数の用途を有している。したがって、磁石は、たとえば、電気モーターおよび発電機を含む、さまざまな技術において、重要な構成要素である。それ自身の持続的な磁場を生成させる強磁性の材料は、永久磁石とみなされる。永久磁石は、それらが供給することができる磁場の大きさについて、著しい限界がある。さらに、最も高い磁石場（magnet fields）の永久磁石は、比較的に希少であって、ときには、世界中で限られた地理的領域だけで見つけられる材料から構成されている。したがって、永久磁石は、高価であり、さまざまな用途で使用するには非常に高いコストがかかる可能性がある。
【０００５】
そのうえ、従来の永久磁石モーターおよび発電機は、パワーに制約があり、送達され得るパワーの量は、モーター／発電機のサイズおよび重量によって制限されている。これは、サイズおよび／または重量設計パラメーターに対する制約につながり、それは、過度に制限する可能性がある。一般的に、永久磁石のサイズを小さくすることは、磁場強度の減少に起因して、パワー出力の減少を結果として生じさせる。したがって、単位体積当たりのパワー（すなわち、パワー密度）は、通常の永久磁石がモーターの中で使用されるときには、著しく制限される可能性がある。したがって、より安価であり、より強力な磁場を作り出し、および／または、より軽い材料などのような、持続的な磁場を作り出す可能性を持つ代替的な材料に対する要求が存在している。
【０００６】
非常に多くの磁場は、磁場が大きい磁束ピンニング力を示すときには、超伝導体によって「捕捉」され得、それは、半永久磁気材料を結果として生じさせる可能性があるということが発見された。換言すれば、超伝導材料が非常に高い磁場の中に設置されているときに、材料は、磁場を複製するように活性化させられ、それによって、それ自身の持続的な磁場を作り出すことが可能である。とりわけ、高温超伝導体（ＨＴＳ）は、捕捉場磁石（ＴＦＭ）を形成するように活性化させられ得、結果として生じる磁場は、実現可能な動作温度まで冷却されるとき、それらの永久磁石の同等のものよりも強力であるということが決定されている。
【０００７】
研究によって、ＨＴＳおよびＴＦＭの理解が高まってきたが、現在のＴＦＭ活性化は、一般的に、以下の制限を有している。それは、１）ＴＦＭは、たとえば、非常に大きく高価で重い磁石（たとえば、永久磁石または電磁石）によって発生させられる非常に高い磁場の中に設置されることによって、活性化させられ、次いで、その動作温度まで冷却され得るということ（このプロセスは、「磁場中冷却された活性化（field-cooled activation）」と呼ばれている）、２）ＴＦＭは、冷却され、その後に、高い磁場に曝され得るということ（このプロセスは、「ゼロ磁場中冷却された活性化（zero-field-cooled activation）」と呼ばれている）、および、３）ゼロ磁場中冷却された活性化は、磁場のパルスを使用して行われ得るということ（このプロセスは、「パルス状のゼロ磁場中冷却された活性化（pulsed-zero-field-cooled activation）」と呼ばれている）である。最後の２つのタイプの活性化では、ＴＦＭは、捕捉磁場を保持するために、活性化および動作の間に非常に冷温に維持する必要がある。
【０００８】
ＴＦＭを生成および製造する際の改善が、依然として必要とされている。たとえば、実用的かつ効率的なＴＦＭ活性化を提供するだけでなく、完全に活性化させられるロバストなＴＦＭを提供する、ＴＦＭ活性化のためのシステムおよび方法を提供することが望ましい可能性がある。また、低減された電気的なエネルギーおよび加熱を頼りにする、ＴＦＭ活性化のためのシステムおよび方法を提供することが望ましい可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１３／０６３７１０号
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】ＣＰ．  Ｂｅａｎ，  ”Ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｈｉｇｈ−Ｆｉｅｌｄ  Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ”，  Ｒｅｖ．  Ｍｏｄ．  Ｐｈｙｓ．  ３６，  ｐｐ．３１−３９  （１９６４）
【発明の概要】
【００１１】
本発明は、上述の問題のうちの１または複数を解決し、および／または、上述の望ましい特徴のうちの１または複数を実現する。他の特徴および／または利点は、以下に続く説明から明らかになり得る。
【００１２】
本発明のさまざまな例示的な実施形態によれば、超伝導材料の中で捕捉場磁石を活性化させるためのシステムは、超伝導材料エレメントと、超伝導材料エレメントの近位に配設されている電磁石源とを含むことができる。電磁石源は、超伝導材料エレメントを活性化させるのに十分な磁場パルスを作り出すように構成され得る。超伝導材料エレメントは、磁場パルスによって発生させられる磁場に実質的に等しい捕捉磁場を保持するように構成され得る。
【００１３】
本発明のさまざまな追加的な例示的な実施形態によれば、超伝導材料の中で捕捉磁場を活性化させるための方法は、超伝導材料エレメントの近位に少なくとも１つの磁場パルスを発生させるステップを含むことができる。磁場パルスは、磁場パルスによって発生させられる磁場に実質的に等しい捕捉磁場を超伝導材料エレメントの中で活性化させることができる。
【００１４】
本発明のさまざまなさらなる例示的な実施形態によれば、捕捉場磁石は、超伝導材料エレメントを含むことができる。超伝導材料エレメントは、超伝導材料エレメントを活性化させるように構成されている磁場パルスによって発生させられる捕捉磁場を含むことができる。捕捉磁場は、磁場パルスによって発生させられる磁場に実質的に等しくてもよい。超伝導材料エレメントは、超伝導材料エレメントの電流密度を閾値電流密度よりも上に上昇させるように構成されている複数のピンニングメカニズムをさらに含むことができる。
【００１５】
追加的な目的および利点は、以下に続く説明の中に部分的に述べられることとなり、また、その説明から部分的に明らかになることとなり、または、本教示の実践によって学ばれ得る。本発明の目的および利点の少なくともいくつかは、とりわけ、添付の特許請求の範囲において指摘されているエレメントおよび組み合わせによって、実現および達成され得る。
【００１６】
先述の全体的な説明および以下の詳細な説明の両方は、単に例示的および説明的なものであり、本発明および特許請求の範囲（均等物を含む）を制限しようとするものではないということが理解されるべきである。本発明および特許請求の範囲は、それらの最も広い意味において、これらの例示的な態様および実施形態のうちの１または複数の特徴を有することなく実践され得るということが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
添付の図面は、本明細書の中に組み込まれ、かつ、本明細書の一部を構成しており、添付の図面は、本発明のいくつかの例示的な実施形態を図示しており、その説明とともに、特定の原理を説明する役割を果たしている。
【図１】本発明による、捕捉場磁石（ＴＦＭ）活性化のためのシステムの例示的な実施形態の概略図である。
【図２】図１のシステムの中で使用されるＨＴＳの例示的な実施形態の部分的な拡大断面図である。
【図３】さまざまな電磁石電流ＩEMに関して、図１のシステムの中で使用される電磁石（ＥＭ）を横切る半径方向の位置ｒの関数として、印加される活性化磁場ＢAを図示するグラフである。
【図４】さまざまな印加された磁場ＢAに関して、図１のシステムにおいてＣｈｅｍ−ＰＣ  ＨＴＳを横切る半径方向の位置ｒの関数として、捕捉磁場ＢTを図示するグラフである。
【図５】さまざまな印加された磁場ＢAに関して、図１のシステムにおいてＣｏｍｂｏ−ＰＣ  ＨＴＳ横切る半径方向の位置ｒの関数として、捕捉磁場ＢTを図示するグラフである。
【図６】図１のシステムにおいてＣｈｅｍ−ＰＣ  ＨＴＳを横切るさまざまな半径方向の位置ｒにおいて、時間の関数として、磁場ＢHTSを図示し、また、時間の関数として、対応する印加された活性化磁場ＢAを図示するグラフである。
【図７】図１のシステムにおいてＣｏｍｂｏ−ＰＣ  ＨＴＳを横切るさまざまな半径方向の位置ｒにおいて、時間の関数として、磁場ＢHTSを図示し、また、時間の関数として、対応する印加された活性化磁場ＢAを図示するグラフである。
【図８】さまざまな電磁石電流ＩEMに関して、図１のシステムにおいてＣｏｍｂｏ−ＰＣ  ＨＴＳを横切る半径方向の位置ｒの関数として、捕捉磁場ＢTを図示するグラフである。
【図９】中性子照射に続いて、Ｃｏｍｂｏ−ＰＣ  ＨＴＳに関するＵ235含有量の関数として、捕捉磁場ＢTを図示するグラフである。
【図１０】さまざまな電磁石電流ＩEMに関して、図１のシステムにおいて高いＵ235含有量を備えるＨＴＳを横切る半径方向の位置ｒの関数として、捕捉磁場ＢTを図示するグラフである。
【図１１】図１０のＨＴＳを横切るさまざまな半径方向の位置ｒにおいて、時間の関数として、捕捉磁場ＢTを図示し、また、時間の関数として、対応する印加された電磁石電流ＩEMを図示するグラフである。
【図１２】さまざまな電磁石電流に関して、図１のシステムにおいて中位のＵ235含有量を備えるＨＴＳを横切る半径方向の位置ｒの関数として、捕捉磁場ＢTを図示するグラフである。
【図１３】図１２のＨＴＳを横切るさまざまな半径方向の位置ｒにおいて、時間の関数として、捕捉磁場ＢTを図示し、また、時間の関数として、対応する印加された電磁石電流ＩEMを図示するグラフである。
【図１４】さまざまな電磁石電流に関して、図１のシステムにおいて低いＵ235含有量を備えるＨＴＳを横切る半径方向の位置ｒの関数として、捕捉磁場ＢTを図示するグラフである。
【図１５】図１４のＨＴＳを横切るさまざまな半径方向の位置ｒにおいて、時間の関数として、捕捉磁場ＢTを図示し、また、時間の関数として、対応する印加された電磁石電流ＩEMを図示するグラフである。
【図１６】さまざまなＨＴＳに関する印加された電流密度Ｊcの関数として、ＧＦＬの始まりおよびＧＦＬの完了における捕捉磁場ＢTを図示するグラフである。
【図１７】本発明による、磁気モーターの例示的な実施形態の概略図である。
【図１８】図１７のモーターの中で使用されるＴＦＭアッセンブリの例示的な実施形態の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
ここで、本発明のさまざまな例示的な実施形態が詳細に参照されることとなり、その例は、添付の図面に図示されている。可能な限り、同じ参照数字は、図面の全体を通して、同じまたは同様のパーツを表すために使用されることとなる。
【００１９】
捕捉場磁石（ＴＦＭ）は、多数の用途において従来の永久磁石を交換する大きな可能性を有しており、実質的に低い温度で動作させられるときに、それらの永久磁石の同等のものよりも強力な磁場を示す。例として、ＴＦＭモーターは、従来の永久磁石モーターと同じ量のパワーを送達することが可能であるが、サイズおよび重量の著しい低減を伴う。研究は、ＴＦＭの理解を増加させたが、たとえば、高価な大きくて重い磁石（すなわち、永久磁石または電磁石）によって発生させられる非常に大きい一定の磁場に、たとえば超伝導材料（すなわち、超伝導体）を露出させることを必要としない、改善されたＴＦＭ活性化技法に対する要求は残っているままである。高い場の電磁石を使用するような従来の活性化技法は、（たとえば、ＴＦＭがその磁場を失うときに）実験室以外の場所での使用における用途の中に存在するＴＦＭを活性化および／または再活性化させるには実用的でない。換言すれば、さまざまな用途において、オンサイトまたはインサイチュでの活性化または再活性化を可能にすることは望ましい可能性があり、また、たとえば、大きくて重い永久磁石または電磁石に依存する場合には、そのようにすることは非実用的である可能性がある。
【００２０】
非常に大きい一定の磁場を使用する活性化の代替例は、パルス状の磁場活性化である。パルス状の磁場活性化は、ずっと小さくて軽い電磁石を使用してＴＦＭを活性化させることが可能である。しかし、また、磁場パルスは、熱を発生させる可能性があり、熱は、ＴＦＭを温め、それらにそれらの「捕捉」場のすべてまたは一部を失わせる。したがって、改善されたＴＦＭ活性化技法に対する要求が残っているままであり、それは、パルス状の活性化技法を含み、それは、実用的かつ効率的な活性化を提供するだけでなく、完全に活性化させられたＴＦＭを提供する。これらの目的を達成するために、本明細書で説明されているＴＦＭ活性化のためのシステムおよび方法は、非常に短い磁場パルスを使用し、それは、より少ない電気的なエネルギー、および、したがって、より小さいエネルギー供給を必要とし、ＴＦＭのより少ない加熱を結果として生じさせる。そのうえ、必要とされる活性化場の大きさは、著しく低減され、それは、活性化場を発生させるために使用される磁石のコストおよびエネルギー使用量も低減させる（また、それによって、パルスによって発生させられる熱の量も低減させる）。
【００２１】
本明細書で使用されているように、用語の「捕捉場磁石」、「ＴＦＭ」、または、それらの変化形は、かなりの「捕捉」磁場を有する超伝導材料を表し、半永久磁気材料を結果として生じさせる。換言すれば、ＴＦＭは、それが露出させられた磁場を複製するために活性化させられ、それによって、それ自身の持続的な磁場を作り出す、超伝導材料である。とりわけ、高温超伝導体（ＨＴＳ）は、液体窒素の沸点（７７Ｋ）よりも上で超伝導になる材料であり、それは、ＴＦＭを形成するために活性化させられ得る。本発明のさまざまな実施形態では、たとえば、超伝導材料は、たとえば、イットリウムバリウム銅酸化物（ＹＢＣＯ）などのような、バルクＨＴＳ材料である。たとえば、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-δから構成されるＨＴＳは、約９３Ｋよりも下の温度で超伝導になる。したがって、ＹＢＣＯから作製されている本発明によるＴＦＭは、約９３Ｋよりも下の温度で、おおよそ絶対零度の温度まで、動作することが可能である。そのうえ、一般的に、ＴＦＭによって保持される磁場は、温度が減少するにつれて増加する。
【００２２】
さまざまな追加的な例示的な実施形態では、超伝導材料は、たとえば、ＲＥ1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏ7-δなどのようなＨＴＳ材料であり、ここで、ＲＥは、Ｙ、Ｎｄ、Ｌａ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｔｂ、または、それらの混合物から選ばれる。さまざまなさらなる実施形態では、ＨＴＳは、Ｂｉ2Ｓｒ2ＣａＣｕ2Ｏx；（Ｂｉ，Ｐｂ）2Ｓｒ2ＣａＣｕ2Ｏx；Ｂｉ2Ｓｒ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏx；（Ｂｉ，Ｐｂ）2Ｓｒ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏx；ＨｇＢａ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏδ；ＨｇＢａ2ＣａＣｕ2Ｏ6；ＴｌＣａＢａ2Ｃｕ2Ｏx；Ｔｌ2Ｃａ2Ｂａ2Ｃｕ3Ｏx；またはＮｄ1+xＢａ2-xＣｕ3Ｏxから構成されている。しかし、当業者は、本発明は、ＴＦＭの用途に基づいて、たとえば、さまざまなＨＴＳ材料を含むさまざまな超伝導材料の中で、ＴＦＭを活性化させるシステムおよび方法を考えており、また、本発明は、いかなる様式によっても、本明細書で開示されて特許請求されている例示的な材料に限定されるということは意図されていないということを理解することとなる。そのうえ、当業者は、ＴＦＭのサイズは、用途に依存するということを理解することとなる。一般的に、ＴＦＭが大きければ大きいほど、より高い磁場を保持するというその能力に起因して、より望ましい。現在の用途においてＴＦＭは、たとえば、サイズが、直径約１．５ｃｍから約１０ｃｍの範囲にある。しかし、より大きいＴＦＭは、また、活性化技術に対する適当な修正とともに使用され得るということが当業者によって理解されることとなる。
【００２３】
本明細書で使用されているように、用語の「活性化させる（ａｃｔｉｖａｔｅ）」、「活性化する（ａｃｔｉｖａｔｉｎｇ）」、「活性化させられる（ａｃｔｉｖａｔｅｄ）」、「活性化（ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ）」、および、それらの変化形は、超伝導材料が磁場への露出に起因して不活性材料から磁石へと変化させられる、出来事を表している。換言すれば、超伝導材料は、ＴＦＭになるように活性化させられ得、また、ＴＦＭは、最初に活性化させられた後に、その磁場を維持および／または回復するために、再活性化によって活性化させられ得る。超伝導材料は、それが、印加された磁場からその完全な磁化ポテンシャルに到達し、その最大捕捉場へと飽和したと考えられるときに、完全に活性化させられる。超伝導材料は、それが磁化されているが、その完全な磁化ポテンシャルには到達していなかったときに、部分的に活性化させられると言われる。そのうえ、完全に活性化させられたＴＦＭは、クリープとして知られているプロセスによって、その捕捉場のいくらかを徐々に失う。典型的に、クリープは、１０年の時間当たり場の約３％から約７％の損失を引き起こす。たとえば、活性化の１日後に２テスラの捕捉場を有するＴＦＭは、活性化の約１０日後までに約０．０８テスラ（４％）を失う可能性がある。一般的に、クリープ損失は、１年後に約２０％損失へと保持され得、１０年後に追加的な４％損失を有する。また、ＴＦＭは、磁場強度を失う可能性があり、磁場を維持するのに十分な冷却への露出の損失によって部分的だけに活性化させられるようになる。
【００２４】
本発明のさまざまな例示的な実施形態は、たとえば、電磁石などのような電磁石源によって発生させられる磁場パルスに超伝導材料エレメントを露出させることによって、超伝導材料の中で捕捉場磁石（ＴＦＭ）を活性化させるためのシステムおよび方法を考えている。さまざまな実施形態では、たとえば、高温超伝導材料（ＨＴＳ）エレメントなどのような超伝導材料エレメントは、電磁石源の近位に配設されており、また、電流が電磁石源を通して流されるときに、電磁石源は、超伝導材料エレメントを活性化させる磁場パルスを作り出す。本発明のさまざまな実施形態では、たとえば、従来の見識とは対照的に、超伝導材料エレメントは、電磁石源によって作り出される磁場パルスによって発生させられる磁場に実質的に等しい捕捉磁場を保持することが可能であることが意図される。
【００２５】
Ｂｅａｎモデルによって表されるような一般に認められた理論は、たとえば、（１）最大捕捉場（ＢT,MAX）の能力があるＴＦＭの活性化は、ＢT,MAXの値の２倍以上の印加された磁場（ＢA）を必要とするということ、および、（２）捕捉場（ＢT）の大きさは、それがＢT,MAXに到達するまで、ＢAの大きさとともに単調に増加することとなる（たとえば、非特許文献１を参照）ということを予測する。しかし、本発明のさまざまな実施形態では、超伝導材料エレメントが、ＢT,MAXに実質的に同等である、電磁石源によって作り出される印加された磁場パルス（ＢA）によって、そのＢT,MAXまで活性化させられ得ることが意図される。さまざまな実施形態では、たとえば、印加されるパルスＢAの大きさが増加させられるにつれて、非常に大きい非連続的な場の増加も起こり、それは、以降では、「ジャイアントフィールドリープ（giant field leap）」（ＧＦＬ）と称され、それは、高い捕捉場に関して、超伝導材料の完全に活性化させられた状態ＢT,MAXの近くで終了する。このように、本発明のシステムおよび方法は、より低い必要とされる活性化場を備えるＴＦＭの完全な活性化を可能にし、それによって、より少ないエネルギーで、実質的により小さく、より安価でより軽い活性化構成要素（たとえば、電磁波源）を必要とし、ＴＦＭ活性化に関して従来から使用されているものよりも少ない熱をＴＦＭの中に生成させることが可能である。
【００２６】
さまざまな実施形態によれば、超伝導材料エレメントは、ピンニングセンター、または、捕捉磁場ＢTを保持もしくは「ピン止めする」ように機能する非超伝導材料の領域を含むことが可能である。そのようなピンニングセンターは、非超伝導欠陥を生成させるためにエレメントのエリアを損傷させることによって、超伝導材料エレメントの中に人工的に形成され得る。さまざまな実施形態では、たとえば、高エネルギーイオンが、超伝導材料の中に破壊された柱状欠陥（たとえば、非超伝導材料の柱）を生成させるために使用され得る。さまざまな例示的な実施形態では、図２に図示されているように、ウラニウム化合物の堆積物１４０が、超伝導材料エレメントに追加され得る。次いで、エレメントは、中性子照射に露出させられ得、中性子照射は、堆積物の中のＵ235原子のいくらかが核分裂することおよび高エネルギーイオンを放出することを引き起こすこととなり、それは、それらが超伝導材料を通って移動するときに、損傷トラック１５０を生成させる。これらの損傷トラックまたは破壊された柱状欠陥は、ピンニングセンターとしての役割を果たす。この技法によって形成されたピンニングセンターを備える超伝導材料エレメントは、本明細書でＵ／ｎ−ＰＣと表されている。
【００２７】
さまざまな追加的な実施形態では、異質な化学物質のドーパントは、超伝導材料エレメントの中に化学堆積物を生成させるために使用され得、それは、また、ピンニングセンターとしての役割を果たす。この技法によって形成されたピンニングセンターを備える超伝導材料エレメントは、本明細書でＣｈｅｍ−ＰＣと表されている。当業者は、上記に説明されたピンニングセンターは、単に例示的なものであるということ、ならびに、本発明のシステムおよび方法は、天然および人工的の両方のピンニングセンターのさまざまなタイプ（すなわち、性質）、構成（すなわち、幾何学形状）、および／または、組み合わせを有する超伝導材料エレメントを使用することを考えており、それは、さまざまな方法および／または技法によって生成されるということを理解することとなる。
【００２８】
特定の理論によって拘束されることを望まないが、本発明者は、ＧＦＬが、電流密度Ｊcおよび捕捉場ＢTの結果であり、それは、超伝導材料エレメントに大きい内部力（ローレンツ力）を一緒に生成させ、それによって、エレメントの１つの領域から別の領域に向けて磁束を押すということを考えている。したがって、本発明者は、活性化の間に、超伝導材料エレメントが、ローレンツ力が高いときに、たとえば、高いＪcが存在するときなどに（そして、それは、高いＢTを作り出すことが可能である）、ＧＦＬを示すこととなる（および、したがって、ＢT,MAX≒ＢAにおいて実質的に完全な活性化を実現する）ということを考えている。この理論によれば、たとえば、ＪcおよびＢTの最小閾値を超える任意のＴＦＭが、ＧＦＬを示すことが可能であるということが考えられている。さまざまな実施形態によれば、たとえば、約１５，０００Ａ／ｃｍ2以上のＪcおよび約０．５テスラのＢTを超える任意のＴＦＭが、ＧＦＬを示すことが可能であるということ、ならびに、Ｊcが増加するにつれてＧＦＬの大きさが増加するということが考えられている。
【００２９】
超伝導材料エレメントが、たとえば、Ｕ／ｎ−ＰＣ、Ｃｈｅｍ−ＰＣ、または、Ｃｈｅｍ−ＰＣおよびＵ／ｎ−ＰＣの組み合わせ（以降では、Ｃｏｍｂｏ−ＰＣと称される）などのような、ピンニングセンターを有し、それは、超伝導材料エレメントのＪcおよびＢTを上記閾値レベルの上方へ増加させるように機能するので、それらは、活性化の間にＧＦＬを示すことが可能である。換言すれば、ＰＣを有する超伝導材料エレメントは、ＪcおよびＢT,MAXの積が約１５，０００Ａ／ｃｍ2ｘ．０．５テスラ以上である場合には、活性化の間にＧＦＬを示すことが可能である。
【００３０】
図１は、本発明によるＴＦＭ活性化のためのシステム１００の例示的な実施形態の概略図を示している。システム１００は、超伝導材料エレメント１０２を含み、超伝導材料エレメント１０２は、２つの電磁石１０４と１０６との間に配設されている。図１に示されているように、さまざまな例示的な実施形態では、超伝導材料は、ディスク形状（たとえば、パック形状）を有しており、また、電磁石１０４と１０６との間に位置決めされており、図１の構成において、電磁石１０４が超伝導材料エレメント１０２の第１の端部の上方にあるようになっており、電磁石１０６が超伝導材料エレメント１０２の反対側の端部の下方にあるようになっている。さまざまな例示的な実施形態では、超伝導材料エレメント１０２は、たとえば、イットリウムバリウム銅酸化物などのような、上記に説明されているような高温超伝導材料である。電磁石１０４、１０６は、鉄の（または、他の強磁性の）コアを備えるワイヤーを巻かれた電磁石であることが可能であり、それは、分裂場磁石を含む。電磁石１０４、１０６は、それらが作り出す場が同じ方向になるようにワイヤー接続されている。
【００３１】
本発明のさまざまな例示的な実施形態では、超伝導ディスク１０２は、たとえば、Ｕ／ｎ−ＰＣタイプの破壊された柱状ピンニングセンター１５０（図２を参照）の組み合わせ、および、Ｃｈｅｍ−ＰＣまたはＣｏｍｂｏ−ＰＣタイプの点ピンニングセンター（図示せず）の組み合わせなどのような、ピンニングセンターを含む。したがって、上記に説明されているように、活性化の間に、超伝導ディスク１０２は、ＧＦＬを示すことが可能である。このように、構築およびテストされたプロトタイプに関してより詳細に下記に説明されているように（下記の実施例１を参照）、さまざまな例示的な実施形態において、電磁石１０４、１０６によって作り出される単一の磁場パルスは、超伝導ディスク１０２を実質的に完全に活性化させ、ΒΤ、ΜΑΧ≒ＢAにおいて、実質的に完全に活性化されたＴＦＭを作り出すことが可能である。さまざまな例示的な実施形態において、パルス持続期間は、約１０ｍｓから約３０ｍｓの範囲にあることが可能であるが、より長いパルスおよびより短いパルスの両方も効果的である。さまざまな実施形態では、短いパルスが望ましい。その理由は、それが、より少ないエネルギーを使用し、ＴＦＭおよび関連のスプリット電磁コイルの中のより少ない加熱を引き起こすからである。
【００３２】
図１にさらに示されているように、超伝導ディスク１０２の直径は、電磁石１０４および１０６のそれぞれの直径よりも大きく、電磁石１０４、１０６は、超伝導ディスク１０２の上に実質的に中心が置かれて位置決めされている。したがって、特許文献１に説明されているように（その内容全体は、参照により本明細書に組み込まれている）、電流が、（たとえば、パルスジェネレーター１２０および／またはコンデンサー１３０を介して）電磁石１０４、１０６を通して流されるときに、電磁石１０４、１０６は、超伝導ディスク１０２よりも小さい物理的な横寸法を備えるエリアの中だけで大きい磁場パルスをそれぞれ作り出すこととなる。換言すれば、電磁石１０４、１０６のそれぞれによって作り出される磁場の実質的にすべては、超伝導ディスク１０２の直径の中にある。
【００３３】
本発明のさまざまな例示的な実施形態では、システム１００は、ＴＦＭ活性化を許容するために十分に低い温度で超伝導ディスク１０２を維持するためのメカニズムをさらに含むことが可能である。たとえば、システム１００は、たとえば、大気圧力における液体窒素で充填されているクライオスタット１１０を含むことが可能である。超伝導材料１０２および電磁石１０４、１０６は、充填されたクライオスタット１１０の中に配設され、超伝導材料１０２を十分に低い温度で維持し、活性化されたＴＦＭがその磁場を失うことを阻止することが可能である。冷却剤のより低い温度は、任意の所与のＴＦＭがより高い場を保持することを可能にする。
【００３４】
当業者は、システム１００が、単に例示的なものであり、本発明によるＴＦＭ活性化に関するシステムの１つの例示的な実施形態を図示することが意図されているということを理解することとなる。したがって、当業者は、システム１００の中で利用される超伝導ディスク１０２および電磁石１０４、１０６が、さまざまな形状、寸法、および／または構成を有することが可能であり、また、たとえば、特定の用途および所望のＴＦＭの捕捉場強度に基づいて、さまざまな材料から形成され得るということを理解することとなる。さらに、システム１００は電磁石１０４、１０６を利用しているが、本発明によるシステムでは、磁場パルスを作り出すために、当業者に知られている任意の電磁波源を使用することが意図される。そのうえ、システム１００は、超伝導材料１０２を冷却するためにクライオスタット１１０を含むが、本発明によるシステムは、当業者に知られている任意の冷却手段、デバイス、構造、方法、および／または技法を利用することが可能であり、それは、それに限定されないが、低温液体の蒸発したコールドガスを含む。
【００３５】
単一のパルス活性化
さまざまな設計考慮事項、および、図１に示されているものなどのような、ＴＦＭ活性化のためのシステムの動作に対するそれらの影響が、上記に説明されているシステム１００と同様の電磁石からの単一の磁場パルスによる超伝導材料エレメントの活性化に関して、下記に説明されている。
【実施例１】
【００３６】
図１に概略的に示されている例示的なシステム１００にしたがったセットアップを有するプロトタイプが、構築およびテストされ、開示されている例示的なシステムの活性化能力を確認および検討した。それぞれの電磁石１０４、１０６は、１２０ターンの２４ゲージ銅磁石ワイヤーによって構成されたＨｉｐｅｒｃｏ（登録商標）５０コアを備える、ワイヤーを巻かれた分裂場電磁石であった。電磁石巻線の最も外側の直径は、約１８ｍｍであり、最も内側の直径は、約１２ｍｍであった（それは、それぞれのコアによってセットされた）。超伝導ディスク１０２は、バルクイットリウムバリウム銅酸化物（ＹＢＣＯ）から作製されており、２０ｍｍ直径を有し、約８ｍｍの軸線方向の長さを備えており、２つの異なるタイプのピンニングセンター：（１）Ｃｈｅｍ−ＰＣおよび（２）Ｕ／ｎＰＣのうちの少なくとも１つを含有していた。
【００３７】
図１に示されているように、さまざまな実施形態では、Ｈａｌｌプローブアレイ１０８が、超伝導ディスク１０２と電磁石１０６との間に配設され、システム１００からデータを収集することが可能である。実施例１においてテストされたプロトタイプでは、Ｈａｌｌプローブアレイ１０８は、７つのプローブを含み、超伝導ディスク１０２と電磁石１０６との間の１．４ｍｍギャップの中に配設されており、プローブアレイ１０８が超伝導ディスクの表面および電磁石１０６のＨｉｐｅｒｃｏ（登録商標）５０コアの表面から約０．７ｍｍに挟まれるようになっていた。個々のＨａｌｌプローブ（図示せず）は、約１．１５ｍｍごとに間隔を置いて配置されており、超伝導ディスク１０２の１０ｍｍ半径のうちの１．７ｍｍから８．６ｍｍの超伝導ディスク１０２の半径をカバーしていた。Ｈａｌｌプローブ読み出し値からのデータは、ＡＲＥＰＯＣ（商標）インターフェース、および、本発明者によって生成されたインターフェースの両方を使用してデータロガー（すなわち、ＰＣ）１１２の上でロギングされた。
【００３８】
２つのパルスタイプが、超伝導ディスク１０２の活性化のために利用可能である。第１のタイプは、パルスジェネレーターによって作り出され、パルスジェネレーターは、図１において１２０でラベル付けされており、高速の立ち上がり時間の電流供給部を駆動し、電流供給部は、図１において１２２でラベル付けされており、２０ｍｓ立ち上がり時間、１００ｍｓフラットトップ、および２０ｍｓ立ち下り時間を有している。特許文献１に議論されているように、しかし、このパルスタイプ活性化によって、４０アンペア（Ａ）を超える磁場パルスは、電磁石１０４、１０６のコイルを加熱したということが見出された。したがって、第２のタイプのパルスは、０．１２５ファラッド（Ｆ）コンデンサーから、容量放電を使用して、より高い磁場パルス（たとえば、４０アンペアを超える）を発生させるために使用された、０．１２５ファラッド（Ｆ）コンデンサーは、図１において１３０でラベル付けされており、１００ボルト（Ｖ）を定格としている。回路抵抗は、０．２３６Ω（±８％）であり、インダクタンスは、無視できるほどであった。したがって、容量放電パルスのＲＣ時間は、約２９．５ｍｓであった。
【００３９】
オシロスコープは、図１において１１４でラベル付けされており、オシロスコープは、キャリブレーション検討および電流測定に関して、低抵抗シャント（図１において１１６でラベル付けされている）を横切る電圧を読み取るために使用された。たとえば、図３は、電磁石１０４、１０６を通る電流（ＩEM）が１１４Ａから４２７Ａの間で変化したときに、電磁石１０４、１０６によって作り出される場、または適用された場（ＢA）の測定を示している。
【００４０】
テストされた第１のタイプの超伝導ディスク１０２は、Ｙ2ＢａＣｕＯ5の化学堆積物から作製された点ピンニングセンター（Ｃｈｅｍ−ＰＣ）を有しており、それは、典型的に１ミクロン未満の直径を有しており、それは、ＨＴＳサンプルの全体を通してランダムに分配された。これらのサンプルは、０．５ｗｔ％Ｐｔのドーピングを含有しており、また、Ｊc≒１１，３００Ａ／ｃｍ2を有していた。説明を簡単にするために、化学堆積物によって形成された点ピンニングセンターを備える超伝導ディスク１０２は、以降では、Ｃｈｅｍ−ＰＣ  ＨＴＳと称されることとなる。Ｈｉｐｅｒｃｏ（登録商標）５０コアの存在は、所与の値のＪcに関する捕捉場を増加させる。したがって、Ｈｉｐｅｒｃｏ（登録商標）５０コアが存在していない場合に活性化させられたとき、Ｃｈｅｍ−ＰＣ  ＨＴＳは、活性化の磁場中冷却（ＦＣ）方法によって測定されるように、ＴＦＭの中央において、ＢT,MAX(r=0mm)≒０．５９テスラ（Ｔ）の捕捉場のピーク値を有していた。そして、Ｈｉｐｅｒｃｏ（登録商標）５０コアが存在している場合に活性化させられたとき、Ｃｈｅｍ−ＰＣ  ＨＴＣは、ＢT,MAX(r=1.7mm)≒０．９５Ｔを有していた。
【００４１】
テストされた第２のタイプの超伝導ディスク１０２は、第１のタイプのときのように、化学堆積物（Ｃｈｅｍ−ＰＣ）を有しており、加えて、破壊された柱状ピンニングセンター（Ｕ／ｎ−ＰＣ）を有していた。破壊された柱状ピンニングセンターを形成する柱は、それぞれ、長さが数ミクロンであり、約２ξ≒６．２ｎｍの直径を有しており、ここで、ξは、ＨＴＳコヒーレンス長である。上記に説明されているように、柱は、核分裂イオンによって形成されており、それは、脱酸素化されたＹＢＣＯによって取り囲まれたアモルファス材料の非連続的な損傷トレイルを作り出した。図２に示されているように、たとえば、核分裂イオンは、等方的に放出され、それは、高度にスプレーされた準柱状ピンニングセンター（破壊された柱状ピンニングセンター）を結果として生じさせた。当業者によって理解されることとなるように、そのような柱状スプレーは、もつれた磁束線を結果として生じさ、それは、安定性を磁束線アレイに加え、約４５，０００Ａ／ｃｍ2から約５０，０００Ａ／ｃｍ2のＪcを結果として生じさせた。説明を簡単にするために、化学堆積物から形成された点ピンニングセンターおよび破壊された柱状ピンニングセンターの両方を有する超伝導ディスク１０２は、以降では、Ｃｏｍｂｏ−ＰＣ  ＨＴＳと称されることとなる。
【００４２】
Ｈｉｐｅｒｃｏ（登録商標）５０コアが存在していない場合に活性化させられたとき、Ｃｏｍｂｏ−ＰＣ  ＨＴＳは、活性化のＦＣ方法によって測定されるように、ＴＦＭの中央において、ＢT,MAX(r=0mm)≒２．２０７Ｔの捕捉場のピーク値を有していた。しかし、ＦＣ活性化のために使用された電磁石は、これよりもかなり高いテスト場を提供することはできなかった。したがって、Ｈｉｐｅｒｃｏ（登録商標）５０コアの存在下において、Ｃｏｍｂｏ−ＰＣ  ＨＴＳの捕捉場は、ＦＣ活性化によって直接的に測定されることができなかった。したがって、ＢT,MAX(r=1.7mm)≒３．１３Ｔを有するということが間接的に推定された。
【００４３】
図４および図５を参照すると、印加された磁気パルスが十分に長かったときに、ＴＦＭのそれぞれの残留場が検討され、磁束フローは、クリープの時間的挙動特性に落ち着いた。プローブアレイ１０８を使用して、データが、印加された場（ＢA）の変化する大きさに関して、（Ｃｈｅｍ−ＰＣ  ＨＴＳおよびＣｏｍｂｏ−ＰＣ  ＨＴＳの両方に関して）超伝導ディスク１０２を横切る半径方向の位置ｒの関数として、捕捉磁場（ＢT）の上で、パルスの２分後に収集された。
【００４４】
図４は、１．７Ｔから２．３３Ｔの範囲にある印加された磁場（ＢA）に関して、Ｃｈｅｍ−ＰＣ  ＨＴＳを横切る半径方向の位置ｒの関数として、捕捉磁場（ＢT）に関する結果を示している。図４に図示されているように、捕捉場は、印加された場とともに単調に増加した。換言すれば、パルスの大きさが増加させられるにつれて、結果として生じる捕捉場は、非連続性なしで増加した。たとえば、円筒形状のサンプルの有限の軸線方向の長さ、ならびに、半径方向の位置ｒおよび軸線方向の位置ｚによる印加された場の変化に関して補正されると、この増加、および、曲線ＢT（ｒ）の滑らかな形状は、ともに、Ｂｅａｎモデルに一致している。
【００４５】
図５は、１．４４Ｔから２．６８Ｔの範囲にある印加された磁場（ＢA）に関して、Ｃｏｍｂｏ−ＰＣ  ＨＴＳを横切る半径方向の位置ｒの関数として、捕捉磁場（ＢT）に関する結果を示している。図５に図示されているように、パルスの大きさが増加させられるにつれて、結果として生じる捕捉場は、初期には、Ｃｈｅｍ−ＰＣ  ＨＴＳのように大きく増加した。しかし、最終的なピーク値の約１５％の捕捉場ピークを結果として生じさせる印加された磁場に関して、ｒの低い値において、非常に大きい非連続性が存在していた。この観察された非連続性、またはジャイアントフィールドリープ（ＧＦＬ）は、Ｂｅａｎモデルとは対照的であり、Ｂｅａｎモデルは、上記のように、ＢAが増加するにつれて、ｒ＝０に向けて、ＢT（ｒ）におけるピークの滑らかな進行を予測し、一方、ＢA自身のピーク値も滑らかに増加する。Ｃｏｍｂｏ−ＰＣ  ＨＴＳを繰り返してテストすることを通して、ＧＦＬは、ＹＢＣＯバルクに対して損傷を引き起こすことなく、同じ印加された場において（すなわち、同じコイル電流ＩEMにおいて）常に起こるということが見出された。そのうえ、本質的に同一の結果が、５つの同様のＹＢＣＯサンプルにおいて見られた。
【００４６】
Ｂｅａｎモデルとのさらなる比較において、Ｃｏｍｂｏ−ＰＣ  ＨＴＳの中央（ｒ＝１．７ｍｍ）の近くの捕捉場のピーク値は、それを引き起こしたパルス状の印加された場ＢAと比較された。図５に図示されているように、Ｈａｌｌプローブ１０８において測定されたＢT,MAXの値は、おおよそ２．１０Ｔであった。したがって、表面値に対する補正の後に、Ｃｏｍｂｏ−ＰＣ  ＨＴＳの中央（ｒ＝１．７ｍｍ）に最も近いＨａｌｌプローブにおける最大捕捉場は、約２．７３Ｔであったということが決定された。上記のように、Ｂｅａｎモデルは、ＢT,MAXの能力があるＴＦＭの活性化は、ＢT,MAXの値の２倍の印加された磁場（ＢA）を必要とするということを予測する。したがって、この活性化を実現するために必要とされる最小の印加された場のＢｅａｎモデル予測は、５．４６Ｔ（すなわち、２ｘ２．７３Ｔ）であった。しかし、この予測とは対照的に、Ｈａｌｌプローブ１０８において測定されるような活性化場ＢAは、約２．６８であり、それは、表面値に対する補正の後には、約２．５０Ｔであった。したがって、Ｃｏｍｂｏ−ＰＣ  ＨＴＳに関して、ＢT,MAXに対するＢAの比率は、約０．９２％であると決定され、それは、実験誤差内で、Ｂｅａｎモデルによって予測された２：１比率よりもむしろ、１：１比率に一致していた。
【００４７】
上記のように、Ｈｉｐｅｒｃｏ（登録商標）５０コアの存在下において、Ｃｏｍｂｏ−ＰＣ  ＨＴＳに関するＢT,MAX（ｒ＝１．７ｍｍ）の期待される表面値は、活性化のＦＣ方法によって測定されるように、７７Ｋにおいて約３．１３テスラであった。しかし、プロトタイプテスティングの間に実現される表面値は、約２．７３Ｔであり、それは、期待される値の約８７％でしかなかった。しかし、約３Ｋの温度増加が起こり、それは、捕捉場の１３％の減少に貢献したということが決定された。
【００４８】
Ｃｈｅｍ−ＰＣ  ＨＴＳに関するΒΤ,ΜΑΧに対するＢAの比率（それは、ＧＦＬを示していなかった）は、約１．８６であると決定され、それは、実験誤差内で、Ｂｅａｎモデルによって予測される≧２：１という比率と一致していた。
【００４９】
また、Ｂｅａｎモデルに関する追加的な挙動異常が、印加された場がＣｏｍｂｏ−ＰＣ  ＨＴＳを貫通した順序で見出された。Ｂｅａｎモデルは、バルクのさまざまな部分の電流密度がゼロまたはＪcのいずれかであるということを予測する。したがって、ＨＴＳがゼロ磁場中冷却された（ＺＦＣ）で活性化される場合には、印加された場ＢAが増加するにつれて、場の貫通、および、Ｊcを運ぶバルクの部分は、最初に、大きい半径ｒで開始し、そして、小さい半径ｒに向かって進行する。この貫通が起こるときに、ＢTのピーク値は、大きいｒからｒ＝０に向かって進行し、それが進行するにつれて増加する。図４に示されているように、この挙動は、活性化の全範囲にわたって、Ｃｈｅｍ−ＰＣ  ＨＴＳに関して観察された。しかし、Ｃｏｍｂｏ−ＰＣ  ＨＴＳに関して、ＧＦＬの後に、捕捉場における低いポイント、または磁束欠損は、ｒ＝４ｍｍからｒ＝６ｍｍの領域に存在しており、その欠損は、複数の印加されたパルスの後に充填することとなるということが観察された。Ｂｅａｎモデルは、ｒのより低い値が完全に活性化させられ得る前に、ｒ〜５ｍｍが完全に活性化させられることを必要とするので、ｒの中間値におけるこの磁束欠損は、Ｃｏｍｂｏ−ＰＣ  ＨＴＳによって示される別の異常であるということが決定された。
【００５０】
そのような異常の存在は、印加されたパルス状の場の間でさらに検討され、ＧＦＬの間の磁束貫通のレートを決定した。図６および図７を参照すると、プローブアレイ１０８を使用して、データが、たとえば、（Ｃｈｅｍ−ＰＣ  ＨＴＳおよびＣｏｍｂｏ−ＰＣ  ＨＴＳの両方に関して）超伝導ディスク１０２を横切るさまざまな半径方向の位置ｒにおいて、時間の関数として、ＨＴＳにおける磁場ＢHTSについて収集された。また、データは、時間の関数として、対応する印加された磁場ＢA（時間）について収集された。印加された場の測定（図３に示されている）は、ＹＢＣＯの遮蔽効果からＢAを区別するためにＹＢＣＯバルクが除去された状態で行われた。図６および図７では、図３にあるようなデータを使用して、突然の場の変化「マーカー」が起こり得る時間を決定するために、ＢA（時間）は、ＹＢＣＯによって測定された印加された電流（ＩEM）から適切な場所に含まれた。
【００５１】
図６は、比較目的のために含まれており、Ｃｈｅｍ−ＰＣ  ＨＴＳに関する時間検討を示しており、図７は、Ｃｏｍｂｏ−ＰＣ  ＨＴＳに関する時間検討を示している（その中で、ＧＦＬが観察された）。図６および図７の中のそれぞれの実線は、時間の関数として、印加された磁場ＢAを示しており、一方、それぞれの図の中の他の線は、７つの異なるＨａｌｌプローブ位置のそれぞれにおいて、時間の関数として、ＢHTSを示している。図７に図示されているように、約３ｍｓ後に、急速な非常に大きい減少が、遮蔽場の中でおこり、印加された場が、ｒ＝１．７ｍｍおよび２．８５ｍｍの値において、ＨＴＳを急速に貫通し、また、４．０ｍｍにおいても、少ないがそうであった。この貫通に必要とされる時間は、約１ｍｓから２ｍｓであった。同時に、ｒ＝５．１５ｍｍにおける場は、より小さい磁束リープ（および、いくつかのサンプルでは、磁束減少）を示した。
【００５２】
また、図７に図示されているように、ＨＴＳにおける急速な場の変化は、印加された電流（ＩEM）にも影響を与え、それから、図７に図示されているＢAが計算され、パルスのピークの直ぐ前に、印加された場の中に小さい不規則性を引き起こすということがさらに観察された。（パルスのピークの直ぐ前の）この領域におけるｄＢA／ｄｔの近似値は、領域１．７＜ｒ＜２．８５ｍｍの中の誘導電界を推定するために使用され、また、この場は、〜１μＶ／ｃｍの値を大きく超え、その値において、ＨＴＳは、抵抗状態へと駆動されたということが決定された。したがって、ＧＦＬは、ＨＴＳが抵抗状態から出ていくときに、非常に短い期間に起こるということが決定された。
【００５３】
上記のように、特定の理論によって拘束されることを望まないが、ＧＦＬは、ＪcおよびＢT（ローレンツ力）の組み合わせによって引き起こされ、それは、大きい内部力をＨＴＳの上に生成し、それは、ＨＴＳの１つの領域から別の領域に向けて磁束を押すということが考えられている。図８は、Ｃｏｍｂｏ−ＰＣ  ＨＴＳを横切る半径方向の位置ｒの関数として、捕捉磁場ＢTに関する結果を示しており、図８に図示されているように、中間ｒ領域（約ｒ＝４ｍｍから約ｒ＝６ｍｍ）の中のＢTは、ＧＦＬの直ぐ後に低くなっている。上記の理論によれば、領域ｒ＝４ｍｍからｒ＝６ｍｍの中の磁束の小さい欠損は、ＧＦＬの前の、Ｂｅａｎモデルが最大捕捉場およびＪcの反転を予測したポイントにおいて起こるということが考えられている。Ｊcの反転は、ローレンツ力（ＦL）の方向を反転させた。しかし、Ｃｏｍｂｏ−ＰＣ  ＨＴＳによって、大きいＦLが、中間ｒ領域から低ｒ領域へ磁束を押すように現れ、それによって、磁束欠損を生成させた。したがって、Ｃｏｍｂｏ−ＰＣ  ＨＴＳの大きいＦLは、ＧＦＬを作り出す際の要因である可能性があるということが考えられている。印加された場がＧＦＬの閾値を超えるとき、磁束欠損は、図８において見られるように、充填することとなる。
【実施例２】
【００５４】
上記に説明されているＣｏｍｂｏ−ＰＣ  ＨＴＳサンプルとＣｈｅｍ−ＰＣ  ＨＴＳサンプルとの間の相違に起因して、さらなる実験が、実施例１において使用された同じプロトタイプを使用して行われ、超伝導材料エレメントのＪcを得るために使用されるピンニングセンター（ＰＣ）幾何学形状（すなわち、ＰＣのタイプおよび数）の効果をより良好に決定する。これらの実験の結果および結論は、下記に説明されている。
【００５５】
ＧＦＬに対する超伝導材料エレメントの中で使用されるＰＣの数の効果をより良好に理解するために、２５個の超伝導ディスク１０２が、さまざまなＵ235含有量を有するように作り出された。ディスク１０２を作り出すために使用されたサンプルのＵ235含有量は、それぞれのサンプルの約０重量％から約０．３重量％まで変化した。次いで、サンプルは、熱中性子を照射され、それは、サンプルのＵ235含有量に基づいて、さまざまな数のウランの核分裂を作り出し、そのそれぞれは、それぞれのサンプルの中に、破壊された柱状損傷トラックを生成させた。したがって、作り出された超伝導ディスク１０２は、ＰＣの数について、ならびに、したがって、ＪcおよびＢTについて、大きい変化を有していた。図９は、サンプルに関するＵ235含有量の関数として、捕捉磁場ＢTを図示するグラフを示している。
【００５６】
それぞれの超伝導ディスク１０２は、ＧＦＬが起こったかどうかということを見るためにテストされ、ＧＦＬが起こった場合には、ＧＦＬがその下で起こっているさまざまな変数を学び、それは、たとえば、ＧＦＬの端部ＢEndにおける閾値捕捉場、ＢThreshold、および、最大捕捉場を含む。上記のように、すべての測定は、約７７Ｋの温度で、および大気圧力において、液体窒素の中で行われた。
【００５７】
図１０は、図１のシステムの中の高いＵ235含有量を備えるディスク１０２に関して、作動パルスの２分後の結果として生じた捕捉場ＢTを示しており、それは、約１．８テスラのＢT,MAXを示した（それは、この実験において実現された最も高いＢTであった）。図１０は、２８７アンペアから３９０アンペアに変化する電磁石電流ＩEMに関して、ディスク１０２を横切る半径方向の位置ｒの関数として、ＢTを示している。上記のように、ディスク１０２の２つの変数：（１）ＢThreshold（それは、ＧＦＬの直ぐ前に実現された最も高い場である）、および（２）ＢEnd（ＧＦＬの直ぐ後に実現された最も高い場である）が、とりわけ図１０の上に記載され示された。図１１は、時間スケールで同じディスク１０２に関するデータを示している。
【００５８】
同様の様式で、図１２および図１３は、図１のシステムの中の中位のＵ235含有量を備えるディスク１０２に関して、結果として生じた捕捉場ＢTを示しており（それは、約１．６テスラのＢT,MAXを示した）、図１４および図１５は、図１のシステムの中の低いＵ235含有量を備えるディスク１０２に関して、結果として生じた捕捉場ＢTを示している（それは、約１．３テスラのＢT,MAXを示した）。図１０と同様に、図１２および図１４は、さまざまな電磁石電流ＩEMに関して、それぞれのディスク１０２を横切る半径方向の位置ｒの関数として、ＢTを示しており、また、図１１と同様に、図１３および図１５は、時間スケールで、同じそれぞれのディスク１０２に関するデータを示している。
【００５９】
図１６に図示されているように、ＧＦＬがその下で起こっている変数をより良好に理解するために、それぞれのディスク１０２に関して、結果として生じたＢThresholdおよびＢEndが、次いで、Ｊcの関数としてプロットされた。ＢThresholdに関して、個々の実験ポイントが、上に向けられた三角形としてそれぞれ示されており、ＢEndに関して、個々の実験ポイントが、下に向けられた三角形としてそれぞれ示されている。図１６に示されているように、ＢThresholdおよびＢEndに関して、結果として生じたプロットは、ゆっくりと変化するＪcの関数をそれぞれ形成しており、プロット同士の間の差は、ＧＦＬの大きさを示している。換言すれば、図１６の２つの線の間のギャップは、ＧＦＬの大きさ（または、ＧＦＬに起因する捕捉場の変化ΔΒΤ）を表しており、それは、予想通り、Ｊcが増加するにつれて増加している。そのうえ、プロットされているデータに基づいて、ＧＦＬの大きさのおおまかな近似は、以下のように見出された。
【００６０】
ＧＦＬの大きさ≡ΔΒ≒２テスラ（Ｊc−１５，０００Ａｃｍ-2）／３５，０００Ａｃｍ-2  ［１］
このデータ、および、図１６において２つの線によって示されている外挿された関数関係に基づいて、本発明者は、ＧＦＬが（たとえば、Ｃｏｍｂｏ−ＰＣ  ＨＴＳなどのような）たとえば、高いＵ235含有量を有する、非常に高い電流のＴＦＭに制限されず、その代わりに、約１５，０００Ａ／ｃｍ2以上の電流密度Ｊcを備える任意のＴＦＭに当てはまるということを発見した。しかし、図１６の外挿された部分に示されているように、ＧＦＬは、低い電流密度（たとえば、約１５，０００Ａ／ｃｍ2よりもわずかに小さいＪc）に対して非常に小さく、したがって、ＪcがＧＦＬの始まりに非常に近いときには、観察することが困難である。換言すれば、約１５，０００Ａ／ｃｍ2において、または、約１５，０００Ａ／ｃｍ2の近くで、Ｊcを有する超伝導材料エレメントによって示されるＧＦＬは、Ｂｅａｎモデル予測の非常にわずかな歪みしか引き起こすことにならない。
【００６１】
この研究結果は、Ｕ235含有量を有さない照射されたサンプル（非Ｕサンプル）からの実験データによってさらに確認された。これらのサンプルは、Ｕ235含有量を有していなかったので、照射プロセスの間に、中性子がこれらのサンプルの原子にぶつかったときに、柱状ＰＣのアレイは形成されなかった。しかし、たとえば、Ｙ88＋ｎ→Ｙ89＋γなどのような、より少ないエネルギーを放出するいくつかの他の原子核の相互作用が起こった。Ｙ89の小さい反跳エネルギーが、小さい寸法（たとえば、典型的に、数ｎｍ）のピンニングセンター（ＰＣ）を残した。この技法によって形成されたピンニングセンターを備える超伝導材料エレメントは、本明細書でＹ89−ＰＣと表されている。実験によって実証されたように、Ｙ89−ＰＣは、核分裂片によって引き起こされる破壊された柱状ＰＣ（すなわち、Ｕ／ｎ−ＰＣ）よりも効果的ではないが、それにもかかわらず、それらは、また、超伝導材料エレメントのＪcを増加させる。照射された非Ｕサンプルの中のＹ89−ＰＣは、たとえば、約１１，３００Ａ／ｃｍ2（それは、実施例１において上記で使用された照射されていないＣｈｅｍ−ＰＣ  ＨＴＳの特性である）から約２２，６００Ａ／ｃｍ2へ、サンプルのＪcを増加させた。
【００６２】
したがって、上記の研究結果に基づいて、照射された非ＵサンプルのＪcは、ＧＦＬが期待される領域の中に存在し、約０．７Ｔの期待されるＧＦＬ大きさを備える（図１６を参照）。照射された非Ｕディスク１０２がテストされたとき、それらは、また、ＧＦＬを示し、約０．７３Ｔの観察された大きさを備えており、予測された大きさからの差を備え、それは、十分に実験誤差内にある。したがって、上記の研究結果によれば、それらの特性Ｊcが約１５，０００Ａ／ｃｍ2を超えるときに、照射された非Ｕ  ＴＦＭは、照射されたＵ  ＴＦＭと同様に、ＧＦＬを経験する。加えて、それらのＧＦＬの大きさは、照射されたＵ  ＴＦＭに関するものと実質的に同じである。したがって、ＧＦＬに必要とされる条件は、Ｊc、ＢT、または、それらの組み合わせに依存し、必要とされる最小Ｊc、ＢTを得るために使用されるＰＣの性質または幾何学形状には依存しないということが結論付けられた。換言すれば、ＧＦＬは、Ｊcを得るために使用されるＰＣ幾何学形状から独立して、ＧＦＬを誘導するために必要とされるＪcおよびＢTの最小値（すなわち、Ｊc≒１５，０００Ａ／ｃｍ2；ＢT≒０．５Ｔ）を満たすまたは超える、任意のＴＦＭに関して起こることとなる。したがって、さまざまな用途に対するＧＦＬの利益は、どんなＰＣ幾何学形状が使用されたとしても、ローレンツ力が十分に大きい限り、享受され得るということが結論付けられた。
【００６３】
しかし、ＧＦＬに必要とされる、および、図１６に示されている、上記のＪcおよびＢTの最小値は、ＴＦＭに関連し、それは、直径が約２ｃｍであり、０．８ｃｍ軸線方向の長さを備えており、それは、図１のシステムを使用して活性化させられるということが留意されるべきであり、また、ＴＦＭサイズおよび活性化する磁石幾何学形状の変形も結果に影響を与え得るということが留意されるべきである。そのような（約２ｃｍ直径の）ＴＦＭに関して、ＧＦＬに起因して、ＴＦＭは、約１．２Ｔから約６．６Ｔの範囲にある磁場パルスによって活性化させられるときに、約０．６Ｔから約６．０Ｔの範囲にある捕捉磁場ＢTを有することが可能であるということが見出された。しかし、上記の結果に基づいて、本発明者は、また、ＧＦＬが任意のサイズ半径ｒのＴＦＭに関して起こることとなり、ｒに関するローレンツ力の導関数が、上記に説明されている実験において使用されるサンプルについての始まりにおけるｒに関するローレンツ力の導関数に等しいかまたはそれよりも大きいということを、モデル化されたＧＦＬが示すように見えると考えている。
【００６４】
要約すれば、Ｂｅａｎモデルによって表されるような一般に認められた理論に反して、上記の実験テスティングは、高いＪcおよび高いＢT、ならびに強力なピンニングセンターを備える超伝導材料エレメントが、超伝導材料エレメントの最大捕捉場のものに実質的に等しい大きさを有する単一の磁場パルスによって、ピーク場の約８７％（ピーク磁束の９５％）まで活性化させられ得るということを実証した。さらにＢｅａｎモデルに反して、印加された場が増加させられるにつれて、ジャイアントフィールドリープ（ＧＦＬ）が超伝導材料エレメントの完全に活性化させられた状態に近づいて終了するように、捕捉場が非連続的に増加したということも観察された。また、Ｂｅａｎモデルに反して、低いポイントが、超伝導材料エレメントの中間半径領域における活性化の間に観察された。
【００６５】
複数のパルス活性化
また、実施例１および実施例２において使用された同じプロトタイプを使用して、実験が行われ、マルチパルス活性化の効果を決定し、たとえば、一連の非常に短い磁場パルスの活性化能力を単一の磁場パルスの活性化能力と比較した。これらの実験の結果および結論が、下記に説明されている。
【実施例３】
【００６６】
ＧＦＬの直ぐ下のＢAの値において印加されたマルチパルシングは、ジャイアントフィールドリープ（ＧＦＬ）を発生させなかったということが見出された。特許文献１に開示されている現象論的法則に従って、マルチパルシングは捕捉場をわずかに増加させたが、それは、ＧＦＬを誘導しなかった。したがって、ＧＦＬ閾値よりも上のＢAの値におけるマルチパルシングは、それがすでに最大化されていない場合には、捕捉場をわずかに増加させる可能性があるということが決定された。しかし、ＢT,MAXを実現するためのレベルよりも上でのＢAの著しい増加に関して、マルチパルシングは、加熱を引き起こす可能性があり、そして、それは、特に、ｒの低い値において、捕捉場をわずかに減少させる可能性がある。上記のように、加熱効果は、ＢT,MAXの低減を結果として生じさせる可能性もある。
【００６７】
本発明の例示的な実施形態に従って、超伝導材料の中の捕捉磁場を活性化させるための例示的な方法が、図１の実施形態を参照して、以下の説明の中で述べられている。少なくとも１つの磁場パルスが、超伝導材料エレメント１０２の近位に発生させられ得、超伝導材料エレメント１０２は、たとえば、中実の超伝導ディスクまたは他の構成の形態であることが可能である。本発明のさまざまな実施形態によれば、超伝導エレメント１０２の中の捕捉磁場は、少なくとも１つの磁場パルスによって発生させられる磁場に実質的に等しく、それは、少なくとも１つの磁場パルスによって活性化させられる。さまざまな例示的な実施形態では、少なくとも１つの磁場パルスは、超伝導材料エレメント１０２をＴＦＭへと実質的に完全に活性化させるのに十分である。したがって、上記に詳細に議論されているように、Ｂｅａｎモデルによって表されているような一般に認められた理論とは対照的に、さまざまな実施形態では、超伝導エレメント１０２の中の捕捉磁場は、超伝導エレメントの最大捕捉場のものに実質的に等しい大きさを有する単一の磁場パルスによって、ピーク場の約８７％（ピーク磁束の９５％）まで活性化させられ得る。
【００６８】
さまざまな追加的な実施形態によれば、少なくとも１つの磁場パルスによって発生させられる磁場の大部分（たとえば、実質的にすべて）は、超伝導材料エレメント１０２よりも小さい物理的な横寸法を有するエリアの中に含有されている。図１のディスク形状の実施形態を参照すると、たとえば、磁場の実質的にすべては、超伝導ディスク１０２の直径よりも小さい直径の中にある。したがって、上記に説明されているように、少なくとも１つのパルス状の磁場は、超伝導材料エレメント１０２の一部分に局所化された様式で印加され、その大部分は、エレメント１０２の外側周囲境界の中にある。
【００６９】
さまざまな例示的な実施形態では、超伝導材料エレメント１０２は、たとえば、電磁石１０４、１０６（図１を参照）などのような、電磁石源の近位に配設され得、少なくとも１つの磁場パルスが、電磁石１０４、１０６によって発生させられ得る。さまざまな実施形態では、たとえば、電磁石１０４、１０６は、（たとえば、パルスジェネレーター１２０および／またはコンデンサー１３０を介する）電流が電磁石１０４、１０６を通して流されるときに、少なくとも１つの磁場パルスを発生させることが可能である。
【００７０】
さまざまな例示的な実施形態では、電磁石１０４、１０６は、たとえば、約１０ｍｓ以下から約３０ｍｓ以上の範囲にある持続期間を有する単一の磁場パルスなどのような、単一の磁場パルスを発生させることが可能である。さまざまな追加的な実施形態では、電磁石１０４、１０６は、複数の磁場パルスを発生させることが可能である。さまざまな実施形態では、たとえば、発生させられる多数の磁場パルスは、たとえば、特許文献１に開示されているように、超伝導材料エレメント１０２の中の捕捉磁場の予測された量に基づいて選択され得る。
【００７１】
上記のように、活性化させられたＴＦＭがその磁場を失わないように、超伝導材料エレメント１０２を冷温に維持するために、さまざまな実施形態では、超伝導材料エレメント１０２は、超伝導材料エレメント１０２の活性化を維持するのに十分な温度を維持するために冷却され得る。さまざまな実施形態では、たとえば、超伝導材料エレメント１０２は、上記に説明されているように、超伝導材料エレメント１０２および電磁石１０４、１０６を収容するクライオスタット１１０によって冷却され得、または、その温度を低減させるために大気圧力よりも下で維持された液体窒素の囲まれた体積によって冷却され得る。
【００７２】
本明細書で開示されているようなＴＦＭを活性化させるシステムおよび方法は、多数の用途を有しており、それは、たとえば、磁気モーターなどのような、たとえば、磁気的な駆動デバイスを含み、それは、本発明によれば、当業者がよく知っているさまざまな産業用途において使用され得る。そのような用途は、それに限定されないが、たとえば、油およびガス産業において使用されるトップドライブメカニズムなどのような、液圧ポンプ、ドリル、および、さまざまな追加的な回転駆動シャフトを含むことが可能である。図１７は、本発明による磁気モーター２００の１つの例示的な実施形態を図示している。図１７に示されているように、モーター２００は、ステーター２０１およびローター２０２を含む。ステーター２０１は、歯部２０３を有しており、歯部２０３は、電流を通すワイヤーによって巻かれており、それは、モーター２００を駆動するためのパワーを提供するように構成されている。ローター２０２は、少なくとも１つのＴＦＭアッセンブリを含み、８個のＴＦＭアッセンブリ２０４が、図１７の実施形態に示されている。図１８の拡大図に図示されているように、それぞれのＴＦＭアッセンブリ２０４は、ＴＦＭ２０６および第１の電磁石２０８（たとえば、スプリットコイル電磁石の第１の半分）を含み、それは、ＴＦＭを活性化させるために使用される。図１７に示されているように、ステーター２０１は、少なくとも１つの第２の電磁石（たとえば、スプリットコイル電磁石の第２の半分）を含み、８個の電磁石２０５が、図１７の実施形態に示されている。したがって、それぞれのＴＦＭ２０６を活性化させるために、それぞれの第２の電磁石２０５は、ＴＦＭ２０６と整合させられ（すなわち、ＴＦＭ２０６が電磁石２０５と２０８との間に位置決めされるようになっている）、次いで、パルスが発せられる。
【００７３】
したがって、本明細書で説明されているＴＦＭシステムを利用する磁気モーターは、コンパクトであるがロバストな磁気モーターを提供することが可能であり、それは、オンボードでのまたはインサイチュでの、ＴＦＭの活性化および／または再活性化を提供する。そのようなシステムは、たとえば、厳しい環境および／またはアクセス不可能な環境に位置付けされている産業用回転機器を動作させる際に、とりわけ有益である可能性があり、それは、たとえば、石油掘削装置の上などであり、そこでは、サイズ制約が、従来の永久磁石モーターのパワー出力を制限することが多い。しかし、当業者は、図１７および図１８に図示されている永久磁石モーターは、単に例示的なものであり、本明細書で開示されているＴＦＭを活性化させるためのシステムおよび方法の１つの用途を図示することが意図されているということを理解することとなる。したがって、本発明のシステムおよび方法は、さまざまなタイプおよび／または構成の磁気モーターにおいて、ならびに、さまざまな他のタイプの用途において、利用され得、それは、それに限定されないが、本発明および特許請求の範囲から逸脱することなく、浮上軸受、粒子ビームベンディングおよびフォーカシング、Ｘ線および磁場デバイス、磁気的な粒子分離、赤血球の分離、および／または水浄化を含む。
【００７４】
さまざまな例示的な実施形態が、上記に詳細に説明されてきたが、しかし、当業者は、本発明から実質的に逸脱することなく、例示的な実施形態において、多くの修正が可能であるということを容易に認識することとなる。したがって、すべてのそのような修正は、以下の特許請求の範囲において定義されているように、本発明の範囲の中に含まれることが意図されている。
【００７５】
本明細書で示されて説明されているさまざまな実施形態は、例示的なものとして取られるべきであるということが理解されるべきである。本明細書での説明の利益を得た後の当業者にはすべて明らかになることとなるように、エレメントおよび材料、ならびに、エレメントおよび材料の配置は、本明細書で図示および説明されているものの代わりに置き換えられ得、一部分は、逆にされてもよい。本発明および以下の特許請求の範囲（それらの均等物を含む）の精神および範囲から逸脱することなく、本明細書で説明されているエレメントにおいて変更を加えることが可能である。
【００７６】
当業者は、本教示の範囲から逸脱することなく、本明細書で開示されている例示的な実施形態の構成および方法論にさまざまな修正を加えることが可能であるということを認識することとなる。単なる例として、超伝導材料エレメントおよび電磁石の断面形状および相対的なサイズは、修正され得、たとえば、円形または楕円形の断面形状を含む、さまざまな断面構成が利用され得る。
【００７７】
また、当業者は、本明細書での１つの例示的な実施形態に関して開示されているさまざまな特徴が、そのような組み合わせが本明細書で明示的に開示されていないとしても、適当な修正によって他の例示的な実施形態と組み合わせて使用され得るということを認識することとなる。
【００７８】
本明細書および添付の特許請求の範囲の目的のために、別段の指示がない限り、量、パーセンテージ、または比率を表すすべての数、および、明細書および特許請求の範囲において使用されている他の数値は、すべての場合において、「約」という用語によって修飾されているものとして理解されるべきである。したがって、反対の指示がない限り、書面による説明および特許請求の範囲において述べられている数値パラメーターは、本発明によって得られることが求められる所望の特質に応じて変化し得る近似値である。少なくとも、および、特許請求の範囲に対する均等論の適用を限定するための試みとしてではなく、それぞれの数値パラメーターは、報告された有効数字の数に照らして、および、通常の丸め技法を適用することによって、少なくとも解釈されるべきである。
【００７９】
本明細書および添付の特許請求の範囲において使用されているように、単数形の「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、および「その（ｔｈｅ）」は、１つの指示対象に明示的におよび明白に限定されていなければ、複数の指示対象を含むということが留意される。本明細書で使用されているように、「を含む」という用語、および、その文法的変異は、非限定的であることが意図されており、リストの中の項目の記載が、リストに記載された項目に置き換えまたは追加され得る他の項目を排除しないようになっている。
【００８０】
本発明および添付の特許請求の範囲の範囲から逸脱することなく、本発明のシステムおよび方法に、さまざまな修正および変形を加えることが可能であるということが当業者に明らかになることとなる。本発明の他の実施形態は、明細書の考慮事項、および、本明細書で開示されている本発明の実践から、当業者に明らかになることとなる。本明細書および例は、単なる例示的なものとして考慮されるべきであるということが意図されている。
【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１３】
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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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【図１８】
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【国際調査報告】
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