非超電導ナノ粒子添加による溶融成長バルク超電導体の特性制御

2007 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18560642
• Research Institution: Tokyo University of Marine Science and Technology
• Principal Investigator: 和泉 充 Tokyo University of Marine Science and Technology, 海洋工学部, 教授 (50159802)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 村上 雅人 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (00365545) ; 平林 泉 超電導工学研究所, 材料物性研究部, バルク研究開発室長 (80126151) ; 坂井 直道 超電導工学研究所, 材料物性研究部, バルク研究開発室長補佐 (00415936) ; 井田 徹哉 広島商船高等専門学校, 電子制御工学科, 准教授 (80344026)
• Keywords: バルク高温超電導体 / ナノ粒子分散効果 / 磁束のピン止め / パルス着磁 / バルク高温超電導磁石 / 液体窒素冷却超電導モータ / ネオン冷却バルク超電導モータ / ピン止め力

Research Abstract

本研究は液体窒素温度で実用が始まっている酸化物高温超電導体の結晶の塊であるバルク高温超電導体として比較的磁石性能の高いGdBa_2Cu_3O_<7->.について、空気中で溶融成長により、磁石性能の向上を目指したものである。これまでに結晶構造内部でGdとBaとが固溶体を形成するがこれの超電導特性を向上させるためにはアニール処理が有効であることを示し、BaO_2, BaCuO_<2-x>, BaCO_3などを添加することによって固溶体形成が抑制され臨界電流やピン止め特性が向上することを明らかにした。次に、新たな第2相物質としてGd_2Ba_4CuMO_x (M=Mo, Zr etc.)を新たに合成して磁束ピン止めに有効であることを示した。超電導体中に侵入ピン止めされる磁束はナノメートルの大きさであるが著者は、ZrO_2などのナノ粒子にあわせてZnOや磁性ナノ粒子を溶融成長に導入して臨界電流密度の磁場依存性を測定して解析した。バルク体から切り出した一部の領域とではあるが、磁場中の臨界電流密度の大きな上昇を見出した。高臨界電流密度の領域が磁石全面に均一化された素材を得ることが今後の次の課題となる。また、このようなバルク磁石は最近大型化されるつつあり、最大140mm程度の直径までが作製可能である。磁石全面にわたって均一に高い捕捉磁場を得て強力な磁石を得るためには大きな臨界電流密度を得るとともに均一に磁束を捕捉させる着磁技術が必要である。今回バルク材で得られた高臨界電流密度の領域に十分磁束を捕捉できるようにモータの回転界磁にとりつけた磁石における最適着磁の研究もあわせて相補して行った。均一化された素材を得ることと均一化された着磁を行うことが今後の次の課題となる。

Research Products

• [Journal Article] "Gd-123 Bulk Field Pole Magnets Cooled with Condensed Neon for Axial-Gap Type Synchronous motor" (2008)
  • Author(s): T. Sano, Y. Kimura, D. Sugyo, K. Yamaguchi, H. Matsuzaki, M. Izumi, T. Ida, H. Sugimoto and M. Miki
  • Journal Title: Materials Science and Engineering: B (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Single pulsed field magnetization for a Gd・Ba・Cu・O high-temperature superconductor large bulk with a diameter of 140mm (2008)
  • Author(s): K. Yamaguchia, Y. Kimura, M. Izumi, S. Nariki, I. Hirabayashi
  • Journal Title: Materials Science and Engineering: B (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] "Practical Techniques of Pulsed Field Magnetization for Bulk HTS Application" (2008)
  • Author(s): Y. Kimura, K. Yamaguchi, T. Sano, D. Sugyo, M. Izumi, T. Ida, S. Nariki, N. Sakai, I. Hirabayashi and M. Miki
  • Journal Title: Journal of Physics: Conference Series 97 Pages: 12295-12301
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] "Trapped Field Measurement of Gd-Ba-Cu-O Bulk Superconductor in Controlled Pulsed Filed Magnetizing" (2008)
  • Author(s): T. Ida, Y. Kimura, T. Sano, K. Yamaguchi, M. Izumi, M. Miki and M. Kitano
  • Journal Title: Journal of Physics: Conference Series 97 Pages: 12292-12294
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] "Pulsed Field Magnetization Properties for a Large Single-grain Gd-Ba-Cu-O High-Temperature Superconductor Bulk with a Diameter of 140 mm by using a New Type of Pulsed Cupper Split coil" (2008)
  • Author(s): K. Yamaguchi, Y. Kimura, M. Izumi, S. Nariki, N. Sakai, I. Hirabayashi and M. Miki
  • Journal Title: Journal of Physics: Conference Series 97 Pages: 12278-12284
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] "Pulsed-field Magnetization Study for Gd123 Bulk HTS Cooled with Condensed Neon for Axial-gap Type Synchronous Motor" (2008)
  • Author(s): T. Sano, Y. Kimura, D. Sugyo, K. Yamaguchi, H. Matsuzaki, M. Izumi, T. Ida, H. Sugimoto and M. Miki
  • Journal Title: Journal of Physics: Conference Series 97 Pages: 12194-12198
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effect of Zr02 and ZnO nanoparticles inclusions on superconductive properties of the melt-processed GdBa2Cu307-δ bulk superconductor (2008)
  • Author(s): Y. Xu, A. Hu, C. Xu, N. Sakai, I. Hirabayash, M. Izumi
  • Journal Title: Physica C (印刷中) Pages: 6
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Pulsed-field Magnetization Study for Gd123 Bulk HTS Cooled with Condensed Neon for Axial-gap Type Synchronous Motor (2007)
  • Author(s): T. Sano, Y. Kimura, D. Sugyo, K. Yamaguchi, H. Matsuzaki, M. Izumi, T. Ida, H. Sugimoto and M. Miki
  • Organizer: 8th European Conference on Applied Superconductivity
  • Place of Presentation: Brussels-Belgium, Conference program book O370 p104
  • Year and Date: 20070916-20
• [Presentation] Pulsed Field Magnetization Properties for a Large Single-grain Gd-Ba-Cu-O High-Temperature Superconductor Bulk with a Diameter of 140mm by using a New Type of Pulsed Cupper Split coil (2007)
  • Author(s): K. Yamaguchi, Y. Kimura, M. Izumi, S. Nariki, N. Sakai, I. Hirabayashi and M. Miki
  • Organizer: 8th European Conference on Applied Superconductivity
  • Place of Presentation: Brussels-Belgium, Conference program book 0585 p111-112
  • Year and Date: 20070916-20
• [Presentation] Trapped Field Measurement of Gd-Ba-Cu-O Bulk Superconductor in Controlled Pulsed Filed Magnetizing (2007)
  • Author(s): T. Ida, Y. Kimura, T. Sano, K. Yamaguchi, M. Izumi, M. Miki and M. Kitano
  • Organizer: 8th European Conference on Applied Superconductivity
  • Place of Presentation: Brussels-Belgium, Conference program book 0611 p112
  • Year and Date: 20070916-20
• [Presentation] Practical Techniques of Pulsed Field Magnetization for Bulk THS Application (2007)
  • Author(s): Y. Kimura, K. Yamaguchi, T. Sano, D. Sugyo, M. Izumi, T. Ida, S. Nariki, N. Sakai, I. Hirabayashi and M. Miki
  • Organizer: 8th European Conference on Applied Superconducitivity
  • Place of Presentation: Brussels-Belgium, Conference program book 0618 p112
  • Year and Date: 20070916-20
• [Presentation] Materials Processing and Application to Propulsion Motor of Gd123 Bulk Superconductors (2007)
  • Author(s): M. Izumi, C. Xu, A. Hu, M. Ichihara, Y. Xu, E. Morita, Y. Kimura, M. Murakami,
  • Organizer: 6th International Workshop on Processing and Applications of Superconducting [RE] BCO Large Grain Materials
  • Place of Presentation: 英国ケンブリッジ大工Cambridge, UK, Abstracts AIV-6
  • Year and Date: 2007-09-13
• [Presentation] Pulsed Field Magnetization Method for Bulk HTS Application (2007)
  • Author(s): Y. Kimura, K. Yamaguchi, T. Sano, D. Sugyo, M. Izumi, T. Ida, S. Nariki, N. Sakai, I. Hirabayashi and M. Miki
  • Organizer: 6th International Workshop on Processing and Applications of Superconducting [RE] BCO Large Grain Materials
  • Place of Presentation: 英国ケンブリッジ大工Cambridge, UK, Abstracts AO-5 56
  • Year and Date: 2007-09-13
• [Presentation] Single Pulsed Field Magnetization for a Gd-Ba-Cu-O High-Temperature Superconductor Large Bulk with a Diameter of 140 mm (2007)
  • Author(s): K. Yamaguchi, Y. Kimura, M. Izumi, S. Nariki, N. Sakai, I. Hirabayashi, and M. Miki
  • Organizer: 6th International Workshop on Processing and Applications of Superconducting [RE] BCO Large Grain Materials
  • Place of Presentation: 英国ケンブリッジ大工Cambridge, UK, Abstracts CPP-6 61
  • Year and Date: 2007-09-13
• [Presentation] Gd-123 Bulk Field Pole Magnets Cooled with Condensed Neon for Axial-Gap Type Synchronous motor (2007)
  • Author(s): T. Sano, Y. Kimura, D. Sugyo, K. Yamaguchi, H. Matsuzaki, M. Izumi, T. Ida, H. Sugimoto and M. Miki
  • Organizer: 6th International Workshop on Processing and Applications of Superconducting [RE] BCO Large Grain Materials
  • Place of Presentation: 英国ケンブリッジ大工Cambridge, UK, Abstracts APP-1 p62
  • Year and Date: 2007-09-13
• [Presentation] 外径140mmのGd-Ba-Cu-O高温超電導バルク体の渦巻き型コイルによるパルス着磁特性 (2007)
  • Author(s): 山口久美子、木村洋介、和泉充、成木紳也、坂井直道、平林泉、三木基寛
  • Organizer: 第76回2007年度春季低温工学・超電導学会
  • Place of Presentation: 千葉大学けやき会館
  • Year and Date: 2007-05-18
• [Presentation] 波形制御されたパルス磁場によるバルク高温超伝導材料の着磁特性 (2007)
  • Author(s): 井田徹哉、木村洋介、佐野友久、山口久美子、和泉充、三木基寛、北野雅裕
  • Organizer: 第76回2007年度春季低温工学・超電導学会
  • Place of Presentation: 千葉大学けやき会館
  • Year and Date: 2007-05-17
• [Presentation] バルク高温超電導体電動機における回転界磁バルクの着磁法の研究 (2007)
  • Author(s): 佐野友久、木村洋介、須尭大輔、山口久美子、和泉充、井田徹哉、杉本英彦、三木基寛
  • Organizer: 第76回2007年度春季低温工学・超電導学会
  • Place of Presentation: 千葉大学けやき会館
  • Year and Date: 2007-05-16
• [Book] 「応用超伝導最新技術」第14章 超電導モータ (2008)
  • Author(s): 和泉 充(共著分担)
  • Total Pages: 10
  • Publisher: (株)シーエムシー出版
• [Remarks] 受賞:2007PASREG Award of Excellence
  • URL: http://www.ewh.ieee.org/tc/csc/europe/newsforum/highlightsPASREG.html
• [Remarks] 研究室URL:
  • URL: http://www2.kaiyodai.ac.jp/~izumi/index-j.html