超電導電磁石

Superconducting magnet

　超電導電磁石は実験で試料に強磁場を印加することが可能：

Superconducting electromagnets are used for experiments that apply strong magnetic fields to samples :

• 型式：JASTEC JMTD-5T435
• 最大磁束密度：5 T
• ボア径：435 mm

• Type：JASTEC JMTD-5T435
• Maximum magnetic flux density : 5 T
• Bore diameter : 435 mm

ホールスキャナ

Hall probe scanning system

　ホール素子を駆動して3次元空間内の磁束密度分布を測定することが可能：

This system can measure the magnetic flux density distribution in 3D space by driving a Hall element :

• 研究室所属学生による製作 (2021年度)
• アクチュエータ：IAI リニアステージ RCP6-SA7C-WA-56P (X軸, Y軸) / RCP6-SA6C-WA-42P (Z軸)
• 制御系：Raspberry PI 4B (Raspberry Pi OS)

• Handmade for graduation research (2021)
• Actuator : IAI Linear stage RCP6-SA7C-WA-56P (X axis, Y axis) / RCP6-SA6C-WA-42P (Z axis)
• Control system : Raspberry PI 4B (Raspberry Pi OS)

GM冷凍機

GM cryocooler

　試料を20 K以下に冷却することが可能：

The sample can be cooled to 20 K or below :

• ダイキン工業 V208SC6LR
• 住友重機械工業 RDK-500B　　など

• DAIKIN V208SC6LR
• SHI Cryogenics RDK-500B,     etc

パルス着磁電源 (1号機)

Pulsed field magnetization power supply (unit 1)

　高温超電導バルク材料へのパルス着磁実験のためと、超電導同期回転機の界磁を着磁するために製作：

It was developed for magnetizing the field of a superconducting synchronous motor :

• 一般的なパルス着磁実験に使用可能
• 最大電圧 1.5 kV / 10.2 mF または 1 kV / 50 mF,  最大電流 10 kA
• 研究室所属学生が2ヶ月で製作 (2002年度)

• Conventional PFM (Pulsed Field Magnetization) experiments, only
• 1.5 kV / 10.2 mF / 10 kA or 1 kV / 50 mF / 10 kA
• Handmade for graduation research (2002 : Only 2 months of production time)

パルス着磁電源 (2号機)

Pulsed field magnetization power supply (unit 2)

　高温超電導バルク材料における強磁場捕捉実験のために開発：

This was developed for experiments to trap strong magnetic fields in high-temperature superconducting bulk materials :

• 一般的なパルス着磁実験のほか、波形制御パルス着磁 (WCPM) と 負帰還入力波形制御パルス着磁 (NFB-WCPM) に使用可能 (プログラムの変更によって新しい手法も適用可能)
• 1 kV / 50 mF / 5 kA (DC)
• 研究室所属学生による開発 (2009-2010, 2012-2015年度)

• NFB-WCPM, WCPM, Conventional PFM are possible for each (New PFM methods can be applied by modifying the program.)
• 1 kV / 50 mF, over 5 kA
• Handmade for graduation research (2009-2010, 2012-2015)

パルス着磁実験装置

Pulsed field magnetization equipment

　超電導同期回転機の電機子／界磁子を模した環境で、高温超電導バルク材料の強磁場捕捉実験と、2次元磁場センサの開発のために製作：

This was developed for experiments to trap strong magnetic fields in high-temperature superconducting bulk materials :

• 冷凍機：CRYOMECH AL330 (300W@100K)
• 試料, 着磁コイル, 磁場センサを25 Kまで冷却可能
• 内製 (2012-2015年度)

• Cryocooler : CRYOMECH AL330 (300W@100K)
• Samples, magnetizing coils, and magnetic field sensors can be cooled to 25 K.
• Handmade for graduation research (2012-2015) PFM_system.png

マッフル炉

Muffle furnaces

　酸化物高温超電導バルク材料を焼成するための電気炉：

It can sinter HTS bulk materials :

• 型名：SS-2030KPR
• 温度：1100 ℃ / 最高 1200 ℃
• 販売元：株式会社東京本山商会

• Type : SS-2030KPR
• Temperature : 1100 °C / Max. 1200 °C
• Manufactured：Tokyo Motoyama Syokai Inc.

超電導回転機 (2号機)

Superconducting rotating machine (unit 2)

開発機：

R & D machine :

• 型式：アキシャルギャップ型高温超電導同期回転機
• 開発元：東京海洋大学, 北野清輝株式会社, 福井大学
• 設計出力：15 kW / 720 rpm
• 界磁子：8個のGdBCO高温超電導バルク材料 (日本製鉄製 QMG)
• 電機子：6個の渦巻型銅コイル
• 冷媒 : 液体窒素 → 液体ネオン（熱サイフォン冷却システム）

• Type : Axial-gap type high-temperature superconducting synchronous motor
• Developper：Tokyo University of Marine Science and Technology, KITANO Seiki Co.,Ltd., University of Fukui
• Design output：15 kW / 720 rpm
• Field poles : 8-HTS bulks of GdBCO (QMG, Nippon Steel Co.,Ltd.)
• Armatures : 6-copper vortex-type coils
• Cryogenic refrigerant : Liquid nitrogen --> Liquid Neon with thermal siphon cooling system

超電導回転機 (3号機)

Superconducting rotating machine (unit 3)

開発機

R & D machine

• 型式：複層界磁アキシャルギャップ型高温超電導同期回転機
• 開発元：東京海洋大学, 北野清輝株式会社, 福井大学
• 設計出力：30 kW / 720 rpm
• 界磁子：16個のGdBCO高温超伝導バルク材料 (日本製鉄製 QMG)
• 電機子：18個の渦巻型銅コイル
• 冷媒 : 液体窒素

• Type : Axial-gap type high-temperature superconducting synchronous motor
• Developper：Tokyo University of Marine Science and Technology, KITANO Seiki Co.,Ltd., University of Fukui
• Design output：30 kW / 720 rpm
• Field poles : 16-HTS bulks of GdBCO (QMG, Nippon Steel Co.,Ltd.)
• Armatures : 18-copper vortex-type coils
• Cryogenic refrigerant : Liquid nitrogen

超電導線材モータ

Superconducting motor with HTS wire

開発機

R & D machine

• 型式：アキシャルギャップ型高温超電導同期回転機
• 開発元：東京海洋大学, 北野清輝株式会社, 鉄道総合研究所, ほか
• 設計出力：100 kW / 230 rpm
• 界磁子：8個のBi-2223高温超電導線材
• 電機子：6個の渦巻型銅コイル
• 冷媒 : 液体窒素

• Type : Axial-gap type high-temperature superconducting synchronous motor
• Developper：Tokyo University of Marine Science and Technology, KITANO Seiki Co.,Ltd., Railway Technical Research Institute (JR - RTRI),    etc
• Design output：100 kW / 230 rpm
• Field poles : 8-HTS coils by Bi-2223 wire
• Armatures : 6-copper vortex-type coils
• Cryogenic refrigerant : Liquid nitrogen

超電導回転機 (ラジアルギャップ型)

Radial-gap type superconducting rotating machine

開発機

R & D machine

• 型式：ラジアルギャップ型高温超電導同期回転機
• 開発元：東京海洋大学, ABB, 日本製鉄株式会社
• 設計出力：30 kW / 190 rpm
• 界磁子：60個のGdBCO高温超伝導バルク材料 (日本製鉄製 QMG)
• 電機子：銅巻線
• 冷媒 : 液体ネオン（熱サイフォン冷却システム）

• Type : Radial-gap type high-temperature superconducting synchronous motor
• Developper：Tokyo University of Marine Science and Technology, ABB Ltd., Nippon Steel Co.,Ltd.
• Design output：30 kW / 190 rpm
• Field poles : 60-HTS bulks of GdBCO (QMG, Nippon Steel Co.,Ltd.)
• Armatures : copper coils
• Cryogenic refrigerant : Liquid Neon with thermal siphon cooling system

アンジュレータ型潮流発電機 (プロトタイプ)

Undulator-type tidal stream generator (prototype)

開発機

R & D machine

• 設計出力：30 kW
• 試作/供給元：ブルーミメティック株式会社, EEL Energy

• Design output：30 kW
• Developper/Supplier：Blumimetic Co.,Ltd., EEL Energy

電動工具

Machine tools

　実験や装置開発に使用する部品のうち、大きなものは外注していますが、比較的小さな部品製作や追加工を研究室内で行っています：

We make relatively small parts used in experiments and device development in the lab. :

• ボール盤
• バンドソー, 高速切断機
• 卓上小形旋盤
• 卓上小形NCフライス盤
• 溶接機
• コンプレッサ
• 巻線機　　ほか

• Drilling machines
• Band saw, High-speed cutting machine
• Tabletop small lathe
• Tabletop small NC milling machine
• Winding machine,    etc

有限要素法解析システム

Finite Element Analysis Systems

　有限要素法 (FEM, Finite Element Method) は微分方程式をある境界条件の下で解く数値計算手法の一つです。我々は超電導材料の持つ特性について調べる際、あるいは、超電導材料を組み込んだ産業機器の設計のために、電磁界解析、熱解析、動力学的解析や数値流体解析をFEMによって行います。

The Finite Element Method (FEM) is a numerical calculation method that solves differential equations under certain boundary conditions. We use FEM to perform electromagnetic field analysis, thermal analysis, dynamic analysis, and numerical fluid analysis when investigating the properties of superconducting materials or designing industrial equipment that incorporates superconducting materials.

• COMSOL Multiphysics®
• Simcenter MAGNET software    ほか

• COMSOL Multiphysics®
• Simcenter MAGNET software ,    etc

CADシステム

CAD systems

　CAD (Computer-Aided Design) システムは、コンピュータによる設計支援ツールのことです。過去、人の手によって行われていた設計作業をコンピュータによって支援することで、設計の効率を高めることができます。実験のときに試料やセンサなどを固定する部品や、超電導材料を搭載する産業機器の開発のためにCADを使用しています。

CAD (Computer-Aided Design) systems are design drawing creation, modification, analysis, and optimization computer systems. We use CAD to develop parts that hold samples and sensors in place during experiments, as well as industrial equipment that uses superconducting materials.

• SOLIDWORKS
• EAGLE (旧バージョン)    ほか

• SOLIDWORKS
• EAGLE  (legacy) ,    etc