日本鐵道綜合技術研究所與古河電氣工業公司于2014年3月10日宣布，全球首次成功開發出了大型飛輪用高溫超導磁鐵，該磁鐵使用了古河電工子公司Super Power生產的釔類第二代高溫超導線材。新開發的磁鐵將嵌入大容量“超導飛輪蓄電裝置”中，并于2015年啟動與建設在山梨縣甲府市米倉山的百萬瓦（MW）級光伏電站相互連接的試驗。



新開發的用于高溫超導磁鐵的線圈（出處：鐵道綜合技術研究所）

此次的高溫超導磁鐵是日本新能源產業技術綜合開發機構（NEDO）的“安全低成本大規模蓄電系統技術開發”項目的成果之一，由鐵道綜研、古河電工與Kubotec、Mirapro、山梨縣企業局共同研發。目前山梨縣正在建設1MW光伏電站，用于超導磁鐵與超導飛輪相結合的電網連接試驗，電站投入運行之后，將開始為實證試驗獲得基礎數據。



新一代飛輪蓄電系統示意圖（出處：鐵道綜合技術研究所）

飛輪蓄電系統”通過使用百萬瓦級光伏電站等的剩余電力驅動裝置內部的大型圓盤（飛輪）旋轉來蓄電，陰天導致發電量減少時，可以發電來補充。這種系統可作為“電池”使用，目前已有將其用于鐵路系統的電力有效利用（再生失效措施）等用途的例子。

正在開發的新一代飛輪蓄電系統采用了鐵道綜研設計的由超導塊體和超導磁鐵組成的超導磁軸承。這種軸承通過以非接觸方式使旋轉的圓盤懸浮，讓軸承的摩擦損失減為零，從而提高了工作效率。另外，還具有使以前必須定期更換的軸承壽命達到半永久性的優點。目前正在開發的超導磁軸承以1組軸承可使約4噸圓盤懸浮為目標。

要讓如此大的重量懸浮，不僅要讓高強度超導磁鐵產生高磁場，還要提高冷卻溫度來有效利用磁場。因此，此次在超導磁鐵使用的線圈中采用了古河電工2012年收購的Super Power公司的第二代高溫超導線材，形成了采用中部電力開發的“鎧甲”線圈構造、內徑為120mm、外徑為260mm的雙餅線圈（將帶狀超導線切得很薄，像蛋糕卷一樣卷繞的兩枚一對扁平線圈）。

此次通過不使用液體氮的傳熱方式將該線圈冷卻，使其保持在51K（零下222℃），并確認了110A工作電流時的通電情況和磁場，還成功實現了達到線材性能極限的163A通電。而且，此次還實施了與超導塊體結合在一起的試驗，證實懸浮力可以達到2噸以上，強度方面也沒有問題。據介紹，以前的第一代高溫超導線材要產生高磁場，必須冷卻至20K（零下253℃）以下，而第二代高溫超導線材可在50K（零下223℃）溫度下工作，這意味著在降低冷卻成本方面已經有了眉目。今后將進一步追加線圈，進行實際規模的飛輪懸浮試驗。