แม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดคือแม่เหล็กไฟฟ้าที่ทำจากขดลวดตัวนำยิ่งยวดต้องทำให้เย็นลงจนถึง อุณหภูมิ เยือกแข็งระหว่างการใช้งาน ในสถานะตัวนำยิ่งยวด ลวดจะไม่มีความต้านทานไฟฟ้าจึงสามารถนำกระแสไฟฟ้า ได้ มากกว่าลวดธรรมดามาก ทำให้เกิดสนามแม่เหล็กที่รุนแรง แม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดสามารถสร้างสนามแม่เหล็ก ที่แรงกว่าแม่เหล็กไฟฟ้าธรรมดาทุกชนิด ยกเว้น แม่เหล็กไฟฟ้าธรรมดาที่แรงที่สุดและแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดขนาดใหญ่จะประหยัดค่าใช้จ่ายในการใช้งานมากกว่า เนื่องจากไม่มีการสูญเสียพลังงานในรูปของความร้อนในขดลวด มีการใช้แม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดใน เครื่องมือ MRIในโรงพยาบาล และในอุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์ เช่นเครื่องสเปกโทรเมตรNMR เครื่อง สเปกโทรเมตรมวลเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชั่นและเครื่องเร่งอนุภาคนอกจากนี้ยังใช้สำหรับการลอยตัว การนำทาง และการขับเคลื่อนใน ระบบรถไฟ แม่เหล็ก (maglev)ที่กำลังก่อสร้างในประเทศ ญี่ปุ่น

ในระหว่างการทำงาน ขดลวดแม่เหล็กจะต้องถูกทำให้เย็นลงต่ำกว่าอุณหภูมิวิกฤตซึ่งเป็นอุณหภูมิที่วัสดุของขดลวดเปลี่ยนจากสถานะต้านทานปกติไปเป็นตัวนำยิ่งยวดซึ่งอยู่ใน ช่วงอุณหภูมิ เยือกแข็งที่ต่ำกว่าอุณหภูมิห้องมาก โดยทั่วไปแล้ว ขดลวดจะถูกทำให้เย็นลงที่อุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิวิกฤตอย่างมาก เพราะยิ่งอุณหภูมิต่ำลงเท่าใด ขดลวดตัวนำยิ่งยวดก็จะยิ่งทำงานได้ดีขึ้นเท่านั้น กล่าวคือ สามารถทนกระแสและสนามแม่เหล็กได้สูงขึ้นโดยไม่กลับไปสู่สถานะที่ไม่เป็นตัวนำยิ่งยวด ระบบระบายความร้อนสองประเภทที่ใช้กันทั่วไปในการรักษาอุณหภูมิของขดลวดแม่เหล็กให้เพียงพอต่อการรักษาสภาพตัวนำยิ่งยวด ได้แก่:

ฮีเลียมเหลวใช้เป็นสารหล่อเย็นสำหรับขดลวดตัวนำยิ่งยวดหลายชนิด มีจุดเดือดที่4.2  Kซึ่งต่ำกว่าอุณหภูมิวิกฤตของวัสดุขดลวดส่วนใหญ่มาก แม่เหล็กและสารหล่อเย็นบรรจุอยู่ในภาชนะหุ้มฉนวนความร้อน ( ดิวาร์ ) ที่เรียกว่าไครโอสแตทเพื่อป้องกันไม่ให้ฮีเลียมเดือดระเหย ไครโอสแตทมักจะสร้างด้วยปลอกหุ้มด้านนอกที่บรรจุไนโตรเจนเหลว (ซึ่งราคาถูกกว่ามาก) ที่อุณหภูมิ 77 K หรืออีกทางเลือกหนึ่งคือ การใช้แผ่นกันความร้อนที่ทำจากวัสดุตัวนำและรักษาอุณหภูมิไว้ในช่วง 40 K – 60 K โดยเชื่อมต่อด้วยตัวนำกับหัวเย็นของไครโอคูลเลอร์ เพื่อรักษาระดับความร้อนที่เข้าสู่ภาชนะให้อยู่ในระดับที่ยอมรับได้ หนึ่งในเป้าหมายของการค้นหาตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิสูงคือการสร้างแม่เหล็กที่สามารถระบายความร้อนได้ด้วยไนโตรเจนเหลวเพียงอย่างเดียว ที่อุณหภูมิสูงกว่าประมาณ 20 K การระบายความร้อนสามารถทำได้โดยไม่ต้องทำให้ของเหลวไครโอเจนิกเดือดระเหย

เนื่องจากต้นทุนที่เพิ่มสูงขึ้นและความพร้อมใช้งานของฮีเลียมเหลวที่ลดลง ระบบตัวนำยิ่งยวดจำนวนมากจึงถูกระบายความร้อนโดยใช้การทำความเย็นเชิงกลแบบสองขั้นตอน โดยทั่วไปแล้วจะใช้เครื่องทำความเย็นเชิงกลสองประเภทที่มีกำลังการทำความเย็นเพียงพอที่จะรักษาแม่เหล็กให้อยู่ต่ำกว่าอุณหภูมิวิกฤตเครื่องทำความเย็น แบบ Gifford–McMahon มีวางจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ตั้งแต่ทศวรรษ 1960 และมีการใช้งานอย่างแพร่หลาย^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}วงจรการสร้างใหม่ GM ในเครื่องทำความเย็นทำงานโดยใช้ตัวแทนที่แบบลูกสูบและเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ในทางกลับกัน ปี 1999 ถือเป็นการใช้งานเชิงพาณิชย์ครั้งแรกโดยใช้เครื่องทำความเย็นแบบท่อพัลส์การออกแบบเครื่องทำความเย็นแบบนี้ได้รับความนิยมมากขึ้นเรื่อยๆ เนื่องจากมีการสั่นสะเทือนต่ำและช่วงเวลาการใช้งานที่ยาวนาน เนื่องจากแบบท่อพัลส์ใช้กระบวนการทางเสียงแทนการแทนที่เชิงกล ในตู้เย็นแบบสองขั้นตอนทั่วไป ขั้นตอนแรกจะให้ความสามารถในการทำความเย็นสูงกว่าแต่มีอุณหภูมิสูงกว่า (≈ 77 K) โดยขั้นตอนที่สองจะทำความเย็นได้ประมาณ ≈ 4.2 K และ < กำลังการทำความเย็น 2.0  วัตต์ในการใช้งาน ขั้นตอนแรกใช้สำหรับการทำความเย็นเสริมของเครื่องทำความเย็นเป็นหลัก ในขณะที่ขั้นตอนที่สองใช้สำหรับการทำความเย็นแม่เหล็กเป็นหลัก

ถูกจำกัดโดยสนามที่วัสดุขดลวดหยุดเป็นตัวนำยิ่งยวด ซึ่งเรียกว่า "สนามวิกฤต" ซึ่งเป็นกระแสที่วัสดุขดลวดหยุดเป็นตัวนำยิ่งยวดเช่นกัน ความก้าวหน้าในด้านแม่เหล็กได้มุ่งเน้นไปที่การสร้างวัสดุขดลวดที่ดีขึ้น

ส่วนประกอบตัวนำยิ่งยวดของแม่เหล็กส่วนใหญ่ในปัจจุบันประกอบด้วยไนโอเบียม-ไทเทเนียมวัสดุนี้มีอุณหภูมิวิกฤตที่ 10 K และสามารถนำยิ่งยวดได้ที่อุณหภูมิสูงถึงประมาณแม่เหล็กที่มีกำลังแม่เหล็กสูงกว่าสามารถทำจากไนโอเบียม-ดีบุก (Nb₃Sn ซึ่งมีอุณหภูมิวิกฤต (Tc ) K เมื่อใช้งานที่อุณหภูมิ 4.2 K แม่เหล็กเหล่านี้สามารถทนต่อความเข้มของสนามแม่เหล็ก ได้สูงกว่า มากถึง 25 ถึง 30 T อย่างไรก็ตาม การผลิตไส้แม่เหล็กจากวัสดุนี้ทำได้ยากกว่ามาก นี่คือเหตุผลที่บางครั้งจึงใช้ Nb₃Sn ผสมกันส่วนที่มีสนามแม่เหล็กสูง และ NbTi สำหรับส่วนที่มีสนามแม่เหล็กต่ำกว่าวาเนเดียม-แกลเลียมเป็นอีกวัสดุหนึ่งที่ใช้สำหรับส่วนแทรกที่มีสนามแม่เหล็กสูง

ตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิสูง (เช่นBSCCOหรือYBCO ) อาจใช้สำหรับชิ้นส่วนแทรกสนามแม่เหล็กสูงเมื่อสนามแม่เหล็กที่ต้องการสูงกว่าที่ Nb₃Sn รับมือได้ นอกจากนี้ BSCCO, YBCO หรือแมกนีเซียมไดโบไรด์ยังอาจใช้สำหรับตัวนำกระแสไฟฟ้า ซึ่งนำกระแสไฟฟ้าสูงจากอุณหภูมิห้องไปยังแม่เหล็กเย็นโดยไม่มีการรั่วไหลของความร้อนมากจากตัวนำที่มีความต้านทาน

ขดลวดของแม่เหล็ก ตัวนำยิ่งยวด ทำจากลวดหรือเทปตัวนำยิ่งยวดชนิดที่ 2 (เช่นไนโอเบียม-ไทเทเนียมหรือไนโอเบียม-ดีบุก ) ตัวลวดหรือเทปเองอาจทำจากเส้นใยขนาด เล็กมาก (หนาประมาณ 20 ไมโครเมตร ) ของตัวนำยิ่งยวดใน เมทริกซ์ ทองแดง ทองแดงจำเป็นสำหรับการเพิ่มความเสถียรทางกล และเพื่อให้มีเส้นทางความต้านทานต่ำสำหรับกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่ในกรณีที่อุณหภูมิสูงกว่าT<sub> หรือกระแสไฟฟ้าสูงกว่าI<sub> และสูญเสียสภาพตัวนำยิ่งยวด เส้นใยเหล่านี้จำเป็นต้องมีขนาดเล็กเช่นนี้เพราะในตัวนำยิ่งยวดชนิดนี้ กระแสไฟฟ้าจะไหลเฉพาะในชั้นผิวที่มีความหนาจำกัดเท่ากับความลึกของการแทรกซึมของลอนดอน (ดูปรากฏการณ์สกินเอฟเฟกต์ ) ขดลวดต้องได้รับการออกแบบอย่างระมัดระวังเพื่อทนต่อ (หรือต้านทาน) แรงดันแม่เหล็กและแรงลอเรนซ์ที่อาจทำให้ลวดแตกหักหรือฉนวนระหว่างขดลวดที่อยู่ติดกันเสียหายได้

กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านขดลวดแม่เหล็กมาจากแหล่งจ่ายไฟกระแสตรงที่ มีกระแสสูงและแรงดันต่ำมาก เนื่องจากในสภาวะคงที่ แรงดันตกคร่อมแม่เหล็กจะมีเพียงแรงดันจากความต้านทานของสายไฟเท่านั้น การเปลี่ยนแปลงกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านแม่เหล็กจะต้องทำอย่างช้าๆ ประการแรก เพราะในทางไฟฟ้า แม่เหล็กเป็นตัวเหนี่ยวนำ ขนาดใหญ่ และการเปลี่ยนแปลงกระแสไฟฟ้าอย่างฉับพลันจะทำให้เกิดแรงดันไฟกระชากสูงที่ขดลวด และที่สำคัญกว่านั้นคือ การเปลี่ยนแปลงกระแสไฟฟ้าอย่างรวดเร็วอาจทำให้เกิดกระแสไหลวนและแรงเค้นทางกลในขดลวด ซึ่งอาจทำให้เกิดการดับของแม่เหล็ก (ดูด้านล่าง) ดังนั้นแหล่งจ่ายไฟจึงมักถูกควบคุมด้วยไมโครโปรเซสเซอร์ โดยตั้งโปรแกรมให้เปลี่ยนแปลงกระแสไฟฟ้าอย่างค่อยเป็นค่อยไป โดยปกติแล้วจะใช้เวลาหลายนาทีในการจ่ายหรือตัดกระแสไฟฟ้าให้กับแม่เหล็กขนาดห้องปฏิบัติการ

โหมดการทำงานทางเลือกที่ใช้โดยแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดส่วนใหญ่คือการลัดวงจรขดลวดด้วยชิ้นส่วนตัวนำยิ่งยวดเมื่อแม่เหล็กได้รับพลังงานแล้ว ขดลวดจะกลายเป็นวงจรตัวนำยิ่งยวดปิด แหล่งจ่ายไฟสามารถปิดได้ และกระแส ไฟฟ้า จะไหลอย่างต่อเนื่องเป็นเวลาหลายเดือน รักษาสนามแม่เหล็กไว้ ข้อดีของโหมดต่อเนื่อง นี้ คือความเสถียรของสนามแม่เหล็กดีกว่าที่ทำได้ด้วยแหล่งจ่ายไฟที่ดีที่สุด และไม่จำเป็นต้องใช้พลังงานในการจ่ายไฟให้กับขดลวด การลัดวงจรทำได้โดย 'สวิตช์ต่อเนื่อง' ซึ่งเป็นชิ้นส่วนตัวนำยิ่งยวดภายในแม่เหล็กที่เชื่อมต่อระหว่างปลายขดลวด ติดอยู่กับฮีตเตอร์ขนาดเล็ก^{[ 5 ]}เมื่อเปิดแม่เหล็กครั้งแรก ลวดสวิตช์จะร้อนขึ้นเหนืออุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะ ดังนั้นจึงมีความต้านทาน เนื่องจากขดลวดเองไม่มีความต้านทาน จึงไม่มีกระแสไหลผ่านลวดสวิตช์ ในการเข้าสู่โหมดต่อเนื่อง กระแสไฟที่จ่ายจะถูกปรับจนกว่าจะได้สนามแม่เหล็กที่ต้องการ จากนั้นจึงปิดฮีตเตอร์ สวิตช์ต่อเนื่องจะเย็นลงจนถึงอุณหภูมิตัวนำยิ่งยวด ทำให้ขดลวดลัดวงจร จากนั้นจึงสามารถปิดแหล่งจ่ายไฟได้ กระแสไฟฟ้าในขดลวดและสนามแม่เหล็กจะไม่คงอยู่ตลอดไป แต่จะค่อยๆ ลดลงตามค่าคงที่เวลาเหนี่ยวนำปกติ ( L / R ):

${\displaystyle H(t)=H_{0}e^{-(R/L)t},}$

โดยที่ความต้านทานตกค้างเล็กน้อยในขดลวดตัวนำยิ่งยวดเกิดจากข้อต่อหรือปรากฏการณ์ที่เรียกว่าความต้านทานการเคลื่อนที่ของฟลักซ์ แม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดเชิงพาณิชย์เกือบทั้งหมดติดตั้งสวิตช์แบบถาวร ${\displaystyle R}$

ตัวทำความร้อนนั้นเป็นเพียงองค์ประกอบต้านทานขนาดเล็กที่ร้อนขึ้นเนื่องจากผลของจูล ในทางปฏิบัติ จำเป็นต้องใช้แหล่งจ่ายไฟภายนอกที่ควบคุมกระแสได้ ซึ่งโดยทั่วไปจะจ่ายกระแสประมาณสองสามสิบมิลลิแอมป์ที่แรงดันไม่กี่โวลต์ เพื่อขับเคลื่อนสวิตช์ตัวนำยิ่งยวดให้มีอุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิเปลี่ยนสถานะ

การดับตัว (Quench) คือการหยุดทำงานที่ผิดปกติของแม่เหล็ก ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อส่วนหนึ่งของขดลวดตัวนำยิ่งยวดเข้าสู่สถานะปกติ ( ต้านทาน ) สิ่งนี้อาจเกิดขึ้นได้เนื่องจากสนามภายในแม่เหล็กมีขนาดใหญ่เกินไป อัตราการเปลี่ยนแปลงของสนามมีขนาดใหญ่เกินไป (ทำให้เกิดกระแสไหลวนและเกิดความร้อนในเมทริกซ์ทองแดง) หรือเกิดจากทั้งสองสาเหตุรวมกัน ในบางกรณีที่พบได้น้อย ความบกพร่องในแม่เหล็กก็อาจทำให้เกิดการดับตัวได้เช่นกัน เมื่อเกิดเหตุการณ์นี้ จุดนั้นจะได้รับความร้อนจูล อย่างรวดเร็ว จากกระแสไฟฟ้ามหาศาล ซึ่งจะเพิ่มอุณหภูมิของบริเวณโดยรอบ สิ่งนี้จะผลักดันให้บริเวณเหล่านั้นเข้าสู่สถานะปกติเช่นกัน ซึ่งนำไปสู่ความร้อนที่มากขึ้นในปฏิกิริยาลูกโซ่ แม่เหล็กทั้งหมดจะกลับสู่สถานะปกติอย่างรวดเร็ว (อาจใช้เวลาหลายวินาที ขึ้นอยู่กับขนาดของขดลวดตัวนำยิ่งยวด) เหตุการณ์นี้จะมาพร้อมกับเสียงดังสนั่นเมื่อพลังงานในสนามแม่เหล็กถูกเปลี่ยนเป็นความร้อน และ ของเหลว ไครโอเจนิก จะเดือดอย่างรวดเร็ว การลดลงของกระแสไฟฟ้าอย่างฉับพลันอาจส่งผลให้เกิดแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำระดับกิโลโวลต์และประกายไฟได้ ความเสียหายถาวรต่อแม่เหล็กนั้นเกิดขึ้นได้ยาก แต่ส่วนประกอบต่างๆ อาจเสียหายได้จากความร้อนเฉพาะจุด แรงดันไฟฟ้าสูง หรือแรงทางกลขนาดใหญ่ ในทางปฏิบัติ แม่เหล็กมักจะมีอุปกรณ์ความปลอดภัยเพื่อหยุดหรือจำกัดกระแสไฟฟ้าเมื่อตรวจพบการเริ่มต้นของการดับตัว หากแม่เหล็กขนาดใหญ่เกิดการดับตัว ไอระเหยเฉื่อยที่เกิดจากการระเหยของของเหลวแช่แข็งอาจก่อให้เกิดอันตรายจากการขาด อากาศหายใจอย่างร้ายแรง ต่อผู้ปฏิบัติงานได้ เนื่องจากจะไปแทนที่อากาศที่หายใจได้

แม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดส่วนใหญ่ในเครื่องเร่งอนุภาคขนาดใหญ่ (Large Hadron Collider)ของCERN เกิดการดับตัวโดยไม่คาดคิดระหว่างการเริ่มต้นการทำงานในปี 2551 ทำให้ต้องเปลี่ยนแม่เหล็กจำนวนหนึ่ง^{[ 6 ]}เพื่อลดผลกระทบจากการดับตัวที่อาจก่อให้เกิดความเสียหาย แม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดที่ประกอบเป็น LHC จึงติดตั้งฮีตเตอร์แบบเร่งความเร็วสูง ซึ่งจะทำงานเมื่อระบบป้องกันการดับตัวที่ซับซ้อนตรวจพบเหตุการณ์การดับตัว เนื่องจากแม่เหล็กดัดไดโพลเชื่อมต่อกันแบบอนุกรม วงจรไฟฟ้าแต่ละวงจรจึงประกอบด้วยแม่เหล็ก 154 ตัว และหากเกิดเหตุการณ์การดับตัว พลังงานสะสมทั้งหมดของแม่เหล็กเหล่านี้จะต้องถูกระบายออกพร้อมกัน พลังงานนี้จะถูกถ่ายโอนไปยังบล็อกโลหะขนาดใหญ่ซึ่งจะร้อนขึ้นถึงหลายร้อยองศาเซลเซียสเนื่องจากความร้อนจากความต้านทานภายในเวลาไม่กี่วินาที แม้ว่าจะไม่พึงประสงค์ แต่การดับตัวของแม่เหล็กเป็น "เหตุการณ์ปกติ" ที่เกิดขึ้นระหว่างการทำงานของเครื่องเร่งอนุภาค^{[ 7 ]}

เหตุการณ์ดับจะถูกตรวจจับโดยระบบตรวจจับการดับ (QDS) เฉพาะทาง ซึ่งจะตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าที่ส่วนต่างๆ ของขดลวดตัวนำยิ่งยวด เมื่อส่วนใดส่วนหนึ่งของขดลวดกลายเป็นความต้านทาน ความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้าจะเกิดขึ้นระหว่างส่วนต่างๆ ของขดลวด หากค่านี้เกินเกณฑ์ที่กำหนดไว้ ระบบป้องกันการดับจะทำงาน เมื่อยืนยันการดับแล้ว วงจรป้องกันจะเปิดใช้งานฮีตเตอร์หรือวงจรการกระจายพลังงานเพื่อกระจายและดึงพลังงานแม่เหล็กที่เก็บไว้อย่างปลอดภัย ลดความเสี่ยงต่อความเสียหายให้น้อยที่สุด^{[ 8 ]}

ในบางกรณี แม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดที่ออกแบบมาสำหรับกระแสไฟฟ้าสูงมาก จำเป็นต้องมีการปรับสภาพอย่างละเอียดเพื่อให้แม่เหล็กสามารถทำงานได้เต็มประสิทธิภาพตามกระแสไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กที่วางแผนไว้ กระบวนการนี้เรียกว่า "การฝึก" แม่เหล็ก และเกี่ยวข้องกับผลของหน่วยความจำของวัสดุ สถานการณ์หนึ่งที่จำเป็นต้องใช้กระบวนการนี้คือกรณีของเครื่องเร่งอนุภาคเช่น เครื่องเร่ง อนุภาคแฮดรอนขนาดใหญ่ของCERN ^{[ 9 ] [ 10 ]}แม่เหล็กของ LHC ได้รับการวางแผนให้ทำงานที่ 8 TeV (2 × 4 TeV) ในการทำงานครั้งแรก และ 14 TeV (2 × 7 TeV) ในการทำงานครั้งที่สอง แต่ในตอนแรกได้ดำเนินการที่พลังงานต่ำกว่า คือ 3.5 TeV และ 6.5 TeV ต่อลำแสงตามลำดับ เนื่องจากข้อบกพร่องทางผลึกวิทยาในวัสดุในตอนเริ่มต้น แม่เหล็กจะสูญเสียความสามารถในการเป็นตัวนำยิ่งยวด ("quench") ในระดับที่ต่ำกว่ากระแสไฟฟ้าที่ออกแบบไว้ CERN ระบุว่าสาเหตุนี้เกิดจากแรงแม่เหล็กไฟฟ้าที่ทำให้เกิดการเคลื่อนไหวเล็กน้อยในแม่เหล็ก ซึ่งส่งผลให้สูญเสียสภาพนำยิ่งยวดเมื่อทำงานที่ความแม่นยำสูงตามที่ต้องการสำหรับกระแสไฟฟ้าที่วางแผนไว้^{[ 10 ]}โดยการใช้กระแสไฟฟ้าต่ำกับแม่เหล็กซ้ำๆ แล้วค่อยๆ เพิ่มกระแสไฟฟ้าขึ้นเล็กน้อยจนกระทั่งแม่เหล็กดับลงภายใต้การควบคุม แม่เหล็กจะค่อยๆ มีความสามารถที่จำเป็นในการทนต่อกระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้นตามข้อกำหนดการออกแบบโดยไม่เกิดการดับ และปัญหาต่างๆ ดังกล่าวจะถูก "กำจัด" ออกไป จนกระทั่งในที่สุดสามารถทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือที่กระแสไฟฟ้าเต็มที่ตามแผนโดยไม่เกิดการดับ^{[ 10 ]}

แม้ว่าแนวคิดในการสร้างแม่เหล็กไฟฟ้าด้วยลวดตัวนำยิ่งยวดจะถูกเสนอโดยHeike Kamerlingh Onnesไม่นานหลังจากที่เขาค้นพบสภาพตัวนำยิ่งยวดในปี 1911 แต่แม่เหล็กไฟฟ้าตัวนำยิ่งยวดที่ใช้งานได้จริงต้องรอการค้นพบวัสดุตัวนำยิ่งยวดที่สามารถรองรับความหนาแน่นของกระแสยิ่งยวดวิกฤตขนาดใหญ่ในสนามแม่เหล็กสูง แม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดที่ประสบความสำเร็จเครื่องแรกถูกสร้างขึ้นโดย GB Yntema ในปี 1955 โดยใช้ ลวด ไนโอเบียมและได้สนามแม่เหล็ก 0.7 T ที่ 4.2 K ^{[ 11 ]}จากนั้นในปี 1961 JE Kunzler , E. Buehler, FSL Hsu และ JH Wernick ได้ค้นพบว่าสารประกอบของไนโอเบียมและดีบุกสามารถรองรับความหนาแน่นของกระแสยิ่งยวดวิกฤตได้มากกว่า 100,000 แอมแปร์ต่อตารางเซนติเมตรในสนามแม่เหล็ก 8.8 เทสลา^{[ 12 ]}แม้จะมีลักษณะเปราะบาง แต่ไนโอเบียม-ดีบุกก็ได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีประโยชน์อย่างยิ่งในซูเปอร์แมกเนตที่สร้างสนามแม่เหล็กสูงถึง 20 T

สวิตช์แบบคงสภาพ (Persistent Switch) ถูกประดิษฐ์ขึ้นในปี 1960 โดยดไวต์ อดัมส์ ขณะที่เขาเป็นนักวิจัยหลังปริญญาเอกที่มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด สวิตช์แบบคงสภาพตัวที่สองถูกสร้างขึ้นที่มหาวิทยาลัยฟลอริดาโดย อาร์ดี ลิชติ นักศึกษาปริญญาโทในปี 1963 และถูกเก็บรักษาไว้ในตู้โชว์ในอาคารฟิสิกส์ของมหาวิทยาลัยฟลอริดา

ในปี พ.ศ. 2505 TG Berlincourt และ RR Hake ^{[ 13 ]} ค้นพบคุณสมบัติ สนามแม่เหล็กวิกฤตสูงและความหนาแน่นกระแสยิ่งยวดวิกฤตสูงของโลหะผสมไนโอเบียม-ไทเทเนียม แม้ว่าโลหะผสมไนโอเบียม-ไทเทเนียมจะมีคุณสมบัติการนำยิ่งยวดที่ไม่โดดเด่นเท่าไนโอเบียม-ดีบุก แต่ก็มีความยืดหยุ่นสูง ผลิตได้ง่าย และประหยัด โลหะผสมไนโอเบียม-ไทเทเนียมมีประโยชน์ในแม่เหล็กยิ่งยวดที่สร้างสนามแม่เหล็กได้ถึง 10 เทสลา และเป็นวัสดุแม่เหล็กยิ่งยวดที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด

ในปี 1986 การค้นพบตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิสูงโดยGeorg BednorzและKarl Müllerได้จุดประกายความสนใจในสาขานี้ ทำให้เกิดความเป็นไปได้ที่จะสร้างแม่เหล็กที่ระบายความร้อนด้วยไนโตรเจนเหลวแทนที่จะใช้ฮีเลียมซึ่งยากต่อการใช้งานมากกว่า

ในปี 2007 แม่เหล็กที่มีขดลวดYBCOได้สร้างสถิติโลกด้านสนามแม่เหล็ก26.8  T . ^{[ 14 ]}สภาวิจัยแห่งชาติของสหรัฐอเมริกามีเป้าหมายที่จะสร้างแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวด 30 เทสลา

ในปี 2014 ทั่วโลกมีกิจกรรมทางเศรษฐกิจมูลค่าเกือบ 6 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ ซึ่งการนำไฟฟ้ายิ่งยวดเป็นสิ่งจำเป็น ระบบ MRI ซึ่งส่วนใหญ่ใช้ไนโอเบียม-ไทเทเนียม คิดเป็นประมาณ 80% ของยอดรวมทั้งหมด^{[ 15 ]}

ในปี 2016 Yoon และคณะได้รายงานแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดแบบไม่มีฉนวน 26 T ที่สร้างขึ้นจาก GdBa Cu O [ ^{16 ]}โดยใช้เทคนิคที่เคยรายงานไว้ก่อนหน้านี้ในปี^{2013 [ 17 ]}

ในปี 2017 แม่เหล็ก YBCO ที่สร้างโดยห้องปฏิบัติการสนามแม่เหล็กแรงสูงแห่งชาติ (NHMFL) ได้ทำลายสถิติโลกเดิมด้วยความแรง 32 เทสลา แม่เหล็กนี้เป็นแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดทั้งหมดที่ออกแบบมาให้ใช้งานได้นานหลายทศวรรษ พวกเขาครองสถิตินี้จนถึงเดือนมีนาคม 2018

ในปี 2019 สถาบันวิศวกรรมไฟฟ้าแห่งสถาบันวิทยาศาสตร์จีน (IEE, CAS) ได้สร้างสถิติโลกใหม่ที่ 32.35 T ด้วยแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดทั้งหมด^{[ 18 ]}เทคนิคที่ไม่ใช้ฉนวนสำหรับแม่เหล็กแทรก HTS ก็ถูกนำมาใช้เช่นกัน

ในปี 2019 NHMFL ยังได้พัฒนาขดลวดทดสอบ YBCO ที่ไม่มีฉนวนหุ้มร่วมกับแม่เหล็กต้านทาน และทำลายสถิติโลกของห้องปฏิบัติการเองสำหรับสนามแม่เหล็กต่อเนื่องสูงสุดสำหรับการกำหนดค่าแม่เหล็กใดๆ ที่ 45.5 T ^{[ 19 ] [ 20 ]}

แม่เหล็ก NMR 1.2 GHz (28.2 T) ^{[ 21 ]}ถูกสร้างขึ้นในปี 2020 โดยใช้แม่เหล็กHTS ^{[ 22 ]}

ในปี 2022 สถาบันวิทยาศาสตร์กายภาพเหอเฟย สถาบันวิทยาศาสตร์แห่งประเทศจีน (HFIPS, CAS) อ้างว่าได้สร้างสถิติโลกใหม่สำหรับสนามแม่เหล็กคงที่ที่แข็งแกร่งที่สุดที่ 45.22 T ^{[ 23 ] [ 24 ]}ในขณะที่สถิติ NHMFL 45.5 T ก่อนหน้านี้ในปี 2019 นั้นเกิดขึ้นจริงเมื่อแม่เหล็กล้มเหลวทันทีในเหตุการณ์ ดับ

แม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดมีข้อดีหลายประการเหนือกว่า แม่เหล็กไฟฟ้า แบบต้านทานพวกมันสามารถสร้างสนามแม่เหล็กที่แรงกว่าแม่เหล็กไฟฟ้าแกนเฟอร์โรแมก เนติกได้มาก ซึ่งมีข้อจำกัดอยู่ที่สนามประมาณ 2 เทสลา โดยทั่วไปแล้วสนามจะมีความเสถียรมากกว่า ทำให้การวัดมีสัญญาณรบกวนน้อยลง พวกมันมีขนาดเล็กกว่า และบริเวณตรงกลางของแม่เหล็กที่สร้างสนามนั้นว่างเปล่า แทนที่จะถูกครอบครองโดยแกนเหล็ก แม่เหล็กขนาดใหญ่สามารถใช้พลังงานน้อยกว่ามาก ในสภาวะคงที่ (ดังที่แสดงด้านบน) พลังงานที่แม่เหล็กใช้มีเพียงพลังงานที่จำเป็นสำหรับอุปกรณ์ทำความเย็นเท่านั้น สามารถสร้างสนามแม่เหล็กที่สูงขึ้นได้ด้วยแม่เหล็กไฟฟ้าแบบต้านทานที่ระบายความร้อน เนื่องจากขดลวดตัวนำยิ่งยวดจะเข้าสู่สถานะที่ไม่ใช่ตัวนำยิ่งยวดที่สนามสูง สามารถสร้างสนามคงที่ได้มากกว่า 40 เทสลา โดยปกติแล้วจะทำได้โดยการรวมแม่เหล็กไฟฟ้าแบบบิตเตอร์เข้ากับแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวด (มักใช้เป็นชิ้นส่วนแทรก)

แม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายใน เครื่องสแกน MRI , อุปกรณ์NMR , เครื่องสเปกโทรเมตรมวลสาร , กระบวนการแยกด้วยแม่เหล็ก และเครื่อง เร่งอนุภาค

ในประเทศญี่ปุ่น หลังจากที่การรถไฟแห่งชาติญี่ปุ่นและต่อมาบริษัทการรถไฟกลางญี่ปุ่น (JR Central) ได้ทำการวิจัยและพัฒนาเกี่ยว กับรถไฟแม่เหล็กความเร็วสูงมา นานหลายทศวรรษ รัฐบาลญี่ปุ่นก็ได้อนุญาตให้ JR Central สร้างรถไฟชินคันเซ็นสายชูโอซึ่งเชื่อมต่อโตเกียวกับนาโกยา และต่อมากับโอซาก้า

หนึ่งในการใช้งานแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดที่ท้าทายที่สุดคือในเครื่องเร่งอนุภาคLHC ^{[ 25 ]}แม่เหล็กไนโอเบียม-ไทเทเนียม (Nb–Ti) ทำงานที่อุณหภูมิ 1.9 K เพื่อให้สามารถทำงานได้อย่างปลอดภัยที่ 8.3 T แม่เหล็กแต่ละอันเก็บพลังงานได้ 7 MJ โดยรวมแล้วแม่เหล็กเหล่านี้เก็บพลังงานได้10.4 กิกะจูลวันละหนึ่งหรือสองครั้ง เมื่อโปรตอนถูกเร่งความเร็วจาก 450 เกจอิเล็กตรอนโวลต์เป็น 7 เทราโวลต์ สนามแม่เหล็กของแม่เหล็กดัดโค้งตัวนำยิ่งยวดจะเพิ่มขึ้นจาก 0.54 เทสลาเป็น 8.3 เทสลา

แม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดแบบโซลินอยด์กลางและแบบทอรอยด์ที่ออกแบบมาสำหรับเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชั่นITER ใช้ไนโอเบียม-ดีบุก (Nb₃Sn เป็นตัวนำยิ่งยวด ขดลวดโซลินอยด์กลางมีกระแสไฟฟ้า 46 กิโลแอมป์ และสร้างสนามแม่เหล็ก 13.5 เทสลา ขดลวดสนามทอรอยด์ 18 ขด มีสนามแม่เหล็กสูงสุด 11.8 เทสลา และเก็บพลังงานได้ 41 กิกะจูล (รวมทั้งหมด?) แม่เหล็กเหล่านี้ได้รับการทดสอบที่กระแสไฟฟ้าสูงสุดเป็นประวัติการณ์ที่ 80 กิโลแอมป์ แม่เหล็ก ITER ที่มีสนามแม่เหล็กต่ำกว่า(PF และ CC)ใช้ไนโอเบียม-ไทเทเนียม แม่เหล็ก ITER ส่วนใหญ่มีการเปลี่ยนแปลงสนามแม่เหล็กหลายครั้งต่อชั่วโมง

เครื่องสเปกโตรมิเตอร์มวลความละเอียดสูงเครื่องหนึ่งวางแผนที่จะใช้แม่เหล็ก SC ขนาด 21 เทสลา^{[ 26 ]}

• ตัวจำกัดกระแสไฟฟ้าลัดวงจร
• การสูบฟลักซ์

• มาร์ติน เอ็น. วิลสัน, แม่เหล็กตัวนำยิ่งยวด (เอกสารทางวิชาการเกี่ยวกับความเย็นยิ่งยวด) , สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ด, ฉบับพิมพ์ใหม่ (1987), ISBN 978-0-19-854810-2.
• ยูกิคาซึ อิวาสะ, กรณีศึกษาเกี่ยวกับแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวด: ประเด็นด้านการออกแบบและการใช้งาน (หัวข้อที่เลือกสรรในด้านตัวนำยิ่งยวด) , สำนักพิมพ์ Kluwer Academic / Plenum Publishers, (ตุลาคม 1994), ISBN 978-0-306-44881-2.
• Habibo Brechna, ระบบแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวด , นิวยอร์ก, Springer-Verlag New York, Inc., 1973, ISBN 3-540-06103-7, ISBN 0-387-06103-7

• การสร้างแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดจากห้องปฏิบัติการสนามแม่เหล็กสูงแห่งชาติ
• การประเมิน NbTi และ Nb3Sn สำหรับแม่เหล็กเร่งอนุภาคในปี 1986