JP2000012325A - Superconducting magnetic device - Google Patents

Superconducting magnetic device

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JP2000012325A
JP2000012325A JP10180193A JP18019398A JP2000012325A JP 2000012325 A JP2000012325 A JP 2000012325A JP 10180193 A JP10180193 A JP 10180193A JP 18019398 A JP18019398 A JP 18019398A JP 2000012325 A JP2000012325 A JP 2000012325A
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Japan
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magnetic
superconducting
pair
magnetic field
superconducting magnet
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JP10180193A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazutake Senoo
和威 妹尾
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a superconducting magnetic device capable of suppressing a variation of magnetic field distribution, an increase of magnetic field leakage and weight, by removing at least a part of magnetic material composing a magnetic shield near to a plane of zero electromagnetic field. SOLUTION: A pair of superconducting coils 1a and 1b is coaxially juxtaposed at predetermined gaps in an axial direction A in a vacuum chamber 5. A pair of ring magnetic shields 13a and 13b comprising ferromagnetism material such as pure iron and the like is coaxially provided in an axial direction A at the predetermined gaps and in a symmetrical position against a plane right angled to an axial direction A passing the through an intermediate point of a pair of superconducting coils 1a and 1b, covering an upper, lower, and circumference surface of the vacuum chamber 5. The zero magnetic field face 4 exists in a gap 14a formed between the pair of magnetic shield 13a and 13b.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば結晶引き
上げ装置に適用される超電導磁石装置に関するものであ
る。
The present invention relates to a superconducting magnet device applied to, for example, a crystal pulling apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】図8は従来の結晶引き上げ装置に適用さ
れる超電導磁石装置を示す構成図である。図8におい
て、円筒型の一対の超電導コイル1a、1bが、内部を
真空に保持された円筒型の真空容器5内に、軸心方向A
に所定間隙をもって同軸に並設されている。また、コの
字状断面に形成された純鉄等の強磁性材料からなる磁気
シールド2が、真空容器5の上下端面および外周面を覆
うように配設されている。
2. Description of the Related Art FIG. 8 is a structural view showing a superconducting magnet apparatus applied to a conventional crystal pulling apparatus. In FIG. 8, a pair of cylindrical superconducting coils 1a and 1b are placed in a cylindrical vacuum vessel 5 whose inside is kept in a vacuum, in the axial direction A.
Are arranged coaxially with a predetermined gap. A magnetic shield 2 formed of a ferromagnetic material such as pure iron and having a U-shaped cross section is provided so as to cover the upper and lower end surfaces and the outer peripheral surface of the vacuum vessel 5.

【0003】この従来の超電導磁石装置では、超電導コ
イル1a、1bは、図示していないが、液体ヘリウムの
ような冷媒あるいは極低温冷凍機により冷却され、抵抗
零の超電導状態に保持されている。そして、一対の超電
導コイル1a、1bのそれぞれには、図8中◎×で示さ
れるように、逆向きの電流が通電される。この時、磁束
3は図8のように分布し、一対の超電導コイル1a、1
b間に零磁場面4が生じる。このような磁場をカスプ磁
場という。
In this conventional superconducting magnet apparatus, the superconducting coils 1a and 1b are cooled by a refrigerant such as liquid helium or a cryogenic refrigerator (not shown), and are maintained in a superconducting state with zero resistance. Then, currents in opposite directions are applied to each of the pair of superconducting coils 1a and 1b, as indicated by × in FIG. At this time, the magnetic flux 3 is distributed as shown in FIG. 8, and the pair of superconducting coils 1a, 1
A zero magnetic field surface 4 occurs between b. Such a magnetic field is called a cusp magnetic field.

【0004】このように構成された従来の超電導磁石装
置は、例えば結晶引き上げ装置に適用される。この場
合、結晶引き上げ装置のチャンバは超電導磁石装置の真
空容器5の内周側に配設されており、該チャンバ内の単
結晶原料融液に横磁場が印加されて、単結晶中の不純物
含有、転移ループの発生、欠陥・成長縞等の発生の要因
となる融液中の熱対流が抑制される。
[0004] The conventional superconducting magnet device configured as described above is applied to, for example, a crystal pulling device. In this case, the chamber of the crystal pulling apparatus is disposed on the inner peripheral side of the vacuum vessel 5 of the superconducting magnet apparatus, and when a transverse magnetic field is applied to the single crystal raw material melt in the chamber, impurities contained in the single crystal are contained. In addition, thermal convection in the melt, which causes the occurrence of transition loops and the occurrence of defects and growth stripes, is suppressed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来の超電導磁石装置
は以上のように、磁場の漏れを抑制するために磁気シー
ルド2が超電導コイル1a、1bの外周全周を覆うよう
に配設されているので、零磁場面4付近にも磁気シール
ド2が存在しており、装置の軽量化が図られないという
課題があった。
As described above, in the conventional superconducting magnet device, the magnetic shield 2 is disposed so as to cover the entire outer periphery of the superconducting coils 1a and 1b in order to suppress the leakage of the magnetic field. Therefore, there is a problem that the magnetic shield 2 is also present near the zero-magnetic-field surface 4 and the weight of the device cannot be reduced.

【0006】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、零磁場面付近の磁気シールドを
構成する磁性材料の少なくとも一部を除去し、磁場分布
の変化や漏れ磁場の増加を抑えて軽量化を図ることがで
きる超電導磁石装置を得ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and at least a part of a magnetic material constituting a magnetic shield near a zero-magnetic-field surface is removed to change a magnetic field distribution or to reduce a leakage magnetic field. It is an object of the present invention to obtain a superconducting magnet device capable of suppressing an increase and reducing the weight.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】この発明に係る超電導磁
石装置は、少なくとも一対の略円筒型の超電導コイルが
略円筒型の真空容器内に軸心方向の直交面に対して対称
な位置関係に同軸に配設され、磁性材料からなる環状の
磁気シールドが上記超電導コイルの外周側を包囲するよ
うに配設されてなり、上記対をなす超電導コイルにそれ
ぞれ逆向きの電流を通電してカスプ磁場を発生させる超
電導磁石装置において、上記磁気シールドは、零磁場面
を含む上記軸心方向の所定範囲にわたって上記磁性材料
の少なくとも一部が環状に除去されて形成された空隙部
を有するものである。
According to a superconducting magnet apparatus according to the present invention, at least a pair of substantially cylindrical superconducting coils are placed in a substantially cylindrical vacuum vessel in a symmetrical positional relationship with respect to a plane orthogonal to the axial direction. An annular magnetic shield made of a magnetic material is arranged coaxially and is arranged so as to surround the outer peripheral side of the superconducting coil. In the superconducting magnet device for generating the magnetic field, the magnetic shield has a gap formed by removing at least a part of the magnetic material in a ring shape over a predetermined range in the axial direction including the zero magnetic field plane.

【0008】また、上記磁気シールドが、上記真空容器
内に配設されているものである。
Further, the magnetic shield is provided in the vacuum vessel.

【0009】また、上記磁気シールドが、上記真空容器
の一部を構成しているものである。
Further, the magnetic shield forms a part of the vacuum vessel.

【0010】また、磁場の影響により特性が変化する機
器が上記空隙部に配置されているものである。
In addition, a device whose characteristics change under the influence of a magnetic field is disposed in the gap.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
について説明する。 実施の形態1.図1はこの発明の実施の形態1に係る超
電導磁石装置を示す構成図である。図1において、円筒
型の一対の超電導コイル1a、1bが、内部を真空に保
持されたステンレス等の非磁性材料からなる円筒型の真
空容器5内に、軸心方向Aの直交面に対して対称な位置
関係に同軸に配設されている。また、L字状断面に形成
された純鉄等の強磁性材料からなる環状の一対の磁気シ
ールド13a、13bが、一対の超電導コイル1a、1
b間の中間点を通る軸心方向Aと直交する平面に対して
対称な位置関係で、真空容器5の上下端面および外周面
を覆うように、かつ、軸心方向Aに所定間隙をもって同
軸に配設されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Embodiment 1 FIG. FIG. 1 is a configuration diagram showing a superconducting magnet device according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, a pair of cylindrical superconducting coils 1a and 1b are placed in a cylindrical vacuum vessel 5 made of a non-magnetic material such as stainless steel and the like, which is kept in a vacuum, with respect to a plane orthogonal to the axial direction A. They are arranged coaxially in a symmetrical positional relationship. In addition, a pair of annular magnetic shields 13a and 13b formed of a ferromagnetic material such as pure iron and formed in an L-shaped cross section form a pair of superconducting coils 1a and 1a.
b, coaxially with a predetermined gap in the axial direction A so as to cover the upper and lower end surfaces and the outer peripheral surface of the vacuum vessel 5 in a symmetrical positional relationship with respect to a plane orthogonal to the axial direction A passing through the intermediate point between b. It is arranged.

【0012】このように構成された超電導磁石装置で
は、超電導コイル1a、1bは、図示していないが、液
体ヘリウムのような冷媒あるいは極低温冷凍機により冷
却され、抵抗零の超電導状態に保持されている。そし
て、一対の超電導コイル1a、1bのそれぞれには、図
1中◎×で示されるように、逆向きの電流が通電され、
カスプ磁場が発生される。つまり、磁束3が図1に示さ
れるように分布し、一対の超電導コイル1a、1b間に
零磁場面4が生じる。この零磁場面4は、一対の磁気シ
ールド13a、13b間に形成された空隙部14a内に
存在している。
In the superconducting magnet device thus constructed, the superconducting coils 1a and 1b are cooled by a refrigerant such as liquid helium or a cryogenic refrigerator (not shown), and are maintained in a superconducting state with zero resistance. ing. Then, currents in opposite directions are applied to each of the pair of superconducting coils 1a and 1b, as indicated by × in FIG.
A cusp magnetic field is generated. That is, the magnetic flux 3 is distributed as shown in FIG. 1, and a zero magnetic field surface 4 is generated between the pair of superconducting coils 1a and 1b. The zero magnetic field surface 4 exists in a gap 14a formed between the pair of magnetic shields 13a and 13b.

【0013】この超電導磁石装置は、例えば結晶引き上
げ装置に適用される。この場合、結晶引き上げ装置のチ
ャンバは超電導磁石装置の真空容器5の内周側に配設さ
れており、該チャンバ内の単結晶原料融液に横磁場が印
加されて、単結晶中の不純物含有、転移ループの発生、
欠陥・成長縞等の発生の要因となる融液中の熱対流が抑
制される。
This superconducting magnet device is applied to, for example, a crystal pulling device. In this case, the chamber of the crystal pulling apparatus is disposed on the inner peripheral side of the vacuum vessel 5 of the superconducting magnet apparatus, and when a transverse magnetic field is applied to the single crystal raw material melt in the chamber, impurities contained in the single crystal are contained. The occurrence of a transition loop,
Thermal convection in the melt, which causes defects and growth stripes, is suppressed.

【0014】このように、この実施の形態1によれば、
一対の磁気シールド13a、13bが、一対の超電導コ
イル1a、1b間の中間点を通る軸心方向Aと直交する
平面に対して対称な位置関係で、真空容器5の上下端面
および外周面を覆うように、かつ、軸心方向Aに所定間
隙をもって同軸に配設されているので、空隙部14aに
相当する磁性材料を省略でき、その分装置の軽量化が図
られる。この時、零磁場面4が一対の磁気シールド13
a、13b間に形成された空隙部14a内に存在してい
るので、この空隙部14a内には磁場がほとんどなく、
超電導磁石装置内部の磁場分布の変化や漏れ磁場の極端
な増加はない。また、この空隙部14a内には磁場がほ
とんどないので、磁場により特性が変化するような機器
の配設場所に該空隙部14aを利用することができる。
As described above, according to the first embodiment,
The pair of magnetic shields 13a and 13b cover the upper and lower end surfaces and the outer peripheral surface of the vacuum vessel 5 in a symmetrical positional relationship with respect to a plane orthogonal to the axial direction A passing through the intermediate point between the pair of superconducting coils 1a and 1b. As described above, since it is coaxially disposed with a predetermined gap in the axial direction A, the magnetic material corresponding to the gap 14a can be omitted, and the weight of the device can be reduced accordingly. At this time, the zero magnetic field surface 4 is
a and 13b, there is almost no magnetic field in the gap 14a.
There is no change in the magnetic field distribution inside the superconducting magnet device and no extreme increase in the leakage magnetic field. Further, since there is almost no magnetic field in the gap 14a, the gap 14a can be used in a place where a device whose characteristics are changed by the magnetic field is disposed.

【0015】実施の形態2.この実施の形態2では、図
2に示されるように、コの字状断面に形成された純鉄等
の強磁性材料からなる磁気シールド15が、真空容器5
の上下端面および外周面を覆うように配設され、さらに
磁気シールド15の板厚を、一対の超電導コイル1a、
1b間の中間点を含む軸心方向Aの所定範囲にわたって
環状に薄くして空隙部14bが形成されている。なお、
この実施の形態2は、磁気シールド13a、13bに代
えて磁気シールド15を用いている点を除いて、上記実
施の形態1と同様に構成されている。
Embodiment 2 In the second embodiment, as shown in FIG. 2, a magnetic shield 15 formed of a ferromagnetic material such as pure iron and formed in a U-shaped cross section is provided with a vacuum container 5.
Are disposed so as to cover the upper and lower end surfaces and the outer peripheral surface, and the thickness of the magnetic shield 15 is reduced by a pair of superconducting coils 1a,
A gap portion 14b is formed annularly thin over a predetermined range in the axial direction A including an intermediate point between the gap portions 1b. In addition,
The second embodiment has the same configuration as the first embodiment except that a magnetic shield 15 is used instead of the magnetic shields 13a and 13b.

【0016】この実施の形態2では、空隙部14bが一
対の超電導コイル1a、1b間の中間点を含む軸心方向
Aの所定範囲にわたって環状に磁気シールド15に形成
されているので、零磁場面4が空隙部14b内に存在
し、上記実施の形態1と同様の効果が得られる。また、
この実施の形態2によれば、空隙部14bが磁気シール
ド15の板厚を薄くして形成されているので、空隙部1
4bの外周側に磁気シールド15を構成する磁性材料が
存在しており、空隙部14aに磁性材料が全く存在しな
い上記実施の形態1に比べて、漏れ磁場を低減すること
ができる。
In the second embodiment, the air gap 14b is formed in the magnetic shield 15 in an annular shape over a predetermined range in the axial direction A including the intermediate point between the pair of superconducting coils 1a and 1b. 4 are present in the void portion 14b, and the same effect as in the first embodiment can be obtained. Also,
According to the second embodiment, since the gap 14b is formed by reducing the thickness of the magnetic shield 15, the gap 1b is formed.
The magnetic material constituting the magnetic shield 15 is present on the outer peripheral side of 4b, and the leakage magnetic field can be reduced as compared with the first embodiment in which the magnetic material does not exist in the gap 14a at all.

【0017】実施の形態3.この実施の形態3では、図
3に示されるように、L字状断面に形成された純鉄等の
強磁性材料からなる環状の一対の磁気シールド13a、
13bが、真空容器5内の極低温領域に、一対の超電導
コイル1a、1b間の中間点を通る軸心方向Aと直交す
る平面に対して対称な位置関係で、それぞれ超電導コイ
ル1aの上端面および外周面を覆うように、および、超
電導コイル1bの下端面および外周面を覆うように、軸
心方向Aに所定間隙をもって同軸に配設されている。な
お、この実施の形態3は、磁気シールド13a、13b
が真空容器5内に配設されている点を除いて、上記実施
の形態1と同様に構成されている。
Embodiment 3 In the third embodiment, as shown in FIG. 3, a pair of annular magnetic shields 13a made of a ferromagnetic material such as pure iron and formed in an L-shaped cross section.
13b is an upper end surface of the superconducting coil 1a in a cryogenic region in the vacuum vessel 5 in a symmetrical positional relationship with respect to a plane orthogonal to an axial direction A passing through an intermediate point between the pair of superconducting coils 1a and 1b. It is arranged coaxially with a predetermined gap in the axial direction A so as to cover the outer peripheral surface and to cover the lower end surface and the outer peripheral surface of the superconducting coil 1b. In the third embodiment, the magnetic shields 13a, 13b
Is configured in the same manner as in the first embodiment, except that is disposed in the vacuum vessel 5.

【0018】この実施の形態3では、空隙部14aが一
対の超電導コイル1a、1b間の中間点を含む軸心方向
Aの所定範囲にわたって磁気シールド13a、13b間
に形成されているので、上記実施の形態1と同様の効果
が得られる。また、この実施の形態3によれば、磁気シ
ールド13a、13bが真空容器5内の極低温領域に配
設されているので、磁気シールドが真空容器5の外側に
配設されている上記実施の形態1に比べて、磁気シール
ド13a、13bのシールド領域が小さくなり、磁気シ
ールド13a、13bの小型化が可能となり、その分装
置の軽量化および小型化が図られる。
In the third embodiment, the air gap 14a is formed between the magnetic shields 13a and 13b over a predetermined range in the axial direction A including an intermediate point between the pair of superconducting coils 1a and 1b. The same effect as in the first embodiment can be obtained. Further, according to the third embodiment, since the magnetic shields 13a and 13b are provided in the cryogenic region in the vacuum vessel 5, the magnetic shields are provided outside the vacuum vessel 5 in the above embodiment. Compared with the first embodiment, the shield areas of the magnetic shields 13a and 13b are smaller, and the magnetic shields 13a and 13b can be reduced in size. As a result, the device can be reduced in weight and size.

【0019】なお、上記実施の形態3は、上記実施の形
態1による超電導磁石装置に適用するものとして説明し
ているが、上記実施の形態2による超電導磁石装置に適
用しても、同様の効果が得られる。
Although the third embodiment is described as being applied to the superconducting magnet device according to the first embodiment, the same effect can be obtained by applying the same to the superconducting magnet device according to the second embodiment. Is obtained.

【0020】実施の形態4.図4はこの発明の実施の形
態4に係る超電導磁石装置を示す構成図である。図4に
おいて、真空容器5は、その外周壁面が空隙部14a内
に延出する外径形状に形成され、励磁後の超電導磁石回
路を抵抗零の閉ループに切り替える永久電流スイッチ6
が空隙部14a内に位置するように真空容器5内に配設
されている。そして、一対の超電導コイル1a、1bお
よび永久電流スイッチ6が超電導線7で結線されてい
る。なお、他の構成は、上記実施の形態1と同様に構成
されている。
Embodiment 4 FIG. 4 is a configuration diagram showing a superconducting magnet device according to Embodiment 4 of the present invention. In FIG. 4, a vacuum vessel 5 has a permanent current switch 6 whose outer peripheral wall is formed to have an outer diameter extending into a gap portion 14a, and switches the superconducting magnet circuit after excitation to a closed loop with zero resistance.
Are disposed in the vacuum vessel 5 so as to be located in the voids 14a. The pair of superconducting coils 1 a and 1 b and the permanent current switch 6 are connected by a superconducting wire 7. The other configuration is the same as that of the first embodiment.

【0021】この実施の形態4では、超電導破壊を起こ
しやすい機器である永久電流スイッチ6が磁場のほとん
ど存在しない空隙部14a内に配設されているので、永
久電流スイッチ6における超電導破壊の発生が抑制さ
れ、特性の劣化を防止することができる。
In the fourth embodiment, since the permanent current switch 6, which is a device that is liable to cause superconducting breakdown, is disposed in the void portion 14a where there is almost no magnetic field, superconducting breakdown in the permanent current switch 6 does not occur. It is suppressed, and deterioration of characteristics can be prevented.

【0022】実施の形態5.図5はこの発明の実施の形
態5に係る超電導磁石装置を示す構成図である。図5に
おいて、酸化物超電導体などで構成される電流リード8
が、空隙部14a内に延出するように真空容器5に取り
付けられている。そして、一対の超電導コイル1a、1
bと電流スイッチ6とが超電導線7で結線されている。
なお、他の構成は、上記実施の形態1と同様に構成され
ている。
Embodiment 5 FIG. 5 is a configuration diagram showing a superconducting magnet device according to Embodiment 5 of the present invention. In FIG. 5, a current lead 8 composed of an oxide superconductor or the like is shown.
Is attached to the vacuum vessel 5 so as to extend into the cavity 14a. And a pair of superconducting coils 1a, 1
b and the current switch 6 are connected by a superconducting wire 7.
The other configuration is the same as that of the first embodiment.

【0023】この実施の形態5では、磁場により超電導
特性が劣化し、電磁力により破損しやすい機器である電
流リード8が磁場のほとんど存在しない空隙部14a内
に配置されているので、電流リード8における磁場によ
る超電導特性の劣化や電磁力による破損が抑えられ、安
定して超電導コイルに通電することができる。
In the fifth embodiment, the current lead 8 which is a device whose superconductivity is deteriorated by the magnetic field and is easily damaged by the electromagnetic force is arranged in the void portion 14a where there is almost no magnetic field. Thus, the deterioration of the superconducting characteristics due to the magnetic field and the damage due to the electromagnetic force are suppressed, and the superconducting coil can be stably energized.

【0024】なお、上記実施の形態5は、上記実施の形
態1による超電導磁石装置に適用するものとして説明し
ているが、上記実施の形態2による超電導磁石装置に適
用しても、同様の効果が得られる。
Although the fifth embodiment has been described as being applied to the superconducting magnet device according to the first embodiment, the same effect can be obtained by applying it to the superconducting magnet device according to the second embodiment. Is obtained.

【0025】実施の形態6.図6はこの発明の実施の形
態6に係る超電導磁石装置を示す構成図である。図6に
おいて、磁場の印加により冷凍能力が低下するGM式冷
凍機などの極低温冷凍機9が、空隙部14a内に延出す
るように真空容器5に取り付けられている。そして、極
低温冷凍機9の熱ステージ9aに熱的に接続されている
伝熱部材10を介して一対の超電導コイル1a、1bを
同時に冷却できるようになっている。なお、他の構成
は、上記実施の形態1と同様に構成されている。
Embodiment 6 FIG. FIG. 6 is a configuration diagram showing a superconducting magnet device according to Embodiment 6 of the present invention. In FIG. 6, a cryogenic refrigerator 9 such as a GM refrigerator whose refrigeration capacity is reduced by application of a magnetic field is attached to the vacuum vessel 5 so as to extend into the gap 14a. The pair of superconducting coils 1a and 1b can be simultaneously cooled via the heat transfer member 10 thermally connected to the heat stage 9a of the cryogenic refrigerator 9. The other configuration is the same as that of the first embodiment.

【0026】この実施の形態6では、極低温冷凍機9が
磁場のほとんど存在しない空隙部14a内に配置されて
いるので、極低温冷凍機9の冷凍能力を保持できる。
In the sixth embodiment, since the cryogenic refrigerator 9 is disposed in the space 14a where there is almost no magnetic field, the refrigeration capacity of the cryogenic refrigerator 9 can be maintained.

【0027】実施の形態7.図7はこの発明の実施の形
態7に係る超電導磁石装置を示す構成図である。図7に
おいて、円筒型の一対の超電導コイル1a、1bが、軸
心方向Aに所定間隙をもって同軸に並設されている。ま
た、L字状断面に形成された純鉄等の強磁性材料からな
る環状の一対の磁気シールド13a、13bが、一対の
超電導コイル1a、1b間の中間点を通る軸心方向Aと
直交する平面に対して対称な位置関係で、それぞれ磁気
シールド1aの上端面および外周面を覆うように、およ
び、磁気シールド1bの下端面および外周面を覆うよう
に、軸心方向Aに所定間隙をもって同軸に配設されてい
る。さらに、ステンレス等の非磁性材料からなる真空封
じきり板11により、一対の磁気シールド13a、13
bを内周側および外周側で気密に連結して、超電導コイ
ル1a、1bを内部に収容する真空容器5bを構成して
いる。
Embodiment 7 FIG. 7 is a configuration diagram showing a superconducting magnet device according to Embodiment 7 of the present invention. In FIG. 7, a pair of cylindrical superconducting coils 1a and 1b are coaxially arranged with a predetermined gap in an axial direction A. Further, a pair of annular magnetic shields 13a and 13b formed of a ferromagnetic material such as pure iron and formed in an L-shaped cross section are orthogonal to an axial direction A passing an intermediate point between the pair of superconducting coils 1a and 1b. Coaxial with a predetermined gap in the axial direction A so as to cover the upper end surface and the outer peripheral surface of the magnetic shield 1a and to cover the lower end surface and the outer peripheral surface of the magnetic shield 1b, respectively, in a symmetrical positional relationship with respect to the plane. It is arranged in. Further, a pair of magnetic shields 13a, 13a is formed by a vacuum sealing plate 11 made of a non-magnetic material such as stainless steel.
b is hermetically connected on the inner peripheral side and the outer peripheral side to form a vacuum vessel 5b for housing the superconducting coils 1a and 1b therein.

【0028】このように構成された超電導磁石装置にお
いても、上記実施の形態1による超電導磁石装置と同様
に、超電導コイル1a、1bは、液体ヘリウムのような
冷媒あるいは極低温冷凍機により冷却され、抵抗零の超
電導状態に保持され、一対の超電導コイル1a、1bの
それぞれには、逆向きの電流が通電され、カスプ磁場が
発生される。そして、一対の超電導コイル1a、1b間
に生じる零磁場面4が、一対の磁気シールド13a、1
3b間に形成された空隙部14a内に存在している。
In the superconducting magnet device thus constructed, similarly to the superconducting magnet device according to the first embodiment, the superconducting coils 1a and 1b are cooled by a refrigerant such as liquid helium or a cryogenic refrigerator. The pair of superconducting coils 1a and 1b are maintained in a superconducting state with zero resistance, and currents in opposite directions are applied to each of the pair of superconducting coils 1a and 1b to generate a cusp magnetic field. The zero-magnetic-field surface 4 generated between the pair of superconducting coils 1a and 1b forms a pair of magnetic shields 13a and 1a.
It is present in the gap 14a formed between 3b.

【0029】したがって、この実施の形態7において
も、上記実施の形態1と同様の効果が得られる。また、
一対の磁気シールド13a、14bが真空容器5bの一
部を構成しているので、装置の小型化および軽量化が図
られるとともに、磁場の影響により特性が変化する機
器、例えば電流リードや永久電流スイッチを真空封じき
り板9を通して磁性材料のない部分から挿入することが
でき、電流リードや永久電流スイッチの取付性の向上が
図られる。
Therefore, also in the seventh embodiment, the same effects as in the first embodiment can be obtained. Also,
Since the pair of magnetic shields 13a and 14b constitute a part of the vacuum vessel 5b, the size and weight of the device can be reduced, and the device whose characteristics change due to the influence of the magnetic field, for example, a current lead or a permanent current switch Can be inserted from the part without magnetic material through the vacuum sealing plate 9, and the attachment of the current lead and the permanent current switch can be improved.

【0030】なお、上記各実施の形態では、一対の超電
導コイル1a、1bを備えた超電導磁石装置について説
明しているが、本発明は、軸心方向Aと直交する面に対
して対を成して幾何学的に対称に配置された複数対の超
電導コイルを備えた超電導磁石装置に適用しても同様の
効果が得られる。この場合、対をなす超電導コイルによ
りそれぞれ形成される零磁場面に対応するように、空隙
部を磁気シールドに形成すればよい。また、複数対の超
電導コイルのそれぞれの通電量を調整することにより、
各対の超電導コイルによる零磁場面を一致させること
も、変えることもできる。また、上記実施の形態3〜5
を組み合わせれば、それぞれの作用効果が得られること
は言うまでもないことである。また、上記各実施の形態
では、超電導コイルおよび真空容器を円筒型として説明
しているが、超電導コイルおよび真空容器の外径形状は
円筒型に限定されるものではなく、例えば楕円形であっ
てもよい。
In each of the above embodiments, a superconducting magnet device having a pair of superconducting coils 1a and 1b has been described. However, the present invention forms a pair with respect to a plane orthogonal to the axial direction A. The same effect can be obtained by applying the present invention to a superconducting magnet apparatus having a plurality of pairs of superconducting coils arranged geometrically symmetrically. In this case, the air gap may be formed in the magnetic shield so as to correspond to the zero magnetic field surface formed by each pair of superconducting coils. In addition, by adjusting the amount of electricity of each of the plurality of pairs of superconducting coils,
The zero-field planes of each pair of superconducting coils can be matched or changed. Embodiments 3 to 5
It is needless to say that the respective effects can be obtained by combining. Further, in each of the above embodiments, the superconducting coil and the vacuum vessel are described as cylindrical, but the outer diameter of the superconducting coil and the vacuum vessel is not limited to the cylindrical shape, and may be, for example, elliptical. Is also good.

【0031】[0031]

【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてい
るので、以下に記載されるような効果を奏する。
Since the present invention is configured as described above, it has the following effects.

【0032】この発明によれば、少なくとも一対の略円
筒型の超電導コイルが略円筒型の真空容器内に軸心方向
の直交面に対して対称な位置関係に同軸に配設され、磁
性材料からなる環状の磁気シールドが上記超電導コイル
の外周側を包囲するように配設されてなり、上記対をな
す超電導コイルにそれぞれ逆向きの電流を通電してカス
プ磁場を発生させる超電導磁石装置において、上記磁気
シールドは、零磁場面を含む上記軸心方向の所定範囲に
わたって上記磁性材料の少なくとも一部が環状に除去さ
れて形成された空隙部を有するので、内部の磁場分布の
変化や漏れ磁場の極端な増加を抑えて、軽量化が図られ
る超電導磁石装置が得られる。
According to the present invention, at least a pair of substantially cylindrical superconducting coils are coaxially disposed in a substantially cylindrical vacuum vessel in a symmetrical positional relationship with respect to a plane orthogonal to the axial direction. The superconducting magnet device is arranged such that an annular magnetic shield is disposed so as to surround an outer peripheral side of the superconducting coil, and a current in opposite directions is applied to the pair of superconducting coils to generate a cusp magnetic field. Since the magnetic shield has a gap formed by removing at least a part of the magnetic material in a ring shape over a predetermined range in the axial direction including the zero magnetic field plane, a change in the internal magnetic field distribution and an extreme of the leakage magnetic field are caused. Thus, a superconducting magnet device that achieves weight reduction while minimizing the increase can be obtained.

【0033】また、上記磁気シールドが、上記真空容器
内に配設されているので、装置の小型化および軽量化が
図られる。
Further, since the magnetic shield is provided in the vacuum vessel, the size and weight of the device can be reduced.

【0034】また、上記磁気シールドが、上記真空容器
の一部を構成しているので、装置の小型化および軽量化
が図られるとともに、磁場の影響により特性が変化する
機器の取付性を向上させることができる。
Further, since the magnetic shield forms a part of the vacuum vessel, the size and weight of the apparatus can be reduced, and the mountability of equipment whose characteristics change due to the influence of a magnetic field can be improved. be able to.

【0035】また、磁場の影響により特性が変化する機
器が上記空隙部に配置されているので、磁場の影響を抑
えて機器を安定して作動させることができる。
Since the device whose characteristics change due to the influence of the magnetic field is arranged in the gap, the device can be operated stably while suppressing the effect of the magnetic field.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 この発明の実施の形態1に係る超電導磁石装
置を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a superconducting magnet device according to Embodiment 1 of the present invention.

【図2】 この発明の実施の形態2に係る超電導磁石装
置を示す構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram showing a superconducting magnet device according to Embodiment 2 of the present invention.

【図3】 この発明の実施の形態3に係る超電導磁石装
置を示す構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram showing a superconducting magnet device according to Embodiment 3 of the present invention.

【図4】 この発明の実施の形態4に係る超電導磁石装
置を示す構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram showing a superconducting magnet device according to Embodiment 4 of the present invention.

【図5】 この発明の実施の形態5に係る超電導磁石装
置を示す構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram showing a superconducting magnet device according to Embodiment 5 of the present invention.

【図6】 この発明の実施の形態6に係る超電導磁石装
置を示す構成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram showing a superconducting magnet device according to Embodiment 6 of the present invention.

【図7】 この発明の実施の形態7に係る超電導磁石装
置を示す構成図である。
FIG. 7 is a configuration diagram showing a superconducting magnet device according to Embodiment 7 of the present invention.

【図8】 従来の超電導磁石装置を示す構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram showing a conventional superconducting magnet device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a、1b 超電導コイル、4零磁場面、5、5a、5
b 真空容器、6 永久電流スイッチ(機器)、8 電
流リード(機器)、9 極低温冷凍機(機器)、13
a、13b、15 磁気シールド、14a、14b 空
隙部、A 軸心方向。
1a, 1b superconducting coil, 4 zero magnetic field plane, 5, 5a, 5
b Vacuum container, 6 permanent current switch (equipment), 8 current lead (equipment), 9 cryogenic refrigerator (equipment), 13
a, 13b, 15 Magnetic shield, 14a, 14b Air gap, A axis direction.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも一対の略円筒型の超電導コイ
ルが略円筒型の真空容器内に軸心方向の直交面に対して
対称な位置関係に同軸に配設され、磁性材料からなる環
状の磁気シールドが上記超電導コイルの外周側を包囲す
るように配設されてなり、上記対をなす超電導コイルに
それぞれ逆向きの電流を通電してカスプ磁場を発生させ
る超電導磁石装置において、 上記磁気シールドは、零磁場面を含む上記軸心方向の所
定範囲にわたって上記磁性材料の少なくとも一部が環状
に除去されて形成された空隙部を有することを特徴とす
る超電導磁石装置。
At least one pair of substantially cylindrical superconducting coils are coaxially disposed in a substantially cylindrical vacuum vessel in a symmetrical positional relationship with respect to a plane orthogonal to the axial direction, and are formed of an annular magnetic material made of a magnetic material. In a superconducting magnet device in which a shield is disposed so as to surround the outer peripheral side of the superconducting coil and generates a cusp magnetic field by supplying currents in opposite directions to the pair of superconducting coils, the magnetic shield comprises: A superconducting magnet device having a void formed by removing at least a part of the magnetic material in a ring shape over a predetermined range including the zero magnetic field plane in the axial direction.
【請求項2】 上記磁気シールドが、上記真空容器内に
配設されていることを特徴とする請求項1記載の超電導
磁石装置。
2. The superconducting magnet device according to claim 1, wherein said magnetic shield is provided in said vacuum vessel.
【請求項3】 上記磁気シールドが、上記真空容器の一
部を構成していることを特徴とする請求項1記載の超電
導磁石装置。
3. The superconducting magnet device according to claim 1, wherein the magnetic shield forms a part of the vacuum vessel.
【請求項4】 磁場の影響により特性が変化する機器が
上記空隙部に配置されていることを特徴とする請求項1
乃至請求項3のいずれかに記載の超電導磁石装置。
4. The device according to claim 1, wherein a device whose characteristics change under the influence of a magnetic field is arranged in said gap.
The superconducting magnet device according to claim 3.
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