JP2001110626A - Superconducting magnet - Google Patents

Superconducting magnet

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JP2001110626A
JP2001110626A JP28911799A JP28911799A JP2001110626A JP 2001110626 A JP2001110626 A JP 2001110626A JP 28911799 A JP28911799 A JP 28911799A JP 28911799 A JP28911799 A JP 28911799A JP 2001110626 A JP2001110626 A JP 2001110626A
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superconducting
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magnetic field
permanent
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JP28911799A
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Japanese (ja)
Inventor
Akihiko Ariyoshi
昭彦 有吉
Shigenori Kuroda
成紀 黒田
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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  • Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To effectively reduce noise current being generated by an excitation power supply, suppress heat generation of a permanent current switch for quickly carrying out superconducting transistion, and surely make transition to permanent current mode operation in a superconducting magnet device for performing permanent current mode operation. SOLUTION: An inductance (resistance) element 16 is inserted into a current lead 5, that is positioned between a branch point 5a of a superconducting coil group 1 being connected to an excitation power supply 8 in parallel in a cooling container 4 and a permanent current switch 2, and a current-introducing terminal part 9 of the cooling vessel 4, thus reducing the noise current, when excitation and switch to a permanent current mode operation are made.

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、超電導特有の現
象である永久電流モード運転を利用する超電導磁石装置
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a superconducting magnet device utilizing a permanent current mode operation which is a phenomenon peculiar to superconductivity.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、高強度、高均一度で、時間的に安
定した静磁場発生源として超電導磁石装置の使用が一般
化している。特に、医療用断層撮像装置(MRI装置)
の静磁場発生源としての普及が著しい。MRI装置用磁
石では、緻密でコントラストの良い人体(患者)断層像
を高速で撮るため、また、高機能画像取得のために、磁
石中心の直径30〜45cmの球空間(撮像空間)内で
0.5〜2Teslaの磁場強度、1〜10ppmの磁
場均一度、0.05ppm/hrの時間安定な静磁場特
性が要求されており、これらの特性は、無損失で高電流
密度が可能な超電導コイルと、超電導現象特有の永久電
流モード運転を利用し、さらに、厳密な磁場均一度設計
に基づいたコイル配置を採用した超電導磁石装置でしか
満たせない。
2. Description of the Related Art In recent years, use of a superconducting magnet device as a static magnetic field generation source having high strength, high uniformity and stable in time has become popular. In particular, medical tomographic imaging devices (MRI devices)
Are remarkably popular as sources of static magnetic fields. In the magnet for the MRI apparatus, in order to take a dense and good-contrast tomographic image of a human body (patient) at high speed, and to obtain a high-performance image, a magnet in a spherical space (imaging space) having a diameter of 30 to 45 cm at the center of the magnet is used. A magnetic field strength of 0.5 to 2 Tesla, a magnetic field homogeneity of 1 to 10 ppm, and a time stable static magnetic field characteristic of 0.05 ppm / hr are required. And a superconducting magnet device employing a permanent current mode operation peculiar to the superconducting phenomenon and employing a coil arrangement based on a strict magnetic field uniformity design.

【0003】また、MRI用超電導磁石装置よりさらに
高強度、高均一度、時間的に高安定な静磁場発生源とし
て20〜30年以上の実績を有する超電導磁石装置に化
学分析用NMR装置がある。NMR装置用磁石では、M
RI装置よりずっと小さい直径約10〜20mmの球空
間が対象領域ではあるが、可能な限り高い磁場強度(2
0Tesla以上が試作されている)と、0.05pp
m/hrの時間安定な特性が要求されており、これらの
特性は超電導コイルと、永久電流モード運転を採用した
超電導磁石装置でしか満たせないのは当然である。さら
に、近年急速に普及が進んでいるのは、シリコン単結晶
引上げ用超電導磁石装置である。シリコン単結晶引上げ
用超電導磁石装置は、溶融シリコンの対流防止及び石英
ルツボからの酸素溶け込みを制御して良質のシリコン単
結晶を引上げるために、静磁場を印加する装置である。
MRI用装置に比し、磁場強度や均一度、時間安定度は
低くてもよいが、大きな対象空間と種々の磁場形状が要
求される。永久電流モード運転も一部の装置で採用され
ている。
Further, a superconducting magnet apparatus which has a track record of more than 20 to 30 years as a static magnetic field generating source having higher strength, higher uniformity, and higher temporal stability than MRI superconducting magnet apparatuses is an NMR apparatus for chemical analysis. . In magnets for NMR equipment, M
The target area is a sphere space with a diameter of about 10 to 20 mm, which is much smaller than the RI apparatus, but the highest possible magnetic field strength (2
0 Tesla or more is prototyped) and 0.05pp
Time-stable characteristics of m / hr are required, and it is natural that these characteristics can be satisfied only by the superconducting coil and the superconducting magnet device employing the permanent current mode operation. Furthermore, a superconducting magnet device for pulling a silicon single crystal that has been rapidly spreading in recent years has been developed. The silicon single crystal pulling superconducting magnet device is a device that applies a static magnetic field in order to prevent convection of molten silicon and control oxygen penetration from a quartz crucible to pull up a high-quality silicon single crystal.
The magnetic field strength, uniformity, and time stability may be lower than those of an MRI apparatus, but a large target space and various magnetic field shapes are required. Permanent current mode operation is also employed in some devices.

【0004】一方、上記の様に永久電流モード運転を行
う超電導磁石装置が普及し、安価になって来るとこれら
の超電導磁石装置の励磁に用いる励磁電源も、実験用か
ら商用へと簡易的なもの、安価なものに、またそれに伴
い各種機器も簡略化されてきている。すなわち、励磁電
源はトランジスタドロッパー型からスイッチング型電源
へ、また、クエンチ(超電導コイルの急速な常電導転移
現象)検出器の省略、クエンチ時の磁石保護素子の省
略、クエンチと連動した電源遮断機能の省略、各種表示
器の簡略化等々である。これらの簡易化のうち、クエン
チ現象に関連する部品や素子の省略については、超電導
磁石装置に保護素子を内臓し、自身で保護することが一
般的になっており、保護技術もほぼ確立している。
On the other hand, as superconducting magnet devices that perform the permanent current mode operation as described above have become widespread and become inexpensive, the excitation power supply used for exciting these superconducting magnet devices has been simplified from experimental use to commercial use. Inexpensive devices and various devices have been simplified accordingly. In other words, the excitation power supply is switched from a transistor dropper type to a switching type power supply. Also, the quench (rapid normal conduction transition phenomenon of the superconducting coil) detector is omitted, the magnet protection element is omitted at the time of quench, and the power cutoff function linked to the quench is provided. Omission, simplification of various display devices, and the like. Of these simplifications, regarding the omission of parts and elements related to the quench phenomenon, it is common to incorporate a protection element in a superconducting magnet device and protect it by itself, and protection technology has been almost established. I have.

【0005】図8は永久電流モード運転を行う従来の超
電導磁石装置の模擬回路図である。図8(a)は励磁中
の状態を、図8(b)は励磁電源を切り離し永久電流モ
ード運転の状態を示している。図において、1は所定の
静磁場を発生する複数の超電導コイルから成る超電導コ
イル群、2は例えば熱式の永久電流スイッチ、3は超電
導コイル群1にクエンチが発生した場合の保護素子、4
は超電導コイル群1、永久電流スイッチ2、クエンチ保
護素子3やそれらを接続する超電導の電流リード5を収
容し、液体ヘリウムなどの冷媒により超電導現象が発現
する温度まで冷却する冷却容器、6は熱シールド槽7を
介して冷却容器4を収納する真空断熱容器である。ま
た、8は真空断熱容器6の外側に配置され超電導コイル
群1に電流供給するための励磁電源、9は励磁電源8か
らの電流を冷却容器4内に導入するため、冷却容器4、
熱シールド槽7および真空断熱容器6に設けられた電流
導入端子部、10は永久電流スイッチ用ヒータ、11は
永久電流スイッチ用ヒータ電源であり、12は模式的に
示した負荷電流である。
FIG. 8 is a schematic circuit diagram of a conventional superconducting magnet device performing a permanent current mode operation. FIG. 8A shows the state during excitation, and FIG. 8B shows the state in permanent current mode operation with the excitation power supply disconnected. In the figure, 1 is a superconducting coil group composed of a plurality of superconducting coils for generating a predetermined static magnetic field, 2 is a thermal permanent current switch, for example, 3 is a protection element when a quench occurs in the superconducting coil group 1, 4
Is a cooling vessel containing a superconducting coil group 1, a permanent current switch 2, a quench protection element 3 and a superconducting current lead 5 for connecting them, and cooling to a temperature at which superconductivity occurs by a refrigerant such as liquid helium; This is a vacuum insulated container that houses the cooling container 4 via the shield tank 7. Reference numeral 8 denotes an excitation power supply arranged outside the vacuum heat insulating container 6 for supplying current to the superconducting coil group 1, and 9 denotes a cooling container for introducing current from the excitation power supply 8 into the cooling container 4.
Current introduction terminal portions provided in the heat shield tank 7 and the vacuum heat insulation container 6 are a heater for a permanent current switch, 11 is a heater power supply for a permanent current switch, and 12 is a load current schematically shown.

【0006】次に、動作について説明する。図8(a)
に示す励磁中において、励磁電源8からの電流を電流導
入端子部9を介して冷却容器4内に導入して超電導コイ
ル群1に供給する。このとき、超電導コイル群1、およ
び電流導入端子部9から超電導コイル群1間の電流リー
ド5は冷却容器4内での冷却により超電導状態のため、
直流抵抗がほぼゼロになっている。また永久電流スイッ
チ2は超電導体で構成されているが、ヒータ電源11か
ら永久電流スイッチ用ヒータ10への通電により永久電
流スイッチ2は超電導臨界温度以上まで加熱され、約数
Ωの直流抵抗を有している。超電導コイル群1と永久電
流スイッチ2とは冷却容器4内で、励磁電源8に対して
並列に接続され、励磁電源8から供給される正規負荷電
流12は、約0.1A/secのゆっくりした上昇速度
で0〜定格電流まで上昇するため、その殆どは超電導コ
イル群1を流れて所定の空間に所定の静磁場を発生す
る。
Next, the operation will be described. FIG. 8 (a)
During the excitation shown in (1), the current from the excitation power supply 8 is introduced into the cooling container 4 via the current introduction terminal 9 and supplied to the superconducting coil group 1. At this time, the superconducting coil group 1 and the current lead 5 between the current introducing terminal portion 9 and the superconducting coil group 1 are in a superconducting state due to cooling in the cooling container 4.
DC resistance is almost zero. The permanent current switch 2 is composed of a superconductor. However, the power is supplied from the heater power supply 11 to the heater 10 for the permanent current switch, so that the permanent current switch 2 is heated to a temperature higher than the superconducting critical temperature and has a DC resistance of about several Ω. are doing. The superconducting coil group 1 and the permanent current switch 2 are connected in parallel to the exciting power supply 8 in the cooling container 4, and the regular load current 12 supplied from the exciting power supply 8 is slow at about 0.1 A / sec. Since the current rises from 0 to the rated current at the rising speed, most of the current flows through the superconducting coil group 1 to generate a predetermined static magnetic field in a predetermined space.

【0007】正規負荷電流12が定格に達した後は、図
8(b)に示す永久電流モード運転への切り替えを行
う。具体的には、まず永久電流スイッチ用ヒータ電源1
1をオフにして永久電流スイッチ2の加熱を停止し、永
久電流スイッチ2を超電導化する。この後、励磁電源8
の通電電流を定格から下げてゆくと、超電導コイル群1
に流れていた正規負荷電流12は徐々に永久電流スイッ
チ2を還流してゆき、励磁電源8の通電電流が0アンペ
アになったとき正規負荷電流12は全て永久電流スイッ
チ2を還流し、永久電流モード運転への移行が完了す
る。この後、図8(b)に示す様に励磁電源8を磁石装
置から切り離しても、永久電流モード運転は継続され
る。
After the normal load current 12 reaches the rating, the operation is switched to the permanent current mode operation shown in FIG. Specifically, first, the heater power supply 1 for the permanent current switch
1 is turned off, the heating of the permanent current switch 2 is stopped, and the permanent current switch 2 is made superconductive. After this, the excitation power supply 8
As the current flowing through the coil decreases from the rated value, the superconducting coil group 1
The normal load current 12 flowing through the permanent current switch 2 gradually returns to the permanent current switch 2, and when the exciting current of the exciting power supply 8 becomes 0 amperes, the normal load current 12 entirely returns to the permanent current switch 2, The transition to the mode operation is completed. Thereafter, even if the excitation power supply 8 is disconnected from the magnet device as shown in FIG. 8B, the permanent current mode operation is continued.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】従来の超電導磁石装置
は以上のように構成されており、例えばスイッチング型
等の励磁電源8が発生するノイズ電流に関しては、永久
電流運転を行わない超電導磁石装置ではあまり不具合に
ならないため、従来、超電導磁石装置内部での保護は充
分されていなかった。このノイズ電流に関する問題点に
ついて以下に説明する。励磁電源8が発生するノイズ電
流13は種々の正弦波周波数成分を有する高調波ノイズ
電流13であり、このノイズ電流13に対しては、超電
導コイル群1はコイル群1のインダクタンスと周波数の
積に比例した高インピーダンスになり、この結果、図8
(a)に示すように、ノイズ電流13の殆どは永久電流
スイッチ2を流れることになる。永久電流スイッチ2
は、不要な静磁場成分を作ることを避けるため無誘導巻
線にされることが一般的なため、永久電流スイッチ2の
インダクタンスは約ゼロであり、永久電流スイッチ2の
約数Ωの直流抵抗のみに逆比例したノイズ電流13が流
れる。
The conventional superconducting magnet apparatus is constructed as described above. For example, the superconducting magnet apparatus which does not perform the permanent current operation with respect to the noise current generated by the excitation power supply 8 of, for example, a switching type. Conventionally, the protection inside the superconducting magnet device has not been sufficiently performed because it does not cause much trouble. The problem related to the noise current will be described below. The noise current 13 generated by the excitation power supply 8 is a harmonic noise current 13 having various sinusoidal frequency components. For this noise current 13, the superconducting coil group 1 is obtained by multiplying the inductance of the coil group 1 by the frequency. The impedance becomes proportionally high, and as a result, FIG.
As shown in (a), most of the noise current 13 flows through the permanent current switch 2. Permanent current switch 2
In general, the inductance of the persistent current switch 2 is about zero, and the DC resistance of the permanent current switch 2 is about The noise current 13 is inversely proportional to the current.

【0009】励磁電源8から供給される正規負荷電流1
2が定格電流に達するまでの励磁中、ノイズ電流13は
励磁電源8と永久電流スイッチ2とを還流する。正規負
荷電流12が定格に達した後、永久電流スイッチ2の加
熱を停止して徐々に冷却すると、永久電流スイッチ2の
約数Ωの直流抵抗は徐々に低下し、前述の様に、直流抵
抗に逆比例してノイズ電流13が増大する。励磁電源8
の特性により、ノイズ電流13は限りなく増大するもの
ではないが、直流損失、または、超電導体の交流損失か
らの発熱のため、永久電流スイッチ2が超電導転移する
ことができず、ひいては超電導磁石装置の永久電流モー
ド運転ができなくなる現象が発生することがあった。
Normal load current 1 supplied from excitation power supply 8
During excitation until 2 reaches the rated current, noise current 13 circulates through excitation power supply 8 and permanent current switch 2. After the permanent load switch 12 stops heating and gradually cools after the rated load current 12 reaches the rating, the DC resistance of about several Ω of the permanent current switch 2 gradually decreases. The noise current 13 increases in inverse proportion to. Excitation power supply 8
Although the noise current 13 does not increase infinitely due to the characteristics described above, the permanent current switch 2 cannot perform the superconducting transition due to the DC loss or heat generated from the AC loss of the superconductor. May not be able to operate in the permanent current mode.

【0010】永久電流モード運転を行う超電導磁石装置
に発生する上記のような問題に対して従来行われてきた
対策は、永久電流スイッチ2を環流するノイズ電流13
を低減して発熱量を低減させるために、永久電流スイッ
チ2を誘導巻にすること、励磁電源8の出力端や超電導
磁石装置の電流導入端子部9近傍にコンデンサを設ける
こと、または、図9に示す様に、超電導磁石装置と励磁
電源8間にフィルタ回路14を挿入すること等である。
このうち、永久電流スイッチ2を誘導巻にすることは、
励磁時および永久電流モード運転への切り替え時に、誘
導巻によるインダクタンスでノイズ電流13が制限され
るため、上記不具合現象は改善される。しかしながら、
永久電流モード運転時も永久電流スイッチ2が不要な誤
差磁場を発生することになる。特にMRI用超電導磁石
装置やNMR用超電導磁石装置は、必要空間内での磁場
均一度が重要であり、永久電流スイッチ2が誤差磁場を
発生すると、それを補償するために多大な労力を要する
ことになる。
A countermeasure that has been conventionally taken against the above-mentioned problem occurring in the superconducting magnet device operating in the persistent current mode operation is a noise current 13 flowing through the persistent current switch 2.
In order to reduce the heat generation amount by reducing the amount of heat generation, the permanent current switch 2 may be formed by induction winding, a capacitor may be provided near the output terminal of the excitation power supply 8 or near the current introduction terminal 9 of the superconducting magnet device, or FIG. As shown in (1), a filter circuit 14 is inserted between the superconducting magnet device and the excitation power supply 8.
Of these, making the permanent current switch 2 an induction winding is as follows.
At the time of excitation and at the time of switching to the permanent current mode operation, since the noise current 13 is limited by the inductance due to the induction winding, the above-mentioned problem phenomenon is improved. However,
Even during the operation in the permanent current mode, the permanent current switch 2 generates an unnecessary error magnetic field. Particularly, in the superconducting magnet device for MRI and the superconducting magnet device for NMR, the uniformity of the magnetic field in the required space is important, and when the permanent current switch 2 generates an error magnetic field, a great deal of labor is required to compensate for the error magnetic field. become.

【0011】電流導入端子部9近傍にコンデンサを設け
ること、または、超電導磁石装置と励磁電源8間にフィ
ルタ回路14を挿入することは、高周波のノイズ電流1
3に対して低減効果を有するが、商用周波又はその第3
〜5高調波程度の比較的低周波のノイズ電流13に対し
ては低減効果が少ない。さらに、励磁電源8は通常、数
百アンペア、数ボルト〜十数ボルトが定格のため、図9
のフィルタ回路14のインダクタンス素子は、数百アン
ペアの通電容量を有し、数ボルトの電圧降下しか許容さ
れないため、大断面積のケーブルを大口径で巻線した大
型の装置になり、特性、寸法的に実用性を欠いていた。
以上の様に、永久電流モード運転を行う超電導磁石装置
の励磁から永久電流モードへの切り替え時に、ノイズ電
流13に起因して発生する問題に対して、従来の対策は
充分ではなかった。
Providing a capacitor in the vicinity of the current introducing terminal portion 9 or inserting the filter circuit 14 between the superconducting magnet device and the exciting power supply 8 can reduce the high-frequency noise current 1.
3 has a reducing effect on the commercial frequency or its third
The effect of reducing the noise current 13 having a relatively low frequency of about five harmonics is small. Further, since the excitation power supply 8 is usually rated at several hundred amperes and several volts to several tens of volts, FIG.
Since the inductance element of the filter circuit 14 has a current carrying capacity of several hundred amperes and allows only a voltage drop of several volts, it becomes a large-sized device in which a cable having a large cross-sectional area is wound with a large diameter, and characteristics and dimensions. Lacked practicality.
As described above, the conventional countermeasures have not been sufficient for the problem caused by the noise current 13 when the superconducting magnet device performing the permanent current mode operation is switched from the excitation to the permanent current mode.

【0012】この発明は、上記のような問題点を解消す
るために成されたものであって、励磁電源によるノイズ
電流の低減を、不要な誤差磁場による悪影響を与えるこ
となく、また、高周波だけでなく商用周波数程度の低周
波ノイズに対しても効果的に行い、永久電流スイッチの
発熱を抑えて速やかに超電導転移させ、永久電流モード
運転に確実に移行させる信頼性の高い超電導磁石装置を
提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and it is possible to reduce the noise current caused by the excitation power supply without causing any adverse effect due to an unnecessary error magnetic field, and by using only a high frequency. To provide a highly reliable superconducting magnet device that effectively performs low-frequency noise at about the commercial frequency, suppresses heat generation from the permanent current switch, causes superconducting transition quickly, and reliably transitions to permanent current mode operation. The purpose is to do.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】この発明の請求項1に係
る超電導磁石装置は、対象空間に磁界を発生する超電導
コイルと、永久電流スイッチと、超電導の電流リード
と、超電導現象が発現する温度まで冷却する冷却手段を
備えて上記超電導コイル、上記永久電流スイッチおよび
上記電流リードを収容する収容容器と、該収容容器外に
配置された励磁電源とを備え、該励磁電源に対して上記
超電導コイルと上記永久電流スイッチとが上記電流リー
ドにより分岐点を介して並列に接続され、該励磁電源か
らの上記超電導コイルへの電流供給により励磁した後、
上記超電導コイルと上記永久電流スイッチとで構成され
る閉回路に電流を環流させる装置構成であって、上記収
容容器内の上記電流リードにおける上記分岐点と上記励
磁電源との間の位置に、インダクタンス、抵抗の一方あ
るいは双方から成る素子を配設したものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a superconducting magnet device comprising a superconducting coil for generating a magnetic field in a target space, a permanent current switch, a superconducting current lead, and a temperature at which a superconducting phenomenon occurs. A housing for storing the superconducting coil, the permanent current switch, and the current lead, the cooling unit being provided with a cooling means for cooling the electric current lead; And the permanent current switch are connected in parallel via the branch point by the current lead, and after excitation by supplying current to the superconducting coil from the excitation power supply,
An apparatus configuration for circulating a current to a closed circuit formed by the superconducting coil and the permanent current switch, wherein an inductance is provided at a position between the branch point and the excitation power supply in the current lead in the storage container. , And one or both of the resistors.

【0014】この発明の請求項2に係る超電導磁石装置
は、請求項1において、収容容器内の電流リードに配設
した素子が、超電導線を使用したインダクタンス素子で
ある。
According to a second aspect of the present invention, in the superconducting magnet device according to the first aspect, the element disposed on the current lead in the container is an inductance element using a superconducting wire.

【0015】この発明の請求項3に係る超電導磁石装置
は、請求項1または2において、収容容器内の電流リー
ドに配設した素子が、超電導コイルの巻枠とは別の巻枠
に、独立に巻線されたコイルである。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a superconducting magnet device according to the first or second aspect, wherein the element disposed on the current lead in the housing container is provided independently of the winding frame of the superconducting coil. Coil.

【0016】この発明の請求項4に係る超電導磁石装置
は、請求項3において、収容容器内の電流リードに配設
した素子が、巻枠を磁性体とした、あるいは巻枠内部に
磁性体を挿入したコイルである。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a superconducting magnet device according to the third aspect, wherein the element disposed on the current lead in the housing has a winding frame made of a magnetic material or a magnetic material inside the winding frame. The inserted coil.

【0017】この発明の請求項5に係る超電導磁石装置
は、請求項1または2において、収容容器内の電流リー
ドに配設した素子が、永久電流スイッチの外周部に巻線
され、該永久電流スイッチと一体化されたコイルであ
る。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a superconducting magnet device according to the first or second aspect, wherein the element disposed on the current lead in the container is wound around an outer peripheral portion of a permanent current switch. It is a coil integrated with the switch.

【0018】この発明の請求項6に係る超電導磁石装置
は、請求項1または2において、収容容器内の電流リー
ドに配設した素子が、超電導コイルの外周部や巻枠に巻
線されたコイルである。
A superconducting magnet device according to a sixth aspect of the present invention is the superconducting magnet device according to the first or second aspect, wherein the element disposed on the current lead in the container is wound around an outer peripheral portion of the superconducting coil or a winding frame. It is.

【0019】この発明の請求項7に係る超電導磁石装置
は、請求項6において、超電導コイルが、対象空間に均
一磁場領域を形成する複数のコイルで構成され、収容容
器内の電流リードに配設した素子が、上記均一磁場領域
に対して所定の距離離した対称位置に起磁力が互いに逆
方向になるように分割配置された、あるいは、その両端
を第2の永久電流スイッチと接続されて閉回路を構成し
上記均一磁場分布を補正する電流シムコイルである、あ
るいは、その両端を第3の永久電流スイッチと接続され
て閉回路を構成し外部から侵入する外乱磁場を補償する
外乱磁場補償コイルである。
A superconducting magnet device according to a seventh aspect of the present invention is the superconducting magnet device according to the sixth aspect, wherein the superconducting coil is constituted by a plurality of coils forming a uniform magnetic field region in a target space, and is disposed on a current lead in the container. Are divided at a symmetrical position separated by a predetermined distance with respect to the uniform magnetic field region so that magnetomotive forces are in opposite directions, or both ends are connected to a second permanent current switch and closed. A current shim coil that forms a circuit and corrects the uniform magnetic field distribution, or a disturbance magnetic field compensation coil that has both ends connected to a third permanent current switch to form a closed circuit and compensates for a disturbance magnetic field that enters from the outside. is there.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】実施の形態1.以下、この発明の
実施の形態1を図について説明する。図1は、この発明
の実施の形態1による永久電流モード運転を行う超電導
磁石装置の模擬回路図であり、特に励磁中の状態を示
す。図において、1は所定の静磁場を発生する複数の超
電導コイルから成る超電導コイル群、2は例えば熱式の
永久電流スイッチ、3は超電導コイル群1にクエンチが
発生した場合の保護素子、4は超電導コイル群1、永久
電流スイッチ2、クエンチ保護素子3やそれらを接続す
る超電導の電流リード5を収容し、液体ヘリウムなどの
冷媒により超電導現象が発現する温度まで冷却する、冷
却手段を備えた収容容器としての冷却容器、6は熱シー
ルド槽7を介して冷却容器4を収納する真空断熱容器で
ある。また、8は真空断熱容器6の外側に配置され超電
導コイル群1に電流供給するための励磁電源、9は励磁
電源8からの電流を冷却容器4内に導入するため、冷却
容器4、熱シールド槽7および真空断熱容器6に設けら
れた電流導入端子部、10は永久電流スイッチ用ヒー
タ、11は永久電流スイッチ用ヒータ電源であり、12
は模式的に示した負荷電流である。また、5aは励磁電
源8に対して電流リード5により並列に接続された超電
導コイル群1と永久電流スイッチ2との分岐点、15は
励磁電源8が発生する種々の正弦波周波数成分を有する
高調波ノイズ電流、16は、電流導入端子部9と上記分
岐点5aを繋ぐ電流リード5の途中に挿入された、イン
ダクタンスまたは抵抗から成る素子である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a simulation circuit diagram of a superconducting magnet device that performs a permanent current mode operation according to Embodiment 1 of the present invention, and particularly shows a state during excitation. In the figure, 1 is a superconducting coil group composed of a plurality of superconducting coils for generating a predetermined static magnetic field, 2 is, for example, a thermal permanent current switch, 3 is a protection element when a quench occurs in the superconducting coil group 1, and 4 is A housing containing a superconducting coil group 1, a permanent current switch 2, a quench protection element 3, and a superconducting current lead 5 for connecting them, and having a cooling means for cooling to a temperature at which superconductivity occurs by a refrigerant such as liquid helium. A cooling container 6 as a container is a vacuum heat insulating container that stores the cooling container 4 via a heat shield tank 7. Reference numeral 8 denotes an excitation power supply arranged outside the vacuum heat insulating container 6 for supplying current to the superconducting coil group 1, and 9 denotes a cooling container 4 for introducing a current from the excitation power supply 8 into the cooling container 4. Current introducing terminal portions provided in the tank 7 and the vacuum heat insulating container 6, a permanent current switch heater 10, a permanent current switch heater power supply 12,
Is a load current schematically shown. 5a is a branch point between the superconducting coil group 1 and the permanent current switch 2 connected in parallel to the excitation power supply 8 by the current lead 5, and 15 is a harmonic having various sine wave frequency components generated by the excitation power supply 8. The wave noise current 16 is an element made of an inductance or a resistance inserted in the middle of the current lead 5 connecting the current introducing terminal portion 9 and the branch point 5a.

【0021】次に、動作について説明する。まず、励磁
電源8からの電流を電流導入端子部9を介して冷却容器
4内に導入して超電導コイル群1に供給して、励磁す
る。このとき、超電導コイル群1、および電流導入端子
部9から超電導コイル群1間の電流リード5は冷却容器
4内での冷却により超電導状態のため、直流抵抗がほぼ
ゼロになっている。永久電流スイッチ2は、不要な静磁
場成分を作ることを避けるため無誘導巻線にされること
が一般的なため、永久電流スイッチ2のインダクタンス
は約ゼロである。また永久電流スイッチ2は超電導体で
構成されているが、ヒータ電源11から永久電流スイッ
チ用ヒータ10への通電により永久電流スイッチ2は超
電導臨界温度以上まで加熱され、約数Ωの直流抵抗を有
している。
Next, the operation will be described. First, a current from the excitation power supply 8 is introduced into the cooling container 4 via the current introduction terminal 9 and supplied to the superconducting coil group 1 to be excited. At this time, since the superconducting coil group 1 and the current lead 5 between the current introducing terminal 9 and the superconducting coil group 1 are in a superconducting state due to cooling in the cooling vessel 4, the DC resistance is substantially zero. Since the permanent current switch 2 is generally formed as a non-inductive winding in order to avoid generating an unnecessary static magnetic field component, the inductance of the permanent current switch 2 is approximately zero. The permanent current switch 2 is composed of a superconductor. However, the power is supplied from the heater power supply 11 to the heater 10 for the permanent current switch, so that the permanent current switch 2 is heated to a temperature higher than the superconducting critical temperature and has a DC resistance of about several Ω. are doing.

【0022】励磁電源8から供給される正規負荷電流1
2は、約0.1A/secのゆっくりした上昇速度で0
〜定格電流まで上昇するもので、インダクタンス(抵
抗)素子16を通過した後、その殆どは超電導コイル群
1を流れて所定の空間に所定の静磁場を発生する。イン
ダクタンス(抵抗)素子16は、数百アンペアの正規負
荷電流12を流すために、数百アンペアの通電容量を有
し、数ボルトの電圧降下しか許容されないが、冷却容器
4の内部に設置されているため、小断面積のケーブルを
用いた小型素子になる。一方、励磁電源8が発生する高
調波ノイズ電流15に対しては、超電導コイル群1はコ
イル群1のインダクタンスと周波数の積に比例した高イ
ンピーダンスになる。この結果、図に示すようにノイズ
電流15は、インダクタンス(抵抗)素子16を通過し
た後、その殆どは永久電流スイッチ2を流れることにな
る。このようにノイズ電流15は、励磁電源8から供給
される正規負荷電流12が定格電流に達するまでの励磁
中、励磁電源8、インダクタンス(抵抗)素子16およ
び永久電流スイッチ2を還流し、永久電流スイッチ2の
抵抗とインダクタンス(抵抗)素子16の和のインピー
ダンスにより低減される。
Normal load current 1 supplied from excitation power supply 8
2 is 0 at a slow rise rate of about 0.1 A / sec.
After passing through the inductance (resistance) element 16, most of the current flows through the superconducting coil group 1 to generate a predetermined static magnetic field in a predetermined space. The inductance (resistance) element 16 has a conduction capacity of several hundred amperes and allows a voltage drop of only a few volts in order to flow a normal load current 12 of several hundred amperes. Therefore, it becomes a small element using a cable having a small sectional area. On the other hand, for the harmonic noise current 15 generated by the excitation power supply 8, the superconducting coil group 1 has a high impedance proportional to the product of the inductance of the coil group 1 and the frequency. As a result, as shown in the figure, most of the noise current 15 flows through the permanent current switch 2 after passing through the inductance (resistance) element 16. As described above, during excitation until the normal load current 12 supplied from the excitation power supply 8 reaches the rated current, the noise current 15 returns to the excitation power supply 8, the inductance (resistance) element 16 and the permanent current switch 2 to return the permanent current. It is reduced by the impedance of the sum of the resistance of the switch 2 and the inductance (resistance) element 16.

【0023】正規負荷電流12が定格に達した後は、永
久電流モード運転への切り替えを行う。具体的には、ま
ず永久電流スイッチ用ヒータ電源11をオフにして永久
電流スイッチ2の加熱を停止し、永久電流スイッチ2を
超電導化する。永久電流スイッチ2を加熱停止によりそ
の抵抗値を低減させ超電導化する際、インダクタンス
(抵抗)素子16のインピーダンスは残るため、それに
よりノイズ電流15は制限される。このため、永久電流
スイッチ2の抵抗低減によるノイズ電流15の増大およ
びそれによる発熱は抑えられ、永久電流スイッチ2は確
実に超電導転移する。この後、励磁電源8の通電電流を
定格から下げてゆくと、超電導コイル群1に流れていた
正規負荷電流12は徐々に永久電流スイッチ2を還流し
てゆき、励磁電源8の通電電流が0アンペアになったと
き正規負荷電流12は全て永久電流スイッチ2を還流
し、永久電流モード運転への移行が完了する。励磁電源
8を磁石装置から切り離しても、永久電流モード運転は
継続される(図8(b)参照)。
After the normal load current 12 reaches the rating, the operation is switched to the permanent current mode operation. Specifically, first, the heater power supply 11 for the permanent current switch is turned off to stop heating the permanent current switch 2, and the permanent current switch 2 is made superconductive. When the permanent current switch 2 is turned into a superconducting state by reducing its resistance value by stopping heating, the impedance of the inductance (resistance) element 16 remains, thereby limiting the noise current 15. For this reason, an increase in the noise current 15 due to the reduction in the resistance of the permanent current switch 2 and the resulting heat generation are suppressed, and the superconducting transition of the permanent current switch 2 is ensured. Thereafter, when the energizing current of the exciting power supply 8 is reduced from the rated value, the normal load current 12 flowing through the superconducting coil group 1 gradually returns to the permanent current switch 2 and the energizing current of the exciting power supply 8 becomes zero. When the ampere is reached, all of the normal load current 12 returns to the permanent current switch 2, and the transition to the permanent current mode operation is completed. Even if the excitation power supply 8 is disconnected from the magnet device, the permanent current mode operation is continued (see FIG. 8B).

【0024】この実施の形態1では、励磁電源8に対し
て並列に接続された超電導コイル群1および永久電流ス
イッチ2の分岐点5aと電流導入端子部9との間に位置
する電流リード5にインダクタンス(抵抗)素子16を
挿入したため、励磁電源8が発生するノイズ電流15
を、高周波だけでなく広範囲の周波数ノイズに対して効
果的に低減することができ、永久電流スイッチ2の発熱
を抑えて速やかに超電導転移させ、永久電流モード運転
に確実に移行させることができる。また永久電流モード
運転になった時点では、正規負荷電流12は、超電導コ
イル群1と永久電流スイッチ2を還流するため、インダ
クタンス(抵抗)素子16には全く電流は流れず、不要
な誤差磁場を発生することはない。このため、励磁電源
8に商用の安価で簡易な、例えばスイッチング型などを
用いても、ノイズ電流に起因して永久電流スイッチが超
電導転移不可能となることはなく、信頼性の高い超電導
磁石装置が得られる。
In the first embodiment, the superconducting coil group 1 connected in parallel to the excitation power supply 8 and the current lead 5 located between the branch point 5a of the permanent current switch 2 and the current introducing terminal 9 Since the inductance (resistance) element 16 is inserted, the noise current 15
Can be effectively reduced not only at a high frequency but also over a wide range of frequency noise, and the heat generation of the permanent current switch 2 can be suppressed, the superconducting transition can be quickly performed, and the operation can be reliably shifted to the permanent current mode operation. At the time of the operation in the permanent current mode, the normal load current 12 flows through the superconducting coil group 1 and the permanent current switch 2, so that no current flows through the inductance (resistance) element 16 and an unnecessary error magnetic field is generated. It does not occur. Therefore, even if a commercially available inexpensive and simple type, such as a switching type, is used for the excitation power supply 8, the superconducting transition of the permanent current switch due to the noise current does not occur, and a highly reliable superconducting magnet device. Is obtained.

【0025】なお、インダクタンス(抵抗)素子16
は、超電導コイル、銅線コイルなど、インダクタンス、
抵抗の一方あるいは双方から成る素子であれば上述した
効果が得られるが、超電導コイル、即ち超電導線を使用
したゼロ抵抗のインダクタンス素子を用いた場合は、イ
ンダクタンス値の増加が容易で、ノイズ電流15を大幅
に低減することができる、また正規負荷電流12による
電圧降下は殆ど無視できるほど小さくなり、励磁電源8
に一切仕様変更や改良を加える必要がなくなる等、特に
有効である。
The inductance (resistance) element 16
Is inductance, such as superconducting coil and copper wire coil.
The effect described above can be obtained if the element is made of one or both of the resistors. However, when a superconducting coil, that is, a zero-resistance inductance element using a superconducting wire is used, the inductance value can be easily increased and the noise current can be reduced. , And the voltage drop due to the normal load current 12 becomes almost negligible.
This is particularly effective because it is not necessary to change or improve specifications at all.

【0026】実施の形態2.上記実施の形態1では、液
体ヘリウムタンクを兼ねた冷却容器4を用いたが、冷凍
機による伝導冷却方式を用いた超電導磁石装置につい
て、図2に基づいて説明する。伝導冷却方式は、シリコ
ン単結晶引上げ装置用超電導磁石装置において、磁石の
コンパクト化とランニングコスト低減のために一般的に
採用されている(MRI用超電導磁石装置でも一部で採
用されている)。図2に示すように、上記実施の形態1
と比較して、冷却容器4がなく、また、熱シールド槽7
aが一重に簡略化され、代わりの冷却手段として冷凍装
置17と冷凍機ステージ17aに取り付けられた熱伝導
板18が新たに設置される。この熱伝導板18を介して
超電導コイル群1、永久電流スイッチ2、インダクタン
ス(抵抗)素子16、およびこれらを連結する電流リー
ド5が、収容容器となる真空断熱容器6a内で超電導現
象を発現する温度まで冷却される。
Embodiment 2 FIG. In the first embodiment, the cooling container 4 also serving as the liquid helium tank is used. However, a superconducting magnet device using a conduction cooling method using a refrigerator will be described with reference to FIG. The conduction cooling method is generally adopted in a superconducting magnet apparatus for a silicon single crystal pulling apparatus in order to make the magnet compact and reduce the running cost (partly employed in a superconducting magnet apparatus for an MRI). As shown in FIG.
In comparison with the above, there is no cooling vessel 4 and the heat shield tank 7
a is simplified to a single layer, and a refrigeration unit 17 and a heat conduction plate 18 attached to the refrigerator stage 17a are newly installed as alternative cooling means. The superconducting coil group 1, the permanent current switch 2, the inductance (resistance) element 16, and the current lead 5 connecting these via the heat conducting plate 18 exhibit superconducting phenomena in the vacuum insulated container 6a serving as a container. Cool to temperature.

【0027】励磁中および永久電流モード運転への切り
替え時における正規負荷電流12やノイズ電流15の挙
動は上記実施の形態1と同様であり、この実施の形態に
おいても、インダクタンス(抵抗)素子16を挿入した
ため、励磁電源8が発生するノイズ電流15を、高周波
だけでなく広範囲の周波数ノイズに対して効果的に低減
することができ、永久電流スイッチ2を速やかに超電導
転移させて永久電流モード運転に確実に移行させること
ができる。また永久電流モード運転になった時点では、
インダクタンス(抵抗)素子16には全く電流は流れ
ず、不要な静磁場(誤差磁場)を発生することはない。
The behaviors of the normal load current 12 and the noise current 15 during excitation and when switching to the permanent current mode operation are the same as those in the first embodiment. Because of the insertion, the noise current 15 generated by the excitation power supply 8 can be effectively reduced not only for high frequency but also for a wide range of frequency noise. The transition can be made reliably. At the time of the operation in the permanent current mode,
No current flows through the inductance (resistance) element 16 at all, and no unnecessary static magnetic field (error magnetic field) is generated.

【0028】実施の形態3.上記実施の形態1で示した
模擬回路を実際に超電導磁石装置で構成したものを以下
に示す。図3(a)は、この発明の実施の形態3による
MRI用超電導磁石装置の断面構造を模式的に示したも
ので、図3(b)はその部分拡大図である。MRI用超
電導磁石装置は医療用検査装置であり、超電導コイル群
1により、高強度、高均一で時間的に高安定な磁場を所
定の領域に発生することにより均一磁場領域19を形成
する。患者は装置中央の円筒状空間にベッドと共に挿入
され患部の検査を行う。
Embodiment 3 A circuit in which the simulation circuit shown in the first embodiment is actually constituted by a superconducting magnet device is shown below. FIG. 3A schematically shows a cross-sectional structure of an MRI superconducting magnet device according to Embodiment 3 of the present invention, and FIG. 3B is a partially enlarged view thereof. The superconducting magnet device for MRI is a medical examination device, and a uniform magnetic field region 19 is formed by generating a high-intensity, high-uniformity and time-stable magnetic field in a predetermined region by the superconducting coil group 1. The patient is inserted into the cylindrical space in the center of the apparatus together with the bed, and examines the affected part.

【0029】図3(a)に示すように、超電導コイル群
1は、ほぼ同一径で同軸配置された6個の超電導コイル
1aと、これら6個のコイル1aより大きな径を有する
2個の超電導コイル1bにより成る。ヒータ10を内蔵
した永久電流スイッチ2やクエンチ時の保護素子3、イ
ンダクタンス(抵抗)素子16としての小型コイル16
aは磁場強度が弱い最外周部で、しかも常時液体ヘリウ
ム中に浸るように、液体ヘリウム液面4aより下方で冷
却容器4の下部に設置され、これらの回路構成要素は電
流リード5(図示せず)により直列又は並列に接続され
ている。冷却容器4は上記回路構成要素を収納し極低温
に保持すると共に、液体ヘリウムの貯液タンクも兼ねて
いる。真空断熱容器6は、熱シールド槽(2槽)7を介
して冷却容器4を収納し、断熱により高価な液体ヘリウ
ムの蒸発を抑えている。電流導入端子部9は冷却容器4
の上部に配設され、ここで電源ケーブルを介して励磁電
源8(共に図示せず)と結線される。
As shown in FIG. 3A, the superconducting coil group 1 includes six superconducting coils 1a coaxially arranged with substantially the same diameter, and two superconducting coils 1a having a diameter larger than these six coils 1a. It consists of a coil 1b. A permanent current switch 2 having a built-in heater 10, a protection element 3 at the time of quench, and a small coil 16 as an inductance (resistance) element 16.
a is located at the outermost periphery where the magnetic field strength is weak, and is disposed below the liquid helium liquid surface 4a and below the cooling vessel 4 so as to be always immersed in the liquid helium. ) Are connected in series or in parallel. The cooling container 4 accommodates the above-mentioned circuit components and keeps it at a very low temperature, and also serves as a liquid helium storage tank. The vacuum heat insulating container 6 accommodates the cooling container 4 via a heat shield tank (two tanks) 7 and suppresses evaporation of expensive liquid helium by heat insulation. The current introduction terminal section 9 is connected to the cooling vessel 4
And connected to an excitation power supply 8 (both not shown) via a power cable.

【0030】また図3(b)の部分拡大図に示すよう
に、小型の独立した素子用巻枠20上に銅線又は超電導
線を巻線した小型コイル16aによりインダクタンス
(抵抗)素子16を構成し、固定用金具21を介して超
電導磁石装置に固定する。小型コイル16aは、上記実
施の形態1で示したように、励磁時および永久電流モー
ド運転への切替え時のノイズ電流15を低減すると共
に、永久電流モード運転時は電流が流れず、均一磁場領
域19に不要な誤差磁場を発生しない。また、素子用巻
枠20に独立に巻線されるため、設置の際の自由度が大
きい。
As shown in a partially enlarged view of FIG. 3B, an inductance (resistance) element 16 is constituted by a small coil 16a in which a copper wire or a superconducting wire is wound on a small independent element winding frame 20. Then, it is fixed to the superconducting magnet device via the fixing bracket 21. As described in the first embodiment, the small coil 16a reduces the noise current 15 at the time of excitation and at the time of switching to the permanent current mode operation. An unnecessary error magnetic field is not generated at 19. In addition, since it is wound independently on the element winding frame 20, the degree of freedom in installation is large.

【0031】なお、小型コイル16aの素子用巻枠20
に磁性体を用いるか、あるいは素子用巻枠20内部に磁
性体を挿入したものを用いても良く、少ない巻数で所望
のインダクタンスを確保でき、小型化が図れる。
The element winding frame 20 of the small coil 16a
Alternatively, a magnetic body may be used, or a magnetic body inserted inside the element winding frame 20 may be used, a desired inductance can be secured with a small number of turns, and downsizing can be achieved.

【0032】実施の形態4.図4(a)は、この発明の
実施の形態4によるMRI用超電導磁石装置の断面構造
を模式的に示したもので、図4(b)はその部分拡大図
である。ここでは永久電流スイッチ2の外周部に巻線さ
れたコイル16bによりインダクタンス(抵抗)素子1
6を構成する。図4(b)の部分拡大図に示すように、
永久電流スイッチ2は永久電流スイッチ用巻枠2aに永
久電流スイッチ用ヒータ10を介して無誘導巻きされ、
さらにその外周にスペーサ22を介して銅線又は超電導
線を巻線したコイル16bを配し、固定用金具21を介
して超電導磁石装置に固定する。この実施の形態では、
励磁時に常電導状態まで加熱される永久電流スイッチ2
からの熱をスペーサ22により断熱して、コイル16b
の冷却状態を保つ。スペーサ22に溝を設けて液体ヘリ
ウムで冷却しても良い。
Embodiment 4 FIG. FIG. 4A schematically shows a cross-sectional structure of an MRI superconducting magnet device according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 4B is a partially enlarged view thereof. Here, the inductance (resistance) element 1 is formed by a coil 16b wound around the outer periphery of the permanent current switch 2.
6 is constituted. As shown in the partial enlarged view of FIG.
The permanent current switch 2 is non-inductively wound around a permanent current switch winding frame 2a via a permanent current switch heater 10.
Further, a coil 16b in which a copper wire or a superconducting wire is wound around the outer periphery thereof via a spacer 22 is arranged, and the coil 16b is fixed to the superconducting magnet device via a fixing bracket 21. In this embodiment,
Permanent current switch 2 heated to normal conduction state when excited
Heat from the coil 16b is insulated by the spacer 22.
Keep cool. The spacer 22 may be provided with a groove and cooled with liquid helium.

【0033】この場合も、コイル16bの設置により励
磁時および永久電流モード運転への切替え時のノイズ電
流15を低減すると共に、永久電流モード運転時は電流
が流れず、均一磁場領域19に不要な誤差磁場を発生し
ない。また、独立した巻枠が不要なため、構造が簡略化
できる。
Also in this case, the installation of the coil 16b reduces the noise current 15 at the time of excitation and at the time of switching to the permanent current mode operation, and no current flows during the permanent current mode operation. Does not generate an error magnetic field. Further, since an independent winding frame is not required, the structure can be simplified.

【0034】実施の形態5.なお、インダクタンス(抵
抗)素子16は、1個の素子として超電導コイル群1の
コイル外周部や巻枠に巻線して構成しても良く、簡略な
構成で、上記実施の形態3、4と同様に、永久電流モー
ド運転時に不要な誤差磁場を発生することなく、励磁時
および永久電流モード運転への切替え時のノイズ電流1
5の低減効果が得られるものである。このような超電導
コイル群1の巻枠(またはコイル外周部)に巻線した構
成で、さらに、図5に示すようにインダクタンス(抵
抗)素子16を2分割し、各分割片のコイル16cは均
一磁場領域19に対してできるだけ離した対称位置に、
例えば巻き方向を互いに逆にする等して、起磁力が互い
に逆方向になるようにして配置しても良い。この場合、
励磁中においても均一磁場領域19に作る不要な誤差磁
場を相殺して低減できるため、信頼性が向上する。
Embodiment 5 Note that the inductance (resistance) element 16 may be wound as a single element around the outer periphery of the coil or the winding frame of the superconducting coil group 1 and has a simple configuration, which is similar to that of the third and fourth embodiments. Similarly, noise current 1 at the time of excitation and at the time of switching to the permanent current mode operation is generated without generating an unnecessary error magnetic field during the permanent current mode operation.
5 can be obtained. In this configuration, the inductance (resistance) element 16 is further divided into two as shown in FIG. 5, and the coil 16c of each divided piece is made uniform by winding around the winding frame (or the outer peripheral portion of the coil) of the superconducting coil group 1. At a symmetrical position as far away from the magnetic field region 19 as possible,
For example, they may be arranged such that the magnetomotive forces are opposite to each other by, for example, reversing the winding directions. in this case,
Even during excitation, unnecessary error magnetic fields created in the uniform magnetic field region 19 can be canceled out and reduced, so that reliability is improved.

【0035】実施の形態6.ところで、MRI用やNM
R用超電導磁石装置では、均一磁場領域19に高均一な
磁場を発生する様に、超電導コイル群1のコイル数、コ
イル配置、各コイルの起磁力等が、厳密な設計に基づい
て決定されるが、各種の製造工程における寸法上の誤差
により、実際に出来上がった超電導磁石装置は、僅かに
不均一磁場成分を有しているものである。この不均一磁
場成分を補償するために、電流シムコイルと称するコイ
ル群を配置し、各電流シムコイルに、不均一磁場成分に
対応した電流を通電し、静磁場を発生させることにより
不均一磁場成分を相殺する方法がある。
Embodiment 6 FIG. By the way, for MRI and NM
In the superconducting magnet device for R, the number of coils of the superconducting coil group 1, the coil arrangement, the magnetomotive force of each coil, and the like are determined based on a strict design so as to generate a highly uniform magnetic field in the uniform magnetic field region 19. However, due to dimensional errors in various manufacturing processes, the actually completed superconducting magnet device has a slightly inhomogeneous magnetic field component. In order to compensate for the non-uniform magnetic field component, a coil group called a current shim coil is arranged, and a current corresponding to the non-uniform magnetic field component is supplied to each current shim coil to generate a static magnetic field, thereby generating the non-uniform magnetic field component. There are ways to offset.

【0036】図6は、この発明の実施の形態6によるM
RI用超電導磁石装置を示すもので、図6(a)は励磁
中の状態を示す模擬回路図、図6(b)は装置構造を模
式的に示す断面図である。図6(a)に示すように、各
々のコイル両端を電流シムコイル用永久電流スイッチ2
3と接続されて閉回路を構成する電流シムコイル24
が、励磁電源8に対して並列に接続された超電導コイル
群1および永久電流スイッチ2の分岐点5aと電流導入
端子部9との間に位置する電流リード5に配設され、上
記実施の形態1におけるインダクタンス(抵抗)素子1
6の働きを兼ねる。各電流シムコイル24は正規負荷電
流12が流れる回路素子でもあり、電流シムコイル用励
磁電源25に対して単独素子として電流シムコイル用永
久電流スイッチ23と並列に結線される。また、電流シ
ムコイル用永久電流スイッチ23は永久電流スイッチ用
ヒータ電源26を備えた永久電流スイッチ用ヒータ27
により加熱される。
FIG. 6 is a block diagram showing an M-type transmission system according to a sixth embodiment of the present invention.
6A shows a superconducting magnet device for RI, FIG. 6A is a simulated circuit diagram showing a state during excitation, and FIG. 6B is a cross-sectional view schematically showing the structure of the device. As shown in FIG. 6A, both ends of each coil are connected to a permanent current switch 2 for a current shim coil.
3, a current shim coil 24 forming a closed circuit
Is disposed on the current lead 5 located between the current introducing terminal 9 and the branch point 5a of the superconducting coil group 1 and the permanent current switch 2 connected in parallel to the excitation power supply 8, Inductance (resistance) element 1
6 also works. Each current shim coil 24 is also a circuit element through which the normal load current 12 flows, and is connected to the current shim coil excitation power supply 25 as a single element in parallel with the current shim coil permanent current switch 23. The permanent current switch 23 for the current shim coil is a heater 27 for the permanent current switch provided with a heater power supply 26 for the permanent current switch.
Is heated.

【0037】このような電流シムコイル24は具体的に
は図6(b)に示すように、超電導コイル群1と同じ巻
枠に、あるいは超電導コイル1a、1bの外周部に巻線
された複数個のコイルとして配置される。以下、電流シ
ムコイル24を備えた超電導磁石装置の動作を説明す
る。まず、超電導コイル群1の励磁を行う時には、電流
シムコイル用励磁電源25は切り離しておき、また、電
流シムコイル24の永久電流スイッチ用ヒータ電源26
から各電流シムコイル24の永久電流スイッチ用ヒータ
27に通電して、電流シムコイル用永久電流スイッチ2
3を加熱により常電導状態に保持しておく。このとき、
電流シムコイル24は、ノイズ電流15を低減するイン
ダクタンス素子としてのみ動作する。正規負荷電流12
が定格に達した後は、超電導コイル群1の永久電流モー
ド運転への切り替えを行う。永久電流スイッチ2の加熱
を停止し、永久電流スイッチ2を超電導化する際、電流
シムコイル24のインダクタンスによりノイズ電流15
の増大およびそれによる発熱は抑えられ、永久電流スイ
ッチ2は確実に超電導転移する。
Specifically, as shown in FIG. 6B, a plurality of such current shim coils 24 are wound on the same winding frame as the superconducting coil group 1 or on the outer periphery of the superconducting coils 1a and 1b. Are arranged as coils. Hereinafter, the operation of the superconducting magnet device including the current shim coil 24 will be described. First, when the superconducting coil group 1 is excited, the excitation power supply 25 for the current shim coil is cut off, and the heater power supply 26 for the permanent current switch of the current shim coil 24 is turned off.
To the heater 27 for the permanent current switch of each current shim coil 24 from the permanent current switch 2 for the current shim coil.
3 is kept in a normal conducting state by heating. At this time,
The current shim coil 24 operates only as an inductance element for reducing the noise current 15. Normal load current 12
After reaching the rating, the superconducting coil group 1 is switched to the permanent current mode operation. When the heating of the permanent current switch 2 is stopped and the permanent current switch 2 is made superconductive, the noise current 15
And the heat generated thereby is suppressed, and the superconducting transition of the permanent current switch 2 is ensured.

【0038】この後、励磁電源8の通電電流を下げ0ア
ンペアになったとき正規負荷電流12は全て永久電流ス
イッチ2を還流し、永久電流モード運転への移行が完了
し励磁電源8を磁石装置から切り離す。超電導コイル群
1の永久電流モード運転が達成された時点で、均一磁場
領域19の磁場測定より不均一磁場成分と、これを補償
するために各電流シムコイル24に通電すべき電流値を
定める。各電流シムコイル24にこの補償電流値を励磁
電源25により通電後、電流シムコイル24の永久電流
スイッチ用ヒータ電源26をオフにし、電流シムコイル
24の永久電流スイッチ23を常電導状態から超電導状
態に転移させ、各電流シムコイル24を永久電流モード
運転にする。この電流シムコイル24が発生する静磁場
により、上記不均一磁場成分が相殺され、高均一な磁場
領域が高い信頼性で形成できる。
Thereafter, when the energizing current of the excitation power supply 8 is reduced to 0 amperes, all the normal load current 12 returns to the permanent current switch 2, and the transition to the permanent current mode operation is completed. Disconnect from When the superconducting coil group 1 achieves the permanent current mode operation, a non-uniform magnetic field component is determined from the measurement of the magnetic field in the uniform magnetic field region 19, and a current value to be supplied to each current shim coil 24 to compensate for the non-uniform magnetic field component. After this compensation current value is supplied to each current shim coil 24 by the excitation power supply 25, the heater power supply 26 for the permanent current switch of the current shim coil 24 is turned off, and the permanent current switch 23 of the current shim coil 24 is shifted from the normal conduction state to the superconducting state. Then, each current shim coil 24 is set to the permanent current mode operation. The non-uniform magnetic field component is canceled by the static magnetic field generated by the current shim coil 24, and a highly uniform magnetic field region can be formed with high reliability.

【0039】この実施の形態では、均一磁場分布を補正
する電流シムコイル24を、励磁時および永久電流モー
ド運転への切替え時にノイズ電流15を低減するインダ
クタンス素子として利用したため、装置構成を簡略にし
つつ、信頼性の一層向上した超電導磁石装置が得られ
る。
In this embodiment, the current shim coil 24 for correcting the uniform magnetic field distribution is used as an inductance element for reducing the noise current 15 at the time of excitation and at the time of switching to the permanent current mode operation. A superconducting magnet device with further improved reliability can be obtained.

【0040】実施の形態7.上記実施の形態6では、電
流シムコイル24が上記実施の形態1におけるインダク
タンス(抵抗)素子16の働きを兼ねる場合を示した
が、外乱磁場を補償するコイル群がインダクタンス(抵
抗)素子16の働きを兼ねる場合を以下に示す。MRI
用超電導磁石装置では、病院で患者を検査している最中
に、例えば、病院内エレベータの移動や、病院近傍を走
る電車や自動車などに起因する磁気外乱による均一磁場
領域19の磁場の乱れが問題であり、このため外乱磁場
補償コイル群を配置して静磁場を発生させることにより
外乱磁場成分を相殺する方法がある。
Embodiment 7 In the sixth embodiment, the case where the current shim coil 24 also functions as the inductance (resistance) element 16 in the first embodiment has been described, but the coil group for compensating the disturbance magnetic field functions as the inductance (resistance) element 16. The case where they are also used is shown below. MRI
In the superconducting magnet device for use, during the examination of a patient in a hospital, for example, the disturbance of the magnetic field of the uniform magnetic field region 19 due to the movement of the elevator in the hospital or the magnetic disturbance caused by a train or a car running near the hospital. Therefore, there is a method of canceling the disturbance magnetic field component by disposing a disturbance magnetic field compensation coil group and generating a static magnetic field.

【0041】図7は、この発明の実施の形態7によるM
RI用超電導磁石装置を示すもので、図7(a)は励磁
中の状態を示す模擬回路図、図7(b)は装置構造を模
式的に示す断面図である。図7(a)に示すように、各
々のコイル両端を外乱磁場補償コイル用永久電流スイッ
チ28と接続されて閉回路を構成する外乱磁場補償コイ
ル29が、励磁電源8に対して並列に接続された超電導
コイル群1および永久電流スイッチ2の分岐点5aと電
流導入端子部9との間に位置する電流リード5に配設さ
れ、上記実施の形態1におけるインダクタンス(抵抗)
素子16の働きを兼ねる。また、外乱磁場補償コイル用
永久電流スイッチ28は永久電流スイッチ用ヒータ電源
30を備えた永久電流スイッチ用ヒータ31により加熱
される。外乱磁場補償コイル29は、図6で示した電流
シムコイル24のような通電電流がないため、励磁電源
からの電流導入が無い。
FIG. 7 is a block diagram showing an embodiment 7 of the present invention.
7A and 7B show a superconducting magnet device for RI, FIG. 7A is a simulated circuit diagram showing a state during excitation, and FIG. 7B is a cross-sectional view schematically showing the structure of the device. As shown in FIG. 7A, a disturbance magnetic field compensation coil 29 having both ends connected to a disturbance magnetic field compensation coil permanent current switch 28 to form a closed circuit is connected in parallel to the excitation power supply 8. The superconducting coil group 1 and the current lead 5 located between the branch point 5a of the permanent current switch 2 and the current introduction terminal 9 and the inductance (resistance) according to the first embodiment.
Also serves as element 16. Further, the permanent current switch 28 for the disturbance magnetic field compensating coil is heated by a permanent current switch heater 31 provided with a permanent current switch heater power supply 30. Since the disturbance magnetic field compensation coil 29 does not have a current flow like the current shim coil 24 shown in FIG. 6, there is no current introduction from the excitation power supply.

【0042】このような外乱磁場補償コイル29は具体
的には図7(b)に示すように、超電導コイル群1と同
じ巻枠に、あるいは超電導コイル1a、1bの外周部に
巻線された複数個のコイルとして配置される。以下、外
乱磁場補償コイル29を備えた超電導磁石装置の動作を
説明する。まず、超電導コイル群1の励磁を行う時に
は、外乱磁場補償コイル29の永久電流スイッチ用ヒー
タ電源30から各外乱磁場補償コイル29の永久電流ス
イッチ用ヒータ31に通電して、外乱磁場補償コイル用
永久電流スイッチ28を加熱により常電導状態に保持し
ておく。このとき、外乱磁場補償コイル29は、ノイズ
電流15を低減するインダクタンス素子としてのみ動作
する。正規負荷電流12が定格に達した後は、超電導コ
イル群1の永久電流モード運転への切り替えを行う。永
久電流スイッチ2の加熱を停止し、永久電流スイッチ2
を超電導化する際、外乱磁場補償コイル29のインダク
タンスによりノイズ電流15の増大およびそれによる発
熱は抑えられ、永久電流スイッチ2は確実に超電導転移
する。
As shown in FIG. 7B, such a disturbance magnetic field compensation coil 29 is wound on the same winding frame as the superconducting coil group 1 or on the outer periphery of the superconducting coils 1a and 1b. It is arranged as a plurality of coils. Hereinafter, the operation of the superconducting magnet device including the disturbance magnetic field compensation coil 29 will be described. First, when the superconducting coil group 1 is excited, a current is supplied from the permanent current switch heater power supply 30 of the disturbance magnetic field compensation coil 29 to the permanent current switch heater 31 of each disturbance magnetic field compensation coil 29, and the permanent magnetic field compensation coil The current switch 28 is kept in a normal conduction state by heating. At this time, the disturbance magnetic field compensation coil 29 operates only as an inductance element for reducing the noise current 15. After the regular load current 12 reaches the rating, the superconducting coil group 1 is switched to the permanent current mode operation. The heating of the permanent current switch 2 is stopped, and the permanent current switch 2 is turned off.
When superconducting is made, the increase of the noise current 15 and the heat generation due to the noise current 15 are suppressed by the inductance of the disturbance magnetic field compensation coil 29, and the superconducting transition of the permanent current switch 2 is ensured.

【0043】この後、励磁電源8の通電電流を下げ0ア
ンペアになったとき正規負荷電流12は全て永久電流ス
イッチ2を還流し、永久電流モード運転への移行が完了
し励磁電源8を磁石装置から切り離す。超電導コイル群
1の永久電流モード運転が達成された時点で、外乱磁場
補償コイル29の永久電流スイッチ用ヒータ電源30を
オフにし、外乱磁場補償コイル29の永久電流スイッチ
28を常電導状態から超電導状態に転移させる。この状
態で、上述したような磁気外乱が発生すると、外乱磁場
に応じた補償電流が電磁誘導により外乱磁場補償コイル
29を流れて、均一磁場領域19内部の磁場の乱れが補
償される。
Thereafter, when the current supplied to the excitation power supply 8 is reduced to 0 amperes, all of the normal load current 12 returns to the permanent current switch 2, and the transition to the permanent current mode operation is completed. Disconnect from When the persistent current mode operation of the superconducting coil group 1 is achieved, the heater power supply 30 for the permanent current switch of the disturbance magnetic field compensation coil 29 is turned off, and the permanent current switch 28 of the disturbance magnetic field compensation coil 29 is changed from the normal conduction state to the superconducting state. Transfer to In this state, when the above-mentioned magnetic disturbance occurs, a compensation current corresponding to the disturbance magnetic field flows through the disturbance magnetic field compensation coil 29 by electromagnetic induction, and the disturbance of the magnetic field inside the uniform magnetic field region 19 is compensated.

【0044】この実施の形態では、外部から侵入する外
乱磁場を補償する外乱磁場補償コイル29を、励磁時お
よび永久電流モード運転への切替え時にノイズ電流15
を低減するインダクタンス素子として利用したため、装
置構成を簡略にしつつ、信頼性の一層向上した超電導磁
石装置が得られる。
In this embodiment, the disturbance magnetic field compensation coil 29 for compensating a disturbance magnetic field that enters from the outside is provided with a noise current 15 at the time of excitation and at the time of switching to the permanent current mode operation.
As a result, the superconducting magnet device having a further improved reliability can be obtained while simplifying the device configuration.

【0045】なお、上記実施の形態3〜7ではMRI用
超電導磁石装置について示したが、これに限るものでは
なく、永久電流モード運転される超電導磁石に広く適用
できるものである。
Although the superconducting magnet device for MRI has been described in the third to seventh embodiments, the present invention is not limited to this and can be widely applied to a superconducting magnet operated in a permanent current mode.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上のようにこの発明の請求項1に係る
超電導磁石装置は、対象空間に磁界を発生する超電導コ
イルと、永久電流スイッチと、超電導の電流リードと、
超電導現象が発現する温度まで冷却する冷却手段を備え
て上記超電導コイル、上記永久電流スイッチおよび上記
電流リードを収容する収容容器と、該収容容器外に配置
された励磁電源とを備え、該励磁電源に対して上記超電
導コイルと上記永久電流スイッチとが上記電流リードに
より分岐点を介して並列に接続され、該励磁電源からの
上記超電導コイルへの電流供給により励磁した後、上記
超電導コイルと上記永久電流スイッチとで構成される閉
回路に電流を環流させる装置構成であって、上記収容容
器内の上記電流リードにおける上記分岐点と上記励磁電
源との間の位置に、インダクタンス、抵抗の一方あるい
は双方から成る素子を配設したものであるため、励磁電
源が発生するノイズ電流を低減させ、永久電流スイッチ
の超電導転移による永久電流モード運転への移行が確実
に行える、信頼性の高い超電導磁石装置が得られる。
As described above, the superconducting magnet device according to claim 1 of the present invention comprises a superconducting coil for generating a magnetic field in a target space, a permanent current switch, a superconducting current lead,
A housing for housing the superconducting coil, the permanent current switch and the current lead, provided with cooling means for cooling to a temperature at which a superconducting phenomenon occurs, and an excitation power supply arranged outside the housing, The superconducting coil and the permanent current switch are connected in parallel by way of the current lead via a branch point, and after excitation is performed by supplying current to the superconducting coil from the excitation power source, the superconducting coil and the permanent current switch are connected. An apparatus configuration for circulating current to a closed circuit formed by a current switch, wherein one or both of an inductance and a resistance are provided at a position between the branch point and the excitation power supply in the current lead in the housing container. Since the device is composed of an element consisting of Transition to persistent current mode operation can be performed reliably, the superconducting magnet apparatus having high reliability can be obtained.

【0047】またこの発明の請求項2に係る超電導磁石
装置は、請求項1において、収容容器内の電流リードに
配設した素子が、超電導線を使用したインダクタンス素
子であるため、ノイズ電流を容易に格段と低減でき、さ
らに信頼性が向上する。
In the superconducting magnet device according to a second aspect of the present invention, since the element arranged on the current lead in the container is an inductance element using a superconducting wire in the first aspect, noise current can be easily reduced. And the reliability can be further improved.

【0048】またこの発明の請求項3に係る超電導磁石
装置は、請求項1または2において、収容容器内の電流
リードに配設した素子が、超電導コイルの巻枠とは別の
巻枠に、独立に巻線されたコイルであるため、上記素子
の設置の際の自由度が大きく、ノイズ電流が低減化され
た信頼性の高い超電導磁石装置が容易で確実に得られ
る。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a superconducting magnet device according to the first or second aspect, wherein the element disposed on the current lead in the housing is provided on a winding frame different from the winding frame of the superconducting coil. Since the coils are wound independently, the degree of freedom in installing the above elements is large, and a highly reliable superconducting magnet device with reduced noise current can be obtained easily and reliably.

【0049】またこの発明の請求項4に係る超電導磁石
装置は、請求項3において、収容容器内の電流リードに
配設した素子が、巻枠を磁性体とした、あるいは巻枠内
部に磁性体を挿入したコイルであるため、上記素子の小
型化が図れ、ノイズ電流が低減化された信頼性の高い超
電導磁石装置が容易で確実に得られる。
The superconducting magnet device according to a fourth aspect of the present invention is the superconducting magnet device according to the third aspect, wherein the element disposed on the current lead in the housing container has a winding frame made of a magnetic material or a magnetic material inside the winding frame. , The size of the element can be reduced, and a highly reliable superconducting magnet device with reduced noise current can be easily and reliably obtained.

【0050】またこの発明の請求項5に係る超電導磁石
装置は、請求項1または2において、収容容器内の電流
リードに配設した素子が、永久電流スイッチの外周部に
巻線され、該永久電流スイッチと一体化されたコイルで
あるため、上記素子構成が簡略化され、ノイズ電流が低
減化された信頼性の高い超電導磁石装置が容易で確実に
得られる。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a superconducting magnet apparatus according to the first or second aspect, wherein the element disposed on the current lead in the container is wound around the outer periphery of the permanent current switch. Since the coil is integrated with the current switch, the element configuration is simplified, and a highly reliable superconducting magnet device with reduced noise current can be easily and reliably obtained.

【0051】またこの発明の請求項6に係る超電導磁石
装置は、請求項1または2において、収容容器内の電流
リードに配設した素子が、超電導コイルの外周部や巻枠
に巻線されたコイルであるため、ノイズ電流が低減化さ
れた信頼性の高い超電導磁石装置が容易で確実に得られ
る。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a superconducting magnet device according to the first or second aspect, wherein the element disposed on the current lead in the container is wound around the outer peripheral portion of the superconducting coil or the bobbin. Since the coil is a coil, a highly reliable superconducting magnet device with reduced noise current can be easily and reliably obtained.

【0052】またこの発明の請求項7に係る超電導磁石
装置は、請求項6において、超電導コイルが、対象空間
に均一磁場領域を形成する複数のコイルで構成され、収
容容器内の電流リードに配設した素子が、上記均一磁場
領域に対して所定の距離離した対称位置に、起磁力が互
いに逆方向になるように分割配置されたため、均一磁場
領域に作る不要な誤差磁場を、永久電流モード運転時だ
けでなく励磁中においても低減でき、超電導磁石装置の
信頼性が一層向上する。また、収容容器内の電流リード
に配設した素子が、その両端を第2の永久電流スイッチ
と接続されて閉回路を構成し上記均一磁場分布を補正す
る電流シムコイルであるため、励磁電源が発生するノイ
ズ電流を低減させ、永久電流スイッチの超電導転移によ
る永久電流モード運転への移行が確実にでき、しかも高
均一な磁場領域が形成できる信頼性の高い超電導磁石装
置が、簡略化された装置構成で得られる。また、収容容
器内の電流リードに配設した素子が、その両端を第3の
永久電流スイッチと接続されて閉回路を構成し外部から
侵入する外乱磁場を補償する外乱磁場補償コイルである
ため、励磁電源が発生するノイズ電流を低減させ、永久
電流スイッチの超電導転移による永久電流モード運転へ
の移行が確実にでき、しかも外部からの悪影響が防止さ
れ安定した均一磁場領域が形成できる信頼性の高い超電
導磁石装置が、簡略化された装置構成で得られる。
According to a seventh aspect of the present invention, in the superconducting magnet apparatus according to the sixth aspect, the superconducting coil is constituted by a plurality of coils forming a uniform magnetic field region in a target space, and is arranged on a current lead in the container. The elements provided are divided and arranged at symmetrical positions separated by a predetermined distance from the uniform magnetic field region so that the magnetomotive forces are in opposite directions. This can be reduced not only during operation but also during excitation, and the reliability of the superconducting magnet device is further improved. In addition, since the element arranged on the current lead in the container is a current shim coil whose both ends are connected to the second permanent current switch to form a closed circuit and correct the uniform magnetic field distribution, an excitation power supply is generated. A highly reliable superconducting magnet device that can reduce the noise current that occurs, reliably transition to the persistent current mode operation due to the superconducting transition of the persistent current switch, and can form a highly uniform magnetic field region, has a simplified device configuration. Is obtained. In addition, since the element disposed on the current lead in the container is connected to the third permanent current switch at both ends thereof to form a closed circuit, and is a disturbance magnetic field compensation coil for compensating a disturbance magnetic field that enters from the outside, High reliability that reduces the noise current generated by the excitation power supply, ensures the transition to the permanent current mode operation due to the superconducting transition of the permanent current switch, and prevents the adverse influence from the outside to form a stable uniform magnetic field region. A superconducting magnet device is obtained with a simplified device configuration.

【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による超電導磁石装
置の模擬回路図である。
FIG. 1 is a schematic circuit diagram of 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による超電導磁石装
置の模擬回路図である。
FIG. 2 is a schematic circuit diagram of a superconducting magnet device according to a second embodiment of the present invention.

【図3】 この発明の実施の形態3による超電導磁石装
置の構造を示す断面図である。
FIG. 3 is a sectional view showing a structure of 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による超電導磁石装
置の構造を示す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing a structure of 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による超電導磁石装
置の構造を示す断面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing a structure of a superconducting magnet device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図6】 この発明の実施の形態6による超電導磁石装
置の模擬回路図および断面構造図である。
FIG. 6 is a schematic circuit diagram and a sectional structure diagram of 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による超電導磁石装
置の模擬回路図および断面構造図である。
FIG. 7 is a schematic circuit diagram and a sectional structure diagram of a superconducting magnet device according to Embodiment 7 of the present invention.

【図8】 従来の超電導磁石装置の模擬回路図である。FIG. 8 is a simulation circuit diagram of a conventional superconducting magnet device.

【図9】 従来の別例による超電導磁石装置の模擬回路
図である。
FIG. 9 is a simulation circuit diagram of a conventional superconducting magnet device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 超電導コイル群、1a,1b 超電導コイル、2
永久電流スイッチ、4 冷却手段を備えた収容容器とし
ての冷却容器、5 電流リード、5a 分岐点、6a
収容容器としての真空断熱容器、8 励磁電源、16
インダクタンス(抵抗)素子、16a インダクタンス
(抵抗)素子としての小型コイル、16b インダクタ
ンス(抵抗)素子としてのコイル、16c インダクタ
ンス(抵抗)素子としてのコイル、17 冷却手段とし
ての冷凍装置、18 冷却手段としての熱伝導板、19
均一磁場領域、20 素子用巻枠、23 電流シムコ
イル用永久電流スイッチ、24 電流シムコイル、28
外乱磁場補償コイル用永久電流スイッチ、29 外乱
磁場補償コイル。
1 superconducting coil group, 1a, 1b superconducting coil, 2
4 permanent current switch, 4 cooling vessel as a storage vessel provided with cooling means, 5 current lead, 5a branch point, 6a
Vacuum insulated container as storage container, 8 excitation power supply, 16
Inductance (resistance) element, 16a Small coil as inductance (resistance) element, 16b Coil as inductance (resistance) element, 16c Coil as inductance (resistance) element, 17 Refrigeration device as cooling means, 18 as cooling means Heat conduction plate, 19
Uniform magnetic field area, 20 element winding frame, 23 permanent current switch for current shim coil, 24 current shim coil, 28
Permanent current switch for disturbance magnetic field compensation coil, 29 disturbance magnetic field compensation coil.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 対象空間に磁界を発生する超電導コイル
と、永久電流スイッチと、超電導の電流リードと、超電
導現象が発現する温度まで冷却する冷却手段を備えて上
記超電導コイル、上記永久電流スイッチおよび上記電流
リードを収容する収容容器と、該収容容器外に配置され
た励磁電源とを備え、該励磁電源に対して上記超電導コ
イルと上記永久電流スイッチとが上記電流リードにより
分岐点を介して並列に接続され、該励磁電源からの上記
超電導コイルへの電流供給により励磁した後、上記超電
導コイルと上記永久電流スイッチとで構成される閉回路
に電流を環流させる超電導磁石装置において、上記収容
容器内の上記電流リードにおける上記分岐点と上記励磁
電源との間の位置に、インダクタンス、抵抗の一方ある
いは双方から成る素子を配設したことを特徴とする超電
導磁石装置。
1. A superconducting coil for generating a magnetic field in a target space, a permanent current switch, a superconducting current lead, and cooling means for cooling to a temperature at which superconductivity occurs. A housing for accommodating the current lead, and an excitation power supply arranged outside the housing, wherein the superconducting coil and the permanent current switch are arranged in parallel with the excitation power supply via a branch point by the current lead. A superconducting magnet device that is connected to the superconducting coil and is energized by supplying current to the superconducting coil from the excitation power source, and then circulates a current to a closed circuit formed by the superconducting coil and the permanent current switch. At a position between the branch point and the excitation power supply in the current lead, the element consisting of one or both of an inductance and a resistance is provided. A superconducting magnet device characterized by having a sub-element.
【請求項2】 収容容器内の電流リードに配設した素子
が、超電導線を使用したインダクタンス素子であること
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 the element disposed on the current lead in the container is an inductance element using a superconducting wire.
【請求項3】 収容容器内の電流リードに配設した素子
が、超電導コイルの巻枠とは別の巻枠に、独立に巻線さ
れたコイルであることを特徴とする請求項1または2記
載の超電導磁石装置。
3. An element disposed on a current lead in a container is a coil independently wound on a winding frame different from a winding frame of a superconducting coil. The superconducting magnet device as described.
【請求項4】 収容容器内の電流リードに配設した素子
が、巻枠を磁性体とした、あるいは巻枠内部に磁性体を
挿入したコイルであることを特徴とする請求項3記載の
超電導磁石装置。
4. The superconducting device according to claim 3, wherein the element disposed on the current lead in the container is a coil in which the bobbin is made of a magnetic material or a magnetic body is inserted inside the bobbin. Magnet device.
【請求項5】 収容容器内の電流リードに配設した素子
が、永久電流スイッチの外周部に巻線され、該永久電流
スイッチと一体化されたコイルであることを特徴とする
請求項1または2記載の超電導磁石装置。
5. An element arranged on a current lead in a storage container is a coil wound around an outer periphery of a permanent current switch and integrated with the permanent current switch. 3. The superconducting magnet device according to 2.
【請求項6】 収容容器内の電流リードに配設した素子
が、超電導コイルの外周部や巻枠に巻線されたコイルで
あることを特徴とする請求項1または2記載の超電導磁
石装置。
6. The superconducting magnet device according to claim 1, wherein the element arranged on the current lead in the container is a coil wound around an outer peripheral portion of the superconducting coil or a bobbin.
【請求項7】 超電導コイルが、対象空間に均一磁場領
域を形成する複数のコイルで構成され、収容容器内の電
流リードに配設した素子が、上記均一磁場領域に対して
所定の距離離した対称位置に起磁力が互いに逆方向にな
るように分割配置されたこと、あるいは、その両端を第
2の永久電流スイッチと接続されて閉回路を構成し上記
均一磁場分布を補正する電流シムコイルであること、あ
るいは、その両端を第3の永久電流スイッチと接続され
て閉回路を構成し外部から侵入する外乱磁場を補償する
外乱磁場補償コイルであることを特徴とする請求項6記
載の超電導磁石装置。
7. A superconducting coil is constituted by a plurality of coils forming a uniform magnetic field region in a target space, and an element disposed on a current lead in the container is separated from the uniform magnetic field region by a predetermined distance. A current shim coil which is divided and arranged at symmetrical positions so that magnetomotive forces are opposite to each other, or whose both ends are connected to a second permanent current switch to form a closed circuit and correct the uniform magnetic field distribution. 7. A superconducting magnet device according to claim 6, wherein said both ends are connected to a third permanent current switch to form a closed circuit, and a disturbance magnetic field compensating coil for compensating a disturbance magnetic field intruding from the outside. .
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