JP2003068519A - 超電導磁石装置、および、超電導磁石装置での磁場安定化方法 - Google Patents
超電導磁石装置、および、超電導磁石装置での磁場安定化方法Info
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- JP2003068519A JP2003068519A JP2001259944A JP2001259944A JP2003068519A JP 2003068519 A JP2003068519 A JP 2003068519A JP 2001259944 A JP2001259944 A JP 2001259944A JP 2001259944 A JP2001259944 A JP 2001259944A JP 2003068519 A JP2003068519 A JP 2003068519A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 超電導線の接続に特殊な対策を施すことな
く、従来の超電導磁石装置と同様の励磁設備を用いつ
つ、超電導コイル軸心近傍の磁場を確実に極めて安定化
させる。 【解決手段】 本超電導磁石装置では、装置全体に含ま
れる全超電導コイルである単位超電導コイル10、20、30
に第1の永久電流スイッチ21が接続され、装置全体の超
電導コイルの一部である単位超電導コイル10に第2の永
久電流スイッチ11が接続されており、特に、単位超電導
コイル10の両端間で、第2の永久電流スイッチ11に直列
に、所定の条件を満たす補償用超電導コイル40が接続さ
れている。
く、従来の超電導磁石装置と同様の励磁設備を用いつ
つ、超電導コイル軸心近傍の磁場を確実に極めて安定化
させる。 【解決手段】 本超電導磁石装置では、装置全体に含ま
れる全超電導コイルである単位超電導コイル10、20、30
に第1の永久電流スイッチ21が接続され、装置全体の超
電導コイルの一部である単位超電導コイル10に第2の永
久電流スイッチ11が接続されており、特に、単位超電導
コイル10の両端間で、第2の永久電流スイッチ11に直列
に、所定の条件を満たす補償用超電導コイル40が接続さ
れている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、理化学分析、断層
画像撮像等のため核磁気共鳴を利用する装置（ＮＭＲ装
置）で用いられる超電導磁石の磁場安定化技術に関す
る。
画像撮像等のため核磁気共鳴を利用する装置（ＮＭＲ装
置）で用いられる超電導磁石の磁場安定化技術に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ＮＭＲ装置などでは、磁場は極
めて安定している必要があるため、磁場を発生させる超
電導コイルは永久電流モードで運転される。しかしなが
ら、永久電流モードとはいえ、ＮＭＲ装置での超電導コ
イルと（励磁用電源に並列に接続される）永久電流スイ
ッチの超電導線との接続部分の微小な抵抗は、永久電流
を時間の経過とともに徐々に減衰させ、磁場を減衰させ
る原因となっている。
めて安定している必要があるため、磁場を発生させる超
電導コイルは永久電流モードで運転される。しかしなが
ら、永久電流モードとはいえ、ＮＭＲ装置での超電導コ
イルと（励磁用電源に並列に接続される）永久電流スイ
ッチの超電導線との接続部分の微小な抵抗は、永久電流
を時間の経過とともに徐々に減衰させ、磁場を減衰させ
る原因となっている。
【０００３】接続部分の抵抗は、通常の半田付けでは10
-9［Ω］以下にすることは困難であるが、スポット溶
接、圧着などにより10-12［Ω］以下に抑えることがで
き、これにより、磁場減衰率が0．01［ｐｐｍ／ｈｒ］
程度の安定な磁場が達成され、理化学分析装置でのＮＭ
Ｒスペクトルの測定、ＭＲＩ装置での断層画像の生成な
どが可能となっている。
-9［Ω］以下にすることは困難であるが、スポット溶
接、圧着などにより10-12［Ω］以下に抑えることがで
き、これにより、磁場減衰率が0．01［ｐｐｍ／ｈｒ］
程度の安定な磁場が達成され、理化学分析装置でのＮＭ
Ｒスペクトルの測定、ＭＲＩ装置での断層画像の生成な
どが可能となっている。
【０００４】ところが、これらの接続抵抗は、特にＮｂ
3Ｓｎ超電導線では、磁場が1［Ｔ］程度以上になると急
激に上昇し、接続部分には磁気シールドを施す等の特殊
な対策が必要となる。
3Ｓｎ超電導線では、磁場が1［Ｔ］程度以上になると急
激に上昇し、接続部分には磁気シールドを施す等の特殊
な対策が必要となる。
【０００５】従来、磁気シールドなどの特殊な対策を施
すことなく極めて安定な磁場が得られる装置として、特
開平4−61103に記載の永久電流超電導マグネット装置、
特開2000−68118に記載の永久電流超電導磁石装置が知
られている。
すことなく極めて安定な磁場が得られる装置として、特
開平4−61103に記載の永久電流超電導マグネット装置、
特開2000−68118に記載の永久電流超電導磁石装置が知
られている。
【０００６】図4は特開平4−61103の永久電流超電導マ
グネット装置の構成を示す断面図であり、図5はこの永
久電流超電導マグネット装置の回路図である。
グネット装置の構成を示す断面図であり、図5はこの永
久電流超電導マグネット装置の回路図である。
【０００７】図4、図5に示すように、この永久電流超電
導マグネット装置は、クライオスタット150内部に、主
に、2つの超電導コイル110、120を有している。これら
超電導コイル110、120は、超電導線を円筒状に巻いたも
のであり、電気的に互いに独立している。第2の超電導
コイル120は、第1の超電導コイル110と同心状となるよ
うに、超電導コイル110の外周側に配置されており、第2
の超電導コイル120のさらに外周側には、同様に円筒状
の、磁界を円筒軸方向に均一にするための磁場補正用超
電導コイル130が設けられる。
導マグネット装置は、クライオスタット150内部に、主
に、2つの超電導コイル110、120を有している。これら
超電導コイル110、120は、超電導線を円筒状に巻いたも
のであり、電気的に互いに独立している。第2の超電導
コイル120は、第1の超電導コイル110と同心状となるよ
うに、超電導コイル110の外周側に配置されており、第2
の超電導コイル120のさらに外周側には、同様に円筒状
の、磁界を円筒軸方向に均一にするための磁場補正用超
電導コイル130が設けられる。
【０００８】第1の超電導コイル110には、（熱式の）第
1の永久電流スイッチ111が並列に接続されており、ま
た、第2の超電導コイル120および磁場補正用超電導コイ
ル130には、第2の永久電流スイッチ121が並列に接続さ
れている。
1の永久電流スイッチ111が並列に接続されており、ま
た、第2の超電導コイル120および磁場補正用超電導コイ
ル130には、第2の永久電流スイッチ121が並列に接続さ
れている。
【０００９】クライオスタット150の外部には、超電導
コイル110、120をそれぞれ励磁する励磁用電源112、122
と、永久電流スイッチ111、121のそれぞれのヒータに通
電するためのヒータ用電源113、123とが設けられる。
コイル110、120をそれぞれ励磁する励磁用電源112、122
と、永久電流スイッチ111、121のそれぞれのヒータに通
電するためのヒータ用電源113、123とが設けられる。
【００１０】本永久電流超電導マグネット装置では、作
用空間（分析試料、人体等を挿入する空間）である第1
の超電導コイル110の軸心付近の磁場減衰が電流減衰に
より発生すると、第2の超電導コイル120に相互誘導され
る電流の増加分、すなわち、第2の超電導コイル120によ
る軸心付近の磁場の増加分で補償され、この補償により
装置内の磁場の安定化が図られている。
用空間（分析試料、人体等を挿入する空間）である第1
の超電導コイル110の軸心付近の磁場減衰が電流減衰に
より発生すると、第2の超電導コイル120に相互誘導され
る電流の増加分、すなわち、第2の超電導コイル120によ
る軸心付近の磁場の増加分で補償され、この補償により
装置内の磁場の安定化が図られている。
【００１１】図6は特開2000−68118に記載の永久電流超
電導磁石装置の構成を示す断面図であり、図7はこの永
久電流超電導磁石装置の回路図である。
電導磁石装置の構成を示す断面図であり、図7はこの永
久電流超電導磁石装置の回路図である。
【００１２】図6、図7に示すように、永久電流超電導磁
石装置では、直列に接続された超電導コイル210、超電
導コイル220、および、磁場補正用超電導コイル230の両
端に永久電流スイッチ221が接続され、全超電導コイル
の一部分である超電導コイル210の両端に永久電流スイ
ッチ211が接続されている。また、超電導コイル210、22
0、および磁場補正用超電導コイル230は、それぞれ１つ
若しくは複数個の単位超電導コイル（超電導線材1スプ
ールから巻かれる、端部以外に接続部を有しない超電導
コイル）が直列に接続されてなっている。クライオスタ
ット250の外部には、超電導コイル210、220を励磁する
励磁用電源212と、永久電流スイッチ211、221のヒータ
に通電するためのヒータ用電源213とが設けられてい
る。
石装置では、直列に接続された超電導コイル210、超電
導コイル220、および、磁場補正用超電導コイル230の両
端に永久電流スイッチ221が接続され、全超電導コイル
の一部分である超電導コイル210の両端に永久電流スイ
ッチ211が接続されている。また、超電導コイル210、22
0、および磁場補正用超電導コイル230は、それぞれ１つ
若しくは複数個の単位超電導コイル（超電導線材1スプ
ールから巻かれる、端部以外に接続部を有しない超電導
コイル）が直列に接続されてなっている。クライオスタ
ット250の外部には、超電導コイル210、220を励磁する
励磁用電源212と、永久電流スイッチ211、221のヒータ
に通電するためのヒータ用電源213とが設けられてい
る。
【００１３】本永久電流超電導磁石装置では、超電導磁
石回路が2つの閉回路に分割され、これら閉回路での相
互誘導により、装置中心付近の磁場の安定化が図られて
いる。
石回路が2つの閉回路に分割され、これら閉回路での相
互誘導により、装置中心付近の磁場の安定化が図られて
いる。
【００１４】これら特開平4−61103の永久電流超電導マ
グネット装置、特開2000−68118の永久電流超電導磁石
装置は、超電導コイルと永久電流スイッチとの接続に関
して、磁気シールドを施す等の特殊な対策を施すことな
く、有効に、超電導コイルの中心磁場の安定化を図るも
のといえる。
グネット装置、特開2000−68118の永久電流超電導磁石
装置は、超電導コイルと永久電流スイッチとの接続に関
して、磁気シールドを施す等の特殊な対策を施すことな
く、有効に、超電導コイルの中心磁場の安定化を図るも
のといえる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
4−61103の永久電流超電導マグネット装置では、2つの
超電導コイル（超電導コイル110、120）は電気的に独立
したものであるため、それぞれに対し、励磁用電源、ヒ
ータ用電源が必要である。しかも、これら2つの超電導
コイルに対しては、同一の励磁速度で同時に励磁する必
要があるため、永久電流超電導磁石装置の操作は、従来
の1つの超電導コイルからなる超電導磁石装置に比べて
非常に煩雑なものとなる。
4−61103の永久電流超電導マグネット装置では、2つの
超電導コイル（超電導コイル110、120）は電気的に独立
したものであるため、それぞれに対し、励磁用電源、ヒ
ータ用電源が必要である。しかも、これら2つの超電導
コイルに対しては、同一の励磁速度で同時に励磁する必
要があるため、永久電流超電導磁石装置の操作は、従来
の1つの超電導コイルからなる超電導磁石装置に比べて
非常に煩雑なものとなる。
【００１６】また、特開2000−68118の永久電流超電導
磁石装置では、直列接続された複数の単位超電導コイル
が2つの閉回路に分割されるが、正確な磁場の減衰率は
予測が困難であり、また、閉回路の分割は単位超電導コ
イルを基準とし分割の組み合わせは限定されるため、分
割の組み合わせのいずれによったとしても、中心磁場の
減衰率を十分に低減できないことがある。
磁石装置では、直列接続された複数の単位超電導コイル
が2つの閉回路に分割されるが、正確な磁場の減衰率は
予測が困難であり、また、閉回路の分割は単位超電導コ
イルを基準とし分割の組み合わせは限定されるため、分
割の組み合わせのいずれによったとしても、中心磁場の
減衰率を十分に低減できないことがある。
【００１７】本発明はこれらに着眼してなされたもので
あり、その目的は、超電導線の接続に特殊な対策を施す
ことなく、従来の超電導磁石装置と同様の励磁設備を用
いつつ、超電導コイル軸心近傍の磁場を確実に極めて安
定化させることのできる磁場安定化技術を提供すること
である。
あり、その目的は、超電導線の接続に特殊な対策を施す
ことなく、従来の超電導磁石装置と同様の励磁設備を用
いつつ、超電導コイル軸心近傍の磁場を確実に極めて安
定化させることのできる磁場安定化技術を提供すること
である。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明に係る超電導磁石装置は、直列接続された複
数の超電導コイル、前記複数の超電導コイルの両端に接
続された第1永久電流スイッチ、および、前記複数の超
電導コイルのうちのいずれか1または連続する2以上の超
電導コイルの両端に接続された第2永久電流スイッチを
有する超電導磁石装置である。
めの本発明に係る超電導磁石装置は、直列接続された複
数の超電導コイル、前記複数の超電導コイルの両端に接
続された第1永久電流スイッチ、および、前記複数の超
電導コイルのうちのいずれか1または連続する2以上の超
電導コイルの両端に接続された第2永久電流スイッチを
有する超電導磁石装置である。
【００１９】本超電導磁石装置は、前記1または連続す
る2以上の超電導コイルの両端間で第2永久電流スイッチ
に直列接続された補償用超電導コイルを有する。
る2以上の超電導コイルの両端間で第2永久電流スイッチ
に直列接続された補償用超電導コイルを有する。
【００２０】この超電導磁石装置にて、特に、前記1ま
たは連続する2以上の超電導コイルである第1超電導コイ
ルの自己インダクタンスをＬ1、抵抗をＲ1、磁場定数を
Ｋ1とし、前記複数の超電導コイルから前記第1超電導コ
イルを除いた第2超電導コイルの自己インダクタンスを
Ｌ2、抵抗をＲ2、磁場定数をＫ2とし、前記補償用超電
導コイルの自己インダクタンスをＬ3、磁場定数をＫ3と
し、第1超電導コイルと第2超電導コイルとの間、第1超
電導コイルと補償用超電導コイルとの間、第2超電導コ
イルと補償用超電導コイルとの間の相互インダクタンス
をそれぞれＭ1、Ｍ2、Ｍ3として、下記条件を満たすも
のとする。
たは連続する2以上の超電導コイルである第1超電導コイ
ルの自己インダクタンスをＬ1、抵抗をＲ1、磁場定数を
Ｋ1とし、前記複数の超電導コイルから前記第1超電導コ
イルを除いた第2超電導コイルの自己インダクタンスを
Ｌ2、抵抗をＲ2、磁場定数をＫ2とし、前記補償用超電
導コイルの自己インダクタンスをＬ3、磁場定数をＫ3と
し、第1超電導コイルと第2超電導コイルとの間、第1超
電導コイルと補償用超電導コイルとの間、第2超電導コ
イルと補償用超電導コイルとの間の相互インダクタンス
をそれぞれＭ1、Ｍ2、Ｍ3として、下記条件を満たすも
のとする。
【００２１】
【数４】
【００２２】
【数５】
【００２３】
【数６】
【００２４】また、これらの超電導磁石装置では、第1
超電導コイルおよび第2超電導コイルに対し、補償用超
電導コイルの相対的な位置および傾きを変化させ、相互
インダクタンスＭ2、Ｍ3を変化させるものとすることが
できる。
超電導コイルおよび第2超電導コイルに対し、補償用超
電導コイルの相対的な位置および傾きを変化させ、相互
インダクタンスＭ2、Ｍ3を変化させるものとすることが
できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ、本発明の
実施の形態の1つである超電導磁石装置について説明す
る。
実施の形態の1つである超電導磁石装置について説明す
る。
【００２６】図1は本発明の実施の形態の1つである超電
導磁石装置の構成を示す断面図であり、図2は本超電導
磁石装置の回路図である。また、図3は本超電導磁石装
置での補償用超電導コイル40の働きを説明するための回
路図である。
導磁石装置の構成を示す断面図であり、図2は本超電導
磁石装置の回路図である。また、図3は本超電導磁石装
置での補償用超電導コイル40の働きを説明するための回
路図である。
【００２７】図1、図2に示すように、本超電導磁石装置
は、上記の特開2000−68118の永久電流超電導磁石装置
と同様、直列に接続され同心状に配置される単位超電導
コイル10、単位超電導コイル20、および、磁場を均一に
するための磁場補正用超電導コイル30に、熱式の第1の
永久電流スイッチ21が接続され、単位超電導コイル10に
第2の永久電流スイッチ11が接続されている。クライオ
スタット50の外部には、単位超電導コイル10、20を励磁
する励磁用電源12と、永久電流スイッチ11、21のヒータ
に通電するヒータ用電源13とが設けられている。
は、上記の特開2000−68118の永久電流超電導磁石装置
と同様、直列に接続され同心状に配置される単位超電導
コイル10、単位超電導コイル20、および、磁場を均一に
するための磁場補正用超電導コイル30に、熱式の第1の
永久電流スイッチ21が接続され、単位超電導コイル10に
第2の永久電流スイッチ11が接続されている。クライオ
スタット50の外部には、単位超電導コイル10、20を励磁
する励磁用電源12と、永久電流スイッチ11、21のヒータ
に通電するヒータ用電源13とが設けられている。
【００２８】特に、本超電導磁石装置は、単位超電導コ
イル10の両端間で第2の永久電流スイッチ11に直列に接
続された、（後述の［数19］を満たす）所定の補償用超
電導コイル40を有し、また、この補償用超電導コイル40
の、単位超電導コイル10、20に対する相対的な位置およ
び傾きを変化させることができるものである。この補償
用超電導コイル40により、特開2000−68118と同様に構
成される2つの閉回路での相互誘導による磁場の補償を
確実なものとし、超電導コイル10、20の軸心近傍の磁場
を極めて安定させることができる。
イル10の両端間で第2の永久電流スイッチ11に直列に接
続された、（後述の［数19］を満たす）所定の補償用超
電導コイル40を有し、また、この補償用超電導コイル40
の、単位超電導コイル10、20に対する相対的な位置およ
び傾きを変化させることができるものである。この補償
用超電導コイル40により、特開2000−68118と同様に構
成される2つの閉回路での相互誘導による磁場の補償を
確実なものとし、超電導コイル10、20の軸心近傍の磁場
を極めて安定させることができる。
【００２９】補償用超電導コイル40による効果を図3の
回路図にて説明する。ここでは、超電導コイル310の自
己インダクタンスをＬ1、微小抵抗をＲ1とし、超電導コ
イル320（図2の回路中の単位超電導コイル20および補正
用超電導コイル30とを合成したものに相当）の自己イン
ダクタンスをＬ2、微小抵抗をＲ2とし、補償用超電導コ
イル340の自己インダクタンスをＬ3とする。（補償用超
電導コイル340に巻かれる超電導線は超電導コイル310、
320よりも短く、その抵抗はＲ1、Ｒ2に比べて無視でき
るものとする。） また、超電導コイル310と超電導コイル320との間、超電
導コイル310と補償用超電導コイル340との間、超電導コ
イル320と補償用超電導コイル340との間の相互インダク
タンスを、それぞれ、Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3とする。
回路図にて説明する。ここでは、超電導コイル310の自
己インダクタンスをＬ1、微小抵抗をＲ1とし、超電導コ
イル320（図2の回路中の単位超電導コイル20および補正
用超電導コイル30とを合成したものに相当）の自己イン
ダクタンスをＬ2、微小抵抗をＲ2とし、補償用超電導コ
イル340の自己インダクタンスをＬ3とする。（補償用超
電導コイル340に巻かれる超電導線は超電導コイル310、
320よりも短く、その抵抗はＲ1、Ｒ2に比べて無視でき
るものとする。） また、超電導コイル310と超電導コイル320との間、超電
導コイル310と補償用超電導コイル340との間、超電導コ
イル320と補償用超電導コイル340との間の相互インダク
タンスを、それぞれ、Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3とする。
【００３０】超電導コイル310、320の励磁に際しては、
まず、ヒータ用電源313がオンされて永久電流スイッチ3
11、321のそれぞれのヒータに通電が開始され、永久電
流スイッチ311、312が開状態とされる。この状態で、励
磁用電源312により超電導コイル310、320に電流が流さ
れ、所定の電流値Ｉ0になれば、ヒータ用電源313がオフ
され永久電流スイッチ311、312が閉状態とされる。
まず、ヒータ用電源313がオンされて永久電流スイッチ3
11、321のそれぞれのヒータに通電が開始され、永久電
流スイッチ311、312が開状態とされる。この状態で、励
磁用電源312により超電導コイル310、320に電流が流さ
れ、所定の電流値Ｉ0になれば、ヒータ用電源313がオフ
され永久電流スイッチ311、312が閉状態とされる。
【００３１】このような励磁の直後、それぞれ超電導コ
イル310、320を流れる電流Ｉ1、Ｉ2は、初期状態では設
定電流Ｉ0であるが、微小抵抗Ｒ1、Ｒ2により時間の経
過とともにわずかに減少する。また、補償用超電導コイ
ル40を流れる電流Ｉ3は、初期状態では0であるが、時間
の経過とともにわずかに増加する。
イル310、320を流れる電流Ｉ1、Ｉ2は、初期状態では設
定電流Ｉ0であるが、微小抵抗Ｒ1、Ｒ2により時間の経
過とともにわずかに減少する。また、補償用超電導コイ
ル40を流れる電流Ｉ3は、初期状態では0であるが、時間
の経過とともにわずかに増加する。
【００３２】これらの電流変化は次に示す回路方程式
［数7］〜［数9］により求められる。
［数7］〜［数9］により求められる。
【００３３】
【数７】
【００３４】
【数８】
【００３５】
【数９】
【００３６】超電導コイル310、320に含まれる微小抵抗
Ｒ1、Ｒ2は十分小さく、超電導コイル310、320の電流変
化は、設定電流Ｉ0に比べて十分小さいので、Ｉ1＝Ｉ2
＝Ｉ0とみなすことができる。［数7］、［数8］また
［数9］の両辺を微分して、次の［数10］〜［数12］が
得られる。
Ｒ1、Ｒ2は十分小さく、超電導コイル310、320の電流変
化は、設定電流Ｉ0に比べて十分小さいので、Ｉ1＝Ｉ2
＝Ｉ0とみなすことができる。［数7］、［数8］また
［数9］の両辺を微分して、次の［数10］〜［数12］が
得られる。
【００３７】
【数１０】
【００３８】
【数１１】
【００３９】
【数１２】
【００４０】Ｋ1、Ｋ2、Ｋ3を超電導コイル310、320、
補償用超電導コイル340の磁場定数（コイルに1［Ａ］通
電したときに生じる磁場の強さ、単位［Ｔ／Ａ］）とす
ると、超電導コイル310の中心近傍の磁場の変化を次の
［数13］で表すことができる。
補償用超電導コイル340の磁場定数（コイルに1［Ａ］通
電したときに生じる磁場の強さ、単位［Ｔ／Ａ］）とす
ると、超電導コイル310の中心近傍の磁場の変化を次の
［数13］で表すことができる。
【００４１】
【数１３】
【００４２】ここで、αおよびβは［数14］、［数15］
に示すものである。
に示すものである。
【００４３】
【数１４】
【００４４】
【数１５】
【００４５】一方、永久電流スイッチ311、補償用超電
導コイル340が接続されない場合には、超電導コイル31
0、320の電流Ｉは次の［数16］から求めることができ、
これを変形して［数17］の中心磁場の変化が得られる。
導コイル340が接続されない場合には、超電導コイル31
0、320の電流Ｉは次の［数16］から求めることができ、
これを変形して［数17］の中心磁場の変化が得られる。
【００４６】
【数１６】
【００４７】
【数１７】
【００４８】磁場変化について次の条件［数18］が満た
されるとき、補償用超電導コイル340を用いる本超電導
磁石装置の磁場変化が、補償用超電導コイル340が接続
されない超電導磁石装置より少ないといえ、［数13］、
［数17］をこの［数18］に代入して［数19］を得ること
となる。
されるとき、補償用超電導コイル340を用いる本超電導
磁石装置の磁場変化が、補償用超電導コイル340が接続
されない超電導磁石装置より少ないといえ、［数13］、
［数17］をこの［数18］に代入して［数19］を得ること
となる。
【００４９】
【数１８】
【００５０】
【数１９】
【００５１】すなわち、［数19］を満たす自己インダク
タンスＬ3、相互インダクタンスＭ2、Ｍ3、磁場定数Ｋ3
を有する補償用超電導コイル340を、超電導コイル310の
両端間で永久電流スイッチ311に直列に接続することに
より、超電導コイル310（および同心状に配置される超
電導コイル320）の中心磁場の減衰を低減することがで
きる。
タンスＬ3、相互インダクタンスＭ2、Ｍ3、磁場定数Ｋ3
を有する補償用超電導コイル340を、超電導コイル310の
両端間で永久電流スイッチ311に直列に接続することに
より、超電導コイル310（および同心状に配置される超
電導コイル320）の中心磁場の減衰を低減することがで
きる。
【００５２】一方、特開2000−68118の永久電流超電導
磁石装置は、補償用超電導コイルを用いることなく、
［数13］においてＬ3＝0、Ｍ2＝0、Ｍ3＝0、Ｋ3＝0とし
た場合に相当し、［数19］と同様の条件は次の［数20］
にて設定される。
磁石装置は、補償用超電導コイルを用いることなく、
［数13］においてＬ3＝0、Ｍ2＝0、Ｍ3＝0、Ｋ3＝0とし
た場合に相当し、［数19］と同様の条件は次の［数20］
にて設定される。
【００５３】
【数２０】
【００５４】ところが、単位超電導コイル中の任意の箇
所に永久電流スイッチとの接続部を設けることはでき
ず、複数個の単位超電導コイルを有する超電導磁石装置
では、単位超電導コイルを基本とする組み合わせ（単位
超電導コイルごとの組み合わせ）によって、図7に示し
たような2つの閉回路が構成される。このため、形状、
超電導線材など他の設計事項による制約がある単位超電
導コイルにつき、［数20］が満たされるように、永久電
流超電導磁石装置を設計することは困難である。すなわ
ち、単位超電導コイルのインダクタンスと磁場定数が一
意に確定していることを前提とするとき、すべての永久
電流超電導磁石装置にて、［数20］を必ず満たすように
閉回路を構成すること、これにより磁場の減衰率を低減
させることは困難であるといえる。
所に永久電流スイッチとの接続部を設けることはでき
ず、複数個の単位超電導コイルを有する超電導磁石装置
では、単位超電導コイルを基本とする組み合わせ（単位
超電導コイルごとの組み合わせ）によって、図7に示し
たような2つの閉回路が構成される。このため、形状、
超電導線材など他の設計事項による制約がある単位超電
導コイルにつき、［数20］が満たされるように、永久電
流超電導磁石装置を設計することは困難である。すなわ
ち、単位超電導コイルのインダクタンスと磁場定数が一
意に確定していることを前提とするとき、すべての永久
電流超電導磁石装置にて、［数20］を必ず満たすように
閉回路を構成すること、これにより磁場の減衰率を低減
させることは困難であるといえる。
【００５５】これに対し、補償用超電導コイル340を配
置した本超電導磁石装置によると、［数19］が満足され
るように、すなわち、従来の超電導磁石装置よりも磁場
の減衰が低減されるように、補償用超電導コイル340を
任意に設定できるため、すべての超電導磁石装置におい
て、簡便に、中心磁場の減衰を低減させることができ
る。
置した本超電導磁石装置によると、［数19］が満足され
るように、すなわち、従来の超電導磁石装置よりも磁場
の減衰が低減されるように、補償用超電導コイル340を
任意に設定できるため、すべての超電導磁石装置におい
て、簡便に、中心磁場の減衰を低減させることができ
る。
【００５６】さらに、本超電導磁石装置では、次に示す
ように、補償用超電導コイル340と超電導コイル310との
間の相互インダクタンスＭ2、および、補償用超電導コ
イル340と超電導コイル320との間の相互インダクタンス
Ｍ3を調整することによって、中心磁場の減衰をより一
層小さく抑えることができる。
ように、補償用超電導コイル340と超電導コイル310との
間の相互インダクタンスＭ2、および、補償用超電導コ
イル340と超電導コイル320との間の相互インダクタンス
Ｍ3を調整することによって、中心磁場の減衰をより一
層小さく抑えることができる。
【００５７】一般に、超電導コイルの微小抵抗成分はき
わめて小さいため、その値を誤差なく正確に測定するこ
とは困難である。したがって、［数19］から算出される
最適な配置の補償用超電導コイルを用いた場合でも、実
際の装置の中心磁場の変化を設計通りに最小化すること
は困難である。
わめて小さいため、その値を誤差なく正確に測定するこ
とは困難である。したがって、［数19］から算出される
最適な配置の補償用超電導コイルを用いた場合でも、実
際の装置の中心磁場の変化を設計通りに最小化すること
は困難である。
【００５８】しかしながら、本超電導磁石装置では、ク
ライオスタット50（図1）外部から補償用超電導コイル4
0の配置を制御して相互インダクタンスＭ2、Ｍ3を変化
させながら、実際に超電導コイルの中心磁場を測定する
ことにより、中心磁場の減衰を最小化することができ
る。
ライオスタット50（図1）外部から補償用超電導コイル4
0の配置を制御して相互インダクタンスＭ2、Ｍ3を変化
させながら、実際に超電導コイルの中心磁場を測定する
ことにより、中心磁場の減衰を最小化することができ
る。
【００５９】たとえば、クライオスタット内部の補償用
超電導コイル40に可動機構を設け、クライオスタット外
部から挿入したシャフトを用いて動かすものとし、これ
によって超電導コイル10、20に対する補償用超電導コイ
ル40の位置および傾きと、相互インダクタンスＭ2、Ｍ3
とを調整することができる。
超電導コイル40に可動機構を設け、クライオスタット外
部から挿入したシャフトを用いて動かすものとし、これ
によって超電導コイル10、20に対する補償用超電導コイ
ル40の位置および傾きと、相互インダクタンスＭ2、Ｍ3
とを調整することができる。
【００６０】実際、図2に示す回路にて自己インダクタ
ンス、相互インダクタンス、抵抗などの数値を代入し
て、本超電導磁石装置での補償用超電導コイル40の効果
を確認する。図2の超電導磁石装置にて、単位超電導コ
イル10、20、30の自己インダクタンスＬa、Ｌb、Ｌcが
それぞれ3．3［Ｈ］、53．2［Ｈ］、12．2［Ｈ］であ
り、磁場定数Ｋa、Ｋb、Ｋcがそれぞれ0．0407［Ｔ／
Ａ］、0．0776［Ｔ／Ａ］、0．0114［Ｔ／Ａ］であり、
単位超電導コイル10と単位超電導コイル20との間の相互
インダクタンスＭab、単位超電導コイル10と単位超電導
コイル30との間の相互インダクタンスＭac、単位超電導
コイル20と単位超電導コイル30との間の相互インダクタ
ンスＭbcがそれぞれ8．0［Ｈ］、1．7［Ｈ］、16．3
［Ｈ］であった。
ンス、相互インダクタンス、抵抗などの数値を代入し
て、本超電導磁石装置での補償用超電導コイル40の効果
を確認する。図2の超電導磁石装置にて、単位超電導コ
イル10、20、30の自己インダクタンスＬa、Ｌb、Ｌcが
それぞれ3．3［Ｈ］、53．2［Ｈ］、12．2［Ｈ］であ
り、磁場定数Ｋa、Ｋb、Ｋcがそれぞれ0．0407［Ｔ／
Ａ］、0．0776［Ｔ／Ａ］、0．0114［Ｔ／Ａ］であり、
単位超電導コイル10と単位超電導コイル20との間の相互
インダクタンスＭab、単位超電導コイル10と単位超電導
コイル30との間の相互インダクタンスＭac、単位超電導
コイル20と単位超電導コイル30との間の相互インダクタ
ンスＭbcがそれぞれ8．0［Ｈ］、1．7［Ｈ］、16．3
［Ｈ］であった。
【００６１】単位超電導コイル10がＮｂ3Ｓｎ超電導線
材からなり、単位超電導コイル20、30がＮｂＴｉ超電導
線材からなるものとすると、超電導コイルの微小抵抗は
Ｎｂ3Ｓｎ超電導線の接続部の抵抗が支配的であるた
め、（Ｎｂ3Ｓｎからなる）単位超電導コイル10の微小
抵抗Ｒaは複数個の単位超電導コイルからなる超電導磁
石装置全体に含まれる微小抵抗Ｒ0に等しいものとし、
（ＮｂＴｉからなる）単位超電導コイル20、30の微小抵
抗Ｒb、Ｒcはほぼ零とすることができる。すなわち、Ｒ
a＝Ｒ0、Ｒb＝0、Ｒc＝0である。
材からなり、単位超電導コイル20、30がＮｂＴｉ超電導
線材からなるものとすると、超電導コイルの微小抵抗は
Ｎｂ3Ｓｎ超電導線の接続部の抵抗が支配的であるた
め、（Ｎｂ3Ｓｎからなる）単位超電導コイル10の微小
抵抗Ｒaは複数個の単位超電導コイルからなる超電導磁
石装置全体に含まれる微小抵抗Ｒ0に等しいものとし、
（ＮｂＴｉからなる）単位超電導コイル20、30の微小抵
抗Ｒb、Ｒcはほぼ零とすることができる。すなわち、Ｒ
a＝Ｒ0、Ｒb＝0、Ｒc＝0である。
【００６２】特開2000−68118の永久電流超電導磁石装
置のように、補償用超電導コイル40が接続されない場合
には、どのような位置（単位超電導コイル10の両端、単
位超電導コイル20の両端、単位超電導コイル30の両端）
に第2の永久電流スイッチ11を配置しても［数20］が満
たされることはない。
置のように、補償用超電導コイル40が接続されない場合
には、どのような位置（単位超電導コイル10の両端、単
位超電導コイル20の両端、単位超電導コイル30の両端）
に第2の永久電流スイッチ11を配置しても［数20］が満
たされることはない。
【００６３】すなわち、第2の永久電流スイッチ11を単
位超電導コイル10に並列に配置すると、［数20］中、Ｒ
1＝Ｒa＝Ｒ0、Ｒ2＝Ｒb＋Ｒc＝0、Ｌ1＝Ｌa＝3．3
［Ｈ］、Ｌ2＝Ｌb＋Ｌc＋2Ｍbc＝98．0［Ｈ］、Ｍ1＝Ｍ
ab＋Ｍac＝9．7［Ｈ］、Ｋ1＝Ｋa＝0．0407［Ｔ／
Ａ］、Ｋ2＝Ｋb＋Ｋc＝0．0890［Ｔ／Ａ］で、（左辺）
＞（右辺）となる。
位超電導コイル10に並列に配置すると、［数20］中、Ｒ
1＝Ｒa＝Ｒ0、Ｒ2＝Ｒb＋Ｒc＝0、Ｌ1＝Ｌa＝3．3
［Ｈ］、Ｌ2＝Ｌb＋Ｌc＋2Ｍbc＝98．0［Ｈ］、Ｍ1＝Ｍ
ab＋Ｍac＝9．7［Ｈ］、Ｋ1＝Ｋa＝0．0407［Ｔ／
Ａ］、Ｋ2＝Ｋb＋Ｋc＝0．0890［Ｔ／Ａ］で、（左辺）
＞（右辺）となる。
【００６４】第2の永久電流スイッチ11を単位超電導コ
イル20に並列に配置すると、Ｌ1＝Ｌ b＝53．2［Ｈ］、
Ｌ2＝Ｌa＋Ｌc＋2Ｍac＝18．9［Ｈ］、Ｍ1＝Ｍab＋Ｍbc
＝24.3［Ｈ］、Ｋ1＝Ｋb＝0．0776［Ｔ／Ａ］、Ｋ2＝Ｋ
a＋Ｋc＝0．0521［Ｔ／Ａ］で、（左辺）＞（右辺）と
なる。
イル20に並列に配置すると、Ｌ1＝Ｌ b＝53．2［Ｈ］、
Ｌ2＝Ｌa＋Ｌc＋2Ｍac＝18．9［Ｈ］、Ｍ1＝Ｍab＋Ｍbc
＝24.3［Ｈ］、Ｋ1＝Ｋb＝0．0776［Ｔ／Ａ］、Ｋ2＝Ｋ
a＋Ｋc＝0．0521［Ｔ／Ａ］で、（左辺）＞（右辺）と
なる。
【００６５】また、第2の永久電流スイッチ11を単位超
電導コイル30に並列に配置すると、Ｌ1＝Ｌc＝12．2
［Ｈ］、Ｌ2＝Ｌa＋Ｌb＋2Ｍab＝72.5［Ｈ］、Ｍ1＝Ｍ
ac＋Ｍbc＝18．0［Ｈ］、Ｋ1＝Ｋc＝0．0114［Ｔ／
Ａ］、Ｋ2＝Ｋa＋Ｋb＝0．1183［Ｔ／Ａ］で、（左辺）
＞（右辺）となる。
電導コイル30に並列に配置すると、Ｌ1＝Ｌc＝12．2
［Ｈ］、Ｌ2＝Ｌa＋Ｌb＋2Ｍab＝72.5［Ｈ］、Ｍ1＝Ｍ
ac＋Ｍbc＝18．0［Ｈ］、Ｋ1＝Ｋc＝0．0114［Ｔ／
Ａ］、Ｋ2＝Ｋa＋Ｋb＝0．1183［Ｔ／Ａ］で、（左辺）
＞（右辺）となる。
【００６６】これらは、第2の永久電流スイッチ11をど
のような位置に配置しても磁場の減衰を十分に低減でき
ないことがあることを示している。
のような位置に配置しても磁場の減衰を十分に低減でき
ないことがあることを示している。
【００６７】一方、本発明の超電導磁石装置のように、
補償用超電導コイル40が、単位超電導コイル30の外周側
に同心状に配置され、第2の永久電流スイッチ11を介し
て単位超電導コイル10の両端に並列に接続される場合
（図2）、補償用超電導コイル40を適切に構成すること
により［数19］を満たすことができる。たとえば、図2
の回路中、補償用超電導コイル40の自己インダクタンス
Ｌdは14．2［Ｈ］、磁場定数Ｋdは0．0215［Ｔ／Ａ］で
あり、単位超電導コイル10、20、30との間の相互インダ
クタンスＭad、Ｍbd、Ｍcdはそれぞれ2．2［Ｈ］、17．
3［Ｈ］、8．6［Ｈ］である。
補償用超電導コイル40が、単位超電導コイル30の外周側
に同心状に配置され、第2の永久電流スイッチ11を介し
て単位超電導コイル10の両端に並列に接続される場合
（図2）、補償用超電導コイル40を適切に構成すること
により［数19］を満たすことができる。たとえば、図2
の回路中、補償用超電導コイル40の自己インダクタンス
Ｌdは14．2［Ｈ］、磁場定数Ｋdは0．0215［Ｔ／Ａ］で
あり、単位超電導コイル10、20、30との間の相互インダ
クタンスＭad、Ｍbd、Ｍcdはそれぞれ2．2［Ｈ］、17．
3［Ｈ］、8．6［Ｈ］である。
【００６８】［数19］中、Ｒ1＝Ｒa＝Ｒ0、Ｒ2＝Ｒb＋
Ｒc＝0、Ｌ1＝Ｌa＝3．3［Ｈ］、Ｌ2＝Ｌb＋Ｌc＋2Ｍbc
＝98．0［Ｈ］、Ｌ3＝Ｌd＝14.2［Ｈ］、Ｍ1＝Ｍab＋Ｍ
ac＝9．7［Ｈ］、Ｍ2＝Ｍad＝2．2［Ｈ］、Ｍ3＝Ｍbd＋
Ｍcd＝25．9［Ｈ］、Ｋ1＝Ｋa＝0．0407［Ｔ／Ａ］、Ｋ
2＝Ｋb＋Ｋc＝0．0890［Ｔ／Ａ］、Ｋ3＝Ｋd＝0．0215
［Ｔ／Ａ］であり、次の［数21］、［数22］が成り立
ち、条件［数19］が満たされていることが確認される。
Ｒc＝0、Ｌ1＝Ｌa＝3．3［Ｈ］、Ｌ2＝Ｌb＋Ｌc＋2Ｍbc
＝98．0［Ｈ］、Ｌ3＝Ｌd＝14.2［Ｈ］、Ｍ1＝Ｍab＋Ｍ
ac＝9．7［Ｈ］、Ｍ2＝Ｍad＝2．2［Ｈ］、Ｍ3＝Ｍbd＋
Ｍcd＝25．9［Ｈ］、Ｋ1＝Ｋa＝0．0407［Ｔ／Ａ］、Ｋ
2＝Ｋb＋Ｋc＝0．0890［Ｔ／Ａ］、Ｋ3＝Ｋd＝0．0215
［Ｔ／Ａ］であり、次の［数21］、［数22］が成り立
ち、条件［数19］が満たされていることが確認される。
【００６９】
【数２１】
【００７０】
【数２２】
【００７１】さらに、本超電導磁石装置にて、次のよう
にして中心磁場の減衰率を測定した。まず、ヒータ用電
源13により第1の永久電流スイッチ21および第2の永久電
流スイッチ11のヒータ線に通電され、永久電流スイッチ
21、11が開状態（オフ状態）とされる。続いて、超電導
コイル10、20、30を流れる電流が所定の電流値Ｉ0に達
するまで、励磁用電源22から通電される。
にして中心磁場の減衰率を測定した。まず、ヒータ用電
源13により第1の永久電流スイッチ21および第2の永久電
流スイッチ11のヒータ線に通電され、永久電流スイッチ
21、11が開状態（オフ状態）とされる。続いて、超電導
コイル10、20、30を流れる電流が所定の電流値Ｉ0に達
するまで、励磁用電源22から通電される。
【００７２】電流値Ｉ0に達すると、ヒータ用電源23が
オフされ、第1の永久電流スイッチ21および第2の永久電
流スイッチ21が閉状態（オン状態）にされ、超電導磁石
装置全体が永久電流モードとされる。
オフされ、第1の永久電流スイッチ21および第2の永久電
流スイッチ21が閉状態（オン状態）にされ、超電導磁石
装置全体が永久電流モードとされる。
【００７３】この状態で本超電導磁石装置の中心磁場の
減衰率を測定したところ、通常一般の超電導磁石装置の
仕様の0．01［ｐｐｍ／ｈｒ］を下回る0．004［ｐｐｍ
／ｈｒ］であり、補償用超電導コイル40が磁場減衰率を
有効に低減させていることが確認された。
減衰率を測定したところ、通常一般の超電導磁石装置の
仕様の0．01［ｐｐｍ／ｈｒ］を下回る0．004［ｐｐｍ
／ｈｒ］であり、補償用超電導コイル40が磁場減衰率を
有効に低減させていることが確認された。
【００７４】以上のように、本超電導磁石装置では、装
置全体に含まれる全超電導コイルである単位超電導コイ
ル10、20、30に第1の永久電流スイッチ21が接続され、
装置全体の超電導コイルの一部である単位超電導コイル
10に第2の永久電流スイッチ11が接続されており、特
に、単位超電導コイル10の両端間で、第2の永久電流ス
イッチ11に直列に補償用超電導コイル40が接続されてい
る。
置全体に含まれる全超電導コイルである単位超電導コイ
ル10、20、30に第1の永久電流スイッチ21が接続され、
装置全体の超電導コイルの一部である単位超電導コイル
10に第2の永久電流スイッチ11が接続されており、特
に、単位超電導コイル10の両端間で、第2の永久電流ス
イッチ11に直列に補償用超電導コイル40が接続されてい
る。
【００７５】これらの超電導磁石装置によると、所定の
自己インダクタンス、磁場定数などを有する補償用超電
導コイル40を用いることにより、超電導線の接続に特殊
な対策を施すことなく、超電導コイル軸心近傍の磁場を
極めて安定化させることができる。また、本超電導磁石
装置は、従来の超電導磁石装置と同様の励磁設備を用い
るものであり、特殊な操作を要するものではない。
自己インダクタンス、磁場定数などを有する補償用超電
導コイル40を用いることにより、超電導線の接続に特殊
な対策を施すことなく、超電導コイル軸心近傍の磁場を
極めて安定化させることができる。また、本超電導磁石
装置は、従来の超電導磁石装置と同様の励磁設備を用い
るものであり、特殊な操作を要するものではない。
【００７６】特に、単位超電導コイル10の自己インダク
タンスをＬ1、抵抗をＲ1、磁場定数をＫ1とし、単位超
電導コイル20、30の合成された自己インダクタンスをＬ
2、抵抗をＲ2、磁場定数をＫ2とし、補償用超電導コイ
ル40の自己インダクタンスをＬ 3、磁場定数をＫ3とし、
単位超電導コイル10と単位超電導コイル20、30との間、
単位超電導コイル10と補償用超電導コイル40との間、単
位超電導コイル20、30と補償用超電導コイル40との間の
相互インダクタンスを、それぞれ、Ｍ1、Ｍ2、Ｍ 3とし
て、下記条件を満たすものとすることにより、確実に、
中心磁場を安定化させることができる。
タンスをＬ1、抵抗をＲ1、磁場定数をＫ1とし、単位超
電導コイル20、30の合成された自己インダクタンスをＬ
2、抵抗をＲ2、磁場定数をＫ2とし、補償用超電導コイ
ル40の自己インダクタンスをＬ 3、磁場定数をＫ3とし、
単位超電導コイル10と単位超電導コイル20、30との間、
単位超電導コイル10と補償用超電導コイル40との間、単
位超電導コイル20、30と補償用超電導コイル40との間の
相互インダクタンスを、それぞれ、Ｍ1、Ｍ2、Ｍ 3とし
て、下記条件を満たすものとすることにより、確実に、
中心磁場を安定化させることができる。
【００７７】
【数２３】
【００７８】
【数２４】
【００７９】
【数２５】
【００８０】加えて、単位超電導コイル10および単位超
電導コイル20、30に対し、補償用超電導コイル40の相対
的な位置および傾きを変化させることにより、（補償用
超電導コイル40の単位超電導コイル10および単位超電導
コイル20、30に対する）相互インダクタンスＭ2、Ｍ3を
微妙に調整し、中心磁場をより安定化させることができ
る。
電導コイル20、30に対し、補償用超電導コイル40の相対
的な位置および傾きを変化させることにより、（補償用
超電導コイル40の単位超電導コイル10および単位超電導
コイル20、30に対する）相互インダクタンスＭ2、Ｍ3を
微妙に調整し、中心磁場をより安定化させることができ
る。
【００８１】なお、上記の実施の形態の超電導磁石装置
では、特に超電導線材の材料がＮｂＴｉ、Ｎｂ3Ｓｎで
あることを想定したが、Ｎｂ3Ａｌ、Ｂｉ−2212系など
を用いることができ、また、熱式の永久電流スイッチに
代えて、磁界式または電流式の永久電流スイッチを用い
るものとすることができる。
では、特に超電導線材の材料がＮｂＴｉ、Ｎｂ3Ｓｎで
あることを想定したが、Ｎｂ3Ａｌ、Ｂｉ−2212系など
を用いることができ、また、熱式の永久電流スイッチに
代えて、磁界式または電流式の永久電流スイッチを用い
るものとすることができる。
【００８２】また、既存の従来の超電導磁石装置に、上
記のような補償用超電導コイルを付加して位置および傾
きを調整するものとすることにより、同様に中心磁場の
減衰率を低減させることができる。
記のような補償用超電導コイルを付加して位置および傾
きを調整するものとすることにより、同様に中心磁場の
減衰率を低減させることができる。
【００８３】
【発明の効果】請求項1および請求項4に記載の発明によ
ると、回路全体から定められる所定のインダクタンスを
有する補償用超電導コイルを用いて、超電導線の接続に
特殊な対策を施すことなく、超電導コイル軸心近傍の磁
場を極めて安定化させることができる。また、これらの
磁場の安定化は、従来の超電導磁石装置と同様の励磁設
備を用いて行われるため、特殊な操作を不要としてい
る。
ると、回路全体から定められる所定のインダクタンスを
有する補償用超電導コイルを用いて、超電導線の接続に
特殊な対策を施すことなく、超電導コイル軸心近傍の磁
場を極めて安定化させることができる。また、これらの
磁場の安定化は、従来の超電導磁石装置と同様の励磁設
備を用いて行われるため、特殊な操作を不要としてい
る。
【００８４】請求項2に記載の発明によると、所定の条
件を満たす補償用超電導コイルを用いて、確実に磁場の
安定化を図ることができる。
件を満たす補償用超電導コイルを用いて、確実に磁場の
安定化を図ることができる。
【００８５】請求項3に記載の発明によると、超電導コ
イル近傍の磁場を簡便な手法によってより安定化させる
ことができる。
イル近傍の磁場を簡便な手法によってより安定化させる
ことができる。
【図１】本発明の実施の形態の1つである超電導磁石装
置の構成を示す断面図である。
置の構成を示す断面図である。
【図２】本超電導磁石装置の回路図である。
【図３】本超電導磁石装置での補償用超電導コイル40の
働きを説明するための回路図である。
働きを説明するための回路図である。
【図４】特開平4−61103の永久電流超電導マグネット装
置の構成を示す断面図である。
置の構成を示す断面図である。
【図５】永久電流超電導マグネット装置の回路図であ
る。
る。
【図６】特開2000−68118に記載の永久電流超電導磁石
装置の構成を示す断面図である。
装置の構成を示す断面図である。
【図７】永久電流超電導磁石装置の回路図である。
10、110、210 第1の超電導コイル
11、21、111、121、211、221 永久電流スイッチ
12、112、122、212 励磁用電源
13、113、123、213 ヒータ用電源
20、120、220 第2の超電導コイル
30、130、230 磁場補正用超電導コイル
40 補償用超電導コイル
50、150、250 クライオスタット
Claims (4)
- 【請求項１】 直列接続された複数の超電導コイル、前
記複数の超電導コイルの両端に接続された第1永久電流
スイッチ、および、前記複数の超電導コイルのうちのい
ずれか1または連続する2以上の超電導コイルの両端に接
続された第2永久電流スイッチを有する超電導磁石装置
であって、 前記1または連続する2以上の超電導コイルの両端間で第
2永久電流スイッチに直列接続された補償用超電導コイ
ルを有することを特徴とする超電導磁石装置。 - 【請求項２】 前記1または連続する2以上の超電導コイ
ルである第1超電導コイルの自己インダクタンスをＬ1、
抵抗をＲ1、磁場定数をＫ1とし、前記複数の超電導コイ
ルから前記第1超電導コイルを除いた第2超電導コイルの
自己インダクタンスをＬ2、抵抗をＲ2、磁場定数をＫ2
とし、前記補償用超電導コイルの自己インダクタンスを
Ｌ3、磁場定数をＫ3とし、第1超電導コイルと第2超電導
コイルとの間、第1超電導コイルと補償用超電導コイル
との間、第2超電導コイルと補償用超電導コイルとの間
の相互インダクタンスを、それぞれ、Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3と
して、 下記条件を満たすことを特徴とする請求項1に記載の超
電導磁石装置。 【数１】 【数２】 【数３】 - 【請求項３】 第1超電導コイルおよび第2超電導コイル
に対し、補償用超電導コイルの相対的な位置および傾き
を変化可能であることを特徴とする請求項1または請求
項2に記載の超電導磁石装置。 - 【請求項４】 直列接続された同心状に配置される複数
の超電導コイル、前記複数の超電導コイルの両端に接続
された第1永久電流スイッチ、および、前記複数の超電
導コイルのうちのいずれか1または連続する2以上の超電
導コイルの両端に接続された第2永久電流スイッチを有
する超電導磁石装置での磁場安定化方法であって、 前記1または連続する2以上の超電導コイルの両端間で、
第2永久電流スイッチに直列して補償用超電導コイルを
接続することを特徴とする超電導磁石装置での磁場安定
化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001259944A JP3857093B2 (ja) | 2001-08-29 | 2001-08-29 | 超電導磁石装置、および、超電導磁石装置での磁場安定化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001259944A JP3857093B2 (ja) | 2001-08-29 | 2001-08-29 | 超電導磁石装置、および、超電導磁石装置での磁場安定化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003068519A true JP2003068519A (ja) | 2003-03-07 |
| JP3857093B2 JP3857093B2 (ja) | 2006-12-13 |
Family
ID=19087223
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001259944A Expired - Lifetime JP3857093B2 (ja) | 2001-08-29 | 2001-08-29 | 超電導磁石装置、および、超電導磁石装置での磁場安定化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3857093B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2405210A (en) * | 2003-07-12 | 2005-02-23 | Bruker Biospin Gmbh | Method for homogenising a super-conducting NMR magnet |
| JP2008235870A (ja) * | 2007-02-08 | 2008-10-02 | Bruker Biospin Ag | ２つの独立電流路の能動的ドリフト補償を有する磁石コイルシステム |
| JP2014068001A (ja) * | 2012-08-31 | 2014-04-17 | Bruker Biospin Gmbh | 高度に安定した磁場を発生させるための磁石システム |
-
2001
- 2001-08-29 JP JP2001259944A patent/JP3857093B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2405210A (en) * | 2003-07-12 | 2005-02-23 | Bruker Biospin Gmbh | Method for homogenising a super-conducting NMR magnet |
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| GB2405210B (en) * | 2003-07-12 | 2006-04-19 | Bruker Biospin Gmbh | Method for homogenizing a super-conducting NMR magnet |
| JP2008235870A (ja) * | 2007-02-08 | 2008-10-02 | Bruker Biospin Ag | ２つの独立電流路の能動的ドリフト補償を有する磁石コイルシステム |
| JP2014068001A (ja) * | 2012-08-31 | 2014-04-17 | Bruker Biospin Gmbh | 高度に安定した磁場を発生させるための磁石システム |
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| Publication number | Publication date |
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| JP3857093B2 (ja) | 2006-12-13 |
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