JP2018181960A - Superconducting magnet device - Google Patents

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泰昭 寺尾
Yasuaki Terao
泰昭 寺尾
修 尾崎
Osamu Ozaki
修 尾崎
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a superconducting magnet device capable of forming a magnetic field with high homogeneity without a significant increase in size.SOLUTION: A superconducting magnet device includes: a superconducting main coil (10) forming a main magnetic field; a superconducting correction coil group (20) including a plurality of superconducting correction coils (20A-20C); a main power supply (40); and an opening/closing section (50) connected in parallel to the superconducting main coil (10) and the superconducting correction coil group (20). The opening/closing section (50) includes a plurality of correction short-circuit switches (52A-52C) connected in parallel to the superconducting correction coils (20A-20C), respectively.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、超電導マグネット装置に関するものである。   The present invention relates to a superconducting magnet device.

従来、ＮＭＲ（核磁気共鳴）装置、ＥＳＲ（電子スピン共鳴）装置、ＭＲＩ（核磁気共鳴イメージング）装置、物理研究用超電導マグネット等に用いられる超電導マグネット装置が知られている。この超電導マグネット装置は、超電導コイルを超電導状態で使用することによって均一度の高い磁場を生じさせる。   Conventionally, superconducting magnet devices used for NMR (nuclear magnetic resonance) devices, ESR (electron spin resonance) devices, MRI (nuclear magnetic resonance imaging) devices, superconducting magnets for physical research, etc. are known. This superconducting magnet apparatus generates a magnetic field with a high degree of uniformity by using a superconducting coil in a superconducting state.

例えば、特許文献１及び特許文献２には、主磁場を発生させる超電導メインコイルと、超電導メインコイルの内側の空間における磁場の分布を調整するための超電導補正コイル群と、超電導メインコイルの径方向について超電導メインコイル及び超電導補正コイル群の外側に配置された超電導シムコイルと、を備える超電導マグネット装置が開示されている。超電導メインコイルと超電導補正コイル群とは、電気的に直列に接続されている。超電導シムコイルは、超電導メインコイル及び超電導補正コイル群を含む回路とは異なる回路で構成されている。超電導シムコイルは、超電導メインコイル及び超電導補正コイル群により形成される磁場の分布の均一度を高めるためのコイルである。   For example, in Patent Document 1 and Patent Document 2, a superconducting main coil generating a main magnetic field, a superconducting correction coil group for adjusting the distribution of the magnetic field in the space inside the superconducting main coil, and a radial direction of the superconducting main coil And a superconducting shim coil disposed outside the superconducting main coil and the superconducting correction coil group. The superconducting main coil and the superconducting correction coil group are electrically connected in series. The superconducting shim coil is composed of a circuit different from the circuit including the superconducting main coil and the superconducting correction coil group. The superconducting shim coil is a coil for enhancing the uniformity of the distribution of the magnetic field formed by the superconducting main coil and the superconducting correction coil group.

特開２００２−４３１１６号公報JP 2002-43116 A 特開２００４−２７３５６８号公報JP 2004-273568 A

特許文献１又は特許文献２に記載されるような超電導マグネット装置では、超電導シムコイルでの調整範囲を超える程度に磁場の分布に不均一が生じている場合、一度各コイルを昇温し、分解した後に再度組み立てる必要がある。   In the superconducting magnet device as described in Patent Document 1 or Patent Document 2, when the distribution of the magnetic field is uneven to such an extent that the adjustment range of the superconducting shim coil is exceeded, each coil is heated once and disassembled You will need to reassemble later.

そこで、超電導シムコイルの磁場強度を大きくする（コイルの巻き数を増やす）ことが考えられるが、この場合、超電導シムコイルを含む装置全体の設置スペースが大きくなる。また、超電導シムコイルに通電する電流値を大きくすることも考えられるが、この場合、超電導シムコイルの負荷率が高くなるため、クエンチの発生が懸念される。   Therefore, it is conceivable to increase the magnetic field strength of the superconducting shim coil (increasing the number of turns of the coil). In this case, the installation space of the entire apparatus including the superconducting shim coil becomes large. In addition, although it is conceivable to increase the value of the current supplied to the superconducting shim coil, in this case, the load factor of the superconducting shim coil becomes high, which may cause the occurrence of quenching.

本発明の目的は、著しい大型化を伴うことなく、均一度の高い磁場を形成可能な超電導マグネット装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide a superconducting magnet device capable of forming a magnetic field having a high degree of uniformity without significantly increasing the size.

前記課題を解決する手段として、本発明は、超電導マグネット装置であって、主磁場を形成する超電導メインコイルと、前記超電導コイルに対して直列に接続されておりかつ互いに直列に接続された複数の超電導補正コイルを含み、前記超電導メインコイルの内側の空間における前記主磁場の分布を調整するための超電導補正コイル群と、前記超電導メインコイル及び前記超電導補正コイル群に対して直列に接続された主電源と、前記超電導メインコイル及び前記超電導補正コイル群に対して並列に接続された開閉部と、を備え、前記開閉部は、それぞれが各超電導補正コイルに対して並列に接続された複数の補正短絡スイッチを有する、超電導マグネット装置を提供する。   As means for solving the above problems, the present invention is a superconducting magnet device, comprising: a superconducting main coil for forming a main magnetic field; and a plurality of the superconducting coils connected in series to the superconducting coil and connected to each other in series. A superconducting correction coil group for adjusting the distribution of the main magnetic field in a space inside the superconducting main coil, including a superconducting correction coil, and a main connected in series to the superconducting main coil and the superconducting correction coil group And a switching unit connected in parallel to the superconducting main coil and the superconducting correction coil group, wherein the switching unit includes a plurality of corrections connected in parallel to the superconducting correction coils. A superconducting magnet apparatus is provided having a short circuit switch.

本超電導マグネット装置は、複数の補正短絡スイッチを有するので、全てのコイルに定格電流が流れている状態から特定の超電導補正コイルに定格電流とは異なる補正電流が流れる状態に切り替えることが可能となる。具体的に、全てのコイルに定格電流が流れている状態（開閉部が閉じられた状態）において、前記補正電流を主電源から供給するとともに特定の超電導補正コイルに並列に接続された補正短絡スイッチを開く。そうすると、特定の超電導補正コイルに補正電流が流れる。その後、主電源からの補正電流の供給を停止するとともに、特定の超電導補正コイルに並列に接続された補正短絡スイッチを閉じることにより、特定の超電導補正コイルには補正電流が流れる一方で他のコイルには定格電流が流れる状態が形成される。よって、すべてのコイルに定格電流が流れている状態において磁場の分布に不均一が生じている場合に、その不均一成分を解消可能な位置に設けられた超電導補正コイルに対し、前記不均一成分を解消可能な電流を前記補正電流として供給することにより、磁場の分布の不均一が解消される。したがって、著しい大型化を伴うことなく、均一度の高い磁場を形成することが可能となる。   Since this superconducting magnet apparatus has a plurality of correction short circuit switches, it is possible to switch from a state in which the rated current flows to all coils to a state in which a correction current different from the rated current flows to a specific superconducting correction coil. . Specifically, in a state where the rated current flows in all the coils (a state in which the switching unit is closed), a correction short circuit switch supplied with the correction current from the main power supply and connected in parallel to a specific superconducting correction coil open. Then, a correction current flows in a specific superconducting correction coil. Thereafter, by stopping the supply of the correction current from the main power supply and closing the correction short circuit switch connected in parallel to the specific superconducting correction coil, the correction current flows in the specific superconducting correction coil while the other coils A state in which the rated current flows is formed in Therefore, when nonuniformity occurs in the distribution of the magnetic field in a state where the rated current flows in all the coils, the nonuniform component is provided to the superconducting correction coil provided at a position where the nonuniform component can be eliminated. By supplying as the correction current a current that can eliminate the nonuniformity of the distribution of the magnetic field is eliminated. Therefore, it becomes possible to form a magnetic field with high uniformity without significant increase in size.

この場合において、前記開閉部は、前記超電導メインコイルに対して並列に接続されたメイン短絡スイッチをさらに有することが好ましい。   In this case, it is preferable that the switching unit further include a main short circuit switch connected in parallel to the superconducting main coil.

このようにすれば、超電導メインコイルに流れる電流の調整も可能となるので、より均一度の高い磁場の形成が可能となる。   In this way, it is possible to adjust the current flowing through the superconducting main coil, so it is possible to form a magnetic field with a higher degree of uniformity.

また、前記超電導マグネット装置において、前記超電導メインコイル及び前記超電導補正コイル群に対して直列に接続されており、前記超電導メインコイル及び前記超電導補正コイル群により形成される漏洩磁場を低減させる超電導シールドコイルをさらに備え、前記開閉部は、前記超電導シールドコイルに対して並列に接続されたシールド短絡スイッチをさらに有することが好ましい。   In the superconducting magnet device, a superconducting shield coil connected in series to the superconducting main coil and the superconducting correction coil group to reduce a leakage magnetic field formed by the superconducting main coil and the superconducting correction coil group. Preferably, the switch unit further includes a shield short circuit switch connected in parallel to the superconducting shield coil.

このようにすれば、前記漏洩磁場の低減しつつ、磁場の分布の不均一をより確実に解消することが可能となる。   In this way, it is possible to more reliably eliminate the nonuniformity of the magnetic field distribution while reducing the leakage magnetic field.

また、本発明は、超電導マグネット装置であって、主磁場を形成する超電導メインコイルと、前記超電導コイルに対して直列に接続されておりかつ互いに直列に接続された複数の超電導補正コイルを含み、前記超電導メインコイルの内側の空間における前記主磁場の分布を調整するための超電導補正コイル群と、前記超電導メインコイル及び前記超電導補正コイル群に対して直列に接続されており、前記超電導メインコイル及び前記超電導補正コイル群により形成される漏洩磁場を低減させる超電導シールドコイルと、前記超電導メインコイル、前記超電導補正コイル群及び前記超電導シールドコイルに対して直列に接続された主電源と、前記超電導メインコイル、前記超電導補正コイル群及び前記超電導シールドコイルに対して並列に接続された開閉部と、を備え、前記開閉部は、前記超電導シールドコイルに対して並列に接続されたシールド短絡スイッチを有する、超電導マグネット装置を提供する。   Further, the present invention is a superconducting magnet device, comprising: a superconducting main coil for forming a main magnetic field; and a plurality of superconducting correction coils connected in series to the superconducting coil and connected in series with each other, A superconducting correction coil group for adjusting the distribution of the main magnetic field in the space inside the superconducting main coil, and the superconducting main coil and the superconducting correction coil group connected in series, A superconducting shield coil that reduces a leakage magnetic field formed by the superconducting correction coil group, the superconducting main coil, the superconducting correction coil group, and a main power supply connected in series to the superconducting shield coil, and the superconducting main coil Connected in parallel to the superconducting correction coil group and the superconducting shield coil Provided is an opening and closing portions, wherein the closing part comprises a shield short-circuit switch connected in parallel with the superconducting shield coil, to provide a superconducting magnet apparatus.

本超電導マグネット装置は、シールド短絡スイッチを有するので、全てのコイルに定格電流が流れている状態から超電導シールドコイルに定格電流とは異なる補正電流が流れる状態に切り替えることが可能となる。よって、すべてのコイルに定格電流が流れている状態において磁場の分布に不均一が生じている場合に、その不均一成分を解消可能な電流を前記補正電流として超電導シールドコイルに供給することにより、磁場の分布の不均一が解消される。したがって、著しい大型化を伴うことなく、均一度の高い磁場を形成することが可能となる。   Since the superconducting magnet device has the shield short circuit switch, it is possible to switch from the state where the rated current flows to all the coils to the state where the correction current different from the rated current flows to the superconducting shield coil. Therefore, by supplying a current capable of eliminating the nonuniform component as the correction current to the superconducting shield coil when nonuniformity occurs in the distribution of the magnetic field in a state where the rated current flows in all the coils, Non-uniformity of the distribution of the magnetic field is eliminated. Therefore, it becomes possible to form a magnetic field with high uniformity without significant increase in size.

以上のように、本発明によれば、著しい大型化を伴うことなく、均一度の高い磁場を形成可能な超電導マグネット装置を提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a superconducting magnet device capable of forming a magnetic field with a high degree of uniformity without significantly increasing the size.

本発明の一実施形態の超電導マグネット装置の各コイルの構成の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of a structure of each coil of the superconducting magnet apparatus of one Embodiment of this invention. 図１に示す超電導マグネット装置の回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure of the superconducting magnet apparatus shown in FIG. 定格電流Ｉを流す工程を示す図である。It is a figure which shows the process of making the rated current flow. 定格電流Ｉを流す工程を示す図である。It is a figure which shows the process of making the rated current flow. 補正電流Ｉ′を流す工程を示す図である。It is a figure which shows the process of supplying correction | amendment electric current I '. 補正電流Ｉ′を流す工程を示す図である。It is a figure which shows the process of supplying correction | amendment electric current I '. 補正電流Ｉ′を流す工程を示す図である。It is a figure which shows the process of supplying correction | amendment electric current I '.

本発明の一実施形態の超電導マグネット装置について、図１〜図７を参照しながら説明する。図１及び図２に示されるように、超電導マグネット装置は、超電導メインコイル１０と、超電導補正コイル群２０と、超電導シールドコイル３０と、主電源４０と、開閉部５０と、を備えている。なお、図１には、各コイル１０，２０，３０のうちこれらコイルの中心軸Ａに対して一方側に位置する部位のみが示されている。   A superconducting magnet apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7. As shown in FIGS. 1 and 2, the superconducting magnet device includes a superconducting main coil 10, a superconducting correction coil group 20, a superconducting shield coil 30, a main power supply 40, and an opening / closing unit 50. In addition, only the site | part located in one side with respect to the central axis A of these coils among each coil 10, 20, 30 is shown by FIG.

超電導メインコイル１０は、主磁場を発生させるコイルである。この超電導メインコイル１０は、図示略のメイン巻枠に巻回されている。   The superconducting main coil 10 is a coil that generates a main magnetic field. The superconducting main coil 10 is wound around a main winding frame (not shown).

超電導補正コイル群２０は、超電導メインコイルの内側の空間における主磁場の分布を調整するためのコイル群である。超電導補正コイル群２０は、超電導メインコイル１０に直列に接続されている。図１に示されるように、超電導補正コイル群２０は、超電導メインコイル１０の径方向について超電導メインコイル１０の外側に配置されている。超電導補正コイル群２０は、それぞれが互いに直列に接続された複数の超電導補正コイルを有している。本実施形態では、前記複数の超電導補正コイルは、第１超電導補正コイル２０Ａと、第２超電導補正コイル２０Ｂと、第３超電導補正コイル２０Ｃと、を有している。各超電導補正コイル２０Ａ〜２０Ｃは、超電導メインコイル１０の軸方向に沿って間欠的に並ぶように配置されている。各超電導補正コイル２０Ａ〜２０Ｃは、図示略の補正巻枠に巻回されている。   The superconducting correction coil group 20 is a coil group for adjusting the distribution of the main magnetic field in the space inside the superconducting main coil. The superconducting correction coil group 20 is connected in series to the superconducting main coil 10. As shown in FIG. 1, the superconducting correction coil group 20 is disposed outside the superconducting main coil 10 in the radial direction of the superconducting main coil 10. The superconducting correction coil group 20 has a plurality of superconducting correction coils each connected in series with one another. In the present embodiment, the plurality of superconducting correction coils have a first superconducting correction coil 20A, a second superconducting correction coil 20B, and a third superconducting correction coil 20C. The superconducting correction coils 20 </ b> A to 20 </ b> C are arranged intermittently along the axial direction of the superconducting main coil 10. The respective superconducting correction coils 20A to 20C are wound around a correction winding frame (not shown).

超電導シールドコイル３０は、超電導メインコイル１０及び超電導補正コイル群２０により形成される漏洩磁場を低減させる。超電導シールドコイル３０は、超電導メインコイル１０及び超電導補正コイル群２０に対して直列に接続されている。超電導シールドコイル３０は、超電導メインコイル１０の径方向について超電導補正コイル群２０の外側に配置されている。超電導シールドコイル３０は、図示略のシールド巻枠に巻回されている。   The superconducting shield coil 30 reduces the leakage magnetic field formed by the superconducting main coil 10 and the superconducting correction coil group 20. The superconducting shield coil 30 is connected in series to the superconducting main coil 10 and the superconducting correction coil group 20. The superconducting shield coil 30 is disposed outside the superconducting correction coil group 20 in the radial direction of the superconducting main coil 10. The superconducting shield coil 30 is wound around a shield winding (not shown).

主電源４０は、超電導メインコイル１０、超電導補正コイル群２０及び超電導シールドコイル３０に対して直列に接続されている。超電導メインコイル１０、超電導補正コイル群２０、超電導シールドコイル３０及び主電源４０により形成される回路には、当該回路を開閉可能な主スイッチ４１が設けられている。   The main power supply 40 is connected in series to the superconducting main coil 10, the superconducting correction coil group 20, and the superconducting shield coil 30. In a circuit formed by the superconducting main coil 10, the superconducting correction coil group 20, the superconducting shield coil 30, and the main power supply 40, a main switch 41 capable of opening and closing the circuit is provided.

開閉部５０は、超電導メインコイル１０、超電導補正コイル群２０及び超電導シールドコイル３０に対して並列に接続されている。開閉部５０は、主スイッチ４１と直列に接続されており、当該開閉部５０と主電源４０とにより形成される回路を開閉可能である。開閉部５０は、メイン短絡スイッチ５１と、複数の補正短絡スイッチ５２Ａ〜５２Ｃと、シールド短絡スイッチ５３と、を有する。   The switching unit 50 is connected in parallel to the superconducting main coil 10, the superconducting correction coil group 20, and the superconducting shield coil 30. The switching unit 50 is connected in series to the main switch 41, and can open and close the circuit formed by the switching unit 50 and the main power supply 40. The open / close unit 50 includes a main short circuit switch 51, a plurality of correction short circuit switches 52A to 52C, and a shield short circuit switch 53.

メイン短絡スイッチ５１は、超電導メインコイル１０に対して並列に接続されている。メイン短絡スイッチ５１は、当該メイン短絡スイッチ５１と超電導メインコイル１０とにより形成される回路を開閉可能である。   The main short circuit switch 51 is connected in parallel to the superconducting main coil 10. The main short circuit switch 51 can open and close a circuit formed by the main short circuit switch 51 and the superconducting main coil 10.

複数の補正短絡スイッチ５２Ａ〜５２Ｃは、第１超電導補正コイル２０Ａに対して並列に接続された第１補正短絡スイッチ５２Ａと、第２超電導補正コイル２０Ｂに対して並列に接続された第２補正短絡スイッチ５２Ｂと、第３超電導補正コイル２０Ｃに対して並列に接続された第３補正短絡スイッチ５２Ｃと、を有する。第１補正短絡スイッチ５２Ａは、当該第１補正短絡スイッチ５２Ａと第１超電導補正コイル２０Ａとにより形成される回路を開閉可能である。第２補正短絡スイッチ５２Ｂは、当該第２補正短絡スイッチ５２Ｂと第２超電導補正コイル２０Ｂとにより形成される回路を開閉可能である。第３補正短絡スイッチ５２Ｃは、当該第３補正短絡スイッチ５２Ｃと第３超電導補正コイル２０Ｃとにより形成される回路を開閉可能である。   The plurality of correction short circuit switches 52A to 52C are a first correction short circuit switch 52A connected in parallel to the first superconducting correction coil 20A, and a second correction short circuit connected in parallel to the second superconducting correction coil 20B. A switch 52B and a third correction short circuit switch 52C connected in parallel to the third superconducting correction coil 20C are provided. The first correction short circuit switch 52A can open and close the circuit formed by the first correction short circuit switch 52A and the first superconducting correction coil 20A. The second correction short circuit switch 52B can open and close the circuit formed by the second correction short circuit switch 52B and the second superconducting correction coil 20B. The third correction short circuit switch 52C can open and close a circuit formed by the third correction short circuit switch 52C and the third superconducting correction coil 20C.

シールド短絡スイッチ５３は、超電導シールドコイル３０に対して並列に接続されている。シールド短絡スイッチ５３は、当該シールド短絡スイッチ５３と超電導シールドコイル３０とにより形成される回路を開閉可能である。   The shield short circuit switch 53 is connected in parallel to the superconducting shield coil 30. The shield short circuit switch 53 can open and close the circuit formed by the shield short circuit switch 53 and the superconducting shield coil 30.

次に、超電導メインコイル１０、超電導補正コイル群２０、超電導シールドコイル３０及び開閉部５０により形成される回路に、定格電流Ｉを流す方法について説明する。   Next, a method of supplying the rated current I to the circuit formed by the superconducting main coil 10, the superconducting correction coil group 20, the superconducting shield coil 30, and the switching unit 50 will be described.

まず、図３に示されるように、開閉部５０（各短絡スイッチ５１，５２Ａ〜５２Ｃ，５３）を開いた状態で主スイッチ４１を閉じる。そうすると、超電導メインコイル１０、超電導補正コイル群２０及び超電導シールドコイル３０に通電される。   First, as shown in FIG. 3, the main switch 41 is closed in a state where the open / close unit 50 (the short circuit switches 51, 52A to 52C, 53) is opened. Then, the superconducting main coil 10, the superconducting correction coil group 20, and the superconducting shield coil 30 are energized.

各コイル１０〜３０に流れる電流が定格値に到達した後、図４に示されるように、各短絡スイッチ５１，５２Ａ〜５２Ｃ，５３を閉じるとともに、主スイッチ４１を開く。これにより、超電導メインコイル１０、超電導補正コイル群２０、超電導シールドコイル３０及び開閉部５０により形成される回路に定格電流Ｉが流れる。   After the current flowing through the coils 10 to 30 reaches the rated value, the short switches 51, 52A to 52C, 53 are closed and the main switch 41 is opened, as shown in FIG. As a result, the rated current I flows in the circuit formed by the superconducting main coil 10, the superconducting correction coil group 20, the superconducting shield coil 30, and the switching unit 50.

続いて、各コイル１０〜３０により形成された磁場の分布に不均一が生じている場合に、この不均一を調整する方法について説明する。   Then, when the distribution of the magnetic field formed by each coil 10-30 has nonuniformity, the method to adjust this nonuniformity is explained.

まず、図４の状態で形成されている磁場の分布をＮＭＲプローブ等によって計測する。その結果、特定の磁場成分が設計値と異なっていた場合、その特定の磁場成分を補正可能な補正電流Ｉ′を一又は複数のコイルに流す。以下、磁場の分布の不均一を解消可能な位置に設けられたコイルが第１超電導補正コイル２０Ａである場合について説明する。   First, the distribution of the magnetic field formed in the state of FIG. 4 is measured by an NMR probe or the like. As a result, when the specific magnetic field component is different from the design value, a correction current I ′ capable of correcting the specific magnetic field component is supplied to one or more coils. Hereinafter, the case where the coil provided at the position where it is possible to eliminate the nonuniformity of the distribution of the magnetic field is the first superconducting correction coil 20A will be described.

図５に示されるように、主スイッチ４１を閉じる。そうすると、主電源４０及び開閉部５０により形成される回路に補正電流Ｉ′が流れる。なお、このとき、超電導メインコイル１０、超電導補正コイル群２０、超電導シールドコイル３０及び開閉部５０により形成される回路には、定格電流Ｉが流れている。   As shown in FIG. 5, the main switch 41 is closed. Then, the correction current I 'flows in the circuit formed by the main power supply 40 and the switching unit 50. At this time, a rated current I is flowing in the circuit formed by the superconducting main coil 10, the superconducting correction coil group 20, the superconducting shield coil 30, and the switching unit 50.

次に、図６に示されるように、第１超電導補正コイル２０Ａに対して並列となるように接続された第１補正短絡スイッチ５２Ａを開く。そうすると、第１超電導補正コイル２０Ａに補正電流Ｉ′が流れ、他のコイル１０，２０Ｂ，２０Ｃ，３０には定格電流Ｉが流れ続ける。なお、補正電流Ｉ′の値と定格電流Ｉの値との差は非常に小さいので、第１補正短絡スイッチ５２Ａを開くことに問題はない。   Next, as shown in FIG. 6, the first correction short circuit switch 52A connected in parallel to the first superconducting correction coil 20A is opened. Then, the correction current I 'flows through the first superconducting correction coil 20A, and the rated current I continues to flow through the other coils 10, 20B, 20C, and 30. Since the difference between the value of the correction current I 'and the value of the rated current I is very small, there is no problem in opening the first correction short circuit switch 52A.

最後に、図７に示されるように、第１補正短絡スイッチ５２Ａを閉じるとともに、主スイッチ４１を開く。これにより、超電導メインコイル１０、第２超電導補正コイル２０Ｂ、第３超電導補正コイル２０Ｃ及び超電導シールドコイル３０には定格電流Ｉが流れ、第１超電導補正コイル２０Ａにのみ磁場の不均一を解消可能な補正電流Ｉ′が流れる状態が形成される。よって、磁場の不均一が解消される。   Finally, as shown in FIG. 7, the first correction short circuit switch 52A is closed and the main switch 41 is opened. Thereby, the rated current I flows through the superconducting main coil 10, the second superconducting correction coil 20B, the third superconducting correction coil 20C, and the superconducting shield coil 30, and the nonuniformity of the magnetic field can be eliminated only in the first superconducting correction coil 20A. A state in which the correction current I 'flows is formed. Thus, the nonuniformity of the magnetic field is eliminated.

以上説明したように、本実施形態の超電導マグネット装置は、複数の補正短絡スイッチ５２Ａ〜５２Ｃを含むので、全てのコイル１０，２０，３０に定格電流Ｉが流れている状態（図４に示される状態）から特定の超電導補正コイルに定格電流Ｉとは異なる補正電流Ｉ′が流れる状態（図７に示される状態）に切り替えることが可能となる。よって、すべてのコイル１０，２０，３０に定格電流Ｉが流れている状態において磁場の分布に不均一が生じている場合に、その不均一成分を解消可能な位置に設けられた超電導補正コイルに対し、前記不均一成分を解消可能な電流を補正電流Ｉ′として供給することにより、磁場の分布の不均一が解消される。したがって、装置全体の大型化を伴うことなく、均一度の高い磁場を形成することが可能となる。また、本装置では、比較的大きな不均一成分の調整も可能となる。さらに、超電導シムコイルの省略も可能となる。   As described above, since the superconducting magnet device of the present embodiment includes the plurality of correction short circuit switches 52A to 52C, a state in which the rated current I flows in all the coils 10, 20, and 30 (shown in FIG. 4) It is possible to switch from the state (a) to a state (the state shown in FIG. 7) in which a correction current I ′ different from the rated current I flows to a specific superconducting correction coil. Therefore, in the case where nonuniformity occurs in the distribution of the magnetic field in a state where the rated current I flows in all the coils 10, 20, 30, the superconducting correction coil provided at the position where the nonuniform component can be eliminated On the other hand, by supplying the current capable of eliminating the nonuniform component as the correction current I ′, the nonuniformity of the distribution of the magnetic field is eliminated. Therefore, it becomes possible to form a magnetic field with high uniformity without increasing the size of the entire device. In addition, this device also enables adjustment of relatively large nonuniform components. In addition, the superconducting shim coil can be omitted.

また、開閉部５０は、メイン短絡スイッチ５１を有するので、超電導メインコイル１０に流れる電流の調整も可能となる。よって、より均一度の高い磁場の形成が可能となる。   In addition, since the switching unit 50 includes the main short circuit switch 51, adjustment of the current flowing through the superconducting main coil 10 is also possible. Therefore, it is possible to form a magnetic field with a higher degree of uniformity.

さらに、開閉部５０は、シールド短絡スイッチ５３を有するので、超電導シールドコイル３０に流れる電流の調整も可能となる。よって、さらに均一度の高い磁場の形成が可能となる。   Furthermore, since the switching unit 50 has the shield short circuit switch 53, adjustment of the current flowing through the superconducting shield coil 30 can also be performed. Therefore, it is possible to form a magnetic field with a higher degree of uniformity.

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。   It should be understood that the embodiments disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is indicated not by the description of the embodiments described above but by the claims, and further includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the claims.

例えば、超電導メインコイル１０の径方向について超電導メインコイル１０と超電導補正コイル群２０との間に、超電導メインコイル１０とは別の超電導メインコイルが設けられてもよい。この場合、開閉部５０は、前記別の超電導メインコイルに対して並列に接続された別のメイン短絡スイッチを有することが好ましい。このようにすれば、より均一度の高い磁場の形成が可能となる。   For example, a superconducting main coil different from the superconducting main coil 10 may be provided between the superconducting main coil 10 and the superconducting correction coil group 20 in the radial direction of the superconducting main coil 10. In this case, it is preferable that the switching unit 50 have another main short circuit switch connected in parallel to the other superconducting main coil. This makes it possible to form a magnetic field with a higher degree of uniformity.

また、メイン短絡スイッチ５１及びシールド短絡スイッチ５３の少なくとも一方は、省略されてもよい。   Further, at least one of the main short circuit switch 51 and the shield short circuit switch 53 may be omitted.

また、超電導メインコイル１０、超電導補正コイル群２０及び超電導シールドコイル３０を含む回路とは異なる回路であって超電導シムコイルを含むものが、超電導メインコイル１０の径方向について超電導シールドコイル３０の外側に配置されてもよい。   In addition, a circuit different from the circuit including the superconducting main coil 10, the superconducting correction coil group 20, and the superconducting shield coil 30 and including the superconducting shim coil is disposed outside the superconducting shield coil 30 in the radial direction of the superconducting main coil 10. It may be done.

１０ 超電導メインコイル
２０ 超電導補正コイル群
２０Ａ 第１超電導補正コイル（超電導補正コイル）
２０Ｂ 第２超電導補正コイル（超電導補正コイル）
２０Ｃ 第３超電導補正コイル（超電導補正コイル）
３０ 超電導シールドコイル
４０ 主電源
５０ 開閉部
５１ メイン短絡スイッチ
５２Ａ 第１補正短絡スイッチ
５２Ｂ 第２補正短絡スイッチ
５２Ｃ 第３補正短絡スイッチ
５３ シールド短絡スイッチ 10 superconducting main coil 20 superconducting correction coil group 20A first superconducting correction coil (superconducting correction coil)
20 B Second superconducting correction coil (superconducting correction coil)
20C Third superconducting correction coil (superconducting correction coil)
Reference Signs List 30 superconducting shield coil 40 main power supply 50 opening / closing portion 51 main short circuit switch 52A first correction short circuit switch 52B second correction short circuit switch 52C third correction short circuit switch 53 shield short circuit switch

Claims (4)

超電導マグネット装置であって、
主磁場を形成する超電導メインコイルと、
前記超電導コイルに対して直列に接続されておりかつ互いに直列に接続された複数の超電導補正コイルを含み、前記超電導メインコイルの内側の空間における前記主磁場の分布を調整するための超電導補正コイル群と、
前記超電導メインコイル及び前記超電導補正コイル群に対して直列に接続された主電源と、
前記超電導メインコイル及び前記超電導補正コイル群に対して並列に接続された開閉部と、を備え、
前記開閉部は、それぞれが各超電導補正コイルに対して並列に接続された複数の補正短絡スイッチを有する、超電導マグネット装置。 A superconducting magnet device,
A superconducting main coil that forms a main magnetic field,
A superconducting correction coil group for adjusting the distribution of the main magnetic field in a space inside the superconducting main coil, including a plurality of superconducting correction coils connected in series to the superconducting coil and connected in series with each other When,
A main power supply connected in series to the superconducting main coil and the superconducting correction coil group;
And a switching unit connected in parallel to the superconducting main coil and the superconducting correction coil group,
The superconducting magnet apparatus, wherein the open / close unit includes a plurality of correction short circuit switches each connected in parallel to each superconducting correction coil. 請求項１に記載の超電導マグネット装置において、
前記開閉部は、前記超電導メインコイルに対して並列に接続されたメイン短絡スイッチをさらに有する、超電導マグネット装置。 In the superconducting magnet device according to claim 1,
The superconducting magnet apparatus according to claim 1, wherein the switching unit further comprises a main short circuit switch connected in parallel to the superconducting main coil. 請求項１又は２に記載の超電導マグネット装置において、
前記超電導メインコイル及び前記超電導補正コイル群に対して直列に接続されており、前記超電導メインコイル及び前記超電導補正コイル群により形成される漏洩磁場を低減させる超電導シールドコイルをさらに備え、
前記開閉部は、前記超電導シールドコイルに対して並列に接続されたシールド短絡スイッチをさらに有する、超電導マグネット装置。 The superconducting magnet device according to claim 1 or 2
It further comprises a superconducting shield coil connected in series to the superconducting main coil and the superconducting correction coil group, and reducing a leakage magnetic field formed by the superconducting main coil and the superconducting correction coil group,
The superconducting magnet apparatus according to claim 1, wherein the switching unit further includes a shield short circuit switch connected in parallel to the superconducting shield coil. 超電導マグネット装置であって、
主磁場を形成する超電導メインコイルと、
前記超電導コイルに対して直列に接続されておりかつ互いに直列に接続された複数の超電導補正コイルを含み、前記超電導メインコイルの内側の空間における前記主磁場の分布を調整するための超電導補正コイル群と、
前記超電導メインコイル及び前記超電導補正コイル群に対して直列に接続されており、前記超電導メインコイル及び前記超電導補正コイル群により形成される漏洩磁場を低減させる超電導シールドコイルと、
前記超電導メインコイル、前記超電導補正コイル群及び前記超電導シールドコイルに対して直列に接続された主電源と、
前記超電導メインコイル、前記超電導補正コイル群及び前記超電導シールドコイルに対して並列に接続された開閉部と、を備え、
前記開閉部は、前記超電導シールドコイルに対して並列に接続されたシールド短絡スイッチを有する、超電導マグネット装置。

A superconducting magnet device,
A superconducting main coil that forms a main magnetic field,
A superconducting correction coil group for adjusting the distribution of the main magnetic field in a space inside the superconducting main coil, including a plurality of superconducting correction coils connected in series to the superconducting coil and connected in series with each other When,
A superconducting shield coil connected in series to the superconducting main coil and the superconducting correction coil group, for reducing a leakage magnetic field formed by the superconducting main coil and the superconducting correction coil group;
A main power supply connected in series to the superconducting main coil, the superconducting correction coil group, and the superconducting shield coil;
And a switching unit connected in parallel to the superconducting main coil, the superconducting correction coil group, and the superconducting shield coil.
The superconducting magnet apparatus according to claim 1, wherein the open / close unit includes a shield short circuit switch connected in parallel to the superconducting shield coil.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021177887A (en) * 2020-05-12 2021-11-18 株式会社日立製作所 Electromagnet device, beam transport device, particle beam therapy device, and magnetic resonance imaging apparatus

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