JP2019087563A - 電磁石装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】磁気吸引力により発生したヨークの撓みを抑え、超伝導コイルによって生成された磁場の均一性に優れた電磁石装置をを提供する。【解決手段】電磁石装置７０は、筒状のヨーク側壁２２と、ヨーク側壁２２の両端に設けられた平板状のヨーク天板２１およびヨーク底板５２と、ヨーク側壁２２の内部に配設され、ヨーク側壁２２の軸方向に磁場を発生する超伝導コイル２３と、を有し、ヨーク天板２１は、ヨーク側壁２２とヨーク天板２１との接合部１８の反対面である外面に、ヨーク側壁２２の筒状内面を軸方向に延ばした仮想面上にかかるように環状の突起物２４が配設される。【選択図】図１
Description
本発明は、磁気吸引力により発生したヨークの撓み（たわみ）を抑えることができる電磁石装置に関する。
研究用加速器等が備える研究用磁石装置では、磁場が一定値またはある目標の磁場分布となるように、高精度な磁場分布調整が要求される。例えば、磁極の磁束密度が３Ｔとなるような磁場が、１ｐｐｍ以下の精度で空間的に分布一定で、かつ、時間的にも一定に保たれている必要がある実験装置もある。
超伝導コイルを永久電流モードで通電している場合、超伝導コイル内部の磁束は保存され、磁場強度は一定に保たれる。この性質を利用して、磁石装置には超伝導コイルが用いられ、磁場を１年以上の長時間ほぼ一定に維持している磁石もある。そして、これらの磁石装置では、主たる磁場を生成するコイル（超伝導コイル）に加えて、磁場微調整用コイル（シムコイル）あるいは鉄片（シム鉄）、および磁束の磁路となるヨークを備え、磁石軸方向の磁場についてその分布を微調整する機能を持たせている。
磁極およびヨークを磁束が通過すると励磁された磁極およびヨークと磁石との間に磁気吸引力が発生する。
よって、ヨークは、磁束密度で戻り磁場の磁路となる装置側壁の鉄心が磁気飽和しないこと、例えば、磁気吸引力によるヨーク天板部の撓み変形が最小限となること、および磁気吸引力により発生したヨーク天板部の撓みに起因する、ヨーク天板部とヨーク側板部の接合箇所角部に発生する応力の集中を最小限にすることを念頭に寸法諸元が設計されている。
特許文献１には、（１）二対の部材を組み合わせて枠状に構成された構造体であって、二対の部材のうち一対の部材の内側面および外側面が構造体の中心から外側に向かう曲率半径を有する曲線上にあり、内側面の曲率半径が外側面の曲率半径よりも大きいことを特徴とする構造体が開示されている。
また、特許文献１には、構造体の外側面の曲率半径Ｒ１（ｍｍ）、および内側面の曲率半径Ｒ２（ｍｍ）が、
Ｒ１／Ｒ２≦０．９５
を満足することを特徴とする（１）に記載の構造体が開示されている。
Ｒ１／Ｒ２≦０．９５
を満足することを特徴とする（１）に記載の構造体が開示されている。
特許文献２には、金属部材と繊維強化複合材料部材とを重ね合わせた重ね継手であって、金属部材と繊維強化複合材料部材との重ね部は、重ね部の端縁部に向けて金属部材と繊維強化複合材料部材との板厚が次第に小さくなるように傾斜して形成される傾斜面を有し、重ね部のラップ幅は、金属部材または繊維強化複合材料部材の傾斜面を除いた部位の板厚の１倍以上であることを特徴とする重ね継手が開示されている。
特許文献１には、図１７に示す、部材２が部材２の両端部に配置される、対向する部材３による両端支持の構造が示されている。しかしながら、対向する部材３のいずれかが存在しない片端支持の場合、部材２の中央付近４の部分の高さｈが端部に比べ大きくなった分だけ、部材２の重量が増加し、部材２の撓みが大きくなる。さらに、角部７での曲げモーメントが大きくなる。
特許文献２には、図１８に示す、重ね継手１０が示されている。重ね部１６における金属部材１２と繊維強化複合材料部材１４とについて、重ね部１６の端縁部１６ａ、１６ｂに向けて板厚が次第に小さくなるように板厚を傾斜させることにより、重ね部１６の端縁部１６ａ、１６ｂに向けて金属部材１２と繊維強化複合材料部材１４との剛性が次第に小さくなる。そのため、重ね部１６の端縁部１６ａ、１６ｂでは、せん断変形が大きくなり、せん断変形の結果発生する応力が重ね部１６の降伏点より大きくなると、クリープが発生する。
本発明は、前記の課題を解決するための発明であって、磁気吸引力により発生したヨークの撓みを抑え、超伝導コイルによって生成された磁場の均一性に優れた電磁石装置を提供することを目的とする。
前記目的を達成するため、本発明の電磁石装置は、筒状の第１磁性体（例えば、ヨーク側壁２２）と、第１磁性体の両端に設けられた平板状の複数の第２磁性体（例えば、ヨーク天板２１、ヨーク底板５２）と、第１磁性体の内部に配設され、第１磁性体の軸方向に磁場を発生する超伝導コイル（例えば、超伝導コイル２３）と、を有し、第２磁性体の少なくとも一方（例えば、ヨーク天板２１）は、第１磁性体と第２磁性体との接合部の反対面である外面に、第１磁性体の筒状内面を軸方向に延ばした仮想面上にかかるように環状の第１リブ（例えば、突起物２４）が配設されることを特徴とする。本発明のその他の態様については、後記する実施形態において説明する。
本発明によれば、磁気吸引力により発生したヨークの撓みを抑え、超伝導コイルによって生成された磁場の均一性に優れた電磁石装置を提供することができる。
本発明を実施するための実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る電磁石装置の全体構成を示す断面概略図である。電磁石装置７０は、磁場を発生する一つ以上の超伝導コイル２３、超伝導コイル２３が発生した磁場を調整する図示しない磁場調整装置を構成するコイルあるいは鉄片、磁場調整装置で調整された磁場での磁束の磁路となる一対の磁極２５，５４、円筒形状あるいは多角筒形状のヨーク天板２１（第２磁性体）、ヨーク側壁２２（第１磁性体）、およびヨーク底板５２（第２磁性体）を有している。なお、図１では、電磁石装置７０の断面を概略するにあたり磁極２５，５４、ヨーク天板２１、ヨーク側壁２２、突起物２４の断面を図示し、超伝導コイル２３の断面は示していない。
図１は、本実施形態に係る電磁石装置の全体構成を示す断面概略図である。電磁石装置７０は、磁場を発生する一つ以上の超伝導コイル２３、超伝導コイル２３が発生した磁場を調整する図示しない磁場調整装置を構成するコイルあるいは鉄片、磁場調整装置で調整された磁場での磁束の磁路となる一対の磁極２５，５４、円筒形状あるいは多角筒形状のヨーク天板２１（第２磁性体）、ヨーク側壁２２（第１磁性体）、およびヨーク底板５２（第２磁性体）を有している。なお、図１では、電磁石装置７０の断面を概略するにあたり磁極２５，５４、ヨーク天板２１、ヨーク側壁２２、突起物２４の断面を図示し、超伝導コイル２３の断面は示していない。
ヨーク天板２１側の外部（ヨーク天板２１とヨーク側壁２２の接合部１８の反対面である外面に）ヨーク側壁２２の筒状内面を軸方向に延ばした仮想面２０（図３参照）上にかかるように、輪状（環状）の突起物２４（リブ）が設けられている。突起物２４（リブ）は、磁気吸引力により発生したヨーク天板２１の撓みを抑える補強部材である。
ここで、突起物２４の厚みはヨーク天板２１の厚みよりも大きいことが望ましい。また、突起物２４はヨーク天板２１外周端にかかるように設置されても良い。
電磁石装置７０は、粒子保持機にも用いられている。粒子保持機は、イオン等の荷電粒子をループ軌道上に運動させることでその荷電粒子を保持することができる。そして、荷電粒子を保持することで、その荷電粒子の寿命等を測定することができる。粒子保持機に用いられる電磁石装置でも、静磁場を発生させる静磁場コイルとして、超伝導コイルが用いられている。超伝導コイルが永久電流モードで通電されることにより、巻回されたコイル径方向中央部の静磁場強度を時間的に一定に保つことができ、荷電粒子のループ軌道を安定させることができる。
静磁場コイルである超伝導コイル２３に永久電流モードで通電している場合、その超伝導コイル２３をくぐる磁束は保存され、静磁場の磁場強度を時間的に一定に保つ。超伝導コイル２３内部に保存された磁束は磁極２５およびヨークを通過し、磁路を形成する。磁路が形成されると、磁化した磁極およびヨークと超伝導コイル２３との間に磁気吸引力が発生する。発生する磁気吸引力は式（１）となる。
例えば、ヨーク天板２１に式（１）の磁気吸引力が発生した際、ヨーク天板２１の撓みは式（２）となる。
また、ヨークの撓みが発生すると、ヨーク天板部とヨーク側板部の接合箇所角部に応力集中が発生する。その際の最大応力は式（３）となる。
ここで、磁束が磁極およびヨークを通過する際、磁極およびヨークの磁気抵抗は、式（４）となる。
最初に、従来技術の問題点について説明する。
<<比較例>>
図２は、比較例におけるヨーク天板および磁極に磁気吸引力が発生した際の撓みを示す変形模式図である。図２に示すようにヨーク天板２１に突起物２４が設けられること無く、式（１）で示される磁気吸引力による式（３）のσmaxがヨークの降伏点より大きくなると、ヨーク天板２１は撓み、変形後、ヨーク天板８１のように図示しないコイル磁石の方向へ変形する。
<<比較例>>
図２は、比較例におけるヨーク天板および磁極に磁気吸引力が発生した際の撓みを示す変形模式図である。図２に示すようにヨーク天板２１に突起物２４が設けられること無く、式（１）で示される磁気吸引力による式（３）のσmaxがヨークの降伏点より大きくなると、ヨーク天板２１は撓み、変形後、ヨーク天板８１のように図示しないコイル磁石の方向へ変形する。
図１７は、従来の構造体を示す模式図である。図１７に示す特許文献１は、構造体１を構成する一対の部材２の内側面５および外側面６が構造体１の中心から外側に向かう曲率半径を有し、構造体１の面内に収まる曲線上にあることを開示している。さらに、特許文献１は、内側面５の曲率半径Ｒ２が外側面６の曲率半径Ｒ１よりも大きいことで、部材２の撓みｙの低減に有効であることを開示している。すなわち、内側面５の曲率半径Ｒ２を外側面６の曲率半径Ｒ１より大きくすることで、部材２の中央付近４の部分の高さｈを部材２の端部の高さに比べて大きくすることができ、この部分の断面二次モーメントを大きくすることができる。したがって、断面の肉厚を薄くして軽量化することが可能になるとともに、内側面５および外側面６が構造体１の中心から外側に向かう曲率半径を有する曲線上にあることにより角部７での曲げモーメントを小さくできる。
しかしながら、部材２が部材２の両端部に配置される、対向する部材３による両端支持ではなく、対向する部材３のいずれかが存在しない片端支持の場合、部材２の中央付近４の部分の高さｈが端部に比べ大きくなった分だけ、部材２の重量が増加し、部材２の撓みが大きくなる。さらに、角部７での曲げモーメントが大きくなる。
さらに、部材２の内側面５が構造体１の中心から外側に向かう曲率半径を有した構造体１を電磁石装置に適用した場合、構造体１の内部に配置される磁石と部材２との間隔が曲率半径に依存して変化するため、磁場の分布を一定に保つことが困難となる。
さらに、部材２の内側面５および外側面６が構造体１の中心から外側に向かう曲率半径を有し、さらに内側面５の曲率半径Ｒ２が外側面６の曲率半径Ｒ１よりも大きい構造体１を電磁石装置に適用した場合、部材２の磁気抵抗が部材２の面内長手方向に渡って変動するため、磁場分布の均一度が低下する。よって、部材２の磁気抵抗変動量が部材２の面内短手方向で一定となるよう、部材２作製の際に圧延条件の設定、研磨等の作業が発生し、作製が困難となる。
図１８は、従来の重ね継手を示す模式図である。図１８に示す特許文献２は、金属部材１２と繊維強化複合材料部材１４とを重ね合わせて形成されている重ね継手１０において、重ね部１６における金属部材１２の板厚と繊維強化複合材料部材１４の板厚とが変化していることを開示している。さらに、特許文献２は、重ね部１６における金属部材１２と繊維強化複合材料部材１４とには、重ね部１６の端縁部１６ａ、１６ｂに向けて板厚が次第に小さくなるように傾斜した傾斜面１２ａ、１４ａが形成されており、金属部材側の端縁部１６ａと繊維強化複合材料部材側の端縁部１６ｂとの応力集中の緩和に有効であることを開示している。
しかしながら、重ね部１６における金属部材１２と繊維強化複合材料部材１４とについて、重ね部１６の端縁部１６ａ、１６ｂに向けて板厚が次第に小さくなるように板厚を傾斜させることにより、重ね部１６の端縁部１６ａ、１６ｂに向けて金属部材１２と繊維強化複合材料部材１４との剛性が次第に小さくなる。すると、重ね部１６の端縁部１６ａ、１６ｂでは、せん断変形が大きくなり、せん断変形の結果発生する応力が重ね部１６の降伏点より大きくなると、クリープが発生する。
よって、重ね部１６の端縁部１６ａ、１６ｂに向けて板厚が次第に小さくなるように板厚を傾斜させた重ね継手１０を電磁石装置に適用した場合、クリープが発生した場合に、電磁石装置の磁石と金属部材１２あるいは繊維強化複合材料部材１４との間隔が変化し、磁場の分布を一定に保つことが困難となる。
以上、従来の問題点を解決する実施例について、図３〜図１６を参照して説明する。
以上、従来の問題点を解決する実施例について、図３〜図１６を参照して説明する。
<<実施例１>>
図３は、実施例１に係る電磁石装置を示す断面構造模式図である。図３に、電磁石装置７０Ａの高さ方向上部抜粋および周方向に４分割した断面模式図を示す。電磁石装置７０Ａは、磁場を発生する超伝導コイル２３、超伝導コイル２３が発生した磁場を調整する磁場調整装置１９を構成するコイルあるいは鉄片、磁場調整装置１９で調整された磁場での磁束の磁路となる磁極２５、ヨーク天板２１およびヨーク側壁２２を有している。ヨーク天板２１（第２磁性体）とヨーク側壁２２（第１磁性体）は接合部１８で接合されており、ヨーク天板２１側の外部に輪状の突起物２４が設けられている。
図３は、実施例１に係る電磁石装置を示す断面構造模式図である。図３に、電磁石装置７０Ａの高さ方向上部抜粋および周方向に４分割した断面模式図を示す。電磁石装置７０Ａは、磁場を発生する超伝導コイル２３、超伝導コイル２３が発生した磁場を調整する磁場調整装置１９を構成するコイルあるいは鉄片、磁場調整装置１９で調整された磁場での磁束の磁路となる磁極２５、ヨーク天板２１およびヨーク側壁２２を有している。ヨーク天板２１（第２磁性体）とヨーク側壁２２（第１磁性体）は接合部１８で接合されており、ヨーク天板２１側の外部に輪状の突起物２４が設けられている。
突起物２４は、ヨーク天板２１を切削加工する際に、ヨーク天板２１の外面と突起物２４とが一体に形成されるように切削加工により作成されている。
本実施例に係る突起物２４の素材は、ヤング率１００ＭＰａ以上を有し、電気特性や磁気特性が均質である、工業用純鉄材やけい素鋼板、あるいは非磁性材料である、オーステナイト系ステンレス鋼と、高マンガン鋼、高ニッケル合金、チタンである。
実施例１の電磁石装置７０Ａは、筒状の第１磁性体（例えば、ヨーク側壁２２）と、第１磁性体の両端に設けられた平板状の複数の第２磁性体（例えば、ヨーク天板２１、ヨーク底板５２（図１参照））)と、第１磁性体の内部に配設され、第１磁性体の軸方向に磁場を発生する超伝導コイル２３と、を有している。第２磁性体の少なくとも一方（例えば、ヨーク天板２１）は、第１磁性体と第２磁性体との接合部１８の反対面である外面に、第１磁性体の筒状内面を軸方向に延ばした仮想面２０上にかかるように環状の第１リブ（例えば、突起物２４）が配設される。これにより、ヨーク天板２１および磁極２５に磁気吸引力が発生した際の撓みを抑止することができる。
<<実施例２>>
図４は、実施例２に係る電磁石装置を示す断面構造模式図である。図４に本実施例における、電磁石装置７０Ｂの高さ方向上部抜粋および周方向に４分割した断面模式図を示す。本実施例の電磁石装置７０Ｂは、実施例１と同様に、磁場を発生する超伝導コイル２３、超伝導コイル２３が発生した磁場を調整する磁場調整装置１９を構成するコイルあるいは鉄片、磁場調整装置１９で調整された磁場での磁束の磁路となる磁極２５、ヨーク天板２１およびヨーク側壁２２を有している。ヨーク天板２１とヨーク側壁２２は、接合部１８で接合されており、ヨーク天板２１側の外部に輪状の突起物２４が設けられている。
図４は、実施例２に係る電磁石装置を示す断面構造模式図である。図４に本実施例における、電磁石装置７０Ｂの高さ方向上部抜粋および周方向に４分割した断面模式図を示す。本実施例の電磁石装置７０Ｂは、実施例１と同様に、磁場を発生する超伝導コイル２３、超伝導コイル２３が発生した磁場を調整する磁場調整装置１９を構成するコイルあるいは鉄片、磁場調整装置１９で調整された磁場での磁束の磁路となる磁極２５、ヨーク天板２１およびヨーク側壁２２を有している。ヨーク天板２１とヨーク側壁２２は、接合部１８で接合されており、ヨーク天板２１側の外部に輪状の突起物２４が設けられている。
突起物２４は、ヨーク天板２１とは別体で作成されており、ヨーク天板２１と突起物２４の設置面境界２６および設置面境界２６に対向する設置面境界２６Ｂを溶接することにより設置される。
本実施例に係る突起物２４の素材は、実施例１と同様に、ヤング率１００ＭＰａ以上を有し、電気特性や磁気特性が均質である、工業用純鉄材やけい素鋼板、あるいは非磁性材料である、オーステナイト系ステンレス鋼と、高マンガン鋼、高ニッケル合金、チタンである。
実施例２の電磁石装置７０Ｂの第１リブ（例えば、突起物２４）は、第２磁性体（例えば、ヨーク天板２１）と別体である。また、第１リブは、第２磁性体と溶接により結合されている。これにより、ヨーク天板２１と突起物２４は固着されており、ヨーク天板２１および磁極２５に磁気吸引力が発生した際の撓みを抑止することができる。
<<実施例３>>
図５は、実施例３に係る電磁石装置を示す断面構造模式図である。図５に本実施例における、電磁石装置７０Ｃの高さ方向上部抜粋および周方向に４分割した断面模式図を示す。本実施例の電磁石装置７０Ｃは、実施例１と同様に、磁場を発生する超伝導コイル２３、超伝導コイル２３が発生した磁場を調整する磁場調整装置１９を構成するコイルあるいは鉄片、磁場調整装置１９で調整された磁場での磁束の磁路となる磁極２５、ヨーク天板２１およびヨーク側壁２２を有している。ヨーク天板２１とヨーク側壁２２は、接合部１８で接合されており、ヨーク天板２１側の外部に輪状の突起物２４が設けられている。
図５は、実施例３に係る電磁石装置を示す断面構造模式図である。図５に本実施例における、電磁石装置７０Ｃの高さ方向上部抜粋および周方向に４分割した断面模式図を示す。本実施例の電磁石装置７０Ｃは、実施例１と同様に、磁場を発生する超伝導コイル２３、超伝導コイル２３が発生した磁場を調整する磁場調整装置１９を構成するコイルあるいは鉄片、磁場調整装置１９で調整された磁場での磁束の磁路となる磁極２５、ヨーク天板２１およびヨーク側壁２２を有している。ヨーク天板２１とヨーク側壁２２は、接合部１８で接合されており、ヨーク天板２１側の外部に輪状の突起物２４が設けられている。
突起物２４は、ヨーク天板２１とは別体に作成されている。ヨーク天板２１と突起物２４は、ヨーク天板２１中心から板外周に向かって半径方向に２箇所以上設ける、例えば、ボルト２７および２８により締結される。なお、ヨーク天板２１とヨーク側壁２２とは、接合部１８を介して別途固着されている。
本実施例に係る突起物２４の素材は、実施例１と同様に、ヤング率１００ＭＰａ以上を有し、電気特性や磁気特性が均質である、工業用純鉄材やけい素鋼板、あるいは非磁性材料である、オーステナイト系ステンレス鋼と、高マンガン鋼、高ニッケル合金、チタンである。
実施例３の電磁石装置７０Ｃの第１リブ（例えば、突起物２４）は、第１磁性体（例えば、ヨーク側壁２２）の軸心に対し半径方向で、仮想面２０（図３参照）の内側および外側において、第２磁性体（ヨーク天板２１）とボルト（例えば、ボルト２７，２８）で締結する。これにより、ヨーク天板２１と突起物２４は固着されており、ヨーク天板２１および磁極２５に磁気吸引力が発生した際の撓みを抑止することができる。
<<実施例４>>
図６は、実施例４に係る電磁石装置を示す断面構造模式図である。図６に本実施例における、電磁石装置７０Ｄの高さ方向上部抜粋および周方向に４分割した断面模式図を示す。本実施例の電磁石装置７０Ｄは、磁場を発生する超伝導コイル２３、超伝導コイル２３が発生した磁場を調整する磁場調整装置１９を構成するコイルあるいは鉄片、磁場調整装置１９で調整された磁場での磁束の磁路となる磁極２５、ヨーク天板２１およびヨーク側壁２２を有している。ヨーク天板２１とヨーク側壁２２は、接合部１８で接合されており、ヨーク天板２１側の外部に多角形輪状の突起物３０が設けられている。すなわち、突起物３０は、ヨーク側壁２２の軸心に対し半径方向断面において、多角形環状の形状を有している。
図６は、実施例４に係る電磁石装置を示す断面構造模式図である。図６に本実施例における、電磁石装置７０Ｄの高さ方向上部抜粋および周方向に４分割した断面模式図を示す。本実施例の電磁石装置７０Ｄは、磁場を発生する超伝導コイル２３、超伝導コイル２３が発生した磁場を調整する磁場調整装置１９を構成するコイルあるいは鉄片、磁場調整装置１９で調整された磁場での磁束の磁路となる磁極２５、ヨーク天板２１およびヨーク側壁２２を有している。ヨーク天板２１とヨーク側壁２２は、接合部１８で接合されており、ヨーク天板２１側の外部に多角形輪状の突起物３０が設けられている。すなわち、突起物３０は、ヨーク側壁２２の軸心に対し半径方向断面において、多角形環状の形状を有している。
突起物３０は、ヨーク天板２１を切削加工する際に、ヨーク天板２１外面と突起物３０とが一体となるように切削加工により形成されている。
本実施例に係る突起物３０の素材は、実施例１と同様に、ヤング率１００ＭＰａ以上を有し、電気特性や磁気特性が均質である、工業用純鉄材やけい素鋼板、あるいは非磁性材料である、オーステナイト系ステンレス鋼と、高マンガン鋼、高ニッケル合金、チタンである。
<<実施例５>>
図７は、実施例５に係る電磁石装置を示す断面構造模式図である。図７に本実施例における、電磁石装置７０Ｅの高さ方向上部抜粋および周方向に４分割した断面模式図を示す。本実施例の電磁石装置７０Ｅは、実施例４と同様に、磁場を発生する超伝導コイル２３、超伝導コイル２３が発生した磁場を調整する磁場調整装置１９を構成するコイルあるいは鉄片、磁場調整装置１９で調整された磁場での磁束の磁路となる磁極２５、ヨーク天板２１およびヨーク側壁２２を有している。ヨーク天板２１とヨーク側壁２２は、接合部１８で接合されており、ヨーク天板２１側の外部に多角形輪状の突起物３０が設けられている。すなわち、突起物３０は、ヨーク側壁２２の軸心に対し半径方向断面において、多角形環状の形状を有している。
図７は、実施例５に係る電磁石装置を示す断面構造模式図である。図７に本実施例における、電磁石装置７０Ｅの高さ方向上部抜粋および周方向に４分割した断面模式図を示す。本実施例の電磁石装置７０Ｅは、実施例４と同様に、磁場を発生する超伝導コイル２３、超伝導コイル２３が発生した磁場を調整する磁場調整装置１９を構成するコイルあるいは鉄片、磁場調整装置１９で調整された磁場での磁束の磁路となる磁極２５、ヨーク天板２１およびヨーク側壁２２を有している。ヨーク天板２１とヨーク側壁２２は、接合部１８で接合されており、ヨーク天板２１側の外部に多角形輪状の突起物３０が設けられている。すなわち、突起物３０は、ヨーク側壁２２の軸心に対し半径方向断面において、多角形環状の形状を有している。
突起物３０は、ヨーク天板２１とは別体に作成されており、ヨーク天板２１と突起物３０の設置面境界３２および設置面境界３２に対向する設置面境界３２Ｂを溶接することにより設置される。
本実施例に係る突起物３０の素材は、実施例１と同様に、ヤング率１００ＭＰａ以上を有し、電気特性や磁気特性が均質である、工業用純鉄材やけい素鋼板、あるいは非磁性材料である、オーステナイト系ステンレス鋼と、高マンガン鋼、高ニッケル合金、チタンである。
<<実施例６>>
図８は、実施例６に係る電磁石装置を示す断面構造模式図である。図８に本実施例における、電磁石装置７０Ｆの高さ方向上部抜粋および周方向に４分割した断面模式図を示す。本実施例の電磁石装置７０Ｆは、実施例４と同様に、磁場を発生する超伝導コイル２３、超伝導コイル２３が発生した磁場を調整する磁場調整装置１９を構成するコイルあるいは鉄片、磁場調整装置１９で調整された磁場での磁束の磁路となる磁極２５、ヨーク天板２１およびヨーク側壁２２を有している。ヨーク天板２１とヨーク側壁２２は、接合部１８で接合されており、ヨーク天板２１側の外部に多角形輪状の突起物３０が設けられている。すなわち、突起物３０は、ヨーク側壁２２の軸心に対し半径方向断面において、多角形環状の形状を有している。
図８は、実施例６に係る電磁石装置を示す断面構造模式図である。図８に本実施例における、電磁石装置７０Ｆの高さ方向上部抜粋および周方向に４分割した断面模式図を示す。本実施例の電磁石装置７０Ｆは、実施例４と同様に、磁場を発生する超伝導コイル２３、超伝導コイル２３が発生した磁場を調整する磁場調整装置１９を構成するコイルあるいは鉄片、磁場調整装置１９で調整された磁場での磁束の磁路となる磁極２５、ヨーク天板２１およびヨーク側壁２２を有している。ヨーク天板２１とヨーク側壁２２は、接合部１８で接合されており、ヨーク天板２１側の外部に多角形輪状の突起物３０が設けられている。すなわち、突起物３０は、ヨーク側壁２２の軸心に対し半径方向断面において、多角形環状の形状を有している。
突起物３０は、ヨーク天板２１とは別体に作成されており、ヨーク天板２１と突起物２４は、ヨーク天板中心から板外周に向かって半径方向に２箇所以上設ける、例えば、図示されるボルト２７および２８により締結される。
本実施例に係る突起物３０の素材は、実施例１と同様に、ヤング率１００ＭＰａ以上を有し、電気特性や磁気特性が均質である、工業用純鉄材やけい素鋼板、あるいは非磁性材料である、オーステナイト系ステンレス鋼と、高マンガン鋼、高ニッケル合金、チタンである。
実施例６の電磁石装置７０Ｆの第１リブ（例えば、突起物３０）は、第１磁性体（例えば、ヨーク側壁２２）の軸心に対し半径方向で、仮想面２０（図３参照）の内側および外側において、第２磁性体（ヨーク天板２１）とボルト（例えば、ボルト２７，２８）で締結する。これにより、ヨーク天板２１と突起物３０は固着されており、ヨーク天板２１および磁極２５に磁気吸引力が発生した際の撓みを抑止することができる。
<<実施例７>>
図９は、実施例７に係る電磁石装置を示す断面構造模式図である。図９に本実施例における、電磁石装置７０Ｇの高さ方向上部抜粋および周方向に４分割した断面模式図を示す。本実施例の電磁石装置７０Ｇは、磁場を発生する超伝導コイル２３、超伝導コイル２３が発生した磁場を調整する磁場調整装置１９を構成するコイルあるいは鉄片、磁場調整装置１９で調整された磁場での磁束の磁路となる磁極２５、ヨーク天板２１中心よりヨーク天板２１外周に向かって分割部３５によって扇状に分割されたヨーク天板２１およびヨーク側壁２２を有している。ヨーク天板２１とヨーク側壁２２は、接合部１８で接合されており、ヨーク天板２１側の外部に輪状の突起物３０が設けられている。すなわち、突起物３０は、ヨーク側壁２２の軸心に対し半径方向断面において、多角形環状の形状を有している。
図９は、実施例７に係る電磁石装置を示す断面構造模式図である。図９に本実施例における、電磁石装置７０Ｇの高さ方向上部抜粋および周方向に４分割した断面模式図を示す。本実施例の電磁石装置７０Ｇは、磁場を発生する超伝導コイル２３、超伝導コイル２３が発生した磁場を調整する磁場調整装置１９を構成するコイルあるいは鉄片、磁場調整装置１９で調整された磁場での磁束の磁路となる磁極２５、ヨーク天板２１中心よりヨーク天板２１外周に向かって分割部３５によって扇状に分割されたヨーク天板２１およびヨーク側壁２２を有している。ヨーク天板２１とヨーク側壁２２は、接合部１８で接合されており、ヨーク天板２１側の外部に輪状の突起物３０が設けられている。すなわち、突起物３０は、ヨーク側壁２２の軸心に対し半径方向断面において、多角形環状の形状を有している。
突起物３０は、ヨーク天板２１とは別体に作成されており、ヨーク天板２１と突起物２４は、ヨーク天板２１中心から板外周に向かって半径方向に２箇所以上設ける、例えば図示されるボルト２７および２８により、ヨーク天板２１中心よりヨーク天板外周に向かって分割部３５によって扇状に分割されたヨーク分割天板２１ａ，２１ｂ，２１ｃに渡って、締結される。
本実施例に係る突起物３０の素材は、実施例１と同様に、ヤング率１００ＭＰａ以上を有し、電気特性や磁気特性が均質である、工業用純鉄材やけい素鋼板、あるいは非磁性材料である、オーステナイト系ステンレス鋼と、高マンガン鋼、高ニッケル合金、チタンである。
<<実施例８>>
図１０は、実施例８に係る電磁石装置を示す断面構造模式図である。図１０に本実施例における、電磁石装置７０Ｈの高さ方向上部抜粋および周方向に４分割した断面模式図を示す。本実施例の電磁石装置７０Ｈは、磁場を発生する超伝導コイル２３、超伝導コイル２３が発生した磁場を調整する磁場調整装置１９を構成するコイルあるいは鉄片、磁場調整装置１９で調整された磁場での磁束の磁路となる磁極２５、ヨーク天板２１の半径方向に分割部３７によって環状に分割されたヨーク天板２１およびヨーク側壁２２を有している。ヨーク天板２１とヨーク側壁２２は、接合部１８で接合されており、ヨーク天板２１側の外部に輪状の突起物３０（第１リブ）、およびヨーク天板２１の半径方向内側に突起物３９（第２リブ）が設けられている。
図１０は、実施例８に係る電磁石装置を示す断面構造模式図である。図１０に本実施例における、電磁石装置７０Ｈの高さ方向上部抜粋および周方向に４分割した断面模式図を示す。本実施例の電磁石装置７０Ｈは、磁場を発生する超伝導コイル２３、超伝導コイル２３が発生した磁場を調整する磁場調整装置１９を構成するコイルあるいは鉄片、磁場調整装置１９で調整された磁場での磁束の磁路となる磁極２５、ヨーク天板２１の半径方向に分割部３７によって環状に分割されたヨーク天板２１およびヨーク側壁２２を有している。ヨーク天板２１とヨーク側壁２２は、接合部１８で接合されており、ヨーク天板２１側の外部に輪状の突起物３０（第１リブ）、およびヨーク天板２１の半径方向内側に突起物３９（第２リブ）が設けられている。
突起物３０は、ヨーク天板２１とは別体に作成されており、ヨーク天板２１と突起物３０は、ヨーク天板中心から板外周に向かって半径方向に２箇所以上設ける、例えば図示されるボルト２７および２８により、締結される。
突起物３９はヨーク天板の半径方向に分割部３７によって環状に分割された、ヨーク天板２１の内側部分２１ｄと外側部分２１ｅとの間に形成される接合部のうち、内側接合部３８の角部にかかるように、図示しない溶接または半径方向に２個以上のボルトにより締結されている。
本実施例に係る突起物３０，３９の素材は、実施例１と同様に、ヤング率１００ＭＰａ以上を有し、電気特性や磁気特性が均質である、工業用純鉄材やけい素鋼板、あるいは非磁性材料である、オーステナイト系ステンレス鋼と、高マンガン鋼、高ニッケル合金、チタンである。
実施例８の第２磁性体（例えば、ヨーク天板２１）は、第１磁性体（例えば、ヨーク側壁２２）の軸心に対し半径方向に分割されており、分割された第２磁性体のうち半径方向内側磁性体（例えば、内側部分２１ｄ）と半径方向外側磁性体（例えば、外側部分２１ｅ）との間で1つ以上の円柱面を有する接合部を介して接合されており、分割された第２磁性体は、接合部のうち、内側接合部の円柱面を軸方向に延ばした仮想面上にかかるように環状の第２リブが配設される。これにより、ヨーク天板２１が半径方向に分割されている場合においても、ヨーク天板２１および磁極２５に磁気吸引力が発生した際の撓みを抑止することができる。
<<実施例９>>
図１１は、実施例９に係る電磁石装置を示す断面構造模式図である。図１１に本実施例における、電磁石装置７０Ｉの高さ方向上部抜粋および周方向に４分割した断面模式図を示す。本実施例の電磁石装置７０Ｉは、実施例８と同様に、磁場を発生する超伝導コイル２３、超伝導コイル２３が発生した磁場を調整する磁場調整装置１９を構成するコイルあるいは鉄片、磁場調整装置１９で調整された磁場での磁束の磁路となる磁極２５、ヨーク天板２１の半径方向に分割部３７によって環状に分割されたヨーク天板２１およびヨーク側壁２２を有している。ヨーク天板２１とヨーク側壁２２は、接合部１８で接合されており、ヨーク天板２１側の外部に輪状の突起物３０およびヨーク天板２１の半径方向内側に突起物３９が設けられている。
図１１は、実施例９に係る電磁石装置を示す断面構造模式図である。図１１に本実施例における、電磁石装置７０Ｉの高さ方向上部抜粋および周方向に４分割した断面模式図を示す。本実施例の電磁石装置７０Ｉは、実施例８と同様に、磁場を発生する超伝導コイル２３、超伝導コイル２３が発生した磁場を調整する磁場調整装置１９を構成するコイルあるいは鉄片、磁場調整装置１９で調整された磁場での磁束の磁路となる磁極２５、ヨーク天板２１の半径方向に分割部３７によって環状に分割されたヨーク天板２１およびヨーク側壁２２を有している。ヨーク天板２１とヨーク側壁２２は、接合部１８で接合されており、ヨーク天板２１側の外部に輪状の突起物３０およびヨーク天板２１の半径方向内側に突起物３９が設けられている。
突起物３０は、ヨーク天板２１とは別体に作成されており、ヨーク天板２１と突起物３０は、ヨーク天板中心から板外周に向かって半径方向に２箇所以上設ける、例えば図示されるボルト２７および２８により、締結される。
突起物３９は、ヨーク天板２１の半径方向に分割部３７によって環状に分割された、ヨーク天板２１の内側部分２１ｄと外側部分２１ｅとの間に形成される接合部のうち、内側接合部３８の角部にかかるように、図示しない溶接または半径方向に２個以上のボルトにより締結されている。
実施例９は、実施例８と比較して、さらに、突起物３０と突起物３９との間は、ヨーク天板２１の中心から外周方向に向かって、ワイヤ４１により締結されている。
本実施例に係る突起物の素材は、実施例１と同様に、ヤング率１００ＭＰａ以上を有し、電気特性や磁気特性が均質である、工業用純鉄材やけい素鋼板、あるいは非磁性材料である、オーステナイト系ステンレス鋼と、高マンガン鋼、高ニッケル合金、チタンである。
本実施例に係る突起物同士を締結するワイヤ４１は、構造用ストランドロープ、構造用スパイラルロープ、構造用ロックドコイルロープ、平行線ストランド、被覆平行線ケーブル、およびＰＣケーブルのいずれかである。
<<実施例１０>>
図１２は、実施例１０に係る電磁石装置を示す断面構造模式図である。図１２に本実施例における、電磁石装置７０Ｊの高さ方向上部抜粋および周方向に４分割した断面模式図を示す。本実施例の電磁石装置７０Ｊは、磁場を発生する超伝導コイル２３、超伝導コイル２３が発生した磁場を調整する磁場調整装置１９を構成するコイルあるいは鉄片、磁場調整装置１９で調整された磁場での磁束の磁路となる磁極２５、ヨーク天板の半径方向に分割部３７によって環状に分割されたヨーク天板２１およびヨーク側壁２２を有している。ヨーク天板２１とヨーク側壁２２は、接合部１８に接合されており、ヨーク天板２１側の外部に、断面形状が台形の輪状の突起物４３（第１リブ）、およびヨーク天板２１の半径方向内側に断面形状が台形の突起物４４（第２リブ）が設けられている。
図１２は、実施例１０に係る電磁石装置を示す断面構造模式図である。図１２に本実施例における、電磁石装置７０Ｊの高さ方向上部抜粋および周方向に４分割した断面模式図を示す。本実施例の電磁石装置７０Ｊは、磁場を発生する超伝導コイル２３、超伝導コイル２３が発生した磁場を調整する磁場調整装置１９を構成するコイルあるいは鉄片、磁場調整装置１９で調整された磁場での磁束の磁路となる磁極２５、ヨーク天板の半径方向に分割部３７によって環状に分割されたヨーク天板２１およびヨーク側壁２２を有している。ヨーク天板２１とヨーク側壁２２は、接合部１８に接合されており、ヨーク天板２１側の外部に、断面形状が台形の輪状の突起物４３（第１リブ）、およびヨーク天板２１の半径方向内側に断面形状が台形の突起物４４（第２リブ）が設けられている。
突起物４３は、ヨーク天板２１とは別体に作成されており、ヨーク天板２１と突起物４３は、ヨーク天板中心から板外周に向かって半径方向に２箇所以上設ける、例えば図示されるボルト２７および２８により、締結される。
突起物４４は、ヨーク天板２１の半径方向に分割部３７によって環状に分割された、ヨーク天板２１の内側部分２１ｄと外側部分２１ｅとの間に形成される接合部のうち、内側接合部３８の角部にかかるように、図示しない溶接または半径方向に２個以上のボルトにより締結されている。
本実施例に係る突起物４３，４４の素材は、実施例１と同様に、ヤング率１００ＭＰａ以上を有し、電気特性や磁気特性が均質である、工業用純鉄材やけい素鋼板、あるいは非磁性材料である、オーステナイト系ステンレス鋼と、高マンガン鋼、高ニッケル合金、チタンである。
実施例１０の第１リブ（例えば、突起物４３）および第２リブ（例えば、突起物４４）は、第１磁性体（例えば、ヨーク側壁２２）の軸方向の断面形状が台形である。具体的には、第１リブおよび第２リブの台形は、ヨーク天板２１側辺が対向する辺に比べて長い台形である。
<<実施例１１>>
図１３は、実施例１１に係る電磁石装置を示す断面構造模式図である。図１３に本実施例における、電磁石装置７０Ｋの高さ方向上部抜粋および周方向に４分割した断面模式図を示す。本実施例の電磁石装置７０Ｋは、磁場を発生する超伝導コイル２３、超伝導コイル２３が発生した磁場を調整する磁場調整装置１９を構成するコイルあるいは鉄片、磁場調整装置１９で調整された磁場での磁束の磁路となる磁極２５、ヨーク天板２１の半径方向に分割部３７によって環状に分割されたヨーク天板２１およびヨーク側壁２２を有している。ヨーク天板２１とヨーク側壁２２は、接合部１８で接合されており、ヨーク天板側の外部に、断面形状が三角形の輪状の突起物４６（第１リブ）、およびヨーク天板２１の半径方向内側に断面形状が三角形の突起物４７（第２リブ）が設けられている。
図１３は、実施例１１に係る電磁石装置を示す断面構造模式図である。図１３に本実施例における、電磁石装置７０Ｋの高さ方向上部抜粋および周方向に４分割した断面模式図を示す。本実施例の電磁石装置７０Ｋは、磁場を発生する超伝導コイル２３、超伝導コイル２３が発生した磁場を調整する磁場調整装置１９を構成するコイルあるいは鉄片、磁場調整装置１９で調整された磁場での磁束の磁路となる磁極２５、ヨーク天板２１の半径方向に分割部３７によって環状に分割されたヨーク天板２１およびヨーク側壁２２を有している。ヨーク天板２１とヨーク側壁２２は、接合部１８で接合されており、ヨーク天板側の外部に、断面形状が三角形の輪状の突起物４６（第１リブ）、およびヨーク天板２１の半径方向内側に断面形状が三角形の突起物４７（第２リブ）が設けられている。
突起物４６は、ヨーク天板２１とは別体に作成されており、ヨーク天板２１と突起物４６は、ヨーク天板中心から板外周に向かって半径方向に２箇所以上設ける、例えば図示されるボルト２７および２８により、締結される。
突起物４７は、ヨーク天板２１の半径方向に分割部３７によって環状に分割された、ヨーク天板２１の内側部分２１ｄと外側部分２１ｅとの間に形成される接合部のうち、内側接合部３８の角部にかかるように、図示しない溶接または半径方向に２個以上のボルトにより締結されている。
本実施例に係る突起物４６，４７の素材は、実施例１と同様に、ヤング率１００ＭＰａ以上を有し、電気特性や磁気特性が均質である、工業用純鉄材やけい素鋼板、あるいは非磁性材料である、オーステナイト系ステンレス鋼と、高マンガン鋼、高ニッケル合金、チタンである。
実施例１１の第１リブ（例えば、突起物４６）および第２リブ（例えば、突起物４７）は、第１磁性体（例えば、ヨーク側壁２２）の軸方向の断面形状が三角形である。
<<実施例１２>>
図１４は、実施例１２に係る電磁石装置を示す断面構造模式図である。図１４に本実施例における、電磁石装置７０Ｌの高さ方向上部抜粋および周方向に４分割した断面模式図を示す。本実施例の電磁石装置７０Ｌは、磁場を発生する超伝導コイル２３、超伝導コイル２３が発生した磁場を調整する磁場調整装置１９を構成するコイルあるいは鉄片、磁場調整装置１９で調整された磁場での磁束の磁路となる磁極２５、ヨーク天板の半径方向に分割部３７によって環状に分割されたヨーク天板２１およびヨーク側壁２２を有している。ヨーク天板２１とヨーク側壁２２は、接合部１８で接合されており、ヨーク天板２１側の外部に、断面形状が略半円形の輪状の突起物４９（第１リブ）、およびヨーク天板２１の半径方向内側に断面形状が略半円形の突起物５０（第２リブ）が設けられている。
図１４は、実施例１２に係る電磁石装置を示す断面構造模式図である。図１４に本実施例における、電磁石装置７０Ｌの高さ方向上部抜粋および周方向に４分割した断面模式図を示す。本実施例の電磁石装置７０Ｌは、磁場を発生する超伝導コイル２３、超伝導コイル２３が発生した磁場を調整する磁場調整装置１９を構成するコイルあるいは鉄片、磁場調整装置１９で調整された磁場での磁束の磁路となる磁極２５、ヨーク天板の半径方向に分割部３７によって環状に分割されたヨーク天板２１およびヨーク側壁２２を有している。ヨーク天板２１とヨーク側壁２２は、接合部１８で接合されており、ヨーク天板２１側の外部に、断面形状が略半円形の輪状の突起物４９（第１リブ）、およびヨーク天板２１の半径方向内側に断面形状が略半円形の突起物５０（第２リブ）が設けられている。
突起物４９は、ヨーク天板２１とは別体に作成されており、ヨーク天板２１と突起物４９は、ヨーク天板中心から板外周に向かって半径方向に２箇所以上設ける、例えば図示されるボルト２７および２８により、締結される。
突起物５０は、ヨーク天板２１の半径方向に分割部３７によって環状に分割された、ヨーク天板２１の内側部分２１ｄと外側部分２１ｅとの間に形成される接合部のうち、内側接合部３８の角部にかかるように、図示しない溶接または半径方向に２個以上のボルトにより締結されている。
本実施例に係る突起物４９，５０の素材は、実施例１と同様に、ヤング率１００ＭＰａ以上を有し、電気特性や磁気特性が均質である、工業用純鉄材やけい素鋼板、あるいは非磁性材料である、オーステナイト系ステンレス鋼と、高マンガン鋼、高ニッケル合金、チタンである。
実施例１２の第１リブ（例えば、突起物４９）および第２リブ（例えば、突起物５０）は、第１磁性体（例えば、ヨーク側壁２２）の軸方向の断面形状が略半円形である。
<<実施例１３>>
図１５は、実施例１３に係る電磁石装置を示す断面構造模式図である。図１５に本実施例における、電磁石装置７０Ｍの高さ方向下部抜粋および周方向に４分割した断面模式図を示す。本実施例の電磁石装置７０Ｍは、磁場を発生する超伝導コイル５３、超伝導コイル５３が発生した磁場を調整する磁場調整装置１９を構成するコイルあるいは鉄片、磁場調整装置１９で調整された磁場での磁束の磁路となる磁極５４、ヨーク底板５２、ヨーク底板５２に図示しない溶接あるいはボルトにより締結される装置脚５５およびヨーク側壁２２を有している。ヨーク底板５２とヨーク側壁２２は、接合部５７で接合されており、ヨーク底板５２側の外部に装置脚５５を避けながら、断続的に輪状の突起物５６が設けられている。
図１５は、実施例１３に係る電磁石装置を示す断面構造模式図である。図１５に本実施例における、電磁石装置７０Ｍの高さ方向下部抜粋および周方向に４分割した断面模式図を示す。本実施例の電磁石装置７０Ｍは、磁場を発生する超伝導コイル５３、超伝導コイル５３が発生した磁場を調整する磁場調整装置１９を構成するコイルあるいは鉄片、磁場調整装置１９で調整された磁場での磁束の磁路となる磁極５４、ヨーク底板５２、ヨーク底板５２に図示しない溶接あるいはボルトにより締結される装置脚５５およびヨーク側壁２２を有している。ヨーク底板５２とヨーク側壁２２は、接合部５７で接合されており、ヨーク底板５２側の外部に装置脚５５を避けながら、断続的に輪状の突起物５６が設けられている。
突起物５６は、ヨーク底板５２とは別体に作成されており、ヨーク底板５２に対し図示しない溶接あるいはボルトにより締結されている。
本実施例に係る突起物５６の素材は、実施例１と同様に、ヤング率１００ＭＰａ以上を有し、電気特性や磁気特性が均質である、工業用純鉄材やけい素鋼板、あるいは非磁性材料である、オーステナイト系ステンレス鋼と、高マンガン鋼、高ニッケル合金、チタンである。
実施例１３の電磁石装置７０Ｍは、筒状の第１磁性体（例えば、ヨーク側壁２２）と、第１磁性体の両端に設けられた平板状の複数の第２磁性体（例えば、ヨーク天板２１、ヨーク底板５２（図１参照））)と、第１磁性体の内部に配設され、第１磁性体の軸方向に磁場を発生する超伝導コイル５３と、を有している。第２磁性体の少なくとも一方（例えば、ヨーク底板５２）は、第１磁性体と第２磁性体との接合部５７の反対面である外面に、第１磁性体の筒状内面を軸方向に延ばした仮想面５８上にかかるように断続的に環状の第１リブ（例えば、突起物５６）が配設される。これにより、ヨーク底板５２および磁極５４に磁気吸引力が発生した際の撓みを抑止することができる。
<<実施例１４>>
図１６は、実施例１４に係る電磁石装置を示す断面構造模式図である。図１６に本実施例における、電磁石装置７０Ｎの高さ方向下部抜粋および周方向に４分割した断面模式図を示す。本実施例の電磁石装置７０Ｎは、実施例１３と同様に、磁場を発生する超伝導コイル５３、超伝導コイル５３が発生した磁場を調整する磁場調整装置１９を構成するコイルあるいは鉄片、磁場調整装置１９で調整された磁場での磁束の磁路となる磁極５４、ヨーク底板５２、ヨーク底板に図示しない溶接あるいはボルトにより締結される装置脚５５およびヨーク側壁２２を有している。ヨーク底板５２とヨーク側壁２２は、接合部５７で接合されており、ヨーク底板５２側の外部に装置脚５５を避けながら、断続的に輪状の突起物５６が設けられている。
図１６は、実施例１４に係る電磁石装置を示す断面構造模式図である。図１６に本実施例における、電磁石装置７０Ｎの高さ方向下部抜粋および周方向に４分割した断面模式図を示す。本実施例の電磁石装置７０Ｎは、実施例１３と同様に、磁場を発生する超伝導コイル５３、超伝導コイル５３が発生した磁場を調整する磁場調整装置１９を構成するコイルあるいは鉄片、磁場調整装置１９で調整された磁場での磁束の磁路となる磁極５４、ヨーク底板５２、ヨーク底板に図示しない溶接あるいはボルトにより締結される装置脚５５およびヨーク側壁２２を有している。ヨーク底板５２とヨーク側壁２２は、接合部５７で接合されており、ヨーク底板５２側の外部に装置脚５５を避けながら、断続的に輪状の突起物５６が設けられている。
突起物５６は、ヨーク底板５２とは別体に作成されており、ヨーク底板５２に対し図示しない溶接あるいはボルトにより締結されている。
実施例１４は、突起物５６と図示しないヨーク天板２１（図１参照）に設置されている突起物（例えば、突起物２４）との間は、ヨーク底板５２の中心から外周方向に向かって、ワイヤガイド６０を介して、ワイヤ５９により締結されている。
本実施例に係る突起物５６の素材は、実施例１と同様に、ヤング率１００ＭＰａ以上を有し、電気特性や磁気特性が均質である、工業用純鉄材やけい素鋼板、あるいは非磁性材料である、オーステナイト系ステンレス鋼と、高マンガン鋼、高ニッケル合金、チタンである。
本実施例に係る突起物同士を締結するワイヤ５９は、構造用ストランドロープ、構造用スパイラルロープ、構造用ロックドコイルロープ、平行線ストランド、被覆平行線ケーブル、およびＰＣケーブルのいずれかである。
以上、本実施形態によれば、磁気吸引力によるヨーク天板２１の撓み変形が最小限となり、磁気吸引力により発生したヨーク天板２１の撓みに起因する、ヨーク天板２１とヨーク側壁２２の接合箇所角部に発生する応力の集中を最小限にすることで、超伝導コイル２３によって生成された磁場の均一性に優れた電磁石装置を提供することができる。
本実施形態の電磁石装置７０は、図１に示すように、筒状のヨーク側壁２２と、ヨーク側壁２２の両端に設けられた平板状のヨーク天板２１およびヨーク底板５２と、ヨーク側壁２２の内部に配設され、ヨーク側壁２２の軸方向に磁場を発生する超伝導コイル２３と、を有し、ヨーク天板２１は、ヨーク側壁２２とヨーク天板２１との接合部１８の反対面である外面に、ヨーク側壁２２の筒状内面を軸方向に延ばした仮想面（図３の仮想面２０参照）上にかかるように環状の突起物２４が配設される。
本実施形態は、電磁石装置７０のヨーク構造において、円筒状または多角筒状のヨーク側壁２２およびヨーク側壁２２の上下両端に設けられた円平板状または多角平板状のヨーク天板２１およびヨーク底板５２と、ヨーク側壁２２の内部に収められる超伝導コイル２３を有する電磁石装置において、ヨーク天板２１とヨーク側壁２２の接合部１８のヨーク天板２１側の外部に、円輪状または多角形輪状（軸方向断面形状が円環状または多角形環状）の突起物（例えば、突起物２４）を有する。
本実施形態の突起物は、ヨーク天板２１を切削加工する際に、ヨーク天板２１外面と突起物２４とが一体となるように切削加工し作成することが望ましい。
また、突起物２４は、突起物２４のみ別体で製作し、ヨーク天板２１外面に溶接あるいはボルト締結により設置しても良い。
本実施形態に係る突起物２４の設置位置は、ヨーク天板２１とヨーク側壁２２の接合部１８のヨーク天板２１外側にヨーク天板２１外面に対して、輪状あるいは多角形輪状に配置される。より望ましくは、ヨーク側壁２２の軸心に対し半径方向で、突起物２４の位置が、ヨーク天板２１とヨーク側壁２２の接合部１８内側角部の軸方向延長方向にかかるように設置されることが望ましい。
また、突起物２４のヨーク天板２１へのボルト締結位置は、ヨーク天板中心またはヨーク側壁２２の軸心）から板外周に向かって半径方向に２箇所以上設けることが望ましい。
また、ヨーク天板２１が板中心から板外周に向かって扇状に分割される構造の場合、突起物は、ヨーク天板２１が一体で分割されない構造である場合と同様に、ヨーク天板２１とヨーク側壁２２の接合部１８のヨーク天板２１外側にヨーク天板２１外面に対して、輪状あるいは多角形輪状に配置されることを特徴とする。より望ましくは、ヨーク側壁２２の軸心に対し半径方向で、突起物の位置が、ヨーク天板２１とヨーク側壁２２の接合部１８内側角部の軸方向延長方向にかかるように、ボルト締結により設置されることが望ましい。
また、図１０に示すように、ヨーク天板２１が半径方向で分割される構造の場合、突起物３９の設置位置は、分割されるヨーク天板２１のうち半径方向内側天板（例えば、内側部分２１ｄ）と半径方向外側天板（例えば、外側部分２１ｅ）との間で１つ以上形成される接合部を有する。そのうちの内側接合部３８の角部の軸方向延長方向にかかるように設置されることが望ましい。
また、図１１に示すように、ヨーク天板２１が半径方向で分割される構造で、ヨーク天板２１に突起物が２つ以上（例えば、突起物３０，３９）設置される場合、突起物間をワイヤ４１で締結しても良い。
本実施形態に係る突起物の形状は、ヨーク天板２１中心からヨーク天板２１外周に向かって半径方向の断面形状（軸方向の軸中心断面形状）が矩形、突起物のヨーク天板側辺が対向する辺に比べて長い台形、三角形、略半円形であっても良い。
本実施形態に係る突起物の素材は、ヤング率１００ＭＰａ以上を有することが望ましく、より望ましくは、電気特性や磁気特性が均質である、工業用純鉄材やけい素鋼板、あるいは非磁性材料である、オーステナイト系ステンレス鋼と、高マンガン鋼、高ニッケル合金、チタンが望ましい。
本実施形態に係る突起物同士を締結するワイヤは、構造用ストランドロープ、構造用スパイラルロープ、構造用ロックドコイルロープ、平行線ストランド、被覆平行線ケーブル、およびＰＣケーブルのいずれかであることが望ましい。
本実施形態に係る突起物は、図１５および図１６に示すように、ヨーク底板５２とヨーク側壁２２の接合部５７のヨーク底板５２の外面に設置されても良い。
また、ヨーク底板５２の外面に設置される突起物は、ヨーク底板５２と電磁石装置７０を地面へ設置するための筐体脚（例えば、装置脚５５）の間隙に、断続的に設置されていても良い。
また、ヨーク天板２１の外面に設置される突起物とヨーク底板５２の外面に設置される突起物同士をワイヤでつないでも良い。
本実施形態に係る電磁石装置は、ヨーク天板２１あるいはヨーク底板５２に円形または多角形輪状の突起物を配置することに加え、ヨーク側壁２２内部に磁場微調整用コイルあるいは鉄片を配置することが望ましい。
特に、突起物の形状がヨーク天板２１あるいはヨーク底板５２に多角形輪状あるいは略輪状に配置された場合、ヨーク側壁２２と超伝導コイル２３の間に磁場微調整用コイルあるいは鉄片を配置することが望ましい。
特に、突起物の形状およびヨーク天板２１に対する突起物の設置方法は、ヨーク底板５２に対しても、装置脚５５との干渉を避けながら、同様として良い。
本実施形態により、ヨーク天板２１およびヨーク底板５２の撓みを抑制しつつ、ヨーク天板２１の周方向の磁気抵抗を均一とし、磁場分布の均一度が高く、かつ装置全体の重量増加が最小限となる電磁石装置７０を提供することができる。
１８ 接合部
１９ 磁場調整装置
２１ ヨーク天板（第２磁性体）
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ ヨーク分割天板
２２ ヨーク側壁（第１磁性体）
２３ 超伝導コイル
２４，３０，４３，４６，４９，５６ 突起物（第１リブ）
２５ 磁極
２６ 設置境界面
２７ ボルト
２８ ボルト
３２ 設置境界面
３５ 分割部
３７ 分割部
３８ 接合部
３９，４４，４７，５０ 突起物（第２リブ）
４１ ワイヤ
５２ ヨーク底板（第２磁性体）
５３ 超伝導コイル
５４ 磁極
５５ 装置脚
５６ 突起物
５７ 接合部
５９ ワイヤ
６０ ワイヤガイド
１９ 磁場調整装置
２１ ヨーク天板（第２磁性体）
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ ヨーク分割天板
２２ ヨーク側壁（第１磁性体）
２３ 超伝導コイル
２４，３０，４３，４６，４９，５６ 突起物（第１リブ）
２５ 磁極
２６ 設置境界面
２７ ボルト
２８ ボルト
３２ 設置境界面
３５ 分割部
３７ 分割部
３８ 接合部
３９，４４，４７，５０ 突起物（第２リブ）
４１ ワイヤ
５２ ヨーク底板（第２磁性体）
５３ 超伝導コイル
５４ 磁極
５５ 装置脚
５６ 突起物
５７ 接合部
５９ ワイヤ
６０ ワイヤガイド
Claims (10)
- 筒状の第１磁性体と、
前記第１磁性体の両端に設けられた平板状の複数の第２磁性体と、
前記第１磁性体の内部に配設され、前記第１磁性体の軸方向に磁場を発生する超伝導コイルと、を有し、
前記第２磁性体の少なくとも一方は、前記第１磁性体と前記第２磁性体との接合部の反対面である外面に、前記第１磁性体の筒状内面を軸方向に延ばした仮想面上にかかるように環状の第１リブが配設される
ことを特徴とする電磁石装置。 - 前記第１リブは、前記第２磁性体と一体に形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の電磁石装置。 - 前記第１リブは、前記第２磁性体と別体である
ことを特徴とする請求項１に記載の電磁石装置。 - 前記第１リブは、前記第２磁性体と溶接により結合されている
ことを特徴とする請求項３に記載の電磁石装置。 - 前記第１リブは、前記第１磁性体の軸心に対し半径方向で、前記仮想面の内側および外側において、前記第２磁性体とボルトで締結される
ことを特徴とする請求項３に記載の電磁石装置。 - 前記第２磁性体は、前記第１磁性体の軸心に対し周方向に扇状に分割されている
ことを特徴とする請求項１に記載の電磁石装置。 - 前記第２磁性体は、前記第１磁性体の軸心に対し半径方向に分割されており、
前記分割された第２磁性体のうち半径方向内側磁性体と半径方向外側磁性体との間で1つ以上の円柱面を有する接合部を介して接合されており、
前記分割された第２磁性体は、前記接合部のうち、内側接合部の円柱面を軸方向に延ばした仮想面上にかかるように環状の第２リブが配設される
ことを特徴とする請求項１に記載の電磁石装置。 - 前記第１リブと前記第２リブとは、ワイヤで締結されている
ことを特徴とする請求項７に記載の電磁石装置。 - 前記第１磁性体は、円筒状または多角筒状であり、
前記第２磁性体は、円平板状または多角平板状である
ことを特徴とする請求項１に記載の電磁石装置。 - 前記第１リブおよび第２リブは、前記第１磁性体の軸方向の断面形状が矩形、台形、三角形、略半円形のいずれかである
ことを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の電磁石装置。
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|---|---|---|---|---|
| JPS55111316U (ja) * | 1979-01-30 | 1980-08-05 | ||
| JPH0786643A (ja) * | 1993-09-10 | 1995-03-31 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 伝導冷却型超電導電磁石装置 |
| JPH10321430A (ja) * | 1997-05-23 | 1998-12-04 | Mitsubishi Electric Corp | 超電導電磁石装置 |
| JP2000258316A (ja) * | 1999-03-03 | 2000-09-22 | Technical Grout Kk | コンクリート圧縮試験用供試体採取容器 |
| JP2017108023A (ja) * | 2015-12-10 | 2017-06-15 | 国立大学法人秋田大学 | 交流電磁石 |
-
2017
- 2017-11-02 JP JP2017212613A patent/JP6962781B2/ja active Active
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