JP2659453B2 - 超電導マグネット装置 - Google Patents
超電導マグネット装置Info
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- JP2659453B2 JP2659453B2 JP2178987A JP17898790A JP2659453B2 JP 2659453 B2 JP2659453 B2 JP 2659453B2 JP 2178987 A JP2178987 A JP 2178987A JP 17898790 A JP17898790 A JP 17898790A JP 2659453 B2 JP2659453 B2 JP 2659453B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、磁気共鳴イメージング装置において、永
久電流モードで運転される超電導マグネット装置に関す
るものである。
久電流モードで運転される超電導マグネット装置に関す
るものである。
第４図は従来の超電導マグネット装置を示す回路図で
あり、図において、１は対象空間に必要な磁界を発生す
る超電導の第１コイル群、２は漏洩磁界を低減するため
に、上記磁界とは逆性の磁界を発生する超電導の第２コ
イル群、3,6はそれぞれのコイル群1,2に並列に接続され
た永久電流スイッチ、4,7は永久電流スイッチ3,6を構成
する超電導体、5,8はヒータ、9,10は保護素子であっ
て、適当な抵抗やダイオードからなるもので、各コイル
群1,2と並列に接続されている。また、これらの保護素
子0,10はこれらの各コイル群1,2にクエンチが発生した
場合に、永久電流スイッチ3,6の両端に生じる電圧を抑
制し、絶縁破壊を防止するために設けられている。この
様に配置されたものは、低温容器19に収納され、液体ヘ
リウム等の適当な冷媒により低温に維持されている。2
0,21は緊急消磁用のヒータ素子で、第1,第２のコイル群
1,2に近接して設けられている。17は緊急消磁用のヒー
タ電源であって、ヒータ回路の開閉スイッチ18を介し
て、緊急消磁用のヒータ素子20,21に接続されている。
あり、図において、１は対象空間に必要な磁界を発生す
る超電導の第１コイル群、２は漏洩磁界を低減するため
に、上記磁界とは逆性の磁界を発生する超電導の第２コ
イル群、3,6はそれぞれのコイル群1,2に並列に接続され
た永久電流スイッチ、4,7は永久電流スイッチ3,6を構成
する超電導体、5,8はヒータ、9,10は保護素子であっ
て、適当な抵抗やダイオードからなるもので、各コイル
群1,2と並列に接続されている。また、これらの保護素
子0,10はこれらの各コイル群1,2にクエンチが発生した
場合に、永久電流スイッチ3,6の両端に生じる電圧を抑
制し、絶縁破壊を防止するために設けられている。この
様に配置されたものは、低温容器19に収納され、液体ヘ
リウム等の適当な冷媒により低温に維持されている。2
0,21は緊急消磁用のヒータ素子で、第1,第２のコイル群
1,2に近接して設けられている。17は緊急消磁用のヒー
タ電源であって、ヒータ回路の開閉スイッチ18を介し
て、緊急消磁用のヒータ素子20,21に接続されている。
次に動作について説明する。
まず、緊急消磁を行う際には、開閉スイッチ18を閉じ
る。これによりヒータ素子20,21にヒータ電源17からヒ
ータ電流が流され、これらのヒータ素子20,21が発熱し
て、第1,第２コイル群1,2を加温する。これにより、超
電導状態にある第1,第２コイル群を構成する超電導線材
が常電導状態に転移する。このため、これらの第1,第２
コイル群1,2は、その材質，これらが持つエネルギおよ
びこれらの冷却条件などで決まる大きさの抵抗を発生す
る。従って、この発生抵抗により、これまで貯えられて
いたエネルギを消耗させることで、第１コイル群１およ
び第２コイル群の消磁を行うことができる。
る。これによりヒータ素子20,21にヒータ電源17からヒ
ータ電流が流され、これらのヒータ素子20,21が発熱し
て、第1,第２コイル群1,2を加温する。これにより、超
電導状態にある第1,第２コイル群を構成する超電導線材
が常電導状態に転移する。このため、これらの第1,第２
コイル群1,2は、その材質，これらが持つエネルギおよ
びこれらの冷却条件などで決まる大きさの抵抗を発生す
る。従って、この発生抵抗により、これまで貯えられて
いたエネルギを消耗させることで、第１コイル群１およ
び第２コイル群の消磁を行うことができる。
従来の超電導マグネット装置は以上のように構成され
ているので、第１コイル群１および第２コイル群２を独
自のヒータ素子20,21によりクエンチさせるため、これ
らの各コイル群1,2の消磁速度にずれを生じ、例えば第
５図に示すように、所定の場所において、一定の時間こ
れらの各コイル群1,2の出力磁界X,Yの強さの差に応じ
た、定常運転時の外部漏洩磁界を超える外部漏洩磁界Ｚ
を生じるなどの課題があった。
ているので、第１コイル群１および第２コイル群２を独
自のヒータ素子20,21によりクエンチさせるため、これ
らの各コイル群1,2の消磁速度にずれを生じ、例えば第
５図に示すように、所定の場所において、一定の時間こ
れらの各コイル群1,2の出力磁界X,Yの強さの差に応じ
た、定常運転時の外部漏洩磁界を超える外部漏洩磁界Ｚ
を生じるなどの課題があった。
この発明は、上記のような課題を解消するためになさ
れたもので、消時を行う場合において、上記のように定
常運転時の外部漏洩磁界を超える外部漏洩磁界を生じな
い超電導マグネット装置を得ることを目的とする。
れたもので、消時を行う場合において、上記のように定
常運転時の外部漏洩磁界を超える外部漏洩磁界を生じな
い超電導マグネット装置を得ることを目的とする。
この発明に係る超電導マグネット装置は、第１コイル
群および永久電流スイッチを含む閉回路と、第２コイル
群および他の永久電流スイッチを含む閉回路とに、これ
らの各閉回路の電流減衰速度を等しくする抵抗発生素子
をそれぞれ設けたものである。
群および永久電流スイッチを含む閉回路と、第２コイル
群および他の永久電流スイッチを含む閉回路とに、これ
らの各閉回路の電流減衰速度を等しくする抵抗発生素子
をそれぞれ設けたものである。
この発明における抵抗発生素子は、第１コイル群を含
む閉回路および第２コイル群を含む閉回路のそれぞれに
設けられ、電流減衰速度を等しく設定することにより消
磁速度を互いに略等しくし、これによって漏洩磁界の広
がりを防止するように機能する。
む閉回路および第２コイル群を含む閉回路のそれぞれに
設けられ、電流減衰速度を等しく設定することにより消
磁速度を互いに略等しくし、これによって漏洩磁界の広
がりを防止するように機能する。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第
１図において、１は対象空間に必要な磁界を発生する第
１コイル群、２は漏洩磁界を減らすために第１コイル群
１と略同心，同軸に配置した逆性の磁界を発生する第２
コイル群、3,6は上記同様の永久電流スイッチ、11,14は
永久電流スイッチ3,6にそれぞれ直列接続された抵抗発
生素子、4,7は各永久電流スイッチ3,6を構成する超電導
体、5,8は同じくヒータ、12,15は抵抗発生素子11,14を
構成する超電導体、13,16は同じくヒータである。これ
らの各コイル群1,2にクエンチが発生した場合に、永久
電流スイッチ3,6の両端に生じる電圧を抑制するため
に、保護素子9,10が並列に設けられている。この様に、
第１コイル群1,永久電流スイッチ3,抵抗発生素子11を含
む閉回路と、第２コイル群2,永久電流スイッチ6,抵抗発
生素子14を含む閉回路は、低温容器29に収納され、液体
ヘリウム等の適当な冷媒により低温に維持されている。
17は緊急消磁用のヒータ電源であって、ヒータ回路の開
閉スイッチ18を介して直列に接続された抵抗発生素子用
のヒータ13,16に接続されている。抵抗発生素子11,14は
超電導体12,15の使用材料の選定、ヒータ13,16の発生熱
量の設定および超電導体12,15の放熱構造の設計等によ
り、動作時の発生抵抗を予め決定できるものとなってい
る。
１図において、１は対象空間に必要な磁界を発生する第
１コイル群、２は漏洩磁界を減らすために第１コイル群
１と略同心，同軸に配置した逆性の磁界を発生する第２
コイル群、3,6は上記同様の永久電流スイッチ、11,14は
永久電流スイッチ3,6にそれぞれ直列接続された抵抗発
生素子、4,7は各永久電流スイッチ3,6を構成する超電導
体、5,8は同じくヒータ、12,15は抵抗発生素子11,14を
構成する超電導体、13,16は同じくヒータである。これ
らの各コイル群1,2にクエンチが発生した場合に、永久
電流スイッチ3,6の両端に生じる電圧を抑制するため
に、保護素子9,10が並列に設けられている。この様に、
第１コイル群1,永久電流スイッチ3,抵抗発生素子11を含
む閉回路と、第２コイル群2,永久電流スイッチ6,抵抗発
生素子14を含む閉回路は、低温容器29に収納され、液体
ヘリウム等の適当な冷媒により低温に維持されている。
17は緊急消磁用のヒータ電源であって、ヒータ回路の開
閉スイッチ18を介して直列に接続された抵抗発生素子用
のヒータ13,16に接続されている。抵抗発生素子11,14は
超電導体12,15の使用材料の選定、ヒータ13,16の発生熱
量の設定および超電導体12,15の放熱構造の設計等によ
り、動作時の発生抵抗を予め決定できるものとなってい
る。
次に動作について説明する。まず、緊急消磁を行う場
合は、ヒータ回路用のスイッチ18を閉じることにより、
抵抗発生素子11,14の各ヒータ13,16に通電する。このた
め、各ヒータ13,16は発熱し、その熱により超電導体12,
15がそれぞれ常電導状態に転位し、抵抗を発生する。従
ってこの抵抗により、これまで超電導体12,15を含む回
路に貯えられていたエネルギが消費され、第１コイル群
１および第２コイル群２が発生する磁界を消磁すること
ができる。第２図は上記超電導マグネット装置の等価回
路を示し、L1およびL2はそれぞれ第1,第２コイル群1,2
のインダクタンス、r1およびr2は各抵抗発生素子11,14
により発生する抵抗、Ｍは第1,第２コイル群1,2間に生
じる相互インダクタンスである。いま、インダグタンス
L1を含む第１回路ＰおよびインダクタンスL2を含む第２
回路Ｑの定常運転時の通電電流をそれぞれI10,I20とす
ると、緊急消磁の場合の電流i1,i2は次式で表わせる。
合は、ヒータ回路用のスイッチ18を閉じることにより、
抵抗発生素子11,14の各ヒータ13,16に通電する。このた
め、各ヒータ13,16は発熱し、その熱により超電導体12,
15がそれぞれ常電導状態に転位し、抵抗を発生する。従
ってこの抵抗により、これまで超電導体12,15を含む回
路に貯えられていたエネルギが消費され、第１コイル群
１および第２コイル群２が発生する磁界を消磁すること
ができる。第２図は上記超電導マグネット装置の等価回
路を示し、L1およびL2はそれぞれ第1,第２コイル群1,2
のインダクタンス、r1およびr2は各抵抗発生素子11,14
により発生する抵抗、Ｍは第1,第２コイル群1,2間に生
じる相互インダクタンスである。いま、インダグタンス
L1を含む第１回路ＰおよびインダクタンスL2を含む第２
回路Ｑの定常運転時の通電電流をそれぞれI10,I20とす
ると、緊急消磁の場合の電流i1,i2は次式で表わせる。
緊急消磁の際に、漏洩磁界が広がらないようにするた
めには、上記第１回路Ｐの電流i1と第２回路Ｑの電流i2
がほぼ等しい減衰速度で減衰していき、また、その比率 が定常運転時の各回路の電流の比率I10/I20とほぼ等し
くなる必要がある。すなわち、（１），（２）式より であれば第１コイル群１と第２コイル群２の発生する磁
界の重ね合せである漏洩磁界は、所定の場所において、
定常運転時の値を超えることはない。このとき、上記各
式において、L1,L2,MおよびI10,I20はコイル形状および
コイル配置で決まる値であるので、電流減衰速度を第１
回路Ｐと第２回路Ｑにおいてほぼ等しくするには、各抵
抗発生素子11,14の抵抗値r1,r2を適当に選定することに
より可能となる。従って、各回路P,Qにおいて抵抗発生
素子11,14により電流減衰速度を調整することで、漏洩
磁界の広がりを抑えることができる。
めには、上記第１回路Ｐの電流i1と第２回路Ｑの電流i2
がほぼ等しい減衰速度で減衰していき、また、その比率 が定常運転時の各回路の電流の比率I10/I20とほぼ等し
くなる必要がある。すなわち、（１），（２）式より であれば第１コイル群１と第２コイル群２の発生する磁
界の重ね合せである漏洩磁界は、所定の場所において、
定常運転時の値を超えることはない。このとき、上記各
式において、L1,L2,MおよびI10,I20はコイル形状および
コイル配置で決まる値であるので、電流減衰速度を第１
回路Ｐと第２回路Ｑにおいてほぼ等しくするには、各抵
抗発生素子11,14の抵抗値r1,r2を適当に選定することに
より可能となる。従って、各回路P,Qにおいて抵抗発生
素子11,14により電流減衰速度を調整することで、漏洩
磁界の広がりを抑えることができる。
第３図はこの発明の超電導マグネット装置の他の実施
例を示し、図において、11a〜11cはそれぞれ第１コイル
群１側の３つの抵抗発生素子、14a,14bはそれぞれ第２
コイル群２側の２つの抵抗発生素子である。また、これ
らは超電導体12a〜12c,15a,15bと抵抗発生素子用のヒー
タ13a〜13c,16a,16bとから構成されており、抵抗発生素
子11a〜11cは互いに直列に接続されており、また、抵抗
発生素子14a,14bも直列に接続されている。
例を示し、図において、11a〜11cはそれぞれ第１コイル
群１側の３つの抵抗発生素子、14a,14bはそれぞれ第２
コイル群２側の２つの抵抗発生素子である。また、これ
らは超電導体12a〜12c,15a,15bと抵抗発生素子用のヒー
タ13a〜13c,16a,16bとから構成されており、抵抗発生素
子11a〜11cは互いに直列に接続されており、また、抵抗
発生素子14a,14bも直列に接続されている。
この実施例では、複数個の抵抗発生素子11a〜11cと14
a,14bを各回路において直列に接続して用いることによ
り、１個の負担する端子電圧を軽減できる利点がある。
各回路の抵抗発生素子の数はこの例では３個と、２個と
したが、直列にした場合の抵抗値が条件が満たせば、何
個にしても良い。また、抵抗発生素子11a〜11c,14a,14b
を同一の規格に製作し、第１回路Ｐと第２回路Ｑに組み
込む個数を調整することによって、発生する抵抗値の調
整を行うことで、抵抗発生素子の規格化による品質の安
定化や生産個数による価格の低減等を図れる効果があ
る。
a,14bを各回路において直列に接続して用いることによ
り、１個の負担する端子電圧を軽減できる利点がある。
各回路の抵抗発生素子の数はこの例では３個と、２個と
したが、直列にした場合の抵抗値が条件が満たせば、何
個にしても良い。また、抵抗発生素子11a〜11c,14a,14b
を同一の規格に製作し、第１回路Ｐと第２回路Ｑに組み
込む個数を調整することによって、発生する抵抗値の調
整を行うことで、抵抗発生素子の規格化による品質の安
定化や生産個数による価格の低減等を図れる効果があ
る。
以上のように、この発明によれば第１コイル群および
第２コイル群の各１を含む閉回路に、これらの閉回路に
おける電流減衰速度を等しくする抵抗発生素子をそれぞ
れ設置するように構成したので、緊急消磁を実施した場
合、各コイル群の消磁速度が等しくなり、所定の場所に
おける磁界が消磁中に定常状態の漏洩磁界を超えること
がない。また、コイル製作において、第１コイル群，第
２コイル群に近接してヒータを取り付ける作業を省略で
き、これらのコイル群製作の工程を合理化できるなどの
効果が得られる。
第２コイル群の各１を含む閉回路に、これらの閉回路に
おける電流減衰速度を等しくする抵抗発生素子をそれぞ
れ設置するように構成したので、緊急消磁を実施した場
合、各コイル群の消磁速度が等しくなり、所定の場所に
おける磁界が消磁中に定常状態の漏洩磁界を超えること
がない。また、コイル製作において、第１コイル群，第
２コイル群に近接してヒータを取り付ける作業を省略で
き、これらのコイル群製作の工程を合理化できるなどの
効果が得られる。
第１図はこの発明の一実施例による超電導マグネット装
置を示す回路図、第２図は第１図の超電導マグネット装
置の電気的特性を説明する等価回路図、第３図はこの発
明の超電導マグネット装置の他の実施例を示す回路図、
第４図は従来の超電導マグネット装置を示す回路図、第
５図は第４図における漏洩磁界分布の時間に対する変化
状況を示す磁界強度分布特性図である。 １は第１コイル群、２は第２コイル群、3,6は永久電流
スイッチ、11,14は抵抗発生素子。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
置を示す回路図、第２図は第１図の超電導マグネット装
置の電気的特性を説明する等価回路図、第３図はこの発
明の超電導マグネット装置の他の実施例を示す回路図、
第４図は従来の超電導マグネット装置を示す回路図、第
５図は第４図における漏洩磁界分布の時間に対する変化
状況を示す磁界強度分布特性図である。 １は第１コイル群、２は第２コイル群、3,6は永久電流
スイッチ、11,14は抵抗発生素子。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】対象空間に磁界を発生する超電導の第１コ
イル群と、該第１コイル群の外部漏洩磁界を低減するた
めに、該第１コイル群と略同心，同軸に配置されて、上
記磁界とは逆性の磁界を発生する超電導の第２コイル群
と、上記第１コイル群および第２コイル群にそれぞれ接
続されて独立した閉回路を構成する各一の永久電流スイ
ッチとを備えた超電導マグネット装置において、上記第
１コイル群および第２コイル群をそれぞれ含む上記各一
の閉回路に、電流減衰速度を等しくする抵抗発生素子を
設けたことを特徴とする超電導マグネット装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2178987A JP2659453B2 (ja) | 1990-07-06 | 1990-07-06 | 超電導マグネット装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2178987A JP2659453B2 (ja) | 1990-07-06 | 1990-07-06 | 超電導マグネット装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0465806A JPH0465806A (ja) | 1992-03-02 |
| JP2659453B2 true JP2659453B2 (ja) | 1997-09-30 |
Family
ID=16058135
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2178987A Expired - Fee Related JP2659453B2 (ja) | 1990-07-06 | 1990-07-06 | 超電導マグネット装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2659453B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5426366A (en) * | 1992-12-11 | 1995-06-20 | U.S. Philips Corporation | Magnetic resonance apparatus comprising a superconducting magnet |
| JP6862382B2 (ja) * | 2018-03-07 | 2021-04-21 | 株式会社東芝 | 高温超電導磁石装置、その運転制御装置及び方法 |
-
1990
- 1990-07-06 JP JP2178987A patent/JP2659453B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0465806A (ja) | 1992-03-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |