JP3484926B2 - Superconducting magnet device - Google Patents

Superconducting magnet device

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JP3484926B2
JP3484926B2 JP15084497A JP15084497A JP3484926B2 JP 3484926 B2 JP3484926 B2 JP 3484926B2 JP 15084497 A JP15084497 A JP 15084497A JP 15084497 A JP15084497 A JP 15084497A JP 3484926 B2 JP3484926 B2 JP 3484926B2
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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】本発明は、特に広い開口を有
するように、超電導コイルを収容する冷却容器を備えた
超電導磁石を軸方向に連結して構成した超電導磁石装
置、特に超電導コイルが超電導破壊を発生することなく
安定して励磁・消磁ができる超電導磁石装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a superconducting magnet device formed by axially connecting superconducting magnets provided with a cooling container for accommodating the superconducting coil so that the superconducting coil has a superconducting destruction. The present invention relates to a superconducting magnet device that can be excited and demagnetized stably without generating noise.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の超電導磁石装置の典型例として、
円筒形の形状をした磁気共鳴イメージング装置(MR
I)用の超電導磁石装置がある。これは、円筒状の装置
の中心部に高均一な強い磁場を発生するものである。一
方、磁気共鳴イメージング装置用の超電導磁石装置にお
いて、例えば特開昭62−026052号公報、特開平
04−007808号公報で公知のように、患者の圧迫
感を軽減した開放型の超電導磁石装置が適用されてい
る。このようなものは、例えば図5の斜視図に示すよう
に、2台設置された超電導磁石1間を複数の連結管2で
接続するのが一般的である。
2. Description of the Related Art As a typical example of a conventional superconducting magnet device,
Cylindrical magnetic resonance imaging device (MR
There is a superconducting magnet device for I). This generates a highly uniform and strong magnetic field at the center of a cylindrical device. On the other hand, in a superconducting magnet device for a magnetic resonance imaging apparatus, an open-type superconducting magnet device that reduces a patient's feeling of oppression, as is known, for example, in JP-A-62-026052 and JP-A-04-007808. Has been applied. In such a device, for example, as shown in the perspective view of FIG. 5, it is common to connect two superconducting magnets 1 by a plurality of connecting pipes 2.

【0003】また、近年、例えば特開昭58−0745
94号公報、特開昭59−203793号公報、特開昭
60−036391号公報等に記載されているように、
結晶引上装置にMCZ(Magnetic Field
s−applied Czochraski)法の適用
が拡大している。そして、大型の引上炉に横方向の磁場
を印加する場合、図5の超電導磁石装置と同様に、超電
導磁石を2個設置し、磁石間を複数の連結管装置で接続
して超電導磁石装置を構成し、2台の超電導磁石の間に
引上炉をおくのが一般的である。
In recent years, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 58-0745.
As described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 94, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-203793, Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-036391, and the like,
MCZ (Magnetic Field)
The application of the s-applied Czochrski) method is expanding. When a lateral magnetic field is applied to a large pulling furnace, two superconducting magnets are installed and the magnets are connected by a plurality of connecting pipe devices, as in the superconducting magnet device of FIG. In general, a pulling furnace is placed between two superconducting magnets.

【0004】ここで、上述のような超電導磁石装置の構
成を図5〜図7を参照してさらに詳しく説明する。な
お、図5は超電導磁石装置の斜視図、図6は断面図、図
7は図6における断面の一部であるA部を拡大して示す
拡大断面図である。これらの図において、超電導磁石1
は、次のように構成されている。真空容器11は、ステ
ンレス鋼板を溶接して断面矩形の円環状に形成されてい
る。冷却容器12は内筒12a、両側の側板12bを有
し、断面矩形の円環状に形成されている。側板12bは
内筒12a側の部分がフランジ部12cとして使用され
る。そして、内筒12aとフランジ部12cで構成され
る断面コ字状の円環状の巻枠部12dとして、冷却容器
12の一部が兼用されている。
The structure of the superconducting magnet device as described above will be described in more detail with reference to FIGS. 5 is a perspective view of the superconducting magnet device, FIG. 6 is a cross-sectional view, and FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view showing a part A of the cross-section in FIG. 6 in an enlarged manner. In these figures, the superconducting magnet 1
Is configured as follows. The vacuum vessel 11 is formed by welding a stainless steel plate into an annular shape having a rectangular cross section. The cooling container 12 has an inner cylinder 12a and side plates 12b on both sides, and is formed in an annular shape having a rectangular cross section. A portion of the side plate 12b on the inner cylinder 12a side is used as a flange portion 12c. A part of the cooling container 12 is also used as an annular winding frame portion 12d having a U-shaped cross section, which is composed of the inner cylinder 12a and the flange portion 12c.

【0005】超電導コイル13は、巻枠部12dに断面
矩形の円環状に巻回され、側面部13aを有し、冷却容
器12に収容されている。また、超電導コイル13の他
方の側面部には超電導コイル13のZ軸方向の支持及び
巻線時のコイル位置決め用として、コイル位置決め部材
14が設置されている。コイル位置決め部材14は、巻
線作業前に予め冷却容器の内筒12aに固定されてい
る。超電導コイル13は、常温においてコイル位置決め
部材14と右方の一方のフランジ部12cとで形成され
る巻枠部12dに隙間がないように巻回される。しか
し、超電導コイル13が超電導状態に冷却された状態で
は、ステンレス鋼よりも超電導導体の収縮率が大きいの
で、超電導コイル13の方がより大きく収縮し、コイル
位置決め部材14や一方のフランジ部12cとの間に微
小な間隙が生じる。
The superconducting coil 13 is wound around the winding frame portion 12d in an annular shape having a rectangular cross section, has a side surface portion 13a, and is housed in the cooling container 12. A coil positioning member 14 is provided on the other side surface of the superconducting coil 13 for supporting the superconducting coil 13 in the Z-axis direction and for coil positioning during winding. The coil positioning member 14 is previously fixed to the inner cylinder 12a of the cooling container before the winding work. The superconducting coil 13 is wound at room temperature so that there is no gap in the winding frame portion 12d formed by the coil positioning member 14 and the one flange portion 12c on the right side. However, in the state where the superconducting coil 13 is cooled to the superconducting state, the contraction rate of the superconducting conductor is larger than that of stainless steel, so that the superconducting coil 13 contracts to a greater extent, so that the coil positioning member 14 and the one flange portion 12c are There is a small gap between them.

【0006】真空容器11と冷却容器12との間には、
周囲に2層の熱シールド15及びスーパーインシュレー
ション(図示せず)が設けられている。なお、図示しな
いが、冷却容器12や熱シールド15は真空容器11に
断熱支持材を介して支持されている。なお、図6に示す
ように、真空容器11中には、液体ヘリウム16が液面
Bまで入れられている。以上のように構成された超電導
磁石1は、二つの連結管装置2により図6におけるZ軸
方向に連結されている。
Between the vacuum container 11 and the cooling container 12,
A two-layer heat shield 15 and a super insulation (not shown) are provided around the periphery. Although not shown, the cooling container 12 and the heat shield 15 are supported by the vacuum container 11 via a heat insulating support material. In addition, as shown in FIG. 6, liquid helium 16 is filled in the vacuum container 11 up to the liquid level B. The superconducting magnet 1 configured as described above is connected in the Z-axis direction in FIG. 6 by the two connecting pipe devices 2.

【0007】連結管装置2は、二つの超電導磁石1の真
空容器11を連結する真空容器連結管21と、冷却容器
12相互間を固定した状態で連結する冷却容器連結管2
2と、熱シールド15同士を連結する2層の連結部材2
3との4層で構成されている。冷却容器連結管22は、
図7のように中空パイプにされており、液体ヘリウムや
ガスヘリウムの流路として、また、複数の超電導コイル
13間を電気的に接続するリードの通路としての役目を
果たしている。なお、図7においては2層の連結部材2
3は図示を省略している。
The connecting pipe device 2 includes a vacuum container connecting pipe 21 for connecting the vacuum containers 11 of the two superconducting magnets 1 and a cooling container connecting pipe 2 for connecting the cooling containers 12 in a fixed state.
2 and a two-layer connecting member 2 for connecting the heat shields 15 to each other.
It is composed of 3 layers and 4 layers. The cooling container connecting pipe 22 is
As shown in FIG. 7, it is formed as a hollow pipe, and serves as a flow path for liquid helium or gas helium and as a passage for leads that electrically connect a plurality of superconducting coils 13. In addition, in FIG. 7, the two-layer connecting member 2
3 is omitted in the figure.

【0008】さらに、図5に示すように、液体ヘリウム
の注液やヘリウムガス排気用のサービスポート3、熱シ
ールド層冷却のためのシールド冷凍機4等が設置されて
いる。サービスポート3は、超電導コイル13の励磁リ
ード取出しポートを兼ねている。
Further, as shown in FIG. 5, a service port 3 for injecting liquid helium and exhausting helium gas, a shield refrigerator 4 for cooling the heat shield layer, and the like are installed. The service port 3 also serves as an exciting lead takeout port of the superconducting coil 13.

【0009】図6に示された超電導磁石1を励磁した場
合、各超電導コイル13は矢印C方向の電磁力を受け
る。この電磁力は冷却容器12のフランジ部12cに伝
わり、冷却容器連結管22から反力を受けるため、側板
12bと冷却容器連結管22との連結部を固定点とし
て、冷却用器12は概略、図7に破線で示すように変形
する。この変形が生じた場合、超電導コイル13の側面
部13a(図7参照)は冷却容器12のフランジ部12
cから局部集中応力を受ける。また、超電導コイル13
が超電導状態に冷却された状態においては、上述のよう
に超電導コイル13と一方のフランジ部12cあるいは
コイル位置決め部材14との間にはZ軸方向に僅かに隙
間があるため、電磁力により超電導コイルがZ軸方向に
変形し、変形したフランジ部12cに衝突する。
When the superconducting magnet 1 shown in FIG. 6 is excited, each superconducting coil 13 receives an electromagnetic force in the direction of arrow C. This electromagnetic force is transmitted to the flange portion 12c of the cooling container 12 and receives a reaction force from the cooling container connecting pipe 22. Therefore, the cooling device 12 is generally provided with the connecting portion between the side plate 12b and the cooling container connecting pipe 22 as a fixed point. It deforms as shown by the broken line in FIG. When this deformation occurs, the side surface portion 13a (see FIG. 7) of the superconducting coil 13 is the flange portion 12 of the cooling container 12.
It receives local concentrated stress from c. In addition, the superconducting coil 13
In the state in which the superconducting coil is cooled to the superconducting state, there is a slight gap in the Z-axis direction between the superconducting coil 13 and the one flange portion 12c or the coil positioning member 14 as described above. Deforms in the Z-axis direction and collides with the deformed flange portion 12c.

【0010】このため、局部的につぶれて超電導破壊
(以後クエンチという)に至る可能性があった。特に、
局部的なつぶれの場合は励磁の度にクエンチを繰り返
す。また、超電導コイル13が変形する場合、超電導コ
イルはその断面に比し径がずっと大きく、かなりの可撓
性を有するので超電導コイルの周方向の各部が波を打つ
ようにして軸方向に不均一に変形して、フランジ部12
cに衝突するため、局部集中応力がいっそう大きくな
る。このため、励磁時のクエンチの頻度が高くなる。
For this reason, there is a possibility of local collapse and superconducting breakdown (hereinafter referred to as quench). In particular,
In the case of local collapse, quenching is repeated with each excitation. In addition, when the superconducting coil 13 is deformed, the diameter of the superconducting coil is much larger than that of its cross section, and the superconducting coil 13 has considerable flexibility, so that each portion in the circumferential direction of the superconducting coil undulates in the axial direction. Deformed into a flange 12
Since it collides with c, the local concentrated stress is further increased. For this reason, the frequency of quenching upon excitation increases.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】以上のように、超電導
磁石1を複数台設置し、これらを連結管装置2で接続し
た構成の超電導磁石装置においては、超電導磁石1相互
の電磁力のために冷却容器12が変形し、クエンチに対
して不安定な装置になっていた。これを防ぐために、冷
却容器12の板厚を厚くして強度を高くすることが考え
られる。しかし、コストや重量が増加する問題がある。
As described above, in a superconducting magnet device having a structure in which a plurality of superconducting magnets 1 are installed and these are connected by a connecting pipe device 2, because of mutual electromagnetic force between the superconducting magnets 1. The cooling container 12 was deformed, and the device became unstable with respect to the quench. In order to prevent this, it is conceivable to increase the plate thickness of the cooling container 12 to increase the strength. However, there is a problem that cost and weight increase.

【0012】また、例えば超電導磁石1相互間を支持装
置などで基礎に強固に固定して超電導磁石の電磁力に耐
えるようにするとともに、冷却容器連結管22の一部に
フレキシブルパイプを間挿し、冷却容器連結管22から
直接反力を受けないように構成することも可能である
が、コスト増の他、装置が大掛かりになる欠点があっ
た。この発明は、上記のような問題点を解決して、軽量
でコンパクトな構造で、しかも耐クエンチ特性を向上さ
せることのできる超電導磁石装置を得ることを目的とす
る。
Further, for example, the superconducting magnets 1 are firmly fixed to a foundation by a supporting device so as to withstand the electromagnetic force of the superconducting magnets, and a flexible pipe is inserted in a part of the cooling container connecting pipe 22. The cooling container connecting pipe 22 may be configured so as not to be directly affected by the reaction force, but it has a drawback that the cost is increased and the device becomes bulky. An object of the present invention is to solve the above problems and to obtain a superconducting magnet device having a lightweight and compact structure and capable of improving quenching resistance.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】この発明の超電導磁石装
置は、断面矩形であって板状部材にて円環状に形成され
内周側が超電導コイルが巻回された巻枠部とされ真空容
器内に断熱部材を介して支持収容された冷却容器をそれ
ぞれ有し超電導コイルの軸方向に対向配置された二つの
超電導磁石、上記各冷却容器同士を固定連結する冷却容
器連結管を有する連結管装置、及び超電導コイルを励磁
したときの電磁力により超電導コイルが冷却容器から偏
荷重を受けるのを抑制する偏荷重抑制部材を冷却容器に
設けたものである。
A superconducting magnet device according to the present invention has a rectangular cross section, is formed in an annular shape by a plate-like member, and the inner peripheral side is a winding frame portion around which a superconducting coil is wound. Two superconducting magnets each having a cooling container supported and housed via a heat insulating member and arranged to face each other in the axial direction of the superconducting coil, a connecting pipe device having a cooling container connecting pipe for fixedly connecting the cooling containers to each other, Further, the cooling container is provided with an unbalanced load suppressing member that suppresses an unbalanced load from being applied to the superconducting coil by the electromagnetic force generated when the superconducting coil is excited.

【0014】また、巻枠部を円筒部と一対のフランジ部
とで断面コ字状に形成し、偏荷重抑制部材をフランジ部
の一方の板厚を冷却容器の冷却容器接続管と接続される
部分の板厚よりも厚くした厚肉フランジとし、この厚肉
フランジにより超電導コイルの電磁力を受けるようにし
たものである。
Further, the winding frame portion is formed in a U-shaped cross section by the cylindrical portion and the pair of flange portions, and the unbalanced load suppressing member is connected to the cooling container connecting pipe of the cooling container with one plate thickness of the flange portion. The thick flange is made thicker than the plate thickness of the portion, and the electromagnetic force of the superconducting coil is received by the thick flange.

【0015】さらに、偏荷重抑制部材をフランジ部の一
方の内側に設けられた偏荷重抑制用フランジとし、この
偏荷重抑制用フランジにより超電導コイルの電磁力を受
けるようにしたものである。
Further, the eccentric load suppressing member is an eccentric load suppressing flange provided inside one of the flange portions, and the eccentric load suppressing flange receives the electromagnetic force of the superconducting coil.

【0016】そして、偏荷重抑制部材を円筒部と同軸に
かつ超電導コイルよりも外周側にあるようにして冷却容
器内に配設された円筒状補強部材としたものである。
Further, the unbalanced load suppressing member is a cylindrical reinforcing member arranged in the cooling container so as to be coaxial with the cylindrical portion and on the outer peripheral side of the superconducting coil.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

実施の形態1.図1は、この発明の実施の一形態を示す
もので、従来のものを示す図7に対応する要部の要部断
面図である。図1において、円環状の電磁石100は次
のように構成されている。真空容器11は、非磁性のス
テンレス鋼板を溶接して断面矩形の円環状に形成されて
いる。
Embodiment 1. FIG. 1 shows an embodiment of the present invention and is a cross-sectional view of a main part corresponding to FIG. 7 showing a conventional one. In FIG. 1, the annular electromagnet 100 is configured as follows. The vacuum container 11 is formed by welding a non-magnetic stainless steel plate into an annular shape having a rectangular cross section.

【0018】冷却容器112は内周側の円筒部である内
筒12a、図1の左方の側板12b、側板12bよりも
厚肉で右方に設けられた厚肉フランジ112c、この厚
肉フランジ112cに溶接された右方の側板12bを有
し、非磁性のステンレス鋼板を溶接して断面矩形の円環
状に形成されている。厚肉フランジ112cは、超電導
コイル13の直径より若干大きい外径にされており、超
電導コイル13に接し電磁力を受ける。他方の(図1の
左方の)側板12bは、内筒12a寄りの部分がフラン
ジ部12cとして使用される。そして、内筒12aとフ
ランジ部12cと厚肉フランジ部112cとで断面コ字
状の円環状の巻枠部112dが形成されている。つま
り、冷却容器112の一部が巻枠部112dとして兼用
されている。なお、冷却容器12を構成する内筒12
a、側板12bは非磁性のステンレス鋼の薄板製であ
る。
The cooling container 112 has an inner cylinder 12a which is a cylindrical portion on the inner peripheral side, a left side plate 12b in FIG. 1, a thick flange 112c thicker than the side plate 12b and provided on the right side, and this thick flange. It has a right side plate 12b welded to 112c, and is formed into an annular shape having a rectangular cross section by welding a nonmagnetic stainless steel plate. The thick flange 112c has an outer diameter slightly larger than the diameter of the superconducting coil 13, contacts the superconducting coil 13, and receives an electromagnetic force. The other side plate 12b (on the left side in FIG. 1) is used as a flange portion 12c at a portion near the inner cylinder 12a. The inner cylinder 12a, the flange portion 12c, and the thick flange portion 112c form an annular winding frame portion 112d having a U-shaped cross section. That is, a part of the cooling container 112 is also used as the winding frame portion 112d. The inner cylinder 12 that constitutes the cooling container 12
The a and the side plates 12b are made of non-magnetic thin stainless steel plate.

【0019】超電導コイル13は、巻枠部112dに断
面矩形の円環状に巻回され、側面部13aを有し、冷却
容器112に収容されている。また、超電導コイル13
の他方の側面部には超電導コイル13のZ軸方向の支持
及び巻線時のコイル位置決め用として、コイル位置決め
部材14が設置されている。コイル位置決め部材14
は、巻線開始前に予め冷却容器112の内筒12aに固
定する。超電導コイル13は、常温においてコイル位置
決め部材14と厚肉フランジ部112cとで形成される
巻枠部112dに軸方向に隙間がないように巻回され
る。しかし、超電導状態に冷却されるとステンレス鋼製
の巻枠部112dに比し超電導コイル13の超電導導体
の収縮率の方が大きいので、超電導コイル13は、コイ
ル位置決め部材14や厚肉フランジ部112cとの間に
微小な軸方向の間隙を有するようになる。
The superconducting coil 13 is wound around the winding frame 112d in an annular shape having a rectangular cross section, has a side surface 13a, and is housed in the cooling container 112. In addition, the superconducting coil 13
A coil positioning member 14 is installed on the other side surface of the superconducting coil 13 for supporting the superconducting coil 13 in the Z-axis direction and for positioning the coil during winding. Coil positioning member 14
Is fixed to the inner cylinder 12a of the cooling container 112 in advance before starting the winding. The superconducting coil 13 is wound around the winding frame portion 112d formed by the coil positioning member 14 and the thick flange portion 112c at room temperature without any gap in the axial direction. However, when cooled to the superconducting state, the shrinkage rate of the superconducting conductor of the superconducting coil 13 is larger than that of the stainless steel bobbin portion 112d, so that the superconducting coil 13 has a coil positioning member 14 and a thick flange portion 112c. And has a minute axial gap.

【0020】真空容器11と冷却容器112との間に
は、周囲に2層の熱シールド及びスーパーインシュレー
ション(図示せず)が設けられているが図示を省略して
いる。なお、図示しないが、冷却容器112や熱シール
ドは真空容器11に断熱支持材を介して支持されてい
る。なお、図6の従来のものと同様に、真空容器11中
には、液体ヘリウムが入れられている。以上のように構
成された超電導磁石100は、二つの連結管装置2によ
り図1におけるZ軸方向に連結されている(図6をも参
照)。
Between the vacuum container 11 and the cooling container 112, two layers of heat shield and super insulation (not shown) are provided in the periphery, but they are not shown. Although not shown, the cooling container 112 and the heat shield are supported by the vacuum container 11 via a heat insulating support material. Liquid helium is placed in the vacuum container 11 as in the conventional one shown in FIG. The superconducting magnet 100 configured as described above is connected in the Z-axis direction in FIG. 1 by the two connecting pipe devices 2 (see also FIG. 6).

【0021】連結管装置2は、二つの超電導磁石100
の真空容器11を連結する真空容器連結管21と、冷却
容器12相互間を固定した状態で連結する冷却容器連結
管22と、図示しない熱シールド同士を連結する2層の
連結部材(図6の連結部材23を参照)との4層で構成
されている。冷却容器連結管22は、厚肉フランジ部1
12cより板厚の薄い側板12b相互間を固定連結して
いる。なお、冷却容器連結管22は、図1のように中空
パイプにされており、液体ヘリウムやガスヘリウムの流
路として、また、複数の超電導コイル13間を電気的に
接続するリードの通路としての役目を果たしている。
The connecting pipe device 2 includes two superconducting magnets 100.
Vacuum container connecting pipe 21 for connecting the vacuum containers 11 of the above, a cooling container connecting pipe 22 for connecting the cooling containers 12 in a fixed state, and a two-layer connecting member for connecting heat shields (not shown) (see FIG. 6). (See the connecting member 23) and four layers. The cooling container connecting pipe 22 has a thick flange portion 1
The side plates 12b, which are thinner than 12c, are fixedly connected to each other. The cooling container connecting pipe 22 is a hollow pipe as shown in FIG. 1, and serves as a flow path for liquid helium or gas helium and as a lead passage for electrically connecting a plurality of superconducting coils 13. Playing a role.

【0022】なお、従来のものと同様の液体ヘリウムの
注液やヘリウムガス排気用のサービスポート、熱シール
ド層冷却のためのシールド冷凍機等が設置されている
が、図示を省略している。このような構造を採用するこ
とにより、励磁時の電磁力により冷却容器112が破線
のように変形しても、厚肉フランジ部112cは殆ど変
形しないので、超電導コイル13、特に側面部13aの
角部に働く局部集中応力が軽減される。また、超電導コ
イル13とコイル位置決め部材14や厚肉フランジ部1
12cとの間に、微小な軸方向の間隙があって超電導コ
イル13が軸方向に波を打つように変形したとしても、
厚肉フランジ部112cは殆ど変形しないので、このと
きに超電導コイル13が受ける局部集中応力が緩和され
る。
A liquid helium injection, a service port for helium gas exhaust, a shield refrigerator for cooling the heat shield layer, and the like, which are the same as the conventional ones, are installed, but they are not shown. By adopting such a structure, even if the cooling container 112 is deformed as shown by the broken line due to the electromagnetic force during excitation, the thick flange portion 112c is hardly deformed, so that the corners of the superconducting coil 13, especially the side surface portion 13a are not deformed. Local concentrated stress acting on the part is reduced. In addition, the superconducting coil 13, the coil positioning member 14, and the thick flange portion 1
Even if the superconducting coil 13 is deformed so as to undulate in the axial direction due to a small axial gap between the superconducting coil 13 and 12c,
Since the thick flange portion 112c is hardly deformed, the local concentrated stress received by the superconducting coil 13 at this time is relaxed.

【0023】実施の形態2.図2は、この発明の他の実
施の形態を示す要部断面図である。図において、超電導
磁石200の冷却容器212の内側に、図示のように、
フランジ部12c(側板12b)とZ軸方向に所定の間
隙を設けて内側フランジ220が固定されている。内側
フランジ220は、超電導コイル13の電磁力を受ける
ものである。その他の構成について、図1に示した実施
の形態1と同様のものであるので、相当するものに同じ
符号を付して説明を省略する。内側フランジ220は、
フランジ部12cとは独立してかつ離して設けられてい
るので、冷却容器212の変形による影響を直接受けな
い。そして、この内側フランジ220が超電導コイル1
3の一方の側面部13aと当接するので、励磁時の電磁
力により冷却容器212が破線のように変形しても、超
電導コイル13、特に側面部13aの角部に働く局部集
中応力を軽減することができる。
Embodiment 2. FIG. 2 is a cross-sectional view of essential parts showing another embodiment of the present invention. In the figure, inside the cooling container 212 of the superconducting magnet 200, as shown in the drawing,
The inner flange 220 is fixed to the flange portion 12c (side plate 12b) with a predetermined gap in the Z-axis direction. The inner flange 220 receives the electromagnetic force of the superconducting coil 13. Since other configurations are similar to those of the first embodiment shown in FIG. 1, the corresponding components are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. The inner flange 220 is
Since it is provided separately from the flange portion 12c and apart from it, it is not directly affected by the deformation of the cooling container 212. The inner flange 220 is the superconducting coil 1.
Since it abuts on one side surface portion 13a of No. 3, even if the cooling container 212 is deformed as shown by the broken line by the electromagnetic force at the time of excitation, local concentrated stress acting on the superconducting coil 13, particularly on the corner portion of the side surface portion 13a is reduced. be able to.

【0024】また、超電導コイル13と、コイル位置決
め部材14や内側フランジ220との間に、微小な軸方
向の間隙があって超電導コイル13が軸方向に波を打つ
ように変形したとしても、このときに超電導コイル13
が受ける局部集中応力を緩和することができることは、
図1の実施の形態に示したものと同様である。なお、図
2のものは、図1に示したものに比し、冷却容器212
の内筒12aと両側のコイル位置決め部材14及び内側
フランジ220との間に超電導コイル13を巻回してか
ら内筒12aに両側の側板12bを溶接して巻枠部12
dを形成しうるので、超電導コイル13の巻線作業が容
易になる利点を有している。
Even if the superconducting coil 13 and the coil positioning member 14 and the inner flange 220 have a small axial gap and the superconducting coil 13 is deformed so as to undulate in the axial direction, Sometimes superconducting coil 13
The ability to relieve local concentrated stress on
It is similar to that shown in the embodiment of FIG. Note that the cooling container 212 shown in FIG. 2 is different from that shown in FIG.
The superconducting coil 13 is wound between the inner cylinder 12a and the coil positioning members 14 and the inner flanges 220 on both sides, and then the side plates 12b on both sides are welded to the inner cylinder 12a.
Since d can be formed, there is an advantage that the work of winding the superconducting coil 13 becomes easy.

【0025】実施の形態3.図3及び図4は、さらにこ
の発明の他の実施の形態を示す要部断面図及び補強部材
の斜視図である。これらの図において、超電導磁石30
0は図7の従来の超電導電磁石の冷却容器12の内部に
補強部材320を設けたものである。補強部材320
は、図4のごとく、円筒状補強部材である円筒状に巻か
れた円筒部材321の外周部に所定間隔を置いて放射状
に溶接された複数の板状の補強板322を有している。
なお、円筒部材321及び補強板322はともに非磁性
のステンレス鋼板製である。円筒部材321及び補強板
322は、冷却容器の側板12bに溶接により固定され
ている。
Embodiment 3. 3 and 4 are a fragmentary cross-sectional view and a perspective view of a reinforcing member showing still another embodiment of the present invention. In these figures, the superconducting magnet 30
Reference numeral 0 denotes a reinforcing member 320 provided inside the cooling container 12 of the conventional superconducting electromagnet shown in FIG. Reinforcement member 320
4, has a plurality of plate-shaped reinforcing plates 322 radially welded at predetermined intervals on the outer periphery of a cylindrical member 321 which is a cylindrical reinforcing member.
The cylindrical member 321 and the reinforcing plate 322 are both made of non-magnetic stainless steel plate. The cylindrical member 321 and the reinforcing plate 322 are fixed to the side plate 12b of the cooling container by welding.

【0026】このように補強部材320を円筒形にする
ことにより超電導コイル13から均等な力を受けること
ができる。さらに、冷却容器連結管22からの反力を受
ける側板12bを支える補強部材320を側板12bに
溶接することにより側板12bと一体になって強固な梁
を構成している。従って、超電導コイル13から伝わる
電磁力により冷却容器12が大きく変形することが防止
される。
By thus forming the reinforcing member 320 in a cylindrical shape, uniform force can be received from the superconducting coil 13. Further, the reinforcing member 320 that supports the side plate 12b that receives the reaction force from the cooling container connecting pipe 22 is welded to the side plate 12b to be integrated with the side plate 12b to form a strong beam. Therefore, the cooling container 12 is prevented from being largely deformed by the electromagnetic force transmitted from the superconducting coil 13.

【0027】この実施の形態においては、補強部材32
0を設けることにより、フランジ部12cの板厚を増さ
なくてよいので、装置全体の軸長が増加するのを防ぐこ
とができる利点を有する。
In this embodiment, the reinforcing member 32
By providing 0, it is not necessary to increase the plate thickness of the flange portion 12c, so that there is an advantage that the axial length of the entire device can be prevented from increasing.

【0028】実施の形態4.上記各実施の形態を組み合
わせることにより、大きさや重量あるいは費用等の増加
を総合的に抑制しながら、軽量でコンパクトな構造で、
しかも耐クエンチ特性を向上させた超電導磁石装置を得
ることができる。また、上記各実施の形態においては、
2個の超電導磁石を二つの連結装置で繋ぐものを示した
が、2個以上の超電導磁石を二つ以上の連結装置で連結
するものにおいても、同様の効果を奏する。
Fourth Embodiment By combining the above-mentioned respective embodiments, with a lightweight and compact structure while comprehensively suppressing an increase in size, weight or cost,
Moreover, it is possible to obtain a superconducting magnet device with improved quenching resistance. Further, in each of the above embodiments,
Although the case where two superconducting magnets are connected by two connecting devices is shown, the same effect can be obtained even when two or more superconducting magnets are connected by two or more connecting devices.

【0029】さらに、超電導磁石の外部への漏洩磁界を
減少させるため、強磁性材によるシールドで超電導磁石
を囲む場合がある。この場合において、強磁性材の影響
で励磁時の電磁力の値や方向が変化するが、同様の効果
を奏する。また、真空容器は断面矩形の円環状のものに
限られるものではなく、他の形状たとえば円筒状のもの
であってもよい。
Furthermore, in order to reduce the leakage magnetic field to the outside of the superconducting magnet, the superconducting magnet may be surrounded by a shield made of a ferromagnetic material. In this case, the value and direction of the electromagnetic force at the time of excitation change due to the influence of the ferromagnetic material, but the same effect is obtained. Further, the vacuum container is not limited to an annular one having a rectangular cross section, and may have another shape, for example, a cylindrical shape.

【0030】[0030]

【発明の効果】この発明は以上に説明したように構成さ
れているので、次のような効果を奏する。
Since the present invention is configured as described above, it has the following effects.

【0031】巻枠部のフランジ部の一方の板厚を冷却容
器の冷却容器連結管連結される部分の板厚よりも厚く
した厚肉フランジとし、この厚肉フランジにより超電導
コイルの電磁力を受けるようにしたので、冷却容器が超
電導コイルの電磁力を受けて冷却容器連結管との連結部
を固定点として変形しても、厚肉フランジの変形は小さ
いので超電導コイルが偏荷重を受けるのが抑制される。
冷却容器全体を厚肉で形成することなく厚肉フランジで
超電導コイルの偏荷重抑制に対処するので、装置の重量
の増加を軽減できる。
A thick-walled flange is formed by making one plate thickness of the flange portion of the winding frame thicker than the plate thickness of the portion connected to the cooling container connecting pipe of the cooling container, and the electromagnetic force of the superconducting coil is generated by this thick-walled flange. Since the cooling container receives the electromagnetic force of the superconducting coil and deforms with the connecting part with the cooling container connecting pipe as a fixed point, the thick flange does not deform so much that the superconducting coil is biased. The load is suppressed.
Since it is possible to suppress the unbalanced load of the superconducting coil with a thick flange without forming the entire cooling container with a thick wall, it is possible to reduce an increase in the weight of the device.

【0032】さらに、フランジ部の一方の内側に内側フ
ランジを設け、この内側フランジにより超電導コイルの
電磁力を受けるようにしたので、冷却容器が超電導コイ
ルの電磁力を受けて冷却容器連結管との連結部を固定点
として変形しても、内側フランジの変形が軽減され超電
導コイルが偏荷重を受けるのが抑制される。また、内側
フランジがフランジ部の一方とは別に設けられているの
で、一対のフランジ部を利用しなくとも超電導コイルを
巻回でき、超電導コイルの巻線作業が容易になる。
Further, an inner flap is provided on one inner side of the flange portion.
Since the inner flange is designed to receive the electromagnetic force of the superconducting coil by this inner flange, even if the cooling container receives the electromagnetic force of the superconducting coil and deforms with the connecting part with the cooling container connecting pipe as a fixed point, the inner flange Deformation of the superconducting coil is suppressed, and the superconducting coil is prevented from receiving an unbalanced load. Further, since the inner flange is provided separately from one of the flange portions, the superconducting coil can be wound without using the pair of flange portions, and the work of winding the superconducting coil is facilitated.

【0033】そして、円筒部と同軸にかつ超電導コイル
よりも外周側において両端が冷却容器の側板に固定する
よう冷却容器内に配設された円筒状補強部材としたの
で、冷却容器が円筒状補強部材により補強され電磁力に
よる変形が小さくなり超電導コイルが偏荷重を受けるの
が抑制される。また、冷却容器全体を厚肉で形成するこ
となく円筒状補強部材で冷却容器の変形を抑制するの
で、装置重量の増加を軽減できる。
[0033] Then, both ends are fixed to the side plate of the cooling vessel at the outer side of the superconducting coil and the circular cylindrical portion coaxially
Since the cylindrical reinforcing member is arranged in the cooling container as described above, the cooling container is reinforced by the cylindrical reinforcing member, and the deformation due to the electromagnetic force is reduced, so that the superconducting coil is prevented from receiving an unbalanced load. Further, since the deformation of the cooling container is suppressed by the cylindrical reinforcing member without forming the entire cooling container to be thick, it is possible to reduce the increase in the weight of the device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 この発明の実施の一形態を示す要部断面図で
ある。
FIG. 1 is a sectional view of an essential part showing an embodiment of the present invention.

【図2】 この発明の他の実施の形態を示す要部断面図
である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of an essential part showing another embodiment of the present invention.

【図3】 さらに、この発明の他の実施の形態を示す要
部断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of an essential part showing another embodiment of the present invention.

【図4】 図3の補強部材の斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of the reinforcing member of FIG.

【図5】 従来の超電導磁石装置を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing a conventional superconducting magnet device.

【図6】 図5の従来の超電導磁石を示す断面図であ
る。
FIG. 6 is a sectional view showing the conventional superconducting magnet of FIG.

【図7】 図6における断面の一部であるA部を拡大し
て示す拡大断面図である。
FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view showing a part A of the cross-section in FIG. 6 in an enlarged manner.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11:真空容器、12,112,212:冷却容器、1
2c:フランジ部、112c:厚肉フランジ部、12
d,112d:巻枠部、13:超電導コイル、13a:
側面部、2:連結管装置、22:冷却容器連結管、22
0:内側フランジ、320:補強部材、321:円筒部
材。
11: vacuum container, 12, 112, 212: cooling container, 1
2c: flange part, 112c: thick flange part, 12
d, 112d: reel part, 13: superconducting coil, 13a:
Side part, 2: Connection pipe device, 22: Cooling container connection pipe, 22
0: inner flange, 320: reinforcing member, 321: cylindrical member.

フロントページの続き (72)発明者 森津 一樹 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三菱電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平1−205507(JP,A) 特開 平2−237101(JP,A) 特開 平8−102416(JP,A) 特開 平6−244026(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01F 6/00 - 6/06 A61B 5/05 H01L 39/02 - 39/04 H01L 39/14 - 39/16 H01L 39/20 H01L 21/208 H01L 21/368 Front page continuation (72) Inventor Kazuki Moritsu 2-3-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Mitsubishi Electric Co., Ltd. (56) Reference JP-A-1-205507 (JP, A) JP-A-2-237101 ( JP, A) JP-A-8-102416 (JP, A) JP-A-6-244026 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01F 6/00-6/06 A61B 5/05 H01L 39/02-39/04 H01L 39/14-39/16 H01L 39/20 H01L 21/208 H01L 21/368

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】断面が矩形であって板状部材にて円環状に
形成され内周側の円筒部と一対のフランジ部が断面コ字
状の巻枠部にされ上記フランジ部の一方の板厚が冷却容
器同士を固定する冷却容器連結管と連結される部分の板
厚よりも厚くされた厚肉フランジ部であり、真空容器内
に断熱部材を介して支持収容された冷却容器と、上記巻
枠部に巻回されて上記冷却容器に収容され超電導特性を
示す温度に保持される超電導コイルとをそれぞれ有し
上記超電導コイルの軸方向に対向配置された二つの超電
導磁石、及び上記各超電導磁石の冷却容器同士を固定連
結する冷却容器連結管を有する連結管装置を備え、上記
厚肉フランジ部は上記超電導コイルを励磁したときの電
磁力により上記超電導コイルが上記冷却容器から偏荷重
を受けるのを抑制し、超電導コイルの電磁力を支えるよ
うにしたものであることを特徴とする超電導磁石装置。
1. A rectangular cross section, which is formed in an annular shape by a plate-like member, and the inner cylindrical portion and a pair of flanges have a U-shaped cross section.
-Shaped winding frame part and one plate thickness of the flange part is the cooling capacity.
Plate of the part that is connected to the cooling container connecting pipe that fixes the vessels
It is a thick flange that is thicker than the
To the support housing cooling vessel via a heat insulating member, the winding frame portion wound with the accommodated in the cooling vessel each have the superconducting coil and the superconducting coil, the to be maintained at a temperature indicating superconductivity two superconducting magnets are oppositely disposed axially, and a connecting tube device having a cooling container connection pipe fixedly connected cooling container with each other above each superconducting magnet, said
The thick flange portion suppresses the superconducting coil from receiving an unbalanced load from the cooling container due to the electromagnetic force when the superconducting coil is excited , and supports the electromagnetic force of the superconducting coil.
A superconducting magnet device, which is characterized in that
【請求項2】断面が矩形であって板状部材にて円環状に
形成され内周側の円筒部と一対のフランジ部が断面コ字
状の巻枠部にされ上記フランジ部の一方の内側に上記フ
ランジ部とは別に設けられた内側フランジを有し真空容
器内に断熱部材を介して支持収容された冷却容器と、上
記巻枠部に巻回されて上記冷却容器に収容され超電導特
性を示す温度に保持される超電導コイルと、をそれぞれ
有し上記超電導コイルの軸方向に対向配置された二つの
超電導磁石、及び上記各超電導磁石の冷却容器同士を固
定連結する冷却容器連結管を有する連結管装置を備え、
上記内側フランジは上記超電導コイルを励磁したときの
電磁力により上記超電導コイルが上記冷却容器から偏荷
重を受けるのを抑制し、超電導コイルの電磁力を支える
ようにしたものであることを特徴とする超電導磁石装
置。
2. A plate-shaped member formed into an annular shape having a rectangular cross section.
The inner cylindrical part and the pair of flanges are U-shaped in cross section
-Shaped winding frame part, and the flange is placed inside one of the flange parts.
It has an internal flange provided separately from the lunge section
A cooling container supported and housed in the container via a heat insulating member,
It is wound around the winding frame and housed in the cooling container,
And a superconducting coil that is maintained at a temperature
Having two of the above-mentioned superconducting coils arranged to face each other in the axial direction.
Secure the superconducting magnet and the cooling containers of the above superconducting magnets together.
A connecting pipe device having a cooling container connecting pipe for constant connection is provided,
The inner flange is when the superconducting coil is excited.
The superconducting coil is unbalanced from the cooling container due to electromagnetic force.
Suppresses the load and supports the electromagnetic force of the superconducting coil
A superconducting magnet device characterized by
Place
【請求項3】断面が矩形であって板状部材にて円環状に
形成され内周側の円筒部と一対のフランジ部が断面コ字
状の巻枠部にされ真空容器内に断熱部材を介して支持収
容された冷却容器と、上記巻枠部に巻回されて上記冷却
容器に収容され超電導特性を示す温度に保持される超電
導コイルと、上記円筒部と同軸にかつ上記超電導コイル
よりも外周側において両端が上記冷却容器の対向する側
板に固定するよう冷却容器内に配設された円筒状補強部
材と、をそれぞれ有し上記超電導コイルの軸方向に対向
配置された二つの超電導磁石、及び上記各超電導磁石の
冷却容器同士を固定連結する冷却容器連結管を有する連
結管装置を備え、上記円筒状補強部材は上記超電導コイ
ルを励磁したときの電磁力により上記超電導コイルが上
記冷却容器から偏荷重を受けるのを抑制するものである
ことを特徴とする超電導磁石装置。
3. A plate-shaped member having a rectangular cross section and formed into an annular shape.
The inner cylindrical part and the pair of flanges are U-shaped in cross section
-Shaped winding frame is supported and stored in the vacuum container via a heat insulating member.
The cooling container that has been placed and the
Superconductivity stored in a container and maintained at a temperature that exhibits superconducting properties
Conducting coil and the superconducting coil coaxial with the cylindrical portion
Both sides on the outer peripheral side are opposite to the cooling container
Cylindrical reinforcing part arranged in the cooling container so as to be fixed to the plate
And a material, respectively, and face each other in the axial direction of the superconducting coil.
The two superconducting magnets arranged and the above-mentioned superconducting magnets
A connection having a cooling container connecting pipe for fixedly connecting the cooling containers to each other.
A cylindrical connecting member is provided, and the cylindrical reinforcing member is provided with the superconducting coil.
The above superconducting coil is
It suppresses the unbalanced load from the cooling container.
A superconducting magnet device.
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