JP4698903B2 - 超電導コイル装置の設計方法及び超電導コイル装置 - Google Patents
超電導コイル装置の設計方法及び超電導コイル装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4698903B2 JP4698903B2 JP2001281370A JP2001281370A JP4698903B2 JP 4698903 B2 JP4698903 B2 JP 4698903B2 JP 2001281370 A JP2001281370 A JP 2001281370A JP 2001281370 A JP2001281370 A JP 2001281370A JP 4698903 B2 JP4698903 B2 JP 4698903B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- superconducting coil
- load support
- support material
- vertical load
- mounting bracket
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は超電導コイル装置の設計方法及び超電導コイル装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来は、試作機の試験結果において、超電導コイルと内槽容器を一体として評価したコイル+内槽容器の固有モードの変形度合いと液体ヘリウム蒸発量の相関を求め、固有モードでの変形を少なくするよう内槽容器の支持方法を決めるようにしており、試験と改良を繰り返し行い問題を解決するようにしているのが実態である。
【0003】
このため、液体ヘリウムの蒸発量増分、つまり発熱の原因と推測されている内槽容器内での構成部材間の相対的なフレッティングについての評価はできておらず、固有モード以外の、変形を伴わないコイル振動における冷却媒体の蒸発量の予測はできていない。また、フレッティングの問題を解決しようとすると、有限要素法の接触問題等で定義して計算する方法が挙げられるが、これはモデル化が複雑であるため設計方法としては現実的ではない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
超電導コイルは、運転中に電磁力や機械的な加振力を受けて振動する。この時、超電導コイルとその冷却容器である内槽容器、それを締結している構成部材間、例えば、締付金具と超電導コイルの接触部で、フレッティングが発生するなどして発熱し、液体ヘリウム(冷却媒体)が蒸発する。蒸発したヘリウムは通常、再度冷凍して内槽容器に循環させているが、この蒸発量は、超電導コイルを冷却する設備の容量に大きく影響する。例えば、必要な液体ヘリウム冷凍能力を確保するのに、1000倍の消費電力を要するというのが実態である。
【0005】
本発明は、上記状況に鑑みて、超電導設備の運転に大きく影響する、超電導コイルの振動に伴い発生する熱を低減することができる超電導コイル装置の設計方法及び超電導コイル装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔1〕超電導コイル締付金具によって締め付けられる超電導コイルを冷却する内槽容器と、この内槽容器の外側に位置する真空容器と、それらを接続して荷重の受渡しをする荷重支持材から構成される超電導コイル装置の設計方法において、超電導コイルの円弧部の外側に配置される左右荷重支持材を取り付ける左右荷重支持材の取付金具と、前記超電導コイルの円弧部の内側に配置される上下荷重支持材を取り付ける上下荷重支持材の取付金具とを配置するとともに、前記上下荷重支持材の取付金具の周囲の内槽容器表面に上下荷重支持補強材を配置することにより、前記上下荷重支持材の取付金具付近のコイル歪を低減し、振動により発生する前記超電導コイル締付金具の発熱を低減することを特徴とする。
【0007】
〔2〕超電導コイル締付金具によって締め付けられる超電導コイルを冷却する内槽容器と、この内槽容器の外側に位置する真空容器と、それらを接続して荷重の受渡しをする荷重支持材から構成される超電導コイル装置において、超電導コイルの円弧部の外側に配置される左右荷重支持材を取り付ける左右荷重支持材の取付金具と、前記超電導コイルの円弧部の内側に配置される上下荷重支持材を取り付ける上下荷重支持材の取付金具と、前記上下荷重支持材の取付金具付近のコイル歪を低減し、振動により発生する超電導コイル締付金具の発熱を低減するための、前記上下荷重支持材の取付金具の周囲の内槽容器表面に配置される上下荷重支持補強材とを具備することを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図1は本発明にかかる有限要素法による1コイルの歪分布解析の説明図であり、図1(a)はその1コイルの模式図、図1(b)はそのコイルの固定態様を示す図、図2はそのコイル締付金具毎の歪分布解析結果を示す図であり、横軸はコイル締付金具位置、縦軸は等価弾性歪の総和(×10-6)である。
【0009】
図1において、1は超電導コイル、2は超電導コイル締付金具、3は内槽(内槽容器)、4は超電導コイル1の円弧部7に配置される左右荷重支持材4′の取付金具、5は上下荷重支持材、6は超電導コイルの直線部、7は超電導コイル1の円弧部、8は超電導コイル1の円弧部7の内側に配置される上下荷重支持材5の取付金具である。
【0010】
このような、内槽容器3内に配置される超電導コイル1を準備し、超電導コイル単体の上下機械加振を行い、超電導コイル上下振動とヘリウム(冷却媒体)蒸発量増分の関係を把握するとともに、解析によって超電導コイルの歪分布を求め、コイル歪と蒸発量増分の関係を解析と試験結果から評価する。
超電導コイル1の上下加振試験では、顕著なコイル変形がなくても蒸発量増分が発生すること、内槽部の温度測定結果からその蒸発量増分は上下荷重支持材5や左右荷重支持材4′の体積発熱等ではなく、主に内槽容器3内部で発生していることを確認した。
【0011】
解析結果では、図2に示すように、上下荷重支持材5の取付金具8の影響と考えられる顕著な増分Aが見受けられた。なお、Bは左右荷重支持材4′の取付金具4の影響と考えられる増分である。
このことから、超電導コイル1と上下荷重支持材5の取付金具8の間での荷重伝達において、コイル締付金具の荷重分担にアンバランスが生じ、特定のコイル締付金具に大きな負荷がかかることにより、振動による超電導コイル1と特定のコイル締付金具(図2の例では金具位置6等)間の摩擦に起因して発生する熱(He蒸発量増分)が大きいことがわかる。
【0012】
そこで、歪解析により上下加振に伴うコイル周上での歪分布を求め、左右荷重支持材4′の取付金具4および上下荷重支持材5の取付金具8付近のコイル歪が大きいこと、特に、上下荷重支持材5の取付金具8でのコイル歪が突出していることを確認した。
さらに、コイル歪の大きい箇所≒発熱箇所と仮定し、その検証を行った。
【0013】
すなわち、歪解析でコイル歪みが突出していた上下荷重支持材5の取付金具8付近のコイル歪を低減するために、上下荷重支持材5の取付金具8の周囲の内槽容器表面に上下荷重支持補強材9(図3参照)を配置して、振動試験を行って発熱が低減されることを確認した。
図3は本発明の実施例である補強材を配置した状態を示す図である。
【0014】
この図から明らかなように、内槽容器3と上下荷重支持材5の取付金具8との接合部の内槽容器3の表面に上下荷重支持補強材9を配置する。
図4は本発明のコイル装置による場合と従来のコイル装置による場合の試験結果を示す図であり、図2の歪解析結果で明らかなように、左右荷重支持材4′を取り付けた取付金具4の影響を排除するため左右荷重支持材4′を取り外した状態で実験を行った。横軸は単位時間あたりの超電導コイル負担荷重振動:FTL(MN/s)、縦軸はHe熱負荷増分(W)を示している。
【0015】
この図から明らかなように、従来のコイル装置b(■表示)によれば、He蒸発量増分がかなり高いのに対して、本発明のコイル装置a(◇表示)によれば、従来のコイル装置bの場合に比べて、He蒸発量を概略60%低減することができる。
このように、本発明では、歪解析を基に、上下荷重支持材5の取付金具8付近に上下荷重支持補強材9を配置することにより、超電導コイル1の歪を緩和させる内槽容器3の補強を実施して、蒸発量低減効果を上下加振試験で確認した。
【0016】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【0017】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、超電導コイルの冷却媒体の発熱を低減することができ、必要な冷却媒体の冷凍能力を抑えることができ、低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明にかかる有限要素法による1コイルの歪分布解析の説明図である。
【図2】 本発明にかかるコイル締付金具毎の歪分布解析結果を示す図である。
【図3】 本発明の実施例を示す内槽容器表面補強材を配置した状態を示す図である。
【図4】 本発明のコイル装置による場合と従来のコイル装置による場合の試験結果を示す図である。
【符号の説明】
1 超電導コイル
2 超電導コイル締付金具
3 内槽(内槽容器)
4 左右荷重支持材の取付金具
4′ 左右荷重支持材
5 上下荷重支持材
6 超電導コイルの直線部
7 超電導コイルの円弧部
8 上下荷重支持材の取付金具
9 上下荷重支持補強材
Claims (2)
- 超電導コイル締付金具によって締め付けられる超電導コイルを冷却する内槽容器と、該内槽容器の外側に位置する真空容器と、それらを接続して荷重の受渡しをする荷重支持材から構成される超電導コイル装置の設計方法において、超電導コイルの円弧部の外側に配置される左右荷重支持材を取り付ける左右荷重支持材の取付金具と、前記超電導コイルの円弧部の内側に配置される上下荷重支持材を取り付ける上下荷重支持材の取付金具とを配置するとともに、前記上下荷重支持材の取付金具の周囲の内槽容器表面に上下荷重支持補強材を配置することにより、前記上下荷重支持材の取付金具付近のコイル歪を低減し、振動により発生する前記超電導コイル締付金具の発熱を低減することを特徴とする超電導コイル装置の設計方法。
- 超電導コイル締付金具によって締め付けられる超電導コイルを冷却する内槽容器と、該内槽容器の外側に位置する真空容器と、それらを接続して荷重の受渡しをする荷重支持材から構成される超電導コイル装置において、
(a)超電導コイルの円弧部の外側に配置される左右荷重支持材を取り付ける左右荷重支持材の取付金具と、
(b)前記超電導コイルの円弧部の内側に配置される上下荷重支持材を取り付ける上下荷重支持材の取付金具と、
(c)前記上下荷重支持材の取付金具付近のコイル歪を低減し、振動により発生する超電導コイル締付金具の発熱を低減するための、前記上下荷重支持材の取付金具の周囲の内槽容器表面に配置される上下荷重支持補強材とを具備することを特徴とする超電導コイル装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001281370A JP4698903B2 (ja) | 2001-09-17 | 2001-09-17 | 超電導コイル装置の設計方法及び超電導コイル装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001281370A JP4698903B2 (ja) | 2001-09-17 | 2001-09-17 | 超電導コイル装置の設計方法及び超電導コイル装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003092212A JP2003092212A (ja) | 2003-03-28 |
JP4698903B2 true JP4698903B2 (ja) | 2011-06-08 |
Family
ID=19105203
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001281370A Expired - Fee Related JP4698903B2 (ja) | 2001-09-17 | 2001-09-17 | 超電導コイル装置の設計方法及び超電導コイル装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4698903B2 (ja) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06140239A (ja) * | 1992-10-29 | 1994-05-20 | Hitachi Ltd | 超電導磁石構造体 |
JPH10125550A (ja) * | 1996-10-18 | 1998-05-15 | Hitachi Ltd | 超電導磁石の耐久性試験法及びその装置 |
JPH10214712A (ja) * | 1997-01-31 | 1998-08-11 | Hitachi Ltd | 磁気浮上式列車用超電導磁石の発熱量算出方法 |
JPH1154317A (ja) * | 1997-08-06 | 1999-02-26 | Mitsubishi Electric Corp | 磁気浮上列車用超電導磁石 |
JP2003083842A (ja) * | 2001-09-17 | 2003-03-19 | Railway Technical Res Inst | 超電導コイル加振試験装置 |
-
2001
- 2001-09-17 JP JP2001281370A patent/JP4698903B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06140239A (ja) * | 1992-10-29 | 1994-05-20 | Hitachi Ltd | 超電導磁石構造体 |
JPH10125550A (ja) * | 1996-10-18 | 1998-05-15 | Hitachi Ltd | 超電導磁石の耐久性試験法及びその装置 |
JPH10214712A (ja) * | 1997-01-31 | 1998-08-11 | Hitachi Ltd | 磁気浮上式列車用超電導磁石の発熱量算出方法 |
JPH1154317A (ja) * | 1997-08-06 | 1999-02-26 | Mitsubishi Electric Corp | 磁気浮上列車用超電導磁石 |
JP2003083842A (ja) * | 2001-09-17 | 2003-03-19 | Railway Technical Res Inst | 超電導コイル加振試験装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2003092212A (ja) | 2003-03-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6864770B2 (en) | Super conductive magnet apparatus | |
CN104487858B (zh) | 用于减小mri系统中的梯度线圈振动的方法和设备 | |
CN101493505A (zh) | 超导磁铁装置及磁共振成像装置 | |
CN101118798A (zh) | 超导磁铁装置以及磁共振成像装置 | |
US20110037467A1 (en) | Magnetic resonance imaging apparatus | |
JP4822439B2 (ja) | 磁気共鳴イメージング装置 | |
EP1085336A2 (en) | Vibration isolation apparatus for mr imaging system | |
JP4698903B2 (ja) | 超電導コイル装置の設計方法及び超電導コイル装置 | |
JP5984819B2 (ja) | 磁気共鳴イメージング装置、その運転方法およびクエンチ防止装置 | |
JPH1116719A (ja) | Mri超伝導マグネット・アセンブリ | |
WO2016120309A1 (en) | Superconducting magnetic arrangement, in particular for a magnetic resonance tomograph | |
JP4341375B2 (ja) | 磁気共鳴イメージング装置 | |
JPH0478175A (ja) | 防振型クライオスタツト | |
JP4439770B2 (ja) | 超電導コイル加振試験装置 | |
JP4767667B2 (ja) | 超電導磁石を用いたmri装置 | |
US6570476B1 (en) | Thermal shield suspension for superconductive magnets | |
JP3764140B2 (ja) | 傾斜磁場コイルシステムを懸架する軸方向剛性懸架素子が設けられるmri装置 | |
JPH1187131A (ja) | 磁場振動抑制型ヘリウムフリ−超電導磁石装置 | |
JP4896846B2 (ja) | 超電導磁石装置の計測監視装置 | |
JP3274093B2 (ja) | 磁気浮上式車両 | |
JP3732878B2 (ja) | 吸収式冷凍機の架台 | |
JP5268716B2 (ja) | 磁気共鳴イメージング装置 | |
JPH02218184A (ja) | 冷凍機付きクライオスタット | |
US7224166B2 (en) | MRI system having a gradient magnet system with a gyroscope | |
JP4202575B2 (ja) | 磁気浮上列車用超電導磁石 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20071108 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100622 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100708 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110301 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110302 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140311 Year of fee payment: 3 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140311 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |