JP6214909B2 - 超電導磁石 - Google Patents

Description

本発明は、超電導コイルを有する超電導磁石に関する。

従来、このような分野の技術として、たとえば特許文献１が知られている。特許文献１に記載された超電導磁石は、円筒状の真空容器を備えており、真空容器の中央部には、上下方向に貫通する空間が形成されている。真空容器内には、その空間に高磁場を発生させるための超電導コイルが配置されている。超電導コイルが巻かれる巻枠は、円筒状の内枠と、内枠の両端に形成された一対のフランジとから構成されている。超電導コイルの上方には、ＧＭ（ギフォード・マクマホン）冷凍機と一体化された冷却手段が設けられている。この冷却手段のコールドヘッドが、冷却ステージを介して上部のフランジに接続されている。冷却手段によって超電導コイルが冷却されることで、高磁場を発生させることができる。

特許文献１に記載の超電導磁石は、シリコン単結晶引き上げ装置に適用され、いわゆるＭＣＺ（磁場印加チョクラルスキー）法における高磁場源として用いられる。ＭＣＺ法によるシリコン単結晶引き上げ装置として、たとえば特許文献２に記載の装置が知られている。この装置は、単結晶シリコン原料を収容するるつぼを備えており、るつぼの側方に、高磁場源としての磁石が設けられている。特許文献２に記載された磁石は、内枠を有しない空芯コイルからなる。

特開２００４−３１９７７７号公報 特開昭６３−２９７２９２号公報

コイルを超電導状態にするために、コイルを極低温に冷却する必要がある。コイルを形成する線材が収縮して動揺するワイヤームーブメントが発生すると、ある線材と隣接する線材や内枠との相対位置がずれる際に摩擦熱が発生する。この摩擦熱により、コイルの温度が臨界温度を超えると、超電導状態が破壊される。この超電導状態の破壊は、クエンチと呼ばれる。クエンチの発生を抑制するために、空芯コイルを採用することが求められている。空芯コイルでは、内枠が無くコイルの内周側での機械的拘束力が無いので、コイルの内周側で拘束力を生じさせる部材を設ける必要がある。

また、超電導磁石を設計する場合には、超電導磁石による磁場及びこの磁場を生じさせるための電流などの設計条件が算出され、この設計条件に応じて、コイルの巻き数及び内径などの設計事項が決定される。これらの設計事項が決定された後、コイルを保持するための部品の配置が決定されるので、コイルの内周側において部品が配置されるスペースが限定されることになる。コイルの内周側において、部品の配置スペースを確保するために、コイルの内径を大きくするように設計変更を行うと磁場が小さくなってしまい、コイルの巻き数を増やしたり、コイルに流す電流を増加させたりする必要が生じて不具合が生じるおそれがある。コイルの設計変更を行うことで、例えば、超電導磁石の小型化の妨げとなる。

そこで、本発明は、空芯コイルである超電導コイルを備えた超電導磁石において、超電導コイルの内周側で部品の配置スペースが狭い場合であっても機械的な拘束部材を配置して超電導コイルを拘束することが可能であり、クエンチの発生のおそれを低減することが可能な超電導磁石を提供することを目的とする。

本発明の超電導磁石は、空芯コイルからなる超電導コイルと、超電導コイルの中心軸線方向の両側から、一の超電導コイルを挟んで支持する円環状の一対の枠体と、超電導コイルの外周側で中心軸線方向に延在して一対の枠体を拘束する外周側拘束部と、超電導コイルの内周側で中心軸線方向に延在して一対の枠体に接続され、中心軸線方向に張力が付与された帯状又は線状の内周側張力付与部と、を備え、内周側張力付与部は、超電導コイルの径方向において、超電導コイルの内周より内方に張り出さない位置で枠体に接続され、外周側拘束部及び内周側張力付与部のうち、内周側張力付与部のみが帯状又は線状を成し、超電導コイルの径方向において、超電導コイルの内周から内周側張力付与部の内周までの距離は、超電導コイルの外周から外周側拘束部の外周までの距離と比較して短い。

この超電導磁石によれば、超電導コイルは空芯コイルであるため、超電導コイルの内周側に内枠は存在しない。これにより、超電導コイルと内枠とが擦れて摩擦熱が発生することがないので、クエンチの発生のおそれが低減される。また、この超電導磁石は、一の超電導コイルを、超電導コイルの中心軸線方向の両側から挟んで支持する一対の枠体を備え、一対の枠体は、超電導コイルの外周側で中心軸線方向に延在する外周側拘束部によって拘束されると共に、超電導コイルの内周側で中心軸線方向に延在する帯状又は線状の内周側張力付与部によって拘束されている。内周側張力付与部は帯状又は線状であるので、超電導コイルの内周側の配置スペースが少ない場合であっても、内周側に張力付与部を配置することができる。また、内周側張力付与部は、中心軸線方向に張力が付与され一対の枠体に接続されているので、一対の枠体を拘束して一の超電導コイルを中心軸線方向の両側から保持することができる。

超電導磁石は、内周側張力付与部に付与される張力を調整可能な張力調整部を更に備えている構成でもよい。この構成の超電導磁石によれば、内周側張力付与部に付与される張力を調整して、超電導コイルを好適に拘束することができる。張力を増加させることで、一対の枠体を引き寄せて締付け力を増加させることができ、張力を減少させることで、一対の枠体による締付け力を緩和することができる。これにより、超電導コイルを確実に拘束することができる。

また、張力調整部は、内周側張力付与部の長手方向の端部を枠体に締結する棒状の締結部材を有し、締結部材による締付けを調整することで、内周側張力付与部に付与される張力を調整してもよい。この構成の超電導磁石によれば、棒状の締結部材を締め付けたり、緩めたりすることで、内周側張力付与部の端部を移動させて張力を調整することができる。

また、本発明の超電導磁石は、空芯コイルからなる超電導コイルと、超電導コイルの中心軸線方向の両側から、超電導コイルを挟んで支持する一対の枠体と、超電導コイルの内周側で中心軸線方向に延在して一対の枠体に接続され、中心軸線方向に張力が付与された帯状又は線状の内周側張力付与部と、内周側張力付与部に付与される張力を調整可能な張力調整部と、を備え、張力調整部は、内周側張力付与部の長手方向の端部を枠体に締結する棒状の締結部材を有し、締結部材による締付けを調整することで、内周側張力付与部に付与される張力を調整し、締結部材は、枠体の中心軸線方向の外面側で、超電導コイルの径方向に延在し、内周側張力付与部の長手方向の端部は、枠体の中心軸線方向の外面側に配置され、内周側張力付与部は、枠体の内周側の端部に当接して、枠体の中心軸線方向の外面側から超電導コイルの内周側に屈曲され、内周側張力付与部と接触する枠体の内周側の端部には、Ｒ面取り加工が施されている。このように、枠体の内周側の端部に、Ｒ面取り加工が施されているので、この端部の曲面に沿って内周側張力付与部を湾曲させることができ、内周側張力付与部と枠体の内周側の端部とが擦れて摩擦熱が生じるおそれを低減し、クエンチの発生を抑制することができる。

超電導磁石は、超電導コイルの径方向において、超電導コイルと内周側張力付与部との間に隙間が設けられていることが好適である。これにより、超電導コイルと内周側張力付与部とが、接触しない構成とすることができるので、超電導コイルと内周側張力付与部とが擦れて摩擦熱が生じるおそれがなくなり、クエンチの発生を抑制することができる。

枠体の超電導コイルの内周側の端部は、超電導コイルの内周面よりも内方に張り出している構成でもよい。これにより、内周側張力付与部を枠体の内周側の端部に当接させて位置を規制することで、超電導コイルと内周側張力付与部との間に容易に隙間を設けることができる。

本発明によれば、空芯コイルである超電導コイルを備えた超電導磁石において、クエンチの発生のおそれを低減することができ、超電導コイルの内周側の部品配置スペースの縮小を図りつつ超電導コイルを拘束することができる。

本発明に係る第１実施形態の超電導磁石を示す概略断面図である。 図１の超電導磁石を示す斜視図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。 超電導コイルの径方向Ｄに沿う断面図である。 本発明に係る第２実施形態の超電導磁石を示す概略断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。以下の説明では、本発明に係る超電導磁石がサイクロトロンに適用される場合について説明する。

（第１実施形態）
図１に示されるように、サイクロトロンＡは、イオン源（図示せず）から供給される荷電粒子を加速して荷電粒子線（荷電粒子ビーム）を出力する円形加速器である。荷電粒子としては、たとえば陽子、重粒子（重イオン）などが挙げられる。サイクロトロンＡは、超電導磁石１を有している。

超電導磁石１は、冷凍機６により冷却され超電導状態とされた超電導コイル８，９に電流を流すことにより、強力な磁場を発生させる。サイクロトロンＡは、超電導磁石１によって磁場を発生させ、荷電粒子を加速して荷電粒子線を出力する。

超電導磁石１は、同軸上に配置された２個の超電導コイル８，９を有する超電導コイル体２と、超電導コイル８，９を収容する円環状の真空容器３と、超電導コイル８，９の空芯部８ａ，９ａにそれぞれ配置された上ポール（上磁極）４および下ポール（下磁極）５と、超電導コイル８，９を冷却するための冷凍機（冷却手段）６と、ヨーク７と、を備えている。ヨーク７は、中空の円盤型ブロックであり、その内部に真空容器３、上ポール４、および下ポール５が配置されている。

超電導コイル体２は、中心軸線Ｃを中心として配置された円環状の超電導コイル８，９と、中心軸線Ｃ方向における超電導コイル８の上端に配置された円環板状の上リング部材１０ａと、超電導コイル８と超電導コイル９との間に介在する円環状の中間枠体１０ｂと、中心軸線Ｃ方向における超電導コイル９の下端に配置された円環板状の下リング部材１０ｃとを備えている。中間枠体１０ｂは、その上端に位置するフランジ部１０ｄと、その下端に位置するフランジ部１０ｆと、フランジ部１０ｄとフランジ部１０ｆとを連結する円筒部１０ｅとを有している。上リング部材１０ａ、中間枠体１０ｂ、および下リング部材１０ｃは、金属製であり、たとえば鉄製、ステンレス製、または銅製とすることができる。フランジ部１０ｄは円筒部１０ｅの上端で外方に張り出し、フランジ部１０ｆは円筒部１０ｅの下端で外方に張り出している。

図１および図２に示されるように、超電導コイル８および超電導コイル９は、内周側に内枠（または内巻枠）が設けられておらず、コイル（線材及び線材を固着する接着材）の内周面が他の部材によって接着・固定されていない空芯コイルである。超電導コイル８および超電導コイル９は、中心軸線Ｃ方向に並んで配置されている。空芯コイルを製造する場合には、筒状の内枠に対して線材を巻回してコイルを形成し、線材をエポキシ樹脂などの接着剤によって固着し、その後内枠を抜き取ることにより空芯コイルを得ることができる。

上リング部材１０ａおよび円筒部１０ｅは、中心軸線Ｃ方向の両側に対向して配置され超電導コイル８を挟んでいる。円筒部１０ｅおよび下リング部材１０ｃは、中心軸線Ｃ方向の両側に対向して配置され超電導コイル９を挟んでいる。上リング部材１０ａ、中間枠体１０ｂ、および下リング部材１０ｃは、超電導コイル８，９を支持する支持部材である。

超電導コイル体２は、超電導コイル８，９を外周側から覆う補強リング３１，３２を備えている。なお、図２では、補強リング３１，３２の図示を省略している。補強リング３１，３２は、例えば円筒体であり、超電導コイル８，９の中心軸線Ｃと同軸上に配置されている。

補強リング３１は、中心軸線Ｃ方向の両側に配置された上リング部材１０ａとフランジ部１０ｄとを接続している。上リング部材１０ａは、補強リング３１の上端面３１ａに固定され、フランジ部１０ｄは、補強リング３１の下端面３１ｂに固定されている。上リング部材１０ａ及びフランジ部１０ｄは、補強リング３１に対して例えばボルト結合されている。超電導コイル８の径方向Ｄにおいて、補強リング３１と超電導コイル８との間には、隙間Ｇ_３１が形成されている。

補強リング３２は、中心軸線Ｃ方向の両側に配置されたフランジ部１０ｆと下リング部材１０ｃとを接続している。フランジ部１０ｆは、補強リング３２の上端面３２ａに固定され、下リング部材１０ｃは、補強リング３２の下端面３２ｂに固定されている。フランジ部１０ｆ及び下リング部材１０ｃは、補強リング３２に対して例えばボルト結合されている。超電導コイル９の径方向Ｄにおいて、補強リング３２と超電導コイル９との間には、隙間Ｇ_３２が形成されている。

補強リング３１，３２は、中心軸線Ｃ方向に離間する一対の枠体を、超電導コイル８，９の外周側で拘束する外周側拘束部として機能する。

図２及び図３に示されるように、超電導コイル体２には、超電導コイル８の内周側で上リング部材１０ａと円筒部１０ｅとを繋ぐ複数本のバンド２２（帯状の内周側張力付与部）が設けられている。超電導コイル体２には、超電導コイル９の内周側で円筒部１０ｅと下リング部材１０ｃとをつなぐ複数本のバンド２３（帯状の内周側張力付与部）が設けられている。バンド２２およびバンド２３は、中心軸線Ｃ方向に延びる細長の薄板状をなす。バンド２２およびバンド２３は、周方向において等間隔に配置されている。バンド２２およびバンド２３は、例えば、金属製でもよく樹脂製でもよい。金属としては、鉄、ステンレス、銅など使用することができる。樹脂としては、ＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）を使用することができる。なお、図１に示される断面は、バンド２２およびバンド２３が配置されていない断面である。

バンド２２の上端部２２ａは、上リング部材１０ａの内周側に固定されている。バンド２２の上端部２２ａには、例えば中実のブロック体である接続具２４が設けられている。また、接続具２４にはボルト穴２４ａが形成され、このボルト穴２４ａにボルト２５（棒状の締結部材）が挿通され、ボルト２５は径方向Ｄに延在している。接続具２４は、ボルト２５によって上リング部材１０ａに締結されている。

図３に示されるように、上リング部材１０ａの上端面１０ｇには、接続具２４を収容する受容部４１が形成されている。受容部４１は、径方向Ｄにおいて所定の長さを有し、上リング部材１０ａの内周側に開口している。接続具２４は、受容部４１の底面４１ａ上に配置されている。また、受容部４１の径方向Ｄに対して交差する面４１ｂには、ボルト２５を螺着させるめねじ部４１ｃが設けられている。

接続具２４に接続されたバンド２２は、上リング部材１０ａの上端面１０ｇで径方向Ｄに沿って配置され、受容部４１の内周側の縁部４１ｄに当接して下方に湾曲し、超電導コイル８の内周側で、中心軸線Ｃ方向に沿って延在している。なお、バンド２２と当接する内周側の縁部４１ｄにはＲ面取り加工が施さている。バンド２２は、内周側の縁部４１ｄのＲ部に沿って湾曲している。

バンド２２の下端部２２ｂは、円筒部１０ｅの内周側に固定されている。バンド２２の下端部２２ｂには、例えば中実のブロック体である接続具２６が設けられている。また、接続具２６には、ボルト穴２６ａが形成され、ボルト穴２６ａに挿通されて中心軸線Ｃ方向に延在するボルト２７によって、円筒部１０ｅに締結されている。

円筒部１０ｅの上面１０ｈには、接続具２６を収容する受容部４２が形成されている。受容部４２は、円筒部１０ｅの内周面１７側に開口している。接続具２６は、受容部４２の底面４２ａ上に配置されている。受容部４２の底面４２ａには、ボルト２７を螺着させるめねじ部４２ｂが設けられている。

また、接続具２６は、円筒部１０ｅの内周面１７よりも径方向Ｄにおいて内方に張り出している。接続具２６に接続されたバンド２２の下端部２２ｂは、接続具２６によって径方向Ｄの位置が規制されているので、超電導コイル８の内周面８ｂとバンド２２との間に隙間Ｇ_２２が形成されている。

なお、バンド２３の上端部及び下端部の構造は、バンド２２が上下反転された構造であるため、説明を省略する。

下リング部材１０ｃには冷凍機６の一部が接続されており（接続部分は不図示）、超電導コイル８，９が約４．２Ｋの極低温に冷却される。冷凍機６としては、例えば小型のＧＭ冷凍機を採用することができる。冷却手段としての冷凍機６は、上リング部材１０ａに接続されてもよく、上リング部材１０ａおよび下リング部材１０ｃの両方に接続されてもよい。冷凍機６は、上リング部材１０ａ、中間枠体１０ｂ、下リング部材１０ｃの少なくとも１つに接続されてもよい。

なお、本実施形態では、中心軸線Ｃが上下方向に延在する姿勢（横置きの姿勢）でサイクロトロンＡが配置された場合について説明するが、サイクロトロンＡは、たとえば中心軸線Ｃが水平方向に延在する姿勢（縦置きの姿勢）で配置することも可能である。すなわち、説明中における「上下左右」は、部材の配置方向などを限定するものではなく、「上下」と「左右」を置き換えることも可能である。たとえば、上ポール４および下ポール５は、縦置き姿勢のサイクロトロンの場合、左ポールや右ポールとして表現することができる。

超電導コイル体２は、引張型の支持部材１１，１２によって支持されている。支持部材１１は、真空容器３の内面と上リング部材１０ａとの間に設けられている。支持部材１２は、真空容器３の内面と下リング部材１０ｃとの間に設けられている。支持部材１１および支持部材１２は、上下一対として超電導コイル体２を挟むように配置されており、互いに反対方向へ超電導コイル体２を引っ張ることで超電導コイル体２の位置を保持している。なお、支持部材１１および支持部材１２の数、配置、構造等は特に限定されず、サイクロトロンＡの大きさその他の設計事項に応じて適切に選択される。

なお、真空容器３のうち、支持部材１１，１２が固定される面の裏側（すなわち中心軸線Ｃ方向における外面側）には、ヨーク７の一部を構成するブロック体７ａが配置されている。ブロック体７ａは、中心軸線Ｃの外側から真空容器３に押し当てられて真空容器３のうち支持部材１１，１２が固定される部分を補強している。

図４に示されるように、超電導コイル８の内周８ｂには、その略全面にわたって接着剤２０が塗布されている。超電導コイル９の内周９ｂには、その略全面にわたって接着剤２１が塗布されている。接着剤２０，２１は、超電導コイル８，９が膨張または収縮した場合であっても、超電導コイル８，９に対する密着性を保つ。接着剤２０，２１は、たとえば極低温用のエポキシ樹脂系接着剤である。接着剤２０，２１は、エポキシ樹脂系接着剤に限られず、他の接着剤であってもよい。

このように構成された超電導磁石１では、上リング部材１０ａ及び円筒部１０ｅによって、超電導コイル８を中心軸線Ｃの両側から挟んで支持している。上リング部材１０ａ及びフランジ部１０ｄは、超電導コイル８の外周側に配置された補強リング３１に固定され位置が拘束されている。

超電導コイル８の内周側には、バンド２２が中心軸線Ｃ方向に沿って延在し、上リング部材１０ａ及び円筒部１０ｅを接続している。バンド２２の下端部２２ｂは、接続具２６によって円筒部１０ｅに固定され、バンド２２の上端部２２ａは、接続具２４によって上リング部材１０ａに固定されている。

接続具２４は、径方向Ｄに延在するボルト２５によって上リング部材１０ａに取り付けられている。ボルト２５を締め付けることで、接続具２４は受容部４１の底面４１ａ上をスライドして径方向Ｄの外側に移動する。これにより、バンド２２に中心軸線Ｃ方向の張力を付与することができる。バンド２２に張力が作用して上リング部材１０ａ及び円筒部１０ｅが引き寄せられるので、上リング部材１０ａ及び円筒部１０ｅによって超電導コイル８を締め付けて拘束することができる。

さらにボルト２５を締め付けることで、バンド２２に付与される張力を増加させることができる。これにより、バンド２２に付与される張力を調整して、超電導コイル８を強固に拘束することができる。

一方、ボルト２５を緩めることで、接続具２４は受容部４１の底面４１ａ上をスライドして径方向Ｄの内側に移動する。これにより、バンド２２に付与される張力を減少させることができる。このようにバンド２２に付与される張力を調整して、超電導コイル８の拘束を緩和することができる。超電導コイル９も超電導コイル８と同様に、バンド２３によって拘束されている。

超電導磁石１は、冷凍機６によって超電導コイル８，９が冷却され極低温状態となる。このとき、バンド２２，２３も冷却されて収縮し、バンド２２，２３の張力が増加する。

極低温に冷却されて超電導状態になった超電導コイル８，９に電流を流すことで、超電導磁石１は、高磁場を発生させる。サイクロトロンＡは、超電導磁石１によって高磁場を発生させ、荷電粒子を加速して荷電粒子線を出力することができる。

超電導磁石１によれば、超電導コイル８，９が空芯コイルであるので、超電導コイル８，９と内枠とが擦れて摩擦熱が発生することがないので、クエンチの発生を低減することができる。また、バンド２２，２３は、帯状に形成されているので、超電導コイル８，９の内周側の狭いスペースに配置することが可能である。これにより、超電導磁石１の大型化を抑えることができ、超電導コイル８，９を内周側から拘束して、超電導コイル８，９のワイヤームーブメントを防止し、クエンチの発生を抑えることができる。その結果、超電導磁石１の信頼性を向上させることができる。

超電導磁石１では、バンド２２，２３に付与される張力を調整することができるので、超電導コイル８，９を確実に拘束して、ワイヤーブームメントを防止し、クエンチの発生を抑えることができる。

さらに、超電導磁石１では、受容部４１の内周側の縁部４１ｄにＲ面取り加工が施されているので、この縁部４１ｄに沿ってバンド２２，２３を湾曲させることができ、バンド２２，２３と縁部４１ｄとが擦れて摩擦熱が生じるおそれを低減し、クエンチの発生を抑えることができる。

また、超電導磁石１では、超電導コイル８の径方向Ｄにおいて、超電導コイル８とバンド２２との間に隙間が設けられているので、超電導コイル８とバンド２２とが接触しない構成であり、摩擦熱が生じるおそれを無くし、クエンチの発生を防止することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態の超電導磁石５１が、第１実施形態の超電導磁石１と違う点は、バンド２２に代えて線状の内周側張力付与部を備える点、及び内周側張力付与部に付与される張力を調整可能な張力調整部の構成が異なる点である。

図５に示されるように、超電導磁石５１は、超電導コイル８の内周側で、上リング部材１０ａと円筒部１０ｅとを接続する無端の線状部材５２を備えている。線状部材５２は、中心軸線Ｃ方向に延在している。線状部材５２は、上下方向に離間して配置されたピン５３およびピン５４に掛け渡されている。

下側のピン５４は、円筒部１０ｅに固定された接続具５５に支持されている。ピン５４は、例えば径方向Ｄと直交する方向に配置されている。接続具５５は、円筒部１０ｅの内周面１７よりも中心軸線Ｃに張り出し、ピン５４は、超電導コイル８よりも中心軸線Ｃ側で線状部材５２の下端側の位置を規制している。

上側のピン５３は、上リング部材１０ａに設けられた張力調整部６０に支持されている。張力調整部６０は、上リング部材１０ａに固定された回転軸６１回りに回転移動して、ピン５３の位置を調整可能な位置調整部材６２を備えている。回転軸６１は、上リング部材１０ａより上方に離間して配置されている。位置調整部材６２の上リング部材１０ａに対向する面は、曲面として形成されている。この曲面６２ａの曲率半径は、周方向の位置に応じて徐々に変化するように形成されている。すなわち、位置調整部材６２を回転移動させることで、上リング部材１０ａと当接する位置調整部材６２の曲面６２ａの位置を変えて、位置調整部材６２が上リング部材１０ａを押し付ける力を調整することができる。

位置調整部材６２は、上下方向に延在するボルト６３によって上方から押し付けられている。ボルト６３は、めねじ部６４が設けられた支持部材６５に支持されている。支持部材６５は、上リング部材１０ａに固定され、ボルト６３は、めねじ部６４に螺着している。ボルト６３をねじ込むことで、ボルト６３は下方に移動して位置調整部材６２の回転位置を変化させる。ボルト６３がねじ込まれると、回転軸６１を支点として位置調整部材６２が回転移動して、ピン５３が上方へ移動し、線状部材５２に付与される張力を増加させることができる。これにより、上リング部材１０ａ及び円筒部１０ｅを中心軸線Ｃ方向に引き寄せて、超電導コイル８を両側から締め付けることができる。

このような超電導磁石５１は、超電導コイル８の内周側に、中心軸線Ｃ方向に張力が付与された線状部材５２を備えているので、超電導コイル８のワイヤームーブメントを抑制して、クエンチの発生を低減することができる。なお、超電導磁石５１は、無端の線状部材５２に代えて、無端ベルトからなる内周側張力付与部を備える構成でもよい。また、長手方向の端部に接続具が設けられた帯状又は線状の内周側張力付与部をピン５３，５４に接続してもよい。

本発明は、前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、下記のような種々の変形が可能である。

超電導コイルの外周側で中心軸線Ｃ方向に延在して一対の枠体を拘束する外周側拘束部として、筒状の補強リング３１を備える構成としているが、外周側拘束部は、周方向に所定の間隔で配置された棒状の部材でもよい。

超電導磁石１，５１は、超電導コイル８，９を断熱材によって覆うことで、冷却効率を向上させてもよい。

超電導磁石１の超電導コイル体２は、２個の超電導コイル８，９を有する場合に限られず、１個または３個以上の超電導コイルを有してもよい。

また、本発明に係る超電導磁石は、サイクロトロンに限られず、ＭＣＺ法によるシリコン単結晶引き上げ装置に適用することもできる。超電導磁石は、高磁場が求められる装置であれば、どのような装置にでも適用可能である。

１，５１…超電導磁石、２…超電導コイル体、６…冷凍機（冷却手段）、８，９…超電導コイル、８ａ，９ａ…空芯部、８ｂ…内周、１０ａ…上リング部材（枠体）、１０ｂ…中間枠体、１０ｃ…下リング部材（枠体）、１０ｆ…フランジ部、１０ｄ…フランジ部、２０，２１…接着剤、２２，２３…バンド、２５…ボルト（棒状の締結部材）、５２…線状部材、６０…張力調整部、Ａ…サイクロトロン、Ｃ…中心軸線。

Claims (6)

1. 空芯コイルからなる超電導コイルと、
   前記超電導コイルの中心軸線方向の両側から、一の前記超電導コイルを挟んで支持する円環状の一対の枠体と、
   前記超電導コイルの外周側で前記中心軸線方向に延在して前記一対の枠体を拘束する外周側拘束部と、
   前記超電導コイルの内周側で前記中心軸線方向に延在して前記一対の枠体に接続され、
   前記中心軸線方向に張力が付与された帯状又は線状の内周側張力付与部と、を備え、
   前記内周側張力付与部は、前記超電導コイルの径方向において、前記超電導コイルの内周より内方に張り出さない位置で前記枠体に接続され、
   前記外周側拘束部及び前記内周側張力付与部のうち、前記内周側張力付与部のみが帯状又は線状を成し、
   前記超電導コイルの径方向において、前記超電導コイルの内周から前記内周側張力付与部の内周までの距離は、前記超電導コイルの外周から前記外周側拘束部の外周までの距離と比較して短いことを特徴とする超電導磁石。
2. 前記内周側張力付与部に付与される前記張力を調整可能な張力調整部を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の超電導磁石。
3. 前記張力調整部は、前記内周側張力付与部の長手方向の端部を前記枠体に締結する棒状の締結部材を有し、前記締結部材による締付けを調整することで、前記内周側張力付与部に付与される前記張力を調整することを特徴とする請求項２に記載の超電導磁石。
4. 空芯コイルからなる超電導コイルと、
   前記超電導コイルの中心軸線方向の両側から、前記超電導コイルを挟んで支持する一対の枠体と、
   前記超電導コイルの内周側で前記中心軸線方向に延在して前記一対の枠体に接続され、
   前記中心軸線方向に張力が付与された帯状又は線状の内周側張力付与部と、
   前記内周側張力付与部に付与される前記張力を調整可能な張力調整部と、を備え、
   前記張力調整部は、前記内周側張力付与部の長手方向の端部を前記枠体に締結する棒状の締結部材を有し、前記締結部材による締付けを調整することで、前記内周側張力付与部に付与される前記張力を調整し、
   前記締結部材は、前記枠体の前記中心軸線方向の外面上で、前記超電導コイルの径方向に延在し、
   前記内周側張力付与部の長手方向の前記端部は、前記枠体の前記中心軸線方向の外面上に配置され、
   前記内周側張力付与部は、前記枠体の前記内周側の端部に当接して、前記枠体の前記中心軸線方向の外面側から前記超電導コイルの内周側に屈曲され、
   前記内周側張力付与部と接触する前記枠体の前記内周側の端部には、Ｒ面取り加工が施されていることを特徴とする超電導磁石。
5. 前記超電導コイルの径方向において、前記超電導コイルと前記内周側張力付与部との間に隙間が設けられていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の超電導磁石。
6. 前記枠体の前記超電導コイルの内周側の端部は、前記超電導コイルの内周面よりも内方に張り出していることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の超電導磁石。

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