JP6895831B2 - Superconducting cyclotron - Google Patents

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本発明は、超伝導サイクロトロンに関する。 The present invention relates to a superconducting cyclotron.

従来、このような分野の技術として、例えば特許文献1が知られている。特許文献1に記載された超伝導サイクロトロンは、真空容器と、真空容器の内部に配置された超伝導コイルと、超伝導コイルを支持するコイル支持体と、を備えている。この超伝導サイクロトロンでは、超伝導コイルの収縮に合わせて真空容器をヨークに対してスライド可能な構成となっている。 Conventionally, for example, Patent Document 1 is known as a technique in such a field. The superconducting cyclotron described in Patent Document 1 includes a vacuum vessel, a superconducting coil arranged inside the vacuum vessel, and a coil support for supporting the superconducting coil. In this superconducting cyclotron, the vacuum vessel can be slid with respect to the yoke according to the contraction of the superconducting coil.

特開2013−258382号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-258382

ここで、超伝導サイクロトロンでは、超伝導コイルの中心の位置を合わせるための位置調整を行う場合がある。このような超伝導コイルの位置調整を行う場合は、超伝導コイルの収縮に対応する場合とは異なり、超伝導コイル及びコイル支持体のみを移動させることが求められる。超伝導コイルの位置調整のために、上述の超伝導サイクロトロンのように真空容器をスライドさせた場合、真空が破壊されてしまう可能性がある。 Here, in the superconducting cyclotron, the position may be adjusted to align the center position of the superconducting coil. When adjusting the position of the superconducting coil in this way, it is required to move only the superconducting coil and the coil support, unlike the case where the superconducting coil contracts. When the vacuum vessel is slid like the above-mentioned superconducting cyclotron for adjusting the position of the superconducting coil, the vacuum may be broken.

本発明は、超伝導コイルの位置調整を適切に行うことができる超伝導サイクロトロンを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a superconducting cyclotron capable of appropriately adjusting the position of a superconducting coil.

本発明に係る超伝導サイクロトロンは、荷電粒子を加速して荷電粒子線を出射する超伝導サイクロトロンであって、巻き中心軸周りに巻かれた超伝導コイルと、超伝導コイルを支持するコイル支持体と、超伝導コイル及びコイル支持体を内部に収容する真空容器と、巻き中心軸が延びる第1方向において、真空容器内でコイル支持体を支持する荷重支持体と、を備え、コイル支持体と荷重支持体とは互いに摺動可能であって、少なくとも一方の面に低摩擦処理がなされた低摩擦部が形成されている。 The superconducting cyclotron according to the present invention is a superconducting cyclotron that accelerates charged particles and emits charged particle beams, and is a superconducting coil wound around a winding central axis and a coil support that supports the superconducting coil. The coil support is provided with a vacuum container for accommodating the superconducting coil and the coil support inside, and a load support for supporting the coil support in the vacuum container in the first direction in which the winding central axis extends. It is slidable with the load support and has a low friction portion formed on at least one surface of the load support.

本発明に係る超伝導サイクロトロンは、巻き中心軸が延びる第1方向において、真空容器内でコイル支持体を支持する荷重支持体を備えている。このような構造において、コイル支持体と荷重支持体とは互いに摺動可能である。従って、コイル支持体に支持された超伝導コイルは、真空容器内における位置を変更することができるため、位置調整が可能となる。また、コイル支持体と荷重支持体との少なくとも一方の面に低摩擦処理がなされた低摩擦部が形成されている。従って、真空容器内で超伝導コイルの位置調整を行う場合に、超伝導コイルを支持したコイル支持体は、荷重支持体に対して滑らかに摺動することができる。これにより、超伝導コイルの位置調整が容易となる。以上により、超伝導コイルの位置調整を適切に行うことができる。 The superconducting cyclotron according to the present invention includes a load support that supports the coil support in the vacuum vessel in the first direction in which the winding central axis extends. In such a structure, the coil support and the load support can slide with each other. Therefore, the position of the superconducting coil supported by the coil support can be changed in the vacuum vessel, so that the position can be adjusted. Further, a low friction portion subjected to low friction treatment is formed on at least one surface of the coil support and the load support. Therefore, when the position of the superconducting coil is adjusted in the vacuum vessel, the coil support supporting the superconducting coil can slide smoothly with respect to the load support. This facilitates the position adjustment of the superconducting coil. From the above, the position of the superconducting coil can be adjusted appropriately.

超伝導サイクロトロンにおいて、コイル支持体と荷重支持体との間には、第1方向と直交する第2方向において隙間が形成されてよい。これにより、コイル支持体と荷重支持体との間に、摺動のための十分なストロークを確保することができる。 In the superconducting cyclotron, a gap may be formed between the coil support and the load support in the second direction orthogonal to the first direction. As a result, a sufficient stroke for sliding can be secured between the coil support and the load support.

本発明に係る超伝導サイクロトロンは、荷電粒子を加速して荷電粒子線を出射する超伝導サイクロトロンであって、巻き中心軸周りに巻かれた超伝導コイルと、超伝導コイルを支持するコイル支持体と、超伝導コイル及びコイル支持体を内部に収容する真空容器と、巻き中心軸が延びる第1方向において、真空容器内でコイル支持体を支持する荷重支持体と、を備え、コイル支持体と荷重支持体とは互いに接触して荷重を伝達し、互いの相対移動を可能としている。 The superconducting cyclotron according to the present invention is a superconducting cyclotron that accelerates charged particles and emits charged particle beams, and is a superconducting coil wound around a winding central axis and a coil support that supports the superconducting coil. The coil support is provided with a vacuum container for accommodating the superconducting coil and the coil support inside, and a load support for supporting the coil support in the vacuum container in the first direction in which the winding central axis extends. The load supports are in contact with each other to transmit the load and enable relative movement with each other.

本発明に係る超伝導サイクロトロンは、巻き中心軸が延びる第1方向において、真空容器内でコイル支持体を支持する荷重支持体を備えている。このような構造において、コイル支持体と荷重支持体とは互いに接触して荷重を伝達し、互いの相対移動を可能としている。従って、コイル支持体に支持された超伝導コイルは、荷重支持体との接触によって荷重を支持されつつも、真空容器内における位置を変更することができるため、位置調整が可能となる。以上により、超伝導コイルの位置調整を適切に行うことができる。 The superconducting cyclotron according to the present invention includes a load support that supports the coil support in the vacuum vessel in the first direction in which the winding central axis extends. In such a structure, the coil support and the load support are in contact with each other to transmit the load and enable relative movement with each other. Therefore, the superconducting coil supported by the coil support can change its position in the vacuum vessel while the load is supported by the contact with the load support, so that the position can be adjusted. From the above, the position of the superconducting coil can be adjusted appropriately.

本発明によれば、超伝導コイルの位置調整を適切に行うことができる超伝導サイクロトロンを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a superconducting cyclotron capable of appropriately adjusting the position of the superconducting coil.

本発明の一実施形態の超伝導サイクロトロンを超伝導コイルの中心軸に沿う方向に切った断面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the cross section which cut the superconducting cyclotron of one Embodiment of this invention in the direction along the central axis of a superconducting coil. サイクロトロンを超伝導コイルの中心軸に直交する方向に切った断面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the cross section which cut the cyclotron in the direction orthogonal to the central axis of a superconducting coil. 水平方向荷重支持体を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the horizontal load support. 水平方向荷重支持体を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the horizontal load support. 水平方向荷重支持体を示す側面図である。It is a side view which shows the horizontal load support. 連結構造を示す拡大断面図である。It is an enlarged sectional view which shows the connection structure. 連結構造の動作を示す拡大断面図である。It is an enlarged cross-sectional view which shows the operation of the connection structure. 連結構造の動作を示す拡大断面図である。It is an enlarged cross-sectional view which shows the operation of the connection structure. 変形例に係る連結構造を示す拡大断面図である。It is an enlarged cross-sectional view which shows the connection structure which concerns on the modification. 変形例に係る連結構造を示す拡大断面図である。It is an enlarged cross-sectional view which shows the connection structure which concerns on the modification.

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において同一部分又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In each figure, the same parts or corresponding parts are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.

図1に示されるように、本実施形態に係る超伝導サイクロトロン1は、イオン源(不図示)から荷電粒子を加速空間G内に供給し、加速空間G内の荷電粒子を加速して荷電粒子ビームを出力する横置きの円形加速器である。荷電粒子としては、例えば陽子、重粒子(重イオン)などが挙げられる。超伝導サイクロトロン1は、例えば荷電粒子線治療用の加速器として用いられる。 As shown in FIG. 1, the superconducting cyclotron 1 according to the present embodiment supplies charged particles from an ion source (not shown) into the acceleration space G, and accelerates the charged particles in the acceleration space G to charge the charged particles. It is a horizontal circular accelerator that outputs a beam. Examples of charged particles include protons and heavy particles (heavy ions). The superconducting cyclotron 1 is used, for example, as an accelerator for charged particle beam therapy.

この超伝導サイクロトロン1では、加速空間G内で円軌道を描く荷電粒子ビームを継続的に加速するため、等時性(円軌道の半径の大きさに関係なく一周にかかる時間が等しいこと)を確保するように磁束密度を制御する必要がある。 Since this superconducting cyclotron 1 continuously accelerates a charged particle beam that draws a circular orbit in the acceleration space G, it is isochronous (the time required for one round is the same regardless of the size of the radius of the circular orbit). It is necessary to control the magnetic flux density so as to secure it.

超伝導サイクロトロン1は、イオン源の他に、超伝導電磁石5を備えている。超伝導電磁石5は、ポール3,4と、ヨーク6と、超伝導コイル7,8と、コイル支持枠(コイル支持体)9と、真空容器10と、を有する。 The superconducting cyclotron 1 includes a superconducting electromagnet 5 in addition to an ion source. The superconducting electromagnet 5 has poles 3 and 4, a yoke 6, superconducting coils 7 and 8, a coil support frame (coil support) 9, and a vacuum vessel 10.

ポール3,4は、超伝導コイル7,8の中心軸(超伝導コイル7,8の巻き中心軸)C方向に離間して配置されている。なお、超伝導サイクロトロン1では、中心軸C方向は、上下方向に沿って配置されている。従って、本実施形態では、請求項における「第1方向」を「中心軸C方向」又は「上下方向」と称する場合がある。また、「第1方向と直交する第2方向」を「水平方向」と称する場合がある。ポール3は、加速空間Gより上方に配置された上ポールであり、ポール4は、加速空間Gより下方に配置された下ポールである。また、ポール3,4間には、電極(ディ電極、不図示)が設けられている。この電極に高周波を付与することで、電場が形成される。 The poles 3 and 4 are arranged apart from each other in the C direction of the central axis of the superconducting coils 7 and 8 (the winding central axis of the superconducting coils 7 and 8). In the superconducting cyclotron 1, the central axis C direction is arranged along the vertical direction. Therefore, in the present embodiment, the "first direction" in the claims may be referred to as the "central axis C direction" or the "vertical direction". Further, the "second direction orthogonal to the first direction" may be referred to as a "horizontal direction". The pole 3 is an upper pole arranged above the acceleration space G, and the pole 4 is a lower pole arranged below the acceleration space G. Further, electrodes (di-electrodes, not shown) are provided between the poles 3 and 4. An electric field is formed by applying a high frequency to this electrode.

ヨーク6は、中空の円盤型のブロックであり、その内部にポール3,4及び真空容器10が配置されている。ヨーク6は、円筒部6aと、円筒部6aの一方の開口を閉じるように形成された天部6bと、円筒部6aの他方の開口を閉じるように形成された底部6cと、を備える。ヨーク6は、超伝導コイル7,8及びポール3,4で生成した磁力線が外部に漏れないようにするためのものである。 The yoke 6 is a hollow disk-shaped block in which poles 3 and 4 and a vacuum vessel 10 are arranged. The yoke 6 includes a cylindrical portion 6a, a top portion 6b formed to close one opening of the cylindrical portion 6a, and a bottom portion 6c formed to close the other opening of the cylindrical portion 6a. The yoke 6 is for preventing the magnetic force lines generated by the superconducting coils 7 and 8 and the poles 3 and 4 from leaking to the outside.

ポール3,4は、図2に示されるように、中心軸Cの近傍から径方向外側へ向けて螺旋を描くようなスパイラル状に設けられた四つのヒル11を有する。ヒル11は、加速空間Gを挟んで上下に対向し、加速空間G内の荷電粒子ビームを上下方向に収束させるものである。 As shown in FIG. 2, the poles 3 and 4 have four hills 11 provided in a spiral shape so as to spiral outward from the vicinity of the central axis C in the radial direction. The hill 11 faces vertically with the acceleration space G in between, and converges the charged particle beam in the acceleration space G in the vertical direction.

ヒル11は、中心軸Cの周方向に等間隔で配置され、周方向に隣り合うヒル11の間には、空隙であるバレー12が形成されている。すなわち、ポール3,4には、周方向においてヒル11及びバレー12が交互に形成されている。超伝導サイクロトロン1では、ヒル11において磁束密度が強められ、バレー12において磁束密度が弱まることで、荷電粒子ビームを垂直方向及び水平方向に収束させる。このように、周方向に強弱のある磁束密度を形成する超伝導サイクロトロンはAVF[Azimuthally Varying Field]サイクロトロンと呼ばれる。 The hills 11 are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the central axis C, and a valley 12 which is a gap is formed between the hills 11 adjacent to each other in the circumferential direction. That is, leeches 11 and valleys 12 are alternately formed on the poles 3 and 4 in the circumferential direction. In the superconducting cyclotron 1, the magnetic flux density is increased in the hill 11 and the magnetic flux density is decreased in the valley 12, so that the charged particle beam is converged in the vertical direction and the horizontal direction. A superconducting cyclotron that forms a magnetic flux density with strong and weak magnetic flux in the circumferential direction is called an AVF [Azimuthally Varying Field] cyclotron.

AVFサイクロトロンにおいて、4つのヒル11は径方向外側ほど、磁束密度が強くなるように形成されている。ヒル11では、荷電粒子ビームの垂直方向の収束力を強くするためにスパイラル状に形成されている。径方向外側に行くほど、磁束密度が弱くなると、荷電粒子ビームに垂直方向の発散力が働いてしまうことになる。なお、バレー12は空隙に限られず、ヒル11の厚さよりも薄い厚さの金属であってもよい。 In the AVF cyclotron, the four hills 11 are formed so that the magnetic flux density becomes stronger toward the outer side in the radial direction. The hill 11 is formed in a spiral shape in order to strengthen the vertical convergence force of the charged particle beam. If the magnetic flux density becomes weaker toward the outer side in the radial direction, a divergent force in the vertical direction acts on the charged particle beam. The valley 12 is not limited to the voids, and may be a metal having a thickness thinner than that of the hill 11.

超伝導コイル7,8は、図1に示されるように、ポール3,4の外周を覆うように巻かれている。超伝導コイル7および超伝導コイル8は、中心軸C方向に並んで配置されている。上側の超伝導コイル7は、ポール3の外周を覆うように巻かれ、下側の超伝導コイル8は、ポール4の外周を覆うように巻かれている。超伝導コイル7,8は、例えば、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。 As shown in FIG. 1, the superconducting coils 7 and 8 are wound so as to cover the outer circumferences of the poles 3 and 4. The superconducting coil 7 and the superconducting coil 8 are arranged side by side in the central axis C direction. The upper superconducting coil 7 is wound so as to cover the outer circumference of the pole 3, and the lower superconducting coil 8 is wound so as to cover the outer circumference of the pole 4. The superconducting coils 7 and 8 are not provided with an inner frame (or inner winding frame) on the inner peripheral side, for example, and the inner peripheral surface of the coil (adhesive material for fixing the wire rod and the wire rod) is adhered by another member. -It is an air-core coil that is not fixed.

コイル支持枠9は、超伝導コイル7の外周面を覆う側板部9aと、超伝導コイル7の上面を覆う上リング部材9bと、超伝導コイル8の外周面を覆う側板部9cと、超伝導コイル8の下面を覆う下リング部材9dと、上下の側板部9a,9cを連結する中間部9eと、を備える。コイル支持枠9は、超伝導コイル7,8の周方向において全周に亘って形成されている。 The coil support frame 9 includes a side plate portion 9a that covers the outer peripheral surface of the superconducting coil 7, an upper ring member 9b that covers the upper surface of the superconducting coil 7, and a side plate portion 9c that covers the outer peripheral surface of the superconducting coil 8. A lower ring member 9d that covers the lower surface of the coil 8 and an intermediate portion 9e that connects the upper and lower side plate portions 9a and 9c are provided. The coil support frame 9 is formed over the entire circumference of the superconducting coils 7 and 8 in the circumferential direction.

上リング部材9bは、側板部9aの上端部から径方向内側に張り出すように形成されている。上リング部材9bは、円環板状を成し、上リング部材9bの板厚方向は、中心軸C方向に沿うように配置されている。 The upper ring member 9b is formed so as to project inward in the radial direction from the upper end portion of the side plate portion 9a. The upper ring member 9b has an annular plate shape, and the plate thickness direction of the upper ring member 9b is arranged along the central axis C direction.

下リング部材9dは、側板部9cの下端部から径方向内側に張り出すように形成されている。下リング部材9dは、円環板状を成し、下リング部材9dの板厚方向は、中心軸C方向に沿うように配置されている。 The lower ring member 9d is formed so as to project inward in the radial direction from the lower end portion of the side plate portion 9c. The lower ring member 9d has an annular plate shape, and the lower ring member 9d is arranged so that the plate thickness direction of the lower ring member 9d is along the central axis C direction.

中間部9eは、中間リング部9fと、上側張出部9gと、下側張出部9hとを有する。中間リング部9fの径方向の幅は、超伝導コイル7,8の径方向の幅に対応している。中間リング部9fの断面は、例えば矩形を成している。中間リング部9fの上面は、超伝導コイル7の下面に当接し、中間リング部9fの下面は、超伝導コイル8の上面に当接している。上側張出部9g及び下側張出部9hは、中間リング部9fの外周面から径方向外側に張り出している。上側張出部9g及び下側張出部9hは、中心軸C方向に離間して配置されている。上側張出部9gは、側板部9aに接合され、下側張出部9hは、側板部9aに接合されている。具体的には、上側張出部9gの上面は、側板部9aの下面に当接し、下側張出部9hの下面は、側板部9cの上面に当接している。上側張出部9gと側板部9aとの接合は、ボルト接合でもよく、溶接などその他の接合方法でもよい。同様に、下側張出部9hと側板部9cとの接合は、ボルト接合でもよく、溶接などその他の接合方法でもよい。 The intermediate portion 9e has an intermediate ring portion 9f, an upper overhanging portion 9g, and a lower overhanging portion 9h. The radial width of the intermediate ring portion 9f corresponds to the radial width of the superconducting coils 7 and 8. The cross section of the intermediate ring portion 9f is, for example, a rectangle. The upper surface of the intermediate ring portion 9f is in contact with the lower surface of the superconducting coil 7, and the lower surface of the intermediate ring portion 9f is in contact with the upper surface of the superconducting coil 8. The upper overhanging portion 9g and the lower overhanging portion 9h project radially outward from the outer peripheral surface of the intermediate ring portion 9f. The upper overhanging portion 9g and the lower overhanging portion 9h are arranged apart from each other in the central axis C direction. The upper overhanging portion 9g is joined to the side plate portion 9a, and the lower overhanging portion 9h is joined to the side plate portion 9a. Specifically, the upper surface of the upper overhanging portion 9g is in contact with the lower surface of the side plate portion 9a, and the lower surface of the lower overhanging portion 9h is in contact with the upper surface of the side plate portion 9c. The upper overhanging portion 9g and the side plate portion 9a may be joined by bolts or other joining methods such as welding. Similarly, the lower overhanging portion 9h and the side plate portion 9c may be joined by bolts or other joining methods such as welding.

真空容器10は、超伝導コイル7,8及びコイル支持枠9を収容している。真空容器は、超伝導コイル及びコイル支持枠9を収容するコイル収容部10aと、コイル収容部10aに連通し、上下方向に延びる連通部10bと、水平方向に延びる連通部10cとを有する。コイル収容部10aは、超伝導コイル7,8の径方向内側に配置された内壁10dと、超伝導コイル7,8の径方向外側に配置された外壁10eと、を有する。内壁10dは、超伝導コイル7,8及びコイル支持枠9の内周側を覆うように配置され、外壁10eは、超伝導コイル7,8及びコイル支持枠9の外周側を覆うように配置されている。すなわち、内壁10d及び外壁10eによって挟まれた収容空間内に、超伝導コイル7,8及びコイル支持枠9が配置されている。 The vacuum vessel 10 houses the superconducting coils 7 and 8 and the coil support frame 9. The vacuum vessel has a coil accommodating portion 10a for accommodating the superconducting coil and the coil support frame 9, a communicating portion 10b communicating with the coil accommodating portion 10a and extending in the vertical direction, and a communicating portion 10c extending in the horizontal direction. The coil accommodating portion 10a has an inner wall 10d arranged radially inside the superconducting coils 7 and 8 and an outer wall 10e arranged radially outside the superconducting coils 7 and 8. The inner wall 10d is arranged so as to cover the inner peripheral side of the superconducting coils 7 and 8 and the coil support frame 9, and the outer wall 10e is arranged so as to cover the outer peripheral side of the superconducting coils 7 and 8 and the coil support frame 9. ing. That is, the superconducting coils 7 and 8 and the coil support frame 9 are arranged in the accommodation space sandwiched between the inner wall 10d and the outer wall 10e.

また、真空容器10は、収容空間の上側を閉じる上面壁と、収容空間の下側を閉じる下面壁とを有する。上面壁は、中心軸C方向において、上リング部材9bと対向して配置され、下面壁は、中心軸C方向において、下リング部材9dと対向して配置されている。上面壁には、開口部が設けられ、この開口部に対応して連通部10bが配置されている。同様に、下面壁には、開口部が設けられ、この開口部に対応して連通部10bが配置されている。 Further, the vacuum container 10 has an upper surface wall that closes the upper side of the accommodation space and a lower surface wall that closes the lower side of the accommodation space. The upper surface wall is arranged to face the upper ring member 9b in the central axis C direction, and the lower surface wall is arranged to face the lower ring member 9d in the central axis C direction. An opening is provided on the upper wall, and a communication portion 10b is arranged corresponding to the opening. Similarly, an opening is provided in the lower surface wall, and a communication portion 10b is arranged corresponding to the opening.

連通部10bは、例えば円筒形状を成し、中心軸C方向に延びている。連通部10bは、後述する上下方向荷重支持体22を収容している。連通部10cは、例えば円筒形状を成し、中心軸Cと直交する直交方向に延びている。連通部10cは、後述する水平方向荷重支持体31,32を収容している。また、真空容器10には、超伝導コイル7,8を冷却するための冷凍機(冷却部)13が接続されている。冷凍機13は、例えば、GM冷凍機であり、超伝導コイル7,8を例えば4Kに冷却することができる。冷凍機は、GM冷凍機(Gifford-McMahon cooler)に限定されず、例えばスターリング冷凍機を始めその他の冷凍機でもよい。 The communication portion 10b has, for example, a cylindrical shape and extends in the central axis C direction. The communication portion 10b accommodates the vertical load support 22 described later. The communication portion 10c has, for example, a cylindrical shape and extends in an orthogonal direction orthogonal to the central axis C. The communication portion 10c accommodates the horizontal load supports 31 and 32, which will be described later. Further, a refrigerator (cooling unit) 13 for cooling the superconducting coils 7 and 8 is connected to the vacuum container 10. The refrigerator 13 is, for example, a GM refrigerator, and can cool the superconducting coils 7 and 8 to, for example, 4K. The refrigerator is not limited to the GM refrigerator (Gifford-McMahon cooler), and may be another refrigerator such as a Stirling refrigerator.

ここで、超伝導サイクロトロン1及び超伝導電磁石5は、コイル支持枠9を支持すると共にコイル支持枠9の中心軸C方向の位置を調整する上下方向荷重支持体(荷重支持体)22と、コイル支持枠9を支持すると共にコイル支持枠9の径方向の位置を調整する水平方向荷重支持体31,32と、を有する。なお、径方向は、中心軸Cに直交する直交方向である。 Here, the superconducting cyclotron 1 and the superconducting electromagnet 5 support the coil support frame 9 and adjust the position of the coil support frame 9 in the central axis C direction with the vertical load support (load support) 22 and the coil. It has horizontal load supports 31 and 32 that support the support frame 9 and adjust the radial position of the coil support frame 9. The radial direction is an orthogonal direction orthogonal to the central axis C.

上下方向荷重支持体22は、ヨーク6及び真空容器10に接続され、上下方向においてヨーク6及び真空容器10に対してコイル支持枠9を支持するものである。上下方向荷重支持体22は、コイル支持枠9を下側から支持している。上下方向荷重支持体22は、コイル支持枠9の周方向において、複数配置されている。複数の上下方向荷重支持体22は、コイル支持枠9の周方向において、等間隔で配置されている。 The vertical load support 22 is connected to the yoke 6 and the vacuum vessel 10, and supports the coil support frame 9 with respect to the yoke 6 and the vacuum vessel 10 in the vertical direction. The vertical load support 22 supports the coil support frame 9 from below. A plurality of vertical load supports 22 are arranged in the circumferential direction of the coil support frame 9. The plurality of vertical load supports 22 are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the coil support frame 9.

上下方向荷重支持体22の上端部は、下リング部材9dに連結されている。なお、上下方向荷重支持体22の上端部は、上下方向において、連結構造100を介してコイル支持枠9に連結されている。連結構造100の詳細な説明は後述する。上下方向荷重支持体22は、下リング部材9dから下方に延在し、真空容器10の壁体を貫通し、ヨーク6の外側まで張り出している。上下方向荷重支持体22の下端部には、ヨーク6及び真空容器10に対して上下方向荷重支持体22を位置決めする上下方向位置調整部78が設けられている。上下方向位置調整部78は、上下方向荷重支持体22を介してヨーク6及び真空容器10に対するコイル支持枠9の位置を調整する部分である。この上下方向位置調整部78によって上下方向荷重支持体22を中心軸C方向に変位させることができる。上下方向位置調整部78としては、ねじによる位置調整が挙げられる。ねじに取り付けられたナットを回転させることで、ねじを中心軸C方向に移動させ、上下方向荷重支持体22を変位させる。 The upper end of the vertical load support 22 is connected to the lower ring member 9d. The upper end of the vertical load support 22 is connected to the coil support frame 9 via the connecting structure 100 in the vertical direction. A detailed description of the connection structure 100 will be described later. The vertical load support 22 extends downward from the lower ring member 9d, penetrates the wall body of the vacuum vessel 10, and projects to the outside of the yoke 6. At the lower end of the vertical load support 22, a vertical position adjusting portion 78 for positioning the vertical load support 22 with respect to the yoke 6 and the vacuum vessel 10 is provided. The vertical position adjusting portion 78 is a portion that adjusts the positions of the coil support frame 9 with respect to the yoke 6 and the vacuum vessel 10 via the vertical load support 22. The vertical position adjusting portion 78 can displace the vertical load support 22 in the central axis C direction. Examples of the vertical position adjusting unit 78 include position adjustment using screws. By rotating the nut attached to the screw, the screw is moved in the direction of the central axis C, and the vertical load support 22 is displaced.

上下方向荷重支持体22のヨーク6に対する取付部及び上下方向位置調整部78の構成について説明する。上下方向位置調整部78は、上下方向荷重支持体22のうち、真空容器10の連通部10bの下端から外部へ突出した部分に対して設けられる。なお、上下方向荷重支持体22と真空容器10の連通部10bとの間にはべローズ64が設けられる。上下方向位置調整部78は、上下方向荷重支持体22の下端部に形成されたねじ部59と、ねじ部59に取り付けられたナット61と、を備える。ナット61は、連通部10bの下端に設けられたケース60Aによって支持され、ケース60Aの下端に設けられたケース60Bで覆われる。なお、ケース60A,60B内は大気と同じ圧力となっている。真空容器10とケース60Aとの間の気密性は、ベローズ64によって確保されている。位置調整を行う場合は、ケース60Bを取り外し、露出したナット61を回転させる。ナット61が回転することで、当該ナット61に対し、ねじ部59を介して上下方向荷重支持体22が上下動する。これによって、上下方向荷重支持体22の接続箇所に係るコイル支持枠9の上下方向の位置が変動する。 The configuration of the mounting portion of the vertical load support 22 with respect to the yoke 6 and the vertical position adjusting portion 78 will be described. The vertical position adjusting portion 78 is provided for a portion of the vertical load support 22 that protrudes outward from the lower end of the communication portion 10b of the vacuum vessel 10. A bellows 64 is provided between the vertical load support 22 and the communication portion 10b of the vacuum vessel 10. The vertical position adjusting portion 78 includes a screw portion 59 formed at the lower end portion of the vertical load support 22 and a nut 61 attached to the screw portion 59. The nut 61 is supported by a case 60A provided at the lower end of the communication portion 10b, and is covered with a case 60B provided at the lower end of the case 60A. The pressure inside the cases 60A and 60B is the same as that of the atmosphere. The airtightness between the vacuum vessel 10 and the case 60A is ensured by the bellows 64. When adjusting the position, the case 60B is removed and the exposed nut 61 is rotated. As the nut 61 rotates, the vertical load support 22 moves up and down with respect to the nut 61 via the screw portion 59. As a result, the vertical position of the coil support frame 9 related to the connection point of the vertical load support 22 changes.

複数の上下方向荷重支持体22を用いて、適宜、位置調整を行うことで、超伝導コイル7,8のポール3,4に対する位置を変更することができる。具体的には、超伝導コイル7,8を上方に変位させたり、超伝導コイル7,8を下方に変位させたり、または、鉛直方向に対して超伝導コイル7,8の中心軸Cが傾斜するように、超伝導コイル7,8を変位させることができる。 The positions of the superconducting coils 7 and 8 with respect to the poles 3 and 4 can be changed by appropriately adjusting the positions of the plurality of vertical load supports 22. Specifically, the superconducting coils 7 and 8 are displaced upward, the superconducting coils 7 and 8 are displaced downward, or the central axis C of the superconducting coils 7 and 8 is tilted with respect to the vertical direction. As such, the superconducting coils 7 and 8 can be displaced.

真空容器の上側の連通部10bには、電流導入機構が設けられる。連通部10bの上端には電流導入部62Aが設けられ、電流導入部62Aからコイル支持枠9へ向かって導電部材62Bが延びている。 A current introduction mechanism is provided in the communication portion 10b on the upper side of the vacuum vessel. A current introduction portion 62A is provided at the upper end of the communication portion 10b, and a conductive member 62B extends from the current introduction portion 62A toward the coil support frame 9.

水平方向荷重支持体31,32は、ヨーク6及び真空容器10に接続され、径方向外側から水平方向において、ヨーク6及び真空容器10に対してコイル支持枠9を支持するものである。水平方向荷重支持体31,32は、一部が真空容器10に進入して、コイル支持枠9に接続される。また、水平方向荷重支持体31,32は、コイル支持枠9の位置を調整可能である。水平方向荷重支持体31,32は、複数(例えば4本)設けられている。ここで、上下方向をZ軸とし、Z軸に直交すると共に互いに直交する軸をX軸(第1方向)及びY軸(第2方向)とする(図3〜図5参照)。超伝導コイル7,8の中心軸CがZ軸に沿って配置されている場合には、X軸及びY軸は、中心軸Cに直交している。図1に示されるように、一対の水平方向荷重支持体31は、コイル支持枠9を挟んで対向して配置され、一対の水平方向荷重支持体32は、コイル支持枠9を挟んで対向して配置されている。なお、一対の水平方向荷重支持体31が延在する方向X(X軸方向)と、一対の水平方向荷重支持体32が延在する方向X(X軸方向)とは、直交していてもよく、所定の角度で交差していてもよい。 The horizontal load supports 31 and 32 are connected to the yoke 6 and the vacuum vessel 10, and support the coil support frame 9 with respect to the yoke 6 and the vacuum vessel 10 in the horizontal direction from the outside in the radial direction. A part of the horizontal load supports 31 and 32 enters the vacuum vessel 10 and is connected to the coil support frame 9. Further, the horizontal load supports 31 and 32 can adjust the position of the coil support frame 9. A plurality (for example, four) of the horizontal load supports 31 and 32 are provided. Here, the vertical direction is defined as the Z axis, and the axes orthogonal to the Z axis and orthogonal to each other are defined as the X axis (first direction) and the Y axis (second direction) (see FIGS. 3 to 5). When the central axes C of the superconducting coils 7 and 8 are arranged along the Z axis, the X and Y axes are orthogonal to the central axis C. As shown in FIG. 1, the pair of horizontal load supports 31 are arranged to face each other with the coil support frame 9 in between, and the pair of horizontal load supports 32 face each other with the coil support frame 9 in between. Is arranged. The direction X 1 in which a pair of horizontal load bearing body 31 extends with (X axis direction), the direction X 2 in which a pair of horizontal load bearing body 32 extends (X axis direction), are perpendicular It may intersect at a predetermined angle.

一対の水平方向荷重支持体31は、互いに反対方向にコイル支持枠9を引っ張ることでコイル支持枠9を支持している。同様に、一対の水平方向荷重支持体32は、互いに反対方向にコイル支持枠9を引っ張ることでコイル支持枠9を支持している。 The pair of horizontal load supports 31 support the coil support frame 9 by pulling the coil support frame 9 in opposite directions. Similarly, the pair of horizontal load supports 32 support the coil support frame 9 by pulling the coil support frame 9 in opposite directions.

図3は、水平方向荷重支持体31,32を示す斜視図である。図4は、水平方向荷重支持体31,32を示す断面図である。図5は、水平方向荷重支持体31,32を示す側面図である。図3〜図5に示されるように、水平方向荷重支持体31,32は、コイル支持枠取付部33と、内側リンク部34と、中間連結部35と、外側リンク部36と、ヨーク取付部37と、を有する。以下、水平方向荷重支持体31について説明する。水平方向荷重支持体32は、配置されている方向が異なるだけであり、水平方向荷重支持体31と同一の構成であるので、水平方向荷重支持体32の説明を省略する。 FIG. 3 is a perspective view showing the horizontal load supports 31 and 32. FIG. 4 is a cross-sectional view showing the horizontal load supports 31 and 32. FIG. 5 is a side view showing the horizontal load supports 31 and 32. As shown in FIGS. 3 to 5, the horizontal load supports 31 and 32 include the coil support frame mounting portion 33, the inner link portion 34, the intermediate connecting portion 35, the outer link portion 36, and the yoke mounting portion. 37 and. Hereinafter, the horizontal load support 31 will be described. Since the horizontal load support 32 has the same configuration as the horizontal load support 31 except that the horizontal load support 32 is arranged in a different direction, the description of the horizontal load support 32 will be omitted.

コイル支持枠取付部33は、コイル支持枠9に取り付けられる部分である。コイル支持枠取付部33は、コイル支持枠9に固定されるフランジ部41と、フランジ部41から延出する延出部42とを有する。フランジ部41は円盤状を成し、一方の面がコイル支持枠9に接続される。フランジ部41は、ボルト接合により、コイル支持枠9の中間部9eに接続される。なお、フランジ部41は、コイル支持枠9の中間部9e以外のその他の部位に接続される構成でもよい。コイル支持枠取付部33及び内側リンク部34は、例えばチタンから形成されている。コイル支持枠取付部33及び内側リンク部34は、例えばステンレス鋼など、チタン以外の材質から形成されていてもよい。 The coil support frame mounting portion 33 is a portion to be mounted on the coil support frame 9. The coil support frame mounting portion 33 has a flange portion 41 fixed to the coil support frame 9 and an extension portion 42 extending from the flange portion 41. The flange portion 41 has a disk shape, and one surface is connected to the coil support frame 9. The flange portion 41 is connected to the intermediate portion 9e of the coil support frame 9 by bolt joining. The flange portion 41 may be connected to a portion other than the intermediate portion 9e of the coil support frame 9. The coil support frame mounting portion 33 and the inner link portion 34 are made of, for example, titanium. The coil support frame mounting portion 33 and the inner link portion 34 may be formed of a material other than titanium, such as stainless steel.

延出部42は、フランジ部41の他方の面からX軸方向の外側(超伝導コイル7,8の径方向外側)に延出している。延出部42のX軸方向の外側の端部には、連結ブロック部43が設けられている。連結ブロック部43には、Y軸方向に貫通する貫通孔43aが形成されている。また、連結ブロック部43のY軸方向に対向する側面は、平坦面となっている。 The extending portion 42 extends from the other surface of the flange portion 41 to the outside in the X-axis direction (the radial outside of the superconducting coils 7 and 8). A connecting block portion 43 is provided at the outer end portion of the extending portion 42 in the X-axis direction. A through hole 43a penetrating in the Y-axis direction is formed in the connecting block portion 43. Further, the side surface of the connecting block portion 43 facing the Y-axis direction is a flat surface.

内側リンク部34は、Y軸方向に離間して配置された一対の連結板(第1方向部材)44,45と、一対の連結板44,45の一方の端部同士を連結するピン部材46と、一対の連結板44,45の他方の端部同士を連結する球面軸47と、を有する。 The inner link portion 34 is a pin member 46 that connects one end of a pair of connecting plates (first direction members) 44, 45 arranged apart from each other in the Y-axis direction and one end of the pair of connecting plates 44, 45. And a spherical shaft 47 that connects the other ends of the pair of connecting plates 44 and 45 to each other.

連結板44,45は、X軸方向に所定の長さを有する。連結板44,45の板厚方向はY軸方向に沿うよう配置されている。連結板44,45のX軸方向の両端部には、板厚方向に貫通する貫通孔44a,44b,45a,45bがそれぞれ設けられている。また、一対の連結板44,45は、Y軸方向において、連結ブロック部43を挟むように配置されている。連結板44,45の内面(連結ブロック部43の側面に対向する面)は、平坦面として形成されている。連結板44,45の内面は、連結ブロック部43の側面と当接している。 The connecting plates 44 and 45 have a predetermined length in the X-axis direction. The plate thickness directions of the connecting plates 44 and 45 are arranged along the Y-axis direction. Through holes 44a, 44b, 45a, 45b penetrating in the plate thickness direction are provided at both ends of the connecting plates 44, 45 in the X-axis direction, respectively. Further, the pair of connecting plates 44 and 45 are arranged so as to sandwich the connecting block portion 43 in the Y-axis direction. The inner surface of the connecting plates 44 and 45 (the surface facing the side surface of the connecting block portion 43) is formed as a flat surface. The inner surfaces of the connecting plates 44 and 45 are in contact with the side surfaces of the connecting block portion 43.

ピン部材46は、円柱状を成し、連結ブロック部43の貫通孔41aに挿通されている。ピン部材46の外周面は、貫通孔41aの内周面に当接している。ピン部材46は、連結ブロック部43に対して、ピン部材46の軸線回りに回転可能に支持されている。また、ピン部材46の両端部は、Y軸方向において、連結ブロック部43の側面より外方に張り出している。 The pin member 46 has a columnar shape and is inserted into a through hole 41a of the connecting block portion 43. The outer peripheral surface of the pin member 46 is in contact with the inner peripheral surface of the through hole 41a. The pin member 46 is rotatably supported around the axis of the pin member 46 with respect to the connecting block portion 43. Further, both ends of the pin member 46 project outward from the side surface of the connecting block portion 43 in the Y-axis direction.

ピン部材46のX軸方向の両端部は、一対の連結板44,45の一端側の貫通孔44a,45aにそれぞれ挿通されている。ピン部材46の両端部において、ピン部材46の外周面は、一対の連結板44,45の一端側の貫通孔45aの内周面に当接している。ピン部材46は、一対の連結板44,45に対して、ピン部材46の軸線回りに回転可能に支持されている。これにより、一対の連結板44,45は、コイル支持枠取付部33に対して、Y軸回りに回転可能に支持されている。 Both ends of the pin member 46 in the X-axis direction are inserted into through holes 44a and 45a on one end side of the pair of connecting plates 44 and 45, respectively. At both ends of the pin member 46, the outer peripheral surface of the pin member 46 is in contact with the inner peripheral surface of the through hole 45a on one end side of the pair of connecting plates 44, 45. The pin member 46 is rotatably supported around the axis of the pin member 46 with respect to the pair of connecting plates 44 and 45. As a result, the pair of connecting plates 44 and 45 are rotatably supported around the Y-axis with respect to the coil support frame mounting portion 33.

球面軸47は、Y軸方向の両端部に設けられた円柱部47aと、この円柱部47aの間に配置された球体部分47bと、を有する。円柱部47aは、一対の連結板44,45の他端側の貫通孔44b,45bにそれぞれ挿通されている。円柱部47aの外周面は、一対の連結板44,45の他端側の貫通孔44b,45bの内周面に当接している。 The spherical shaft 47 has a cylindrical portion 47a provided at both ends in the Y-axis direction and a spherical portion 47b arranged between the cylindrical portions 47a. The cylindrical portion 47a is inserted into the through holes 44b, 45b on the other end side of the pair of connecting plates 44, 45, respectively. The outer peripheral surface of the cylindrical portion 47a is in contact with the inner peripheral surfaces of the through holes 44b, 45b on the other end side of the pair of connecting plates 44, 45.

球体部分47bは、円柱部47aの外径よりも大きな外径を有する。また、球体部分47bのY軸方向における幅は、球体部分47bの外径より小さく、例えば、連結ブロック部43のY軸方向における幅(厚さ)よりも小さくなっている。また、球体部分47bの中心は、一対の連結板44,45間の中央に配置されている。 The spherical portion 47b has an outer diameter larger than the outer diameter of the cylindrical portion 47a. Further, the width of the spherical portion 47b in the Y-axis direction is smaller than the outer diameter of the spherical portion 47b, for example, smaller than the width (thickness) of the connecting block portion 43 in the Y-axis direction. Further, the center of the spherical portion 47b is arranged at the center between the pair of connecting plates 44 and 45.

中間連結部35は、内側リンク部34と外側リンク部36とを連結する部分である。中間連結部35は、一端側に設けられ、内側リンク部34の球面軸47を保持する軸受け部(球面軸受け部)48と、他端側に設けられ、外側リンク部36の球面軸47を保持する軸受け部(球面軸受け部)49と、両方の軸受け部48,49を連結するストラップ部50と、を有する。 The intermediate connecting portion 35 is a portion that connects the inner link portion 34 and the outer link portion 36. The intermediate connecting portion 35 is provided on one end side and holds a bearing portion (spherical bearing portion) 48 that holds the spherical shaft 47 of the inner link portion 34, and is provided on the other end side and holds the spherical shaft 47 of the outer link portion 36. It has a bearing portion (spherical bearing portion) 49 and a strap portion 50 that connects both bearing portions 48 and 49.

軸受け部48はブロック体を有し、このブロック体には球面軸47の球体部分47bを受ける球体受容部が形成されている。球体受容部は、球体部分47bを保持する開口である。球体受容部の内面形状は、球体部分47bの外面形状に対応し、球体受容部の内面48aは、球体部分47bの外面に当接する当接面である。また、軸受け部48のY軸方向に対向する側面は、Y軸方向において、一対の連結板44,45の内面に対向して配置されている。軸受け部48の側面と、一対の連結板44,45の内面との間には、所定の隙間が形成されている。軸受け部48は、球面軸47の球体部分47bの外面(球面)に沿って摺動可能である。 The bearing portion 48 has a block body, and the block body is formed with a sphere receiving portion that receives the sphere portion 47b of the spherical shaft 47. The sphere receiving portion is an opening that holds the sphere portion 47b. The inner surface shape of the sphere receiving portion corresponds to the outer surface shape of the sphere portion 47b, and the inner surface 48a of the sphere receiving portion is an abutting surface that abuts on the outer surface of the sphere portion 47b. Further, the side surfaces of the bearing portion 48 facing the Y-axis direction are arranged so as to face the inner surfaces of the pair of connecting plates 44, 45 in the Y-axis direction. A predetermined gap is formed between the side surface of the bearing portion 48 and the inner surfaces of the pair of connecting plates 44, 45. The bearing portion 48 is slidable along the outer surface (spherical surface) of the spherical portion 47b of the spherical shaft 47.

なお、球面軸47及び軸受け部48に代えて、ピン部材及び球面滑り軸受けを備える構成でもよい。この構成の場合には、球面滑り軸受けに保持されたピン部材が、一対の連結板44,45の他端側の貫通孔44b,45bに挿通されて保持される。 In addition, instead of the spherical shaft 47 and the bearing portion 48, a pin member and a spherical sliding bearing may be provided. In the case of this configuration, the pin member held by the spherical sliding bearing is inserted and held through the through holes 44b, 45b on the other end side of the pair of connecting plates 44, 45.

軸受け部49はブロック体を有し、このブロック体には外側リンク部36の後述する球面軸53の球体部分53bを受ける球体受容部が形成されている。球体受容部は、球体部分53bを保持する開口である。球体受容部の内面形状は、球体部分53bの外面形状に対応し、球体受容部の内面49aは、球体部分53bの外面に当接する当接面である。また、軸受け部49のY軸方向に対向する側面は、Y軸方向において、一対の連結板51,52の内面に対向して配置されている。軸受け部49の側面と、一対の連結板51,52の内面との間には、所定の隙間が形成されている。軸受け部49は、球面軸53の球体部分53bの外面(球面)に沿って摺動可能である。 The bearing portion 49 has a block body, and the block body is formed with a sphere receiving portion that receives the spherical portion 53b of the spherical shaft 53 described later of the outer link portion 36. The sphere receiving portion is an opening that holds the sphere portion 53b. The inner surface shape of the sphere receiving portion corresponds to the outer surface shape of the sphere portion 53b, and the inner surface 49a of the sphere receiving portion is an abutting surface that abuts on the outer surface of the sphere portion 53b. Further, the side surfaces of the bearing portion 49 facing the Y-axis direction are arranged so as to face the inner surfaces of the pair of connecting plates 51 and 52 in the Y-axis direction. A predetermined gap is formed between the side surface of the bearing portion 49 and the inner surfaces of the pair of connecting plates 51 and 52. The bearing portion 49 is slidable along the outer surface (spherical surface) of the spherical portion 53b of the spherical shaft 53.

なお、球面軸53及び軸受け部49に代えて、ピン部材及び球面滑り軸受けを備える構成でもよい。この構成の場合には、球面滑り軸受けに保持されたピン部材が、外側リンク部36の後述する一対の連結板51,52の他端側の貫通孔51a,52aに挿通されて保持される。 In addition, instead of the spherical shaft 53 and the bearing portion 49, a pin member and a spherical sliding bearing may be provided. In the case of this configuration, the pin member held by the spherical sliding bearing is inserted and held through the through holes 51a and 52a on the other end side of the pair of connecting plates 51 and 52 described later of the outer link portion 36.

ストラップ部50は、図5に示されるように上下方向に離間して、X軸方向に延在する一対の帯状部50a,50bを有する。帯状部50a,50bの厚み方向は、Z軸方向に沿って配置されている。また、帯状部50a,50bの幅方向は、例えば、軸受け部48,49のY軸方向の幅に対応している。このストラップ部50は、例えば、CFRP(carbon-fiber-reinforced plastic)により形成されている。 The strap portion 50 has a pair of strip-shaped portions 50a and 50b extending in the X-axis direction, separated in the vertical direction as shown in FIG. The thickness directions of the strips 50a and 50b are arranged along the Z-axis direction. Further, the width direction of the band-shaped portions 50a and 50b corresponds to, for example, the width of the bearing portions 48 and 49 in the Y-axis direction. The strap portion 50 is formed of, for example, CFRP (carbon-fiber-reinforced plastic).

帯状部50a,50bの一端側は、軸受け部48に連結され、帯状部50a,50bの他端部は、軸受け部49に連結されている。帯状部50a,50bは、帯状部を固定するための留め具によって、軸受け部48,49のブロック体に固定されていてもよく、例えば、接着により接合されているものでもよく、ブロック体の部分と一体成形されているものでもよい。また、ストラップ部50は、一対の帯状部50a,50bの端部同士が接続されて無端状に形成されているものでもよい。 One end side of the strips 50a and 50b is connected to the bearing portion 48, and the other end of the strips 50a and 50b is connected to the bearing portion 49. The band-shaped portions 50a and 50b may be fixed to the block bodies of the bearing portions 48 and 49 by fasteners for fixing the strip-shaped portions, and may be joined by adhesion, for example, the block body portion. It may be integrally molded with. Further, the strap portion 50 may be formed in an endless shape by connecting the ends of the pair of strip-shaped portions 50a and 50b to each other.

このストラップ部50は、内側リンク部34に対して、Y軸回りに揺動可能(回転可能)に支持されている。また、ストラップ部50は、内側リンク部34に対して、X軸回りに傾倒可能(回転可能)に支持されている。ストラップ部50は、内側リンク部34に対して、Z軸回りに揺動可能(回転可能)に支持されている。 The strap portion 50 is rotatably supported around the Y-axis with respect to the inner link portion 34. Further, the strap portion 50 is supported so as to be tiltable (rotatable) around the X axis with respect to the inner link portion 34. The strap portion 50 is rotatably supported around the Z-axis with respect to the inner link portion 34.

同様に、このストラップ部50は、外側リンク部36に対して、Y軸回りに揺動可能(回転可能)に支持されている。また、ストラップ部50は、外側リンク部36に対して、X軸回りに傾倒可能(回転可能)に支持されている。ストラップ部50は、外側リンク部36に対して、Z軸回りに揺動可能(回転可能)に支持されている。 Similarly, the strap portion 50 is swingably (rotatably) supported around the Y-axis with respect to the outer link portion 36. Further, the strap portion 50 is supported so as to be tiltable (rotatable) around the X axis with respect to the outer link portion 36. The strap portion 50 is rotatably supported around the Z-axis with respect to the outer link portion 36.

また、中間連結部35は、ストラップ部50に代えて、所定の長さを有する板状部材を備えるものでもよく、所定の長さを有る棒状部材を備えるものでもよい。また、中間連結部35は、リンク機構を介して接続された複数のストラップ部を備える構成でもよい。 Further, the intermediate connecting portion 35 may be provided with a plate-shaped member having a predetermined length instead of the strap portion 50, or may be provided with a rod-shaped member having a predetermined length. Further, the intermediate connecting portion 35 may be configured to include a plurality of strap portions connected via a link mechanism.

外側リンク部36は、Y軸方向に離間して配置された一対の連結板(第1方向部材)51,52と、一対の連結板51,52の一方の端部同士を連結する球面軸53と、一対の連結板51,52の他方の端部同士を連結するピン部材54と、を有する。 The outer link portion 36 is a spherical shaft 53 that connects one end of a pair of connecting plates (first direction members) 51, 52 and a pair of connecting plates 51, 52 that are arranged apart from each other in the Y-axis direction. And a pin member 54 that connects the other ends of the pair of connecting plates 51 and 52 to each other.

連結板51,52は、X軸方向に所定の長さを有する。連結板51,52の板厚方向はY軸方向に沿うよう配置されている。連結板51,52のX軸方向の両端部には、板厚方向に貫通する貫通孔51a,51b,52a,52bがそれぞれ設けられている。また、一対の連結板51,52は、Y軸方向において、ヨーク取付部37の後述する連結ブロック部55を挟むように配置されている。連結板51,52の内面(連結ブロック部55の側面に対向する面)は、平坦面として形成されている。連結板51,52の内面は、連結ブロック部55の側面と当接している。 The connecting plates 51 and 52 have a predetermined length in the X-axis direction. The thickness directions of the connecting plates 51 and 52 are arranged along the Y-axis direction. Through holes 51a, 51b, 52a, 52b penetrating in the plate thickness direction are provided at both ends of the connecting plates 51 and 52 in the X-axis direction, respectively. Further, the pair of connecting plates 51 and 52 are arranged so as to sandwich the connecting block portion 55 described later of the yoke mounting portion 37 in the Y-axis direction. The inner surface of the connecting plates 51 and 52 (the surface facing the side surface of the connecting block portion 55) is formed as a flat surface. The inner surfaces of the connecting plates 51 and 52 are in contact with the side surfaces of the connecting block portion 55.

球面軸53は、軸線方向の両端部に設けられた円柱部53aと、この円柱部53aの間に配置された球体部分53bと、を有する。円柱部53aは、一対の連結板51,52の一端側の貫通孔51a,52aにそれぞれ挿通されている。円柱部53aの外周面は、一対の連結板51,52の一端側の貫通孔51a,51bの内周面に当接している。 The spherical shaft 53 has a cylindrical portion 53a provided at both ends in the axial direction, and a spherical portion 53b arranged between the cylindrical portions 53a. The cylindrical portion 53a is inserted into the through holes 51a and 52a on one end side of the pair of connecting plates 51 and 52, respectively. The outer peripheral surface of the cylindrical portion 53a is in contact with the inner peripheral surfaces of the through holes 51a and 51b on one end side of the pair of connecting plates 51 and 52.

球体部分53bは、円柱部53aの外径よりも大きな外径を有する。また、球体部分のY軸方向における幅は、球体部分53bの外径より小さく、例えば、連結ブロック部55のY軸方向における幅(厚さ)よりも小さくなっている。また、球体部分53bの中心は、一対の連結板51,52間の中央に配置されている。 The spherical portion 53b has an outer diameter larger than the outer diameter of the cylindrical portion 53a. Further, the width of the sphere portion in the Y-axis direction is smaller than the outer diameter of the sphere portion 53b, for example, smaller than the width (thickness) of the connecting block portion 55 in the Y-axis direction. Further, the center of the spherical portion 53b is arranged at the center between the pair of connecting plates 51 and 52.

ピン部材54は、円柱状を成し、ヨーク取付部37の連結ブロック部55の貫通孔55aに挿通されている。ピン部材54の外周面は、連結ブロック部55の貫通孔55aの内周面に当接している。ピン部材54は、連結ブロック部55に対して、ピン部材54の軸線回りに回転可能に支持されている。また、ピン部材54の両端部は、Y軸方向において、連結ブロック部55の側面より外方に張り出している。 The pin member 54 has a columnar shape and is inserted into a through hole 55a of the connecting block portion 55 of the yoke mounting portion 37. The outer peripheral surface of the pin member 54 is in contact with the inner peripheral surface of the through hole 55a of the connecting block portion 55. The pin member 54 is rotatably supported around the axis of the pin member 54 with respect to the connecting block portion 55. Further, both ends of the pin member 54 project outward from the side surface of the connecting block portion 55 in the Y-axis direction.

ピン部材54の長手方向の両端部は、一対の連結板51,52の他端側の貫通孔51b,52bにそれぞれ挿通されている。ピン部材54の両端部において、ピン部材54の外周面は、一対の連結板51,52の他端側の貫通孔51b,52bの内周面に当接している。ピン部材54は、一対の連結板51,52に対して、ピン部材54の軸線回りに回転可能に支持されている。これにより、一対の連結板51,52は、ヨーク取付部37に対して、Y軸回りに回転可能に支持されている。 Both ends of the pin member 54 in the longitudinal direction are inserted into through holes 51b and 52b on the other end side of the pair of connecting plates 51 and 52, respectively. At both ends of the pin member 54, the outer peripheral surfaces of the pin member 54 are in contact with the inner peripheral surfaces of the through holes 51b, 52b on the other end side of the pair of connecting plates 51, 52. The pin member 54 is rotatably supported around the axis of the pin member 54 with respect to the pair of connecting plates 51 and 52. As a result, the pair of connecting plates 51 and 52 are rotatably supported around the Y-axis with respect to the yoke mounting portion 37.

ヨーク取付部37は、ヨーク6に対して取り付けられる部分である。ヨーク取付部37は、連結ブロック部55と、べローズ56と、ロッド部57と、水平方向位置調整部(第2方向位置調整部)58と、を有する。 The yoke mounting portion 37 is a portion that is mounted with respect to the yoke 6. The yoke mounting portion 37 includes a connecting block portion 55, a bellows 56, a rod portion 57, and a horizontal position adjusting portion (second direction position adjusting portion) 58.

連結ブロック部55には、ピン部材54が挿通される貫通孔55aが形成されている。貫通孔55aは、Y軸方向に貫通している。また、連結ブロック部55のY軸方向に対向する側面は、平坦面となっている。連結ブロック部55は、一対の連結板51,52に挟まれるように配置され、貫通孔55aに挿通されたピン部材54が、一対の連結板51,52の貫通孔51b,52bに挿通されている。また、連結ブロック部55の側面は、一対の連結板51,52の内面と当接している。 A through hole 55a through which the pin member 54 is inserted is formed in the connecting block portion 55. The through hole 55a penetrates in the Y-axis direction. Further, the side surface of the connecting block portion 55 facing the Y-axis direction is a flat surface. The connecting block portion 55 is arranged so as to be sandwiched between the pair of connecting plates 51 and 52, and the pin member 54 inserted through the through holes 55a is inserted into the through holes 51b and 52b of the pair of connecting plates 51 and 52. There is. Further, the side surface of the connecting block portion 55 is in contact with the inner surfaces of the pair of connecting plates 51 and 52.

連結ブロック部55には、X軸方向の外側の端面から外方に張り出す張出部55bが設けられている。この張出部55bから、外側へ向かって延びるロッド部57が設けられている。ロッド部57は、真空容器10及びヨーク6を貫通して、ヨーク6の側面よりも外方に突出している。ロッド部57の外側の端部の外周面にはねじ部59が形成されている。また、ロッド部57には、ベローズ56が接続されている。 The connecting block portion 55 is provided with an overhanging portion 55b that projects outward from the outer end surface in the X-axis direction. A rod portion 57 extending outward from the overhanging portion 55b is provided. The rod portion 57 penetrates the vacuum vessel 10 and the yoke 6 and projects outward from the side surface of the yoke 6. A screw portion 59 is formed on the outer peripheral surface of the outer end portion of the rod portion 57. A bellows 56 is connected to the rod portion 57.

水平方向位置調整部58は、ヨーク6に対して固定されると共に、ヨーク6に対して位置決めする位置決め部である。水平方向位置調整部58は、水平方向において、ヨーク6及び真空容器10に対するコイル支持枠9の位置を調整する部分である。水平方向位置調整部58は、ヨーク6の外周面から外方に突出する荷重支持体固定部60と、ロッド部57の外側の端部の外周面に形成されたねじ部59と、このねじ部59に取り付けられたナット61,62と、を有する。 The horizontal position adjusting unit 58 is a positioning unit that is fixed to the yoke 6 and positioned with respect to the yoke 6. The horizontal position adjusting portion 58 is a portion that adjusts the positions of the coil support frame 9 with respect to the yoke 6 and the vacuum vessel 10 in the horizontal direction. The horizontal position adjusting portion 58 includes a load support fixing portion 60 projecting outward from the outer peripheral surface of the yoke 6, a threaded portion 59 formed on the outer peripheral surface of the outer end of the rod portion 57, and the threaded portion. It has nuts 61 and 62 attached to 59.

荷重支持体固定部60は、ヨーク6に固定されたブロック体である。荷重支持体固定部60は、ヨーク6に対して例えば溶接等により接合されている。荷重支持体固定部60には、ロッド部57を挿通させる貫通孔60aが形成されている。ロッド部57は、この貫通孔60aに挿通されて、ヨーク6の外側まで延出している。また、荷重支持体固定部60のX軸に直交する面である座面60bは、平坦面となっている。また、貫通孔60aの内周面には、キー溝が形成されており、ロッド部57の軸回りの回転が防止される。 The load support fixing portion 60 is a block body fixed to the yoke 6. The load support fixing portion 60 is joined to the yoke 6 by, for example, welding. The load support fixing portion 60 is formed with a through hole 60a through which the rod portion 57 is inserted. The rod portion 57 is inserted through the through hole 60a and extends to the outside of the yoke 6. Further, the seat surface 60b, which is a surface orthogonal to the X-axis of the load support fixing portion 60, is a flat surface. Further, a key groove is formed on the inner peripheral surface of the through hole 60a to prevent the rod portion 57 from rotating around the axis.

ねじ部59は、ロッド部57の外側の端部の外周面に形成されている。ねじ部59は、真空容器10及びヨーク6の外部に配置されている。ねじ部59は、ロッド部57の貫通孔60aに配置されている部分から、貫通孔60aより外側に配置されている部分にかけて形成されている。ロッド部57のねじ部59には、ワッシャー63及びナット61,62が取り付けられている。ワッシャー63は、荷重支持体固定部60の座面60bとナット61との間に配置されている。ナット61を締め付けることで、ワッシャー63は荷重支持体固定部60の座面60bに押し当てられる。すなわち、ナット61は、ロッド部57のねじ部59に嵌め込まれ、嵌め込み量を変更することでロッド部57を真空容器10に対して進退させる部材である。ナット62は、位置調整を行った後のナット61の移動を拘束するロックナットとして機能する。 The threaded portion 59 is formed on the outer peripheral surface of the outer end portion of the rod portion 57. The threaded portion 59 is arranged outside the vacuum vessel 10 and the yoke 6. The threaded portion 59 is formed from a portion of the rod portion 57 arranged in the through hole 60a to a portion arranged outside the through hole 60a. A washer 63 and nuts 61 and 62 are attached to the threaded portion 59 of the rod portion 57. The washer 63 is arranged between the seat surface 60b of the load support fixing portion 60 and the nut 61. By tightening the nut 61, the washer 63 is pressed against the seat surface 60b of the load support fixing portion 60. That is, the nut 61 is a member that is fitted into the screw portion 59 of the rod portion 57 and advances and retreats the rod portion 57 with respect to the vacuum container 10 by changing the fitting amount. The nut 62 functions as a lock nut that restrains the movement of the nut 61 after the position adjustment is performed.

そして、ナット61を締め付けることにより、ロッド部57がX軸方向の外側(図示右側)に移動し、水平方向荷重支持体31に引張力を作用することができる。水平方向荷重支持体31に引張力が発生することで、ナット61及びワッシャー63は、荷重支持体固定部60の座面60bに押し当てられる。これにより、ロッド部57は、ナット61及びワッシャー63を介して荷重支持体固定部60に固定される。すなわち、水平方向荷重支持体31のヨーク取付部37は、ヨーク6に対して固定され、ポール3,4に対して相対的に固定される。 Then, by tightening the nut 61, the rod portion 57 moves to the outside in the X-axis direction (right side in the drawing), and a tensile force can be applied to the horizontal load support 31. When a tensile force is generated on the horizontal load support 31, the nut 61 and the washer 63 are pressed against the seat surface 60b of the load support fixing portion 60. As a result, the rod portion 57 is fixed to the load support fixing portion 60 via the nut 61 and the washer 63. That is, the yoke mounting portion 37 of the horizontal load support 31 is fixed to the yoke 6 and relatively fixed to the poles 3 and 4.

次に、図6を参照して、連結構造100の詳細な構造について説明する。なお、図6には一つの上下方向荷重支持体22に対する連結構造100を示しているが、他の上下方向荷重支持体22に対する連結構造100も同趣旨の構成を有しているため、説明を省略する。 Next, the detailed structure of the connection structure 100 will be described with reference to FIG. Although FIG. 6 shows a connection structure 100 for one vertical load support 22, the connection structure 100 for the other vertical load support 22 also has a configuration to the same effect. Omit.

連結構造100は、上下方向荷重支持体22とコイル支持枠9とを連結する構造である。また、連結構造100は、コイル支持枠9と上下方向荷重支持体22とを互いに摺動可能とする構造である。また、連結構造100は、コイル支持枠9と上下方向荷重支持体22とを互いに接触させて荷重を伝達し、互いの相対移動を可能とする構造である。連結構造100は、上下方向荷重支持体22と、コイル支持枠9に形成された保持部103と、を備えている。また、図6には、上下方向荷重支持体22に対して中心軸CLを設定して説明する。 The connection structure 100 is a structure that connects the vertical load support 22 and the coil support frame 9. Further, the connecting structure 100 is a structure that allows the coil support frame 9 and the vertical load support 22 to slide with each other. Further, the connecting structure 100 is a structure in which the coil support frame 9 and the vertical load support 22 are brought into contact with each other to transmit the load and enable relative movement with each other. The connecting structure 100 includes a vertical load support 22 and a holding portion 103 formed on the coil support frame 9. Further, in FIG. 6, the central axis CL is set and described with respect to the vertical load support 22.

保持部103は、コイル支持枠9の下リング部材9dの下面108側に形成される。保持部103は、断面L字状の形状を有しており、中心軸CL周りに全周にわたって設けられている。保持部103は、下リング部材9dの下面108から下方へ向かって延びる延伸部104と、延伸部104の下端部から中心軸CL側へ向かって突出する突出部106と、を備える。延伸部104の内周面109は、水平方向において後述の対向部110と隙間GPを介して対向する面(第2方向面)である。このように、コイル支持枠9と上下方向荷重支持体22の姿勢変化部102との間には、水平方向において隙間GPが形成されている。突出部106の先端部106aは、中心軸CLから外周側へ離間しているため、保持部103の下端部には、突出部106の先端部106aによって取り囲まれた開口部107が形成される。突出部106と下リング部材9dの下面108と、延伸部104の内周面109との間には、後述の対向部110の外周縁部を収容するための空間が形成されている。 The holding portion 103 is formed on the lower surface 108 side of the lower ring member 9d of the coil support frame 9. The holding portion 103 has an L-shaped cross section, and is provided around the central axis CL over the entire circumference. The holding portion 103 includes a stretched portion 104 extending downward from the lower surface 108 of the lower ring member 9d, and a protruding portion 106 protruding downward from the lower end portion of the stretched portion 104 toward the central axis CL side. The inner peripheral surface 109 of the stretched portion 104 is a surface (second direction surface) facing the facing portion 110, which will be described later, via the gap GP in the horizontal direction. As described above, a gap GP is formed in the horizontal direction between the coil support frame 9 and the posture changing portion 102 of the vertical load support 22. Since the tip 106a of the protrusion 106 is separated from the central axis CL toward the outer peripheral side, an opening 107 surrounded by the tip 106a of the protrusion 106 is formed at the lower end of the holding portion 103. A space for accommodating the outer peripheral edge portion of the facing portion 110, which will be described later, is formed between the protruding portion 106, the lower surface 108 of the lower ring member 9d, and the inner peripheral surface 109 of the extending portion 104.

ここで、下リング部材9dの下面108は、上下方向において超伝導コイル8と対向する面(第1方向面)である。この下面108は、後述の対向部110を摺動させる受け面として機能する。下面108は、コイル支持枠9と対向部110との間の荷重伝達面としても機能する。下面108は、対向部110を滑りやすくするために、低摩擦処理がなされた低摩擦部として構成されてよい。低摩擦部として構成された下面108は、コイル支持枠9の他の部分に比して摩擦係数が小さい。例えば、下面108の摩擦係数は、コイル支持枠9の内周面109や下端部106bの摩擦係数よりも低い。具体的には、低摩擦処理としては、下リング部材9dの下端部に摩擦係数の低い低摩擦板130を配置することが挙げられる。低摩擦板130として、例えばステンレス等の非磁性材の板部材が採用される。また、低摩擦処理として、下リング部材9dの下面108に直接的に表面処理がなされてもよい。表面処理として、表面の粗度を低下させる研磨などの加工処理、表面をテフロン(登録商標)やDLC(Diamond−Like Carbon)などの低摩擦な材料で覆うコーティング処理などが挙げられる。下面108のうち低摩擦処理がなされた部分は、延伸部104の内周面109より内側の略全域に形成されている。なお、後述のように下面108の相手側の摺動面である対向面110aは球面をなしている。従って、対向面110aは下面108のうち低摩擦処理がなされた部分の全てと接触する訳ではない。従って、下面108のうち低摩擦処理がなされた部分は、対向面110aと接触可能な領域のみに設けられてもよい。また、下面108のうち低摩擦処理がなされた部分は、対向面110aと接触可能な領域の一部であってもよい。 Here, the lower surface 108 of the lower ring member 9d is a surface (first direction surface) facing the superconducting coil 8 in the vertical direction. The lower surface 108 functions as a receiving surface on which the facing portion 110, which will be described later, is slid. The lower surface 108 also functions as a load transmission surface between the coil support frame 9 and the facing portion 110. The lower surface 108 may be configured as a low friction portion that has been subjected to a low friction treatment in order to make the facing portion 110 slippery. The lower surface 108 configured as the low friction portion has a smaller coefficient of friction than the other portions of the coil support frame 9. For example, the friction coefficient of the lower surface 108 is lower than the friction coefficient of the inner peripheral surface 109 and the lower end portion 106b of the coil support frame 9. Specifically, as the low friction treatment, a low friction plate 130 having a low friction coefficient may be arranged at the lower end of the lower ring member 9d. As the low friction plate 130, a plate member made of a non-magnetic material such as stainless steel is adopted. Further, as a low friction treatment, the lower surface 108 of the lower ring member 9d may be directly surface-treated. Examples of the surface treatment include a processing treatment such as polishing that reduces the roughness of the surface, and a coating treatment that covers the surface with a low-friction material such as Teflon (registered trademark) or DLC (Diamond-Like Carbon). The portion of the lower surface 108 that has been subjected to the low friction treatment is formed in substantially the entire area inside the inner peripheral surface 109 of the stretched portion 104. As will be described later, the facing surface 110a, which is the sliding surface on the mating side of the lower surface 108, has a spherical surface. Therefore, the facing surface 110a does not come into contact with all the parts of the lower surface 108 that have been subjected to the low friction treatment. Therefore, the portion of the lower surface 108 that has been subjected to the low friction treatment may be provided only in the region that can come into contact with the facing surface 110a. Further, the portion of the lower surface 108 that has been subjected to the low friction treatment may be a part of the region that can come into contact with the facing surface 110a.

上下方向荷重支持体22は、上下方向に延びる棒状部材101と、姿勢変化部102と、を備えている。棒状部材101は、真空容器10内に進入してコイル支持枠9側へ延びる部材である。棒状部材101は、真空容器10の連通部10b内を上下方向に直線状に延びて、下端側にて真空容器10を貫通している。姿勢変化部102は、棒状部材101の上端部に設けられ、コイル支持枠9の保持部103に保持されている。すなわち、棒状部材101は、姿勢変化部102を介してコイル支持枠9の保持部103に連結される。 The vertical load support 22 includes a rod-shaped member 101 extending in the vertical direction and a posture changing portion 102. The rod-shaped member 101 is a member that enters the vacuum vessel 10 and extends toward the coil support frame 9. The rod-shaped member 101 extends linearly in the vertical direction in the communication portion 10b of the vacuum container 10, and penetrates the vacuum container 10 at the lower end side. The posture changing portion 102 is provided at the upper end portion of the rod-shaped member 101, and is held by the holding portion 103 of the coil support frame 9. That is, the rod-shaped member 101 is connected to the holding portion 103 of the coil support frame 9 via the posture changing portion 102.

姿勢変化部102は、上下方向位置調整部78(図1参照)によるコイル支持枠9の上下方向への移動に追従して、姿勢変化する部分である。また、姿勢変化部102は、水平方向位置調整部58(図1参照)によるコイル支持枠9の水平方向への移動に追従して、姿勢変化可能である。姿勢変化部102は、対向部110と、球面軸受120と、を備える。 The posture changing unit 102 is a portion that changes its posture following the vertical movement of the coil support frame 9 by the vertical position adjusting unit 78 (see FIG. 1). Further, the posture changing unit 102 can change the posture by following the movement of the coil support frame 9 in the horizontal direction by the horizontal position adjusting unit 58 (see FIG. 1). The posture changing portion 102 includes a facing portion 110 and a spherical bearing 120.

対向部110は、保持部103の下面108と突出部106との間に形成される空間に収容される略円板状の部材である。対向部110の外径は突出部106の先端部106aの内径よりも大きい。従って、対向部110の外周縁部は、突出部106に支持される。対向部110は、コイル支持枠9の下面108に対向する対向面110aを有する。対向面110aは、コイル支持枠9の下面108に向かって凸状をなして湾曲してよい。本実施形態では、対向面110aは、上方向かって突出する球面によって構成されている。これにより、対向面110aは、コイル支持枠9の下面108と点接触する。対向面110aは、中心軸CLを中心軸とした球面である。従って、対向面110aは、中心軸CLの位置にて、コイル支持枠9の下面108と点接触する。なお、対向面110aの球面の曲率は、図6に示すものより緩やかにしてよい。また、対向面110aは、コイル支持枠9の下面108と点接触、または略点接触する形状であれば特に形状は限定されず、例えば下面108に向かって凸状をなして傾斜するような、テーパー面であってもよい。なお、対向部110の下面110bと突出部106の上面との間には、僅かな隙間が設けられている。 The facing portion 110 is a substantially disk-shaped member housed in a space formed between the lower surface 108 of the holding portion 103 and the protruding portion 106. The outer diameter of the facing portion 110 is larger than the inner diameter of the tip portion 106a of the protruding portion 106. Therefore, the outer peripheral edge portion of the facing portion 110 is supported by the protruding portion 106. The facing portion 110 has a facing surface 110a facing the lower surface 108 of the coil support frame 9. The facing surface 110a may be curved so as to be convex toward the lower surface 108 of the coil support frame 9. In the present embodiment, the facing surface 110a is composed of a spherical surface that projects upward. As a result, the facing surface 110a comes into point contact with the lower surface 108 of the coil support frame 9. The facing surface 110a is a spherical surface with the central axis CL as the central axis. Therefore, the facing surface 110a makes point contact with the lower surface 108 of the coil support frame 9 at the position of the central axis CL. The curvature of the spherical surface of the facing surface 110a may be gentler than that shown in FIG. Further, the shape of the facing surface 110a is not particularly limited as long as it has a shape that makes point contact or substantially point contact with the lower surface 108 of the coil support frame 9, and is inclined toward the lower surface 108, for example. It may be a tapered surface. A slight gap is provided between the lower surface 110b of the facing portion 110 and the upper surface of the protruding portion 106.

対向面110aを有する対向部110の水平方向における径は、内周面109で囲まれる領域の径よりも小さい。従って、対向部110と内周面109の間には、前述のように隙間GPが形成される。このように、コイル支持枠9と上下方向荷重支持体22の姿勢変化部102との間には、水平方向において隙間GPが形成されている。従って、上下方向荷重支持体22の対向部110は、コイル支持枠9の保持部103に対して隙間GPの大きさで許容される範囲で摺動する。すなわち、上下方向荷重支持体22とコイル支持枠9とは、隙間GPの大きさで許容される範囲内で互いに水平方向に相対移動する。 The diameter of the facing portion 110 having the facing surface 110a in the horizontal direction is smaller than the diameter of the region surrounded by the inner peripheral surface 109. Therefore, a gap GP is formed between the facing portion 110 and the inner peripheral surface 109 as described above. As described above, a gap GP is formed in the horizontal direction between the coil support frame 9 and the posture changing portion 102 of the vertical load support 22. Therefore, the facing portion 110 of the vertical load support 22 slides with respect to the holding portion 103 of the coil support frame 9 within a range permitted by the size of the gap GP. That is, the vertical load support 22 and the coil support frame 9 move relative to each other in the horizontal direction within a range allowed by the size of the gap GP.

球面軸受120は、対向部110と棒状部材101との間に設けられ、対向部110を回動可能に支持する部材である。球面軸受120は、対向部110と共にコイル支持枠9の動きに追従して動く可動部121と、棒状部材101に対して固定されて可動部121を支持する固定部122と、を備える。 The spherical bearing 120 is a member provided between the facing portion 110 and the rod-shaped member 101 and rotatably supports the facing portion 110. The spherical bearing 120 includes a movable portion 121 that moves following the movement of the coil support frame 9 together with the facing portion 110, and a fixed portion 122 that is fixed to the rod-shaped member 101 and supports the movable portion 121.

可動部121は、対向部110の下方に配置された球体部123と、球体部123と対向部110とを連結する連結部124と、を備える。球体部123は、中心が中心軸CL上に配置される球体によって構成される部材である。球体部123の中心は、少なくともコイル支持枠9の保持部103の突出部106よりも下側に配置されている。なお、球体部123の下端部側には平面123aが形成されてよい。連結部124は、球体部123の上端部側から上方へ向かって延びる柱状部材である。連結部124の外径は、保持部103の開口部107の内径よりも小さい。連結部124は、球体部123及び対向部110に固定されている。すなわち、対向部110は、連結部124を介して球体部123に固定されている。 The movable portion 121 includes a sphere portion 123 arranged below the facing portion 110, and a connecting portion 124 that connects the sphere portion 123 and the facing portion 110. The sphere portion 123 is a member composed of a sphere whose center is arranged on the central axis CL. The center of the spherical portion 123 is arranged at least below the protruding portion 106 of the holding portion 103 of the coil support frame 9. A plane 123a may be formed on the lower end side of the spherical portion 123. The connecting portion 124 is a columnar member extending upward from the upper end side of the spherical portion 123. The outer diameter of the connecting portion 124 is smaller than the inner diameter of the opening 107 of the holding portion 103. The connecting portion 124 is fixed to the spherical portion 123 and the facing portion 110. That is, the facing portion 110 is fixed to the spherical portion 123 via the connecting portion 124.

固定部122は、球体部123を取り囲んで、可動部121を回動可能に支持する筒状の部材である。固定部122は、その中心軸が中心軸CLと一致するように配置される。固定部122の内周面は球体部123を摺動可能に受ける受け面122aとして構成されている。受け面122aは、球体部123の球面に沿って径方向外側へ向かって湾曲する形状を有する。固定部122の下端部122bは、平面状に構成されており、棒状部材101の上端部に固定されている。なお、棒状部材101の内部には、回動する可動部121の球体部123(図8参照)との干渉を防止する空間が形成されている。固定部122の上端部122cは、保持部103の突出部106の下端部106bよりも下方へ離間した位置に配置される。これによって、固定部122と保持部103との間には隙間が形成され、当該隙間によってコイル支持枠9が移動する際に、固定部122と突出部106が干渉することを抑制できる(図8参照)。 The fixed portion 122 is a tubular member that surrounds the spherical portion 123 and rotatably supports the movable portion 121. The fixed portion 122 is arranged so that its central axis coincides with the central axis CL. The inner peripheral surface of the fixed portion 122 is configured as a receiving surface 122a that slidably receives the spherical portion 123. The receiving surface 122a has a shape that curves outward in the radial direction along the spherical surface of the spherical portion 123. The lower end portion 122b of the fixing portion 122 is formed in a flat shape and is fixed to the upper end portion of the rod-shaped member 101. A space is formed inside the rod-shaped member 101 to prevent the rotating movable portion 121 from interfering with the spherical portion 123 (see FIG. 8). The upper end portion 122c of the fixing portion 122 is arranged at a position separated below the lower end portion 106b of the protruding portion 106 of the holding portion 103. As a result, a gap is formed between the fixed portion 122 and the holding portion 103, and when the coil support frame 9 moves due to the gap, it is possible to prevent the fixed portion 122 and the protruding portion 106 from interfering with each other (FIG. 8). reference).

次に、本実施形態に係る超伝導サイクロトロン1、及び超伝導電磁石5の作用・効果について説明する。 Next, the actions and effects of the superconducting cyclotron 1 and the superconducting electromagnet 5 according to the present embodiment will be described.

この超伝導サイクロトロン1では、超伝導電磁石5の超伝導コイル7,8が通電されて、超伝導コイル7,8の周囲に磁束が発生する。この磁束がヨーク6及びポール3,4を通り超伝導コイル7,8周りに磁気回路を形成し、対向する一対のポール3,4間の加速空間Gに磁場が形成される。そして、加速空間Gに供給された荷電粒子は、磁場及び電場によって加速されて、荷電粒子ビームとして出射される。 In the superconducting cyclotron 1, the superconducting coils 7 and 8 of the superconducting electromagnet 5 are energized, and magnetic flux is generated around the superconducting coils 7 and 8. This magnetic flux passes through the yoke 6 and the poles 3 and 4 to form a magnetic circuit around the superconducting coils 7 and 8, and a magnetic field is formed in the acceleration space G between the pair of opposing poles 3 and 4. Then, the charged particles supplied to the acceleration space G are accelerated by a magnetic field and an electric field and emitted as a charged particle beam.

この超伝導サイクロトロン1では、上下方向荷重支持体22を用いて、コイル支持枠9の上下方向の位置を調整することができる。また、複数の上下方向荷重支持体22による位置調整により、コイル支持枠9の傾きを変えるように、位置調整を行うことができる。これにより、超伝導コイル7,8の位置及び傾きを調整することができ、加速空間Gにおける磁場を調整して、荷電粒子ビームを調整することができる。 In the superconducting cyclotron 1, the vertical position of the coil support frame 9 can be adjusted by using the vertical load support 22. Further, the position can be adjusted so as to change the inclination of the coil support frame 9 by adjusting the position by the plurality of vertical load supports 22. Thereby, the positions and inclinations of the superconducting coils 7 and 8 can be adjusted, and the magnetic field in the acceleration space G can be adjusted to adjust the charged particle beam.

超伝導サイクロトロン1では、コイル支持枠9が水平方向荷重支持体31,32によって支持されているので、水平方向荷重支持体31,32を用いて、中心軸C方向と直交する方向にコイル支持枠9を移動させて、位置調整することができる。 In the superconducting cyclotron 1, since the coil support frame 9 is supported by the horizontal load supports 31 and 32, the coil support frame is used in the direction orthogonal to the central axis C direction by using the horizontal load supports 31 and 32. The position can be adjusted by moving 9.

また、水平方向荷重支持体31,32では、水平方向位置調整部58を備えているので、ナット61を回転操作することで、ロッド部57を荷重支持体固定部60に対して、X軸方向に移動させることができる。複数の水平方向荷重支持体31,32の位置を適宜移動させることで、コイル支持枠9を、中心軸Cと直交する方向に移動して位置調整することができる。これにより、超伝導コイル7,8を中心軸Cと直交する方向に移動させて、超伝導コイル7,8による磁場を調整して、荷電粒子ビームを調整することができる。 Further, since the horizontal load supports 31 and 32 are provided with the horizontal position adjusting portion 58, by rotating the nut 61, the rod portion 57 is moved in the X-axis direction with respect to the load support fixing portion 60. Can be moved to. By appropriately moving the positions of the plurality of horizontal load supports 31 and 32, the coil support frame 9 can be moved in the direction orthogonal to the central axis C to adjust the position. As a result, the superconducting coils 7 and 8 can be moved in the direction orthogonal to the central axis C, and the magnetic field generated by the superconducting coils 7 and 8 can be adjusted to adjust the charged particle beam.

また、水平方向位置調整部58は、ナット61を回転させることで、ロッド部57を変位させることができるので、ナット61の1回転に対するロッド部57の変位量を一定とすることができる。そのため、位置調整の管理を容易とすることができる。上下方向位置調整部78についても、同様の作用・効果を得ることができる。 Further, since the horizontal position adjusting portion 58 can displace the rod portion 57 by rotating the nut 61, the displacement amount of the rod portion 57 with respect to one rotation of the nut 61 can be made constant. Therefore, it is possible to easily manage the position adjustment. Similar actions and effects can be obtained for the vertical position adjusting unit 78.

また、超伝導サイクロトロン1は、上下方向において、真空容器10に対してコイル支持枠9を支持する、コイル支持枠9の周方向に沿って複数設けられた上下方向荷重支持体22と、上下方向において、それぞれの上下方向荷重支持体22を介して真空容器10に対するコイル支持枠9の位置を調整する複数の上下方向位置調整部78と、を備えている。従って、真空容器10に対するコイル支持枠9の位置は、上下方向位置調整部78によって位置調整可能である。ここで、上下方向荷重支持体22は、上下方向位置調整部78によるコイル支持枠9の上下方向への移動に追従して、姿勢変化する姿勢変化部102を有する。このように、超伝導コイル7,8と共にコイル支持枠9が上下方向へ位置調整されると、上下方向荷重支持体22は、姿勢変化部102にてコイル支持枠9の上下方向への移動へ追従するように姿勢変化する。従って、上下方向荷重支持体22は、コイル支持枠9及び超伝導コイル7,8の位置調整を広い範囲で許容することができる。以上により、超伝導コイル7,8の位置調整範囲を広くすることができる。 Further, the superconducting cyclotron 1 has a plurality of vertical load supports 22 provided along the circumferential direction of the coil support frame 9 for supporting the coil support frame 9 with respect to the vacuum vessel 10 in the vertical direction, and the vertical direction. In the above, a plurality of vertical position adjusting portions 78 for adjusting the position of the coil support frame 9 with respect to the vacuum vessel 10 are provided via the respective vertical load supports 22. Therefore, the position of the coil support frame 9 with respect to the vacuum vessel 10 can be adjusted by the vertical position adjusting unit 78. Here, the vertical load support 22 has a posture changing portion 102 that changes its posture following the vertical movement of the coil support frame 9 by the vertical position adjusting portion 78. When the coil support frame 9 is vertically adjusted together with the superconducting coils 7 and 8 in this way, the vertical load support 22 moves in the vertical direction of the coil support frame 9 at the posture changing portion 102. The posture changes to follow. Therefore, the vertical load support 22 can allow the position adjustment of the coil support frame 9 and the superconducting coils 7 and 8 in a wide range. As described above, the position adjustment range of the superconducting coils 7 and 8 can be widened.

超伝導サイクロトロン1において、コイル支持枠9は、上下方向において超伝導コイル7,8と対向する下面108を有し、上下方向荷重支持体22は、真空容器10に対して接続された棒状部材101を備え、姿勢変化部102は、コイル支持枠9の下面108に対向すると共に、下面108に向かって凸状をなして湾曲する対向面110aを有する対向部110と、対向部110と棒状部材101との間に設けられ、対向部110を回動可能に支持する球面軸受120と、を備えてよい。複数の上下方向荷重支持体22のうち、いずれかの上下方向荷重支持体22に対する上下方向位置調整部78の調整を行った場合、コイル支持枠9は、超伝導コイル7,8と共に上下方向に対して傾斜するように移動する。このようなコイル支持枠9の動きに対して、姿勢変化部102は、コイル支持枠9の下面108に対向すると共に、下面108に向かって凸状をなして湾曲する対向面110aを有する対向部110を備えている。これにより、当該対向面110aと下面108とが摺動し易い構成となっている。また、姿勢変化部102は、対向部110と棒状部材101との間に設けられ、対向部110を回動可能に支持する球面軸受120を備えている。これにより、コイル支持枠9の傾斜に応じて球面軸受120で対向部110を回動させることができる。従って、姿勢変化部102は、コイル支持枠9の上下方向への移動に追従して、適切に姿勢変化することができる。 In the superconducting cyclotron 1, the coil support frame 9 has a lower surface 108 facing the superconducting coils 7 and 8 in the vertical direction, and the vertical load support 22 is a rod-shaped member 101 connected to the vacuum vessel 10. The attitude changing portion 102 faces the lower surface 108 of the coil support frame 9, and has an opposing surface 110a that is convex and curved toward the lower surface 108, and the facing portion 110 and the rod-shaped member 101. A spherical bearing 120, which is provided between the two and rotatably supports the facing portion 110, may be provided. When the vertical position adjusting portion 78 is adjusted with respect to any of the vertical load supports 22 among the plurality of vertical load supports 22, the coil support frame 9 is moved in the vertical direction together with the superconducting coils 7 and 8. It moves so as to incline. In response to such movement of the coil support frame 9, the posture changing portion 102 faces the lower surface 108 of the coil support frame 9 and has an opposing surface 110a that is convex and curved toward the lower surface 108. It is equipped with 110. As a result, the facing surface 110a and the lower surface 108 are easily slid. Further, the posture changing portion 102 is provided between the facing portion 110 and the rod-shaped member 101, and includes a spherical bearing 120 that rotatably supports the facing portion 110. As a result, the facing portion 110 can be rotated by the spherical bearing 120 according to the inclination of the coil support frame 9. Therefore, the posture changing unit 102 can appropriately change the posture by following the movement of the coil support frame 9 in the vertical direction.

ここで、超伝導コイル7,8の上下方向への位置調整に伴う姿勢変化部102の姿勢変化の態様について説明する。前述のように、上下方向荷重支持体22は、コイル支持枠9の周方向において、複数配置されている。それらの上下方向荷重支持体22に対応して、上下方向位置調整部78もコイル支持枠9の周方向において複数配置されている。超伝導コイル7,8の上下方向の位置調整を行う場合は、複数の上下方向位置調整部78を一つずつ調整する。すなわち、一つの上下方向位置調整部78の調整を行い、対応する一つの上下方向荷重支持体22の上下方向の位置を変化させているとき、周方向における他の上下方向荷重支持体22の上下方向の位置は変化しない。従って、コイル支持枠9は、位置調整に係る上下方向荷重支持体22に対応する箇所に対してのみ、上下方向へ移動する力が作用する。従って、上下方向位置調整部78で上下方向の位置調整を行う場合、コイル支持枠9は、水平方向に対する角度が一定に保たれたまま上下方向へ移動するのではなく、水平方向に対する角度が変化するように移動する。 Here, the mode of the posture change of the posture change unit 102 accompanying the vertical position adjustment of the superconducting coils 7 and 8 will be described. As described above, a plurality of vertical load supports 22 are arranged in the circumferential direction of the coil support frame 9. A plurality of vertical position adjusting portions 78 are also arranged in the circumferential direction of the coil support frame 9 corresponding to the vertical load supports 22. When adjusting the positions of the superconducting coils 7 and 8 in the vertical direction, the plurality of vertical position adjusting units 78 are adjusted one by one. That is, when one vertical position adjusting unit 78 is adjusted and the vertical position of one corresponding vertical load support 22 is changed, the vertical position of the other vertical load support 22 in the circumferential direction is changed. The position of the direction does not change. Therefore, the coil support frame 9 is subjected to a force that moves in the vertical direction only on the portion corresponding to the vertical load support 22 related to the position adjustment. Therefore, when the vertical position adjustment unit 78 adjusts the vertical position, the coil support frame 9 does not move in the vertical direction while the angle with respect to the horizontal direction is kept constant, but the angle with respect to the horizontal direction changes. Move to do.

例えば、図6に示すように、コイル支持枠9の下面108が水平となっている状態から、上下方向位置調整部78の調整によって上下方向荷重支持体22を上側へ僅かに移動させる。この場合、図8に示すように、コイル支持枠9は、下面108が水平方向に対して僅かに傾斜するような態様で、上方向へ移動する。このとき、上下方向荷重支持体22に対するコイル支持枠9の角度が僅かに変化する。姿勢変化部102の球面軸受120は、コイル支持枠9の移動に伴って移動する対向部110を回動させる。対向部110に連結された可動部121は、固定部122に対して、回動方向D1へ回動する(図8参照)。これにより、姿勢変化部102の球面軸受120は、上下方向荷重支持体22とコイル支持枠9との連結状態を維持したままで、コイル支持枠9の移動を許容することができる。また、対向部110の対向面110aは、コイル支持枠9の下面108に向かって凸状をなして湾曲するような球面である。従って、コイル支持枠9の下面108は、対向面110aに対してスムーズに摺動することができる。コイル支持枠9の下面108は、対向面110aの湾曲形状に沿って、対向部110に対して僅かに回動することができる。なお、図8において、下面110bと突出部106の上面との間の隙間は、紙面においてX軸方向の正側及び負側の両側で維持された状態を示しているが、X軸方向の正側の隙間、または負側の隙間が狭まるように、対向面110aに対してコイル支持枠9が摺動してよい。また、コイル支持枠9の下面108は、対向面110aにガイドされて、対向部110に対して横方向にスライドすることもできる。これによって、姿勢変化部102は、上下方向荷重支持体22とコイル支持枠9との連結状態を維持したままで、コイル支持枠9の移動を許容することができる。 For example, as shown in FIG. 6, the vertical load support 22 is slightly moved upward by adjusting the vertical position adjusting portion 78 from the state where the lower surface 108 of the coil support frame 9 is horizontal. In this case, as shown in FIG. 8, the coil support frame 9 moves upward in such a manner that the lower surface 108 is slightly inclined with respect to the horizontal direction. At this time, the angle of the coil support frame 9 with respect to the vertical load support 22 changes slightly. The spherical bearing 120 of the posture changing portion 102 rotates the opposing portion 110 that moves with the movement of the coil support frame 9. The movable portion 121 connected to the facing portion 110 rotates in the rotation direction D1 with respect to the fixed portion 122 (see FIG. 8). As a result, the spherical bearing 120 of the posture changing portion 102 can allow the coil support frame 9 to move while maintaining the connected state between the vertical load support 22 and the coil support frame 9. Further, the facing surface 110a of the facing portion 110 is a spherical surface that is convex and curved toward the lower surface 108 of the coil support frame 9. Therefore, the lower surface 108 of the coil support frame 9 can smoothly slide with respect to the facing surface 110a. The lower surface 108 of the coil support frame 9 can rotate slightly with respect to the facing portion 110 along the curved shape of the facing surface 110a. In FIG. 8, the gap between the lower surface 110b and the upper surface of the protrusion 106 is maintained on both the positive and negative sides in the X-axis direction on the paper surface, but is positive in the X-axis direction. The coil support frame 9 may slide with respect to the facing surface 110a so that the gap on the side or the gap on the negative side is narrowed. Further, the lower surface 108 of the coil support frame 9 can be guided by the facing surface 110a and slide laterally with respect to the facing portion 110. As a result, the posture changing portion 102 can allow the coil support frame 9 to move while maintaining the connected state between the vertical load support 22 and the coil support frame 9.

また、超伝導サイクロトロン1において、水平方向において、真空容器10に対するコイル支持枠9の位置を調整する水平方向位置調整部58を更に備え、コイル支持枠9は、水平方向において対向部110と隙間GP(図6参照)を介して対向する内周面109を有し、水平方向位置調整部58の位置調整によってコイル支持枠9が水平方向に移動するとき、コイル支持枠9の下面108は、対向部110の対向面110aに沿って摺動可能に構成されてよい。これにより、水平方向位置調整部58によって水平方向へのコイル支持枠9の位置調整がなされるとき、コイル支持枠9は、対向部110と内周面109との間の隙間GPの寸法の範囲内で、水平方向へスムーズに移動することができる。例えば、図7に示すように、コイル支持枠9が外周側へ向かって水平方向(図においてD2で示す)へ移動する場合、仮想線で示されるように、下面108が対向面110aでガイドされるように、コイル支持枠9が水平方向へスライドする。 Further, the superconducting cyclotron 1 is further provided with a horizontal position adjusting portion 58 for adjusting the position of the coil support frame 9 with respect to the vacuum vessel 10 in the horizontal direction, and the coil support frame 9 is provided with a gap GP with the facing portion 110 in the horizontal direction. When the coil support frame 9 has the inner peripheral surfaces 109 facing each other via (see FIG. 6) and the coil support frame 9 moves in the horizontal direction due to the position adjustment of the horizontal position adjusting portion 58, the lower surface 108 of the coil support frame 9 faces each other. It may be configured to be slidable along the facing surface 110a of the portion 110. As a result, when the position of the coil support frame 9 is adjusted in the horizontal direction by the horizontal position adjustment unit 58, the coil support frame 9 has a range of dimensions of the gap GP between the facing portion 110 and the inner peripheral surface 109. Within, it can move smoothly in the horizontal direction. For example, as shown in FIG. 7, when the coil support frame 9 moves in the horizontal direction (indicated by D2 in the figure) toward the outer peripheral side, the lower surface 108 is guided by the facing surface 110a as shown by a virtual line. As such, the coil support frame 9 slides in the horizontal direction.

本実施形態に係る超伝導電磁石5は、磁場を発生する超伝導電磁石5であって、中心軸C周りに巻かれた超伝導コイル7,8と、超伝導コイル7,8を支持するコイル支持枠9と、超伝導コイル7,8及びコイル支持枠9を内部に収容する真空容器10と、上下方向において、コイル支持枠9を支持する、コイル支持枠9の周方向に沿って複数設けられた上下方向荷重支持体22と、それぞれの上下方向荷重支持体22を介してコイル支持枠9の位置を調整する複数の上下方向位置調整部78と、を備え、上下方向荷重支持体22は、上下方向位置調整部78によるコイル支持枠9の上下方向への移動に追従して、姿勢変化する姿勢変化部102を有する。 The superconducting electric magnet 5 according to the present embodiment is a superconducting electric magnet 5 that generates a magnetic field, and is a coil support that supports the superconducting coils 7 and 8 wound around the central axis C and the superconducting coils 7 and 8. A plurality of frames 9, a vacuum container 10 for accommodating the superconducting coils 7 and 8 and the coil support frame 9 inside, and a plurality of frames along the circumferential direction of the coil support frame 9 for supporting the coil support frame 9 in the vertical direction are provided. The vertical load support 22 is provided with a vertical load support 22 and a plurality of vertical position adjusting portions 78 for adjusting the position of the coil support frame 9 via the respective vertical load supports 22. It has a posture changing unit 102 that changes its posture following the movement of the coil support frame 9 in the vertical direction by the vertical position adjusting unit 78.

この超伝導電磁石5によれば、上述の超伝導サイクロトロン1と同様の作用・効果を得ることができる。 According to this superconducting electromagnet 5, the same action and effect as the above-mentioned superconducting cyclotron 1 can be obtained.

また、本実施形態に係る超伝導サイクロトロン1は、上下方向において真空容器10内でコイル支持枠9を支持する上下方向荷重支持体22を備えている。このような構造において、コイル支持枠9と上下方向荷重支持体22とは互いに摺動可能である。従って、コイル支持枠9に支持された超伝導コイル7,8は、真空容器10内における位置を変更することができるため、位置調整が可能となる。また、コイル支持枠9の下面108が、低摩擦処理がなされた低摩擦部として構成されている。従って、真空容器10内で超伝導コイル7,8の位置調整を行う場合に、超伝導コイル7,8を支持したコイル支持枠9は、上下方向荷重支持体22に対して滑らかに摺動することができる。これにより、超伝導コイル7,8の位置調整が容易となる。以上により、超伝導コイル7,8の位置調整を適切に行うことができる。 Further, the superconducting cyclotron 1 according to the present embodiment includes a vertical load support 22 that supports the coil support frame 9 in the vacuum vessel 10 in the vertical direction. In such a structure, the coil support frame 9 and the vertical load support 22 can slide with each other. Therefore, the positions of the superconducting coils 7 and 8 supported by the coil support frame 9 can be changed in the vacuum vessel 10, so that the positions can be adjusted. Further, the lower surface 108 of the coil support frame 9 is configured as a low friction portion subjected to a low friction treatment. Therefore, when the positions of the superconducting coils 7 and 8 are adjusted in the vacuum vessel 10, the coil support frame 9 supporting the superconducting coils 7 and 8 slides smoothly with respect to the vertical load support 22. be able to. This facilitates the position adjustment of the superconducting coils 7 and 8. As described above, the positions of the superconducting coils 7 and 8 can be appropriately adjusted.

超伝導サイクロトロン1において、コイル支持枠9と上下方向荷重支持体22との間には、水平方向において隙間GPが形成されてよい。これにより、コイル支持枠9と上下方向荷重支持体21との間に、摺動のための十分なストロークを確保することができる。 In the superconducting cyclotron 1, a gap GP may be formed in the horizontal direction between the coil support frame 9 and the vertical load support 22. As a result, a sufficient stroke for sliding can be secured between the coil support frame 9 and the vertical load support 21.

本実施形態に係る超伝導サイクロトロン1は、上下方向において真空容器10内でコイル支持枠9を支持する上下方向荷重支持体22を備えている。このような構造において、コイル支持枠9と上下方向荷重支持体22とは互いに接触して荷重を伝達し、互いの相対移動を可能としている。従って、コイル支持枠9に支持された超伝導コイル7,8は、上下方向荷重支持体22との接触によって荷重を支持されつつも、真空容器10内における位置を変更することができるため、位置調整が可能となる。以上により、超伝導コイル7,8の位置調整を適切に行うことができる。 The superconducting cyclotron 1 according to the present embodiment includes a vertical load support 22 that supports the coil support frame 9 in the vacuum vessel 10 in the vertical direction. In such a structure, the coil support frame 9 and the vertical load support 22 come into contact with each other to transmit the load, and can move relative to each other. Therefore, the positions of the superconducting coils 7 and 8 supported by the coil support frame 9 can be changed in the vacuum vessel 10 while the load is supported by the contact with the vertical load support 22. Adjustment is possible. As described above, the positions of the superconducting coils 7 and 8 can be appropriately adjusted.

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。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications as described below are possible without departing from the gist of the present invention.

超伝導電磁石5の超伝導コイル7,8は、2個の超伝導コイル7,8を有する場合に限られず、1個または3個以上の超伝導コイルを有してもよい。 The superconducting coils 7 and 8 of the superconducting electromagnet 5 are not limited to having two superconducting coils 7 and 8, and may have one or three or more superconducting coils.

また、本発明に係る超伝導電磁石は、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。超伝導電磁石は、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。 Further, the superconducting electromagnet according to the present invention is not limited to the cyclotron, and can be applied to a silicon single crystal pulling device by the MCZ method. The superconducting electromagnet can be applied to any device that requires a high magnetic field.

また、上記実施形態では、4本の水平方向荷重支持体31,32を備える構成としているが、1本の水平方向荷重支持体を備える構成でもよく、2本以上の水平方向荷重支持体を備える構成でもよい。 Further, in the above embodiment, the configuration includes four horizontal load supports 31 and 32, but a configuration including one horizontal load support may be provided, and two or more horizontal load supports are provided. It may be configured.

また、上記実施形態では、超伝導コイル7,8の中心軸Cは、上下方向に沿うように配置されているが、中心軸Cが水平方向に沿うように配置された超伝導コイル7,8でもよく、中心軸Cが上下方向に対して傾斜して配置された超伝導コイル7,8でもよい。 Further, in the above embodiment, the central axes C of the superconducting coils 7 and 8 are arranged along the vertical direction, but the superconducting coils 7 and 8 are arranged so that the central axes C are arranged along the horizontal direction. Alternatively, the superconducting coils 7 and 8 in which the central axis C is arranged so as to be inclined with respect to the vertical direction may be used.

上述の実施形態では、連結構造100がコイル支持枠9と上下方向荷重支持体22との間に設けられていた。これに代えて、連結構造100が、真空容器10側に設けられてもよい。例えば、図9に示すように、上下方向荷重支持体222の中途位置に連結構造200が設けられてもよい。上下方向荷重支持体222は、真空容器10内に進入してコイル支持枠9に接続される棒状部材201を備える。また、棒状部材201の上下方向における中途位置には、保持部203及び姿勢変化部102を有する。棒状部材201のうち上側の部分を上側棒状部材201Aとし、下側の部分を下側棒状部材201Bとする。下面208は、上側棒状部材201Aの下端に設けられた保持部203の下面208は、上下方向において超伝導コイル7,8と対向する第1方向面として形成される。上側棒状部材201Aの上端はコイル支持枠9に固定される。姿勢変化部102は、保持部203と下側棒状部材201Bの上端との間に設けられる。姿勢変化部102自体は、前述の連結構造100と同様の構成を有する。 In the above-described embodiment, the connecting structure 100 is provided between the coil support frame 9 and the vertical load support 22. Instead of this, the connecting structure 100 may be provided on the vacuum container 10 side. For example, as shown in FIG. 9, the connecting structure 200 may be provided at an intermediate position of the vertical load support 222. The vertical load support 222 includes a rod-shaped member 201 that enters the vacuum vessel 10 and is connected to the coil support frame 9. Further, a holding portion 203 and a posture changing portion 102 are provided at an intermediate position of the rod-shaped member 201 in the vertical direction. The upper portion of the rod-shaped member 201 is referred to as the upper rod-shaped member 201A, and the lower portion is referred to as the lower rod-shaped member 201B. The lower surface 208 is formed as a first direction surface of the holding portion 203 provided at the lower end of the upper rod-shaped member 201A so as to face the superconducting coils 7 and 8 in the vertical direction. The upper end of the upper rod-shaped member 201A is fixed to the coil support frame 9. The posture changing portion 102 is provided between the holding portion 203 and the upper end of the lower rod-shaped member 201B. The posture changing portion 102 itself has the same configuration as the connection structure 100 described above.

このような構成によれば、複数の上下方向荷重支持体222に対する上下方向位置調整部78の調整を行った場合、コイル支持枠9は、超伝導コイル7,8と共に上下方向に対して傾斜するように移動する。このようなコイル支持枠9の動きに対して、姿勢変化部102は、上側棒状部材201Aの下面208に対向すると共に、下面108に向かって凸状をなして湾曲する対向面110aを有する対向部110を備えている。これにより、当該対向面110aと下面208とが摺動し易い構成となっている。また、姿勢変化部102は、対向部110Aと下側棒状部材201Bとの間に設けられ、対向部110を回動可能に支持する球面軸受120を備えている。これにより、コイル支持枠9の傾斜に応じて球面軸受120で対向部110を回動させることができる。従って、姿勢変化部102は、コイル支持枠9及び上側棒状部材201Aの上下方向への移動に追従して、適切に姿勢変化することができる。なお、保持部203が下側棒状部材201Bの上端に設けられ、姿勢変化部102を上下逆にして上側棒状部材201Aの下端に設けてもよい。 According to such a configuration, when the vertical position adjusting portions 78 are adjusted with respect to the plurality of vertical load supports 222, the coil support frame 9 is inclined in the vertical direction together with the superconducting coils 7 and 8. To move. In response to such movement of the coil support frame 9, the posture changing portion 102 faces the lower surface 208 of the upper rod-shaped member 201A and has an opposing surface 110a that is convex and curved toward the lower surface 108. It is equipped with 110. As a result, the facing surface 110a and the lower surface 208 are easily slid. Further, the posture changing portion 102 is provided between the facing portion 110A and the lower rod-shaped member 201B, and includes a spherical bearing 120 that rotatably supports the facing portion 110. As a result, the facing portion 110 can be rotated by the spherical bearing 120 according to the inclination of the coil support frame 9. Therefore, the posture changing portion 102 can appropriately change the posture by following the vertical movement of the coil support frame 9 and the upper rod-shaped member 201A. The holding portion 203 may be provided at the upper end of the lower rod-shaped member 201B, and the posture changing portion 102 may be provided at the lower end of the upper rod-shaped member 201A by turning it upside down.

また、上述の実施形態では、対向面110aと下面108による摺動構造に加え、球面軸受120の構造が設けられていた。これに代えて、球面軸受120の構造を省略し、摺動構造のみを有する構造を採用してもよい。また、対向部110は、上面である対向面110aのみが球面状に形成されていた。これに代えて、対向部110全体を扁平な球状に形成してもよい。この場合、保持部103の内部の空間全体が、対向部110に沿って球状をなし、保持部103の内部空間にて対向部110が摺動可能に構成されてよい。この場合、保持部103の内部空間は、対向部110に比して水平方向に大きく形成されてよい。これにより、保持部103と対向部110との間に水平方向の隙間が形成される。 Further, in the above-described embodiment, in addition to the sliding structure formed by the facing surface 110a and the lower surface 108, the structure of the spherical bearing 120 is provided. Instead of this, the structure of the spherical bearing 120 may be omitted and a structure having only a sliding structure may be adopted. Further, in the facing portion 110, only the facing surface 110a, which is the upper surface thereof, is formed in a spherical shape. Instead of this, the entire facing portion 110 may be formed into a flat spherical shape. In this case, the entire space inside the holding portion 103 may be spherical along the facing portion 110, and the facing portion 110 may be slidable in the internal space of the holding portion 103. In this case, the internal space of the holding portion 103 may be formed larger in the horizontal direction than the facing portion 110. As a result, a horizontal gap is formed between the holding portion 103 and the facing portion 110.

また、コイル支持枠9と上下方向荷重支持体22とが互いに接触して荷重を伝達し、互いの相対移動を可能としている構造であればよく、上述の実施形態のような対向面110aと下面108による摺動構造でなくともよい。例えば、図10に示すように、球体を用いた構造であってもよい。図10に示す連結構造300の上下方向支持体322は、棒状部301と、棒状部301の上側に形成された転がり部302と、を備えてよい。転がり部302は、水平方向に複数並べられた球体部312と、複数の球体部312を保持する保持部311と、を備える。球体部312の複数の球体部312は、コイル支持枠9の下面と接触しており、摺動及び相対移動を可能としている。また、コイル支持枠9の下面には低摩擦処理がなされた低摩擦部308として構成されている。 Further, the structure may be such that the coil support frame 9 and the vertical load support 22 are in contact with each other to transmit the load and enable relative movement with each other. It does not have to be a sliding structure according to 108. For example, as shown in FIG. 10, the structure may be a sphere. The vertical support 322 of the connecting structure 300 shown in FIG. 10 may include a rod-shaped portion 301 and a rolling portion 302 formed on the upper side of the rod-shaped portion 301. The rolling portion 302 includes a plurality of spherical portions 312 arranged in the horizontal direction and a holding portion 311 for holding the plurality of spherical portions 312. The plurality of spherical portions 312 of the spherical portion 312 are in contact with the lower surface of the coil support frame 9, and are capable of sliding and relative movement. Further, the lower surface of the coil support frame 9 is configured as a low friction portion 308 that has been subjected to a low friction treatment.

なお、超伝導サイクロトロンの支持構造は、上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では、上下方向荷重支持体は、下側のみに設けられていた。これに代えて、下側の上下方向荷重支持体をコイル支持枠9の上側に設けてもよい。あるいは、上側の上下方向荷重支持体のみで吊り下げるように支持し、下側の四本の上下方向荷重支持体22を省略してもよい。また、上下方向位置調整部78は、ヨーク6に取り付けられていたが、ヨーク6の内側に配置し、真空容器10に取り付けてもよい。 The support structure of the superconducting cyclotron is not limited to the above-described embodiment. For example, in the above-described embodiment, the vertical load support is provided only on the lower side. Instead of this, the lower vertical load support may be provided on the upper side of the coil support frame 9. Alternatively, it may be supported so as to be suspended only by the upper vertical load support, and the four lower vertical load supports 22 may be omitted. Further, although the vertical position adjusting portion 78 is attached to the yoke 6, it may be arranged inside the yoke 6 and attached to the vacuum vessel 10.

また、上述の実施形態では、低摩擦部はコイル支持枠9側にのみ形成されていた。これに代えて、コイル支持枠9側の面と、上下方向荷重支持体22側の面(対向面110a)の両方に低摩擦部が形成されてよく、上下方向荷重支持体22側の面にのみ低摩擦部が形成されてよい。 Further, in the above-described embodiment, the low friction portion is formed only on the coil support frame 9 side. Instead of this, a low friction portion may be formed on both the surface on the coil support frame 9 side and the surface on the vertical load support 22 side (opposing surface 110a), and the surface on the vertical load support 22 side may be formed. Only low friction portions may be formed.

1…超伝導サイクロトロン、5…超伝導電磁石、7,8…超伝導コイル、9…コイル支持枠(コイル支持体)、22…上下方向荷重支持体(荷重支持体)、108,208…下面(低摩擦部)。 1 ... Superconducting cyclotron, 5 ... Superconducting electromagnet, 7, 8 ... Superconducting coil, 9 ... Coil support frame (coil support), 22 ... Vertical load support (load support), 108, 208 ... Bottom surface (bottom surface (load support)) Low friction part).

Claims (2)

荷電粒子を加速して荷電粒子線を出射する超伝導サイクロトロンであって、
巻き中心軸周りに巻かれた超伝導コイルと、
前記超伝導コイルを支持するコイル支持体と、
前記超伝導コイル及び前記コイル支持体を内部に収容する真空容器と、
前記巻き中心軸が延びる第1方向において、前記真空容器内で前記コイル支持体を支持する荷重支持体と、を備え、
前記コイル支持体と前記荷重支持体とは互いに摺動可能であって、少なくとも一方の面に低摩擦処理がなされた低摩擦部が形成されており、
前記コイル支持体と前記荷重支持体との間には、前記第1方向と直交する第2方向において隙間が形成されている、超伝導サイクロトロン。
A superconducting cyclotron that accelerates charged particles and emits charged particle beams.
A superconducting coil wound around the winding center axis,
A coil support that supports the superconducting coil and
A vacuum container that houses the superconducting coil and the coil support inside,
A load support that supports the coil support in the vacuum vessel in the first direction in which the winding center axis extends is provided.
The coil support and the load support are slidable with each other, and a low friction portion having been subjected to low friction treatment is formed on at least one surface thereof .
A superconducting cyclotron in which a gap is formed between the coil support and the load support in a second direction orthogonal to the first direction.
荷電粒子を加速して荷電粒子線を出射する超伝導サイクロトロンであって、
巻き中心軸周りに巻かれた超伝導コイルと、
前記超伝導コイルを支持するコイル支持体と、
前記超伝導コイル及び前記コイル支持体を内部に収容する真空容器と、
前記巻き中心軸が延びる第1方向において、前記真空容器内で前記コイル支持体を支持する荷重支持体と、を備え、
前記コイル支持体と前記荷重支持体とは互いに接触して荷重を伝達し、互いの相対移動を可能とし
前記コイル支持体と前記荷重支持体との間には、前記第1方向と直交する第2方向において隙間が形成されている、超伝導サイクロトロン。
A superconducting cyclotron that accelerates charged particles and emits charged particle beams.
A superconducting coil wound around the winding center axis,
A coil support that supports the superconducting coil and
A vacuum container that houses the superconducting coil and the coil support inside,
A load support that supports the coil support in the vacuum vessel in the first direction in which the winding center axis extends is provided.
The coil support and the load support are in contact with each other to transmit a load and enable relative movement with each other .
A superconducting cyclotron in which a gap is formed between the coil support and the load support in a second direction orthogonal to the first direction.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5933215U (en) * 1982-08-26 1984-03-01 石川島播磨重工業株式会社 Coil support for superconducting magnets
US4641104A (en) * 1984-04-26 1987-02-03 Board Of Trustees Operating Michigan State University Superconducting medical cyclotron
EP2190269B1 (en) * 2006-01-19 2017-03-15 Massachusetts Institute of Technology Magnet structure for particle acceleration
JP6091999B2 (en) * 2012-06-01 2017-03-08 住友重機械工業株式会社 cyclotron
JP6026146B2 (en) * 2012-06-14 2016-11-16 住友重機械工業株式会社 cyclotron
JP5868789B2 (en) * 2012-06-14 2016-02-24 住友重機械工業株式会社 cyclotron
JP6096053B2 (en) * 2013-05-27 2017-03-15 住友重機械工業株式会社 Cyclotron and charged particle beam therapy system
US9730308B2 (en) * 2013-06-12 2017-08-08 Mevion Medical Systems, Inc. Particle accelerator that produces charged particles having variable energies
JP6231039B2 (en) * 2015-04-22 2017-11-15 住友重機械工業株式会社 Cyclotron and superconducting electromagnet

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