JP7405783B2 - 超伝導磁石装置、磁気共鳴イメージング装置および超伝導磁石の減磁方法 - Google Patents
超伝導磁石装置、磁気共鳴イメージング装置および超伝導磁石の減磁方法 Download PDFInfo
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Description
図1に示すように、本実施形態に係る超伝導磁石装置100は、超伝導磁石によって磁場を発生させる装置であり、超伝導コイル1と、永久電流スイッチ2と、クライオスタット3と、外部抵抗素子4と、外部電源5と、遮断器6と、を備えている。
図2A~2Cにおいて、太実線は、大きな電流が流れる主要な回路、細実線は、主要な回路と比較して小さな電流が流れる回路、または、通電が遮断された回路を示す。
図3に示すように、超伝導コイル1を形成する超伝導コイル用の超伝導線材としては、複数の超伝導フィラメントを有する多芯線構造に設けられた超伝導線材10Aが好ましく用いられる。図3には、MgB2を用いた超伝導コイル用の超伝導線材の一例を示している。
図4に示すように、永久電流スイッチ2を形成する永久電流スイッチ用の超伝導線材としては、単一の超伝導フィラメントを有する単芯線構造に設けられた超伝導線材10Bが好ましく用いられる。図4には、MgB2を用いた永久電流スイッチ用の超伝導線材の一例を示している。
図5に示すように、図2に示す超伝導磁石の減磁方法を適用する超伝導磁石装置は、可変式抵抗素子を備える変形例に係る形態とすることもできる。変形例に係る超伝導磁石装置200は、超伝導磁石によって磁場を発生させる装置であり、超伝導コイル1と、永久電流スイッチ2と、クライオスタット3と、可変式抵抗素子40と、外部電源5と、遮断器6と、を備えている。
2 永久電流スイッチ
3 クライオスタット
4 外部抵抗素子
5 外部電源
10A 超伝導コイル用の超伝導線材
10B 永久電流スイッチ用の超伝導線材
11 超伝導フィラメント
12 母材
13 中間材
14 安定化材
40 可変式抵抗素子
41 抵抗素子
42 遮断器
Claims (11)
- 超伝導磁石を形成する超伝導コイルと、
永久電流が流される閉回路を前記超伝導コイルと共に形成する永久電流スイッチと、
前記超伝導コイルおよび前記永久電流スイッチを収容したクライオスタットと、
前記超伝導コイルと並列に接続されて前記クライオスタットの外部に配置されており、
前記超伝導コイルを減磁させるときに前記超伝導コイルに蓄積されたエネルギを減衰させる外部抵抗素子と、
前記超伝導コイルと並列に接続されて前記クライオスタットの外部に配置されており、前記閉回路に対して永久電流の逆電流を通電可能な外部電源と、
前記外部電源と直列に接続されており、前記外部電源と前記超伝導コイルとの間の通電を遮断自在である遮断器と、を備え、
前記超伝導コイルおよび前記永久電流スイッチは、二ホウ化マグネシウムまたは高温超電導体で形成された超伝導フィラメントを有する超伝導線材で形成されており、
前記超伝導磁石を減磁させるとき、前記外部電源から前記閉回路に対して前記永久電流の逆電流を流し、
前記永久電流スイッチに流れる電流量が低下したとき、前記永久電流スイッチをオフ状態に切り替えると共に、前記遮断器をオフ状態に切り替え、前記超伝導コイルと前記外部抵抗素子によって形成される閉回路において、前記超伝導コイルに流れる電流を前記外部抵抗素子に流して前記超伝導磁石を減磁させる超伝導磁石装置。 - 請求項1に記載の超伝導磁石装置であって、
前記永久電流スイッチ、前記外部電源および前記遮断器が、無停電電源装置を備える超伝導磁石装置。 - 請求項1に記載の超伝導磁石装置であって、
前記超伝導コイルは、複数の超伝導フィラメントが撚り合わされて撚線構造に設けられた超伝導線材で形成されており、
前記超伝導線材は、複数の前記超伝導フィラメントと、複数の前記超伝導フィラメントを埋設して覆う母材と、前記母材の外周を覆う中間材と、前記中間材の外周を覆う安定化材と、を備え、
前記超伝導フィラメントは、二ホウ化マグネシウムで形成されており、
前記中間材は、前記母材よりも電気抵抗率が高い超伝導磁石装置。 - 請求項3に記載の超伝導磁石装置であって、
前記母材は、鉄またはニオブであり、
前記中間材は、ステンレス鋼またはニッケル銅合金であり、
前記安定化材は、銅である超伝導磁石装置。 - 請求項1に記載の超伝導磁石装置であって、
前記外部抵抗素子の抵抗値が1Ω以上である超伝導磁石装置。 - 請求項1に記載の超伝導磁石装置であって、
前記永久電流スイッチのオフ状態における抵抗値が前記外部抵抗素子の抵抗値の10倍以上である超伝導磁石装置。 - 請求項1に記載の超伝導磁石装置であって、
前記永久電流スイッチは、超伝導フィラメントと、前記超伝導フィラメントの外周を覆う母材と、を備え、
前記超伝導フィラメントは、二ホウ化マグネシウムで形成されており、
前記母材は、ニオブチタン合金またはステンレス鋼である超伝導磁石装置。 - 請求項1に記載の超伝導磁石装置であって、
前記外部抵抗素子は、全抵抗値を変更可能な可変式抵抗素子である超伝導磁石装置。 - 請求項8に記載の超伝導磁石装置であって、
前記外部抵抗素子は、
互いに並列に接続された複数の抵抗素子と、
複数の前記抵抗素子のそれぞれと直列に接続されており、前記抵抗素子と前記超伝導コイルとの間の通電を遮断自在である遮断器と、を備え、
前記遮断器の開閉によって前記抵抗素子の合成抵抗値が変更される超伝導磁石装置。 - 請求項1に記載の超伝導磁石装置を備えた磁気共鳴イメージング装置。
- 永久電流モードで運転される超伝導磁石を減磁させる超伝導磁石の減磁方法であって、
超伝導磁石を形成する超伝導コイルと、
永久電流が流される閉回路を前記超伝導コイルと共に形成する永久電流スイッチと、
前記超伝導コイルおよび前記永久電流スイッチを収容したクライオスタットと、
前記超伝導コイルと並列に接続されて前記クライオスタットの外部に配置されており、
前記超伝導コイルを減磁させるときに前記超伝導コイルに蓄積されたエネルギを減衰させる外部抵抗素子と、
前記超伝導コイルと並列に接続されて前記クライオスタットの外部に配置されており、前記閉回路に対して永久電流の逆電流を通電可能な外部電源と、
前記外部電源と直列に接続されており、前記外部電源と前記超伝導コイルとの間の通電を遮断自在である遮断器と、を備える超伝導磁石において、
前記超伝導コイルおよび前記永久電流スイッチは、二ホウ化マグネシウムまたは高温超電導体で形成された超伝導フィラメントを有する超伝導線材で形成されており、
前記超伝導磁石を減磁させるとき、前記外部電源から前記閉回路に対して前記永久電流の逆電流を流し、
前記永久電流スイッチに流れる電流量が低下したとき、前記永久電流スイッチをオフ状態に切り替えると共に、前記遮断器をオフ状態に切り替え、前記超伝導コイルと前記外部抵抗素子によって形成される閉回路において、前記超伝導コイルに流れる電流を前記外部抵抗素子に流して前記超伝導磁石を減磁させる超伝導磁石の減磁方法。
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