JPH0335815B2

JPH0335815B2 -

Info

Publication number: JPH0335815B2
Application number: JP1172063A
Authority: JP
Inventors: Torifuon Rasukarisu Ebanjerosu
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1988-07-05
Filing date: 1989-07-05
Publication date: 1991-05-29
Also published as: DE68928009T2; JPH0277106A; IL90673A0; EP0350268B1; EP0350268A3; DE68928009D1; EP0350268A2; IL90673A; US4895831A

Description

【発明の詳細な説明】発明の背景この発明は超導電磁石の中で極低温電流導線
（lead）として使用するための高温セラミツク超
導電体に関する。

超導電磁石では、磁石を付勢するために電流を
増大させて行く際に電流導線が使用される。この
導体はまた、磁石の動作中に、巻線中に非超導電
性の継目が存在していても巻線に一定の電流が流
れるようにするためにも使用される。

極低温電流導線は、現在、典型的には高い導電
度及び熱伝導度を持つような、ヘリウムで冷却さ
れる抵抗性金属導体で作られている。ヘリウム冷
却は、超導電磁石への伝導による熱伝達を減少さ
せ、導線の抵抗性発熱を散逸させるために必要で
あるとされている。

多くの超導電磁石装置では、磁石装置の運転の
経済性のためにヘリウムや冷媒の損失の無いこと
が必須であるので、一旦磁石の動作を開始すると
極低温電流導線を切り離すか、又は導線の冷却に
用いたヘリウムを再び液化するために再液化装置
を設けなければならない。ヘリウム再凝縮器及び
極低温冷却器は、閉ループ系内にヘリウムを閉じ
込めて保持し且つ信頼性が良いので、再液化装置
として好ましい。再凝縮器又は極低温冷却器を備
えた磁石用極低温槽は蒸気又は液体による冷却の
ためにヘリウムの損失が無いようにしてあるの
で、このためにヘリウムによつて冷却されない従
来の導線の熱損失は長期にわたつて許容すること
は出来ない。

従つて、この発明の目的は、ヘリウム蒸気によ
る直接冷却の必要のない極低温電流導線を提供す
ることである。

この発明の別の目的は、従来の蒸気冷却式極低
温導線に匹敵する低い温度が伝導による熱伝達に
よつて得られるようにした極低温導線を提供する
ことである。

発明の要約この発明の一面では、第１段熱交換ステーシヨ
ンよりも低い温度を達成できる第２段熱交換ステ
ーシヨンを持つ２段形極低温冷却器のスリーブが
設けられる。電流導線は冷却器の第１段の動作温
度よりも高い臨界温度をセラミツク超導電体で構
成され、テーパが付けられている。その幅の広い
方の端部が第１段熱交換ステーシヨンに熱結合さ
れ、幅の狭い方の端部が第２段熱交換ステーシヨ
ンに熱結合される。このテーパの付いたセラミツ
クの導線は第１段熱交換ステーシヨンから第２段
熱交換ステーシヨンへの熱伝導を減じる。

この発明の要旨は特許請求の範囲に具体的に且
つ明確に記載してあるが、この発明の構成、作用
及びその他の目的並びに利点は、以下図面につい
て説明する所から最もよく理解されよう。

発明の詳しい説明図面全体にわたり、同様な部分には同じ参照数
字を用いているが、極低温剤を持たない超導電磁
石の幾つかの実施例が示されている。磁石は高温
超導電体、即ち、本発明ではニオブ錫（Nb₃Sn）
を使つて動作する様に設計されている。磁石は、
ギフオード・マクマホン（Gifford McMahon）
サイクルに基づく信頼性の高い２段形極低温冷却
器によつて直接的に冷却される。1.5Tまでの磁
界で動作する円筒形の磁石では、磁石の形状は、
超導電体内のピーク磁束密度が出来るだけ低くな
る様に構成されている。この条件は、９〓又はそ
れ以上の高温に於けるNb₃Sn超導電体の本質的な
磁界対電流能力によつて要求されるものである。
4Tよりずつと高いピーク磁界は、10〓に於ける
かなり高い電流密度によつて対処することが出来
ない。巻線のピーク磁界を下げる為、硝子繊維の
絶縁物を一層多く使うことにより、又はクエンチ
の伝搬及び巻線のフープ強度を改善する為に安定
材のストランドを一緒に巻くことによつて、巻線
の電流密度を下げなければならない。長くて細い
コイル・モジユールは短くて太いものよりも、ピ
ーク磁界が低いから、巻線を軸方向に広げて、第
１図及び第１０図の実施例に示すように長くて細
いソレノイドの形にする。

次に第１図について説明すると、遮蔽された真
空容器またはハウジング１５内に一体のエポキシ
含浸巻線１３を持つ円筒形の磁気共鳴用磁石１１
が示されている。円筒形の繊維で補強した巻型
が、この実施例では硝子繊維の巻型２５で構成さ
れているが、その軸方向の中心平面に対して対称
的に配置されたスロツト内に、６つの巻線１７，
１８，１９，２０，２１，２２が巻装されてい
る。第１図、第２図、第３図及び第４図について
説明すると、円筒形の硝子繊維巻型２５が、一様
な厚さを持つ殻体として製造され、その後銅のコ
ネクタに対するくりぬきを持つ様に加工される。
このコネクタは軸方向及び円周方向に伸びる部分
３１，２７を持つている。円周方向部分はコイル
巻型の途中までしか伸びていない。動作中のブス
バー（bus bar）の抵抗値を小さくする為に、ブ
スバーの軸方向部分に設けた溝の中で何本かの超
導電線をはんだ付けすることが出来る。ニオブ錫
超導電体の相互間に超導電性を持つ継目を作るの
は困難である。銅コネクタを使つて６つの巻線を
直列に結合する。銅コネクタが、エポキシを用い
て、硝子繊維巻型２５に結合される。銅コネクタ
を所定位置に置いて硝子繊維巻型を再び加工し
て、円周方向に伸びる６つの巻線スロツトを設
け、コネクタの円周方向部分がこのスロツトの両
側に来る様にする。この加工の際、片側はスロツ
トの底、反対側はスロツトの頂部の近くで、円周
方向に伸びる銅コネクタ２７に桟部３３を加工す
る。銅のマトリクス中のニオブ錫超導電体で構成
された超導電線３５及びこの実施例では絶縁銅線
で構成される安定材３７のストランドが、スロツ
トの中に一緒に巻装される。Nb₃Sn及び銅線が、
スロツトの底にある銅コネクタの桟部にはんだ付
けされて、巻線の始めとし、第４図に示す様に硝
子織布４１によつて隔てられた層に分けて巻装さ
れる。超導電線及び安定材は、巻線の層毎にはん
だ付けすることが好ましい。はんだ付けの前に安
定材から絶縁物を取去り、例えばテープを使つて
接続部を再び絶縁する。やはり第４図に示す様
に、コイルを巻装する前に、スロツトの内張りと
してやはり硝子布を使う。スロツト内の巻線が、
スロツトの反対側にある銅コネクタの桟部３３に
対するはんだ接続で終端する。

第４図に示す様に、銅箔４３が閉ループが、何
層か毎に、例えば３層又は４層毎に巻線内に分布
している。銅箔は硝子布の絶縁物により、その上
下が巻線の層から隔てられている。箔を部分的に
重ね合せてはんだ付けし、巻線を包む様にして、
導電ループを形成する。ループの一部分を細くし
て、次の層を開始する為に、２本の線がループに
沿つて伸びる様に一緒に巻くことが出来る様にす
る。任意の巻線で使われる銅の閉ループの数が、
利用し得る場所の広さ、必要とするクエンチ保護
及びコストの様な幾つかの因子によつて決定され
る。軸方向に伸びる銅コネクタ３１が隣合つた円
周方向の銅コネクタ２７を結合する。この様に超
導電体を巻装して終端すると、超導電線を損傷す
る惧れのある様な、各々のコイルの初め又は終り
に於ける尖つたアングル形のターンを設けなくて
済む。絶縁銅線３７を超導電線と一緒に巻装する
ことにより、ピーク磁界が制限され、クエンチ伝
搬が改善される。銅コネクタの上方に配置された
充填材４５がエポキシによつて銅コネクタに結合
されて、一定半径の外周面を作る。充填材は例え
ばＧ−10（これは当業者に周知のように連続した
フイラメント状の硝子とエポキシ樹脂結合剤とよ
りなる積層熱硬化性材料である）で構成すること
が出来る。第３図に示す様に、巻装されたコイル
の上にステンレス鋼線４７を巻付けて、磁石が一
杯の磁界を持つ時、コイルに作用するローレンツ
（Lorenz）力に対する支持作用を強める。

ステンレス鋼の様な熱伝導材料のリング５１が
コイル巻型２５の両端にボルト締めされる。リン
グは、第４図に示した硝子繊維のコイル巻型にあ
る軸方向のスロツトと整合した円周方向の溝５３
を持つている。軸方向のスロツト５５がコイル巻
型の長さにわたつて伸び、巻型上の巻線の間にあ
る円周方向スロツト５６によつて互いに相互接続
される。銅の様な熱伝導度の高い非磁性材料をコ
イル巻型の外側に巻付けて殻体５７を形成する
が、これが第２図及び第３図に示されている。殻
体は、薄板の両端を重ね合せてはんだ付けし、殻
体の縁をステンレス鋼のリング５１に固着する為
に熱伝導度の高いエポキシを使つて取付けられ
る。低温に於ける熱伝導度が高い点、並びに硝子
繊維の巻型２５と温度による収縮が密接に釣合う
点で、殻体には電解に強いピツチ（ETP）銅を
使いうことが好ましい。アルミニウムの殻体を使
う場合、硝子繊維の巻型に結合しようとする面
は、アムケム・プロダクツ・インコーポレーテツ
ト社の商品名であるアロダイン（商標）1200Sの
様な市場に出ているクロム酸化学変換被覆を用い
て、又は重クロク酸ナトリウム−硫酸方法、又は
クロム酸−硫酸方法又はアルコール−燐酸方法又
は陽極酸化の様な同様な方法を用いて処理し、エ
ポキシ接着剤に対する結合をよくする。更に結合
をよくする為に、サンド・ブラステイング又はロ
ーレツト加工の様な粗面化を用いてもよい。銅の
殻体に対する表面処理の好ましい方法は、コレク
チカツト州のエントン・インコーポレーテツト社
の商品名であるエボロール（登録商標）“Ｃ”特
殊黒色キユブリツク酸化物被覆を使うことであ
る。別の方法として、亜硫酸アンモニカ方法、塩
化第２鉄方法又は塩化水素酸−塩化第２鉄方法又
は重クロム酸ナトリウム−硫酸方法がある。

コイル巻型の両端で、はんだ付けにより、又は
インジウム圧力継目を使うことにより、ブスバー
６１，６３が円周方向コネクタ２７に結合され
る。ブスバーが絶縁体６４上でコイルの中心平面
に向つて伸びる。コイル、コイル巻型、リング及
び殻体の完成した集成体をエポキシで真空含浸す
る。この含浸は、集成体を１端で立てゝ、リング
５１の管継手（図面に示していない）を介して下
端にエポキシを導入することによつて行なうこと
が出来る。リング５１の円周方向の溝５３が、巻
型の中の全ての軸方向のスロツト５５にエポキシ
を分配するのを助ける。別の円周方向のスロツト
５６が、巻線の内部全体にわたり、並びに巻型２
５と殻体５７の間にエポキシを良好に分配するの
を助ける。含浸の後、磁石集成体は、遮蔽体６５
によつて取囲まれるようにして真空ハウジング１
５の内側に取付ける。この遮蔽体は銅又はアルミ
ニウムで作ることが出来る。

ブスバーは、コイル相互間の電流を通す他に、
コウル相互間の熱ブリツジとなり、クエンチの際
に発生された熱を樹脂含浸コイルの内部から隣接
するコイルへ運び、クエンチが他のコイルに拡が
る速度を高める。クエンチが層に拡がるのが速け
れば速い程、磁石のエネルギを散逸し得る面積が
一層大きくなる。

次に第１図、第５図及び第６図について説明す
ると、コイル巻型２５が遮蔽された真空ハウジン
グ１５内に、半径方向及び軸方向ケーブル懸架装
置によつて懸架される。半径方向懸架部は、真空
にひくことが出来るハウジングに対してコイル巻
型が半径方向に移動するのを防ぐものであるが、
４本のケーブル６７，６８，６９，７０と、対７
３ａ及び７３ｂ，７５ａ及び７５ｂ，７７ａ及び
７７ｂ，７９ａ及び７９ｂに分けて配置された８
本のケーブル緊張材を有する。ケーブル緊張材が
ハウジング１５の外側に固定される。真空にひく
ことが出来るハウジングの各々の端で、２対のケ
ーブル緊張材を用い、各対のケーブル緊張材が、
末端リング５１を通る仮想の直径方向の線が真空
にひくことが出来るハウジングから出て来る場所
の両側で、円周方向に隔たる様に配置される。
各々のケーブルは、１端が各対の対応する１つの
ケーブル緊張材に取付けられた後、ハウジングの
開口及び遮蔽体６５を通抜けてから、リングの外
面にある夫々１つの溝８１の中を、リングに沿つ
て半分以上伸びる。その後、各々のケーブルは遮
蔽体及びハウジングの開口を通抜け、その対の他
方のケーブル緊張材に固着される。

ケーブルは1/4吋のステンレス鋼線索又は1/4吋
のアラミド繊維ケーブルで構成することが出来
る。ケーブルがねじ棒８３に終端し、このねじ棒
が例えばしのぎ継手によつてケーブルに固定され
る。ケーブル緊張材は、鋼製ハウジングに溶接さ
れた加工された鋼索係止延長部で構成される。ケ
ーブル係止部の外側には、１対のねじ棒を予定の
角度で受入れる２つの孔がある。皿形座金８７及
びナツト８５がケーブルの端を固定し、ケーブル
が冷却する間、ケーブルに張力がかゝつた状態に
保つ。この代りに、皿孔をハウジングに適当な角
度で設け、ケーブルを直接的にハウジングに固着
してもよい。ハウジング１５が気密にとゞまる様
に、磁石を組立てた後、各対の緊張材の上の所定
位置に気密カバー９１を溶接する。

第６図には、コイル巻型の軸方向懸架部が示さ
れている。ハウジングに対するコイルの軸方向の
動きを防ぐ為、４本のケーブル９３，９４，９
５，９６の夫々１端がループになつていて、この
ループが４つのトラニオン９７の夫々１つに引掛
けてある。トラニオンは互いに向い合つて配置さ
れており、コイル巻型の各々の側面に２つのトラ
ニオンがある。各々の側面にあるトラニオンは、
コイル巻型の軸方向中心平面に対して軸方向に対
称的に隔だつていて、巻型に固定されている。ト
ラニオンは軸方向中心平面に接近して設けて、磁
石が冷却され、コイル巻型が収縮する時の、ハウ
ジングに対するトラニオンの動きを制限する。
各々のトラニオンにループを引掛けたケーブル
が、真空ハウジング１５の一番近い方の端に向つ
て軸方向に伸びる。組立ての際の調節を簡単にす
る為、ケーブの１端又は両端は、ハウジングの両
端を通抜ける代りに、ハウジングに取付けられた
滑車１０１の周りに半径方向外向きに廻す。ケー
ブルがハウジングの開口を半径方向に通つて固定
手段に至る。この固定手段は緊張ボルト１０３で
構成されており、ケーブルをその周りに巻付けら
れ、Ｕ字形ブラケツト１０５がハウジングからボ
ルトを支持している。ナツト及び固定ナツト１０
７が緊張ボルトに設けられていて、ボルトがブラ
ケツトに対して回転しない様にする。

次に第５図、第７図及び第８図について説明す
ると、遮蔽体６５の支持部が示されている。遮蔽
体６５は、コイル巻型に固定されていて、巻型か
ら半径方向に伸びる９本のスペーサによつてコイ
ル巻型から支持される。６つのスペーサ１１１
が、円周方向に等間隔で半径方向外向きに伸びる
３本ずつのスペーサの２つの群に分けて配置され
ている。

スペーサ１１１は何れも肉厚の薄いＧ−10円筒
であつて、円筒形プラグ１１３が１端にあり、他
端には露出したねじ山を持つプラグ１１４があ
る。プラグはやはりＧ−10で作ることが出来る
が、これが剛性を持たせる。スペーサ１１１が、
コイル巻型２５の熱伝導スリーブ１１５を通抜け
る孔の中に配置されている。スリーブがフランジ
つきの端を持ち、この端がコイル巻型の銅の殻体
５７に固着されている。スリーブの他端がは半径
方向内向きに伸び、内ねじを持つ開口を持つてい
て、これがプラグ１１４のねじ山を設けた端を受
入れる。ねじ山を設けたプラグ１１４に溝孔１１
６があり、これがスペーサの内部まで伸び、磁石
を真空にひく際、スペーサの通気をするのに役立
つと共に、スペーサのプラグ１１３側の端がコイ
ル巻型の先まで伸びる様にスペーサを巻型から半
径方向外向きに調節する為のねじ廻し用の溝孔と
なる。スペーサ１１１はコイル巻型を取巻く遮蔽
体６５を巻型又は殻体５７から隔てると共に、そ
のどの部分とも直接的に接触しない様にする。

次に第５図、第７図及び第９図について説明す
ると、コイル巻型の軸方向中心平面１１８に沿つ
て円周方向に相隔たつて、コイル巻型の内部から
伸びる３本のスペーサ１１７が、遮蔽体６５の内
の、コイル巻型より内側にある部分を隔てた状態
に保つ。スペーサ１１７は肉厚の薄いＧ−10円筒
で構成されていて、１端に円板形プラグ１１９が
挿入され、絶縁材料のリング１２０が他端を取囲
んでいる。リング１２０の外面にはねじ山が設け
られている。スペーサ１１７がコイル巻型の開口
内に配置される。開口の殻体側に端にねじ山が設
けられている。スペーサ１１７が所定位置に螺着
し、コイル巻型から半径方向内向きに突出する。

９本の半径方向のスペーサの他に、何れもコイ
ル巻型の各々の軸方向の端に２つずつある４本の
スペーサ１２１が、遮蔽体の両端がコイル巻型に
接触しない様に、開口内の位置ぎめされている。
全てのスペーサ、１１１，１１７，１２１は、開
口内に配置されるが、開口内にある端を除いてコ
イル巻型と接触しないようになつており、またコ
イル巻型とそれに隣接する遮蔽体との間の距離よ
りも長さが長くなつており、その為、スペーサの
実効熱通路は、コイル巻型と遮蔽体の間の距離よ
りも大きくなる。

組立ての際、真空圧力含浸した硝子繊維のコイ
ル巻型を、両端を取外した真空ハウジングの内側
に配置する。軸方向懸架装置の４本のケーブルを
トラニオンにループ状にかける。内側及び外側の
円筒と２つの末端リングで構成される遮蔽体の外
側円筒をコイル巻型の上に滑りばめにする。組立
ての便宜の為、コイル巻型は、やはり１端の上に
立てたハウジングの内側で、１端で立たせること
が出来る。最初はコイル巻型の外側と殆んど面一
に引込めたスペーサ１１１を、コイル巻型の内部
から接近し得る調節用溝孔を使つて、外向きに伸
ばし、コイル巻型と放射遮蔽体の外側円筒の間の
間隔を調節する。スペーサ１１７が、コイル巻型
からの半径方向内向きに一定距離だけ突出する
が、最初の取付け後は、調節が出来ない。スペー
サ１２１がコイル巻型の両端から一定距離だけ突
出する。スペーサ１１７，１２１は普通は遮蔽体
と接触しないで、短かな距離だけ離れていて、組
立てを容易にすると共に、熱伝導通路を少なくす
る。輸送中の様に、磁石が震動した場合、スペー
サ１１７，１２１は遮蔽体とコイル巻型の間の接
触を防止する。典型的には、輸送中の重力より大
きいピークの加速度は、あらゆる方向に1gであ
る。磁石はコイルが超導電の状態で輸送されるか
ら、遮蔽体とコイル巻型の間の直接接触を避ける
べきである。軸方向懸架ケーブルが遮蔽体を通抜
けるようにして、遮蔽体の末端リングが所定位置
にボルト締めされる。一旦ケーブル懸架部が所定
位置に配置され、正しく張力がかけられると、遮
蔽体の両端は所定位置にボルト締め又は溶接する
ことが出来る。

スペーサ１１７，１２１が、遮蔽体の撓みを制
御すバンパーとして作用するが、スペーサ１１
１，１１７，１２１は何れも、遮蔽体の塑性変形
があつた場合、又は遮蔽体が丸さを失つた時、熱
の漏れが最小限になる様に設計しなければならな
い。

磁石と遮蔽体の間のすき間が3/8吋であつて、
コイル巻型の厚さが１吋である場合、熱通路長は
3.7倍に増加することが出来る。熱伝導の通路が
増加するが、支持体は、圧縮荷重に於ける支持体
の座屈の惧れがあることを念頭において設計しな
ければならない。最も簡単な真直ぐな管状の柱の
設計では、長さ１吋で、両端を円板形挿着体によ
つて締付けた硝子繊維エポキシの臨界的な座屈荷
重の内輪の推定値は、自由端モデルを使つて表わ
すことが出来る。即ち Pcr＝（7.5×10⁶）t² (1) こゝでPcrはポンド数で表わした臨界荷重であ
り、ｔは吋で表わした半径方向の厚さである。遮
蔽体の質量が300ポンドで、最小限２本の垂直方
向の支持体によつて合計2gの動的な荷重を支え
る場合、Pcrは300ポンドでなければならない。
従つて、管の最小の厚さは0.0063吋である。厚さ
0.010吋の管にすれば、適当な安全率が得られる。

遮蔽体の公称の動作温度である50〓から10〓ま
で、直径5/8吋で、厚さ0.01吋の管に沿つた熱の
漏れは６ｍＷである。従つて、11本の支持体が
0.066Wの合計熱負荷を表わすが、これは0.03〓
と云う磁石の動作温度にとつて無視し得る増加で
ある。この熱の漏れは、コイル巻型を取巻く銅の
殻体によつて冷却器に運ばなければならないの
で、その熱の漏れを殻体に伝える銅スリーブに外
向きの半径方向の支持体が取付けられる。内側の
半径方向の支持体がコイル巻型の外径に螺着さ
れ、その為、その熱が直接的に殻体に入る。軸方
向の支持体をコイル巻型にある金属の末端リング
に螺着し、こうしてその熱を直接的に銅の殻体に
伝える。

第１図に示す様に、極低温冷却器１２３が、円
筒形集成体の中心平面にある磁界の小さい領域内
で、垂直サービル・スタツク１２５内に位置ぎめ
される。このスタツクが外側の真空ハウジング１
５及び熱放射遮蔽体６５を通る。極低温冷却器の
第２及び第１のヒート・ステーシヨンが殻体５７
及び遮蔽体６５と緊密に接触していて、直接的な
熱伝導による冷却により、温度を夫々10〓及び50
〓以下に維持する。ブスバーが第２のヒート・ス
テーシヨンに対して熱的に連結される。永久的に
接続された導線がサービス・スタツクに沿つて伸
び、両方のヒート・ステーシヨンに熱的に連結さ
れると共に、ブスバー６１，６３に電気接続され
る。1988年７月５日に出願された係属中の米国特
許出願通し番号第215144号に記載されている様な
極低温冷却器の低温ヘツド界面ソケツトを第１図
の実施例に使うことが出来る。

極低温槽の真空ハウジング１５が、高さ12吋の
天井を持つ標準的な病院の室内に磁石を取付ける
のに典型的に要求される様に、半径３ｍ及び長さ
８ｍの円筒面の中に0.5T磁石の５ガウスのフリ
ンジ磁界を収容する為の受動形磁気遮蔽体として
設計されていることが示されている。

１実施例の0.5T磁石では、第１図のコイルは、
直径0.018吋のNb₃Sn裸線と直径0.018吋の絶縁銅
線を用いて巻装される。層間硝子布絶縁物は
0.004吋であり、導体に流れる電流は58アンペア
である。

遮蔽した真空ハウジングを用いると、５ガウス
の線は、中孔の中心から測定して半径方向に2.9
ｍであり、中孔の中心から軸方向に測定して4.0
ｍである。中孔の中心に置いた直径50cmの球形容
積の表面上の非均質性は、65ppmであり、中孔の
中心に置いた直径40cmの球形容積では15ppmであ
る。

第１０図には、個別に巻装したコイルを持つ超
導電磁石１３１が示されている。３対のコイル１
３５と１３６、１３７と１３８、及び１３９と１
４０が、Nb₃Sn裸線と安定材のストランドとを用
いて一緒に巻装されている。この安定材が第１０
図の実施例では絶縁鋼線である。Nb₃Sn線及び鋼
線は少なくとも各々のコイルの初めてと終りで電
気接続する。個別に構成したコイル巻線は、層の
間に硝子繊維布の様な絶縁層を入れて、真空エポ
キシ含浸し、全てのコイルは、各々の超導電コイ
ルの外側の重ね巻き硝子繊維の厚さを調節するこ
とにより、同じ外径を持つ様にする。何層か毎
に、例えば３層又は４層毎に、銅箔の閉ループを
使つて、前に説明した様にクエンチに対する保護
を行なう。円筒形殻体の硝子繊維スペーサ１４３
を用いると共にコイルを組立てゝ、円筒形集成体
を形成する。この時、コイルの対は、円筒形殻体
の中点の周りに、軸方向に対称的に配置される。
例えば銅のブスバーを用いて、スペーサの外側に
ある軸方向に伸びる溝（図面に示していない）の
中でコイルとコイル導線の接続を行なう。円筒形
集成体を加工して、滑かな円筒形外面が得られる
様にする。この集成体を熱伝導度の高い殻体１４
５の内側に接着剤で結合する。この殻体は巻線の
側面及び内径を包み込むように熱伝導度の高い銅
又はアルミニウムで作られる。導線１４７，１４
９が大体円周方向の同じ位置で、巻線から伸びて
いる。導線は熱伝導度の高い殻体から電気絶縁さ
れている。この熱伝導度の高い殻体によつて包み
込まれたコイル集成体が、熱放射遮蔽体１５１の
中に位置ぎめされるが、この熱放射遮蔽体はコイ
ル集成体から隔たつている。

第１１図を参照して説明すると、殻体の中でコ
イルが、第１図でコイル巻型を支持するのに使つ
た懸架部と同様な半径方向及び軸方向ケーブル懸
架部により、真空ハウジング内に懸架される。ス
テンレス・リング１５３が外面に１本の円周方向
の溝を持つていて、それが銅の殻体１４５にボル
ト締めされる。４本のケーブル１５５，１５６，
１５７，１５８及び８本のケーブル緊張材１６１
ａと１６１ｂ、１６３ａと１３６ｂ、１６５ａと
１６５ｂ、１６７ａと１６７ｂを同じ様に使う。
ケーブル緊張材は前に説明した様に位置ぎめする
が、ケーブルの接続の仕方が異なる。各々の端に
更に２本のケーブルを使うが、各々のケーブル
が、円周方向に最も接近している各々の対のケー
ブル緊張材の内の一方の間に接続される。各々の
ケーブルは円周方向の溝の中をリングの周りに半
分未満だけ伸びている。軸方向の支持は前と同じ
である。遮蔽体１５１が、前に説明したように、
離散的な場所でコイル集成体から支持される。

２段のギフオード・マクマホン形極低温冷却器
１２３が、外側の真空ハウジング１７１及び熱放
射遮蔽体１５１を通抜ける垂直サービス・スタツ
ク１２５内で、円筒形集成体の中心平面内の磁界
の弱い領域内に配置される。極低温冷却器の第２
段は、約９〓で動作するが、熱伝導度の高い殻体
と緊密に接触している。冷却器の第１段は、約50
〓で動作するが、熱放射遮蔽体が１５１と緊密に
接触している。

第１１図に示した１実施例の磁石で、磁石の中
孔の磁界が1.5Tである時、磁石の巻線を通る電
流は50アンペアである。超導電コイルは直径
0.043cmのNb₃Sn裸線を、やはり直径0.043cmの絶
縁鋼線と一緒に巻装して構成される。Nb₃Sn裸線
は直径５ミクロンの1500本のフイラメントと共に
１個の心を有する。銅とマトリクスの比は1.5で
ある。この線は例えばニユーヨーク州のインター
マグネテイツス・ゼネラル・コーポレーシヨン社
から入手することが出来る。層間絶縁の厚さは
0.010cmである。Nb₃Sn線の直径が0.043cmの場合
の磁石の負荷線が第１２図に示されている。予想
される非均質性は、磁石の中孔の中心に置いた直
径50cmの球形容積の表面で29ppmであり、磁石の
中孔の中心に置いた直径40cmの球形容積の表面で
4ppmである。

磁気共鳴作像装置に使うのに適した混成形超導
電／抵抗形磁石１７９が第１３図、第１４図及び
第１５図に示されている。２つのエポキシ含浸超
導電コイル１８１，１８３か何れもアルミニウ
ム・リング１８５に支持されている。こう云うリ
ングはエポキシ含浸コイルの外面に締りばめにな
つている。２つのコイルは互いに隔たつていて、
平行な平面内にあり、それらの中心はこれらの平
面に対して垂直に伸びる線上にある。アルミニウ
ム・リング１８５は、コイルの外面を取巻く他
に、互いに向い合うコイルの面を覆つている。コ
イルの４つの中実な（即ち中空でない）アルミニ
ウム柱１８７によつて隔てられている。これらの
柱はアルミニウム・リングの内、コイルの向い合
う面を覆う部分の間に固着されている。コイル及
び柱が、各々の柱及びコイルを個別に取巻く熱遮
蔽体１９１により、３つの懸架柱１９４によつて
真空ハウジング１９３の内側に支持されている。
各々の懸架柱は２つの同心のＧ−10薄肉管１９
５，１９７で構成されていて、巻線を支持する。
これらの管の外面は放射率を下げる為に、アルミ
化マイラーで覆うことが出来る。内側の管１９５
の１端が、アルミニウム・リング１８５に固定し
たアルミニウム・ブラケツト２０１と接触してい
る。内側管の他端が、中心開口２０５を持つアル
ミニウム・カツプ２０３の中に支持されている。
このカツプは同心の２番目の管１９７の１端にも
固定されている。同心の２番目の管の他端がリン
グ２０７によつて懸架されている。このリング
が、同心の２本の管１９５，１９７を取巻く同心
の３番目の管２１１によつて支持されている。同
心の３番目の管２１１は、同心の２番目の管１９
７を支持する他に、熱遮蔽体１９１をも支持す
る。同心の３番目の管の他端がリング２１３によ
り、やはり同心の３本の管の支持体を別個に取巻
く真空ハウジング１９３に固定されている。この
支持体にある内側の管１９５及び３番目の管２１
１は圧縮を受けるが、２番目の管１９７は張力を
受ける。懸架柱は、冷却の際、真空ハウジングに
対する遮蔽体及び巻線の半径方向の熱収縮が出来
る位の可撓性がある。

真空ハウジング１９３及び熱遮蔽体１９１は何
れも横方向に分割したトロイドとして作られる。
熱遮蔽体の外側を銀で覆つて、その熱放射率を下
げることが出来る。熱遮蔽体の両半分ははんだ付
けにより、又は熱伝導性のエポキシによつて一緒
に結合することが出来る。ステンレス鋼のハウジ
ングは、気密外被を作る為に、両半分を結合する
溶接継目を持つている。

巻線は、真空ハウジングの延長部の中に配置さ
れた２段形極低温冷却器２１５によつて冷却され
る。この極低温冷却器の第１段が熱遮蔽体１９１
に熱結合されて、熱遮蔽体を50〓に保ち、第２段
が巻線のアルミニウム・リング１８５と熱接触し
ていて、巻線を10〓より低く保つ。軟質インジウ
ム・ガスケツトによる高圧接触により、極低温冷
却器のヒート・ステーシヨンの遮蔽体及び巻線の
ステーシヨンとの間に低い熱抵抗を設定する。

内側の抵抗形コイル２１７は、各々の超導電コ
イルと大体同じ平面内で、それと同心に配置され
ている。内側の抵抗形コイルは、500A／cm²の電
流密度で動作する様に、中空の水冷の銅の導体で
巻装し得る様に、十分にアンペア・ターンを小さ
くしてある。抵抗形コイルが真空ハウジングか
ら、半径方向に伸びる４つのブラケツト２２０に
よつて夫々支持される。抵抗形コイル及び超導電
コイルは全部直列に接続されていて、各々が同じ
円周方向に電流を流す。永久接続の熱的に連結さ
れた導線により、超導電コイルに対して電流が供
給される。

この混成超導電／抵抗形磁石の0.5Tの実施例
は、次に述べる様な特性を有する。球形作像容積
は20cmで、ピーク間の非均質性は30ppmである。
患者出入開口は40×70cmである。超導電及び抵抗
形コイルは夫々50アンペアを通し、夫々6074ター
ン及び135ターンであり、コイルの電流密度は
夫々11400及び500アンペア／cm²である。各々の超
導電コイルの半径は59.4cmであり、抵抗形コイル
の半径は15.2cmである。超導電コイルは軸方向に
51.4cm隔たつているが、抵抗形コイルは52.2cmだ
け隔たつている。超導電コイル及び抵抗形コイル
の高さに幅をかけた断面は3.8×７cm及び3.7×3.7
cmである。磁石のインダクタンスは206Hであり、
蓄積エネルギは258キロジユールである。超導電
線はNb₃Sn線であり、銅線を一緒に巻装する。
Nb₃Sn裸線及び絶縁銅線は何れも直径が0.043cm
であり、銅と超導電体の比は1.5である。超導電
線は10〓で超導電になる。

第１６図、第１７図、第１８図及び第１９図に
は、混成超導電／抵抗形磁石の別の実施例が示さ
れている。磁石２２２は全体的な形は第１３図の
磁石と同じである。２つの超導電コイル２２１，
２２３がＵ字形断面を持つ銅のコイル巻型２２５
の周りに巻付けられている。コイル巻型は３つの
部材、即ち銅ストリツプを丸めてその両端を溶接
して形成される帯２２７と、２つの円形フランジ
２２９とで構成されており、フランジは中心開口
を持ち、帯２２７の両端で、その内径の所ではん
だ付け等によつて結合されている。超導電線は
0.017×0.025吋のNb₃Sn超導電体で構成すること
が出来、銅と超導電体の比は0.5にする。この線
が0.0025吋の硝子の編紐によつて覆われている。
この線を青銅法によつて処理するが、これはオツ
クスフオード・エアコ社から入手し得る。

巻型の内側を処理して、エポキシに対する結合
を改善すると共に、硝子繊維布で内張りする。特
に第１７図について説明すると、絶縁ブロツク２
３３によつてフランジの他の部分から絶縁された
フランジ２２９内の出発端子２３１に線がはんだ
付けされる。この線を３乃至５オンスの張力で巻
付ける。各層は硝子繊維布絶縁物で隔てる。４番
目又は５番目の層毎に、厚さ約0.010吋の薄い銅
箔の帯で取巻く。この帯がコイル巻型にある線の
層を取囲み、両端が重なり合つて、はんだ付けさ
れる。この帯は巻線が前に述べた様に次の層へ通
過出来る様にする。巻線が終り端子２３５で終端
し、この端子にはんだ付けされる。重ね継ぎを必
要とする場合、取除いた絶縁物と線の30吋の重な
りをはんだ付けし、その結果得らてた継目は超導
電ではないが、抵抗値が非常に小さい。巻線を硝
子繊維布が覆い、フランジに形成した溝孔に銅板
２３７を滑り込ませる。銅板が巻線を完全に取囲
む時、絶縁されていないステンレス鋼の重ね巻き
２４１が銅板を包み込む。この重ね巻きは離型材
で覆い、真鍮のシム（図面に示してない）で覆
う。このシムはワイヤ（図面に示していない）に
よつて所定位置に保持し、両方のコイル２２１，
２２３を真空エポキシ含浸する。ワイヤ及び真鍮
のシムが、過剰のエポキシがあれば、それと共に
除去される。含浸の後、板は溝孔の中にしつかり
と位置ぎめされる。銅板が、磁石の動作中に、巻
線によつて発生された半径方向外向きの荷重の一
部分をＵ字形コイル巻型に伝達する。

コイルが50〓の遮蔽体１９１に取囲まれてお
り、この遮蔽体が真空ハウジング１９３に取囲ま
れている。遮蔽体及びハウジングの両方が前に説
明した様に製造され、３つの支持体１９４によつ
て極低温槽内に支持される。各々の支持体は、や
はり前に説明した形式の３本の同心の管１９５，
１９７，２１１を有する。４本のアルミニウム柱
１８７がコイル２２１をコイル２２３の上方に支
持する。締付けブラケツト２４３がコイル巻型２
２５及びコイルを保持し、支持体及び柱に固定さ
れる。抵抗形コイルが前に説明した様にブラケツ
トによつて支持される。導線が極低温冷却器に永
久的に取付けられ、２つの超導電コイルを直列に
接続する。入つて来る導線は極低温冷却器の２段
に対して熱的に連結される。第２段のヒート・ス
テーシヨンからの導線が巻線２２３の入力端子及
び巻線２２１の出力端子に結合される。夫々巻線
２２３，２２１の出力端子及び入力端子が一緒に
結合される。抵抗形コイルも互いに直列に、且つ
超導電コイルと直列に接続される。全てのコイル
と全ての電流が同じ円周方向に流れる。

開放形磁石の別の実施例が第２１図に示されて
いる。磁石２４４は抵抗形コイルを持たないが、
４つの超導電樹脂含浸コイル２５１，２５２，２
５３，２５４を持つている。極低温槽の２つのト
ロイダル形部分の夫々に２つの超導電コイル２５
１と２５２、及び２５３と２５４がある。コイル
２５１，２５３は直径及びターン数が同じであ
り、その何れもコイル２５２，２５４より大きい
が、コイル２５２，２５４は直径及びターン数が
同じである。各々のトロイダル形部分にある超導
電コイルが銅の巻型２５７に巻装される。コイル
巻型は互いに平行に隔たつていて、それらの中心
は、各々のコイルがある平面に対して垂直な同じ
線上にある。コイル巻型が、前に説明した様なア
ルミニウム柱によつて隔てられるが、両方のコイ
ル巻型は何れも３本の同心の管を有する支持体１
９４によつて支持される。熱放射遮蔽体がコイル
巻型を取囲んでいて、それを真空ハウジングが取
囲んでいる。動作中、全てのコイルが直列に接続
され、コイル２５１，２５３は同じ方向に電流を
流すが、コイル２５２，２５４は反対の円周方向
に電流を通す。

第２１図の磁石では、コイル２５１，２５２，
２５３，２５４は、金属コイル巻型２５７の形を
持つ硝子繊維の巻型上に巻装することが出来る。
導電性の殻体がコイル巻型の下側部分及ば側面を
取囲んでいて、コイル２５３，２５４を支持する
ことが出来る。例えば銅で作つた全体的にＵ字形
の殻体を鍋として使い、その中でコイルを真空圧
力含浸することが出来る。

第２１図の0.5Tの実施例では、外側コイルは
互いに65cm隔たつていて、半径が56.1cmである。
外側コイルは、直径0.043cmのNb₃Sn線を直径
0.43cmの絶縁鋼線と一緒に巻装したものに50アン
ペアを通す。コイルの断面は、高さ2.6cm、幅14
cmである。超導電コイル２５２，２５４は51.8cm
隔たつていて、半径が40cmである。コイル２５
２，２５４は、同じ寸法の鋼線及びNb₃Sn線を一
緒に巻装し、50アンペアを通す。コイル２５２，
２５４の夫々の断面は高さ２cm、幅3.4cmである。
この磁石の空いている中孔の直径は70cmであり、
横方向の患者出入口が40×70cmである。25cmの球
内での計算による均性質は13ppmである。

第２２図及び第２３図に示す様に、開放形磁石
１７９は、閉じた円筒形のコイル巻型に一連のコ
イルを設けた磁石よりも、患者の視野が一層大き
い。開放形磁石は、作像しようとする患者２１６
を立たせて、又は横にして使うことが出来る。第
２３図に示す形式では、患者の不動のまゝであつ
てよく、磁石が必要に応じて垂直方向に移動す
る。

マサチユーセツツ州のCTIクライオジエニツク
ス社から入手得る1020形のクライオダイン極低温
冷却器を６０Hz電源で運転した時の典型的な冷却
能力が第２４図に示されている。この図は、異な
る実施例の超導電磁石に使つた時の、極低温冷却
器の動作点をも示している。磁石の冷却負荷は大
体次の通りである。

Nb₃Sn巻線放射 0.110 導電 0.090 電流導線、銅 0.600 極低温冷却器の第２段の熱負荷 0.800ワツト放射遮蔽体放射 8.6 導電 2.0 電流導線、銅 4.8 極低温冷却器の第１段の熱負荷 15.4ワツト始動の際、極低温器を動作させ、電源が傾斜状
に、電流導線を通る電流が一定の50アンペアにな
るまで徐々に上昇する。この傾斜状の変化の際、
コイルの各層にある導電ループに電流が誘起され
る。然し、こう云う電流は、電流の変化が除去で
あるから問題にならない。一旦超導電動作に達し
たら、コイルは超導電であるが、電源は接続した
まゝにしておいてよい。コイルを接続する銅棒及
び電流導線は抵抗損失がある。然し、こう云う損
失は余り大きくなく、磁石のインダクタンスが大
きく、抵抗値が小さいことにより、時定数が大き
い。

動作中、放射及び伝導によつて磁石の表面に運
ばれた全ての熱は、極低温冷却器によつて取去つ
て、超導電線の温度が遷移温度より上昇してクエ
ンチを起さない様にしなければならない。

クエンチが生じた場合、導電性の箔のループ
が、磁界の減少によりループ内に誘起された電流
を通し始める。ループが発熱し、クエンチ状態を
急速に他のコイルにまで拡げる。クエンチが他の
コイルに急速に拡がらなければ、磁石の全ての蓄
積エネルギは、始めにクエンチが発生した地点で
散逸しなければならなくなり、線を過熱してそれ
を破壊する。

一緒に巻装する安定材は、層毎に超導電体には
んだ付けした場合、クエンチ状態になつた超導電
体の部分と並列の小さい抵抗を構成し、クエンチ
生じた超導電体に通る電流を減少させる。

この発明の実施例の超導電磁石に対する電流導
電線は、消耗性極低温剤を使つていないから、ヘ
リウム蒸気で冷却することによつて超導電磁石へ
の伝導による熱伝達を少なくすると共に、導線の
抵抗性発熱を散逸することが出来ない。使われる
電流導線は極低温冷却器の第１段及び第２段に熱
的に連結されて、超導電コイルに達する前に熱を
遮る。

この発明で使われる極低温冷却器では、銅の様
な低構成金属導体が、300〓の周囲温度にある極
低温槽の外部から、動作中は50〓の温度を持つ極
低温冷却器の第１段までの導線部分として使われ
る。抵抗性金属導体は、50〓にある極低温冷却器
の第１段から10〓にある第２段までの導線部分と
しても使われる。電流導線によるヒート・ステー
シヨンへの伝導による熱伝達を最小限に抑える
為、所定の電流に対する導線の縦横比を最適にし
なければならない。

抵抗性金属導体の抵抗性発熱が断面積に対する
流さ（Ｌ／Ａ）に正比例し、一層低温のヒート・
ステーシヨンに対する伝導による熱伝達がＬ／Ａ
に反比例するので、一層低温とステーシヨンに伝
導によつて伝達される熱が最小になる様な最適の
Ｌ／Ａがある。その長さに沿つて比抵抗が殆んど
一定である抵抗性導線では、温度の低いステーシ
ヨンに伝達される最小の熱は、導線部分の抵抗性
発熱に温度に高いステーシヨンから伝達された伝
導による熱を加えたものゝ半分に等しい。縦横比
をこの様に調節すると、温度の高いステーシヨン
から伝達される正味の熱は、抵抗性発熱の残り半
分が、このステーシヨンから伝達された伝導によ
る熱と釣合う為に、ゼロである。50アンペアの電
流に対し、縦横比を最適にした電流導線の電流分
布が、第２５図に示されている。10〓及び50〓の
ヒート・ステーシヨンの間を伸びる導線が、50〓
のヒート・ステーシヨンに近付く時の温度分布の
勾配が水平になり、抵抗並びに伝導による熱の流
れが釣合うことを示している。同様に、50〓のヒ
ート・ステーシヨンと周囲との間の電流導線の温
度分布の勾配は、導線が周囲温度に近付く時に、
水平である。

50〓のヒート・ステーシヨンから10〓のヒー
ト・ステーシヨンへの導線部分に高温セラミツク
超導電体を使つた場合、この導線部分に於ける抵
抗性発熱がゼロであり、この部分に対しては最適
の導線の縦横比がない。セラミツク超導電体の導
線部分は、必要な電流Ｉを通す様に十分大きく作
り、導線の長さを十分長くして、10〓のヒート・
ステーシヨンへの伝導による熱伝達が許容し得る
ものになる様にする。材料の臨界電流密度Jcが温
度Ｔと共に急に減少する為、導線の断面積Ａは次
式のように温度に対して反比例する形で変えて、Ａ＝［Ｉ／Ｊ］＞［Ｉ／Jc（Ｔ）］しかも十分な安全余裕（Jc−Ｊ）／Jcが約10乃
至30％になる様にしなければならない。こゝでＪ
がセラミツク導線の実際の電流密度であり、Ｉが
電流である。

第２６図は真空ハウジング２６０内の極低温冷
却器のスリーブの低温端部分を示す。２本の真直
ぐなセラミツク導線２６１が極低温冷却器のスリ
ーブの夫々50〓及び10〓とステーシヨン２６３，
２６５から伸びていて、導線は先細になつてい
て、導線は高温側の端で断面積が一層大きくなる
様になつている。セラミツク導線は夫々50〓及び
10〓のヒート・ステーシヨン２６３，２６１に熱
的に連結される。周囲（300〓）及び50〓のヒー
ト・ステーシヨンの間にある導線の高温部分は、
導線電流の時、50〓のステーシヨンに伝達される
熱を最小限にする様に最適にしたＬ／Ａを持つ銅
の動態で構成される。一般的に、導線は銀でメタ
ライズすべきである。１つの方法はスパツタリン
グであり、別の方法は銀エポキシを使うことであ
る。セラミツク導線２６１は電流の導電接続部を
作る領域で、銀装填エポキシで被覆する。セラミ
ツクを処理する際、エポキシが蒸発し、銀の被覆
を残し、銅の導線をそれにはんだ付けすることが
出来る。抵抗性金属導体が、インジウムはんだの
様な比抵抗の小さいはんだを用いて、10〓のヒー
ト・ステーシヨンの所でセラミツク導線にはんだ
付けされる。周囲から伸びる導線は、50〓のヒー
ト・ステーシヨンの近くでセラミツク導線にはん
だ付けされる。セラミツク導線は、例えば、両側
を銅又はニツケルでメタライズし、メタライズし
たセラミツク導線と極低温冷却器のスリーブのヒ
ート・ステーシヨンとの間にはんだ付けしたベリ
リア又はアルミナを使つて、熱的に連結すること
が出来る。これは1988年７月５日に出願された係
属中と米国特許第215131号を参照されたい。

第２７図及び第２８図は２つの先細形の螺旋形
高温セラミツク超導電体２７１，２７３を示す。
これは酸化イツトリウム・バリウム銅
（YBa₂Cu₃O_x）の様な１本の円柱形のセラミツク
超導電体で作ることが出来る。セラミツク導線が
夫々50〓のヒート・ステーシヨン２６３から10〓
のヒート・ステーシヨン２６５へ伸び、50〓及び
10〓のヒート・ステーシヨンに結合される。セラ
ミツク導線は、それを金装填エポキシで被覆する
こと等によつて銀でメタライズする。このエポキ
シが、加熱の時、銀の被覆を残し、抵抗性金属導
体を10〓のヒート・ステーシヨンの所で銀被覆の
セラミツク導線にはんだ付けすることが出来る様
にする。インジウムはんだの様な抵抗値の小さい
はんだを使うことが好ましい。各々の周囲温度か
らの電流導線は、50〓のヒート・ステーシヨンの
近くでセラミツク導線にはんだ付けされる。

従つて、磁石の極低温槽の10〓及び50〓のヒー
ト・ステーシヨンに熱結合されたスリーブ内にあ
る極低温冷却器は、最適の縦横比を持つ抵抗性金
属導体又はセラミツク超導電体を使つた時、10〓
のステーシヨンの所で電流導線から受ける熱負荷
を無視し得る。10〓のステーシヨンに於ける冷却
容量が制限されており、ヒート・ステーシヨンが
電流導線から受ける熱負荷が無視し得るが、50〓
のヒート・ステーシヨンに於ける導線の熱負荷
は、この温度で利用し得る冷却容量を増加するこ
とによつて、容易に処理することが出来る。

この発明では、安定な電源に導線を永久接続す
ることによつて、磁石に電力を供給する。この電
源は、銅のブスバー、電流導線及び超導電体の重
ね継ぎに於ける抵抗によつて失われた電力を供給
する。導線が偶発的に切れた場合、又はセラミツ
ク超導電体の導線のクエンチが生じた場合、アー
クが発生しない様にする為、磁石にダイオードを
接続して、連続的な電流通路を作る。電流導線を
接続して、それが正しく動作している時の動作
中、ダイオードの両端の電圧はそれを導電させる
程にならない。導線の電流が遮断されると、ダイ
オードの両端の電圧が増加し、ダイオードを導電
させる。

ニオブ錫超導電線に作つた継目は非超導電であ
るが、抵抗値が非常に小さい超導電線だけを使つ
て、銅のブスバーとか或いは永久接続の導線を使
わなければ、磁石の抵抗値は約10^-8オームであ
る。磁石のインダクタンスは、図示の実施例で
は、160乃至1600ヘンリーにわたつて変化するが、
磁界強度に関係する。一旦超導電コイルに電流が
設定されると、磁石回路の長い時低数（何千年）
により、事実上永続的な動作が得られ、磁石内に
安定な磁界が得られる。

以上説明したように、この発明による極低温電
流導線は、ヘリウム蒸気による直接冷却を必要と
しない。

この発明を幾つかの実施例について具体的に図
示して説明してきたが、当業者であれば、この発
明の範囲内で、細部に種々の変更を加えることが
出来ることは明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は超導電磁石の一部分の軸方向に沿つた
断面図、第２図は第１図の超導電コイルの接続に
使われる銅コネクタ部分を示す部分断面斜視図、
第３図は超導電巻線及び重ね巻き線を所定位置に
おいた第２図の銅コネクタ部分の部分断面斜視
図、第４図は第１図の巻型の巻線スロツト部分
を、巻線の層を取巻く導電性の箔ループと共に示
す部分断面斜視図、第５図は第１図の磁石の端面
を一部破断して、半径方向ケーブル懸架部を示す
部分的な端面図、第６図は第１図の磁石の一部分
を破断して、軸方向ケーブル懸架部を示す斜視
図、第７図はコイル巻型から熱放射遮蔽体を支持
するのに使われるスペーサを示す、磁石の一部分
の断面図、第８図は半径方向外向きに伸びるスペ
ーサを示す断面図、第９図は半径方向内向きに伸
びるスペーサを示す断面図、第１０図は軸方向に
沿つた超導電磁石の一部分の断面図、第１１図は
第１０図の磁石の一部破断部分的端面図、第１２
図は異なる動作温度に於ける磁石の負荷線を電流
及び磁界強度の関数として示すグラフ、第１３図
は抵抗形及び超導電コイルを持つ開放混成形磁石
の斜視図、第１４図は第１３図の線１４−１４で
切つた断面図、第１５図は第１３図の線１５−１
５で切つた断面図、第１６図は別の実施例の混成
形磁石の斜視図、第１７図は第１６図の線１７−
１７で切つた断面図、第１８図は第１６図の線１
８−１８で切つた断面図、第１９図は第１６図の
磁石で超導電コイルが巻装される様子を示す、一
部分を断面で示し、一部分を分解した斜視図、第
２０図はこじんまりした開放形超導電磁石の一部
分を断面で示した側面図、第２１図はこじんまり
した開放形超導電磁石の一部分を断面で示した斜
視図、第２２図は磁石の中孔の中に患者を配置し
た開放混成形磁石の斜視図、第２３図は垂直方向
に可動であつて、患者を立つた姿勢で収容する開
放混成形磁石の斜視図、第２４図は極低温冷却器
に加えられる熱負荷の関数として、極低温冷却器
の第１段及び第２段の温度を示すグラフ、第２５
図は所定の電流に対して長さと面積の比を最適に
した抵抗性電流導線に於ける温度分布を示すグラ
フ、第２６図は第１段及び第２段の間に先細の超
導電セラミツク導線を持つ極低温冷却器の低温側
の端の一部分を切欠いた斜視図、第２７図は第１
段及び第２段の間に先細の螺旋形超導電電流導線
を持つ極低温冷却器の低温側の端の一部分を切欠
いた斜視図、第２８図は第２７図の先細の螺旋形
セラミツク超導電導線の側面図である。〔主な符号の説明〕、１１：超導電磁石、１
３：エポキシ含浸巻線、１５：真空ハウジング、
１７，１８，１９，２０，２１，２２：巻線、２
５：コイル巻型、２７，３１：銅コネクタ、３
５：超導電線、３７：安定材のストランド、４
１：硝子織布、４３：銅箔、５７：殻体、６１，
６３：ブスバー、６５：熱放射遮蔽体、６７，６
８，６９，９３，９４，９５：ケーブル、７３
ａ，７３ｂ，７５ａ，７５ｂ：ケーブル緊張材、
９７：トラニオン、１０１：滑車、１１１，１１
７，１２１：スペーサ、１２３：極低温冷却器。

Claims

【特許請求の範囲】１第１段熱交換ステーシヨンよりも低い温度を
達成できる第２段熱交換ステーシヨンを持つ２段
形極低温冷却器のスリーブと、前記冷却器の第１
段の動作温度よりも高い臨界温度を持つセラミツ
ク超導電体で構成された電流導線とを有し、前記
セラミツク超導電体はテーパが付けられていて、
その幅の広い方の端部が前記第１段熱交換ステー
シヨンに熱結合され且つ幅の狭い方の端部が前記
第２段熱交換ステーシヨンに熱結合されており、
前記テーパの付いたセラミツク超導電体よりなる
導線が前記第１段熱交換ステーシヨンから第２段
熱交換ステーシヨンへの熱伝導を減じていること
よりなる装置。２前記テーパの付いたセラミツク超導電体が前
記電流導線の熱通路の長さを増すために前記極低
温冷却器のまわりにらせん状に巻かれている請求
項１記載の装置。