JPH04105307A - 超電導マグネット装置 - Google Patents

超電導マグネット装置

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JPH04105307A
JPH04105307A JP2223091A JP22309190A JPH04105307A JP H04105307 A JPH04105307 A JP H04105307A JP 2223091 A JP2223091 A JP 2223091A JP 22309190 A JP22309190 A JP 22309190A JP H04105307 A JPH04105307 A JP H04105307A
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JP2223091A
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Moriaki Takechi
盛明 武智
Tatsuya Onoe
尾上 達也
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、磁気共鳴診断装置などに使用する高均一磁
界発生用の磁気シールド付き超電導マグネットに関する
ものである。
〔従来の技術〕
磁気共鳴診断装置用のマグネットでは、マグネットの開
口部の撮像空間に強度の大きい均一な磁界を発生する必
要がある。従来のマグネットでは、このような磁界を発
生する場合にマグネット外部にも磁界か漏洩して周辺機
器に悪影響を及ぼすという問題がある。この為、マグネ
ットコイルを強磁性体で包囲して磁気じゃへいすること
か行なわれている。
第2図は、例えば特開昭63−281410号公報に示
された従来の磁気シールド付きマグネットの断面を示し
、図において、巻枠体(図示せず)に巻回された界磁コ
イル(1)は低温容器(2)に収納され、低温容器(2
)を囲んで設けられた磁気シールド(3)は円筒状ヨー
ク部(4)と中央開口(6)を有する端板(5)からな
っている。
磁気共鳴診断装置用電磁石は高均一な静磁界を必要とす
るので、界磁コイル(1)は、通常2個以上の分割コイ
ルで構成され、磁気シールド(3)を考慮して高均一な
磁界が得られるよう、形状配置を定める。界磁コイル(
1)及び磁気シールド(3)は、コイル中心及びコイル
軸に対して非対称性を有すると勾配磁界を発生して磁界
の均一度が悪化するので界磁コイル(1)と磁気シール
ド(3)は通常軸方向に対称な配置となるよう構成され
る。
第3図は例えば6つの区画に分割された超電導マグネッ
トのコイル配置を示す為の断面図であり、界磁コイルく
1)は端部超電導コイル(7a)(7f) 、中間部超
電導コイル(7b)  (7e)及び中央部超電導コイ
ル(7C)  (7d)からなりこれらの超電導コイル
(7a)  (7b)  (7c)  (7d)  (
7e)(7f)は直列配置された状態で巻回されている
。。次に第4図に従来の超電導マグネット装置の結線の
一列を示した。第4図においては各超電導コイル(7a
)  (7b)  (7c)  (7d)  (7e)
  (7f)か順次直列に接続されており、これらの超
電導コイルには過電圧保護用の保護ダイオード(8a)
(8b)  (8c)  (8d)  (8e)  (
8f)が並列に接続されている。そしてこの直列接続さ
れた超電導コイルの両端間には永久電流スイッチ(9)
が接続され、閉回路を形成するよう接続されている。
このよう虹形成された超電導マグネット装置において、
回路内の電流は超電導コイル(7a)(7b)  (7
c)  (7d)  (7e)  (7f)を経て永久
電流スイッチ(9)を通る閉回路を還流して永久電流状
態を保っている。このような状態においては超電導コイ
ル保護ダイオ−)” (8a)  (8b)  (8c
)(8d)  (8e)  (8f)を流れる電流はな
く、また超電導コイル(7a)  (7b)  (7c
)  (7d)  (7e)(7f)と磁気シールド(
3)とは対称配置で、不平衡電磁力は発生しない。
〔発明が解決しようとする問題点〕
一方、超電導マグネットでは超電導コイルに加わる熱的
、電磁気的外乱によって超電導コイルが常電導転移を生
ずることがある。常電導転移か発生すると超電導コイル
内に電気抵抗が発生して電流は急速に減衰する。この時
、常電導転移を発生したコイルは電気抵抗による電圧と
電流減衰により誘起するインダクタンス電圧の合成電圧
が発生する。また常電導転移の発生していないコイルに
も電流減衰による電圧が誘起する。そして、これらの常
電導転移により発生する電圧が保護ダイオード(8a)
  (8b)  (8c)  (8d)  (8e) 
 (8f)のターンオン電圧をこえると該ダイオードは
ターンオフして超電導コイルの両端は短絡される。これ
ににより超電導コイルに発生する電圧を抑制し絶縁破壊
を防止する。
しかるに、例えば第4図において端部超電導コイル(7
a)が常電導転移した場合を考えると、超電導コイル(
7a)には電気抵抗が発生して超電導コイル(7a)の
電流は急速に減衰するか、超電導コイル(7b)  (
7c)  (7d)  (7e)  (7f)を還流す
る電流は、保護素子(8a)を経て永久電流スイッチ(
9)を通る回路を流れ、回路内の抵抗が小さいので電流
はほとんど減衰せず、超電導コイル(7a)の電流変化
の誘導によって却って増加する場合もある。従って、超
電導コイル(7a)に常電導転移が発生すると超電導コ
イル(7a)に流れる電流が他の超電導コイル(7b)
  (7c)  (7d)(7e)  (7f)を流れ
る電流より小さくなり、超電導コイル群の軸方向電流分
布が磁気シールドの中心に対して非対称となるため、超
電導コイル(7b)  (7c)  (7d)  (7
e)  (7f)と磁気シールド(3)とのあいだに不
平衡電磁力が発生し、超電導コイルの支持構造はこの不
平衡電磁力に耐え得る強度とする必要があり、構造が複
雑で高価となるという問題点があった。
また、このような不平衡電磁力の発生を防止する方法と
して、従来第5図の結線がもちいられている。即ち、分
割された超電導コイルのうち対称位置にある(7a)と
(7f)、(7b)と(7e)及び(7c)と(7d)
か、それぞれ直列に接続されてコイル対を構成し、これ
らの超電導コイル対が各々直列に接続され、且つ、上記
各超電導コイル対の両端間に保護ダイオード(loa 
)  (]、Ob )  (10C)がそれぞれ並列に
接続されている。この結線では、いずれかの超電導コイ
ルで常電導転移が発生し、保護ダイオードがターンオン
した場合にも、対称位置にある超電導コイルを直列接続
したコイル対が保護ダイオードで短絡される為、対称位
置にある超電導コイルの電流は互いに等しく不平衡電磁
力は発生しない。しかし、この方法では、空間的に対称
位置にあるコイルを直列に接続する必要かある為、順次
直列接続する超電導コイルか空間的に離れており、コイ
ル間を接続する為のリード線が長く、配線が交錯して複
雑になるとともに特性が不安定になりやすい欠点があっ
た。
この発明は上記のような問題点を解決する為になされた
もので、分割された2個以上の超電導コイルと磁気シー
ルドを有する超電導マグネット装置に於いて、いずれか
の超電導コイルが常電導転移したとき不平衡電磁力が発
生しない超電導マグネット装置を得ることを目的とする
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係わる超電導マグネット装置は、順次直列に
配列された2個以上の超電導コイルを、順次空間的な配
列の順序に接続し、コイル間の接続点の対称な接続点間
に保護ダイオードを接続したものである。
〔作用〕
この発明による超電導マグネット装置においては、順次
直列に接続された超電導コイルの対称な接続点間に保護
ダイオードか接続されているのて、分割されたコイルの
何れかで常電導転移か発生しても空間的に対称位置にあ
る超電導コイルに流れる電流は常に等しく、不平衡電磁
力か発生しない。
〔発明の実施例〕
以下この発明の実施例を図について説明する。
第1図はこの発明の一実施例による超電導マグネット装
置の結線図である。第1図において超電導コイル(7a
)  (7b)  (7c)  (7d)  (7e)
  (7f)は空間的な配列順、即ち(7a)  (7
b)  (7c)(7d)  (7e)  (7f)の
順序で順次直列に接続されるとともに、対称な接続点間
即ち接続点(1,1a)と接続点(tte)及び接続点
(llb )と接続点(lid)の間に保護ダイオード
(12b)及び(12C)が接続されている。そしてこ
の直列に接続されたコイル群の両端間には保護ダイオー
ド(12a)と永久電流スイッチ(9)が接続され、閉
回路を形成している。
次に第1図のマグネットの動作について説明する。定常
状態では超電導マクネットの回路内電流は超電導コイル
(7a)  (7b)  (7c)  (7+f)  
(7e)(7f)を軽で永久電流スイッチ(9)を通る
閉回路を還流して永久電流状態を保っている。この超電
導マクネット装置において端部超電導コイル(7a)か
常電導転移した場合を考えると、端部コイル(7a)の
電流はコイル内発生抵抗により急速に減少するが同時に
保護ダイオード(12b )の端子間には抵抗電圧及び
電流変化による誘起電圧を発生し、端子間(lla)〜
(lle )間の電圧が保護ダイオード(12b )の
ターンオン電圧を越えると保護ダイオード(12b)は
ターンオンして接続点(lla )と(lie)は低抵
抗で短絡される。これによって超電導コイルに発生する
電圧が抑制され超電導コイルは過電圧から保護される。
一方、常電導転移を発生したコイル(7a)と対称な位
置にあるコイル(7f)には、回路の対称からコイル(
7a)の電流と等しい電流が流れる。同様に、超電導コ
イル(7b)と(7e)及び(7C)(7d)の電流も
互いに等しい。
このようにいかなる状態においても対称な位置にある超
電導コイルの電流か常に等しく超電導コイル(7a) 
 (7b)  (7c)  (7d)  (7e)  
(7f)と磁気シールド(3)に作用する電磁力は対称
となるので超電導コイルと磁気シールドには不平衡電磁
力は作用せず支持構造物を簡略化することができる。
又、上記実施例では6分割されたコイル構造について説
明したが、3分割、4分割、5分割あるいは7分割以上
であっても上記実施例と同等の結線を行なうことにより
同様の効果を奏する。
〔発明の効果〕
以上のようにこの発明によれば、分割された2つ以上の
超電導コイルと磁気シールドを有する超電導マグネット
装置において、対称位置にある超電導コイルの電流が等
しくなるように超電導コイルと保護ダイオードを接続し
ているので、何れかの超電導コイルに常電導転移が発生
した場合にも超電導コイルと磁気シールド間に不平衡電
磁力が作用せず安定性の高い超電導マグネット装置が得
られるという効果かある。
又この発明によれば分割された超電導コイルは空間的な
配列の順序に接続されているので、直列接続するコイル
相互の間隔か隣接しており、第5図で説明した従来例の
如くコイル間の接続リートか長くなり構造が複雑で特性
か不安定となる欠点を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明による超電導マグネット装置の結線の
一実施例を示す結線図、第2図は磁気シールド付超電導
マグネットの構造を示す為の断面図、第3図は界磁コイ
ルのコイル配置を示す為の断面図、第4図及び第5図は
従来の超電導マグネット装置のコイル結線例を示す図で
ある。 図において(1)は界磁コイル、(2)は低温容器、(
3)は磁気シールド、(4)は円筒上ヨーク、(5)は
端板、(6)は中央開口部、(7a)(7f)は端部超
電導コイル、(7b)  (7e)は中間部超電導コイ
ル、(7c)  (7d)は中央部超電導コイル、(8
a)  (8b)  (8c)  (8d)  (8e
)  (8f)は保護ダイオード、(9)は永久電流ス
イッチ、(10a )  (Job )  (10c 
)は保護ダイオード、(Ila )  (fib ) 
 (llc )  (Ild )  (lle )  
(Iff)は超電導コイルの接続点、(12a )  
(12b )(12c)は保護ダイオードを示す。 なお、各図中同一符号は同一、あるいは相当部分を示す

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  順次直列に配列された2つ以上の超電導コイルと磁気
    しやへいを有する超電導マグネット装置において、軸方
    向に配列された超電導コイルを順次直列結線するととも
    にこれら直列接続された超電導コイル配列の中心を基準
    とする対称な接続点間に保護用ダイオードを接続したこ
    とを特徴とする超電導マグネット装置。
JP2223091A 1990-08-24 1990-08-24 超電導マグネット装置 Pending JPH04105307A (ja)

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