JPH0529123B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0529123B2 JPH0529123B2 JP18475687A JP18475687A JPH0529123B2 JP H0529123 B2 JPH0529123 B2 JP H0529123B2 JP 18475687 A JP18475687 A JP 18475687A JP 18475687 A JP18475687 A JP 18475687A JP H0529123 B2 JPH0529123 B2 JP H0529123B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- winding
- superconducting
- heater
- magnet
- quench
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 32
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 20
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 9
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 6
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 4
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 3
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 2
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Landscapes
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は例えば核磁気共鳴用の超電導マグネ
ツト、特にそのクエンチ促進用ヒータの配置構造
に関する。
ツト、特にそのクエンチ促進用ヒータの配置構造
に関する。
超電導マグネツトは密封された低温容器内にお
いて冷媒により冷却されながら数百〜数十アンペ
ア／mm2のような高い電流密度で運転されるもの
で、比較的コンパクトな寸法で高い磁場を発生さ
せることができる。その一方では超電導状態が破
れるクエンチ現象を起こすと、蓄積された磁気エ
ネルギはジユール熱としてマグネツト内部で消費
されるか、あるいは外部に設けられた抵抗体など
のエネルギ吸収装置に移され、マグネツトの過大
な温度上昇を防ぎ、さらに冷媒の蒸気を低減さ
せ、冷媒の消耗を防止している。
いて冷媒により冷却されながら数百〜数十アンペ
ア／mm2のような高い電流密度で運転されるもの
で、比較的コンパクトな寸法で高い磁場を発生さ
せることができる。その一方では超電導状態が破
れるクエンチ現象を起こすと、蓄積された磁気エ
ネルギはジユール熱としてマグネツト内部で消費
されるか、あるいは外部に設けられた抵抗体など
のエネルギ吸収装置に移され、マグネツトの過大
な温度上昇を防ぎ、さらに冷媒の蒸気を低減さ
せ、冷媒の消耗を防止している。
また磁気エネルギが1MJ以下の比較的小さい超
電導マグネツトではクエンチに際して蓄積エネル
ギを外部に取り出すことなく超電導マグネツトの
内部で消費させることが行なわれる。この場合
は、クエンチ時にはできる限りマグネツト全体が
常電導状態となることが望ましい。この理由は常
電導状態が部分的に発生すると、その部分でのジ
ユール発熱による蓄積エネルギが集中的に消費さ
れ局部的に温度上昇が起こり、最悪の場合には前
記部分の導体が溶断する虞れがあるためである。
マグネツトのクエンチ時におこる局部的温度上昇
値をできるだけ小さくする方法としては、マグネ
ツトのクエンチを検出したのち、マグネツト内部
に予め設けておいたクエンチ促進用ヒータを作動
させ、マグネツト全体に常電導状態を伝播させる
ことによつて電気抵抗を増大させ、温度上昇を均
一化して局部的温度上昇を抑制する方法がとられ
ている。このクエンチ促進用ヒータを第５図の側
面断面図、第５図のＡ−Ａ矢視断面を示す第６図
で説明する。１は絶縁性の内胴で、長手方向の両
端にフランジ２を設け巻枠３を形成している。こ
の内胴１にクエンチ促進用ヒータ４が巻かれてい
る。この上に絶縁部材５を介して超電導巻線６が
ソレノイド状に巻回される。
電導マグネツトではクエンチに際して蓄積エネル
ギを外部に取り出すことなく超電導マグネツトの
内部で消費させることが行なわれる。この場合
は、クエンチ時にはできる限りマグネツト全体が
常電導状態となることが望ましい。この理由は常
電導状態が部分的に発生すると、その部分でのジ
ユール発熱による蓄積エネルギが集中的に消費さ
れ局部的に温度上昇が起こり、最悪の場合には前
記部分の導体が溶断する虞れがあるためである。
マグネツトのクエンチ時におこる局部的温度上昇
値をできるだけ小さくする方法としては、マグネ
ツトのクエンチを検出したのち、マグネツト内部
に予め設けておいたクエンチ促進用ヒータを作動
させ、マグネツト全体に常電導状態を伝播させる
ことによつて電気抵抗を増大させ、温度上昇を均
一化して局部的温度上昇を抑制する方法がとられ
ている。このクエンチ促進用ヒータを第５図の側
面断面図、第５図のＡ−Ａ矢視断面を示す第６図
で説明する。１は絶縁性の内胴で、長手方向の両
端にフランジ２を設け巻枠３を形成している。こ
の内胴１にクエンチ促進用ヒータ４が巻かれてい
る。この上に絶縁部材５を介して超電導巻線６が
ソレノイド状に巻回される。
上述したようにクエンチ促進用ヒータを内胴に
巻付け、さらにこの上に超電導巻線を巻回するこ
とは巻線の寸法精度を悪くする原因となるので、
たとえば高い磁場均一度が要求されミクロンオー
ダの巻線寸法精度が必要な、たとえば核磁気共鳴
用のマグネツトの場合には問題となる。さらに巻
線巻回時に巻線線材へ張力をかけることに伴う超
電導巻線から巻枠への押圧力によつてヒータと巻
線間に敷設されている絶縁部材に変形やきずなど
が生じないように絶縁部材の厚み寸法を十分とる
ようにしなければならず、そのため超電導マグネ
ツト常電運転時の冷却状態を悪化させるという問
題もあつた。
巻付け、さらにこの上に超電導巻線を巻回するこ
とは巻線の寸法精度を悪くする原因となるので、
たとえば高い磁場均一度が要求されミクロンオー
ダの巻線寸法精度が必要な、たとえば核磁気共鳴
用のマグネツトの場合には問題となる。さらに巻
線巻回時に巻線線材へ張力をかけることに伴う超
電導巻線から巻枠への押圧力によつてヒータと巻
線間に敷設されている絶縁部材に変形やきずなど
が生じないように絶縁部材の厚み寸法を十分とる
ようにしなければならず、そのため超電導マグネ
ツト常電運転時の冷却状態を悪化させるという問
題もあつた。
この発明は上述した問題点に鑑み、クエンチ時
のマグネツト内部の最高温度を低くするためにマ
グネツト内に設けるクエンチ促進用のヒータを、
超電導巻線の巻回寸法精度を乱さないような配
置、構造に改良することを目的とする。
のマグネツト内部の最高温度を低くするためにマ
グネツト内に設けるクエンチ促進用のヒータを、
超電導巻線の巻回寸法精度を乱さないような配
置、構造に改良することを目的とする。
この発明では上述の目的達成のため、クエンチ
促進用ヒータを設ける位置ならびに構造を次のよ
うにした。すなわち、クエンチ促進用ヒータは超
電導巻線の長手方向の両端部において少なくとも
２個以上に分割して設けた。
促進用ヒータを設ける位置ならびに構造を次のよ
うにした。すなわち、クエンチ促進用ヒータは超
電導巻線の長手方向の両端部において少なくとも
２個以上に分割して設けた。
クエンチ促進用ヒータは超電導巻線の両端部外
側に設けたことによりこれら両ヒータ間において
巻線は内胴に直接巻回できるのでヒータの存在に
もかかわらず巻線の寸法精度は乱されることはな
い。またヒータを２個以上に分割することにより
常電導状態の伝播が生じにくい部分を強制的にク
エンチさせられるよう選択的にヒータを発熱させ
ることができる。
側に設けたことによりこれら両ヒータ間において
巻線は内胴に直接巻回できるのでヒータの存在に
もかかわらず巻線の寸法精度は乱されることはな
い。またヒータを２個以上に分割することにより
常電導状態の伝播が生じにくい部分を強制的にク
エンチさせられるよう選択的にヒータを発熱させ
ることができる。
第１図はこの発明の一実施例である超電導マグ
ネツトの側面断面図、第２図は第１図のＢ−Ｂ矢
視断面図で、何れも第５図および第６図に示す同
一の部分には同一の符号を付し説明を省略する。
すなわちこの実施例では巻枠３の両フランジ２の
内側面に円環板状で２つ割りされたFRP製のス
ペーサ７ａ，７ｂを置き、さらにその内側面に円
環板状で複数個に分割された（実施例では２分割
された）クエンチ促進ヒータ４ａ，４ｂが配設さ
れる。９ａ，９ｂは前記ヒータ４ａ，４ｂのそれ
ぞれの引出しリード線である。このクエンチ促進
用ヒータ４ａ，４ｂの内側に円環板状で２つ割り
された絶縁部材８ａ，８ｂを介して内胴１の外周
に超電導巻線６が巻回される。この場合ヒータ４
ａ，４ｂは円周方向にほぼ２等分されているが、
これは常電導状態が生じにくい部分を強制的にク
エンチさせられるようにヒータ４ａ，４ｂを選択
して発熱させることが可能なようにするためであ
る。
ネツトの側面断面図、第２図は第１図のＢ−Ｂ矢
視断面図で、何れも第５図および第６図に示す同
一の部分には同一の符号を付し説明を省略する。
すなわちこの実施例では巻枠３の両フランジ２の
内側面に円環板状で２つ割りされたFRP製のス
ペーサ７ａ，７ｂを置き、さらにその内側面に円
環板状で複数個に分割された（実施例では２分割
された）クエンチ促進ヒータ４ａ，４ｂが配設さ
れる。９ａ，９ｂは前記ヒータ４ａ，４ｂのそれ
ぞれの引出しリード線である。このクエンチ促進
用ヒータ４ａ，４ｂの内側に円環板状で２つ割り
された絶縁部材８ａ，８ｂを介して内胴１の外周
に超電導巻線６が巻回される。この場合ヒータ４
ａ，４ｂは円周方向にほぼ２等分されているが、
これは常電導状態が生じにくい部分を強制的にク
エンチさせられるようにヒータ４ａ，４ｂを選択
して発熱させることが可能なようにするためであ
る。
第３図はこの発明の他の実施例を示す超電導マ
グネツトの側面断面図、超電導巻線６1〜６oが複
数個に分割された場合を示すものである。この場
合には超電導巻線の分割数に対応して内胴１の長
手方向の中間点に複数個のフランジ２1〜２oを設
け、このフランジ２1〜２oの両側に第２図の場合
と同じ要領でヒータを配設するものである。勿論
ヒータは円周方向にわたつて複数個に分割され
る。
グネツトの側面断面図、超電導巻線６1〜６oが複
数個に分割された場合を示すものである。この場
合には超電導巻線の分割数に対応して内胴１の長
手方向の中間点に複数個のフランジ２1〜２oを設
け、このフランジ２1〜２oの両側に第２図の場合
と同じ要領でヒータを配設するものである。勿論
ヒータは円周方向にわたつて複数個に分割され
る。
第４図はこの発明の別の実施例を示す超電導マ
グネツトの要部斜視図で、超電導巻線１６ａ，１
６ｂがソレノイド状とは異なる場合を示したもの
である。図では内胴１１の外周に２分割されたス
ペーサ１７ａ，１７ｂが設けられ、このスペーサ
１７ａ，１７ｂと２極の超電導巻線１６ａ，１６
ｂの間に絶縁部材１８ａ，１８ｂとともにヒータ
１４ａ，１４ｂが設けられており、この場合もヒ
ータ１４ａ，１４ｂは各極毎に分割されている。
２極以外の多極マグネツトにおいても同様にヒー
タを配設できる。
グネツトの要部斜視図で、超電導巻線１６ａ，１
６ｂがソレノイド状とは異なる場合を示したもの
である。図では内胴１１の外周に２分割されたス
ペーサ１７ａ，１７ｂが設けられ、このスペーサ
１７ａ，１７ｂと２極の超電導巻線１６ａ，１６
ｂの間に絶縁部材１８ａ，１８ｂとともにヒータ
１４ａ，１４ｂが設けられており、この場合もヒ
ータ１４ａ，１４ｂは各極毎に分割されている。
２極以外の多極マグネツトにおいても同様にヒー
タを配設できる。
この発明によるヒータの構成によれば、超電導
巻線の内径側はヒータなどの構成要素がないため
超電導巻線の寸法精度を高く保つことができる。
超電導マグネツトの磁場均一度はその巻線の位置
の精度で決定される。本発明の実施例で示したよ
うに、半径方向の巻線の位置精度を乱すことな
く、かつ均一磁場の発生しているマグネツトの軸
方向の中心部より離れた均一度に影響しにくい個
所にクエンチ促進用ヒータを設けたので高い磁場
均一度をもつ超電導マグネツトを高い電流密度で
安全に運転できる。
巻線の内径側はヒータなどの構成要素がないため
超電導巻線の寸法精度を高く保つことができる。
超電導マグネツトの磁場均一度はその巻線の位置
の精度で決定される。本発明の実施例で示したよ
うに、半径方向の巻線の位置精度を乱すことな
く、かつ均一磁場の発生しているマグネツトの軸
方向の中心部より離れた均一度に影響しにくい個
所にクエンチ促進用ヒータを設けたので高い磁場
均一度をもつ超電導マグネツトを高い電流密度で
安全に運転できる。
第１図はこの発明の一実施例である超電導マグ
ネツトの側面断面図、第２図は第１図のＢ−Ｂ矢
視断面図、第３図はこの発明の他の実施例である
超電導マグネツトの側面断面図、第４図はこの発
明の別の実施例である超電導マグネツトの要部斜
視図、第５図は従来の超電導マグネツトの側面断
面図、第６図は第５図のＡ−Ａ矢視断面図であ
る。 １，１１：内胴、２，２1〜２o：フランジ、
３：巻枠、４ａ，４ｂ，１４ａ，１４ｂ：クエン
チ促進用ヒータ、６，６1〜６o，１６ａ，１６
ｂ：超電導巻線、７ａ，７ｂ，１７ａ，１７ｂ：
スペーサ、８ａ，８ｂ，１８ａ，１８ｂ：絶縁部
材。
ネツトの側面断面図、第２図は第１図のＢ−Ｂ矢
視断面図、第３図はこの発明の他の実施例である
超電導マグネツトの側面断面図、第４図はこの発
明の別の実施例である超電導マグネツトの要部斜
視図、第５図は従来の超電導マグネツトの側面断
面図、第６図は第５図のＡ−Ａ矢視断面図であ
る。 １，１１：内胴、２，２1〜２o：フランジ、
３：巻枠、４ａ，４ｂ，１４ａ，１４ｂ：クエン
チ促進用ヒータ、６，６1〜６o，１６ａ，１６
ｂ：超電導巻線、７ａ，７ｂ，１７ａ，１７ｂ：
スペーサ、８ａ，８ｂ，１８ａ，１８ｂ：絶縁部
材。
１ 低圧コイルに磁気結合して巻装される高圧コ
イルを複数個に分割し、これら分割した高圧コイ
ルを高圧ボビンの円筒上に層間絶縁フイルムを介
して順次同軸多層に巻回し、各分割した高圧コイ
ルをそれぞれ整流素子を介して直列に接続し、上
記高圧ボビンの端子台の巻初め端子に対応する位
置に設けた各層間絶縁フイルムの導線引き出し用
の各切り起こし部分にフイルム長端面より巻線ノ
ズルを通過させるためのくぼみを設けたフライバ
ツクトランス。
イルを複数個に分割し、これら分割した高圧コイ
ルを高圧ボビンの円筒上に層間絶縁フイルムを介
して順次同軸多層に巻回し、各分割した高圧コイ
ルをそれぞれ整流素子を介して直列に接続し、上
記高圧ボビンの端子台の巻初め端子に対応する位
置に設けた各層間絶縁フイルムの導線引き出し用
の各切り起こし部分にフイルム長端面より巻線ノ
ズルを通過させるためのくぼみを設けたフライバ
ツクトランス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18475687A JPS6428906A (en) | 1987-07-24 | 1987-07-24 | Superconducting magnet |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18475687A JPS6428906A (en) | 1987-07-24 | 1987-07-24 | Superconducting magnet |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6428906A JPS6428906A (en) | 1989-01-31 |
| JPH0529123B2 true JPH0529123B2 (ja) | 1993-04-28 |
Family
ID=16158793
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18475687A Granted JPS6428906A (en) | 1987-07-24 | 1987-07-24 | Superconducting magnet |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6428906A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003068520A (ja) * | 2001-08-23 | 2003-03-07 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 冷凍機冷却型超電導マグネット装置 |
| JP4788377B2 (ja) * | 2006-02-13 | 2011-10-05 | 株式会社日立製作所 | 超電導コイル |
-
1987
- 1987-07-24 JP JP18475687A patent/JPS6428906A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6428906A (en) | 1989-01-31 |
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