JPH0582338A - 超電導磁石装置及び励磁方法 - Google Patents
超電導磁石装置及び励磁方法Info
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- JPH0582338A JPH0582338A JP3239763A JP23976391A JPH0582338A JP H0582338 A JPH0582338 A JP H0582338A JP 3239763 A JP3239763 A JP 3239763A JP 23976391 A JP23976391 A JP 23976391A JP H0582338 A JPH0582338 A JP H0582338A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 コストの増加を招くことなく、超電導磁石の
作用空間内に均一な磁場を発生させるとともに外部への
磁場漏洩を少なくする。 【構成】 直流電源２により励磁されるＳＣＭ主コイル
１と、該ＳＣＭ主コイル１と磁気的に結合され前記ＳＣ
Ｍ主コイル１により形成される磁場を打ち消す方向の磁
場を形成するＳＣＭキャンセル・コイル３，４と、該Ｓ
ＣＭキャンセル・コイル３，４それぞれの少なくとも一
部を加熱するヒータ５，６と、該ヒータ５，６を個別に
オンオフ制御するヒータスイッチと含んで超電導磁石装
置を構成し、前記ＳＣＭキャンセル・コイル３，４をそ
れぞれ短絡された複数の超電導コイルで形成した。 【効果】 １個の電源で、２個以上のコイルの電流を互
いに異なった所定の電流値に設定でき、コイルの電源を
節約できる。また、１個の電源しか使わないために、１
対の電流リードしか必要でなく熱侵入を小さくでき、液
体ヘリウムの蒸発量を低減できる。
作用空間内に均一な磁場を発生させるとともに外部への
磁場漏洩を少なくする。 【構成】 直流電源２により励磁されるＳＣＭ主コイル
１と、該ＳＣＭ主コイル１と磁気的に結合され前記ＳＣ
Ｍ主コイル１により形成される磁場を打ち消す方向の磁
場を形成するＳＣＭキャンセル・コイル３，４と、該Ｓ
ＣＭキャンセル・コイル３，４それぞれの少なくとも一
部を加熱するヒータ５，６と、該ヒータ５，６を個別に
オンオフ制御するヒータスイッチと含んで超電導磁石装
置を構成し、前記ＳＣＭキャンセル・コイル３，４をそ
れぞれ短絡された複数の超電導コイルで形成した。 【効果】 １個の電源で、２個以上のコイルの電流を互
いに異なった所定の電流値に設定でき、コイルの電源を
節約できる。また、１個の電源しか使わないために、１
対の電流リードしか必要でなく熱侵入を小さくでき、液
体ヘリウムの蒸発量を低減できる。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は超電導磁石装置（以下Ｓ
ＣＭと略称）、特に核磁気共鳴で人体の断層像を撮影す
る磁気共鳴イメージング（以下ＭＲＩと略称）装置での
使用に適した超電導磁石装置に関する。
ＣＭと略称）、特に核磁気共鳴で人体の断層像を撮影す
る磁気共鳴イメージング（以下ＭＲＩと略称）装置での
使用に適した超電導磁石装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えばＭＲＩ装置においては、ＳＣＭの
作用空間内に１.５Ｔ程度の強い均一な磁場を発生させ
るとともに、ＭＲＩ装置の設置性を向上させるためにＳ
ＣＭの外部での漏洩磁場を可能な限り狭い範囲とする必
要がある。このため、通常ＳＣＭの周囲に磁気シールド
を施す。特公平２−１９４３０公報などに見られるごと
く、ＳＣＭ主コイルとＳＣＭキャンセル・コイルとを組
み合わせて構成したアクティブシールド型ＳＣＭは鉄ヨ
ークによる自己磁気シールドより軽量に出来る利点があ
り、ＭＲＩ装置の設置性を向上させることができる。
作用空間内に１.５Ｔ程度の強い均一な磁場を発生させ
るとともに、ＭＲＩ装置の設置性を向上させるためにＳ
ＣＭの外部での漏洩磁場を可能な限り狭い範囲とする必
要がある。このため、通常ＳＣＭの周囲に磁気シールド
を施す。特公平２−１９４３０公報などに見られるごと
く、ＳＣＭ主コイルとＳＣＭキャンセル・コイルとを組
み合わせて構成したアクティブシールド型ＳＣＭは鉄ヨ
ークによる自己磁気シールドより軽量に出来る利点があ
り、ＭＲＩ装置の設置性を向上させることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術はは作用
空間に均一度の高い磁場を発生させるために、動作電流
値の異なった複数のコイルを配置する場合について配慮
がなされておらず、複数のコイル励磁用電源が必要にな
り装置が高価になる問題があった。
空間に均一度の高い磁場を発生させるために、動作電流
値の異なった複数のコイルを配置する場合について配慮
がなされておらず、複数のコイル励磁用電源が必要にな
り装置が高価になる問題があった。
【０００４】本発明の目的はコイル励磁用電源の数を少
なくし、ＭＲＩ装置の経済性を高めることにある。
なくし、ＭＲＩ装置の経済性を高めることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、電源によ
り励磁される第１の超電導コイルと、短絡されヒータを
備えかつ前記第１の超電導コイルに磁気的に結合された
複数の第２の超電導コイルより形成された超電導磁石装
置を励磁する方法に於て、前記第１の超電導コイルの励
磁途中の任意の電流値において前記複数の第２の超電導
コイルのヒータのオン、オフを個別に制御して、前記複
数の第２の超電導コイルに第１の超電導コイルから誘導
される電流値をそれぞれ異なる所望の値に設定すること
により達成される。
り励磁される第１の超電導コイルと、短絡されヒータを
備えかつ前記第１の超電導コイルに磁気的に結合された
複数の第２の超電導コイルより形成された超電導磁石装
置を励磁する方法に於て、前記第１の超電導コイルの励
磁途中の任意の電流値において前記複数の第２の超電導
コイルのヒータのオン、オフを個別に制御して、前記複
数の第２の超電導コイルに第１の超電導コイルから誘導
される電流値をそれぞれ異なる所望の値に設定すること
により達成される。
【０００６】上記の課題はまた、電源により励磁される
第１の超電導コイルと、短絡されヒータを備えかつ前記
第１の超電導コイルに磁気的に結合された複数の第２の
超電導コイルより形成された超電導磁石装置を励磁する
方法に、前記第１の超電導コイルを０から所望の電流値
まで励磁する際に、最初に０から所望の電流値とは逆方
向の所定の電流値まで励磁する手順を備えることによっ
ても達成される。
第１の超電導コイルと、短絡されヒータを備えかつ前記
第１の超電導コイルに磁気的に結合された複数の第２の
超電導コイルより形成された超電導磁石装置を励磁する
方法に、前記第１の超電導コイルを０から所望の電流値
まで励磁する際に、最初に０から所望の電流値とは逆方
向の所定の電流値まで励磁する手順を備えることによっ
ても達成される。
【０００７】上記の課題はまた、直流電源により励磁さ
れる第１の超電導コイルと、該第１の超電導コイルと磁
気的に結合され前記超電導コイルにより形成される磁場
を打ち消す方向の磁場を形成する第２の超電導コイルと
を含んで構成された超電導磁石装置に於て、前記第２の
超電導コイルをそれぞれ短絡された複数の超電導コイル
から構成し、該短絡された超電導コイルそれぞれには少
なくともその一部を加熱するヒータと該ヒータを個別に
制御するヒータスイッチとを設けることにより達成され
る。
れる第１の超電導コイルと、該第１の超電導コイルと磁
気的に結合され前記超電導コイルにより形成される磁場
を打ち消す方向の磁場を形成する第２の超電導コイルと
を含んで構成された超電導磁石装置に於て、前記第２の
超電導コイルをそれぞれ短絡された複数の超電導コイル
から構成し、該短絡された超電導コイルそれぞれには少
なくともその一部を加熱するヒータと該ヒータを個別に
制御するヒータスイッチとを設けることにより達成され
る。
【０００８】上記の課題はまた、ヒータスイッチは、第
１の超電導コイルに流れる電流値を検出する手段と、検
出した前記電流値が予め設定された値になったときヒー
タを個別にオン，オフする手段を備えてなるものである
請求項３に記載の超電導磁石装置によっても達成され
る。
１の超電導コイルに流れる電流値を検出する手段と、検
出した前記電流値が予め設定された値になったときヒー
タを個別にオン，オフする手段を備えてなるものである
請求項３に記載の超電導磁石装置によっても達成され
る。
【０００９】上記の課題はまた、短絡された各超電導コ
イルの複合超電導線の安定化材が、銅またはアルミニウ
ムのうちのいずれか１種類である請求項３または４に記
載の超電導磁石装置によっても達成される。
イルの複合超電導線の安定化材が、銅またはアルミニウ
ムのうちのいずれか１種類である請求項３または４に記
載の超電導磁石装置によっても達成される。
【００１０】上記の課題はまた、短絡された各超電導コ
イルが、第１の超電導コイルの軸線に垂直な超電導磁石
装置の中央面に対して対称的に配置され、１対毎に直列
に接続されている請求項３〜５のうちの何れかに記載の
超電導磁石装置によっても達成される。
イルが、第１の超電導コイルの軸線に垂直な超電導磁石
装置の中央面に対して対称的に配置され、１対毎に直列
に接続されている請求項３〜５のうちの何れかに記載の
超電導磁石装置によっても達成される。
【００１１】上記の課題はまた、第１の超電導コイルと
第２の超電導コイルとのどちらかの周囲に磁性材シール
ドが配置されている請求項３〜６のうちの何れかに記載
の超電導磁石装置によっても達成される。
第２の超電導コイルとのどちらかの周囲に磁性材シール
ドが配置されている請求項３〜６のうちの何れかに記載
の超電導磁石装置によっても達成される。
【００１２】上記の課題はさらに請求項３，４，５，
６，７のうちのいずれかに記載の超電導磁石装置を備え
てなる核磁気共鳴装置によっても達成される。
６，７のうちのいずれかに記載の超電導磁石装置を備え
てなる核磁気共鳴装置によっても達成される。
【００１３】
【作用】第１の超電導コイルは電源により励磁され、短
絡されヒータを備えかつ前記第１の超電導コイルに磁気
的に結合された複数の第２の超電導コイルは、前記第１
の超電導コイルの電源による励磁過程において電磁誘導
により励磁される。また、複数の第２の超電導コイルに
電磁誘導される電流は、該複数の第２の超電導コイル各
々に設置されたヒータが個別にオン，オフされて所定の
値に設定される。
絡されヒータを備えかつ前記第１の超電導コイルに磁気
的に結合された複数の第２の超電導コイルは、前記第１
の超電導コイルの電源による励磁過程において電磁誘導
により励磁される。また、複数の第２の超電導コイルに
電磁誘導される電流は、該複数の第２の超電導コイル各
々に設置されたヒータが個別にオン，オフされて所定の
値に設定される。
【００１４】第２の超電導コイル（以下ＳＣＭキャンセ
ル・コイルという）は第１の超電導コイル（以下ＳＣＭ
主コイルという）と磁気的に結合されている。したがっ
て、ＳＣＭキャンセル・コイルには、ＳＣＭ主コイルの
電源による励磁にともなって、該ＳＣＭキャンセル・コ
イルが超電導状態にあるときはＳＣＭ主コイルの印加磁
場の変化を打ち消すように電流が誘導され、該ＳＣＭキ
ャンセル・コイルが常電導状態にあるときはＳＣＭ主コ
イルの印加磁場を透過する（ＳＣＭ主コイルの印加磁場
の変化を打ち消すような電流は誘導されない）ように動
作する。すなわち、各ＳＣＭキャンセル・コイルには、
超電導状態の時のみＳＣＭ主コイルの印加磁場の変化を
打ち消すように電流が誘導される。上述のように、超電
導状態にあるＳＣＭキャンセル・コイルには、接続され
た電源によるＳＣＭ主コイルの励磁にともなって、ＳＣ
Ｍ主コイルの印加磁場の変化を打ち消すように電流が誘
導され、外部への磁場の漏洩が抑制される。
ル・コイルという）は第１の超電導コイル（以下ＳＣＭ
主コイルという）と磁気的に結合されている。したがっ
て、ＳＣＭキャンセル・コイルには、ＳＣＭ主コイルの
電源による励磁にともなって、該ＳＣＭキャンセル・コ
イルが超電導状態にあるときはＳＣＭ主コイルの印加磁
場の変化を打ち消すように電流が誘導され、該ＳＣＭキ
ャンセル・コイルが常電導状態にあるときはＳＣＭ主コ
イルの印加磁場を透過する（ＳＣＭ主コイルの印加磁場
の変化を打ち消すような電流は誘導されない）ように動
作する。すなわち、各ＳＣＭキャンセル・コイルには、
超電導状態の時のみＳＣＭ主コイルの印加磁場の変化を
打ち消すように電流が誘導される。上述のように、超電
導状態にあるＳＣＭキャンセル・コイルには、接続され
た電源によるＳＣＭ主コイルの励磁にともなって、ＳＣ
Ｍ主コイルの印加磁場の変化を打ち消すように電流が誘
導され、外部への磁場の漏洩が抑制される。
【００１５】また、ＳＣＭキャンセル・コイルには、励
磁用の電源が接続されてはいないので、励磁終了後に該
電源を切り離すための永久電流スイッチを設ける必要は
なく、かつ。ＳＣＭキャンセルコイルの複合超電導線
は、安定化材が銅またはアルミなどの安定度の高い１種
類の超電導線より巻回されているので、ＳＣＭキャンセ
ル・コイルの構成を簡単化できる。
磁用の電源が接続されてはいないので、励磁終了後に該
電源を切り離すための永久電流スイッチを設ける必要は
なく、かつ。ＳＣＭキャンセルコイルの複合超電導線
は、安定化材が銅またはアルミなどの安定度の高い１種
類の超電導線より巻回されているので、ＳＣＭキャンセ
ル・コイルの構成を簡単化できる。
【００１６】ＳＣＭキャンセル・コイルの常電導状態と
超電導状態の切換は、該ＳＣＭキャンセル・コイルの少
なくとも一部を熱するように構成されたヒータで行われ
る。
超電導状態の切換は、該ＳＣＭキャンセル・コイルの少
なくとも一部を熱するように構成されたヒータで行われ
る。
【００１７】また、複数の短絡されたＳＣＭキャンセル
・コイルが、コイルの軸線に垂直な超電導磁石装置の中
央面に対して対称的に配置され、１対毎に直列に接続さ
れているので、対称なＳＣＭキャンセル・コイルに自動
的に同じ電流が誘導され、奇数次の不整磁場が抑制され
るために、ＳＣＭの作用空間内に均一な磁場を発生させ
易くなる。
・コイルが、コイルの軸線に垂直な超電導磁石装置の中
央面に対して対称的に配置され、１対毎に直列に接続さ
れているので、対称なＳＣＭキャンセル・コイルに自動
的に同じ電流が誘導され、奇数次の不整磁場が抑制され
るために、ＳＣＭの作用空間内に均一な磁場を発生させ
易くなる。
【００１８】また、電源により励磁されるＳＣＭ主コイ
ルの０から所望の電流までの励磁過程に於て、まず、Ｓ
ＣＭ主コイルを０から所望の電流値とは逆方向の所定の
電流まで励磁したのち、ＳＣＭキャンセル・コイルへの
電流誘導を開始すれば、ＳＣＭ主コイル上での電流変化
量を大きくとることができ、ＳＣＭキャンセル・コイル
に大きな電流を誘導できる。
ルの０から所望の電流までの励磁過程に於て、まず、Ｓ
ＣＭ主コイルを０から所望の電流値とは逆方向の所定の
電流まで励磁したのち、ＳＣＭキャンセル・コイルへの
電流誘導を開始すれば、ＳＣＭ主コイル上での電流変化
量を大きくとることができ、ＳＣＭキャンセル・コイル
に大きな電流を誘導できる。
【００１９】電源により励磁されるＳＣＭ主コイルと短
絡されターヒを備えたＳＣＭキャンセル・コイルとの周
囲に磁性材シールドを配置しすれば、外部への漏れ磁場
を小さくできると共に、外部からの磁気的な影響を低減
できる。
絡されターヒを備えたＳＣＭキャンセル・コイルとの周
囲に磁性材シールドを配置しすれば、外部への漏れ磁場
を小さくできると共に、外部からの磁気的な影響を低減
できる。
【００２０】
【実施例】以下、本発明の第１の実施例である超電導磁
石装置を図１、図２及び図３により説明する。図２は図
１のコイル配置図に対応した回路図であり、電源スイッ
チ７、永久電流スイッチ８、及び保護抵抗９は図１には
示されていない。図示の超電導磁石装置は、互いに直列
に接続された複数のコイルからなるＳＣＭ主コイル１
と、該ＳＣＭ主コイル１に接続されて直流電流を供給す
る電源２と、該電源２とＳＣＭ主コイル１との間に介装
された電源スイッチ７と、前記電源２と電源スイッチ７
とに並列に接続された永久電流スイッチ８と、該永久電
流スイッチ８に並列に接続された保護抵抗９と、前記Ｓ
ＣＭ主コイル１に磁気的に結合されて該ＳＣＭ主コイル
１の外周に同心状に配置されたＳＣＭキャンセル・コイ
ル４と、同じく前記ＳＣＭ主コイル１に磁気的に結合さ
れて前記ＳＣＭキャンセル・コイル４の外周に同心状に
配置されたＳＣＭキャンセル・コイル３と、該ＳＣＭキ
ャンセル・コイル３に付属して設けられ該ＳＣＭキャン
セル・コイル３のすくなくとも一部を加熱するヒータ５
と、前記ＳＣＭキャンセル・コイル４に付属して設けら
れ該ＳＣＭキャンセル・コイル４のすくなくとも一部を
加熱するヒータ６と、前記ＳＣＭ主コイル１に流れる電
流値を検知し該電流値の大きさに応じて前記ヒータ５，
６をオン、オフするヒータスイッチ１１（図示せず）と
を含んで構成されている。
石装置を図１、図２及び図３により説明する。図２は図
１のコイル配置図に対応した回路図であり、電源スイッ
チ７、永久電流スイッチ８、及び保護抵抗９は図１には
示されていない。図示の超電導磁石装置は、互いに直列
に接続された複数のコイルからなるＳＣＭ主コイル１
と、該ＳＣＭ主コイル１に接続されて直流電流を供給す
る電源２と、該電源２とＳＣＭ主コイル１との間に介装
された電源スイッチ７と、前記電源２と電源スイッチ７
とに並列に接続された永久電流スイッチ８と、該永久電
流スイッチ８に並列に接続された保護抵抗９と、前記Ｓ
ＣＭ主コイル１に磁気的に結合されて該ＳＣＭ主コイル
１の外周に同心状に配置されたＳＣＭキャンセル・コイ
ル４と、同じく前記ＳＣＭ主コイル１に磁気的に結合さ
れて前記ＳＣＭキャンセル・コイル４の外周に同心状に
配置されたＳＣＭキャンセル・コイル３と、該ＳＣＭキ
ャンセル・コイル３に付属して設けられ該ＳＣＭキャン
セル・コイル３のすくなくとも一部を加熱するヒータ５
と、前記ＳＣＭキャンセル・コイル４に付属して設けら
れ該ＳＣＭキャンセル・コイル４のすくなくとも一部を
加熱するヒータ６と、前記ＳＣＭ主コイル１に流れる電
流値を検知し該電流値の大きさに応じて前記ヒータ５，
６をオン、オフするヒータスイッチ１１（図示せず）と
を含んで構成されている。
【００２１】前記ＳＣＭキャンセル・コイル３，４は、
いずれも超電導フィラメントを安定化材に埋め込んで形
成された複合超電導線を捲回して構成されており、該安
定化材には、銅が用いられている。銅の代わりにアルミ
ニウムを用いてもよい。また、ＳＣＭキャンセル・コイ
ル３，４は、いずれも直列に接続された２個のコイルか
らなり、一対ごとに短絡されていて励磁用電源は設けら
れていない。
いずれも超電導フィラメントを安定化材に埋め込んで形
成された複合超電導線を捲回して構成されており、該安
定化材には、銅が用いられている。銅の代わりにアルミ
ニウムを用いてもよい。また、ＳＣＭキャンセル・コイ
ル３，４は、いずれも直列に接続された２個のコイルか
らなり、一対ごとに短絡されていて励磁用電源は設けら
れていない。
【００２２】前記ＳＣＭ主コイル１，ＳＣＭキャンセル
・コイル３及びＳＣＭキャンセル・コイル４は、いずれ
もＳＣＭ主コイル１の軸線１２に垂直な中央面１３に対
して対称に配置されており、ＳＣＭコイル系の軸上の中
心点近傍に所望の均一な磁場を発生するようになってい
る。そのため、ＳＣＭ主コイル１及び２個のＳＣＭキャ
ンセル・コイル３，４の動作時の各電流値はあらかじめ
磁場計算によって求められるものである。ここで、ＳＣ
Ｍキャンセル・コイル３，４の電流の流れる方向はＳＣ
Ｍ主コイル１とは逆向きであり、ＳＣＭキャンセル・コ
イル３，４はＳＣＭ主コイルの１の発生磁場を打ち消す
ようになっている。その結果、ＳＣＭコイル系の外部へ
の漏れ磁場が小さくなる。
・コイル３及びＳＣＭキャンセル・コイル４は、いずれ
もＳＣＭ主コイル１の軸線１２に垂直な中央面１３に対
して対称に配置されており、ＳＣＭコイル系の軸上の中
心点近傍に所望の均一な磁場を発生するようになってい
る。そのため、ＳＣＭ主コイル１及び２個のＳＣＭキャ
ンセル・コイル３，４の動作時の各電流値はあらかじめ
磁場計算によって求められるものである。ここで、ＳＣ
Ｍキャンセル・コイル３，４の電流の流れる方向はＳＣ
Ｍ主コイル１とは逆向きであり、ＳＣＭキャンセル・コ
イル３，４はＳＣＭ主コイルの１の発生磁場を打ち消す
ようになっている。その結果、ＳＣＭコイル系の外部へ
の漏れ磁場が小さくなる。
【００２３】上記構成の超電導磁石装置の動作を以下に
説明する。まず、ＳＣＭ主コイル１，ＳＣＭキャンセル
・コイル３，４を所定の電流値まで励磁するために、永
久電流スイッチ８をオフにしてＳＣＭ主コイル１を電源
２によって、図３に示すコイル励磁のパターンに従って
時刻ｔ0から時刻ｔ1まで第１の所定の電流値Ｉ12まで励
磁する。この結果、中心磁場は０からＢ1になる。この
過程において２個のＳＣＭキャンセル・コイル３，４は
共に２個のヒータ５，６に電流が通電されており、２個
のＳＣＭキャンセル・コイル３，４は共に常電導状態に
あり電流は誘導されない（正確にいうと、誘導された電
流は回路の抵抗で消費されてなくなる）。次に図３に示
す時刻ｔ1（ＳＣＭ主コイル１に流れる電流がＩ12にな
った時点）においてＳＣＭキャンセル・コイル３に設置
したヒータ５がオフされ、ＳＣＭキャンセル・コイル３
は時刻ｔ2に超電導状態になる。次にＳＣＭキャンセル
・コイル３が超電導状態になった時刻ｔ2から時刻ｔ3ま
でＳＣＭ主コイル１は第２の所定の電流Ｉ13まで励磁さ
れる。この過程においてＳＣＭキャンセル・コイル３に
はＳＣＭ主コイル１の発生磁場を打ち消すようにＳＣＭ
主コイル１とは逆向きに電流１６が誘導される。ＳＣＭ
キャンセル・コイル４はヒータ６に電流が通電されてお
り、まだ常電導状態であって電流は誘導されない。この
結果、ＳＣＭキャンセル・コイル３の電流１６はＩ
23に、中心磁場１５はＢ1からＢ2になる。ここで、Ｂ2
はＳＣＭ主コイル１とＳＣＭキャンセル・コイル３の両
方によって生成される磁場である。同様に、次に図３に
示す時刻ｔ3（ＳＣＭ主コイル１に流れる電流がＩ13に
なった時点）においてＳＣＭキャンセル・コイル４に設
置したヒータ６がオフされ、ＳＣＭキャンセル・コイル
４は時刻ｔ4に超電導状態になる。次にＳＣＭキャンセ
ル・コイル４が超電導状態になった時刻ｔ4から時刻ｔ5
までＳＣＭ主コイル１は所定の最終の電流Ｉ1まで励磁
される。この過程において２個のＳＣＭキャンセル・コ
イル３，４には共にＳＣＭ主コイル１の発生磁場を打ち
消すようにＳＣＭ主コイル１とは逆向きに電流が誘導さ
れる。この結果、時刻ｔ5には、ＳＣＭ主コイル１及び
２個のＳＣＭキャンセル・コイル３，４共それぞれ所定
の電流値Ｉ1，Ｉ2，Ｉ3が流れている状態になり、中心
磁場はＢ3になる。この状態で、永久電流スイッチ８を
オンにし、電源２の電流を下げてゼロにし、ＳＣＭコイ
ル系を永久電流モードにすることが出来る。
説明する。まず、ＳＣＭ主コイル１，ＳＣＭキャンセル
・コイル３，４を所定の電流値まで励磁するために、永
久電流スイッチ８をオフにしてＳＣＭ主コイル１を電源
２によって、図３に示すコイル励磁のパターンに従って
時刻ｔ0から時刻ｔ1まで第１の所定の電流値Ｉ12まで励
磁する。この結果、中心磁場は０からＢ1になる。この
過程において２個のＳＣＭキャンセル・コイル３，４は
共に２個のヒータ５，６に電流が通電されており、２個
のＳＣＭキャンセル・コイル３，４は共に常電導状態に
あり電流は誘導されない（正確にいうと、誘導された電
流は回路の抵抗で消費されてなくなる）。次に図３に示
す時刻ｔ1（ＳＣＭ主コイル１に流れる電流がＩ12にな
った時点）においてＳＣＭキャンセル・コイル３に設置
したヒータ５がオフされ、ＳＣＭキャンセル・コイル３
は時刻ｔ2に超電導状態になる。次にＳＣＭキャンセル
・コイル３が超電導状態になった時刻ｔ2から時刻ｔ3ま
でＳＣＭ主コイル１は第２の所定の電流Ｉ13まで励磁さ
れる。この過程においてＳＣＭキャンセル・コイル３に
はＳＣＭ主コイル１の発生磁場を打ち消すようにＳＣＭ
主コイル１とは逆向きに電流１６が誘導される。ＳＣＭ
キャンセル・コイル４はヒータ６に電流が通電されてお
り、まだ常電導状態であって電流は誘導されない。この
結果、ＳＣＭキャンセル・コイル３の電流１６はＩ
23に、中心磁場１５はＢ1からＢ2になる。ここで、Ｂ2
はＳＣＭ主コイル１とＳＣＭキャンセル・コイル３の両
方によって生成される磁場である。同様に、次に図３に
示す時刻ｔ3（ＳＣＭ主コイル１に流れる電流がＩ13に
なった時点）においてＳＣＭキャンセル・コイル４に設
置したヒータ６がオフされ、ＳＣＭキャンセル・コイル
４は時刻ｔ4に超電導状態になる。次にＳＣＭキャンセ
ル・コイル４が超電導状態になった時刻ｔ4から時刻ｔ5
までＳＣＭ主コイル１は所定の最終の電流Ｉ1まで励磁
される。この過程において２個のＳＣＭキャンセル・コ
イル３，４には共にＳＣＭ主コイル１の発生磁場を打ち
消すようにＳＣＭ主コイル１とは逆向きに電流が誘導さ
れる。この結果、時刻ｔ5には、ＳＣＭ主コイル１及び
２個のＳＣＭキャンセル・コイル３，４共それぞれ所定
の電流値Ｉ1，Ｉ2，Ｉ3が流れている状態になり、中心
磁場はＢ3になる。この状態で、永久電流スイッチ８を
オンにし、電源２の電流を下げてゼロにし、ＳＣＭコイ
ル系を永久電流モードにすることが出来る。
【００２４】上記の励磁過程において、ＳＣＭキャンセ
ル・コイル３，４を超電導状態にする、ＳＣＭ主コイル
１の電流値Ｉ12，Ｉ13は次式によってＳＣＭ主コイル１
及び２個のＳＣＭキャンセル・コイル３，４のそれぞれ
所定の最終設定電流値Ｉ1，Ｉ2，Ｉ3から計算される。
Ｍ12，Ｍ13，Ｍ23は、それぞれＳＣＭ主コイル１とＳＣ
Ｍキャンセル・コイル３、ＳＣＭ主コイル１とＳＣＭキ
ャンセル・コイル４、ＳＣＭキャンセル・コイル３とＳ
ＣＭキャンセル・コイル４の相互インダクタンス、
Ｌ2，Ｌ3はそれぞれＳＣＭキャンセル・コイル３，４の
自己インダクタンスである。
ル・コイル３，４を超電導状態にする、ＳＣＭ主コイル
１の電流値Ｉ12，Ｉ13は次式によってＳＣＭ主コイル１
及び２個のＳＣＭキャンセル・コイル３，４のそれぞれ
所定の最終設定電流値Ｉ1，Ｉ2，Ｉ3から計算される。
Ｍ12，Ｍ13，Ｍ23は、それぞれＳＣＭ主コイル１とＳＣ
Ｍキャンセル・コイル３、ＳＣＭ主コイル１とＳＣＭキ
ャンセル・コイル４、ＳＣＭキャンセル・コイル３とＳ
ＣＭキャンセル・コイル４の相互インダクタンス、
Ｌ2，Ｌ3はそれぞれＳＣＭキャンセル・コイル３，４の
自己インダクタンスである。
【００２５】 Ｌ2Ｌ23＋Ｍ12（Ｉ13−Ｉ12）＝０ Ｌ2Ｌ2＋Ｍ12（Ｉ1−Ｉ12）＋Ｍ23Ｉ3＝０ Ｌ3Ｌ3＋Ｍ13（Ｉ1−Ｉ13）＋Ｍ23（Ｉ2−Ｉ23）＝０ 上述のように、１個の電源で、３個のコイルの電流を磁
場計算などによりあらかじめ決められた所定の電流値に
設定できる。但し、ＳＣＭキャンセル・コイル３，４に
設定できる電流値は、ＳＣＭ主コイル１の所定の最終の
電流値とは逆方向に流すことが出来る最大の電流値によ
って制限される。しかしこの場合、ＳＣＭキャンセル・
コイル３または４とＳＣＭ主コイル１と磁気的な結合を
大きくして、ＳＣＭキャンセル・コイル３または４に誘
導される電流を大きくすることができる。
場計算などによりあらかじめ決められた所定の電流値に
設定できる。但し、ＳＣＭキャンセル・コイル３，４に
設定できる電流値は、ＳＣＭ主コイル１の所定の最終の
電流値とは逆方向に流すことが出来る最大の電流値によ
って制限される。しかしこの場合、ＳＣＭキャンセル・
コイル３または４とＳＣＭ主コイル１と磁気的な結合を
大きくして、ＳＣＭキャンセル・コイル３または４に誘
導される電流を大きくすることができる。
【００２６】また、ＳＣＭコイル系の外部への漏れ磁場
を更に低減するためには、図４に示される第２の実施例
のように、ＳＣＭコイル系の周囲に鉄ヨークなどを用い
た自己磁気シールド１０を配置すればよい。但しこの場
合、磁気シールドの影響によって各コイルの相互インダ
クタンスの値などが変わるが磁場解析によって容易に計
算でき、上式によって、ＳＣＭキャンセル・コイル３，
４を超電導状態にする、ＳＣＭ主コイル１の電流値
Ｉ12，Ｉ13を求めることが出来る。また場合によって、
ＳＣＭキャンセル・コイル３，４には、ＳＣＭ主コイル
１のように永久電流スイッチを付けてもよい。
を更に低減するためには、図４に示される第２の実施例
のように、ＳＣＭコイル系の周囲に鉄ヨークなどを用い
た自己磁気シールド１０を配置すればよい。但しこの場
合、磁気シールドの影響によって各コイルの相互インダ
クタンスの値などが変わるが磁場解析によって容易に計
算でき、上式によって、ＳＣＭキャンセル・コイル３，
４を超電導状態にする、ＳＣＭ主コイル１の電流値
Ｉ12，Ｉ13を求めることが出来る。また場合によって、
ＳＣＭキャンセル・コイル３，４には、ＳＣＭ主コイル
１のように永久電流スイッチを付けてもよい。
【００２７】また、ＳＣＭ主コイル１は複数の電源を用
いて、異なった電流で動作される複数のコイルから構成
することもできる。
いて、異なった電流で動作される複数のコイルから構成
することもできる。
【００２８】前記第１の実施例によれば次の効果があ
る。
る。
【００２９】（１）動作電流値の異なった複数のコイル
がＳＣＭキャンセル・コイルとして配置され、ＳＣＭ主
コイルを励磁する１個の電源で前記複数のＳＣＭキャン
セル・コイルの電流を互いに異なった所定の電流値に設
定できるので、コイルの励磁用電源をそれぞれのコイル
に対応して設ける必要がなく、コストの増加を招くこと
なく、作用空間に均一度の高い磁場を発生させることが
できると同時に、外部への磁場の漏洩抑制が可能となっ
た。
がＳＣＭキャンセル・コイルとして配置され、ＳＣＭ主
コイルを励磁する１個の電源で前記複数のＳＣＭキャン
セル・コイルの電流を互いに異なった所定の電流値に設
定できるので、コイルの励磁用電源をそれぞれのコイル
に対応して設ける必要がなく、コストの増加を招くこと
なく、作用空間に均一度の高い磁場を発生させることが
できると同時に、外部への磁場の漏洩抑制が可能となっ
た。
【００３０】（２）２個以上のコイルの電流を互いに異
なった所定の電流値に設定するのに、１個の電源しか使
わないために、１対の電流リードしか必要でなく熱浸入
を小さくでき、ＳＣＭコイルを冷却するための液体ヘリ
ウムの蒸発量を低減できる。
なった所定の電流値に設定するのに、１個の電源しか使
わないために、１対の電流リードしか必要でなく熱浸入
を小さくでき、ＳＣＭコイルを冷却するための液体ヘリ
ウムの蒸発量を低減できる。
【００３１】（３）ＳＣＭキャンセル・コイルを構成す
る短絡された超電導コイル系に永久電流スイッチを付け
ることは必ずしも必要ではないので、１種類の超電導線
より巻回して作ることが出来、構造を簡単化できた。
る短絡された超電導コイル系に永久電流スイッチを付け
ることは必ずしも必要ではないので、１種類の超電導線
より巻回して作ることが出来、構造を簡単化できた。
【００３２】（４）短絡されたＳＣＭキャンセル・コイ
ルが、コイルの軸線に垂直な超電導磁石装置の中央面に
対して対称的に配置されて１対毎に直列に接続すること
によって、対称なＳＣＭキャンセル・コイルに自動的に
同じ電流が誘導され、奇数次の不整磁場を抑制できるた
めに、ＳＣＭの作用空間内に均一な磁場を発生させ易く
なった。
ルが、コイルの軸線に垂直な超電導磁石装置の中央面に
対して対称的に配置されて１対毎に直列に接続すること
によって、対称なＳＣＭキャンセル・コイルに自動的に
同じ電流が誘導され、奇数次の不整磁場を抑制できるた
めに、ＳＣＭの作用空間内に均一な磁場を発生させ易く
なった。
【００３３】（５）電源により励磁されるＳＣＭ主コイ
ルの０から所望の電流値までの励磁過程に於て、０から
所望の電流値とは逆方向の所定の電流値まで励磁してＳ
ＣＭキャンセル・コイルの電流誘導を開始すれば、ＳＣ
Ｍキャンセル・コイルに大きな電流を誘導できるので、
本方式の適用範囲を広げることができた。
ルの０から所望の電流値までの励磁過程に於て、０から
所望の電流値とは逆方向の所定の電流値まで励磁してＳ
ＣＭキャンセル・コイルの電流誘導を開始すれば、ＳＣ
Ｍキャンセル・コイルに大きな電流を誘導できるので、
本方式の適用範囲を広げることができた。
【００３４】本発明の第２の実施例によれば、前記第１
の実施例による効果に加え、さらに外部への漏れ磁場を
小さくできると共に、外部からの磁気的な影響を低減で
き、磁気シールドの性能を向上できた。
の実施例による効果に加え、さらに外部への漏れ磁場を
小さくできると共に、外部からの磁気的な影響を低減で
き、磁気シールドの性能を向上できた。
【００３５】また、上記各実施例の超電導磁石装置は核
磁気共鳴装置に適用可能であり、核磁気共鳴装置のコス
トの低減、性能の向上に役立つ。
磁気共鳴装置に適用可能であり、核磁気共鳴装置のコス
トの低減、性能の向上に役立つ。
【００３６】
【発明の効果】本発明によれば、動作電流値の異なった
複数のコイルがＳＣＭキャンセル・コイルとして配置さ
れ、ＳＣＭ主コイルを励磁する１個の電源で前記複数の
ＳＣＭキャンセル・コイルの電流を互いに異なった所定
の電流値に設定できるので、コイルの励磁用電源をそれ
ぞれのコイルに対応して設ける必要がなく、コストの増
加を招くことなく、作用空間に均一度の高い磁場を発生
させることができるとともに、外部への磁場の漏洩を抑
制できた。
複数のコイルがＳＣＭキャンセル・コイルとして配置さ
れ、ＳＣＭ主コイルを励磁する１個の電源で前記複数の
ＳＣＭキャンセル・コイルの電流を互いに異なった所定
の電流値に設定できるので、コイルの励磁用電源をそれ
ぞれのコイルに対応して設ける必要がなく、コストの増
加を招くことなく、作用空間に均一度の高い磁場を発生
させることができるとともに、外部への磁場の漏洩を抑
制できた。
【図１】本発明の第１の実施例の超電導磁石装置の断面
図である。
図である。
【図２】図１に示す実施例の回路図である。
【図３】本発明の第１の実施例の動作例を説明するコイ
ル励磁パターン図である。
ル励磁パターン図である。
【図４】本発明の第２の実施例の超電導磁石装置の縦断
面図である。
面図である。
１ 第１の超電導コイル（ＳＣＭ主コイル） ２ ＳＣＭ主コイルの電源 ３，４ 第１の超電導コイル（ＳＣＭキャンセル・コイ
ル） ５ ＳＣＭキャンセル・コイルのヒータ ６ ＳＣＭキャンセル・コイルのヒータ ７ 電源スイッチ ８ 永久電流スイッチ ９ 保護抵抗 １０ 磁気シールド １１ ヒータスイッチ １２ コイル軸線 １３ 中央面 １４ ＳＣＭ主コイルの電流 １５ ＳＣＭ主コイル及びＳＣＭキャンセル・コイルに
より形成される磁場 １６ ＳＣＭキャンセル・コイル３の電流 １７ ＳＣＭキャンセル・コイル４の電流
ル） ５ ＳＣＭキャンセル・コイルのヒータ ６ ＳＣＭキャンセル・コイルのヒータ ７ 電源スイッチ ８ 永久電流スイッチ ９ 保護抵抗 １０ 磁気シールド １１ ヒータスイッチ １２ コイル軸線 １３ 中央面 １４ ＳＣＭ主コイルの電流 １５ ＳＣＭ主コイル及びＳＣＭキャンセル・コイルに
より形成される磁場 １６ ＳＣＭキャンセル・コイル３の電流 １７ ＳＣＭキャンセル・コイル４の電流
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｆ 7/22 ＺＡＡ Ｈ 7135−5Ｅ 7621−2Ｊ Ｇ０１Ｒ 33/22 ＺＡＡ Ｎ
Claims (8)
- 【請求項１】 電源により励磁される第１の超電導コイ
ルと、短絡されヒータを備えかつ前記第１の超電導コイ
ルに磁気的に結合された複数の第２の超電導コイルより
形成された超電導磁石装置を励磁する方法に於て、前記
第１の超電導コイルの励磁途中の任意の電流値において
前記複数の第２の超電導コイルのヒータのオン、オフを
個別に制御することにより、前記複数の第２の超電導コ
イルに第１の超電導コイルから誘導される電流値をそれ
ぞれ異なる所望の値に設定することを特徴とする超電導
磁石装置励磁方法。 - 【請求項２】 電源により励磁される第１の超電導コイ
ルと、短絡されヒータを備えた複数の第２の超電導コイ
ルより形成された超電導磁石装置を励磁する方法に於
て、前記第１の超電導コイルを０から所望の電流値まで
励磁する際に、最初に０から所望の電流値とは逆方向の
所定の電流値まで励磁する手順を有することを特徴とす
る超電導磁石装置励磁方法。 - 【請求項３】 直流電源により励磁される第１の超電導
コイルと、該第１の超電導コイルと磁気的に結合され前
記超電導コイルにより形成される磁場を打ち消す方向の
磁場を形成する第２の超電導コイルとを含んで構成され
た超電導磁石装置に於て、前記第２の超電導コイルはそ
れぞれ短絡された複数の超電導コイルから構成され、該
短絡された超電導コイルそれぞれには少なくともその一
部を加熱するヒータと該ヒータを個別に制御するヒータ
スイッチとが設けられていることを特徴とする超電導磁
石装置。 - 【請求項４】 ヒータスイッチは、第１の超電導コイル
に流れる電流値を検出する手段と、検出した前記電流値
が予め設定された値になったときヒータを個別にオン，
オフする手段を備えてなるものであることを特徴とする
請求項３に記載の超電導磁石装置。 - 【請求項５】 短絡された各超電導コイルの複合超電導
線の安定化材が、銅またはアルミニウムのうちのいずれ
か１種類であることを特徴とする請求項３または４に記
載の超電導磁石装置。 - 【請求項６】 短絡された各超電導コイルが、第１の超
電導コイルの軸線に垂直な超電導磁石装置の中央面に対
して対称的に配置され、１対毎に直列に接続されている
ことを特徴とする請求項３〜５のうちの何れかに記載の
超電導磁石装置。 - 【請求項７】 第１の超電導コイルと第２の超電導コイ
ルとのどちらかの周囲に磁性材シールドが配置されてい
ることを特徴とする請求項３〜６のうちの何れかに記載
の超電導磁石装置。 - 【請求項８】 請求項３，４，５，６，７のうちのいず
れかに記載の超電導磁石装置を備えてなる核磁気共鳴装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3239763A JPH0582338A (ja) | 1991-09-19 | 1991-09-19 | 超電導磁石装置及び励磁方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3239763A JPH0582338A (ja) | 1991-09-19 | 1991-09-19 | 超電導磁石装置及び励磁方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0582338A true JPH0582338A (ja) | 1993-04-02 |
Family
ID=17049554
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3239763A Pending JPH0582338A (ja) | 1991-09-19 | 1991-09-19 | 超電導磁石装置及び励磁方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0582338A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09260129A (ja) * | 1996-03-21 | 1997-10-03 | Hitachi Medical Corp | 超電導磁石装置及びその着磁調整方法 |
| EP0936290A1 (en) * | 1998-02-17 | 1999-08-18 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Superconducting magnet device for crystal pulling device |
-
1991
- 1991-09-19 JP JP3239763A patent/JPH0582338A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09260129A (ja) * | 1996-03-21 | 1997-10-03 | Hitachi Medical Corp | 超電導磁石装置及びその着磁調整方法 |
| EP0936290A1 (en) * | 1998-02-17 | 1999-08-18 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Superconducting magnet device for crystal pulling device |
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