JPH06140241A - 超電導磁石装置 - Google Patents
超電導磁石装置Info
- Publication number
- JPH06140241A JPH06140241A JP28748892A JP28748892A JPH06140241A JP H06140241 A JPH06140241 A JP H06140241A JP 28748892 A JP28748892 A JP 28748892A JP 28748892 A JP28748892 A JP 28748892A JP H06140241 A JPH06140241 A JP H06140241A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 超電導磁石からの漏れ磁場による臨界電流Ｉ
ｃの低下を防止できる超電導電流リードを有する超電導
磁石装置を提供する。 【構成】 超電導電流リード１２の延在方向を、超電導
磁石１１の発生する磁界の磁束線ａの接線方向と重なる
ように配設する。
ｃの低下を防止できる超電導電流リードを有する超電導
磁石装置を提供する。 【構成】 超電導電流リード１２の延在方向を、超電導
磁石１１の発生する磁界の磁束線ａの接線方向と重なる
ように配設する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超電導磁石に電流を供
給するために用いられる電流リードを有する超電導磁石
装置に関し、特に、酸化物超電導材から成る超電導電流
リードを有する超電導磁石装置に関する。
給するために用いられる電流リードを有する超電導磁石
装置に関し、特に、酸化物超電導材から成る超電導電流
リードを有する超電導磁石装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】超電導磁石装置において、超電導磁石に
電流を供給するための電流リードの抵抗を減じる手段と
して、酸化物超電導材から成る超電導電流リードが提案
されている。図５は、この超電導電流リードを含む従来
の超電導磁石装置の一例を示す構造図である。図５にお
いて、従来の装置は、超電導磁石５１と、超電導磁石５
１に接続された超電導電流リード５２と、超電導磁石５
１および超電導電流リード５２を収容する熱シールド容
器５３と、超電導電流リード５２と図示しない電源装置
とを中継接続する銅製電流リード５４と、超電導磁石５
１および超電導電流リード５２を超電導状態可能な温度
に冷却する冷凍機５５を有している。冷凍機５５は、第
一段冷却部５６により液体窒素温度レベル（約７０Ｋ）
程度までの冷却を行う第一段ステージ５７と、第二段冷
却部５８により１０Ｋレベル程度までの冷却を行う第二
段ステージ５９とを備えている。
電流を供給するための電流リードの抵抗を減じる手段と
して、酸化物超電導材から成る超電導電流リードが提案
されている。図５は、この超電導電流リードを含む従来
の超電導磁石装置の一例を示す構造図である。図５にお
いて、従来の装置は、超電導磁石５１と、超電導磁石５
１に接続された超電導電流リード５２と、超電導磁石５
１および超電導電流リード５２を収容する熱シールド容
器５３と、超電導電流リード５２と図示しない電源装置
とを中継接続する銅製電流リード５４と、超電導磁石５
１および超電導電流リード５２を超電導状態可能な温度
に冷却する冷凍機５５を有している。冷凍機５５は、第
一段冷却部５６により液体窒素温度レベル（約７０Ｋ）
程度までの冷却を行う第一段ステージ５７と、第二段冷
却部５８により１０Ｋレベル程度までの冷却を行う第二
段ステージ５９とを備えている。
【０００３】ところで、超電導状態にあるときの超電導
電流リード５２の臨界電流（以後、Ｉｃと呼ぶ）は、本
来、超電導電流リード５２の材質および冷却温度ならび
に外部磁界に依存するとされている。したがって、超電
導磁石５１の発生する磁界が、超電導電流リード５２へ
も及ぶために、超電導電流リード５２のＩｃは、本来の
Ｉｃに比べて低下してしまうという問題点がある。
電流リード５２の臨界電流（以後、Ｉｃと呼ぶ）は、本
来、超電導電流リード５２の材質および冷却温度ならび
に外部磁界に依存するとされている。したがって、超電
導磁石５１の発生する磁界が、超電導電流リード５２へ
も及ぶために、超電導電流リード５２のＩｃは、本来の
Ｉｃに比べて低下してしまうという問題点がある。
【０００４】従来、超電導磁石５１から超電導電流リー
ド５２へ及ぶ磁界（以後、漏れ磁場と呼ぶ）によるＩｃ
低下の対策として、超電導磁石５１の周囲にフェライト
等の強磁性材から成る磁気シールドを設け漏れ磁場を遮
断する手段（第１の手段）や、超電導電流リード５２を
酸化物超電導材から成る超電導円筒体中に挿入して漏れ
磁場を遮断する手段（第２の手段）、さらに、超電導電
流リード５２の取付け位置を超電導磁石５１から遠ざけ
て配置して漏れ磁場の影響を抑制する手段（第３の手
段）等が提案されている。
ド５２へ及ぶ磁界（以後、漏れ磁場と呼ぶ）によるＩｃ
低下の対策として、超電導磁石５１の周囲にフェライト
等の強磁性材から成る磁気シールドを設け漏れ磁場を遮
断する手段（第１の手段）や、超電導電流リード５２を
酸化物超電導材から成る超電導円筒体中に挿入して漏れ
磁場を遮断する手段（第２の手段）、さらに、超電導電
流リード５２の取付け位置を超電導磁石５１から遠ざけ
て配置して漏れ磁場の影響を抑制する手段（第３の手
段）等が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、第１の手段の
強磁性材から成る磁気シールドは、強磁性材の飽和磁場
以上になると遮断効果が減じてしまい十分な漏れ磁場の
遮断効果は実現できないという問題点がある。また、超
電導磁石５１の周囲に磁気シールドを設けることによっ
て装置が大型化し、冷却に要する時間やエネルギも増大
してしまうという問題点がある。さらに、磁気シールド
の重量を支えるために支柱も大きくなり、第二段ステー
ジ５９への熱侵入が増加するという問題点がある。
強磁性材から成る磁気シールドは、強磁性材の飽和磁場
以上になると遮断効果が減じてしまい十分な漏れ磁場の
遮断効果は実現できないという問題点がある。また、超
電導磁石５１の周囲に磁気シールドを設けることによっ
て装置が大型化し、冷却に要する時間やエネルギも増大
してしまうという問題点がある。さらに、磁気シールド
の重量を支えるために支柱も大きくなり、第二段ステー
ジ５９への熱侵入が増加するという問題点がある。
【０００６】一方、第２の手段においては、超電導円筒
体の臨界電流密度（以後、Ｊｃと呼ぶ）によって磁気遮
断効果の限界値が決定されるが、現状の酸化物超電導材
では数百ガウスが限界であり、漏れ磁場の遮断効果とし
て十分でないという問題点がある。
体の臨界電流密度（以後、Ｊｃと呼ぶ）によって磁気遮
断効果の限界値が決定されるが、現状の酸化物超電導材
では数百ガウスが限界であり、漏れ磁場の遮断効果とし
て十分でないという問題点がある。
【０００７】他方、第３の手段では、超電導磁石５１と
超電導電流リード５２との間隔を確保させることが装置
全体の大型化を招き、冷却に要する時間やエネルギも増
大してしまうという問題点がある。
超電導電流リード５２との間隔を確保させることが装置
全体の大型化を招き、冷却に要する時間やエネルギも増
大してしまうという問題点がある。
【０００８】本発明の課題は、超電導磁石からの漏れ磁
場によるＩｃ低下を防止できる超電導電流リードを有す
る超電導磁石装置を提供することである。
場によるＩｃ低下を防止できる超電導電流リードを有す
る超電導磁石装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、超電導
磁石と、酸化物超電導材から成る超電導電流リードとを
有する超電導磁石装置において、前記超電導電流リード
は、その延在方向を前記超電導磁石の発生する磁界の磁
束線の接線方向と重なるように配設したものであること
を特徴とする超電導磁石装置が得られる。
磁石と、酸化物超電導材から成る超電導電流リードとを
有する超電導磁石装置において、前記超電導電流リード
は、その延在方向を前記超電導磁石の発生する磁界の磁
束線の接線方向と重なるように配設したものであること
を特徴とする超電導磁石装置が得られる。
【００１０】本発明によればさらに、超電導磁石と、酸
化物超電導材から成る超電導電流リードとを有する超電
導磁石装置において、前記超電導電流リードは、前記超
電導磁石の発生する磁界の磁束線に対応する曲線形状を
呈するものであり、その延在方向を前記磁束線と重なる
ように配設したものであることを特徴とする超電導磁石
装置が得られる。
化物超電導材から成る超電導電流リードとを有する超電
導磁石装置において、前記超電導電流リードは、前記超
電導磁石の発生する磁界の磁束線に対応する曲線形状を
呈するものであり、その延在方向を前記磁束線と重なる
ように配設したものであることを特徴とする超電導磁石
装置が得られる。
【００１１】
【作用】超電導電流リードのＩｃ低下は、超電導電流リ
ード中に、漏れ磁場、即ち、外部磁界の磁束線が侵入す
ることによって、この磁束線と超電導電流リード中に流
れている電流（Ｉ）との間にローレンツ力が作用し、磁
束線が移動するため起こると考えられる。そして、この
ローレンツ力の影響は、超電導電流リード中のＩの流れ
る方向と外部磁界の磁束線の方向との関係によって変化
する。図３は、７７Ｋに冷却保持した超電導電流リード
に流れるＩｃ（アンペア）と外部磁界Ｂ（ガウス）との
関係を示す図であり、グラフＸはＩと外部磁界Ｂの磁束
線とが互いに平行な場合を示し、グラフＹはＩと外部磁
界Ｂの磁束線とが互いに直交している場合を示す。図３
において、グラフＸ、即ち、外部磁場ＢとＩとが互いに
直交している場合にはＩｃの低下は大きく、例えば、２
００ガウスの外部磁場においては零磁場時の半分の大き
さになっているのに対して、グラフＹ、即ち、外部磁場
ＢとＩとが互いに平行な場合には、低下の度合いは小さ
いことがわかる。
ード中に、漏れ磁場、即ち、外部磁界の磁束線が侵入す
ることによって、この磁束線と超電導電流リード中に流
れている電流（Ｉ）との間にローレンツ力が作用し、磁
束線が移動するため起こると考えられる。そして、この
ローレンツ力の影響は、超電導電流リード中のＩの流れ
る方向と外部磁界の磁束線の方向との関係によって変化
する。図３は、７７Ｋに冷却保持した超電導電流リード
に流れるＩｃ（アンペア）と外部磁界Ｂ（ガウス）との
関係を示す図であり、グラフＸはＩと外部磁界Ｂの磁束
線とが互いに平行な場合を示し、グラフＹはＩと外部磁
界Ｂの磁束線とが互いに直交している場合を示す。図３
において、グラフＸ、即ち、外部磁場ＢとＩとが互いに
直交している場合にはＩｃの低下は大きく、例えば、２
００ガウスの外部磁場においては零磁場時の半分の大き
さになっているのに対して、グラフＹ、即ち、外部磁場
ＢとＩとが互いに平行な場合には、低下の度合いは小さ
いことがわかる。
【００１２】図４（ａ）および（ｂ）は、図３中のグラ
フＸに対応する超電導電流リードの概念図およびその拡
大図である。図４（ａ）のごとく超電導電流リード４２
のＩの流れる方向と外部磁界の磁束線ａの方向とが互い
に平行である場合であっても、前述の図３に示したよう
に低下の度合いが小さいものの、外部磁界が大きくなる
にしたがってＩｃが低下しているのは、実際には、図４
（ｂ）に示すように、超電導電流リード４２を構成して
いる酸化物超電導材の結晶４２１の形状や方向が不揃い
であるために、部分的には磁束線ａとＩとの間でローレ
ンツ力が作用しているためと考えられる。
フＸに対応する超電導電流リードの概念図およびその拡
大図である。図４（ａ）のごとく超電導電流リード４２
のＩの流れる方向と外部磁界の磁束線ａの方向とが互い
に平行である場合であっても、前述の図３に示したよう
に低下の度合いが小さいものの、外部磁界が大きくなる
にしたがってＩｃが低下しているのは、実際には、図４
（ｂ）に示すように、超電導電流リード４２を構成して
いる酸化物超電導材の結晶４２１の形状や方向が不揃い
であるために、部分的には磁束線ａとＩとの間でローレ
ンツ力が作用しているためと考えられる。
【００１３】本発明では、前述した構成、即ち、超電導
電流リードに加わる漏れ磁場の方向と流れる電流の方向
とを平行とすることによって、両者間に働くローレンツ
力の発生を防止している。これによる臨界電流Ｉｃの低
下防止効果は、実使用において十分な効果であると考え
られる。
電流リードに加わる漏れ磁場の方向と流れる電流の方向
とを平行とすることによって、両者間に働くローレンツ
力の発生を防止している。これによる臨界電流Ｉｃの低
下防止効果は、実使用において十分な効果であると考え
られる。
【００１４】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例によ
る超電導磁石装置を説明する。
る超電導磁石装置を説明する。
【００１５】［実施例１］図１は、本発明の実施例１に
よる超電導磁石装置の要部を示す概略図である。図１に
おいて、この超電導磁石装置は、超電導磁石１１と、超
電導磁石１１に接続された超電導電流リード１２と、超
電導電流リード１２と図示しない電源装置とを中継接続
する銅製電流リード１４とを有している。超電導電流リ
ード１２は、酸化物超電導材から成り、銅製電流リード
１４と超電導磁石１１との間で、超電導磁石１１の発生
する磁束線ａの接線方向と重なるように配設されてい
る。
よる超電導磁石装置の要部を示す概略図である。図１に
おいて、この超電導磁石装置は、超電導磁石１１と、超
電導磁石１１に接続された超電導電流リード１２と、超
電導電流リード１２と図示しない電源装置とを中継接続
する銅製電流リード１４とを有している。超電導電流リ
ード１２は、酸化物超電導材から成り、銅製電流リード
１４と超電導磁石１１との間で、超電導磁石１１の発生
する磁束線ａの接線方向と重なるように配設されてい
る。
【００１６】この超電導磁石装置を図示しない電源装置
により駆動させた場合には、超電導電流リード１２の延
在方向、換言すれば、電流リード１２に流れる電流の方
向は、超電導磁石１１から発生する磁束線ａの方向に対
してほぼ平行となり、ローレンツ力の発生は防止され
る。
により駆動させた場合には、超電導電流リード１２の延
在方向、換言すれば、電流リード１２に流れる電流の方
向は、超電導磁石１１から発生する磁束線ａの方向に対
してほぼ平行となり、ローレンツ力の発生は防止され
る。
【００１７】［実施例２］図２は、本発明の実施例２に
よる超電導磁石装置の要部を示す概略図である。図２に
おいて、この超電導磁石装置は、超電導磁石２１と、超
電導磁石２１に接続された超電導電流リード２２と、超
電導電流リード２２と図示しない電源装置とを中継接続
する銅製電流リード２４とを有している。超電導電流リ
ード２２は、超電導磁石２１の発生する磁束線に対応す
る曲線形状を呈し、酸化物超電導材から成る。さらに、
銅製電流リード２４と超電導磁石２１との間に、曲線形
状が超電導磁石２１の発生する磁束線ａに重なるように
配設されている。
よる超電導磁石装置の要部を示す概略図である。図２に
おいて、この超電導磁石装置は、超電導磁石２１と、超
電導磁石２１に接続された超電導電流リード２２と、超
電導電流リード２２と図示しない電源装置とを中継接続
する銅製電流リード２４とを有している。超電導電流リ
ード２２は、超電導磁石２１の発生する磁束線に対応す
る曲線形状を呈し、酸化物超電導材から成る。さらに、
銅製電流リード２４と超電導磁石２１との間に、曲線形
状が超電導磁石２１の発生する磁束線ａに重なるように
配設されている。
【００１８】この装置を駆動させた場合にも勿論、ロー
レンツ力の発生は防止されるが、超電導磁石２１から発
生する磁束線ａの方向に対して電流の流れる方向が平行
になる部分が、実施例１に比べてさらに増加しているた
め、ローレンツ力の発生防止効果はより高いものであ
る。
レンツ力の発生は防止されるが、超電導磁石２１から発
生する磁束線ａの方向に対して電流の流れる方向が平行
になる部分が、実施例１に比べてさらに増加しているた
め、ローレンツ力の発生防止効果はより高いものであ
る。
【００１９】尚、前述したように、超電導電流リードに
流れる電流は酸化物超電導材の冷却温度にも依存するた
め、実施例１および２においては、外部磁場による影響
の比較的高いリードの高温端、即ち、超電導電流リード
１２（２２）における銅製電流リード１４（２４）側
を、磁束線ａの方向に合わせるように配置することが効
果的である。
流れる電流は酸化物超電導材の冷却温度にも依存するた
め、実施例１および２においては、外部磁場による影響
の比較的高いリードの高温端、即ち、超電導電流リード
１２（２２）における銅製電流リード１４（２４）側
を、磁束線ａの方向に合わせるように配置することが効
果的である。
【００２０】
【発明の効果】本発明による超電導磁石装置は、超電導
電流リードの酸化物超電導材の延在方向を超電導磁石の
発生する磁界の磁束線の接線方向と重なるように配設し
たものであるため、装置に磁気シールド等の部品を付加
することなく、超電導電流リードの臨界電流Ｉｃの低下
を抑制することができる。したがって、従来例と同じ大
きさの通電電流を確保しようとする場合でも、超電導電
流リードの断面積は小さくてすみ、超電導電流リードを
伝導して熱シールド容器内に侵入する侵入熱を減少でき
る。また、超電導電流リードを超電導磁石の近傍に配置
することができるので、装置全体の小型化も実現でき
る。
電流リードの酸化物超電導材の延在方向を超電導磁石の
発生する磁界の磁束線の接線方向と重なるように配設し
たものであるため、装置に磁気シールド等の部品を付加
することなく、超電導電流リードの臨界電流Ｉｃの低下
を抑制することができる。したがって、従来例と同じ大
きさの通電電流を確保しようとする場合でも、超電導電
流リードの断面積は小さくてすみ、超電導電流リードを
伝導して熱シールド容器内に侵入する侵入熱を減少でき
る。また、超電導電流リードを超電導磁石の近傍に配置
することができるので、装置全体の小型化も実現でき
る。
【００２１】さらに、超電導電流リードを磁束線に対応
する曲線形状を呈するものとし、この曲線形状を超電導
磁石の発生する磁界の磁束線と重なるように配設すれ
ば、臨界電流Ｉｃの低下の抑制効果をさらに高くするこ
とができる。
する曲線形状を呈するものとし、この曲線形状を超電導
磁石の発生する磁界の磁束線と重なるように配設すれ
ば、臨界電流Ｉｃの低下の抑制効果をさらに高くするこ
とができる。
【図１】本発明の実施例１による超電導磁石装置の要部
を示す概略図である。
を示す概略図である。
【図２】本発明の実施例２による超電導磁石装置の要部
を示す概略図である。
を示す概略図である。
【図３】超電導電流リードに流れる臨界電流Ｉｃと外部
磁界との関係を示す図である。
磁界との関係を示す図である。
【図４】超電導電流リードを流れる臨界電流Ｉｃおよび
磁束線ａを説明するための図である。
磁束線ａを説明するための図である。
【図５】従来の超電導磁石装置の構造図である。
１１、２１、５１ 超電導磁石 １２、２２、５２ 超電導電流リード ５３ 熱シールド容器 １４、２４、５４ 銅製電流リード ５５ 冷凍機 ５６ 第一段冷却部 ５７ 第一段ステージ ５８ 第二段冷却部 ５９ 第二段ステージ ａ 磁束線
Claims (2)
- 【請求項１】 超電導磁石と、酸化物超電導材から成る
超電導電流リードとを有する超電導磁石装置において、
前記超電導電流リードは、その延在方向を前記超電導磁
石の発生する磁界の磁束線の接線方向と重なるように配
設したものであることを特徴とする超電導磁石装置。 - 【請求項２】 超電導磁石と、酸化物超電導材から成る
超電導電流リードとを有する超電導磁石装置において、
前記超電導電流リードは、前記超電導磁石の発生する磁
界の磁束線に対応する曲線形状を呈するものであり、そ
の延在方向を前記磁束線と重なるように配設したもので
あることを特徴とする超電導磁石装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28748892A JPH06140241A (ja) | 1992-10-26 | 1992-10-26 | 超電導磁石装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28748892A JPH06140241A (ja) | 1992-10-26 | 1992-10-26 | 超電導磁石装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06140241A true JPH06140241A (ja) | 1994-05-20 |
Family
ID=17717995
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28748892A Withdrawn JPH06140241A (ja) | 1992-10-26 | 1992-10-26 | 超電導磁石装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06140241A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004335160A (ja) * | 2003-05-01 | 2004-11-25 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 超電導装置用電流リード |
| JP2008251564A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Kyushu Univ | 高温超伝導電流リードと臨界電流密度増加方法 |
-
1992
- 1992-10-26 JP JP28748892A patent/JPH06140241A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004335160A (ja) * | 2003-05-01 | 2004-11-25 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 超電導装置用電流リード |
| JP4599807B2 (ja) * | 2003-05-01 | 2010-12-15 | 富士電機システムズ株式会社 | 超電導装置用電流リード |
| JP2008251564A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Kyushu Univ | 高温超伝導電流リードと臨界電流密度増加方法 |
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