JPH0697643B2 - Superconducting magnet device - Google Patents

Superconducting magnet device

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JPH0697643B2
JPH0697643B2 JP2241645A JP24164590A JPH0697643B2 JP H0697643 B2 JPH0697643 B2 JP H0697643B2 JP 2241645 A JP2241645 A JP 2241645A JP 24164590 A JP24164590 A JP 24164590A JP H0697643 B2 JPH0697643 B2 JP H0697643B2
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JP
Japan
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lead
current power
cryostat
voltage terminal
power lead
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JP2241645A
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寛 留奥
直樹 牧
広衛 山本
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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  • Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、超電導コイルの保護のため、超電導コイルの
端子電圧の検出に用いる電圧端子リードを備えた超電導
マグネット装置に係り、特に電圧端子リードの絶縁破壊
を防止するに効果的な構造を有する超電導マグネット装
置に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a superconducting magnet device provided with a voltage terminal lead used for detecting a terminal voltage of the superconducting coil for protecting the superconducting coil, and particularly to a voltage terminal lead. The present invention relates to a superconducting magnet device having a structure effective in preventing the dielectric breakdown of the above.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

超電導マグネット装置において、従来から、特開昭62-1
76108号公報に記載のように、極低温で励磁中の超電導
コイルの常電導転移(以後クエンチという)を検出し、
クエンチ検出時に超電導コイルへの励磁電流を遮断する
などして、超電導コイルを保護することは行われてい
る。そのクエンチ検出方法の一つに超電導コイルから電
圧端子リードを引き出し、その端子電圧を常温空間に設
置した電圧計等で監視する方法があり、この方法は簡単
でかつ有効な手段であるため広く用いられている。
Conventionally, in a superconducting magnet device, Japanese Patent Laid-Open No. 62-1
As described in Japanese Unexamined Patent Publication No. 76108, a normal conduction transition (hereinafter referred to as quench) of a superconducting coil being excited at a cryogenic temperature is detected,
The superconducting coil is protected by, for example, cutting off the exciting current to the superconducting coil when a quench is detected. One of the quench detection methods is to pull out the voltage terminal lead from the superconducting coil and monitor the terminal voltage with a voltmeter installed in a room temperature space.This method is simple and effective and is widely used. Has been.

次に超電導マグネット装置の配線と従来装置の構成につ
いて説明する。第3図は超電導マグネット装置の配線接
続図であり、第4図は従来の超電導マグネット装置の概
略構成図で、特に極低温部の超電導コイルの両端から電
圧端子リードを常温空間に取り出す経路および電圧端子
リードの構造を示す図である。
Next, the wiring of the superconducting magnet device and the configuration of the conventional device will be described. FIG. 3 is a wiring connection diagram of the superconducting magnet device, and FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a conventional superconducting magnet device. In particular, a path and a voltage for extracting the voltage terminal leads into the room temperature space from both ends of the superconducting coil in the cryogenic portion. It is a figure which shows the structure of a terminal lead.

第3図および第4図に示すように、超電導マグネット装
置において、超電導コイル1はクライオスタット2内に
納められ、液体ヘリウム3等の冷却媒体で冷却されてい
る。超電導コイル1には大電流が通電可能な電流パワー
リード4が接続され、この電流パワーリード4の他端
は、クライオスタット2の外の常温空間に設置された励
磁電源8に接続されている。また超電導コイル1には電
圧端子リード5が電流パワーリード4と共に接続されて
おり、この電圧端子リード4の他端は電線6を介して常
温空間に設置されたクエンチ検出回路7に接続されてい
る。
As shown in FIGS. 3 and 4, in the superconducting magnet device, the superconducting coil 1 is housed in the cryostat 2 and cooled by a cooling medium such as liquid helium 3. The superconducting coil 1 is connected to a current power lead 4 capable of passing a large current, and the other end of the current power lead 4 is connected to an exciting power source 8 installed in a room temperature space outside the cryostat 2. Further, a voltage terminal lead 5 is connected to the superconducting coil 1 together with a current power lead 4, and the other end of the voltage terminal lead 4 is connected via an electric wire 6 to a quench detection circuit 7 installed in a room temperature space. .

ここで超電導マグネット装置の動作について説明する。
励磁電源8の電流を増加させると、この電流が電流パワ
ーリード4を通って超電導コイル1に流れ始める。その
時超電導コイル1の両端には、電流の増加スピード(di
/dt)と超電導コイル1のインピーダンス(L[H])
の積Vt=−L・di/dt[V]の電圧が発生する。この電
圧Vtは電圧端子リード5と電線6を介してクエンチ検出
回路7で検出される。超電導コイルが正常で超電導状態
にあるならば、検出される電圧Vtは計算で得られる電圧
値とほぼ等しい。
Here, the operation of the superconducting magnet device will be described.
When the current of the excitation power supply 8 is increased, this current starts flowing through the current power lead 4 to the superconducting coil 1. At that time, the current increasing speed (di
/ dt) and the impedance of the superconducting coil 1 (L [H])
A voltage of product V t = −L · di / dt [V] is generated. This voltage V t is detected by the quench detection circuit 7 via the voltage terminal lead 5 and the electric wire 6. If the superconducting coil is normal and in the superconducting state, the detected voltage V t is approximately equal to the calculated voltage value.

超電導コイル1にクエンチが発生すると、超電導コイル
1の抵抗が急激に増加するため、電流が急激に減少す
る。そのためL・di/dtで表される電圧Vtが非常に高い
値となる。この時、高電圧のVtを検出したクエンチ検出
回路7から励磁電源8に遮断命令が出される。かくして
励磁電源8が遮断されて超電導コイル1の焼損を防ぐこ
とができる。
When the superconducting coil 1 is quenched, the resistance of the superconducting coil 1 rapidly increases, so that the current sharply decreases. Therefore, the voltage V t represented by L · di / dt has a very high value. At this time, the quench detection circuit 7 that has detected the high voltage V t issues a cutoff command to the excitation power supply 8. Thus, the excitation power source 8 is cut off, and the superconducting coil 1 can be prevented from burning.

ところで第4図に示す超電導マグネット装置において、
電流パワーリード4は液体ヘリウムの蒸発ガス9によっ
て冷却されるガス冷却パワーリードとなっている。この
蒸発ガス9を電流パワーリード4内を流し電流パワーリ
ードに設けられたガス取り出し口10から外部に流出させ
る。この時、蒸発ガスはその顕熱によりパワーリードに
発生するジュール熱と常温空間から電流パワーリードを
伝って侵入してくる熱を取り去り、外部に放出する。一
方、電圧端子リード5は電流パワーリード4から離れた
位置に電流パワーリードと並んで配設され、クライオス
タット2の別の箇所から外部に引き出されている。した
がって電圧端子リード5にはクエンチ時の高電圧に耐え
る厚い絶縁被覆を必要とし、また電流パワーリードのよ
うに蒸発ガスの流れで冷却されることもないので、それ
だけ太い導線を必要とする。
By the way, in the superconducting magnet device shown in FIG.
The current power lead 4 is a gas cooling power lead cooled by the vaporized gas 9 of liquid helium. The vaporized gas 9 is caused to flow in the current power lead 4 and flow out to the outside from the gas outlet 10 provided in the current power lead. At this time, the evaporated gas removes the Joule heat generated in the power lead due to its sensible heat and the heat penetrating through the current power lead from the room temperature space, and discharges it to the outside. On the other hand, the voltage terminal lead 5 is arranged at a position apart from the current power lead 4 along with the current power lead, and is drawn out from another portion of the cryostat 2 to the outside. Therefore, the voltage terminal lead 5 needs a thick insulating coating that can withstand the high voltage at the time of quenching, and is not cooled by the flow of the evaporative gas unlike the current power lead, and thus needs a thicker conductor.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

超電導コイルが励磁運転中にクエンチした時、超電導コ
イルの端子電圧は数千Vにもなる場合がある。そのた
め、極低温部から常温空間に引き出す電圧端子リードの
電気絶縁には、従来から注意深く対策が施されている。
しかし、超電導の実験段階では、電圧端子リードがクラ
イオスタットあるいはそれに付随する部品との間で引き
起こす絶縁破壊による超電導マグネットの焼損事故はし
ばしば発生している。
When the superconducting coil is quenched during the excitation operation, the terminal voltage of the superconducting coil may reach several thousand volts. Therefore, the electric insulation of the voltage terminal lead drawn out from the cryogenic part to the room temperature room has been carefully taken conventionally.
However, in the experimental stage of superconductivity, a burnout accident of the superconducting magnet often occurs due to the dielectric breakdown between the voltage terminal lead and the cryostat or its accompanying components.

電気絶縁を強化するためには、電圧端子リードの導体を
太くし、また絶縁被覆を厚くすればよい。しかし、電圧
端子リードが大型になり、そのため常温空間から低温部
へ侵入する熱量が増加し、クライオスタット等の機器が
大型化し、冷媒の蒸発量の増加による熱効率の低下を招
く。特に近頃、電流パワーリードの取り付け部分を狭く
して、極力熱の侵入を減らす設計がなされている。この
ことは回転状態で用いられる回転クライオスタットでも
同様であり、電流パワーリードの引き出し部が狭小なた
め従来型の電圧端子リードの配設は困難で、設置場所が
確保できない場合も起きる。
In order to strengthen the electric insulation, the conductor of the voltage terminal lead may be thickened and the insulating coating may be thickened. However, the voltage terminal lead becomes large, which increases the amount of heat that penetrates from the room temperature space to the low temperature portion, and the size of equipment such as the cryostat becomes large, resulting in a decrease in thermal efficiency due to an increase in the amount of refrigerant evaporated. Especially recently, a design has been made to reduce the penetration of heat as much as possible by narrowing the mounting part of the current power lead. This also applies to a rotary cryostat used in a rotating state, and it is difficult to dispose a conventional voltage terminal lead due to the narrow lead-out portion of the current power lead, and it may happen that the installation location cannot be secured.

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、
電圧端子リードを電流パワーリードに付属するような形
態で配設することにより、電圧端子リードの絶縁性の安
定化、かつ配設箇所の狭小化を図った構造を有する超電
導マグネット装置を提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above circumstances,
To provide a superconducting magnet device having a structure in which the voltage terminal lead is arranged in a form attached to the current power lead so that the insulation of the voltage terminal lead is stabilized and the installation location is narrowed. It is an object.

〔課題を解決するための手段〕[Means for Solving the Problems]

第4図に見られるように、電流パワーリード4と電圧端
子リード5は超電導コイル1の端部のほぼ同一箇所に結
線されている。これは、電流パワーリード4と電圧端子
リード5とは定常運転時またはクエンチ時にかかわら
ず、常にほぼ同一電位にあることを意味する。
As seen in FIG. 4, the current power lead 4 and the voltage terminal lead 5 are connected to the end portion of the superconducting coil 1 at substantially the same location. This means that the current power lead 4 and the voltage terminal lead 5 are always at substantially the same potential regardless of the steady operation or the quench.

通常、電流パワーリードは数百Aから数千Aの大電流を
流すため、太い導体が用いられる。またその導体に発生
するジュール熱や常温空間から侵入する熱を取り去るた
めに、液体ヘリウムの冷媒ガスを利用したガス冷却パワ
ーリード構造とする。そのため、電流パワーリードは非
常に強固に作られ、クエンチ時に発生する数千Vの電気
絶縁耐圧は十分に持つように作られる。
In general, a thick conductor is used for the current power lead because a large current of several hundreds to several thousands of amperes flows therethrough. Further, in order to remove Joule heat generated in the conductor and heat penetrating from the room temperature space, a gas cooling power lead structure using a refrigerant gas of liquid helium is adopted. Therefore, the current power lead is made very strong, and is made to have a sufficient electric breakdown voltage of several thousand V generated at the time of quenching.

本発明は、上記のように電流パワーリードと電圧端子リ
ードの電位がほぼ同じであることに着目し、構造が頑丈
で、電気絶縁耐圧が十分にある電流パワーリードの内部
にまたはそれに接して電圧リードを配設する構造とし
た。
The present invention focuses on the fact that the electric potentials of the current power lead and the voltage terminal lead are substantially the same as described above, and the voltage is applied to the inside or the contact of the current power lead having a sturdy structure and a sufficient electric insulation withstand voltage. The structure is such that leads are arranged.

したがって、本発明の超電導マグネット装置は、クライ
オスタットと、該クライオスタット内の冷媒液中に設置
された超電導コイルと、クライオスタット外部から超電
導コイルまで配設された電流パワーリードおよび電圧端
子リードとを具備し、かつ電流パワーリードは前記冷媒
液から蒸発し外部に流出する冷媒ガスにより冷却される
ガス冷却パワーリード構造を有し、電圧端子リードは電
流パワーリード内を通ってまたはそれに接して配設され
ていることを特徴としている。
Therefore, the superconducting magnet device of the present invention comprises a cryostat, a superconducting coil installed in the refrigerant liquid in the cryostat, and a current power lead and a voltage terminal lead arranged from the outside of the cryostat to the superconducting coil, Further, the current power lead has a gas cooling power lead structure that is cooled by the refrigerant gas that evaporates from the refrigerant liquid and flows out to the outside, and the voltage terminal lead is disposed through or in contact with the current power lead. It is characterized by that.

さらに具体的に説明すると、電流パワーリードは、該電
流パワーリードの導体と該導体を包囲して該導体に取り
付けられた外筒との間に形成された流路を通って外部に
流出する冷媒液の蒸発ガスにより冷却され、一方、電圧
端子リードは前記電流パワーリードの導体に巻き付いて
配設されている。
More specifically, the current power lead is a refrigerant flowing out to the outside through a flow path formed between a conductor of the current power lead and an outer cylinder surrounding the conductor and attached to the conductor. It is cooled by the evaporating gas of the liquid, while the voltage terminal lead is wound around the conductor of the current power lead.

また電圧端子リードに関しては、電流パワーリードの軸
心部に穴を設けその穴を通して電圧端子リードを配設し
てもよいし、あるいは、電流パワーリードの導体外周に
螺旋状にフィンを取り付けそのフィンに導体と軸平行に
穴を明けその穴を通して電圧端子リードを配設してもよ
く、あるいは、外筒に巻き付けて電圧端子リードを配設
してもよい。
Regarding the voltage terminal lead, a hole may be provided in the axial center portion of the current power lead and the voltage terminal lead may be disposed through the hole, or a fin may be attached spirally around the conductor outer periphery of the current power lead. A hole may be formed in the conductor parallel to the axis and the voltage terminal lead may be disposed through the hole, or the voltage terminal lead may be disposed by being wound around the outer cylinder.

〔作用〕[Action]

従来のように超電導コイルから電流パワーリードと電圧
端子リードを別々に引き出すと、電流パワーリードと電
圧端子リード双方に高耐電圧構造の必要がある。前述し
たように、電流パワーリードは大電流を流す必要上強固
に作られるため、高耐電圧構造にしやすいが、一方、電
圧端子リードは電流がほとんど流れないことと、常温空
間から導体を伝わってくる侵入熱を極力少なくするた
め、細い銅線に数千Vの耐電圧のある絶対物を被せた軟
構造の電線を用いることが多い。そのため、クライオス
タット内の配設工事が難しく、傷がつき易く、マイナス
270℃程度まで冷却されてひび割れが生じるなどの原因
で、実験中にこれまで電圧端子リードに絶縁破壊が発生
した。
If the current power lead and the voltage terminal lead are separately pulled out from the superconducting coil as in the conventional case, both the current power lead and the voltage terminal lead need to have a high withstand voltage structure. As mentioned above, the current power lead is made strong because it requires a large current to flow, so it is easy to have a high withstand voltage structure.On the other hand, the voltage terminal lead allows almost no current to flow and that the conductor is transmitted from the room temperature space. In order to reduce incoming heat as much as possible, an electric wire having a soft structure in which a thin copper wire is covered with an absolute material having a withstand voltage of several thousand V is often used. Therefore, the installation work inside the cryostat is difficult and easily scratched,
During the experiment, dielectric breakdown occurred on the voltage terminal lead due to the fact that it was cooled to about 270 ° C and cracked.

本発明では、電圧端子リードを高耐電圧構造の電流パワ
ーリード内に、またはそれに接して配設して一体化する
ことにより、対地(対クライオスタット)間耐電圧は電
流パワーリードが持つため、電圧端子リードの電気絶縁
耐圧は電流パワーリードの電圧降下と、超電導コイル電
流パワーリードの接続抵抗による電圧降下の合計、約数
Vあればよく、薄い絶縁被覆の電線を採用でき、配設も
容易になる。
According to the present invention, the voltage terminal lead is arranged in or integrated with the current power lead of the high withstand voltage structure so that the withstand voltage between ground (to the cryostat) is held by the current power lead. The electrical insulation withstand voltage of the terminal lead may be a voltage drop of the current power lead and the voltage drop due to the connection resistance of the superconducting coil current power lead, which is about several volts, and a thin insulation-coated electric wire can be adopted and the arrangement is easy. Become.

〔実施例〕〔Example〕

以下本発明の実施例を図面により説明する。第1図は本
発明による超電導マグネット装置の第1の実施例を示す
図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of a superconducting magnet device according to the present invention.

第1図に示す超電導マグネット装置において、電流パワ
ーリード4および電圧端子リード5を除く他の構造、配
置はほぼ第4図により説明したのと同じであり、また超
電導マグネット装置の配線接続は同じである。したがっ
てそれら同一部分の説明は重複を避けるために省略し、
相違する電流パワーリード4と電圧端子リード5につい
て主に説明する。
In the superconducting magnet device shown in FIG. 1, the structure and arrangement other than the current power lead 4 and the voltage terminal lead 5 are almost the same as described with reference to FIG. 4, and the wiring connection of the superconducting magnet device is the same. is there. Therefore, the description of those same parts is omitted to avoid duplication,
The different current power lead 4 and voltage terminal lead 5 will be mainly described.

第1図において、電流パワーリード4は超電導コイル1
に接続する導体4aと、導体4aを包囲して液体ヘリウム3
液面上方に開口を有する外筒4bと、導体4aの外周に螺旋
状に設けられたフィン4cとから構成されており、外筒4b
には常温空間に突出した部分にガス取出し口10を設けて
いる。電圧端子リード5は超電導コイル1との接続点か
ら導体4aの外周に螺旋状に巻き付けて導かれ、外筒4bで
常温空間に突出した部分に設けられた電圧接続端子11、
さらに電線6を介してクエンチ検出回路7に接続する。
In FIG. 1, the current power lead 4 is a superconducting coil 1.
4a to be connected to and liquid helium 3 surrounding conductor 4a
The outer cylinder 4b includes an outer cylinder 4b having an opening above the liquid surface, and a fin 4c spirally provided on the outer circumference of the conductor 4a.
A gas outlet 10 is provided in the portion protruding to the room temperature space. The voltage terminal lead 5 is guided by being spirally wound around the outer periphery of the conductor 4a from a connection point with the superconducting coil 1, and is provided on a portion of the outer cylinder 4b protruding into the room temperature space,
Further, it is connected to the quench detection circuit 7 via the electric wire 6.

また、液体ヘリウム3の冷媒ガスは外筒4bの開口からフ
ィン4cによって作られた螺旋状流路を通りガス取出し口
10を経て外部に流出する。この時、冷媒ガス9はその顕
熱により電流パワーリード4および電圧端子リード5を
冷却し、電流パワーリード4に生ずるジュール熱と、電
流パワーリード4および電圧端子リード4を通って外部
からクライオスタット2内に侵入する熱を奪って、外部
に放出する。このように電圧端子リード5を電流パワー
リード4と一体化したので、超電導コイルのクエンチ時
に発生する高電圧に対する電気絶縁耐圧を電流パワーリ
ード4に持たせることができ、電圧端子リード5の絶縁
被覆を薄くすることができ、また冷却の効果で電圧端子
リード5の導体を細くフレキシブルにすることができ、
ひいては電圧端子リードの配線を容易にし、電圧端子リ
ードの配設場所を確保することができる。
Also, the refrigerant gas of liquid helium 3 passes through the spiral flow path created by the fins 4c from the opening of the outer cylinder 4b, and the gas extraction port
It flows out through 10. At this time, the refrigerant gas 9 cools the current power lead 4 and the voltage terminal lead 5 by its sensible heat, and the Joule heat generated in the current power lead 4 and the cryostat 2 from the outside through the current power lead 4 and the voltage terminal lead 4. It takes the heat that penetrates inside and releases it to the outside. Since the voltage terminal lead 5 is integrated with the current power lead 4 as described above, the current power lead 4 can be provided with an electric withstand voltage against a high voltage generated when the superconducting coil is quenched, and the insulation coating of the voltage terminal lead 5 is provided. Can be made thin, and the conductor of the voltage terminal lead 5 can be made thin and flexible by the effect of cooling,
As a result, the wiring of the voltage terminal lead can be facilitated, and the place for disposing the voltage terminal lead can be secured.

なお、第1図に示す第1の実施例では、電圧端子リード
5は電流パワーリード4の導体4aに巻き付けているが、
その他に電圧端子リード5を電流パワーリード4の外筒
4bに巻き付ける。または電流パワーリード4の導体4aの
軸心部に穴を設けてその穴に電圧端子リード5を通す、
あるいは電流パワーリード4のフィン4cに導体4aと平行
に穴を設けその穴にリジッドな電圧端子リードを通す構
造にすることもできる。これらの構造によっても、第1
実施例と同じように、クエンチ時の高電圧に対する電気
絶縁耐圧を電流パワーリード4に持たせることができ、
電圧端子リード5を細くすることができ、電圧端子リー
ドの配設場所を確保することができる。さらに、電圧端
子リードは電流パワーリードに沿うため、直線的に配線
でき、線材の使用量も従来より少なく、超電導マグネッ
ト装置の軽量化が図れる。上記のように小型化、軽量化
された超電導マグネット装置は高い回転遠心力の加わる
回転クライオスタットに適用した場合非常に有効であ
る。また冷媒として液体ヘリウムに限らず、超電導コイ
ルの構成材料他に適合するたとえば液体窒素を用いても
よい。
In the first embodiment shown in FIG. 1, the voltage terminal lead 5 is wound around the conductor 4a of the current power lead 4,
In addition, the voltage terminal lead 5 is used as an outer cylinder of the current power lead 4.
Wrap around 4b. Alternatively, a hole is provided in the shaft center portion of the conductor 4a of the current power lead 4 and the voltage terminal lead 5 is passed through the hole,
Alternatively, the fin 4c of the current power lead 4 may be provided with a hole in parallel with the conductor 4a, and a rigid voltage terminal lead may be inserted into the hole. Even with these structures,
As in the embodiment, the current power lead 4 can have an electric withstand voltage against a high voltage at the time of quenching,
The voltage terminal lead 5 can be made thin, and a place for disposing the voltage terminal lead can be secured. Furthermore, since the voltage terminal lead is along the current power lead, it can be wired in a straight line, the amount of wire used is smaller than before, and the weight of the superconducting magnet device can be reduced. The miniaturized and lightweight superconducting magnet device as described above is very effective when applied to a rotary cryostat to which a high rotational centrifugal force is applied. The coolant is not limited to liquid helium, and liquid nitrogen, which is compatible with the constituent material of the superconducting coil and the like, may be used.

第2図は本発明の第2の実施例を示す図である。第2の
実施例は第1の実施例の超電導マグネット装置に加え
て、電流パワーリードと超電導コイルの間に電流端子接
点を設け、さらに電圧端子リードと超電導コイルの間に
電圧端子接点を設けている。これら追加された部分を除
いた他の構成部分は第1の実施例と同じであるので、説
明を省略すし、追加された部分のみを説明する。
FIG. 2 is a diagram showing a second embodiment of the present invention. In the second embodiment, in addition to the superconducting magnet device of the first embodiment, a current terminal contact is provided between the current power lead and the superconducting coil, and a voltage terminal contact is further provided between the voltage terminal lead and the superconducting coil. There is. Except for these added portions, the other constituent portions are the same as those in the first embodiment, so the description is omitted and only the added portions will be described.

第2図において、超電導コイル1の上に設けられた枠上
に超電導コイル1と接続する電流端子接点12を固定し、
この電流端子接点12は電流パワーリード4の導体4aの先
端部が嵌合するよう構成されている。また前記枠上に超
電導コイル1と接続する電圧端子接点13を電流端子接点
12と隣合わせに固定し、電流パワーリード4の外筒4bの
開口部分に絶縁して取り付け電圧端子リード5と接続す
る電圧端子片14と嵌合するように構成されている。図
中、左側の電流パワーリードは電流端子接点12に装着し
た状態を示し、右側の電流パワーリードは引き抜かれた
状態を示す。電圧端子片14に接続された電圧端子リード
5は電流パワーリード4内を通り電圧接続端子11から電
線6によりクエンチ検出回路7に導かれる。この場合、
電流パワリードを引き抜いた後には電圧端子リードは役
立たないが、電流パワーリードを装着し、超電導マグネ
ットを励磁するとき、減磁するときに起こるクエンチの
検出には有効に使用することができる。
In FIG. 2, a current terminal contact 12 connected to the superconducting coil 1 is fixed on a frame provided on the superconducting coil 1,
The current terminal contact 12 is configured so that the tip of the conductor 4a of the current power lead 4 is fitted. In addition, the voltage terminal contact 13 connected to the superconducting coil 1 is connected to the current terminal contact on the frame.
It is configured to be fixed next to 12 and to be fitted with a voltage terminal piece 14 which is insulated from the opening portion of the outer cylinder 4b of the current power lead 4 and is attached to the voltage terminal lead 5. In the figure, the current power lead on the left side shows the state of being attached to the current terminal contact 12, and the current power lead on the right side shows the state of being pulled out. The voltage terminal lead 5 connected to the voltage terminal piece 14 passes through the current power lead 4 and is guided from the voltage connection terminal 11 to the quench detection circuit 7 by the electric wire 6. in this case,
The voltage terminal lead is not useful after the current power lead is pulled out, but it can be effectively used to detect the quench that occurs when the current power lead is attached and the superconducting magnet is excited and demagnetized.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、超電導マグネット装置において、電圧
端子リードを電流パワーリード内を通ってまたはそれに
接して配設したので、電圧端子リードの電気絶縁を、本
質的に構造が頑丈で絶縁耐圧の大きい電流パワーリード
に依存することができ、電圧端子リードの導線を細く絶
縁被覆を薄くでき、電圧端子リードの配設箇所の確保と
ともに占有場所を狭小にでき装置の小型化、軽量化を図
ることができる。さらに電圧端子リードは電流パワーリ
ードと共に超電導コイルを冷却する冷媒液から蒸発し外
部に流出する冷媒ガスにより冷却されるので、電流パワ
ーリードに生ずるジュール熱および常温空間から電流パ
ワーリードを伝って侵入する熱と共に電圧端子リードを
伝って侵入する熱を冷媒ガスにより除去でき、装置全体
としての熱効率を上げることができる。
According to the present invention, in the superconducting magnet device, since the voltage terminal lead is disposed through or in contact with the current power lead, the electrical insulation of the voltage terminal lead is essentially robust in structure and has a high withstand voltage. It is possible to rely on the current power lead, the conductor wire of the voltage terminal lead can be made thin, and the insulation coating can be made thin. it can. Further, since the voltage terminal lead is cooled by the refrigerant gas that evaporates from the refrigerant liquid that cools the superconducting coil together with the current power lead and flows out to the outside, the voltage terminal lead penetrates through the current power lead from the Joule heat generated in the current power lead and the room temperature space. The heat that enters the voltage terminal leads along with the heat can be removed by the refrigerant gas, and the thermal efficiency of the entire device can be increased.

上記のように小型化、軽量化および熱効率の向上を図っ
た本発明の装置を高い回転遠心力の加わる回転クライオ
スタットに適用した場合、非常に有効である。
It is very effective when the device of the present invention, which has been downsized, reduced in weight and improved in thermal efficiency as described above, is applied to a rotary cryostat to which high rotary centrifugal force is applied.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明による超電導マグネット装置の第1の実
施例の概略構成図、第2図は本発明の第2の実施例の概
略構造図、第3図は超電導マグネット装置の配線接続
図、第4図は従来の超電導マグネット装置の概略構成図
である。 1……超電導コイル、2……クライオスタット、3……
液体ヘリウム、4……電流パワーリード、4a……電流パ
ワーリードの導体、4b……外筒、4c……フィン、5……
電圧端子リード、6……電線、7……クエンチ検出回
路、8……励磁電源、9……冷媒ガス、10……ガス取出
し口、11……電圧接続端子、12……電流端子接点、13…
…電圧端子接点。
1 is a schematic configuration diagram of a first embodiment of a superconducting magnet device according to the present invention, FIG. 2 is a schematic structural diagram of a second embodiment of the present invention, FIG. 3 is a wiring connection diagram of the superconducting magnet device, FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a conventional superconducting magnet device. 1 ... Superconducting coil, 2 ... Cryostat, 3 ...
Liquid helium, 4 ... Current power lead, 4a ... Current power lead conductor, 4b ... External cylinder, 4c ... Fin, 5 ...
Voltage terminal lead, 6 ... Electric wire, 7 ... Quench detection circuit, 8 ... Excitation power supply, 9 ... Refrigerant gas, 10 ... Gas outlet, 11 ... Voltage connection terminal, 12 ... Current terminal contact, 13 …
… Voltage terminal contacts.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】クライオスタットと、該クライオスタット
内の冷媒液中に設置された超電導コイルと、前記クライ
オスタット外部から前記超電導コイルまで配設された電
流パワーリードおよび電圧端子リードとを具備し、かつ
前記電流パワーリードは前記冷媒液から蒸発し外部に流
出する冷媒ガスにより冷却されるガス冷却パワーリード
構造を有する超電導マグネット装置において、前記電圧
端子リードは前記電流パワーリード内を通って配設され
ていることを特徴とする超電導マグネット装置。
1. A cryostat, a superconducting coil installed in a refrigerant liquid in the cryostat, a current power lead and a voltage terminal lead arranged from the outside of the cryostat to the superconducting coil, and the current. In the superconducting magnet device, wherein the power lead has a gas cooling power lead structure that is cooled by a refrigerant gas that evaporates from the refrigerant liquid and flows out to the outside, the voltage terminal lead is disposed through the current power lead. Is a superconducting magnet device.
【請求項2】クライオスタットと、該クライオスタット
内の冷媒液中に設置された超電導コイルと、前記クライ
オスタット外部から前記超電導コイルまで配設された電
流パワーリードおよび電圧端子リードとを具備し、前記
電流パワーリードは、該電流パワーリードの導体と該導
体を包囲して該導体に取り付けられた外筒との間に形成
された流路を通って外部に流出する前記冷媒液の蒸発し
た冷媒ガスにより、冷却される超電導マグネット装置に
おいて、前記電圧端子リードは前記電流パワーリードの
導体に巻き付いて配設されていることを特徴とする超電
導マグネット装置。
2. A cryostat, a superconducting coil installed in a refrigerant liquid in the cryostat, and a current power lead and a voltage terminal lead arranged from outside the cryostat to the superconducting coil. The lead is a vaporized refrigerant gas of the refrigerant liquid flowing out to the outside through a flow path formed between the conductor of the current power lead and an outer cylinder surrounding the conductor and attached to the conductor, In the cooled superconducting magnet device, the voltage terminal lead is wound around the conductor of the current power lead and arranged.
【請求項3】クライオスタットと、該クライオスタット
内の冷媒液中に設置された超電導コイルと、前記クライ
オスタット外部から前記超電導コイルまで配設された電
流パワーリードおよび電圧端子リードとを具備し、前記
電流パワーリードは、該電流パワーリードの導体と該導
体を包囲して該導体に取り付けられた外筒との間に形成
された流路を通って外部に流出する前記冷媒液の蒸発し
た冷媒ガスにより、冷却される超電導マグネット装置に
おいて、前記電圧端子リードは前記電流パワーリードの
軸心部に設けられた穴を通して配設されていることを特
徴とする超電導マグネット装置。
3. A cryostat, a superconducting coil installed in a refrigerant liquid in the cryostat, and a current power lead and a voltage terminal lead arranged from outside the cryostat to the superconducting coil. The lead is a vaporized refrigerant gas of the refrigerant liquid flowing out to the outside through a flow path formed between the conductor of the current power lead and an outer cylinder surrounding the conductor and attached to the conductor, In the superconducting magnet device to be cooled, the voltage terminal lead is provided through a hole provided in an axial center portion of the current power lead, the superconducting magnet device.
【請求項4】クライオスタットと、該クライオスタット
内の冷媒液中に設置された超電導コイルと、前記クライ
オスタット外部から前記超電導コイルまで配設された電
流パワーリードおよび電圧端子リードとを具備し、前記
電流パワーリードは、該電流パワーリードの導体と該導
体を包囲して該導体に取り付けられた外筒との間に形成
された流路を通って外部に流出する前記冷媒液の蒸発し
た冷媒ガスにより、冷却される超電導マグネット装置に
おいて、前記電圧端子リードは前記電流パワーリードの
導体外周に螺旋状に取り付けられたフィンに前記導体と
軸平行に設けられた穴を通して配設されていることを特
徴とする超電導マグネット装置。
4. A cryostat, a superconducting coil installed in a refrigerant liquid in the cryostat, and a current power lead and a voltage terminal lead arranged from the outside of the cryostat to the superconducting coil. The lead is a vaporized refrigerant gas of the refrigerant liquid flowing out to the outside through a flow path formed between the conductor of the current power lead and an outer cylinder surrounding the conductor and attached to the conductor, In the cooled superconducting magnet device, the voltage terminal lead is arranged in a fin spirally attached to the outer periphery of the conductor of the current power lead through a hole provided in parallel to the conductor. Superconducting magnet device.
【請求項5】クライオスタットと、該クライオスタット
内の冷媒液中に設置された超電導コイルと、前記クライ
オスタット外部から前記超電導コイルまで配設された電
流パワーリードおよび電圧端子リードとを具備し、前記
電流パワーリードは、該電流パワーリードの導体と該導
体を包囲して該導体に取り付けられた外筒との間に形成
された流路を通って外部に流出する前記冷媒液の蒸発し
た冷媒ガスにより、冷却される超電導マグネット装置に
おいて、前記電圧端子リードは前記外筒に巻き付いて配
設されていることを特徴とする超電導マグネット装置。
5. A cryostat, a superconducting coil installed in a refrigerant liquid in the cryostat, a current power lead and a voltage terminal lead arranged from the outside of the cryostat to the superconducting coil, and the current power. The lead is a vaporized refrigerant gas of the refrigerant liquid flowing out to the outside through a flow path formed between the conductor of the current power lead and an outer cylinder surrounding the conductor and attached to the conductor, In the superconducting magnet device to be cooled, the voltage terminal lead is wound around the outer cylinder and disposed.
【請求項6】前記クライオスタットは回転駆動される回
転クライオスタットなることを特徴とする請求項1〜5
記載の超電導マグネット装置。
6. The cryostat is a rotary cryostat that is rotationally driven.
The superconducting magnet device described.
【請求項7】前記電流パワーリードと超電導コイルとの
接続部分および電圧端子リードと超電導コイルとの接続
部分それぞれに着脱装置を設けたことを特徴とする請求
項1〜5記載の超電導マグネット装置。
7. A superconducting magnet device according to claim 1, wherein attachment / detachment devices are provided at each of a connecting portion between the current power lead and the superconducting coil and a connecting portion between the voltage terminal lead and the superconducting coil.
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