JPH07142237A - 超電導磁石装置 - Google Patents
超電導磁石装置Info
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- JPH07142237A JPH07142237A JP5291988A JP29198893A JPH07142237A JP H07142237 A JPH07142237 A JP H07142237A JP 5291988 A JP5291988 A JP 5291988A JP 29198893 A JP29198893 A JP 29198893A JP H07142237 A JPH07142237 A JP H07142237A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F6/00—Superconducting magnets; Superconducting coils
- H01F6/06—Coils, e.g. winding, insulating, terminating or casing arrangements therefor
- H01F6/065—Feed-through bushings, terminals and joints
Abstract
(57)【要約】
【目的】電流リードの一部を構成している酸化物系超電
導リードに対する磁界の影響除去を効果的に実現できる
超電導磁石装置を提供する。 【構成】超電導コイル９に電流を供給する電流リード２
３ａ，２３ｂを備え、電流リード２３ａ，２３ｂの一部
が酸化物系超電導体２５で形成されてなる超電導磁石装
置において、酸化物系超電導体２５で形成された部分
は、少なくともその高温端３０側が、この高温端３０側
に流れる電流の向きと超電導コイル９から高温端３０側
に印加される漏れ磁界の向きとをほぼ平行させるように
配置されている。
導リードに対する磁界の影響除去を効果的に実現できる
超電導磁石装置を提供する。 【構成】超電導コイル９に電流を供給する電流リード２
３ａ，２３ｂを備え、電流リード２３ａ，２３ｂの一部
が酸化物系超電導体２５で形成されてなる超電導磁石装
置において、酸化物系超電導体２５で形成された部分
は、少なくともその高温端３０側が、この高温端３０側
に流れる電流の向きと超電導コイル９から高温端３０側
に印加される漏れ磁界の向きとをほぼ平行させるように
配置されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超電導磁石装置に係
り、特に超電導コイルに外部から電流を供給するための
電流リードの一部が酸化物系超電導体で形成されてなる
超電導磁石装置に関する。
り、特に超電導コイルに外部から電流を供給するための
電流リードの一部が酸化物系超電導体で形成されてなる
超電導磁石装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】酸化物系超電導体は、金属系超電導体に
比べて臨界温度がはるかに高い。最近では、150Kを越え
る臨界温度のものも発表されている。したがって、今
後、各分野への応用が期待されている。
比べて臨界温度がはるかに高い。最近では、150Kを越え
る臨界温度のものも発表されている。したがって、今
後、各分野への応用が期待されている。
【０００３】酸化物系超電導体の実用化例の１つとし
て、超電導磁石装置において用いる電流リード（パワー
リード）が考えられている。超電導磁石装置は、通常、
断熱容器内に金属系超電導体で形成された超電導コイル
と液体ヘリウムで代表される極低温液体とを収容したも
のとなっている。そして、断熱容器内に収容されている
超電導コイルと断熱容器外に位置している電源回路等と
を電流リードを介して電気的に接続するようにしてい
る。
て、超電導磁石装置において用いる電流リード（パワー
リード）が考えられている。超電導磁石装置は、通常、
断熱容器内に金属系超電導体で形成された超電導コイル
と液体ヘリウムで代表される極低温液体とを収容したも
のとなっている。そして、断熱容器内に収容されている
超電導コイルと断熱容器外に位置している電源回路等と
を電流リードを介して電気的に接続するようにしてい
る。
【０００４】上記用途の電流リードには、ジュール熱が
ほとんど発生しないこと、外部の熱を伝導で断熱容器内
に伝えないことなどが要求される。このようなことか
ら、電流リードの一部を酸化物系超電導体で形成し、こ
の酸化物系超電導体で形成された部分をたとえば液体窒
素等で臨界温度以下に冷却することによって、従来の銅
製の電流リードに比べて極低温部への熱侵入量を数分の
１以下にしようとする試みがなされている。
ほとんど発生しないこと、外部の熱を伝導で断熱容器内
に伝えないことなどが要求される。このようなことか
ら、電流リードの一部を酸化物系超電導体で形成し、こ
の酸化物系超電導体で形成された部分をたとえば液体窒
素等で臨界温度以下に冷却することによって、従来の銅
製の電流リードに比べて極低温部への熱侵入量を数分の
１以下にしようとする試みがなされている。
【０００５】しかしながら、酸化物系超電導体の臨界電
流密度Ｊｃは、温度、印加磁界の強さ、結晶粒の異方性
等によって大きく左右される。特に、超電導磁石装置に
おける電流リードの一部を酸化物系超電導体で形成した
場合には、超電導コイルからの漏れ磁界に酸化物系超電
導体がさらされるため、酸化物系超電導体にとっては厳
しい条件となる。
流密度Ｊｃは、温度、印加磁界の強さ、結晶粒の異方性
等によって大きく左右される。特に、超電導磁石装置に
おける電流リードの一部を酸化物系超電導体で形成した
場合には、超電導コイルからの漏れ磁界に酸化物系超電
導体がさらされるため、酸化物系超電導体にとっては厳
しい条件となる。
【０００６】そこで、電流リードの一部を酸化物系超電
導体で形成した超電導磁石装置にあっては、酸化物系超
電導体の周囲に強磁性体や超電導体からなる磁気シール
ド体を配置して印加磁界を遮蔽する試みもなされている
が、必ずしも効率のよい手法とはいえない問題があっ
た。
導体で形成した超電導磁石装置にあっては、酸化物系超
電導体の周囲に強磁性体や超電導体からなる磁気シール
ド体を配置して印加磁界を遮蔽する試みもなされている
が、必ずしも効率のよい手法とはいえない問題があっ
た。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、電流リー
ドの一部を酸化物系超電導体で形成した従来の超電導磁
石装置にあっては、超電導コイルからの漏れ磁界の影響
を効果的に除去できないという問題があった。そこで本
発明は、上述した問題点を解決できる超電導磁石装置を
提供することを目的としている。
ドの一部を酸化物系超電導体で形成した従来の超電導磁
石装置にあっては、超電導コイルからの漏れ磁界の影響
を効果的に除去できないという問題があった。そこで本
発明は、上述した問題点を解決できる超電導磁石装置を
提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するする
ために、本発明は、超電導コイルに電流を供給する電流
リードを備え、上記電流リードの一部が酸化物系超電導
体で形成されてなる超電導磁石装置において、前記電流
リードの前記酸化物系超電導体で形成された部分は、少
なくともその高温端側が、この高温端側に流れる電流の
向きと前記超電導コイルから上記高温端側に印加される
漏れ磁界の向きとをほぼ平行させるように配置されてい
ることを特徴としている。
ために、本発明は、超電導コイルに電流を供給する電流
リードを備え、上記電流リードの一部が酸化物系超電導
体で形成されてなる超電導磁石装置において、前記電流
リードの前記酸化物系超電導体で形成された部分は、少
なくともその高温端側が、この高温端側に流れる電流の
向きと前記超電導コイルから上記高温端側に印加される
漏れ磁界の向きとをほぼ平行させるように配置されてい
ることを特徴としている。
【０００９】
【作用】酸化物系超電導体において、温度を変えたとき
の臨界電流密度Ｊｃの磁界依存性には図２に示す関係が
ある。すなわち、温度が高くなるにしたがって臨界電流
密度Ｊｃが急激に低下する。したがって、磁界の影響を
強く受けるのは酸化物超電導体の高温端付近であって、
低温端側は強い磁界にさらされてもそれほどの影響を受
けない。一方、超電導コイルからの漏れ磁界の強さは、
図３に示すように、超電導コイルの中心からの距離ｒに
したがって低下する。したがって、一般的には、酸化物
系超電導体の高温端側を超電導コイルの中心から遠ざけ
ればよい。
の臨界電流密度Ｊｃの磁界依存性には図２に示す関係が
ある。すなわち、温度が高くなるにしたがって臨界電流
密度Ｊｃが急激に低下する。したがって、磁界の影響を
強く受けるのは酸化物超電導体の高温端付近であって、
低温端側は強い磁界にさらされてもそれほどの影響を受
けない。一方、超電導コイルからの漏れ磁界の強さは、
図３に示すように、超電導コイルの中心からの距離ｒに
したがって低下する。したがって、一般的には、酸化物
系超電導体の高温端側を超電導コイルの中心から遠ざけ
ればよい。
【００１０】しかし、酸化物超電導体には、結晶粒の配
向による異方性を示すものが多い。すなわち、異方性が
存在する場合とは、酸化物系超電導体の個々の結晶粒の
異方性が、図４(a) に示すような結晶粒配向した組織を
持って全体的に分布している場合である。この傾向は溶
融法のように結晶を成長させる手法で作成された酸化物
系超電導体に多くみられる。このように結晶粒の配向に
よる異方性を示す酸化物系超電導体は、図４(a) にＩで
示す通電方向（結晶粒の成長方向）に対して垂直に磁界
Ｂｂを印加した場合には、平行に磁界Ｂａを印加した場
合に比べて臨界電流密度Ｊｃが大幅に減少する。たとえ
ば、レーザ浮遊帯溶融法で作成されたＢｉ2 Ｓｒ2 Ｃａ
Ｃｕ2 ＯX 超電導体の50K の磁界依存性は、図４(b) に
示されるように、通電方向に対して垂直に磁界Ｂｂを印
加した場合、平行に磁界Ｂａを印加した場合に比べて臨
界電流密度Ｊｃの減少が大きい。
向による異方性を示すものが多い。すなわち、異方性が
存在する場合とは、酸化物系超電導体の個々の結晶粒の
異方性が、図４(a) に示すような結晶粒配向した組織を
持って全体的に分布している場合である。この傾向は溶
融法のように結晶を成長させる手法で作成された酸化物
系超電導体に多くみられる。このように結晶粒の配向に
よる異方性を示す酸化物系超電導体は、図４(a) にＩで
示す通電方向（結晶粒の成長方向）に対して垂直に磁界
Ｂｂを印加した場合には、平行に磁界Ｂａを印加した場
合に比べて臨界電流密度Ｊｃが大幅に減少する。たとえ
ば、レーザ浮遊帯溶融法で作成されたＢｉ2 Ｓｒ2 Ｃａ
Ｃｕ2 ＯX 超電導体の50K の磁界依存性は、図４(b) に
示されるように、通電方向に対して垂直に磁界Ｂｂを印
加した場合、平行に磁界Ｂａを印加した場合に比べて臨
界電流密度Ｊｃの減少が大きい。
【００１１】したがって、酸化物系超電導体の高温端側
を超電導コイルの中心から遠ざけるだけでは十分ではな
く、本発明のように、少なくともその高温端側を、この
高温端側に流れる電流の向きと超電導コイルから高温端
側に印加される漏れ磁界の向きとをほぼ平行させるよう
に配置すれば、効果的に漏れ磁界の影響を除去できるこ
とになる。これは酸化物系超電導体の回りに磁気シール
ドを設けた場合にもいえる。
を超電導コイルの中心から遠ざけるだけでは十分ではな
く、本発明のように、少なくともその高温端側を、この
高温端側に流れる電流の向きと超電導コイルから高温端
側に印加される漏れ磁界の向きとをほぼ平行させるよう
に配置すれば、効果的に漏れ磁界の影響を除去できるこ
とになる。これは酸化物系超電導体の回りに磁気シール
ドを設けた場合にもいえる。
【００１２】
【実施例】以下、図面を参照しながら実施例を説明す
る。図１には本発明の一実施例に係る超電導磁石装置、
ここには冷凍機直冷式の超電導磁石装置の概略構成が示
されている。
る。図１には本発明の一実施例に係る超電導磁石装置、
ここには冷凍機直冷式の超電導磁石装置の概略構成が示
されている。
【００１３】この超電導磁石装置は、内部が真空雰囲気
となるように排気された真空容器１を備えている。真空
容器１は、ステンレス鋼などの非磁性材で形成されてい
る。真空容器１の上壁２と下壁３の対向する位置には、
それぞれ孔４ａ，４ｂが対向関係に設けてあり、これら
の孔４ａ，４ｂを連通させるようにステンレス鋼などの
非磁性材で形成された筒体５の両端部が上壁２および下
壁３の内面に気密に接続されている。したがって、筒体
５の内側は大気圧に、外側は真空雰囲気に保持されてい
る。
となるように排気された真空容器１を備えている。真空
容器１は、ステンレス鋼などの非磁性材で形成されてい
る。真空容器１の上壁２と下壁３の対向する位置には、
それぞれ孔４ａ，４ｂが対向関係に設けてあり、これら
の孔４ａ，４ｂを連通させるようにステンレス鋼などの
非磁性材で形成された筒体５の両端部が上壁２および下
壁３の内面に気密に接続されている。したがって、筒体
５の内側は大気圧に、外側は真空雰囲気に保持されてい
る。
【００１４】真空容器１内には、真空容器１を構成して
いる壁との間に所定の間隔を設け、かつ真空容器１の図
中上壁から延びた断熱材製の支持部材、たとえば繊維強
化プラスチック製の複数の支持部材６によって吊り下げ
状態に熱シールド板７が配置されている。この熱シール
ド板７は、筒体５を一周する環状空間８が形成されるよ
うに、銅やアルミニウムの板あるいはこれらの層を持つ
複合構成の板を組合せて構成されている。
いる壁との間に所定の間隔を設け、かつ真空容器１の図
中上壁から延びた断熱材製の支持部材、たとえば繊維強
化プラスチック製の複数の支持部材６によって吊り下げ
状態に熱シールド板７が配置されている。この熱シール
ド板７は、筒体５を一周する環状空間８が形成されるよ
うに、銅やアルミニウムの板あるいはこれらの層を持つ
複合構成の板を組合せて構成されている。
【００１５】熱シールド板７で囲まれた環状空間８内に
は、熱シールド板７とは非接触に、かつ筒体５と同心的
に超電導コイル９が配置されており、この超電導コイル
９は吸熱部材１０に熱的に接続されている。
は、熱シールド板７とは非接触に、かつ筒体５と同心的
に超電導コイル９が配置されており、この超電導コイル
９は吸熱部材１０に熱的に接続されている。
【００１６】超電導コイル９および吸熱部材１０は、具
体的には次のように構成されている。すなわち、超電導
コイル９は、この例の場合、電気絶縁材で被覆されたＮ
ｂＴｉ合金などの金属系超電導線あるいは電気絶縁材で
被覆されたＮｂ3 Ｓｎなどの化合物系超電導線で形成さ
れている。具体的には、これらの超電導線を巻枠の外周
に所定回数巻回した後に、エポキシ樹脂のように熱伝導
率の比較的良い樹脂を含浸して硬化させ、その後に巻枠
の全部を取り去り、全体が所定精度の円筒形状となるよ
うに成形したものとなっている。
体的には次のように構成されている。すなわち、超電導
コイル９は、この例の場合、電気絶縁材で被覆されたＮ
ｂＴｉ合金などの金属系超電導線あるいは電気絶縁材で
被覆されたＮｂ3 Ｓｎなどの化合物系超電導線で形成さ
れている。具体的には、これらの超電導線を巻枠の外周
に所定回数巻回した後に、エポキシ樹脂のように熱伝導
率の比較的良い樹脂を含浸して硬化させ、その後に巻枠
の全部を取り去り、全体が所定精度の円筒形状となるよ
うに成形したものとなっている。
【００１７】吸熱部材１０は、銅やアルミニウムなどの
良熱伝導金属材で内径が超電導コイル９の外径より所定
だけ大きく、かつ軸方向長さが超電導コイル９のそれと
ほぼ等しい円筒状に形成された筒状部１１と、この筒状
部１１の一端側内面に内側に突出するように一体に形成
された環状部１２とで構成されている。なお、筒状部１
１および管状部１２には、周方向の渦電流通路を遮断す
るための切込みが軸方向に形成されている。
良熱伝導金属材で内径が超電導コイル９の外径より所定
だけ大きく、かつ軸方向長さが超電導コイル９のそれと
ほぼ等しい円筒状に形成された筒状部１１と、この筒状
部１１の一端側内面に内側に突出するように一体に形成
された環状部１２とで構成されている。なお、筒状部１
１および管状部１２には、周方向の渦電流通路を遮断す
るための切込みが軸方向に形成されている。
【００１８】このように構成された吸熱部材１０内に超
電導コイル９が挿入され、この状態で超電導コイル９が
筒状部１１および環状部１２に対してエポキシ樹脂など
の含浸樹脂層によって接着固定されている。そして、超
電導コイル９および吸熱部材１０の一体化物は、吸熱部
材１０の環状部１２を下にし、熱シールド板７の上壁と
吸熱部材１０とを連結する断熱材製の複数の支持部材１
３によって環状空間８内に吊り下げ状態に配置されてい
る。
電導コイル９が挿入され、この状態で超電導コイル９が
筒状部１１および環状部１２に対してエポキシ樹脂など
の含浸樹脂層によって接着固定されている。そして、超
電導コイル９および吸熱部材１０の一体化物は、吸熱部
材１０の環状部１２を下にし、熱シールド板７の上壁と
吸熱部材１０とを連結する断熱材製の複数の支持部材１
３によって環状空間８内に吊り下げ状態に配置されてい
る。
【００１９】吸熱部材１０および熱シールド板７の上壁
は、それぞれ極低温用冷凍機、この例ではギホード・マ
クマホン型冷凍機（以後、ＧＭ冷凍機と略称する。）１
４の冷却ステージに接続されている。
は、それぞれ極低温用冷凍機、この例ではギホード・マ
クマホン型冷凍機（以後、ＧＭ冷凍機と略称する。）１
４の冷却ステージに接続されている。
【００２０】ＧＭ冷凍機１４は、１段蓄冷器の蓄冷材と
して銅メッシュ等を用い、２段蓄冷器の蓄冷材としてＥ
ｒ3 Ｎｉで代表される磁性蓄冷材を用いたもので、70K
程度に冷却される冷却ステージ１５と、4Kレベルに冷却
される冷却ステージ１６とを備えている。そして、この
ＧＭ冷凍機１４は、軸心線を超電導コイル９の軸心線に
平行させ、かつ冷却ステージ１５が超電導コイル９の半
径方向外方で、熱シールド板７と真空容器１の構成壁の
間に位置し、また冷却ステージ１６が超電導コイル９の
半径方向外方で、熱シールド板７で囲まれた空間内に位
置するように、熱シールド板７の上壁に設けられた孔１
７および真空容器１の上壁に設けられた装着孔１８を使
って真空容器１に取り付けられている。
して銅メッシュ等を用い、２段蓄冷器の蓄冷材としてＥ
ｒ3 Ｎｉで代表される磁性蓄冷材を用いたもので、70K
程度に冷却される冷却ステージ１５と、4Kレベルに冷却
される冷却ステージ１６とを備えている。そして、この
ＧＭ冷凍機１４は、軸心線を超電導コイル９の軸心線に
平行させ、かつ冷却ステージ１５が超電導コイル９の半
径方向外方で、熱シールド板７と真空容器１の構成壁の
間に位置し、また冷却ステージ１６が超電導コイル９の
半径方向外方で、熱シールド板７で囲まれた空間内に位
置するように、熱シールド板７の上壁に設けられた孔１
７および真空容器１の上壁に設けられた装着孔１８を使
って真空容器１に取り付けられている。
【００２１】上記のように配置されたＧＭ冷凍機１４の
冷却ステージ１５は熱シールド板７の上壁に熱的接続さ
れ、また冷却ステージ１６は窒化アルミニウムのように
熱伝導性のよい絶縁材１９を介して熱伝導部材２０に熱
的・機械的に接続されている。熱伝導部材２０は可撓性
の熱伝導部材２１を介して前述した吸熱部材１０に熱的
に接続されている。
冷却ステージ１５は熱シールド板７の上壁に熱的接続さ
れ、また冷却ステージ１６は窒化アルミニウムのように
熱伝導性のよい絶縁材１９を介して熱伝導部材２０に熱
的・機械的に接続されている。熱伝導部材２０は可撓性
の熱伝導部材２１を介して前述した吸熱部材１０に熱的
に接続されている。
【００２２】熱伝導部材２０の上面で、冷却ステージ１
６を境にして反超電導コイル側に位置する部分には窒化
アルミニウムのように熱伝導性のよい絶縁材２２を介し
て電流リード２３ａ，２３ｂの一端側が支持されてい
る。これら電流リード２３ａ，２３ｂの他端側は超電導
コイル９の軸心線と平行に上方に延びて真空容器１の上
壁に取り付けられたブッシング２４ａ，２４ｂの中心導
体に接続されている。
６を境にして反超電導コイル側に位置する部分には窒化
アルミニウムのように熱伝導性のよい絶縁材２２を介し
て電流リード２３ａ，２３ｂの一端側が支持されてい
る。これら電流リード２３ａ，２３ｂの他端側は超電導
コイル９の軸心線と平行に上方に延びて真空容器１の上
壁に取り付けられたブッシング２４ａ，２４ｂの中心導
体に接続されている。
【００２３】電流リード２３ａ，２３ｂは、それぞれ棒
状に形成された酸化物系超電導リード２５と銅リード２
６とを直列に接続して形成されている。酸化物系超電導
リード２５は、たとえば、レーザ浮遊帯溶融法で作成さ
れたＢｉ2 Ｓｒ2 ＣａＣｕ2ＯX 超電導体（臨界温度70K
以上）によって形成されている。酸化物系超電導リー
ド２５の両端には、銅ブロックで形成された端子２７，
２８が半田付け等によって接続されている。端子２７は
前述した絶縁材２２を介して熱伝導部材２０に固定され
ており、端子２８は窒化アルミニウムのように熱伝導性
のよい絶縁材２９を介して熱シールド板７の上壁に熱的
・機械的に固定されている。
状に形成された酸化物系超電導リード２５と銅リード２
６とを直列に接続して形成されている。酸化物系超電導
リード２５は、たとえば、レーザ浮遊帯溶融法で作成さ
れたＢｉ2 Ｓｒ2 ＣａＣｕ2ＯX 超電導体（臨界温度70K
以上）によって形成されている。酸化物系超電導リー
ド２５の両端には、銅ブロックで形成された端子２７，
２８が半田付け等によって接続されている。端子２７は
前述した絶縁材２２を介して熱伝導部材２０に固定され
ており、端子２８は窒化アルミニウムのように熱伝導性
のよい絶縁材２９を介して熱シールド板７の上壁に熱的
・機械的に固定されている。
【００２４】ここで、各酸化物系超電導リード２５は、
少なくとも端子２８に隣接した部分３０が、超電導コイ
ル９から部分３０に印加される漏れ磁界の向きとほぼ平
行するように配置されている。換言すると、上記部分３
０に流れる電流の向きと超電導コイル９から部分３０に
印加される漏れ磁界の向きとをほぼ平行させるように配
置されている。
少なくとも端子２８に隣接した部分３０が、超電導コイ
ル９から部分３０に印加される漏れ磁界の向きとほぼ平
行するように配置されている。換言すると、上記部分３
０に流れる電流の向きと超電導コイル９から部分３０に
印加される漏れ磁界の向きとをほぼ平行させるように配
置されている。
【００２５】超電導コイル９の両線端は、超電導コイル
９を構成している線材と同じ絶縁線材３２ａ，３２ｂを
介して電流リード２３ａ，２３ｂの対応する端子２７に
電気的に接続されている。勿論、これら絶縁線材３２
ａ，３２ｂを電気的絶縁状態で、熱伝導部材２０に熱的
に接続することが望ましい。
９を構成している線材と同じ絶縁線材３２ａ，３２ｂを
介して電流リード２３ａ，２３ｂの対応する端子２７に
電気的に接続されている。勿論、これら絶縁線材３２
ａ，３２ｂを電気的絶縁状態で、熱伝導部材２０に熱的
に接続することが望ましい。
【００２６】なお、図１では真空容器１内を排気する真
空排気系や圧力、温度等を計測する計測系およびＧＭ冷
凍機１４の制御系が省略されている。このような構成で
あると、ＧＭ冷凍機１４を運転開始させると、このＧＭ
冷凍機１４の冷却ステージ１５，１６が温度低下する。
この結果、熱シールド板７および電流リード２３ａ，２
３ｂのいわゆる中間部の顕熱が伝導によって冷却ステー
ジ１５に伝わる。また、超電導コイル９，吸熱部材１
０，熱伝導部材２０，２１，電流リード２３ａ，２３ｂ
の図中下端側の顕熱が伝導によって冷却ステージ１６に
伝わる。
空排気系や圧力、温度等を計測する計測系およびＧＭ冷
凍機１４の制御系が省略されている。このような構成で
あると、ＧＭ冷凍機１４を運転開始させると、このＧＭ
冷凍機１４の冷却ステージ１５，１６が温度低下する。
この結果、熱シールド板７および電流リード２３ａ，２
３ｂのいわゆる中間部の顕熱が伝導によって冷却ステー
ジ１５に伝わる。また、超電導コイル９，吸熱部材１
０，熱伝導部材２０，２１，電流リード２３ａ，２３ｂ
の図中下端側の顕熱が伝導によって冷却ステージ１６に
伝わる。
【００２７】このため、これらの顕熱がＧＭ冷凍機１４
によって吸収され、上記各部材は徐々に冷却される。そ
して、最終的に、熱シールド板７および酸化物系超電導
リード２５の部分３０（以後、高温端と略称する）が70
K 程度に、また超電導コイル９、吸熱部材１０、熱伝導
部材２９，２１、酸化物系超電導リード２５の端子２７
の近傍３１（以後、低温端と略称する）が4Kレベルに冷
却される。
によって吸収され、上記各部材は徐々に冷却される。そ
して、最終的に、熱シールド板７および酸化物系超電導
リード２５の部分３０（以後、高温端と略称する）が70
K 程度に、また超電導コイル９、吸熱部材１０、熱伝導
部材２９，２１、酸化物系超電導リード２５の端子２７
の近傍３１（以後、低温端と略称する）が4Kレベルに冷
却される。
【００２８】この温度では、超電導コイル９を形成して
いる線材が超電導状態に転移する。また、電流リード２
３ａ，２３ｂの一部を構成している酸化物系超電導リー
ド２５も超電導状態に転移する。したがって、この状態
で超電導コイル９を付勢できることになる。
いる線材が超電導状態に転移する。また、電流リード２
３ａ，２３ｂの一部を構成している酸化物系超電導リー
ド２５も超電導状態に転移する。したがって、この状態
で超電導コイル９を付勢できることになる。
【００２９】電流リード２３ａ，２３ｂに電流を流す
と、銅リード２６でジュール熱が発生する。また、銅リ
ード２６を介して外熱が伝導で侵入する。一方、酸化物
系超電導リード２５ではジュール熱は発生しない。銅リ
ード２６で発生したジュール熱および伝導侵入熱は、端
子２８、絶縁材２９、熱シールド板７の上壁を介して冷
却ステージ１５で吸収される。したがって、電流リード
２３ａ，２３ｂを介して真空容器１内に侵入しようとす
る熱は、70K レベルの領域で吸収されることになる。
と、銅リード２６でジュール熱が発生する。また、銅リ
ード２６を介して外熱が伝導で侵入する。一方、酸化物
系超電導リード２５ではジュール熱は発生しない。銅リ
ード２６で発生したジュール熱および伝導侵入熱は、端
子２８、絶縁材２９、熱シールド板７の上壁を介して冷
却ステージ１５で吸収される。したがって、電流リード
２３ａ，２３ｂを介して真空容器１内に侵入しようとす
る熱は、70K レベルの領域で吸収されることになる。
【００３０】このように、本実施例に係る超電導磁石装
置では、酸化物系超電導リード２５の高温端３０側を、
図５に示されるように、この高温端３０側に流れる電流
の向きと超電導コイル９から高温端３０側に印加される
漏れ磁界３３の向きとをほぼ平行させるように配置して
いるので、超電導コイル９からの漏れ磁界に対して、い
わゆる強い電流リードの配置構成を実現できる。これは
酸化物系超電導リード２５の回りに磁気シールドを設け
た場合にもいえることである。
置では、酸化物系超電導リード２５の高温端３０側を、
図５に示されるように、この高温端３０側に流れる電流
の向きと超電導コイル９から高温端３０側に印加される
漏れ磁界３３の向きとをほぼ平行させるように配置して
いるので、超電導コイル９からの漏れ磁界に対して、い
わゆる強い電流リードの配置構成を実現できる。これは
酸化物系超電導リード２５の回りに磁気シールドを設け
た場合にもいえることである。
【００３１】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。すなわち、上述した実施例では、電流
リードの一部を構成している酸化物系超電導リードを超
電導コイルの半径方向外側に配置しているが、この酸化
物系超電導リード２５を、図６(a) に示すように、超電
導コイル９の軸心線上に、その低温端３１を超電導コイ
ル側に、その高温端３０を反超電導コイル側に位置させ
て配置してもよい。この場合も、高温端３０側に流れる
電流の向きと超電導コイル９から高温端３０側に印加さ
れる漏れ磁界３３の向きとをほぼ平行させることができ
るので、前記実施例と同様の効果を発揮させることがで
きる。また、図６(b) に示すように、超電導コイル９の
軸心線に対して斜めに、その低温端３１を超電導コイル
側に、その高温端３０を反超電導コイル側に位置させて
酸化物系超電導リード２５を配置してもよい。この場合
も、高温端３０側に流れる電流の向きと超電導コイル９
から高温端３０側に印加される漏れ磁界３３の向きとを
ほぼ平行させることができるので、同様の効果を発揮さ
せることができる。
るものではない。すなわち、上述した実施例では、電流
リードの一部を構成している酸化物系超電導リードを超
電導コイルの半径方向外側に配置しているが、この酸化
物系超電導リード２５を、図６(a) に示すように、超電
導コイル９の軸心線上に、その低温端３１を超電導コイ
ル側に、その高温端３０を反超電導コイル側に位置させ
て配置してもよい。この場合も、高温端３０側に流れる
電流の向きと超電導コイル９から高温端３０側に印加さ
れる漏れ磁界３３の向きとをほぼ平行させることができ
るので、前記実施例と同様の効果を発揮させることがで
きる。また、図６(b) に示すように、超電導コイル９の
軸心線に対して斜めに、その低温端３１を超電導コイル
側に、その高温端３０を反超電導コイル側に位置させて
酸化物系超電導リード２５を配置してもよい。この場合
も、高温端３０側に流れる電流の向きと超電導コイル９
から高温端３０側に印加される漏れ磁界３３の向きとを
ほぼ平行させることができるので、同様の効果を発揮さ
せることができる。
【００３２】また、図１に示す実施例は、本発明を冷凍
機直冷式の超電導磁石装置に適用した例であるが、本発
明は超電導コイルおよび酸化物系超電導リードの低温端
を液体ヘリウムで冷却し、酸化物系超電導リードの高温
端を液体窒素で冷却するタイプの超電導磁石装置にも適
用できる。
機直冷式の超電導磁石装置に適用した例であるが、本発
明は超電導コイルおよび酸化物系超電導リードの低温端
を液体ヘリウムで冷却し、酸化物系超電導リードの高温
端を液体窒素で冷却するタイプの超電導磁石装置にも適
用できる。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電流リードの一部を構成している酸化物系超電導リード
に対する磁界の影響除去を効果的に実現できる。
電流リードの一部を構成している酸化物系超電導リード
に対する磁界の影響除去を効果的に実現できる。
【図１】本発明の一実施例に係る超電導磁石装置の概略
構成図
構成図
【図２】酸化物系超電導体の温度に対する臨界電流密度
の磁界依存性を示す図
の磁界依存性を示す図
【図３】超電導コイルにおける漏れ磁界の強さの分布を
示す図
示す図
【図４】(a) は溶融法で作成された酸化物系超電導体の
結晶粒配向組織を示す図で、(b) は同組織を持つ酸化物
系超電導体の磁界の印加方向と臨界電流密度との関係を
示す図
結晶粒配向組織を示す図で、(b) は同組織を持つ酸化物
系超電導体の磁界の印加方向と臨界電流密度との関係を
示す図
【図５】図１に示される例における酸化物系超電導リー
ドの延びる方向と同リードに超電導コイルから印加され
る漏れ磁界の方向との関係を示す図
ドの延びる方向と同リードに超電導コイルから印加され
る漏れ磁界の方向との関係を示す図
【図６】超電導コイルに対する酸化物系超電導リードの
配置の変形例をそれぞれ示す図
配置の変形例をそれぞれ示す図
１…真空容器 ７…熱シールド
板 ９…超電導コイル １０…吸熱部材 １４…冷凍機 ２０…熱伝導部
材 ２３ａ，２３ｂ…電流リード ２４ａ，２４ｂ
…ブッシング ２５…酸化物超電導リード ２６…銅リード ３０…高温端 ３１…低温端 ３２…磁界
板 ９…超電導コイル １０…吸熱部材 １４…冷凍機 ２０…熱伝導部
材 ２３ａ，２３ｂ…電流リード ２４ａ，２４ｂ
…ブッシング ２５…酸化物超電導リード ２６…銅リード ３０…高温端 ３１…低温端 ３２…磁界
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野村 俊自 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 栗山 透 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 矢澤 孝 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内
Claims (2)
- 【請求項１】超電導コイルに電流を供給する電流リード
を備え、上記電流リードの一部が酸化物系超電導体で形
成されてなる超電導磁石装置において、前記電流リード
の前記酸化物系超電導体で形成された部分は、少なくと
もその高温端側が、この高温端側に流れる電流の向きと
前記超電導コイルから上記高温端側に印加される漏れ磁
界の向きとをほぼ平行させるように配置されてなること
を特徴とする超電導磁石装置。 - 【請求項２】前記超電導コイルと前記電流リードの前記
酸化物系超電導体で形成された部分の低温端とを共通に
冷却する第１の冷却ステージと前記酸化物系超電導体で
形成された部分の高温端を冷却する第２の冷却ステージ
とを備えた冷凍機を具備してなることを特徴とする請求
項１に記載の超電導磁石装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5291988A JPH07142237A (ja) | 1993-11-22 | 1993-11-22 | 超電導磁石装置 |
| US08/345,764 US5686876A (en) | 1993-11-22 | 1994-11-22 | Superconducting magnet apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5291988A JPH07142237A (ja) | 1993-11-22 | 1993-11-22 | 超電導磁石装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07142237A true JPH07142237A (ja) | 1995-06-02 |
Family
ID=17776069
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5291988A Pending JPH07142237A (ja) | 1993-11-22 | 1993-11-22 | 超電導磁石装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5686876A (ja) |
| JP (1) | JPH07142237A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007519457A (ja) * | 2004-01-28 | 2007-07-19 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | 磁気共鳴装置の真空容器 |
| US8352002B2 (en) | 2008-10-30 | 2013-01-08 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Superconductor cooling system and superconductor cooling method |
| CN103377788A (zh) * | 2012-04-27 | 2013-10-30 | 中国科学院高能物理研究所 | 超导磁体系统 |
| CN105261438A (zh) * | 2015-10-19 | 2016-01-20 | 中国科学院近代物理研究所 | 一种复合型超导螺线管磁体线圈氦槽 |
| WO2021014959A1 (ja) * | 2019-07-22 | 2021-01-28 | 株式会社日立製作所 | 伝導冷却型超伝導磁石 |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6111490A (en) | 1996-06-19 | 2000-08-29 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Superconducting magnet apparatus and method for magnetizing superconductor |
| TW385456B (en) * | 1997-05-08 | 2000-03-21 | Sumitomo Electric Industries | Superconduction coil |
| WO2000000002A2 (en) * | 1998-06-09 | 2000-01-06 | Massachusetts Institute Of Technology | Method for current sharing in a superconducting current lead |
| WO2001001048A1 (de) * | 1999-06-24 | 2001-01-04 | Csp Cryogenic Spectrometers Gmbh | Kühlvorrichtung |
| EP1063482A1 (de) * | 1999-06-24 | 2000-12-27 | CSP Cryogenic Spectrometers GmbH | Kühlvorrichtung |
| EP1072851A1 (de) * | 1999-07-29 | 2001-01-31 | CSP Cryogenic Spectrometers GmbH | Kühlvorrichtung |
| KR100429777B1 (ko) * | 2002-06-26 | 2004-05-03 | 주식회사 덕성 | 지엠냉각기를 사용하는 초전도전자석용 보빈 |
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| JP4404021B2 (ja) * | 2005-06-30 | 2010-01-27 | 株式会社日立製作所 | Ｍｒｉ用超電導磁石 |
| DE102005052602B3 (de) * | 2005-11-02 | 2007-03-08 | Trithor Gmbh | Spule zum Erzeugen eines Magnetfeldes |
| GB2441778B (en) * | 2006-09-15 | 2008-08-13 | Siemens Magnet Technology Ltd | Integrated access turret-refrigerator turret assembly for cryostat |
| US7372273B2 (en) | 2006-10-02 | 2008-05-13 | General Electric Company | High temperature superconducting current leads for superconducting magnets |
| JP4468388B2 (ja) * | 2007-02-05 | 2010-05-26 | 株式会社日立製作所 | 磁場発生器 |
| CN103456455B (zh) * | 2013-09-28 | 2015-09-30 | 西部超导材料科技股份有限公司 | 一种超导磁体电流引线 |
| JP6286242B2 (ja) * | 2014-03-18 | 2018-02-28 | 株式会社日立製作所 | 超電導磁石装置 |
| DE102017217930A1 (de) * | 2017-10-09 | 2019-04-11 | Bruker Biospin Ag | Magnetanordnung mit Kryostat und Magnetspulensystem, mit Kältespeichern an den Stromzuführungen |
| GB2586821B (en) * | 2019-09-04 | 2022-04-13 | Siemens Healthcare Ltd | Current leads for superconducting magnets |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6220303A (ja) * | 1985-07-19 | 1987-01-28 | Hitachi Ltd | 強制冷却超電導コイル装置 |
| JPH0561762A (ja) * | 1991-08-30 | 1993-03-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | メモリ制御装置 |
-
1993
- 1993-11-22 JP JP5291988A patent/JPH07142237A/ja active Pending
-
1994
- 1994-11-22 US US08/345,764 patent/US5686876A/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007519457A (ja) * | 2004-01-28 | 2007-07-19 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | 磁気共鳴装置の真空容器 |
| US8352002B2 (en) | 2008-10-30 | 2013-01-08 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Superconductor cooling system and superconductor cooling method |
| CN103377788A (zh) * | 2012-04-27 | 2013-10-30 | 中国科学院高能物理研究所 | 超导磁体系统 |
| CN105261438A (zh) * | 2015-10-19 | 2016-01-20 | 中国科学院近代物理研究所 | 一种复合型超导螺线管磁体线圈氦槽 |
| CN105261438B (zh) * | 2015-10-19 | 2017-11-10 | 中国科学院近代物理研究所 | 一种复合型超导螺线管磁体线圈氦槽 |
| WO2021014959A1 (ja) * | 2019-07-22 | 2021-01-28 | 株式会社日立製作所 | 伝導冷却型超伝導磁石 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5686876A (en) | 1997-11-11 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |