JPH07283021A - Electromagnet unit - Google Patents

Electromagnet unit

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JPH07283021A
JPH07283021A JP7500594A JP7500594A JPH07283021A JP H07283021 A JPH07283021 A JP H07283021A JP 7500594 A JP7500594 A JP 7500594A JP 7500594 A JP7500594 A JP 7500594A JP H07283021 A JPH07283021 A JP H07283021A
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JP
Japan
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coil
yoke
magnetic field
container
superconducting
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Application number
JP7500594A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshie Takeuchi
敏恵 竹内
Takeo Kawaguchi
武男 川口
Tetsuya Matsuda
哲也 松田
Kazutake Senoo
和威 妹尾
Masao Morita
正夫 守田
Itsuo Kodera
溢男 小寺
Shunji Yamamoto
俊二 山本
Shiro Nakamura
史朗 中村
Tadatoshi Yamada
忠利 山田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain a high performance electromagnet unit which can be operated easily while reducing the leakage field and the imbalance of electromagnetic force. CONSTITUTION:The electromagnet unit comprises a superconducting coil 11 generating a magnetic field, a vessel 12 for housing the superconducting coil, a vacuum vessel 14 for defining a vacuum space and supporting the coil vessel while insulating thermally, a yoke 21 disposed around the vacuum vessel, and at least one ferromagnetic piece 13, 30, 33, 38 fixed appropriately to the outside of the yoke. Furthermore, the electromagnet unit may comprises electromagnetic force measuring units 32, 37, a regulation mechanism 38, and a field measuring element. This structure allows monitoring and regulation of imbalance in the electromagnetic force between the superconducting coil and the yoke.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は電磁石装置に関するも
のであり、特に加速器や荷電粒子蓄積リング等の高エネ
ルギー物理に関する高均一かつ高強度磁界を発生させる
超電導電磁石等の超電導電磁石装置に関するものであ
る。この発明は超電導電磁石装置に適用して特に著しい
効果を発揮するが、常電導電磁石装置に用いることもで
きる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electromagnet device, and more particularly to a superconducting electromagnet device such as a superconducting electromagnet for generating a highly uniform and strong magnetic field relating to high energy physics such as an accelerator and a charged particle storage ring. . The present invention is particularly effective when applied to a superconducting electromagnet device, but can also be used for a normal electroconducting magnet device.

【0002】[0002]

【従来の技術】図19は、「真空」(日本真空協会)1
989年第32巻第6号、第545頁に記載された従来
の超電導小型SRリングを示す上下対称な構成の中央部
を示す平面断面図であって、従来の超電導電磁石装置の
一例を示し、図20は図19のXX−XX線に沿った断
面図である。
2. Description of the Related Art FIG. 19 shows a "vacuum" (Japan Vacuum Association) 1
989 is a plan sectional view showing a central portion of a vertically symmetrical structure showing a conventional superconducting small SR ring described in Vol. 32, No. 6, 1989, p. 545, showing an example of a conventional superconducting electromagnet device, 20 is a sectional view taken along line XX-XX in FIG.

【0003】図19および図20に於いて、超電導電磁
石装置は一定の間隔で上下対称に設けられ、磁界を発生
する超電導コイル1と、この超電導コイル1を収納する
コイル容器2と、コイル容器2を真空空間内に収納して
断熱的に支持する真空容器4とを備えている。超電導電
磁石装置は更に、真空容器4の中に設けられ架電粒子を
通過させる真空チャンバ7と、この真空チャンバ7内で
軌道Sに沿って移動する荷電粒子から接線方向に放射さ
れる放射光を外部へ取り出すためのビームライン8とを
備えている。コイル容器2はサポート5により連結支持
され、真空容器4はその外側を略々覆うように配置さ
れ、鉄等の強磁性体からなって磁界を通すヨーク10に
より支持されている。ヨーク10には、ヨーク10を貫
通して延びて放射光ビームライン8を通すための切欠形
状の放射光ポート9が設けられている。
In FIGS. 19 and 20, superconducting electromagnet devices are vertically symmetrically arranged at regular intervals to generate a magnetic field, a superconducting coil 1, a coil container 2 for accommodating the superconducting coil 1, and a coil container 2. And a vacuum container 4 which accommodates the above in a vacuum space and supports it adiabatically. The superconducting electromagnet apparatus is further provided with a vacuum chamber 7 provided in the vacuum container 4 for passing the bridging particles, and radiated light tangentially emitted from the charged particles moving along the trajectory S in the vacuum chamber 7. And a beam line 8 for taking out to the outside. The coil container 2 is connected and supported by a support 5, and the vacuum container 4 is arranged so as to cover the outside thereof substantially, and is supported by a yoke 10 made of a ferromagnetic material such as iron and allowing a magnetic field to pass therethrough. The yoke 10 is provided with a notch-shaped emission light port 9 which extends through the yoke 10 and allows the emission light beam line 8 to pass therethrough.

【0004】このような超電導電磁石装置に於いて、超
電導コイル1に電流を流して真空チャンバ7内に磁界を
発生させておき、荷電粒子をこの磁界内に通過させると
ローレツ力により進行方向が偏向され、荷電粒子は真空
チャンバ7内を円形の軌道Sを描いて回転運動する。こ
のとき、荷電粒子は径方向に力を受けるため、力に直角
な方向である荷電粒子ビーム軌道の接線方向に放射光を
発生し、この放射光は放射光ビームライン8を通して外
部へ取り出される。
In such a superconducting electromagnet apparatus, when a current is passed through the superconducting coil 1 to generate a magnetic field in the vacuum chamber 7 and charged particles are allowed to pass through the magnetic field, the traveling direction is deflected by the Loret force. Then, the charged particles rotate in the vacuum chamber 7 in a circular orbit S. At this time, since the charged particles receive a force in the radial direction, radiated light is generated in the tangential direction of the charged particle beam orbit, which is a direction perpendicular to the force, and this radiated light is extracted to the outside through the radiated light beam line 8.

【0005】高エネルギーの荷電粒子を所定の小半径の
円軌道Sに沿って曲げるためには、高均一度の高磁界が
必要であるが、高磁界を発生すると超電導コイル1の外
部に高い漏れ磁界が発生するので、この漏れ磁界を遮蔽
するために鉄等の強磁性体からなるヨーク10が真空容
器4を覆うように配置されている。ここで、磁界の高均
一度を得るために、超電導コイル1やヨーク10等の磁
気構成物は対称配置されるのが普通である。
In order to bend the high-energy charged particles along the circular orbit S having a predetermined small radius, a high magnetic field of high homogeneity is required, but when the high magnetic field is generated, high leakage to the outside of the superconducting coil 1 occurs. Since a magnetic field is generated, a yoke 10 made of a ferromagnetic material such as iron is arranged so as to cover the vacuum container 4 in order to shield this leakage magnetic field. Here, in order to obtain high homogeneity of the magnetic field, the magnetic components such as the superconducting coil 1 and the yoke 10 are usually arranged symmetrically.

【0006】また、超電導コイル1により磁界が発生す
ると、超電導コイル1とヨーク10との間に強大なマッ
クスウエルの力が働き、超電導コイル1とヨーク10に
は互いに引き合う電磁力が、超電導コイル1相互間には
垂直な方向にそれぞれ引き合う電磁力と、半径方向にそ
れぞれ反発し合う電磁力とが発生する。このとき、サポ
ート5により連結されたコイル容器2は上述の様々な電
磁力のベクトル和により、電磁力の大きい方向の力を受
けることになる。
Further, when a magnetic field is generated by the superconducting coil 1, a strong Maxwell force acts between the superconducting coil 1 and the yoke 10, and an electromagnetic force attracting each other is applied to the superconducting coil 1 and the yoke 10. An electromagnetic force attracting each other in the vertical direction and an electromagnetic force repelling each other in the radial direction are generated between each other. At this time, the coil container 2 connected by the support 5 receives the force in the direction in which the electromagnetic force is large due to the vector sum of the various electromagnetic forces described above.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上述のような超電導電
磁石装置に於いては、超電導コイル1及びヨーク10の
位置関係は通常上下方向および径方向に対称に配置され
ているが、放射光ビームライン8の本数、荷電粒子の入
射機器の配置、超電導コイル1およびヨーク10の製作
誤差並びに超電導コイル1とヨーク10との設置誤差等
により、非対称性が生じ、不平衡電磁力が生じるという
問題があった。また、ビームライン8などを対称に設置
すると、必要のない箇所にも複数の放射光ポート9を配
置することとなり、外部への漏れ磁界が多くなるという
問題があった。
In the superconducting electromagnet apparatus as described above, the positional relationship between the superconducting coil 1 and the yoke 10 is usually arranged symmetrically in the vertical and radial directions. There is a problem that asymmetry occurs and an unbalanced electromagnetic force is generated due to the number of eight, the arrangement of charged particle injection devices, the manufacturing error of the superconducting coil 1 and the yoke 10, the installation error between the superconducting coil 1 and the yoke 10, and the like. It was Further, if the beam lines 8 and the like are installed symmetrically, a plurality of radiated light ports 9 will be arranged in unnecessary places, and there is a problem that the leakage magnetic field to the outside increases.

【0008】従ってこの発明の目的は、上述の従来の電
磁石装置の課題を解決した電磁石装置を提供することで
あり、特に外部への漏れ磁界が小さく、不平衡電磁力を
極力抑えることができ、運転が容易で高性能な超電導電
磁石装置を提供することを目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide an electromagnet device which solves the problems of the above-mentioned conventional electromagnet device, in particular, the leakage magnetic field to the outside is small, and the unbalanced electromagnetic force can be suppressed as much as possible. It is an object of the present invention to provide a high performance superconducting electromagnet device which is easy to operate.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の電磁石装
置は、磁界を発生するコイルと、コイルを収納するコイ
ル容器と、コイル容器を囲んで配置されたヨークと、ヨ
ークの外側に取り付けられた少なくとも1つの強磁性体
片とを備えている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an electromagnet device, which includes a coil that generates a magnetic field, a coil container that houses the coil, a yoke that surrounds the coil container, and an outside of the yoke. And at least one ferromagnetic piece.

【0010】請求項2記載の電磁石装置は、コイルが超
電導コイルであり、コイル容器とヨークとの間に、コイ
ル容器を収納し、真空空間を形成してコイル容器を断熱
的に支持する真空容器を備えている。
In the electromagnet device according to the second aspect, the coil is a superconducting coil, the coil container is housed between the coil container and the yoke, and a vacuum space is formed to adiabatically support the coil container. Is equipped with.

【0011】請求項3記載の電磁石装置によれば、ヨー
クがポートを備え、強磁性体片が、ポートの容積に略々
対応する体積のものであって、ポートの近傍に取付られ
ている。
According to the electromagnet apparatus of the third aspect, the yoke is provided with the port, and the ferromagnetic piece has a volume substantially corresponding to the volume of the port, and is attached near the port.

【0012】請求項4記載の電磁石装置によれば、超電
導コイルとヨークとの間に作用する電磁力測定装置を備
えている。
According to the fourth aspect of the electromagnet device, the electromagnetic force measuring device acting between the superconducting coil and the yoke is provided.

【0013】請求項5記載の電磁石装置によれば、磁界
を発生する超電導コイルと、超電導コイルを収納するコ
イル容器と、コイル容器を収納し、真空空間を形成して
コイル容器を断熱的に支持する真空容器と、真空容器を
囲んで配置されたヨークと、超電導コイルおよびヨーク
間に作用する電磁力測定装置とを備えている。
According to the electromagnet device of the fifth aspect, the superconducting coil for generating a magnetic field, the coil container for accommodating the superconducting coil, the coil container for accommodating the coil container, forming a vacuum space, and supporting the coil container adiabatically. A vacuum container, a yoke surrounding the vacuum container, and an electromagnetic force measuring device acting between the superconducting coil and the yoke.

【0014】請求項6記載の電磁石装置によれば、超電
導コイルを真空容器内に断熱的に支持する断熱支持体を
備え、電磁力測定装置が断熱支持体に設けられている。
According to the electromagnet apparatus of the sixth aspect, the heat insulating support for thermally supporting the superconducting coil in the vacuum container is provided, and the electromagnetic force measuring device is provided on the heat insulating support.

【0015】請求項7記載の電磁石装置によれば、超電
導コイルおよびヨーク間の相対位置を調整する調整機構
を備えている。
According to the seventh aspect of the electromagnet device, the adjusting mechanism for adjusting the relative position between the superconducting coil and the yoke is provided.

【0016】請求項8記載の電磁石装置によれば、真空
容器内に設けられて真空容器内の磁界を測定する磁界測
定素子を備えている。
According to the eighth aspect of the present invention, there is provided a magnetic field measuring element provided inside the vacuum container for measuring the magnetic field inside the vacuum container.

【0017】請求項9記載の電磁石装置によれば、磁界
を発生する超電導コイルと、超電導コイルを収納するコ
イル容器と、コイル容器を収納し、真空空間を形成して
コイル容器を断熱的に支持する真空容器と、真空容器を
囲んで配置されたヨークと、真空容器内に設けられて真
空容器内の磁界を測定する磁界測定素子とを備えてい
る。
According to the electromagnet device of the present invention, a superconducting coil for generating a magnetic field, a coil container for accommodating the superconducting coil, a coil container are accommodated, a vacuum space is formed, and the coil container is adiabatically supported. A vacuum container, a yoke that surrounds the vacuum container, and a magnetic field measuring element that is provided in the vacuum container and measures the magnetic field in the vacuum container.

【0018】請求項10記載の電磁石装置によれば、超
電導コイルが荷電粒子を偏向させる超電導コイルであっ
て、荷電粒子を所定の軌道に沿って通過させる真空チャ
ンバを備え、磁界測定素子が、荷電粒子の軌道から外れ
た位置に設けられている。
According to the tenth aspect of the electromagnet apparatus, the superconducting coil is a superconducting coil for deflecting the charged particles, and the superconducting coil includes a vacuum chamber for passing the charged particles along a predetermined orbit, and the magnetic field measuring element includes the charged particles. It is provided at a position deviated from the particle orbit.

【0019】[0019]

【作用】請求項1記載の電磁石装置は、磁界を発生する
コイルと、コイルを収納するコイル容器と、コイル容器
を囲んで配置されたヨークと、ヨークの外側に取り付け
られた少なくとも1つの強磁性体片とを備えているの
で、強磁性体片をヨークの外側に適切に配置して磁界分
布を調整することができ、コイルに作用する不平衡電磁
力を最小限にできる。
According to the electromagnet device of the present invention, a coil for generating a magnetic field, a coil container for accommodating the coil, a yoke arranged so as to surround the coil container, and at least one ferromagnet mounted outside the yoke. With the body piece, the ferromagnetic body piece can be appropriately arranged outside the yoke to adjust the magnetic field distribution, and the unbalanced electromagnetic force acting on the coil can be minimized.

【0020】請求項2記載の電磁石装置は、ヨークの外
側に取り付けられた少なくとも1つの強磁性体片を備え
ているので、強磁性体片をヨーク外側に適切に配置する
ことにより、超電導コイルとヨークとの間に作用する不
平衡電磁力を調整することができる。
Since the electromagnet device according to the second aspect includes at least one ferromagnetic piece attached to the outside of the yoke, the ferromagnetic piece is appropriately arranged on the outside of the yoke so that the superconducting coil and the superconducting coil are formed. The unbalanced electromagnetic force acting between the yoke and the yoke can be adjusted.

【0021】請求項3記載の電磁石装置によれば、種々
のポートに対応して超電導コイルとヨークとの間に作用
する不平衡電磁力を容易に調整することができる。
According to the electromagnet device of the third aspect, the unbalanced electromagnetic force acting between the superconducting coil and the yoke can be easily adjusted corresponding to various ports.

【0022】請求項4記載の電磁石装置によれば、超電
導コイルとヨークとの間に作用する電磁力を容易に測定
できる。
According to the electromagnet device of the fourth aspect, the electromagnetic force acting between the superconducting coil and the yoke can be easily measured.

【0023】請求項5記載の電磁石装置によれば、超電
導コイルとヨークとの間に作用する電磁力の測定が容易
に正確に行える。
According to the electromagnet device of the fifth aspect, the electromagnetic force acting between the superconducting coil and the yoke can be easily and accurately measured.

【0024】請求項6記載の電磁石装置によれば、断熱
支持体に作用する電磁力を正確かつ容易に測定できる。
According to the electromagnet device of the sixth aspect, the electromagnetic force acting on the heat insulating support can be accurately and easily measured.

【0025】請求項7記載の電磁石装置によれば、超電
導コイルおよびヨーク間に作用する電磁力を正確に測定
して、超電導コイルとヨークとの間の相対位置を正確に
調整してこれらの間の電磁力を最小にすることができ
る。
According to the electromagnet device of the present invention, the electromagnetic force acting between the superconducting coil and the yoke is accurately measured, the relative position between the superconducting coil and the yoke is accurately adjusted, and the electromagnetic force between them is adjusted. The electromagnetic force of can be minimized.

【0026】請求項8記載の電磁石装置によれば、真空
容器内の磁界の均一度を向上させて不平衡電磁力を低減
できる。
According to the electromagnet device of the eighth aspect, it is possible to improve the homogeneity of the magnetic field in the vacuum container and reduce the unbalanced electromagnetic force.

【0027】請求項9記載の電磁石装置によれば、磁界
の均一性を改善して不平衡電磁力を減少することができ
る。
According to the ninth aspect of the electromagnet device, the uniformity of the magnetic field can be improved and the unbalanced electromagnetic force can be reduced.

【0028】請求項10記載の電磁石装置によれば、磁
界測定素子の測定結果と解析結果とを組み合わせて、荷
電粒子軌道上の磁界を遠隔的に測定することにより、荷
電粒子の運動を妨げずに荷電粒子の加速蓄積と同時に磁
界の遠隔的測定が容易にできる。
According to the electromagnet apparatus of the tenth aspect, the measurement result of the magnetic field measuring element and the analysis result are combined to remotely measure the magnetic field on the charged particle orbit, so that the movement of the charged particle is not disturbed. It is possible to facilitate the remote measurement of the magnetic field at the same time as the accelerated accumulation of charged particles.

【0029】[0029]

【実施例】【Example】

実施例1.図1乃至図4に示す本発明の電磁石装置は、
基本的には図19および図20に示す従来の円形のソレ
ノイド型超電導電磁石装置と同じ構造の超電導電磁石装
置であるが、その詳細は省略して概略的に示してあり、
図1にはその概略平面断面図を示し、図2乃至図4には
その概略側面断面図を示す。本発明の電磁石装置は、磁
界を発生する円形の超電導コイル1と、超電導コイル1
を収納するコイル容器2と、コイル容器2を収納し、真
空空間を形成してコイル容器2を断熱的に支持する真空
容器4と、真空容器4を囲んで配置されたヨーク10と
を備えている。この超電導電磁石装置は、回転対称面A
−Aと、上下対称面B−Bとをもっている。
Example 1. The electromagnet device of the present invention shown in FIGS.
Basically, the superconducting electromagnet apparatus has the same structure as the conventional circular solenoid type superconducting electromagnet apparatus shown in FIGS. 19 and 20, but the details thereof are omitted and shown schematically.
1 shows a schematic plan sectional view thereof, and FIGS. 2 to 4 show schematic side sectional views thereof. The electromagnet device of the present invention includes a circular superconducting coil 1 for generating a magnetic field, and the superconducting coil 1.
A coil container 2 for accommodating the coil container 2, a vacuum container 4 for accommodating the coil container 2 and forming a vacuum space for adiabatically supporting the coil container 2, and a yoke 10 surrounding the vacuum container 4. There is. This superconducting electromagnet device has a plane of rotational symmetry A
It has -A and a plane of symmetry BB.

【0030】超電導コイル1は、大小2つの円形コイル
が同心状に配置されて円板状コイル容器2内に収納され
たものが、2枚軸方向に間隔を置いてサポート5により
支持されたものである。超電導コイル1を収納したコイ
ル容器2は、後に説明するように真空空間を形成する真
空容器4内に断熱的に支持されて収納されている。真空
容器4はヨーク10に囲まれて支持されている。
The superconducting coil 1 is one in which two large and small circular coils are concentrically arranged and housed in a disc-shaped coil container 2, but two superconducting coils are supported by a support 5 with an axial interval therebetween. Is. The coil container 2 containing the superconducting coil 1 is adiabatically supported and housed in a vacuum container 4 forming a vacuum space as described later. The vacuum container 4 is supported by being surrounded by a yoke 10.

【0031】このような超電導電磁石装置に於いて、超
電導コイル1に電流を流すと、図2および図3に磁力線
Lで示される磁界が発生し、磁力線Lは真空容器4を取
り囲んで設置されたヨーク10の中を通る。荷電粒子の
加速器や蓄積リング等の高エネルギー物理に適用される
電磁石は、高磁界が必要であるので、ヨーク10により
磁界を高めねばならない。高磁界を発生させると、超電
導コイル1とヨーク10との間に強大なマックスウエル
の応力が作用して、超電導コイル1とヨーク10との間
に互いに引き合う大きな電磁力を発生させる。これと同
時に2つの超電導コイル1間にも、垂直方向には引き合
う電磁力が、径方向には反発する電磁力が発生する。こ
れらの電磁力は互いに組み合わされ、サポート5により
連結されたコイル容器2は組み合わされた電磁力の大き
いほうに引かれることになる。
In such a superconducting electromagnet apparatus, when an electric current is passed through the superconducting coil 1, a magnetic field shown by magnetic force lines L in FIGS. 2 and 3 is generated, and the magnetic force lines L surround the vacuum container 4. Pass through the yoke 10. Electromagnets applied to high energy physics such as charged particle accelerators and storage rings require a high magnetic field, so the magnetic field must be increased by the yoke 10. When a high magnetic field is generated, a strong Maxwell stress acts between the superconducting coil 1 and the yoke 10 to generate a large electromagnetic force attracting each other between the superconducting coil 1 and the yoke 10. At the same time, an electromagnetic force attracting in the vertical direction and a repulsive electromagnetic force in the radial direction are generated between the two superconducting coils 1. These electromagnetic forces are combined with each other, and the coil container 2 connected by the support 5 is pulled to the larger combined electromagnetic force.

【0032】図2は、このような超電導電磁石装置に於
いて、各構成要素が上下対称面B−Bに対して理想的に
対称的に配置された場合に得られる磁力線の分布を示す
図であり、磁力線Lは上下に対称であるので、電磁力は
上下方向には平衡して上下方向の力は作用しない。
FIG. 2 is a diagram showing the distribution of lines of magnetic force obtained when the respective constituent elements are ideally symmetrically arranged with respect to the vertical symmetry plane BB in such a superconducting electromagnet apparatus. Since the lines of magnetic force L are vertically symmetrical, the electromagnetic force is balanced in the vertical direction and the vertical force does not act.

【0033】図3は、各構成要素が上下対称面B−Bに
対して対称的とならず、上下方向に非対称に配置された
場合に得られる磁力線の分布を示す図であり、磁力線L
が上下に非対称であるので、電磁力は超電導コイル1と
ヨーク10との間で下方向の不平衡電磁力が作用するこ
とになる。このような超電導電磁石装置に於いて、超電
導コイル1は真空容器4内に収納されていて設置の様子
が見えないために、図示の如く非対称に配置されてしま
うことが起こるのである。
FIG. 3 is a diagram showing the distribution of magnetic force lines obtained when the respective constituent elements are not symmetrical with respect to the vertical symmetry plane BB and are arranged asymmetrically in the vertical direction.
Is asymmetrical in the vertical direction, the electromagnetic force is a downward unbalanced electromagnetic force acting between the superconducting coil 1 and the yoke 10. In such a superconducting electromagnet apparatus, since the superconducting coil 1 is housed in the vacuum container 4 and the installation state cannot be seen, the superconducting coil 1 may be asymmetrically arranged as shown in the drawing.

【0034】本発明の電磁石装置によれば、図4に示す
如く、ヨーク10の外側に溶接、ボルト等の公知の適当
な固着手段により取り付けられた少なくとも1つの強磁
性体片3が設けられるので、この強磁性体片3の数、体
積、形状、配置等を適当に選択してヨーク10の外側に
取付ることにより、超電導コイルとヨークとの間に作用
する不平衡電磁力を調整して殆ど無くすことができる。
即ち、図4に於いて、本発明の超電導電磁石装置はヨー
ク10の上面、即ち不平衡電磁力の作用方向と反対側の
ヨーク10の外表面に強磁性体片3を取付ているため、
さもなければ図3に示すような磁界分布となるところ
を、磁力線Lの非対称性が緩和され、磁界分布の偏りが
殆ど無くなり、不平衡電磁力も最小限に調整できるので
ある。また、外部への漏れ磁界の広がりを抑えることが
できる。更に、強磁性体片3を複数個に分割すれば、電
磁石の自由な位置に任意の分量を取付ることができるの
で、不平衡電磁力の調整をより高精度に行なうことがで
きる。
According to the electromagnet apparatus of the present invention, as shown in FIG. 4, at least one ferromagnetic piece 3 attached to the outside of the yoke 10 by a known suitable fixing means such as welding or bolts is provided. By appropriately selecting the number, volume, shape, arrangement, etc. of the ferromagnetic pieces 3 and attaching them to the outside of the yoke 10, the unbalanced electromagnetic force acting between the superconducting coil and the yoke is adjusted. It can be almost eliminated.
That is, in FIG. 4, since the superconducting electromagnet apparatus of the present invention has the ferromagnetic piece 3 attached to the upper surface of the yoke 10, that is, the outer surface of the yoke 10 opposite to the direction of action of the unbalanced electromagnetic force,
Otherwise, where the magnetic field distribution is as shown in FIG. 3, the asymmetry of the lines of magnetic force L is relaxed, the bias of the magnetic field distribution is almost eliminated, and the unbalanced electromagnetic force can be adjusted to the minimum. Further, it is possible to suppress the spread of the leakage magnetic field to the outside. Furthermore, if the ferromagnetic piece 3 is divided into a plurality of pieces, an arbitrary amount can be attached to a free position of the electromagnet, so that the unbalanced electromagnetic force can be adjusted with higher accuracy.

【0035】実施例2.図5乃至図9には本発明の別の
実施例の電磁石装置であって、本発明をレーストラック
型のSRリングに用いる180°偏向角の超電導電磁石
装置に適用した例を示す。図5は超電導電磁石装置の斜
視図、図6は断面平面図、図7は断面側面図である。こ
の超電導電磁石装置は、磁界を発生する超電導コイル1
1(図7)と、超電導コイル11を収納するコイル容器
12と、コイル容器12を収納し、真空空間を形成して
コイル容器12を断熱的に支持する真空容器14と、真
空容器4を囲んで配置されたヨーク21とを備えてい
る。この超電導電磁石装置は、左右対称面A−A(図
6)と、上下対称面B−B(図7)とを持っている。
Example 2. 5 to 9 show an electromagnet apparatus according to another embodiment of the present invention, in which the present invention is applied to a superconducting electromagnet apparatus having a 180 ° deflection angle used in a racetrack type SR ring. 5 is a perspective view of the superconducting electromagnet apparatus, FIG. 6 is a sectional plan view, and FIG. 7 is a sectional side view. This superconducting electromagnet device is a superconducting coil 1 that generates a magnetic field.
1 (FIG. 7), a coil container 12 that houses the superconducting coil 11, a vacuum container 14 that houses the coil container 12, forms a vacuum space and adiabatically supports the coil container 12, and encloses the vacuum container 4. And a yoke 21 arranged in. This superconducting electromagnet device has a left-right symmetry plane AA (FIG. 6) and a top-bottom symmetry plane BB (FIG. 7).

【0036】超電導コイル11は、大小2つの円弧形状
コイルが同心状に配置され、端部をつないだバナナ型形
状であり、扇形板状コイル容器12内に収納されたもの
が2枚、軸方向に間隔を置いてサポート15により支持
されたものである。このような超電導コイル11の間に
は真空チャンバ17が設けられていて、この中で荷電粒
子が軌道Sに沿って偏向され、軌道Sの接線方向に放射
光を発生する。超電導コイル11を収納したコイル容器
12は、後に説明するように真空空間を形成する真空容
器14内に断熱的に支持されて収納されている。真空容
器14はヨーク21に囲まれて支持されている。
The superconducting coil 11 has a banana shape in which two large and small arc-shaped coils are concentrically arranged and the ends thereof are connected to each other. Two pieces are housed in a fan-shaped plate-shaped coil container 12 in the axial direction. It is supported by the support 15 with a space between the two. A vacuum chamber 17 is provided between the superconducting coils 11 as described above, in which charged particles are deflected along the trajectory S and radiate light in a tangential direction of the trajectory S. The coil container 12 accommodating the superconducting coil 11 is adiabatically supported and accommodated in a vacuum container 14 forming a vacuum space, as will be described later. The vacuum container 14 is surrounded and supported by the yoke 21.

【0037】図6および図7から明らかな通り、ヨーク
21には複数種類のポートが様々な位置に複数個設けら
れていて、超電導電磁石装置の磁気的対称性を損なって
いるが、本発明によれば、ヨーク21に設けられたポー
トの容積に略々対応する体積の強磁性体片をヨーク21
の外側でポートの近傍に取付るので、種々のポートに対
応して超電導コイル11とヨーク21との間に作用する
不平衡電磁力を容易に調整することができる。
As is apparent from FIGS. 6 and 7, the yoke 21 is provided with a plurality of types of ports at various positions, impairing the magnetic symmetry of the superconducting electromagnet apparatus. According to this, the ferromagnetic piece having a volume substantially corresponding to the volume of the port provided in the yoke 21 is provided to the yoke 21.
Since it is attached to the vicinity of the port outside of, the unbalanced electromagnetic force acting between the superconducting coil 11 and the yoke 21 can be easily adjusted corresponding to various ports.

【0038】即ち、図6および図7に於いて、ヨーク2
1は半円形の頂板22と、底板23と、円筒側板24
と、平らな背板25とを備え、全体として、その内側に
設けられている真空容器14を略々完全に覆って支持し
ている。このようなヨーク21の側板24には、荷電粒
子が超電導コイル11により軌道Sに沿って偏向させら
れる際に発生する放射光を取り出すために、ヨーク21
の外周に開口即ち放射光ポート26が設けてある。放射
光ポート26は、荷電粒子の軌道Sに対して接線となる
関係にある軸心27を持つ貫通口であって、その中を放
射光を導出するために真空チャンバ17から軸心27に
沿って延びて真空容器14を気密に貫通した放射光ビー
ムライン28が延びている。
That is, in FIG. 6 and FIG. 7, the yoke 2
1 is a semicircular top plate 22, a bottom plate 23, and a cylindrical side plate 24.
And a flat back plate 25, and as a whole, substantially completely covers and supports the vacuum container 14 provided inside thereof. On the side plate 24 of the yoke 21 as described above, in order to take out radiation light generated when the charged particles are deflected along the trajectory S by the superconducting coil 11, the yoke 21 is extracted.
An opening or radiant light port 26 is provided on the outer periphery of the. The synchrotron radiation port 26 is a through-hole having a shaft center 27 that is tangential to the trajectory S of the charged particles, and extends along the shaft center 27 from the vacuum chamber 17 to guide the synchrotron light therethrough. A synchrotron radiation beam line 28 that extends in an airtight manner through the vacuum container 14 extends.

【0039】図6に示す例では、ヨーク21の外面で各
放射光ポート26の周囲にこれを実質的に囲むようにボ
ルトや溶接等の適当な固着手段により鉄等の強磁性材料
製の強磁性体片13が固着されている。これらの強磁性
体片13は、一体のものとしても良いし、それぞれ円環
状としても良いし、また適当な形および数の部分を組み
合わせたものでも良い。これらの強磁性体片13はいず
れも開口である放射光ポート26の容積に略々対応する
体積を持つように構成され、放射光ポート26の位置に
於ける磁性材料の欠損を補償するものである。この強磁
性体片13の存在のために、放射光ポート26に対応し
た水平面内の不平衡電磁力を必要に応じて容易に正確に
調整することができる。
In the example shown in FIG. 6, a strong material made of a ferromagnetic material such as iron is provided by an appropriate fixing means such as bolts or welding so as to substantially surround the radiation light ports 26 on the outer surface of the yoke 21. The magnetic piece 13 is fixed. These ferromagnetic pieces 13 may be integrated with each other, each of them may have an annular shape, or may have a combination of appropriate shapes and numbers. Each of these ferromagnetic pieces 13 is configured to have a volume substantially corresponding to the volume of the radiation light port 26 which is an opening, and compensates for the loss of the magnetic material at the position of the radiation light port 26. is there. Due to the presence of the ferromagnetic piece 13, the unbalanced electromagnetic force in the horizontal plane corresponding to the emitted light port 26 can be easily and accurately adjusted as needed.

【0040】ヨーク21の頂板22には供給ポート27
が設けられている。この供給ポート27は、コイル容器
12から延びて外部の冷媒タンク28に接続された冷媒
供給管29を貫通させて通すためのものである。真空容
器14もコイル容器12から延びた冷媒供給管29を囲
んで供給ポート27内を通って延び、更には冷媒タンク
28をも囲んでいる。この供給ポート27は冷媒供給管
29を介して冷媒を供給するためだけでなく、その他の
部品や材料の出し入れにも用いられる。
A supply port 27 is provided on the top plate 22 of the yoke 21.
Is provided. The supply port 27 is for passing through a refrigerant supply pipe 29 extending from the coil container 12 and connected to an external refrigerant tank 28. The vacuum container 14 also surrounds the refrigerant supply pipe 29 extending from the coil container 12, extends through the inside of the supply port 27, and further surrounds the refrigerant tank 28. The supply port 27 is used not only for supplying the refrigerant through the refrigerant supply pipe 29, but also for taking in and out other parts and materials.

【0041】この供給ポート27の周囲にはヨーク21
の外面でこれらを実質的に囲むようにボルトや溶接等の
適当な固着手段により鉄等の強磁性材料製の強磁性体片
30が固着されている。これらの強磁性体片30は、図
示の例の如く一体の円環状としても良いし、また適当な
形および数の部分を組み合わせたものでも良い。強磁性
体片30は開口である供給ポート27の容積に略々対応
する体積を持つように構成され、供給ポート27の位置
に於ける磁性材料の欠損を補償するものである。この強
磁性体片30の存在のために、供給ポート27に対応し
た垂直方向の不平衡電磁力を必要に応じて容易に正確に
調整することができる。また、強磁性体片30の付加に
よりヨーク21の体積を増加させることになり外部への
漏洩磁束を減少させることができる。
A yoke 21 is provided around the supply port 27.
A ferromagnetic material piece 30 made of a ferromagnetic material such as iron is fixed by suitable fixing means such as bolts or welding so as to substantially surround them on the outer surface of the. These ferromagnetic pieces 30 may be an integral annular ring as in the illustrated example, or may be a combination of portions having an appropriate shape and number. The ferromagnetic piece 30 is configured to have a volume substantially corresponding to the volume of the supply port 27 which is an opening, and compensates for the loss of the magnetic material at the position of the supply port 27. Due to the presence of the ferromagnetic piece 30, the vertical unbalanced electromagnetic force corresponding to the supply port 27 can be easily and accurately adjusted as needed. In addition, the addition of the ferromagnetic piece 30 increases the volume of the yoke 21, so that the leakage magnetic flux to the outside can be reduced.

【0042】超電導電磁石装置はまた、ヨーク21の頂
板22に、超電導コイル11を断熱支持体31を貫通さ
せて取り付けるための開口である取付ポート32を備え
ている。垂直方向に延びた断熱支持体31の一端は頂板
22よりも上方に突出して真空容器14から延びた延長
部により覆われて頂板22上に支持されており、他端は
内部に超電導コイル11を収納したコイル容器12に連
結されてこれを支持している。断熱支持体31にはま
た、ヨーク21と超電導コイル11との間に作用して、
断熱支持体31に掛かる電磁力による荷重を測定するた
めの荷重センサーである電磁力測定装置36が取り付け
られている。
The superconducting electromagnet apparatus is also provided with a mounting port 32 which is an opening for mounting the superconducting coil 11 through the heat insulating support 31 on the top plate 22 of the yoke 21. One end of the heat insulating support 31 extending in the vertical direction is supported on the top plate 22 by being covered with an extension extending above the top plate 22 and extending from the vacuum container 14, and the other end of which has the superconducting coil 11 inside. It is connected to and supports the housed coil container 12. The heat insulating support 31 also acts between the yoke 21 and the superconducting coil 11,
An electromagnetic force measuring device 36, which is a load sensor for measuring the load due to the electromagnetic force applied to the heat insulating support 31, is attached.

【0043】先のポートの場合と同様に取付ポート32
の周囲には、ヨーク21の外面でこれらを実質的に囲む
ように、ボルトや溶接等の適当な固着手段により鉄等の
強磁性材料製の強磁性体片33が固着されている。これ
らの強磁性体片33は、図示の例の如く一体の円環状と
しても良いし、また適当な形および数の部分を組み合わ
せたものでも良い。強磁性体片33は開口である取付ポ
ート32の容積に略々対応する体積を持つように構成さ
れ、取付ポート32の位置に於ける磁性材料の欠損を補
償するものである。この強磁性体片33の存在のため
に、取付ポート32に対応した垂直方向の不平衡電磁力
を容易に正確に調整することができる。また、強磁性体
片33の付加によりヨーク21の体積を増加させること
になり外部への漏洩磁束を減少させることができる。
As with the previous port, the mounting port 32
A ferromagnetic material piece 33 made of a ferromagnetic material such as iron is fixed to the periphery of the yoke 21 by an appropriate fixing means such as bolts or welding so as to substantially surround them with the outer surface of the yoke 21. These ferromagnetic pieces 33 may be an integral annular shape as in the illustrated example, or may be a combination of parts of appropriate shapes and numbers. The ferromagnetic piece 33 is configured to have a volume substantially corresponding to the volume of the mounting port 32 that is an opening, and compensates for the loss of the magnetic material at the position of the mounting port 32. Due to the presence of the ferromagnetic piece 33, the vertical unbalanced electromagnetic force corresponding to the mounting port 32 can be easily and accurately adjusted. In addition, the addition of the ferromagnetic piece 33 increases the volume of the yoke 21 and can reduce the leakage magnetic flux to the outside.

【0044】超電導電磁石装置のヨーク21はまた、ヨ
ーク21の背板25に、超電導コイル11を支持する断
熱支持体34を貫通させて取り付けるための開口である
取付ポート35をも備えている。水平方向に延びた断熱
支持体34の一端は背板25よりも後方に突出して真空
容器14から延びた延長部により覆われて背板25上に
支持されており、他端は内部に超電導コイル11を収納
したコイル容器12に連結されてこれを支持している。
断熱支持体34にはまた、断熱支持体34に掛かる電磁
力による荷重を測定するための荷重センサーである電磁
力測定装置37が取り付けられている。
The yoke 21 of the superconducting electromagnet apparatus also has a mounting port 35 which is an opening for mounting the heat insulating support 34 supporting the superconducting coil 11 in the back plate 25 of the yoke 21. One end of the heat insulating support 34 that extends in the horizontal direction is supported on the back plate 25 while being covered by an extension that extends rearward from the back plate 25 and extends from the vacuum container 14, and the other end is inside the superconducting coil. It is connected to a coil container 12 accommodating 11 and supports it.
Also attached to the heat insulating support 34 is an electromagnetic force measuring device 37 which is a load sensor for measuring a load due to an electromagnetic force applied to the heat insulating support 34.

【0045】先のポートの場合と同様に取付ポート35
の周囲には、ヨーク21の背板25の外面でこれらを実
質的に囲むように、ボルトや溶接等の適当な固着手段に
より鉄等の強磁性材料製の強磁性体片38が固着されて
いる。これらの強磁性体片38は、図示の例の如く一体
の円環状としても良いし、また適当な形および数の部分
を組み合わせたものでも良い。強磁性体片38は開口で
ある取付ポート35の容積に略々対応する体積を持つよ
うに構成され、取付ポート35の位置に於ける磁性材料
の欠損を補償するものである。この強磁性体片38の存
在のために、取付ポート35に対応した水平方向の不平
衡電磁力を容易に正確に調整することができる。また、
強磁性体片38の付加によりヨーク21の体積を増加さ
せることになり外部への漏洩磁束を減少させることがで
きる。
As with the previous port, the mounting port 35
A ferromagnetic material piece 38 made of a ferromagnetic material such as iron is fixed to the periphery of the back plate 25 of the yoke 21 by a suitable fixing means such as bolts or welding so as to substantially surround them with the outer surface of the back plate 25 of the yoke 21. There is. These ferromagnetic pieces 38 may be an integral annular ring as in the illustrated example, or may be a combination of portions having an appropriate shape and number. The ferromagnetic piece 38 is configured to have a volume substantially corresponding to the volume of the mounting port 35, which is an opening, and compensates for the loss of the magnetic material at the position of the mounting port 35. Due to the presence of the ferromagnetic piece 38, the horizontal unbalanced electromagnetic force corresponding to the mounting port 35 can be easily and accurately adjusted. Also,
The addition of the ferromagnetic piece 38 increases the volume of the yoke 21 and can reduce the leakage magnetic flux to the outside.

【0046】図8および図9は、本発明の超電導電磁石
装置に於ける強磁性体片33の作用を説明するための概
略図およびグラフである。図8に於いて、ヨーク21の
頂板22に、超電導コイル11を断熱支持体31を貫通
させて取り付けるための開口である取付ポート32が設
けられている。また、垂直方向に延びた断熱支持体31
の一端が頂板22よりも上方に突出して真空容器14か
ら延びた延長部により覆われて頂板22上に支持されて
おり、断熱支持体31の他端は内部に超電導コイル11
を収納したコイル容器12に連結されてこれを支持して
いる。断熱支持体31にはまた、ヨーク21と超電導コ
イル11との間に作用して、断熱支持体31に掛かる電
磁力による荷重を測定するための荷重センサーである電
磁力測定装置36が取り付けられている。取付ポート3
2の周囲には、ヨーク21の外面で取付ポート32を実
質的に囲んで取付ポート32の容積に相当する体積の円
環状の強磁性体片33が固着されている。
8 and 9 are schematic diagrams and graphs for explaining the action of the ferromagnetic piece 33 in the superconducting electromagnet device of the present invention. In FIG. 8, the top plate 22 of the yoke 21 is provided with a mounting port 32 which is an opening for mounting the superconducting coil 11 through the heat insulating support 31. In addition, the heat insulating support 31 extending in the vertical direction
One end of the heat insulating support 31 is supported on the top plate 22 by being covered with an extension extending from the vacuum container 14 so as to project above the top plate 22, and the other end of the heat insulating support 31 is provided inside the superconducting coil 11.
Is connected to and supports the coil container 12 in which is stored. The heat insulating support 31 is also provided with an electromagnetic force measuring device 36 which is a load sensor that acts between the yoke 21 and the superconducting coil 11 and measures the load due to the electromagnetic force applied to the heat insulating support 31. There is. Mounting port 3
An annular ferromagnetic piece 33 having a volume corresponding to the volume of the mounting port 32 is substantially fixed around the mounting port 32 by the outer surface of the yoke 21 around the periphery of the yoke 2.

【0047】このような超電導電磁石装置に於いて、超
電導コイル11に流れる電流Iを変化させながら電磁力
測定装置36により断熱支持体31に掛かる不平衡電磁
力Fzを測定し、図9に示す如き結果を得た。図9に於
いて、横軸は超電導コイル11への通電電流I(A)を
表し、縦軸は不平衡電磁力Fz(kg)を表し、破線の
曲線Aは図8の装置に於いて本発明の強磁性体片33を
用いない場合、実線の曲線Bは図8の超電導電磁石装置
に本発明の強磁性体片33を使用した場合を表す。この
グラフから明らかな通り、強磁性体片33を取り付けた
場合の不平衡電磁力Fzは強磁性体片33が無い場合よ
りも小さく、特に350Aでは約50%に減少してい
る。このことから、強磁性体片33の数や配置を最適に
調整することにより、不平衡電磁力を大幅に減少させ、
実質的に零とすることもできることが明らかである。ま
た、強磁性体片33の付加は、等価的にはヨーク21の
体積を増加させることであり、外部への漏れ磁束を減少
させることにもなる。
In such a superconducting electromagnet device, the unbalanced electromagnetic force Fz applied to the heat insulating support 31 is measured by the electromagnetic force measuring device 36 while changing the current I flowing through the superconducting coil 11, and as shown in FIG. I got the result. In FIG. 9, the horizontal axis represents the current I (A) applied to the superconducting coil 11, the vertical axis represents the unbalanced electromagnetic force Fz (kg), and the broken line curve A represents the current in the apparatus of FIG. When the ferromagnetic piece 33 of the present invention is not used, the solid curve B represents the case where the ferromagnetic piece 33 of the present invention is used in the superconducting electromagnet apparatus of FIG. As is clear from this graph, the unbalanced electromagnetic force Fz in the case where the ferromagnetic piece 33 is attached is smaller than that in the case where the ferromagnetic piece 33 is not provided, and particularly, it decreases to about 50% at 350A. From this, the unbalanced electromagnetic force is significantly reduced by optimally adjusting the number and arrangement of the ferromagnetic pieces 33,
Obviously, it can be substantially zero. Further, the addition of the ferromagnetic piece 33 is equivalently to increase the volume of the yoke 21, and also to reduce the leakage magnetic flux to the outside.

【0048】実施例3.図10に示す本発明の別の実施
例の超電導電磁石装置に於いては、断熱支持体31が電
磁力測定装置36と共に超電導コイル11およびヨーク
21間の相対位置を調整する調整機構38を備えている
ので、超電導コイル11およびヨーク21間に作用する
電磁力Fzを正確に測定して、この測定結果に基づいて
超電導コイル11とヨーク21との間の相対位置を調整
して、これらの間の電磁力Fzを最小にすることができ
る。調整機構38は、断熱支持体31の上端に設けら
れ、真空容器の一部でもある管状の支持構造39により
ヨーク21に対して支持された位置調節機構であり、図
示の例では断熱支持部材40の上端から延びて支持構造
39上に設けたナット41に螺合したねじ部材42で構
成されている。円筒形の断熱支持部材40の外周には3
本のOリング43が設けられていて、管状の支持構造3
9の内面との間に気密封止を形成している。ナット41
を回転させることにより、断熱支持体31従って超電導
コイル11をヨーク21に対して上下させることができ
る。
Example 3. In a superconducting electromagnet apparatus according to another embodiment of the present invention shown in FIG. 10, the heat insulating support 31 is provided with an electromagnetic force measuring device 36 and an adjusting mechanism 38 for adjusting the relative position between the superconducting coil 11 and the yoke 21. Therefore, the electromagnetic force Fz acting between the superconducting coil 11 and the yoke 21 is accurately measured, the relative position between the superconducting coil 11 and the yoke 21 is adjusted based on the measurement result, and the force between them is adjusted. The electromagnetic force Fz can be minimized. The adjusting mechanism 38 is a position adjusting mechanism which is provided on the upper end of the heat insulating support 31 and is supported with respect to the yoke 21 by a tubular support structure 39 which is also a part of the vacuum container. In the illustrated example, the heat insulating support member 40 is provided. Is formed of a screw member 42 that extends from the upper end of and is screwed into a nut 41 provided on the support structure 39. 3 on the outer circumference of the cylindrical heat insulating support member 40.
A tubular support structure 3 provided with a book O-ring 43
An airtight seal is formed between the inner surface and the inner surface of 9. Nut 41
The heat insulating support 31, and hence the superconducting coil 11, can be moved up and down with respect to the yoke 21 by rotating.

【0049】図10に於いて、B−B線は超電導電磁石
装置の磁気的対称面であり、Hは磁気的対称面B−Bに
対して超電導コイル11が設置されるべき理想的対称地
点までの磁気的対称面B−Bからの距離、εは超電導コ
イル11の初期設置誤差、fz1は超電導コイル11に
電流を通電したときに断熱支持体31に生じる電磁力、
1は電磁力fz1を受け入れたときの超電導コイル11
の変位である。
In FIG. 10, the line BB is the magnetic symmetry plane of the superconducting electromagnet apparatus, and H is up to the ideal symmetry point where the superconducting coil 11 should be installed with respect to the magnetic symmetry plane BB. From the magnetic symmetry plane BB, ε is an initial installation error of the superconducting coil 11, fz 1 is an electromagnetic force generated in the heat insulating support 31 when a current is applied to the superconducting coil 11,
x 1 is a superconducting coil 11 when the electromagnetic force fz 1 is received
Is the displacement of.

【0050】超電導コイル11は真空容器14内に設置
されているので、超電導電磁石装置組立作業時に超電導
コイル11の磁気的対称面B−Bに対する位置を外部か
ら測定するのは困難であるので、超電導コイル11の位
置に初期設置誤差εを生じてしまい、図10に示す状態
となることが多い。この状態で超電導コイル11に通電
すると、超電導コイル11とヨーク21との間に不平衡
電磁力fz1が作用し、超電導コイル11を収納してい
るコイル容器を支持している断熱支持体31にこの不平
衡電磁力fz1が掛かる。断熱支持体31はこの力によ
り構造体のばね定数に従ってx1だけ収縮して超電導コ
イル11もx1だけ変位する。
Since the superconducting coil 11 is installed in the vacuum vessel 14, it is difficult to externally measure the position of the superconducting coil 11 with respect to the magnetic symmetry plane BB during the assembly work of the superconducting electromagnet apparatus. In many cases, an initial installation error ε is generated at the position of the coil 11, resulting in the state shown in FIG. 10. When the superconducting coil 11 is energized in this state, the unbalanced electromagnetic force fz 1 acts between the superconducting coil 11 and the yoke 21, and the heat insulating support 31 that supports the coil container housing the superconducting coil 11 is applied. This unbalanced electromagnetic force fz 1 is applied. Due to this force, the heat insulating support 31 contracts by x 1 according to the spring constant of the structure, and the superconducting coil 11 is also displaced by x 1 .

【0051】ここで、不平衡電磁力のばね定数をkfと
すると、不平衡電磁力fz1、初期設置誤差ε、伸び
1、ばね定数kfの間には次の式の関係が成立する。
Assuming that the spring constant of the unbalanced electromagnetic force is kf, the following relationship is established among the unbalanced electromagnetic force fz 1 , initial installation error ε, elongation x 1 , and spring constant kf.

【0052】fz1 = kf(ε+x1) 次に、初期設置誤差εに対して或る一定値例えば1mm
だけ偏心させたときの電磁力fz2および変位量x2を測
定すると、 fz2 = kf(ε+x1+x2) の式が成立し、ここでfz1、x1、fz2、x2は測定に
より既知の値であるので、2つの未知数εおよびkfは
上の2つの式から容易に求められる。
Fz 1 = kf (ε + x 1 ) Next, a certain fixed value for the initial installation error ε, for example, 1 mm
When the electromagnetic force fz 2 and the displacement x 2 when only eccentricity is measured, the formula of fz 2 = kf (ε + x 1 + x 2 ) is established, where fz 1 , x 1 , fz 2 , x 2 are measured. The two unknowns ε and kf can be easily obtained from the above two equations because they are known values.

【0053】このように、超電導コイル11の磁気的対
称面B−Bに対する初期設置誤差εを正確かつ容易に求
めることができ、この値を用いて調整機構38により超
電導コイル11のヨーク21に対する位置を調整すれ
ば、不平衡電磁力を実質的に零とすることができる。
As described above, the initial installation error ε with respect to the magnetic symmetry plane BB of the superconducting coil 11 can be accurately and easily obtained, and using this value, the position of the superconducting coil 11 with respect to the yoke 21 is adjusted by the adjusting mechanism 38. By adjusting, the unbalanced electromagnetic force can be made substantially zero.

【0054】上述の超電導コイル11およびヨーク21
間の相対位置を調整する調整機構38と同様の調整機構
を、図6および図7に示すヨーク21の背板25に水平
方向に取り付けられて超電導コイル11を支持する断熱
支持体34と、この断熱支持体34に設けられた電磁力
測定装置37とに組み合わせて用いれば、図10に関連
して説明した実施例と同様に超電導コイル11のヨーク
に対する水平方向即ち径方向の位置を調整して、径方向
の不平衡電磁力を減少させることができる。
The above-mentioned superconducting coil 11 and yoke 21.
An adjusting mechanism similar to the adjusting mechanism 38 for adjusting the relative position between the heat insulating support 34, which is horizontally attached to the back plate 25 of the yoke 21 shown in FIGS. 6 and 7 and supports the superconducting coil 11, and When used in combination with the electromagnetic force measuring device 37 provided on the heat insulating support 34, the horizontal or radial position of the superconducting coil 11 with respect to the yoke can be adjusted in the same manner as the embodiment described with reference to FIG. , The radial unbalanced electromagnetic force can be reduced.

【0055】実施例4.図11および図12は本発明の
超電導電磁石装置の更に別の実施例を概略的に示し、こ
の超電導電磁石装置は、磁気的対称面B−Bを上下方向
から挟んで、磁気的対称面B−Bから離れた2つの平行
面内に配置され、真空チャンバ17近傍で荷電粒子の軌
道に近接してはいるが軌道から外れた位置での磁界を測
定するための磁界測定素子44を備えている。磁界測定
素子44は、図示の例では、磁気的対称面B−Bの両側
に離間して配置されたコイル容器12の互いに対抗する
2つの面、即ち真空チャンバ17に面する各外面上に固
着され、磁気的対称面B−Bに対して対称の位置に設け
られた複数の磁界測定素子44である。勿論、磁界測定
素子44を真空チャンバ17の外面に取り付けても良
く、同様の効果を奏する。磁界測定素子44は、公知の
磁気センサで良く、図12から最も良く理解できるよう
に荷電粒子の半円形の軌道Sに沿って3列に並んでい
る。
Example 4. 11 and 12 schematically show still another embodiment of the superconducting electromagnet device of the present invention. In this superconducting electromagnet device, a magnetic symmetry plane B- It is provided in two parallel planes apart from B and is provided with a magnetic field measuring element 44 for measuring a magnetic field at a position close to the trajectory of charged particles in the vicinity of the vacuum chamber 17 but deviated from the trajectory. . In the example shown, the magnetic field measuring element 44 is fixed to two mutually opposing surfaces of the coil container 12, which are arranged on both sides of the magnetic symmetry plane BB, that is, each outer surface facing the vacuum chamber 17. And a plurality of magnetic field measuring elements 44 provided at symmetrical positions with respect to the magnetic symmetry plane BB. Of course, the magnetic field measuring element 44 may be attached to the outer surface of the vacuum chamber 17, and the same effect is obtained. The magnetic field measuring elements 44 may be known magnetic sensors, and are arranged in three rows along the semicircular orbit S of the charged particles as best understood from FIG.

【0056】このような超電導電磁石装置によれば、コ
イル容器12あるいは真空チャンバ17に対称に取り付
けられた磁界測定素子を備えているので、磁界の非対称
性を容易に正確に監視することができ、磁界の均一度を
向上させ、不平衡電磁力を低減させることができる。
According to such a superconducting electromagnet apparatus, since the magnetic field measuring element symmetrically attached to the coil container 12 or the vacuum chamber 17 is provided, the asymmetry of the magnetic field can be easily and accurately monitored. It is possible to improve the homogeneity of the magnetic field and reduce the unbalanced electromagnetic force.

【0057】即ち、超電導電磁石装置に於いて荷電粒子
を所定の軌道上で運動させるためには、荷電粒子に印加
される磁界の均一性が極めて高いことが要求される。こ
のため超電導コイル11が発生する磁界は磁気的対称面
B−Bに対して上下対称でなければならず、超電導コイ
ル11およびヨーク21は磁気的に対称に構成されてい
る。また、超電導コイル11とヨーク21との対称が崩
れることは、強大な不平衡電磁力の発生の原因ともな
る。
That is, in order to move the charged particles on a predetermined orbit in the superconducting electromagnet apparatus, it is required that the magnetic field applied to the charged particles be extremely uniform. Therefore, the magnetic field generated by the superconducting coil 11 must be vertically symmetrical with respect to the magnetically symmetrical plane BB, and the superconducting coil 11 and the yoke 21 are magnetically symmetrical. Further, the breaking of the symmetry between the superconducting coil 11 and the yoke 21 causes the generation of a large unbalanced electromagnetic force.

【0058】ここで、コイル容器12が磁気的に対称位
置に配置されているならば、磁界測定素子44もそれぞ
れ磁気的対称位置に配置されていることになるため、対
称な位置の磁界測定素子44によって測定される磁界出
力はそれぞれ、超電導コイル11に通電されている電流
値に依存せずに常に同じ値になる。しかしながら実際に
は、超電導コイル11およびヨーク21には略々製作上
の加工精度や初期設置誤差などのため、ヨーク21を幾
何学的に配置することは実用上困難である。従って、こ
れらの磁界測定素子44の出力を比較して、超電導コイ
ル11およびヨーク21の非対称性を知ることにより、
磁界均一性が許す範囲内で、断熱支持体31を介してコ
イル容器12の位置を調整し、不平衡電磁力の発生が最
小限となるように調整することができる。
If the coil container 12 is magnetically symmetrically arranged, the magnetic field measuring elements 44 are also arranged magnetically symmetrically. Therefore, the magnetic field measuring elements at symmetrical positions are arranged. The magnetic field output measured by 44 always has the same value without depending on the value of the current flowing through the superconducting coil 11. However, in practice, it is practically difficult to geometrically dispose the yoke 21 due to the manufacturing accuracy and initial installation error of the superconducting coil 11 and the yoke 21. Therefore, by comparing the outputs of these magnetic field measuring elements 44 and knowing the asymmetry of the superconducting coil 11 and the yoke 21,
It is possible to adjust the position of the coil container 12 through the heat insulating support 31 so that the generation of the unbalanced electromagnetic force is minimized within the range allowed by the magnetic field uniformity.

【0059】この実施例に於いては、磁界測定素子44
は図11に示す如く磁気的対称面B−Bに対する非対称
性を測定して容易かつ正確に監視することができるの
で、主に径方向に働く不平衡電磁力を高精度に調整し
て、磁界の均一度を向上させて不平衡電磁力を低減でき
る。また、磁界測定素子44は図12に示す如く磁気的
対称面A−Aに対する非対称性も測定でき、主に軸方向
に作用する不平衡電磁力を高精度に調整し、磁界の均一
度を向上させて不平衡電磁力をも低減できる。
In this embodiment, the magnetic field measuring element 44
Can easily and accurately monitor the asymmetry with respect to the magnetic symmetry plane B-B as shown in FIG. 11, so that the unbalanced electromagnetic force mainly acting in the radial direction can be adjusted with high accuracy and the magnetic field The unbalanced electromagnetic force can be reduced by improving the uniformity. Further, the magnetic field measuring element 44 can also measure the asymmetry with respect to the magnetic symmetry plane AA as shown in FIG. 12, and adjusts the unbalanced electromagnetic force acting mainly in the axial direction with high accuracy to improve the homogeneity of the magnetic field. The unbalanced electromagnetic force can also be reduced.

【0060】また、この超電導電磁石装置によれば、超
電導コイルにより偏向される荷電粒子を所定の軌道に沿
って通過させる真空室を備えていて、磁界測定素子44
が荷電粒子の軌道から外れた位置に設けられているの
で、磁界測定素子44の測定結果と解析解とを組み合わ
せて、軌道上の磁界を遠隔的に測定することにより、荷
電粒子の運動を妨げずに荷電粒子の加速蓄積と同時に磁
界の遠隔的測定が容易にでき、荷電粒子の加速蓄積が容
易にできる。
Further, according to this superconducting electromagnet apparatus, a vacuum chamber for passing charged particles deflected by the superconducting coil along a predetermined orbit is provided, and the magnetic field measuring element 44 is provided.
Is provided at a position deviated from the orbit of the charged particle, the movement of the charged particle is hindered by remotely measuring the magnetic field on the orbit by combining the measurement result of the magnetic field measuring element 44 and the analytical solution. Without this, it is possible to easily perform the remote measurement of the magnetic field at the same time as the accelerated accumulation of the charged particles, and the accelerated accumulation of the charged particles can be facilitated.

【0061】磁界測定素子44を備えた超電導電磁石装
置の実施例として、荷電粒子の偏向角が180度の超電
導電磁石装置について説明したが、図1に示す如き偏向
角が360度の円形超電導電磁石装置に於いても、磁界
測定素子44を円の中心に対して対称な複数の箇所に配
置することによって磁界の非対称性を測定することがで
き、上述と同様の効果が得られる。
As an example of the superconducting electromagnet apparatus equipped with the magnetic field measuring element 44, the superconducting electromagnet apparatus having the deflection angle of charged particles of 180 degrees has been described. As shown in FIG. 1, the circular superconducting electromagnet apparatus has a deflection angle of 360 degrees. Also in this case, the asymmetry of the magnetic field can be measured by arranging the magnetic field measuring element 44 at a plurality of positions symmetrical with respect to the center of the circle, and the same effect as described above can be obtained.

【0062】実施例5.図13に示す実施例に於いて
は、磁界測定素子44が取り付けられたコイル容器12
が電磁力測定装置36を有する絶縁支持体31により支
持されており、この絶縁支持体31の上端は油圧ジャッ
キ45によりヨーク21に対して持ち上げられるように
構成された調整機構46を介してヨーク21に支持され
ている。この場合にも、図示してない真空容器と絶縁支
持体31との間は図10に示す如きOリングにより気密
に封止されている。この実施例に於いては、超電導コイ
ル11に通電したままで磁界測定素子44により磁界の
非対称性を監視しながら、超電導コイル11とヨーク2
1との間の相対位置を調整することができ、磁界が高い
均一性をもち、不平衡電磁力が小さい超電導電磁石装置
を簡便に実現することができる。また、磁界測定素子4
4と電磁力測定装置36とを併用することもでき、調整
作業がより容易かつ正確になる。
Example 5. In the embodiment shown in FIG. 13, the coil container 12 to which the magnetic field measuring element 44 is attached is shown.
Are supported by an insulating support 31 having an electromagnetic force measuring device 36, and the upper end of this insulating support 31 is lifted by a hydraulic jack 45 with respect to the yoke 21 via an adjusting mechanism 46. Supported by. Also in this case, a vacuum container (not shown) and the insulating support 31 are hermetically sealed by an O-ring as shown in FIG. In this embodiment, the superconducting coil 11 and the yoke 2 are monitored while the magnetic field measuring element 44 monitors the asymmetry of the magnetic field while the superconducting coil 11 is energized.
It is possible to adjust the relative position between the superconducting electromagnet and the superconducting electromagnet, and to easily realize a superconducting electromagnet device having a high magnetic field uniformity and a small unbalanced electromagnetic force. In addition, the magnetic field measuring element 4
4 and the electromagnetic force measuring device 36 can be used together, and the adjustment work becomes easier and more accurate.

【0063】実施例6.図14に概略的に示す超電導電
磁石装置の実施例に於いては、複数(例えば3個の)の
磁界測定素子47が径方向であるx方向に並べられて、
2つあるコイル容器12のうち一方のコイル容器12
の、真空容器17に面する外表面に取り付けられてい
る。磁界測定素子47はこのように真空チェンバー17
内で荷電粒子48の通過する軌道Sの近傍で軌道Sの方
向に直角なx方向に配置されている。荷電粒子48が所
定の軌道Sに沿って運動しながら加速蓄積されるために
は、荷電粒子48に掛かる磁界のx方向の磁界分布が高
均一であることが要求されるが、先にも述べた通り、超
電導コイル11はヨーク21に囲まれた真空容器14の
中にあり、超電導コイル11の製作誤差や設置誤差など
により、超電導コイル11とヨーク21との間の相対位
置関係が理想位置からずれてしまい、荷電粒子48に作
用する磁界のx方向の均一度が悪くなり、荷電粒子48
が軌道Sからそれてしまうことがある。
Example 6. In the embodiment of the superconducting electromagnet apparatus schematically shown in FIG. 14, a plurality (for example, three) of magnetic field measuring elements 47 are arranged in the radial direction x,
One coil container 12 of the two coil containers 12
Of the outer surface facing the vacuum container 17. The magnetic field measuring element 47 is thus arranged in the vacuum chamber 17
It is arranged in the vicinity of the orbit S through which the charged particles 48 pass in the x direction, which is perpendicular to the direction of the orbit S. In order for the charged particles 48 to be accelerated and accumulated while moving along a predetermined orbit S, it is required that the magnetic field distribution in the x direction of the magnetic field applied to the charged particles 48 is highly uniform. As described above, the superconducting coil 11 is in the vacuum container 14 surrounded by the yoke 21, and the relative positional relationship between the superconducting coil 11 and the yoke 21 is changed from the ideal position due to manufacturing error or installation error of the superconducting coil 11. The magnetic field acting on the charged particles 48 is deteriorated, and the uniformity of the magnetic field acting on the charged particles 48 in the x direction deteriorates.
May deviate from the orbit S.

【0064】この実施例に於いては、磁界測定素子47
が荷電粒子48の軌道Sから十分近い位置に設けられて
いるので、軌道S上の磁界分布と磁界測定素子47の設
置位置での磁界分布とは略々等しい。従って、磁界測定
素子47によりその位置の磁界分布を測定することによ
り、荷電粒子48の軌道S上のx方向の磁界分布を求め
ることができ、荷電粒子48の加速蓄積とリアルタイム
に、荷電粒子48の通過を妨げることなく、軌道S上の
x方向の磁界分布を求めることができる。このように測
定した磁界分布に応じて、超電導電磁石装置外部のビー
ム調整機器(図示してない)を用いて磁界分布のx方向
の不均一性を減少させるように調整することにより、荷
電粒子48の加速蓄積がより簡便にできることになる。
In this embodiment, the magnetic field measuring element 47
Are provided at positions sufficiently close to the trajectory S of the charged particles 48, the magnetic field distribution on the trajectory S and the magnetic field distribution at the installation position of the magnetic field measuring element 47 are substantially equal. Therefore, by measuring the magnetic field distribution at that position by the magnetic field measuring element 47, the magnetic field distribution in the x direction on the trajectory S of the charged particles 48 can be obtained, and the charged particles 48 are accelerated and accumulated and in real time. The magnetic field distribution in the x direction on the trajectory S can be obtained without hindering the passage of the magnetic field. Depending on the magnetic field distribution thus measured, the charged particles 48 are adjusted by adjusting the non-uniformity of the magnetic field distribution in the x direction using a beam adjusting device (not shown) outside the superconducting electromagnet apparatus. Accelerating and accumulating can be performed more easily.

【0065】実施例7.図15に示す実施例に於いて
は、複数の磁界測定素子49、50、51が荷電粒子4
8の軌道Sの近傍でz方向に配置されており、この場合
にもz方向の磁界分布を監視できる。これらの磁界測定
素子49、50、51は、真空チャンバ17の上面に磁
界測定素子49が、コイル容器12の真空チャンバ17
に面する側に磁界測定素子50が、更にコイル容器12
の真空チャンバ17と反対側に磁界測定素子51が、荷
電粒子48の軌道Sからz方向に整列して配置されてい
る。
Example 7. In the embodiment shown in FIG. 15, a plurality of magnetic field measuring elements 49, 50 and 51 are charged particles 4.
It is arranged in the z direction in the vicinity of the trajectory S of 8 and the magnetic field distribution in the z direction can be monitored in this case as well. These magnetic field measuring elements 49, 50, 51 are arranged such that the magnetic field measuring element 49 is provided on the upper surface of the vacuum chamber 17 and the vacuum chamber 17 of the coil container 12 is provided.
The magnetic field measuring element 50 on the side facing the
A magnetic field measuring element 51 is arranged on the opposite side of the vacuum chamber 17 from the trajectory S of the charged particles 48 in the z direction.

【0066】実施例8.図16に示す実施例に於いて
は、複数の磁界測定素子50が荷電粒子48の軌道Sか
ら外れてはいるがこの軌道Sに沿って、即ちS方向に整
列して、コイル容器12上に配置されている。この実施
例によれば、S方向の磁界分布が正確に求められ、超電
導電磁石装置外部のビーム調整機器(図示してない)に
より調整して磁界分布のS方向の不均一性を減少させる
ことができる。
Example 8. In the embodiment shown in FIG. 16, a plurality of magnetic field measuring elements 50 are deviated from the trajectory S of the charged particles 48, but along the trajectory S, that is, aligned in the S direction, on the coil container 12. It is arranged. According to this embodiment, the magnetic field distribution in the S direction can be accurately obtained and adjusted by a beam adjusting device (not shown) outside the superconducting electromagnet apparatus to reduce the non-uniformity of the magnetic field distribution in the S direction. it can.

【0067】実施例9.図17および図18は本発明の
超電導電磁石装置の更に別の実施例を概略的に示す図と
その作用を示すグラフであり、この超電導電磁石装置
は、真空チャンバ17近傍で、荷電粒子48の軌道Sに
接近してはいるが、軌道Sから外れた位置での磁界を測
定するための公知の磁気センサ等の磁界測定素子53を
備えていて、磁界測定素子53は、真空チャンバ17近
傍に配置されたコイル容器12の真空チャンバ17に対
抗する面上に1個だけ取り付けられている。このとき、
コイル容器12の外壁と荷電粒子48の軌道Sとは十分
に近いため、荷電粒子48の軌道S上の磁界強度と磁界
測定素子53の位置での磁界強度の比率は、超電導コイ
ル11の通電電流に対して略々一定である。図12のグ
ラフは、横軸に超電導コイル11への通電電流i(A)
をとり、縦軸に磁界測定素子53で測定したコイル容器
12外壁での磁界強度B45の荷電粒子軌道S上の磁界強
度BSに対する比率α(B45/BS)をとって表した、こ
の実施例による解析結果と実測結果である。図12から
明らかな通り、解析結果も実測結果も、磁界測定素子5
3で測定した磁界強度B45と、荷電粒子軌道S上の磁界
強度BSとの比率α(B45/BS)が、通電電流iに関係
無く一定であることがわかる。
Example 9. 17 and 18 are diagrams schematically showing yet another embodiment of the superconducting electromagnet apparatus of the present invention and a graph showing the operation thereof. In this superconducting electromagnet apparatus, the trajectory of charged particles 48 in the vicinity of the vacuum chamber 17 is shown. A magnetic field measuring element 53 such as a known magnetic sensor for measuring a magnetic field at a position which is close to S but deviates from the trajectory S is provided, and the magnetic field measuring element 53 is arranged in the vicinity of the vacuum chamber 17. Only one is mounted on the surface of the coil container 12 that faces the vacuum chamber 17. At this time,
Since the outer wall of the coil container 12 and the orbit S of the charged particles 48 are sufficiently close to each other, the ratio of the magnetic field intensity on the orbit S of the charged particles 48 to the magnetic field intensity at the position of the magnetic field measuring element 53 is determined by the energization current of the superconducting coil 11. Is almost constant. In the graph of FIG. 12, the horizontal axis represents the energizing current i (A) to the superconducting coil 11.
Taken up and expressed by taking the ratio α (B 45 / B S) to the magnetic field strength B S on the charged particle orbit S of the magnetic field strength B 45 in the coil container 12 outer wall was measured by a magnetic field measuring element 53 on the vertical axis, It is an analysis result and a measurement result by this example. As is clear from FIG. 12, both the analysis result and the actual measurement result are shown in FIG.
The magnetic field strength B 45 measured at 3, the ratio of magnetic field strength B S on the charged particle orbit S α (B 45 / B S ) is found to be constant regardless of the energizing current i.

【0068】このことから、軌道Sから離れた位置に設
置された磁界測定素子53により測定した磁界強度の値
に、解析によりあらかじめ求めておいた上述の比率αを
乗じることによって、軌道S上の磁界強度を遠隔的に正
確に推定することが可能となる。また、荷電粒子48の
加速蓄積運転時とリアルタイムに、荷電粒子48の通過
を妨げることなく、荷電粒子48の運転に必要な磁界を
正確に求めることができる。
From this, by multiplying the value of the magnetic field strength measured by the magnetic field measuring element 53 installed at a position distant from the track S by the above-mentioned ratio α previously obtained by analysis, It is possible to accurately estimate the magnetic field strength remotely. Further, the magnetic field required for the operation of the charged particles 48 can be accurately obtained in real time during the accelerated accumulation operation of the charged particles 48 without hindering the passage of the charged particles 48.

【0069】この実施例では、磁界測定素子53が一個
だけであるが、図11乃至図16に示す如く複数の磁界
測定素子を様々な位置に配置して、磁界強度と磁界分布
とを同時に求めることもできる。また、複数の磁界測定
素子により得られた複数の磁界強度の値を平均化するこ
とによって、軌道S上の磁界強度をより高精度に求める
こともできる。
Although only one magnetic field measuring element 53 is provided in this embodiment, a plurality of magnetic field measuring elements are arranged at various positions as shown in FIGS. 11 to 16 to simultaneously obtain magnetic field strength and magnetic field distribution. You can also Further, by averaging the values of the plurality of magnetic field strengths obtained by the plurality of magnetic field measuring elements, the magnetic field strength on the track S can be obtained with higher accuracy.

【0070】以上本発明を多数の実施例に沿って説明し
たが、これらの実施例を組み合わせて電磁石装置あるい
は超電導電磁石装置に適用することもできる。
Although the present invention has been described along with a number of embodiments, these embodiments can be combined and applied to an electromagnet device or a superconducting electromagnet device.

【0071】[0071]

【発明の効果】請求項1記載の電磁石装置は、磁界を発
生するコイルと、コイルを収納するコイル容器と、コイ
ル容器を囲んで配置されたヨークと、ヨークの外側に取
り付けられた少なくとも1つの強磁性体片とを備えてい
るので、強磁性体片をヨーク外側に適切に配置すること
により、コイルとヨークとの間に作用する不平衡電磁力
を調整することができる。
According to the electromagnet device of the first aspect of the present invention, a coil that generates a magnetic field, a coil container that houses the coil, a yoke that surrounds the coil container, and at least one attached to the outside of the yoke are provided. Since the ferromagnetic material piece is provided, the unbalanced electromagnetic force acting between the coil and the yoke can be adjusted by appropriately disposing the ferromagnetic material piece outside the yoke.

【0072】請求項2記載の電磁石装置は、コイルが超
電導コイルであり、コイル容器とヨークとの間に、コイ
ル容器を収納し、真空空間を形成してコイル容器を断熱
的に支持する真空容器を備えているので、強磁性体片を
ヨーク外側に適切に配置することにより、超電導コイル
とヨークとの間に作用する不平衡電磁力を調整すること
ができる。
In the electromagnet apparatus according to the second aspect, the coil is a superconducting coil, the coil container is housed between the coil container and the yoke, and a vacuum space is formed to adiabatically support the coil container. By appropriately disposing the ferromagnetic piece outside the yoke, the unbalanced electromagnetic force acting between the superconducting coil and the yoke can be adjusted.

【0073】請求項3記載の電磁石装置によれば、ヨー
クがポートを備え、強磁性体片が、ポートの容積に略々
対応する体積のものであって、ポートの近傍に取付られ
ているので、種々のポートに対応して超電導コイルとヨ
ークとの間に作用する不平衡電磁力を容易に調整するこ
とができる。
According to the electromagnet device of the third aspect, the yoke is provided with the port, and the ferromagnetic material piece has a volume substantially corresponding to the volume of the port and is mounted near the port. The unbalanced electromagnetic force acting between the superconducting coil and the yoke corresponding to various ports can be easily adjusted.

【0074】請求項4記載の電磁石装置によれば、超電
導コイルとヨークとの間に作用する電磁力測定装置を備
えているので、超電導コイルとヨークとの間に作用する
電磁力を容易に測定できる。
According to the electromagnet apparatus of the fourth aspect, since the electromagnetic force measuring device acting between the superconducting coil and the yoke is provided, the electromagnetic force acting between the superconducting coil and the yoke can be easily measured. it can.

【0075】請求項5記載の電磁石装置は、磁界を発生
する超電導コイルと、超電導コイルを収納するコイル容
器と、コイル容器を収納し、真空空間を形成してコイル
容器を断熱的に支持する真空容器と、真空容器を囲んで
配置されたヨークと、超電導コイルおよびヨーク間に作
用する電磁力測定装置とを備えているので、超電導コイ
ルとヨークとの間に作用する電磁力を容易に測定でき
る。
An electromagnet device according to a fifth aspect of the present invention includes a superconducting coil for generating a magnetic field, a coil container for accommodating the superconducting coil, a coil container for accommodating the coil container, a vacuum space for adiabatically supporting the coil container. Since the container, the yoke arranged to surround the vacuum container, and the electromagnetic force measuring device acting between the superconducting coil and the yoke are provided, the electromagnetic force acting between the superconducting coil and the yoke can be easily measured. .

【0076】請求項6記載の電磁石装置は、超電導コイ
ルを真空容器内に断熱的に支持する断熱支持体と、断熱
支持体に設けられて超電導コイルおよびヨーク間に作用
する電磁力測定装置とを備えているので、断熱支持体に
作用する電磁力を正確かつ容易に測定できる。
According to a sixth aspect of the present invention, an electromagnet device includes a heat insulating support for adiabatically supporting the superconducting coil in the vacuum container, and an electromagnetic force measuring device provided on the heat insulating support and acting between the superconducting coil and the yoke. Since it is provided, the electromagnetic force acting on the heat insulating support can be measured accurately and easily.

【0077】請求項7記載の電磁石装置は、超電導コイ
ルおよびヨーク間の相対位置を調整する調整機構を備え
ているので、超電導コイルおよびヨーク間に作用する電
磁力を正確に測定して、超電導コイルとヨークとの間の
相対位置を正確に調整してこれらの間の電磁力を最小に
することができる。
Since the electromagnet device according to claim 7 is provided with the adjusting mechanism for adjusting the relative position between the superconducting coil and the yoke, the electromagnetic force acting between the superconducting coil and the yoke is accurately measured to obtain the superconducting coil. The relative position between the yoke and the yoke can be precisely adjusted to minimize the electromagnetic force between them.

【0078】請求項8記載の電磁石装置によれば、真空
容器内に設けられた磁界測定素子を備えているので、磁
界の非対称性を容易に正確に監視することができ、磁界
の均一度を向上させ、不平衡電磁力を低減させることが
できる。
According to the electromagnet device of the eighth aspect, since the magnetic field measuring element provided in the vacuum container is provided, the asymmetry of the magnetic field can be easily and accurately monitored, and the homogeneity of the magnetic field can be improved. It is possible to improve and reduce the unbalanced electromagnetic force.

【0079】請求項9記載の電磁石装置は、磁界を発生
する超電導コイルと、超電導コイルを収納するコイル容
器と、コイル容器を収納し、真空空間を形成してコイル
容器を断熱的に支持する真空容器と、真空容器を囲んで
配置されたヨークと、コイル容器あるいは真空容器の外
側に取り付けられた磁界測定素子とを備えているので、
磁界の非対称性を容易に正確に監視することができ、磁
界の均一度を向上させ、不平衡電磁力を低減させること
ができる。
According to a ninth aspect of the present invention, an electromagnet device includes a superconducting coil for generating a magnetic field, a coil container for accommodating the superconducting coil, a coil container for accommodating the coil container, a vacuum space for adiabatically supporting the coil container. Since it comprises a container, a yoke arranged around the vacuum container, and a magnetic field measuring element attached to the outside of the coil container or the vacuum container,
The asymmetry of the magnetic field can be easily and accurately monitored, the homogeneity of the magnetic field can be improved, and the unbalanced electromagnetic force can be reduced.

【0080】請求項10記載の電磁石装置によれば、超
電導コイルが荷電粒子を偏向させる超電導コイルであっ
て、荷電粒子を所定の軌道に沿って通過させる真空チャ
ンバを備え、磁界測定素子が荷電粒子の軌道から外れた
位置に設けられているので、磁界測定素子の測定結果と
解析解とを組み合わせて、軌道上の磁界を遠隔的に測定
することにより、荷電粒子の運動を妨げずに荷電粒子の
加速蓄積と同時に磁界の遠隔的測定が容易にでき、荷電
粒子の加速蓄積が容易にできる。
According to the electromagnet apparatus of the tenth aspect, the superconducting coil is a superconducting coil for deflecting the charged particles, the vacuum chamber is provided for passing the charged particles along a predetermined trajectory, and the magnetic field measuring element is used for the magnetic field measuring element. Since it is provided at a position deviated from the trajectory of the charged particle, the measurement result of the magnetic field measuring element and the analytical solution are combined to remotely measure the magnetic field on the trajectory, so that the movement of the charged particle is not hindered. The remote measurement of the magnetic field can be facilitated at the same time as the accelerated accumulation of the charged particles, and the accelerated accumulation of the charged particles can be facilitated.

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

【図1】 本発明の超電導電磁石装置を示す概略断面平
面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional plan view showing a superconducting electromagnet device of the present invention.

【図2】 図1の超電導電磁石装置に於ける磁界の状態
を示す概略断面側面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional side view showing a state of a magnetic field in the superconducting electromagnet device of FIG.

【図3】 図2の超電導電磁石装置が非対称である場合
の磁界の状態を示す概略断面側面図である。
3 is a schematic cross-sectional side view showing a state of a magnetic field when the superconducting electromagnet apparatus of FIG. 2 is asymmetric.

【図4】 図3の超電導電磁石装置に本発明の強磁性体
片を適用した場合の磁界の状態を示す概略断面側面図で
ある。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional side view showing a state of a magnetic field when the ferromagnetic piece of the present invention is applied to the superconducting electromagnet device of FIG.

【図5】 本発明の超電導電磁石装置の別の実施例を示
す斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view showing another embodiment of the superconducting electromagnet apparatus of the present invention.

【図6】 図5の超電導電磁石装置の概略断面平面図で
ある。
6 is a schematic cross-sectional plan view of the superconducting electromagnet device of FIG.

【図7】 図6の超電導電磁石装置の概略断面側面図で
ある。
7 is a schematic cross-sectional side view of the superconducting electromagnet apparatus of FIG.

【図8】 本発明の超電導電磁石装置の取付ポートに適
用した強磁性体片を示す概略断面側面図である。
FIG. 8 is a schematic sectional side view showing a ferromagnetic piece applied to a mounting port of the superconducting electromagnet apparatus of the present invention.

【図9】 図8の電磁力測定装置による強磁性体片の効
果を示すグラフである。
9 is a graph showing the effect of a ferromagnetic piece by the electromagnetic force measuring device of FIG.

【図10】 本発明の超電導電磁石装置の位置調整機構
を示す概略断面側面図である。
FIG. 10 is a schematic sectional side view showing a position adjusting mechanism of the superconducting electromagnet device of the present invention.

【図11】 本発明の超電導電磁石装置の磁界測定素子
を示す概略断面側面図である。
FIG. 11 is a schematic sectional side view showing a magnetic field measuring element of a superconducting electromagnet device of the present invention.

【図12】 図11の超電導電磁石装置の概略断面平面
図である。
12 is a schematic cross-sectional plan view of the superconducting electromagnet apparatus of FIG.

【図13】 本発明の超電導電磁石装置の調整装置を示
す概略断面側面図である。
FIG. 13 is a schematic sectional side view showing an adjusting device for a superconducting electromagnet device according to the present invention.

【図14】 本発明の超電導電磁石装置の磁界測定素子
の例を示す概略断面図である。
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing an example of a magnetic field measuring element of the superconducting electromagnet device of the present invention.

【図15】 本発明の超電導電磁石装置の磁界測定素子
の例を示す概略断面図である。
FIG. 15 is a schematic sectional view showing an example of a magnetic field measuring element of the superconducting electromagnet device of the present invention.

【図16】 本発明の超電導電磁石装置の磁界測定素子
の例を示す概略断面図である。
FIG. 16 is a schematic cross-sectional view showing an example of a magnetic field measuring element of the superconducting electromagnet device of the present invention.

【図17】 本発明の超電導電磁石装置の磁界測定素子
の例を示す概略断面図である。
FIG. 17 is a schematic sectional view showing an example of a magnetic field measuring element of the superconducting electromagnet device of the present invention.

【図18】 図17の超電導電磁石装置に於ける磁界の
実測結果と解析結果の比率を超電導コイル通電電流に対
して示したグラフである。
FIG. 18 is a graph showing the ratio of the actual measurement result and the analysis result of the magnetic field in the superconducting electromagnet apparatus of FIG. 17, with respect to the superconducting coil current.

【図19】 従来の超電導電磁石装置の概略平面図であ
る。
FIG. 19 is a schematic plan view of a conventional superconducting electromagnet device.

【図20】 従来の超電導電磁石装置の概略断面側面図
である。
FIG. 20 is a schematic sectional side view of a conventional superconducting electromagnet device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、11 コイル(超電導コイル)、2、12 コイル
容器、3、13、30、32、38 強磁性体片、1
0、21 ヨーク、14 真空容器、26、27、3
2、35 ポート、26 放射光ポート、27 搬送ポ
ート、32 取付ポート、36、37 電磁力測定装
置、38 調整機構、44、47〜53 磁界測定素
子。
1, 11 Coil (superconducting coil), 2, 12 Coil container, 3, 13, 30, 32, 38 Ferromagnetic material piece, 1
0, 21 yoke, 14 vacuum container, 26, 27, 3
2, 35 ports, 26 radiant light port, 27 carrier port, 32 mounting port, 36, 37 electromagnetic force measuring device, 38 adjusting mechanism, 44, 47 to 53 magnetic field measuring element.

フロントページの続き (72)発明者 妹尾 和威 尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電機 株式会社中央研究所内 (72)発明者 守田 正夫 尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電機 株式会社中央研究所内 (72)発明者 小寺 溢男 尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電機 株式会社中央研究所内 (72)発明者 山本 俊二 尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電機 株式会社中央研究所内 (72)発明者 中村 史朗 尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電機 株式会社中央研究所内 (72)発明者 山田 忠利 尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電機 株式会社中央研究所内Front page continuation (72) Inventor Kao Senoo 8-1-1 Tsukaguchihonmachi, Amagasaki City Mitsubishi Electric Corporation Central Research Laboratory (72) Inventor Masao Morita 8-1-1 Tsukaguchihonmachi, Amagasaki Mitsubishi Electric Corporation Inside the Central Research Institute (72) Inventor Oguru Kouji 8-1-1 Tsukaguchihonmachi, Amagasaki City Mitsubishi Electric Corporation Central Research Institute (72) Inventor Shunji Yamamoto 8-1-1 Tsukaguchihonmachi, Amagasaki Mitsubishi Electric Corporation Central (72) Inventor Shiro Nakamura 8-1-1 Tsukaguchi Honcho, Amagasaki City Mitsubishi Electric Corporation Central Research Laboratory (72) Inventor Tadatoshi Yamada 8-1-1 Tsukaguchi Honmachi Amagasaki City Central Research Institute Mitsubishi Electric Corporation

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 磁界を発生するコイルと、上記コイルを
収納するコイル容器と、上記コイル容器を囲んで配置さ
れたヨークと、上記ヨークの外側に取り付けられた少な
くとも1つの強磁性体片とを備えた電磁石装置。
1. A coil that generates a magnetic field, a coil container that houses the coil, a yoke that surrounds the coil container, and at least one ferromagnetic piece that is attached to the outside of the yoke. An equipped electromagnet device.
【請求項2】 上記コイルが超電導コイルであり、上記
コイル容器と上記ヨークとの間に、コイル容器を収納
し、真空空間を形成して上記コイル容器を断熱的に支持
する真空容器を備えた請求項1記載の電磁石装置。
2. The coil is a superconducting coil, and the coil container is housed between the coil container and the yoke, and a vacuum container is provided which forms a vacuum space and adiabatically supports the coil container. The electromagnet device according to claim 1.
【請求項3】 上記ヨークがポートを備え、上記強磁性
体片が、上記ポートの容積に略々対応する体積のもので
あって、上記ポートの近傍に取付られてなる請求項1あ
るいは2記載の電磁石装置。
3. The yoke according to claim 1 or 2, wherein the yoke has a port, and the ferromagnetic piece has a volume substantially corresponding to the volume of the port and is mounted in the vicinity of the port. Electromagnet device.
【請求項4】 上記超電導コイルと上記ヨークとの間に
作用する電磁力測定装置を備えた請求項2乃至3のいず
れか記載の電磁石装置。
4. The electromagnet device according to claim 2, further comprising an electromagnetic force measuring device acting between the superconducting coil and the yoke.
【請求項5】 磁界を発生する超電導コイルと、上記超
電導コイルを収納するコイル容器と、上記コイル容器を
収納し、真空空間を形成して上記コイル容器を断熱的に
支持する真空容器と、上記真空容器を囲んで配置された
ヨークと、上記超電導コイルおよび上記ヨーク間に作用
する電磁力測定装置とを備えた電磁石装置。
5. A superconducting coil that generates a magnetic field, a coil container that houses the superconducting coil, a vacuum container that houses the coil container, forms a vacuum space, and adiabatically supports the coil container, An electromagnet device comprising: a yoke arranged so as to surround a vacuum container; and an electromagnetic force measuring device acting between the superconducting coil and the yoke.
【請求項6】 上記超電導コイルを上記真空容器内に断
熱的に支持する断熱支持体を備え、上記電磁力測定装置
が上記断熱支持体に設けられた請求項5記載の超電導電
磁石装置。
6. The superconducting electromagnet apparatus according to claim 5, further comprising an adiabatic support for adiabatically supporting the superconducting coil in the vacuum container, wherein the electromagnetic force measuring device is provided on the adiabatic support.
【請求項7】 上記超電導コイルおよび上記ヨーク間の
相対位置を調整する調整機構を備えた請求項5あるいは
6記載の電磁石装置。
7. The electromagnet device according to claim 5, further comprising an adjusting mechanism for adjusting a relative position between the superconducting coil and the yoke.
【請求項8】 上記真空容器内に設けられて上記真空容
器内の磁界を測定する磁界測定素子を備えた請求項2乃
至7のいずれか記載の電磁石装置。
8. The electromagnet device according to claim 2, further comprising a magnetic field measuring element that is provided inside the vacuum container and that measures a magnetic field inside the vacuum container.
【請求項9】 磁界を発生する超電導コイルと、上記超
電導コイルを収納するコイル容器と、上記コイル容器を
収納し、真空空間を形成して上記コイル容器を断熱的に
支持する真空容器と、上記真空容器を囲んで配置された
ヨークと、上記真空容器内に設けられて上記真空容器内
の磁界を測定する磁界測定素子とを備えた電磁石装置。
9. A superconducting coil that generates a magnetic field, a coil container that houses the superconducting coil, a vacuum container that houses the coil container, forms a vacuum space, and adiabatically supports the coil container, An electromagnet device comprising: a yoke that surrounds a vacuum container; and a magnetic field measuring element that is provided in the vacuum container and measures a magnetic field in the vacuum container.
【請求項10】 上記超電導コイルが荷電粒子を偏向さ
せる超電導コイルであって、上記荷電粒子を所定の軌道
に沿って通過させる真空チャンバを備え、上記磁界測定
素子が、上記荷電粒子の軌道から外れた位置に設けられ
た請求項9記載の電磁石装置。
10. The superconducting coil is a superconducting coil for deflecting charged particles, comprising a vacuum chamber for passing the charged particles along a predetermined orbit, wherein the magnetic field measuring element is deviated from the orbit of the charged particles. The electromagnet device according to claim 9, which is provided at a different position.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017216283A (en) * 2016-05-30 2017-12-07 住友電気工業株式会社 Magnetic field application device and manufacturing device of semiconductor device

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