JPH0729724A - 超電導電磁石 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】磁性体ヨークを用いずに、外部への磁場漏洩抑
制およびコイル起磁力を節約する機能を有し、且つ小型
・軽量で利用空間を大きくする。 【構成】液体ヘリウム温度に冷却された超電導コイル１
と、この超電導コイル１を収納したヘリウム容器２と、
このヘリウム容器２を囲んだ液体窒素シールド１２と、
これらを収納した真空容器４とを備えた超電導電磁石に
おいて、液体窒素シールド１２に磁性体１４および高温
超電導体１５の少なくとも一方からなる材料を用いたも
のである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は超電導電磁石に係り、特
に液体窒素シールドにて磁気遮蔽を行う超電導電磁石に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の超電導電磁石は、外部への磁場の
漏洩を抑え、且つコイルの起磁力を節約するために、鉄
等の磁性体ヨークが用いられる。図５は従来の超電導電
磁石の構造を示す断面図である。図５において、超電導
コイル１を収納するヘリウム容器２の回りを囲む液体窒
素温度（７７Ｋ）の液体窒素シールド３は、通常熱伝導
率の大きい銅等で製作され、これらは真空容器４内に収
納されている。

【０００３】液体ヘリウムは、液体ヘリウム入口５を通
してヘリウム容器２に注入され、ヘリウムガス出口６か
らガス化したヘリウムを回収する。なお、７はヘリウム
容器２内のヘリウム液面レベルを示している。

【０００４】また、液体窒素は液体窒素入口８を通して
液体窒素シールド３に送られ、窒素ガス出口９からガス
化した窒素を回収する。磁性体ヨーク１０は超電導コイ
ル１とともに磁気回路を構成して、外部への磁場漏洩を
抑え、且つコイルの起磁力を節約する機能を有してい
る。なお、１１は磁力線を示している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような磁性体ヨーク１０を用いた超電導電磁石の場合、
その磁性体ヨーク１０のために全体の寸法と重量が大幅
に増加して、コンパクト性，機動性に欠ける傾向にあ
り、設置場所，設置・調整期間，設置変更における制約
を受け易い。

【０００６】また、真空容器４の周囲を磁性体ヨーク１
０が覆うために、利用空間の制約が大きくなる。本発明
は上述した事情を考慮してなされたもので、磁性体ヨー
クを用いずに、外部への磁場漏洩抑制およびコイル起磁
力を節約する機能を有し、且つ小型・軽量で利用空間の
広い超電導電磁石を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る超電導電磁
石は、上述した課題を解決するために、液体ヘリウム温
度に冷却された超電導コイルと、この超電導コイルを収
納したヘリウム容器と、このヘリウム容器を囲んだ液体
窒素シールドと、これらを収納した真空容器とを備えた
超電導電磁石において、液体窒素シールドに磁性体およ
び高温超電導体の少なくとも一方からなる材料を用いた
ものである。

【０００８】

【作用】上記の構成を有する本発明においては、液体窒
素シールドに磁性体および高温超電導体の少なくとも一
方からなる材料を用いたことにより、液体窒素シールド
で磁気遮蔽を行い、これにより外部への磁場漏洩抑制お
よびコイル起磁力の節約を行うことができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明に係る超電導電磁石の第１実施例の
構造を示す断面図である。なお、従来の構成と同一の部
分には図５と同一の符号を用いて説明する。

【００１０】図１において、超電導コイル１を収納する
ヘリウム容器２の回りを囲む液体窒素シールド１２は、
真空容器４に収納されており、液体ヘリウムは、液体ヘ
リウム入口５を通してヘリウム容器２に注入され、ヘリ
ウムガス出口６からガス化したヘリウムを回収すること
により、超電導コイル１は液体ヘリウム温度に冷却され
る。

【００１１】一方、液体窒素は液体窒素入口８を通して
液体窒素シールド１２に送られ、窒素ガス出口９からガ
ス化した窒素を回収する。なお、７はヘリウム容器２内
のヘリウム液面レベルを示し、１１は磁力線を示してい
る。

【００１２】上下の超電導コイル１間の空間で垂直方向
の高磁場を利用する場合を想定し、上下の超電導コイル
１間の液体窒素シールド１２は、図２に示すように通常
通り磁気遮蔽効果を有さず、熱伝導率の良好な銅板１３
にて製作する。それ以外の液体窒素シールド１２は内側
が鉄等の磁性体１４と、外側が高温超電導体１５の二重
構造とする。この高温超電導体１５は液体窒素で冷却さ
れて超電導性を有している。

【００１３】次に、本実施例の作用について説明する。
液体窒素シールド１２の磁性体１４および高温超電導体
１５により、超電導コイル１の発生する磁場が遮蔽され
て、外部への磁場漏洩が抑制され、且つコイル起磁力が
節約される。

【００１４】このとき、磁力線１６は磁性体１４および
高温超電導体１５で構成された液体窒素シールド１２が
囲む範囲内で、図１に示すようにループを描く。このよ
うなループを描くため、図５に比較して磁気回路の磁路
長が短くなり、コイル起磁力が小さくなる。

【００１５】図２に示した液体窒素シールド１２を二重
構造とした理由について説明すると、これが磁性体１４
のみの場合は、超電導コイル１の磁場が高くなると、磁
性体の厚さが増大して軽量性に欠ける一方、高温超電導
体１５のみの場合は、臨界磁場の制約のために高磁場に
は適用不可能であるためである。

【００１６】そこで、図２に示すように内側を磁性体１
４、外側を高温超電導体１５として、内側の磁性体１４
で磁場を減衰させ、臨界磁場以下の領域で高温超電導体
１５を用いて磁場を遮蔽するようにすれば、高磁場の場
合でも全体として軽量性を維持したまま、磁気遮蔽、起
磁力節約が可能である。

【００１７】このように本実施例よれば、液体窒素シー
ルド１２の磁性体１４および高温超電導体１５の磁気遮
蔽効果により、図５に示すような磁性体ヨークは不要と
なり、本体全体として小型・軽量化され、利用空間が拡
大してアクセス性が改善され、コイル起磁力が節約され
る。

【００１８】図３は本発明に係る超電導電磁石の第２実
施例を示す。なお、前記第１実施例と同一の部分には同
一の符号を付して説明する。その他の実施例についても
同様とする。

【００１９】第２実施例では、液体窒素シールド１２が
磁性体１４および高温超電導体１５の二重構造ではな
く、磁性体１４のみとする。したがって、第２実施例に
よれば、磁場が小さいときに適用可能で、磁性体１４が
超電導コイル１の近傍に位置するため、前記第１実施例
と同様、常温空間の磁性体ヨークを用いる場合に比較し
て本体が小型・軽量化でき、利用空間が拡大し、コイル
起磁力が小さくなるという効果が得られる。その他の構
成および作用は前記第１実施例と同一であるのでその説
明を省略する。

【００２０】図４は本発明に係る超電導電磁石の第３実
施例を示す。この第３実施例では、図３の磁性体１４を
高温超電導体１５に代えた構成とする。この第３実施例
によれば、磁場が高温超電導体１５の臨界磁場以下のと
きに適用可能で、前記第１実施例と同様、常温空間の磁
性体ヨークを用いる場合に比較して本体が小型・軽量化
でき、利用空間が拡大し、コイル起磁力が小さくなると
いう効果が得られる。その他の構成および作用は前記第
１実施例と同一であるのでその説明を省略する。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る超電
導電磁石によれば、液体窒素シールドに磁性体および高
温超電導体の少なくとも一方からなる材料を用いたこと
により、磁気遮蔽効果を有することとなり、磁性体ヨー
クが不要で、小型・軽量で、利用空間が大きく、コイル
起磁力も小さい、廉価で高性能の超電導電磁石を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る超電導電磁石の第１実施例の構造
を示す断面図。

【図２】図１のＡ部拡大図。

【図３】本発明に係る超電導電磁石の第２実施例の磁気
シールドを示す断面図。

【図４】本発明に係る超電導電磁石の第３実施例の磁気
シールドを示す断面図。

【図５】従来の超電導電磁石の構造を示す断面図。

【符号の説明】

１ 超電導コイル ２ ヘリウム容器 ４ 真空容器 ５ 液体ヘリウム入口 ６ ヘリウムガス出口 ８ 液体窒素入口 ９ 窒素ガス出口 １２ 液体窒素シールド １３ 銅板 １４ 磁性体 １５ 高温超電導体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体ヘリウム温度に冷却された超電導コ
   イルと、この超電導コイルを収納したヘリウム容器と、
   このヘリウム容器を囲んだ液体窒素シールドと、これら
   を収納した真空容器とを備えた超電導電磁石において、
   液体窒素シールドに磁性体および高温超電導体の少なく
   とも一方からなる材料を用いたことを特徴とする超電導
   電磁石。