JPH0732096B2 - 超電導装置 - Google Patents
超電導装置Info
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- JPH0732096B2 JPH0732096B2 JP58030817A JP3081783A JPH0732096B2 JP H0732096 B2 JPH0732096 B2 JP H0732096B2 JP 58030817 A JP58030817 A JP 58030817A JP 3081783 A JP3081783 A JP 3081783A JP H0732096 B2 JPH0732096 B2 JP H0732096B2
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- coil
- magnetic field
- divided
- superconducting
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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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は超電導装置に係り、更に具体的には磁界分布を
所定の分布にするためのコイル巻線法に関する。
所定の分布にするためのコイル巻線法に関する。
最近では超電導磁石がミリ波の発振管（ジヤイロトロ
ン）、核磁気共鳴−CT（Computer Tomography）等に応
用されるに至つている。これらの応用分野において、超
電導磁石はコイルの軸上におけるある領域に均一な磁
界、あるいはある勾配をもつた磁界等を定常的に発生す
る手段として用いられている。
ン）、核磁気共鳴−CT（Computer Tomography）等に応
用されるに至つている。これらの応用分野において、超
電導磁石はコイルの軸上におけるある領域に均一な磁
界、あるいはある勾配をもつた磁界等を定常的に発生す
る手段として用いられている。
従来のこの種の用途に供される超電導装置にあつては所
望の磁界分布を得るために超電導磁石を構成する超電導
コイルを軸方向に複数に分割し、各分割コイルに供給す
る励磁電流を独立に調整する方法が採用されている。た
とえば第１図（Ａ）に示すようにクライオスタツト１内
に収納された超電導コイル２は３分割され、これらの巻
線の中心領域４（第１図（Ｂ））で均一な磁界分布を得
るためには両端に位置する分割巻線2A,2Cの励磁電流Ｉ
の値を中心に位置する分割巻線2Bより若干、大きくする
必要がある（第１図（Ｃ））。尚、第１図（Ａ），
（Ｂ）で実線は均一磁界の場合、破線は勾配磁界の場合
における磁界分布、励磁電流を夫々、示している。
望の磁界分布を得るために超電導磁石を構成する超電導
コイルを軸方向に複数に分割し、各分割コイルに供給す
る励磁電流を独立に調整する方法が採用されている。た
とえば第１図（Ａ）に示すようにクライオスタツト１内
に収納された超電導コイル２は３分割され、これらの巻
線の中心領域４（第１図（Ｂ））で均一な磁界分布を得
るためには両端に位置する分割巻線2A,2Cの励磁電流Ｉ
の値を中心に位置する分割巻線2Bより若干、大きくする
必要がある（第１図（Ｃ））。尚、第１図（Ａ），
（Ｂ）で実線は均一磁界の場合、破線は勾配磁界の場合
における磁界分布、励磁電流を夫々、示している。
さて、両端の分割巻線、2A,2Cの励磁電流の値を分割巻
線2Bのそれより大きくするのに従来では第２図に示すよ
うに３台の電源16,17,18を用いて各分割巻線2A,2B,2Cに
夫々、独立に励磁電流I1，I2，I3（I1I2I3＝I0）を
流していた。従つて電源16,17,18より各分割巻線2A,2B,
2Cに給電するのに用いられるパワーリード10,11,12,13,
14,15は６本、必要となる。通常、超電導装置における
常温よりの熱侵入量はパワーリードの本数により支配さ
れ、ほぼそれにより液体ヘリウムの消費量が決定され
る。そしてパワーリードからの熱侵入量は、ほぼ通電電
流（励磁電流）I0の二乗に比例するので第２図に示した
従来例では各パワーリード10〜15の通電電流はいずれも
I0付近の値であるので熱侵入量Ｗは Ｗ６×ｆ（▲I2 0▼）……（１） となる。但し、上式においてｆ（▲I2 0▼）ｋ・▲I2 0
▼（ｋは定数）である。すなわち、所定の磁界分布を得
るため、超電導コイルをＮ分割すると、１個のコイルの
場合に比して約Ｎ倍の熱侵入量を持つこととなり、液体
ヘリウムの消費量が大幅に増大するという欠点があつ
た。
線2Bのそれより大きくするのに従来では第２図に示すよ
うに３台の電源16,17,18を用いて各分割巻線2A,2B,2Cに
夫々、独立に励磁電流I1，I2，I3（I1I2I3＝I0）を
流していた。従つて電源16,17,18より各分割巻線2A,2B,
2Cに給電するのに用いられるパワーリード10,11,12,13,
14,15は６本、必要となる。通常、超電導装置における
常温よりの熱侵入量はパワーリードの本数により支配さ
れ、ほぼそれにより液体ヘリウムの消費量が決定され
る。そしてパワーリードからの熱侵入量は、ほぼ通電電
流（励磁電流）I0の二乗に比例するので第２図に示した
従来例では各パワーリード10〜15の通電電流はいずれも
I0付近の値であるので熱侵入量Ｗは Ｗ６×ｆ（▲I2 0▼）……（１） となる。但し、上式においてｆ（▲I2 0▼）ｋ・▲I2 0
▼（ｋは定数）である。すなわち、所定の磁界分布を得
るため、超電導コイルをＮ分割すると、１個のコイルの
場合に比して約Ｎ倍の熱侵入量を持つこととなり、液体
ヘリウムの消費量が大幅に増大するという欠点があつ
た。
本発明の目的は、軸方向磁界分布の均一性を高めるとと
もに、パワーリードの本数を減少させることにより超電
導磁石への熱侵入量の低減を図つた超電導装置を提供す
ることにある。
もに、パワーリードの本数を減少させることにより超電
導磁石への熱侵入量の低減を図つた超電導装置を提供す
ることにある。
本発明は軸方向に分割して巻回された超電動コイルをを
有する超電導装置において、要求される磁界分布に応じ
て各分割巻線の巻線密度を変化させ且つこれらの分割巻
線を直列励磁するように構成することにより超電導コイ
ルの分割数に無関係に、等価的にパワーリードの本数を
２本で済むようにし、熱侵入量の低減と軸方向磁界分布
の均一化を図り、さらに分割巻線の一部又は全部に励磁
電流の微調整用電源を接続することにより、分割巻線の
励磁電流を微調整可能にし、軸方向磁界分布の均一性を
高めるようにしたのである。
有する超電導装置において、要求される磁界分布に応じ
て各分割巻線の巻線密度を変化させ且つこれらの分割巻
線を直列励磁するように構成することにより超電導コイ
ルの分割数に無関係に、等価的にパワーリードの本数を
２本で済むようにし、熱侵入量の低減と軸方向磁界分布
の均一化を図り、さらに分割巻線の一部又は全部に励磁
電流の微調整用電源を接続することにより、分割巻線の
励磁電流を微調整可能にし、軸方向磁界分布の均一性を
高めるようにしたのである。
本発明の前提構成に相当する超電導装置を第３図に示
す。同図（Ａ）に示す如く、超電導コイルの各分割巻線
2A,2B、2Cは直列に接続され、これらの巻線密度Ｎ
（ｌ）はコイルの中心軸上における位置ｌに対し同図
（Ｂ）に示すように両端の分割巻線2A,2Cで密となるよ
うに巻回されている。この場合に各分割巻線の巻線密度
Ｎ（ｌ）は次のようにして決定される。
す。同図（Ａ）に示す如く、超電導コイルの各分割巻線
2A,2B、2Cは直列に接続され、これらの巻線密度Ｎ
（ｌ）はコイルの中心軸上における位置ｌに対し同図
（Ｂ）に示すように両端の分割巻線2A,2Cで密となるよ
うに巻回されている。この場合に各分割巻線の巻線密度
Ｎ（ｌ）は次のようにして決定される。
例えば超電導コイル（円筒コイル）の全長をL,該コイル
の中心軸上において該コイルの端部から任意の点までの
距離をｌ、コイルの中心軸方向の位置を示す座標軸をy,
y軸と直交する座標軸を磁界分布Ｂ（ｙ）とし、距離ｌ
からｌ＋dlの間の巻線により形成される磁界をＧ（y,
l）とすると、超電導コイル全体により形成される磁界
Ｂ（ｙ）は次式により求まる。
の中心軸上において該コイルの端部から任意の点までの
距離をｌ、コイルの中心軸方向の位置を示す座標軸をy,
y軸と直交する座標軸を磁界分布Ｂ（ｙ）とし、距離ｌ
からｌ＋dlの間の巻線により形成される磁界をＧ（y,
l）とすると、超電導コイル全体により形成される磁界
Ｂ（ｙ）は次式により求まる。
上式（２）より所望の磁界分布を形成する巻線密度Ｎ
（ｌ）を決定する。このようにして夫々、決定された巻
線密度Ｎ（ｌ）の巻線2A,2B,2Cに同一の励磁電流を流し
たとき、所定の電流密度、磁界分布となるようにしてお
く。第３図の超電導装置の回路構成を第４図に示す。同
図に示すようにクライオスタツト10内に収納された分割
巻線は電源20により直列励磁される。尚、抵抗R1,R2,R3
は保護抵抗である。
（ｌ）を決定する。このようにして夫々、決定された巻
線密度Ｎ（ｌ）の巻線2A,2B,2Cに同一の励磁電流を流し
たとき、所定の電流密度、磁界分布となるようにしてお
く。第３図の超電導装置の回路構成を第４図に示す。同
図に示すようにクライオスタツト10内に収納された分割
巻線は電源20により直列励磁される。尚、抵抗R1,R2,R3
は保護抵抗である。
このように第３図の超電導装置によれば、直列励磁で所
定の磁界分布が得られるので、３分割コイルであつても
パワーリードは２本で済み、第２図に示した従来例に比
して熱侵入量Ｗを1/3とすることができる。
定の磁界分布が得られるので、３分割コイルであつても
パワーリードは２本で済み、第２図に示した従来例に比
して熱侵入量Ｗを1/3とすることができる。
また、この場合に電源も１台でよい。次に第５図及び第
６図に本発明の実施例を示す。本実施例では超電導コイ
ルにより形成される磁界分布を所定の分布となるように
するために各分割巻線の巻線密度を変えるだけでなく、
各分割巻線に励磁電流の微調整用電源を設け、磁界分布
を補正するものである。すなわち、コイルの巻線密度に
よる調整では磁界の均一性等は、巻線精度等に限界があ
り、ほぼ１％程度が限界である。それ以上の均一性等を
実現するには各分割巻線への励磁電流を微調整する必要
がある。このために本実施例では第５図に示すように主
電源33の他に微調整用電源31,32が設けられ、分割巻線2
B,2Cには主電源33からの励磁電流I0の他に補正電流
I01，I01＋I02が加わつた電流が流れる。この状態を第
６図に示す。このとき補正電流I01，I02は、各分割巻線
の巻線密度により磁界分布を調整しているので、励磁電
流I0の１％程度でよい。
６図に本発明の実施例を示す。本実施例では超電導コイ
ルにより形成される磁界分布を所定の分布となるように
するために各分割巻線の巻線密度を変えるだけでなく、
各分割巻線に励磁電流の微調整用電源を設け、磁界分布
を補正するものである。すなわち、コイルの巻線密度に
よる調整では磁界の均一性等は、巻線精度等に限界があ
り、ほぼ１％程度が限界である。それ以上の均一性等を
実現するには各分割巻線への励磁電流を微調整する必要
がある。このために本実施例では第５図に示すように主
電源33の他に微調整用電源31,32が設けられ、分割巻線2
B,2Cには主電源33からの励磁電流I0の他に補正電流
I01，I01＋I02が加わつた電流が流れる。この状態を第
６図に示す。このとき補正電流I01，I02は、各分割巻線
の巻線密度により磁界分布を調整しているので、励磁電
流I0の１％程度でよい。
したがつて、補正電流I01，I02を流すために必要なパワ
ーリード36,37からの熱侵入量Ｗは▲I2 0▼≧▲I2 01▼，
▲I2 02▼であるから、無視でき、パワーリードが２本増
えても、熱侵入量Ｗは第４図の実施例と同様である。
ーリード36,37からの熱侵入量Ｗは▲I2 0▼≧▲I2 01▼，
▲I2 02▼であるから、無視でき、パワーリードが２本増
えても、熱侵入量Ｗは第４図の実施例と同様である。
このように本実施例によれば磁界分布をより精確に調整
することが可能である。次に、第５図と第６図の変形例
を、第７図と第８図に示す。
することが可能である。次に、第５図と第６図の変形例
を、第７図と第８図に示す。
本実施例においても、各分割巻線の軸方向巻線密度を変
えるだけでなく、各分割巻線に励磁電流の微調整用電源
を設け、磁界分布を補正する。すなわち、第７図に示す
ように、主電源33の他に微調整用電源31,32が設けら
れ、分割巻線2A,2Cには主電源33からの励磁電源I0の他
に、補正電流I01，I02が加わった電流が流れる。この状
態の軸方向起磁力分布を第８図に示す。2AコイルにはI0
＋I01,2BコイルにはI0,2CコイルにはI0＋I02の励磁電流
が流れ、更に軸方向巻線密度により第８図のような軸方
向起磁力分布となる。
えるだけでなく、各分割巻線に励磁電流の微調整用電源
を設け、磁界分布を補正する。すなわち、第７図に示す
ように、主電源33の他に微調整用電源31,32が設けら
れ、分割巻線2A,2Cには主電源33からの励磁電源I0の他
に、補正電流I01，I02が加わった電流が流れる。この状
態の軸方向起磁力分布を第８図に示す。2AコイルにはI0
＋I01,2BコイルにはI0,2CコイルにはI0＋I02の励磁電流
が流れ、更に軸方向巻線密度により第８図のような軸方
向起磁力分布となる。
この時の補正電流I01，I02は主励磁電流I0の１％程度で
あるので、パワリード36,37からの熱侵入量は、▲I2 0▼
＞＞▲I2 01▼，▲I2 02▼であるから無視できパワリード
が２本増えても、全熱侵入量Ｗは第４図の実施例とほぼ
同一である。
あるので、パワリード36,37からの熱侵入量は、▲I2 0▼
＞＞▲I2 01▼，▲I2 02▼であるから無視できパワリード
が２本増えても、全熱侵入量Ｗは第４図の実施例とほぼ
同一である。
尚、以上に述べた実施例では超電動コイルについてのみ
説明したが、常電導コイルにも適用可能である。また実
施例では３分割巻線の場合について説明したが、これに
限定されることはない。
説明したが、常電導コイルにも適用可能である。また実
施例では３分割巻線の場合について説明したが、これに
限定されることはない。
以上に説明した如く、本発明では軸方向に複数に分割し
て巻回された超電導コイルを有する超電導装置におい
て、要求される磁界分布に応じて各分割巻線の巻線密度
を変化させ且つこれらの分割巻線を直列励磁するように
構成したので、本発明によればパワーリードは等価的に
２本で済み、熱侵入量の低減を図つた高精度の超電導装
置を実現できる。
て巻回された超電導コイルを有する超電導装置におい
て、要求される磁界分布に応じて各分割巻線の巻線密度
を変化させ且つこれらの分割巻線を直列励磁するように
構成したので、本発明によればパワーリードは等価的に
２本で済み、熱侵入量の低減を図つた高精度の超電導装
置を実現できる。
第１図は従来の超電導装置における超電導コイルの巻線
構造と磁界分布及び各巻線の励磁電流との関係を示す説
明図、第２図は第１図の超電導コイルが使用される従来
の超電導装置の回路構成図、第３図は本発明の前提構成
に相当する超電導コイルの各分割巻線の巻線密度を示す
説明図、第４図は第３図に示した超電導コイルが使用さ
れる超電動装置の回路構成図、第５図は本発明の実施例
を示す超電導装置の回路構成図、第６図は第５図におけ
る各分割巻線2A,2B,2Cに流れる励磁電流の特性を示す
図、第７図は本発明の第５図の変形例を示す超電導装置
の回路構成図、第８図は第７図における各分割巻線2A,2
B,2Cに流れる励磁電流の特性を示す図である。 1,10……クライオスタツト、2A,2B,2C……分割巻線、3
1,32……微調整用電源、33……主電源、34,35,36,37…
…パワーリード。
構造と磁界分布及び各巻線の励磁電流との関係を示す説
明図、第２図は第１図の超電導コイルが使用される従来
の超電導装置の回路構成図、第３図は本発明の前提構成
に相当する超電導コイルの各分割巻線の巻線密度を示す
説明図、第４図は第３図に示した超電導コイルが使用さ
れる超電動装置の回路構成図、第５図は本発明の実施例
を示す超電導装置の回路構成図、第６図は第５図におけ
る各分割巻線2A,2B,2Cに流れる励磁電流の特性を示す
図、第７図は本発明の第５図の変形例を示す超電導装置
の回路構成図、第８図は第７図における各分割巻線2A,2
B,2Cに流れる励磁電流の特性を示す図である。 1,10……クライオスタツト、2A,2B,2C……分割巻線、3
1,32……微調整用電源、33……主電源、34,35,36,37…
…パワーリード。
Claims (1)
- 【請求項１】超電導コイルを軸方向に複数に分割し、そ
の分割巻線のそれぞれの巻線密度をコイル軸方向の中心
から端部に向かうにつれて密となるように巻回し、それ
らの分割巻線を主電源により直列励磁するようにしてな
る超電導装置において、それらの分割巻線の一部又は全
部に励磁電流の微調整用電源を接続したことを特徴とす
る超電導装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58030817A JPH0732096B2 (ja) | 1983-02-28 | 1983-02-28 | 超電導装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58030817A JPH0732096B2 (ja) | 1983-02-28 | 1983-02-28 | 超電導装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59158505A JPS59158505A (ja) | 1984-09-08 |
| JPH0732096B2 true JPH0732096B2 (ja) | 1995-04-10 |
Family
ID=12314247
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58030817A Expired - Lifetime JPH0732096B2 (ja) | 1983-02-28 | 1983-02-28 | 超電導装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0732096B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61144802A (ja) * | 1984-12-19 | 1986-07-02 | Toshiba Corp | 超電導電磁石装置 |
| JPH0799723B2 (ja) * | 1985-10-24 | 1995-10-25 | 三菱電機株式会社 | 均一磁界コイル |
| JPS6457605A (en) * | 1987-08-28 | 1989-03-03 | Hitachi Ltd | Superconducting device |
| JP2004165538A (ja) * | 2002-11-15 | 2004-06-10 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 超電導磁石装置 |
| JP4853170B2 (ja) * | 2006-08-10 | 2012-01-11 | 住友電気工業株式会社 | 超電導コイルおよび該超電導コイルを備えた超電導機器 |
| JP2008047563A (ja) * | 2006-08-10 | 2008-02-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導コイルおよび該超電導コイルを備えた超電導機器 |
| CN104730475B (zh) * | 2013-12-23 | 2020-07-07 | Ge医疗系统环球技术有限公司 | 一种磁场调整系统和方法以及磁共振成像系统 |
| JP6580501B2 (ja) * | 2016-03-08 | 2019-09-25 | 住友重機械工業株式会社 | 超伝導サイクロトロン及び超伝導電磁石 |
| JP7313933B2 (ja) * | 2019-07-01 | 2023-07-25 | 株式会社東芝 | 超電導磁石装置および超電導磁石装置の制御方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59103408U (ja) * | 1982-12-27 | 1984-07-12 | 日本電子株式会社 | 電磁石装置 |
-
1983
- 1983-02-28 JP JP58030817A patent/JPH0732096B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59158505A (ja) | 1984-09-08 |
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