JPH09120911A - 超電導磁石 - Google Patents
超電導磁石Info
- Publication number
- JPH09120911A JPH09120911A JP27860195A JP27860195A JPH09120911A JP H09120911 A JPH09120911 A JP H09120911A JP 27860195 A JP27860195 A JP 27860195A JP 27860195 A JP27860195 A JP 27860195A JP H09120911 A JPH09120911 A JP H09120911A
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- Japan
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- coil
- magnet
- electromagnetic force
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- superconducting magnet
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 作業工数が増加し、コイル全体が変形し、ク
エンチ現象が発生する。 【解決手段】 複数の巻枠のうち内側に位置する巻枠３
のコイル４をその外側に位置する巻枠９と一体化させ
た。
エンチ現象が発生する。 【解決手段】 複数の巻枠のうち内側に位置する巻枠３
のコイル４をその外側に位置する巻枠９と一体化させ
た。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は核磁気共鳴分析等に
用いられる超電導磁石に関し、特に、作業工数の増加を
招かずにコイル全体の変形を防いで、クエンチ現象の発
生を抑えた超電導磁石に関する。
用いられる超電導磁石に関し、特に、作業工数の増加を
招かずにコイル全体の変形を防いで、クエンチ現象の発
生を抑えた超電導磁石に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、超電導磁石は巻枠とこれに巻回
された円筒状のコイルより構成され、軸方向又は径方向
に対称な磁界分布を示すようになっている。この種の超
電導磁石において磁界の均一性を向上させるためにはコ
イルの軸方向の長さを大にすれば良いが、超電導磁石が
大きなものになる。一方、核磁気共鳴分析等に用いられ
る超電導磁石では、磁場補正用のコイルを新たに取り付
けることにより超電導磁石の軸長を短くすることが行わ
れている。
された円筒状のコイルより構成され、軸方向又は径方向
に対称な磁界分布を示すようになっている。この種の超
電導磁石において磁界の均一性を向上させるためにはコ
イルの軸方向の長さを大にすれば良いが、超電導磁石が
大きなものになる。一方、核磁気共鳴分析等に用いられ
る超電導磁石では、磁場補正用のコイルを新たに取り付
けることにより超電導磁石の軸長を短くすることが行わ
れている。
【０００３】図３は、核磁気共鳴分析等に用いられる従
来の超電導磁石を示す。この超電導磁石は、所定の磁場
強度を発生する主磁石１と、磁場の均一性を補償する副
磁石２を備えて構成される。
来の超電導磁石を示す。この超電導磁石は、所定の磁場
強度を発生する主磁石１と、磁場の均一性を補償する副
磁石２を備えて構成される。
【０００４】主磁石１は、巻枠３に巻回された超電導線
製のコイル４と、コイル４の超電導線間に含浸したシリ
コングリスやエポキシ樹脂等の含浸用材料５と、コイル
４の最外層部に設けられ、コイル４の径方向外側に働く
電磁力Ａによるコイル４の変形を防止する補強層８を有
して構成されている。
製のコイル４と、コイル４の超電導線間に含浸したシリ
コングリスやエポキシ樹脂等の含浸用材料５と、コイル
４の最外層部に設けられ、コイル４の径方向外側に働く
電磁力Ａによるコイル４の変形を防止する補強層８を有
して構成されている。
【０００５】副磁石２は、主磁石１の巻枠３の両鍔に設
けられた一対の巻枠６と、巻枠６に巻回された超電導線
製のコイル７より構成されている。
けられた一対の巻枠６と、巻枠６に巻回された超電導線
製のコイル７より構成されている。
【０００６】ところで、このような２個以上の巻枠から
構成される超電導磁石において、コイルの変形に基づく
超電導線のずれにより発生するクエンチ現象が最近問題
になっている。このクエンチ現象は、図３において超電
導磁石の励磁により超電導線製のコイル４に対し、径方
向外側に働く電磁力Ａと軸方向圧縮側に働く電磁力Ｂが
作用したとき、コイル４の補強層８による補強が不十分
の時に生じる。
構成される超電導磁石において、コイルの変形に基づく
超電導線のずれにより発生するクエンチ現象が最近問題
になっている。このクエンチ現象は、図３において超電
導磁石の励磁により超電導線製のコイル４に対し、径方
向外側に働く電磁力Ａと軸方向圧縮側に働く電磁力Ｂが
作用したとき、コイル４の補強層８による補強が不十分
の時に生じる。
【０００７】従来、このコイルの変形の対策として、超
電導線を強張力巻線とすること、エポキシ樹脂でコイル
全体を固化すること、更に、補強層として黄銅線のよう
に超電導線より熱収縮の大きい材料を使用して、コイル
を圧縮すること等が実施されている。このようなコイル
の変形対策は、核磁気共鳴分析用超電導磁石等の主磁石
に対して優先的、且つ、強力に実施されている。
電導線を強張力巻線とすること、エポキシ樹脂でコイル
全体を固化すること、更に、補強層として黄銅線のよう
に超電導線より熱収縮の大きい材料を使用して、コイル
を圧縮すること等が実施されている。このようなコイル
の変形対策は、核磁気共鳴分析用超電導磁石等の主磁石
に対して優先的、且つ、強力に実施されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記したコイ
ル変形対策を施した超電導磁石によると、以下の不都合
がある。 (1) 超電導線を強張力巻線とする場合、巻線の張力を超
電導線の弾性変形以内にすることが絶対条件のため、コ
イル変形を防ぐ機械的強度が得られない。 (2) エポキシ樹脂でコイル全体を固化する場合、コイル
全体の変形に対してクラックが発生し易く、十分な機械
的強度が得られない。 (3) 補強層として黄銅線のように超電導線より熱収縮の
大きい材料を使用してコイルを圧縮する場合、コイル変
形に対しては有効となるが、一般に金属テープや金属線
を限られた空間内で多層巻きするため、十分な強度を確
保することができないと共に巻回作業等、作業工数が増
加する。
ル変形対策を施した超電導磁石によると、以下の不都合
がある。 (1) 超電導線を強張力巻線とする場合、巻線の張力を超
電導線の弾性変形以内にすることが絶対条件のため、コ
イル変形を防ぐ機械的強度が得られない。 (2) エポキシ樹脂でコイル全体を固化する場合、コイル
全体の変形に対してクラックが発生し易く、十分な機械
的強度が得られない。 (3) 補強層として黄銅線のように超電導線より熱収縮の
大きい材料を使用してコイルを圧縮する場合、コイル変
形に対しては有効となるが、一般に金属テープや金属線
を限られた空間内で多層巻きするため、十分な強度を確
保することができないと共に巻回作業等、作業工数が増
加する。
【０００９】従って、本発明の目的は作業工数の増加を
招かずにコイル全体の変形を防ぎ、クエンチ現象の発生
を抑えることができる超電導磁石を提供することであ
る。
招かずにコイル全体の変形を防ぎ、クエンチ現象の発生
を抑えることができる超電導磁石を提供することであ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点に鑑
み、作業工数の増加を招かずにコイル全体の変形を防い
で、クエンチ現象の発生を抑えるため、複数の巻枠のう
ち内側に位置する巻枠のコイルがその外側に位置する巻
枠と一体化して変位が防止された超電導磁石を提供する
ものである。
み、作業工数の増加を招かずにコイル全体の変形を防い
で、クエンチ現象の発生を抑えるため、複数の巻枠のう
ち内側に位置する巻枠のコイルがその外側に位置する巻
枠と一体化して変位が防止された超電導磁石を提供する
ものである。
【００１１】なお、上記構成において、内側に位置する
巻枠のコイルと外側に位置する巻枠は、エポキシ樹脂、
パラフィン等の含浸剤の固化により一体化されることが
望ましい。
巻枠のコイルと外側に位置する巻枠は、エポキシ樹脂、
パラフィン等の含浸剤の固化により一体化されることが
望ましい。
【００１２】上記構成を有する超電導磁石は、複数個の
巻枠に巻回された超電導線より成るコイルを励磁する
と、各コイルに対して径方向外側に働く電磁力と軸方向
圧縮側に働く電磁力が作用する。このとき、複数個の巻
枠の外側に位置する巻枠と内側に位置する巻枠のコイル
が一体化して補強されているため、内側の巻枠のコイル
の補強が図れ、コイルの径方向外側に働く電磁力と軸方
向圧縮側に働く電磁力に基づく変位を防止して、クエン
チ現象の発生を抑制する。
巻枠に巻回された超電導線より成るコイルを励磁する
と、各コイルに対して径方向外側に働く電磁力と軸方向
圧縮側に働く電磁力が作用する。このとき、複数個の巻
枠の外側に位置する巻枠と内側に位置する巻枠のコイル
が一体化して補強されているため、内側の巻枠のコイル
の補強が図れ、コイルの径方向外側に働く電磁力と軸方
向圧縮側に働く電磁力に基づく変位を防止して、クエン
チ現象の発生を抑制する。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の超電導磁石を添付
図面を参照しながら詳細に説明する。
図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】図１には、本発明の第１の実施の形態の超
電導磁石の断面構成が示されている。この超電導磁石
は、巻枠３に超電導線を巻回して成るコイル４より構成
された主磁石１の外周に、円筒状の巻枠９の両端に超電
導線を巻回して成るコイル７より構成された副磁石２が
配置されることにより、巻枠３のコイル４の外周が副磁
石２の巻枠９で被覆され、含浸槽中での真空加圧により
コイル４の超電導線間に含浸剤５が含浸されていると共
に、コイル４と巻枠９の間の空間に含浸剤５が充填され
た構成を有している。このコイル４と巻枠９の空間への
含浸剤５の充填によりコイル４と巻枠９が一体化してい
る。
電導磁石の断面構成が示されている。この超電導磁石
は、巻枠３に超電導線を巻回して成るコイル４より構成
された主磁石１の外周に、円筒状の巻枠９の両端に超電
導線を巻回して成るコイル７より構成された副磁石２が
配置されることにより、巻枠３のコイル４の外周が副磁
石２の巻枠９で被覆され、含浸槽中での真空加圧により
コイル４の超電導線間に含浸剤５が含浸されていると共
に、コイル４と巻枠９の間の空間に含浸剤５が充填され
た構成を有している。このコイル４と巻枠９の空間への
含浸剤５の充填によりコイル４と巻枠９が一体化してい
る。
【００１５】以上の構成において、主磁石１のコイル４
と副磁石２のコイル７を励磁させると、コイル４に対し
て径方向外側に働く電磁力Ａと軸方向圧縮側に働く電磁
力Ｂが作用する。このとき、コイル４は含浸剤５を介し
て巻枠９と一体化されて補強されているため、このコイ
ル４の径方向外側に働く電磁力Ａと軸方向圧縮側に働く
電磁力Ｂに基づく変形が防止される。特に、径方向外側
に働く電磁力Ａは、軸長中央部で最大となるが、副磁石
２の巻枠９によって軸長中央部に十分な厚さを確保する
ことができ、変形防止に大きな効果が得られる。例え
ば、７Ｔの中心磁界を発生するように設計された核磁気
共鳴分析用超電導磁石では、この補強部（外側巻枠）を
最大２１ｍｍにすることができ、従来の２ｍｍの補強層
に比較して十分な機械的強度が得られる。また、軸方向
圧縮側に働く電磁力Ｂについても、コイル４が半径方向
へ変形しないため、コイル変形に対して有効に作用す
る。
と副磁石２のコイル７を励磁させると、コイル４に対し
て径方向外側に働く電磁力Ａと軸方向圧縮側に働く電磁
力Ｂが作用する。このとき、コイル４は含浸剤５を介し
て巻枠９と一体化されて補強されているため、このコイ
ル４の径方向外側に働く電磁力Ａと軸方向圧縮側に働く
電磁力Ｂに基づく変形が防止される。特に、径方向外側
に働く電磁力Ａは、軸長中央部で最大となるが、副磁石
２の巻枠９によって軸長中央部に十分な厚さを確保する
ことができ、変形防止に大きな効果が得られる。例え
ば、７Ｔの中心磁界を発生するように設計された核磁気
共鳴分析用超電導磁石では、この補強部（外側巻枠）を
最大２１ｍｍにすることができ、従来の２ｍｍの補強層
に比較して十分な機械的強度が得られる。また、軸方向
圧縮側に働く電磁力Ｂについても、コイル４が半径方向
へ変形しないため、コイル変形に対して有効に作用す
る。
【００１６】また、主磁石と副磁石を分離する必要のな
い場合は、通常のエポキシ樹脂で含浸硬化させることで
使用できる。主磁石と副磁石を分離できる余地を残して
おきたい場合には、パラフィン含浸が有効である。特
に、融点が５２〜８０℃のパラフィンは、超電導線のエ
ナメル絶縁を熱によって破損することがないので、この
種の用途に有効となる。
い場合は、通常のエポキシ樹脂で含浸硬化させることで
使用できる。主磁石と副磁石を分離できる余地を残して
おきたい場合には、パラフィン含浸が有効である。特
に、融点が５２〜８０℃のパラフィンは、超電導線のエ
ナメル絶縁を熱によって破損することがないので、この
種の用途に有効となる。
【００１７】図２には、本発明の第２の実施の形態とし
て８Ｔ以上の高磁場を得るためのハイブリッド超電導磁
石の断面構成が示されている。この超電導磁石は、巻枠
１２に超電導線を巻回して成るコイル１３より構成され
た高磁場用超電導磁石１０の外周に、巻枠１４に超電導
線を巻回して成るコイル１５より構成された低磁場用超
電導磁石１１を配置して構成されている。ここで、高磁
場用超電導磁石１０に使用する超電導線は、７００℃の
熱処理が必要なＮｂ3 ＳｎまたはＶ3 Ｇａ等の化合物超
電導線を、また、低磁場用超電導磁石１１に使用する超
電導線は、ＮｂＴｉの合金超電導線を使用するため、個
々の超電導磁石は別々に製造された後、ハイブリッド超
電導磁石として組み立てられる。組み立て後、コイル１
３と巻枠１４の間の空間にエポキシ樹脂、又はパラフィ
ン等の含浸剤５が充填され、固化一体化することで高磁
場用超電導磁石１０のコイル１３が補強される。
て８Ｔ以上の高磁場を得るためのハイブリッド超電導磁
石の断面構成が示されている。この超電導磁石は、巻枠
１２に超電導線を巻回して成るコイル１３より構成され
た高磁場用超電導磁石１０の外周に、巻枠１４に超電導
線を巻回して成るコイル１５より構成された低磁場用超
電導磁石１１を配置して構成されている。ここで、高磁
場用超電導磁石１０に使用する超電導線は、７００℃の
熱処理が必要なＮｂ3 ＳｎまたはＶ3 Ｇａ等の化合物超
電導線を、また、低磁場用超電導磁石１１に使用する超
電導線は、ＮｂＴｉの合金超電導線を使用するため、個
々の超電導磁石は別々に製造された後、ハイブリッド超
電導磁石として組み立てられる。組み立て後、コイル１
３と巻枠１４の間の空間にエポキシ樹脂、又はパラフィ
ン等の含浸剤５が充填され、固化一体化することで高磁
場用超電導磁石１０のコイル１３が補強される。
【００１８】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明の超電導磁石
によると、複数の巻枠のうち内側に位置する巻枠のコイ
ルがその外側に位置する巻枠と一体化しているため、作
業工数の増加を招かずにコイル全体の変形を防いで、ク
エンチ現象の発生を抑えることができる。
によると、複数の巻枠のうち内側に位置する巻枠のコイ
ルがその外側に位置する巻枠と一体化しているため、作
業工数の増加を招かずにコイル全体の変形を防いで、ク
エンチ現象の発生を抑えることができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す断面図。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示す断面図。
【図３】従来の超電導磁石を示す断面図。
１ 主磁石 ２ 副磁石 ３ 巻枠 ４ コイル ５ 含浸剤 ６ 巻枠 ７ コイル ８ 補強層 ９ 巻枠 １０ 高磁場用超電導磁石 １１ 低磁場用超電導磁石 １２ 巻枠 １３ コイル １４ 巻枠 １５ コイル
Claims (2)
- 【請求項１】 複数の巻枠にそれぞれ超電導線を巻回し
て成る複数のコイルを、同心円状に配置して成る超電導
磁石において、 前記複数の巻枠のうち内側に位置する巻枠のコイルがそ
の外側に位置する巻枠と一体化して変位が防止されてい
ることを特徴とする超電導磁石。 - 【請求項２】 前記内側に位置する巻枠のコイルと前記
外側に位置する巻枠は、エポキシ樹脂、パラフィン等の
含浸剤の固化により一体化される構成の請求項１の超電
導磁石。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27860195A JPH09120911A (ja) | 1995-10-26 | 1995-10-26 | 超電導磁石 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27860195A JPH09120911A (ja) | 1995-10-26 | 1995-10-26 | 超電導磁石 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09120911A true JPH09120911A (ja) | 1997-05-06 |
Family
ID=17599549
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27860195A Pending JPH09120911A (ja) | 1995-10-26 | 1995-10-26 | 超電導磁石 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09120911A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007081254A (ja) * | 2005-09-16 | 2007-03-29 | Univ Of Tokyo | 超伝導電磁石及びその製造方法 |
| JP2008004868A (ja) * | 2006-06-26 | 2008-01-10 | Kobe Steel Ltd | 超電導コイルおよび超電導コイルのクエンチ防止方法 |
-
1995
- 1995-10-26 JP JP27860195A patent/JPH09120911A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007081254A (ja) * | 2005-09-16 | 2007-03-29 | Univ Of Tokyo | 超伝導電磁石及びその製造方法 |
| JP2008004868A (ja) * | 2006-06-26 | 2008-01-10 | Kobe Steel Ltd | 超電導コイルおよび超電導コイルのクエンチ防止方法 |
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