JPH0983022A - 内部超電導コイルの位置決め方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超電導マグネット装置の内部超電導コイル等
の損傷をなくする。 【解決手段】 外部超電導コイル２の内側の内部超電導
コイル１を支持するホルダー３を水平移動部材４で支持
し、水平移動部材４を垂直移動部材５で支持すると共
に、垂直移動部材５を蓋部材１０に設けたコイルばね
６，６で支持する。そして、磁場方向が逆方向になるよ
うに内・外部超電導コイル１，２を励磁すれば、水平移
動部材４の水平移動で内・外部超電導コイル１，２の径
方向の中心が一致し、次いで磁場方向が同方向になるよ
うに内・外部超電導コイル１，２を励磁すれば、垂直移
動部材５が上下方向に移動し、伸び計６ａによるコイル
ばね６の伸び量が内部超電導コイル１と支持系の総重量
に等しい伸び量になると、内・外部超電導コイル１，２
の上下方向の中心が一致するので、正規励磁されても中
心一致位置で固定されている内部超電導コイル１に過大
な磁力が作用しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超電導マグネット
装置の改善に係り、特に外部超電導コイルに対する内部
超電導コイルの上下方向と水平方向との位置を高精度で
位置決めすることを可能ならしめる内部超電導コイルの
位置決め方法およびその装置に係る技術分野に属するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】それぞれ径が相違する複数の超電導コイ
ルをそれらの径方向の中心をとおる軸線と同心に配置す
る場合、軸線方向並びにその軸線と直交する方向の位置
決め精度は、部品の機械加工精度や組立精度によって決
まる。また、内部超電導コイルを必要に応じて交換する
ことが要求される場合には、その位置決め精度は、再現
性の良否で左右される。そして、超電導コイルは超低温
雰囲気中で使用されるため、必ず構造部材の熱収縮を伴
うのに加えて、上記のとおり、複数の部材を使用するた
め、それらの熱収縮差により冷却過程で必ず外部超電導
コイルに対する内部超電導コイルの軸線ずれ等の設置誤
差が生じる。

【０００３】さらに、複数のコイルを理想的に同心に配
置できたとしても各コイルの発生磁場軸が理想的に各超
電導コイルの幾何学的対称軸に一致しているとは限らな
い。なぜならば、単純ソレノイドコイルの場合、幾何学
的対称軸に発生磁場軸が一致するのは、全ての導体が理
想的に同心に巻線されている場合だけ、ビオ・サバール
の法則と重ね合せとして期待される結果で、一般にこの
ような巻線が実現するのは皆無といえる。つまり、乱
巻、線端部での乗り上がり、導線の寸法精度、絶縁体の
不均一配置等を避けられず、理想状態にし得ないからで
ある。

【０００４】しかしながら、従来から、外部超電導コイ
ルに対する内部超電導コイルの位置決め精度の向上や維
持に対する種々の努力が試みられており、例えば機械精
度と組立精度との最良精度は±０．１ｍｍ程度に保持さ
れている。また、再現性を向上させるために、クイック
カップリングによるフランジ固定、ゴニオメータの採用
というような手段が講じられ、最良の再現精度は±０．
０５ｍｍであり、場合によっては１ｍｍ程度の位置決め
誤差が生じている。

【０００５】このように発生磁場軸が一致しない２つの
コイル間に働く力は、外部超電導コイルの磁場と内部超
電導コイルに通電される電流、および２つの超電導コイ
ルのずれ距離により決まることが知られている。例え
ば、外部超電導コイルの中心磁場が２０Ｔの場合、内径
×外径×高さが４０ｍｍ×８０ｍｍ×１００ｍｍの内部
超電導コイルに１００Ａの電流を通電し、その軸方向の
相対ずれ５ｍｍで、対称軸が５度ずれている場合、およ
そ８０Ｎの軸方向中心向きの力が発生し、場合によって
は内部超電導コイルまたはこれを支持する支持部材であ
るホルダーが破損する恐れが生じる。

【０００６】また、内部超電導コイルの中心軸がこの中
心軸と直交する方向に少しでもずれている場合、外部超
電導コイルと内部超電導コイルとが同方向磁場を発生す
るように励磁されると、そのずれが益々拡大する向きの
力を受ける。そのため、構造上必要なクリアランスを設
けているクライオスタット等においては、そのずれ量が
１０ｍｍ程度になることも珍しくない。このように１０
ｍｍ程度のずれがある場合に、上記と同様に、外部超電
導コイルの中心磁場を２０Ｔにして、内部超電導コイル
に１００Ａの電流を通電すると、内部超電導コイルは外
部超電導コイルの方向におよそ１１０ＫＮの力を及ぼす
ことになり、クライオスタット等の構造にもよるが、内
部ジュワーの内壁または外部超電導コイルに内部超電導
コイルが強く押付けられることになり、コイル系の破損
を招くことになる。

【０００７】このような内部超電導コイルを損傷させる
恐れのある力の発生は、二通りが考えられ、下記の原理
により発生するものである。以下、ほぼ同心に配設され
てなる２つの超電導コイルの間に働く電磁力を、作用力
説明のための外部超電導コイルと内部超電導コイルとの
配置説明図の図３（ａ），（ｂ）を参照しながら説明す
ると、図３（ａ）に示すものは内・外部超電導コイル
１，２が共に同心に配置されているが、内部超電導コイ
ル１の上下方向の中心が、外部超電導コイル２の上下方
向の中心よりも上下方向にΔｚずれている場合である。
また、図３（ｂ）に示すものは内・外部超電導コイル
１，２の上下方向の中心が一致しているが、内部超電導
コイル１の径方向の中心をとおる軸線が、外部超電導コ
イル２の径方向の中心をとおる軸線に対して水平方向に
Δｒずれている場合である。

【０００８】前者の場合、内・外部超電導コイル１，２
が同方向に励磁されているときに、径方向の中心をとお
る上下方向の軸線であるｚ軸方向に働く力の総和力Ｆｚ
は下記式として表すことができる。

【数１】 但し、上記式中の記号Ｊθ₁(ｒ）は、直交座標系と原点
を同じくする極座標系（θはｚ軸と動径ｒとのなす角
度）の内部超電導コイル１の座標（ｒ，θ）における−
θ方向の電流密度、Ｂ_r2は外部超電導コイル２が座標
（ｒ，ｂ）において作る径方向磁場成分、ａ₁ ，ａ₂ は
それぞれ内部超電導コイル１の内半径と外半径、またｂ
は内部超電導コイル１の高さ寸法の１／２である。従っ
て、Ｆｚは常に変位の方向とは逆向きで、内部超電導コ
イル１の上下方向の中心は、外部超電導コイル２の上下
方向の中心方向に戻ろうとする力が働く。

【０００９】次に、後者の場合、内・外部超電導コイル
１，２が同方向に励磁されているときに、水平方向のｘ
軸方向に働く力の総和力Ｆｘは下記式として表すこと
ができる。

【数２】 従って、Ｆｚは常に変位の方向と同じ向きで、内部超電
導コイル１の径方向の中心をとおる軸線は、外部超電導
コイル２の径方向の中心をとおる軸線から離れようとす
る力が働く。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記のような現状にあ
るが、およそ２０Ｔ（テスラ）の磁場を発生する金属系
超電導マグネットの内側に、数Ｔの磁場を発生する酸化
物超電導材料からなる内部超電導コイルを装入すること
により、さらに高い磁場を得ようとする試みが始められ
ている。ところが、酸化物超電導材料を用いる内部超電
導コイルは現在開発段階にあり、数々の内部超電導コイ
ルを設計・試作して順次交換して特性評価を行うことが
しばしばである。そのため、機械的精度、組立精度、再
現性精度、超電導コイル自身の巻線精度等を現有技術で
最小限にしても対応し得ない状況になりつつあり、外部
超電導コイルに対する内部超電導コイルの位置決めが重
要な技術課題になっている。

【００１１】勿論、機械的精度、組立精度、再現性精
度、超電導コイル自身の巻線精度等の改良に加えて、機
械的強度を向上させることにより、それなりに僅かな軸
ずれに起因して発生する強大な力による内部超電導コイ
ルの破損を防止し得ると考えられるが、超電導マグネッ
ト装置のコスト増につながるだけであり、完全な解決手
段とはなり得ない。

【００１２】従って、本発明は、内側コイルに発生する
力を抑制することにより、内側コイルに発生する力を最
小にすることを可能ならしめる内部超電導コイルの位置
決め方法および内部超電導コイルの位置決め装置の提供
を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】発明者等は、内・外部超
電導コイルの磁場方向に基づく磁力に着目して本発明を
なしたものである。即ち、磁場方向が逆方向になるよう
に内・外部超電導コイルのそれぞれを励磁すれば、内部
超電導コイルに対して、その径方向の中心が外部超電導
コイルの径方向の中心方向に移動させようとする磁力が
発生し、また磁場方向が同方向になるように内・外部超
電導コイルのそれぞれを励磁すれば、内部超電導コイル
に対して、その上下方向の中心が外部超電導コイルの上
下方向の中心方向に移動させようとする磁力が発生する
ので、これらの磁力を活用すれば、外部超電導コイルに
対する内部超電導コイルの水平方向と上下方向との位置
決めが容易に行えると考えたものである。

【００１４】従って、上記課題を解決するために、本発
明の請求項１に係る内部超電導コイルの位置決め方法の
要旨は、内部超電導コイルと外部超電導コイルとを、こ
れら両コイルに発生する磁場方向が反対方向になるよう
にそれぞれ独立した電源で励磁し、前記内部超電導コイ
ルを水平移動させ、該内部超電導コイルに働く電磁力が
最小になった位置を前記外部超電導コイルに対する内部
超電導コイルの水平方向の適性位置とすることを特徴と
する。

【００１５】また、本発明の請求項２に係る内部超電導
コイルの位置決め方法の要旨は、内部超電導コイルと外
部超電導コイルとを、これら両コイルに発生する磁場方
向が同方向になるようにそれぞれ独立した電源で励磁
し、前記内部超電導コイルを上下動させ、該内部超電導
コイルに働く電磁力が最小になった位置を前記外部超電
導コイルに対する内部超電導コイルの上下方向の適性位
置とすることを特徴とする。

【００１６】また、本発明の請求項３に係る内部超電導
コイルの位置決め方法の要旨は、内部超電導コイルと外
部超電導コイルとを、これら両コイルに発生する磁場方
向が反対方向になるようにそれぞれ独立した電源で励磁
し、前記内部超電導コイルを水平移動させ、該内部超電
導コイルに働く電磁力が最小になった位置を前記外部超
電導コイルに対する内部超電導コイルの水平方向の適性
位置とし、さらにこれら両コイルに発生する磁場方向が
同方向になるように励磁し、前記内部超電導コイルを上
下動させ、該内部超電導コイルに働く電磁力が最小にな
った位置を前記外部超電導コイルに対する内部超電導コ
イルの上下方向の適性位置とすることを特徴とする超電
導コイルの位置決め方法。

【００１７】また、本発明の請求項４に係る内部超電導
コイルの位置決め装置の構成は、独立した電源により発
生する磁場方向が同方向、かつ逆方向になるように励磁
される内部超電導コイルと外部超電導コイルの前記外部
超電導コイルの内側に配置される内部超電導コイルにロ
ッド状の支持部材の一端側を連結し、該支持部材を水平
移動部材により水平方向に移動可能に支持し、前記水平
移動部材を支持し、かつガイド筒により案内されて上下
方向に移動し得る垂直移動部材を伸縮ばねにより支持す
ると共に、前記伸縮ばねが前記内部超電導コイルと各支
持部材との重量に相当する伸び量になったことを検出す
るばね伸び量検出手段を設けたことを特徴とする。

【００１８】また、本発明の請求項５に係る内部超電導
コイルの位置決め装置の構成は、独立した電源により発
生する磁場方向が同方向、かつ逆方向になるように励磁
される内部超電導コイルと外部超電導コイルの前記外部
超電導コイルの内側に配置される内部超電導コイルにロ
ッド状の支持部材の一端側を連結し、該支持部材を水平
移動部材により水平方向に移動可能に支持し、前記水平
移動部材を支持する垂直移動部材をガイド筒により上下
動可能に案内させ、前記支持部材の他端に一端側が連結
されると共に滑車に掛けられたワイヤーの他端側に、前
記内部超電導コイルと各支持部材との全重量に相当する
重量を有するバランスウエイトを吊持したことを特徴と
する。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。即ち、クライオスタットに内設されてなる外部超
電導コイルの内側に配設される内部超電導コイルに一端
側を連結したロッド状の支持部材を、クライオスタット
の上部蓋部材により支持するに際して、上部蓋部材の下
面側に一対の伸縮ばねを設け、この一対の伸縮ばねの伸
縮によりガイド筒に沿って上下方向に案内される垂直移
動部材を支持する。そして、この垂直移動部材により水
平方向に自在に移動し得る水平移動部材を支持し、この
水平移動部材により前記ロッド状の支持部材を支持する
と共に、前記伸縮ばねの伸び量が、内部超電導コイルと
各支持部材の重量に相当する伸び量になったことを検出
するばね伸び量検出手段を設ける。

【００２０】先ず、外部超電導コイルと内部超電導コイ
ルとに磁場方向が逆方向になるように励磁すれば、外部
超電導コイルに対して内部超電導コイルが水平方向に如
何にずれていても、内部超電導コイルの径方向の中心
が、外部超電導コイルの径方向の中心と一致する方向に
移動するので、中心のずれをなくすることができ、この
状態で、水平移動部材を固定することにより、内部超電
導コイルを水平方向に移動させようとする力を小さくす
ることができる。

【００２１】次いで、外部超電導コイルと内部超電導コ
イルとに磁場方向が同方向になるように励磁すれば、外
部超電導コイルの上下方向の中心をとおる水平な軸線に
対して内部超電導コイルの上下方向の中心をとおる水平
な軸線が如何にずれていても、内部超電導コイルの前記
軸線が、外部超電導コイルの前記軸線と一致する方向に
移動する。そこで、その時の伸縮ばねの伸び量をばね伸
び量検出手段で監視して、伸縮ばねの伸び量が内部超電
導コイルと各支持部材の重量に相当する伸び量になれ
ば、内部超電導コイルの前記軸線が、外部超電導コイル
の前記軸線と一致したことになるので、これら軸線のず
れをなくすることができ、この状態で、垂直移動部材を
固定することにより、内部超電導コイルを上下方向に移
動させようとする力を小さくすることができる。

【００２２】次に、本発明の他の実施の形態を説明す
る。即ち、クライオスタットに内設されてなる外部超電
導コイルの内側に配設される内部超電導コイルに一端側
を連結したロッド状の支持部材の先端にワイヤーを連結
し、このワイヤーの先端に、内側コイルの重量と、ロッ
ド状の支持部材の重量と、この支持部材に水平に固着さ
れる水平移動部材の重量と、この水平移動部材を水平方
向に移動可能に支持し、かつ上下方向に移動し得る垂直
移動部材の重量との総重量に相当する重量のバランスウ
エイトを連結すると共に、前記ワイヤーのロッド状の支
持部材とバランスウエイトとの間を滑車に掛装する。

【００２３】そして、外部超電導コイルと内部超電導コ
イルとに磁場方向が逆方向になるように励磁すれば、上
記実施の形態と同様に、内部超電導コイルの径方向の中
心が外部超電導コイルの径方向の中心と一致する方向に
移動するので、水平移動部材を固定することにより、内
部超電導コイルを水平方向に移動させようとする力を小
さくすることができる。

【００２４】一方、外部超電導コイルと内部超電導コイ
ルとに磁場方向が同方向になるように励磁すれば、内部
超電導コイルの上下方向の中心をとおる水平な軸線が、
外部超電導コイルの上下方向の中心をとおる水平な軸線
と一致する方向に移動しようとする力が働き、そしてこ
の力により内部超電導コイルの前記水平な軸線が、外部
超電導コイルの前記水平な軸線と一致するので、垂直移
動部材を固定することにより、内部超電導コイルを上下
方向に移動させようとする力を小さくすることができ
る。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の内部超電導コイルの位置決め
方法を具現する実施例１に係る内部超電導コイルの位置
決め装置を、その模式的断面構成説明図の図１を参照し
ながら説明すると、図１に示す符号２は外部超電導コイ
ルであり、この外部超電導コイル２の内側には、外部超
電導コイル２の内径よりも外径が小径の内部超電導コイ
ル１が遊嵌されており、これら内・外部超電導コイル
１，２は共に図示しないクライオスタット内に収容され
ると共に、独立した図示しない電源により磁場方向が同
方向、かつ逆方向に励磁し得るようになっている。

【００２６】前記内部超電導コイル１にはロッド状の支
持部材であるホルダー３の一端側が連結されている。こ
のホルダー３の上下方向の中間には平行な２枚の円板か
らなる水平移動部材４が、前記平行な２枚の円板を貫通
する状態で固定されている。前記水平移動部材４の平行
な２枚の円板の外縁付近の相対する面側にはベアリング
４ａが設けられており、上下間のベアリング４ａによ
り、後述する垂直移動部材５の中抜き穴側の板部分が挟
まれている。つまり、水平移動部材４は垂直移動部材５
によりベアリング４ａを介して水平方向に移動し得るよ
うに支持されると共に、水平移動部材４の水平方向の位
置は後述するストッパーで任意の位置に固定されるよう
に構成されている。

【００２７】前記垂直移動部材５の外縁付近の上下には
ベアリング５ａが設けられており、これらベアリング５
ａが、クライオスタットをＯ−リング１０ａを介して閉
蓋する蓋部材１０の下面に突設されてなるガイド筒１１
の内壁面を転動し得るようになっている。つまり、この
垂直移動部材５はガイド筒１１に案内されて上下方向に
移動し得るようになっている。

【００２８】そして、この垂直移動部材５は、蓋部材１
０の上面側に設けたばね用Ｚスッパー１４により任意の
位置に固定され、クライオスタットの内側方向に伸縮す
る一対の伸縮ばねであるコイルばね６，６により支えら
れている。また、前記一対のコイルばね６，６のうちの
一方側（本図における左側）のコイルばね６には、この
コイルばね６の伸び量が、内部超電導コイル１とホルダ
ー３と各移動部材４，５との重量に相当する伸び量にな
ったことを検出するばね伸び量検出手段である伸び計６
ａが付設されている。なお、前記コイルばね６の材質と
しては、例えばばね鋼鋼材（ＪＩＳＧ４８０１）が用い
られ、またはクライオスタット内に組込まれる場合には
低温に耐えかつ耐食性に優れたりん青銅線（ＪＩＳＨ３
２７０）が用いられる。また、伸び計６ａとしては、測
定範囲５０ｍｍのデジタルダイヤルケージ（株式会社ミ
ツトヨ社製、型式；ＩＤＦ−１０５０）を用いた。

【００２９】さらに、前記垂直移動部材５のベアリング
５ａ位置より内側の上面には、前記蓋部材１０を貫通し
て押し引きされるＺストッパー１２，１２が係合するス
トッパー係合部材５ｂ，５ｂが突設されており、この垂
直移動部材５の上下方向の位置はこれらにより任意の位
置に固定されるように構成されている。

【００３０】前記水平移動部材４の水平方向の位置を任
意の位置に固定するストッパーは、前記蓋部材１０を貫
通して押し引きされるＸストッパー１３，１３であっ
て、これらＸストッパー１３，１３の先端のそれぞれ
は、前記垂直移動部材５の上面側に設けられ、この垂直
移動部材５の中抜き穴を囲繞する短円筒部材と、この短
円筒部材の上端に固着される中抜き穴を有する円板部材
とからなる、底部に中抜き穴を有する丸盆状の前記円板
部材を貫通して、水平移動部材４の上側の円板の上面に
係合するように構成されている。

【００３１】以下、上記構成になる内部超電導コイルの
位置決め装置を用いて、外部超電導コイル２に対する内
部超電導コイル１の位置を決める位置決め方法を説明す
ると、これは下記のとおりである。先ず、内部超電導コ
イル１が外部超電導コイル２の内側に遊嵌状態で位置す
るように、ホルダー３を蓋部材１０に固定する。次い
で、垂直移動部材５が上下方向に移動しないようにＺス
トッパー１２，１２により固定すると共に、水平移動部
材４が水平方向に移動し得るようにＸストッパー１３，
１３を弛める。

【００３２】次いで、磁場方向が図１における上向き方
向の正方向（但し、内・外部超電導コイル１，２が互い
に逆であれば良く、正方向の定義は必ずしも必要とはな
いものである。）になるように外部超電導コイル２を１
Ｔに励磁すると共に、磁場方向が外部超電導コイル２と
逆方向になるように、内部超電導コイル１に対して５Ａ
の電流を供給して励磁した。しかしながら、水平移動部
材４の水平方向への移動を確認することができなかった
ので、内部超電導コイル１への供給電流を２０Ａにした
ところ、水平移動部材４の水平方向への移動が確認され
た。さらに、ホルダー３を水平方向に移動させることに
より水平移動部材４を水平移動させても、もとの安定位
置に戻ることを確認した。

【００３３】Ｘストッパー１３により水平移動部材４を
固定し、内部超電導コイル１への供給電流を０に戻すと
共に、Ｚストッパーを弛め、垂直移動部材５の上下方向
の安定位置を、伸び計６ａによりコイルばね６の伸び量
として検出する。この場合、水平移動部材４の水平方向
への移動で内部超電導コイル１の径方向の中心が外部超
電導コイル２の径方向の中心と一致しており、そしてこ
れら内・外部超電導コイル１，２間には相互作用力が働
いていないので、伸び計６ａにより検出されるコイルば
ね６の伸び量は、内部超電導コイル１とホルダー３と各
移動部材４，５との重量に相当する伸び量Δｌになって
いる。

【００３４】ばね用Ｚストッパー１４によりコイルばね
６，６をそれぞれ固定し、内部超電導コイル１に１０Ａ
の電流を供給して磁場方向が正方向になるように励磁す
ると共に、伸び計６ａによりコイルばね６の伸び量を検
出する。検出したコイルばね６の伸び量が、前記伸び量
Δｌより大きい場合はばね用Ｚストッパー１４を弛めて
コイルばね６を下方に押し下げることにより垂直移動部
材５を下降させ、逆に小さい場合はコイルばね６を上方
に引き上げることにより垂直移動部材５を上昇させてば
ね用Ｚストッパー１４によりコイルばね６，６を固定し
た後、コイルばね６の伸び量が伸び量Δｌと一致するま
で上記と同様の操作を繰り返す。このようにして、コイ
ルばね６の伸び量が伸び量Δｌと一致した位置で垂直移
動部材５をＺストッパー１２，１２により固定すると共
に、内部超電導コイル１への供給電流を０にする。

【００３５】以上により、外部超電導コイル２に対する
内部超電導コイル１の水平方向と上下方向との位置が調
整されたことになるが、位置調整が良好であるか否かを
確認するため、磁場方向が正方向になるように外部超電
導コイル２を１８Ｔまで励磁すると共に、内部超電導コ
イル１も磁場方向が正方向になるように１００Ａの電力
を供給して励磁した。これにより内部超電導コイル１に
は２．４Ｔの磁場が発生したので、全体としてコイル系
の中心には２０．４Ｔの磁場が発生している。内・外部
超電導コイル１，２への供給電力を０にして、内部超電
導コイル１を引き出して外観検査を行ったが、変形等の
ダメージはなく、またホルダー３も全く変形していなか
った。ところで、本実施例にて用いた内部超電導コイル
１は、酸化物超電導体Ｂｉ−２２１２からなる銀シース
（４９芯）線材で、巻線部分の寸法は、内径が４０ｍ
ｍ、外径が８０ｍｍ，高さが１００ｍｍである。

【００３６】以上述べたように、本実施例１によれば、
機械的精度、組立精度、内・外部超電導コイル１，２自
身の巻線精度が従来よりも劣っていたとしても、外部超
電導コイル２に対する上下方向と水平方向との位置ずれ
がないように内部超電導コイル１の位置決めを行うこと
ができ、各部品を低精度にし得るので、各部品の加工費
を安価にすることができ、しかも従来のように内部超電
導コイル、ホルダー、クライオスタットの内側ジュワー
の内壁等が損傷する恐れもなくなるので、超電導マグネ
ット装置のコスト低減効果、超電導マグネット装置の信
頼性向上効果および性能向上効果がある。

【００３７】なお、外部超電導コイル２に対する内部超
電導コイル１の位置決めの順番は、上記のように、内部
超電導コイル１の水平方向の位置決め、上下方向の位置
決めの順に実施することが好ましい。つまり、内部超電
導コイル１の水平方向の位置決めを行う前に上下方向の
位置決めを行うと、当然磁場方向が同方向になるように
内・外部超電導コイル１，２を励磁するため、外部超電
導コイル２に対する内部超電導コイル１の水平方向の位
置ずれに起因して内部超電導コイル１やホルダー３等が
損傷する恐れがあるからである。

【００３８】次に、本発明の内部超電導コイルの位置決
め方法を具現する実施例２に係る内部超電導コイルの位
置決め装置を、その模式的断面構成説明図の図２を参照
しながら、上記実施例と同一のものには同一符号を付し
て説明する。但し、本実施例が上記実施例１と相違する
ところは、垂直移動部材５の上下方向の位置決め構成に
あるから、構成については主としてその相違する点だけ
の説明に止める。

【００３９】即ち、内部超電導コイル１に一端側が連結
されてなるホルダー３の先端に、このホルダー３の直上
に設けられている滑車９に掛けられてなるワイヤー７の
一端側が繋がれており、そしてこのワイヤー７の他端側
には後述する重量を有するバランスウエイト８が吊持さ
れている。

【００４０】前記バランスウエイト８の重量は、内部超
電導コイル１、ホルダー３、水平移動部材４、垂直移動
部材５の総重量に等しくなるように設定されており、バ
ランスウエイト８と、内部超電導コイル１、ホルダー
３、水平移動部材４、垂直移動部材５とはバランスし得
るようになっている。つまり、上記実施例１では内部超
電導コイル１、ホルダー３、水平移動部材４、垂直移動
部材５がコイルばね６，６により支持されているのに対
して、本実施例２では内部超電導コイル１、ホルダー
３、水平移動部材４、垂直移動部材５がバランスウエイ
ト８により支持されてなる構成であって、図２から良く
理解されるように、コイルばね６，６およびばね用Ｚス
トッパー１４，１４が設けられていない他は、上記実施
例１と全く同構成になるものである。

【００４１】以下、上記構成になる内部超電導コイルの
位置決め装置を用いて、外部超電導コイル２に対する内
部超電導コイル１の位置を決める位置決めの仕方を説明
すると、先ず実施例１の場合と全く同様の方法で、水平
移動部材４の水平方向の位置決めをを行うと共に、この
水平移動部材４をＸストッパー１３により固定した上
で、垂直移動部材の上下方向の位置決めによる外部超電
導コイル２に対する内部超電導コイル１の上下方向の位
置決めは下記のとおりである。

【００４２】垂直移動部材５が上下方向に動き得るよう
にＺストッパー１２を静かに弛めることにより垂直移動
部材５の固定を解除し、バランスウエイト８に対して必
要に応じて補助分銅を増減することにより、これと内部
超電導コイル１、ホルダー３、水平移動部材４、垂直移
動部材５とをバランスさせると共に、磁場方向が正方向
になるように１０Ａの電流を供給して内部超電導コイル
１を励磁すると、垂直移動部材５の移動により内部超電
導コイル１は自動的に安定位置に移動する。

【００４３】安定位置に移動した垂直移動部材５が、ホ
ルダー３を上下させても、もとの安定位置に戻ることを
確認すると共に、内部超電導コイル１に２０Ａまでの電
流を供給し磁場方向が正方向になるように励磁し、垂直
移動部材５が上下方向に移動することなく、そのまま安
定位置で維持され続けることを確認した後に、Ｚストッ
パー１２により垂直移動部材５を固定する。

【００４４】次いで、上記実施例１と同様に、内・外部
超電導コイル１，２への供給電力を０にして、内部超電
導コイル１を引き出して外観検査を行ったが、変形等の
ダメージはなく、またホルダー３も全く変形していなか
った。従って、外部超電導コイル２に対する内部超電導
コイル１の水平方向と垂直方向との位置が確実に決めら
れるので、本実施例２は上記実施例１と同効である。

【００４５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の請求項１
乃至５に係る内部超電導コイルの位置決め方法およびそ
の装置によれば、水平移動部材や垂直移動部材を移動さ
せると共に、移動した位置において水平移動部材や垂直
移動部材を固定するだけで、外部超電導コイルに対する
内部超電導コイルの水平方向と垂直方向との位置決めが
なされ、外部超電導コイルの径方向の中心に内部超電導
コイルの径方向の中心が一致し、かつ外部超電導コイル
の上下方向の中心に内部超電導コイルの上下方向の中心
が一致するので、従来のように内部超電導コイル、ホル
ダー、クライオスタットの内側ジュワーの内壁等が損傷
する恐れがなくなる。さらに、このように外部超電導コ
イルに対する内部超電導コイルの水平方向と垂直方向と
の位置決めが確実になされるので、従来よりも機械的精
度、組立精度、超電導コイル自身の巻線精度を低精度に
することができ、超電導マグネット装置のコスト低減に
寄与し得ると共に、その信頼性向上および性能向上に対
しても大いに寄与することができるという優れた効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の内部超電導コイルの位置決め方法を具
現する実施例１に係る内部超電導コイルの位置決め装置
の模式的断面構成説明図である。

【図２】本発明の内部超電導コイルの位置決め方法を具
現する実施例２に係る内部超電導コイルの位置決め装置
の模式的断面構成説明図である。

【図３】図３（ａ），（ｂ）は、作用力説明のための外
部超電導コイルと内部超電導コイルとの配置説明図であ
る。

【符号の説明】

１…内部超電導コイル，２…外部超電導コイル，３…ホ
ルダー，４…水平移動部材，４ａ…ベアリング，５…垂
直移動部材，５ａ…ベアリング，５ｂ…ストッパー係合
部材，６…コイルばね，６ａ…伸び計，７…ワイヤー，
８…バランスウエイト，９…滑車，１０…蓋部材，１０
ａ…Ｏ−リング，１１…ガイド筒，１２…Ｚストッパ
ー，１３…Ｘストッパー，１４…ばね用Ｚストッパー。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部超電導コイルと外部超電導コイルと
   を、これら両コイルに発生する磁場方向が反対方向にな
   るようにそれぞれ独立した電源で励磁し、前記内部超電
   導コイルを水平移動させ、該内部超電導コイルに働く電
   磁力が最小になった位置を前記外部超電導コイルに対す
   る内部超電導コイルの水平方向の適性位置とすることを
   特徴とする内部超電導コイルの位置決め方法。
2. 【請求項２】 内部超電導コイルと外部超電導コイルと
   を、これら両コイルに発生する磁場方向が同方向になる
   ようにそれぞれ独立した電源で励磁し、前記内部超電導
   コイルを上下動させ、該内部超電導コイルに働く電磁力
   が最小になった位置を前記外部超電導コイルに対する内
   部超電導コイルの上下方向の適性位置とすることを特徴
   とする内部超電導コイルの位置決め方法。
3. 【請求項３】 内部超電導コイルと外部超電導コイルと
   を、これら両コイルに発生する磁場方向が反対方向にな
   るようにそれぞれ独立した電源で励磁し、前記内部超電
   導コイルを水平移動させ、該内部超電導コイルに働く電
   磁力が最小になった位置を前記外部超電導コイルに対す
   る内部超電導コイルの水平方向の適性位置とし、さらに
   これら両コイルに発生する磁場方向が同方向になるよう
   に励磁し、前記内部超電導コイルを上下動させ、該内部
   超電導コイルに働く電磁力が最小になった位置を前記外
   部超電導コイルに対する内部超電導コイルの上下方向の
   適性位置とすることを特徴とする内部超電導コイルの位
   置決め方法。
4. 【請求項４】 独立した電源により発生する磁場方向が
   同方向、かつ逆方向になるように励磁される内部超電導
   コイルと外部超電導コイルの前記外部超電導コイルの内
   側に配置される内部超電導コイルにロッド状の支持部材
   の一端側を連結し、該支持部材を水平移動部材により水
   平方向に移動可能に支持し、前記水平移動部材を支持
   し、かつガイド筒により案内されて上下方向に移動し得
   る垂直移動部材を伸縮ばねにより支持すると共に、前記
   伸縮ばねが前記内部超電導コイルと各支持部材との重量
   に相当する伸び量になったことを検出するばね伸び量検
   出手段を設けたことを特徴とする内部超電導コイルの位
   置決め装置。
5. 【請求項５】 独立した電源により発生する磁場方向が
   同方向、かつ逆方向になるように励磁される内部超電導
   コイルと外部超電導コイルの前記外部超電導コイルの内
   部に配置される内部超電導コイルにロッド状の支持部材
   の一端側を連結し、該支持部材を水平移動部材により水
   平方向に移動可能に支持し、前記水平移動部材を支持す
   る垂直移動部材をガイド筒により上下動可能に案内さ
   せ、前記支持部材の他端に一端側が連結されると共に滑
   車に掛けられたワイヤーの他端側に、前記内部超電導コ
   イルと各支持部材との全重量に相当する重量を有するバ
   ランスウエイトを吊持したことを特徴とする内部超電導
   コイルの位置決め装置。