JPH10189328A - Superconducting magnet - Google Patents
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- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、超電導マグネット
に関し、特に超電導コイルの超電導破壊する現象に対す
る対策に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a superconducting magnet and, more particularly, to a countermeasure against a phenomenon in which a superconducting coil is destroyed by superconductivity.
【0002】[0002]
【従来の技術】図11は、例えば特開平8−78737
号公報に示された従来の超電導マグネットを示す断面図
である。この装置は例えば2個の超電導コイルを有する
ものである。図において、1は超電導コイルで、この場
合は2個の超電導コイル1a,1b、2は超電導コイル
1を支持する巻枠で、超電導コイル1a,1bに対して
巻枠2a,2bが設けられている。4は超電導コイル1
への輻射を遮る輻射シールド、5は断熱をするために真
空を保持する真空槽、6は超電導コイル1を冷却する冷
却源で、例えば、ギフォードマクマフォンサイクル(G
M)冷凍機を適用している。9は電磁力支持部材で、超
電導コイル1a,Ib間に生じる電磁力を支持してい
る。また、12は冷却源6と超電導コイル1を熱的に短
絡するための熱伝導部材、13は、超電導コイル1が発
生する磁界が外部に漏れるのを低減するための磁気シー
ルド、14は巻枠2に取り付けられた冷却部材であり、
巻枠2a,2bにそれぞれ冷却部材14a,14bが取
り付けられている。この図の構成では、2個の超電導コ
イル1a,1bの中心軸は同一であり、その軸方向にず
れて配設されている。2. Description of the Related Art FIG. 11 shows, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-78737.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a conventional superconducting magnet disclosed in Japanese Patent Laid-Open Publication No. H10-209,004. This device has, for example, two superconducting coils. In the figure, reference numeral 1 denotes a superconducting coil. In this case, two superconducting coils 1a, 1b, 2 are winding frames for supporting the superconducting coil 1, and winding frames 2a, 2b are provided for the superconducting coils 1a, 1b. I have. 4 is a superconducting coil 1
5 is a vacuum tank that holds a vacuum for thermal insulation, 6 is a cooling source that cools the superconducting coil 1, and is, for example, a Gifford McMahon cycle (G).
M) A refrigerator is applied. Reference numeral 9 denotes an electromagnetic force supporting member that supports an electromagnetic force generated between the superconducting coils 1a and Ib. Reference numeral 12 denotes a heat conductive member for thermally short-circuiting the cooling source 6 and the superconducting coil 1, 13 a magnetic shield for reducing leakage of the magnetic field generated by the superconducting coil 1 to the outside, and 14 a reel. Cooling member attached to 2,
Cooling members 14a, 14b are attached to the winding frames 2a, 2b, respectively. In the configuration shown in this figure, the central axes of the two superconducting coils 1a and 1b are the same, and are arranged shifted in the axial direction.
【0003】図に示すように、超電導コイル1は冷却源
6から熱伝導部材12と冷却部材14を介して冷却され
ている。また、超電導コイル1は真空槽5の内部に収納
されており、真空状態に保持されて真空槽5の外部とは
断熱状態にある。さらに、超電導コイル1の温度と室温
の中間温度で保持された輻射シールド4によって、室温
からの輻射熱が超電導コイル1に入るのを遮っている。
これらにより、超電導コイル1は例えば5K(約−26
8℃)程度に保持されているので、超電導コイル1は超
電導状態になっている。この状態では、超電導コイル1
に電流を通電することにより磁界を発生し、超電導コイ
ル1の電気抵抗がゼロのため定常通電時にはほとんど電
圧が発生しないので電力損失がほどんど生じない。As shown in FIG. 1, a superconducting coil 1 is cooled from a cooling source 6 via a heat conducting member 12 and a cooling member 14. The superconducting coil 1 is housed inside the vacuum chamber 5, is kept in a vacuum state, and is insulated from the outside of the vacuum chamber 5. Further, radiation heat from room temperature is prevented from entering the superconducting coil 1 by the radiation shield 4 maintained at an intermediate temperature between the temperature of the superconducting coil 1 and room temperature.
Thus, the superconducting coil 1 is, for example, 5K (about -26
8 ° C.), the superconducting coil 1 is in a superconducting state. In this state, the superconducting coil 1
When a current is supplied to the superconducting coil 1, a magnetic field is generated, and since the electric resistance of the superconducting coil 1 is zero, almost no voltage is generated at the time of steady conduction, so that almost no power loss occurs.
【0004】また、従来の超電導マグネットには上記の
GM冷凍機のような冷却源6を用いずに、液体ヘリウム
のような極低温の冷媒を用い超電導コイル1を直接冷媒
液に浸して冷却するものもある。Further, the superconducting magnet 1 is cooled by immersing the superconducting coil 1 directly in a refrigerant liquid using a cryogenic refrigerant such as liquid helium without using the cooling source 6 such as the GM refrigerator described above. There are also things.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】従来装置のように、2
個の超電導コイル1から構成されている場合、これらの
超電導コイル1が発生する磁界により大きな電磁力を生
じ、超電導コイル1の中心軸が同軸上に配置された場合
には、軸方向に吸引または反発の電磁力を受ける。この
ような電磁力を超電導コイル1が受けた場合には、超電
導コイル1の一方が巻枠2に押しつけられてコイル1が
動きやすくなり、発熱して超電導コイル1が超電導状態
が破壊しやすいという問題があった。[0006] As in the conventional apparatus, 2
When the superconducting coil 1 is constituted by a plurality of superconducting coils 1, a large electromagnetic force is generated by the magnetic field generated by these superconducting coils 1, and when the central axis of the superconducting coil 1 is arranged coaxially, it is attracted or pulled Receives repulsive electromagnetic force. When the superconducting coil 1 receives such an electromagnetic force, one of the superconducting coils 1 is pressed against the bobbin 2 and the coil 1 becomes easy to move, and the superconducting coil 1 is easily heated and the superconducting coil 1 is easily destroyed. There was a problem.
【0006】また、磁気シールド13のような磁性体を
有するので、超電導コイル1と磁気シールド13との間
に吸引の電磁力が生じ、上記と同様に超電導コイル1は
超電導破壊しやすくなるという問題もあった。In addition, since the magnetic material such as the magnetic shield 13 has a magnetic material, an attractive electromagnetic force is generated between the superconducting coil 1 and the magnetic shield 13, and the superconducting coil 1 is easily broken by superconductivity as described above. There was also.
【0007】また、2個の超電導コイル1a,1bは熱
的に切り離されているので、一方の超電導コイル1aが
超電導破壊した場合、他方の超電導コイル1bは超電導
状態を保ったままであるので、通電されている電流減衰
によりインダクタンス分の電圧が発生し、絶縁破壊を起
こしやすいという問題もあった。Since the two superconducting coils 1a and 1b are thermally separated from each other, if one of the superconducting coils 1a is destroyed by superconductivity, the other superconducting coil 1b keeps the superconducting state. There is also a problem that a voltage corresponding to the inductance is generated due to the current decay, and dielectric breakdown is likely to occur.
【0008】本発明は、上記のような課題を解決するた
めになされたもので、超電導破壊が発生しにくく、また
超電導破壊した場合でも絶縁破壊しにくい超電導マグネ
ットを得ることを目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to provide a superconducting magnet in which superconducting breakdown hardly occurs and in which even if superconducting breaking occurs, dielectric breakdown is difficult.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明の第1の構成に係
る超電導マグネットは、同一の中心軸を有しその軸方向
にずれて配設され、冷却源で冷却されて超電導状態とな
る2個以上の超電導コイル、超電導コイル間に生じる電
磁力を支持する電磁力支持部材、電磁力が加わるコイル
の軸方向端面に固定され、超電導コイルを冷却する良熱
伝導性の冷却均熱部材を備えたものである。The superconducting magnet according to the first aspect of the present invention has the same central axis and is disposed shifted in the axial direction, and is cooled by a cooling source to be in a superconducting state. More than one superconducting coil, an electromagnetic force supporting member that supports the electromagnetic force generated between the superconducting coils, a cooling heat equalizing member that is fixed to the axial end face of the coil to which the electromagnetic force is applied and has good thermal conductivity to cool the superconducting coil It is a thing.
【0010】また、本発明の第2の構成に係る超電導マ
グネットは、冷却源で冷却されて超電導状態となる超電
導コイル、超電導コイルの軸方向の少なくとも一端側に
設けられた磁性体、超電導コイルと磁性体間に生じる電
磁力を支持する電磁力支持部材、電磁力が加わるコイル
の軸方向端面に固定され、超電導コイルを冷却する良熱
伝導性の冷却均熱部材を備えたものである。A superconducting magnet according to a second configuration of the present invention includes a superconducting coil which is cooled by a cooling source to be in a superconducting state, a magnetic material provided on at least one end in the axial direction of the superconducting coil, and a superconducting coil. An electromagnetic force supporting member for supporting an electromagnetic force generated between magnetic bodies, and a cooling heat equalizing member having good thermal conductivity fixed to an axial end surface of a coil to which the electromagnetic force is applied and cooling the superconducting coil.
【0011】また、本発明の第3の構成に係る超電導マ
グネットは、冷却源で冷却されて超電導状態となる超電
導コイル、および超電導コイルに電流を供給する電流端
子の両端に接続され、その電流端子の両端に所定電圧以
上の電圧がかかった時に動作するコイル保護用素子を備
え、コイル保護用素子を、超電導コイルと熱的に接触す
るように構成したものである。A superconducting magnet according to a third configuration of the present invention is connected to both ends of a superconducting coil which is cooled by a cooling source to be in a superconducting state, and a current terminal for supplying a current to the superconducting coil. Are provided with a coil protection element that operates when a voltage equal to or higher than a predetermined voltage is applied to both ends of the coil, and the coil protection element is configured to be in thermal contact with the superconducting coil.
【0012】また、本発明の第4の構成に係る超電導マ
グネットは、第3の構成において、コイル保護用素子
を、超電導コイルの低磁界部分と熱的に接触するように
構成したものである。Further, in a superconducting magnet according to a fourth configuration of the present invention, in the third configuration, the coil protection element is configured to be in thermal contact with a low magnetic field portion of the superconducting coil.
【0013】また、本発明の第5の構成に係る超電導マ
グネットは、冷却源で冷却されて超電導状態となる2個
以上の超電導コイル、および超電導コイルに電流を供給
する電流端子のそれぞれの両端に接続され、その電流端
子の両端に所定電圧以上の電圧がかかった時に動作する
複数のコイル保護用素子を備え、超電導コイルの1つに
接続されたコイル保護用素子を、少なくとも他の1つの
超電導コイルと熱的に接触するように構成したものであ
る。A superconducting magnet according to a fifth aspect of the present invention has two or more superconducting coils which are cooled by a cooling source to be in a superconducting state, and a current terminal for supplying a current to the superconducting coil. A plurality of coil protection elements that operate when a voltage equal to or higher than a predetermined voltage is applied to both ends of the current terminal thereof, wherein the coil protection element connected to one of the superconducting coils is connected to at least one other superconducting coil. It is configured to be in thermal contact with the coil.
【0014】また、本発明の第6の構成に係る超電導マ
グネットは、第5の構成において、コイル保護用素子の
それぞれを、他の超電導コイルの高磁界部分と熱的に接
触するように構成したものである。In the superconducting magnet according to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect, each of the coil protection elements is configured to be in thermal contact with a high magnetic field portion of another superconducting coil. Things.
【0015】また、本発明の第7の構成に係る超電導マ
グネットは、第1ないし第6のいずれかの構成におい
て、超電導コイルは冷却源からの熱伝導により冷却され
ることを特徴とするものである。A superconducting magnet according to a seventh aspect of the present invention is the superconducting magnet according to any one of the first to sixth aspects, wherein the superconducting coil is cooled by heat conduction from a cooling source. is there.
【0016】[0016]
実施の形態1.以下、本発明の実施の形態1による超電
導マグネットについて説明する。図1は、本実施の形態
による超電導マグネットを示す断面図である。この装置
は例えば2個の超電導コイルを有するものである。図に
おいて、1は超電導コイルで、この場合は2個の超電導
コイル1a,1b、2は超電導コイル1を支持する巻枠
で、超電導コイル1a,1bに対して巻枠2a,2bが
設けられている。3は超電導コイル1の加重を支持する
加重支持材、4は超電導コイル1への輻射を遮る輻射シ
ールド、5は断熱をするために真空を保持する真空槽、
7は超電導コイル1を冷却する極低温容器、8は極低温
容器7に蓄えられた冷媒で、例えば液体ヘリウムであ
る。9は電磁力支持部材で、例えばステンレスで構成さ
れ、超電導コイル1a,Ib間に生じる電磁力を支持し
ている。また、10は、冷却均熱部材で、例えば銅また
はアルミニウムで構成され、軸方向で他方の超電導コイ
ルが配置されている側の巻枠2a,2bと超電導コイル
1a,1bの間にそれぞれ冷却均熱部材10a,10b
が設置されている。Embodiment 1 FIG. Hereinafter, the superconducting magnet according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a sectional view showing a superconducting magnet according to the present embodiment. This device has, for example, two superconducting coils. In the figure, reference numeral 1 denotes a superconducting coil. In this case, two superconducting coils 1a, 1b, 2 are winding frames for supporting the superconducting coil 1, and winding frames 2a, 2b are provided for the superconducting coils 1a, 1b. I have. Reference numeral 3 denotes a weight supporting material for supporting the weight of the superconducting coil 1, 4 denotes a radiation shield that blocks radiation to the superconducting coil 1, 5 denotes a vacuum chamber that holds a vacuum for heat insulation,
Reference numeral 7 denotes a cryogenic container for cooling the superconducting coil 1, and reference numeral 8 denotes a refrigerant stored in the cryogenic container 7, for example, liquid helium. Reference numeral 9 denotes an electromagnetic force supporting member, which is made of, for example, stainless steel and supports an electromagnetic force generated between the superconducting coils 1a and Ib. Reference numeral 10 denotes a cooling soaking member, which is made of, for example, copper or aluminum, and is cooled between the winding frames 2a, 2b and the superconducting coils 1a, 1b on the side where the other superconducting coil is disposed in the axial direction. Heat members 10a, 10b
Is installed.
【0017】この超電導マグネットにおいて、例えば2
つの超電導コイル1が同一方向の磁界を発生する場合に
は、超電導コイル1を励磁すると、両者の超電導コイル
1に図の上下方向に吸引力が働く。図2は超電導コイル
1付近の磁束線を模式的に示す説明図である。磁束線が
密集している部分が磁界が強い部分であり、超電導コイ
ル1の軸方向の両端部が強く、軸方向の中央部分の電磁
力は弱い。このような電磁力により超電導コイル1は巻
枠2の一方向に押さえつけられて、微少な変位を生じ
る。この時電磁力が最も大きく加わる部分の応力が最大
になり、その部分での発熱が生じ温度上昇により超電導
状態が破壊する。この超電導破壊する現象をクエンチす
るという。In this superconducting magnet, for example,
When two superconducting coils 1 generate a magnetic field in the same direction, when the superconducting coils 1 are excited, an attractive force acts on both superconducting coils 1 in the vertical direction in the figure. FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing magnetic flux lines near the superconducting coil 1. The portion where the magnetic flux lines are dense is the portion where the magnetic field is strong, the both ends in the axial direction of the superconducting coil 1 are strong, and the electromagnetic force in the central portion in the axial direction is weak. The superconducting coil 1 is pressed down in one direction of the winding frame 2 by such an electromagnetic force, causing a slight displacement. At this time, the stress in the portion where the electromagnetic force is applied most is maximized, and heat is generated in that portion, and the superconducting state is destroyed due to a rise in temperature. It is said that this phenomenon of superconducting destruction is quenched.
【0018】本実施の形態では、図1に示したように巻
枠2と超電導コイル1の間の電磁力が加わる部分に、例
えば銅のような熱伝導率の高い材料を冷却均熱部材10
として配置している。冷却均熱部材10は接着または機
械的圧力により超電導コイル1の端面に固定されてい
る。超電導コイル1が電磁力による変位によって発熱し
た場合、冷却均熱部材10でその発熱が拡散され、速や
かに冷媒8と熱の授受を行って超電導コイル1は冷却さ
れる。このため、超電導コイル1の温度上昇を抑制で
き、クエンチしにくくなる。In this embodiment, as shown in FIG. 1, a material having a high thermal conductivity, such as copper, is applied to a portion where electromagnetic force is applied between the bobbin 2 and the superconducting coil 1 by a cooling heat equalizing member 10.
It is arranged as. The cooling and heat equalizing member 10 is fixed to the end face of the superconducting coil 1 by bonding or mechanical pressure. When the superconducting coil 1 generates heat due to the displacement due to the electromagnetic force, the generated heat is diffused by the cooling and heat equalizing member 10, and the superconducting coil 1 is quickly exchanged with the refrigerant 8 to be cooled. For this reason, the temperature rise of the superconducting coil 1 can be suppressed, and quenching becomes difficult.
【0019】本実施の形態の超電導コイル1には吸引力
が働くため、超電導コイル1の軸方向で、他方の超電導
コイル1が設けられている端面に、冷却均熱部材10を
配置している。これに対し、反発力が働く構成の場合に
は、超電導コイル1の軸方向で、他方の超電導コイル1
が設けられている側と反対側の端面に、冷却均熱部材1
0を配置すればよい。また、場合によっては冷却均熱部
材10を軸方向で超電導コイル1の両端面に配置しても
よい。Since the superconducting coil 1 of this embodiment has an attractive force, a cooling and heat equalizing member 10 is disposed in the axial direction of the superconducting coil 1 on the end face on which the other superconducting coil 1 is provided. . On the other hand, in the case of a configuration in which a repulsive force acts, the other superconducting coil 1 extends in the axial direction of superconducting coil 1.
The cooling and heat equalizing member 1 is provided on the end face opposite to the side on which the
0 may be arranged. In some cases, the cooling and heat equalizing members 10 may be disposed on both end surfaces of the superconducting coil 1 in the axial direction.
【0020】なお、上記超電導マグネットでは冷却均熱
部材10として銅のような金属材料を用いたが、アルミ
ナのような熱伝導率のよいセラミックであってもよく、
また、サファイアのような単結晶に近い材料など熱伝導
率の良いものであってもよく、上記と同様の効果を奏す
る。In the above superconducting magnet, a metal material such as copper is used as the cooling and heat equalizing member 10. However, a ceramic having good thermal conductivity such as alumina may be used.
Further, a material having a high thermal conductivity such as a material close to a single crystal such as sapphire may be used, and the same effect as described above can be obtained.
【0021】実施の形態2.以下、本発明の実施の形態
2による超電導マグネットを図に基づいて説明する。図
3は本実施の形態による超電導マグネットを示す断面図
である。図において、6はこの超電導コイルを冷却する
ための冷却源であり、本実施の形態では、ギフォード・
マクマフォンサイクル冷凍機(以下GM冷凍機)を用
い、熱伝導部材12と銅線を介して超電導コイル1を伝
導冷却している。また、11は磁性体であり、超電導コ
イル1が作る磁界を整形したり、または磁気シールドの
働きをするものである。Embodiment 2 FIG. Hereinafter, a superconducting magnet according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a sectional view showing the superconducting magnet according to the present embodiment. In the figure, reference numeral 6 denotes a cooling source for cooling the superconducting coil.
A superconducting coil 1 is conductively cooled through a heat conducting member 12 and a copper wire using a McMaffon cycle refrigerator (hereinafter referred to as a GM refrigerator). Reference numeral 11 denotes a magnetic material that shapes the magnetic field generated by the superconducting coil 1 or functions as a magnetic shield.
【0022】本実施の形態による超電導マグネットは、
図のように構成されており、超電導コイル1を励磁する
と超電導コイル1と磁性体11との間に吸引力が生じ
る。このため、超電導コイル1には磁性体11が配置さ
れている側の巻枠2の一辺に押さえつけられる応力が発
生し、超電導コイル1が動きやすくなる。本実施の形態
では、超電導コイル1の磁性体11が配置されている側
の端面に冷却均熱部材10を設けている。このため、押
さえつけられている巻枠2との間で発熱が生じた場合、
冷却均熱部材10で発熱が拡散され、速やかに冷却源6
との間で熱の授受を行い、超電導コイル1は冷却され
る。従って、超電導コイル1の温度上昇を防止でき、ク
エンチしにくくなる。The superconducting magnet according to the present embodiment is
When the superconducting coil 1 is excited, an attractive force is generated between the superconducting coil 1 and the magnetic body 11. For this reason, a stress is generated in the superconducting coil 1 that presses against one side of the winding frame 2 on the side where the magnetic body 11 is disposed, and the superconducting coil 1 becomes easy to move. In the present embodiment, the cooling and heat equalizing member 10 is provided on the end surface of the superconducting coil 1 on the side where the magnetic body 11 is arranged. For this reason, when heat is generated between the reel 2 being held down,
The heat is diffused by the cooling soaking member 10 and the cooling source 6
The superconducting coil 1 is cooled by exchanging heat with the superconducting coil 1. Therefore, the temperature rise of the superconducting coil 1 can be prevented, and quenching becomes difficult.
【0023】特に本実施の形態では、実施の形態1とは
異なり、超電導コイル1の周囲は直接冷媒8と接触して
いない。このため、摩擦等で生じた発熱は、直ちに超電
導コイル1の温度上昇を招きやすい構造である。これに
対して本実施の形態では、応力が大きい部分に熱伝導率
の高い冷却均熱部材10が配置されているので、発熱は
速やかに拡散し温度上昇を抑制する効果がある。Particularly, in the present embodiment, unlike the first embodiment, the periphery of superconducting coil 1 is not directly in contact with refrigerant 8. For this reason, the heat generated due to friction or the like is likely to cause the temperature of the superconducting coil 1 to rise immediately. On the other hand, in the present embodiment, since the cooling and heat equalizing member 10 having a high thermal conductivity is disposed in a portion where the stress is large, the heat generation is quickly diffused, and there is an effect of suppressing a temperature rise.
【0024】なお、上記の構成では、GM冷凍機6によ
って超電導コイル1を冷却する超電導マグネットについ
て示したが、実施の形態1のような液体ヘリウムを用い
た浸漬冷却方式の超電導マグネットの場合でも、超電導
コイル1と磁性体11で構成される場合に、電磁力によ
って発熱の発生する部分に冷却均熱部材10を固定する
ことにより、上記実施の形態と同様の効果がある。In the above configuration, the superconducting magnet that cools the superconducting coil 1 by the GM refrigerator 6 has been described. However, in the case of the immersion cooling type superconducting magnet using liquid helium as in the first embodiment, In the case where the superconducting coil 1 and the magnetic body 11 are used, by fixing the cooling and heat equalizing member 10 to a portion where heat is generated by an electromagnetic force, the same effect as in the above embodiment can be obtained.
【0025】実施の形態3.次に、本発明の実施の形態
3による超電導マグネットを図に基づいて説明する。図
4は実施の形態3による超電導マグネットを示す断面図
である。本実施の形態では、2個の超電導コイル1a,
1bを備えており、これらの間に加わる電磁力を支える
電磁力支持部材9を設けた構成としている。また、熱伝
導部材12と銅線と冷却均熱部材10a,10bを介し
て、GM冷凍機6と超電導コイル1とは熱的に接続して
いる。Embodiment 3 Next, a superconducting magnet according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a sectional view showing a superconducting magnet according to the third embodiment. In the present embodiment, two superconducting coils 1a,
1b, and an electromagnetic force support member 9 for supporting the electromagnetic force applied between them is provided. The GM refrigerator 6 and the superconducting coil 1 are thermally connected via the heat conducting member 12, the copper wire, and the cooling / heating members 10a and 10b.
【0026】図に示すように、実施の形態2と同様、超
電導コイル1の周囲は直接冷媒と接触していない。この
ため、摩擦等で生じた発熱は直ちに超電導コイル1の温
度上昇を招きやすい構成である。本実施の形態ではこれ
に対し、超電導コイル1の電磁力が大きい付近で摩擦等
の発熱が生じやすい部分に、熱伝導率の高い冷却均熱部
材10を配置している。このため、生じた発熱は速やか
に拡散し、温度上昇を抑制する効果がある。この超電導
コイル1の周囲は断熱状態であり、超電導コイル1のコ
イル端面における発熱が冷却均熱部材10により拡散さ
れ冷却される作用は、直接周囲から例えば液体ヘリウム
などの冷媒で冷却されている超電導コイルに比べ、極め
て大きい。As shown in the figure, as in the second embodiment, the periphery of superconducting coil 1 is not in direct contact with the refrigerant. For this reason, the heat generated due to friction or the like is likely to cause the temperature of the superconducting coil 1 to rise immediately. In the present embodiment, on the other hand, a cooling and heat equalizing member 10 having a high thermal conductivity is arranged in a portion where heat such as friction is likely to be generated in the vicinity of a large electromagnetic force of superconducting coil 1. For this reason, the generated heat is quickly diffused and has an effect of suppressing a rise in temperature. The periphery of the superconducting coil 1 is in an adiabatic state, and the heat generated at the coil end surface of the superconducting coil 1 is diffused and cooled by the cooling and heat equalizing member 10. Extremely large compared to coils.
【0027】本実施の形態の構成は超電導コイル1が反
発力を受ける場合の構成のものであり、冷却均熱部材1
0は、反発力の応力が加わる面に設置されている。The configuration of the present embodiment is a configuration in the case where the superconducting coil 1 receives a repulsive force.
0 is set on the surface to which the repulsive force stress is applied.
【0028】実施の形態4.次に、本発明の実施の形態
4による超電導マグネットを図に基づいて説明する。図
5は実施の形態4による超電導マグネットを示す断面図
である。図において、15はコイル保護用素子、16は
例えば熱伝導グリースのような良熱伝導部材である。ま
た、図6にコイル保護用素子15を有する構成の一例を
回路図で示す。図において、17は励磁電源であり、点
線内は極低温部を示している。図に示すように、コイル
保護用素子15は超電導コイル1に電流を供給する電流
端子の両端に電気的に接続され、2〜10V程度のある
一定電圧が加わればオン状態になりこの両端を電気的に
短絡するもので、例えばダイオード素子である。コイル
保護用素子15は良熱伝導部材16によって超電導コイ
ル1と熱的に接触している。Embodiment 4 Next, a superconducting magnet according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a sectional view showing a superconducting magnet according to the fourth embodiment. In the figure, 15 is a coil protection element, and 16 is a good heat conducting member such as heat conducting grease. FIG. 6 is a circuit diagram showing an example of a configuration having the coil protection element 15. In the figure, reference numeral 17 denotes an excitation power supply, and the inside of a dotted line indicates an extremely low temperature portion. As shown in the figure, the coil protection element 15 is electrically connected to both ends of a current terminal for supplying a current to the superconducting coil 1, and is turned on when a certain constant voltage of about 2 to 10 V is applied. This is a short-circuit, for example, a diode element. The coil protection element 15 is in thermal contact with the superconducting coil 1 by the good heat conducting member 16.
【0029】図7はコイル保護用素子15の極低温特性
を示すグラフであり、横軸は電圧、縦軸は電流を示して
いる。超電導コイル1の一部が何らかの原因でクエンチ
した場合、超電導コイル1の両端に数Vの電圧が発生す
る。超電導コイル1の両端にターンオン電圧以上の電圧
が加わると、この両端に接続されているコイル保護用素
子15はオン状態となり、図7に示すように直ちに両端
電圧が0.2Vまで低下する。そして、コイル保護用素
子15に電流が流れ、超電導コイル1の両端にターンオ
ン電圧以上に電圧が生じるのを防ぎ、過電圧になるのを
防止できる。この状態では超電導コイル1の両端の電圧
は低下するが、コイル内部では超電導部分と常電導部分
が混在しており、次式のように表される。FIG. 7 is a graph showing the cryogenic characteristics of the coil protection element 15, in which the horizontal axis represents voltage and the vertical axis represents current. When a part of the superconducting coil 1 is quenched for some reason, a voltage of several V is generated at both ends of the superconducting coil 1. When a voltage equal to or higher than the turn-on voltage is applied to both ends of the superconducting coil 1, the coil protection element 15 connected to both ends is turned on, and the voltage at both ends immediately drops to 0.2V as shown in FIG. Then, a current flows through the coil protection element 15, and a voltage higher than a turn-on voltage is prevented from being generated at both ends of the superconducting coil 1, thereby preventing an overvoltage. In this state, the voltage at both ends of the superconducting coil 1 decreases, but the superconducting portion and the normal conducting portion coexist inside the coil, and are expressed by the following equation.
【0030】[0030]
【数1】 (Equation 1)
【0031】式1において、Vはコイル電圧、Lはコイ
ルのインダクタンス、R(t)はクエンチによる超電導
コイルの抵抗、iは電流である。超電導コイル1がクエ
ンチした場合は、di/dtはマイナスとなりiはプラ
スである。このように、超電導部分ではコイルのインダ
クタンス成分によるマイナスの電圧が誘起される。超電
導部分における常電導状態の転移速度が遅いと、この誘
起電圧により超電導コイル1の内部に過大な電圧が発生
し、超電導コイル1が破壊する恐れがあった。In Equation 1, V is the coil voltage, L is the inductance of the coil, R (t) is the resistance of the superconducting coil due to quench, and i is the current. When the superconducting coil 1 is quenched, di / dt becomes negative and i is positive. Thus, a negative voltage is induced in the superconducting portion due to the inductance component of the coil. If the transition speed of the normal conduction state in the superconducting portion is low, an excessive voltage is generated inside the superconducting coil 1 due to the induced voltage, and the superconducting coil 1 may be broken.
【0032】本実施の形態では、超電導コイル1の一部
がクエンチした場合、コイル保護用素子15に電流が流
れ、コイル保護用素子15は発熱する。この発熱が良熱
伝導部材16を介して超電導コイル1にコイル保護用素
子15が熱的に接触しているので、コイル保護用素子1
5の発熱によって超電導コイル1が加熱され、クエンチ
の速度が加速される。このことにより、超電導コイル1
のクエンチしていない部分がクエンチされ、超電導コイ
ル1内に抵抗が発生し、超電導コイル内の発生電圧を低
減する。即ち、超電導コイル1内に生じる誘起電圧はR
(i)のプラスの電圧により低減され、超電導コイル1
が電圧により破壊することを防止する。In this embodiment, when a part of the superconducting coil 1 is quenched, a current flows through the coil protection element 15 and the coil protection element 15 generates heat. Since this heat is in thermal contact of the coil protection element 15 with the superconducting coil 1 via the good heat conduction member 16, the coil protection element 1
The superconducting coil 1 is heated by the heat generated in 5, and the quench speed is accelerated. This allows the superconducting coil 1
Is not quenched, a resistance is generated in the superconducting coil 1, and the generated voltage in the superconducting coil is reduced. That is, the induced voltage generated in the superconducting coil 1 is R
The superconducting coil 1 is reduced by the positive voltage of (i).
Is prevented from being damaged by voltage.
【0033】上記のように、本実施の形態では、クエン
チが発生した時、超電導コイル1全体を速やかに常電導
転移させ、超電導コイル1内部では超電導部分と常電導
部分が混在した状態となるのを防止するので、超電導コ
イル1が電圧により破壊するのを防ぐことができる。As described above, in the present embodiment, when a quench occurs, the entire superconducting coil 1 is rapidly transferred to the normal conduction state, and the superconducting portion and the normal conducting portion are mixed in the superconducting coil 1. Is prevented, it is possible to prevent the superconducting coil 1 from being broken by a voltage.
【0034】また、本実施の形態では、特にコイル保護
用素子15は超電導コイル1の最も磁界の低い部分に設
置されている。これは図2に超電導コイル1付近の磁束
線を模式的に示したように、超電導コイル1の中央部分
は磁束線が粗で磁界が低くなっている。一般に、超電導
コイル1は発生磁界の最も高い部分がクエンチしやす
く、磁界の低い部分はクエンチしにくい。そこで磁界の
低い部分にコイル保護用素子15を設置すると、超電導
コイル1の一部がクエンチした場合、コイル保護用素子
15がオンして発熱することにより素子を取付けた付近
からクエンチする。即ち、クエンチしにくい低磁界部分
を加熱することにより、速やかに超電導コイル1全体を
クエンチさせて抵抗を発生させる。そして、式1で示し
たようにR(i)が生じる部分が分散されるので、超電
導コイル1内の発生電圧はさらに低減でき、超電導コイ
ル1が電圧により破壊するのを防ぐことができる。Further, in the present embodiment, the coil protection element 15 is particularly provided in the portion of the superconducting coil 1 where the magnetic field is lowest. This is because the magnetic flux lines near the superconducting coil 1 are schematically shown in FIG. 2, and the magnetic flux lines are coarse at the center of the superconducting coil 1 and the magnetic field is low. Generally, in the superconducting coil 1, the highest portion of the generated magnetic field is easily quenched, and the portion of the lower magnetic field is hardly quenched. Therefore, when the coil protection element 15 is installed in a portion where the magnetic field is low, when a part of the superconducting coil 1 is quenched, the coil protection element 15 is turned on and generates heat, thereby quenching from the vicinity where the element is mounted. That is, by heating a low magnetic field portion that is difficult to quench, the entire superconducting coil 1 is quickly quenched to generate resistance. Then, since the portion where R (i) occurs is dispersed as shown in Expression 1, the generated voltage in superconducting coil 1 can be further reduced, and superconducting coil 1 can be prevented from being broken by the voltage.
【0035】実施の形態5.以下、本発明の実施の形態
5による超電導マグネットを図に基づいて説明する。図
8は本実施の形態による超電導マグネットを示す断面図
である。本実施の形態では、複数の超電導コイル1a,
1bで構成される超電導マグネットに関するものであ
り、例えば2個の超電導コイルを有するものを示してい
る。図において、各々の超電導コイル1a,1bに電流
を供給する電流リードの両端に電気的に接続するコイル
保護用素子15a,15bは、自己以外の電気的に接続
していない超電導コイル1b,1aに良熱伝導部材16
a、16bを介して熱的に接触するように取り付けられ
ている。Embodiment 5 FIG. Hereinafter, a superconducting magnet according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 8 is a sectional view showing the superconducting magnet according to the present embodiment. In the present embodiment, a plurality of superconducting coils 1a,
1b relates to a superconducting magnet, for example, a superconducting magnet having two superconducting coils. In the figure, coil protection elements 15a, 15b electrically connected to both ends of a current lead for supplying a current to each superconducting coil 1a, 1b are connected to other superconducting coils 1b, 1a which are not electrically connected. Good heat conduction member 16
a, 16b so as to be in thermal contact with each other.
【0036】図9にコイル保護用素子15a,15bを
有する構成の一例を回路図で示す。図9(a)は通常の
接続状態を示し、図9(b)は一方の超電導コイル1a
がクエンチした場合の回路図である。図において、17
は励磁電源であり、点線内は極低温部を示す。コイル保
護用素子15a,15bと超電導コイル1b,1aを結
ぶ点線のそれぞれは、熱的に接触していることを示して
いる。図中、矢印は電流の流れ方向を示している。図9
に示すように、コイル保護用素子15aは超電導コイル
1aに電流を供給する電流端子の両端に電気的に接続さ
れ、コイル保護用素子15bは超電導コイル1bに電流
を供給する電流端子の両端に電気的に接続されている。
この電流端子に2〜10V程度のある一定電圧が加われ
ばコイル保護用素子15はオン状態になり、両端を電気
的に短絡して図9(b)のように電流は流れる。そし
て、コイル保護用素子15aが発熱し、この素子15a
と熱接触している超電導コイル1bを加熱してクエンチ
させる。FIG. 9 is a circuit diagram showing an example of a configuration having the coil protection elements 15a and 15b. FIG. 9A shows a normal connection state, and FIG. 9B shows one superconducting coil 1a.
FIG. 4 is a circuit diagram when quenching occurs. In the figure, 17
Denotes an excitation power supply, and a dotted line indicates a cryogenic part. Each of dotted lines connecting the coil protection elements 15a, 15b and the superconducting coils 1b, 1a indicates that they are in thermal contact. In the figure, arrows indicate the direction of current flow. FIG.
As shown in the figure, the coil protection element 15a is electrically connected to both ends of a current terminal for supplying current to the superconducting coil 1a, and the coil protection element 15b is electrically connected to both ends of a current terminal for supplying current to the superconducting coil 1b. Connected.
When a certain voltage of about 2 to 10 V is applied to this current terminal, the coil protection element 15 is turned on, and both ends are electrically short-circuited, and a current flows as shown in FIG. 9B. Then, the coil protection element 15a generates heat, and this element 15a
The superconducting coil 1b that is in thermal contact with is heated to be quenched.
【0037】複数のコイルで構成されている場合、ある
コイルに発生する電圧は、式2のように表される。式2
において、Mは他のコイルとの相互インダクタンスであ
る。When a plurality of coils are used, a voltage generated in a certain coil is represented by the following equation (2). Equation 2
In the above, M is a mutual inductance with another coil.
【0038】[0038]
【数2】 (Equation 2)
【0039】このような構成において、一方の超電導コ
イル、例えば超電導コイル1aがクエンチした場合、式
2のように超電導コイル間は熱的に離れているので、他
方の超電導コイル1bはクエンチせずR(t)=0であ
るので、過大なマイナスの電圧が発生し危険である。し
かし、本実施の形態では、上記のようにクエンチした超
電導コイル1aの両端に接続されたコイル保護用素子1
5aが、クエンチしていない超電導コイル1bに熱的に
接触して設置しているので、クエンチしていない超電導
コイル1bは加熱されてクエンチする。これにより、超
電導コイル1bにはプラスの電圧が発生するので、クエ
ンチしていなかった超電導コイル1bの電圧を低減でき
る。In such a configuration, when one of the superconducting coils, for example, the superconducting coil 1a is quenched, the superconducting coils are thermally separated from each other as shown in Equation 2, so that the other superconducting coil 1b is not quenched and R Since (t) = 0, an excessively negative voltage is generated, which is dangerous. However, in the present embodiment, the coil protection elements 1 connected to both ends of the superconducting coil 1a quenched as described above.
Since 5a is placed in thermal contact with the non-quenched superconducting coil 1b, the non-quenched superconducting coil 1b is heated and quenched. As a result, a positive voltage is generated in the superconducting coil 1b, so that the voltage of the superconducting coil 1b that has not been quenched can be reduced.
【0040】なお、3個以上の超電導コイルで構成され
ている場合には、1つの超電導コイルの電流端子に接続
されたコイル保護用素子を、その他の超電導コイルの全
てに熱的に接触させればよい。また、複数の超電導コイ
ル1が直列に接続されている場合、コイル保護用素子1
5は隣に接続されている超電導コイル1に熱的に接触す
るよう取り付けられていれば、上記実施の形態と同様の
効果を奏する。これは、複数の超電導コイル1が直列接
続されており、各超電導コイル1の両端にコイル保護用
素子15が接続されていると、ある超電導コイルがクエ
ンチするとクエンチしていない超電導コイルの両端にも
電圧が誘起されその電圧によりコイル保護用素子15が
オンし電流が流れて発熱する。この発熱によりクエンチ
していない超電導コイルが順次クエンチし、過電圧が生
じるのを防ぐ効果を奏する。When three or more superconducting coils are used, the coil protection element connected to the current terminal of one superconducting coil is brought into thermal contact with all the other superconducting coils. I just need. When a plurality of superconducting coils 1 are connected in series, the coil protection element 1
5 has the same effect as that of the above-described embodiment if it is attached so as to be in thermal contact with the superconducting coil 1 connected next to it. This is because, when a plurality of superconducting coils 1 are connected in series and coil protection elements 15 are connected to both ends of each superconducting coil 1, when a certain superconducting coil is quenched, both ends of the superconducting coil that are not quenched are A voltage is induced, and the coil protection element 15 is turned on by the voltage, and a current flows to generate heat. The superheated coils that have not been quenched due to this heat are sequentially quenched, and an effect of preventing an overvoltage from occurring is achieved.
【0041】実施の形態6.以下、本発明の実施の形態
6による超電導マグネットを図に基づいて説明する。図
10は本実施の形態による超電導マグネットを示す断面
図である。図に示すように実施の形態5と同様、複数、
例えば本実施の形態では2個の超電導コイル1a,1b
で構成されている。コイル保護用素子15aは超電導コ
イル1aに電流を供給する電流リードの両端に電気的に
接続され、コイル保護用素子15bは超電導コイル1b
に電流を供給する電流リードの両端に電気的に接続され
ている。さらに本実施の形態において、コイル保護用素
子15aは、電気的に接続されている超電導コイル1a
以外の超電導コイル1bの高磁界部分に熱的に接触する
ように取り付けられている。同様にして、コイル保護用
素子15bは、超電導コイル1aの高磁界部分に熱的に
接触するように取り付けられている。Embodiment 6 FIG. Hereinafter, a superconducting magnet according to a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 10 is a sectional view showing a superconducting magnet according to the present embodiment. As shown in FIG.
For example, in the present embodiment, two superconducting coils 1a and 1b
It is composed of The coil protection element 15a is electrically connected to both ends of a current lead for supplying a current to the superconducting coil 1a, and the coil protection element 15b is connected to the superconducting coil 1b.
Are electrically connected to both ends of a current lead for supplying a current to the power supply. Further, in the present embodiment, the coil protection element 15a is provided with the electrically connected superconducting coil 1a.
The superconducting coil 1b is attached so as to be in thermal contact with the high magnetic field portion of the other superconducting coil 1b. Similarly, the coil protection element 15b is attached so as to be in thermal contact with the high magnetic field portion of the superconducting coil 1a.
【0042】例えば超電導コイル1aがクエンチしたと
する。この超電導コイル1aに熱的に接続されていない
超電導コイル1bを速やかにクエンチさせるためには、
超電導コイル1bの高磁界部分を加熱するのが効率的で
ある。これは先に述べたように、超電導コイルの低磁界
部分はクエンチしにくく、高磁界部分は少しの熱でもク
エンチしやすいためである。本実施の形態では、加熱手
段であるコイル保護用素子15がクエンチさせたい超電
導コイル1の高磁界部分に設置されているので、1つの
超電導コイルがクエンチした場合、クエンチしていない
超電導コイル1を速やかにクエンチさせる効果がある。For example, it is assumed that the superconducting coil 1a is quenched. In order to quickly quench the superconducting coil 1b that is not thermally connected to the superconducting coil 1a,
It is efficient to heat the high magnetic field portion of the superconducting coil 1b. This is because, as described above, the low magnetic field portion of the superconducting coil is hard to quench, and the high magnetic field portion is easily quenched by a little heat. In the present embodiment, since the coil protection element 15 as the heating means is installed in the high magnetic field portion of the superconducting coil 1 to be quenched, when one superconducting coil is quenched, the unconducted superconducting coil 1 is removed. It has the effect of quenching quickly.
【0043】なお、本実施の形態では、図10のように
高磁界部分に設置された冷却均熱部材10の表面にコイ
ル保護用素子15を取り付けたが、コイル保護用素子1
5を冷却均熱部材10の内部に埋め込んでもよく、上記
実施の形態と同様の効果を奏する。In this embodiment, the coil protection element 15 is attached to the surface of the cooling and heat equalizing member 10 installed in the high magnetic field portion as shown in FIG.
5 may be embedded in the cooling and heat equalizing member 10, and the same effect as in the above-described embodiment can be obtained.
【0044】また、実施の形態4から実施の形態6につ
いて、超電導コイル1が冷却源6からの熱伝導で冷却さ
れる場合には、超電導コイル1の周囲は断熱状態で冷媒
が存在しないので、超電導コイル1または超電導コイル
1間の空間での熱伝導は悪い。このため、コイル保護用
素子15が生じる発熱は、全て直接に超電導コイル1へ
伝わり、冷媒例えば液体ヘリウムで冷却されている超電
導コイルに比べて、コイル保護用素子15がクエンチを
効率良く促進させる作用は極めて大きい。In Embodiments 4 to 6, when superconducting coil 1 is cooled by heat conduction from cooling source 6, superconducting coil 1 is insulated and no refrigerant exists. Heat conduction in the superconducting coils 1 or in the space between the superconducting coils 1 is poor. For this reason, all the heat generated by the coil protection element 15 is directly transmitted to the superconducting coil 1, and the coil protection element 15 promotes the quench more efficiently than a superconducting coil cooled with a coolant, for example, liquid helium. Is extremely large.
【0045】[0045]
【発明の効果】以上のように、本発明の第1の構成によ
れば、同一の中心軸を有しその軸方向にずれて配設さ
れ、冷却源で冷却されて超電導状態となる2個以上の超
電導コイル、超電導コイル間に生じる電磁力を支持する
電磁力支持部材、電磁力が加わるコイルの軸方向端面に
固定され、超電導コイルを冷却する良熱伝導性の冷却均
熱部材を備えたことにより、電磁力の加わる部分を積極
的に冷却し、超電導破壊しにくい超電導マグネットが得
られる効果がある。As described above, according to the first configuration of the present invention, two components having the same central axis, which are arranged to be shifted in the axial direction, are cooled by a cooling source and are brought into a superconducting state. The superconducting coil, an electromagnetic force supporting member for supporting an electromagnetic force generated between the superconducting coils, a cooling heat equalizing member having good thermal conductivity fixed to an axial end face of the coil to which the electromagnetic force is applied and cooling the superconducting coil. Thereby, there is an effect that the portion to which the electromagnetic force is applied is actively cooled, and a superconducting magnet which is hardly damaged by superconductivity is obtained.
【0046】また、本発明の第2の構成によれば、冷却
源で冷却されて超電導状態となる超電導コイル、超電導
コイルの軸方向の少なくとも一端側に設けられた磁性
体、超電導コイルと磁性体間に生じる電磁力を支持する
電磁力支持部材、電磁力が加わるコイルの軸方向端面に
固定され、超電導コイルを冷却する良熱伝導性の冷却均
熱部材を備えたことにより、電磁力の加わる部分を積極
的に冷却し、超電導破壊しにくい超電導マグネットが得
られる効果がある。Further, according to the second configuration of the present invention, a superconducting coil which is cooled by a cooling source to be in a superconducting state, a magnetic material provided at least at one end in the axial direction of the superconducting coil, the superconducting coil and the magnetic material Electromagnetic force is applied by providing an electromagnetic force support member that supports an electromagnetic force generated therebetween, and a cooling heat equalizing member that is fixed to the axial end surface of the coil to which the electromagnetic force is applied and has good thermal conductivity to cool the superconducting coil. There is an effect that the portion is positively cooled to obtain a superconducting magnet which is hardly broken by superconductivity.
【0047】また、本発明の第3の構成によれば、冷却
源で冷却されて超電導状態となる超電導コイル、および
超電導コイルに電流を供給する電流端子の両端に接続さ
れ、その電流端子の両端に所定電圧以上の電圧がかかっ
た時に動作するコイル保護用素子を備え、コイル保護用
素子を、超電導コイルと熱的に接触するように構成した
ことにより、超電導コイルが超電導破壊した時にその破
壊の伝播を促進してコイル内の電圧を低下し、絶縁破壊
を防止できる超電導マグネットが得られる効果がある。According to the third configuration of the present invention, the superconducting coil which is cooled by the cooling source to be in a superconducting state, is connected to both ends of a current terminal for supplying a current to the superconducting coil, and is connected to both ends of the current terminal. A coil protection element that operates when a voltage equal to or higher than a predetermined voltage is applied to the coil, and the coil protection element is configured to be in thermal contact with the superconducting coil. There is an effect that a superconducting magnet that can promote propagation and reduce the voltage in the coil and prevent dielectric breakdown can be obtained.
【0048】また、本発明の第4の構成によれば、第3
の構成におけるコイル保護用素子を、超電導コイルの低
磁界部分と熱的に接触するように構成したことにより、
効果的に超電導破壊の伝播を促進できる超電導マグネッ
トが得られる効果がある。According to the fourth configuration of the present invention, the third configuration
By configuring the coil protection element in the configuration of the above to be in thermal contact with the low magnetic field portion of the superconducting coil,
There is an effect that a superconducting magnet that can effectively promote the propagation of superconducting breakdown can be obtained.
【0049】また、本発明の第5の構成によれば、冷却
源で冷却されて超電導状態となる2個以上の超電導コイ
ル、および超電導コイルに電流を供給する電流端子のそ
れぞれの両端に接続され、その電流端子の両端に所定電
圧以上の電圧がかかった時に動作する複数のコイル保護
用素子を備え、超電導コイルの1つに接続されたコイル
保護用素子を、少なくとも他の1つの超電導コイルと熱
的に接触するように構成したことにより、複数の超電導
コイルを有する構成において、1つの超電導コイルが超
電導破壊した時にその破壊の伝播を促進して全コイル内
の電圧を低下し、絶縁破壊を防止できる超電導マグネッ
トが得られる効果がある。Further, according to the fifth configuration of the present invention, two or more superconducting coils which are cooled by a cooling source to be in a superconducting state, and are connected to both ends of a current terminal for supplying a current to the superconducting coil. A plurality of coil protection elements that operate when a voltage equal to or higher than a predetermined voltage is applied to both ends of the current terminal, wherein the coil protection element connected to one of the superconducting coils is connected to at least one other superconducting coil. In the configuration having a plurality of superconducting coils, when one superconducting coil is destroyed by superconductivity, the propagation of the breakdown is promoted, the voltage in all the coils is reduced, and the dielectric breakdown is reduced. This has the effect of obtaining a superconducting magnet that can be prevented.
【0050】また、本発明の第6の構成によれば、第5
の構成におけるコイル保護用素子のそれぞれを、他の超
電導コイルの高磁界部分と熱的に接触するように構成し
たことにより、効果的に超電導破壊の伝播を促進できる
超電導マグネットが得られる効果がある。According to the sixth configuration of the present invention, the fifth configuration
Each of the coil protection elements in the above configuration is configured to be in thermal contact with a high magnetic field portion of another superconducting coil, so that a superconducting magnet that can effectively promote the propagation of superconducting breakdown is obtained. .
【0051】また、本発明の第7の構成によれば、第1
ないし第6のいずれかの構成における超電導コイルを、
冷却源からの熱伝導により冷却するように構成したこと
により、超電導コイルの超電導破壊する現象に対し、効
果的に対処できる超電導マグネットが得られる効果があ
る。According to the seventh configuration of the present invention, the first
Or the superconducting coil in any one of the sixth to sixth configurations,
With the configuration in which cooling is performed by heat conduction from the cooling source, there is an effect that a superconducting magnet that can effectively cope with the phenomenon of superconducting breakdown of the superconducting coil is obtained.
【図1】 本発明の実施の形態1による超電導マグネッ
トを示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a superconducting magnet according to a first embodiment of the present invention.
【図2】 実施の形態1による超電導コイル付近の磁束
線を模式的に示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing magnetic flux lines near a superconducting coil according to the first embodiment.
【図3】 本発明の実施の形態2による超電導マグネッ
トを示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view showing a superconducting magnet according to a second embodiment of the present invention.
【図4】 本発明の実施の形態3による超電導マグネッ
トを示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing a superconducting magnet according to a third embodiment of the present invention.
【図5】 本発明の実施の形態4による超電導マグネッ
トを示す断面図である。FIG. 5 is a sectional view showing a superconducting magnet according to a fourth embodiment of the present invention.
【図6】 実施の形態4に係わるコイル保護用素子を有
する主な回路図である。FIG. 6 is a main circuit diagram including a coil protection element according to a fourth embodiment.
【図7】 実施の形態4に係わるコイル保護用素子の極
低温特性を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing cryogenic characteristics of the coil protection element according to the fourth embodiment.
【図8】 本発明の実施の形態5による超電導マグネッ
トを示す断面図である。FIG. 8 is a sectional view showing a superconducting magnet according to a fifth embodiment of the present invention.
【図9】 実施の形態5に係わるコイル保護用素子を有
する主な回路図である。FIG. 9 is a main circuit diagram including a coil protection element according to a fifth embodiment.
【図10】 本発明の実施の形態6による超電導マグネ
ットを示す断面図である。FIG. 10 is a sectional view showing a superconducting magnet according to a sixth embodiment of the present invention.
【図11】 従来の超電導マグネットを示す断面図であ
る。FIG. 11 is a sectional view showing a conventional superconducting magnet.
1,1a,1b 超電導コイル、2,2a,2b 巻
枠、5 真空容器、6冷却源、7 極低温容器、8 冷
媒、9 電磁力支持部材、10,10a,10b 冷却
均熱部材、11 磁性体、12 熱伝導部材、15,1
5a,15bコイル保護用素子 16,16a,16b
良熱伝導部材。1, 1a, 1b superconducting coil, 2, 2a, 2b winding frame, 5 vacuum vessel, 6 cooling source, 7 cryogenic vessel, 8 refrigerant, 9 electromagnetic force support member, 10, 10a, 10b cooling soaking member, 11 magnetism Body, 12 heat conducting members, 15, 1
5a, 15b Coil protection element 16, 16a, 16b
Good heat conductive member.
Claims (7)
配設され、冷却源で冷却されて超電導状態となる2個以
上の超電導コイル、前記超電導コイル間に生じる電磁力
を支持する電磁力支持部材、前記電磁力が加わるコイル
の軸方向端面に固定され、前記超電導コイルを冷却する
良熱伝導性の冷却均熱部材を備えた超電導マグネット。1. Two or more superconducting coils which have the same central axis and are displaced in the axial direction, are cooled by a cooling source and are brought into a superconducting state, and support an electromagnetic force generated between the superconducting coils. A superconducting magnet comprising: an electromagnetic force supporting member; and a cooling member having good thermal conductivity and fixed to an axial end surface of the coil to which the electromagnetic force is applied, and cooling the superconducting coil.
電導コイル、前記超電導コイルの軸方向の少なくとも一
端側に設けられた磁性体、前記超電導コイルと前記磁性
体間に生じる電磁力を支持する電磁力支持部材、前記電
磁力が加わるコイルの軸方向端面に固定され、前記超電
導コイルを冷却する良熱伝導性の冷却均熱部材を備えた
超電導マグネット。2. A superconducting coil which is cooled by a cooling source to be in a superconducting state, a magnetic body provided on at least one end in an axial direction of the superconducting coil, and an electromagnetic force generated between the superconducting coil and the magnetic body. A superconducting magnet comprising: an electromagnetic force supporting member; and a cooling member having good thermal conductivity and fixed to an axial end surface of the coil to which the electromagnetic force is applied, and cooling the superconducting coil.
電導コイル、および前記超電導コイルに電流を供給する
電流端子の両端に接続され、その電流端子の両端に所定
電圧以上の電圧がかかった時に動作するコイル保護用素
子を備え、前記コイル保護用素子を、前記超電導コイル
と熱的に接触するように構成したことを特徴とする超電
導マグネット。3. A superconducting coil that is cooled by a cooling source to be in a superconducting state, and is connected to both ends of a current terminal for supplying a current to the superconducting coil, and when a voltage equal to or higher than a predetermined voltage is applied to both ends of the current terminal. A superconducting magnet, comprising: an operating coil protection element, wherein the coil protection element is configured to be in thermal contact with the superconducting coil.
イルの低磁界部分と熱的に接触するように構成したこと
を特徴とする請求項3記載の超電導マグネット。4. The superconducting magnet according to claim 3, wherein the coil protection element is configured to be in thermal contact with a low magnetic field portion of the superconducting coil.
個以上の超電導コイル、および前記超電導コイルに電流
を供給する電流端子のそれぞれの両端に接続され、その
電流端子の両端に所定電圧以上の電圧がかかった時に動
作する複数のコイル保護用素子を備え、前記超電導コイ
ルの1つに接続されたコイル保護用素子を、少なくとも
他の1つの超電導コイルと熱的に接触するように構成し
たことを特徴とする超電導マグネット。5. A superconducting state when cooled by a cooling source 2
A plurality of superconducting coils, and a plurality of coil protection elements that are connected to both ends of a current terminal that supplies a current to the superconducting coil and that operate when a voltage of a predetermined voltage or more is applied to both ends of the current terminal. A superconducting magnet, wherein a coil protection element connected to one of the superconducting coils is configured to be in thermal contact with at least one other superconducting coil.
の前記超電導コイルの高磁界部分と熱的に接触するよう
に構成したことを特徴とする請求項5記載の超電導マグ
ネット。6. The superconducting magnet according to claim 5, wherein each of the coil protection elements is configured to be in thermal contact with a high magnetic field portion of the other superconducting coil.
により冷却されることを特徴とする請求項1ないし請求
項6のいずれかに記載の超電導マグネット。7. The superconducting magnet according to claim 1, wherein the superconducting coil is cooled by heat conduction from a cooling source.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8350163A JPH10189328A (en) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | Superconducting magnet |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8350163A JPH10189328A (en) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | Superconducting magnet |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10189328A true JPH10189328A (en) | 1998-07-21 |
Family
ID=18408662
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8350163A Pending JPH10189328A (en) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | Superconducting magnet |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10189328A (en) |
Cited By (11)
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---|---|---|---|---|
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- 1996-12-27 JP JP8350163A patent/JPH10189328A/en active Pending
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