JPH10321430A

JPH10321430A - 超電導電磁石装置

Info

Publication number: JPH10321430A
Application number: JP9133542A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Imai; 良夫今井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1997-05-23
Filing date: 1997-05-23
Publication date: 1998-12-04

Abstract

(57)【要約】【課題】超電導コイルを極低温冷凍機で直接伝導冷却
する超電導電磁石装置の磁界を発生する中心部の常温ボ
アの方向を、極低温冷凍機の冷却能率を低下させること
なく、任意の角度に設定できる超電導電磁石装置を得
る。【解決手段】中心部に常温ボアが形成され、常温ボア
に磁界を発生する超電導コイルを配置して構成されたコ
イル部と、極低温冷凍機をを取り付けた冷凍機部を分離
して個別に組み立て、コイル部と冷凍機部との結合を任
意の角度で結合できる構成とし、極低温冷凍機は冷却能
力が最も高くなる垂直方向に維持し、コイル部は必要と
する常温ボアの角度にあわせて極低温冷凍機と結合でき
る構成とした。このように構成したことにより極低温冷
凍機の方向を垂直方向に維持して、コイル部の常温ボア
の方向を任意に方向に配置することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、超電導コイルを
極低温冷凍機により直接冷却する超電導電磁石装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】超電導コイルを容器に収容し、極低温に
冷却して超電導電流を流し、中心部に磁界を発生させろ
超電導電磁石装置の例としては、特開平７−１４２２４
２号公報に開示された図１０に示すものがある。図にお
いて、１は超電導導体を巻回した超電導コイル、３は熱
の良伝導体で形成され、超電導コイルの全周囲を囲うコ
イル囲い、４は超電導コイル１を収容し、内部を真空に
保持する真空容器、５は超電導コイル１の周囲を囲った
コイル囲い３と真空容器４の内壁との間に配置され、外
部からの熱侵入を遮蔽する熱シールド、６は超電導コイ
ル１を極低温に維持する極低温冷凍機であり、第１段冷
却ステージ６ａが７０Ｋ前後、第２段冷却ステージ６ｂ
が１０Ｋ以下の温度になる。７は極低温冷凍機５の第２
段冷却ステージ６ｂとコイル囲い３との間を熱的に接続
した伝熱導体である。８は励磁電流供給手段であり、真
空容器４の蓋４ａに取り付けられた端子部分８ａ、真空
容器４内の熱シールド５との間の常電導導体部分８ｂ、
熱シールド５内の高温超伝導体部分８ｃ、超電導コイル
１との間を接続する超電導導体の接続リード部分８ｄで
構成されている。９は真空容器４の中心部に形成され、
超電導コイル１が発生した磁界を利用するための空間の
常温ボアである。

【０００３】図１０は、超電導コイル１の周囲がコイル
囲い３で囲われており、このコイル囲い３の周囲を間隔
を置いて包囲し、真空容器４の内壁とも間隔をおいて配
置された熱シールド５により、真空容器４の壁からの熱
の侵入を遮蔽するように構成されている。極低温冷凍機
６は、真空容器４の蓋４ａ部分に取り付けられ、第１段
冷却ステージ６ａは熱シールド５に、第２段冷却ステー
ジ６ｂは、超電導コイル１を包囲するコイル囲い３に熱
的に接続されており、熱シールド５は極低温冷凍機６の
第１段冷却ステージ６ａの温度７０Ｋ前後に、超電導コ
イル１は、コイル囲い３が極低温冷凍機６の第２段冷却
ステージ６ｂに接続されており、その温度の１０Ｋ以下
に冷却される。励磁電流供給手段８の常伝導導体部分８
ｂは真空容器４の内壁の温度と熱シールド５の温度との
間にあり、熱シールド５内の高温超伝導体部分８ｃは７
０Ｋ前後になるので１００Ｋ程度で超電導状態となる酸
化物系超伝導体の高温超伝導体で形成されており、励磁
時にはこの部分の温度上昇がなく、極低温冷凍機６に負
担をかけない構成となっている。

【０００４】ギフォード・マクマホン型冷凍機に代表さ
れる極低温冷凍機は、ヘリウムガスを圧縮、断熱膨張を
繰り返すことにより冷却ステージに低温を発生させるも
のであり、冷凍機内部において、冷却されたヘリウムガ
スが高温部に移動しないように配置することが冷却能力
を高く維持するために必要であり、ヘリウムガスは極低
温に冷却されると比重が重くなるから、重くなったヘリ
ウムガスを逆流させないためには、冷凍機の冷却ステー
ジを下方に向けることが重要であり、極低温冷凍機は傾
斜するにしたがって冷却能力が低下するものである。こ
のようなことから図１０に示したように極低温冷凍機６
は垂直方向に配置されている。

【０００５】従来の超電導コイルを極低温に冷却して超
電導状態を確保し、運転される超電導電磁石装置は、液
体ヘリウムに浸漬して冷却する構成であったが、極低温
状態における比熱が大きい物質が開発されたことによ
り、極低温冷凍機は１０Ｋ以下の温度まで冷却すること
が可能となり、上記図１０の構成のように液体ヘリウム
を使用しない超電導電磁石装置が可能になったものであ
る。液体ヘリウムを使用しないことで超電導コイルの構
成が簡単になり、装置の軽量化も可能となり、高価な液
体ヘリウムの消耗もないので、装置の製作コストも、ラ
ンニングコストも大幅に低減できるものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、超電導
電磁石装置に要求される磁界の方向は一方向に限られる
ものではなく、傾斜方向あるいは水平方向の磁界が必要
な場合も多くある。このような場合には、図１０のよう
に一体にした構成では、装置に必要とされる磁界の方向
が傾斜方向あるいは水平方向の場合は、装置全体を必要
とする磁界の方向にあわせて配置することとなるが、極
低温冷凍機は傾斜するにしたがって冷却能力が低下し、
超電導電磁石装置の超電導破壊が起こりやすくなる問題
点があった。また、図１０の構成は真空容器と極低温冷
凍機を一体にした構成であり、異常が発生したときには
全体を解体する必要があり、迅速な対応が困難である問
題点もあった。

【０００７】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたものであり、極低温冷凍機の冷却能力
が最大となるように垂直方向に取り付けることを維持し
ながら、必要とする方向の磁界、あるいは常温ボアの方
向が得られる超電導電磁石装置を得ることを目的とする
ものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る超電導電磁石装置は、中心部を貫通する常温ボアを形
成し、超電導コイルを収容する第一の真空容器と、第一
の真空容器内に配置され、常温ボア内に磁界を発生する
超電導コイルと、超電導コイルを拘束する構造材料と熱
の良伝導体で形成されたコイル囲いと、コイル囲いと極
低温冷凍機に熱的に接続する第一の伝熱導体と、第一の
真空容器とコイル囲いおよび伝熱導体との中間に配置さ
れた熱シールドとで構成されるコイル部と、超電導コイ
ルを冷却する極低温冷凍機と、励磁電流を供給する励磁
電流供給手段と、極低温冷凍機および励磁電流供給手段
とを収容する第二の真空容器と、極低温冷凍機の極低温
冷却ステージとコイル囲いとを熱的に接続する第二の伝
熱導体および励磁電流供給手段の先端部を間隔をおいて
包囲する第二の熱シールドを備えた冷凍機部とからな
り、コイル部分および冷凍機部分の第一、第二の真空容
器相互間、熱シールドの相互間、伝熱導体の相互間およ
び励磁電流供給手段の相互間をそれぞれ着脱自在に構成
し、真空容器の着脱部は複数の締結ボルトで結合した構
成としたものである。

【０００９】この発明の請求項２に係る超電導電磁石装
置は、請求項１の超電導電磁石装置の真空容器の結合部
を回転自在に構成したものである。

【００１０】この発明の請求項３に係る超電導電磁石装
置は、請求項１または請求項２の超電導電磁石装置の超
電導コイルを、常温ボア内に常温ボアの軸に対して直角
方向に磁界を発生するダイポールコイルとしたものであ
る。

【００１１】この発明の請求項４に係る超電導電磁石装
置は、請求項１または請求項２の超電導電磁石装置の超
電導コイルを、常温ボア内に常温ボアの軸方向の磁界を
発生するソレノイドコイルと常温ボアの軸に対して直角
方向に磁界を発生するダイポールコイルとしたものであ
る。

【００１２】この発明の請求項５に係る超電導電磁石装
置は、請求項１、請求項２または請求項４の超電導電磁
石装置の超電導コイルを、常温ボア内に常温ボアの軸方
向の磁界を発生するソレノイドコイルを内周側に、常温
ボアの軸に対して直角方向に磁界を発生するダイポール
コイルを外周側に配置したものである。

【００１３】この発明の請求項６に係る超電導電磁石装
置は、請求項１、請求項２または請求項４の超電導電磁
石装置の超電導コイルを、常温ボア内に常温ボアの軸方
向の磁界を発生するソレノイドコイルを外周側に、常温
ボアの軸に対して直角方向に磁界を発生するダイポール
コイルを内周側に配置したものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．図１にこの発明の実施の形態１の構成を
示す。図において、１１は超電導導体が巻回された超電
導コイル、１３は熱伝導性のよい材料と構造材料で形成
され、超電導コイル１を拘束するコイル囲い、１４は超
電導コイル１を収容し、内部を真空に保持する第一の真
空容器であり、冷凍機部と接続する部分に分岐管１４ａ
が設けられている。１５はコイル囲い１３で囲われた超
電導コイル１と第一の真空容器１４の内壁との間の中間
に位置し、超電導コイル１を包囲するように配置された
第一の熱シールド、１７はコイル囲い１３から引き出さ
れ、極低温冷凍機に熱的に接続される第一の伝熱導体、
１８は超電導コイル１を収容した第一の真空容器１４の
周囲を囲い、磁界が外周部へ漏れないように遮蔽する磁
性材料でできた磁気シールド、１９は磁界を利用するた
めの常温ボアである。１１、１３〜１５、１７〜１９で
コイル部２０が構成される。

【００１５】２４は超電導コイル部分２０と分離して極
低温冷凍機、励磁電流供給端子をまとめて取り付けた第
二の真空容器であり、コイル部分と結合する分岐管２４
ａが設けられている。２５は冷凍機の極低温部分、励磁
電流供給手段の先端部を熱的に遮蔽する第二の熱シール
ド、２６は中間部に第１段冷却ステージ２６ａ、下端部
に第２段冷却ステージ２６ｂがあり、内部に封入された
ヘリウムガスを圧縮、断熱膨張を繰り返すことにより第
１段冷却ステージ１６ａに７０Ｋ前後の寒冷、第２段冷
却ステージ１６ｂに１０Ｋ以下の極低温を発生する極低
温冷凍機、２７は極低温冷凍機２６の第２段冷却ステー
ジ２６ｂと超電導コイル１１を熱的に接続する第二の伝
熱導体であり、超電導コイル部分２０の第一の伝熱導体
１７に接続される。２８は励磁電流供給手段であり、第
二の真空容器２４に取り付ける端子部分２８ａと第二の
真空容器と第二の熱シールド２５の間の常伝導導体部分
２８ｂと第二の熱シールド２５の内部の高温超電導導体
部分２８ｃと超電導コイル１１に接続する超電導導体部
分２８ｄで構成されている。２４〜２８で冷凍機部が構
成されている。２１はコイル部２０と冷凍機部３０の結
合部である。

【００１６】図２は図１のＡ−Ａ矢示図で、接続部２１
のフランジ形状と極低温冷凍機部３０の裏面を示す。超
電導コイル部２０の第一の真空容器１４の分岐管１４ａ
の端面および極低温冷凍機部３０の第二の真空容器２４
の分岐管２４ａの端面はフランジ接続であり、複数のボ
ルト穴で結合するようになっている。分岐管１４ａ、２
４ａの中心部の伝熱導体１７と２７、および励磁電流供
給手段１８の超電導導体１８ｄは第一、第二の真空容器
の分岐管１４ａと２４ａを接続するときに、分岐管フラ
ンジ結合部の角度に関係なく同時に接続されるように構
成されている。

【００１７】超電導電磁石装置をこのように構成する
と、超電導コイル部２０と極低温冷凍機部分３０はそれ
ぞれ個別に部分組立ができ、極低温冷凍機部３０の極低
温冷凍機２６を最も冷却能力が高くなる垂直方向に維持
した状態で、超電導コイル部２０の常温ボア１９の軸方
向は、接続部の第一、第二の真空容器の分岐管１４ａ、
２４ａのフランジのボルト穴のピッチ角度のピッチの傾
斜角度になるように結合することができる。例えば、図
２のように取付ボルト数８個の場合は垂直方向、４５度
傾斜方向、水平方向の３段階の角度が選択できる。取付
ボルト数を１２個にすれば３０度の角度ピッチの４段階
の角度が選択できる。

【００１８】図１のようにコイル部２０と冷凍機部３０
を結合できるように構成すると、図３に示すように、冷
凍機部３０に対し、コイル部２０に換えて、仕様の異な
る超電導コイル３１、コイル囲い３３、第１の真空容器
３４第一の熱シールド３５、第一の電熱導体３７、磁気
シールド３８、常温ボア３９からなるコイル部４０を結
合することもできる。また装置の点検、または装置に異
常が生じた場合にはコイル部２０と冷凍機部３０を分離
して個別に点検、調査が可能であり効率的に作業ができ
る。実施の形態１では極低温冷凍機を２段式として説明
したが、３段式の極低温冷凍機も実用されており、これ
を使用しても同様の効果が得られる。

【００１９】実施の形態２．実施の形態２は、実施の形
態１のコイル部２０と冷凍機部３０との結合部の構成を
回転自在に構成し、極低温冷凍機２６の方向を冷却能力
が最大となる垂直方向にして、超電導コイルの冷凍機の
方向に対する角度が任意の角度に選択できるように構成
したものである。その構成を図４に示す。図４のコイル
部２０、冷凍機部３０は図１に示すものと同一の構成で
あり説明は省略する。２９はコイル部２０と冷凍機部３
０の結合部であり、２９ａはコイル部２０の第一の真空
容器１４の分岐管であり、２９ｂは冷凍機部３０の第二
の真空容器の分岐管であり、その結合部は、密封状態を
確保して回転可能に構成され、角度を決定後に固定する
ように構成したものである。

【００２０】このように構成すると、極低温冷凍機は冷
却能力が最も大きい垂直状態を確保して、超電導コイル
の方向を任意の角度に選択することができる。

【００２１】実施の形態３．実施の形態３は、超電導コ
イルを常温ボアの軸方向に対して直角方向の磁界を発生
するダイポールコイルと呼ばれる超電導コイルを配置し
た構成である。その構成を図５に示す。図において、冷
凍機部３０の構成は図１に示すものと同一であり説明は
省略する。４２ａ、４２ｂは常温ボアの軸方向に対して
直角方向に磁界を発生する超電導のダイポールコイル
（一括して呼称するときは４２と呼称する）であり、図
の上下方向の磁界を発生する。４３は超電導ダイポール
コイル４２を拘束する構造材料と熱の良伝導体で構成さ
れたコイル囲い、４４はダイポールコイル４２を収容
し、内部が真空に保持される第一の真空容器であり、極
低温冷凍機２６に接続するように分岐管４４ａが設けら
れている。４５はコイル囲い４３と第１の真空容器４４
の内壁との間に位置し、ダイポールコイル４２を包囲す
るように配置された第１の熱シールド、４７はコイル囲
い４３と極低温冷凍機２６と熱的に接続する第１の伝熱
導体、４８は第一の真空容器４４の外周を包囲し、外周
部への漏れ磁界を遮蔽する第１の磁気シールド、４９は
常温ボアである。４２〜４５、４７〜４９でコイル部５
０が構成されている。コイル部５０と冷凍機部３０は、
実施の形態１と同様に結合部２１でボルトで結合されて
いる。

【００２２】この図５の場合の超電導コイル部５０は、
常温ボア４９が水平方向に配置し、磁界の方向が上下方
向の場合を示しているが、実施の形態１と同様に冷凍機
部３０を垂直方向として、結合部２１のボルト穴のピッ
チ角度のピッチで取付方向を変えることができる。例え
ば、結合部２１のボルト個数が８個の場合は、水平方
向、４５度傾斜方向、垂直方向の３段階の方向に設定す
ることができる。

【００２３】また、図５の結合部２１を実施の形態２の
図３の結合部２９に示すようにように、回転自在に構成
し、角度決定後に固定する方法をとると、冷凍機部３０
の方向を垂直方向に固定して、コイル部５０の常温ボア
４９の方向を任意の角度に設定することができる。ま
た、極低温冷凍機には３段式のものもあり、これを使用
しても同様の効果が得られる。

【００２４】実施の形態４．実施の形態４は、コイル部
を常温ボアの軸方向に磁界を発生するソレノイドコイル
を外側に、常温ボアの軸方向に対して直角方向の磁界を
発生するダイポールコイルを内側に配置した構成とした
ものである。図６にその構成を示す。図において、冷凍
機部３０の構成は、実施の形態１、実施の形態３と同様
の構成であるので説明は省略する。５１は常温ボアの軸
方向に磁界を発生する超電導のソレノイドコイル、５２
ａ、５２ｂは常温ボアの軸方向の直角方向に磁界を発生
する超電導のダイポールコイル（一括して呼称するとき
は５２と呼称する）、５３はソレノイドコイル５１、ダ
イポールコイル５２を一括して拘束する構造材料と熱の
良導体で形成されたコイル囲い、５４は超電導コイルを
収容する第一の真空容器であり、極低温冷凍機に接続す
る部分に分岐管５４ａが設けられている。５５は超電導
のソレノイドコイル５１、ダイポールコイル５２を包囲
し、超電導コイルと第１の真空容器５４の内壁との間に
配置された第一の熱シールド、５７はコイル囲い５３と
極低温冷凍機２６との間を熱的に接続する第一の伝熱導
体、５８は第一の真空容器５４の外周を包囲し、外部に
漏れる磁界を遮蔽する磁性材料でできた磁気シールド、
５９は常温ボアである。５１〜５５、５７〜５９で超電
導コイル部６０が構成されている。図７は図６のＢーＢ
断面のコイル部のソレノイドコイル５１とダイポールコ
イル５２の配置関係を示す部分断面図である。コイル部
６０と冷凍機部３０は、実施の形態１と同様に結合部２
１でボルト結合されている。

【００２５】この図６の場合のコイル部６０は、常温ボ
ア５９を水平方向に配置し、ソレノイドコイル５１は常
温ボア５９の軸方向の磁界を発生し、ダイポールコイル
５２は常温ボア５９の軸方向に対して直角方向の磁界を
発生し、常温ボア５９内の磁界は両者の合成磁界となり
常温ボアの軸方向に対して傾斜方向の磁界が得られるも
のであり、両者の励磁電流を調整すると任意の傾斜角度
の磁界が得られる構成である。コイル部６０と冷凍機部
３０は、実施の形態１、実施の形態３と同様にコイル部
６０の取付角度は、結合部のボルト穴のピッチ角度のピ
ッチで角度を選択できる。例えば、冷凍機部３０を垂直
方向として、結合部２１のボルト個数が８個の場合は、
水平方向、４５度傾斜方向、垂直方向の３段階の方向に
設定することができる。

【００２６】また、図６の結合部２１を実施の形態２の
図３の結合部２９のように、回転自在に構成し、角度決
定後に固定する方法を採ると、冷凍機部３０方向を垂直
方向に維持して、コイル部６０の常温ボア５９の方向を
任意の角度に設定することができる。この場合において
も、極低温冷凍機は３段式のものを使用しても同様の効
果が得られる。

【００２７】実施の形態５．実施の形態５は、実施の形
態４と同様に、超電導コイル部を常温ボアの軸方向に磁
界を発生するソレノイドコイルと、常温ボアの軸方向に
対して直角方向の磁界を発生するダイポールコイルを配
置した構成としたものであり、ソレノイドコイルを内側
に、ダイポールコイルを外側に配置した構成である。図
８にその構成を示す。図において、冷凍機部３０の構成
は、実施の形態１、実施の形態３と同様の構成であるの
で説明は省略する。６１は常温ボアの軸方向に磁界を発
生する超電導のソレノイドコイル、６２ａ、６２ｂは常
温ボアの軸方向に対して直角方向に磁界を発生する超電
導のダイポールコイル（一括して呼称するときは６２と
呼称する）、６３はソレノイドコイル６１、ダイポール
コイル６２を一括して拘束する構造材料と熱の良伝導体
で形成されたコイル囲い、６４は超電導コイルを収容す
る第一の真空容器であり、極低温冷凍機２６に接続する
部分に分岐管６４ａが設けられている。６５はソレノイ
ドコイル６１、ダイポールコイル６２を包囲し、コイル
と第一の真空容器６４の内壁との間に配置された第一の
熱シールド、６７はコイル囲い６３と極低温冷凍機２６
との間を熱的に接続する第１の伝熱導体、６８は第一の
真空容器６４の外周を包囲し、外部に漏れる磁界を遮蔽
する磁性材料でできた磁気シールド、６９は常温ボアで
ある。６１〜６５、６７〜６９でコイル部７０が構成さ
れている。コイル部７０と冷凍機部３０は、実施の形態
１と同様に結合部２１でボルトで結合されている。図９
は図８のＣ−Ｃ断面の超電導コイル部のソレノイドコイ
ル６１とダイポールコイル６２の配置関係を示す部分断
面図である。コイル部７０と冷凍機部３０は、実施の形
態１、実施の形態３と同様に結合部２１でボルトで結合
されている。

【００２８】この図８の場合のコイル部７０は、常温ボ
ア６９が水平方向に配置され、ソレノイドコイル６１に
より常温ボア６９の軸方向の磁界が発生し、ダイポール
コイル６２により常温ボア６９の軸方法の直角方向の磁
界が発生するものであり、常温ボア６９内の磁界は両者
の合成磁界となり常温ボアの軸方向に対して傾斜方向の
磁界を発生することとなり、両者の励磁電流を調整する
と任意の傾斜磁界が得られる構成である。コイル部７０
と冷凍機部３０は、実施の形態１、実施の形態３と同様
にコイル部７０の取付角度は、結合部２１のボルト穴の
ピッチ角度のピッチでコイル部７０の角度を選択でき
る。例えば、冷凍機部３０を垂直方向として、結合部２
１のボルト個数が８個の場合は、水平方向、４５度傾斜
方向、垂直方向の３段階の方向に設定することができ
る。

【００２９】また、図８の結合部を実施の形態２の図３
に示すようにように、回転自在に構成し、角度決定後に
固定する方法を採ると、冷凍機部３０の方向を垂直方向
に固定して、コイル部７０の常温ボア６９の方向を任意
の角度に設定することができる。

【００３０】

【発明の効果】この発明の請求項１に係る超電導電磁石
装置は、中心部に貫通する常温ボアが形成され、内部に
超電導コイルを配置して常温ボアに磁界を与えるコイル
部と、超電導コイルを冷却する極低温冷凍機と、励磁電
流を供給する励磁電流供給手段とを備えた冷凍機部を、
それぞれ個別に組み立てて結合するように構成したの
で、極低温冷凍機を最も冷却能力が高くなる垂直方向に
維持した状態で、コイル部の常温ボアの角度が、結合部
のボルト穴のピッチ角度のピッチの常温ボアの傾斜角度
が選択でき、また、コイル部と冷凍機部が分離できるの
で、点検が容易であり、構成が異なる超電導コイルへの
交換も容易である。

【００３１】この発明の請求項２に係る超電導電磁石装
置は、請求項１の超電導電磁石装置の真空容器の結合部
を回転自在に構成したので、極低温冷凍機を垂直方向に
した状態でコイル部の常温ボアの傾斜角度が任意の角度
に選択することができる。

【００３２】この発明の請求項３に係る超電導電磁石装
置は、請求項１または請求項２の超電導電磁石装置の超
電導コイルを、常温ボア内に常温ボアの軸に対して直角
方向に磁界を発生するダイポールコイルとしたので、常
温ボア内の磁界の方向が常温ボアの軸に対して直角方向
の磁界が得られ、コイル部の常温ボアの角度が、結合部
のボルト穴のピッチ角度のピッチの傾斜角度が選択でき
る。

【００３３】この発明の請求項４に係る超電導電磁石装
置は、請求項１または請求項２の超電導電磁石装置の超
電導コイルを、常温ボア内に常温ボアの軸方向の磁界を
発生するソレノイドコイルと常温ボアの軸に対して直角
方向に磁界を発生するダイポールコイルとを収容した構
成としたので、極低温冷凍機を垂直方向に維持した状態
で、コイル部の常温ボアの角度が、結合部のボルト穴の
ピッチ角度のピッチで傾斜角度が選択でき、また、コイ
ル部と冷凍機部が分離できるので、点検が容易であり、
構成が異なる超電導コイルへの交換も容易である。

【００３４】この発明の請求項５に係る超電導電磁石装
置は、請求項１、請求項２または請求項４の超電導電磁
石装置の超電導コイルを、常温ボア内に常温ボアの軸方
向の磁界を発生するソレノイドコイルを内周側に、常温
ボアの軸に対して直角方向に磁界を発生するダイポール
コイルを外周側に配置した構成としたので、極低温冷凍
機を最も冷却能力が高くなる垂直方向に維持した状態
で、ボルトで結合するときは、コイル部の常温ボアの角
度が、結合部のボルト穴のピッチ角度のピッチの傾斜角
度が選択でき、極低温冷凍機を最も冷却能力が高くなる
垂直方向に維持した状態で、コイル部の常温ボアの角度
が、結合部のボルト穴のピッチ角度のピッチの常温ボア
の傾斜角度が選択でき、また、コイル部と冷凍機部分離
できるので、点検が容易であり、構成が異なる超電導コ
イルへの交換も容易である。また、結合部を回転自在に
結合した構成では、常温ボアの角度が任意の角度に結合
することができる。また、常温ボア内の磁界の方向はソ
レノイドコイル、ダイポールコイルの励磁電流を調整す
ることにより磁界の傾斜角度も任意に選択できる。

【００３５】この発明の請求項６に係る超電導電磁石装
置は、請求項１、請求項２または請求項４の超電導電磁
石装置の超電導コイルを、常温ボア内に常温ボアの軸方
向の磁界を発生するソレノイドコイルを外周側に、常温
ボアの軸に対して直角方向に磁界を発生するダイポール
コイルを内周側に配置した構成としたので、極低温冷凍
機を最も冷却能力が高くなる垂直方向に維持した状態
で、ボルトで結合するときは、コイル部の常温ボアの角
度が、結合部のボルト穴のピッチ角度のピッチの傾斜角
度が選択でき、回転自在に結合したときは、常温ボアの
角度が任意の角度に結合することができる。また、常温
ボア内の磁界の方向はソレノイドコイル、ダイポールコ
イルのそれぞれの励磁電流を調整することにより磁界の
傾斜角度も任意に選択できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による実施の形態１の構成を示す断
面図である。

【図２】図１の極低温冷凍機の裏面図である。

【図３】図１の構成の超電導コイル部を取り換え可能
であることの説明図である。

【図４】この発明による実施の形態２の構成を示す断
面図である。

【図５】この発明による実施の形態３の構成を示す断
面図である。

【図６】この発明による実施の形態４の構成を示す断
面図である。

【図７】図６の超電導コイル部の部分断面図である。

【図８】この発明による実施の形態５の構成を示す断
面図である。

【図９】図８の超電導コイル部の部分断面図である。

【図１０】従来の極低温冷凍機で直接冷却する超電導
電磁石装置の構成図である。

【符号の説明】

１１超電導コイル、１３コイル囲い、１４第一の
真空容器、１５熱シールド、１７第一の伝熱導体、
１８熱シールド、１９常温ボア、２０コイル部、
２１結合部、２４第一の真空容器、２５熱シール
ド、２６極低温冷凍機、２７第二の伝熱導体、２８
励磁電流供給手段、２９結合部、３０冷凍機部、
３１超電導コイル、３３コイル囲い、３４第一の
真空容器、３５第一の熱シールド、３７第一の伝熱
導体、３８磁気シールド、３９常温ボア、４０コ
イル部、４２ダイポールコイル、４３コイル囲い、
４４第一の真空容器、４５第一の熱シールド、４７
第一の伝熱導体、４８磁気シールド、４９常温ボ
ア、５０コイル部、５１ソレノイドコイル、５２
ダイポールコイル、５３コイル囲い、５４第一の真
空容器、５５第一の熱シールド、５７第一の伝熱導
体、５８磁気シールド、５９常温ボア、６０コイ
ル部、６１ソレノイドコイル、６２ダイポールコイ
ル、６３コイル囲い、６４第一の真空容器、６５
第一の熱シールド、６７第一の伝熱導体、６８磁気
シールド、６９常温ボア、７０コイル部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】中心部に常温ボアを形成し、超電導コイ
ルを収容する第一の真空容器と、この第一の真空容器内
に配置され、常温ボア内に高磁界を発生する超電導コイ
ルと、超電導コイルを拘束する構造材料と熱の良伝導体
で形成されたコイル囲いと、コイル囲いを極低温冷凍機
に熱的に接続する第一の真空容器部分に配置された第一
の伝熱導体と、上記コイル囲いおよび第一の伝熱導体と
を包囲し、上記第一の真空容器との中間の位置に配置さ
れた第一の熱シールドとで構成されたコイル部と、上記
超電導コイルを極低温に冷却する極低温冷凍機と、上記
超電導コイルに励磁電流を供給する励磁電流供給手段
と、上記極低温冷凍機および励磁電流供給手段を収容す
る第二の真空容器と、上記極低温冷凍機の極低温冷却ス
テージ、第二の真空容器部分に配置された極低温冷却ス
テージとコイル囲いとを熱的に接続する第二の伝熱導体
とおよび上記励磁電流供給手段の先端部とを包囲する第
二の熱シールドを備えた冷凍機部とからなり、コイル部
分および冷凍機部分の上記第一および第二の真空容器の
相互間、上記第一および第二の熱シールドの相互間、上
記第一および第二の伝熱導体の相互間および上記励磁電
流供給手段の第一および第二真空容器それぞれの内部に
配置された励磁電流供給手段の相互間がそれぞれ着脱自
在に構成され、第一および第二の真空容器の相互間の結
合部は複数の締結ボルトで結合されていることを特徴と
する超電導電磁石装置。
【請求項２】第一、第二の真空容器相互間の結合部は
回転自在に構成されていることを特徴とする請求項１記
載の超電導電磁石装置。
【請求項３】超電導コイルとして、常温ボア内に常温
ボアの軸に対して直角方向に磁界を発生するダイポール
コイルを配置したことを特徴とする請求項１または請求
項２記載の超電導電磁石装置。
【請求項４】超電導コイルとして、常温ボア内に常温
ボアの軸方向の磁界を発生するソレノイドコイルと常温
ボアの軸に対して直角方向の磁界を発生するダイポール
コイルとを配置したことを特徴とする請求項１または請
求項２記載の超電導電磁石装置。
【請求項５】超電導コイルとして、常温ボア内に常温
ボアの軸方向の磁界を発生するソレノイドコイルを内周
側に、常温ボアの軸に対して直角方向に磁界を発生する
ダイポールコイルを外周側に配置したことを特徴とする
請求項１、請求項２および請求項４のいずれかに記載の
超電導電磁石装置。
【請求項６】超電導コイルとして、常温ボア内に常温
ボアの軸方向の磁界を発生するソレノイドコイルを外周
側に、常温ボアの軸に対して直角方向に磁界を発生する
ダイポールコイルを内周側に配置したことを特徴とする
請求項１、請求項２および請求項４のいずれかに記載の
超電導電磁石装置。