JPS6210969Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は超電導マグネツトにおける超電導コイ
ルの給電用電流リードに関するものである。

超電導マグネツトに供する超電導コイルにおい
ては、超電導状態にするためにコイルを液体ヘリ
ウムで4.2゜Ｋの極低温に冷却する必要がある。
このため、蒸発潜熱の小さな液体ヘリウムの蒸発
を極力少なくするためにコイルを液体ヘリウムの
容器内に収納し、容器の外側の周囲は真空断熱を
行つて空気の対流による熱侵入を防止すると共
に、高温側（室温等）からの輻射熱を遮へいする
ために液体窒素或いは低温の窒素ガス等で冷却し
た容器又は壁等で、液体ヘリウム容器を囲つて輻
射熱の侵入を防止している。また、液体ヘリウム
容器の支持構造材やヘリウム等の配管等からの熱
伝導による熱侵入についても極力減らすような工
夫がなされている。なお、コイルへの給電線（以
下、電流リードと称する）については非超電導と
なるので、電流リード自身の発熱と高温側からの
熱侵入を減らすように、液体ヘリウム容器内の蒸
発ガスにて電流リードを冷却するような方法がと
られている。一方、電流リードはコイル等が作る
磁場の中を通過し、真空断熱容器の外部まで導か
れることになる。よつて、電流リードには周辺の
磁場とそれ自身に流れる電流との相互作用により
電磁力が働くが、磁場が強くまた電流が大きいと
この電磁力は非常に大きな力となる。このため、
電流リードに働く電磁力を支持するような真空容
器壁、又は液体ヘリウム容器等からの大がかりな
支持部材が必要となり、支持部材からの熱侵入が
増えるため液体ヘリウムの蒸発量が増加し、延い
ては超電導コイルの冷却が不十分となり超電導状
態を維持することが困難となる恐れがある。換言
すると、一般に4.2゜Ｋの液体ヘリウム温度でIW
の熱侵入の冷却に必要な冷凍機入力の仕事量は、
三冷凍機の効率等も考慮するとIKW以上の電力
が必要となり、液体ヘリウムの冷凍機が大形化し
不経済であるため、侵入熱は極力減らさなければ
ならない。

本考案は上記のような問題を解決するために成
されたもので、その目的は熱侵入を減少しつつ電
流リードに働く電磁力を支持することが可能な超
電導マグネツトの電流リードを提供することにあ
る。

上記の目的を達成するために本考案では、超電
導マグネツトにおける超電導コイルへの給電用電
流リードの配置を、電流の入側と出側のリード線
を近接させて並べて両者を機械的に結合し、その
並べる方向を電流リード本体周辺の磁力線に対し
て直角方向にし、且つ入側と出側のリード線を相
互に接近させる力を磁力線から受ける配置構成と
したことを特徴とする。

以下、本考案の一実施例について図面を参照し
て説明する。第１図は、本考案による超電導マグ
ネツトの構成例を示すものである。図において、
１は超電導コイルを収納する液体ヘリウム容器、
２は液体ヘリウム容器１の周囲を取囲むように形
成された、高温（室温側）からの輻射熱の侵入を
遮へいするための熱シールド壁又は容器の一部を
示す。また、３は上記液体ヘリウム容器１及び熱
シールド壁２等を包含し、これらの周囲の空間を
真空にして断熱するための真空断熱容器である。
４ａ，４ｂは液体ヘリウム容器１内の超電導コイ
ルへ給電するための電流リードであり、液体ヘリ
ウム容器１から熱シールド壁２を貫通し、さら
に、真空断熱容器３を真空シールして貫通して外
部電源に接続されるように構成する。この場合、
電流リード４ａ，４ｂは外部（高温側）からの熱
侵入を減らすために、液体ヘリウム容器１から真
空断熱容器３を貫通するまでの距離は出来るだけ
長くするように構成する。さらに、電流リード４
ａ，４ｂ同志を複数個の拘束部品５により互いに
結束する。

第２図は、第１図におけるＡ−Ａ部分を横断面
図にて示したものである。図において、６は液体
ヘリウム容器１内の超電導コイル、は超電導コ
イル６等が作る磁場の磁力線の方向を夫々示す。
つまり、電流リード４ａ，４ｂを図示の如く近接
させ、磁力線の方向に対して直角方向に、電流
リード４ａ，４ｂを相互に密着させる力が磁力線
から作用するように並設して構成する。

かかる構成においては、電流リード４ａ，４ｂ
は超電導コイル６等が作る磁場と、電流リード４
ａ，４ｂ自身に流れる電流により電磁力が働く。
この場合、本構成では電流リードの行きと帰りを
近接させ、且つ磁力線の方向に対して直角方向に
並べるようにしているため、電流の行きと帰りに
働く相反する電磁力を相殺させて、電流リド４
ａ，４ｂに加わる電磁力を大巾に軽減することが
出来る。すなわち、第２図において電流リード４
ａは紙面より手前に、また電流リード４ｂは紙面
に向つて奥へと電流が流れるものとした場合、磁
力線の向き（図では矢印の如く下方向とする）
との関係から電流リード４ａは図示右方向（超電
導コイル６から離れる方向）へ、また４ｂは同じ
く左方向（超電導コイル６に近づく方向）へと夫
夫電磁力が働らく。したがつて、両者に働く力は
互いに密着させる方向の力でかつ大きさが等しい
ので、互いに相殺し、電流リード４ａ，４ｂ同志
を拘束部品５により互いに拘束しておくようにす
るだけでよい。さらに、電流リード４ａ，４ｂ相
互に働らく反発力も互いに等しい力であるため減
殺することが出来る。

以上説明したように本考案による超電導マグネ
ツトの電流リードによれば、超電導マグネツトに
おける超電導コイルへの給電用電流リードの配置
を、電流の入側と出側のリード線を近接させて並
べて両者を機械的に結合し、その並べる方向を電
流リード本体周辺の磁力線に対して直角方向に
し、且つ入側と出側のリード線を相互に接近させ
る力を磁力線から受ける配置構成としたので、電
流リードに働く電磁力を互いに相殺させ得るた
め、真空容器壁または液体ヘリウム容器等からの
支持部材を省略もしくは削減することが出来る。
よつて、支持部材からの熱伝導による熱侵入を減
少し、液体ヘリウムの冷凍機入力が減少して冷凍
機器を小形化することが出来ると共に、延いては
超電導マグネツトの安定した運転を期待すること
が可能な極めて信頼性の高いものとすることが出
来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す概要構成図、
第２図は第１図におけるＡ−Ａ横断面図を示すも
のである。 １……液体ヘリウム容器、２……熱シールド壁
又は容器、３……真空断熱容器、４ａ，４ｂ……
電流リード、５……拘束部品、６……超電導コイ
ル、……磁力線。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 超電導マグネツトにおける超電導コイルへの給
   電用電流リードの配置を、電流の入側と出側のリ
   ード線を近接させて並べて両者を機械的に結合
   し、その並べる方向を電流リード本体周辺の磁力
   線に対して直角方向にし、且つ入側と出側のリー
   ド線を相互に接近させる力を磁力線から受ける配
   置構成としたことを特徴とする超電導マグネツト
   の電流リード。