JPS6312113A - 超電導磁石装置 - Google Patents
超電導磁石装置Info
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- JPS6312113A JPS6312113A JP15667686A JP15667686A JPS6312113A JP S6312113 A JPS6312113 A JP S6312113A JP 15667686 A JP15667686 A JP 15667686A JP 15667686 A JP15667686 A JP 15667686A JP S6312113 A JPS6312113 A JP S6312113A
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- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
この発明は永久電流モードで運転されている超電導磁石
において、磁石の励磁を速やかに中断しなければならな
い緊急時に、超電導磁石の励磁電流を急速に零にするた
めに必決な超電導磁石装置の構造に関する。
において、磁石の励磁を速やかに中断しなければならな
い緊急時に、超電導磁石の励磁電流を急速に零にするた
めに必決な超電導磁石装置の構造に関する。
超電導線を用い、永久電流スイッチによって超電導磁石
の両端を短絡する永久電流モード運転の超電導磁石は磁
石の励磁時、減磁時以外の定常使用状態では、極低温部
への熱浸入をｊ力減らして冷媒である液体ヘリウムの消
費を抑制するため電流供給リードは僅低温容器より引抜
かれて１更用されることがある。
の両端を短絡する永久電流モード運転の超電導磁石は磁
石の励磁時、減磁時以外の定常使用状態では、極低温部
への熱浸入をｊ力減らして冷媒である液体ヘリウムの消
費を抑制するため電流供給リードは僅低温容器より引抜
かれて１更用されることがある。
第３図はこのような永久ｄ流モード運伝を行なう超電導
磁石の運転回路図である。永久直流スイッチ１は内蔵さ
れている″α電気ヒータに通道されているか否かによっ
て０ＦＦ１０Ｎを行なう熱式水入電流スイッチである。
磁石の運転回路図である。永久直流スイッチ１は内蔵さ
れている″α電気ヒータに通道されているか否かによっ
て０ＦＦ１０Ｎを行なう熱式水入電流スイッチである。
保護素子３は永久電流スイッチ１のクエンチの際に超′
値導電磁石４の磁気エネルギが永久電流スイッチ１へ集
中するので、この時永久電流スイッチ１が５尭損するこ
とを防ぐために設けた一種のバイパス回路であって、通
常抵抗体や半導体が使用される。電流リードが極低温容
器より引き抜かれて使用する場合は、この保護素子３は
極低温容器内に置かれる。
値導電磁石４の磁気エネルギが永久電流スイッチ１へ集
中するので、この時永久電流スイッチ１が５尭損するこ
とを防ぐために設けた一種のバイパス回路であって、通
常抵抗体や半導体が使用される。電流リードが極低温容
器より引き抜かれて使用する場合は、この保護素子３は
極低温容器内に置かれる。
たとえば核磁気共鳴画像診断装置（Ｍ称ＭＦＬＩ ）の
静磁場発生用に使用される超電導磁石は前述した第３図
に示す回路で運転されることが多い。ＭＥ（、Ｉ用超電
導磁石の製作に当たっては、磁場の時間的安定性が要求
されるため、回路を流れる永久電流の減ｉ時定数τ１＝
Ｌ／Ｒ，（ここでＬはコイルの自己インダクタンス、Ｒ
１は回路の抵抗値で主として超電導線の接続によって発
生する）をできる限り長くするため自己インダクタンス
Ｌは十数ヘンリー以上、抵抗値Ｒ１は１０１０Ω以下ｔ
こなるように製作される。このように製作された超電導
磁石を永久電流モードで運転中、緊急にその磁場を零に
しなければならない時には次のような処置がとられる。
静磁場発生用に使用される超電導磁石は前述した第３図
に示す回路で運転されることが多い。ＭＥ（、Ｉ用超電
導磁石の製作に当たっては、磁場の時間的安定性が要求
されるため、回路を流れる永久電流の減ｉ時定数τ１＝
Ｌ／Ｒ，（ここでＬはコイルの自己インダクタンス、Ｒ
１は回路の抵抗値で主として超電導線の接続によって発
生する）をできる限り長くするため自己インダクタンス
Ｌは十数ヘンリー以上、抵抗値Ｒ１は１０１０Ω以下ｔ
こなるように製作される。このように製作された超電導
磁石を永久電流モードで運転中、緊急にその磁場を零に
しなければならない時には次のような処置がとられる。
すなわち永久電流スイッチ１の′電気ヒータ２に電源５
より通電し永久電流スイッチ１をＯＦＦ状態とする。こ
れによりそ超電導磁石４と永久電流スイッチ１のループ
中のみに流れていた電流は超電導磁石４と永久電流スイ
ッチおよびこれと並列に接続されている保護素子３へ分
流する。
より通電し永久電流スイッチ１をＯＦＦ状態とする。こ
れによりそ超電導磁石４と永久電流スイッチ１のループ
中のみに流れていた電流は超電導磁石４と永久電流スイ
ッチおよびこれと並列に接続されている保護素子３へ分
流する。
かくして超電導磁石４の磁気エネルギを永久電流スイッ
チｌと保騒素子３へ移送させることができ磁石電流が減
衰し、磁場も減衰する。この場合の電流の減衰の時定数
τ２は、τ２＝Ｌ／Ｒ２で表わされる。Ｒ２＝Ｐ、・Ｐ
８／ （Ｒ，＋ ＲＳ）であってＲ９は保護素子の抵抗
値、Ｒ５は永久電流スイッチのＯＦＦ’時の抵抗値であ
る。なお前述した接続抵抗値によるＲ１はＩＬ、 、
ＰＳに比べて小であるので無視できる。
チｌと保騒素子３へ移送させることができ磁石電流が減
衰し、磁場も減衰する。この場合の電流の減衰の時定数
τ２は、τ２＝Ｌ／Ｒ２で表わされる。Ｒ２＝Ｐ、・Ｐ
８／ （Ｒ，＋ ＲＳ）であってＲ９は保護素子の抵抗
値、Ｒ５は永久電流スイッチのＯＦＦ’時の抵抗値であ
る。なお前述した接続抵抗値によるＲ１はＩＬ、 、
ＰＳに比べて小であるので無視できる。
ここで永久電流スイッチ１がＯＦＦの時の抵抗値Ｒ３と
保珈素子の抵抗値Ｒ９の値について考えて見る。まず永
久電流スイッチ用の超電導線は母材として銅ニツケル合
金が使用されるが、線材とである。また永久電流スイッ
チの幾何学的寸法も、設定場所ができるだけ磁場の弱い
場所であることが必要であり限定され、スイッチの寸法
を大きくすることができない。このような理由から永久
電流スイッチのＯＦＦ時の抵抗値侮の値は十数Ωである
。−刃保護素子の抵抗値Ｒ９は、その機能が超電導磁石
の磁気エネルギを吸収することから永久電流スイッチＯ
ＦＦ時の抵抗値より十分小でなければならない。通常ス
イッチＯＦＦ時の抵抗値より一桁以上小さく選ばれる。
保珈素子の抵抗値Ｒ９の値について考えて見る。まず永
久電流スイッチ用の超電導線は母材として銅ニツケル合
金が使用されるが、線材とである。また永久電流スイッ
チの幾何学的寸法も、設定場所ができるだけ磁場の弱い
場所であることが必要であり限定され、スイッチの寸法
を大きくすることができない。このような理由から永久
電流スイッチのＯＦＦ時の抵抗値侮の値は十数Ωである
。−刃保護素子の抵抗値Ｒ９は、その機能が超電導磁石
の磁気エネルギを吸収することから永久電流スイッチＯ
ＦＦ時の抵抗値より十分小でなければならない。通常ス
イッチＯＦＦ時の抵抗値より一桁以上小さく選ばれる。
もし永久電流スイッチが十分大きくすなわち熱容量が大
きく製作できたとして、したがって保護素子への分流が
少なくてもよいのであれば保護素子の抵抗値Ｒ９の値を
スイッチＯＦＦ時の抵抗値Ｒ５と同等に選ぶことができ
る。この場合Ｐ、とＲ５は並列接続されて超電導磁石に
つながるためその合成抵抗Ｒ２はスイッチＯＦＦ時の抵
抗値の半分程度となるが、スイッチをＯＦＦにした瞬間
に磁石の両端にＶＣ−■。・Ｒ２（Ｉｏは超電導磁石に
流れている永久電流値）の電圧が発生する。ここで１゜
−２０ＯＡ。
きく製作できたとして、したがって保護素子への分流が
少なくてもよいのであれば保護素子の抵抗値Ｒ９の値を
スイッチＯＦＦ時の抵抗値Ｒ５と同等に選ぶことができ
る。この場合Ｐ、とＲ５は並列接続されて超電導磁石に
つながるためその合成抵抗Ｒ２はスイッチＯＦＦ時の抵
抗値の半分程度となるが、スイッチをＯＦＦにした瞬間
に磁石の両端にＶＣ−■。・Ｒ２（Ｉｏは超電導磁石に
流れている永久電流値）の電圧が発生する。ここで１゜
−２０ＯＡ。
Ｒ２＝５ΩとするとＶ。＝ｌＫＶで可成り大きい電圧と
なり超電導磁石の絶縁設計に特別の配慮が必要となる。
なり超電導磁石の絶縁設計に特別の配慮が必要となる。
これは本来高電流密度で運転される超電導磁石の特長を
損なう結果を生じることになる。
損なう結果を生じることになる。
以上から合成抵抗Ｒ２の現実的な値は１Ω以下となる。
ＭＲ，Ｉ用を初めとしてインダクタンスが十数ヘンリー
以上である超電導磁石の永久電流モード運転においては
永久電流スイッチを０ＦＦＩこして緊急に磁場を零にす
る際で十数秒以上の時間を要することになるので一刻も
早い消磁を必要とする場合は問題となる。
以上である超電導磁石の永久電流モード運転においては
永久電流スイッチを０ＦＦＩこして緊急に磁場を零にす
る際で十数秒以上の時間を要することになるので一刻も
早い消磁を必要とする場合は問題となる。
この発明は上記した事情に鑑み、永久を流モードで運転
中の超電導磁石の磁場を緊急時には速やかに、かつ確実
に消磁することができる超電導磁石装置を提供すること
を目的とする。
中の超電導磁石の磁場を緊急時には速やかに、かつ確実
に消磁することができる超電導磁石装置を提供すること
を目的とする。
不発明で上述した目的達成のため永久電流スイッチの電
気ヒータへの通電と同時に超電導磁石中に設置したクエ
ンチ用電気ヒータにも通電することによって超電導磁石
をクエンチさせ、磁場の緊急遮断が可能なようにするも
のである。
気ヒータへの通電と同時に超電導磁石中に設置したクエ
ンチ用電気ヒータにも通電することによって超電導磁石
をクエンチさせ、磁場の緊急遮断が可能なようにするも
のである。
第１図はこの発明の実施例を示すもので、従来回路であ
る第３図と同一の部分には同一の符号を付し説明を省略
する。この発明で従来と異なる点は超電導磁石４の内部
にクエンチ用電気ヒータ６を設置したことであり、この
クエンチ用電気ヒータ６の抵抗値は永久箪流スイッチｌ
の電気ヒータ２の抵抗値と同じ値に設定されている。ス
イッチ用電気ヒータ２のリードの一方は直接定電流の電
源５に接続され、他方のリードは接点Ａにおいて超電導
磁石４の励磁・減磁時にはヒータ電源に直接接続するた
めの接点Ｃに接続されて通電する。
る第３図と同一の部分には同一の符号を付し説明を省略
する。この発明で従来と異なる点は超電導磁石４の内部
にクエンチ用電気ヒータ６を設置したことであり、この
クエンチ用電気ヒータ６の抵抗値は永久箪流スイッチｌ
の電気ヒータ２の抵抗値と同じ値に設定されている。ス
イッチ用電気ヒータ２のリードの一方は直接定電流の電
源５に接続され、他方のリードは接点Ａにおいて超電導
磁石４の励磁・減磁時にはヒータ電源に直接接続するた
めの接点Ｃに接続されて通電する。
永久電流モード運転においては、一旦電源を切り接点Ａ
はクエンチ用電気ヒータ６の一方のリード線の接点Ｂと
接続される。クエンチ用電気ヒータ６の他方のリードの
接点りは電源５の接点Ｃに接続される。すなわち永久電
流モード運転中はスイッチ用電気ヒータ２とクエンチ用
電気ヒータは電気的に直列接続されている。
はクエンチ用電気ヒータ６の一方のリード線の接点Ｂと
接続される。クエンチ用電気ヒータ６の他方のリードの
接点りは電源５の接点Ｃに接続される。すなわち永久電
流モード運転中はスイッチ用電気ヒータ２とクエンチ用
電気ヒータは電気的に直列接続されている。
第２図はクエンチ用電気ヒータ６ａ、６ｂ、６Ｃは巻枠
７の円筒部表面を取囲む絶縁材８ａを介して設置される
。超電４巻＃１９はクエンチ用電気ヒータ６ａ、６ｂ、
６ｃの上に絶縁材８ｂを介して巻回される。この構成に
すると、クエンチ用電気ヒーター６ａ、６ｂ、６ｃの発
生する熱を確実に超電導巻巌９ｚこ伝達し、超電導磁石
をクエンチさせることができる。クエンチ用電気ヒータ
は超電導巻線の部分的な加熱をさけるため第２図に示す
ように端部（ｌｌａ、１ｌｃ）および中央部（ｌｌｂ）
に分割して複数個設置する。磁石内部にクエンチ用電気
ヒータを複数個設ける場合ｌこは接続は差動接続とし、
それらの合成抵抗がスイッチ用電気ヒータの抵抗値と同
じ値となるようにクエンチ用電気ヒータの抵抗値を調整
する。たとえばスイッチ用電気ヒータの抵抗値が１００
Ωの場合、クエンチ用電気ヒータを３個に分割して設け
る時は各クエンチ用電気ヒータの抵抗値は３００Ωとす
る。スイッチ用電気ヒータと超電導磁石のクエンチ用電
気ヒータの抵抗値を同一に選びこれらを直列接続するの
で単一の電源で両方の電気ヒータに同じ電力が与えられ
るため、電気ヒータへの通電によって永久電流スイッチ
と超電導磁石の両者を完全にクエンチさせられる。この
場合一般的に永久シ流スイッチの方が超電導磁石に比べ
て熱容量が小さいので永久電流スイッチの方が磁石より
先にクエンチする。
７の円筒部表面を取囲む絶縁材８ａを介して設置される
。超電４巻＃１９はクエンチ用電気ヒータ６ａ、６ｂ、
６ｃの上に絶縁材８ｂを介して巻回される。この構成に
すると、クエンチ用電気ヒーター６ａ、６ｂ、６ｃの発
生する熱を確実に超電導巻巌９ｚこ伝達し、超電導磁石
をクエンチさせることができる。クエンチ用電気ヒータ
は超電導巻線の部分的な加熱をさけるため第２図に示す
ように端部（ｌｌａ、１ｌｃ）および中央部（ｌｌｂ）
に分割して複数個設置する。磁石内部にクエンチ用電気
ヒータを複数個設ける場合ｌこは接続は差動接続とし、
それらの合成抵抗がスイッチ用電気ヒータの抵抗値と同
じ値となるようにクエンチ用電気ヒータの抵抗値を調整
する。たとえばスイッチ用電気ヒータの抵抗値が１００
Ωの場合、クエンチ用電気ヒータを３個に分割して設け
る時は各クエンチ用電気ヒータの抵抗値は３００Ωとす
る。スイッチ用電気ヒータと超電導磁石のクエンチ用電
気ヒータの抵抗値を同一に選びこれらを直列接続するの
で単一の電源で両方の電気ヒータに同じ電力が与えられ
るため、電気ヒータへの通電によって永久電流スイッチ
と超電導磁石の両者を完全にクエンチさせられる。この
場合一般的に永久シ流スイッチの方が超電導磁石に比べ
て熱容量が小さいので永久電流スイッチの方が磁石より
先にクエンチする。
〔発明の効果〕
この発明では永久電流モード運転中に熱式永久電匠スイ
ッチの電気ヒータ線を超電導磁石内に設けたクエンチ用
電気ヒータ線と直列に接続しこれＪこ電源より通電でき
るようにしたので、単一の操作で永久電流スイッチと超
電導磁石がほぼ同時にかつ確実にクエンチできる。この
場合回路の抵抗は前述した合成抵抗ＦＬ２に加えて超電
導巻線に発生する常゛イ導部の抵抗Ｒ６が加わるため回
路の時定数は短くなる。一般に抵抗Ｒｃの値は数Ω以上
にできるため時定数は超電導磁石をクエンチさせない場
合の十数秒以上から数秒以内に短縮することが可能であ
る。この方法により永久電流モードで運転中の超電導磁
石の消磁が速やかに行えるので超電導磁石を含む装置の
安全性が向上する。
ッチの電気ヒータ線を超電導磁石内に設けたクエンチ用
電気ヒータ線と直列に接続しこれＪこ電源より通電でき
るようにしたので、単一の操作で永久電流スイッチと超
電導磁石がほぼ同時にかつ確実にクエンチできる。この
場合回路の抵抗は前述した合成抵抗ＦＬ２に加えて超電
導巻線に発生する常゛イ導部の抵抗Ｒ６が加わるため回
路の時定数は短くなる。一般に抵抗Ｒｃの値は数Ω以上
にできるため時定数は超電導磁石をクエンチさせない場
合の十数秒以上から数秒以内に短縮することが可能であ
る。この方法により永久電流モードで運転中の超電導磁
石の消磁が速やかに行えるので超電導磁石を含む装置の
安全性が向上する。
第１図はこの発明の一実施例である超電導磁石装置の運
転回路図、第２図は１同上超電導磁石の縦断面図、第３
図は従来の超電導磁石装置の運転回路図である。 １；永久電流スイッチ、２；スイッチ用、Ｉ気ヒータ、
４；超電導磁石、６．６ａ、６ｂ、６ｃ；磁石加熱用電
気ヒータ。
転回路図、第２図は１同上超電導磁石の縦断面図、第３
図は従来の超電導磁石装置の運転回路図である。 １；永久電流スイッチ、２；スイッチ用、Ｉ気ヒータ、
４；超電導磁石、６．６ａ、６ｂ、６ｃ；磁石加熱用電
気ヒータ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）熱式永久電流スイッチを使用し、永久電流モードで
運転される超電導磁石において、磁石の内側に磁石加熱
用の電気ヒータを配置し、該電気ヒータが永久電流スイ
ッチに設けられているスイッチ用電気ヒータと電気的に
直列接続されて運転されることを特徴とする超電導磁石
装置。 ２）特許請求の範囲第１項記載の超電導磁石装置におい
て、加熱用電気ヒータは少なくとも２個以上に分割され
、電気的には並列接続されたことを特徴とする超電導磁
石装置。 ３）特許請求の範囲第１項記載の超電導磁石装置におい
て磁石加熱用電気ヒータはスイッチ用電気ヒータと同程
度の電気抵抗値をもつことを特徴とする超電導磁石装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15667686A JPS6312113A (ja) | 1986-07-03 | 1986-07-03 | 超電導磁石装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15667686A JPS6312113A (ja) | 1986-07-03 | 1986-07-03 | 超電導磁石装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6312113A true JPS6312113A (ja) | 1988-01-19 |
Family
ID=15632879
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15667686A Pending JPS6312113A (ja) | 1986-07-03 | 1986-07-03 | 超電導磁石装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6312113A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022168483A1 (ja) * | 2021-02-02 | 2022-08-11 | 株式会社日立製作所 | 超伝導磁石装置、磁気共鳴イメージング装置および超伝導磁石の減磁方法 |
-
1986
- 1986-07-03 JP JP15667686A patent/JPS6312113A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022168483A1 (ja) * | 2021-02-02 | 2022-08-11 | 株式会社日立製作所 | 超伝導磁石装置、磁気共鳴イメージング装置および超伝導磁石の減磁方法 |
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