WO2015174415A1 - 超伝導電磁石 - Google Patents

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WO2015174415A1
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coil
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superconducting electromagnet
pressing force
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篤 橋本
吉田　潤
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住友重機械工業株式会社
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    • H01F6/06—Coils, e.g. winding, insulating, terminating or casing arrangements therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
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    • H05H13/04—Synchrotrons
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10N60/81—Containers; Mountings

Definitions

  • the present invention relates to a superconducting electromagnet.
  • the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a superconducting electromagnet that reduces the labor of adjustment work for coping with thermal contraction of a coil.
  • a superconducting electromagnet includes an annular coil around a predetermined axis, a mount portion that supports a predetermined support portion of the coil, and a pressing force from the mount portion in a predetermined axial direction. And the mounting portion supports the support portion so that the support portion can slide in a direction in which the support portion advances and retreats toward the center of the coil.
  • the pressing force application unit may include an elastic member that generates a pressing force by a restoring force.
  • the superconducting electromagnet according to one aspect of the present invention further includes a low-friction member that is disposed between the support part and the mount part and has a smaller coefficient of friction with respect to the support part than the surface of the mount part. It is good. According to this configuration, friction between the support portion and the mount portion is reduced, and the support portion smoothly slides with respect to the mount portion when the coil contracts.
  • the mount portion may have a bent shape that is bent in a plane orthogonal to the extending direction of the coil at the support portion.
  • the mount portion has a pair of first and second mount portions arranged with a coil support portion sandwiched in a predetermined axial direction, and the pressing force applying portion includes both the first and second mount portions. It is good also as generating the clamping force which is provided in each and pinches
  • the superconducting electromagnet of the present invention includes a bolt attached to a sliding surface on a support portion that slides with respect to the mount portion, and is formed on the mount portion and extends in the sliding direction of the sliding surface, and the bolt is inserted therethrough.
  • the pressing force applying portion is inserted between the bolt shaft and disposed between the head of the bolt and the edge of the elongated hole, and urges the mount portion toward the sliding surface. It is good also as having a disk spring to do. According to this configuration, when the coil contracts, the bolt attached to the support site moves in the elongated hole of the mount portion.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 2. It is a perspective view which shows the coil 10 of the superconducting electromagnet 100, and its support structure. It is a disassembled perspective view of the load support part vicinity. It is sectional drawing of the load support part vicinity.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a magnet device 100 employing a superconducting electromagnet 1 according to this embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a magnet device 100 employing a superconducting electromagnet 1 according to this embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the cryostat 3 of the superconducting electromagnet 1.
  • 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG.
  • FIG. 4 is a perspective view showing the coil 10 of the superconducting electromagnet 1 and its support structure, and shows a state where the vacuum vessel 3 a and the heat shield 13 are removed from the cryostat 3.
  • the magnet device 100 is configured by arranging a pair of upper and lower superconducting electromagnets 1 so as to face each other and supporting the superconducting electromagnet 1 with a support base 101.
  • the superconducting electromagnet 1 includes a cryostat 3 having a vacuum vessel 3 a that houses a coil 10 therein, and a yoke 4 provided outside the cryostat 3.
  • the cryostat 3 of the upper superconducting electromagnet 1 and the cryostat 3 of the lower superconducting electromagnet 1 are opposed to each other while being reversed upside down, and are connected to each other via the support column 6 so as to be separated from each other.
  • the magnet device 100 functions as a deflection magnet that switches the trajectory of the charged particle beam B passing between the pair of cryostats 3.
  • the magnet device 100 can switch the trajectory of the charged particle beam B emitted from the accelerator between the trajectory T1 and the trajectory T2.
  • the accelerator that emits the charged particle beam B include a circular accelerator such as a ring cyclotron, an AVF cyclotron, a synchrotron, and a betatron, and a linear accelerator such as a linac.
  • the superconducting electromagnet 1 has an annular shape around the vertical central axis A, generates a magnetic flux, a load support portion 7 that supports the load of the coil 10, a refrigerator 8 that cools the coil 10, and a current flowing through the coil 10. And an electric current introduction section 9 for introducing the electric current.
  • the coil 10 has a coil body having a configuration in which a superconducting wire is wound, and a high-temperature superconducting wire may be used as the superconducting wire.
  • a high-temperature superconducting wire may be used as the superconducting wire.
  • Bi2223, Bi2212, Y123, MgB2 an oxide superconductor, or the like may be used as the high-temperature superconducting wire.
  • a low temperature superconducting wire may be used as the superconducting wire.
  • the superconducting electromagnet 1 includes a heat shield 13 covering the coil 10 inside the vacuum vessel 3a of the cryostat 3.
  • the heat shield 13 is cooled to about 50K by the refrigerator 8.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view in the vicinity of the load support portion 7, and FIG. 6 is a cross-sectional view in the vicinity of the load support portion 7.
  • the coil 10 according to the present embodiment has a substantially rectangular shape in plan view, and the load of the coil 10 is supported by the load support portion 7 in the four support portions 11 corresponding to the four corner portions of the substantially rectangular shape. Yes.
  • the load support unit 7 includes a support column 21 that supports the load of the coil 10 and a pair of mount units 23 and 24 that are attached to the support column 21 and sandwich the support part 11 of the coil 10 up and down.
  • the mount portions 23 and 24 support the support portion 11 with the support portion 11 sandwiched therebetween.
  • the support portion 11 is slidable in a direction of moving back and forth toward the center of the coil 10 while being sandwiched between the mount portions 23 and 24. That is, when the support part 11 moves back and forth in the direction toward the center of the coil 10, the upper surface 11 a and the lower surface 11 b of the support part 11 slide on the support surfaces 29 and 30 of the mount parts 23 and 24.
  • the mount parts 23 and 24 and the support part 11 are joined so that the sliding of the support part 11 as described above is allowed.
  • the upper surface 11a and the lower surface 11b of the support portion 11 that slides on the mount portions 23 and 24 may be referred to as sliding surfaces 11a and 11b, respectively.
  • the mount parts 23 and 24 are bent in a plane (a plane parallel to the cross section (paper surface) shown in FIG. 6) perpendicular to the extending direction of the coil 10 in the support portion 11. Make a shape. That is, the mounts 23 and 24 are arranged such that the distance between the mounts 23 and 24 is smaller than the vertical width of the coil 10 on the base end side attached to the column 21 and the distance between the mounts 23 and 24 is widened on the tip side.
  • the mount part 23 (first mount part) and the mount part 24 (second mount part) are vertically symmetrical with each other, and the structure with respect to the support column 21 and the coil 10 is also different.
  • the mounting structures are also symmetrical with each other. Therefore, in the following, the configuration of the mount portion 23 will be described, and the description of the mount portion 24 that overlaps the description will be omitted.
  • a mounting hole 27 for fixing to the support column 21 is provided on the base end side of the mount portion 23.
  • the mount portion 23 is attached to the support column 21 so as to project horizontally toward the center side of the coil 10.
  • vertical ribs 23 a for reinforcement are provided at both ends in the width direction of the mount portion 23.
  • the mount portion 23 has a bent shape, and the proximal end side of the mount portion 23 is below the distal end side. With this bent configuration, the vertical width of the vertical rib 23a is particularly secured on the base end side of the mount portion 23 while keeping the vertical width of the entire mount portions 23 and 24 small, so that the mount for the load of the coil 10 can be secured. The rigidity and strength of the portion 23 can be easily secured.
  • the front end side of the mount portion 23 is fixed to the sliding surface 11a of the support portion 11.
  • two elongated holes 33 extending in the protruding direction of the mount part 23 are provided on the distal end side of the mount part 23.
  • a bolt 35 inserted through the elongated hole 33 is screwed into a bolt hole 36 formed in the sliding surface 11a, whereby the mount portion 23 and the support portion 11 are bolted and joined.
  • the rotation between the bolt 35 and the bolt hole 36 may be prevented by an adhesive.
  • Two bolts 35 are inserted into one long hole 33, and the mount portion 23 and the support portion 11 are fastened by a total of four bolts 35. In FIG. Only two bolts corresponding to 33 are shown.
  • a sheet-like low friction member 31 is sandwiched between the support surface 29 of the mount portion 23 and the sliding surface 11a.
  • the low friction member 31 is, for example, a sheet made of polytetrafluoroethylene, and the surface roughness of the surface of the low friction member 31 is, for example, 0.8a.
  • the friction coefficient between the support surface 29 and the low friction member 31 and the friction coefficient between the sliding surface 11a and the low friction member 31 are both smaller than the friction coefficient between the support surface 29 and the sliding surface 11a.
  • the low friction member 31 has a long hole 31a through which the bolt 35 is inserted.
  • a collar portion 37 through which the bolt 35 is inserted is inserted into the elongated hole 33.
  • a washer 39 through which the bolt 35 is inserted is installed on the collar portion 37.
  • the collar portion 37 is made of, for example, polytetrafluoroethylene, and has a small friction coefficient with the mount portion 23 and the sliding surface 11a.
  • a collar portion 37 a having a width larger than the width of the long hole 33 is formed at the upper end of the collar portion 37.
  • the lower surface of the flange portion 37 a is in contact with the edge portion 33 a of the elongated hole 33.
  • the bottom surface of the collar portion 37 is in contact with the sliding surface 11 a through the long hole 33 of the low friction member 31.
  • the collar portion 37 and the washer 39 are shorter than the length of the elongated hole 33, and the collar portion 37 slides in the longitudinal direction in the elongated hole 33. If the movement amount of the support part 11 resulting from the thermal contraction of the coil 10 is 4 mm, for example, the slide amount in the elongated hole 33 of the collar portion 37 is set to 4 mm or more.
  • the disc spring 41 urges the mount portion 23 toward the sliding surface 11a.
  • the disc spring 41 is compressed between the head 35 a of the bolt 35 and the washer 39, and the vertical pressing force (in the direction of the vertical central axis A) from the mount portion 23 is applied to the support portion 11 by the restoring force. It functions as a pressing force applying unit applied to the sliding surface 11a.
  • the four disc springs 41 (elastic members) inserted through one bolt 35 are arranged in such a manner that they are alternately inverted one by one, and the urging force of the four disc springs 41 acts in series.
  • the sliding surface 11b is also pressed from the mount part 24 by the same structure. Therefore, the support portion 11 of the coil 10 is sandwiched and supported by the mount portions 23 and 24 by the biasing force of the disc spring 41.
  • the disc spring 41 is made of, for example, SUS304-CSP, the disc spring 41 has a free length in the height direction of 4.2 mm, and the height of the disc spring 41 after compression is 3 mm. Due to the compression of the disc spring 41, for example, the coil 10 is clamped with a compressive force of 125 kg per place of the load support portion 7. In this manner, the clamping force for sandwiching the support part 11 of the coil 10 between the mount part 23 and the mount part 24 can be managed by the height of the disc spring 41. If the friction coefficient due to the interposition of the low friction member 31 is taken into consideration, the frictional force between the mount portions 23 and 24 and the support portion 11 corresponds to the above clamping force, for example, 12.5 kg per mount portion. It becomes. Due to this frictional force, the coil 10 is not easily displaced horizontally with respect to the load support portion 7 under normal conditions, and the support portion 11 moves smoothly with respect to the load support portion 7 when the coil 10 is thermally contracted.
  • the support portion 11 moves toward the center of the coil 10, and the bolt 35 attached to the support portion 11, the collar portion 37 inserted through the bolt 35, the washer 39, and the dish
  • the spring 41 moves together with the support portion 11 toward the center of the coil 10.
  • the collar portion 37 slides in the elongated hole 33 and the edge portion 33a of the elongated hole 33, so that the movement of the support portion 11 as described above is allowed.
  • the mount portions 23 and 24 support the support portion 11 so that the support portion 11 can slide in a direction in which the support portion 11 advances and retreats toward the center of the coil 10. Therefore, when the coil 10 is thermally contracted, the support portion 11 smoothly slides with respect to the mount portions 23 and 24, and the contraction of the coil 10 is automatically absorbed. Therefore, it is not necessary to perform any manual operation, and the labor of adjustment work to cope with the thermal contraction of the coil 10 is reduced. Further, since the frictional force in the sliding direction of the support portion 11 is generated by the pressing force by the mechanism including the disc spring 41, the coil 10 is also prevented from being easily displaced with respect to the mount portions 23 and 24.
  • the presence of the low friction member 31 reduces the friction between the support portion 11 and the mount portions 23 and 24, and the support portion 11 moves smoothly with respect to the mount portions 23 and 24 when the coil 10 contracts.
  • a mechanism that generates a pressing force from the mount portions 23 and 24 to the coil 10 by the restoring force of the disc spring 41 is provided in both the mount portions 23 and 24.
  • the part may be provided only in one of the mount parts 23 and 24.
  • the pressing force application unit is not limited to the disc spring, and a coil spring or other elastic member may be employed.

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Abstract

超伝導電磁石１は、鉛直中心軸Ａ周りの環状をなすコイル１０と、コイル１０の所定の支持部位１１を支持するマウント部２３，２４と、マウント部２３，２４からの鉛直中心軸Ａ方向への押圧力を支持部位１１に付与する皿バネ４１と、を備え、マウント部２３，２４は、支持部位１１がコイル１０の中心に向かって進退する方向に滑動可能であるように支持部位１１を支持していることを特徴とする。

Description

超伝導電磁石
　本発明は、超伝導電磁石に関するものである。
　従来、このような分野の技術として、下記特許文献１に記載の超伝導電磁石が知られている。この超伝導電磁石では、コイルとヨークとの間にくさびが挿入され、くさびは、コイルが冷却時に熱収縮した際に、コイルの収縮量よりも大きい圧縮変位をコイルに与えるように、その打ち込み荷重が設定されている。
特開平６－１７６８９７号公報
　しかしながら、上記の超伝導電磁石では、打ち込み荷重の設定が困難である。また、くさびが適切に動作しなかった場合には、人手でくさびを打ち込む必要がある。このように特許文献１の超伝導電磁石においては、コイルの熱収縮の調整作業に手間がかかるといった問題があった。
　本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、コイルの熱収縮に対応させるための調整作業の手間を削減する超伝導電磁石を提供することを目的とする。
　本発明の一態様に係る超伝導電磁石は、所定軸周りの環状をなすコイルと、コイルの所定の支持部位を支持するマウント部と、マウント部からの所定軸方向への押圧力を支持部位に付与する押圧力付与部と、を備え、マウント部は、支持部位がコイルの中心に向かって進退する方向に滑動可能であるように支持部位を支持していることを特徴とする。
　本発明の一態様に係る構成によれば、コイルが冷却され中心に向かって収縮したときに、支持部位がマウント部に対して滑動することにより、自動的にコイルの収縮分が吸収される。また、押圧力付与部による押圧力によって滑動方向への摩擦力が発生するので、コイルがマウント部に対して容易に変位することも抑制される。また、押圧力付与部は、復元力によって押圧力を発生する弾性部材を有することとしてもよい。
　また、本発明の一態様に係る超伝導電磁石は、支持部位とマウント部との間に挟まれて配置され、マウント部の表面よりも支持部位に対する摩擦係数が小さい低摩擦部材を更に備えたこととしてもよい。この構成によれば、支持部位とマウント部との摩擦が低減され、コイルの収縮時には円滑に支持部位がマウント部に対して滑動する。また、マウント部は、支持部位におけるコイルの延在方向に直交する面内で屈曲した屈曲形状をなすこととしてもよい。
　また、マウント部は、所定軸方向にコイルの支持部位を挟んで配置される一対の第１及び第２のマウント部を有し、押圧力付与部は、第１及び第２のマウント部の両方にそれぞれ設けられ、支持部位を挟み込む挟持力を発生させていることとしてもよい。この構成によれば、コイルの支持部位を、第１及び第２のマウント部で挟持して支持することができる。
　また、本発明の超伝導電磁石は、マウント部に対して滑動する支持部位上の滑動面に取り付けられたボルトと、マウント部に形成され、滑動面の滑動方向に延在すると共に、ボルトが挿通される長穴と、を備え、押圧力付与部は、ボルトの軸に挿通されると共に、ボルトの頭と長穴の縁部との間に配置され、マウント部を滑動面に向けて付勢する皿バネを有することとしてもよい。この構成によれば、コイルの収縮時には、支持部位に取り付けられたボルトがマウント部の長穴内を移動する。
　本発明によれば、コイルの熱収縮に対応させるための調整作業の手間を削減する超伝導電磁石を提供することができる。
本発明の一態様に係る実施形態に係る超伝導電磁石を採用したマグネット装置を示す斜視図である。 超伝導電磁石のクライオスタットを示す斜視図である。 図２におけるIII-III断面図である。 超伝導電磁石１００のコイル１０とその支持構造を示す斜視図である。 荷重支持部近傍の分解斜視図である。 荷重支持部近傍の断面図である。
　以下、添付図面を参照しながら本発明の一態様による超伝導電磁石の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、以降の説明においては、各図に示す状態の超伝導電磁石１の姿勢を基準として「上」「下」の語を用いる。ただし、超伝導電磁石１の姿勢は図に示すものに限定されず、適宜変更してもよい。図１は、本実施形態に係る超伝導電磁石１を採用したマグネット装置１００を示す斜視図である。図２は、超伝導電磁石１のクライオスタット３を示す斜視図である。図３は、図２におけるIII-III断面図である。図４は、超伝導電磁石１のコイル１０とその支持構造を示す斜視図であり、クライオスタット３から真空容器３ａと熱シールド１３とを取り除いた状態を示す。
　図１～図４に示されるように、マグネット装置１００は、上下一対の超伝導電磁石１を対向配置すると共に、超伝導電磁石１を支持台１０１で支持することによって構成されている。超伝導電磁石１は、内部にコイル１０を収容する真空容器３ａを有するクライオスタット３と、クライオスタット３の外側に設けられるヨーク４と、を備えている。上側の超伝導電磁石１のクライオスタット３と下側の超伝導電磁石１のクライオスタット３とは、互いに上下を逆転した状態で対向し、支柱６を介して互いに離間するように連結されている。マグネット装置１００は、一対のクライオスタット３の間を通過する荷電粒子線Ｂの軌道を切り替える偏向磁石として機能する。例えば、マグネット装置１００は、加速器から出射された荷電粒子線Ｂの軌道を、軌道Ｔ１と軌道Ｔ２との間で切り替えることができる。荷電粒子線Ｂを出射する加速器として、リングサイクロトロン、ＡＶＦサイクロトロン、シンクロトロン、ベータトロン等の円形加速器や、ライナック等の線形加速器などが挙げられる。
　超伝導電磁石１は、鉛直中心軸Ａ周りの環状をなし磁束を発生させるコイル１０と、コイル１０の荷重を支持する荷重支持部７と、コイル１０を冷却する冷凍機８と、コイル１０に電流を導入する電流導入部９と、を備えている。コイル１０は、超伝導線材を巻回した構成のコイル本体を有しており、超伝導線材として高温超伝導線材を用いてよい。高温超伝導線材として、例えばＢｉ２２２３、Ｂｉ２２１２、Ｙ１２３、ＭｇＢ２、酸化物超伝導体等を用いてよい。なお、超伝導線材として低温超伝導線材を用いてもよい。このような超伝導線材が用いられるコイル１０を約２０Ｋまで効率よく冷却するため、超伝導電磁石１は、クライオスタット３の真空容器３ａの内部において、コイル１０を覆う熱シールド１３を備えている。熱シールド１３は、冷凍機８によって約５０Ｋに冷却される。
　続いて、図４～図６を参照しながら、荷重支持部７について更に詳細に説明する。図５は、荷重支持部７近傍の分解斜視図であり、図６は、荷重支持部７近傍の断面図である。本実施形態に係るコイル１０は平面視において略矩形状をなしており、当該略矩形の４つの角部に対応する４つの支持部位１１において、コイル１０の荷重が荷重支持部７によって支持されている。
　荷重支持部７は、コイル１０の荷重を支持する支柱２１と、支柱２１に取り付けられコイル１０の支持部位１１を上下に挟み込む一対のマウント部２３，２４と、を備えている。マウント部２３，２４は、支持部位１１を上下に挟んで支持している。支持部位１１は、マウント部２３，２４に挟まれた状態でコイル１０の中心に向かって進退する方向に滑動可能である。すなわち、支持部位１１がコイル１０の中心に向かう方向に進退移動するとき、支持部位１１の上面１１ａ及び下面１１ｂは、マウント部２３，２４の支持面２９，３０を滑動する。具体的な構成は後述するが、上記のような支持部位１１の滑動が許容されるように、マウント部２３，２４と支持部位１１とが接合されている。以下、マウント部２３，２４を滑動する支持部位１１の上面１１ａ及び下面１１ｂを、それぞれ滑動面１１ａ，１１ｂと呼ぶ場合がある。
　特に図６に示されるように、マウント部２３，２４は、支持部位１１におけるコイル１０の延在方向に直交する平面（図６に示される断面（紙面）に平行な面）内で屈曲した屈曲形状をなす。すなわち、マウント部２３，２４は、支柱２１に取り付けられる基端側においては、互いの距離はコイル１０の上下幅よりも小さく、先端側において互いの距離が拡がるようになっている。
　なお、各図にも示される通り、マウント部２３（第１のマウント部）とマウント部２４（第２のマウント部）とは、構成が互いに上下対称であり、また、支柱２１及びコイル１０に対する取付構造も互いに上下対称である。従って、以下においてはマウント部２３の構成を説明し、その説明に重複するマウント部２４についての説明を省略する。
　マウント部２３の基端側には、支柱２１に固定されるための取付穴２７が設けられている。マウント部２３は、コイル１０の中心側に向けて水平に張り出すように支柱２１に取り付けられる。また、マウント部２３の幅方向の両端には、補強のための鉛直リブ２３ａが設けられている。前述したように、マウント部２３は屈曲形状をなしており、マウント部２３の基端側が先端側よりも下方にある。この屈曲形状の構成により、マウント部２３，２４全体の上下幅を小さく抑えながらも、特にマウント部２３の基端側において鉛直リブ２３ａの上下幅を大きく確保することで、コイル１０の荷重に対するマウント部２３の剛性及び強度を確保し易くすることができる。
　マウント部２３の先端側は支持部位１１の滑動面１１ａに固定される。具体的には、マウント部２３の先端側には、マウント部２３の張り出し方向に延びる２つの長穴３３が設けられている。この長穴３３に挿通されるボルト３５が、滑動面１１ａに形成されたボルト孔３６に螺着されることで、マウント部２３と支持部位１１とがボルト止め接合されている。ボルト３５とボルト孔３６との間が接着剤で回り止めされてもよい。なお、１つの長穴３３に対して２本のボルト３５が挿通され、合計４本のボルト３５によってマウント部２３と支持部位１１とが締結されるが、図５においてはそのうちの１つの長穴３３に対応する２本のボルトのみを図示している。
　マウント部２３の支持面２９と、滑動面１１ａとの間には、シート状の低摩擦部材３１が挟み込まれている。低摩擦部材３１は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン製のシートであり、低摩擦部材３１の表面の面粗さは、例えば０．８ａとする。支持面２９と低摩擦部材３１との摩擦係数、及び滑動面１１ａと低摩擦部材３１との摩擦係数は、いずれも支持面２９と滑動面１１ａとの摩擦係数よりも小さい。なお、低摩擦部材３１にはボルト３５を挿通させる長穴３１ａが形成されている。
　更に、長穴３３には、ボルト３５を挿通させるカラー部３７が挿入されている。このカラー部３７の上にはボルト３５を挿通させる座金３９が設置されている。カラー部３７は、例えばポリテトラフルオロエチレン製であり、マウント部２３及び滑動面１１ａとの摩擦係数が小さく抑えられている。カラー部３７の上端には、長穴３３の幅よりも大きい幅をもつ鍔部３７ａが形成されている。この鍔部３７ａの下面は、長穴３３の縁部３３ａに接している。なお、カラー部３７の底面は、低摩擦部材３１の長穴３３を通じて滑動面１１ａに接している。更に、座金３９の上方において、ボルト３５の１本当たり４つの皿バネ４１が挿通されている。カラー部３７及び座金３９の長さは長穴３３の長さよりも短くなっており、カラー部３７は長穴３３内を長手方向にスライドである。コイル１０の熱収縮に起因する支持部位１１の移動量は、例えば４ｍｍであれば、カラー部３７の長穴３３内でのスライド量が４ｍｍ以上に設定される。
　皿バネ４１は、マウント部２３を滑動面１１ａに向けて付勢している。すなわち、皿バネ４１は、ボルト３５の頭３５ａと座金３９との間で圧縮されており、その復元力によってマウント部２３からの鉛直な（鉛直中心軸Ａ方向の）押圧力を支持部位１１の滑動面１１ａに付与する押圧力付与部として機能する。なお、１本のボルト３５に挿通された４つの皿バネ４１（弾性部材）は、１枚ずつ交互に上下反転する向きで配列され、４つの皿バネ４１の付勢力が直列に作用する。同じ構成によって滑動面１１ｂもマウント部２４から押圧されている。よって、コイル１０の支持部位１１は、皿バネ４１の付勢力によりマウント部２３，２４によって上下に挟み込まれて支持されている。
　皿バネ４１は、例えば、ＳＵＳ３０４－ＣＳＰを材料とし、皿バネ４１の高さ方向の自由長は４．２ｍｍであり、圧縮後の皿バネ４１の高さを３ｍｍとする。皿バネ４１の圧縮により、例えば、コイル１０は、荷重支持部７の１箇所当たり１２５ｋｇの圧縮力で挟持される。このように、マウント部２３とマウント部２４とでコイル１０の支持部位１１を挟み込む挟持力を、皿バネ４１の高さによって管理することができる。そして、低摩擦部材３１の介在による摩擦係数を考慮すれば、上記の挟持力に対応して、マウント部２３，２４と支持部位１１との摩擦力はマウント部１つ当たり、例えば、１２．５ｋｇとなる。この摩擦力によって、通常時においては、コイル１０が荷重支持部７に対して容易に水平に変位せず、コイル１０の熱収縮時には支持部位１１が荷重支持部７に対して円滑に移動する。
　続いて、上述した超伝導電磁石１による作用効果について説明する。
　コイル１０が冷却され熱収縮したとき、支持部位１１がコイル１０の中央に向けて移動し、支持部位１１に取り付けられたボルト３５、当該ボルト３５に挿通されているカラー部３７、座金３９及び皿バネ４１が、支持部位１１と一緒にコイルの１０中央に向けて移動する。このとき、カラー部３７が長穴３３内及び長穴３３の縁部３３ａを摺動することにより、上記のような支持部位１１の移動が許容される。
　上記のように、マウント部２３，２４は、支持部位１１がコイル１０の中心に向かって進退する方向に滑動可能であるように当該支持部位１１を支持している。よって、コイル１０の熱収縮時には、支持部位１１がマウント部２３，２４に対して円滑に滑動し、自動的にコイル１０の収縮分が吸収される。従って、何らかの手動操作を行う必要がなく、コイル１０の熱収縮に対応させるための調整作業の手間が低減される。また、皿バネ４１を含む機構による押圧力によって支持部位１１の滑動方向への摩擦力が発生するので、コイル１０がマウント部２３，２４に対して容易に変位することも抑制される。
　また、低摩擦部材３１の存在により、支持部位１１とマウント部２３，２４との摩擦が低減され、コイル１０の収縮時には支持部位１１がマウント部２３，２４に対して円滑に移動する。
　以上、本発明の一態様の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形したものであってもよい。例えば、皿バネ４１の復元力によってマウント部２３，２４からコイル１０への押圧力を発生させる機構（押圧力付与部）は、マウント部２３，２４の両方に設けられているが、押圧力付与部は、マウント部２３，２４の何れか一方だけに設けられてもよい。また、押圧力付与部には、皿バネに限られずコイルバネや他の弾性部材を採用してもよい。
　１…超伝導電磁石、１０…コイル、１１…支持部位、１１ａ…滑動面、２３…第１のマウント部、２４…第２のマウント部、３１…低摩擦部材、３３…長穴、３３ａ…縁部、３５…ボルト、４１…皿バネ（押圧力付与部、皿バネ）、Ａ…鉛直中心軸。

Claims (6)

  1. 　所定軸周りの環状をなすコイルと、
    　前記コイルの所定の支持部位を支持するマウント部と、
    　前記マウント部からの前記所定軸方向への押圧力を前記支持部位に付与する押圧力付与部と、を備え、
    　前記マウント部は、
    　前記支持部位が前記コイルの中心に向かって進退する方向に滑動可能であるように前記支持部位を支持していることを特徴とする超伝導電磁石。
  2. 　前記押圧力付与部は、復元力によって前記押圧力を発生する弾性部材を有することを特徴とする請求項１に記載の超伝導電磁石。
  3. 　前記支持部位と前記マウント部との間に挟まれて配置され、前記マウント部の表面よりも前記支持部位に対する摩擦係数が小さい低摩擦部材を更に備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の超伝導電磁石。
  4. 　前記マウント部は、前記支持部位における前記コイルの延在方向に直交する面内で屈曲した屈曲形状をなすことを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載の超伝導電磁石。
  5. 　マウント部は、前記所定軸方向に前記コイルの前記支持部位を挟んで配置される一対の第１及び第２のマウント部を有し、
    　前記押圧力付与部は、第１及び前記第２のマウント部の両方にそれぞれ設けられ、前記支持部位を挟み込む挟持力を発生させていることを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載の超伝導電磁石。
  6. 　前記マウント部に対して滑動する前記支持部位上の滑動面に取り付けられたボルトと、
    　前記マウント部に形成され、前記滑動面の滑動方向に延在すると共に、前記ボルトが挿通される長穴と、を備え、
    　前記押圧力付与部は、
    　前記ボルトの軸に挿通されると共に、前記ボルトの頭と前記長穴の縁部との間に配置され、前記マウント部を前記滑動面に向けて付勢する皿バネを有することを特徴とする請求項１～５の何れか１項に記載の超伝導電磁石。
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