JP2019012742A - 超電導マグネットおよび検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】耐電磁力性能に優れた支持構造を有する超電導マグネットおよび検査装置を提供する。【解決手段】水平支持部材４０ａと水平支持部材４０ｂとは、巻軸Ａａの方向から見た平面視において、巻軸Ａａに対して対称に配置される。連結材４１ａ、４１ｂおよび連結材４２ａ、４２ｂは、巻軸Ａａの方向から見た平面視において、ガセット１２ａ〜１２ｄから互いに異なる方向に延びる。固定具２８には、連結材４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂを通すための貫通孔が形成されている。連結材４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂの各々は、貫通孔を通って巻軸Ａａに垂直な方向に延在し、かつ、ガセット１２ａ〜１２ｄに固定される第１の固定端と、固定具２８に固定される第２の固定端とを有する。連結材４１ａ、４１ｂは第２の固定端に係合される係合材４５ａ、４５ｂを、連結材４２ａ、４２ｂは第２の固定端に係合される係合材４６ａ、４６ｂをさらに含む。【選択図】図１

Description

この発明は、超電導マグネットおよび検査装置に関する。

特開２０１２−１８８２２４８号公報（特許文献１）は、真空容器、輻射シールドおよび超電導マグネットを、相互に同軸となるように複数の支持体で連結支持するように構成された極低温容器を開示している。複数の支持体は、非磁性材であるアルミニウム材またはステンレス材と、ＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastic）のように金属に比べて熱伝導率が十分に低い材料とを組み合わせて形成されている。

特開昭６１−２４８４０３号公報（特許文献２）は、超電導コイルを冷却媒体に浸漬して収納している内槽を、ＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastic）などの低熱伝導材料からなる支持材を介して真空槽に支持するクライオスタットを開示している。支持材は、両端にねじ部を有し、該ねじ部を介して内槽および真空槽に結合される。

特開２０１２−１８２２４８号公報 特開昭６１−２４８４０３号公報

本発明の一態様の目的は、耐電磁力性能に優れた支持構造を有する超電導マグネットおよび検査装置を提供することである。

本発明の一態様に係る超電導マグネットは、超電導コイルと、容器と、第１の支持部材および第２の支持部材とを備える。超電導コイルは、巻回された超電導線材を有するコイル部と、コイル部を挟むようにコイル部の巻軸の方向に沿って配置された第１および第２の固定部とを有する。容器は、超電導コイルを収容する。第１の支持部材および第２の支持部材は、第１の固定部を容器の側面につなぎ、超電導コイルを巻軸に垂直な方向に支持する。第１の支持部材と第２の支持部材とは、巻軸の方向から見た平面視において、巻軸に対して対称に配置される。第１および第２の支持部材の各々は、第１のベース部と、第１の連結材および第２の連結材とを含む。第１のベース部は、容器の側面に固定される。第１の連結材および第２の連結材は、巻軸の方向から見た平面視において、第１のベース部から互いに異なる方向に延びる。第１の固定部には、第１および第２の連結材を通すための第１の貫通孔が形成されている。第１および第２の連結材の各々は、第１の貫通孔を通って巻軸に垂直な方向に延在し、かつ、第１のベース部に固定される第１の固定端と、第１の固定部に固定される第２の固定端とを有する。第１および第２の支持部材の各々は、第１の連結材の第２の固定端に係合される第１の係合材、および第２の連結材の第２の固定端に係合される第２の係合材をさらに含む。

本発明の一態様に係る検査装置は、本発明の一態様に係る超電導マグネットを備える。容器は、コイル部の巻軸が通る磁束通過部を有する。検査装置は、超電導状態に冷却された超電導コイルを励減磁することにより、磁束通過部に配置された被検査対象の磁化特性を測定するように構成される。

上記によれば、耐電磁力性能に優れた支持構造を有する超電導マグネットおよび検査装置を実現することができる。

本発明の実施の形態に係る超電導マグネットの全体構成を模式的に示した上面透視図である。 本発明の実施の形態に係る超電導マグネットの全体構成を模式的に示した側面図である。 図２に示された超電導マグネットを断熱容器の底面側から見た概略平面図である。 水平支持部材の位置を説明するための模式図である。 連結材の第２の固定端の位置を説明するための模式図である。 第１の構成例に係る検査装置の概略断面図である。 第２の構成例に係る検査装置の概略断面図である。 超電導マグネットにおける、電磁力による荷重を支持する構造の第１の形態を説明するための図である。 超電導マグネットにおける、電磁力による荷重を支持する構造の第２の形態を説明するための図である。

[本発明の実施形態の説明]
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。

（１）本発明の一態様に係る超電導マグネット１００（図１および図２参照）は、超電導コイル２と、容器１０と、第１の支持部材４０ａおよび第２の支持部材４０ｂとを備える。超電導コイル２は、巻回された超電導線材２１を有するコイル部２０と、コイル部２０を挟むようにコイル部２０の巻軸Ａａの方向に沿って配置された第１および第２の固定部２８，３０とを有する。容器１０は超電導コイル２を収容する。第１の支持部材４０ａおよび第２の支持部材４０ｂは、第１の固定部２８を容器１０の側面１０ａにつなぎ、超電導コイル２を巻軸Ａａに垂直な方向に支持する。第１の支持部材４０ａと第２の支持部材４０ｂとは、巻軸Ａａの方向から見た平面視において、巻軸Ａａに対して対称に配置される。第１および第２の支持部材４０ａ，４０ｂの各々は、第１のベース部１２（１２ａ，１２ｂ）と、第１の連結材４１（４１ａ，４１ｂ）および第２の連結材４２（４２ａ，４２ｂ）とを含む。第１のベース部１２は、容器１０の側面１０ａに固定される。第１の連結材４１および第２の連結材４２は、巻軸Ａａの方向から見た平面視において、第１のベース部１２から互いに異なる方向に延びる。第１の固定部２８には、第１および第２の連結材４１，４２を通すための第１の貫通孔が形成されている。第１および第２の連結材４１，４２の各々は、第１の貫通孔を通って巻軸Ａａに垂直な方向に延在する。第１および第２の連結材４１，４２の各々は、第１のベース部１２に固定される第１の固定端と、第１の固定部２８に固定される第２の固定端とを有する。第１および第２の支持部材４０ａ，４０ｂの各々は、第１の連結材４１（４１ａ，４１ｂ）の第２の固定端に係合される第１の係合材４５（４５ａ，４５ｂ）、および第２の連結材４２（４２ａ，４２ｂ）の第２の固定端に係合される第２の係合材４６（４６ａ，４６ｂ）をさらに含む。

上記（１）に係る超電導マグネット１００によれば、第１および第２の支持部材４０ａ，４０ｂによって電磁力による水平方向の荷重を支持することができる。

（２）上記（１）に係る超電導マグネット１００において、第１および第２の連結材４１，４２の各々は、第２の固定端に雄ねじ部を有する。第１および第２の係合材４５，４６の各々は、雌ねじ部を有する。雄ねじ部と雌ねじ部とが螺合することにより、第１および第２の連結材４１，４２と第１および第２の係合材４５，４６とはそれぞれ係合する。

上記構成によれば、第１および第２の支持部材４０ａ，４０ｂの各々における支持張力は、第１および第２の連結材４１，４２の第２の固定端に形成された雄ねじ部に螺合する第１および第２の係合材４５，４６の締め付け力により調整することができる。

（３）上記（２）に係る超電導マグネットにおいて、雄ねじ部および雌ねじ部の材質は、ＦＲＰである。

雄ねじ部および雌ねじ部の材質をＦＲＰとした支持部材は、雄ねじ部の材質をＦＰＲとし、雌ねじ部の材質をステンレスとした支持部材に対して、引張強度が著しく高い。したがって、これにより、高い断熱性および高い強度を有する支持部材を実現することができる。

（４）上記（１）から（３）に係る超電導マグネットにおいて、第１の連結材４１に加わる軸力が、超電導状態に冷却された超電導コイル２を励磁したときに第１の連結材４１に加わる電磁力よりも大きくなるように、第１の連結材４１と第１の係合材４５とが係合される。第２の連結材４２に加わる軸力が、超電導状態に冷却された超電導コイル２を励磁したときに第２の連結材４２に加わる電磁力よりも大きくなるように、第２の連結材４２と第２の係合材４６とが係合される。

超電導コイル２の励減磁を繰り返した場合、第１および第２の連結材４１，４２の各々には断続的に電磁力が加わる。この電磁力が軸力よりも大きい場合、連結材は、電磁力と軸力との差分に相当する応力を受けて、引っ張りが繰り返されることとなる。その結果、連結材が疲労破壊してしまう可能性がある。

上記のように、連結材に加わる軸力が連結材に加わる電磁力よりも大きくなるように係合材を締め付けることで、超電導コイル２の励減磁に伴なって連結材が受ける繰り返し応力を低減することができる。よって、連結材の疲労破壊を防止することができる。

（５）上記（１）から（４）に係る超電導マグネット１００において、第１の連結材４１に加わる熱収縮は、第１の固定部において第１の連結材４１が挿通される第１の貫通孔が形成された部分に加わる熱収縮の第１の連結材４１の延在方向の成分に等しい。

これによると、連結材に加わる熱収縮は、第１の固定部の熱収縮と連結材ａの曲げとに変換されることとなり、連結材に発生する熱応力を緩和することができる。

（６）上記（１）から（５）に係る超電導マグネット１００において、第１の連結材４１と第２の連結材４２とは、延在方向が互いに直交するように配置される。

上記構成によれば、第１の支持部材４０ａの第１の連結材４１ａと第２の支持部材４０ｂの第１の連結材４１ｂとは平行に配置され、かつ、第１の支持部材４０ａの第２の連結材４２ａと第２の支持部材４０ｂの第２の連結材４２ｂとは平行に配置されることとなる。これによれば、第１の固定部２８に水平方向に加わる荷重（熱収縮応力および電磁力）を、第１の連結材４１の延在方向の成分と第２の連結材４２の延在方向の成分とに分解して、これら２つの成分を第１および第２の連結材４１，４２がそれぞれ支持することが可能となる。

（７）上記（１）から（６）に係る超電導マグネット１００において、第１の連結材４１と第１の係合材４５との係合部分、および第２の連結材４２と第２の係合材４６との係合部分の各々は、接着剤により固定される。

このようにすると、接着剤が、係合部分における係合材の緩み止め材として機能するため、各係合部分において、雄ねじ部と雌ねじ部とを摩擦力に依らずに、より強固に固定することができる。これにより、超電導コイル２を摩擦力に依らずに、強固に固定することができる。

（８）上記（１）から（７）に係る超電導マグネット１００において、第１および第２の連結材４１，４２ならびに第１および第２の係合材４５，４６の材質は、ＦＲＰである。

上記構成によれば、係合材を金属製のナットとしたものに比べて、同じ引張強度を保ちつつ、第１および第２の連結材４１，４２の直径を小さくすることができる。第１および第２の連結材４１，４２の直径を小さくするほど、伝熱経路の熱抵抗が高くなり、容器１０から超電導コイル２に侵入する熱が低減されるため、超電導コイル２の冷却効率を向上させることができる。また、第１および第２の連結材４１，４２の直径を小さくすることで、第１および第２の支持部材４０ａ，４０ｂを小型軽量化および低コスト化することができる。

（９）上記（１）から（８）に係る超電導マグネット１００は、第３の支持部材４０ｃおよび第４の支持部材４０ｄをさらに備える（図３参照）。第３の支持部材４０ｃおよび第４の支持部材４０ｄは、第２の固定部３０を容器１０の側面１０ａにつなぎ、超電導コイル２を巻軸Ａａに垂直な方向に支持する。巻軸Ａａの方向から見た平面視において、第３の支持部材４０ｃと第４の支持部材４０ｄとは、巻軸Ａａに対して対称に配置される。第３の支持部材４０ｃおよび第４の支持部材４０ｄはさらに、第１の支持部材４０ａおよび第２の支持部材４０ｂが配置された位置から巻軸Ａａを中心として９０度回転させた位置に配置される（図４参照）。

これによると、水平方向に作用する電磁力による荷重を、第１から第４の支持部材４０ａ〜４０ｄによって支持することができる。

（１０）上記（９）に係る超電導マグネット１００において、第３および第４の支持部材４０ｃ，４０ｄの各々は、容器１０の側面１０ａに配置された第２のベース部１２（１２ｃ，１２ｄ）と、巻軸Ａａの方向から見た平面視において、第２のベース部１２から互いに異なる方向に延びる第３の連結材４１（４１ｃ，４１ｄ）および第４の連結材４２（４２ｃ，４２ｄ）とを含む。第２の固定部３０には、第３および第４の連結材４１，４２を通すための第２の貫通孔が形成されている。第３および第４の連結材４１，４２の各々は、第２の貫通孔を通って巻軸Ａａに垂直な方向に延在する。第３および第４の連結材４１，４２の各々は、第２のベース部１２に固定される第３の固定端と、第２の固定部３０に固定される第４の固定端とを有する。第３および第４の支持部材４０ｃ，４０ｄの各々は、第３の連結材４１の第４の固定端に係合される第３の係合材４５（４５ｃ，４５ｄ）、および第４の連結材４２の第４の固定端に係合される第４の係合材４６（４６ｃ，４６ｄ）をさらに含む。

このようにすると、超電導コイル２に加わる電磁力による荷重を合計８本の連結材４１ａ〜４１ｄ，４２ａ〜４２ｄで支持することができる。

（１１）上記（９）または（１０）に係る超電導マグネット１００において、巻軸Ａａの方向から見た平面視において、第１の支持部材４０ａの第１の連結材４１ａと第３の支持部材４０ｃの第２の連結材４２ｃとは平行である。第１の支持部材４０ａの第２の連結材４２ａと第４の支持部材４０ｄの第１の連結材４１ｄとは平行である。第２の支持部材４０ｂの第１の連結材４１ｂと第４の支持部材４０ｄの第２の連結材４２ｄとは平行である。第２の支持部材４０ｂの第２の連結材４２ｂと第３の支持部材４０ｃの第１の連結材４１ｃとは平行である。

このようにすると、超電導コイル２に加わる電磁力による荷重を、互いに平行である一対の連結材によって、両持ち梁式に支持することができる。これにより、各支持部材４０の第１および第２の連結材４１，４２の剛性が高められる。よって、第１および第２の連結材４１，４２が荷重によって疲労破壊することを防止することができる。

（１２）本発明の一態様に係る検査装置（図６参照）は、上記（１）から（１１）に係る超電導マグネット１００を備える。容器１０は、コイル部２０の巻軸Ａａが通る磁束通過部を有する。検査装置は、超電導状態に冷却された超電導コイル２を励減磁することにより、磁束通過部に配置された被検査対象２００の磁化特性を測定するように構成される。

上記検査装置によれば、被検査対象２００の磁化特性の測定時に発生する電磁力による繰返し荷重を、４本の支持部材４０ａ〜４０ｄによって支持することができる。また、電磁力による繰り返し荷重を、両持ち梁式に支持することができるため、各水平支持部材４０の第１および第２の連結材４１，４２の剛性が高められる。よって、第１および第２の連結材４１，４２が繰り返し荷重によって疲労破壊することを防止することができる。

（１３）本発明の一態様に係る検査装置（図７参照）は、上記（１）から（１１）に係る超電導マグネット１００を備える。容器１０は、コイル部２０の巻軸が通る磁束通過部を有する。検査装置は、超電導コイル２の巻軸Ａａの方向の下方に配置され、磁束通過部の直下に被検査対象２００が配置されるように、超電導コイル２に対する被検査対象２００の位置を調整するステージ２１０をさらに備える。検査装置は、超電導状態に冷却された超電導コイル２を励減磁することにより、被検査対象２００の磁化特性を測定するように構成される。

上記検査装置によれば、被検査対象２００の磁化特性の測定時に発生する電磁力による繰返し荷重を、４本の支持部材４０ａ〜４０ｄによって支持することができる。また、電磁力による繰り返し荷重を、両持ち梁式に支持することができるため、各水平支持部材４０の第１および第２の連結材４１，４２の剛性が高められる。よって、第１および第２の連結材４１，４２が繰り返し荷重によって疲労破壊することを防止することができる。

[本発明の実施形態の詳細]
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照符号を付し、その説明は繰り返さない。

図１は、本発明の実施の形態に係る超電導マグネットの全体構成を模式的に示した上面透視図である。図２は、本発明の実施の形態に係る超電導マグネットの全体構成を模式的に示した側面図であり、図１のＩＩ−ＩＩ線での断面図に対応する。

図１および図２に示されるように、本実施の形態に係る超電導マグネット１００は、超電導コイルを冷凍機で冷却する冷凍機冷却型の超電導マグネットである。超電導マグネット１００は、超電導コイル２と、断熱容器１０と、垂直支持部材３２と、水平支持部材４０ａ〜４０ｄと、冷凍機６０とを備える。

断熱容器１０は、超電導コイル２を収容する。断熱容器１０は、側面１０ａ、底面１０ｂおよび上面１０ｃを有する。なお、図１には、上面１０ｃは示されていない。断熱容器１０の内部には、芯部１１が、底面１０ｂおよび上面１０ｃを貫くように形成される。芯部１１は中空状に形成される。

超電導コイル２は芯部１１に通される。したがって、コイル部２０の巻軸Ａａの方向が断熱容器１０の底面１０ｂに対して垂直方向となるように、超電導コイル２が断熱容器１０の内部に設置されている。すなわち本実施の形態では、超電導マグネット１００を設置したときの上下方向と、コイル部２０の巻軸Ａａの方向とが実質的に一致する。

超電導コイル２は、コイル部２０と、伝熱板２４と、固定具２８，３０とを含む。コイル部２０は、超電導線材２１を巻軸Ａａの周りに巻回することによって形成され、磁束を発生させる。超電導線材２１を巻軸Ａａの周りに螺旋状に巻回することによってコイル部２０を構成してもよい。あるいは、複数のパンケーキコイルを積層することによってコイル部２０を構成してもよい。このような構成では、巻軸Ａａの方向は、複数のパンケーキコイルの積層方向にも対応する。

固定具２８，３０は、巻軸Ａａの方向に沿ってコイル部２０を挟むように設けられてコイル部２０を把持する。固定具２８（第１の固定部）は、巻軸Ａａ方向に沿ったコイル部２０の上端に取り付けられる。固定具３０（第２の固定部）は、巻軸Ａａ方向に沿ったコイル部２０の下端に取り付けられる。なお、固定具２８，３０は、中空円状の形状を有する。

複数の伝熱板２４は、コイル部２０と冷凍機６０とを互いに熱的に接続する。図２は、代表的に２つの伝熱板２４が図示されている。しかし伝熱板２４の数は特に限定されるものではない。

冷凍機６０は、伝熱板２４を介してコイル部２０を冷却する。この実施の形態によれば、超電導コイル２は断熱容器１０の内部に収容されて、冷凍機６０により直接冷却されるもので、極低温容器は有していない。高温超電導コイルの場合は、極低温容器を有さなくても、冷却が可能である。

垂直支持部材３２は、超電導コイル２の垂直方向の荷重を支持する。垂直支持部材３２は棒状の形状を有しており、少なくとも両端部にボルトを有する。垂直支持部材３２の一方の端部は、ナット３２ａによって固定具２８に固定される。垂直支持部材３２の他方の端部は、断熱容器１０の底面１０ｂに支えられる。すなわち垂直支持部材３２は、固定具２８と、断熱容器１０の底面１０ｂとをつなぐ。

図１に示された構成によれば、垂直支持部材３２の数は３本である。３つのネジ３２ａによって示されるように、たとえば３つの垂直支持部材３２は、水平面において、巻軸Ａａに対して等角度（１２０°）となるように配置される。

水平支持部材４０ａ〜４０ｄは、超電導コイル２の水平方向（言い換えれば巻軸Ａａに垂直な方向）の荷重を支持する。水平支持部材４０ａ，４０ｂの各々は、超電導コイル２の固定具２８と、断熱容器１０の側面１０ａとをつなぐ。水平支持部材４０ｃ，４０ｄの各々は、超電導コイル２の固定具３０と、断熱容器１０の側面１０ａとをつなぐ。

図１に示されるように、巻軸Ａａ方向から見た平面視において、水平支持部材４０ａと水平支持部材４０ｂとは、固定具２８上に、巻軸Ａａに対して対称に配置されている。水平支持部材４０ａは「第１の支持部材」の一実施例に対応し、水平支持部材４０ｂは「第２の支持部材」の一実施例に対応する。

水平支持部材４０ａは、ガセット１２ａ（第１のベース部）と、連結材４１ａ，４２ａと、係合材１３ａ〜１６ａ，４５ａ，４６ａとを含む。ガセット１２ａは、断熱容器１０の側面１０ａに固定される。連結材４１ａ，４２ａは、巻軸Ａａ方向から見た平面視において、ガセット１２ａから互いに異なる方向に延びる。連結材４１ａ，４２ａの各々は、ボルトにより構成される。係合材１３ａ〜１６ａ，４５ａ，４６ａの各々は、ナットにより構成される。

以下では、水平支持部材４０ａ〜４０ｄを包括的に表記する場合には、単に「水平支持部材４０」とも称する。また、連結材４１ａ〜４１ｄ，４２ａ〜４２ｄを包括的に表記する場合には、単に「連結材４１，４２」とも称し、係合材１３ａ〜１３ｄ，１４ａ〜１４ｄ，１５ａ〜１５ｄ，１６ａ〜１６ｄ，４５ａ〜４５ｄ，４６ａ〜４６ｄをそれぞれ包括的に表記する場合には、単に「係合材１３，１４，１５，１６，４５，４６」とも称し、ガセット１２ａ〜１２ｄを包括的に表記する場合には、単に「ガセット１２」とも称する。

連結材４１ａ，４２ａの各々は水平方向に延在する。連結材４１ａの一方の端部（第１の固定端）は、係合材１３ａ，１５ａが係合されることにより、ガセット１２ａに固定される。連結材４２ａの一方の端部（第１の固定端）は、係合材１４ａ，１６ａが係合されることにより、ガセット１２ａに固定される。

固定具２８には、ブロック４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂが設けられる。ブロック４３ａ，４４ａには連結材４１ａ，４２ａをそれぞれ通すための貫通孔（第１の貫通孔）が形成されている。連結材４１ａは、他方の端部（第２の固定端）に雄ねじ部を有する。係合材４５ａは、雌ねじ部を有する。連結材４１ａの雄ねじ部と係合材４５ａの雌ねじ部とが螺合することにより、係合材４５ａが連結材４１ａの他方の端部に係合される。ブロック４３ａにて連結材４１ａの他方の端部と係合材４５ａとが係合されることにより、連結材４１ａの他方の端部が固定具２８に固定される。

連結材４２ａは、他方の端部（第２の固定端）に雄ねじ部を有する。係合材４６ａは、雌ねじ部を有する。連結材４２ａの雄ねじ部と係合材４６ａの雌ねじ部とが螺合することにより、係合材４６ａが連結材４２ａの他方の端部に係合される。ブロック４４ａにて連結材４２ａの他方の端部と係合材４６ａとが係合されることにより、連結材４２ａの他方の端部が固定具２８に固定される。

水平支持部材４０ｂは、ガセット１２ｂと、連結材４１ｂ，４２ｂと、係合材１３ｂ〜１６ｂ，４５ｂ，４６ｂとを含む。ガセット１２ｂ（第１のベース部）は、断熱容器１０の側面１０ａに固定される。連結材４１ｂ，４２ｂは、巻軸Ａａ方向から見た平面視において、ガセット１２ｂから互いに異なる方向に延びる。連結材４１ｂ，４２ｂの各々は、ボルトにより構成される。係合材１３ｂ〜１６ｂ，４５ｂ，４６ｂの各々は、ナットにより構成される。

連結材４１ｂ，４２ｂの各々は水平方向に延在する。連結材４１ｂの一方の端部（第１の固定端）は、係合材１３ｂ，１５ｂが係合されることにより、ガセット１２ｂに固定される。連結材４２ｂの一方の端部（第１の固定端）は、係合材１４ｂ，１６ｂが係合されることにより、ガセット１２ｂに固定される。

ブロック４３ｂ，４４ｂには連結材４１ｂ，４２ｂをそれぞれ通すための貫通孔（第１の貫通孔）が形成されている。連結材４１ｂは、他方の端部（第２の固定端）に雄ねじ部を有する。係合材４５ｂは、雌ねじ部を有する。連結材４１ｂの雄ねじ部と係合材４５ｂの雌ねじ部とが螺合することにより、係合材４５ｂが連結材４１ｂの他方の端部に係合される。ブロック４３ｂにて連結材４１ｂの他方の端部と係合材４５ｂとが係合されることにより、連結材４１ｂの他方の端部が固定具２８に固定される。

連結材４２ｂは、他方の端部（第２の固定端）に雄ねじ部を有する。係合材４６ｂは、雌ねじ部を有する。連結材４２ｂの雄ねじ部と係合材４６ｂの雌ねじ部とが螺合することにより、係合材４６ｂが連結材４２ｂの他方の端部に係合される。ブロック４４ｂにて連結材４２ｂの他方の端部と係合材４６ｂとが係合されることにより、連結材４２ｂの他方の端部が固定具２８に固定される。

図３は、図２に示された超電導マグネット１００を断熱容器１０の底面１０ｂ側から見た概略平面図である。

図３に示されるように、巻軸Ａａ方向から見た平面視において、水平支持部材４０ｃと水平支持部材４０ｄとは、固定具３０上に、巻軸Ａａに対して対称に配置される。水平支持部材４０ｃは「第３の支持部材」の一実施例に対応し、水平支持部材４０ｄは「第４の支持部材」の一実施例に対応する。

水平支持部材４０ｃは、ガセット１２ｃ（第２のベース部）と、連結材４１ｃ，４２ｃと、係合材１３ｃ〜１６ｃ，４５ｃ，４６ｃとを含む。ガセット１２ｃは、断熱容器１０の側面１０ａに固定される。連結材４１ｃ，４２ｃは、巻軸Ａａ方向から見た平面視において、ガセット１２ｃから互いに異なる方向に延びる。連結材４１ｃ，４２ｃの各々は、ボルトにより構成される。係合材１３ｃ〜１６ｃ，４５ｃ，４６ｃの各々は、ナットにより構成される。

連結材４１ｃ，４２ｃの各々は水平方向に延在する。連結材４１ｃの一方の端部（第３の固定端）は、係合材１３ｃ，１５ｃが係合されることにより、ガセット１２ｃに固定される。連結材４２ｃの一方の端部（第３の固定端）は、係合材１４ｃ，１６ｃが係合されることにより、ガセット１２ｃに固定される。

固定具３０には、ブロック４３ｃ，４３ｄ，４４ｃ，４４ｄが設けられる。ブロック４３ｃ，４４ｃには連結材４１ｃ，４２ｃをそれぞれ通すための貫通孔（第２の貫通孔）が形成されている。連結材４１ｃは、他方の端部（第４の固定端）に雄ねじ部を有する。係合材４５ｃは、雌ねじ部を有する。連結材４１ｃの雄ねじ部と係合材４５ｃの雌ねじ部とが螺合することにより、係合材４５ｃが連結材４１ｃの他方の端部に係合される。ブロック４３ｃにて連結材４１ｃの他方の端部と係合材４５ｃとが係合されることにより、連結材４１ｃの他方の端部が固定具３０に固定される。

連結材４２ｃは、他方の端部（第４の固定端）に雄ねじ部を有する。係合材４６ｃは、雌ねじ部を有する。連結材４２ｃの雄ねじ部と係合材４６ｃの雌ねじ部とが螺合することにより、係合材４６ｃが連結材４２ｃの他方の端部に係合される。ブロック４４ｃにて連結材４２ｃの他方の端部と係合材４６ｃとが係合されることにより、連結材４２ｃの他方の端部が固定具３０に固定される。

水平支持部材４０ｄは、ガセット１２ｄ（第２のベース部）と、連結材４１ｄ，４２ｄと、係合材１３ｄ〜１６ｄ，４５ｄ，４６ｄとを含む。ガセット１２ｄは、断熱容器１０の側面１０ａに固定される。連結材４１ｄ，４２ｄは、巻軸Ａａ方向から見た平面視において、ガセット１２ｄから互いに異なる方向に延びる。連結材４１ｄ，４２ｄの各々は、ボルトにより構成される。係合材１３ｄ〜１６ｄ，４５ｄ，４６ｄの各々は、ナットにより構成される。

連結材４１ｄ，４２ｄの各々は水平方向に延在する。連結材４１ｄの一方の端部（第３の固定端）は、係合材１３ｄ，１５ｄが係合されることにより、ガセット１２ｄに固定される。連結材４２ｄの一方の端部（第３の固定端）は、係合材１４ｄ，１６ｄが係合されることにより、ガセット１２ｄに固定される。

ブロック４３ｄ，４４ｄには連結材４１ｄ，４２ｄをそれぞれ通すための貫通孔（第２の貫通孔）が形成されている。連結材４１ｄは、他方の端部（第４の固定端）に雄ねじ部を有する。係合材４５ｄは、雌ねじ部を有する。連結材４１ｄの雄ねじ部と係合材４５ｄの雌ねじ部とが螺合することにより、係合材４５ｄが連結材４１ｄの他方の端部に係合される。ブロック４３ｄにて連結材４１ｄの他方の端部と係合材４５ｄとが係合されることにより、連結材４１ｄの他方の端部が固定具３０に固定される。

連結材４２ｄは、他方の端部（第４の固定端）に雄ねじ部を有する。係合材４６ｄは、雌ねじ部を有する。連結材４２ｄの雄ねじ部と係合材４６ｄの雌ねじ部とが螺合することにより、係合材４６ｄが連結材４２ｄの他方の端部に係合される。ブロック４４ｄにて連結材４２ｄの他方の端部と係合材４６ｄとが係合されることにより、連結材４２ｄの他方の端部が固定具３０に固定される。

水平支持部材４０ａ〜４０ｄおよび垂直支持部材３２の各々の材質は、ＦＰＲである。これにより、高い断熱性および高い強度を有する支持部材を実現することができる。

具体的には、水平支持部材４０ａ〜４０ｄの各々において、連結材４１，４２および係合材１３〜１６，４５，４６の材質はＦＲＰである。少なくとも連結材４１，４２の雄ねじ部の材質はＦＲＰであり、少なくとも係合材１３〜１６，４５，４６の雌ねじ部の材質はＦＲＰである。

雄ねじ部の材質をＦＰＲとし、雌ねじ部の材質をＦＲＰとした水平支持部材と、雄ねじ部をＦＲＰとし、雌ねじ部を金属（ステンレス）とした水平支持部材とについて、引張試験を行なった。引張試験では、直径８ｍｍ、１２ｍｍおよび１６ｍｍの雄ねじ部と雌ねじ部とを螺合させた状態で雌ねじ部に引張張力を加え、破断荷重を測定した。その結果、雄ねじ部の材質をＦＰＲとし、雌ねじ部の材質をステンレスとした水平支持部材は、たとえば直径８ｍｍのとき、破断荷重が２５００Ｎ程度であるのに対して、雄ねじ部および雌ねじ部の材質をＦＲＰとした水平支持部材は、破断荷重が６５００Ｎ程度であり、引張強度が著しく高いことが確認された。

図１から図３に示された構成では、たとえば、連結材４１，４２をＦＰＲ製の寸切ボルトとし、係合材１３〜１６，４５，４６をＦＲＰ製のナットとすることができる。このようにすると、係合材を金属製のナットとしたものに比べて、同じ引張強度を保ちつつ、連結材４１，４２の直径を小さくすることができる。

連結材４１，４２は、ガセット１２を介して断熱容器１０に接続されているため、断熱容器１０の外部の熱を超電導コイル２に伝える伝熱経路を構成する。よって、連結材４１，４２の直径を小さくするほど、伝熱経路の熱抵抗が高くなり、断熱容器１０から超電導コイル２に侵入する熱が低減されるため、超電導コイル２の冷却効率を向上させることができる。また、連結材４１，４２の直径を小さくすることで、水平支持部材４０を小型軽量化および低コスト化することができる。

図１から図３に示された構成によれば、垂直支持部材３２の数は３である。しかし、垂直支持部材３２の数は耐荷重および超電導コイル２の冷却効率の観点から適切に定めることができる。

同様に、固定具２８と断熱容器１０の側面１０ａとをつなぐ水平支持部材４０の数、および固定具３０と断熱容器１０の側面１０ａとをつなぐ水平支持部材４０の数は、連結材４１，４２の耐荷重と超電導コイル２の冷却効率との観点から定めることができる。

たとえば水平支持部材４０の本数を多くするほど、１本の水平支持部材４０に加わる荷重を小さくすることができる。しかし上述したように、水平支持部材４０は、断熱容器１０の外部の熱を超電導コイル２に伝える伝熱経路を構成する。水平支持部材４０の数が増えると断熱経路が増えるため、超電導コイル２の冷却効率が低下しやすい。逆に水平支持部材４０の本数を少なくするほど、超電導コイル２の冷却効率の低下を抑えることができる。しかし１本の水平支持部材４０に加わる荷重が大きくなる。

図４は、水平支持部材４０ａ〜４０ｄの位置を説明するための模式図である。
図４に示されるように、巻軸Ａａ方向から見た平面視において、水平支持部材４０ａと水平支持部材４０ｂとは、固定具２８上に、巻軸Ａａに対して対称に配置される。水平支持部材４０ａ，４０ｂの各々において、連結材４１と連結材４２とは延在方向が互いに直交するように配置されることが好ましい。

このようにすると、水平支持部材４０ａの連結材４１ａと水平支持部材４０ｂの連結材４１ｂとは平行に配置され、かつ、水平支持部材４０ａの連結材４２ａと水平支持部材４０ｂの連結材４２ｂとは平行に配置されることとなる。これによれば、固定具２８に水平方向に加わる荷重（熱収縮応力および電磁力）を、連結材４１の延在方向の成分と連結材４２の延在方向の成分とに分解して、これら２つの成分を連結材４１，４２がそれぞれ支持することが可能となる。

ここで、連結材４１と係合材４５とは、連結材４１に加わる軸力が、超電導状態に冷却された超電導コイル２を励磁したときに連結材４１に加わる電磁力よりも大きくなるように、係合される。

連結材４１に係合材４５を係合する際、係合材４５の雌ねじ部を回して締め付けると、締め付けにより連結材４１の雄ねじ部が引っ張られる。そのため、連結材４１の雄ねじ部には元に戻ろうとする力である軸力が生じる。

一方、超電導コイル２の周辺に磁性体が存在する場合、超電導コイル２を励磁すると、超電導コイル２が発生する磁場により、超電導コイル２と磁性体との間に相互に引き合うような電磁力が発生し得る。この電磁力は、巻軸Ａａ方向の成分と巻軸Ａａに垂直な方向の成分とを有する。超電導コイル２に対して巻軸Ａａに垂直な方向の電磁力が加わると、水平支持部材４０の連結材４１，４２に対しても電磁力が加わることとなる。

超電導コイル２の励減磁を繰り返した場合、連結材４１には断続的に電磁力が加わる。この電磁力が軸力よりも大きい場合、連結材４１は、電磁力と軸力との差分に相当する応力を受けて、引っ張りが繰り返されることとなる。その結果、連結材４１が疲労破壊してしまう可能性がある。

上記のように、連結材４１に加わる軸力が連結材４１に加わる電磁力よりも大きくなるように係合材４５の雌ねじ部を締め付けることで、超電導コイル２の励減磁に伴なって連結材４１が受ける繰り返し荷重を低減することができる。よって、連結材４１の疲労破壊を防止することができる。

連結材４１および係合材４５と同様に、連結材４２と係合材４６とは、連結材４２に加わる軸力が、連結材４２に加わる電磁力よりも大きくなるように係合される。これにより、連結材４２の疲労破壊を防止することができる。

なお、図示は省略するが、連結材４１と係合材４５との係合部分、および連結材４２と係合材４６との係合部分の各々を接着剤で固定してもよい。接着剤は、係合部分における係合材の緩み止め材として機能する。これにより、各係合部分において、雄ねじ部と雌ねじ部とを摩擦力に依らずに、より強固に固定することができる。これにより、超電導コイル２を摩擦力に依らずに強固に固定することができる。

図３に示したように、水平支持部材４０ｃと水平支持部材４０ｄとは、固定具３０上に、巻軸Ａａに対して対称に配置される。水平支持部材４０ｃ，４０ｄの各々においても、水平支持部材４０ａ，４０ｂと同様に、連結材４１と連結材４２とを延在方向が互いに直交するように配置することで、固定具３０に水平方向に加わる応力を、連結材４１，４２が効率良く相殺することができる。

また、水平支持部材４０ｃ，４０ｄの各々においても、連結材４１に加わる軸力が連結材４１に加わる電磁力よりも大きくなるように、連結材４１と係合材４５とを係合し、かつ、連結材４２に加わる軸力が連結材４２に加わる電磁力よりも大きくなるように、連結材４２と係合材４６とを係合する。これにより、連結材４１，４２の疲労破壊を防止することができる。

さらに、図４に示されるように、水平支持部材４０ｃ，４０ｄは、巻軸Ａａ方向から見た平面視において、水平支持部材４０ａ，４０ｂが配置された位置から巻軸Ａａを中心として９０°回転させた位置に配置される。このようにすると、巻軸Ａａ方向の平面視において、水平支持部材４０ａの連結材４１ａと、水平支持部材４０ｃの連結材４２ｃとは平行に配置され、水平支持部材４０ａの連結材４２ａと、水平支持部材４０ｄの連結材４１ｄは平行に配置される。また、水平支持部材４０ｂの連結材４１ｂと、水平支持部材４０ｄの連結材４２ｄとは平行に配置され、水平支持部材４０ｂの連結材４２ｂと、水平支持部材４０ｃの連結材４１ｃとは平行に配置される。このようにすると、超電導コイル２に加わる電磁力による荷重を合計８本の連結材４１ａ〜４１ｄ，４２ａ〜４２ｄで支持することができる。連結材４１ａ〜４１ｄ，４２ａ〜４２ｄによる電磁力の支持構造については後述する。

図５は、連結材４１，４２の第２の固定端の位置を説明するための模式図である。図５では、水平支持部材４０ａの連結材４２ａにおける第２の固定端の位置について説明するが、水平支持部材４０ａの連結材４１ａおよび水平支持部材４０ｂの連結材４１ｂ，４２ｂについても、以下の説明に従って第２の固定端の位置を決定することができる。また、水平支持部材４０ｃの連結材４１ｃ，４２ｃおよび水平支持部材４０ｄの連結材４１ｄ，４２ｄについても、以下の説明に従って第４の固定端の位置を決定することができる。

超電導コイル２を室温から低温に冷却することによって、固定具２８が収縮する。固定具２８は熱収縮によって径方向に収縮する。そのため、連結材４１ａが挿通されるブロック４４ａには、図中に矢印Ｆ１で示すように、巻軸Ａａに向かう方向に熱収縮が加わる。この応力によってブロック４４ａは巻軸Ａａに向かって移動する。なお、ブロック４４ａの移動量は固定具２８を室温から低温に冷却したときの固定具２８の熱収縮率に依存する。

超電導コイル２を室温から低温に冷却すると、固定具２８とともに連結材４２ａも収縮する。連結材４２ａには、図中に矢印Ｆ２で示すように、連結材４２ａの延在方向に沿って第１の固定端に向かう方向（すなわち、ガセット１２ａに向かう方向）に熱収縮が加わる。

この結果、連結材４２ａの第２の固定端には、巻軸Ａａ方向に向かう熱収縮Ｆ１と、第１の固定端に向かう熱収縮Ｆ２とが加わる。熱収縮Ｆ２が、熱収縮Ｆ１の連結材４２ａの延在方向の成分に等しくなるように、第２の固定端の位置を決定する。これによると、連結材４２ａでは、熱収縮Ｆ１の連結材４２ａの延在方向の成分を吸収することができるため、熱収縮Ｆ１の連結材４２ａに垂直な方向の成分のみが加わることとなる。なお、この熱収縮Ｆ１の連結材４２ａに垂直な方向の成分は、連結材４２ａの曲げに変換される。すなわち、連結材４２ａに加わる熱収縮は、固定具２８の熱収縮と連結材４２ａの曲げとに変換されることとなり、連結材４２ａに発生する熱応力を緩和することができる。

次に、図６および図７を参照して、本実施の形態に係る超電導マグネット１００が適用され得る検査装置の構成例について説明する。本実施の形態に係る検査装置は、超電導マグネット１００が発生する変動磁場を用いて被検査対象の磁化特性を測定するように構成される。

図６は、第１の構成例に係る検査装置の概略断面図である。図６に示されるように、第１の構成例に係る検査装置は、超電導マグネット１００を備える。

断熱容器１０は、中空状の芯部１１の内部に、超電導コイル２の巻軸Ａａが通る磁束通過部を有する。磁束通過部は超電導コイル２によって発生した磁束を通すことができる。

試料２００（被検査対象）は磁束通過部に配置される。試料２００には、超電導コイル２から発生した磁場が印加される。試料２００の位置における磁場の強度が所望の強度となるように超電導コイル２に電流が印加される。

検査装置においては、試料２００の磁化特性の測定時には、所定の磁場発生パターンに従って超電導コイル２に磁場を発生させるために、超電導コイル２の通電電流を制御する。たとえば、磁場発生パターンとして、０［Ｔ］→＋６［Ｔ］→−６［Ｔ］→＋６［Ｔ］→０［Ｔ］の順で強度が変化する磁場を１サイクルとする。この１サイクルで変動する磁場が発生するように、超電導コイル２の通電電流を制御する。１サイクルでの試料２００の磁化特性が測定されると、試料２００が交換され、交換された試料２００について１サイクルにおける磁化特性が測定される。

このように、試料２００の磁化特性の測定時には、磁場発生パターンに従って、超電導コイル２の励磁と減磁とが交互に繰り返される。試料２００は磁性体であるため、超電導コイル２を励磁すると、試料２００には超電導コイル２に引き付けられる吸引力が働く。その結果、超電導コイル２において、吸引力に対する反力として電磁力が作用する。吸引力と電磁力とは互いに逆向きで同じ大きさの力である。

試料２００が芯部１１の内部に配置されているため、超電導コイル２には巻軸Ａａに垂直な方向に沿って巻軸Ａａに向かうように電磁力が作用する。試料２００が巻軸Ａａに対して対称に配置されていれば、互いに逆向きで同じ大きさの電磁力が打ち消し合うため、超電導コイル２全体としては電磁力が働かない。

一方で、図６に示されるように、試料２００が巻軸Ａａに対して非対称に配置されている場合には、超電導コイル２において、試料２００に近い側に位置する部分に作用する電磁力（図中のＦａに相当）は、試料２００に遠い側に位置する部分に作用する電磁力（図中のＦｂに相当）よりも大きくなる。その結果、超電導コイル２全体としては、巻軸Ａａに垂直な方向に電磁力が作用する。図６の例では、巻軸Ａａに垂直な方向の左向きに働く電磁力Ｆａが右向きに働く電磁力Ｆｂよりも大きいため、超電導コイル２全体として左向きに電磁力が作用することとなる。

超電導コイル２が繰り返し励減磁されることにより、超電導コイル２には、上述した巻軸Ａａに垂直な方向の左向きに電磁力が繰り返し働く。その結果、超電導コイル２は繰り返し荷重を受けることとなる。

図７は、第２の構成例に係る検査装置の概略断面図である。図７に示されるように、第２の構成例に係る検査装置は、超電導マグネット１００と、ステージ２１０とを備える。

試料２００は、ステージ２１０上において磁束通過部の直下に配置される。試料２００には、超電導コイル２から発生した磁場が印加される。試料２００の位置における磁場の強度が所望の強度となるように超電導コイル２に電流が印加される。

第２の構成例に係る検査装置においては、超電導コイル２により変動磁場を発生させて、試料２００の磁化曲線（外部磁場と試料２００の磁化との関係を示す曲線）を測定する。

検査装置は、ステージ２１０上に配置された複数の試料２００に対して、超電導コイル２から発生した磁場を順番に印加することにより、各試料２００の磁化特性を測定する。ステージ２１０は、複数の試料２００を順番に磁束通過部の直下に導入するための位置決め機構を構成する。

ステージ２１０は磁性体で形成されているため、超電導コイル２を励磁すると、ステージ２１０には超電導コイル２に引き付けられる吸引力が働く。その結果、図７（Ａ）に示すように、超電導コイル２には、吸引力に対する反力として電磁力Ｆｃが作用する。吸引力と電磁力とは互いに逆向きで同じ大きさの力である。すなわち、巻軸Ａａの方向の下向きに電磁力Ｆｃが働く。

ここで、図７（Ｂ）に示すように、ステージ２１０が巻軸Ａａに垂直な方向の右向きに移動すると、ステージ２１０には、巻軸Ａａに垂直な方向の左向きに吸引力が働く。その結果、超電導コイル２には、巻軸Ａａに垂直な方向の右向きに電磁力Ｆｄが作用する。よって、超電導コイル２において、巻軸Ａａ方向の下向きの電磁力Ｆｃと、巻軸Ａａに垂直な方向の右向きの電磁力Ｆｄとが作用することとなる。

ステージ２１０を巻軸Ａａに垂直な方向に移動させながら超電導コイル２を繰り返し励減磁することにより、超電導コイル２には、上述した巻軸Ａａに垂直な方向の右向きに電磁力が繰り返し働く。したがって、超電導コイル２は繰り返し荷重を受けることとなる。

以上説明したように、超電導マグネット１００が適用された検査装置において、超電導コイル２を繰り返し励減磁することにより、超電導コイル２は巻軸Ａａに垂直な方向に、電磁力による繰り返し荷重を受ける。そのため、超電導マグネット１００には疲労を考慮した耐電磁力が求められる。

この実施の形態に係る超電導マグネット１００では、図１から図４に示したように、超電導コイル２の固定具２８を断熱容器１０の側面１０ａにつなぎ、超電導コイル２を巻軸Ａａに垂直な方向に支持する水平支持部材４０ａ，４０ｂが配置され、かつ、固定具３０を断熱容器１０の側面１０ａにつなぎ、超電導コイル２を巻軸Ａａに垂直な方向に支持する水平支持部材４０ｃ，４０ｄが配置されている。水平支持部材４０ｃ，４０ｄは、巻軸Ａａ方向から見た平面視において、水平支持部材４０ａ，４０ｂが配置された位置から巻軸Ａａを中心として９０°回転させた位置に配置されている。これによると、水平方向に作用する繰り返し荷重を、水平支持部材４０ａ〜４０ｄによって支持することができる。

図８は、超電導マグネット１００における、電磁力による荷重の支持構造の第１の形態を説明するための図である。図８（Ａ）は、超電導マグネット１００を断熱容器１０の上面１０ｃ側から見た概略平面図である。図８（Ｂ）は、超電導マグネット１００を断熱容器１０の底面１０ｂ側から見た概略平面図である。

図８では、水平支持部材４０ａの連結材４２ａ、水平支持部材４０ｂの連結材４２ｂ、水平支持部材４０ｃの連結材４１ｃおよび水平支持部材４０ｄの連結材４１ｄの各々に水平な方向に電磁力Ｆ３が作用している。この電磁力Ｆ３は、図８（Ａ）に示されるように、固定具２８側において、水平支持部材４０ｂから水平支持部材４０ａに向かう方向に作用する。固定具３０側では、図８（Ｂ）に示されるように、電磁力Ｆ３は、水平支持部材４０ｃから水平支持部材４０ｄに向かう方向に作用する。

固定具２８側においては、電磁力Ｆ３に対する反力として、水平支持部材４０ｂの連結材４２ｂの第２の固定端に応力Ｆ４が働く。電磁力Ｆ３と応力Ｆ４とは互いに逆向きの力である。

一方、固定具３０側においては、電磁力Ｆ３に対する反力として、水平支持部材４０ｃの連結材４１ｃの第４の固定端に応力Ｆ５が働く。電磁力Ｆ３と応力Ｆ５とは互いに逆向きの力である。

なお、図８（Ａ）には、固定具３０側で作用している応力Ｆ５が破線矢印で示されている。図８（Ｂ）には、固定具２８側で作用している応力Ｆ４が破線矢印で示されている。

これによれば、超電導マグネット１００全体として、電磁力Ｆ３による荷重は、水平支持部材４０ｂの連結材４２ｂおよび水平支持部材４０ｃの連結材４１ｃによって支持されていることが分かる。すなわち、電磁力Ｆ３による荷重は、一対の連結材４２ｂ，４１ｃによって両持ち梁式に支持されている。

図９は、超電導マグネット１００における、電磁力による荷重を支持する構造の第２の形態を説明するための図である。図９（Ａ）は、超電導マグネット１００を断熱容器１０の上面１０ｃ側から見た概略平面図である。図９（Ｂ）は、超電導マグネット１００を断熱容器１０の底面１０ｂ側から見た概略平面図である。

図９では、巻軸Ａａに垂直な方向でガセット１２ｄに向かう方向に電磁力Ｆ６が作用している。図９（Ａ）に示されるように、固定具２８側においては、電磁力Ｆ６に対する反力として、水平支持部材４０ａの連結材４１ａの第２の固定端に応力Ｆ７が働くとともに、水平支持部材４０ｂの連結材４２ｂの第２の固定端に応力Ｆ８が働く。このように、固定具２８側では、電磁力Ｆ６は、連結材４１ａに水平な方向の成分と、連結材４２ｂに水平な方向の成分とに分解され、それぞれの成分が連結材４１ａ，４２ｂによって支持されている。

図９（Ｂ）に示されるように、固定具３０側においては、電磁力Ｆ６に対する反力として、水平支持部材４０ｃの連結材４１ｃの第４の固定端に応力Ｆ９が働くとともに、水平支持部材４０ｃの連結材４２ｃの第４の固定端に応力Ｆ１０が働く。このように、固定具３０側では、電磁力Ｆ６は、連結材４１ｃに水平な方向の成分と、連結材４２ｃに水平な方向の成分とに分解され、それぞれの成分が連結材４１ｃ，４２ｃによって支持されている。

なお、図９（Ａ）には、固定具３０で作用している応力Ｆ９，Ｆ１０が破線矢印で示されている。図９（Ｂ）には、固定具２８側で作用している応力Ｆ７，Ｆ８が破線矢印で示されている。

これによれば、超電導マグネット１００全体として、電磁力Ｆ６による荷重は、水平支持部材４０ｂの連結材４２ｂおよび水平支持部材４０ｃの連結材４１ｃによって支持されているとともに、水平支持部材４０ａの連結材４１ａおよび水平支持部材４０ｃの連結材４２ｃによって支持されていることが分かる。すなわち、電磁力Ｆ６による荷重は、一対の連結材４２ｂ，４１ｃによって両持ち梁式に支持されるとともに、一対の連結材４１ａ，４２ｃによって両持ち梁式に支持されている。

図８および図９に示した支持構造によれば、電磁力による繰返し荷重を、水平支持部材４０ａ〜４０ｄによって支持することができる。また、電磁力による繰り返し荷重を両持ち梁式に支持することができるため、各水平支持部材４０の連結材４１，４２の剛性が高められる。よって、連結材４１，４２が繰り返し荷重によって疲労破壊することを防止することができる。この結果、耐電磁力性能に優れた支持構造を実現できる。

なお、上述した実施の形態では、水平支持部材４０は固定具２８，３０に固定されるものとしたが、固定具２８，３０のいずれか一方のみに固定されてもよい。水平支持部材４０を固定具２８，３０に固定することで、水平支持部材４０を一方の固定具のみに固定する構成に比べて、水平方向のより大きな荷重を支持することができる。しかし、水平支持部材４０は断熱容器１０に接続されているため、断熱容器１０の外部の熱を超電導コイル２に伝える伝熱経路を構成する。そのため、水平支持部材４０の数が増えると伝熱経路が増えるため、超電導コイル２の冷却効率が低下しやすくなる。逆に水平支持部材４０の本数を少なくするほど、超電導コイル２の冷却効率の低下を抑えることができる。したがって、水平支持部材４０の耐荷重と冷却効率との観点から、水平支持部材４０を固定具２８，３０に固定するか、固定具２８，３０の一方のみに固定するかを選択することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

２ 超電導コイル
１０ 断熱容器
１０ａ 側面
１０ｂ 底面
１０ｃ 上面
１１ 芯部
１２，１２ａ〜１２ｄ ガセット
２０ コイル部
２１ 超電導線材
２４ 伝熱板
２８，３０ 固定具
３２ 垂直支持部材
３２ａ ねじ
４０，４０ａ〜４０ｄ 水平支持部材
４１，４１ａ〜４１ｄ，４２，４２ａ〜４２ｄ 連結材
１３ａ〜１３ｄ，１４ａ〜１４ｄ，１５ａ〜１５ｄ，１６ａ〜１６ｄ，４５ａ〜４５ｄ，４６ａ〜４６ｄ 係合材
４４ａ〜４４ｄ ブロック
６０ 冷凍機
１００ 超電導マグネット
２００ 試料
２１０ ステージ
Ａａ 巻軸

Claims (13)

1. 巻回された超電導線材を有するコイル部と、前記コイル部を挟むように前記コイル部の巻軸の方向に沿って配置された第１および第２の固定部とを有する超電導コイルと、
   前記超電導コイルを収容する容器と、
   前記第１の固定部を前記容器の側面につなぎ、前記超電導コイルを前記巻軸に垂直な方向に支持する第１の支持部材および第２の支持部材と備え、
   前記第１の支持部材と前記第２の支持部材とは、前記巻軸の方向から見た平面視において、前記巻軸に対して対称に配置され、
   前記第１および第２の支持部材の各々は、
   前記容器の前記側面に固定された第１のベース部と、
   前記巻軸の方向から見た平面視において、前記第１のベース部から互いに異なる方向に延びる第１の連結材および第２の連結材とを含み、
   前記第１の固定部には、前記第１および第２の連結材を通すための第１の貫通孔が形成されており、
   前記第１および第２の連結材の各々は、前記第１の貫通孔を通って前記巻軸に垂直な方向に延在し、かつ、前記第１のベース部に固定される第１の固定端と、前記第１の固定部に固定される第２の固定端とを有し、
   前記第１および第２の支持部材の各々は、前記第１の連結材の前記第２の固定端に係合される第１の係合材、および前記第２の連結材の前記第２の固定端に係合される第２の係合材をさらに含む、超電導マグネット。
2. 前記第１および第２の連結材の各々は、前記第２の固定端に雄ねじ部を有し、
   前記第１および第２の係合材の各々は、雌ねじ部を有し、
   前記雄ねじ部と前記雌ねじ部とが螺合することにより、前記第１および第２の連結材と前記第１および第２の係合材とはそれぞれ係合する、請求項１に記載の超電導マグネット。
3. 前記雄ねじ部および前記雌ねじ部の材質は、ＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）である、請求項２に記載の超電導マグネット。
4. 前記第１の連結材に加わる軸力が、超電導状態に冷却された前記超電導コイルを励磁したときに前記第１の連結材に加わる電磁力よりも大きくなるように、前記第１の連結材と前記第１の係合材とが係合され、かつ、
   前記第２の連結材に加わる軸力が、超電導状態に冷却された前記超電導コイルを励磁したときに前記第２の連結材に加わる電磁力よりも大きくなるように、前記第２の連結材と前記第２の係合材とが係合される、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の超電導マグネット。
5. 前記第１の連結材に加わる熱収縮は、前記第１の固定部において前記第１の連結材が挿通される前記第１の貫通孔が形成された部分に加わる熱収縮の前記第１の連結材の延在方向の成分に等しい、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の超電導マグネット。
6. 前記第１の連結材と前記第２の連結材とは、延在方向が互いに直交するように配置される、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の超電導マグネット。
7. 前記第１の連結材と前記第１の係合材との係合部分、および前記第２の連結材と前記第２の係合材との係合部分の各々は、接着剤により固定される、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の超電導マグネット。
8. 前記第１および第２の連結材ならびに前記第１および第２の係合材の材質は、ＦＲＰである、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の超電導マグネット。
9. 前記第２の固定部を前記容器の前記側面につなぎ、前記超電導コイルを前記巻軸に垂直な方向に支持する第３の支持部材および第４の支持部材と備え、
   前記巻軸の方向から見た平面視において、前記第３の支持部材と前記第４の支持部材とは、前記巻軸に対して対称に配置され、かつ、前記第１の支持部材および前記第２の支持部材が配置された位置から前記巻軸を中心として９０度回転させた位置に配置される、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の超電導マグネット。
10. 前記第３および第４の支持部材の各々は、
    前記容器の前記側面に配置された第２のベース部と、
    前記巻軸の方向から見た平面視において、前記第２のベース部から互いに異なる方向に延びる第３の連結材および第４の連結材とを含み、
    前記第２の固定部には、前記第３および第４の連結材を通すための第２の貫通孔が形成されており、
    前記第３および第４の連結材の各々は、前記第２の貫通孔を通って前記巻軸に垂直な方向に延在し、かつ、前記第２のベース部に固定される第３の固定端と、前記第２の固定部に固定される第４の固定端とを有し、
    前記第３および第４の支持部材の各々は、前記第３の連結材の前記第４の固定端に係合される第３の係合材、および前記第４の連結材の前記第４の固定端に係合される第４の係合材をさらに含む、請求項９に記載の超電導マグネット。
11. 前記巻軸の方向から見た平面視において、
    前記第１の支持部材の前記第１の連結材と前記第３の支持部材の前記第２の連結材とは平行であり、
    前記第１の支持部材の前記第２の連結材と前記第４の支持部材の前記第１の連結材とは平行であり、
    前記第２の支持部材の前記第１の連結材と前記第４の支持部材の前記第２の連結材とは平行であり、
    前記第２の支持部材の前記第２の連結材と前記第３の支持部材の前記第１の連結材とは平行である、請求項９または請求項１０に記載の超電導マグネット。
12. 請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の超電導マグネットを備え、
    前記容器は、前記コイル部の前記巻軸が通る磁束通過部を有し、
    超電導状態に冷却された前記超電導コイルを励減磁することにより、前記磁束通過部に配置された被検査対象の磁化特性を測定するように構成される、検査装置。
13. 請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の超電導マグネットを備え、
    前記容器は、前記コイル部の前記巻軸が通る磁束通過部を有し、
    前記超電導コイルの前記巻軸の方向の下方に配置され、前記磁束通過部の直下に被検査対象が配置されるように、前記超電導コイルに対する前記被検査対象の位置を調整するステージをさらに備え、
    超電導状態に冷却された前記超電導コイルを励減磁することにより、前記被検査対象の磁化特性を測定するように構成される、検査装置。

Images