JPH01130508A - Superconducting magnet device - Google Patents
Superconducting magnet deviceInfo
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- JPH01130508A JPH01130508A JP28849487A JP28849487A JPH01130508A JP H01130508 A JPH01130508 A JP H01130508A JP 28849487 A JP28849487 A JP 28849487A JP 28849487 A JP28849487 A JP 28849487A JP H01130508 A JPH01130508 A JP H01130508A
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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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】 磁界用の超電導マグネット装置に関するものである。[Detailed description of the invention] This invention relates to a superconducting magnet device for magnetic fields.
第3図【工例えばアイ・イー・イー・イー トランザク
ションズ オン マグネティクス(IEEETRANS
ACTIONS ON MAGNETIC8) 17)
MAG−23巻(1987年)908ページに示され
た従来の高磁界発生用超電導マグネットを示し1)図に
おいて。Figure 3 [For example, IE Transactions on Magnetics (IEEE TRANS)
ACTIONS ON MAGNETIC8) 17)
The conventional superconducting magnet for generating a high magnetic field is shown in MAG-Volume 23 (1987), page 908. 1) In the figure.
Nb−TL超電導線を巻回してなる第1の外マグネット
(1)の内側に、(Nb、Tp)3Sn超電導線を巻回
してなる第2の外マグネット(2)、さらKその内側に
、V、Ga 超電導線を巻回してなる内マグネット(3
)が配置されている。内マグネット(3)はIn5it
u法忙よシ作られたV3Ga部分(8a)(!3b)と
SDP法によシ作られたV、Ga部分(8c)とからな
っている。これら外マグネット(1)、(2)および内
マグネッ)(3)t’!、液体ヘリウム(図示せず)V
C浸漬冷却されている。外マグネット(1)、(2)は
バイアス磁界発生用であり、内マグネット(3)は高磁
界発生用マグネットである。Inside a first outer magnet (1) formed by winding an Nb-TL superconducting wire, a second outer magnet (2) formed by winding a (Nb, Tp)3Sn superconducting wire, and further inside thereof, Inner magnet made by winding V, Ga superconducting wire (3
) are placed. Inner magnet (3) is In5it
It consists of a V3Ga part (8a) (!3b) made by the method and a V, Ga part (8c) made by the SDP method. These outer magnets (1), (2) and inner magnet) (3) t'! , liquid helium (not shown) V
C: Immersion cooling. The outer magnets (1) and (2) are for generating a bias magnetic field, and the inner magnet (3) is for generating a high magnetic field.
次に上記マグネット系の特性について説明する。Next, the characteristics of the above magnet system will be explained.
第4図は上記文献909ページに示された第1の外マグ
ネット(1)と第2の外マグネット(2)の4.2に液
体ヘリウム濃度における動作特性を示す図である。すな
わち第1の外コイル(1)は運転電流1)80Aにおい
てマグネット中心軸上に6.9T(テスラ)の磁界を発
生させる。同様に第2の外コイル(2)はL180Aの
運転電流において中心軸上K 7.B Tの磁界を発生
させ、両者の合成磁界は中心軸上においてL 4.2
Tとなる。第5図は上記文献910ページに示された内
マグネット(3)の動作特性を示し、内コイル(3)の
In 5ftu V3Ga部分(8a)、(8b)は運
転電流1!ll0Aにおいて2丁の磁界を、5DPV3
Ga、(3c)は同じ運転電流において1.9 Tの磁
界を中心軸上に発生させる。従って、第1.第2の外コ
イル(L)、(2)によるバイアス磁界と内コイル(3
)の発生磁界を組合せることにより、中心軸上で、トー
タルt s、t ’rの磁界な発生させ得る。FIG. 4 is a diagram showing the operating characteristics of the first outer magnet (1) and the second outer magnet (2) shown on page 909 of the above-mentioned document at a liquid helium concentration of 4.2. That is, the first outer coil (1) generates a magnetic field of 6.9 T (Tesla) on the magnet center axis at an operating current of 1) 80 A. Similarly, the second outer coil (2) is on the center axis at the operating current of L180A.7. A magnetic field of B T is generated, and the combined magnetic field of both is L 4.2 on the central axis.
It becomes T. FIG. 5 shows the operating characteristics of the inner magnet (3) shown on page 910 of the above-mentioned document, and the In 5ftu V3Ga portions (8a) and (8b) of the inner coil (3) have an operating current of 1! Two magnetic fields at ll0A, 5DPV3
Ga, (3c) generates a magnetic field of 1.9 T on the central axis at the same operating current. Therefore, the first. The bias magnetic field from the second outer coil (L), (2) and the inner coil (3)
) can generate a total magnetic field of ts, t'r on the central axis.
第4図、第5図において、工。−H曲線は、ある磁界(
H)において、そのコイルに流し得る上限の電流値(臨
界電流IC) ?:示したものである。いずれの図にお
いても、臨界電流?運転電流とせずに余裕をもたせた設
計となっている。この理由は次のことによる。すなわち
、運転電流が臨界電流なこえるとクエンチと呼ばれる超
電導破壊現象なひぎ起こす。超電導物質を1超電導状態
に保たれていれば電気抵抗は零であるが、超電導破壊を
起こすとその抵抗は銅などの金属に比べて、3ケタ以上
大きくなる。In Figures 4 and 5, the construction. -H curve is a certain magnetic field (
In H), what is the upper limit current value (critical current IC) that can flow through the coil? : As shown. In both figures, is the critical current? It is designed to have a margin without setting it as the operating current. The reason for this is as follows. That is, when the operating current exceeds the critical current, a superconducting breakdown phenomenon called quench occurs. If a superconducting material is kept in a superconducting state, its electrical resistance is zero, but when superconductivity breaks down, its resistance increases by more than three orders of magnitude compared to metals such as copper.
一方、超電導マグネットは超電導線の電気抵抗が零であ
ることを利用して、かなシの大軍1り! (I)が流れ
ているので一!−L工2に相当する大きなエネルギーな
持っている。ここでLはインダクタンスである。このエ
ネルギーが、超電導破壊を起こした部分の高い抵抗によ
りジュール発熱に変わシ、温度上昇して超電導線を焼損
する事故につながることとなる。以上の理由により、一
般に超電導マグネットの設計は、臨界電流を運転電流と
せずに、余裕を持たせて臨界電流値の50%程度を運転
電流とする。On the other hand, superconducting magnets take advantage of the fact that the electrical resistance of superconducting wire is zero, and can be used to create a large army of Kanashi! (I) is flowing, so it's one! -It has a large amount of energy equivalent to L-engine 2. Here L is inductance. This energy is converted into Joule heat generation due to the high resistance of the part where the superconductor has broken down, causing the temperature to rise and lead to an accident in which the superconductor wire burns out. For the reasons mentioned above, superconducting magnets are generally designed so that the critical current is not set as the operating current, but about 50% of the critical current value is set as the operating current with some margin.
なお、補足説明すると、臨界電流が零となる磁界のこと
な臨界磁界と呼ぶ。As a supplementary explanation, the magnetic field at which the critical current becomes zero is called a critical magnetic field.
従来の超電導マグネット装置は、高磁界発生部分の内コ
イル用材料として、 V3Ga k使用しているが、第
5図に示すように、V3Gaの臨界電流は。Conventional superconducting magnet devices use V3Ga as the material for the inner coil of the high magnetic field generation part, but as shown in Figure 5, the critical current of V3Ga is .
磁界18T程度より高磁界側では急激に減少し。It decreases rapidly on the magnetic field side higher than about 18T.
L8Tよりもより高い高磁界用コイルが製作できないと
いう、あるいは、前記文献に示されたように、液体ヘリ
ウムの温度を1.8 Kへ下げる必要がある(この場合
には、臨界磁界が上昇し、より高磁場まで発生可能であ
るが、極低温冷却系が複雑な構成忙なる)という問題点
があった。Either it is not possible to fabricate a coil for high magnetic fields higher than L8T, or it is necessary to lower the temperature of liquid helium to 1.8 K, as shown in the above literature (in this case, the critical magnetic field increases). Although it is possible to generate even higher magnetic fields, there is a problem in that the cryogenic cooling system has a complicated configuration.
この発明は上記のような問題点を解消するためKなされ
たもので、液体ヘリウムの温度を下げるし−となく1通
常の4.2に状態で、より高磁界の発生が可能な超電導
マグネット装置を得ることを目的とする。This invention was made in order to solve the above-mentioned problems, and it is a superconducting magnet device that can generate a higher magnetic field at a normal 4.2 level without lowering the temperature of liquid helium. The purpose is to obtain.
C問題点を解決するための手段〕
この発明に係る超電導マグネット装置は、高磁界発生用
の内マグネット用の超電導体として、いわゆる高温超電
導体と呼ばれるY −Ba −Cu系などの酸化物系超
電導体を使用している。Means for Solving Problem C] The superconducting magnet device according to the present invention uses an oxide-based superconductor such as a Y-Ba-Cu system, which is a so-called high-temperature superconductor, as a superconductor for an inner magnet for generating a high magnetic field. using the body.
この発明においてに、酸化物系超電導体は液体ヘリウム
温度における臨界磁界が80T以上と太きいため、中心
磁界が1874超える超電導マグネットの製作が可能と
なる。In this invention, since the oxide-based superconductor has a large critical magnetic field of 80 T or more at liquid helium temperature, it is possible to manufacture a superconducting magnet with a central magnetic field exceeding 1874 T.
以下この発明の−・実施例を図について述べる。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図に・おいて、第、■、第2の外マグネッ) (L
)。In Figure 1, the outer magnets are
).
(2)両者、でバイアス磁界を発生させるバイアス磁界
発生用マグネット(4)を構成している。内マグネソ)
(5) kZ Y−Ba−Cu系の酸化物超電導体を
巻回してなり、高磁界用超電導マグネットをなしている
。(2) Both constitute a bias magnetic field generating magnet (4) that generates a bias magnetic field. inner magneso)
(5) kZ A superconducting magnet for high magnetic fields is formed by winding a Y-Ba-Cu based oxide superconductor.
次に作用について説明する。第2図はジャパニーズ ジ
ャーナル オプ アプライド フィジックス(JAPA
r化81 JOURNAL OF APPLIED P
HYSIC8)26巻(1987年)のL866ページ
に示されたY −Ba −Cu系酸化物のJc−B特性
を示し、磁界(B)に対する臨界電流密度(Jc )が
示されている。Next, the effect will be explained. Figure 2 is from the Japanese Journal of Applied Physics (JAPA).
81 JOURNAL OF APPLIED P
The Jc-B characteristics of the Y-Ba-Cu oxide shown on page L866 of HYSIC8) Volume 26 (1987) are shown, and the critical current density (Jc) with respect to the magnetic field (B) is shown.
この図より、同物質は、温度77にでは磁界の増加とと
もに急激に臨界電流密度(Jc )が減少するが、温度
4.2にでは約2T以上の磁界に対して電流密度は磁界
によりほとんど減少しない。条らに上記文献のL475
ページの表−1には、同物質の0(ゼロ)Kでの臨界磁
界がtto’rであることが示されている。上記2つの
文献記載より、同物質の液体ヘリウム温度4.2にでの
臨界磁界は、80T以上であると推定され、18Tから
50Tの磁界領域において、臨界電流に対して50%程
度の充分な余裕ケ、有した超電導内コイルの運転電流を
得ることが可能となる。From this figure, the critical current density (Jc) of the same material rapidly decreases as the magnetic field increases at a temperature of 77, but at a temperature of 4.2, the current density almost decreases due to the magnetic field for a magnetic field of about 2 T or more. do not. Article L475 of the above-mentioned document
Table 1 on page 1 shows that the critical magnetic field of the same material at 0 (zero) K is tto'r. From the above two literature descriptions, it is estimated that the critical magnetic field of the same substance at liquid helium temperature of 4.2 is 80T or more, and in the magnetic field region of 18T to 50T, it is sufficient to suppress the critical current by about 50%. It becomes possible to obtain an operating current for the superconducting inner coil with a sufficient margin.
なお、上記実施例では、酸化物系超電導体としてY−B
a−Cu系超電導体乞示したが1例えば。In the above example, Y-B was used as the oxide superconductor.
For example, an a-Cu-based superconductor was mentioned.
5r−La−Cu系などの他の酸化物系超電導体であっ
てもよい。Other oxide-based superconductors such as 5r-La-Cu-based superconductors may also be used.
また、外マグネット2層構造、高磁界用超電導マグネッ
ト1層構造としたが1両者ともさらに多層構造としても
よい。加えて、バイアス磁界発生用コイルは室温空間に
設けられた銅コイル、あるいを工液体窒素冷却された各
種コイルであってもよい。Further, although the outer magnet has a two-layer structure and the high magnetic field superconducting magnet has a one-layer structure, both may have a multilayer structure. In addition, the bias magnetic field generating coil may be a copper coil provided in a room temperature space, or a variety of coils cooled with liquid nitrogen.
さらに、上記実施例では高磁界発生用コイルは単純な巻
線構造で示したが、第3図に示したように、より高磁界
特性tひき出せるような巻線構造としてもよいのは当然
のことである。Furthermore, in the above embodiment, the coil for generating a high magnetic field has a simple winding structure, but as shown in FIG. That's true.
以上のように、この発明によれば、高磁界用の超電導マ
グネット用超電導体として、臨界磁界の高い酸化物系超
電導体を使用したので、4.2にの液体ヘリウム温度に
おいて、18Tから5UTの磁界領域において、臨界電
流が減少することなく。As described above, according to the present invention, since an oxide-based superconductor with a high critical magnetic field is used as a superconductor for a superconducting magnet for high magnetic fields, at the liquid helium temperature in 4.2, In the magnetic field region, without any reduction in critical current.
すぐれた高磁界特性を得ることかできる効果がある。This has the effect of providing excellent high magnetic field characteristics.
第1図、第2図はこの発明の一実施例を示し、第1図は
断面図、第2図は酸化物系超電導体の臨界電流密度特性
線図である。
第3図〜第6図は従来の超電導マグネット装置?示し、
第8図は断面図、第4図はノくイアス磁界発生用マグネ
ットの特性線図、第5図は高磁界用超電導体の特性線図
である。
(4)・拳バイアス磁界発生用マグネット、(5)・・
高磁界用超電導マグネット。
なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。1 and 2 show an embodiment of the present invention, with FIG. 1 being a sectional view and FIG. 2 being a critical current density characteristic diagram of an oxide superconductor. Are Figures 3 to 6 conventional superconducting magnet devices? show,
FIG. 8 is a sectional view, FIG. 4 is a characteristic diagram of a magnet for generating a magnetic field, and FIG. 5 is a characteristic diagram of a superconductor for high magnetic field use. (4)・Magnet for generating fist bias magnetic field, (5)・・
Superconducting magnet for high magnetic fields. In each figure, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
Claims (3)
磁界発生用マグネツト内に設けられ超電導材料として酸
化物系超電導体を使用した高磁界発生用超電導マグネッ
トとを備えてなる超電導マグネット装置。(1) A superconducting magnet device comprising a magnet for generating a bias magnetic field and a superconducting magnet for generating a high magnetic field, which is provided inside the magnet for generating a bias magnetic field and uses an oxide superconductor as a superconducting material.
浸漬冷却されている特許請求の範囲第1項記載の超電導
マグネット装置。(2) The superconducting magnet device according to claim 1, wherein the superconducting magnet for generating a high magnetic field is immersed and cooled in liquid helium.
である特許請求の範囲第1項記載の超電導マグネット装
置。(3) The superconducting magnet device according to claim 1, wherein the oxide-based superconductor is a Y-Ba-Cu-based superconductor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28849487A JPH01130508A (en) | 1987-11-17 | 1987-11-17 | Superconducting magnet device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28849487A JPH01130508A (en) | 1987-11-17 | 1987-11-17 | Superconducting magnet device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01130508A true JPH01130508A (en) | 1989-05-23 |
| JPH0586048B2 JPH0586048B2 (en) | 1993-12-09 |
Family
ID=17730941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28849487A Granted JPH01130508A (en) | 1987-11-17 | 1987-11-17 | Superconducting magnet device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01130508A (en) |
-
1987
- 1987-11-17 JP JP28849487A patent/JPH01130508A/en active Granted
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS=1987 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0586048B2 (en) | 1993-12-09 |
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