JPH0335818B2 - - Google Patents

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【発明の詳細な説明】 発明の背景 この発明は超導電磁石に関し、更に詳しくは特
に磁気共鳴分光法に用いられるような磁石のクエ
ンチ事象の際に超導電コイルを保護することに関
する。

磁石が超導電状態で動作しているとき、超導電
線は電流の流れに対して何ら抵抗を与えないの
で、熱を散逸することなく電流を通す。典型的に
は、超導電体のフイラメントが銅のマトリクスの
中に埋込まれているので、フイラメントが超導電
状態にあるとき、全ての電流がフイラメントを流
れる。例えば超導電線の動きなどにより、クエン
チが生じたとき（即ち、超導電性が失われたと
き）、超導電線の一部が抵抗性になり、電気抵抗
損により発熱し始める。このクエンチがコイルの
残りの部分及び磁石内の他のコイルへ急速に拡が
らないと、磁石に蓄積された全エネルギがクエン
チの始まつた所で瞬時に散逸されて、超導電線を
破壊する。クエンチを他のコイルに急速に拡げる
ことが出来ると、磁石の蓄積エネルギの熱散逸が
層の容積全体にわたつて達成されて、コイルの損
傷を防止することが出来る。こうしてコイルはク
エンチから回復させることができ、磁石は再び使
用される。

クエンチがその発生した地点から拡がる速度
は、使用する超導電体の元素組成、その断面の形
状、マトリクスとしての銅の量などの多数の因子
に左右される。例えば、矩形の断面を持つニオ
ブ・チタン超導電体を密に巻いて形成したコイル
の場合、クエンチの伝搬速度は円形断面のニオブ
錫線のエポキシ含浸コイルを持つ磁石の場合より
も３乃至10倍速くなることがある。

従つて、この発明の目的は、磁石に用いた場合
に、クエンチを磁石の全てのコイルに急速に拡が
らせて超導電線の損傷を防止することが出来るク
エンチ保護超導電コイルを提供することである。

この発明の別の目的は、エポキシで含浸するこ
とができ、且つ良好なクエンチ伝搬を得るために
超導電線の詰込み密度を高くする必要のないクエ
ンチ保護超導電コイルを提供することである。

発明の要約 この発明の一面では、クエンチ保護超導電コイ
ルは超導電線の複数の層を有する。一枚の導電性
の箔が重畳した層相互の間に配置されて、内側の
層を包み込む。箔はその両端が一緒に接合されて
導電ループを形成する。

この発明の別の面では、クエンチ保護超導電コ
イルは、銅のマトリクスを持つ１本の超導電線と
１本の絶縁された導電性の安定材線とを有する。
超導電線及び安定材線は一緒に巻かれて、複数の
層の巻線を形成する。一緒に巻かれたこれらの線
は巻線の始めと終りの所で、また好ましくは中間
の複数の間隔をおいた所で、それぞれ導電性継目
により一緒に接合される。

この発明の要旨は特許請求の範囲に具体的に且
つ明確に記載してあるが、この発明の構成、作用
及びその他の目的並びに利点は、以下図面につい
て説明する所から最もよく理解されよう。

発明の詳しい説明 図面全体にわたり、同様な部分には同じ参照数
字を用いているが、極低温剤を持たない超導電磁
石の幾つかの実施例が示されている。磁石は高温
超導電体、即ち、実施例ではニオブ錫（Nb₃Sn）
を使つて動作する様に設計されている。磁石は、
ギフオード・マクマホン（Gifford McMahon）
サイクルに基づく信頼性の高い２段形極低温冷却
器によつて直接的に冷却される。1.5Tまでの磁
界で動作する円筒形の磁石では、磁石の形状は、
超導電体内のピーク磁束密度が出来るだけ低くな
る様に構成されている。この条件は、９〓又はそ
れ以上の高温に於けるNb₃Sn超導電体の本質的な
磁界対電流能力によつて要求されるものである。
4Tよりずつと高いピーク磁界は、10〓に於ける
かなり高い電流密度によつて対処することが出来
ない。巻線のピーク磁界を下げる為、硝子繊維の
絶縁物を一層多く使うことにより、又はクエンチ
の伝搬及び巻線のフープ強度を改善する為に安定
材のストランドを一緒に巻くことによつて、巻線
の電流密度を下げなければならない。長くて細い
コイル・モジユールは短くて太いものよりも、ピ
ーク磁界が低いから、巻線を軸方向に広げて、第
１図及び第１０図の実施例に示すように長くて細
いソレノイドの形にする。

次に第１図について説明すると、遮蔽された真
空容器またはハウジング１５内に一体のエポキシ
含浸巻線１３を持つ円筒形の磁気共鳴用磁石１１
が示されている。円筒形の繊維で補強した巻型
が、この実施例では硝子繊維の巻型２５で構成さ
れているが、その軸方向の中心平面に対して対称
的に配置されたスロツト内に、６つの巻線１７，
１８，１９，２０，２１，２２が巻装されてい
る。第１図、第２図、第３図及び第４図について
説明すると、円筒形の硝子繊維巻型２５が、一様
な厚さを持つ殻体として製造され、その後銅のコ
ネクタに対するくりぬきを持つ様に加工される。
このコネクタは軸方向及び円周方向に伸びる部分
３１，２７を持つている。円周方向部分はコイル
巻型の途中までしか伸びていない。動作中のブス
バー（bus bar）の抵抗値を小さくする為に、ブ
スバーの軸方向部分に設けた溝の中で何本かの超
導電線をはんだ付けすることが出来る。ニオブ錫
超導電体の相互間に超導電性を持つ継目を作るの
は困難である。銅コネクタを使つて６つの巻線を
直列に結合する。銅コネクタが、エポキシを用い
て、硝子繊維巻型２５に結合される。銅コネクタ
を所定位置に置いて硝子繊維巻型を再び加工し
て、円周方向に伸びる６つの巻線スロツトを設
け、コネクタの円周方向部分がこのスロツトの両
側に来る様にする。この加工の際、片側はスロツ
トの底、反対側はスロツトの頂部の近くで、円周
方向に伸びる銅コネクタ２７に桟部３３を加工す
る。銅のマトリクス中のニオブ錫超導電体で構成
された超導電線３５及びこの実施例では絶縁銅線
で構成される安定材３７のストランドが、スロツ
トの中に一緒に巻装される。Nb₃Sn及び銅線が、
スロツトの底にある銅コネクタの桟部にはんだ付
けされて、巻線の始めとし、第４図に示す様に硝
子織布４１によつて隔てられた層に分けて巻装さ
れる。超導電線及び安定材は、巻線の層毎にはん
だ付けすることが好ましい。はんだ付けの前に安
定材から絶縁物を取去り、例えばテープを使つて
接続部を再び絶縁する。やはり第４図に示す様
に、コイルを巻装する前に、スロツトの内張りと
してやはり硝子布を使う。スロツト内の巻線が、
スロツトの反対側にある銅コネクタの桟部３３に
対するはんだ接続で終端する。

第４図に示す様に、銅箔４３の閉ループが、何
層か毎に、例えば３層又は４層毎に巻線内に分布
している。銅箔は硝子布の絶縁物により、その上
下が巻線の層から隔てられている。箔を部分的に
重ね合せてはんだ付けし、巻線を包む様にして、
導電ループを形成する。ループの一部分を細くし
て、次の層を開始する為に、２本の線がループに
沿つて伸びる様に一緒に巻くことが出来る様にす
る。任意の巻線で使われる銅の閉ループの数が、
利用し得る場所の広さ、必要とするクエンチ保護
及びコストの様な幾つかの因子によつて決定され
る。軸方向に伸びる銅コネクタ３１が隣合つた円
周方向の銅コネクタ２７を結合する。この様に超
導電体を巻装して終端すると、超導電線を損傷す
る惧れのある様な、各々のコイルの初め又は終り
に於ける尖つたアングル形のターンを設けなくて
済む。絶縁銅線３７を超導電線と一緒に巻装する
ことにより、ピーク磁界が制御され、クエンチ伝
搬が改善される。銅コネクタの上方に配置された
充填材４５がエポキシによつて銅コネクタに結合
されて、一定半径の外周面を作る。充填材は例え
ばＧ−10で構成することが出来る。第３図に示す
様に、巻装されたコイルの上にステンレス鋼線４
７を巻付けて、磁石が一杯の磁界を持つ時、コイ
ルに作用するローレンツ（Lorenz）力に対する
支持作用を強める。

ステンレス鋼の様な熱伝導材料のリング５１が
コイル巻型２５の両端にボルト締めされる。リン
グは、第４図に示した硝子繊維のコイル巻型にあ
る軸方向のスロツトと整合した円周方向の溝５３
を持つている。軸方向のスロツト５５がコイル巻
型の長さにわたつて伸び、巻型上の巻線の間にあ
る円周方向スロツト５６によつて互いに相互接続
される。銅の様な熱伝導度の高い非磁性材料をコ
イル巻型の外側に巻付けて殻体５７を形成する
が、これが第２図及び第３図に示されている。殻
体は、薄板の両端を重ね合せてはんだ付けし、殻
体の縁をステンレス鋼のリング５１に固着する為
に熱伝導度の高いエポキシを使つて取付けられ
る。低温に於ける熱伝導度が高い点、並びに硝子
繊維の巻型２５と温度による収縮が密接に釣合う
点で、殻体には電解に強いピツチ（ETP）銅を
使うことが好ましい。アルミニウムの殻体を使う
場合、硝子繊維の巻型に結合しようとする面は、
アムケム・プロダクツ・インコーポレーテツト社
の商品名であるアロダイン（商標）1200Sの様な
市場に出ているクロム酸化学変換被覆を用いて、
又は重クロム酸ナトリウム−硫酸方法、又はクロ
ム酸−硫酸方法又はアルコール−燐酸方法又は陽
極酸化の様な同様な方法を用いて処理し、エポキ
シ接着剤に対する結合をよくする。更に結合をよ
くする為に、サンド・ブラステイング又はローレ
ツト加工の様な粗面化を用いてもよい。銅の殻体
に対する表面処理の好ましい方法は、コレクチカ
ツト州のエントン・インコーポレーテツト社の商
品名であるエボロール（登録商標）“Ｃ”特殊黒
色キユブリツク酸化物被覆を使うことである。別
の方法として、亜硫酸アンモニア方法、塩化第２
鉄方法又は塩化水素酸−塩化第２鉄方法又は重ク
ロム酸ナトリウム−硫酸方法がある。

コイル巻型の両端で、はんだ付けにより、又は
インジウム圧力継目を使うことにより、ブスバー
６１，６３が円周方向コネクタ２７に結合され
る。ブスバーが絶縁体６４上でコイルの中心平面
に向つて伸びる。コイル、コイル巻型、リング及
び殻体の完成した集成体をエポキシで真空含浸す
る。この含浸は、集成体を１端で立てゝ、リング
５１の管継手（図面に示してない）を介して下端
にエポキシを導入することによつて行なうことが
出来る。リング５１の円周方向の溝５３が、巻型
の中の全ての軸方向のスロツト５５にエポキシを
分配するのを助ける。別の円周方向のスロツト５
６が、巻線の内部全体にわたり、並びに巻型２５
と殻体５７の間にエポキシを良好に分配するのを
助ける。含浸の後、磁石集成体は、遮蔽体６５に
よつて取囲まれるようにして、真空ハウジング１
５の内側に取付ける。この遮蔽体は銅又はアルミ
ニウムで作ることが出来る。

ブスバーは、コイル相互間の電流を通す他に、
コイル相互間の熱ブリツジとなり、クエンチの際
に発生された熱を樹脂含浸コイルの内部から隣接
するコイルへ運び、クエンチが他のコイルに拡が
る速度を高める。クエンチが層に拡がるのが速け
れば速い程、磁石のエネルギを散逸し得る面積が
一層大きくなる。

次に第１図、第５図及び第６図について説明す
ると、コイル巻型２５が遮蔽された真空ハウジン
グ１５内に、半径方向及び軸方向ケーブル懸架装
置によつて懸架される。半径方向懸架部は、真空
にひくことが出来るハウジングに対してコイル巻
型が半径方向に移動するのを防ぐものであるが、
４本のケーブル６７，６８，６９，７０と、対７
３ａ及び７３ｂ，７５ａ及び７５ｂ，７７ａ及び
７７ｂ，７９ａ及び７９ｂに分けて配置された８
本のケーブル緊張材を有する。ケーブル緊張材が
ハウジング１５の外側に固定される。真空にひく
ことが出来るハウジングの各々の端で、２対のケ
ーブル緊張材を用い、各対のケーブル緊張材が、
末端リング５１を通る仮想の直径方向の線が真空
にひくことが出来るハウジングから出て来る場所
の両側で、円周方向に隔たる様に配置される。
各々のケーブルは、１端が各対の対応する１つの
ケーブル緊張材に取付けられた後、ハウジングの
開口及び遮蔽体６５を通抜けてから、リングの外
面にある夫々１つの溝８１の中を、リングに沿つ
て半分以上伸びる。その後、各々のケーブルは遮
蔽体及びハウジングの開口を通抜け、その対の他
方のケーブル緊張材に固着される。

ケーブルは１／４吋のステンレス鋼線索又は
１／４吋のアラミド繊維ケーブルで構成すること
が出来る。ケーブルがねじ棒８３に終端し、この
ねじ棒が例えばしのぎ継手によつてケーブルに固
定される。ケーブル緊張材は、鋼製ハウジングに
溶接された加工された鋼索係止延長部で構成され
る。ケーブル係止部の外側には、１対のねじ棒を
予定の角度で受入れる２つの孔がある。皿形座金
８７及びナツト８５がケーブルの端を固定し、ケ
ーブルが冷却する間、ケーブルに張力がかゝつた
状態に保つ。この代りに、皿孔をハウジングに適
当な角度で設け、ケーブルを直接的にハウジング
に固着してもよい。ハウジング１５が気密にとゞ
まる様に、磁石を組立てた後、各対の緊張材の上
の所定位置に気密カバー９１を溶接する。

第６図には、コイル巻形の軸方向懸架部が示さ
れている。ハウジングに対するコイルの軸方向の
動きを防ぐ為、４本のケーブル９３，９４，９
５，９６の夫々１端がループになつていて、この
ループが４つのトラニオン９７の夫々１つに引掛
けてある。トラニオンは互いに向い合つて配置さ
れており、コイル巻型の各々の側面に２つのトラ
ニオンがある。各々の側面にあるトラニオンは、
コイル巻型の軸方向中心平面に対して軸方向に対
称的に隔たつていて、巻型に固定されている。ト
ラニオンは軸方向中心平面に接近して設けて、磁
石が冷却され、コイル巻型が収縮する時の、ハウ
ジングに対するトラニオンの動きを制限する。
各々のトラニオンにループを引掛けたケーブル
が、真空ハウジング１５の一番近い方の端に向つ
て軸方向に伸びる。組立ての際の調節を簡単にす
る為、ケーブルの１端又は両端は、ハウジングの
両端を通抜ける代りに、ハウジングに取付けられ
た滑車１０１の周りに半径方向外向きに廻す。ケ
ーブルがハウジングの開口を半径方向に通つて固
定手段に至る。この固定手段は緊張ボルト１０３
で構成されており、ケーブルをその周りに巻付
け、Ｕ字形ブラケツト１０５がハウジングからボ
ルトを支持している。ナツト及び固定ナツト１０
７が緊張ボルトに設けられていて、ボルトがブラ
ケツトに対して回転しない様にする。

次に第５図、第７図及び第８図について説明す
ると、遮蔽体６５の支持部が示されている。遮蔽
体６５は、コイル巻型に固定されていて、巻型か
ら半径方向に伸びる９本のスペーサによつてコイ
ル巻型から支持される。６つのスペーサ１１１
が、円周方向に等間隔で半径方向外向きに伸びる
３本ずつのスペーサの２つの群に分けて配置され
ている。

スペーサ１１１は何れも肉厚の薄いＧ−10円筒
であつて、円板形プラグ１１３が１端にあり、他
端には露出したねじ山を持つプラグ１１４があ
る。プラグはやはりＧ−10で作ることが出来る
が、これが剛性を持たせる。スペーサ１１１が、
コイル巻型２５の熱伝導スリーブ１１５を通抜け
る孔の中に配置されている。スリーブがフランジ
つきの端を持ち、この端がコイル巻型の銅の殻体
５７に固着されている。スリーブの他端が半径方
向内向きに伸び、内ねじを持つ開口を持つてい
て、これがプラグ１１４のねじ山を設けた端を受
入れる。ねじ山を設けたプラグ１１４に溝孔１１
６があり、これがスペーサの内部まで伸び、磁石
を真空にひく際、スペーサの通気をするのに役立
つと共に、スペーサのプラグ１１３側の端がコイ
ル巻型の先まで伸びる様に、スペーサを巻型から
半径方向外向きに調節する為のねじ廻し用の溝孔
となる。スペーサ１１１はコイル巻型を取巻く遮
蔽体６５を巻型又は殻体５７から隔てると共に、
そのどの部分とも直接的に接触しない様にする。

次に第５図、第７図及び第９図について説明す
ると、コイル巻型の軸方向中心平面１１８に沿つ
て円周方向に相隔たつて、コイル巻型の内部から
伸びる３本のスペーサ１１７が、遮蔽体６５の内
の、コイル巻型より内側にある部分を隔てた状態
に保つ。スペーサ１１７は肉厚の薄いＧ−10円筒
で構成されていて、１端に円形板プラグ１１９が
挿入され、絶縁材料のリング１２０が他端を取囲
んでいる。リング１２０の外面にはねじ山が設け
られている。スペーサ１１７がコイル巻型の開口
内に配置される。開口の殻体側の端にねじ山が設
けられている。スペーサ１１７が所定位置に螺着
し、コイル巻型から半径方向内向きに突出する。

９本の半径方向のスペーサの他に、何れもコイ
ル巻型の各々の軸方向の端に２つずつある４本の
スペーサ１２１が、遮蔽体の両端がコイル巻型に
接触しない様に、開口内に位置ぎめされている。
全てのスペーサ１１１，１１７，１２１は、開口
内に配置されるが、開口内にある端を除いてコイ
ル巻型と接触しないようになつており、またコイ
ル巻型とそれに隣接する遮蔽体との間の距離より
も長さが長くなつており、その為、スペーサの実
効熱通路は、コイル巻型と遮蔽体の間の距離より
も大きくなる。

組立ての際、真空圧力含浸した硝子繊維のコイ
ル巻型を、両端を取外した真空ハウジングの内側
に配置する。軸方向懸架装置の４本のケーブルを
トラニオンにループ状にかける。内側及び外側の
円筒と２つの末端リングで構成される遮蔽体の外
側円筒をコイル巻型の上に滑りばめにする。組立
ての便宜の為、コイル巻型は、やはり１端の上に
立てたハウジングの内側で、１端で立たせること
が出来る。最初はコイル巻型の外側と殆んど面一
に引込めたスペーサ１１１を、コイル巻型の内部
から接近し得る調節用溝孔を使つて、外向きに伸
ばし、コイル巻型と放射遮蔽体の外側円筒の間の
間隔を調節する。スペーサ１１７が、コイル巻型
から半径方向内向きに一定距離だけ突出するが、
最初の取付け後は、調節が出来ない。スペーサ１
２１がコイル巻型の両端から一定距離だけ突出す
る。スペーサ１１７，１２１は普通は遮蔽体と接
触しないで、短かな距離だけ離れていて、組立て
を容易にすると共に、熱伝導通路を少なくする。
輸送中の様に、磁石が震動した場合、スペーサ１
７１，１２１は遮蔽体とコイル巻型の間の接触を
防止する。典型的には、輸送中の重力より大きい
ピークの加速度は、あらゆる方向に１ｇである。
磁石はコイルが超導電の状態で輸送されるから、
遮蔽体とコイル巻型の間の直接接触を避けるべき
である。軸方向懸架ケーブルが遮蔽体を通抜ける
ようにして、遮蔽体の末端リングが所定位置にボ
ルト締めされる。一旦ケーブル懸架部が所定位置
に配置され、正しく張力がかけられると、遮蔽体
の両端は所定位置にボルト締め又は溶接すること
が出来る。

スペーサ１１７，１２１が、遮蔽体の撓みを制
限するバンパーとして作用するが、スペーサ１１
１，１１７，１２１は何れも、遮蔽体の塑性変形
があつた場合、又は遮蔽体が丸さを失つた時、熱
の漏れが最小限になる様に設計しなければならな
い。

磁石と遮蔽体の間のすき間が３／８吋であつ
て、コイル巻型の厚さが１吋である場合、熱通路
長は3.7倍に増加することが出来る。熱伝導の通
路が増加するが、支持体は、圧縮荷重に於ける支
持体の座屈の惧れがあることを念頭において設計
しなければならない。最も簡単な真直ぐな管状の
柱の設計では、長さ１吋で、両端を円板形挿着体
によつて締付けた硝子繊維エポキシの臨界的な座
屈荷重の内輪の推定値は、自由端モデルを使つて
表わすことが出来る。即ち Pcr＝（7.5×10⁶）t² (1) こゝでPcrはポンド数で表わした臨界荷重であ
り、ｔは吋で表わした半径方向の厚さである。遮
蔽体の質量が300ポンドで、最小限２本の垂直方
向の支持体によつて合計２ｇの動的な荷重を支え
る場合、Pcrは300ポンドでなければならない。
従つて、管の最小の厚さは0.0063吋である。厚さ
0.010吋の管にすれば、適当な安全率が得られる。

遮蔽体の公称の動作温度である50〓から10〓ま
で、直径５／８吋で、厚さ0.01吋の管に沿つた熱
の漏れは6mWである。従つて、11本の支持体が
0.066Wの合計熱負荷を表わすが、これは0.03〓
と云う磁石の動作温度にとつて無視し得る増加で
ある。この熱の漏れは、コイル巻型を取巻く銅の
殻体によつて冷却器に運ばなければならないの
で、その熱の漏れを殻体に伝える銅スリーブに外
向きの半径方向の支持体が取付けられる。内側の
半径方向の支持体がコイル巻型の外径に螺着さ
れ、その為、その熱が直接的に殻体に入る。軸方
向の支持体をコイル巻型にある金属の末端リング
に螺着し、こうしてその熱を直接的に銅の殻体に
伝える。

第１図に示す様に、極低温冷却器１２３が、円
筒形集成体の中心平面にある磁界の小さい領域内
で、垂直サービス・スタツク１２５内に位置ぎめ
される。このスタツクが外側の真空ハウジング１
５及び熱放射遮蔽体６５を通る。極低温冷却器の
第２及び１のヒート・ステーシヨンが殻体５７及
び遮蔽体６５と緊密に接触していて、直接的な熱
伝導による冷却により、温度を夫々10〓及び50〓
以下に維持する。ブスバーが第２のヒート・ステ
ーシヨンに対して熱的に連結される。永久的に接
続された導線がサービス・スタツクに沿つて伸
び、両方のヒート・ステーシヨンに熱的に連結さ
れると共に、ブスバー６１，６３に電気接続され
る。1988年７月５日に出願された係属中の米国特
許出願通し番号第215114号に記載されている様な
極低温冷却器の低温ヘツド界面ソケツトを第１図
の実施例に使うことが出来る。

極低温槽の真空ハウジング１５が、高さ12呎の
天井を持つ標準的な病院の室内に磁石を取付ける
のに典型的に要求される様に、半径３ｍ及び長さ
８ｍの円筒面の中に0.5T磁石の５ガウスのフリ
ンジ磁界を収容する為の受動形磁気遮蔽体として
設計されていることが示されている。

１実施例の0.5T磁石では、第１図のコイルは、
直径0.018吋のNb₃Sn裸線と直径0.018吋の絶縁銅
線を用いて巻装される。層間硝子布絶縁物は
0.004吋であり、導体に流れる電流は58アンペア
である。

遮蔽した真空ハウジングを用いると、５ガウス
の線は、中孔の中心から測定して半径方向に2.9
ｍであり、中孔の中心から軸方向に測定して4.0
ｍである。中孔の中心に置いた直径50cmの球形容
積の表面上の非均質性は、65ppmであり、中孔の
中心に置いた直径40cmの球形容積では15ppmであ
る。

第１０図には、個別に巻装したコイルを持つ超
導電磁石１３１が示されている。３対のコイル１
３５と１３６、１３７と１３８、及び１３９と１
４０が、Nb₃Sn裸線と安定材のストランドとを用
いて一緒に巻装されている。この安定材が第１０
図の実施例では絶縁銅線である。Nb₃Sn線及び銅
線は少なくとも各々のコイルの初めと終りで電気
接続する。個別に構成したコイル巻線は、層の間
に硝子繊維布の様な絶縁層を入れて、真空エポキ
シ含浸し、全てのコイルは、各々の超導電コイル
の外側の重ね巻きの硝子繊維の厚さを調節するこ
とにより、同じ外径を持つ様にする。何層か毎
に、例えば３層又は４層毎に、銅箔の閉ループを
使つて、前に説明した様にクエンチに対する保護
を行なう。円筒形殻体の硝子繊維スペーサ１４３
を用いると共にコイルを組立てゝ、円筒形集成体
を形成する。この時、コイルの対は、円筒形殻体
の中点の周りに、軸方向に対称的に配置される。
例えば銅のブスバーを用いて、スペーサの外側に
ある軸方向に伸びる溝（図面に示してない）の中
でコイルとコイル導線の接続を行なう。円筒形集
成体を加工して、滑かな円筒形外面が得られる様
にする。この集成体を熱伝導度の高い殻体１４５
の内側に接着剤で結合する。この殻体は巻線の側
面及び内径を包み込むように熱伝導度の高い銅又
はアルミニウムで作られる。導線１４７，１４９
が大体円周方向の同じ位置で、巻線から伸びてい
る。導線は熱伝導度の高い殻体から電気絶縁され
ている。この熱伝導度の高い殻体によつて包み込
まれたコイル集成体が、熱放射遮蔽体１５１の中
に位置ぎめされるが、この熱放射遮蔽体はコイル
集成体から隔たつている。

第１１図を参照して説明すると、殻体の中でコ
イルが、第１図でコイル巻型を支持するのに使つ
た懸架部と同様な半径方向及び軸方向ケーブル懸
架部により、真空ハウジング内に懸架される。ス
テンレス・リング１５３が外面に１本の円周方向
の溝を持つていて、それが銅の殻体１４５にボル
ト締めされる。４本のケーブル１５５，１５６，
１５７，１５８及び８本のケーブル緊張材１６１
ａと１６１ｂ、１６３ａと１３６ｂ、１６５ａと
１６５ｂ、１６７ａと１６７ｂを同じ様に使う。
ケーブル緊張材は前に説明した様に位置ぎめする
が、ケーブルの接続の仕方が異なる。各々の端に
更に２本のケーブルを使うが、各々のケーブル
が、円周方向に最も接近している各々の対のケー
ブル緊張材の内の一方の間に接続される。各々の
ケーブルは円周方向の溝の中をリングの周りに半
分未満だけ伸びている。軸方向の支持は前と同じ
である。遮蔽体１５１が、前に説明したように、
離散的な場所でコイル集成体から支持される。

２段のギフオード・マクマホン形極低温冷却器
１２３が、外側の真空ハウジング１７１及び熱放
射遮蔽体１５１を通抜ける垂直サービス・スタツ
ク１２５内で、円筒形集成体の中心平面内の磁界
の弱い領域内に配置される。極低温冷却器の第２
段は、約９〓で動作するが、熱伝導度の高い殻体
と緊密に接触している。冷却器の第１段は、約50
〓で動作するが、熱放射遮蔽体が１５１と緊密に
接触している。

第１１図に示した１実施例の磁石で、磁石の中
孔の磁界が1.5Tである時、磁石の巻線を通る電
流は50アンペアである。超導電コイルは直径
0.043cmのNb₃Sn裸線を、やはり直径0.043cmの絶
縁銅線と一緒に巻装して構成される。Nb₃Sn裸線
は直径５ミクロンの1500本のフイラメントと共に
１個の心を有する。銅とマトリクスの比は1.5で
ある。この線は例えばニユーヨーク州のインター
マグネテイツス・ゼネラル・コーポレーシヨン社
から入手することが出来る。層間絶縁の厚さは
0.010cmである。Nb₃Sn線の直径が0.043cmの場合
の磁石の負荷線が第１２図に示されている。予想
される非均質性は、磁石の中孔の中心に置いた直
径50cmの球形容積の表面で29ppmであり、磁石の
中孔の中心に置いた直径40cmの球形容積の表面で
4ppmである。

磁気共鳴作像装置に使うのに適した混成形超導
電／抵抗形磁石１７９が第１３図、第１４図及び
第１５図に示されている。２つのエポキシ含浸超
導電コイル１８１，１８３が何れもアルミニウ
ム・リング１８５に支持されている。こう云うリ
ングはエポキシ含浸コイルの外面に締りばめにな
つている。２つのコイルは互いに隔たつていて、
平行な平面内にあり、それらの中心はこれらの平
面に対して垂直に伸びる線上にある。アルミニウ
ム・リング１８５は、コイルの外面を取巻く他
に、互いに向い合うコイルの面を覆つている。コ
イルが４つの中実な（即ち中空でない）アルミニ
ウム柱１８７によつて隔てられている。これらの
柱はアルミニウム・リングの内、コイルの向い合
う面を覆う部分の間に固着されている。コイル及
び柱が、各々の柱及びコイルを個別に取巻く熱遮
蔽体１９１により取囲まれている。コイル及び熱
遮蔽体が、３つの懸架柱１９４によつて真空ハウ
ジング１９３の内側に支持されている。各々の懸
架柱は２つの同心のＧ−10薄肉管１９５，１９７
で構成されていて、巻線を支持する。これらの管
の外面は放射率を下げる為に、アルミ化マイラー
で覆うことが出来る。内側の管１９５の１端が、
アルミニウム・リング１８５に固定したアルミニ
ウム・ブラケツト２０１と接触している。内側管
の他端が、中心開口２０５を持つアルミニウム・
カツプ２０３の中に支持されている。このカツプ
は同心の２番目の管１９７の１端にも固定されて
いる。同心の２番目の管の他端がリング２０７に
よつて懸架されている。このリングが、同心の２
本の管１９５，１９７を取巻く同心の３番目の管
２１１によつて支持されている。同心の３番目の
管２１１は、同心の２番目の管１９７を支持する
他に、熱遮蔽体１９１をも支持する。同心の３番
目の管の他端がリング２１３により、やはり同心
の３本の管の支持体を個別に取巻く真空ハウジン
グ１９３に固定されている。この支持体にある内
側の管１９５及び３番目の管２１１は圧縮を受け
るが、２番目の管１９７は張力を受ける。懸架柱
は、冷却の際、真空ハウジングに対する遮蔽体及
び巻線の半径方向の熱収縮が出来る位の可撓性が
ある。

真空ハウジング１９３及び熱遮蔽体１９１は何
れも横方向に分割したトロイドとして作られる。
熱遮蔽体の外側を銀で覆つて、その熱放射率を下
げることが出来る。熱遮蔽体の両半分ははんだ付
けにより、又は熱伝導性のエポキシによつて一緒
に結合することが出来る。ステンレス鋼のハウジ
ングは、気密外被を作る為に、両半分を結合する
溶接継目を持つている。

巻線は、真空ハウジングの延長部の中に配置さ
れた２段形極低温冷却器２１５によつて冷却され
る。この極低温冷却器の第１段が熱遮蔽体１９１
に熱結合されて、熱遮蔽体を50〓に保ち、第２段
が巻線のアルミニウム・リング１８５と熱接触し
ていて、巻線を10〓より低く保つ。軟質インジウ
ム・ガスケツトによる高圧接触により、極低温冷
却器のヒート・ステーシヨンと遮蔽体及び巻線の
ステーシヨンとの間に低い熱抵抗を設定する。

内側の抵抗形コイル２１７は、各々の超導電コ
イルと大体同じ平面内で、それと同心に配置され
ている。内側の抵抗形コイルは、500A／cm²の電
流密度で動作する様に、中空の水冷の銅の導体で
巻装し得る様に、十分にアンペア・ターンを小さ
くしてある。抵抗形コイルが真空ハウジングか
ら、半径方向に伸びる４つのブラケツト２２０に
よつて夫々支持される。抵抗形コイル及び超導電
コイルは全部直列に接続されていて、各々が同じ
円周方向に電流を通す。永久接続の熱的に連結さ
れた導線により、超導電コイルに対して電流が供
給される。

この混成超導電／抵抗形磁石の0.5Tの実施例
は、次に述べる様な特性を有する。球形作像容積
は20cmで、ピーク間の非均質性は30ppmである。
患者出入開口は40×70cmである。超導電及び抵抗
形コイルは夫々50アンペアを通し、夫々6074ター
ン及び135ターンであり、コイルの電流密度は
夫々11400及び500アンペア／cm²である。各々の超
導電コイルの半径は59.4cmであり、抵抗形コイル
の半径は15.2cmである。超導電コイルは軸方向に
51.4cm隔たつているが、抵抗形コイルは52.2cmだ
け隔たつている。超導電コイル及び抵抗形コイル
の高さに幅をかけた断面は3.8×７cm及び3.7×3.7
cmである。磁石のインダクタンスは206Hであり、
蓄積エネルギは258キロジユールである。超導電
線はNb₃Sn線であり、銅線を一緒に巻装する。
Nb₃Sn裸線及び絶縁銅線は何れも直径が0.043cm
であり、銅と超導電体の比は1.5である。超導電
線は10〓で超導電になる。

第１６図、第１７図、第１８図及び第１９図に
は、混成超導電／抵抗形磁石の別の実施例が示さ
れている。磁石２２２は全体的な形は第１３図の
磁石と同じである。２つの超導電コイル２２１，
２２３がＵ字形断面を持つ銅のコイル巻型２２５
の周りに巻付けられている。コイル巻型は３つの
部材、即ち銅ストリツプを丸めてその両端を溶接
して形成される帯２２７と、２つの円形フランジ
２２９とで構成されており、フランジは中心開口
を持ち、帯２２７の両側で、その内径の所ではん
だ付け等によつて結合されている。超導電線は
0.017×0.025吋のNb₃Sn超導電体で構成すること
が出来、銅と超銅電体の比は0.5にする。この線
が0.0025吋の硝子の編紐によつて覆われている。
この線を青銅法によつて処理するが、これはオツ
クスフオード・エアコ社から入手し得る。

巻型の内側を処理して、エポキシに対する結合
を改善すると共に、硝子繊維布で内張りする。特
に第１７図について説明すると、絶縁ブロツク２
３３によつてフランジの他の部分から絶縁された
フランジ２２９内の出発端子２３１に線がはんだ
付けされる。この線を３乃至５オンスの張力で巻
付ける。各層は硝子繊維布絶縁物で隔てる。４番
目又は５番目の層毎に、厚さ約0.010吋の薄い銅
箔の帯で取巻く。この帯がコイル巻型にある線の
層を取囲み、両端が重なり合つて、はんだ付けさ
れる。この帯は巻線が前に述べた様に次の層へ通
過出来る様にする。巻線が終り端子２３５で終端
し、この端子にはんだ付けされる。重ね継ぎを必
要とする場合、取除いた絶縁物と線の30吋の重な
りをはんだ付けし、その結果得られた継目は超導
電ではないが、抵抗値が非常に小さい。巻線を硝
子繊維布で覆い、フランジに形成した溝孔に銅板
２３７を滑り込ませる。銅板が巻線を完全に取囲
む時、絶縁されていないステンレス鋼の重ね巻き
２４１が銅板を包み込む。この重ね巻きは離型材
で覆い、真鍮のシム（図面に示してない）で覆
う。このシムはワイヤ（図面に示してない）によ
つて所定位置に保持し、両方のコイル２２１，２
２３を真空エポキシ含浸する。ワイヤ及び真鍮の
シムが、過剰のエポキシがあれば、それと共に除
去される。含浸の後、板は溝孔の中にしつかりと
位置ぎめされる。銅板が、磁石の動作中に、巻線
によつて発生された半径方向外向きの荷重の一部
分をＵ字形コイル巻型に伝達する。

コイルが50〓の遮蔽体１９１に取囲まれてお
り、この遮蔽体が真空ハウジング１９３に取囲ま
れている。遮蔽体及びハウジングの両方が前に説
明した様に製造され、３つの支持体１９４によつ
て極低温槽内に支持される。各々の支持体は、や
はり前に説明した形式の３本の同心の管１９５，
１９７，２１１を有する。４本のアルミニウム柱
１８７がコイル２２１をコイル２２３の上方に支
持する。締付けブラケツト２４３がコイル巻型２
２５及びコイルを保持し、支持体及び柱に固定さ
れる。抵抗形コイルが前に説明した様にブラケツ
トによつて支持される。導線が極低温冷却器に永
久的に取付けられ、２つの超導電コイルを直列に
接続する。入つて来る導線は極低温冷却器の２段
に対して熱的に連結される。第２段のヒート・ス
テーシヨンからの導線が巻線２２３の入力端子及
び巻線２２１の出力端子に結合される。夫々巻線
２２３，２２１の出力端子及び入力端子が一緒に
結合される。抵抗形コイルも互いに直列に、且つ
超導電コイルと直列に接続される。全てのコイル
の全ての電流が同じ円周方向に流れる。

開放形磁石の別の実施例が第２１図に示されて
いる。磁石２４４は抵抗形コイルを持たないが、
４つの超導電樹脂含浸コイル２５１，２５２，２
５３，２５４を持つている。極低温槽の２つのト
ロイダル形部分の夫々に２つの超導電コイル２５
１と２５２、及び２５３と２５４がある。コイル
２５１，２５３は直径及びターン数が同じであ
り、それ何れもコイル２５２，２５４より大きい
が、コイル２５２，２５４は直径及びターン数が
同じである。各々のトロイダル形部分にある超導
電コイルが銅の巻型２５７に巻装される。コイル
巻型は互いに平行に隔たつていて、それらの中心
は、各々のコイルがある平面に対して垂直な同じ
線上にある。コイル巻型が、前に説明した様なア
ルミニウム柱によつて隔てられるが、両方のコイ
ル巻型は何れも３本の同心の管を有する支持体１
９４によつて支持される。熱放射遮蔽体がコイル
巻型を取囲んでいて、それを真空ハウジングが取
囲んでいる。動作中、全てのコイルが直列に接続
され、コイル２５１，２５３は同じ方向に電流を
通すが、コイル２５２，２５４は反対の円周方向
に電流を通す。

第２１図の磁石では、コイル２５１，２５２，
２５３，２５４は、金属のコイル巻型２５７の形
を持つ硝子繊維の巻型上に巻装することが出来
る。導電性の殻体がコイル巻型の下側部分及び側
面を取囲んでいて、コイル２５３，２５４を支持
することが出来る。例えば銅で作つた全体的にＵ
字形の殻体を鍋として使い、その中でコイルを真
空圧力含浸することが出来る。

第２１図の0.5Tの実施例では、外側コイルは
互いに65cm隔たつていて、半径が56.1cmである。
外側コイルは、直径0.043cmのNb₃Sn線を直径
0.43cmの絶縁銅線と一緒に巻装したものに50アン
ペアを通す。コイルの断面は、高さ2.6cm、幅14
cmである。超導電コイル２５２，２５４は51.8cm
隔たつていて、半径が40cmである。コイル２５
２，２５４は、同じ寸法の銅線及びNb₃Sn線を一
緒に巻装し、50アンペアを通す。コイル２５２，
２５４の夫々の断面は高さ２cm、幅3.4cmである。
この磁石の空いている中孔の直径は70cmであり、
横方向の患者出入口が40×70cmである。25cmの球
内での計算による均質性は13ppmである。

第２２図及び第２３図に示す様に、開放形磁石
１７９は、閉じた円筒形のコイル巻型に一連のコ
イルを設けた磁石よりも、患者の視野が一層大き
い。開放形磁石は、作像しようとする患者２６１
を立たせて、又は横にして使うことが出来る。第
２３図に示す形式では、患者は不動のまゝであつ
てよく、磁石が必要に応じて垂直方向に移動す
る。

マサチユーセツツ州のCTIクライオジエニツク
ス社から入手し得る1020形クライオダイン極低温
冷却器を60Hz電源で運転した時の典型的な冷却能
力が第２４図に示されている。この図は、異なる
実施例の超導電磁石に使つた時の、極低温冷却器
の動作点をも示している。磁石の冷却負荷は大体
次の通りである。

Nb₃Sn巻線 放 射 0.110 導 電 0.090 電流導線、銅 0.600 極低温冷却器の第２段の熱負荷 0.800ワツト 放射遮蔽体 放 射 8.6 導 電 2.0 電流導線、銅 4.8 極低温冷却器の第１段の熱負荷 15.4ワツト 始動の際、極低温器を動作させ、電源が傾斜状
に、電流導線を通る電流が一定の50アンペアにな
るまで徐々に上昇する。この傾斜状の変化の際、
コイルの各層にある導電ループに電流が誘起され
る。然し、こう云う電流は、電流の変化が徐々で
あるから問題にならない。一旦超導電動作に達し
たら、コイルは超導電であるが、電源は接続した
まゝにしておいてよい。コイルを接続する銅棒及
び電流導線は抵抗損失がある。然し、こう云う損
失は余り大きくなく、磁石のインダクタンスが大
きく、抵抗値が小さいことにより、時定数が大き
い。

動作中、放射及び伝導によつて磁石の表面に運
ばれた全ての熱は、極低温冷却器によつて取去つ
て、超導電線の温度が遷移温度より上昇してクエ
ンチを起さない様にしなければならない。

クエンチが生じた場合、導電性の箔のループ
が、磁界の減少によりループ内に誘起された電流
を通し始める。ループが発熱し、クエンチ状態を
急速に他のコイルにまで拡げる。クエンチが他の
コイルに急速に拡がらなければ、磁石の全べての
蓄積エネルギは、始めにクエンチが発生した地点
で散逸しなければならなくなり、線を過熱してそ
れを破壊する。

一緒に巻装する安定材は、層毎に超導電体には
んだ付けした場合、クエンチ状態になつた超導電
線の部分と並列の小さい抵抗を構成し、クエンチ
を生じた超導電体に通る電流を減少させる。

この発明の実施例の超導電磁石に対する電流導
線は、消耗性極低温剤を使つていないから、ヘリ
ウム蒸気で冷却することによつて超導電磁石への
伝導による熱伝達を少なくすると共に、導線の抵
抗性発熱を散逸することが出来ない。使われる電
流導線は、極低温冷却器の第１段及び第２段に熱
的に連結されて、超導電コイルに達する前に熱を
遮る。

この発明で使われる極低温冷却器では、銅の様
な抵抗性金属導体が、300〓の周囲温度にある極
低温槽の外部から、動作中は50〓の温度を持つ極
低温冷却器の第１段までの導線部分として使われ
る。抵抗性金属導体は、50〓にある極低温冷却器
の第１段から10〓にある第２段までの導線部分と
しても使われる。電流導線によるヒート・ステー
シヨンへの伝導による熱伝達を最小限に抑える
為、所定の電流に対する導線の縦横比を最適にし
なければならない。

抵抗性金属導体の抵抗性発熱が断面積に対する
長さ（Ｌ／Ａ）に正比例し、一層低温のヒート・
ステーシヨンに対する伝導による熱伝達がＬ／Ａ
に反比例するので、一層低温のステーシヨンに伝
導によつて伝達される熱が最小になる様な最適の
Ｌ／Ａがある。その長さに沿つて比抵抗が殆んど
一定である抵抗性導線では、温度の低いステーシ
ヨンに伝達される最小の熱は、導線部分の抵抗性
発熱に温度の高いステーシヨンから伝達された伝
導による熱を加えたものゝ半分に等しい。縦横比
をこの様に調節すると、温度の高いステーシヨン
から伝達される正味の熱は、抵抗性発熱の残り半
分が、このステーシヨンから伝達された伝導によ
る熱と釣合う為に、ゼロである。50アンペアの電
流に対し、縦横比を最適にした電流導線の電流分
布が、第２５図に示されている。10〓及び50〓の
ヒート・ステーシヨンの間を伸びる導線が、50〓
のヒート・ステーシヨンに近付く時の温度分布の
勾配が水平になり、抵抗並びに伝導による熱の流
れが釣合うことを示している。同様に、50〓のヒ
ート・ステーシヨンと周囲との間の電流導線の温
度分布の勾配は、導線が周囲温度に近付く時、水
平である。

50〓のヒート・ステーシヨンから10〓のヒー
ト・ステーシヨンへの導線部分に高温セラミツク
超導電体を使つた場合、この導線部分に於ける抵
抗性発熱がゼロであり、この部分に対しては最適
の導線の縦横比がない。セラミツク超導電体の導
線部分は、必要な電流Ｉを通す様に十分大きく作
り、導線の長さを十分長くして、10〓のヒート・
ステーシヨンへの伝達による熱伝達が許容し得る
ものになる様にする。材料の臨界電流密度Jcが温
度Ｔと共に急に減少する為、導線の断面積Ａは次
式のように温度に対して反比例する形で変えて、 Ａ＝［Ｉ／Ｊ］＞［Ｉ／Jc（Ｔ）］ しかも十分な安全余裕（Jc−Ｊ）／Jcが約10乃
至30％になる様にしなければならない。こゝでＪ
がセラミツク導線の実際の電流密度であり、Ｉが
電流である。

第２６図は真空ハウジング２６０内の極低温冷
却器のスリーブの低温端部分を示す。２本の真直
ぐなセラミツク導線２６１が極低温冷却器のスリ
ーブの夫々50〓及び10〓のステーシヨン２６３，
２６５から伸びていて、導線は先細になつてい
て、導線は高温側の端で断面積が一層大きくなる
様になつている。セラミツク導線は夫々50〓及び
10〓のヒート・ステーシヨン２６３，２６１に熱
的に連結される。周囲（300〓）及び50〓のヒー
ト・ステーシヨンの間にある導線の高温部分は、
動作電流の時、50〓のステーシヨンに伝達される
熱を最小限にする様に最適にしたＬ／Ａを持つ銅
の導体で構成される。一般的に、導線は銀でメタ
ライズすべきである。１つの方法はスパツタリン
グであり、別の方法は銀エポキシを使うことであ
る。セラミツク導線２６１は電流の導電接続部を
作る領域で、銀装填エポキシで被覆する。セラミ
ツクを処理する際、エポキシが蒸発し、銀の被覆
を残し、銅の導線をそれにはんだ付けすることが
出来る。抵抗性金属導体が、インジウムはんだの
様な比抵抗の小さいはんだを用いて、10〓のヒー
ト・ステーシヨンの所でセラミツク導線にはんだ
付けされる。周囲から伸びる銅の導線は、50〓の
ヒート・ステーシヨンの近くでセラミツク導線に
はんだ付けされる。セラミツク導線は、例えば、
両側を銅又はニツケルでメタライズし、メタライ
ズしたセラミツク導線と極低温冷却器のスリーブ
のヒート・ステーシヨンとの間にはんだ付けした
ベリリア又はアルミナを使つて、熱的に連結する
ことが出来る。これは1988年７月５日に出願され
た係属中の米国特許第215131号を参照されたい。

第２７図及び第２８図は２つの先細形の螺旋形
高温セラミツク超導電体２７１，２７３を示す。
これは酸化イツトリウム・バリウム銅
（YBa₂Cu₃O_x）の様な１本の円柱形のセラミツク
超導電体で作ることが出来る。セラミツク導線が
夫々50〓のヒート・ステーシヨン２６３から10〓
のヒート・ステーシヨン２６５へ伸び、50〓及び
10〓のヒート・ステーシヨンに結合される。セラ
ミツク導線は、それを金装填エポキシで被覆する
こと等によつて銀でメタライズする。このエポキ
シが、加熱の時、銀の被覆を残し、抵抗性金属導
体を10〓のヒート・ステーシヨンの所で銀被覆の
セラミツク導線にはんだ付けすることが出来る様
にする。インジウムはんだの様な抵抗値の小さい
はんだを使うことが好ましい。各々の周囲温度か
ら電流導線は、50〓のヒート・ステーシヨンの近
くでセラミツク導線にはんだ付けされる。

従つて、磁石の極低温槽の10〓及び50〓のヒー
ト・ステーシヨンに熱結合されたスリーブ内にあ
る極低温冷却器は、最適の縦横比を持つ抵抗性金
属導体又はセラミツク超導電体を使つた時、10〓
のステーシヨンの所で電流導線から受ける熱負荷
を無視し得る。10〓のステーシヨンに於ける冷却
容量が制限されており、ヒート・ステーシヨンが
電流導線から受ける熱負荷が無視し得るが、50〓
のヒート・ステーシヨンに於ける導線の熱負荷
は、この温度で利用し得る冷却容量を増加するこ
とによつて、容易に処理することが出来る。

この発明では、安定な電源に導線を永久接続す
ることによつて、磁石に電力を供給する。この電
源は、銅のブスバー、電流導線及び超導電体の重
ね継ぎに於ける抵抗によつて失われた電力を供給
する。導線が偶発的に切れた場合、又はセラミツ
ク超導電体の導線のクエンチが生じた場合、アー
クが発生しない様にする為、磁石にダイオードを
接続して、連続的な電流通路を作る。電流導線を
接続して、それが正しく動作している時の動作
中、ダイオードの両端の電圧はそれを導電させる
程にならない。導線の電流が遮断されると、ダイ
オードの両端の電圧が増加し、ダイオードを導電
させる。

ニオブ錫超導電線に作つた継目は非超導電であ
るが、抵抗値が非常に小さい。超導電線だけを使
つて、銅のブスバーとか或いは永久接続の導線を
使わなければ、磁石の抵抗値は約10^-8オームであ
る。磁石のインダクタンスは、図示の実施例で
は、160乃至1600ヘンリーにわたつて変化するが、
磁界強度に関係する。一旦超導電コイルに電流が
設定されると、磁石回路の長い時定数（何千年）
により、事実上永続的な動作が得られ、磁石内に
安定な磁界が得られる。

以上説明したように、この発明によるクエンチ
保護超導電コイルは、磁石に用いたとき、クエン
チを磁石の全てのコイルに急速に拡がらせて、超
導電線の損傷を防止することが出来る。

この発明を幾つかの実施例について具体的に図
示して説明してきたが、当業者であれば、この発
明の範囲内で、細部に種々の変更を加えることが
出来ることは明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は超導電磁石の一部分の軸方向に沿つた
断面図、第２図は第１図の超導電コイルの接続に
使われる銅コネクタ部分を示す部分断面斜視図、
第３図は超導電巻線及び重ね巻き線を所定位置に
おいた第２図の銅コネクタ部分の部分断面斜視
図、第４図は第１図の巻型の巻線スロツト部分
を、巻線の層を取巻く導電性の箔ループと共に示
す部分断面斜視図、第５図は第１図の磁石の端面
を一部破断して、半径方向ケーブル懸架部を示す
部分的な端面図、第６図は第１図の磁石の一部分
を破断して、軸方向ケーブル懸架部を示す斜視
図、第７図はコイル巻型から熱放射遮蔽体を支持
するのに使われるスペーサを示す、磁石の一部分
の断面図、第８図は半径方向外向きに伸びるスペ
ーサを示す断面図、第９図は半径方向内向きに伸
びるスペーサを示す断面図、第１０図は軸方向に
沿つた超導電磁石の一部分の断面図、第１１図は
第１０図の磁石の一部破断部分的端面図、第１２
図は異なる動作温度に於ける磁石の負荷線を電流
及び磁界強度の関数として示すグラフ、第１３図
は抵抗形及び超導電コイルを持つ開放混成形磁石
の斜視図、第１４図は第１３図の線１４−１４で
切つた断面図、第１５図は第１３図の線１５−１
５で切つた断面図、第１６図は別の実施例の混成
形磁石の斜視図、第１７図は第１６図の線１７−
１７で切つた断面図、第１８図は第１６図の線１
８−１８で切つた断面図、第１９図は第１６図の
磁石で超導電コイルが巻装される様子を示す、一
部分を断面で示し、一部分を分解した斜視図、第
２０図はこじんまりした開放形超導電磁石の一部
分を断面で示した側面図、第２１図はこじんまり
した開放形超導電磁石の一部分を断面で示した斜
視図、第２２図は磁石の中孔の中に患者を配置し
た開放混成形磁石の斜視図、第２３図は垂直方向
に可動であつて、患者を立つた姿勢で収容する開
放混成形磁石の斜視図、第２４図は極低温冷却器
に加えられる熱負荷の関数として、極低温冷却器
の第１段及び第２段の温度を示すグラフ、第２５
図は所定の電流に対して長さと面積の比を最適に
した抵抗性電流導線に於ける温度分布を示すグラ
フ、第２６図は第１段及び第２段の間に先細の超
導電セラミツク導線を持つ極低温冷却器の低温側
の端の一部分を切欠いた斜視図、第２７図は第１
段及び第２段の間に先細の螺旋形超導電電流導線
を持つ極低温冷却器の低温側の端の一部分を切欠
いた斜視図、第２８図は第２７図の先細の螺旋形
セラミツク超導電導線の側面図である。 ［主な符号の説明］、１１：超導電磁石、１
３：エポキシ含浸巻線、１５：真空ハウジング、
１７，１８，１９，２０，２１，２２：巻線、２
５：コイル巻型、２７，３１：銅コネクタ、３
５：超導電線、３７：安定材のストランド、４
１：硝子織布、４３：銅箔、５７：殻体、６１，
６３：ブスバー、６５：熱放射遮蔽体、６７，６
８，６９，９３，９４，９５：ケーブル、７３
ａ，７３ｂ，７５ａ，７５ｂ：ケーブル緊張材、
９７：トラニオン、１０１：滑車、１１１，１１
７，１２１：スペーサ、１２３：極低温冷却器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 超導電線の複数の層と、重畳した前記層相互
   間に配置されて、内側の層を包み込み、かつ両端
   が一緒に接続されて導電ループを形成する一枚の
   導電性の箔とを有するクエンチ保護超導電コイ
   ル。 ２ 複数枚の前記箔で相異なる前記層を包み込ん
   で導電ループを形成した請求項１記載のクエンチ
   保護超導電コイル。 ３ 前記箔が銅で作られ、その両端が一緒にはん
   だ付けされている請求項２記載のクエンチ保護超
   導電コイル。 ４ 隣り合う前記層相互が硝子布によつて分離さ
   れ、夫々導電ループを形成する前記複数枚の箔が
   硝子布によつて取り囲まれ且つ隣り合う前記層相
   互間に配置され、前記コイルが真空圧力含浸され
   ている請求項３記載のクエンチ保護超導電コイ
   ル。 ５ 銅のマトリクスを有する１本の超導電線と１
   本の絶縁された導電性の安定材線とを一緒に巻い
   て形成された複数層の巻線で構成され、前記超導
   電線及び前記安定材線が前記巻線の始めと終りの
   所でそれぞれ導電性継目により一緒に接合されて
   いることを特徴とするクエンチ保護コイル。 ６ 前記一緒に巻いた超導電線及び安定材線が前
   記巻線の始めと終りの間の複数の間隔をおいた所
   でそれぞれ導電性継目により一緒に接合されてい
   る請求項５記載のクエンチ保護コイル。