JPH0461103A - 永久電流超電導マグネット装置 - Google Patents
永久電流超電導マグネット装置Info
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- JPH0461103A JPH0461103A JP16455390A JP16455390A JPH0461103A JP H0461103 A JPH0461103 A JP H0461103A JP 16455390 A JP16455390 A JP 16455390A JP 16455390 A JP16455390 A JP 16455390A JP H0461103 A JPH0461103 A JP H0461103A
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- magnet
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- superconducting
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分！）
この発明は、ＭＨＩや理化学用ＮＭＲ分析装置などに組
込むのに適した永久電流超電導マグネット装置に関する
。
込むのに適した永久電流超電導マグネット装置に関する
。
（従来の技術）
周知のように、ＭＲＩやＮＭＲ装置では、磁界強度が高
く、しかも磁界の時間的変動（減衰）が極めて低い超電
導マグネットを必要とする。そして、磁界の時間的変動
を小さくするために、熱式の永久電流スイッチを用いて
、マグネットを永久電流状態で運転するのが通常である
。
く、しかも磁界の時間的変動（減衰）が極めて低い超電
導マグネットを必要とする。そして、磁界の時間的変動
を小さくするために、熱式の永久電流スイッチを用いて
、マグネットを永久電流状態で運転するのが通常である
。
ところで、永久電流の減衰が生じる主な原因は、マグネ
ットと永久電流スイッチの超電導線との間等の接続によ
り生じる接続抵抗である。接続抵抗値は半田付けの場合
では１０−９Ω程度以下にするには容易ではないが、合
金系超電導線のＮｂＴ ｉ線の場合では、スポット溶接
や圧着などの手法が開発され、ＩＱ−１００程度以下の
接続抵抗が実現し、ている。このような接続技術を用い
て、ＭＨＩなどでは減衰が０．ｌｐｐｍ／ｈ程度以下の
マグネットが実現している。
ットと永久電流スイッチの超電導線との間等の接続によ
り生じる接続抵抗である。接続抵抗値は半田付けの場合
では１０−９Ω程度以下にするには容易ではないが、合
金系超電導線のＮｂＴ ｉ線の場合では、スポット溶接
や圧着などの手法が開発され、ＩＱ−１００程度以下の
接続抵抗が実現し、ている。このような接続技術を用い
て、ＭＨＩなどでは減衰が０．ｌｐｐｍ／ｈ程度以下の
マグネットが実現している。
一方、高磁界特性に優れたＮｂ３ Ｓｎなどの化合物系
超電導線では、線間の接続は極めて難シ、＜、化合物系
超電導線で減衰の少ない（例えば０． ｌｐｐｍ／ｈ
程度以Ｆ）永久電流マグネットを製作する技術は未だ確
立していない。従って、１２Ｔを超える高磁界で減衰の
少ない永久電流超電導マグネットを作製する場合に、Ｎ
ｂ、Ｓｎなどの化合物超電導線だけの永久電流回路を構
成すると、減衰が大きくなるので、ＮｂＴ ｉ及びＮｂ
、Ｓｎの超電導線同士を特殊な方法で接続し、その部分
の接続抵抗とＮｂＴ ｉおよびＮｂ、Ｓｎコイルを組み
合わせたインダクタンスとによって減衰が過大にならな
いようにしている。
超電導線では、線間の接続は極めて難シ、＜、化合物系
超電導線で減衰の少ない（例えば０． ｌｐｐｍ／ｈ
程度以Ｆ）永久電流マグネットを製作する技術は未だ確
立していない。従って、１２Ｔを超える高磁界で減衰の
少ない永久電流超電導マグネットを作製する場合に、Ｎ
ｂ、Ｓｎなどの化合物超電導線だけの永久電流回路を構
成すると、減衰が大きくなるので、ＮｂＴ ｉ及びＮｂ
、Ｓｎの超電導線同士を特殊な方法で接続し、その部分
の接続抵抗とＮｂＴ ｉおよびＮｂ、Ｓｎコイルを組み
合わせたインダクタンスとによって減衰が過大にならな
いようにしている。
しかし、この接続ではＮｂＴｉなみの低い接続抵抗は期
待できないし、また、この接続はＩＴｉＴｉ上の磁界下
では、抵抗値が急激に上昇してこのままでは使用できな
いので、接続部をシールドする等の複雑な対策が必要で
ある。
待できないし、また、この接続はＩＴｉＴｉ上の磁界下
では、抵抗値が急激に上昇してこのままでは使用できな
いので、接続部をシールドする等の複雑な対策が必要で
ある。
（発明が解決しようとする課題）
上述のように、従来技術では、減衰が少ない１．２Ｔ以
上の高磁界永久電流マグネットを製作することができな
がった。
上の高磁界永久電流マグネットを製作することができな
がった。
この発明は、このような点を考慮してなされたものであ
り、特殊な接続技術を用いることなく、減衰を０．０１
ｐｐｍ／ｈ程度以下の極めて小さい値に維持しつつ１２
Ｔ以上の高い磁界を発生することができる永久電流超電
導マグネット装置を提供することを目的とする。
り、特殊な接続技術を用いることなく、減衰を０．０１
ｐｐｍ／ｈ程度以下の極めて小さい値に維持しつつ１２
Ｔ以上の高い磁界を発生することができる永久電流超電
導マグネット装置を提供することを目的とする。
［発明の構成］
（課題を解決するための手段）
上記目的を達成するために、本発明では、の超電導線を
巻回してなる第１の超電導コイル及びこれに並列に接続
された第１の熱式永久電流スイッチを含む第１の永久電
流マグネットと、他の超電導線を＠回してなる第２の超
電導コイル及びこれに並列に接続された第２の熱式電流
スイッチを含み、前記第１の永久電流マグネットと電気
的に独立し、かつ第２の超電導コイルが前記第１−の超
電導コイルのボア内部に設けられた第２の永久電流マグ
ネットと、を具備する永久電流超電導マグネット装置で
あって、前記第２の超電導コイルの電流減衰による磁石
中心磁界の減少を、この電流減衰により第１の超電導コ
イルに相互誘導される電、流による第１の超電導コイル
の磁石中心磁界の増加分で補償したことを特徴とする永
久電流超電導マグネット装置を提供する。
巻回してなる第１の超電導コイル及びこれに並列に接続
された第１の熱式永久電流スイッチを含む第１の永久電
流マグネットと、他の超電導線を＠回してなる第２の超
電導コイル及びこれに並列に接続された第２の熱式電流
スイッチを含み、前記第１の永久電流マグネットと電気
的に独立し、かつ第２の超電導コイルが前記第１−の超
電導コイルのボア内部に設けられた第２の永久電流マグ
ネットと、を具備する永久電流超電導マグネット装置で
あって、前記第２の超電導コイルの電流減衰による磁石
中心磁界の減少を、この電流減衰により第１の超電導コ
イルに相互誘導される電、流による第１の超電導コイル
の磁石中心磁界の増加分で補償したことを特徴とする永
久電流超電導マグネット装置を提供する。
（作用）
この発明においては、第２の超電導コイルが発生する磁
界（磁束）の減衰を、その減衰による相互誘導で第１の
超電導コイルに生じる磁束変化で補うようにしている。
界（磁束）の減衰を、その減衰による相互誘導で第１の
超電導コイルに生じる磁束変化で補うようにしている。
すなわち、第２の超電導コイルの電流による磁界低下と
、それにより誘起される第１の超電導コイルの磁界増加
分を等しくすることにより均一磁界の必要なマグネット
中心点付近の磁界強度を一定に保てるようにしている。
、それにより誘起される第１の超電導コイルの磁界増加
分を等しくすることにより均一磁界の必要なマグネット
中心点付近の磁界強度を一定に保てるようにしている。
（実施例）
以下１．この発明の実施例について詳細に説明する。
第１図はこの発明の実施例に係る超電導マグネット装置
を示す概略構成図である。このマグネット装置は、第１
の永久電流マグネット１と第２の永久電流マグネット２
とを備えている。第１の永久電流マグネット１は、Ｎｂ
Ｔ ｉ超電導コイル（第１の超電導コイル）３とこれに
並列に接続されたＮｂＴ ｉ永久電流スイッチ（第１の
熱式永久電流スイッチ）４とを有しており、また、第２
の永久電流マグネット２は、Ｎ１）ｉｓｎ超電導コイル
（第２の超電導コイル）５とこれに並列に接続されたＮ
ｂ、Ｓｎ永久電流スイッチ（第２の熱式永久電流スイッ
チ）６とを有している。また、Ｎｂ、Ｓｎ超電導コイル
５は、ＮｂＴ ｉ超電導コイル３のボア内部に設けられ
ている。Ｎｌ：＋Ｔｉ超電導コイル３の外側には、磁界
均一性補正用ＮｂＴｉ超電導コイル７が設けられている
。このコイル７はＮｂＴｉ超電導コイル３と直列に接続
されており、永久電流スイッチ４とは並列に接続されて
いる。従って、コイル３及びコイル７はＮｂ、Ｓｎ超’
ｌ［導コイル５とは独立した閉ループを形成しており、
従・）て第１の永久電流マグネ、。
を示す概略構成図である。このマグネット装置は、第１
の永久電流マグネット１と第２の永久電流マグネット２
とを備えている。第１の永久電流マグネット１は、Ｎｂ
Ｔ ｉ超電導コイル（第１の超電導コイル）３とこれに
並列に接続されたＮｂＴ ｉ永久電流スイッチ（第１の
熱式永久電流スイッチ）４とを有しており、また、第２
の永久電流マグネット２は、Ｎ１）ｉｓｎ超電導コイル
（第２の超電導コイル）５とこれに並列に接続されたＮ
ｂ、Ｓｎ永久電流スイッチ（第２の熱式永久電流スイッ
チ）６とを有している。また、Ｎｂ、Ｓｎ超電導コイル
５は、ＮｂＴ ｉ超電導コイル３のボア内部に設けられ
ている。Ｎｌ：＋Ｔｉ超電導コイル３の外側には、磁界
均一性補正用ＮｂＴｉ超電導コイル７が設けられている
。このコイル７はＮｂＴｉ超電導コイル３と直列に接続
されており、永久電流スイッチ４とは並列に接続されて
いる。従って、コイル３及びコイル７はＮｂ、Ｓｎ超’
ｌ［導コイル５とは独立した閉ループを形成しており、
従・）て第１の永久電流マグネ、。
ト１と第２の永久電流マグネットとは電気的に独立して
いることとなる。
いることとなる。
ＮｂＴ ｉ超電導コイル３と補正用超電導コイル５の線
との間の接続及びＮｂＴｉ超電導コイル３とＮｈＴ ｉ
永久電流スイッチ４との間の接続（いずれも図示せず）
は、スポット溶接等の低抵抗溶接で行われ、１０−１１
〜１０−１４Ω程度の抵抗値を有している。またＮ ｂ
］ Ｓ ｎ超電導コイル５とＮｂ３Ｓｎ永久電流スイ
ッチ６との間の接続（図示せず）は、通常の半田付は等
で行われ、１０−９Ω程度の抵抗値を有している。
との間の接続及びＮｂＴｉ超電導コイル３とＮｈＴ ｉ
永久電流スイッチ４との間の接続（いずれも図示せず）
は、スポット溶接等の低抵抗溶接で行われ、１０−１１
〜１０−１４Ω程度の抵抗値を有している。またＮ ｂ
］ Ｓ ｎ超電導コイル５とＮｂ３Ｓｎ永久電流スイ
ッチ６との間の接続（図示せず）は、通常の半田付は等
で行われ、１０−９Ω程度の抵抗値を有している。
なお、この永久電流超電導マグネット装置の動作中、コ
イル３．５．７及びスイッチ４，６は、冷媒として液体
ヘリウム等を用いた図示しない冷却手段により臨界温度
以下に保持されるようになっている。
イル３．５．７及びスイッチ４，６は、冷媒として液体
ヘリウム等を用いた図示しない冷却手段により臨界温度
以下に保持されるようになっている。
この実施例においては、Ｎｂ、Ｓｎ超電導コイル５の電
流減衰による磁石中心磁界の減少が、この電流減衰１ご
よりＮｈＴ ｉ超電導コイル１うに相ｑ誘導される電流
によるＮｂＴ ｉ超電導コイル３の磁石中心磁界の増加
分で補償されるように装置が設計されいる。
流減衰による磁石中心磁界の減少が、この電流減衰１ご
よりＮｈＴ ｉ超電導コイル１うに相ｑ誘導される電流
によるＮｂＴ ｉ超電導コイル３の磁石中心磁界の増加
分で補償されるように装置が設計されいる。
これにより、中心磁界の減衰が全く生じないか、又はほ
とんど生じないようにすることができる。
とんど生じないようにすることができる。
以下、このことについて詳細に説明する。
２つのコイルを第１図のように配置［５た場合には（外
側が第１の超電導コイル、内側が第２の超電導コイル）
、第１、第２の超電導コイルの相互インダクタンスをＭ
１第１の超電導コイルの相互インダクタンスをり、とＬ
７たとき、第２の超電導コイルの電流変化ΔＩ２に伴う
第１の超電導コイルの電流変化Δ１１は以下の（Ａ）式
で与えられる。
側が第１の超電導コイル、内側が第２の超電導コイル）
、第１、第２の超電導コイルの相互インダクタンスをＭ
１第１の超電導コイルの相互インダクタンスをり、とＬ
７たとき、第２の超電導コイルの電流変化ΔＩ２に伴う
第１の超電導コイルの電流変化Δ１１は以下の（Ａ）式
で与えられる。
Ｌ、ＸΔＩ、−−ＭＸΔＩ２ ・・・ （Ａ）
ここで、コイル中心における第１、第２の超電導コイル
の励磁率を、夫々ΔＢ、 ΔＢ２とすると、第１、第２
の超電導コイルのつくる中心磁界の変化は、夫々ΔＢ、
ｘΔ■。
ここで、コイル中心における第１、第２の超電導コイル
の励磁率を、夫々ΔＢ、 ΔＢ２とすると、第１、第２
の超電導コイルのつくる中心磁界の変化は、夫々ΔＢ、
ｘΔ■。
−Δ、Ｂ１×ΔＩ２となる。両コイルの中心磁界の変化
の値を等しくすれば、第２の超電導コイルの電流減衰に
よる磁界減少分を第１の超電導コイルの電流上昇分で相
殺することができる。すなわち、以下の（Ｂ）式が成り
立つようにすればよい。
の値を等しくすれば、第２の超電導コイルの電流減衰に
よる磁界減少分を第１の超電導コイルの電流上昇分で相
殺することができる。すなわち、以下の（Ｂ）式が成り
立つようにすればよい。
Δ、Ｂ、ｘΔ１１−１−ΔＢ、ｘΔＩ２・・・（Ｂ、
）この（Ｂ）式に（Ａ）式を代入すると、以下の（Ｃ）
式が得られる。
）この（Ｂ）式に（Ａ）式を代入すると、以下の（Ｃ）
式が得られる。
Ｌ１×ΔＢ２−ＭｘΔＢ１ ・・・（Ｃ）この
（Ｃ）式の両辺が等しいか、又はそれに近い形になって
いれば、第２の超電導コイルの電流減衰による中心磁界
の減少を完全に、又はほとんどなく、すことができる。
（Ｃ）式の両辺が等しいか、又はそれに近い形になって
いれば、第２の超電導コイルの電流減衰による中心磁界
の減少を完全に、又はほとんどなく、すことができる。
ただし、（Ｃ）式を満足するように各パラメータと設定
しても、第１の超電導コイルの電流減衰による中心磁界
の減少分は、第２のコイルの誘導による中心磁界の上昇
分とは等しくならないので、第１の超電導コイルの磁界
減衰を第２の超電導コイルで補うことはできない。
しても、第１の超電導コイルの電流減衰による中心磁界
の減少分は、第２のコイルの誘導による中心磁界の上昇
分とは等しくならないので、第１の超電導コイルの磁界
減衰を第２の超電導コイルで補うことはできない。
従って、第１図のように、接続抵抗の小さいＮｂＴ ｉ
コイルを第１の超電導コイルを第１の超電導コイルにす
れば、全体のマグネットの磁界減衰を十分小さく押さえ
ることができる。
コイルを第１の超電導コイルを第１の超電導コイルにす
れば、全体のマグネットの磁界減衰を十分小さく押さえ
ることができる。
例λば、第１図に示した実施例において、ＮｂＴｉ超電
導コイルの自己インダクタンスし。
導コイルの自己インダクタンスし。
を２０Ｈ１励磁係数ΔＢ、を５／２００Ｔ／Ａ。
Ｎｂ、Ｓｎ超電導コイルとＮｂＴ ｉ超電導コイルとの
相互インダクタンスＭをＩＯＨ，Ｎｂ３Ｓｎ超電導コイ
ルの励磁率を８．５／１５０Ｔ／Ａとすると、（Ｃ）式
を満足することができるので、Ｎｂ３Ｓｎ超電導コイル
の磁界減衰をＮｂＴ ｉ超電導コイルで完全にキャンセ
ルすることができる。
相互インダクタンスＭをＩＯＨ，Ｎｂ３Ｓｎ超電導コイ
ルの励磁率を８．５／１５０Ｔ／Ａとすると、（Ｃ）式
を満足することができるので、Ｎｂ３Ｓｎ超電導コイル
の磁界減衰をＮｂＴ ｉ超電導コイルで完全にキャンセ
ルすることができる。
Ｎｂ、Ｓｎ超電導コイルの電流減衰の時定数は、接続抵
抗が１０−９Ω程度であれば、 Ｌ／Ｒ−５／１０−’ 一５ｘ１０９ （ｓｅｅ） −１５８（年） であり、半永久的に磁界が減衰しなくて済む。従って、
第１、第２の超電導コイルの電流の比が大きく変化して
中心付近の磁界均一性が損なわれることはない。
抗が１０−９Ω程度であれば、 Ｌ／Ｒ−５／１０−’ 一５ｘ１０９ （ｓｅｅ） −１５８（年） であり、半永久的に磁界が減衰しなくて済む。従って、
第１、第２の超電導コイルの電流の比が大きく変化して
中心付近の磁界均一性が損なわれることはない。
また、第１の超電導コイルの電流減衰の値がある程度把
握できるような場合には、予めその分の電流変化分とそ
れにより第２の超電導コイルに相互誘導される磁界の増
加分との差を（Ｂ）式に含めるようにすれば、第１の電
流変化に伴う中心磁界変動もある程度抑えることが可能
である。
握できるような場合には、予めその分の電流変化分とそ
れにより第２の超電導コイルに相互誘導される磁界の増
加分との差を（Ｂ）式に含めるようにすれば、第１の電
流変化に伴う中心磁界変動もある程度抑えることが可能
である。
［発明の効果］
この発明によれば、中心磁界の減衰が全く生じないか、
またはほとんど生じない高磁界の永久電流超電導マグネ
ット装置を提供することができる。
またはほとんど生じない高磁界の永久電流超電導マグネ
ット装置を提供することができる。
第１図はこの発明の実施例に係る永久電流超電導マグネ
ット装置を示す概略構成図である。 １；第１の永久電流マグネット、２；第２の永久電流マ
グネット、３；ＮｂＴｉ超電導コイル（第１の超電導コ
イル）、４；第１の永久電流スイッチ、５；Ｎｂ、Ｓｎ
超電導コイル（第２の超電導コイル）、６；第２の永久
電流スイッチ、７；磁界均一性補正用超電導コイル
ット装置を示す概略構成図である。 １；第１の永久電流マグネット、２；第２の永久電流マ
グネット、３；ＮｂＴｉ超電導コイル（第１の超電導コ
イル）、４；第１の永久電流スイッチ、５；Ｎｂ、Ｓｎ
超電導コイル（第２の超電導コイル）、６；第２の永久
電流スイッチ、７；磁界均一性補正用超電導コイル
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 一の超電導線を巻回してなる第１の超電導コイル及びこ
れに並列に接続された第１の熱式永久電流スイッチを含
む第１の永久電流マグネットと、他の超電導線を巻回し
てなる第２の超電導コイル及びこれに並列に接続された
第２の熱式電流スイッチを含み、前記第１の永久電流マ
グネットと電気的に独立し、かつ第２の超電導コイルが
前記第１の超電導コイルのボア内部に設けられた第２の
永久電流マグネットと、 を具備する永久電流超電導マグネット装置であって、 前記第２の超電導コイルの電流減衰による磁石中心磁界
の減少を、この電流減衰により第１の超電導コイルに相
互誘導される電流による第１の超電導のコイルの磁石中
心磁界の増加分で補償したことを特徴とする永久電流超
電導マグネット装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16455390A JPH0461103A (ja) | 1990-06-22 | 1990-06-22 | 永久電流超電導マグネット装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16455390A JPH0461103A (ja) | 1990-06-22 | 1990-06-22 | 永久電流超電導マグネット装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0461103A true JPH0461103A (ja) | 1992-02-27 |
Family
ID=15795350
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16455390A Pending JPH0461103A (ja) | 1990-06-22 | 1990-06-22 | 永久電流超電導マグネット装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0461103A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5710531A (en) * | 1996-05-29 | 1998-01-20 | Abolafia; Andrew | Static field converter |
| US6646836B2 (en) | 2001-03-01 | 2003-11-11 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | Superconducting magnet apparatus in persistent mode |
-
1990
- 1990-06-22 JP JP16455390A patent/JPH0461103A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5710531A (en) * | 1996-05-29 | 1998-01-20 | Abolafia; Andrew | Static field converter |
| US6646836B2 (en) | 2001-03-01 | 2003-11-11 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | Superconducting magnet apparatus in persistent mode |
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