JPH10189328A - 超電導マグネット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超電導破壊しにくい超電導マグネットを得
る。また、超電導破壊した時にその破壊の伝播を促進し
て、超電導コイル内に発生する電圧を抑制する。 【解決手段】 超電導コイル１ａ，１ｂ間に生じる電磁
力が加わるコイル面に、冷却するための良熱伝導の冷却
均熱部材１０ａ，１０ｂを備える。また、超電導コイル
に電流を供給する電流端子の両端に接続され、超電導コ
イルと熱接触するコイル保護用素子を備え、超電導破壊
した場合にコイル保護用素子に電流が流れて発熱し、超
電導コイルを加熱する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超電導マグネット
に関し、特に超電導コイルの超電導破壊する現象に対す
る対策に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１１は、例えば特開平８−７８７３７
号公報に示された従来の超電導マグネットを示す断面図
である。この装置は例えば２個の超電導コイルを有する
ものである。図において、１は超電導コイルで、この場
合は２個の超電導コイル１ａ，１ｂ、２は超電導コイル
１を支持する巻枠で、超電導コイル１ａ，１ｂに対して
巻枠２ａ，２ｂが設けられている。４は超電導コイル１
への輻射を遮る輻射シールド、５は断熱をするために真
空を保持する真空槽、６は超電導コイル１を冷却する冷
却源で、例えば、ギフォードマクマフォンサイクル（Ｇ
Ｍ）冷凍機を適用している。９は電磁力支持部材で、超
電導コイル１ａ，Ｉｂ間に生じる電磁力を支持してい
る。また、１２は冷却源６と超電導コイル１を熱的に短
絡するための熱伝導部材、１３は、超電導コイル１が発
生する磁界が外部に漏れるのを低減するための磁気シー
ルド、１４は巻枠２に取り付けられた冷却部材であり、
巻枠２ａ，２ｂにそれぞれ冷却部材１４ａ，１４ｂが取
り付けられている。この図の構成では、２個の超電導コ
イル１ａ，１ｂの中心軸は同一であり、その軸方向にず
れて配設されている。

【０００３】図に示すように、超電導コイル１は冷却源
６から熱伝導部材１２と冷却部材１４を介して冷却され
ている。また、超電導コイル１は真空槽５の内部に収納
されており、真空状態に保持されて真空槽５の外部とは
断熱状態にある。さらに、超電導コイル１の温度と室温
の中間温度で保持された輻射シールド４によって、室温
からの輻射熱が超電導コイル１に入るのを遮っている。
これらにより、超電導コイル１は例えば５Ｋ（約−２６
８℃）程度に保持されているので、超電導コイル１は超
電導状態になっている。この状態では、超電導コイル１
に電流を通電することにより磁界を発生し、超電導コイ
ル１の電気抵抗がゼロのため定常通電時にはほとんど電
圧が発生しないので電力損失がほどんど生じない。

【０００４】また、従来の超電導マグネットには上記の
ＧＭ冷凍機のような冷却源６を用いずに、液体ヘリウム
のような極低温の冷媒を用い超電導コイル１を直接冷媒
液に浸して冷却するものもある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来装置のように、２
個の超電導コイル１から構成されている場合、これらの
超電導コイル１が発生する磁界により大きな電磁力を生
じ、超電導コイル１の中心軸が同軸上に配置された場合
には、軸方向に吸引または反発の電磁力を受ける。この
ような電磁力を超電導コイル１が受けた場合には、超電
導コイル１の一方が巻枠２に押しつけられてコイル１が
動きやすくなり、発熱して超電導コイル１が超電導状態
が破壊しやすいという問題があった。

【０００６】また、磁気シールド１３のような磁性体を
有するので、超電導コイル１と磁気シールド１３との間
に吸引の電磁力が生じ、上記と同様に超電導コイル１は
超電導破壊しやすくなるという問題もあった。

【０００７】また、２個の超電導コイル１ａ，１ｂは熱
的に切り離されているので、一方の超電導コイル１ａが
超電導破壊した場合、他方の超電導コイル１ｂは超電導
状態を保ったままであるので、通電されている電流減衰
によりインダクタンス分の電圧が発生し、絶縁破壊を起
こしやすいという問題もあった。

【０００８】本発明は、上記のような課題を解決するた
めになされたもので、超電導破壊が発生しにくく、また
超電導破壊した場合でも絶縁破壊しにくい超電導マグネ
ットを得ることを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の構成に係
る超電導マグネットは、同一の中心軸を有しその軸方向
にずれて配設され、冷却源で冷却されて超電導状態とな
る２個以上の超電導コイル、超電導コイル間に生じる電
磁力を支持する電磁力支持部材、電磁力が加わるコイル
の軸方向端面に固定され、超電導コイルを冷却する良熱
伝導性の冷却均熱部材を備えたものである。

【００１０】また、本発明の第２の構成に係る超電導マ
グネットは、冷却源で冷却されて超電導状態となる超電
導コイル、超電導コイルの軸方向の少なくとも一端側に
設けられた磁性体、超電導コイルと磁性体間に生じる電
磁力を支持する電磁力支持部材、電磁力が加わるコイル
の軸方向端面に固定され、超電導コイルを冷却する良熱
伝導性の冷却均熱部材を備えたものである。

【００１１】また、本発明の第３の構成に係る超電導マ
グネットは、冷却源で冷却されて超電導状態となる超電
導コイル、および超電導コイルに電流を供給する電流端
子の両端に接続され、その電流端子の両端に所定電圧以
上の電圧がかかった時に動作するコイル保護用素子を備
え、コイル保護用素子を、超電導コイルと熱的に接触す
るように構成したものである。

【００１２】また、本発明の第４の構成に係る超電導マ
グネットは、第３の構成において、コイル保護用素子
を、超電導コイルの低磁界部分と熱的に接触するように
構成したものである。

【００１３】また、本発明の第５の構成に係る超電導マ
グネットは、冷却源で冷却されて超電導状態となる２個
以上の超電導コイル、および超電導コイルに電流を供給
する電流端子のそれぞれの両端に接続され、その電流端
子の両端に所定電圧以上の電圧がかかった時に動作する
複数のコイル保護用素子を備え、超電導コイルの１つに
接続されたコイル保護用素子を、少なくとも他の１つの
超電導コイルと熱的に接触するように構成したものであ
る。

【００１４】また、本発明の第６の構成に係る超電導マ
グネットは、第５の構成において、コイル保護用素子の
それぞれを、他の超電導コイルの高磁界部分と熱的に接
触するように構成したものである。

【００１５】また、本発明の第７の構成に係る超電導マ
グネットは、第１ないし第６のいずれかの構成におい
て、超電導コイルは冷却源からの熱伝導により冷却され
ることを特徴とするものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．以下、本発明の実施の形態１による超電
導マグネットについて説明する。図１は、本実施の形態
による超電導マグネットを示す断面図である。この装置
は例えば２個の超電導コイルを有するものである。図に
おいて、１は超電導コイルで、この場合は２個の超電導
コイル１ａ，１ｂ、２は超電導コイル１を支持する巻枠
で、超電導コイル１ａ，１ｂに対して巻枠２ａ，２ｂが
設けられている。３は超電導コイル１の加重を支持する
加重支持材、４は超電導コイル１への輻射を遮る輻射シ
ールド、５は断熱をするために真空を保持する真空槽、
７は超電導コイル１を冷却する極低温容器、８は極低温
容器７に蓄えられた冷媒で、例えば液体ヘリウムであ
る。９は電磁力支持部材で、例えばステンレスで構成さ
れ、超電導コイル１ａ，Ｉｂ間に生じる電磁力を支持し
ている。また、１０は、冷却均熱部材で、例えば銅また
はアルミニウムで構成され、軸方向で他方の超電導コイ
ルが配置されている側の巻枠２ａ，２ｂと超電導コイル
１ａ，１ｂの間にそれぞれ冷却均熱部材１０ａ，１０ｂ
が設置されている。

【００１７】この超電導マグネットにおいて、例えば２
つの超電導コイル１が同一方向の磁界を発生する場合に
は、超電導コイル１を励磁すると、両者の超電導コイル
１に図の上下方向に吸引力が働く。図２は超電導コイル
１付近の磁束線を模式的に示す説明図である。磁束線が
密集している部分が磁界が強い部分であり、超電導コイ
ル１の軸方向の両端部が強く、軸方向の中央部分の電磁
力は弱い。このような電磁力により超電導コイル１は巻
枠２の一方向に押さえつけられて、微少な変位を生じ
る。この時電磁力が最も大きく加わる部分の応力が最大
になり、その部分での発熱が生じ温度上昇により超電導
状態が破壊する。この超電導破壊する現象をクエンチす
るという。

【００１８】本実施の形態では、図１に示したように巻
枠２と超電導コイル１の間の電磁力が加わる部分に、例
えば銅のような熱伝導率の高い材料を冷却均熱部材１０
として配置している。冷却均熱部材１０は接着または機
械的圧力により超電導コイル１の端面に固定されてい
る。超電導コイル１が電磁力による変位によって発熱し
た場合、冷却均熱部材１０でその発熱が拡散され、速や
かに冷媒８と熱の授受を行って超電導コイル１は冷却さ
れる。このため、超電導コイル１の温度上昇を抑制で
き、クエンチしにくくなる。

【００１９】本実施の形態の超電導コイル１には吸引力
が働くため、超電導コイル１の軸方向で、他方の超電導
コイル１が設けられている端面に、冷却均熱部材１０を
配置している。これに対し、反発力が働く構成の場合に
は、超電導コイル１の軸方向で、他方の超電導コイル１
が設けられている側と反対側の端面に、冷却均熱部材１
０を配置すればよい。また、場合によっては冷却均熱部
材１０を軸方向で超電導コイル１の両端面に配置しても
よい。

【００２０】なお、上記超電導マグネットでは冷却均熱
部材１０として銅のような金属材料を用いたが、アルミ
ナのような熱伝導率のよいセラミックであってもよく、
また、サファイアのような単結晶に近い材料など熱伝導
率の良いものであってもよく、上記と同様の効果を奏す
る。

【００２１】実施の形態２．以下、本発明の実施の形態
２による超電導マグネットを図に基づいて説明する。図
３は本実施の形態による超電導マグネットを示す断面図
である。図において、６はこの超電導コイルを冷却する
ための冷却源であり、本実施の形態では、ギフォード・
マクマフォンサイクル冷凍機（以下ＧＭ冷凍機）を用
い、熱伝導部材１２と銅線を介して超電導コイル１を伝
導冷却している。また、１１は磁性体であり、超電導コ
イル１が作る磁界を整形したり、または磁気シールドの
働きをするものである。

【００２２】本実施の形態による超電導マグネットは、
図のように構成されており、超電導コイル１を励磁する
と超電導コイル１と磁性体１１との間に吸引力が生じ
る。このため、超電導コイル１には磁性体１１が配置さ
れている側の巻枠２の一辺に押さえつけられる応力が発
生し、超電導コイル１が動きやすくなる。本実施の形態
では、超電導コイル１の磁性体１１が配置されている側
の端面に冷却均熱部材１０を設けている。このため、押
さえつけられている巻枠２との間で発熱が生じた場合、
冷却均熱部材１０で発熱が拡散され、速やかに冷却源６
との間で熱の授受を行い、超電導コイル１は冷却され
る。従って、超電導コイル１の温度上昇を防止でき、ク
エンチしにくくなる。

【００２３】特に本実施の形態では、実施の形態１とは
異なり、超電導コイル１の周囲は直接冷媒８と接触して
いない。このため、摩擦等で生じた発熱は、直ちに超電
導コイル１の温度上昇を招きやすい構造である。これに
対して本実施の形態では、応力が大きい部分に熱伝導率
の高い冷却均熱部材１０が配置されているので、発熱は
速やかに拡散し温度上昇を抑制する効果がある。

【００２４】なお、上記の構成では、ＧＭ冷凍機６によ
って超電導コイル１を冷却する超電導マグネットについ
て示したが、実施の形態１のような液体ヘリウムを用い
た浸漬冷却方式の超電導マグネットの場合でも、超電導
コイル１と磁性体１１で構成される場合に、電磁力によ
って発熱の発生する部分に冷却均熱部材１０を固定する
ことにより、上記実施の形態と同様の効果がある。

【００２５】実施の形態３．次に、本発明の実施の形態
３による超電導マグネットを図に基づいて説明する。図
４は実施の形態３による超電導マグネットを示す断面図
である。本実施の形態では、２個の超電導コイル１ａ，
１ｂを備えており、これらの間に加わる電磁力を支える
電磁力支持部材９を設けた構成としている。また、熱伝
導部材１２と銅線と冷却均熱部材１０ａ，１０ｂを介し
て、ＧＭ冷凍機６と超電導コイル１とは熱的に接続して
いる。

【００２６】図に示すように、実施の形態２と同様、超
電導コイル１の周囲は直接冷媒と接触していない。この
ため、摩擦等で生じた発熱は直ちに超電導コイル１の温
度上昇を招きやすい構成である。本実施の形態ではこれ
に対し、超電導コイル１の電磁力が大きい付近で摩擦等
の発熱が生じやすい部分に、熱伝導率の高い冷却均熱部
材１０を配置している。このため、生じた発熱は速やか
に拡散し、温度上昇を抑制する効果がある。この超電導
コイル１の周囲は断熱状態であり、超電導コイル１のコ
イル端面における発熱が冷却均熱部材１０により拡散さ
れ冷却される作用は、直接周囲から例えば液体ヘリウム
などの冷媒で冷却されている超電導コイルに比べ、極め
て大きい。

【００２７】本実施の形態の構成は超電導コイル１が反
発力を受ける場合の構成のものであり、冷却均熱部材１
０は、反発力の応力が加わる面に設置されている。

【００２８】実施の形態４．次に、本発明の実施の形態
４による超電導マグネットを図に基づいて説明する。図
５は実施の形態４による超電導マグネットを示す断面図
である。図において、１５はコイル保護用素子、１６は
例えば熱伝導グリースのような良熱伝導部材である。ま
た、図６にコイル保護用素子１５を有する構成の一例を
回路図で示す。図において、１７は励磁電源であり、点
線内は極低温部を示している。図に示すように、コイル
保護用素子１５は超電導コイル１に電流を供給する電流
端子の両端に電気的に接続され、２〜１０Ｖ程度のある
一定電圧が加わればオン状態になりこの両端を電気的に
短絡するもので、例えばダイオード素子である。コイル
保護用素子１５は良熱伝導部材１６によって超電導コイ
ル１と熱的に接触している。

【００２９】図７はコイル保護用素子１５の極低温特性
を示すグラフであり、横軸は電圧、縦軸は電流を示して
いる。超電導コイル１の一部が何らかの原因でクエンチ
した場合、超電導コイル１の両端に数Ｖの電圧が発生す
る。超電導コイル１の両端にターンオン電圧以上の電圧
が加わると、この両端に接続されているコイル保護用素
子１５はオン状態となり、図７に示すように直ちに両端
電圧が０．２Ｖまで低下する。そして、コイル保護用素
子１５に電流が流れ、超電導コイル１の両端にターンオ
ン電圧以上に電圧が生じるのを防ぎ、過電圧になるのを
防止できる。この状態では超電導コイル１の両端の電圧
は低下するが、コイル内部では超電導部分と常電導部分
が混在しており、次式のように表される。

【００３０】

【数１】

【００３１】式１において、Ｖはコイル電圧、Ｌはコイ
ルのインダクタンス、Ｒ（ｔ）はクエンチによる超電導
コイルの抵抗、ｉは電流である。超電導コイル１がクエ
ンチした場合は、ｄｉ／ｄｔはマイナスとなりｉはプラ
スである。このように、超電導部分ではコイルのインダ
クタンス成分によるマイナスの電圧が誘起される。超電
導部分における常電導状態の転移速度が遅いと、この誘
起電圧により超電導コイル１の内部に過大な電圧が発生
し、超電導コイル１が破壊する恐れがあった。

【００３２】本実施の形態では、超電導コイル１の一部
がクエンチした場合、コイル保護用素子１５に電流が流
れ、コイル保護用素子１５は発熱する。この発熱が良熱
伝導部材１６を介して超電導コイル１にコイル保護用素
子１５が熱的に接触しているので、コイル保護用素子１
５の発熱によって超電導コイル１が加熱され、クエンチ
の速度が加速される。このことにより、超電導コイル１
のクエンチしていない部分がクエンチされ、超電導コイ
ル１内に抵抗が発生し、超電導コイル内の発生電圧を低
減する。即ち、超電導コイル１内に生じる誘起電圧はＲ
（ｉ）のプラスの電圧により低減され、超電導コイル１
が電圧により破壊することを防止する。

【００３３】上記のように、本実施の形態では、クエン
チが発生した時、超電導コイル１全体を速やかに常電導
転移させ、超電導コイル１内部では超電導部分と常電導
部分が混在した状態となるのを防止するので、超電導コ
イル１が電圧により破壊するのを防ぐことができる。

【００３４】また、本実施の形態では、特にコイル保護
用素子１５は超電導コイル１の最も磁界の低い部分に設
置されている。これは図２に超電導コイル１付近の磁束
線を模式的に示したように、超電導コイル１の中央部分
は磁束線が粗で磁界が低くなっている。一般に、超電導
コイル１は発生磁界の最も高い部分がクエンチしやす
く、磁界の低い部分はクエンチしにくい。そこで磁界の
低い部分にコイル保護用素子１５を設置すると、超電導
コイル１の一部がクエンチした場合、コイル保護用素子
１５がオンして発熱することにより素子を取付けた付近
からクエンチする。即ち、クエンチしにくい低磁界部分
を加熱することにより、速やかに超電導コイル１全体を
クエンチさせて抵抗を発生させる。そして、式１で示し
たようにＲ（ｉ）が生じる部分が分散されるので、超電
導コイル１内の発生電圧はさらに低減でき、超電導コイ
ル１が電圧により破壊するのを防ぐことができる。

【００３５】実施の形態５．以下、本発明の実施の形態
５による超電導マグネットを図に基づいて説明する。図
８は本実施の形態による超電導マグネットを示す断面図
である。本実施の形態では、複数の超電導コイル１ａ，
１ｂで構成される超電導マグネットに関するものであ
り、例えば２個の超電導コイルを有するものを示してい
る。図において、各々の超電導コイル１ａ，１ｂに電流
を供給する電流リードの両端に電気的に接続するコイル
保護用素子１５ａ，１５ｂは、自己以外の電気的に接続
していない超電導コイル１ｂ，１ａに良熱伝導部材１６
ａ、１６ｂを介して熱的に接触するように取り付けられ
ている。

【００３６】図９にコイル保護用素子１５ａ，１５ｂを
有する構成の一例を回路図で示す。図９（ａ）は通常の
接続状態を示し、図９（ｂ）は一方の超電導コイル１ａ
がクエンチした場合の回路図である。図において、１７
は励磁電源であり、点線内は極低温部を示す。コイル保
護用素子１５ａ，１５ｂと超電導コイル１ｂ，１ａを結
ぶ点線のそれぞれは、熱的に接触していることを示して
いる。図中、矢印は電流の流れ方向を示している。図９
に示すように、コイル保護用素子１５ａは超電導コイル
１ａに電流を供給する電流端子の両端に電気的に接続さ
れ、コイル保護用素子１５ｂは超電導コイル１ｂに電流
を供給する電流端子の両端に電気的に接続されている。
この電流端子に２〜１０Ｖ程度のある一定電圧が加われ
ばコイル保護用素子１５はオン状態になり、両端を電気
的に短絡して図９（ｂ）のように電流は流れる。そし
て、コイル保護用素子１５ａが発熱し、この素子１５ａ
と熱接触している超電導コイル１ｂを加熱してクエンチ
させる。

【００３７】複数のコイルで構成されている場合、ある
コイルに発生する電圧は、式２のように表される。式２
において、Ｍは他のコイルとの相互インダクタンスであ
る。

【００３８】

【数２】

【００３９】このような構成において、一方の超電導コ
イル、例えば超電導コイル１ａがクエンチした場合、式
２のように超電導コイル間は熱的に離れているので、他
方の超電導コイル１ｂはクエンチせずＲ（ｔ）＝０であ
るので、過大なマイナスの電圧が発生し危険である。し
かし、本実施の形態では、上記のようにクエンチした超
電導コイル１ａの両端に接続されたコイル保護用素子１
５ａが、クエンチしていない超電導コイル１ｂに熱的に
接触して設置しているので、クエンチしていない超電導
コイル１ｂは加熱されてクエンチする。これにより、超
電導コイル１ｂにはプラスの電圧が発生するので、クエ
ンチしていなかった超電導コイル１ｂの電圧を低減でき
る。

【００４０】なお、３個以上の超電導コイルで構成され
ている場合には、１つの超電導コイルの電流端子に接続
されたコイル保護用素子を、その他の超電導コイルの全
てに熱的に接触させればよい。また、複数の超電導コイ
ル１が直列に接続されている場合、コイル保護用素子１
５は隣に接続されている超電導コイル１に熱的に接触す
るよう取り付けられていれば、上記実施の形態と同様の
効果を奏する。これは、複数の超電導コイル１が直列接
続されており、各超電導コイル１の両端にコイル保護用
素子１５が接続されていると、ある超電導コイルがクエ
ンチするとクエンチしていない超電導コイルの両端にも
電圧が誘起されその電圧によりコイル保護用素子１５が
オンし電流が流れて発熱する。この発熱によりクエンチ
していない超電導コイルが順次クエンチし、過電圧が生
じるのを防ぐ効果を奏する。

【００４１】実施の形態６．以下、本発明の実施の形態
６による超電導マグネットを図に基づいて説明する。図
１０は本実施の形態による超電導マグネットを示す断面
図である。図に示すように実施の形態５と同様、複数、
例えば本実施の形態では２個の超電導コイル１ａ，１ｂ
で構成されている。コイル保護用素子１５ａは超電導コ
イル１ａに電流を供給する電流リードの両端に電気的に
接続され、コイル保護用素子１５ｂは超電導コイル１ｂ
に電流を供給する電流リードの両端に電気的に接続され
ている。さらに本実施の形態において、コイル保護用素
子１５ａは、電気的に接続されている超電導コイル１ａ
以外の超電導コイル１ｂの高磁界部分に熱的に接触する
ように取り付けられている。同様にして、コイル保護用
素子１５ｂは、超電導コイル１ａの高磁界部分に熱的に
接触するように取り付けられている。

【００４２】例えば超電導コイル１ａがクエンチしたと
する。この超電導コイル１ａに熱的に接続されていない
超電導コイル１ｂを速やかにクエンチさせるためには、
超電導コイル１ｂの高磁界部分を加熱するのが効率的で
ある。これは先に述べたように、超電導コイルの低磁界
部分はクエンチしにくく、高磁界部分は少しの熱でもク
エンチしやすいためである。本実施の形態では、加熱手
段であるコイル保護用素子１５がクエンチさせたい超電
導コイル１の高磁界部分に設置されているので、１つの
超電導コイルがクエンチした場合、クエンチしていない
超電導コイル１を速やかにクエンチさせる効果がある。

【００４３】なお、本実施の形態では、図１０のように
高磁界部分に設置された冷却均熱部材１０の表面にコイ
ル保護用素子１５を取り付けたが、コイル保護用素子１
５を冷却均熱部材１０の内部に埋め込んでもよく、上記
実施の形態と同様の効果を奏する。

【００４４】また、実施の形態４から実施の形態６につ
いて、超電導コイル１が冷却源６からの熱伝導で冷却さ
れる場合には、超電導コイル１の周囲は断熱状態で冷媒
が存在しないので、超電導コイル１または超電導コイル
１間の空間での熱伝導は悪い。このため、コイル保護用
素子１５が生じる発熱は、全て直接に超電導コイル１へ
伝わり、冷媒例えば液体ヘリウムで冷却されている超電
導コイルに比べて、コイル保護用素子１５がクエンチを
効率良く促進させる作用は極めて大きい。

【００４５】

【発明の効果】以上のように、本発明の第１の構成によ
れば、同一の中心軸を有しその軸方向にずれて配設さ
れ、冷却源で冷却されて超電導状態となる２個以上の超
電導コイル、超電導コイル間に生じる電磁力を支持する
電磁力支持部材、電磁力が加わるコイルの軸方向端面に
固定され、超電導コイルを冷却する良熱伝導性の冷却均
熱部材を備えたことにより、電磁力の加わる部分を積極
的に冷却し、超電導破壊しにくい超電導マグネットが得
られる効果がある。

【００４６】また、本発明の第２の構成によれば、冷却
源で冷却されて超電導状態となる超電導コイル、超電導
コイルの軸方向の少なくとも一端側に設けられた磁性
体、超電導コイルと磁性体間に生じる電磁力を支持する
電磁力支持部材、電磁力が加わるコイルの軸方向端面に
固定され、超電導コイルを冷却する良熱伝導性の冷却均
熱部材を備えたことにより、電磁力の加わる部分を積極
的に冷却し、超電導破壊しにくい超電導マグネットが得
られる効果がある。

【００４７】また、本発明の第３の構成によれば、冷却
源で冷却されて超電導状態となる超電導コイル、および
超電導コイルに電流を供給する電流端子の両端に接続さ
れ、その電流端子の両端に所定電圧以上の電圧がかかっ
た時に動作するコイル保護用素子を備え、コイル保護用
素子を、超電導コイルと熱的に接触するように構成した
ことにより、超電導コイルが超電導破壊した時にその破
壊の伝播を促進してコイル内の電圧を低下し、絶縁破壊
を防止できる超電導マグネットが得られる効果がある。

【００４８】また、本発明の第４の構成によれば、第３
の構成におけるコイル保護用素子を、超電導コイルの低
磁界部分と熱的に接触するように構成したことにより、
効果的に超電導破壊の伝播を促進できる超電導マグネッ
トが得られる効果がある。

【００４９】また、本発明の第５の構成によれば、冷却
源で冷却されて超電導状態となる２個以上の超電導コイ
ル、および超電導コイルに電流を供給する電流端子のそ
れぞれの両端に接続され、その電流端子の両端に所定電
圧以上の電圧がかかった時に動作する複数のコイル保護
用素子を備え、超電導コイルの１つに接続されたコイル
保護用素子を、少なくとも他の１つの超電導コイルと熱
的に接触するように構成したことにより、複数の超電導
コイルを有する構成において、１つの超電導コイルが超
電導破壊した時にその破壊の伝播を促進して全コイル内
の電圧を低下し、絶縁破壊を防止できる超電導マグネッ
トが得られる効果がある。

【００５０】また、本発明の第６の構成によれば、第５
の構成におけるコイル保護用素子のそれぞれを、他の超
電導コイルの高磁界部分と熱的に接触するように構成し
たことにより、効果的に超電導破壊の伝播を促進できる
超電導マグネットが得られる効果がある。

【００５１】また、本発明の第７の構成によれば、第１
ないし第６のいずれかの構成における超電導コイルを、
冷却源からの熱伝導により冷却するように構成したこと
により、超電導コイルの超電導破壊する現象に対し、効
果的に対処できる超電導マグネットが得られる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１による超電導マグネッ
トを示す断面図である。

【図２】 実施の形態１による超電導コイル付近の磁束
線を模式的に示す説明図である。

【図３】 本発明の実施の形態２による超電導マグネッ
トを示す断面図である。

【図４】 本発明の実施の形態３による超電導マグネッ
トを示す断面図である。

【図５】 本発明の実施の形態４による超電導マグネッ
トを示す断面図である。

【図６】 実施の形態４に係わるコイル保護用素子を有
する主な回路図である。

【図７】 実施の形態４に係わるコイル保護用素子の極
低温特性を示すグラフである。

【図８】 本発明の実施の形態５による超電導マグネッ
トを示す断面図である。

【図９】 実施の形態５に係わるコイル保護用素子を有
する主な回路図である。

【図１０】 本発明の実施の形態６による超電導マグネ
ットを示す断面図である。

【図１１】 従来の超電導マグネットを示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂ 超電導コイル、２，２ａ，２ｂ 巻
枠、５ 真空容器、６冷却源、７ 極低温容器、８ 冷
媒、９ 電磁力支持部材、１０，１０ａ，１０ｂ 冷却
均熱部材、１１ 磁性体、１２ 熱伝導部材、１５，１
５ａ，１５ｂコイル保護用素子 １６，１６ａ，１６ｂ
良熱伝導部材。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同一の中心軸を有しその軸方向にずれて
   配設され、冷却源で冷却されて超電導状態となる２個以
   上の超電導コイル、前記超電導コイル間に生じる電磁力
   を支持する電磁力支持部材、前記電磁力が加わるコイル
   の軸方向端面に固定され、前記超電導コイルを冷却する
   良熱伝導性の冷却均熱部材を備えた超電導マグネット。
2. 【請求項２】 冷却源で冷却されて超電導状態となる超
   電導コイル、前記超電導コイルの軸方向の少なくとも一
   端側に設けられた磁性体、前記超電導コイルと前記磁性
   体間に生じる電磁力を支持する電磁力支持部材、前記電
   磁力が加わるコイルの軸方向端面に固定され、前記超電
   導コイルを冷却する良熱伝導性の冷却均熱部材を備えた
   超電導マグネット。
3. 【請求項３】 冷却源で冷却されて超電導状態となる超
   電導コイル、および前記超電導コイルに電流を供給する
   電流端子の両端に接続され、その電流端子の両端に所定
   電圧以上の電圧がかかった時に動作するコイル保護用素
   子を備え、前記コイル保護用素子を、前記超電導コイル
   と熱的に接触するように構成したことを特徴とする超電
   導マグネット。
4. 【請求項４】 前記コイル保護用素子を、前記超電導コ
   イルの低磁界部分と熱的に接触するように構成したこと
   を特徴とする請求項３記載の超電導マグネット。
5. 【請求項５】 冷却源で冷却されて超電導状態となる２
   個以上の超電導コイル、および前記超電導コイルに電流
   を供給する電流端子のそれぞれの両端に接続され、その
   電流端子の両端に所定電圧以上の電圧がかかった時に動
   作する複数のコイル保護用素子を備え、前記超電導コイ
   ルの１つに接続されたコイル保護用素子を、少なくとも
   他の１つの超電導コイルと熱的に接触するように構成し
   たことを特徴とする超電導マグネット。
6. 【請求項６】 前記コイル保護用素子のそれぞれを、他
   の前記超電導コイルの高磁界部分と熱的に接触するよう
   に構成したことを特徴とする請求項５記載の超電導マグ
   ネット。
7. 【請求項７】 前記超電導コイルは冷却源からの熱伝導
   により冷却されることを特徴とする請求項１ないし請求
   項６のいずれかに記載の超電導マグネット。