JPH1199137A - Superconductive magnet device - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a superconductive magnet device in which a superconductor is mechanically and firmly fixed and its surface is contacted as widely as possible with a superconducting refrigerant. SOLUTION: In a superconductor 41 to constitute a magnetostatic field generating source, its outside is fixed by plural presser bars 42. An outer peripheral surface is fixed by a presser bar 42B arranged in parallel in the Z direction, and both end surfaces are fixed by a pressed bar 42A arranged in parallel in the X direction. End parts of the respective presser bars 42A and 42B are fixed to a fixing jig. The superconductor 41 is housed in a cooling vessel housing a superconducting refrigerant, and its surface is cooled. Intervals (d and d') between the mutual presser bars 42A and 42B are sufficiently widely secured so that the superconductor 41 and the superconducting refrigerant contact with each other in the wide area.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、静磁場発生源とし
て超電導体を利用した超電導磁石装置に係り、特に超電
導体の固定方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a superconducting magnet device using a superconductor as a static magnetic field generating source, and more particularly to a method for fixing a superconductor.

【０００２】[0002]

【従来の技術】超電導磁石装置は種々の分野に利用され
ているが、ここでは、磁気共鳴イメージング装置（以
下、ＭＲＩ装置という）に用いられるものを例に上げて
説明する。超電導磁石装置は、超電導線材をコイル状に
巻き、これをヘリウム容器に収容されている超電導用冷
媒である液体ヘリウム中に浸漬して、予め定められた空
間に磁束、従って磁界を発生させるものである。2. Description of the Related Art A superconducting magnet apparatus is used in various fields. Here, a superconducting magnet apparatus used in a magnetic resonance imaging apparatus (hereinafter, referred to as an MRI apparatus) will be described as an example. A superconducting magnet device winds a superconducting wire in a coil shape, immerses it in liquid helium, which is a superconducting refrigerant contained in a helium container, and generates a magnetic flux, and thus a magnetic field, in a predetermined space. is there.

【０００３】図１２は、従来のＭＲＩ装置用超電導磁石
装置の一例を示したものである。図１２において、支持
体１４上に超電導線材をコイル状に巻いた静磁場発生源
１３が、冷媒容器１１内に配置されている。超電導線材
のコイル（以下、超電導コイルという）は、通常エポキ
シ樹脂などから成る含浸材で覆われて固定されている。
エポキシ樹脂の中には熱伝達率を良くするためにアルミ
ナなどが混ぜられる場合がある。FIG. 12 shows an example of a conventional superconducting magnet apparatus for an MRI apparatus. In FIG. 12, a static magnetic field generation source 13 in which a superconducting wire is wound in a coil shape on a support 14 is disposed in the refrigerant container 11. A coil of a superconducting wire (hereinafter referred to as a superconducting coil) is usually covered and fixed with an impregnating material such as an epoxy resin.
Alumina or the like may be mixed into the epoxy resin to improve the heat transfer coefficient.

【０００４】静磁場発生源１３による静磁場は、静磁場
空間１８内に、その中心軸１９に沿って形成される。静
磁場発生源１３は複数個の超電導コイルから成り、各超
電導コイルの巻数を変えることにより、静磁場空間１８
内の静磁場を調節することができる。また、冷媒容器１
１には液体ヘリウムなどの超電導用冷媒１２が冷媒源１
７からコック１６を経由して冷媒注入ポート１５から注
入される。静磁場発生源１３の超電導コイルに流す着磁
電流は、励磁電源２０からコネクタ部２１および永久電
流スイッチ２４を経由して導入される。A static magnetic field generated by a static magnetic field source 13 is formed in a static magnetic field space 18 along a central axis 19 thereof. The static magnetic field generation source 13 is composed of a plurality of superconducting coils, and by changing the number of turns of each superconducting coil, a static magnetic field space 18 is formed.
The static magnetic field inside can be adjusted. Also, the refrigerant container 1
1 includes a superconducting refrigerant 12 such as liquid helium.
The refrigerant is injected from the refrigerant injection port 15 through the cock 16 from the nozzle 7. The magnetizing current flowing through the superconducting coil of the static magnetic field generation source 13 is introduced from the excitation power supply 20 via the connector 21 and the permanent current switch 24.

【０００５】永久電流スイッチ２４は、静磁場発生源１
３を永久電流モードで運転する際のスイッチで、その一
例を図１３に示す。永久電流スイッチ２４は、静磁場発
生源１３と共に、冷媒容器１１内に収容され、超電導用
冷媒１２にて冷却される。永久電流スイッチ２４の本体
部２５は、主として超電線材２８とヒータ線２９とを一
緒にしてコイル状に巻き、エポキシ樹脂などで電気的お
よび熱的に絶縁を施したものである。この超電導線材２
８には、母材としてＣｕＴｉ合金を用いた超電導線が、
またヒータ線２９にはマンガニンヒータ線が通常用いら
れている。静磁場発生源１３は、永久電流ジョイント
Ｐ，Ｑにおいて超電導線材２８および励磁電源２０と接
続されており、励磁電源２０側にはスイッチ２６が設け
られている。ヒータ線２９には、コネクタ部２３を経由
してヒータ電源２２に接続されており、ヒータ電源２２
側にはスイッチ２７が設けられている。永久電流スイッ
チ本体部２５は、ヒータ線２９を加熱したときは、超電
導線材２８は臨界温度Ｔｃ以上となり、ヒータ線２９を
加熱しないときは超電導状態となり、スイッチとしてＯ
Ｎ状態となる。The permanent current switch 24 is connected to the static magnetic field source 1
FIG. 13 shows a switch for operating the permanent current mode 3 in the permanent current mode. The permanent current switch 24 is housed in the refrigerant container 11 together with the static magnetic field generation source 13 and is cooled by the superconducting refrigerant 12. The main body 25 of the permanent current switch 24 is formed by winding a super wire member 28 and a heater wire 29 together in a coil shape, and electrically and thermally insulating with an epoxy resin or the like. This superconducting wire 2
8, a superconducting wire using a CuTi alloy as a base material,
A manganin heater wire is usually used for the heater wire 29. The static magnetic field generation source 13 is connected to the superconducting wire 28 and the excitation power supply 20 at the permanent current joints P and Q, and a switch 26 is provided on the excitation power supply 20 side. The heater wire 29 is connected to the heater power supply 22 via the connector section 23.
A switch 27 is provided on the side. When the heater wire 29 is heated, the superconducting wire 28 becomes higher than the critical temperature Tc. When the heater wire 29 is not heated, the permanent current switch main body 25 enters a superconducting state.
The state becomes the N state.

【０００６】静磁場発生源１３を永久電流モ−ドで運転
するためには、次の手順がとられる。 （１）静磁場発生源１３と永久電流スイッチ本体部２５
を、超電導用冷媒１２にて、超電導状態に冷却してお
く。 （２）ヒ−タ−電源２２側のスイッチ２７をＯＮにし、
永久電流スイッチ本体部２５をＯＦＦ状態にし、励磁電
源２０側のスイッチ２６をＯＮにし、励磁電源２０にて
静磁場発生源１３を定格電流まで励磁する。 （３）ヒータ電源２２側のスイッチ２７をＯＦＦにして
ヒータ加熱をやめて、永久電流スイッチ本体部２５の超
電導線材２８を導通状態（ＯＮ状態）にして、励磁電源
２０の電流を０まで下げる。このとき、永久電流スイッ
チ本体部２５の超電導線材２８を流れる電流を、静磁場
発生源１３の定格電流値まで上昇する。この状態で励磁
電源２０の取りはずしが可能となる。In order to operate the static magnetic field generating source 13 in the permanent current mode, the following procedure is taken. (1) Static magnetic field source 13 and permanent current switch main body 25
Is cooled to a superconducting state by a superconducting refrigerant 12. (2) Turn on the switch 27 on the heater power supply 22 side,
The permanent current switch body 25 is turned off, the switch 26 on the excitation power supply 20 side is turned on, and the excitation power supply 20 excites the static magnetic field generation source 13 to the rated current. (3) The switch 27 on the side of the heater power supply 22 is turned off to stop heating the heater, the superconducting wire 28 of the permanent current switch body 25 is turned on (ON state), and the current of the excitation power supply 20 is reduced to zero. At this time, the current flowing through the superconducting wire 28 of the permanent current switch main body 25 rises to the rated current value of the static magnetic field generation source 13. In this state, the excitation power supply 20 can be removed.

【０００７】一方、物質の超電導現象を利用して静磁場
を発生させる装置として、超電導線材ではなく、バルク
としての超電導体を用いるものがある。バルクとしての
超電導体を誘導着磁し、静磁場を発生させる試みは超電
導現象が発見された当時から、実験室レベルで行われて
いる。特に、近年高温超電導体の超電導特性に関する研
究は盛んであるが、高温超電導体は線材に加工する技術
が未だ完全に確立されていない。そのため、高温超電導
体をバルクとして結晶成長させ、その着磁特性を測定す
る、という研究などが屡々報告されている。On the other hand, as an apparatus for generating a static magnetic field by utilizing the superconducting phenomenon of a substance, there is an apparatus using a superconductor as a bulk instead of a superconducting wire. Attempts to inductively magnetize a superconductor as a bulk to generate a static magnetic field have been made at the laboratory level since the discovery of the superconducting phenomenon. In particular, research on the superconducting properties of high-temperature superconductors has been actively conducted in recent years, but the technology for processing high-temperature superconductors into wires has not yet been fully established. For this reason, there have been often reported studies on crystal growth of a high-temperature superconductor as a bulk and measurement of its magnetization characteristics.

【０００８】更に、磁界を発生させる超電導体として円
筒状または円板状のものを用いた超電導磁石装置があ
る。この例は、特願平６−２２３５４７号公報などに開
示されている。Further, there is a superconducting magnet device using a cylindrical or disc-shaped superconductor for generating a magnetic field. This example is disclosed in Japanese Patent Application No. 6-23547.

【０００９】バルクとしての超電導体、あるいは円筒状
または円板状の超電導体を用いて静磁場を発生させる装
置では、着磁方法が超電導線材を用いて静磁場を発生さ
せる装置とは根本的に異なる。後者では、超電導線材に
直接電流を送り込むのに対し、前者では超電導体以外
に、超電導体を誘導着磁するための着磁コイルを必要と
する。次に、着磁コイルを用いて、超電導体を着磁し、
静磁場発生源として用いる装置の例について説明する。In an apparatus for generating a static magnetic field using a superconductor as a bulk or a cylindrical or disc-shaped superconductor, the magnetization method is fundamentally different from an apparatus for generating a static magnetic field using a superconducting wire. different. In the latter, a current is directly sent to the superconducting wire, whereas in the former, a magnetizing coil for inductively magnetizing the superconductor is required in addition to the superconductor. Next, using a magnetizing coil, magnetize the superconductor,
An example of an apparatus used as a static magnetic field generation source will be described.

【００１０】図１４は、円筒状の超電導体を用いた超電
導磁石装置の例であり、特願平６−２２３５４７号公報
に開示されている。図１４において、円環状の冷媒容器
１１Ａ内に、支持体１４Ａで支持された静磁場発生源３
０が配置されている。この静磁場発生源３０は、複数の
超電導体円筒により構成されている。本例では、静磁場
発生源３０を支持体１４で支持する際に含浸材を用い、
超電導体の全体を含浸材で含浸して、動かないように固
定している。静磁場発生源３０は、図１２の場合と同様
に、超電導用冷媒１２で冷却される。FIG. 14 shows an example of a superconducting magnet device using a cylindrical superconductor, which is disclosed in Japanese Patent Application No. 6-23547. In FIG. 14, a static magnetic field generating source 3 supported by a support 14A is provided in an annular refrigerant container 11A.
0 is arranged. The static magnetic field source 30 is composed of a plurality of superconductor cylinders. In this example, when the static magnetic field generation source 30 is supported by the support 14, an impregnating material is used,
The entire superconductor is impregnated with an impregnating material and fixed so as not to move. The static magnetic field generation source 30 is cooled by the superconducting refrigerant 12 as in the case of FIG.

【００１１】この静磁場発生源３０の着磁は、静磁場空
間１８内に配置された着磁コイル３１により間接的に行
われる。すなわち、着磁コイル３１に励磁電源２０Ａか
ら励磁電流を流すことにより、静磁場空間１８内に、中
心軸１９に沿う磁束を発生させ、その磁束に基づき静磁
場発生源３０に誘導電流を誘導し、その誘導電流を永久
電流として保持し、静磁場空間１８内に静磁場を保持す
る。The magnetizing of the static magnetic field generating source 30 is indirectly performed by a magnetizing coil 31 arranged in the static magnetic field space 18. That is, by supplying an exciting current from the exciting power supply 20A to the magnetizing coil 31, a magnetic flux along the central axis 19 is generated in the static magnetic field space 18, and an induced current is induced in the static magnetic field generating source 30 based on the magnetic flux. Then, the induced current is held as a permanent current, and a static magnetic field is held in the static magnetic field space 18.

【００１２】[0012]

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、最近の超
電導磁石装置では、静磁場発生源として、線材のみでは
なく、バルク状，円板状または円筒状の形状をもった超
電導体を使用する構成のものが検討されはじめている。
この構成では、超電導線材を用いていないので、クエン
チ発生の主原因となる超電導接続や永久電流スイッチを
必要とせず、その結果、クエンチの発生率を大幅に抑制
することができ、磁石の安定性を向上することができ
る。As described above, in a recent superconducting magnet apparatus, not only a wire but also a superconductor having a bulk shape, a disk shape or a cylindrical shape is used as a static magnetic field generating source. Configurations are beginning to be considered.
In this configuration, superconducting wires are not used, so there is no need for a superconducting connection or permanent current switch, which is the main cause of quench, and as a result, the rate of quench can be greatly suppressed and the stability of the magnet can be reduced. Can be improved.

【００１３】一般に超電導磁石の技術的課題としては、
次の２つがある。第１の課題は、超電導体内を流れる電
流が、着磁コイルの発生する外部磁場（コイルを用いる
超電導磁石の場合には、コイル自身の作る磁場）との間
で相互作用をするローレンツ力である。このローレンツ
力は、外部磁場強度（コイル自身の作る磁場強度）や超
電導体内を流れる電流の大きさが大きくなればなるほど
問題となる。ローレンツ力が大きくなると、超電導体
（あるいはコイル）が動き、磁束線の急激な移動によ
り、フラックスジャンプ（何らかの原因で、超電導体の
一部で磁束線が移動すると、発生するジュール熱により
超電導体の温度が上昇し、ピンニング力が減少するの
で、更に連鎖的に磁束線の移動が起こる現象）の原因と
なるばかりでなく、同時に超電導体試料が変形したり、
破損したりする可能性がある。In general, the technical problems of superconducting magnets include:
There are the following two. The first problem is a Lorentz force in which a current flowing in a superconductor interacts with an external magnetic field generated by a magnetized coil (in the case of a superconducting magnet using a coil, a magnetic field generated by the coil itself). . The Lorentz force becomes more problematic as the external magnetic field strength (magnetic field strength generated by the coil itself) or the magnitude of the current flowing in the superconductor increases. When the Lorentz force increases, the superconductor (or coil) moves, causing a sudden movement of the magnetic flux lines to cause a flux jump (for some reason, when the magnetic flux lines move in a part of the superconductor, the Joule heat generated As the temperature rises and the pinning force decreases, not only does this cause a phenomenon in which the magnetic flux lines move in a chain), but at the same time, the superconductor sample is deformed,
It may be damaged.

【００１４】第２の課題は、超電導体内にシールド電流
が流れる際に発生するジュール熱である。超電導体が第
２種超電導体の場合には、この超電導体を着磁する際
に、磁束が部分的に超電導体内に侵入するが、この磁束
が侵入した部分は常電導状態と超電導状態の混合状態と
なっているために、磁束が動き起電力が発生する際にジ
ュール熱が発生する。超電導体の温度が上昇すると、ピ
ンニング力が減少し、フラックスジャンプの原因とな
る。[0014] The second problem is Joule heat generated when a shield current flows in the superconductor. When the superconductor is a type 2 superconductor, magnetic flux partially penetrates into the superconductor when the superconductor is magnetized, but the portion where the magnetic flux penetrates is a mixture of the normal conducting state and the superconducting state. Due to the state, Joule heat is generated when the magnetic flux moves and electromotive force is generated. As the temperature of the superconductor increases, the pinning force decreases, causing a flux jump.

【００１５】上記の２つの技術的課題を解決するために
は、第１の課題に対しては、超電導体自体、およびその
固定を機械的に強くすること、第２の課題に対しては、
超電導体の温度上昇によってフラックスジャンプが起こ
らないように、超電導体の冷却環境、冷却効率を良くす
ることが重要である。[0015] In order to solve the above two technical problems, the first problem is to mechanically strengthen the superconductor itself and its fixation.
It is important to improve the cooling environment and cooling efficiency of the superconductor so that a flux jump does not occur due to the temperature rise of the superconductor.

【００１６】従来の超電動磁石装置では、超電導体が動
かないようにするために、エポキシ樹脂などの含浸材で
超電導体を完全に含浸したりしている。その場合、含浸
材の熱伝導率を向上することには限度があり、超電導体
内で発生する熱を十分に放熱し、熱的な要因で発生する
フラックスジャンプが発生しないようにすることが困難
であった。In the conventional super electric magnet apparatus, the superconductor is completely impregnated with an impregnating material such as epoxy resin in order to prevent the superconductor from moving. In that case, there is a limit in improving the thermal conductivity of the impregnating material, and it is difficult to sufficiently radiate the heat generated in the superconductor and prevent the flux jump generated by thermal factors from occurring. there were.

【００１７】このため、本発明では、超電導磁石を構成
する超電導体の固定を機械的に強固にすると共に、超電
導体の表面のできるだけ多くの面積を直接超電導用冷媒
に接触させて、冷却環境の良い状態で固定を行い、誘導
着磁の際に、機械的にも熱的にもフラックスジャンプが
発生しないようにすることを目的とする。For this reason, according to the present invention, the superconductor constituting the superconducting magnet is mechanically firmly fixed, and at the same time, as much as possible of the surface of the superconductor is brought into direct contact with the superconducting refrigerant so as to reduce the cooling environment. It is an object of the present invention to perform fixing in a good state so that a flux jump does not occur mechanically or thermally during induction magnetization.

【００１８】[0018]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の超電導磁石装置は、超電導体から成り、誘
導着磁にて着磁される静磁場発生源と、該静磁場発生源
を支持する支持体と、前記静磁場発生源，前記支持体お
よび前記静磁場発生源を超電導状態に冷却するための超
電導用冷媒を収納する冷却容器とを具備する超電導磁石
装置において、前記支持体が前記超電導体を直接固定す
る複数本の押え棒と、該押え棒の端部を固定する固定治
具とを備えている（請求項１）。In order to achieve the above object, a superconducting magnet device according to the present invention comprises a superconductor, a static magnetic field generating source magnetized by induction magnetization, and a static magnetic field generating source. In a superconducting magnet device comprising: a supporting body to support; and a cooling container for storing a superconducting refrigerant for cooling the static magnetic field generation source, the support and the static magnetic field generation source to a superconducting state, wherein the support is There are provided a plurality of pressing rods for directly fixing the superconductor, and a fixing jig for fixing an end of the pressing rod (claim 1).

【００１９】この構成では、超電導体を単純な構造の押
え棒で直接固定し、この押え棒の端部を固定治具で固定
する構造をとっているので、超電導体を直接固定するの
は押え棒のみであるので、押え棒の配列は単純化され、
押え棒相互間の隙間を通して、超電導体は超電導用冷媒
との接触は可能であり、十分な量の冷媒を確保した状態
で超電導体を固定することができる。In this configuration, the superconductor is directly fixed by a holding rod having a simple structure, and the end of the holding rod is fixed by a fixing jig. Since there are only bars, the arrangement of the presser bars is simplified,
The superconductor can contact the superconducting refrigerant through the gap between the holding rods, and the superconductor can be fixed while a sufficient amount of the refrigerant is secured.

【００２０】本発明の超電導磁石装置では更に、前記固
定治具が前記冷却容器の内面に支持され、棒状体を結合
した直方体形状の枠体と、該枠体に両端を固定された複
数本の支持棒とから成り、該支持棒が前記押え棒の端部
を固定するものである。Further, in the superconducting magnet device of the present invention, the fixing jig is supported on the inner surface of the cooling vessel, and a rectangular parallelepiped frame in which rods are connected to each other, and a plurality of frames each having both ends fixed to the frame. And a support bar for fixing the end of the presser bar.

【００２１】この構成では、固定治具が直方体形状の枠
体と支持棒との組み合わせから成り、支持棒で超電導体
を固定する押え棒の端部を固定し、この支持棒を枠体で
支持することになるので、超電導体を押え棒と支持棒の
組み合わせで枠体に固定する構造になっている。このた
め、超電導体の支持構造として、押え棒と支持棒との組
み合わせの自由度が大きく、どのような形状の超電導体
の固定にも対応できる。In this configuration, the fixing jig is composed of a combination of a rectangular parallelepiped frame and a support rod, and the end of the holding rod for fixing the superconductor is fixed by the support rod, and the support rod is supported by the frame. Therefore, the superconductor is fixed to the frame by a combination of the holding rod and the support rod. For this reason, as the superconductor support structure, the degree of freedom of the combination of the presser bar and the support bar is large, and the superconductor of any shape can be fixed.

【００２２】本発明の超電導磁石装置では更に、前記押
え棒のうちの少なくとも一部の押え棒は前記超電導体の
外面に沿って、少なくとも２つの方向にほぼ平行に配列
されて、前記超電導体を外側から固定している。In the superconducting magnet device according to the present invention, at least some of the pressing rods are arranged substantially parallel to at least two directions along the outer surface of the superconductor, and It is fixed from the outside.

【００２３】殆どの超電導体の外形が軸対称構造である
ことから、これらの超電導体については、２方向にほぼ
平行に配列された押え棒によって、その外側を固定する
ことができる。これらの平行な押え棒の配列は簡単な構
造であるので、固定治具での固定も容易となる。更に、
超電導体が他の構造体の場合でも、２方向にほぼ平行に
配列された押え棒によって、その外側の主要部を固定す
ることができるため本発明が適用できる。Since most superconductors have an axially symmetric outer shape, the outer surfaces of these superconductors can be fixed by pressing rods arranged substantially in parallel in two directions. Since the arrangement of these parallel pressing rods has a simple structure, fixing with a fixing jig becomes easy. Furthermore,
Even when the superconductor is another structure, the present invention can be applied because the main part on the outside can be fixed by the pressing rods arranged substantially parallel in two directions.

【００２４】本発明の超電導磁石装置では更に、前記押
え棒のうちのほぼ平行に配列された押え棒相互間では、
隣接する押え棒の間隙が押え棒の幅の約１／２よりも大
きくなっている。この構成では、隣接する押え棒の間隙
が広くとってあるので、超電導体の表面が十分な量の超
電導用冷媒に接触することができるので、超電導体は超
電導用冷媒により十分に冷却することができる。In the superconducting magnet device according to the present invention, furthermore, among the pressing rods, the pressing rods arranged substantially in parallel with each other include:
The gap between adjacent presser bars is greater than about 1/2 of the width of the presser bar. In this configuration, the gap between the adjacent pressing rods is wide, so that the surface of the superconductor can contact a sufficient amount of the superconducting refrigerant, so that the superconductor can be sufficiently cooled by the superconducting refrigerant. it can.

【００２５】本発明の超電導磁石装置では更に、前記押
え棒のうちの一部の押え棒が前記超電導体内に埋め込ま
れているものである。この構成では、超電導体に押え棒
が埋め込まれているので、両者は強固に結合される。こ
のため、埋め込まれた押え棒を主要な支持体要素として
固定治具への結合を強固に行うことができる。In the superconducting magnet device according to the present invention, a part of the pressing rods is embedded in the superconductor. In this configuration, since the holding rod is embedded in the superconductor, the two are firmly connected. For this reason, the embedded presser bar can be firmly connected to the fixing jig as a main support element.

【００２６】本発明の超電導磁石装置では更に、前記押
え棒のうちの少なくとも１本の押え棒はその内部に中空
部を有し、該中空部を通して前記超電導用冷媒を循環で
きるように構成されている。この構成では、押え棒を介
して超電導体の冷却が可能となり、この中空の押え棒を
超電導体に埋め込んだ場合には、超電導体を内部から冷
却することも可能となる。In the superconducting magnet apparatus of the present invention, at least one of the pressing rods has a hollow portion therein so that the superconducting refrigerant can be circulated through the hollow portion. I have. In this configuration, the superconductor can be cooled via the holding rod, and when the hollow holding rod is embedded in the superconductor, the superconductor can be cooled from the inside.

【００２７】本発明の超電導磁石装置では更に、前記超
電導体と前記押え棒との接触部分に、時間が経過すると
固化する含浸材を塗布し、超電導体と押え棒とを結合し
たものである。この構成では、含浸材の固化により、押
え棒と超電導体との接触部の固定力が含浸材のない場合
に比べ格段に大きくなるので、超電導体を強固に固定す
ることができる。このため、少数の太い押え棒で超電導
体を支持する場合などに有利である。Further, in the superconducting magnet device of the present invention, an impregnating material which solidifies as time passes is applied to a contact portion between the superconductor and the presser bar, and the superconductor and the presser bar are joined. In this configuration, the solidification of the impregnating material significantly increases the fixing force of the contact portion between the presser bar and the superconductor as compared with the case without the impregnating material, so that the superconductor can be firmly fixed. This is advantageous when the superconductor is supported by a small number of thick presser bars.

【００２８】[0028]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を添付図面
に基づいて説明する。図１は、本発明を適用した超電導
磁石装置の第１の実施例の構成を示したものである。図
１において、静磁場発生源３０としては、超電導コイル
ではなく、バルク状、円板状あるいは円筒状などの形状
をもつ超電導体から成り、超電導磁石装置全体の構成と
しては、図１４に示した従来例と類似である。但し、静
磁場発生源３０として円柱状の超電導体を使用してお
り、発生する静磁場が垂直磁場である点で異なる。静磁
場発生源３０の着磁は、静磁場空間１８内に配置された
着磁コイル３１を用いて誘導着磁により行われる。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows the configuration of a first embodiment of a superconducting magnet device to which the present invention is applied. In FIG. 1, the static magnetic field generating source 30 is not a superconducting coil but a superconductor having a shape such as a bulk, a disk, or a cylinder, and the overall configuration of the superconducting magnet device is shown in FIG. This is similar to the conventional example. However, the difference is that a cylindrical superconductor is used as the static magnetic field generation source 30 and the generated static magnetic field is a vertical magnetic field. Magnetization of the static magnetic field generation source 30 is performed by induction magnetization using a magnetizing coil 31 arranged in the static magnetic field space 18.

【００２９】誘導着磁の手順の一例を次に示す。 （１）先ず、冷媒源１７より冷媒容器１１Ａに超電導用
冷媒１３を注入し、静磁場発生源３０を超電導状態に保
持する。 （２）着磁コイル３１Ａを静磁場空間１８内に挿入し
て、励磁電源２０Ａに接続する。励磁電源２０Ａより着
磁コイル３１Ａに着磁電流を流し、着磁コイル３１Ａの
作る磁界が下部臨界磁界を超える所定の値になるまで上
昇させた後に、着磁コイル３１Ａに流す着磁電流を徐々
に低下させ、最終的には着磁電流を零にする。An example of the procedure of induction magnetization will be described below. (1) First, the superconducting refrigerant 13 is injected into the refrigerant container 11A from the refrigerant source 17, and the static magnetic field generation source 30 is maintained in a superconducting state. (2) Insert the magnetizing coil 31A into the static magnetic field space 18 and connect it to the excitation power supply 20A. A magnetizing current is supplied from the excitation power supply 20A to the magnetizing coil 31A, and the magnetic field generated by the magnetizing coil 31A is increased to a predetermined value exceeding the lower critical magnetic field. And finally the magnetizing current is reduced to zero.

【００３０】このとき、静磁場発生源３０には着磁コイ
ル３１Ａによる磁界によって誘導電流が誘導され、その
誘導電流は着磁電流を低下させたとき永久電流として静
磁場発生源３０に保持され、その結果静磁場空間１８内
に静磁場が保持される。At this time, an induced current is induced in the static magnetic field generating source 30 by a magnetic field generated by the magnetizing coil 31A, and the induced current is held by the static magnetic field generating source 30 as a permanent current when the magnetizing current is reduced. As a result, a static magnetic field is held in the static magnetic field space 18.

【００３１】以上説明したような手順で、静磁場発生源
３０の誘導着磁が行われるが、誘導着磁の対象である静
磁場発生源３０は、本実施例では図示の如く、円柱状の
超電導体にて構成されている。円柱状の超電導体から成
る静磁場発生源３０の固定構造例を図２に示す。この固
定構造では、図示の３次元直交座標系のうち、Ｘ方向と
Ｚ方向に配列した複数本の押え棒４２を用いて、円柱形
状の超電導体４１を固定している。Ｘ方向に平行に配列
した押え棒４２Ａは、円柱体４１の上下端面を押え、Ｚ
方向に平行に配列した押え棒４２Ｂは円柱体４１の外周
を押えることにより、円柱状の超電動体４１を固定して
いる。The induction magnetization of the static magnetic field source 30 is performed according to the procedure described above. The static magnetic field source 30 to be subjected to the induction magnetization is, as shown in FIG. It is composed of a superconductor. FIG. 2 shows an example of a fixed structure of the static magnetic field source 30 formed of a columnar superconductor. In this fixing structure, a cylindrical superconductor 41 is fixed using a plurality of pressing rods 42 arranged in the X direction and the Z direction in the illustrated three-dimensional orthogonal coordinate system. The holding rods 42A arranged in parallel to the X direction hold the upper and lower end surfaces of the cylindrical body 41,
Pressing rods 42B arranged in parallel to the direction press the outer periphery of the cylindrical body 41, thereby fixing the cylindrical super-electric body 41.

【００３２】本実施例の固定構造では、実際に作製され
た各々の超電導体４１の大きさに応じて、複数本の押え
棒４２の位置を調整し、変更することができるので、固
定構造が簡単になると共に、超電導体４１の微妙な寸法
の差異があっても固定することができる。また、円柱形
状の超電導体４１は剛体であるので、超電導線材を固定
するときのように、完全にエポキシ樹脂などの含浸材３
２で覆って固定する必要はなく、離散的に固定しても、
十分な機械的強度を保持することができる。In the fixing structure of the present embodiment, the positions of the plurality of pressing rods 42 can be adjusted and changed in accordance with the size of each superconductor 41 actually manufactured. In addition to being simple, the superconductor 41 can be fixed even if there is a delicate difference in dimension. Further, since the cylindrical superconductor 41 is a rigid body, the impregnating material 3 such as epoxy resin is completely used as in the case of fixing the superconducting wire.
It is not necessary to cover with 2 and fix it.
Sufficient mechanical strength can be maintained.

【００３３】図２では、簡単のため、押え棒４２の本数
を、Ｘ，Ｚ各方向４本ずつとしたが、実際には押え棒４
２の１本当りに加わる負荷荷重を少なくするために、４
本以上になる場合もある。また、押え棒４２は、極低温
で熱伝導率の高い金属、例えば無酸素銅（１０Ｋ以下で
１０００Ｗ／（Ｍ・Ｋ）以上）などが用いられており、
その表面にはワニスやエナメルが塗布され絶縁処理が施
されている。押え棒４２には通常外径５ｍｍ以上の線材
が使用され、必要な固定強度に応じて外径を太くしてい
る。In FIG. 2, for the sake of simplicity, the number of the pressing rods 42 is set to four in each of the X and Z directions.
In order to reduce the applied load applied to one piece of 2
Sometimes more than a book. The holding rod 42 is made of a metal having a high thermal conductivity at an extremely low temperature, for example, oxygen-free copper (1000 W / (M · K) or more at 10 K or less).
A varnish or an enamel is applied to the surface and insulation treatment is applied. A wire rod having an outer diameter of 5 mm or more is usually used for the holding rod 42, and the outer diameter is increased according to the required fixing strength.

【００３４】Ｘ方向およびＺ方向に平行に配列された複
数本の押え棒４２は、その端部４３において固定治具４
４によって固定されている。固定治具４４による押え棒
４２の固定状況の一例を図３に示す。図３において、固
定治具４４は、直方体の稜線のみから成る枠体で、この
枠体は機械的強度および剛性の高い金属線例えば銅線な
どを溶接などにより接続して作られている。押え棒４２
の端部４３は、固定治具４４に取り付けられた４本の支
持棒４５で固定されている。支持棒４５は、２本ずつ平
行に配置され、２つの方向から押え棒４２の端部４３を
固定している。支持棒４５の固定治具４４への取り付け
は、取付け点４６にて金属の針金で結びつけるとか、溶
接により固定されている。押え棒４２の端部４３の支持
棒４５への固定も、同様に金属の針金で結びつけると
か、溶接により固定されている。支持棒４５の材料も剛
性のある鋼線などが使用される。A plurality of pressing rods 42 arranged in parallel in the X direction and the Z direction have a fixing jig 4 at an end 43 thereof.
4 fixed. FIG. 3 shows an example of how the holding bar 42 is fixed by the fixing jig 44. In FIG. 3, the fixing jig 44 is a frame composed only of a rectangular parallelepiped ridge, and this frame is formed by connecting a metal wire having high mechanical strength and rigidity, such as a copper wire, by welding or the like. Presser bar 42
Is fixed by four support rods 45 attached to a fixing jig 44. The support rods 45 are arranged two by two in parallel, and fix the end 43 of the holding rod 42 from two directions. Attachment of the support rod 45 to the fixing jig 44 is performed by tying it with a metal wire at an attachment point 46 or by welding. Similarly, the end 43 of the presser bar 42 is fixed to the support bar 45 by tying it with a metal wire or by welding. For the material of the support rod 45, a rigid steel wire or the like is used.

【００３５】このように固定することにより、押え棒４
２は、円柱状の超電導体４１に誘導磁場の下でシールド
電流が流れても、ローレンツ力によって超電導体４１が
動かないように超電導体４１を機械的に固定することが
できる。By fixing in this manner, the holding rod 4
2, the superconductor 41 can be mechanically fixed so that the superconductor 41 does not move due to the Lorentz force even if a shield current flows through the cylindrical superconductor 41 under an induced magnetic field.

【００３６】押え棒４２を固定する固定治具４４は、そ
の隅部を冷媒容器１１の内側に固定されている。この固
定治具４４は、枠体に限定されず、直方体の箱体であっ
てもよい。この場合、支持棒４５を固定する場合には、
箱体の側面に支持棒４５を固定するための穴をあけ、支
持棒４５を箱体の穴に挿入し、支持棒４５と箱体の穴の
ふちとを溶接などにより固定する。また、押え棒４２の
端部４３を上記箱体に設けた穴に挿入して、押え棒４２
を箱体に直接固定してもよい。The fixing jig 44 for fixing the holding rod 42 has its corner fixed inside the refrigerant container 11. The fixing jig 44 is not limited to a frame, but may be a rectangular parallelepiped box. In this case, when fixing the support rod 45,
A hole for fixing the support rod 45 is made on the side surface of the box, the support rod 45 is inserted into the hole of the box, and the support rod 45 and the edge of the hole of the box are fixed by welding or the like. Further, the end 43 of the holding rod 42 is inserted into a hole provided in the box, and the holding rod 42 is inserted.
May be fixed directly to the box.

【００３７】また、押え棒４２は、図２から判るよう
に、隣合う同士が一定間隔例えばＺ方向でｄ，Ｘ方向で
ｄ’だけ離れて配列されている。この間隔ｄ，ｄ’は、
隣合う押え棒相互間の間隙が押え棒４２の幅の約１／２
以上に保たれているとよい。このように間隙をとること
により、円柱状の超電導体４１は、その表面の十分な面
積で液体ヘリウムなどの超電導用冷媒１２に接触するこ
とができる。従って、超電導体の全体がエポキシ樹脂な
どの含浸材３２で固定されている従来例の場合よりも、
超電導体の冷却効率が格段に良くなる。As can be seen from FIG. 2, the pressing rods 42 are arranged adjacent to each other at a predetermined interval, for example, d in the Z direction and d ′ in the X direction. These intervals d and d 'are
The gap between the adjacent presser bars is about 1/2 of the width of the presser bar 42.
It is better to keep it above. By providing such a gap, the cylindrical superconductor 41 can contact the superconducting refrigerant 12 such as liquid helium with a sufficient surface area. Therefore, compared with the conventional example in which the entire superconductor is fixed by the impregnating material 32 such as epoxy resin,
The cooling efficiency of the superconductor is significantly improved.

【００３８】また、押え棒４２は、超電導体４１と接触
する部分においては、その形状が超電導体４１の外形に
沿った形に加工されている。その状況を図４に示す。図
４（ａ）は押え棒４２Ｃが超電導体４１の円形部分に接
している場合である。押え棒４２Ｃの超電導体４１に接
する面は、超電導体４１とほぼ同じＲを持つ面に加工さ
れ、押え棒４２Ｃと超電導体４１の間にはエポキシ樹脂
などの含浸材４７が含浸されている。このように構成す
ることにより、押え棒４２Ｃと超電導体４１との間で
は、大きな面積で接触しているので、上記のローレンツ
力による負荷がその接触面積に分散されるので、局部的
な応力集中がなくなり、超電導体４１が損傷されること
がなくなる。The pressing rod 42 is formed in a portion in contact with the superconductor 41 so as to have a shape along the outer shape of the superconductor 41. The situation is shown in FIG. FIG. 4A shows a case where the holding rod 42 </ b> C is in contact with the circular portion of the superconductor 41. The surface of the presser bar 42C that contacts the superconductor 41 is machined into a surface having substantially the same R as the superconductor 41, and the impregnating material 47 such as epoxy resin is impregnated between the presser bar 42C and the superconductor 41. With such a configuration, since the contact between the presser bar 42C and the superconductor 41 has a large area, the load caused by the Lorentz force is dispersed in the contact area, so that local stress concentration occurs. And the superconductor 41 is not damaged.

【００３９】また、押え棒４２Ｃと超電導体４１との間
にエポキシ樹脂などの含浸材４７を塗布して、両者を接
合して固定することにより、両者は機械的に強固に固定
される。含浸材４７としてエポキシ樹脂を用いる場合に
は、エポキシ樹脂の熱伝導率を高めるためにアルミナが
混入されることもある。Further, an impregnating material 47 such as an epoxy resin is applied between the pressing rod 42C and the superconductor 41, and the two are joined and fixed, so that both are mechanically and firmly fixed. When an epoxy resin is used as the impregnating material 47, alumina may be mixed in to increase the thermal conductivity of the epoxy resin.

【００４０】図４（ｂ）は、押え棒４２Ｄが超電導体４
１の直線部分に接している場合である。更に、押え棒４
２Ｄの断面形状は長方形となっている。押え棒４２Ｄの
超電導体４１と接する面は、直線状に加工され、押え棒
４２Ｄと超電導体４１の間には、図４（ａ）の場合と同
様に、エポキシ樹脂などの含浸材４７が含浸されてい
る。図４（ｂ）の場合も、図４（ａ）の場合と同様な効
果が得られる。FIG. 4 (b) shows that the holding rod 42D is
This is the case where it touches the straight line portion of No. 1. Furthermore, presser bar 4
The cross-sectional shape of the 2D is a rectangle. The surface of the holding rod 42D that contacts the superconductor 41 is machined linearly, and the impregnating material 47 such as epoxy resin is impregnated between the holding rod 42D and the superconductor 41 as in the case of FIG. Have been. In the case of FIG. 4B, the same effect as in the case of FIG. 4A can be obtained.

【００４１】図５は、図２の円柱状の超電導体４１につ
いて、押え棒４２Ｃとの位置関係を示すためにＺ方向に
垂直な断面を示したものである。押え棒４２Ｃの超電導
体４１との接触幅をｌ₁、隣合う押え棒４２Ｃ間の間隙
をｌ₂とすると、ｌ₁を大きくすれば、太い径の押え棒４
２Ｃを使用することが可能となり、超電導体４１を機械
的に強固に固定することができ、超電導体４１が着磁の
際に受けるローレンツ力によっても超電導体４１が動か
ないように押えることができ、その結果動きに伴うフラ
ックスジャンプを防止することができる。また、ローレ
ンツ力による負荷はｌ₁が大きくなる程広い接触面積で
分散されるので、超電導体４１が損傷する度合は少なく
なる。FIG. 5 shows a cross section perpendicular to the Z direction of the cylindrical superconductor 41 of FIG. 2 in order to show the positional relationship with the presser bar 42C. Assuming that the contact width of the presser bar 42C with the superconductor 41 is l ₁ and the gap between the adjacent presser bars 42C is l ₂ , if l ₁ is made larger, the presser bar 4 having a larger diameter can be obtained.
2C can be used, the superconductor 41 can be mechanically firmly fixed, and the superconductor 41 can be pressed so as not to move even by the Lorentz force received when the superconductor 41 is magnetized. As a result, a flux jump accompanying movement can be prevented. In addition, since the load due to the Lorentz force is distributed over a wider contact area as l ₁ increases, the degree of damage to the superconductor 41 decreases.

【００４２】一方、隣合う押え棒４２Ｃ間の間隙ｌ₂を
大きくすれば、超電導体４１が超電導用冷媒１２に接す
る面積が広くなり、誘導着磁の際に超電導体４１で発生
するジュール熱により熱的なフラックスジャンプが起き
ないように超電導体４１の十分な冷却が可能となる。従
って、押え棒４２Ｃと超電導体４１との接触幅ｌ₁と隣
合う押え棒４２Ｃ間の間隙ｌ₂との間には、一方が大き
くなれば他方は小さくなるという相反関係があるので、
両者の間では超電導体４１の固定強度と超電導体４１の
冷却を配慮して最適化が図られる。On the other hand, by increasing the gap l ₂ between the presser bar 42C adjacent, wider area of the superconductor 41 is in contact with the superconducting refrigerant 12, the Joule heat generated in the superconductor 41 when the induction magnetizing The superconductor 41 can be sufficiently cooled so that a thermal flux jump does not occur. Therefore, since between the clearance l ₂ between the presser bar 42C adjacent the contact width l ₁ of the presser bar 42C and superconductor 41, there is a reciprocal relationship that one is the other becomes smaller the greater,
Between the two, optimization is achieved in consideration of the fixing strength of the superconductor 41 and cooling of the superconductor 41.

【００４３】本発明の超電導磁石装置の第２の実施例の
要部拡大断面図を図６に示す。図６においては、静磁場
発生源３０の円柱状の超電導体４１を固定する押え棒４
２Ｅが中空の棒から成っている。即ち、押え棒４２Ｅ
は、内部に中空部４８を持ち、この中空部４８に液体ヘ
リウム等の超電導用冷媒１２を循環して押え棒４２Ｅお
よび超電導体４１を冷却するように構成されている。こ
の構成は、実質的に超電導体４１と超電導用冷媒１２と
の接触面積を増加させるので、超電導体４１の機械的固
定をより強固にするために押え棒４２の本数を多く用い
た場合、超電導体４１の外表面で超電導用冷媒１２と接
する面積が減少して超電導体４１の冷却が不足するとき
とか、超電導体４１の冷却を更に向上させたい場合など
に効果がある。FIG. 6 is an enlarged sectional view of a main part of a second embodiment of the superconducting magnet device of the present invention. In FIG. 6, a holding rod 4 for fixing a cylindrical superconductor 41 of a static magnetic field generating source 30 is provided.
2E consists of a hollow bar. That is, the presser bar 42E
Has a hollow portion 48 inside, and is configured to circulate the superconducting refrigerant 12 such as liquid helium through the hollow portion 48 to cool the holding rod 42E and the superconductor 41. This configuration substantially increases the contact area between the superconductor 41 and the superconducting refrigerant 12. Therefore, when the number of the pressing rods 42 is increased in order to strengthen the mechanical fixation of the superconductor 41, This is effective when the area in contact with the superconducting refrigerant 12 on the outer surface of the body 41 is reduced and cooling of the superconductor 41 is insufficient, or when it is desired to further improve the cooling of the superconductor 41.

【００４４】押え棒４２Ｅの中空部４８の直径は、中空
部４８内を循環する超電導用冷媒１２が気化したときの
泡の径より大きくしておく必要がある。超電導用冷媒１
２の気泡が中空部４８内につかえると、超電導体４１と
超電導用冷媒１２との接触面積が減少したことになるの
で、超電導体４１の冷却効果が減少することになる。本
実施例では、そのようなことが起こらないように、中空
部４８の直径を超電導用冷媒１２の気泡の径より十分大
きくなるようにし、例えば液体ヘリウムの場合で５ｍｍ
程度以上にしている。The diameter of the hollow portion 48 of the holding rod 42E needs to be larger than the diameter of bubbles when the superconducting refrigerant 12 circulating in the hollow portion 48 evaporates. Superconducting refrigerant 1
When the two bubbles are trapped in the hollow portion 48, the contact area between the superconductor 41 and the superconducting refrigerant 12 is reduced, and the cooling effect of the superconductor 41 is reduced. In this embodiment, in order to prevent such a case from occurring, the diameter of the hollow portion 48 is set to be sufficiently larger than the diameter of the bubble of the superconducting refrigerant 12, for example, 5 mm in the case of liquid helium.
More than about.

【００４５】本発明の超電導磁石装置の第３の実施例の
要部斜視図を図７に示す。図７は、静磁場発生源３０の
円柱状の超電導体４１Ａとこれを固定するためにＺ方向
に平行に配列された押え棒４２Ｂとの関係を示してい
る。図示の７本の押え棒４２Ｂのうちの３本の押え棒４
２Ｆが組立前に超電導体４１Ａの内部に埋め込まれてい
る。この埋め込み押え棒４２Ｆは第２の実施例の場合と
同様に内部に中空部４８を有し、中空部４８に超電導用
冷媒１２を循環可能なものである。このように押え棒４
２Ｆを円柱状の超電導体４１Ａに埋め込むことにより、
超電導体４１Ａと押え棒４２Ｆとの結合が強固になるの
で、超電導体４１Ａの固定が強固にできるとともに、超
電導体４１Ａの内部を冷却可能となるので、超電導体４
１Ａの内部に蓄積された熱を効果的に冷却することがで
きる。また、超電導体４１Ａに埋め込む押え棒４２Ｆの
本数は実施例の３本に限定されることなく、必要とする
冷却の程度および固定強度に応じて増減してよいことは
言うまでもない。FIG. 7 is a perspective view of a main part of a third embodiment of the superconducting magnet device according to the present invention. FIG. 7 shows the relationship between the cylindrical superconductor 41A of the static magnetic field generation source 30 and the pressing rods 42B arranged in parallel to the Z direction to fix the superconductor 41A. Three presser bars 4 of the seven presser bars 42B shown
2F is embedded in superconductor 41A before assembly. The embedding presser bar 42F has a hollow portion 48 inside like the second embodiment, and the superconducting refrigerant 12 can be circulated in the hollow portion 48. Presser bar 4 like this
By embedding 2F in the cylindrical superconductor 41A,
Since the connection between the superconductor 41A and the holding rod 42F is strengthened, the superconductor 41A can be firmly fixed, and the inside of the superconductor 41A can be cooled.
Heat accumulated inside 1A can be effectively cooled. Further, it is needless to say that the number of the pressing rods 42F embedded in the superconductor 41A is not limited to three in the embodiment, and may be increased or decreased according to the required degree of cooling and the fixing strength.

【００４６】本発明の超電導磁石装置の第４の実施例の
要部斜視図を図８に示す。本実施例の場合、円柱状の超
電導体４１ＡのＺ方向の中心軸に１本の押え棒４２Ｇが
埋め込まれている。押え棒４２Ｇは円形で内部に中空部
４８を有するものである。本実施例では、超電導体４１
Ａの中心軸と押え棒４２Ｇの中心軸とが一致するように
配列されているので、埋め込み後の超電導体４１Ａはそ
の中心軸に対し軸対称に構成されている。その結果、超
電導体４１Ａの温度分布もほぼ軸対称の分布となる。超
電導体の誘導着磁の際に励磁されるシールド電流は、一
般に超電導体の局所的な温度に依存するが、本実施例の
ように超電導体の温度分布が軸対称であり、誘導磁場が
円柱状超電導体４１Ａの軸方向（Ｚ方向）である場合、
励磁されるシールド電流も軸対称になると考えられる。
そのため、超電導体４１Ａの作る磁場分布も軸対称とな
り、例えば、複数個の超電導体を用いて、ＭＲＩ装置な
どの均一な静磁場を作るような場合には都合がよい。FIG. 8 is a perspective view showing a main part of a fourth embodiment of the superconducting magnet apparatus according to the present invention. In the case of the present embodiment, one holding rod 42G is embedded in the center axis of the cylindrical superconductor 41A in the Z direction. The presser bar 42G is circular and has a hollow portion 48 inside. In this embodiment, the superconductor 41
Since the center axis of A and the center axis of the presser bar 42G are aligned, the embedded superconductor 41A is configured to be axially symmetric with respect to the center axis. As a result, the temperature distribution of the superconductor 41A is also substantially axially symmetric. The shield current excited during the induction magnetization of the superconductor generally depends on the local temperature of the superconductor. However, as in the present embodiment, the temperature distribution of the superconductor is axially symmetric, and the induction magnetic field is circular. In the case of the axial direction (Z direction) of the columnar superconductor 41A,
It is considered that the excited shield current is also axially symmetric.
Therefore, the magnetic field distribution created by the superconductor 41A is also axially symmetric, which is convenient when, for example, a uniform static magnetic field such as an MRI apparatus is created using a plurality of superconductors.

【００４７】超電導体４１の冷却に、超電導用冷媒１２
でなく、冷凍機（図示せず）を用いる場合にも、本実施
例は適応できる。超電導体４１Ａを冷却するために、冷
凍機の膨張機からの冷却配管に、超電導体４１Ａの中心
軸に埋め込んだ中空の押え棒４２Ｇを接続することによ
り、押え棒４２Ｇを介して超電導体４１Ａを冷却するこ
とができる。この場合、冷却部が軸対称な超電導体４１
Ａに対して軸対称な位置に配列されているので、上述の
場合と同様に、超電導体４１Ａの温度分布が軸対称とな
り、超電導体４１Ａの磁場分布が軸対称となるので、同
様な効果が得られる。To cool the superconductor 41, the superconducting refrigerant 12
In addition, the present embodiment can be applied to a case where a refrigerator (not shown) is used. In order to cool the superconductor 41A, a hollow presser rod 42G embedded in the center axis of the superconductor 41A is connected to a cooling pipe from an expander of the refrigerator, so that the superconductor 41A is connected via the presser rod 42G. Can be cooled. In this case, the superconductor 41 whose cooling part is axially symmetric
Since they are arranged at positions that are axially symmetric with respect to A, the temperature distribution of the superconductor 41A becomes axially symmetric and the magnetic field distribution of the superconductor 41A becomes axially symmetric, as in the case described above. can get.

【００４８】本発明の超電導磁石装置の第５の実施例の
要部斜視図を図９に示す。本実施例の場合、超電導体５
１は円筒状に形成されており、その中心軸は円柱状超電
導体４１の場合と同様Ｚ方向である。従って、本実施例
においても、超電導磁石装置の静磁場空間１８内にはＺ
方向の静磁場が作られる。本実施例では、超電導体５１
を固定する押え棒４２の中でＺ方向に平行に配列された
押え棒４２Ｂは、円筒状超電導体５１の外周側を固定す
る押え棒４２Ｂ（円柱状超電導体４１の外周を固定する
ものと同種のもの）と内周側を固定する押え棒４２Ｈに
分けられる。これらの押え棒４２Ｂ，４２Ｈはいずれも
円筒状超電導体５１がＸ，Ｙ方向に動かないように固定
している。超電導体５１の外周側に配列された押え棒４
２Ｂは、円柱状超電導体４１の固定の場合と同様にその
外周側を固定している。超電導体５１の内周側に配列さ
れた押え棒４２Ｈは、その内周側から、外周側の押え棒
４２Ｂと共に、円筒状超電導体５１を挾むように固定し
ている。押え棒４２Ｂ，４２Ｈの固定には、円柱状超電
導体４１の場合と同様、固定治具４４などが用いられ
る。FIG. 9 is a perspective view showing a main part of a fifth embodiment of the superconducting magnet device according to the present invention. In the case of this embodiment, the superconductor 5
1 is formed in a cylindrical shape, and its central axis is in the Z direction as in the case of the cylindrical superconductor 41. Therefore, also in the present embodiment, Z is contained in the static magnetic field space 18 of the superconducting magnet device.
A static magnetic field in the direction is created. In this embodiment, the superconductor 51
The pressing rods 42B arranged in parallel with the Z direction among the pressing rods 42 for fixing the outer peripheral side of the cylindrical superconductor 51 are the same as those for fixing the outer periphery of the cylindrical superconductor 41. ) And a presser bar 42H for fixing the inner peripheral side. Both of the holding rods 42B and 42H are fixed so that the cylindrical superconductor 51 does not move in the X and Y directions. Presser bar 4 arranged on the outer peripheral side of superconductor 51
2B, the outer peripheral side is fixed similarly to the case of fixing the cylindrical superconductor 41. The presser rods 42H arranged on the inner peripheral side of the superconductor 51 are fixed from the inner peripheral side so as to sandwich the cylindrical superconductor 51 together with the outer peripheral presser rods 42B. For fixing the holding rods 42B and 42H, a fixing jig 44 and the like are used as in the case of the cylindrical superconductor 41.

【００４９】図１０は、円筒状超電導体５１に対する押
え棒４２Ｂと４２Ｈの配列例を示したものである。図１
０（ａ）は、外周側の押え棒４２Ｂと内周側の押え棒４
２Ｈの中心軸に対する角度位置φを同じにした場合であ
る。この場合は、円筒状超電導体５１は内外周から押え
棒４２で固定されることになり、固定された部分の熱が
こもってしまい、放熱上問題がある。これに対し、図１
０（ｂ）の場合は外周側の押え棒４２Ｂの角度位置φ₁
と内周側の押え棒４２Ｈの角度位置φ₂を少し変えて、
両押え棒の固定位置をずらして、固定された部分の熱が
こもらないようにしたものである。外周側の押え棒４２
Ｂの中間に内周側の押え棒４２Ｈが位置するように配置
すると熱的には最適である。FIG. 10 shows an example of the arrangement of the holding bars 42B and 42H with respect to the cylindrical superconductor 51. FIG.
0 (a) is the outer pressing rod 42B and the inner pressing rod 4B.
This is a case where the angle position φ with respect to the center axis of 2H is the same. In this case, the cylindrical superconductor 51 is fixed from the inner and outer peripheries by the presser bar 42, so that the heat of the fixed portion is trapped, and there is a problem in heat radiation. In contrast, FIG.
In the case of 0 (b), the angular position φ _{1 of the} outer presser bar 42B
And slightly change the angular position φ ₂ of the inner presser bar 42H,
The fixing positions of both holding bars are shifted so that the heat of the fixed portion is not stored. Outer side presser bar 42
It is optimal from the viewpoint of heat that the pressing rod 42H on the inner peripheral side is located in the middle of B.

【００５０】図１１は、本発明の超電導磁石装置の第６
の実施例の要部斜視図を図１１に示す。本実施例は第５
の実施例の変形で、Ｚ方向に向いた押え棒４２Ｂと４２
Ｈの固定をさらに強固にしたものである。本実施例で
は、外周側の押え棒４２Ｂに対してはその外周に１個以
上のリング５２を、内周側の押え棒４２Ｈにたいしては
その内周に１個以上のリング５３を取り付け連結してい
る。リング５２，５３は円環状で、押え棒４２と同じ材
料などで作り、リング５２，５３と押え棒４２Ｂ，４２
Ｈとの連結は溶接などにより強固に行う。FIG. 11 shows a sixth embodiment of the superconducting magnet device of the present invention.
FIG. 11 shows a perspective view of a main part of the embodiment of FIG. This embodiment is the fifth
In a modification of the embodiment, the holding rods 42B and 42
The fixing of H was further strengthened. In this embodiment, one or more rings 52 are attached to the outer periphery of the presser bar 42B, and one or more rings 53 are attached to the inner periphery of the presser bar 42H. I have. The rings 52 and 53 are annular and made of the same material as the presser bar 42, and the rings 52 and 53 and the presser bars 42B and 42
The connection with H is made firmly by welding or the like.

【００５１】以上の説明においては、静磁場発生源とし
ては、円柱状の超電導体および円筒状の超電導体を例に
上げて説明してきたが、本発明はこれに限定されず、他
の超電導体、例えば円板状の超電導体，異なる径の円板
状または円柱状超電導体を積み重ねたもの、円柱状超電
導体と円筒状超電導体を組み合わせたもの、円板状超電
導体と円筒状超電導体を組み合わせたもの、その他の組
合せなどの場合にも適用可能である。これらの場合に
は、押え棒を複数種類使用するとか、大きさの異なる複
数の固定治具を使用するとかなどして対処することが可
能である。In the above description, a cylindrical superconductor and a cylindrical superconductor have been described as examples of the static magnetic field generating source. However, the present invention is not limited to this, and other superconductors may be used. For example, a disc-shaped superconductor, a stack of disc-shaped or column-shaped superconductors of different diameters, a combination of a columnar superconductor and a cylindrical superconductor, a disc-shaped superconductor and a cylindrical superconductor, The present invention can also be applied to a combination or another combination. In these cases, it is possible to cope with the problem by using a plurality of types of holding bars or using a plurality of fixing jigs having different sizes.

【００５２】[0052]

【発明の効果】以上説明した如く、本発明によれば、静
磁場発生源の超電導体が押え棒を介して固定治具により
機械的に強固に固定され、かつ、超電導体の冷却も十分
に効率良く行うことができるので、超電導体が動くこ
と、または超電導体の温度上昇によって発生するクエン
チ現象を抑制することができる超電導磁石装置を提供す
ることができる。As described above, according to the present invention, the superconductor of the static magnetic field generating source is mechanically and firmly fixed by the fixing jig via the holding rod, and the superconductor is sufficiently cooled. Since it can be performed efficiently, it is possible to provide a superconducting magnet device that can suppress the movement of the superconductor or the quench phenomenon caused by the temperature rise of the superconductor.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明を適用した超電導磁石装置の第１の実施
例の構成を示した図。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a first embodiment of a superconducting magnet device to which the present invention is applied.

【図２】円柱状の超電導体から成る静磁場発生源の固定
構造例。FIG. 2 shows an example of a fixed structure of a static magnetic field source formed of a columnar superconductor.

【図３】固定治具による押え棒の固定状況の一例。FIG. 3 is an example of a state of fixing a presser bar by a fixing jig.

【図４】超電導体と押え棒との接触部分の詳細を示す
図。FIG. 4 is a diagram showing details of a contact portion between a superconductor and a presser bar.

【図５】円柱状の超電導体と押え棒との位置関係を示す
図。FIG. 5 is a diagram showing a positional relationship between a cylindrical superconductor and a presser bar.

【図６】本発明の超電導磁石装置の第２の実施例の要部
拡大断面図。FIG. 6 is an enlarged sectional view of a main part of a second embodiment of the superconducting magnet device of the present invention.

【図７】本発明の超電導磁石装置の第３の実施例の要部
斜視図。FIG. 7 is a perspective view of a main part of a third embodiment of the superconducting magnet device of the present invention.

【図８】本発明の超電導磁石装置の第４の実施例の要部
斜視図。FIG. 8 is a perspective view of a main part of a fourth embodiment of the superconducting magnet device of the present invention.

【図９】本発明の超電導磁石装置の第５の実施例の要部
斜視図。FIG. 9 is a perspective view of a main part of a fifth embodiment of the superconducting magnet device of the present invention.

【図１０】円筒状超電導体に対する押え棒の配置例を示
す図。FIG. 10 is a view showing an example of the arrangement of a presser bar with respect to a cylindrical superconductor.

【図１１】本発明の超電導磁石装置の第６の実施例の要
部斜視図。FIG. 11 is a perspective view of a main part of a sixth embodiment of the superconducting magnet device of the present invention.

【図１２】従来のＭＲＩ装置用超電導磁石装置の一例を
示す図。FIG. 12 is a diagram showing an example of a conventional superconducting magnet device for an MRI device.

【図１３】永久電流スイッチの一例を示す図。FIG. 13 is a diagram showing an example of a permanent current switch.

【図１４】円筒状の超電導体を用いた超電導磁石装置の
例。FIG. 14 is an example of a superconducting magnet device using a cylindrical superconductor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１１，１１Ａ 冷媒容器 １２ 超電導用冷媒 １３，３０ 静磁場発生源 １４，１４Ａ 支持体 １５ 冷媒注入ポート １６ コック １７ 冷媒源 １８ 静磁場空間 １９ 中心軸 ２０，２０Ａ 励磁電源 ２１，２３ コネクタ部 ２２ ヒータ電源 ２４ 永久電流スイッチ ２５ 永久電流スイッチ本体部 ２６，２７ スイッチ ２８ 超電導線材 ２９ ヒータ線 ３１，３１Ａ 着磁コイル ３２ 含侵材 ４１，４１Ａ 円柱状超電導体 ４２，４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄ，４２Ｅ，４２
Ｆ，４２Ｇ，４２Ｈ押え棒 ４３ 端部 ４４ 固定治具 ４５ 支持棒 ４６ 取付け点 ４７ アルミナ混入エポキシ樹脂 ４８ 中空部 ５１ 円筒状超電導体 ５２，５３ リング11, 11A Refrigerant container 12 Superconducting refrigerant 13, 30 Static magnetic field generation source 14, 14A Support 15 Refrigerant injection port 16 Cock 17 Refrigerant source 18 Static magnetic field space 19 Center axis 20, 20A Excitation power supply 21, 23 Connector part 22 Heater power supply 24 Permanent current switch 25 Permanent current switch main body 26, 27 Switch 28 Superconducting wire 29 Heater wire 31, 31A Magnetized coil 32 Impregnated material 41, 41A Columnar superconductor 42, 42A, 42B, 42C, 42D, 42E, 42
F, 42G, 42H presser rod 43 end 44 fixing jig 45 support rod 46 attachment point 47 alumina mixed epoxy resin 48 hollow part 51 cylindrical superconductor 52, 53 ring

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 超電導体から成り、誘導着磁にて着磁さ
れる静磁場発生源と、該静磁場発生源を支持する支持体
と、前記静磁場発生源、前記支持体および前記静磁場発
生源を超電導状態に冷却するための超電導用冷媒を収納
する冷却容器とを具備する超電導磁石装置において、前
記支持体が前記超電導体を直接固定する複数本の押え棒
と、該押え棒の端部を固定する固定治具とを備えたこと
を特徴とする超電導磁石装置。1. A static magnetic field generating source comprising a superconductor and magnetized by induction magnetization, a support for supporting the static magnetic field generating source, the static magnetic field generating source, the support and the static magnetic field In a superconducting magnet device comprising a cooling container for storing a superconducting refrigerant for cooling a source to a superconducting state, a plurality of pressing rods in which the support directly fixes the superconductor, and ends of the pressing rods A superconducting magnet device comprising: a fixing jig for fixing a portion.