JP2549233B2 - 超電導電磁石装置 - Google Patents
超電導電磁石装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、超電導コイルにより
磁界を発生させて荷電ビームを偏向させる超電導偏向電
磁石装置など、漏れ磁界を遮蔽する磁気遮蔽体を有する
超電導電磁石装置に関するものである。
磁界を発生させて荷電ビームを偏向させる超電導偏向電
磁石装置など、漏れ磁界を遮蔽する磁気遮蔽体を有する
超電導電磁石装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１５は例えば特開平２−１７４０９９
号公報に示された従来の超電導偏向電磁石装置を示す平
面図、図１６は図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿う矢視断
面図、図１７は図１５の斜視図である。図において、１
は主コイル、３１は４極補正コイル、３２は６極補正コ
イル、４はこれらの超電導コイルのコイル群を収容する
クライオスタットである。
号公報に示された従来の超電導偏向電磁石装置を示す平
面図、図１６は図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿う矢視断
面図、図１７は図１５の斜視図である。図において、１
は主コイル、３１は４極補正コイル、３２は６極補正コ
イル、４はこれらの超電導コイルのコイル群を収容する
クライオスタットである。
【０００３】１１はクライオスタット４の外周部を囲む
ように設置されている磁気遮蔽体、１２は各超電導コイ
ル１，３１，３２を励磁したときに発生する磁力線、７
０はビームダクト（図示せず）を通すための窓である。
なお、ビームダクトは、上下のコイル群の間に設置され
ている。
ように設置されている磁気遮蔽体、１２は各超電導コイ
ル１，３１，３２を励磁したときに発生する磁力線、７
０はビームダクト（図示せず）を通すための窓である。
なお、ビームダクトは、上下のコイル群の間に設置され
ている。
【０００４】次に、動作について説明する。超電導線で
巻回された主コイル１，４極補正コイル３１及び６極補
正コイル３２を励磁することにより、図中破線で示す磁
力線１２が発生し、この磁力線１２のＺ軸（図中の座標
参照）方向成分により、荷電ビームがほぼ１８０度曲げ
られる（偏向される）。
巻回された主コイル１，４極補正コイル３１及び６極補
正コイル３２を励磁することにより、図中破線で示す磁
力線１２が発生し、この磁力線１２のＺ軸（図中の座標
参照）方向成分により、荷電ビームがほぼ１８０度曲げ
られる（偏向される）。
【０００５】このとき、クライオスタット４の外部に出
た磁力線１２は、クライオスタット４を取り囲む磁気遮
蔽体１１の中を通り、その外側にはあまり出ない。即
ち、クライオスタット４の外部への漏れ磁界は、磁気遮
蔽体１１により磁気遮蔽されている。また、磁力線１２
が磁気遮蔽体１１の中を通っているため、コイル群と磁
気遮蔽体１１との間には、電磁力が発生している。
た磁力線１２は、クライオスタット４を取り囲む磁気遮
蔽体１１の中を通り、その外側にはあまり出ない。即
ち、クライオスタット４の外部への漏れ磁界は、磁気遮
蔽体１１により磁気遮蔽されている。また、磁力線１２
が磁気遮蔽体１１の中を通っているため、コイル群と磁
気遮蔽体１１との間には、電磁力が発生している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記のように構成され
た従来の超電導偏向電磁石装置においては、クライオス
タット４内に液体ヘリウムの液溜め（図示せず）を設け
ているため、多量の液溜めを必要とする場合、それだけ
クライオスタット４が大きくなり、またこれにともなっ
て磁気遮蔽体１１も大きくなってしまうという問題点が
あった。また、磁気遮蔽体１１は体積が大きい重量物で
あるため、その製作や組立が難しいという問題点もあっ
た。
た従来の超電導偏向電磁石装置においては、クライオス
タット４内に液体ヘリウムの液溜め（図示せず）を設け
ているため、多量の液溜めを必要とする場合、それだけ
クライオスタット４が大きくなり、またこれにともなっ
て磁気遮蔽体１１も大きくなってしまうという問題点が
あった。また、磁気遮蔽体１１は体積が大きい重量物で
あるため、その製作や組立が難しいという問題点もあっ
た。
【０００７】さらに、上記のような超電導偏向電磁石装
置においては、製作誤差、常温で製作したものを極低温
に冷却したときの熱収縮、及び電磁力支持機構の変形な
どの原因により、コイル群と磁気遮蔽体１１との相対位
置に誤差が生じることがある。この相対位置に誤差が生
じると、従来装置では相対位置が固定されているため、
両者間に働く電磁力が設計値からずれてしまうことにな
る。通常、上記の相対位置は、両者間に働く電磁力が最
小になるように設計されているため、相対位置に誤差が
生じて電磁力が設計値からずれると、この電磁力を支え
切れなくなる可能性があるという問題点もあった。
置においては、製作誤差、常温で製作したものを極低温
に冷却したときの熱収縮、及び電磁力支持機構の変形な
どの原因により、コイル群と磁気遮蔽体１１との相対位
置に誤差が生じることがある。この相対位置に誤差が生
じると、従来装置では相対位置が固定されているため、
両者間に働く電磁力が設計値からずれてしまうことにな
る。通常、上記の相対位置は、両者間に働く電磁力が最
小になるように設計されているため、相対位置に誤差が
生じて電磁力が設計値からずれると、この電磁力を支え
切れなくなる可能性があるという問題点もあった。
【０００８】この発明は、上記のような問題点を解決す
ることを課題としてなされたものであり、磁気遮蔽体の
体積を大きくせずに多量の冷却液の液溜めを設置するこ
とができ、また磁気遮蔽体の製作や組立を簡単にするこ
とができ、さらに超電導コイルと磁気遮蔽体との間に働
く電磁力を最小にすることができる超電導偏向電磁石装
置を得ることを目的とする。
ることを課題としてなされたものであり、磁気遮蔽体の
体積を大きくせずに多量の冷却液の液溜めを設置するこ
とができ、また磁気遮蔽体の製作や組立を簡単にするこ
とができ、さらに超電導コイルと磁気遮蔽体との間に働
く電磁力を最小にすることができる超電導偏向電磁石装
置を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る超
電導電磁石装置は、クライオスタットの内部に連通され
ている冷却液の液溜めを、磁気遮蔽体の外部に設置した
ものである。
電導電磁石装置は、クライオスタットの内部に連通され
ている冷却液の液溜めを、磁気遮蔽体の外部に設置した
ものである。
【００１０】請求項２の発明に係る超電導電磁石装置
は、磁気遮蔽体の上部板及び下部板の形状を互いに対称
にしたものである。
は、磁気遮蔽体の上部板及び下部板の形状を互いに対称
にしたものである。
【００１１】請求項３の発明に係る超電導電磁石装置
は、磁気遮蔽体の側板の少なくとも一部を、磁気遮蔽体
の上部板と下部板との間に挟むようにしたものである。
は、磁気遮蔽体の側板の少なくとも一部を、磁気遮蔽体
の上部板と下部板との間に挟むようにしたものである。
【００１２】請求項４の発明に係る超電導電磁石装置
は、磁気遮蔽体の少なくとも一部を厚板の積層構造とし
たものである。
は、磁気遮蔽体の少なくとも一部を厚板の積層構造とし
たものである。
【００１３】請求項５の発明に係る超電導電磁石装置
は、クライオスタット内に超電導コイルを支持するため
の断熱支持体に、超電導コイルとクライオスタットとの
相対位置を外部から調整するための調整機構を設けたも
のである。
は、クライオスタット内に超電導コイルを支持するため
の断熱支持体に、超電導コイルとクライオスタットとの
相対位置を外部から調整するための調整機構を設けたも
のである。
【００１４】請求項６の発明に係る超電導電磁石装置
は、クライオスタットと磁気遮蔽体との相対位置を外部
から調整するための調整機構を、磁気遮蔽体及びクライ
オスタットの少なくともいずれか一方に設けたものであ
る。
は、クライオスタットと磁気遮蔽体との相対位置を外部
から調整するための調整機構を、磁気遮蔽体及びクライ
オスタットの少なくともいずれか一方に設けたものであ
る。
【００１５】請求項７の発明に係る超電導電磁石装置
は、クライオスタット及び磁気遮蔽体の少なくともいず
れか一方と超電導コイルとの相対位置を調整可能とし、
かつ上記相対位置を外部から測定するための測定機構を
設けたものである。
は、クライオスタット及び磁気遮蔽体の少なくともいず
れか一方と超電導コイルとの相対位置を調整可能とし、
かつ上記相対位置を外部から測定するための測定機構を
設けたものである。
【００１６】
【作用】請求項１の発明においては、冷却液の液溜めを
磁気遮蔽体外に設置することにより、液溜めを大きくし
てもクライオスタットや磁気遮蔽体の体積が大きくなる
ことがない。
磁気遮蔽体外に設置することにより、液溜めを大きくし
てもクライオスタットや磁気遮蔽体の体積が大きくなる
ことがない。
【００１７】請求項２の発明においては、磁気遮蔽体の
上部板及び下部板の形状を互いに対称にし、これらの中
央に超電導コイルを配置することにより、磁気遮蔽体と
超電導コイルとの間に働く上下方向の電磁力を、超電導
コイル全体で積算したときにほぼ零になるようにする。
上部板及び下部板の形状を互いに対称にし、これらの中
央に超電導コイルを配置することにより、磁気遮蔽体と
超電導コイルとの間に働く上下方向の電磁力を、超電導
コイル全体で積算したときにほぼ零になるようにする。
【００１８】請求項３の発明においては、磁気遮蔽体の
側板の少なくとも一部を上部板と下部板との間に挟む構
造とすることにより、磁気遮蔽体の組立を簡単にする。
側板の少なくとも一部を上部板と下部板との間に挟む構
造とすることにより、磁気遮蔽体の組立を簡単にする。
【００１９】請求項４の発明においては、磁気遮蔽体を
厚板の積層構造とすることにより、磁気遮蔽体の構成要
素が小さくて軽量になり、従って磁気遮蔽体の製作や組
立が容易になる。また、標準板厚の鉄板等から上記構成
要素を製作することにより、磁気遮蔽体を安価にする。
厚板の積層構造とすることにより、磁気遮蔽体の構成要
素が小さくて軽量になり、従って磁気遮蔽体の製作や組
立が容易になる。また、標準板厚の鉄板等から上記構成
要素を製作することにより、磁気遮蔽体を安価にする。
【００２０】請求項５の発明においては、超電導コイル
とクライオスタットとの相対位置を外部から調整するこ
とにより、両者の相対位置の誤差を解消し、超電導コイ
ルと磁気遮蔽体との間に働く電磁力を、超電導コイル全
体で積算したときに最小になるように抑える。
とクライオスタットとの相対位置を外部から調整するこ
とにより、両者の相対位置の誤差を解消し、超電導コイ
ルと磁気遮蔽体との間に働く電磁力を、超電導コイル全
体で積算したときに最小になるように抑える。
【００２１】請求項６の発明においては、クライオスタ
ットと磁気遮蔽体との相対位置を外部から調整すること
により、両者の相対位置の誤差を解消し、超電導コイル
と磁気遮蔽体との間に働く電磁力を、超電導コイル全体
で積算したときに最小になるように抑える。
ットと磁気遮蔽体との相対位置を外部から調整すること
により、両者の相対位置の誤差を解消し、超電導コイル
と磁気遮蔽体との間に働く電磁力を、超電導コイル全体
で積算したときに最小になるように抑える。
【００２２】請求項７の発明においては、超電導コイル
の相対位置を測定して、超電導コイルと磁気遮蔽体との
間に働く電磁力を計算し、この結果に基づいて相対位置
を調整する。これにより、超電導コイルに定格電流を流
したときの超電導コイルと磁気遮蔽体との間の電磁力
を、超電導コイル全体で積算したときに最小になるよう
にする。
の相対位置を測定して、超電導コイルと磁気遮蔽体との
間に働く電磁力を計算し、この結果に基づいて相対位置
を調整する。これにより、超電導コイルに定格電流を流
したときの超電導コイルと磁気遮蔽体との間の電磁力
を、超電導コイル全体で積算したときに最小になるよう
にする。
【００２３】
【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。 実施例１．図１は請求項１ないし請求項３の発明の一実
施例による超電導偏向電磁石装置を示す斜視図、図２は
図１のＹ軸方向の中央における断面図であり、図１５な
いし図１７と同一又は相当部分には同一符号を付し、そ
の説明を省略する。
る。 実施例１．図１は請求項１ないし請求項３の発明の一実
施例による超電導偏向電磁石装置を示す斜視図、図２は
図１のＹ軸方向の中央における断面図であり、図１５な
いし図１７と同一又は相当部分には同一符号を付し、そ
の説明を省略する。
【００２４】図において、２はクライオスタット４内に
設けられ、主コイル１及び補正コイル３１，３２からな
る超電導コイルのコイル群をそれぞれ収納している上下
２個の液体ヘリウム容器、２１は磁気遮蔽体１１の外部
（上部）に設置され、液体ヘリウム容器２に連通されて
いる液体ヘリウムの液溜め、２２は上下の液体ヘリウム
容器２の間に挿入されている低温電磁力支持体であり、
上下のコイル群間の電磁力を支持するものである。
設けられ、主コイル１及び補正コイル３１，３２からな
る超電導コイルのコイル群をそれぞれ収納している上下
２個の液体ヘリウム容器、２１は磁気遮蔽体１１の外部
（上部）に設置され、液体ヘリウム容器２に連通されて
いる液体ヘリウムの液溜め、２２は上下の液体ヘリウム
容器２の間に挿入されている低温電磁力支持体であり、
上下のコイル群間の電磁力を支持するものである。
【００２５】５はクライオスタット４からコイル群及び
液体ヘリウム容器２を吊り下げるＺ軸方向の断熱支持
体、４３はクライオスタット４に設けられ磁気遮蔽体１
１外に突出しているＺ軸方向断熱支持体固定部、６はク
ライオスタット４内に設けられコイル群と磁気遮蔽体１
１との間に働く電磁力を支えるＸ軸方向の断熱支持体、
４５はクライオスタット４に設けられ磁気遮蔽体１１外
に突出しているＸ軸方向断熱遮蔽体固定部である。
液体ヘリウム容器２を吊り下げるＺ軸方向の断熱支持
体、４３はクライオスタット４に設けられ磁気遮蔽体１
１外に突出しているＺ軸方向断熱支持体固定部、６はク
ライオスタット４内に設けられコイル群と磁気遮蔽体１
１との間に働く電磁力を支えるＸ軸方向の断熱支持体、
４５はクライオスタット４に設けられ磁気遮蔽体１１外
に突出しているＸ軸方向断熱遮蔽体固定部である。
【００２６】４１及び４２はそれぞれ液溜め２１を囲む
真空槽を構成している真空槽側板及び真空槽上板、７は
ビームダクトである。なお、磁気遮蔽体１１は、上部板
１１０，下部板１１１，平面形側板１１２及び円筒形側
板１１３からなっている。
真空槽を構成している真空槽側板及び真空槽上板、７は
ビームダクトである。なお、磁気遮蔽体１１は、上部板
１１０，下部板１１１，平面形側板１１２及び円筒形側
板１１３からなっている。
【００２７】ここで、図３は図２のコイル群を示す斜視
図であり、上側の主コイル１の一部を切り欠いて示して
いる。図４（ａ）〜（ｃ）は図３の主コイル１及び各補
正コイル３１，３２を別々に示す斜視図である。また、
図５は図１の磁気遮蔽体１１の分解斜視図であり、上部
板１１０及び下部板１１１の形状が互いに対称になって
いる。
図であり、上側の主コイル１の一部を切り欠いて示して
いる。図４（ａ）〜（ｃ）は図３の主コイル１及び各補
正コイル３１，３２を別々に示す斜視図である。また、
図５は図１の磁気遮蔽体１１の分解斜視図であり、上部
板１１０及び下部板１１１の形状が互いに対称になって
いる。
【００２８】上記のように構成された超電導偏向電磁石
装置においては、液溜め２１が磁気遮蔽体１１の外部に
設置されているので、クライオスタット４及び磁気遮蔽
体１１が小形軽量化される。また、磁気遮蔽体１１の上
部板１１０及び下部板１１１の形状が互いに対称になっ
ているので、両者間の中央にコイル群を配置することに
より、コイル群と磁気遮蔽体１１との間に働くＺ軸方向
（上下方向）の電磁力をコイル群で積算した電磁力がほ
ぼ零になる。
装置においては、液溜め２１が磁気遮蔽体１１の外部に
設置されているので、クライオスタット４及び磁気遮蔽
体１１が小形軽量化される。また、磁気遮蔽体１１の上
部板１１０及び下部板１１１の形状が互いに対称になっ
ているので、両者間の中央にコイル群を配置することに
より、コイル群と磁気遮蔽体１１との間に働くＺ軸方向
（上下方向）の電磁力をコイル群で積算した電磁力がほ
ぼ零になる。
【００２９】また、図６は図１の磁気遮蔽体１１の組立
途中の斜視図である。磁気遮蔽体１１を組み立てる場
合、まず図６のように上部板１１０と下部板１１１との
間に円筒形側板１１３を挟むように配置する。そして、
これら３つの構成部材に平面形側板１１２を取り付け
る。このように、円筒形側板１１３を上部板１１０と下
部板１１１との間に挟むことにより、組立途中の状態を
安定して保持することができ、磁気遮蔽体１１の組立を
簡単に行うことができる。
途中の斜視図である。磁気遮蔽体１１を組み立てる場
合、まず図６のように上部板１１０と下部板１１１との
間に円筒形側板１１３を挟むように配置する。そして、
これら３つの構成部材に平面形側板１１２を取り付け
る。このように、円筒形側板１１３を上部板１１０と下
部板１１１との間に挟むことにより、組立途中の状態を
安定して保持することができ、磁気遮蔽体１１の組立を
簡単に行うことができる。
【００３０】実施例２．図７は図１の磁気遮蔽体１１の
他の例を示す一部切欠斜視図である。上記実施例１で
は、円筒形側板１１３のみを上部板１１０と下部板１１
１との間に挟むようにしたが、円筒形側板１１３に平面
形側板１１２を取り付けたものを、上部板１１０と下部
板１１１との間に挟むようにしてもよい。このような構
成によっても、磁気遮蔽体１１の組立を簡単にすること
ができる。
他の例を示す一部切欠斜視図である。上記実施例１で
は、円筒形側板１１３のみを上部板１１０と下部板１１
１との間に挟むようにしたが、円筒形側板１１３に平面
形側板１１２を取り付けたものを、上部板１１０と下部
板１１１との間に挟むようにしてもよい。このような構
成によっても、磁気遮蔽体１１の組立を簡単にすること
ができる。
【００３１】実施例３．図８は請求項１ないし請求項３
の発明の他の実施例による超電導偏向電磁石装置の断面
図である。図において、磁気遮蔽体１１の上部板１１０
と対称になるように下部板１１１に設けた穴の中には、
クライオスタット４の底部の一部が突出して挿入されて
いる。即ち、上部板１１０の外部（上部）には、クライ
オスタット４の一部や真空槽側板４１及び真空槽上板４
２が出ているため、クライオスタット４等を強磁性材料
で構成した場合には、下部板１１１に設けた穴の中に、
クライオスタット４の一部を挿入する。
の発明の他の実施例による超電導偏向電磁石装置の断面
図である。図において、磁気遮蔽体１１の上部板１１０
と対称になるように下部板１１１に設けた穴の中には、
クライオスタット４の底部の一部が突出して挿入されて
いる。即ち、上部板１１０の外部（上部）には、クライ
オスタット４の一部や真空槽側板４１及び真空槽上板４
２が出ているため、クライオスタット４等を強磁性材料
で構成した場合には、下部板１１１に設けた穴の中に、
クライオスタット４の一部を挿入する。
【００３２】このような構成とすることにより、クライ
オスタット４や磁気遮蔽体１１などの強磁性材料を、コ
イル群に対して極力上下対称に配置することができる。
この結果、コイル群に働く積算した電磁力を減らすこと
ができ、断熱支持体５を小径にすることができ、断熱効
果を高めることができる。
オスタット４や磁気遮蔽体１１などの強磁性材料を、コ
イル群に対して極力上下対称に配置することができる。
この結果、コイル群に働く積算した電磁力を減らすこと
ができ、断熱支持体５を小径にすることができ、断熱効
果を高めることができる。
【００３３】実施例４．図９は図１の磁気遮蔽体１１の
さらに他の例を示す分解斜視図、図１０は図９の磁気遮
蔽体１１を用いた超電導偏向電磁石装置を示す斜視図で
ある。図において、磁気遮蔽体１１の平面形側板１１２
は、外表面側のＹ軸方向両端の角部が切り落とされてい
る。
さらに他の例を示す分解斜視図、図１０は図９の磁気遮
蔽体１１を用いた超電導偏向電磁石装置を示す斜視図で
ある。図において、磁気遮蔽体１１の平面形側板１１２
は、外表面側のＹ軸方向両端の角部が切り落とされてい
る。
【００３４】ここで、コイル群が発生する磁界の方向
は、従来例で述べたように、Ｚ軸方向であり、クライオ
スタット４の外部に出て来た漏れ磁界の殆どは、磁気遮
蔽体１１を通って閉じている。このとき、磁気遮蔽体１
１の平面形側板１１２のＹ軸方向両端は、コイル群から
最も遠く、漏れ磁界も少ない。従って、図９及び図１０
に示したように、その部分の角部を切り落とすことによ
り、漏れ磁界の遮蔽には殆ど影響を与えずに磁気遮蔽体
１１の重量を軽くすることができる。
は、従来例で述べたように、Ｚ軸方向であり、クライオ
スタット４の外部に出て来た漏れ磁界の殆どは、磁気遮
蔽体１１を通って閉じている。このとき、磁気遮蔽体１
１の平面形側板１１２のＹ軸方向両端は、コイル群から
最も遠く、漏れ磁界も少ない。従って、図９及び図１０
に示したように、その部分の角部を切り落とすことによ
り、漏れ磁界の遮蔽には殆ど影響を与えずに磁気遮蔽体
１１の重量を軽くすることができる。
【００３５】実施例５．次に、図１１は請求項４の発明
の一実施例による磁気遮蔽体を示す分解斜視図である。
図において、磁気遮蔽体１２の上部板１２０，下部板１
２１及び円筒形側板１２３は、厚板の積層構造になって
いる。また、板厚は鉄板の標準厚さによって決められて
いる。さらに、磁気遮蔽体１２の平面形側板１２２は、
１枚板の構造である。
の一実施例による磁気遮蔽体を示す分解斜視図である。
図において、磁気遮蔽体１２の上部板１２０，下部板１
２１及び円筒形側板１２３は、厚板の積層構造になって
いる。また、板厚は鉄板の標準厚さによって決められて
いる。さらに、磁気遮蔽体１２の平面形側板１２２は、
１枚板の構造である。
【００３６】このように、磁気遮蔽体１２の上部板１２
０，下部板１２１及び円筒形側板１２３を標準厚さの鉄
板の積層構造とすることにより、磁気遮蔽体１２の製作
や組立が容易になる。また、磁気遮蔽体１２の各要素
を、標準サイズの鉄板材料から無駄な部分ができるだけ
少なくなるように切り出すことによって、磁気遮蔽体１
２の材料費を少なくできる。
０，下部板１２１及び円筒形側板１２３を標準厚さの鉄
板の積層構造とすることにより、磁気遮蔽体１２の製作
や組立が容易になる。また、磁気遮蔽体１２の各要素
を、標準サイズの鉄板材料から無駄な部分ができるだけ
少なくなるように切り出すことによって、磁気遮蔽体１
２の材料費を少なくできる。
【００３７】一方、１枚板の構造の平面形側板１２２
は、積層構造の部分に比べて剛性が高い。従って、その
周辺が上部板１２０，下部板１２１及び円筒形側板１２
３に固定された状態で、コイル群との間の電磁力により
内側に引っ張られても平面形側板１２２の変形量は小さ
い。この結果、平面形側板１２２の変形によってクライ
オスタット４（図２参照）に大きな力が加わるようなこ
とはない。
は、積層構造の部分に比べて剛性が高い。従って、その
周辺が上部板１２０，下部板１２１及び円筒形側板１２
３に固定された状態で、コイル群との間の電磁力により
内側に引っ張られても平面形側板１２２の変形量は小さ
い。この結果、平面形側板１２２の変形によってクライ
オスタット４（図２参照）に大きな力が加わるようなこ
とはない。
【００３８】なお、平面形側板１２２が多少変形できる
だけ、クライオスタット４と平面形側板１２２との間に
隙間をとれる場合は、平面形側板１２２も他の構成要素
と同様に積層構造としてもよい。
だけ、クライオスタット４と平面形側板１２２との間に
隙間をとれる場合は、平面形側板１２２も他の構成要素
と同様に積層構造としてもよい。
【００３９】実施例６．図１２は請求項４の発明の他の
実施例による磁気遮蔽体を示す分解斜視図である。図に
おいて、磁気遮蔽体１２は、図１１のものとは積層方向
の異なる円筒形側板１２４を有している。このような磁
気遮蔽体１２によっても、その製作や組立を容易にする
ことができる。
実施例による磁気遮蔽体を示す分解斜視図である。図に
おいて、磁気遮蔽体１２は、図１１のものとは積層方向
の異なる円筒形側板１２４を有している。このような磁
気遮蔽体１２によっても、その製作や組立を容易にする
ことができる。
【００４０】実施例７．次に、図１３は請求項５の発明
の一実施例による超電導偏向電磁石装置の断面図であ
る。図において、５１はクライオスタット４に設けら
れ、上部板１１０から突出している断熱支持体５の真空
シール部であり、この真空シール部５１から断熱支持体
５の端部が引き出されている。５２及び５３はそれぞれ
断熱支持体５の端部に螺着されたナット、４４はナット
５２，５３間に挟持されているとともに真空シール部５
１の端部に当接している固定部材であり、この固定部材
４４は、断熱支持体５に働く力を受けている。
の一実施例による超電導偏向電磁石装置の断面図であ
る。図において、５１はクライオスタット４に設けら
れ、上部板１１０から突出している断熱支持体５の真空
シール部であり、この真空シール部５１から断熱支持体
５の端部が引き出されている。５２及び５３はそれぞれ
断熱支持体５の端部に螺着されたナット、４４はナット
５２，５３間に挟持されているとともに真空シール部５
１の端部に当接している固定部材であり、この固定部材
４４は、断熱支持体５に働く力を受けている。
【００４１】６１はクライオスタット４に設けられ、平
面形側板１１２から突出している断熱支持体６の真空シ
ール部であり、この真空シール部６１から断熱支持体６
の端部が引き出されている。６２及び６３はそれぞれ断
熱支持体６の端部に螺着されたナット、４６はナット６
２，６３間に挟持されているとともに真空シール部６１
の端部に当接している固定部材であり、この固定部材４
６は、断熱支持体６に働く力を受けている。
面形側板１１２から突出している断熱支持体６の真空シ
ール部であり、この真空シール部６１から断熱支持体６
の端部が引き出されている。６２及び６３はそれぞれ断
熱支持体６の端部に螺着されたナット、４６はナット６
２，６３間に挟持されているとともに真空シール部６１
の端部に当接している固定部材であり、この固定部材４
６は、断熱支持体６に働く力を受けている。
【００４２】図１４は図１３のクライオスタット４の上
部を取り外した状態を示す平面図である。図において、
８はＹ軸方向の断熱支持体、２３は液体ヘリウム容器２
に設置されているＹ軸方向断熱支持体固定部、８１はク
ライオスタット４に設けられ、円筒形側板１１３から突
出している断熱支持体８の真空シール部であり、この真
空シール部８１から断熱支持体８の端部が引き出されて
いる。８２及び８３はそれぞれ断熱支持体８の端部に螺
着されたナット、４７はナット８２，８３間に挟持され
ているとともに真空シール部８１の端部に当接している
固定部材であり、この固定部材４７は、断熱支持体８に
働く力を受けている。
部を取り外した状態を示す平面図である。図において、
８はＹ軸方向の断熱支持体、２３は液体ヘリウム容器２
に設置されているＹ軸方向断熱支持体固定部、８１はク
ライオスタット４に設けられ、円筒形側板１１３から突
出している断熱支持体８の真空シール部であり、この真
空シール部８１から断熱支持体８の端部が引き出されて
いる。８２及び８３はそれぞれ断熱支持体８の端部に螺
着されたナット、４７はナット８２，８３間に挟持され
ているとともに真空シール部８１の端部に当接している
固定部材であり、この固定部材４７は、断熱支持体８に
働く力を受けている。
【００４３】なお、磁気遮蔽体１１とクライオスタット
４とは、互いに固定されている。また、この実施例の相
対位置の調整機構９は、真空シール部５１，６１，８
１，ナット５２，５３，６２，６３，８２，８３及び固
定部材４４，４６，４７からなっている。
４とは、互いに固定されている。また、この実施例の相
対位置の調整機構９は、真空シール部５１，６１，８
１，ナット５２，５３，６２，６３，８２，８３及び固
定部材４４，４６，４７からなっている。
【００４４】図１３及び図１４に示したような構造とす
ることによって、コイル群とクライオスタット４との相
対位置を磁気遮蔽体１１の外部から調整できるようにな
る。例えば、コイル群をクライオスタット４に対してＸ
軸方向へ移動させる方法を図１３について説明する。ま
ず、ナット６２をＸ軸の負の方向へ移動させ、次にナッ
ト６３も同方向へ移動させる。そして、断熱支持体６と
ともにコイル群をＸ軸の正の方向へ移動させる。このと
き、真空シール部６１があるため、断熱支持体６をクラ
イオスタット４内に押し込んでもクライオスタット４の
真空度が悪くなることはない。また、Ｚ軸方向の断熱支
持体５は液体ヘリウム容器２に固定されているが、移動
量は微小であるため断熱支持体５の撓みにより吸収され
る。
ることによって、コイル群とクライオスタット４との相
対位置を磁気遮蔽体１１の外部から調整できるようにな
る。例えば、コイル群をクライオスタット４に対してＸ
軸方向へ移動させる方法を図１３について説明する。ま
ず、ナット６２をＸ軸の負の方向へ移動させ、次にナッ
ト６３も同方向へ移動させる。そして、断熱支持体６と
ともにコイル群をＸ軸の正の方向へ移動させる。このと
き、真空シール部６１があるため、断熱支持体６をクラ
イオスタット４内に押し込んでもクライオスタット４の
真空度が悪くなることはない。また、Ｚ軸方向の断熱支
持体５は液体ヘリウム容器２に固定されているが、移動
量は微小であるため断熱支持体５の撓みにより吸収され
る。
【００４５】以上のような方法で、コイル群をＸ軸方向
へ移動させることができる。これと同様に、Ｚ軸方向の
断熱支持体５及びＹ軸方向の断熱支持体８を使って、コ
イル群をクライオスタット４に対してＺ軸方向及びＹ軸
方向へそれぞれ動かすこともできる。
へ移動させることができる。これと同様に、Ｚ軸方向の
断熱支持体５及びＹ軸方向の断熱支持体８を使って、コ
イル群をクライオスタット４に対してＺ軸方向及びＹ軸
方向へそれぞれ動かすこともできる。
【００４６】次に、コイル群と磁気遮蔽体１１との間に
働く電磁力のコイル群での積算値が最小になるようにコ
イル群とクライオスタット４との相対位置を調整する方
法について説明する。まず、コイル群を定格電流より小
さいある電流で励磁したときに、各断熱支持体５，６，
８に働く力を測定して、その力が設計値以下になると推
定される位置にコイル群を移動させる。このとき、各断
熱支持体５，６，８に働く力の測定は、例えば各断熱支
持体５，６，８に貼り付けた歪みゲージにより行う。ま
た、コイル群の移動は、電流を下げた後に行う。
働く電磁力のコイル群での積算値が最小になるようにコ
イル群とクライオスタット４との相対位置を調整する方
法について説明する。まず、コイル群を定格電流より小
さいある電流で励磁したときに、各断熱支持体５，６，
８に働く力を測定して、その力が設計値以下になると推
定される位置にコイル群を移動させる。このとき、各断
熱支持体５，６，８に働く力の測定は、例えば各断熱支
持体５，６，８に貼り付けた歪みゲージにより行う。ま
た、コイル群の移動は、電流を下げた後に行う。
【００４７】このようにして、定格電流より小さい幾つ
かの電流で各断熱支持体５，６，８に働く力を測定し、
コイル群とクライオスタット４との相対位置を調整する
操作を繰り返すことにより、定格電流において各断熱支
持体５，６，８に設計値以上の過大な力が働くのを避
け、コイル群を安全に励磁することができる。
かの電流で各断熱支持体５，６，８に働く力を測定し、
コイル群とクライオスタット４との相対位置を調整する
操作を繰り返すことにより、定格電流において各断熱支
持体５，６，８に設計値以上の過大な力が働くのを避
け、コイル群を安全に励磁することができる。
【００４８】実施例８．次に、請求項６の発明の実施例
について説明する。上記実施例７では磁気遮蔽体１１と
クライオスタット４とを互いに固定し、コイル群とクラ
イオスタット４とを相対的に移動させるようにしたが、
この実施例８では、図示はしないが、磁気遮蔽体とクラ
イオスタットとを相対的に移動可能とする。これによっ
ても、実施例７と同様に、各断熱支持体に過大な力が働
くのを避けることができる。
について説明する。上記実施例７では磁気遮蔽体１１と
クライオスタット４とを互いに固定し、コイル群とクラ
イオスタット４とを相対的に移動させるようにしたが、
この実施例８では、図示はしないが、磁気遮蔽体とクラ
イオスタットとを相対的に移動可能とする。これによっ
ても、実施例７と同様に、各断熱支持体に過大な力が働
くのを避けることができる。
【００４９】この場合、例えば磁気遮蔽体とクライオス
タットとの間にスペーサを入れたり、磁気遮蔽体にねじ
穴を設け、そこに立てたボルトでクライオスタットを押
したりして、磁気遮蔽体とクライオスタットとの間の相
対位置を調整すればよい。なお、この実施例８の調整機
構は、例えば上記のスペーサ，ねじ穴及びボルトにより
構成される。
タットとの間にスペーサを入れたり、磁気遮蔽体にねじ
穴を設け、そこに立てたボルトでクライオスタットを押
したりして、磁気遮蔽体とクライオスタットとの間の相
対位置を調整すればよい。なお、この実施例８の調整機
構は、例えば上記のスペーサ，ねじ穴及びボルトにより
構成される。
【００５０】実施例９．次に、請求項７の発明の実施例
について説明する。この実施例９も図示は省略する。コ
イル群とクライオスタット又は磁気遮蔽体との相対位置
を測定すると、両者間に働く電磁力を計算で予測するこ
とができる。そこで、断熱支持体に働いている力の測定
の後の相対位置の調整が容易になる。即ち、試行錯誤な
しに相対位置を所定の位置に調整できる。
について説明する。この実施例９も図示は省略する。コ
イル群とクライオスタット又は磁気遮蔽体との相対位置
を測定すると、両者間に働く電磁力を計算で予測するこ
とができる。そこで、断熱支持体に働いている力の測定
の後の相対位置の調整が容易になる。即ち、試行錯誤な
しに相対位置を所定の位置に調整できる。
【００５１】ここで、上記相対位置を測定するには、複
数箇所においてクライオスタットに真空シールをして棒
を挿入しておき、コイル群の所定の位置とクライオスタ
ット又は磁気遮蔽体の所定の位置との間の距離を測定す
ればよい。このとき、コイル群は極低温にあるので、こ
れらの棒の熱収縮係数は極力小さいことが望ましい。し
かし、挿入した棒が十分に冷えないうちに、測定を素早
く行えば、棒の熱収縮係数の影響はあまりでない。
数箇所においてクライオスタットに真空シールをして棒
を挿入しておき、コイル群の所定の位置とクライオスタ
ット又は磁気遮蔽体の所定の位置との間の距離を測定す
ればよい。このとき、コイル群は極低温にあるので、こ
れらの棒の熱収縮係数は極力小さいことが望ましい。し
かし、挿入した棒が十分に冷えないうちに、測定を素早
く行えば、棒の熱収縮係数の影響はあまりでない。
【００５２】なお、上記各実施例では超電導偏向電磁石
装置について説明したが、この発明は一般の超電導電磁
石装置にも適用できる。
装置について説明したが、この発明は一般の超電導電磁
石装置にも適用できる。
【００５３】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明の
超電導電磁石装置は、クライオスタットの内部に連通さ
れている冷却液の液溜めを、磁気遮蔽体の外部に設置し
たので、磁気遮蔽体の体積を小さくし、その重量を軽く
することができ、これによって磁気遮蔽体の製作や組立
を簡単にすることができるという効果を奏する。
超電導電磁石装置は、クライオスタットの内部に連通さ
れている冷却液の液溜めを、磁気遮蔽体の外部に設置し
たので、磁気遮蔽体の体積を小さくし、その重量を軽く
することができ、これによって磁気遮蔽体の製作や組立
を簡単にすることができるという効果を奏する。
【００５４】また、請求項２の発明の超電導電磁石装置
は、磁気遮蔽体の上部板及び下部板の形状を互いに対称
にしたので、超電導コイルを上部板と下部板との間の中
央に配置することにより、超電導コイルと磁気遮蔽体と
の間に働く上下方向の電磁力のコイルでの積算した電磁
力を十分小さくできるという効果を奏する。
は、磁気遮蔽体の上部板及び下部板の形状を互いに対称
にしたので、超電導コイルを上部板と下部板との間の中
央に配置することにより、超電導コイルと磁気遮蔽体と
の間に働く上下方向の電磁力のコイルでの積算した電磁
力を十分小さくできるという効果を奏する。
【００５５】さらに、請求項３の発明の超電導電磁石装
置は、磁気遮蔽体の側板の少なくとも一部を、磁気遮蔽
体の上部板と下部板との間に挟むようにしたので、組立
途中の状態を安定して保持することができ、磁気遮蔽体
の組立を簡単にすることができるという効果を奏する。
置は、磁気遮蔽体の側板の少なくとも一部を、磁気遮蔽
体の上部板と下部板との間に挟むようにしたので、組立
途中の状態を安定して保持することができ、磁気遮蔽体
の組立を簡単にすることができるという効果を奏する。
【００５６】さらに、請求項４の発明の超電導電磁石装
置は、磁気遮蔽体の少なくとも一部を厚板の積層構造と
したので、磁気遮蔽体の製作を簡単にすることができ、
また厚板から磁気遮蔽体の構成要素を切り出すことで、
磁気遮蔽体の材料を節約することができるなどの効果を
奏する。
置は、磁気遮蔽体の少なくとも一部を厚板の積層構造と
したので、磁気遮蔽体の製作を簡単にすることができ、
また厚板から磁気遮蔽体の構成要素を切り出すことで、
磁気遮蔽体の材料を節約することができるなどの効果を
奏する。
【００５７】さらにまた、請求項５の発明の超電導電磁
石装置は、クライオスタット内に超電導コイルを支持す
るための断熱支持体に、超電導コイルとクライオスタッ
トとの相対位置を外部から調整するための調整機構を設
けたので、上記相対位置を調整することにより超電導コ
イルと磁気遮蔽体との間に働く電磁力の超電導コイルで
積算した値を最小限に抑えることができ、超電導コイル
を安全に励磁することができるという効果を奏する。
石装置は、クライオスタット内に超電導コイルを支持す
るための断熱支持体に、超電導コイルとクライオスタッ
トとの相対位置を外部から調整するための調整機構を設
けたので、上記相対位置を調整することにより超電導コ
イルと磁気遮蔽体との間に働く電磁力の超電導コイルで
積算した値を最小限に抑えることができ、超電導コイル
を安全に励磁することができるという効果を奏する。
【００５８】また、請求項６の発明の超電導電磁石装置
は、クライオスタットと磁気遮蔽体との相対位置を外部
から調整するための調整機構を磁気遮蔽体に設けたの
で、上記相対位置を調整することにより超電導コイルと
磁気遮蔽体との間に働く電磁力の超電導コイルで積算し
た値を最小限に抑えることができ、超電導コイルを安全
に励磁することができるという効果を奏する。
は、クライオスタットと磁気遮蔽体との相対位置を外部
から調整するための調整機構を磁気遮蔽体に設けたの
で、上記相対位置を調整することにより超電導コイルと
磁気遮蔽体との間に働く電磁力の超電導コイルで積算し
た値を最小限に抑えることができ、超電導コイルを安全
に励磁することができるという効果を奏する。
【００５９】さらに、請求項７の発明の超電導電磁石装
置は、超電導コイルとクライオスタット及び磁気遮蔽体
の少なくともいずれか一方との相対位置を調整可能にす
るとともに、上記相対位置を外部から測定するための測
定機構を設けたので、超電導コイルと磁気遮蔽体との間
に働く電磁力の超電導コイルでの積算値及びこの電磁力
を小さくするための両者の相対位置を計算で予測するこ
とができ、従って超電導コイルと磁気遮蔽体との間に働
く電磁力の超電導コイルでの積算値をより簡単に最小限
に抑えることができ、超電導コイルを安全に励磁するこ
とができるという効果を奏する。
置は、超電導コイルとクライオスタット及び磁気遮蔽体
の少なくともいずれか一方との相対位置を調整可能にす
るとともに、上記相対位置を外部から測定するための測
定機構を設けたので、超電導コイルと磁気遮蔽体との間
に働く電磁力の超電導コイルでの積算値及びこの電磁力
を小さくするための両者の相対位置を計算で予測するこ
とができ、従って超電導コイルと磁気遮蔽体との間に働
く電磁力の超電導コイルでの積算値をより簡単に最小限
に抑えることができ、超電導コイルを安全に励磁するこ
とができるという効果を奏する。
【図１】請求項１ないし請求項３の発明の一実施例によ
る超電導偏向電磁石装置を示す斜視図である。
る超電導偏向電磁石装置を示す斜視図である。
【図２】図１のＹ軸方向の中央における断面図である。
【図３】図２のコイル群を示す斜視図である。
【図４】図３の主コイル及び各補正コイルを別々に示す
斜視図である。
斜視図である。
【図５】図１の磁気遮蔽体の分解斜視図である。
【図６】図１の磁気遮蔽体の組立途中の斜視図である。
【図７】図１の磁気遮蔽体の他の例を示す一部切欠斜視
図である。
図である。
【図８】請求項１ないし請求項３の発明の他の実施例に
よる超電導偏向電磁石装置の断面図である。
よる超電導偏向電磁石装置の断面図である。
【図９】図１の磁気遮蔽体のさらに他の例を示す分解斜
視図である。
視図である。
【図１０】図９の磁気遮蔽体を用いた超電導偏向電磁石
装置を示す斜視図である。
装置を示す斜視図である。
【図１１】請求項４の発明の一実施例による磁気遮蔽体
を示す分解斜視図である。
を示す分解斜視図である。
【図１２】請求項４の発明の他の実施例による磁気遮蔽
体を示す分解斜視図である。
体を示す分解斜視図である。
【図１３】請求項５の発明の一実施例による超電導偏向
電磁石装置の断面図である。
電磁石装置の断面図である。
【図１４】図１３のクライオスタットの上部を取り外し
た状態を示す平面図である。
た状態を示す平面図である。
【図１５】従来の超電導偏向電磁石装置の一例を示す平
面図である。
面図である。
【図１６】図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿う矢視断面図
である。
である。
【図１７】図１５の斜視図である。
１ 主コイル（超電導コイル） ４ クライオスタット ５ 断熱支持体 ６ 断熱支持体 ８ 断熱支持体 ９ 調整機構 １１ 磁気遮蔽体 １２ 磁気遮蔽体 ２１ 液溜め ３１ ４極補正コイル（超電導コイル） ３２ ６極補正コイル（超電導コイル） １１０ 上部板 １１１ 下部板 １１２ 平面形側板 １１３ 円筒形側板 １２０ 上部板 １２１ 下部板 １２２ 平面形側板 １２３ 円筒形側板 １２４ 円筒形側板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹内 敏惠 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電 機株式会社 中央研究所内 (72)発明者 小寺 溢男 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電 機株式会社 中央研究所内 (72)発明者 山本 俊二 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電 機株式会社 中央研究所内 (72)発明者 中村 史朗 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電 機株式会社 中央研究所内
Claims (7)
- 【請求項１】 超電導コイルを収納するクライオスタッ
トと、このクライオスタットの外周部を囲むように設置
されている磁気遮蔽体と、この磁気遮蔽体の外部に設置
されているとともに上記クライオスタットの内部に連通
されている冷却液の液溜めとを備えていることを特徴と
する超電導電磁石装置。 - 【請求項２】 超電導コイルを収納するクライオスタッ
トと、上部板，下部板及び側板を有し、上記クライオス
タットの外周部を囲むように設置されている磁気遮蔽体
とを備え、上記上部板及び上記下部板の形状が互いに対
称になっていることを特徴とする超電導電磁石装置。 - 【請求項３】 超電導コイルを収納するクライオスタッ
トと、上部板，下部板及び側板を有し、上記クライオス
タットの外周部を囲むように設置されている磁気遮蔽体
とを備え、上記側板の少なくとも一部が上記上部板と上
記下部板との間に挟まれていることを特徴とする超電導
電磁石装置。 - 【請求項４】 超電導コイルを収納するクライオスタッ
トと、このクライオスタットの外周部を囲むように設置
されている磁気遮蔽体とを備え、上記磁気遮蔽体の少な
くとも一部が厚板の積層構造になっていることを特徴と
する超電導電磁石装置。 - 【請求項５】 超電導コイルを収納するクライオスタッ
トと、このクライオスタット内に上記超電導コイルを支
持するための断熱支持体と、上記クライオスタットの外
周部を囲むように設置されている磁気遮蔽体とを備え、
上記断熱支持体に設けられた調整機構により、上記超電
導コイルと上記クライオスタットとの相対位置が外部か
ら調整可能になっていることを特徴とする超電導電磁石
装置。 - 【請求項６】 超電導コイルを収納するクライオスタッ
トと、このクライオスタットの外周部を囲むように設置
されている磁気遮蔽体とを備え、上記磁気遮蔽体及び上
記クライオスタットの少なくともいずれか一方に設けら
れた調整機構により、上記クライオスタットと上記磁気
遮蔽体との相対位置が外部から調整可能になっているこ
とを特徴とする超電導電磁石装置。 - 【請求項７】 超電導コイルを収納するクライオスタッ
トと、このクライオスタットの外周部を囲むように設置
されている磁気遮蔽体とを備え、上記超電導コイルと上
記クライオスタット及び上記磁気遮蔽体の少なくともい
ずれか一方との相対位置が外部から調整可能になってい
るとともに、上記相対位置を外部から測定するための測
定機構が設けられていることを特徴とする超電導電磁石
装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4283187A JP2549233B2 (ja) | 1992-10-21 | 1992-10-21 | 超電導電磁石装置 |
| US08/139,305 US5625331A (en) | 1992-10-21 | 1993-10-19 | Superconducting deflection electromagnet apparatus |
| DE4335807A DE4335807A1 (de) | 1992-10-21 | 1993-10-20 | Supraleitende Ablenkelektromagnet-Vorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4283187A JP2549233B2 (ja) | 1992-10-21 | 1992-10-21 | 超電導電磁石装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06132118A JPH06132118A (ja) | 1994-05-13 |
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Family
ID=17662264
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4283187A Expired - Lifetime JP2549233B2 (ja) | 1992-10-21 | 1992-10-21 | 超電導電磁石装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5625331A (ja) |
| JP (1) | JP2549233B2 (ja) |
| DE (1) | DE4335807A1 (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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