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JP6171789B2 - Superconducting equipment - Google Patents

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JP6171789B2 JP2013198417A JP2013198417A JP6171789B2 JP 6171789 B2 JP6171789 B2 JP 6171789B2 JP 2013198417 A JP2013198417 A JP 2013198417A JP 2013198417 A JP2013198417 A JP 2013198417A JP 6171789 B2 JP6171789 B2 JP 6171789B2
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Description

この発明は、超電導機器に関し、より特定的には、超電導コイルを冷凍機を用いて冷却する超電導機器に関する。   The present invention relates to a superconducting device, and more particularly to a superconducting device that cools a superconducting coil using a refrigerator.

超電導線材を巻回した超電導コイルは、極低温の温度下において用いられる。たとえば特開平6−188466号公報(特許文献1)には、超電導コイルを冷凍機を用いて冷却する超電導機器が開示される。この種の超電導機器は、冷凍機冷却型超電導機器とも呼ばれる。   A superconducting coil wound with a superconducting wire is used at an extremely low temperature. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-188466 (Patent Document 1) discloses a superconducting device that cools a superconducting coil using a refrigerator. This type of superconducting device is also called a refrigerator-cooled superconducting device.

特許文献1に記載される冷凍機冷却型超電導機器においては、真空断熱層の容器内に設けられた超電導コイルに対して、蓄冷材を内部に有し冷媒の断熱膨張により冷却する蓄冷器とそのピストン駆動用のモータとを有する冷凍機を直接取り付けている。   In the refrigerator-cooled superconducting device described in Patent Document 1, a regenerator that cools by adiabatic expansion of a refrigerant having a regenerator material inside the superconducting coil provided in the container of the vacuum heat insulating layer, and its A refrigerator having a piston driving motor is directly attached.

上記のように冷凍機で超電導コイルを直接冷却する構成は、冷却効率を向上できる一方で、冷凍機と超電導コイルとの距離が短いため、冷凍機に大きな漏れ磁場がかかりモータが停止してしまうという問題がある。そのため、特許文献1では、冷凍機のモータを強磁性体板で囲むように磁性体シールドを設けている。   Although the configuration in which the superconducting coil is directly cooled by the refrigerator as described above can improve the cooling efficiency, since the distance between the refrigerator and the superconducting coil is short, a large leakage magnetic field is applied to the refrigerator and the motor stops. There is a problem. Therefore, in patent document 1, the magnetic body shield is provided so that the motor of a refrigerator may be enclosed with a ferromagnetic board.

特開平6−188466号公報JP-A-6-188466 特許第4796393号公報Japanese Patent No. 4796393 特許第4157424号公報Japanese Patent No. 4157424

上記の特許文献1に記載される技術では、モータの周囲を強磁性体板で完全に囲むことによってモータへの漏れ磁場の侵入を防止している。しかしながら、モータにはコンプレッサからの冷媒供給用の配管や電源ケーブル等が接続されるため、モータの周囲を完全に強磁性体板で覆うと、冷凍機のメンテナンスが困難となってしまう。そのため、磁性体シールドに開口部を設けることが望ましい。   In the technique described in Patent Literature 1 described above, the leakage magnetic field is prevented from entering the motor by completely surrounding the motor with a ferromagnetic plate. However, since a pipe for supplying refrigerant from the compressor, a power cable, and the like are connected to the motor, if the periphery of the motor is completely covered with a ferromagnetic plate, maintenance of the refrigerator becomes difficult. Therefore, it is desirable to provide an opening in the magnetic shield.

しかしながら、磁性体シールドに開口部を設けるためには、当該開口部から漏れ磁場が侵入するのを確実に阻止できるように強磁性体板を大きくする、または厚みを厚くすることが必要となる。その結果、磁性体シールドの体積および重量が大きくなり、超電導機器の体積および重量の増加に繋がる。また、磁性体シールドの大型化に起因して磁性体シールドと超電導コイルとの間の磁気吸引力も大きくなるため、超電導コイルに大きな電磁力がかかるという問題が生じる。   However, in order to provide an opening in the magnetic shield, it is necessary to increase the thickness of the ferromagnetic plate or increase the thickness so as to reliably prevent the leakage magnetic field from entering from the opening. As a result, the volume and weight of the magnetic shield increase, leading to an increase in the volume and weight of the superconducting device. Further, since the magnetic attraction force between the magnetic shield and the superconducting coil increases due to the increase in the size of the magnetic shield, there arises a problem that a large electromagnetic force is applied to the superconducting coil.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、冷凍機冷却型超電導機器において、小型化および軽量化に適した構成によって、冷凍機のモータを超電導コイル体の漏れ磁場から保護することである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a refrigerator motor with a configuration suitable for downsizing and weight reduction in a refrigerator-cooled superconducting device. It is to protect against the leakage magnetic field of the superconducting coil body.

この発明に従った超電導機器は、超電導コイル体と、超電導コイル体を収容する容器と、容器に固定され、内蔵するモータを駆動させて超電導コイル体を冷却する冷凍機と、モータの周囲に配置される磁性体シールドとを備える。磁性体シールドは、各々が超電導コイル体のコイル径方向に延在するとともに、モータを挟んで互いに対向するように配置された第1および第2の壁部を含む。第1の壁部は、第2の壁部と比べて、超電導コイル体が発生する磁場の強度が相対的に強くなる位置に配置される。第1の壁部のコイル径方向における長さは、第2の壁部のコイル径方向における長さよりも長い。   A superconducting device according to the present invention includes a superconducting coil body, a container that houses the superconducting coil body, a refrigerator that is fixed to the container and that drives the built-in motor to cool the superconducting coil body, and is disposed around the motor. And a magnetic shield. The magnetic shield includes first and second wall portions each extending in the coil radial direction of the superconducting coil body and arranged to face each other with the motor interposed therebetween. The first wall portion is disposed at a position where the strength of the magnetic field generated by the superconducting coil body is relatively higher than that of the second wall portion. The length of the first wall portion in the coil radial direction is longer than the length of the second wall portion in the coil radial direction.

この発明によれば、冷凍機冷却型超電導機器において、小型化および軽量化に適した構成によって、冷凍機のモータを超電導コイル体の漏れ磁場から保護することができる。   According to the present invention, in the refrigerator-cooled superconducting device, the motor of the refrigerator can be protected from the leakage magnetic field of the superconducting coil body by a configuration suitable for miniaturization and weight reduction.

この発明の実施の形態1による超電導機器の平面模式図である。1 is a schematic plan view of a superconducting device according to Embodiment 1 of the present invention. 図1の線分II−IIにおける断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram in line segment II-II of FIG. 実施の形態1による超電導機器における超電導コイル体、モータおよび磁性体シールドの位置関係を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the positional relationship of the superconducting coil body in the superconducting apparatus by Embodiment 1, a motor, and a magnetic body shield. 実施の形態1による超電導機器における磁性体シールドの斜視図である。4 is a perspective view of a magnetic shield in the superconducting device according to Embodiment 1. FIG. この発明の実施の形態2による超電導機器の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the superconducting device according to Embodiment 2 of the present invention. 実施の形態2による超電導機器における超電導コイル体、モータおよび磁性体シールドの位置関係を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the positional relationship of the superconducting coil body in the superconducting apparatus by Embodiment 2, a motor, and a magnetic body shield. 実施の形態2による超電導機器における磁性体シールドの斜視図である。6 is a perspective view of a magnetic shield in a superconducting device according to Embodiment 2. FIG. 実施の形態1の変更例による超電導機器の平面模式図である。FIG. 5 is a schematic plan view of a superconducting device according to a modification of the first embodiment. 実施の形態1の変更例による超電導機器における磁性体シールドの斜視図である。FIG. 6 is a perspective view of a magnetic shield in a superconducting device according to a modification of the first embodiment.

[本願発明の実施形態の説明]
最初に本願発明の実施の形態の内容を列記して説明する。
[Description of Embodiment of Present Invention]
First, the contents of the embodiment of the present invention will be listed and described.

(1)実施の形態に係る超電導機器は、超電導コイル体と、超電導コイル体を収容する容器と、容器に固定され、内蔵するモータを駆動させて超電導コイル体を冷却する冷凍機と、モータの周囲に配置される磁性体シールドとを備える。磁性体シールドは、各々が超電導コイル体のコイル径方向に延在するとともに、モータを挟んで互いに対向するように配置された第1および第2の壁部を含む。第1の壁部は、第2の壁部と比べて、超電導コイル体が発生する磁場の強度が相対的に強くなる位置に配置される。第1の壁部のコイル径方向における長さは、第2の壁部のコイル径方向における長さよりも長い。   (1) A superconducting device according to an embodiment includes a superconducting coil body, a container that houses the superconducting coil body, a refrigerator that is fixed to the container and that drives a built-in motor to cool the superconducting coil body, And a magnetic shield disposed around. The magnetic shield includes first and second wall portions each extending in the coil radial direction of the superconducting coil body and arranged to face each other with the motor interposed therebetween. The first wall portion is disposed at a position where the strength of the magnetic field generated by the superconducting coil body is relatively higher than that of the second wall portion. The length of the first wall portion in the coil radial direction is longer than the length of the second wall portion in the coil radial direction.

このようにすれば、第1の壁部が配置される位置における漏れ磁場の強度は、第2の壁部が配置される位置における漏れ磁場の強度よりも強いため、第1の壁部は、第2の壁部と比べてより多くの磁束を通すようになる。本実施の形態では、この第1の壁部のコイル径方向における長さを長くすることにより、第1の壁部を通過した磁束がモータに侵入するのを防止できる。そして、主に第1の壁部がモータへの漏れ磁場の侵入を防ぐため、第2の壁部のコイル径方向における長さを短くすることができる。これにより、第1の壁部および第2の壁部によって取り囲まれた開口部において、配管および電源ケーブル等の引き回しが容易となる。また、磁性体シールドを構成する強磁性体板の厚みを厚くする必要がなくなるため、超電導機器の小型化および軽量化を妨げず、また、超電導コイル体に大きな電磁力がかかるのを抑制することができる。   In this way, since the strength of the leakage magnetic field at the position where the first wall portion is disposed is stronger than the strength of the leakage magnetic field at the position where the second wall portion is disposed, the first wall portion is More magnetic flux is allowed to pass than the second wall portion. In the present embodiment, by increasing the length of the first wall portion in the coil radial direction, it is possible to prevent the magnetic flux that has passed through the first wall portion from entering the motor. And since the 1st wall part mainly prevents the penetration | invasion of the leakage magnetic field to a motor, the length in the coil radial direction of a 2nd wall part can be shortened. As a result, the piping and the power cable can be easily routed in the opening surrounded by the first wall and the second wall. In addition, since it is not necessary to increase the thickness of the ferromagnetic plate constituting the magnetic shield, the superconducting device is not reduced in size and weight, and the superconducting coil body is prevented from being subjected to a large electromagnetic force. Can do.

(2)上記超電導機器において、第1の壁部のコイル径方向内周側における端部と超電導コイル体の中心部との距離は、第2の壁部のコイル径方向内周側における端部と超電導コイル体の中心部との距離よりも短い。   (2) In the superconducting device, the distance between the end portion of the first wall portion on the inner peripheral side in the coil radial direction and the center portion of the superconducting coil body is the end portion on the inner peripheral side of the second wall portion in the coil radial direction. Shorter than the distance between the center of the superconducting coil body.

超電導コイル体の漏れ磁場の強度は、超電導コイル体の中心部(超電導コイル体の中心軸に沿った方向における中央部分に相当)からコイル径方向に沿って離れるに従って小さくなる。第1の壁部が配置される位置における漏れ磁場の強度は、第2の壁部が配置される位置における漏れ磁場の強度よりも強いため、第1の壁部は、第2の壁部と比べてより多くの磁束を通すようになる。この第1の壁部のコイル径方向における長さを長くすることにより、超電導コイル体の漏れ磁場がモータに侵入するのを防止する。   The intensity of the leakage magnetic field of the superconducting coil body decreases as the distance from the central portion of the superconducting coil body (corresponding to the central portion in the direction along the central axis of the superconducting coil body) increases along the coil radial direction. Since the strength of the leakage magnetic field at the position where the first wall portion is disposed is stronger than the strength of the leakage magnetic field at the position where the second wall portion is disposed, the first wall portion is the second wall portion. Compared to more magnetic flux. By increasing the length of the first wall portion in the coil radial direction, the leakage magnetic field of the superconducting coil body is prevented from entering the motor.

(3)上記超電導機器において、第1の壁部と第2の壁部とは、超電導コイル体の周方向において、モータを挟んで互いに対向するように配置される。   (3) In the superconducting device, the first wall portion and the second wall portion are arranged to face each other across the motor in the circumferential direction of the superconducting coil body.

このようにすれば、第1の壁部および第2の壁部によって取り囲まれた開口部において超電導コイル体の周方向に空間的な余裕が生じる。これにより、配管および電源ケーブル等の引き回しが容易となる。   If it does in this way, a space margin will arise in the circumferential direction of a superconducting coil body in the opening part surrounded by the 1st wall part and the 2nd wall part. Thereby, routing of piping, a power cable, etc. becomes easy.

(4)上記超電導機器において、第1の壁部と第2の壁部とは、超電導コイル体のコイル軸方向において、モータを挟んで互いに対向するように配置される。   (4) In the superconducting device, the first wall portion and the second wall portion are arranged to face each other across the motor in the coil axis direction of the superconducting coil body.

このようにすれば、第1の壁部および第2の壁部によって取り囲まれた開口部において超電導コイル体のコイル軸方向に空間的な余裕が生じる。これにより、配管および電源ケーブル等の引き回しが容易となる。   If it does in this way, a spatial margin will arise in the coil axial direction of a superconducting coil body in the opening part surrounded by the 1st wall part and the 2nd wall part. Thereby, routing of piping, a power cable, etc. becomes easy.

(5)上記超電導機器において、第2の壁部のコイル径方向外周側における端部の位置と、モータのコイル径方向外周側における端部の位置とは、超電導コイル体のコイル径方向において同じ位置である。   (5) In the superconducting device, the position of the end of the second wall portion on the outer peripheral side in the coil radial direction and the position of the end portion on the outer peripheral side of the motor in the coil radial direction are the same in the coil radial direction of the superconducting coil body. Position.

このようにすれば、超電導コイル体の漏れ磁場が第2の壁部の外側からモータに回り込むのを防止できるため、超電導コイル体の漏れ磁場からモータを保護することができる。   In this way, since the leakage magnetic field of the superconducting coil body can be prevented from entering the motor from the outside of the second wall portion, the motor can be protected from the leakage magnetic field of the superconducting coil body.

(6)上記超電導機器において、磁性体シールドは、少なくとも第1の壁部および第2の壁部によって囲まれた開口部を有する。開口部を通じて、冷媒供給用の配管が冷凍機に接続される。   (6) In the superconducting device, the magnetic shield has an opening surrounded by at least the first wall portion and the second wall portion. A refrigerant supply pipe is connected to the refrigerator through the opening.

このようにすれば、磁性体シールドは、小型かつ軽量な構成で、超電導コイル体の漏れ磁場からのモータの保護と、冷凍機に接続される配管の引き回しの容易化とを実現する。   In this way, the magnetic shield has a small and lightweight configuration, and realizes protection of the motor from the leakage magnetic field of the superconducting coil body and facilitation of routing of the pipe connected to the refrigerator.

[本願発明の実施形態の詳細]
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。
[Details of the embodiment of the present invention]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.

(実施の形態1)
図1および図2を参照して、この発明の実施の形態1による超電導機器1を説明する。超電導機器1は、クライオスタット5と、このクライオスタット5の内部に保持された熱シールド6と、熱シールド6の内部に保持された超電導コイル体10と、この超電導コイル体10を冷却するための冷凍機2と、磁性体シールド40とを備える。
(Embodiment 1)
A superconducting device 1 according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. The superconducting device 1 includes a cryostat 5, a heat shield 6 held inside the cryostat 5, a superconducting coil body 10 held inside the heat shield 6, and a refrigerator for cooling the superconducting coil body 10. 2 and a magnetic shield 40.

超電導コイル体10は、超電導線材を巻回して構成される複数の超電導コイル12と、上方支持部14と、下方支持部11とを含む。複数の超電導コイル12は積層されている。この積層された超電導コイル12の上端面および下端面を上方支持部14と下方支持部11とが挟むように配置されている。   Superconducting coil body 10 includes a plurality of superconducting coils 12 formed by winding a superconducting wire, an upper support portion 14, and a lower support portion 11. A plurality of superconducting coils 12 are laminated. The upper and lower end surfaces of the laminated superconducting coils 12 are arranged so that the upper support portion 14 and the lower support portion 11 sandwich the upper end surface and the lower end surface.

なお、積層された隣接する超電導コイル12の間、および積層された超電導コイル12の上端面および下端面には、超電導コイル12を冷却するための冷却板13が配置されている。図2においては、冷却板13は、積層された超電導コイル12の上端面および下端面に配置されたもののみを図示しているが、隣接して積層された超電導コイル12の間にも冷却板(図示せず)が配置されている。この冷却板13は、一方端が冷凍機2の第2冷却ヘッド31に接続されている。隣接して積層された超電導コイル12の間に配置された冷却板(図示せず)も、同様にその一方端が第2冷却ヘッド31に接続されている。なお、冷凍機2の第1冷却ヘッド32は熱シールド6の壁部に接続されていてもよい。このようにすれば、冷凍機2によって熱シールド6の壁部も冷却することができる。   A cooling plate 13 for cooling the superconducting coil 12 is disposed between the adjacent superconducting coils 12 stacked and on the upper end surface and the lower end surface of the stacked superconducting coils 12. In FIG. 2, only the cooling plate 13 disposed on the upper end surface and the lower end surface of the superconducting coils 12 stacked is shown, but the cooling plate 13 is also interposed between the adjacent superconducting coils 12 stacked. (Not shown) is arranged. One end of the cooling plate 13 is connected to the second cooling head 31 of the refrigerator 2. Similarly, one end of a cooling plate (not shown) disposed between adjacent superconducting coils 12 is connected to the second cooling head 31. The first cooling head 32 of the refrigerator 2 may be connected to the wall portion of the heat shield 6. In this way, the wall portion of the heat shield 6 can also be cooled by the refrigerator 2.

超電導コイル体10の下方支持部11は、超電導コイル12の平面形状より大きいサイズであって、たとえば円形上の平面形状を有していてもよい。下方支持部11は、支持部材15によって熱シールド6に固定されている。支持部材15歯、棒状の部材であって、熱シールド6の上壁と下方支持部11の外周部とを接続している。複数の支持部材15が超電導コイル体10の外周部に配置されている。支持部材15は、互いに同じ間隔を隔てて超電導コイル12を囲むように配置されている。   The lower support portion 11 of the superconducting coil body 10 is larger in size than the planar shape of the superconducting coil 12, and may have, for example, a circular planar shape. The lower support portion 11 is fixed to the heat shield 6 by a support member 15. The support member has 15 teeth and is a rod-like member, and connects the upper wall of the heat shield 6 and the outer peripheral portion of the lower support portion 11. A plurality of support members 15 are arranged on the outer periphery of the superconducting coil body 10. The support member 15 is disposed so as to surround the superconducting coil 12 at the same interval.

超電導コイル体10を保持する熱シールド6は、接続部20によってクライオスタット5に接続されている。接続部20は、超電導コイル体10の中心軸を囲むように、超電導コイル体10の外周部に沿って等間隔で配置されている。接続部20は、クライオスタット5の蓋体35と熱シールド6の上壁とを接続している。   The heat shield 6 that holds the superconducting coil body 10 is connected to the cryostat 5 by a connecting portion 20. The connecting portions 20 are arranged at equal intervals along the outer peripheral portion of the superconducting coil body 10 so as to surround the central axis of the superconducting coil body 10. The connection part 20 connects the lid body 35 of the cryostat 5 and the upper wall of the heat shield 6.

クライオスタット5の蓋体35の上部から熱シールド6の内部まで延在するように冷凍機2が配置されている。具体的には、蓋体35の上部表面の上方に冷凍機2の本体部33およびモータ34が配置される。本体部33から熱シールド6の内部にまで到達するように冷凍機2が配置されている。   The refrigerator 2 is arranged so as to extend from the upper part of the lid 35 of the cryostat 5 to the inside of the heat shield 6. Specifically, the main body 33 and the motor 34 of the refrigerator 2 are disposed above the upper surface of the lid 35. The refrigerator 2 is arranged so as to reach the inside of the heat shield 6 from the main body portion 33.

冷凍機2は、たとえばギフォード・マクマホン式冷凍機であって、配管37を通じて、冷媒を圧縮するコンプレッサ(図示せず)に接続されている。コンプレッサで高圧に圧縮された冷媒(たとえば、ヘリウムガス)は冷凍機2に供給される。この冷媒がモータ34により駆動されるディスプレーサにより膨張されることにより、冷凍機2に内設された蓄冷材が冷却される。膨張することにより低圧となった冷媒はコンプレッサに戻されて再び高圧化される。   The refrigerator 2 is, for example, a Gifford McMahon refrigerator, and is connected through a pipe 37 to a compressor (not shown) that compresses the refrigerant. The refrigerant (for example, helium gas) compressed to a high pressure by the compressor is supplied to the refrigerator 2. The refrigerant is expanded by the displacer driven by the motor 34, whereby the cool storage material provided in the refrigerator 2 is cooled. The refrigerant, which has become low pressure due to expansion, is returned to the compressor and is increased in pressure again.

冷凍機2の第1冷却ヘッド32が熱シールド6を冷却することによって外部の熱が熱シールド6内に侵入するのを防止する。そして、冷凍機2の第2冷却ヘッド31が冷却板13を介して超電導コイル12を冷却する。これにより、超電導コイル体10は超電導状態を実現する。   The first cooling head 32 of the refrigerator 2 cools the heat shield 6, thereby preventing external heat from entering the heat shield 6. Then, the second cooling head 31 of the refrigerator 2 cools the superconducting coil 12 via the cooling plate 13. Thereby, the superconducting coil body 10 realizes a superconducting state.

クライオスタット本体部36と蓋体35とからなるクライオスタット5は、図1に示すように平面形状が円形状となっている。また、熱シールド6の平面形状も図1に示すように円形状となっている。また、超電導機器1には、2つの冷凍機2が配置されている。2つの冷凍機2の本体部33およびモータ34の周囲は、磁性体シールド40によって囲まれている。磁性体シールド40の詳細な構成は後述する。   The cryostat 5 including the cryostat main body 36 and the lid 35 has a circular planar shape as shown in FIG. Further, the planar shape of the heat shield 6 is also circular as shown in FIG. In addition, two refrigerators 2 are arranged in the superconducting device 1. The main body 33 and the motor 34 of the two refrigerators 2 are surrounded by a magnetic shield 40. The detailed configuration of the magnetic shield 40 will be described later.

超電導機器1においては、クライオスタット5および熱シールド6を貫通し、クライオスタット5の蓋体35からクライオスタット本体部36の底壁まで到達する開口部7が形成されている。開口部7は、超電導コイル体10の超電導コイル12の中央部を貫通するように配置されている。超電導機器1においては、超電導コイル体10に電流を流して発生した磁場を印加する試料を、開口部7の内部に配置することができる。   In the superconducting device 1, an opening 7 that penetrates the cryostat 5 and the heat shield 6 and reaches the bottom wall of the cryostat main body 36 from the lid 35 of the cryostat 5 is formed. The opening 7 is disposed so as to penetrate the central portion of the superconducting coil 12 of the superconducting coil body 10. In the superconducting device 1, a sample to which a magnetic field generated by passing a current through the superconducting coil body 10 is applied can be disposed inside the opening 7.

超電導コイル体10が発生した磁場は、開口部7内に留まるものではなく、開口部7の外部にも漏れ出す(以下、この磁場を「漏れ磁場」とも称する。)。この漏れ磁場が冷凍機2のモータ34に侵入すると、モータ34の動作に障害を与えるという問題が生じる。   The magnetic field generated by the superconducting coil body 10 does not stay in the opening 7 but leaks to the outside of the opening 7 (hereinafter, this magnetic field is also referred to as “leakage magnetic field”). When this leakage magnetic field enters the motor 34 of the refrigerator 2, there arises a problem that the operation of the motor 34 is disturbed.

このようなモータ34への漏れ磁場の侵入を防ぐために、モータ34の周囲を囲むように磁性体シールド40が設けられる。本実施の形態1では、モータ34および本体部33の周囲を囲むように磁性体シールド40が配置されているが、磁性体シールド40は少なくともモータ34の周囲を囲むように配置されていればよい。磁性体シールド40を構成する磁性板の材料は、強磁性体が好ましく、たとえば、鉄、コバルト、ニッケルおよびそれらの合金、またはフェライトである。   In order to prevent the leakage magnetic field from entering the motor 34, a magnetic shield 40 is provided so as to surround the motor 34. In the first embodiment, the magnetic shield 40 is disposed so as to surround the motor 34 and the main body 33, but the magnetic shield 40 may be disposed so as to surround at least the motor 34. . The material of the magnetic plate constituting the magnetic shield 40 is preferably a ferromagnetic material, such as iron, cobalt, nickel and their alloys, or ferrite.

ここで、モータ34への漏れ磁場の侵入を防止するためには、モータ34の周囲を完全に囲ってしまうことが好ましい。その一方で、モータ34にはコンプレッサからの冷媒供給用の配管37や電源ケーブル等が接続されるため、モータ34の周囲を完全に磁性体シールド40で覆うと、冷凍機2のメンテナンスが困難となってしまう。   Here, in order to prevent the leakage magnetic field from entering the motor 34, it is preferable to completely surround the motor 34. On the other hand, since the motor 34 is connected to a refrigerant supply pipe 37, a power cable, and the like from the compressor, if the periphery of the motor 34 is completely covered with the magnetic shield 40, the maintenance of the refrigerator 2 is difficult. turn into.

そのため、本実施の形態1においては、磁性体シールド40に、配管37等を本体部33およびモータ34に接続するための開口部が形成されている。この開口部から漏れ磁場がモータ34に侵入するのを防ぐためには、開口部とモータ34との距離を十分に離す必要がある。しかしながら、開口部を囲む磁性体の延在方向における長さを長くすると、配管37および電源ケーブル等の引き回しを複雑化させるという問題が生じる。   Therefore, in the first embodiment, an opening for connecting the pipe 37 and the like to the main body 33 and the motor 34 is formed in the magnetic shield 40. In order to prevent the leakage magnetic field from entering the motor 34 from this opening, it is necessary to sufficiently separate the distance between the opening and the motor 34. However, if the length in the extending direction of the magnetic body surrounding the opening is increased, there arises a problem that the piping 37, the power cable, and the like are complicated.

これに代えて、漏れ磁場を磁性板に集めるために開口部を囲む磁性板の厚みを厚くすることが考えられるが、磁性体シールド40の体積および重量が大きくなり、超電導機器1の体積および重量の増加に繋がる。また、磁性体シールド40の大型化に起因して磁性体シールド40と超電導コイル体10との間の磁気吸引力も大きくなるため、超電導コイル体10に大きな電磁力がかかってしまう。したがって、配管37等の引き回しを妨げることなくモータへの漏れ磁場の侵入を防止することができる磁性体シールドを、小型かつ軽量に構成する必要がある。   Instead, it is conceivable to increase the thickness of the magnetic plate surrounding the opening in order to collect the leakage magnetic field on the magnetic plate. However, the volume and weight of the magnetic shield 40 are increased, and the volume and weight of the superconducting device 1 are increased. Leading to an increase in In addition, since the magnetic attraction force between the magnetic shield 40 and the superconducting coil body 10 is increased due to the increase in size of the magnetic shield 40, a large electromagnetic force is applied to the superconducting coil body 10. Therefore, it is necessary to configure a magnetic shield that can prevent the leakage magnetic field from entering the motor without obstructing the routing of the pipe 37 and the like, and to be small and light.

以下、図3および図4を参照して、本実施の形態1による超電導機器1における磁性体シールド40の構成を説明する。   Hereinafter, the configuration of the magnetic shield 40 in the superconducting device 1 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 3 and 4.

図3は、実施の形態1による超電導機器1の上面図であり、超電導コイル体10、モータ34および磁性体シールド40の位置関係を模式的に示す図である。図4は、実施の形態1による超電導機器1における磁性体シールド40の斜視図である。   FIG. 3 is a top view of the superconducting device 1 according to the first embodiment, and is a diagram schematically showing a positional relationship among the superconducting coil body 10, the motor 34, and the magnetic shield 40. FIG. FIG. 4 is a perspective view of the magnetic shield 40 in the superconducting device 1 according to the first embodiment.

図1および図2に示したように、超電導コイル体10は、クライオスタット5の内部に保持された熱シールド6の内部に保持される。2つの冷凍機2の本体部33およびモータ34は、クライオスタット5の蓋体35の上部表面の上方に配置されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the superconducting coil body 10 is held inside the heat shield 6 held inside the cryostat 5. The main body 33 and the motor 34 of the two refrigerators 2 are disposed above the upper surface of the lid 35 of the cryostat 5.

図3を参照して、磁性体シールド40は、超電導コイル体10の径方向Arに延在する第1壁部40aと、超電導コイル体10の径方向Arに延在する第2壁部40bと、第1壁部40aおよび第2壁部40bとを繋ぐ第3壁部40cとを含む。   With reference to FIG. 3, the magnetic shield 40 includes a first wall portion 40 a extending in the radial direction Ar of the superconducting coil body 10, and a second wall portion 40 b extending in the radial direction Ar of the superconducting coil body 10. And a third wall 40c that connects the first wall 40a and the second wall 40b.

第1壁部40aと第2壁部40bとは、超電導コイル体10の周方向において、本体部33およびモータ34を挟んで互いに対向するように配置されている。なお、図3においては、第1壁部40aと第2壁部40bとは間隔を空けて互いに平行に配置されているが、モータ34を挟んで互いに対向して配置されていれば、第1壁部40aおよび第2壁部40bは平行でなくてもよい。   The first wall portion 40 a and the second wall portion 40 b are arranged so as to face each other with the main body portion 33 and the motor 34 interposed therebetween in the circumferential direction of the superconducting coil body 10. In FIG. 3, the first wall portion 40 a and the second wall portion 40 b are arranged in parallel to each other with a space therebetween. However, if the first wall portion 40 a and the second wall portion 40 b are arranged to face each other with the motor 34 interposed therebetween, The wall 40a and the second wall 40b may not be parallel.

超電導コイル体10に電流を流すと、超電導コイル体10の中央部を貫通する開口部7の内部に磁場が発生する。この発生した磁場の一部が開口部7の軸方向Aaにおける端部から漏れ出ることにより、超電導コイル体10の中央部から径方向外方に向かう磁束(漏れ磁場)が形成される。この漏れ磁場の強度は、超電導コイル体10の中心部(図中の点Oに相当)からの距離が短くなるほど、強くなる。なお、超電導コイル体10の中心部Oとは、超電導コイル体10の中心軸に沿った方向における中央部分に相当する。なお、図3の左側の磁気シールド40は、図3の右側の磁気シールド40と、超電導コイル体10の中心部Oを通り第3壁部40cと水平な面と垂直な面に対して対称となるように配置されている。しかしながら、磁気シールド40の配置は図3に示す配置に限定されない。   When a current is passed through the superconducting coil body 10, a magnetic field is generated inside the opening 7 that penetrates the central portion of the superconducting coil body 10. A part of the generated magnetic field leaks from the end of the opening 7 in the axial direction Aa, so that a magnetic flux (leakage magnetic field) is formed radially outward from the central portion of the superconducting coil body 10. The strength of this leakage magnetic field increases as the distance from the central portion of the superconducting coil body 10 (corresponding to the point O in the figure) becomes shorter. The central portion O of the superconducting coil body 10 corresponds to a central portion in the direction along the central axis of the superconducting coil body 10. The left magnetic shield 40 in FIG. 3 is symmetrical with respect to the right magnetic shield 40 in FIG. 3 and a plane perpendicular to the horizontal plane passing through the central portion O of the superconducting coil body 10 and the third wall portion 40c. It is arranged to be. However, the arrangement of the magnetic shield 40 is not limited to the arrangement shown in FIG.

ここで、第1壁部40aの径方向内周側における端部と超電導コイル体10の中心部Oとの距離をR1とし、第2壁部40bの径方向内周側における端部と超電導コイル体10の中心部Oとの距離をR2とすると、距離R1およびR2の間にはR1<R2の関係が成立している。すなわち、第1壁部40aは、第2壁部40bと比べて、漏れ磁場の強度が相対的に強くなる位置に配置されている。   Here, the distance between the end portion on the radially inner peripheral side of the first wall portion 40a and the central portion O of the superconducting coil body 10 is R1, and the end portion on the radially inner peripheral side of the second wall portion 40b and the superconducting coil. When the distance from the center portion O of the body 10 is R2, a relationship of R1 <R2 is established between the distances R1 and R2. That is, the first wall 40a is disposed at a position where the strength of the leakage magnetic field is relatively higher than that of the second wall 40b.

本実施の形態1においては、図3に示すように、第1壁部40aの径方向Arにおける長さ(図中のL1に相当)を、第2壁部40bの径方向Arにおける長さ(図中のL2に相当)よりも長くする(L1>L2)。   In the first embodiment, as shown in FIG. 3, the length of the first wall portion 40a in the radial direction Ar (corresponding to L1 in the drawing) is set to the length of the second wall portion 40b in the radial direction Ar ( (Corresponding to L2 in the figure) (L1> L2).

このような構成とすることにより、第1壁部40aが配置される位置における漏れ磁場の強度は、第2壁部40bが配置される位置における漏れ磁場の強度よりも強いため、第1壁部40aは、第2壁部40bと比べて、より多くの磁束を通すようになる。そして、第1壁部40aを通過した磁束は第1壁部40aの端部から漏れる。したがって、この第1壁部40aを径方向Arに伸ばすことによって第1壁部40aの径方向外周側における端部とモータ34との距離を長くすることにより、第1壁部40aを通過した磁束がモータ34に侵入することを防ぐことができる。なお、第1壁部40aの径方向Arにおける長さは、漏れ磁束の強度に応じて設定することができる。   With this configuration, the strength of the leakage magnetic field at the position where the first wall portion 40a is disposed is stronger than the strength of the leakage magnetic field at the position where the second wall portion 40b is disposed. 40a passes more magnetic flux compared with the 2nd wall part 40b. And the magnetic flux which passed the 1st wall part 40a leaks from the edge part of the 1st wall part 40a. Therefore, by extending the first wall 40a in the radial direction Ar, the distance between the end of the first wall 40a on the outer peripheral side in the radial direction and the motor 34 is increased, so that the magnetic flux that has passed through the first wall 40a. Can be prevented from entering the motor 34. The length of the first wall portion 40a in the radial direction Ar can be set according to the strength of the leakage magnetic flux.

上記のように第1壁部40aがモータ34への漏れ磁場の侵入を防ぐことにより、図3に示すように、第2壁部40bの径方向Arにおける長さL2を短くすることができる。第2壁部40bの径方向Arにおける長さL2は、第2壁部40bの外部から漏れ磁場が回り込むのを防止するのに必要な長さがあればよい。たとえば図3に示すように、第2壁部40bの径方向外周側の端部の位置と、モータ34の端部の位置とを径方向Arにおいて同じ位置とすることにより、漏れ磁場の侵入を防ぐことができる。なお、径方向Arにおいて同じ位置とは、第2壁部40bの径方向外周の端部の位置が、モータ34の端部の位置と必ずしも一致している必要はなく、モータ34の端部の位置よりも径方向外側に幾分突き出していてもよく、あるいは、幾分内側に位置してもよい。この場合、これら端部の位置の差の許容範囲は、漏れ磁束の強度に応じて設定することができる。   As described above, the first wall 40a prevents the leakage magnetic field from entering the motor 34, so that the length L2 of the second wall 40b in the radial direction Ar can be shortened as shown in FIG. The length L2 of the second wall portion 40b in the radial direction Ar may be a length necessary to prevent the leakage magnetic field from entering from the outside of the second wall portion 40b. For example, as shown in FIG. 3, by setting the position of the end portion of the second wall portion 40b on the radially outer peripheral side and the position of the end portion of the motor 34 to the same position in the radial direction Ar, the leakage magnetic field can be prevented from entering. Can be prevented. The same position in the radial direction Ar means that the position of the end portion of the second wall portion 40b on the outer periphery in the radial direction does not necessarily match the position of the end portion of the motor 34. It may protrude somewhat radially outward from the position, or may be somewhat inward. In this case, the allowable range of the difference between the positions of these end portions can be set according to the strength of the leakage magnetic flux.

図4を参照して、磁性体シールド40は、本体部33およびモータ34の上方に配置され、第1壁部40aおよび第2壁部40bを繋ぐ第4壁部40dをさらに含む。磁性体シールド40には、第1壁部40a、第2壁部40bおよび第4壁部40dによって取り囲まれた開口部が形成される。この開口部を通じて配管37および電源ケーブル等が本体部33およびモータ34に接続される。   Referring to FIG. 4, the magnetic shield 40 further includes a fourth wall portion 40 d that is disposed above the main body portion 33 and the motor 34 and connects the first wall portion 40 a and the second wall portion 40 b. In the magnetic shield 40, an opening surrounded by the first wall 40a, the second wall 40b, and the fourth wall 40d is formed. The pipe 37 and the power cable are connected to the main body 33 and the motor 34 through the opening.

上述したように、磁性体シールド40においては、主に第1壁部40aが主体となってモータ34への漏れ磁場の侵入を防ぐため、第2壁部40bの径方向Arにおける長さが第1壁部40aの径方向Arにおける長さよりも短くなっている。このため、配管37および電源ケーブル等に引き回しが容易となる。また、磁性体シールド40を構成する磁性板の厚みを厚くする必要がなくなるため、超電導機器の小型化および軽量化の阻害にならない。さらに、超電導コイル体10に大きな電磁力がかかるのを抑制できる。   As described above, in the magnetic shield 40, the length of the second wall portion 40b in the radial direction Ar is mainly the first wall portion 40a to prevent the leakage magnetic field from entering the motor 34. It is shorter than the length in radial direction Ar of 1 wall part 40a. For this reason, the piping 37 and the power cable are easily routed. Further, since it is not necessary to increase the thickness of the magnetic plate constituting the magnetic shield 40, the superconducting device is not hindered in size and weight. Furthermore, it can suppress that a big electromagnetic force is applied to the superconducting coil body 10.

(実施の形態2)
図5を参照して、この発明の実施の形態2による超電導機器1Aを説明する。超電導機器1Aは、クライオスタット5と、このクライオスタット5の内部に保持された熱シールド6と、熱シールド6の内部に保持された超電導コイル体10と、この超電導コイル体10を冷却するための冷凍機2と、磁性体シールド42とを備える。
(Embodiment 2)
With reference to FIG. 5, a superconducting device 1A according to Embodiment 2 of the present invention will be described. A superconducting device 1A includes a cryostat 5, a heat shield 6 held inside the cryostat 5, a superconducting coil body 10 held inside the heat shield 6, and a refrigerator for cooling the superconducting coil body 10. 2 and a magnetic shield 42.

実施の形態2による超電導機器1Aは、図1および図2に示す超電導機器1において、磁性体シールド40に代えて磁性体シールド42を設けたものである。超電導機器1Aの構成は、磁性体シールド42の構成を除いて、図1および図2と同様であるので詳細な説明は繰り返さない。   A superconducting device 1A according to the second embodiment is a superconducting device 1 shown in FIGS. 1 and 2 in which a magnetic shield 42 is provided instead of the magnetic shield 40. Since the configuration of superconducting device 1A is the same as that of FIGS. 1 and 2 except for the configuration of magnetic shield 42, detailed description will not be repeated.

本実施の形態2では、モータ34および本体部33の周囲を囲むように磁性体シールド42が配置されているが、磁性体シールド42は少なくともモータ34の周囲を囲むように配置されていればよい。磁性体シールド42を構成する磁性板の材料は、強磁性体が好ましく、たとえば、鉄、コバルト、ニッケルおよびそれらの合金、またはフェライトである。   In the second embodiment, the magnetic shield 42 is disposed so as to surround the motor 34 and the main body 33, but the magnetic shield 42 only needs to be disposed so as to surround at least the motor 34. . The material of the magnetic plate constituting the magnetic shield 42 is preferably a ferromagnetic material, such as iron, cobalt, nickel and their alloys, or ferrite.

以下、図6および図7を参照して、本実施の形態2による超電導機器1Aにおける磁性体シールド42の構成を説明する。   Hereinafter, the configuration of the magnetic shield 42 in the superconducting device 1A according to the second embodiment will be described with reference to FIGS.

図6は、実施の形態2による超電導機器1Aの断面図であり、超電導コイル体10、モータ34および磁性体シールド42の位置関係を模式的に示す図である。図7は、実施の形態2による超電導機器1Aにおける磁性体シールド42の斜視図である。   FIG. 6 is a cross-sectional view of the superconducting device 1A according to the second embodiment, and is a diagram schematically showing the positional relationship among the superconducting coil body 10, the motor 34, and the magnetic shield 42. FIG. 7 is a perspective view of the magnetic shield 42 in the superconducting device 1A according to the second embodiment.

図5に示したように、超電導コイル体10は、クライオスタット5の内部に保持された熱シールド6の内部に保持される。冷凍機2の本体部33およびモータ34は、クライオスタット5の蓋体35の上部表面の上方に配置されている。   As shown in FIG. 5, the superconducting coil body 10 is held inside the heat shield 6 held inside the cryostat 5. The main body 33 and the motor 34 of the refrigerator 2 are disposed above the upper surface of the lid 35 of the cryostat 5.

図6を参照して、磁性体シールド42は、超電導コイル体10の径方向Arに延在する第1壁部42aと、超電導コイル体10の径方向Arに延在する第2壁部42bと、第1壁部42aおよび第2壁部42bとを繋ぐ第3壁部42cとを含む。   Referring to FIG. 6, the magnetic shield 42 includes a first wall portion 42 a extending in the radial direction Ar of the superconducting coil body 10, and a second wall portion 42 b extending in the radial direction Ar of the superconducting coil body 10. And a third wall portion 42c connecting the first wall portion 42a and the second wall portion 42b.

第1壁部42aと第2壁部42bとは、超電導コイル体10の軸方向Aaにおいて、本体部33およびモータ34を挟んで互いに対向するように配置されている。第1壁部42aには、本体部33と第2冷却ヘッド32とを連結する部分に孔が形成されている。なお、図6においては、第1壁部42aと第2壁部42bとは間隔を空けて互いに平行に配置されているが、モータ34を挟んで互いに対向して配置されていれば、第1壁部42aおよび第2壁部42bは平行でなくてもよい。   The first wall portion 42a and the second wall portion 42b are disposed so as to face each other across the main body portion 33 and the motor 34 in the axial direction Aa of the superconducting coil body 10. A hole is formed in the first wall portion 42 a at a portion connecting the main body portion 33 and the second cooling head 32. In FIG. 6, the first wall portion 42 a and the second wall portion 42 b are arranged parallel to each other with a space therebetween. However, if the first wall portion 42 a and the second wall portion 42 b are arranged to face each other with the motor 34 interposed therebetween, The wall part 42a and the second wall part 42b may not be parallel.

超電導コイル体10に電流を流すと、超電導コイル体10の中央部を貫通する開口部7の内部に磁場が発生する。この発生した磁場の一部が開口部7の軸方向Aaにおける端部から漏れ出ることにより、超電導コイル体10の中央部から径方向外方に向かう磁束(漏れ磁場)が形成される。この漏れ磁場の強度は、超電導コイル体10の中心部(図中の点Oに相当)からの距離が短くなるほど、強くなる。   When a current is passed through the superconducting coil body 10, a magnetic field is generated inside the opening 7 that penetrates the central portion of the superconducting coil body 10. A part of the generated magnetic field leaks from the end of the opening 7 in the axial direction Aa, so that a magnetic flux (leakage magnetic field) is formed radially outward from the central portion of the superconducting coil body 10. The strength of this leakage magnetic field increases as the distance from the central portion of the superconducting coil body 10 (corresponding to the point O in the figure) becomes shorter.

ここで、第1壁部42aの径方向内周側における端部と超電導コイル体10の中心部Oとの距離をR3とし、第2壁部42bの径方向内周側における端部と超電導コイル体10の中心部Oとの距離をR4とすると、距離R3およびR4の間にはR3<R4の関係が成立している。すなわち、第1壁部42aは、第2壁部42bと比べて、漏れ磁場の強度が相対的に強くなる位置に配置されている。   Here, the distance between the end portion on the radially inner peripheral side of the first wall portion 42a and the central portion O of the superconducting coil body 10 is R3, and the end portion on the radially inner peripheral side of the second wall portion 42b and the superconducting coil. When the distance from the center portion O of the body 10 is R4, a relationship of R3 <R4 is established between the distances R3 and R4. In other words, the first wall portion 42a is disposed at a position where the strength of the leakage magnetic field is relatively higher than that of the second wall portion 42b.

本実施の形態2においては、図6に示すように、第1壁部42aの径方向Arにおける長さ(図中のL3に相当)を、第2壁部42bの径方向Arにおける長さ(図中のL4に相当)よりも長くする(L3>L4)。   In the second embodiment, as shown in FIG. 6, the length of the first wall portion 42a in the radial direction Ar (corresponding to L3 in the drawing) is set to the length of the second wall portion 42b in the radial direction Ar ( (Equivalent to L4 in the figure)) (L3> L4).

このような構成とすることにより、第1壁部42aが配置される位置における漏れ磁場の強度は、第2壁部42bが配置される位置における漏れ磁場の強度よりも強いため、第1壁部42aは、第2壁部42bと比べて、より多くの磁束を通すようになる。そして、第1壁部42aを通過した磁束は第1壁部42aの端部から漏れる。したがって、この第2壁部42aを径方向Arに伸ばすことによって、第1壁部42aの径方向外周側における端部とモータ34との距離を長くすることにより、第1壁部42aを通過した磁束がモータ34に侵入することを防ぐことができる。なお、第1壁部42aの径方向Arにおける長さは、漏れ磁束の強度に応じて設定することができる。   With this configuration, the strength of the leakage magnetic field at the position where the first wall portion 42a is disposed is stronger than the strength of the leakage magnetic field at the position where the second wall portion 42b is disposed. 42a allows more magnetic flux to pass than the second wall portion 42b. And the magnetic flux which passed the 1st wall part 42a leaks from the edge part of the 1st wall part 42a. Therefore, by extending the second wall portion 42a in the radial direction Ar, the distance between the end of the first wall portion 42a on the outer peripheral side in the radial direction and the motor 34 is increased, thereby passing the first wall portion 42a. Magnetic flux can be prevented from entering the motor 34. The length of the first wall portion 42a in the radial direction Ar can be set according to the strength of the leakage magnetic flux.

上記のように第1壁部42aがモータ34への漏れ磁場の侵入を防ぐことにより、図6に示すように、第2壁部42bの径方向Arにおける長さL4を短くすることができる。第2壁部42bの径方向Arにおける長さL4は、第2壁部42bの外部から漏れ磁場が回り込むのを防止するのに必要な長さがあればよい。たとえば図6に示すように、第2壁部42bの径方向外周側の端部の位置と、モータ34の端部の位置とを径方向Arにおいて同じ位置とすることにより、漏れ磁場の侵入を防ぐことができる。なお、径方向Arにおいて同じ位置とは、第2壁部42bの径方向外周の端部の位置が、モータ34の端部の位置と必ずしも一致している必要はなく、モータ34の端部の位置よりも径方向外側に幾分突き出していてもよく、あるいは、幾分内側に位置してもよい。この場合、これら端部の位置の差の許容範囲は、漏れ磁束の強度に応じて設定することができる。   As described above, the first wall portion 42a prevents the leakage magnetic field from entering the motor 34, whereby the length L4 of the second wall portion 42b in the radial direction Ar can be shortened as shown in FIG. The length L4 in the radial direction Ar of the second wall portion 42b only needs to be a length necessary to prevent the leakage magnetic field from entering from the outside of the second wall portion 42b. For example, as shown in FIG. 6, the leakage magnetic field can be prevented from entering by setting the position of the end portion of the second wall portion 42b on the outer peripheral side in the radial direction and the position of the end portion of the motor 34 in the radial direction Ar. Can be prevented. The same position in the radial direction Ar means that the position of the end portion of the second wall portion 42b on the outer periphery in the radial direction does not necessarily match the position of the end portion of the motor 34. It may protrude somewhat radially outward from the position, or may be somewhat inward. In this case, the allowable range of the difference between the positions of these end portions can be set according to the strength of the leakage magnetic flux.

図7を参照して、磁性体シールド42は、本体部33およびモータ34の側部に配置され、第1壁部42aおよび第2壁部42bを繋ぐ第4壁部42dをさらに含む。磁性体シールド42には、第1壁部42a、第2壁部42bおよび第4壁部42dによって取り囲まれた開口部が形成される。この開口部を通じて配管37および電源ケーブル等が本体部33およびモータ34に接続される。   Referring to FIG. 7, the magnetic shield 42 further includes a fourth wall portion 42d that is disposed on the side portion of the main body portion 33 and the motor 34 and connects the first wall portion 42a and the second wall portion 42b. The magnetic shield 42 has an opening surrounded by the first wall 42a, the second wall 42b, and the fourth wall 42d. The pipe 37 and the power cable are connected to the main body 33 and the motor 34 through the opening.

上述したように、磁性体シールド42においては、主に第1壁部42aが主体となってモータ34への漏れ磁場の侵入を防ぐため、第2壁部42bの径方向Arにおける長さが第1壁部42aの径方向Arにおける長さよりも短くなっている。このため、配管37および電源ケーブル等に引き回しが容易となる。また、上述の実施の形態1の同様に、磁性体シールド42を構成する磁性板の厚みを厚くする必要がなくなるため、超電導機器の小型化および軽量化の阻害にならない。さらに、超電導コイル体10に大きな電磁力がかかるのを抑制できる。   As described above, in the magnetic shield 42, the length of the second wall portion 42b in the radial direction Ar is mainly the first wall portion 42a to prevent the leakage magnetic field from entering the motor 34. It is shorter than the length in radial direction Ar of 1 wall part 42a. For this reason, the piping 37 and the power cable are easily routed. Further, as in the first embodiment, since it is not necessary to increase the thickness of the magnetic plate constituting the magnetic shield 42, the superconducting device is not hindered in size and weight reduction. Furthermore, it can suppress that a big electromagnetic force is applied to the superconducting coil body 10.

なお、上述した実施の形態1および2では、2つの冷凍機2のモータ34を覆う磁性体シールド40,42の構成について例示したが、冷凍機2の個数および個々の冷凍機2と超電導コイル体10との位置関係などはこの構成に限られることはない。たとえば冷凍機2のモータ34は1つでも3つ以上であってもよい。そして、いずれの構成においても、磁性体シールドは、超電導コイル体からの漏れ磁場の強度が相対的に強くなる位置に配置される壁部のコイル径方向における長さを、漏れ磁場の強度が相対的に弱くなる位置に配置される壁部のコイル径方向における長さよりも長くすればよい。   In the first and second embodiments described above, the configuration of the magnetic shields 40 and 42 covering the motors 34 of the two refrigerators 2 has been exemplified. However, the number of the refrigerators 2, the individual refrigerators 2 and the superconducting coil bodies are exemplified. The positional relationship with 10 is not limited to this configuration. For example, the number of the motors 34 of the refrigerator 2 may be one or three or more. In any configuration, the magnetic shield has a relative length in the coil radial direction of the wall portion arranged at a position where the strength of the leakage magnetic field from the superconducting coil body is relatively strong. What is necessary is just to make it longer than the length in the coil radial direction of the wall part arrange | positioned in the position which becomes weak automatically.

また、上述した実施の形態1および2では、冷凍機2のモータ34に対して磁性体シールド40(または42)を1対1に対応させて設置する構成について例示したが、図8および図9に示すように、複数の磁性体シールド40(または42)を一体的に形成する構成としてもよい。   Moreover, in Embodiment 1 and 2 mentioned above, although illustrated about the structure which installs the magnetic body shield 40 (or 42) corresponding to the motor 34 of the refrigerator 2 corresponding to 1: 1, FIG. 8 and FIG. As shown in FIG. 4, a plurality of magnetic shields 40 (or 42) may be integrally formed.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の説明は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The description of the present invention is shown not by the above description but by the scope of the claims, and is intended to include all modifications within the scope and meaning equivalent to the scope of the claims.

この発明は、超電導コイルを冷凍機を用いて冷却する超電導機器に有利に適用される。   The present invention is advantageously applied to a superconducting device that cools a superconducting coil using a refrigerator.

1,1A 超電導機器
2 冷凍機
5 クライオスタット
6 熱シールド
7 開口部
10 超電導コイル体
11 下方支持部
12 超電導コイル
13 冷却板
14 上方支持部
15 支持部材
20 接続部
31 第2冷却ヘッド
32 第1冷却ヘッド
33 本体部
34 モータ
35 蓋体
36 クライオスタット本体部
37 配管
40,42 磁性体シールド
40a,42a 第1壁部
40b,42b 第2壁部
40c,42c 第3壁部
40d,42d 第4壁部
1, 1A Superconducting equipment 2 Refrigerator 5 Cryostat 6 Heat shield 7 Opening portion 10 Superconducting coil body 11 Lower support portion 12 Superconducting coil 13 Cooling plate 14 Upper support portion 15 Support member 20 Connection portion 31 Second cooling head 32 First cooling head 33 Main body 34 Motor 35 Lid 36 Cryostat main body 37 Piping 40, 42 Magnetic shield 40a, 42a First wall 40b, 42b Second wall 40c, 42c Third wall 40d, 42d Fourth wall

Claims (5)

超電導コイル体と、
前記超電導コイル体を収容する容器と、
前記容器に固定され、内蔵するモータを駆動させて前記超電導コイル体を冷却する冷凍機と、
前記モータの周囲に配置される磁性体シールドとを備え、
前記磁性体シールドは、各々が前記超電導コイル体のコイル径方向に延在するとともに、前記モータを挟んで互いに対向するように配置された第1および第2の壁部を含み、
前記第1の壁部は、前記第2の壁部と比べて、前記超電導コイル体が発生する磁場の強度が相対的に強くなる位置に配置され、
前記第1の壁部のコイル径方向における長さは、前記第2の壁部のコイル径方向における長さよりも長く、
前記第1の壁部のコイル径方向内周側における端部と前記超電導コイル体の中心部との距離は、前記第2の壁部のコイル径方向内周側における端部と前記超電導コイル体の中心部との距離よりも短い、超電導機器。
A superconducting coil body;
A container for housing the superconducting coil body;
A refrigerator that is fixed to the container and drives the built-in motor to cool the superconducting coil body;
A magnetic shield disposed around the motor,
The magnetic shield includes first and second wall portions each extending in the coil radial direction of the superconducting coil body and arranged to face each other across the motor,
The first wall portion is disposed at a position where the strength of the magnetic field generated by the superconducting coil body is relatively stronger than the second wall portion,
The length in the coil diameter direction of the first wall portion, rather long than the length in the coil radial direction of the second wall portion,
The distance between the end portion of the first wall portion on the inner peripheral side in the coil radial direction and the central portion of the superconducting coil body is the same as the distance between the end portion of the second wall portion on the inner peripheral side in the coil radial direction Superconducting equipment that is shorter than the distance to the center .
前記第1の壁部と前記第2の壁部とは、前記超電導コイル体の周方向において、前記モータを挟んで互いに対向するように配置される、請求項1に記載の超電導機器。 2. The superconducting device according to claim 1, wherein the first wall portion and the second wall portion are disposed to face each other across the motor in a circumferential direction of the superconducting coil body. 前記第1の壁部と前記第2の壁部とは、前記超電導コイル体のコイル軸方向において、前記モータを挟んで互いに対向するように配置される、請求項1に記載の超電導機器。 2. The superconducting device according to claim 1, wherein the first wall portion and the second wall portion are disposed to face each other across the motor in a coil axis direction of the superconducting coil body. 前記第2の壁部のコイル径方向外周側における端部の位置と、前記モータのコイル径方向外周側における端部の位置とは、前記超電導コイル体のコイル径方向において同じ位置である、請求項1から請求項のいずれか1項に記載の超電導機器。 The position of the end portion of the second wall portion on the outer peripheral side in the coil radial direction and the position of the end portion on the outer peripheral side of the coil radial direction of the motor are the same position in the coil radial direction of the superconducting coil body. The superconducting device according to any one of claims 1 to 3 . 前記磁性体シールドは、少なくとも前記第1の壁部および前記第2の壁部によって囲まれた開口部を有し、前記開口部を通じて、冷媒供給用の配管が前記冷凍機に接続される、請求項1から請求項のいずれか1項に記載の超電導機器。 The magnetic shield includes an opening surrounded by at least the first wall and the second wall, and a refrigerant supply pipe is connected to the refrigerator through the opening. The superconducting device according to any one of claims 1 to 4 .
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