(57)【要約】【課題】コイルの特性を低下させることなくクエンチを抑えることが可能な超電導コイル装置を提供する。【解決手段】この超電導コイル装置１は、ソレノイド状に巻回された超電導線材１３からなる通電部１２を含み、通電部１２の軸方向に沿う特定方向の磁場を発生する主コイル１０と、この主コイル１０と同軸に当該主コイル１０の径方向外側の位置に設けられる逆磁場コイル２０とを備えている。逆磁場コイル２０は、通電部１２の外周に臨むように当該通電部１２から径方向外側に離間した位置に設けられるとともに円筒状の外周面２１ｃを有する巻枠２１と、この巻枠２１の外周面２１ｃにソレノイド状に巻回された超電導線材２３からなり、通電部１２とは周方向で逆向きに電気が流れることにより径方向内側の領域に前記特定方向と逆向きの磁場を発生する通電部２２とを含んでいる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソレノイド状に巻回された超電導線材からなる第１のコイル部を含み、この第１のコイル部に電気が流れることにより当該第１のコイル部の軸方向に沿う特定方向の磁場を発生する主コイルと、この主コイルと同軸に当該主コイルの径方向外側に設けられ、前記主コイルの磁場に対する補正磁場を発生する補正コイルとを備えた超電導コイル装置であって、
前記主コイルと同軸に当該主コイルの径方向外側でかつ前記補正コイルの径方向内側の位置に設けられる逆磁場コイルをさらに備え、
前記逆磁場コイルは、第１のコイル部の外周に臨むように当該第１のコイル部から径方向外側に離間した位置に設けられるとともに円筒状の外周面を有する巻枠と、この巻枠の外周面にソレノイド状に巻回された超電導線材からなり、第１のコイル部とは周方向で逆向きに電気が流れることにより径方向内側の領域に前記特定方向と逆向きの磁場を発生する第２のコイル部とを含むことを特徴とする超電導コイル装置。
【請求項２】
前記主コイルと同軸に前記逆磁場コイルの径方向外側に設けられ、前記主コイルの磁場の外部への漏れを低減するための磁場を発生するシールドコイルをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の超電導コイル装置。
【請求項３】
第２のコイル部は、第１のコイル部の軸方向の全域を含む領域に亘って設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の超電導コイル装置。
【請求項４】
ソレノイド状に巻回された超電導線材からなり、互いに同軸にかつ軸方向に並ぶように設けられる複数の第１のコイル部を含み、これらの第１のコイル部に電気が流れることにより当該第１のコイル部の軸方向に沿う特定方向の磁場を発生する主コイルと、この主コイルと同軸に当該主コイルの径方向外側に設けられ、前記主コイルの磁場の外部への漏れを低減するための磁場を発生するシールドコイルとを備えた超電導コイル装置であって、
前記主コイルと同軸に前記複数の第１のコイル部の各々に対応して各第１のコイル部の径方向外側でかつ前記シールドコイルの径方向内側の位置に設けられる複数の逆磁場コイルをさらに備え、
前記逆磁場コイルは、対応する第１のコイル部の外周に臨むように当該第１のコイル部から径方向外側に離間した位置に設けられるとともに円筒状の外周面を有する巻枠と、この巻枠の外周面にソレノイド状に巻回された超電導線材からなり、第１のコイル部とは周方向で逆向きに電気が流れることにより径方向内側の領域に前記特定方向と逆向きの磁場を発生する第２のコイル部とを含むことを特徴とする超電導コイル装置。
【請求項５】
前記複数の逆磁場コイルの各第２のコイル部は、それぞれ、対応する第１のコイル部の軸方向の全域を含む領域に亘って設けられていることを特徴とする請求項４に記載の超電導コイル装置。
【請求項６】
第２のコイル部は、その内径が第１のコイル部の外径の約１．３倍以下となるように設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の超電導コイル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、極低温下で励磁される主コイルを備えた超電導コイル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、超電導コイル装置の主コイルのコイル部はソレノイド状の超電導線材から構成されており、当該コイル部には、自身の発生磁場と通電電流との相互作用によって径方向外向きの電磁力（フープ力）が作用する。この電磁力によりコイル部の超電導線材が微小変位すると、クエンチが発生する虞がある。
【０００３】
そこで、従来から、コイル部の外周にバインド線を巻回して、コイル部が径方向外側に変位するのを機械的な力で押さえ込む技術が知られている。
【０００４】
また、特許文献１には、正流層部と、この正流層部の外周に隣接する逆流層部とからなるコイル部を備えた超電導コイル装置が開示されている。両層部はソレノイド状に巻回された超電導線材からなり、逆流層部には、正流層部とは周方向で逆向きに電気が流れるようになっている。
【０００５】
そして、正流層部には当該コイル部の磁場によって径方向外向きの電磁力が作用するため、正流層部は径方向外側に変位しようとする。一方、逆流層部には当該コイル部の磁場によって径方向内向きの電磁力が作用するため、逆流層部は径方向内側に変位しようとする。これにより、正流層部の径方向外側への変位が逆流層部の径方向内側への変位による機械的な力によって押さえ込まれ、前記クエンチの発生が抑制される。
【特許文献１】特開２００７−１５８２６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記構成の超電導コイル装置では、コイル部の超電導線材の変位を機械的な力で押さえ込むため、超電導線材の歪み等に起因してコイルの特性が低下する虞がある。また、コイル部（正流層部）の外周にバインド線や逆流層部の超電導線材を、張力を付与しながら巻回するため、コイル部（正流層部）の超電導線材が傷付く虞がある。これによっても、コイルの特性が低下する。
【０００７】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、コイルの特性を低下させることなくクエンチを抑えることが可能な超電導コイル装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の超電導コイル装置は、ソレノイド状に巻回された超電導線材からなる第１のコイル部を含み、この第１のコイル部に電気が流れることにより当該第１のコイル部の軸方向に沿う特定方向の磁場を発生する主コイルと、この主コイルと同軸に当該主コイルの径方向外側に設けられ、前記主コイルの磁場に対する補正磁場を発生する補正コイルとを備えた超電導コイル装置であって、前記主コイルと同軸に当該主コイルの径方向外側でかつ前記補正コイルの径方向内側の位置に設けられる逆磁場コイルをさらに備え、前記逆磁場コイルは、第１のコイル部の外周に臨むように当該第１のコイル部から径方向外側に離間した位置に設けられるとともに円筒状の外周面を有する巻枠と、この巻枠の外周面にソレノイド状に巻回された超電導線材からなり、第１のコイル部とは周方向で逆向きに電気が流れることにより径方向内側の領域に前記特定方向と逆向きの磁場を発生する第２のコイル部とを含むことを特徴とする。
【０００９】
請求項１に記載の超電導コイル装置では、主コイルの第１のコイル部が逆磁場コイルの逆向きの磁場中に位置するために、第１のコイル部には逆磁場コイルの磁場によって径方向内向きの電磁力が働く。この径方向内向きの電磁力は、主コイルの磁場によって第１のコイル部に作用する径方向外向きの電磁力（フープ力）の一部と相殺されるため、逆磁場コイルを設けない場合に比べて、第１のコイル部に作用する径方向外向きの力は小さくなる。従って、第１のコイル部の微小変位、および、この微小変位に起因するクエンチの発生を抑えることができる。
【００１０】
また、この第１のコイル部の変位の抑制は、当該第１のコイル部から離れた位置にある逆磁場コイルが生成する電磁力によって行われるので、従来のように機械的な力によってコイル部の微小変位を抑制する場合と異なり、第１のコイル部の超電導線材が部分的に歪んだり傷付いたりするのを防ぐことができる。これにより、コイル特性の低下が抑えられる。
【００１１】
請求項２に記載の超電導コイル装置は、請求項１に記載の超電導コイル装置において、前記主コイルと同軸に前記逆磁場コイルの径方向外側に設けられ、前記主コイルの磁場の外部への漏れを低減するための磁場を発生するシールドコイルをさらに備えている。
【００１２】
請求項３に記載の超電導コイル装置は、請求項１または２に記載の超電導コイル装置において、第２のコイル部は、第１のコイル部の軸方向の全域を含む領域に亘って設けられていることを特徴とする。このように第２のコイル部の軸方向長さを設定すれば、逆磁場コイルの磁束が第１のコイル部の軸方向の全域を軸方向に沿って略直線状に貫くようになるので、第１のコイル部の全体に径方向内向きの電磁力を一様に作用させることができる。
【００１３】
また、本発明の請求項４に記載の超電導コイル装置は、ソレノイド状に巻回された超電導線材からなり、互いに同軸にかつ軸方向に並ぶように設けられる複数の第１のコイル部を含み、これらの第１のコイル部に電気が流れることにより当該第１のコイル部の軸方向に沿う特定方向の磁場を発生する主コイルと、この主コイルと同軸に当該主コイルの径方向外側に設けられ、前記主コイルの磁場の外部への漏れを低減するための磁場を発生するシールドコイルとを備えた超電導コイル装置であって、前記主コイルと同軸に前記複数の第１のコイル部の各々に対応して各第１のコイル部の径方向外側でかつ前記シールドコイルの径方向内側の位置に設けられる複数の逆磁場コイルをさらに備え、前記逆磁場コイルは、対応する第１のコイル部の外周に臨むように当該第１のコイル部から径方向外側に離間した位置に設けられるとともに円筒状の外周面を有する巻枠と、この巻枠の外周面にソレノイド状に巻回された超電導線材からなり、第１のコイル部とは周方向で逆向きに電気が流れることにより径方向内側の領域に前記特定方向と逆向きの磁場を発生する第２のコイル部とを含むことを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の超電導コイル装置では、主コイルの各第１のコイル部が、対応する逆磁場コイルの逆向きの磁場中に位置するために、各第１のコイル部には逆磁場コイルの磁場によって径方向内向きの電磁力が働く。この径方向内向きの電磁力は、主コイルの磁場によって各第１のコイル部に作用する径方向外向きの電磁力（フープ力）の一部と相殺されるため、逆磁場コイルを設けない場合に比べて、各第１のコイル部に作用する径方向外向きの力は小さくなる。従って、各第１のコイル部の微小変位、および、この微小変位に起因するクエンチの発生を抑えることができる。
【００１５】
また、この各第１のコイル部の変位の抑制は、当該第１のコイル部から離れた位置にある各逆磁場コイルが生成する電磁力によって行われるので、従来のように機械的な力によってコイル部の微小変位を抑制する場合と異なり、各第１のコイル部の超電導線材が歪んだり傷付いたりするのを防ぐことができる。これにより、コイル特性の低下が抑えられる。
【００１６】
請求項５に記載の超電導コイル装置は、請求項４に記載の超電導コイル装置において、前記複数の逆磁場コイルの各第２のコイル部は、それぞれ、対応する第１のコイル部の軸方向の全域を含む領域に亘って設けられていることを特徴とする。このように各第２のコイル部の軸方向長さを設定すれば、対応関係にある逆磁場コイルの磁束が各第１のコイル部の軸方向の全域を軸方向に沿って略直線状に貫くようになるので、各第１のコイル部において当該第１のコイル部の全体に径方向内向きの電磁力を一様に作用させることができる。
【００１７】
請求項６に記載の超電導コイル装置は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の超電導コイル装置において、第２のコイル部は、その内径が第１のコイル部の外径の約１．３倍以下となるように設けられていることを特徴とする。このように第２のコイル部の内径を設定すれば、第１のコイル部に第２のコイル部による径方向内向きの十分な大きさの電磁力を作用させることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の超電導コイル装置によれば、第１のコイル部から離れた位置にある逆磁場コイルが生成する電磁力によって当該第１のコイル部の微小変位の抑制が行われるので、コイルの特性が低下することなくクエンチの発生が抑えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１は、本発明に係る超電導コイル装置の原理を説明するための断面図である。また、図２は、図１の超電導コイル装置の主コイルに作用する電磁力の向きを説明するための拡大断面図である。まず、図１を参照して、本発明に係る超電導コイル装置１の構成について説明する。
【００２１】
この超電導コイル装置１は、図１に示すように、主コイル１０と、この主コイル１０とは逆向きに磁場を発生する逆磁場コイル２０とを備えている。
【００２２】
主コイル１０は、巻枠１１と、通電部１２とを含んでいる。なお、通電部１２は、本発明の「第１のコイル部」の一例である。巻枠１１は、胴部１１ａと、この胴部１１ａの軸方向両端に設けられる一対のフランジ部１１ｂとを有している。通電部１２は、胴部１１ａの外周にソレノイド状に巻回されたＮｂＴｉ等の超電導線材１３からなる。
【００２３】
この主コイル１０は、通電部１２の超電導線材１３に電気が流れることにより、当該通電部１２の径方向内側領域に、軸方向に沿う図１では上向き（特定方向）の磁場を発生するように構成されている。
【００２４】
逆磁場コイル２０は、主コイル１０と同軸に当該主コイル１０の径方向外側に設けられている。ここで、逆磁場コイル２０は、主コイル１０と径方向に所定距離を隔てて設けられており、主コイル１０の通電部１２とは非接触となっている。
【００２５】
逆磁場コイル２０は、巻枠２１と、通電部２２とで構成されている。なお、通電部２２は、本発明の「第２のコイル部」の一例である。
【００２６】
巻枠２１は、通電部１２の外周に臨むように当該通電部１２から径方向外側に離間した位置に設けられている。この巻枠２１は、円筒状の外周面２１ｃを有する胴部２１ａと、この胴部２１ａの軸方向両端に設けられる一対のフランジ部２１ｂとを有している。
【００２７】
通電部２２は、胴部２１ａの外周面２１ｃにソレノイド状に巻回された超電導線材２３からなる。この通電部２２は、通電部１２の軸方向の全域に略合致する領域に亘って設けられている。
【００２８】
また、逆磁場コイル２０の通電部２２には、主コイル１０の通電部１２とは周方向で逆向きに電気が流れるように構成されている。このように両通電部１２，２２に互いに逆向きの電気が流れるように構成するには、例えば、超電導線材を互いに周方向で逆向きに巻回することによって両通電部１２，２２を形成することが考えられる。この場合、１本の超電導線材で両方の通電部１２，２２を形成することが可能であり、また、単一の電源を用いて両通電部１２，２２に逆向きの電流を供給することが可能である。
【００２９】
この逆磁場コイル２０は、通電部２２に電気が流れることにより、当該通電部２２の径方向内側領域に軸方向に沿う図１では下向きの磁場を発生するように構成されている。これにより、主コイル１０の通電部１２が逆磁場コイル２０の逆向きの磁場中に位置している。
【００３０】
また、両コイル１０，２０は、通電部２２の内径、すなわち主コイル１０の軸心Ｒから通電部２２の内端縁までの距離ｒ１が、通電部１２の外径、すなわち軸心Ｒから通電部１２の外端縁までの距離ｒ２の約１．０５倍以上約１．３０倍以下の範囲となるように設置されている。このように通電部２２の内径ｒ１が通電部１２の外径ｒ２の約１．０５倍以上となるように設定すれば、当該超電導コイル装置１の冷却励磁時に、巻枠２１の熱収縮等に起因して逆磁場コイル２０が通電部１２に接触するのを確実に防止することができる。また、上記のように、通電部２２の内径ｒ１が通電部１２の外径ｒ２の約１．３倍以下となるように設定すれば、通電部１２に通電部２２による径方向内向きの十分な大きさの電磁力Ｆ２を作用させることができる。
【００３１】
上記のように構成された超電導コイル装置１の主コイル１０の通電部１２には、図２に示すように、自身の上向きの磁場と通電電流との相互作用によって径方向外向きの電磁力（フープ力）Ｆ１が作用する。また、通電部１２には、逆磁場コイル２０の下向きの磁場と自身の通電電流との相互作用によって径方向内向きの電磁力Ｆ２が作用する。
【００３２】
本発明に係る超電導コイル装置１では、主コイル１０の通電部１２が逆磁場コイル２０の逆向きの磁場中に位置するために、通電部１２には逆磁場コイル２０の磁場によって径方向内向きの電磁力Ｆ２が働く。この径方向内向きの電磁力Ｆ２は、主コイル１０の磁場によって通電部１２に作用する径方向外向きの電磁力（フープ力）Ｆ１の一部と相殺されるため、逆磁場コイル２０を設けない場合に比べて、通電部１２に作用する径方向外向きの力は小さくなる。従って、通電部１２の微小変位、および、この微小変位に起因するクエンチの発生を抑えることができる。
【００３３】
また、この通電部１２の変位の抑制は、当該通電部１２から径方向外側に離れた位置にある逆磁場コイル２０の通電部２２が生成する電磁力Ｆ２によって行われるので、従来のように機械的な力によってコイル部の微小変位を抑制する場合と異なり、通電部１２の超電導線材１３が部分的に歪んだり傷付いたりするのを防ぐことができる。これにより、コイル特性の低下が抑えられる。なお、比較的傷付きやすい金属系化合物のＮｂ３Ａｌ、Ｎｂ３Ｓｎ、ＭｇＢ２や、セラミックスの酸化物超電導体からなる超電導線材１３を用いる場合には、特に上記効果がある。
【００３４】
また、本発明に係る超電導コイル装置１では、上記のように、通電部２２の内径ｒ１が通電部１２の外径ｒ２の約１．３倍以下となるように設定されているので、通電部１２に通電部２２による径方向内向きの十分な大きさの電磁力Ｆ２を作用させることができる。
【００３５】
また、本発明に係る超電導コイル装置１では、上記のように、通電部２２を、通電部１２の軸方向の全域を含む領域に亘って設けることによって、逆磁場コイル２０の磁束が通電部１２の軸方向の全域を軸方向に沿って略直線状に貫くようになるので、通電部１２の全体に径方向内向きの電磁力Ｆ２を一様に作用させることができる。
【００３６】
ここで、上記クエンチ抑制効果を証明するために行った比較実験（シミュレーション）について説明する。この実験では、前記逆磁場コイル２０を有しない比較例による超電導コイル装置と、前記逆磁場コイル２０を有する実施例による超電導コイル装置１とで、各主コイルの通電部に作用する径方向外向きの力の大きさを比較した。
【００３７】
まず、比較例において、主コイルの通電部のパラメータを、巻内径が１００ｍｍ、巻外径が１４０ｍｍ、巻長さが２００ｍｍ、巻数が４０００に設定した。この通電部に３７１．３Ａ（アンペア）の電流を流すと、主コイルにより８．０Ｔ（テスラ）の磁場が発生した。そして、このとき、通電部に作用する径方向外向きの力は、約１００ＭＰａであった。
【００３８】
次に、実施例において、主コイル１０の通電部１２のパラメータを、巻内径が１００ｍｍ、巻外径が１４４ｍｍ、巻長さが２００ｍｍ、巻数が４４００に設定した。また、逆磁場コイル２０の通電部２２のパラメータを、巻内径が１５４ｍｍ、巻外径が１５８ｍｍ、巻長さが２００ｍｍ、巻数が４００に設定した。これらの通電部１２，２２に３７０．１Ａ（アンペア）の電流を流すと、両コイルにより８．０Ｔ（テスラ）の磁場が発生した。なお、実施例では、発生磁場の強度を比較例と等しくするために、主コイル１０の通電部１２の巻数を増やしている。そして、このとき、実施例の通電部１２に作用する径方向外向きの力は、約９０ＭＰａであった。
【００３９】
以上のことから、当該実験によって、主コイル１０の通電部１２に作用する径方向外向きの力が、逆磁場コイル２０を設けることで約１割軽減したことが判明した。従って上記効果が証明された。
【００４０】
次に、図３を参照して、上記超電導コイル装置１を適用した本発明の一実施形態としてのＮＭＲ装置１００の要部構成について説明する。
【００４１】
このＮＭＲ装置１００では、図３に示すように、主コイル１０と、逆磁場コイル２０と、補正コイル３０と、シールドコイル４０とがこの順で径方向の内側から外側に向けて設けられている。主コイル１０および逆磁場コイル２０は、前述の超電導コイル装置１におけるものと略同一構成となっている。そして、逆磁場コイル２０は、主コイル１０の径方向外側で補正コイル３０の径方向内側の位置に、通電部１２から径方向外側に離間した状態で配されている。
【００４２】
なお、補正コイル３０は、主コイル１０の磁場に対する補正磁場を発生するものであり、主コイル１０と同軸に設けられている。この補正コイル３０は、巻枠３１と、この巻枠３１に支持される４つの通電部３２ａ〜３２ｄとで構成されている。
【００４３】
また、シールドコイル４０は、主コイル１０の磁場の外部への漏れを低減するための磁場を発生するものであり、主コイル１０と同軸に設けられている。このシールドコイル４０は、巻枠４１と、この巻枠４１に支持される２つの通電部４２ａ，４２ｂとで構成されている。
【００４４】
この構成のＮＭＲ装置１００によれば、主コイル１０の通電部１２が逆磁場コイル２０の逆向きの磁場中に位置するために、通電部１２には逆磁場コイル２０の磁場によって径方向内向きの電磁力が働く。この径方向内向きの電磁力は、主コイル１０の磁場によって通電部１２に作用する径方向外向きの電磁力（フープ力）の一部と相殺されるため、逆磁場コイル２０を設けない場合に比べて、通電部１２に作用する径方向外向きの力は小さくなる。従って、通電部１２の微小変位、および、この微小変位に起因するクエンチの発生を抑えることができる。
【００４５】
また、この通電部１２の変位の抑制は、当該通電部１２から離れた位置にある逆磁場コイル２０の通電部２２が生成する電磁力によって行われるので、通電部１２の超電導線材が歪んだり傷付いたりするのを防ぐことができる。これにより、コイル特性の低下が抑えられる。
【００４６】
また、図４を参照して、上記超電導コイル装置１を適用した本発明の他の実施形態としてのＭＲＩ装置２００の要部構成について説明する。
【００４７】
このＭＲＩ装置２００は、図４に示すように、主コイル２１０と、５つの逆磁場コイル２０Ａ〜２０Ｅと、シールドコイル４０とを備えている。なお、シールドコイル４０は、前述のＮＭＲ装置１００におけるものと略同一構成である。
【００４８】
主コイル２１０は、巻枠２１１と、５つの通電部（第１のコイル部）１２Ａ〜１２Ｅとで構成されている。巻枠２１１は、通電部１２Ａ〜１２Ｅが互いに同軸にかつ軸方向に並ぶように当該通電部１２Ａ〜１２Ｅをそれぞれ保持する５つの保持部２１１ａ〜２１１ｅを有している。主コイル２１０は、通電部１２Ａ〜１２Ｅに電気が流れることにより当該通電部１２Ａ〜１２Ｅの軸方向に沿う図４では上向きの磁場を発生するようになっている。
【００４９】
本実施形態の逆磁場コイル２０Ａ〜２０Ｅは、それぞれ、前記５つの通電部１２Ａ〜１２Ｅの各々に対応して設けられている。すなわち、各逆磁場コイル２０Ａ〜２０Ｅは、主コイル２１０と同軸に各通電部１２Ａ〜１２Ｅの径方向外側でかつ前記シールドコイル４０の径方向内側の位置に設けられている。
【００５０】
また、各逆磁場コイル２０Ａ〜２０Ｅは、巻枠２１と、通電部（第２のコイル部）２２とで構成されている。巻枠２１は、対応する通電部１２Ａ〜１２Ｅの外周に臨むように当該通電部１２Ａ〜１２Ｅから径方向外側に離間した位置に設けられている。また、通電部２２は、巻枠２１の外周面にソレノイド状に巻回された超電導線材からなり、通電部１２Ａ〜１２Ｅとは周方向で逆向きに電気が流れることにより径方向内側の領域に主コイル２１０の磁場と逆向きの磁場を発生するものである。
【００５１】
また、各通電部２２は、対応する通電部１２Ａ〜１２Ｅの軸方向の全域に略合致する領域に亘って設けられている。また、各通電部２２の内径は、対応する通電部１２Ａ〜１２Ｅの外径の約１．０５倍以上約１．３０倍以下の範囲に設定されている。
【００５２】
この構成のＭＲＩ装置２００によれば、主コイル２１０の各通電部１２Ａ〜１２Ｅが、対応関係にある逆磁場コイル２０Ａ〜２０Ｅの逆向きの磁場中に位置するために、通電部１２Ａ〜１２Ｅには逆磁場コイル２０Ａ〜２０Ｅの磁場によって径方向内向きの電磁力が働く。この径方向内向きの電磁力は、主コイル２１０の磁場によって通電部１２Ａ〜１２Ｅに作用する径方向外向きの電磁力（フープ力）の一部と相殺されるため、逆磁場コイル２０Ａ〜２０Ｅを設けない場合に比べて、通電部１２Ａ〜１２Ｅに作用する径方向外向きの力は小さくなる。従って、通電部１２Ａ〜１２Ｅの微小変位、および、この微小変位に起因するクエンチの発生を抑えることができる。
【００５３】
また、この通電部１２Ａ〜１２Ｅの変位の抑制は、当該通電部１２Ａ〜１２Ｅから離れた位置にある各逆磁場コイル２０Ａ〜２０Ｅが生成する電磁力によって行われるので、通電部１２Ａ〜１２Ｅの超電導線材が歪んだり傷付いたりするのを防ぐことができる。これにより、コイル特性の低下が抑えられる。
【００５４】
なお、上記装置以外の超電導物性研究用の超電導コイル装置にも本発明を適用可能である。
【００５５】
また、逆磁場コイルの通電部を、主コイルの通電部の軸方向全域に略合致する領域に亘って設ける例について示したが、これに限らず、逆磁場コイルの通電部は、主コイルの通電部の軸方向全域を含むような軸方向に長い領域に亘って設けられていてもよいし、逆に、主コイルの通電部の軸方向全域に含まれるような軸方向に短い領域に亘って設けられていてもよい。
【００５６】
また、主コイルの通電部と逆磁場コイルの通電部とは１対１に対応付けして設けられている以外に、主コイルの１つの通電部に対して、逆磁場コイルの通電部が複数対応する構成であってもよいし、主コイルの複数の通電部に対して、逆磁場コイルの通電部が単一で対応する構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明に係る超電導コイル装置の原理を説明するための断面図である。
【図２】図１に示した超電導コイル装置の主コイルに作用する電磁力の向きを説明するための拡大断面図である。
【図３】本発明が適用された一実施形態としてのＮＭＲ装置の要部構成を示した拡大断面図である。
【図４】本発明が適用された他の実施形態としてのＭＲＩ装置の要部構成を示した拡大断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  超電導コイル装置
１０、２１０  主コイル
１２、１２Ａ〜１２Ｅ  通電部（第１のコイル部）
１３  超電導線材
２０、２０Ａ〜２０Ｅ  逆磁場コイル
２１  巻枠
２１ｃ  外周面
２２  通電部（第２のコイル部）
２３  超電導線材
３０  補正コイル
４０  シールドコイル
１００  ＮＭＲ装置
２００  ＭＲＩ装置
【図１】
2010016094.tif 000003
【図２】
2010016094.tif 000004
【図３】
2010016094.tif 000005
【図４】
2010016094.tif 000006