(57)【要約】【課題】コイルを支持する巻枠及び支持部材の材料及び加工費を減少化させた超電導マグネットを得る。【解決手段】磁場発生用主コイル２である第１のコイル群と、前記第１のコイル群と同軸に配置され前記第１のコイル群と逆方向の磁場を発生し、外部に漏洩する磁場を打ち消すシールドコイル３である第２のコイル群とを備える超電導マグネットにおいて、前記第２のコイル群の軸方向の配置は、前記第２のコイル群が前記第１のコイル群から受ける軸方向の電磁力と、前記第２のコイル群が発生する軸方向の電磁力とが均衡し相殺する位置である。【選択図】図１
2010272633.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁場発生用主コイルである第１のコイル群と、前記第１のコイル群と同軸に配置され前記第１のコイル群と逆方向の磁場を発生し、外部に漏洩する磁場を打ち消すシールドコイルである第２のコイル群とを備える超電導マグネットにおいて、前記第２のコイル群の軸方向の配置は、前記第２のコイル群が前記第１のコイル群から受ける軸方向の電磁力と、前記第２のコイル群が発生する軸方向の電磁力とが均衡し相殺する位置であることを特徴とする超電導マグネット。
【請求項２】
磁場発生用主コイルである第１のコイル群と、前記第１のコイル群と同軸に配置され前記第１のコイル群と逆方向の磁場を発生し、前記第１のコイル群から外部に漏洩する磁場を打ち消すシールドコイルである第２のコイル群とを備える超電導マグネットにおいて、
前記第１のコイル群が発生する磁場発生領域の中心を原点とするとき、
前記第２のコイル群の軸方向の配置は、前記第２のコイル群の軸方向の最外端の軸方向座標が、前記第１のコイル群の軸方向の最外端の軸方向座標の０．６３〜０．８７倍の範囲内にあることを特徴とする超電導マグネット。
【請求項３】
前記第２のコイル群の軸方向の最外端の軸方向座標が、前記第１のコイル群の軸方向の最外端の軸方向座標の０．７３〜０．８７倍の範囲内にあることを特徴とする請求項２記載の超電導マグネット。
【請求項４】
前記第２のコイル群の軸方向の最外端の軸方向座標が、前記第１のコイル群の軸方向の最外端の軸方向座標の０．６３〜０．８１倍の範囲内にあることを特徴とする請求項２記載の超電導マグネット。
【請求項５】
前記第２のコイル群の軸方向の最外端の軸方向座標が、前記第１のコイル群の軸方向の最外端の軸方向座標の０．７３〜０．８１倍の範囲内にあることを特徴とする請求項４記載の超電導マグネット。
【請求項６】
前記第１のコイル群を保持する第１の巻枠と、
前記第２のコイル群を保持する第２の巻枠と、
環状円盤形の巻枠支持部材とを備え、
前記環状円盤形の巻枠支持部材により前記第１の巻枠と前記第２の巻枠を結合する請求項１〜５のいずれか１項に記載の超電導マグネット。
【請求項７】
前記第１のコイル群を保持する第１の巻枠と、
前記第２のコイル群を保持する第２の巻枠と、
板状の巻枠支持部材とを備え、
前記板状の巻枠支持部材により前記第１の巻枠と前記第２の巻枠を結合する請求項１〜５のいずれか１項に記載の超電導マグネット。
【請求項８】
前記第１のコイル群を保持する第１の巻枠と、
前記第２のコイル群を保持する第２の巻枠と、
梁状の巻枠支持部材とを備え、
前記梁状の巻枠支持部材と前記第２の巻枠を結合する請求項１〜５のいずれか１項に記載の超電導マグネット。
【請求項９】
前記第１のコイル群を保持する第１の巻枠と、
前記第２のコイル群を保持する第２の巻枠と、
内部に前記第１のコイル群と前記第２のコイル群を収納し液体ヘリウムを貯蔵するヘリウム槽とを備え、
前記ヘリウム槽の側壁と前記第２の巻枠を結合し、前記ヘリウム槽で前記第２の巻枠を支持する請求項１〜５のいずれか１項に記載の超電導マグネット。
【請求項１０】
前記第１のコイル群を保持する第１の巻枠と、
前記第２のコイル群を保持する第２の巻枠と、
内部に前記第１のコイル群と前記第２のコイル群を収納し液体ヘリウムを貯蔵するヘリウム槽とを備え、
前記ヘリウム槽の外筒と前記第２の巻枠を結合し、前記ヘリウム槽の外筒で前記第２の巻枠を支持する請求項１〜５のいずれか１項に記載の超電導マグネット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として磁気共鳴画像診断（ＭＲＩ）装置，核磁気共鳴（ＮＭＲ）分析装置，及び単結晶引き上げ装置等に用いられる超電導マグネットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＭＲＩ装置，ＮＭＲ分析装置，及び単結晶引き上げ装置等においては、計測や単結晶の製造のために高磁場を必要とするために、超電導マグネットが用いられる。
【０００３】
図１２は従来の超電導マグネットの構造を示す斜視断面図である。図１３は図１２の平面断面図である。超電導マグネットは、所望の領域（以下、磁場発生領域１という）に高磁場を発生させることが求められる。ＭＲＩ用超電導マグネットを例にとれば、診断画像を取得するための空間（マグネット円筒内部の例えば直径５０ｃｍの球空間）に、例えば１．５テスラの高磁場を発生させることが必要である。その一方で、超電導マグネット外部に漏洩する磁場はできる限り小さいことが要求される。例えば、ＭＲＩ用超電導マグネットでは、マグネットからの距離が５ｍの各地点での漏洩磁場が０．５ミリテスラよりも小さいことが要求される。漏洩磁場により磁性体が吸引されたり、電子機器等に影響を与えたりする領域はできる限り小さいことが望ましいからである。
【０００４】
そこで、従来の超電導マグネットは、所望の磁場を発生させる主コイル２と、主コイル２から外部に漏洩する磁場を打ち消すシールドコイル３という２種類の超電導コイルを内部に備え、漏洩磁場の低減を図っている。シールドコイル３は、主コイル２とは逆方向の磁場を発生させるコイルであり、これを適当な位置に配置することで漏洩磁場を打ち消す効果を得る。
【０００５】
以後、磁場発生領域１の中心を原点として、軸方向の座標をＺ座標、径方向の座標をＲ座標と呼ぶ。主コイル２及びシールドコイル３は、それぞれ複数個の超電導コイルからなり、同軸上に配置される。主コイル２及びシールドコイル３の配置・大きさは、できる限りコストを抑えつつ超電導マグネットとしての性能を確保するために、必要な磁場強度や磁場均一性、漏洩磁場の仕様を満たし、かつ、コイルの主材料である超電導線の量が最少となるような位置・大きさが選ばれる。
その結果、一般に、主コイル２は磁場発生領域に最も近いＲ座標が小さい内筒面に張り付くように配置され、シールドコイル３は磁場発生領域１に最も遠い、Ｒ座標及びＺ座標が最大の点（図１３において、マグネット内部領域の四隅）に張り付くように配置される。シールドコイル３は逆極性のコイルであることから、磁場発生領域１の磁場をも打ち消す効果を有しており、磁場発生領域１から離した方が効率的に磁場を発生できる。このような配置が最も超電導線使用量に対する効率がよいため、超電導線の量を少なくすることができるからである。
【０００６】
主コイル２及びシールドコイル３はそれぞれ、主巻枠２１、シールド巻枠３１に巻きつけられ、保持されている。シールド巻枠３１は、シールド巻枠支持部材３２により主巻枠２１と連結され支持されている。マグネットに所望の高磁場を発生させるためには、超電導コイルに数百アンペアの大電流を通電することが必要である。その結果、各超電導コイルの近傍は高磁場になり、超電導コイルには大きな電磁力が働く。該電磁力により超電導コイルが動いたり撓んだりすると、コイル外面又は内部で熱が発生し、超電導状態が破壊され常電導転移するいわゆるクエンチ現象に発展するおそれがある。前記クエンチ現象が起きないようにするために、従来の超電導マグネットでは、主巻枠２１、シールド巻枠３１、シールド巻枠支持部材３２を板厚の大きな材料で製作したり、強固な連結構造にしたりして、該電磁力による超電導コイルの動き、撓みを抑えていた。また、シールド巻枠３１の剛性を高めるため、マグネットのほぼ全長にわたる一体の円筒によりシールド巻枠３１を構成していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２８８１９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年、超電導マグネットの発生磁場はより高磁場化しており、また、装置自体もコンパクトなものが求められる傾向にある。その結果、超電導コイル近傍の磁場もより高磁場化し、電磁力も大きくなっている。従来技術によれば、主巻枠２１、シールド巻枠３１、及びシールド巻枠支持部材３２をより強固な構造にすることで電磁力に耐える構造を実現していたが、近年の超電導マグネットにおける電磁力の増大に伴い、巻枠及び支持構造に用いる材料が増大し、重量の増大、製作・冷却・運搬コストが増大するという課題があった。
【０００９】
本発明は前記のような課題を解決するためになされたものであり、コイルを支持する巻枠及び支持部材の材料及び加工費を減少化させた超電導マグネット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】
【００１０】
本発明に係わる超電導マグネットは、磁場発生用主コイルである第１のコイル群と、前記第１のコイル群と同軸に配置され前記第１のコイル群と逆方向の磁場を発生し、外部に漏洩する磁場を打ち消すシールドコイルである第２のコイル群とを備える超電導マグネットにおいて、前記第２のコイル群の軸方向の配置は、前記第２のコイル群が前記第１のコイル群から受ける軸方向の電磁力と、前記第２のコイル群が発生する軸方向の電磁力とが均衡し相殺する位置である。
【００１１】
また、本発明に係わる超電導マグネットは、磁場発生用主コイルである第１のコイル群と、前記第１のコイル群と同軸に配置され前記第１のコイル群と逆方向の磁場を発生し、前記第１のコイル群から外部に漏洩する磁場を打ち消すシールドコイルである第２のコイル群とを備える超電導マグネットにおいて、前記第１のコイル群が発生する磁場発生領域の中心を原点とするとき、前記第２のコイル群の軸方向の配置は、前記第２のコイル群の軸方向の最外端の軸方向座標が、前記第１のコイル群の軸方向の最外端の軸方向座標の０．６３〜０．８７倍の範囲内にある。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の超電導マグネットによれば、シールド巻枠及びシールド巻枠支持部材を簡素化することができ、シールドコイルの支持構造の材料及び加工費を低減することができる。さらに、マグネット全体の重量を軽量化することができ、冷却に必要な寒剤の量を低減することができる。これにより、超電導マグネットの電磁力の増大化に伴う、巻枠及び支持構造の材料及び加工費の増大に対して、使用する巻枠と支持部材の量を大幅に減少させ、部材調達，加工，冷却に係るコストを低減することができ、さらに軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１における超電導マグネットの構造を示す断面図である。
【図２】実施の形態１〜５における、シールドコイルのＺ方向位置と、超電導線の使用量及びシールドコイルに働く電磁力の関係を示す図である。
【図３】コイルのＺ方向座標Ｚｓ，Ｚｍの定義を示す図である。
【図４】実施の形態２の超電導マグネットにおけるＺ方向に平行な面の断面図である。
【図５】図４のＺ方向に垂直な面の断面図である。
【図６】実施の形態３の超電導マグネットにおけるＺ軸に平行な面の断面図である。
【００１４】
【図７】図６のＺ軸に垂直な面の断面図である。
【図８】実施の形態４の超電導マグネットの構造を示す断面図である。
【図９】実施の形態４におけるシールドコイル及びシールド巻枠の斜視断面図である。
【図１０】実施の形態５の超電導マグネットの構造を示す断面図である。
【図１１】実施の形態５における、シールドコイル及びシールド巻枠の斜視断面図である。
【図１２】従来の超電導マグネットの構造を示す斜視断面図である。
【図１３】図１２の平面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１の超電導マグネットにおけるＺ軸に平行な断面を示す図である。なお、各図において、同一符号は同一又は相当部分を示し、その説明の一部を省略する。図１において、１はマグネットにより磁場を出力する磁場発生領域、２は磁場発生領域に所望の磁場を発生させる主コイル、３は外部に漏洩する磁場を打ち消すシールドコイルである。シールドコイル３は主コイル２のＺ軸と同軸に配置され、主コイル３より外側（Ｚ方向に垂直であるＲ方向の半径が大）に配置されている。主コイル２及びシールドコイル３は、例えばニオブチタン及び銅からなる超電導線材を巻きまわし、エポキシ樹脂で固定した構造を有しており、それぞれ主巻枠２１及びシールド巻枠３１に巻きつけられてヘリウム槽４３内に収納されて一定の位置に保持されている。シールド巻枠３１は、シールド巻枠支持部材３３により主巻枠２１と連結され結合されている。前記コイルは極低温に冷却することで超電導状態となる。
【００１６】
主コイル２は、センターコイル２ａ、ミドルコイル２ｂ、サイドコイル２ｃの３種類からなる。センターコイル２ａは、Ｚ方向（軸方向）中央に１個配置し、ミドルコイル２ｂ、サイドコイル２ｃ、シールドコイル３の各コイルは、磁場中心（原点）を通りＺ軸に垂直な面に関して対称に配置される。主巻枠２の端部には、ヘリウム槽フランジ４１が取り付けられ、ヘリウム槽フランジ上部にはヘリウム槽外筒４２が取り付けられる。主巻枠２１，ヘリウム槽フランジ４１及びヘリウム槽外筒４２の組合せは、ヘリウム槽４３を構成し、内部に超電導コイルを冷却する液体ヘリウム４４が貯留されている。
【００１７】
主巻枠２１，シールド巻枠３１，シールド巻枠支持部材３３，ヘリウム槽フランジ４１及びヘリウム槽外筒４２は、例えばステンレスやアルミニウムのような非磁性の材料から構成される。ヘリウム槽４３は、外部からの輻射熱を遮断する熱シールド４５に囲まれており、熱シールド４５はさらにマグネット内部を真空断熱する真空槽４６で覆われている。熱シールド４５は、例えばアルミニウムのような反射率の高い非磁性の材料からなり、表面に多層断熱材（スーパーインシュレーション）（図示しない）が貼り付けられる。真空槽４６は、例えばステンレスやアルミニウムのような非磁性の材料からなる。マグネット上部には、熱シールド４５を冷却し気化したヘリウムを再液化する冷凍機４７、液体ヘリウムの補充や励消磁等を行なうサービスポート４８が設置されている。
【００１８】
実施の形態１における超電導マグネットは、７個の主コイル２（１個のセンターコイル２ａ、４個のミドルコイル２ｂ、２個のサイドコイル２ｃ）及び２個のシールドコイル３を内蔵する。７個の主コイル２で第１のコイル群を構成し、２個のシールドコイル３で第２のコイル群を構成する。真空槽４６内部を真空にし真空断熱し、ヘリウム槽４３内に液体ヘリウムを貯液することで、超電導コイルを絶対温度４．２ケルビンに冷却し、主コイル２及びシールドコイル３を超電導状態にする。主コイル２及びシールドコイル３は全て直列に接続されており、略４５０アンペアの電流を通電することで、磁場発生領域１に略１．５テスラの磁場を発生させることができる。
【００１９】
主コイル２及びシールドコイル３は、（１）磁場発生領域に１．５テスラの磁場を発生させる、（２）磁場発生領域（５０ｃｍ球空間）の磁場の均一性が１０ｐｐｍ以下、（３）漏洩磁場０．５ミリテスラの領域が超電導マグネットから５ｍ以上広がらない、という条件を満たし、かつ超電導線材の使用量が少なくなり、シールドコイル３に働く電磁力が最も小さくなるような位置に配置される。
【００２０】
ここで、シールドコイル３に働く電磁力及び超電導線の使用量は、図２に示すようにシールドコイル３を配置するＺ座標により変化する。図２において、横軸はシールドコイル３の軸方向の外端のＺ座標（Ｚｓ）と主コイル２の軸方向の外端のＺ座標（Ｚｍ）との比率（以下、Ｚｓ／Ｚｍと呼ぶ。図３参照）、左側縦軸は超電導マグネットに対する超電導線使用量の比率、右側縦軸はシールドコイル３に働くＺ方向電磁力である。なお、図３はシールドコイル３の軸方向の外端のＺ座標（Ｚｓ）と主コイル２の軸方向の外端のＺ座標（Ｚｍ）の定義を示す図である。Ｚｓは、シールドコイル３が１又は複数のコイルからなる第２コイル群の場合は、１又は複数のコイルの中の軸方向の最外端のＺ座標である。Ｚｍは主コイル２が１又は複数のコイルからなる第１コイル群の場合は、１又は複数のコイルの中の軸方向の最外端のＺ座標である。
【００２１】
図１３の断面図に示されているように、従来の超電導マグネットにおいては、Ｚｓ／Ｚｍは１か１に近い数値であった。このとき、シールドコイル３に働くＺ方向電磁力は、約３５トンと非常に大きな値であり、増大化の傾向にある。Ｚｓ／Ｚｍが０．６３〜０．８７の範囲内になると、シールドコイル３に働く電磁力は半減し、かつ超電導線の使用量は従来に比べ９％程度多くなる程度に納めることができる。更に、０．６３〜０．８１の範囲内では、電磁力は１／３程度（１０トン以下）に減少し、かつ超電導線の使用量は従来に比べ９％程度多くなる程度に納めることができる。さらに、Ｚｓ／Ｚｍが０．７３〜０．８７の範囲内になると、シールドコイル３に働く電磁力は半減し、かつ超電導線の使用量は従来に比べ７％程度多くなる程度に納めることができる。更に、０．７３〜０．８１の範囲内では、電磁力は１／３程度に減少し、かつ超電導線の使用量は従来に比べ７％程度多くなる程度に納めることができる。
【００２２】
実施の形態１においては、Ｚｓ／Ｚｍは０．７３付近であり、その付近が、第２のコイル群（シールドコイル）が第１のコイル群（主コイル）から受ける軸方向の電磁力と、第２のコイル群が発生する軸方向の電磁力とが均衡し相殺する位置である。そのときの超電導線の使用量は従来に比べ７％程度多くなるが、Ｚ方向電磁力はほぼゼロになる。
【００２３】
Ｚｓ／Ｚｍを小さくすると、シールドコイル３のＺ方向電磁力が小さくなるのは以下の理由による。主コイル２（２ａ、２ｂ、２ｃ）とシールドコイル３は逆極性のコイルであるから互いに反発の電磁力が働く。そのため、Ｚｓ／Ｚｍが１かそれ以上の状態では、シールドコイル３が主コイル２の３種類のコイル（２ａ、２ｂ、２ｃ）から受ける電磁力はいずれもＺ＋方向である。しかしＺｓ／Ｚｍを小さくしてシールドコイル３をサイドコイル２ｃよりもＺ方向内側に置くと、シールドコイル３がサイドコイル２ｃから受ける電磁力はＺ−方向であり、他のセンターコイル２ａ、ミドルコイル２ｂから受けるＺ＋方向の電磁力と相殺する。したがって、シールドコイル３が受けるＺ方向電磁力は小さくなる。
【００２４】
前述のシールドコイル３の配置により、シールドコイル３に働くＺ方向電磁力はほぼゼロになる。また、シールドコイル３にはＲ方向の電磁力も働くが、この電磁力はＲ方向外側に働くため巻枠及び支持部材自体に作用するものではない。よって、シールド巻枠の支持は、従来のように大きな電磁力を支える必要はなく、自重を支えうる強度の支持でよい。実施の形態１においては、シールド巻枠３１は、主巻枠２１から垂直に立ち上げたシールド巻枠支持部材３３により支持される。シールド巻枠支持部材３３は、例えば厚さ１０ｍｍの円盤であり、例えばステンレス等の非磁性材料からなる。中央部には主巻枠２１を通す孔が開いおり、全体として環状円盤形であり、シールド巻枠支持部材３３と主巻枠２１，シールド巻枠３１は、溶接により結合される。シールド巻枠支持部材３３は主巻枠２１のＺ方向で主コイル２が存在しない位置に溶接されている。なお、前述では、ヘリウム槽フランジ４１，シールド巻枠３１，シールド巻枠支持部材３３はそれぞれ溶接により結合されているが、ボルト締め等他の結合手段で結合しても同等の作用効果を奏する。
【００２５】
以上のように、実施の形態１では、超電導コイルの配置は、超電導線の使用量を最小にする配置ではないが、超電導線の使用量の増加を（１０％以下に）抑えつつ、シールドコイル３に働くＺ方向電磁力を大幅（半減，１／３，ほぼ零）に減少化している。その結果、従来一体の筒状であったシールド巻枠を例えば、シールドコイル１個毎に分割し、支持構造を簡略化することができる。これにより、近年の超電導マグネットにおける電磁力の増大化に伴う、巻枠及び支持構造の材料及び加工費の増大に対して、使用する巻枠と支持部材の量を大幅に減少させ、部材調達，加工，冷却に係るコストを低減することができ、さらに軽量化を図ることができる。また、伝導冷却方式の超電導マグネットにおいては、冷却時間を短縮することができる。
【００２６】
実施の形態２．
図４は実施の形態２の超電導マグネットにおけるＺ軸に平行な面の断面図である。図５は図４のＺ軸に垂直な面の断面図である。実施の形態２における超電導マグネットは、主コイル２，主巻枠２１，シールドコイル３，シールド巻枠３１，ヘリウム槽フランジ４１，ヘリウム槽外筒４２，熱シールド４５，真空槽４６，冷凍機４７及びサービスポート４８を有する点で実施の形態１と共通している。また、シールドコイル３の配置については、超電導線の使用量の増加を抑えつつ、シールドコイル３に働くＺ方向電磁力を最小化する位置にシールドコイル３を配置するために、Ｚｓ／Ｚｍを０．７３程度にする点で実施の形態１と共通する。
【００２７】
実施の形態２における超電導マグネットのシールド巻枠支持部材３４は、板状であり、板の面をＺ軸と平行に配置し、主巻枠２１とシールド巻枠３１を連結する。シールド巻枠支持部材３４は、例えば２０ｍｍの板厚を有するステンレス等の非磁性の材料でできており、３０度ピッチで１シールドコイルあたり１２枚、マグネット全体では合計２４枚配置される。シールド巻枠支持部材３４と主巻枠２１及びシールド巻枠３１は、溶接により固定、結合される。シールド巻枠３１，シールド巻枠支持部材３４はそれぞれ溶接により結合されているが、ボルト締め等他の結合手段で結合してもよい。実施の形態２では、シールドコイル３及びシールド巻枠３１の重量が小さい場合には、シールド巻枠支持部材３４の板厚及び枚数を少なくすることができ、シールド巻枠支持部材３４の材料の量が少なくて済むという利点を有する。
【００２８】
以上のように実施の形態２においても、他の実施の形態と同様、シールドコイル３をＺ方向の電磁力の小さい場所に配置することで、従来一体の筒状であったシールド巻枠３１をシールドコイル１個毎に分割し、支持構造を簡略化することができる。これにより使用する巻枠と支持部材の量が大幅に減少し、部材調達，加工，冷却に係るコストを低減することができ、さらに軽量化を図ることができる。
【００２９】
実施の形態３．
図６は実施の形態３の超電導マグネットにおけるＺ軸に平行な面の断面図である。図７は図６のＺ軸に垂直な面の断面図である。実施の形態３における超電導マグネットは、主コイル２，主巻枠２１，シールドコイル３，シールド巻枠３１，ヘリウム槽フランジ４１，ヘリウム槽外筒４２，熱シールド４５，真空槽４６，冷凍機４７及びサービスポート４８を有する点で実施の形態１と共通している。また、シールドコイル３の配置については、超電導線の使用量の増加を抑えつつ、シールドコイル３に働くＺ方向電磁力を最小化する位置にシールドコイル３を配置するために、Ｚｓ／Ｚｍを０．７３程度にする点で実施の形態１と共通する。
【００３０】
実施の形態３では、シールド巻枠３１は、ヘリウム槽フランジ４１間に渡された梁３５の上に配置される。梁３５は、例えばステンレスのような非磁性の材料でできている角材であり、３０度ピッチでマグネット全体では合計１２本配置される。梁３５にシールドコイルを取り付ける場所には、シールド巻枠３１を取り付けられるように、はめあいの溝が設けられている。シールド巻枠３１は、そのはめあいに合わせて配置した上で、溶接により梁３５に固定、結合される。ヘリウム槽フランジ４１，シールド巻枠３１，梁３５はそれぞれ溶接により結合されているが、ボルト締め等他の結合手段で結合してもよい。
【００３１】
以上のように実施の形態２においても、他の実施の形態と同様、シールドコイル３をＺ方向の電磁力の小さい場所に配置することで、支持構造を簡略化することができる。これにより使用する巻枠と支持部材の量が大幅に減少し、部材調達，加工，冷却に係るコストを低減することができ、さらに軽量化を図ることができる。
【００３２】
実施の形態４．
図８は実施の形態４の超電導マグネットの構造を示す断面図である。実施の形態１と異なる点を説明する。実施の形態４では、シールド巻枠３６の形状が他の実施の形態と異なる。図９にシールド巻枠３６及びシールドコイル３の斜視断面図を示す。シールド巻枠３６は、Ｚ軸方向に大きくせり出し、ヘリウム槽フランジ４１との接合部分５１を有し、接合部分５１においてヘリウム槽フランジ４１に連結結合される。連結部分は、溶接により固定される。ボルト締め等他の結合手段で結合してもよい。実施の形態４においても、他の実施の形態と同様、シールドコイル３をＺ方向の電磁力の小さい場所に配置することで、支持構造を簡略化することができる。これにより使用する巻枠と支持部材の量が大幅に減少し、部材調達，加工，冷却に係るコストを低減することができ、さらに軽量化を図ることができる。
【００３３】
実施の形態５．
図１０は実施の形態５の超電導マグネットの構造を示す断面図である。実施の形態１と異なる点を説明する。実施の形態５では、図１１で示すように、シールド巻枠３７の形状が他の実施の形態と異なる。シールド巻枠３７は、他の実施の形態におけるシールド巻枠３１及び３６に比べて、シールド巻枠３７のフランジ部が高い構造を有しており、そのフランジ部の端（接合部分５２）をヘリウム槽外筒４２の内面に接合する。接合部分５２とヘリウム槽外筒４２は、溶接により直接固定する。ボルト締め等他の結合手段で結合してもよい。シールド巻枠３７のフランジ面にはヘリウム通り孔５３が設けられ、孔５３を通って液体ヘリウムが直接シールドコイル３に触れシールドコイル３を冷却する。実施の形態５においても、他の実施の形態と同様、シールドコイル３をＺ方向の電磁力の小さい場所に配置することで、シールド巻枠３７や支持構造を簡略化することができる。これにより使用する巻枠と支持部材の量が大幅に減少し、部材調達，加工，冷却に係るコストを低減することができ、さらに軽量化を図ることができる。
【符号の説明】
【００３４】
１  磁場発生領域                        ２  主コイル
２ａ  センターコイル                    ２ｂ  ミドルコイル
２ｃ  サイドコイル                      ３  シールドコイル
２１  主巻枠                            ３１  シールド巻枠
３３  シールド巻枠支持部材              ３４  シールド巻枠支持部材
３５  梁                                ３６  シールド巻枠
３７  シールド巻枠                      ４１  ヘリウム槽フランジ
４２  ヘリウム槽外筒                    ４３  ヘリウム槽
４４  液体ヘリウム                      ４５  熱シールド
４６  真空槽                            ４７  冷凍機
４８  サービスポート                    ５１  接合部分
５２  接合部分                          ５３  液体ヘリウム通り孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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