(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに隔てられ間隔をおかれる少なくとも第１及び第２のコイルセクションを有する第１の導電性コイルと、
前記第１及び第２のコイルセクションを支持する支持構造と、
を有し、
前記支持構造は、前記第１の導電性コイルが通電される場合及び非通電にされる場合、前記第１及び第２のコイルセクションの相対的な軸方向位置を固定の状態に維持し、通電される場合、前記第１及び第２のコイルセクションの各々が半径方向に拡張することを可能にするように構成され、
前記支持構造が、
前記第１のコイルセクション上の第１のサイトに配される第１の部分及び前記第２のコイルセクション上の第１のサイトに配される第２の部分を有する第１の支持素子であって、前記第２のコイルセクション上の第１のサイトに対し、前記第１のコイルセクション上の第１のサイトを軸方向、半径方向及び回転方向において固定する、第１の支持素子と、
前記第１のコイルセクション上の第２のサイトに配される第１の部分及び前記第２のコイルセクション上の第２のサイトに配される第２の部分を有する第２の支持素子であって、前記第２のコイルセクション上の第２のサイトに対し前記第１のコイルセクション上の第２のサイトを軸方向及び回転方向において固定し、前記第１及び第２のコイルセクションの半径方向の移動を可能にする、第２の支持素子と、
前記第１のコイルセクション上の第３のサイトに配される第１の部分及び前記第２のコイルセクション上の第３のサイトに配される第２の部分を有する第３の支持素子であって、前記第２のコイルセクション上の第３のサイトに対し前記第１のコイルセクション上の第３のサイトを軸方向において固定し、前記第１及び第２のコイルセクションの第３のサイトにおける半径方向及び回転の移動を可能にする、第３の支持素子と、
前記第１のコイルセクション上の第４のサイトに配される第１の部分及び前記第２のコイルセクション上の第４のサイトに配される第２の部分を有する第４の支持素子であって、前記第２のコイルセクション上の第４のサイトに対し、前記第１のコイルセクション上の第４のサイトを軸方向において固定し、前記第１及び第２のコイルセクションの第４のサイトにおける半径方向及び回転の移動を可能にする、第４の支持素子と、
を有する、装置。
【請求項２】
少なくとも第２の導電性コイルを更に有し、
前記第１の導電性コイルは磁界コイルであり、前記第２の導電性コイルがシールドコイルであり、
前記シールドコイルは、互いに隔てられ間隔をおかれる少なくとも第１及び第２のシールドコイルセクションを有し、
前記シールドコイルは、前記磁界コイルの直径より大きい直径を有し、
前記シールドコイルの軸は、前記磁界コイルによって規定される周の中を通り、
前記支持構造は、前記第１の導電性コイルが通電される場合及び非通電にされる場合、前記第１及び第２のシールドコイルセクションの相対的な軸方向位置を固定の状態に維持し、通電される場合、前記第１及び第２のシールドコイルセクションの各々が半径方向に拡張することを可能にするように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記支持構造は、前記第１の導電性コイルの軸と平行に延びる軸を有する支持リングを更に有し、電気絶縁性の前記支持リングは、前記第１の支持素子に固定的に取り付けられ、
前記第３及び第４の支持素子の各々は、それらの中に配されるスロットを有し、前記電気絶縁性の支持リングの第１の部分が、前記第３の支持素子のスロット内に配され、前記電気絶縁性の支持リングの第２の部分が、前記第４の支持素子のスロット内に配置される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記支持リングが、少なくとも１つの回転制約を有し、
前記第２の支持素子が、その中に配されるスロットを有し、
前記支持リングの第３の部分が、前記第２の支持素子のスロット内に配され、
前記第２の支持素子が、少なくとも１つの回転制約によって回転可能に固定される、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
少なくとも第２の導電性コイルを更に有し、
前記第１の導電性コイルは磁界コイルであり、前記第２の導電性コイルはシールドコイルであり、
前記シールドコイルは、互いに隔てられ間隔をおかれる第１及び第２のシールドコイルセクションを少なくとも有し、
前記シールドコイルは、前記磁界コイルの直径より大きい直径を有し、
前記支持構造は、前記第１の導電性コイルが通電される場合及び非通電にされる場合、前記第１及び第２のシールドコイルセクションの相対的な軸方向位置を固定の状態に維持し、通電される場合、前記第１及び第２のシールドコイルセクションの各々が半径方向に拡張することを可能にするように構成され、前記第１の支持素子は、前記第１のシールドコイルセクション上の第１のサイトに配される第３の部分及び前記第２のシールドコイルセクション上の第１のサイトに配される第４の部分を有し、前記第１の支持素子は、前記第２の磁界コイルセクション上の第１のサイトに対し、前記第１のシールドコイルセクション上の第１のサイトを軸方向、半径方向及び回転方向において固定し、
前記支持構造が更に、
前記第１のシールドコイルセクション上の第２のサイトに配される第１の部分及び前記第２のシールドコイルセクション上の第２のサイトに配される第２の部分を有する第５の支持素子であって、前記第２のシールドコイルセクション上の第２のサイトに対し前記第１のシールドコイルセクション上の第２のサイトを軸方向及び回転方向において固定し、前記第１及び第２のシールドコイルセクションの半径方向の移動を可能にする第５の支持素子と、
前記第１のシールドコイルセクション上の第３のサイトに配される第１の部分及び前記第２のシールドコイルセクション上の第３のサイトに配される第２の部分を有する第６の支持素子であって、前記第２のシールドコイルセクション上の第３のサイトに対し前記第１のシールドコイルセクション上の第３のサイトを軸方向において固定し、前記第１及び第２のシールドコイルセクションの半径方向及び回転の移動を可能にする第６の支持素子と、
前記第１のシールドコイルセクション上の第４のサイトに配される第１の部分を有する第７の支持素子であって、前記第２のシールドコイルセクション上の第４のサイトに対し前記第１のシールドコイルセクション上の第４のサイトを軸方向において固定し、前記第１及び第２のシールドコイルセクションの半径方向及び回転の移動を可能にする第７の支持素子と、
を有する、請求項３に記載の装置。
【請求項６】
前記支持構造が、
前記第１の導電性コイルの軸と平行に延びる軸を有する少なくとも１つの支持リングと、
前記支持リングに接続される複数の支持梁と、
前記第１のコイルセクションに各々が接続される複数の第１の支持素子と、
前記第２のコイルセクションに各々が接続される複数の第２の支持素子と、
複数のヒンジ部材対であって、各々のヒンジ部材対が、前記第１及び第２の支持素子の一方を前記支持梁の１つに接続する、複数のヒンジ部材対と、
を更に有し、
前記第１及び第２の支持素子は、前記第１及び第２のコイルセクションの互いに対する回転及び軸方向の移動を妨げるように構成され、
前記複数のヒンジ部材対は、前記第１及び第２のコイルセクションの半径方向の移動を可能にする、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
少なくとも第２の導電性コイルを更に有し、
前記第１の導電性コイルは磁界コイルであり、前記第２の導電性コイルはシールドコイルであり、
前記シールドコイルは、互いに隔てられ間隔をおかれる少なくとも第１及び第２のシールドコイルセクションを有し、
前記シールドコイルは、前記磁界コイルの直径より大きい直径を有し、
前記支持構造は、前記第１の導電性コイルが通電される場合及び非通電にされる場合、前記第１及び第２のシールドコイルセクションの相対的な軸方向位置を固定の状態に維持し、通電される場合、前記第１及び第２のシールドコイルセクションの各々が半径方向に拡張することを可能にするように構成される、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記支持構造が、
前記第１のシールドコイルセクションに各々が接続される複数の第３の支持素子と、
前記第２のシールドコイルセクションに各々が接続される複数の第４の支持素子と、
複数の第２のヒンジ部材対であって、各々の第２のヒンジ部材対が、前記第３及び第４の支持素子の一方を前記支持梁の１つに接続する、複数の第２のヒンジ部材対と、
を更に有し、
前記第３及び第４の支持素子が、前記第１及び第２のシールドコイルセクションの互いに対する回転及び軸方向の移動を妨げるように構成され、
前記複数の第２のヒンジ部材対が、前記第１及び第２のシールドコイルセクションの半径方向の移動を可能にする、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
互いに隔てられ間隔をおかれる第１及び第２のコイルセクションを少なくとも有する第１の導電性コイルを支持する方法であって、
前記第１の導電性コイルが通電される場合及び非通電にされる場合、前記第１及び第２のコイルセクションの相対的な軸方向位置を固定の状態に維持するステップと、
通電される場合、前記第１及び第２のコイルセクションの各々が半径方向に拡張することを可能にするステップと、
前記第２のコイルセクション上の第１のサイトに対し、前記第１のコイルセクション上の第１のサイトを軸方向、半径方向及び回転方向において固定するステップと、
前記第２のコイルセクション上の第２のサイトに対し、前記第１のコイルセクション上の第２のサイトを軸方向及び回転方向において固定し、その一方、前記第１のコイルセクション上の第２のサイトにおける前記第１のコイルセクションの半径方向の移動を可能にし、前記第２のコイルセクション上の第２のサイトにおける前記第２のコイルの半径方向の移動を可能にするステップと、
前記第２のコイルセクション上の第３のサイトに対し前記第１のコイルセクション上の第３のサイトを軸方向において固定し、その一方、前記第１のコイルセクション上の第３のサイトにおける前記第１のコイルセクションの半径方向及び回転の移動を可能にするとともに、前記第２のコイルセクション上の第３のサイトにおける前記第２のコイルセクションの半径方向及び回転の移動を可能にするステップと、
前記第２のコイルセクション上の第４のサイトに対し前記第１のコイルセクション上の第４のサイトを軸方向において固定し、その一方、前記第１のコイルセクション上の第４のサイトにおける前記第１のコイルセクションの半径方向及び回転の移動を可能にするとともに、前記第２のコイルセクション上の第４のサイトにおける前記第２のコイルセクションの半径方向及び回転の移動を可能にするステップと、
を有する方法。
【請求項１０】
少なくとも第２の導電性コイルを支持するステップを更に有し、
前記第１の導電性コイルは磁界コイルであり、前記第２の導電性コイルはシールドコイルであり、
前記シールドコイルは、互いから隔てられ及び間隔をおかれた少なくとも第１及び第２のシールドコイルセクションを有し、
前記シールドコイルは、前記磁界コイルの直径より大きい直径を有し、
前記方法が更に、
前記第１の導電性コイルが通電される場合及び非通電にされる場合、前記第１及び第２のシールドコイルセクションの相対的な軸方向位置を固定の状態に維持するステップと、
通電される場合、前記第１及び第２のシールドコイルセクションの各々が半径方向に拡張することを可能にするステップと、
を有する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記磁界コイル及び前記シールドコイルの少なくとも一方が非通電にされる場合、前記磁界コイルの軸及び前記シールドコイルの軸はアラインされないステップと、
前記磁界コイル及び前記シールドコイルの両方が通電される場合、前記磁界コイルの軸及び前記シールドコイルの軸が同軸にアラインされるステップと、
を更に有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第２のシールドコイルセクション上の第１のサイトに対し、前記第１のシールドコイルセクション上の第１のサイトを軸方向、半径方向及び回転方向において固定するステップと、
前記第２のシールドコイルセクション上の第２のサイトに対し、前記第１のシールドコイルセクション上の第２のサイトを軸方向及び回転方向において固定し、その一方、前記第１のシールドコイルセクション上の第２のサイトにおける前記第１のシールドコイルセクションの半径方向の移動を可能にするとともに、前記第２のシールドコイルセクション上の第２のサイトにおける前記第２のシールドコイルの半径方向の移動を可能にするステップと、
前記第２のシールドコイルセクション上の第３のサイトに対し前記第１のシールドコイルセクション上の第３のサイトを軸方向において固定し、その一方、前記第１のシールドコイルセクション上の第３のサイトにおける前記第１のシールドコイルセクションの半径方向及び回転の移動を可能にするとともに、前記第２のシールドコイルセクション上の第３のサイトにおける前記第２のシールドコイルセクションの半径方向及び回転の移動を可能にするステップと、
前記第２のシールドコイルセクション上の第４のサイトに対し前記第１のシールドコイルセクション上の第４のサイトを軸方向において固定し、その一方、前記第１のシールドコイルセクション上の第４のサイトにおける前記第１のシールドコイルセクションの半径方向及び回転の移動を可能にするとともに、前記第２のシールドコイルセクション上の第４のサイトにおける前記第２のシールドコイルセクションの半径方向及び回転の移動を可能にするステップと、
を更に有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１のコイルセクション及び前記第２のコイルセクションの一方に各々が接続される複数のヒンジ結合の支持素子を通じて通電される場合、前記第１及び第２のコイルセクションの各々が半径方向に拡張することを可能にするステップを更に有する、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
少なくとも第２の導電性コイルを支持するステップを更に有し、前記第１の導電性コイルは磁界コイルであり、前記第２の導電性コイルはシールドコイルであり、前記シールドコイルは、互いから隔てられ及び間隔をおかれた少なくとも第１及び第２のシールドコイルセクションを有し、前記シールドコイルは、前記磁界コイルの直径より大きい直径を有し、前記シールドコイルの軸は、前記磁界コイルによって規定される周の中を通り、
前記方法が、
前記第１の導電性コイルが通電される場合及び非通電にされる場合、前記第１及び第２のシールドコイルセクションの相対的な軸方向位置を固定の状態に維持するステップと、
前記第１のシールドコイルセクション及び前記第２のシールドコイルセクションの一方に各々が接続される複数の付加のヒンジ結合の支持素子を通じて通電される場合、前記第１及び第２のシールドコイルセクションの各々が半径方向に拡張することを可能にするステップと、
を更に有する、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、例えば極低温環境における、磁石用の超電導コイルに関する。特に、本発明は、大きい磁界強度を生成するために通電される間、超電導コイルを支持する装置又は構造、及びこのような超電導コイルを支持する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超電導の磁石システムは、核磁気共鳴（ＮＭＲ）解析及び磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）を含むさまざまな状況において使用されている。超電導特性を実現するために、磁石は、絶対零度に近い温度の極低温環境において維持される。一般に、磁石システムは、１又は複数の磁石として動作する１又は複数の導電性コイルを有し、導電性コイルは、クライオスタットに配置され、超電導特性を維持するために液体ヘリウムのような極低温流体によって冷却される。
【０００３】
ある超電導磁石システムは、それぞれ異なる軸方向ロケーションにあって異なる半径を有する複数の超電導コイル又はコイルセクションを有する。例えば、ある例では、ＭＲＩ装置用の超電導磁石システムは、それぞれ異なる軸方向位置にあって第１の半径を有する複数の主コイルセクション（又は磁界コイルセクション）を有する主超電導コイル（磁界コイルとも呼ばれる）と、それぞれ異なる軸方向位置にあって磁界コイルの第１の半径より大きい第２の半径を有する複数のシールドコイルセクションを有する超電導シールドコイルと、を有することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば１、２メートルのオーダーでありうる直径を有する超電導コイル又はコイルセクションは、それらが通電されるとき、それらの間に大きい磁気力を課すとともに、大きい内部磁気ストレスを与える。更に、超電導のコイルが通電されるとき、コイルセクションは、（例えば１ｍｍ又はより多くの）小さい量だけ半径方向に拡張し、半径方向の拡張のこの量は、コイルの直径によって変わりうる。しかしながら、ＭＲＩ装置において、超電導コイルは、イメージングに適した磁界を生成するために、ミリメートルの何分の一かの範囲で互いに対し位置付けられなければならない。従って、通電時のコイルの半径方向の拡張は課題を示す。
【０００５】
更に、超電導コイルは、超電導のままであるために、非常に低温に保持されなければならず、例えばクライオスタット内に保持される。どんな支持構造であろうとも、超電導コイルは、コイルへのいかなるエネルギー放出を生成せずに、上述のように大きい磁気負荷下で、指定される許容誤差内で超電導コイルを位置付けなければならない。
【０００６】
コイルへのかかるエネルギー放出は、コイル又は周囲の領域を加熱することがあり、それによってコイルの超電導性能に影響を及ぼすことがある。
【０００７】
超電導コイルと支持構造又は装置との間のインタフェースは、多くの課題を呈することがある。超電導コイルを抑制しコイルを位置付けることは、超電導コイルと支持構造との間のインタフェースに大きいせん断応力を生成しうる。同時に、摩擦又は分解される結合があるとしても、大きいフープ力と組み合わせられる大きい軸方向の力は、コイルと支持構造との間のインタフェースにエネルギーの放出をもたらすことがあり、このエネルギーは、超電導コイルをクエンチすることがある。
【０００８】
ＭＲＩの場合、超電導コイルは、多くの場合、抵抗なしに高い電流を担持するＮｂＴｉの小さいフィラメントによって作られるワイヤを使用する。フィラメントは、銅マトリックスに埋め込まれ、これは、電流が一様に分配されることを可能にし、安定性を提供する。多くの場合、付加の銅がワイヤにおいて使用され、これにより、外部エネルギー放出からコイルを一層安定化させ、コイルと支持構造との間のインタフェースにおけるストレスレベルを低下させる。しかしながら、付加の銅を超電導コイルに加えることは、それらの磁気効率を下げ、それらの熱の容量を増加させ（冷却するのにより長い時間を要する）、それらのコストを増大させる。
【０００９】
従って、超電導コイルシステム用の支持構造を有する、ＭＲＩマシンのような装置を提供することが望ましい。更に、通電される場合、超電導コイルの位置を、厳しい許容誤差の範囲内で互いに対し維持することができる当該支持構造を提供することが望ましい。更に、摩擦エネルギー及び関連する熱放散の大きい量を生成することなくこれらの目標を達成することができる当該支持構造を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の１つの見地において、装置は、互いから隔てられ間隔をおかれた少なくとも第１及び第２のコイルセクションを有する少なくとも第１の導電性コイルと、第１及び第２のコイルセクションを支持するために配される支持構造と、を有する。支持構造は、第１の導電性コイルが通電される場合及び非通電にされる場合、第１及び第２のコイルセクションの相対的な軸方向位置を固定の状態に維持するとともに、通電される場合、第１及び第２のコイルセクションの各々が半径方向に拡張することを可能にするように構成される。
【００１１】
ある実施形態において、装置は更に、少なくとも第２の導電性コイルを有することができ、第１の導電性コイルは磁界コイルでありえ、第２の導電性コイルは、シールドコイルでありえ、シールドコイルは、少なくとも第１及び第２のシールドコイルセクションを有することができ、第１及び第２のシールドコイルセクションは、互いから隔てられ間隔をおかれ、シールドコイルは、磁界コイルの直径より大きい直径を有することができ、シールドコイルの軸は、磁界コイルによって規定される周の中を通ることができる。支持構造は、第１の導電性コイルが通電される場合及び非通電にされる場合、第１及び第２のシールドコイルセクションの相対的な軸方向位置を固定の状態に維持するとともに、通電される場合、第１及び第２のシールドコイルセクションの各々が半径方向に拡張することを可能にするように構成されることができる。
【００１２】
これらの実施形態のある変形例において、支持構造は、第１のコイルセクション上の第１のサイトに配置される第１の部分及び第２のコイルセクション上の第１のサイトに配置される第２の部分を有することができる第１の支持素子であって、第１の支持素子は、第２のコイルセクション上の第１のサイトに対して、第１のコイルセクション上の第１のサイトを、軸方向、半径方向及び回転方向において固定することができる、第１の支持素子と；第１のコイルセクション上の第２のサイトに配置される第１の部分及び第２のコイルセクション上の第２のサイトに配置される第２の部分を有することができる第２の支持素子であって、第２の支持素子は、第２のコイルセクション上の第２のサイトに対して、第１のコイルセクション上の第２のサイトを、軸方向及び回転方向において固定することができるとともに、第１及び第２のコイルセクションの半径方向の移動を可能にする第２の支持素子と；第１のコイルセクション上の第３のサイトに配置される第１の部分及び第２のコイルセクション上の第３のサイトに配置される第２の部分を有することができる第３の支持素子であって、第３の支持素子は、第２のコイルセクション上の第３のサイトに対して、第１のコイルセクション上の第３のサイトを軸方向において固定することができるとともに、第１及び第２のコイルセクションの第３のサイトにおいて半径方向及び回転方向の移動を可能にする、第３の支持素子と；第１のコイルセクション上の第４のサイトに配置される第１の部分及び第２のコイルセクション上の第４のサイトに配置される第２の部分を有することができる第４の支持素子であって、第４の支持素子は、第２のコイルセクション上の第４のサイトに対して、第１のコイルセクション上の第４のサイトを軸方向において固定することができるとともに、第１及び第２のコイルセクションの第４のサイトにおける半径方向及び回転の移動を可能にする、第４の支持素子と、を有することができる。
【００１３】
これらの実施形態のある変形例において、支持構造は、第１の導電性コイルの軸と平行に延びる軸を有する電気絶縁支持リングを更に有することができ、電気絶縁支持リングは、第１の支持素子に固定的に取り付けられることができ、第３及び第４の支持素子の各々は、その中に配置されるスロットを有することができ、電気絶縁支持リングの第１の部分は、第３の支持素子内のスロットに配置されることができ、電気絶縁支持リングの第２の部分は、第４の支持素子内のスロットに配置されることができる。
【００１４】
これらの実施形態のある変形例において、電気絶縁支持リングは、少なくとも１つの回転制約を有することができ、第２の支持素子は、その中に配置されるスロットを有することができ、支持リングの第３の部分は、第２の支持素子内のスロットに配置されることができ、第２の支持素子は、少なくとも１つの回転制約によって回転可能に固定されることができる。
【００１５】
これらの実施形態のある変形例において、装置は、電気絶縁支持リングから延びる少なくとも第１及び第２の突出部を更に有することができ、第２の支持素子は、その中に配置されるスロットを有することができ、支持リングの第３の部分は、第２の支持素子内のスロットに配置されることができ、第２の支持素子は、第１及び第２の突出部の間に回転可能に固定されることができる。
【００１６】
これらの実施形態のある変形例において、装置は、少なくとも第２の導電性コイルを更に有することができ、第１の導電性コイルは、磁界コイルでありえ、第２の導電性コイルは、シールドコイルでありえ、シールドコイルは、互いから隔てられ間隔をおかれる少なくとも第１及び第２のシールドコイルセクションを有することができ、シールドコイルは、磁界コイルの直径より大きい直径を有することができ、シールドコイルの軸は、磁界コイルによって規定される周の中を通ることができ、支持構造は、第１の導電性コイルが通電される及び非通電にされる場合、第１及び第２のシールドコイルセクションの相対的な軸方向位置が固定された状態に維持するように構成されることができ、通電される場合、第１及び第２のシールドコイルセクションの各々が半径方向に拡張することを可能にすることができる。
【００１７】
これらの実施形態のある変形例において、支持構造は、磁界コイル及びシールドコイルのうちの少なくとも一方が非通電にされる場合に、磁界コイルの軸及びシールドコイルの軸がアラインされない状態にし、磁界コイル及びシールドコイルの両方が通電される場合、磁界コイルの軸及びシールドコイルの軸が同軸にアラインされるようにするように構成されうる。
【００１８】
これらの実施形態のある変形例において、第１の支持素子は、第１のシールドコイルセクション上の第１のサイトに配置される第３の部分及び第２のシールドコイルセクション上の第１のサイトに配置される第４の部分を有することができ、第１の支持素子は、第２の磁界コイルセクション上の第１のサイトに対して、第１のシールドコイルセクション上の第１のサイトを、軸方向、半径方向及び回転方向に固定することができ、支持構造は更に、第１のシールドコイルセクション上の第２のサイトに配置される第１の部分及び第２のシールドコイルセクション上の第２のサイトに配置される第２の部分を有する第５の支持素子であって、第５の支持素子は、第２のシールドコイルセクション上の第２のサイトに対して、第１のシールドコイルセクション上の第２のサイトを、軸方向及び回転方向において固定することができるとともに、第１及び第２のシールドコイルセクションの半径方向の移動を可能にする、第５の支持素子と、第１のシールドコイルセクション上の第３のサイトに配置される第１の部分及び第２のシールドコイルセクション上の第３のサイトに配置される第２の部分を有する第６の支持素子であって、第６の支持素子は、第２のシールドコイルセクション上の第３のサイトに対して、第１のシールドコイルセクション上の第３のサイトを軸方向において固定することができるとともに、第１及び第２のシールドコイルセクションの半径方向及び回転の移動を可能にする、第６の支持素子と、第１のシールドコイルセクション上の第４のサイトに配置される第１の部分を有する第７の支持素子であって、第７の支持素子は、第２のシールドコイルセクション上の第４のサイトに対して、第１のシールドコイルセクション上の第４のサイトを軸方向において固定することができ、第１及び第２のシールドコイルセクションの半径方向及び回転の移動を可能にする、第７の支持素子と、を有する。
【００１９】
これらの実施形態のある変形例において、第６及び第７の支持素子の各々は、その中に配置されるスロットを有することができ、支持リングの第４の部分は、第６の支持素子内のスロットに配置されることができ、支持リングの第５の部分は、第７の支持素子内のスロットに配置されることができる。
【００２０】
これらの実施形態のある変形例において、装置は、電気絶縁支持リングから延びる少なくとも第３及び第４の突出部を更に有することができ、第５の支持素子は、その中に配置されるスロットを有することができ、支持リングの第６の部分は、第５の支持素子内のスロットに配置されることができ、第５の支持素子は、第３及び第４の突出部の間に回転可能に固定されることができる。
【００２１】
ある実施形態において、第１の導電性コイルは、銅及び超電導材料を含むことができる。
【００２２】
ある実施形態において、支持構造は、第１の導電性コイルの軸と平行に延びる軸を有する少なくとも１つの支持リングと、支持リングに接続される複数の支持梁と、第１のコイルセクションに各々が接続される複数の第１の支持素子と、第２のコイルセクションに各々が接続される複数の第２の支持素子と、複数のヒンジ部材ペアであって、各々のヒンジ部材ペアが、第１及び第２の支持素子のうちの一方を支持梁の１つに接続する、複数のヒンジ部材ペアと、を有し、第１及び第２の支持素子は、第１及び第２のコイルセクションの互いに対する回転方向及び軸方向の移動を妨げるように構成されることができ、複数のヒンジ部材ペアは、第１及び第２のコイルセクションの半径方向の移動を可能にすることができる。
【００２３】
これらの実施形態のある変形例において、装置は、少なくとも第２の導電性コイルを有することができ、第１の導電性コイルは磁界コイルでありえ、第２の導電性コイルはシールドコイルでありえ、シールドコイルは、互いに隔てられ間隔をおかれる少なくとも第１及び第２のシールドコイルセクションを有することができ、シールドコイルは、磁界コイルの直径より大きい直径を有することができ、シールドコイルの軸は、磁界コイルによって規定される周の中を通ることができ、支持構造は、第１の導電性コイルが通電される場合及び非通電にされる場合、第１及び第２のシールドコイルセクションの相対的な軸方向位置を固定の状態に維持するとともに、通電される場合に、第１及び第２のシールドコイルセクションの各々が半径方向に拡張することを可能にするように構成されることができる。
【００２４】
これらの実施形態のある変形例において、支持構造は更に、第１のシールドコイルセクションに各々が接続される複数の第３の支持素子と、第２のシールドコイルセクションに各々が接続される複数の第４の支持素子と、複数の第２のヒンジ部材ペアであって、各々の第２のヒンジ部材ペアが、第３及び第４の支持素子の一方を支持梁の１つに接続する、複数の第２のヒンジ部材ペアと、を有し、第３及び第４の支持素子は、第１及び第２のシールドコイルセクションの互いに対する回転方向及び軸方向の移動を妨げるように構成されることができ、第２のヒンジ部材ペアは、第１及び第２のシールドコイルセクションの半径方向の移動を可能にすることができる。
【００２５】
本発明の別の見地において、互いに隔てられ間隔をおかれる少なくとも第１及び第２のコイルセクションを有する第１の導電性コイルを支持する方法が提供される。方法は、第１の導電性コイルが通電される場合及び非通電にされる場合、第１及び第２のコイルセクションの相対的な軸方向位置を固定の状態に維持すること；及び通電される場合、第１及び第２のコイルセクションの各々が半径方向に拡張することを可能にすること、を有する。
【００２６】
ある実施形態において、方法は更に、第２のコイルセクション上の第１のサイトに対し、第１のコイルセクション上の第１のサイトを、軸方向、半径方向及び回転方向において固定すること；第２のコイルセクション上の第２のサイトに対し、第１のコイルセクション上の第２のサイトを軸方向及び回転方向において固定し、その一方、第１のコイルセクション上の第２のサイトにおける第１のコイルセクションの半径方向の移動を可能にするととともに、第２のコイルセクション上の第２のサイトにおける第２のコイルの半径方向の移動を可能にすること；第２のコイルセクション上の第３のサイトに対し第１のコイルセクション上の第３のサイトを軸方向において固定し、その一方、第１のコイルセクション上の第３のサイトにおける第１のコイルセクションの半径方向及び回転方向の移動を可能にするとともに、第２のコイルセクション上の第３のサイトにおける第２のコイルセクションの半径方向及び回転方向の移動を可能にすること；及び第２のコイルセクション上の第４のサイトに対し第１のコイルセクション上の第４のサイトを軸方向において固定し、その一方、第１のコイルセクション上の第４のサイトにおける第１のコイルセクションの半径方向及び回転方向の移動を可能にするとともに、第２のコイルセクション上の第４のサイトにおける第２のコイルセクションの半径方向及び回転方向の移動を可能にすること、を有する。
【００２７】
これらの実施形態のある変形例において、方法は更に、少なくとも第２の導電性コイルを支持することを有することができ、第１の導電性コイルは磁界コイルでありえ、第２の導電性コイルはシールドコイルでありえ、シールドコイルは、互いに隔てられ間隔をおかれる少なくとも第１及び第２のシールドコイルセクションを有することができ、シールドコイルは、磁界コイルの直径より大きい直径を有することができ、シールドコイルの軸は、磁界コイルによって規定される周の中を通ることができる。方法は更に、第１の導電性コイルが通電される場合及び非通電にされる場合、第１及び第２のシールドコイルセクションの相対的な軸方向位置を固定された状態に維持するとともに、通電される場合、第１及び第２のシールドコイルセクションの各々が半径方向に拡張することを可能にすることを有する。
【００２８】
これらの実施形態のある変形例において、方法は更に、磁界コイル及びシールドコイルの少なくとも一方が非通電にされる場合、磁界コイルの軸及びシールドコイルの軸がアラインされない状態にされること、磁界コイル及びシールドコイルの両方が通電される場合、磁界コイルの軸及びシールドコイルの軸が同軸にアラインされること、を有する。
【００２９】
これらの実施形態のある変更例において、方法は更に、第２のシールドコイルセクション上の第１のサイトに対して、第１のシールドコイルセクション上の第１のサイトを軸方向、半径方向及び回転方向において固定すること；第２のシールドコイルセクション上の第２のサイトに対して、第１のシールドコイルセクション上の第２のサイトを軸方向及び回転方向において固定し、その一方、第１のシールドコイルセクション上の第２のサイトにおける第１のシールドコイルセクションの半径方向の移動を可能にするとともに、第２のシールドコイルセクション上の第２のサイトにおける第２のシールドコイルの半径方向の移動を可能にすること；第２のシールドコイルセクション上の第３のサイトに対して第１のシールドコイルセクション上の第３のサイトを軸方向において固定し、その一方、第１のシールドコイルセクション上の第３のサイトにおける第１のシールドコイルセクションの半径方向及び回転の移動を可能にするとともに、第２のシールドコイルセクション上の第３のサイトにおける第２のシールドコイルセクションの半径方向及び回転の移動を可能にすること；及び第２のシールドコイルセクション上の第４のサイトに対して第１のシールドコイルセクション上の第４のサイトを軸方向において固定し、その一方、第１のシールドコイルセクション上の第４のサイトにおける第１のシールドコイルセクションの半径方向及び回転の移動を可能にするとともに、第２のシールドコイルセクション上の第４のサイトにおける第２のシールドコイルセクションの半径方向及び回転の移動を可能にすること、を有する。
【００３０】
ある実施形態において、方法は更に、第１のコイルセクション及び第２のコイルセクションの一方に各々が接続される複数のヒンジ結合の支持素子を通じて通電される場合、第１及び第２のコイルセクションの各々が半径方向に拡張することを可能にすることを有することができる。
【００３１】
これらの実施形態のある変形例において、方法は更に、少なくとも第２の導電性コイルを支持することを有し、第１の導電性コイルは、磁界コイルでありえ、第２の導電性コイルはシールドコイルでありえ、シールドコイルは、互いに隔てられ間隔をおかれる第１及び第２のシールドコイルセクションを少なくとも有することができ、シールドコイルは、磁界コイルの直径より大きい直径を有することができ、シールドコイルの軸は、磁界コイルによって規定される周の中を通ることができる。方法は更に、第１の導電性コイルが通電され及び非通電にされる場合に、第１及び第２のシールドコイルセクションの相対的な軸方向位置を固定の状態に維持すること、及び第１のシールドコイルセクション及び第２のシールドコイルセクションの一方に各々が接続される複数の付加のヒンジ結合支持素子を通じて通電される場合、第１及び第２のシールドコイルセクションの各々が半径方向に拡張することを可能にすること、を有する。
【００３２】
本発明の更に別の見地において、装置は、導電性磁界コイルと、導電性シールドコイルとであって、シールドコイルが、磁界コイルの直径より大きい直径を有し、シールドコイルの軸が、磁界コイルによって規定される周の中を通る、導電性シールドコイルと、磁界コイル及びシールドコイルを支持するように構成される支持構造と、を有する。支持構造は、磁界コイル及びシールドコイルのうちの少なくとも一方が非通電にされる場合、磁界コイルの軸及びシールドコイルの軸がアラインされないようにし、磁界コイル及びシールドコイルの両方が通電される場合、磁界コイルの軸及びシールドコイルの軸がアラインされるようにする。
【００３３】
ある実施形態において、磁界コイルは、互いに隔てられ間隔をおかれる第１及び第２の磁界コイルセクションを少なくとも有することができ、磁界コイルは、互いに隔てられ間隔をおかれる少なくとも第１及び第２の磁界コイルセクションを有することができる。
【００３４】
これらの実施形態のある変形例において、支持構造は、導電性磁界コイルが通電される場合及び非通電にされる場合、第１及び第２の磁界コイルセクションの相対的な軸方向位置を固定の状態に維持するとともに、通電される場合、第１及び第２の磁界コイルセクションの各々が半径方向に拡張することを可能にするように構成されることができ、支持構造は更に、導電性シールドコイルが通電される場合及び非通電にされる場合、第１及び第２のシールドコイルセクションの相対的な軸方向位置を固定の状態に維持するとともに、通電される場合、第１及び第２のシールドコイルセクションの各々が半径方向に拡張することを可能にするように構成されることができる。
【００３５】
これらの実施形態のある変更例おいて、支持構造は更に、磁界コイルの軸及びシールドコイルの軸と平行に延びる軸を有する電気絶縁支持リングと、磁界コイル及びシールドコイルの軸方向位置を互いに対し固定し、その一方、磁界コイルの半径方向の拡張及びシールドコイルの半径方向の拡張を可能にするように、磁界コイル、シールドコイル及び電気絶縁支持リングに機能的に係合する複数の支持素子と、を有し、磁界コイルの半径方向の拡張の量は、シールドコイルの半径方向の拡張の量とは異なる。
【００３６】
本発明は、添付の図面を参照して検討される例示の実施形態の詳細な説明からより容易に理解される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置の例示的な実施形態を示す図。
【図２】ＭＲＩ装置において用いられることができる超電導磁石システムの１つの例示の実施形態を示す機能図。
【図３】超電導磁石システムの１つの例示的な実施形態の一部を示す概念図。
【図４】超電導磁石システム及び超電導磁石システム用支持構造の１つの例示的な実施形態の一部を示す第１の斜視図。
【図５】超電導磁石システム及び超電導磁石システム用支持構造の１つの例示的な実施形態の一部を示す第２の斜視図。
【図６】超電導磁石システム及び超電導磁石システム用支持構造の１つの例示的な実施形態の一部を示す側面図。
【図７】超電導磁石システム及び超電導磁石システム用支持構造の１つの例示的な実施形態の一部を示す正面図。
【図８】超電導磁石システム及び超電導磁石システム用支持構造の１つの例示的な実施形態の一部を示す上面図。
【図９】超電導磁石システム及び超電導磁石システム用支持構造の１つの例示的な実施形態の一部を示す下面図。
【図１０】超電導磁石システムの一部及び超電導磁石システム用支持構造の１つの例示的な実施形態の底部の拡大図。
【図１１】超電導磁石システム及び超電導磁石システム用支持構造の第１の例示の実施形態の機能動作を示す第１の図。
【図１２】超電導磁石システム及び超電導磁石システム用支持構造の第１の例示の実施形態の機能動作を示す第２の図。
【図１３】超電導磁石システム及び超電導磁石システム用支持構造の第２の例示の実施形態の機能動作を示す第１の図。
【図１４】超電導の磁石システム及び超電導磁石システム用支持構造の第２の例示の実施形態の機能動作を示す第２の図。
【図１５】超電導磁石システムの別の例示的な実施形態の一部及び超電導磁石システム用支持構造を示す斜視図。
【図１６】図１５に示される超電導磁石システム及び超電導磁石システム用支持構造の例示的な実施形態の一部の拡大図。
【図１７】超電導磁石システムの１又は複数の導電性コイルを支持する方法の実施形態を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
本発明は、本発明の実施形態が図示される添付の図面を参照して以下により詳しく記述される。しかしながら、本発明は、異なる形態で具体化されることができ、ここに示される実施形態に制限されるものとして解釈されるべきでない。むしろ、これらの実施形態は、本発明の例を示すものとして提供される。本開示及び請求項において、あるものが、およその特定の値を有すると記述される場合、それは当該値の１０％以内であることを意味し、あるものが、約を付されて特定の値を有すると記述される場合、それは当該値の２５％以内であることを意味する。
【００３９】
図１は、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置１００の例示的な実施形態を示す。ＭＲＩ装置１００は、磁石システム１０２と、患者１０を保持するように構成される患者テーブル１０４と、ＭＲＩ装置１００が画像を生成する患者１０の少なくとも一部を少なくとも部分的に囲むように構成される勾配コイル１０６と、無線周波数信号をイメージングされている患者１０の少なくとも一部に適用し、磁界のアライメントを変更するように構成される無線周波数コイル１０８と、を有する。ＭＲＩ装置の一般の動作は、良く知られており、従って、ここで繰り返されない。
【００４０】
図２は、ＭＲＩ装置１００のようなＭＲＩ装置において用いられることができる超電導磁石システム２００の１つの例示の実施形態を示す。特に、超電導磁石システム２００は、ＭＲＩ装置１００の磁石システム１０２の一実施形態でありうる。概して、超電導磁石システム２００が、図２に示されない多くの他のコンポーネントを有することができることが理解されるべきである。いくつかのコンポーネントは、図示を明確にするため及び後述される本発明の見地を隠さないように、図２から省かれている。
【００４１】
超電導磁石システム２００は、筐体又は外側真空コンテナ２１１を有するクライオスタット２１０と、筐体２１１内に配置される熱シールド２１３と、ヘリウムタンク２１２とを有する。
【００４２】
超電導磁石システム２００は、クライオスタット２１０のヘリウムタンク内に配置される１又は複数の導電性コイル２３０及び永久電流スイッチ２４０と、クライオスタット２１０の外側に（外部に）配置される電源２５０と、を有する。超電導磁石システム２００は更に、ヘリウムタンク２１２からのヘリウムを再凝縮するためにコンプレッサ２７０によって駆動されるコールドヘッド２６０を有する。超電導磁石システム２００は更に、超電導磁石システム２００のさまざまな動作を制御することができる磁石コントローラ２８０を有する。
【００４３】
超電導磁石システム２００は更に、第１及び第２の導電性リード線２０１及び２０２、並びに第３及び第４の導電性リード線２０３及び２０４を有する。第１及び第２の導電性リード線２０１及び２０２は、電気接点２０５において互いに接続され、第３及び第４の導電性リード線２０３及び２０４は、電気接点２０６において互いに接続される。第１の導電性リード線２０１は、スイッチ２１５を通じて電源２５０に接続される。第３の導電性リード線２０３は、電源２５０にも接続される。第２及び第４の導電性リード線２０２及び２０４は、導電性コイル２３０の両端に接続される。
【００４４】
有利には、超電導磁石システム２００は、ヘリウム槽タイプのシステムである。ある実施形態において、ヘリウムタンク２１２は、典型的なヘリウム槽タイプのシステム内のヘリウムボリュームと比較して、極低温流体の相対的に小さい量を含むことができ、例えば５０乃至１００リットル（又はより少ない量）の液体ヘリウムを含むことができる。
【００４５】
永久電流スイッチ２４０は、ヘリウムタンク２１２内に配置されるとともに、第２及び第４の導電性リード線２０２及び２０４を通じて導電性コイル２３０の両端に接続される超電導体ワイヤの部品を含むことができ、かかるワイヤは、小さいヒータに取り付けられる。
【００４６】
超電導磁石システム２００は、さまざまなロケーションで、極低温流体（例えば液体ヘリウム）のレベルで、例えば温度のようなさまざまな動作パラメータを測定し、コンプレッサ２７０のようなコンポーネントが適切に動作しているかどうか、例えば停電により電力が失われたかどうか等を測定する１又は複数のセンサ（図２に図示せず）を有することができる。各々のセンサは、磁石コントローラ２８０に接続され、磁石コントローラ２８０に、対応するセンサ信号を供給することができる。
【００４７】
磁石コントローラ２８０は、プロセッサと、不揮発性メモリ及び揮発性メモリを含むメモリとを有することができる。不揮発性メモリは、超電導磁石システム２００の動作を制御するための１又は複数のアルゴリズムをプロセッサに実行させるプログラムコード又は命令（ソフトウェア）を記憶することができる。ある実施形態において、第１及び第３の導電リード線２０１及び２０３はそれぞれ、格納式であってもよい。
【００４８】
超電導磁石システム２００の最初の動作の間、格納式リード線２０１及び２０３は、ヘリウムタンク２１２に挿入され、永久電流スイッチ２４０のワイヤは、それが抵抗性になるように、その遷移温度を上回って加熱される。ある実施形態において、第１及び第３の導電性リード線２０１及び２０３はそれぞれ、その端部に突出ピンを有することができ、突出ピンは、各電気接点２０５及び２０６に提供されるソケットに受け取られ、結合されることができる。
【００４９】
導電性コイル２３０は、導電性コイル２３０に電流を流す外部電源２５０によって最初に通電される。永久電流スイッチ２４０のワイヤは、最初の動作の間、加熱されるので、その抵抗は、導電性コイル２３０の抵抗より実質的に大きく、従って、外部電源からの電流が、導電性コイル２３０を通る。
【００５０】
永久モードの動作に遷移するために、導電性コイル２３０を通る電流は、所望の磁界が得られるまで調整され、その後、永久電流スイッチ２４０のヒータは、オフにされる。ヒータがオフにされた後、永久電流スイッチ２４０内の超電導体ワイヤは、その超電導温度まで冷却し、導電性コイル２３０を短絡させ、これは、上述したように超電導である。電源の電流は、逓減し、リード線２０１及び２０３は、ヘリウムタンク２１２から引っ込められる。
【００５１】
図３は、超電導磁石システム３００の１つの例示的な実施形態の一部の概念図である。特に、図３は、例えば患者の組織のような関心領域１２の１又は複数の画像を生成するために、例えばＭＲＩ装置１００のようなＭＲＩ装置において用いられることができる超電導磁石システム３００の１つの例示的な実施形態の一部の断面を概念的に示す。図示を簡単にするために、例えば勾配コイル、ＲＦコイル、その他のＭＲイメージャのコンポーネントは、図３から省かれている。超電導磁石システム３００は、ＭＲＩ装置１００の磁石システム１０２の一実施形態でありうる。
【００５２】
超電導磁石システム３００は、真空領域３２１によって囲まれる又は実質的に（すなわち少なくとも９０％を）囲まれる内側チャンバ３２２を有するクライオスタット３２０を有する。内側チャンバ３２２内には、１又は複数の超電導コイル３２８（以下「磁界コイル３２８」と称する）を有する超電導磁石及び極低温流体３２３が配置される。ある実施形態において、極低温流体３２３は、液体ヘリウムを含むことができる。ある実施形態において、ヘリウムガスの極低温流体が更に、クライオスタット３２０の内側チャンバ３２２内に配置されることができる。ある実施形態において、１又は複数のシールドコイル３１８が更に、内側チャンバ３２２内に配置される。ある実施形態において、シールドコイル３１８は、クライオスタット３２０内に配置されなくてもよい。
【００５３】
図３に概念的に示されるように、磁界コイル３２８は、第１、第２、第３及び第４の磁界コイルセクション３２８ａ、３２８ｂ、３２８ｃ及び３２８ｄを有し、それらは、互いに隔てられ間隔をおかれているが、単一コイルを形成するように互いに電気的に接続されている（図３には図示せず）。図３は、磁界コイルセクションの数が４である実施形態を示しているが、他の実施形態において、磁界コイルセクションの数は４とは異なるものでもよい。同様に、シールドコイル３１８は、第１及び第２のシールドコイルセクション３１８ａ及び３１８ｂを有し、互いに隔てられ及び間隔をおかれているが、単一コイルを形成するように互いに電気的に接続される（図３に図示せず）。図３は、シールドコイルセクションの数が２である実施形態を示しているが、他の実施形態において、シールドコイルセクションの数は、２とは異なるものでもよい。
【００５４】
図４−図１０は、超電導磁石システム及び超電導磁石システム用の支持構造４００の１つの例示的な実施形態の一部を示すさまざまな図である。ある実施形態において、図４−図１０の超電導磁石システムは、磁石システム１０２、超電導磁石システム２００及び／又は超電導磁石システム３００を有することができる。
【００５５】
特に、図４は、超電導磁石システム及び超電導磁石システム用支持構造４００の１つの例示的な実施形態の一部の第１の斜視図であり、図５は、超電導磁石システム及び超電導磁石システム用支持構造の１つの例示的な実施形態の一部の第２の斜視図であり、図６は、超電導磁石システム及び超電導磁石システム用支持構造の１つの例示的な実施形態の一部の側面図であり、図７は、超電導磁石システム及び超電導磁石システム用支持構造の１つの例示的な実施形態の一部の正面図であり、図８は、超電導磁石システム及び超電導磁石システム用支持構造の１つの例示的な実施形態の一部の上面図であり、図９は、超電導磁石システム及び超電導磁石システム用支持構造の１つの例示的な実施形態の一部の底面図であり、図１０は、超電導磁石システム及び超電導磁石システム用支持構造の１つの例示的な実施形態の底部の一部の拡大図である。
【００５６】
支持構造４００のさまざまな構成要素は、後で詳しく述べるように図４−図１０の１又は複数に図示されうるが、図示の明確さのために、すべての構成要素が各図面において標識付けされているわけではない。さまざまな方向が、図４−図１０の１又は複数において標識付けされており、以下の記述において使用される。特に、図４−図１０は、Ｘ、Ｙ、Ｚ及びＲ方向（Ｒ方向は図７にのみ示される）を集合的に示す。以下の記述において、Ｘ方向は軸方向と呼ばれ、Ｒ方向は回転方向と呼ばれる。Ｙ−Ｚ平面の構成要素又はコンポーネントの拡張又は移動は、半径方向の拡張又は半径方向の移動と呼ばれる。
【００５７】
支持構造４００は、第１の導電性コイル（例えば磁界コイル３２８）及び第２の導電性コイル（例えばシールドコイル３１８）を支持するための構成要素又はコンポーネントで構成される概略の実施形態を示す。しかしながら、他の実施形態において、支持構造４００の変更例は、磁界コイル３２８のみ又はシールドコイル３１８のみを支持するための構成要素又はコンポーネントのみを有するものでもよい。更に、支持構造４００の変更例化は、４より多い又は少ない磁界コイルセクション及び／又は２より多くのシールドコイルセクションを支持するように構成されることができる。
【００５８】
以下により詳しく述べるように、支持構造４００は、とりわけ、第１及び第２の磁界コイルセクション３２８ａ及び３２８ｂを支持し、及び磁界コイル３２８が通電される場合及び非通電にされる場合、第１及び第２の磁界コイルセクション３２８ａ及び３２８ｂの相対的な軸方向位置を固定の状態に維持し、一方で、通電される場合、第１及び第２の磁界コイルセクション３２８ａ及び３２８ｂが半径方向に拡張することを可能にする。同様に、支持構造４００は、とりわけ、第３及び第４の磁界コイルセクション３２８ｃ及び３２８ｄを支持し、磁界コイル３２８が通電される場合及び非通電にされる場合、第３の及び第４の磁界コイルセクション３２８ｃ及び３２８ｄの相対的な軸方向位置を固定の状態に維持し、その一方、通電される場合、第３及び第４の磁界コイルセクション３２８ｃ及び３２８ｄが半径方向に拡張することを可能にするように構成されることができる。更に、支持構造４００は、とりわけ、第１及び第２のシールドコイルセクション３１８ａ及び３１８ｂを支持し、シールドコイル３１８が通電される場合及び非通電にされる場合、第１及び第２のシールドコイルセクション３１８ａ及び３１８ｂの相対的な軸方向位置を固定の状態に維持し、その一方、通電される場合、第１及び第２のシールドコイルセクション３２８ａ及び３２８ｂが半径方向に拡張することを可能にするように構成されることができる。さらに、ある実施形態において、支持構造４００は、とりわけ、磁界コイル３２８及び／又はシールドコイル３１８が非通電にされる場合、磁界コイル３２８の軸及びシールドコイル３１８のアラインされないよう又は互いからオフセットされるように、及び磁界コイル３２８及びシールドコイル３１８両方が通電される場合、磁界コイル３２８の軸及びシールドコイル３１８の軸が互いに同軸にアラインされるように、磁界コイル３２８及びシールドコイル３１８を支持する。
【００５９】
支持構造４００は、第１の支持素子４０２、第２の支持素子４２０ａ、第３の支持素子４２０ｂ及び第４の支持素子４２０ｃを有する。有利には、第１、第２、第３、及び第４の支持素子４０２、４２０ａ、４２０ｂ及び４２０ｃは各々、電気的に非導電性又は電気絶縁性材料を有することができる。ある実施形態において、少なくとも第２の支持素子４２０ａ、第３の支持素子４２０ｂ及び第４の支持素子４２０ｃの各々は、Ｘ、Ｙ、Ｚ及びＲ方向においてある程度変形可能である可撓性コンポーネントを有することができる。ある実施形態において、第１の支持素子４０２は、より高い剛性の構造を有することができる。ある実施形態において、第１の支持素子４０２は、例えばクライオスタット２１０及び／又はクライオスタット３２０のようなクライオスタットの内部壁に、（直接又は間接的に）固定的に取り付けられることができる。
【００６０】
支持構造４００は更に、支持リング４１０を有し、支持リングは電気絶縁でありうる。支持リング４１０は、磁界コイル３２８及びシールドコイル３１８に実質的に平行にアラインされる。より具体的には、支持リング４１０の軸は、磁界コイル３２８の軸及びシールドコイル３１８の軸と平行にＸ方向に延びる。ある実施形態において、磁界コイル３２８及びシールドコイル３１８が通電される場合、支持リング４１０の軸は、磁界コイル３２８及びシールドコイル３１８の軸に同軸にアラインされることができる。支持リング４１０は、絶縁リングコネクタ４１２を通じて、第１の支持素子４０２に固定的に取り付けられる。図１０に最もよく示されるように、支持リングは、概してその「底部」部分で、突出部の複数の対４５０ａ、４５０ｂ及び４５０ｃと関連付けられ、突出部の対の昨日及び目的については、以下に記述される。
【００６１】
第１の支持素子４０２は、第１の磁界コイルセクション３２８ａ上の第１のサイト（例えば第１の磁界コイルセクション３２８ａの「上部」）に配置される第１の部分と、第２の磁界コイルセクション３２８ｂ上の第１のサイト（例えば第２の磁界コイルセクション３２８ｂの「上部」）に配置される第２の部分と、を有する。第１の支持素子４０２は、第２の磁界コイルセクション３２８ｂ上の第１のサイト（例えば第２の磁界コイルセクション３２８ｂの「上部」）に対し、第１の磁界コイルセクション３２８ａ上の第１のサイト（例えば第１の磁界コイルセクション３２８ａの「上部」）を軸方向（Ｘ方向）、半径方向（Ｙ−Ｚ平面）及び回転方向（Ｒ方向）において固定する。すなわち、図４−図１０の実施形態において、第１の磁界コイルセクション３２８ａ及び第２の磁界コイルセクション３２８ｂの上部は、第１の支持素子４０２によって、軸方向、半径方向及び回転方向において互いに対し所定の位置に固定される。
【００６２】
第２の支持素子４２０ａは、第１の磁界コイルセクション３２８ａ上の第２のサイト（例えば、第１の磁界コイルセクション３２８ａの「底部」）に配置される第１の部分と、第２の磁界コイルセクション３２８ｂ上の第２のサイト（例えば、第２の磁界コイルセクション３２８ｂの「底部」）に配置される第２の部分と、を有する。図４及び図１０に最も良く示されるように、第２の支持素子４２０ａは更に、その中に形成されるスロットを有し、支持リング４１０の一部がスロットに配置される。第２の支持素子４２０ａの軸方向（Ｘ方向）の移動は、そのスロット内に挿入されている支持リング４１０の部分によって抑制される。図１０に最も良く示されるように、第２の支持素子４２０ａは、突出部の対４５０ｂによって支持リング４１０に対し回転方向（Ｒ方向）において固定される。すなわち、突出部の対４５０ｂは、第２の支持素子４２０ａの回転移動を抑制し又は防ぐように動作する。上述したように支持リング４１０との相互作用によって、第２の支持素子４２０ａは、第２の磁界コイルセクション３２８ｂ上の第２のサイト（例えば、第２の磁界コイルセクション３２８ｂの底部）に対し、第１の磁界コイルセクション３２８ａ上の第２のサイト（例えば、第１の磁界コイルセクション３２８ａの底部）を軸方向（Ｘ方向）及び回転方向（Ｒ方向）において固定するが、第２の支持素子４２０ａのスロット内で支持リング４１０が半径方向に摺動することを可能にすることによって、第１及び第２の磁界コイルセクション３２８ａ及び３２８ｂの半径方向（実質的にＹ方向）の移動又は拡張を、それらの個々の第２のサイト（例えばその底部）において可能にする。
【００６３】
第３の支持素子４２０ｂは、第１の磁界コイルセクション３２８ａ上の第３のサイト（例えば第１の磁界コイルセクション３２８ａの「上部」から約９０度回転される第１の側部）に配置される第１の部分と、第２の磁界コイルセクション３２８ｂ上の第３のサイト（例えば第２の磁界コイルセクション３２８ｂの「上部」から約９０度回転される第１の側部）に配置される第２の部分と、を有する。図４に最も良く示されるように、第３の支持素子４２０ｂは更に、その中に形成されるスロットを有し、支持リング４１０の一部がスロット内に配置される。第３の支持素子４２０ｂの軸方向（Ｘ方向）の移動は、そのスロット内に挿入されている支持リング４１０の部分によって抑制される。上述したように支持リング４１０との相互作用によって、第３の支持素子４２０ｂは、第３の磁界コイルセクション３２８ｂ上の第３のサイトに対し、第１の磁界コイルセクション３２８ａ上の第３のサイトを軸方向（Ｘ方向）において固定するが、第３の支持素子４２０ｂのスロット内で支持リング４１０が半径方向及び回転方向に摺動することを可能にすることによって、第１及び第２の磁界コイルセクション３２８ａ及び３２８ｂの回転（Ｒ方向）及び半径方向（実質的にＹ方向）における移動又は拡張を、それらの個々の第３のサイト（例えばその第１の側部）において可能にする。
【００６４】
第４の支持素子４２０ｃは、構造及び動作において第３の支持素子４２０ｂと同様である。特に、第４の支持素子４２０ｃは、第１の磁界コイルセクション３２８ａ上の第４のサイト（例えば第１の磁界コイルセクション３２８ａの「上部」から約９０度回転された第２の側部）に配置される第１の部分と、第２の磁界コイルセクション３２８ｂ上の第４のサイト（例えば第２の磁界コイルセクション３２８ｂの「上部」から約９０度回転された第２の側部）に配置される第２の部分と、を有する。第４の支持素子４２０ｃは更に、その中に形成されるスロットを有し、支持リング４１０の一部が、スロット内に配置される。第４の支持素子４２０ｃの軸方向（Ｘ方向）の移動は、そのスロット内に挿入されている支持リング４１０の部分によって抑制される。上述したような支持リング４１０との相互作用によって、第４の支持素子４２０ｃは、第２の磁界コイルセクション３２８ｂ上の第４のサイトに対し、第１の磁界コイルセクション３２８ａ上の第４のサイトを軸方向（Ｘ方向）において固定するが、第４の支持素子４２０ｃのスロット内で支持リング４１０が半径方向及び回転方向に摺動することを可能にすることによって、第１及び第２の磁界コイルセクション３２８ａ及び３２８ｂの回転（Ｒ方向）及び半径方向の（実質的にＹ方向）の移動又は拡張を、それらの個々の第４のサイト（例えばその第２の側部）において可能にする。
【００６５】
上述したように、ある実施形態において、支持構造は、一対のコイルセクションのみを支持することができ、その場合、図４−図１０に示される上述されていない付加の素子は省かれることができる。しかしながら、図４−図１０に示される特定の支持構造４００は、４つの磁界コイルセクション３２８ａ、３２８ｂ、３２８ｃ及び３２８ｄを有する磁界コイル３２８を支持し、更に２つのシールドコイルセクション３１８ａ及び３１８ｂを有するシールドコイル３１８を支持するように構成される。このために、支持構造４００は、後述するように付加の素子又はコンポーネントを有する。
【００６６】
特に、支持構造４００は、第３の及び第４の磁界リングセクション３２８ｃ及び３２８ｄを支持するための第５の支持素子４３０ａ、第６の支持素子４３０ｂ、及び第７の支持素子４３０ｃを有する。有利には、第５、第６及び第７の支持素子４３０ａ、４３０ｂ、４３０ｃの各々は、非導電性又は電気絶縁性材料を有することができる。ある実施形態において、第５、第６及び第７の支持素子４３０ａ、４３０ｂ、４３０ｃの各々は、Ｘ、Ｙ、Ｚ及びＲ方向にある程度変形可能である可撓性コンポーネントを有することができる。更に、支持構造４００は、第１及び第２のシールドリングセクション３１８ａ及び３１８ｂを支持するための第８の支持素子４４０ａ、第９の支持素子４４０ｂ及び第１０の支持素子４４０ｃを有する。有利には、第８、第９及び第１０の支持素子４４０ａ、４４０ｂ、４４０ｃの各々は、非導電性又は電気絶縁性材料を有することができる。
【００６７】
第５の支持素子４３０ａは、第３の磁界コイルセクション３２８ｃ上の第２のサイト（例えば第３の磁界コイルセクション３２８ｃの「底部」）に配置される第１の部分と、第４の磁界コイルセクション３２８ｄ上の第２のサイト（例えば第４の磁界コイルセクション３２８ｄの「底部」）に配置される第２の部分と、を有する。図４、図６及び図１０に最も良く示されるように、第５の支持素子４３０ａは更に、その中に形成されるスロットを有し、支持リング４１０の一部が、スロット内に配置される。第５の支持素子４３０ａの軸方向（Ｘ方向）の移動は、そのスロット内に挿入されている支持リング４１０の部分によって抑制される。図１０に最も良く示されるように、第５の支持素子４３０ａは、突出部の対４５０ｃによって支持リング４１０に対し回転方向（Ｒ方向）において固定される。すなわち、突出部の対４５０ｃは、第５の支持素子４３０ａの回転移動を抑制し又は防ぐように動作する。上述したように支持リング４１０との相互作用によって、第５の支持素子４３０ａは、第４の磁界コイルセクション３２８ｄ上の第２のサイト（例えば第４の磁界コイルセクション３２８ｄの底部）に対し、第３の磁界コイルセクション３２８ｃ上の第２のサイト（例えば第３の磁界コイルセクション３２８ｃの底部）を軸方向（Ｘ方向）及び回転方向（Ｒ方向）において固定するが、第５の支持素子４３０ａのスロット内で支持リング４１０が半径方向に摺動することを可能にすることによって、第１及び第２の磁界コイルセクション３２８ａ及び３２８ｂの半径方向（実質的にＹ方向）の移動又は拡張を、それらの個々の第２のサイト（例えば、その底部で）において可能にする。
【００６８】
第６の支持素子４３０ｂは、第３の磁界コイルセクション３２８ｃ上の第３のサイト（例えば第３の磁界コイルセクション３２８ｃの「上部」から約９０度回転された第１の側部）で配置される第１の部分と、第４の磁界コイルセクション３２８ｄ上の第３のサイト（例えば第４の磁界コイルセクション３２８ｄの「上部」から約９０度回転された第１の側部）に配置される第２の部分と、を有する。図４、図５、図６、図８及び図９に最も良く示されるように、第６の支持素子４３０ｂは更に、その中に形成されるスロットを有し、支持リング４１０の一部がスロット内に配置される。第６の支持素子４３０ｂの軸方向（Ｘ方向）の移動は、そのスロット内に挿入されている支持リング４１０の部分によって抑制される。上述したように支持リング４１０との相互作用によって、第６の支持素子４３０ｂは、第３の磁界コイルセクション３２８ｂ上の第３のサイトに対し、第３の磁界コイルセクション３２８ｃ上の第３のサイトを軸方向（Ｘ方向）において固定し、第６の支持素子４３０ｂのスロット内で支持リング４１０が半径方向及び回転方向に摺動することを可能にすることによって、第１及び第２の磁界コイルセクション３２８ａ及び３２８ｂの回転（Ｒ方向）及び半径方向（実質的にＹ方向）の移動又は拡張を、それらの個々の第３のサイト（例えば、その第１の側部）において可能にする。
【００６９】
第７の支持素子４３０ｃは、構造及び動作において第６の支持素子４３０ｂと同様である。特に、第７の支持素子４３０ｃは、第３の磁界コイルセクション３２８ｃ上の第４のサイト（例えば第３の磁界コイルセクション３２８ｃの「上部」から約９０度回転された第２の側部）に配置される第１の部分と、第４の磁界コイルセクション３２８ｄ上の第４のサイト（例えば第４の磁界コイルセクション３２８ｄの「上部」から約９０度回転された第２の側部）に配置される第２の部分と、を有する。図８及び図９に最も良く示されるように、第７の支持素子４３０ｃは更に、その中に形成されるスロットを有し、支持リング４１０の一部が、スロット内に配置される。第７の支持素子４３０ｃの軸方向（Ｘ方向）の移動は、そのスロット内に挿入されている支持リング４１０の部分によって抑制される。上述したように支持リング４１０との相互作用によって、第７の支持素子４３０ｃは、第４の磁界コイルセクション３２８ｄ上の第４のサイトに対し、第３の磁界コイルセクション３２８ｃ上の第４のサイトを軸方向（Ｘ方向）において固定するが、第７の支持素子４３０ｃのスロット内で支持リング４１０が半径方向及び回転方向に摺動することを可能にすることによって、第１及び第２の磁界コイルセクション３２８ａ及び３２８ｂの回転（Ｒ方向）及び半径方向（実質的にＹ方向）の移動又は拡張を、それらの個々の第４のサイト（例えばその第２の側部）において可能にする。
【００７０】
第８の支持素子４４０ａは、第１のシールドコイルセクション３１８ａ（例えば第１のシールドコイルセクション３１８ａの「底部」）上の第２のサイトに配置される第１の部分と、第２のシールドコイルセクション３１８ｂ（例えば第２のシールドコイルセクション３１８ｂの「底部」）上の第２のサイトに配置される第２の部分と、を有する。図４及び図１０に最も良く示されるように、第８の支持素子４４０ａは更に、その中に形成されるスロットを有し、支持リング４１０の一部はスロット内に配置される。第８の支持素子４４０ａの軸方向（Ｘ方向）における移動は、そのスロット内に挿入されている支持リング４１０の部分によって抑制される。図１０に最も良く示されるように、第８の支持素子４４０ａは、突出部の対４５０ａによって支持リング４１０に対し回転方向（Ｒ方向）に固定される。すなわち、突出部の対４５０ａは、第８の支持素子４４０ａの回転移動を抑制し又は防ぐために動作させる。上述したように支持リング４１０との相互作用によって、第８の支持素子４４０ａは、第２のシールドコイルセクション３１８ｂ上の第２のサイト（例えば第２のシールドコイルセクション３１８ｂの底部）に対し、第１のシールドコイルセクション３１８ａ上の第２のサイト（例えば第１のシールドコイルセクション３１８ａの底部）を軸方向（Ｘ方向）及び回転方向（Ｒ方向）において固定するが、第２に支持素子４２０ａのスロット内で支持リング４１０が半径方向に摺動することを可能にすることによって、第１及び第２の磁界コイルセクション３２８ａ及び３２８ｂの半径方向（実質的にＹ方向）の移動又は拡張をそれらの個々の第２のサイト（例えばその底部）において可能にする。
【００７１】
第９の支持素子４４０ｂは、第１のシールドコイルセクション３１８ａ上の第３のサイト（例えば第１のシールドコイルセクション３１８ａの「上部」から約９０度回転された第１の側部）に配置される第１の部分と、第２のシールドコイルセクション３１８ｂ上の第３のサイトに配置される第２の部分（例えば第２のシールドコイルセクション３１８ｂの「上部」から約９０度回転される第１の側部）と、を有する。最も図４に示すように、第９の支持素子４４０ｂは更に、その中にて形成されるスロットを有し、支持リング４１０の一部がスロット内に配置される。第９の支持素子４４０ｂの軸方向（Ｘ方向）の移動は、そのスロット内に挿入されている支持リング４１０の部分によって抑制される。上述したように支持リング４１０との相互作用によって、第９の支持素子４４０ｂは、第３の磁界コイルセクション３２８ｂ上の第３のサイトに対し、第１のシールドコイルセクション３１８ａ上の第３のサイトを軸方向（Ｘ方向）において固定するが、第９の支持素子４４０ｂのスロット内で支持リング４１０が半径方向及び回転方向に摺動することを可能にすることによって、第１及び第２の磁界コイルセクション３２８ａ及び３２８ｂの回転（Ｒ方向）及び半径方向（実質的にＹ方向）の移動又は拡張を、それらの個々の第３のサイト（例えばその第１の側部）において可能にする。
【００７２】
第１０の支持素子４４０ｃは、構造及び動作において第９の支持素子４４０ｂと同様である。特に、第１０の支持素子４４０ｃは、第１のシールドコイルセクション３１８ａ上の第４のサイト（例えば第１のシールドコイルセクション３１８ａの「上部」から約９０度回転された第２の側部）に配置される第１の部分と、第２のシールドコイルセクション３１８ｂ上の第４のサイト（例えば第２のシールドコイルセクション３１８ｂの「上部」から約９０度回転される第２の側部）に配置される第２の部分と、を有する。第１０の支持素子４４０ｃは更に、その中に形成されるスロットを有し、支持リング４１０の一部がスロット内に配置される。第１０の支持素子４４０ｃの軸方向の（Ｘ方向）移動は、そのスロット内に挿入されている支持リング４１０の部分によって抑制される。上述したように支持リング４１０との相互作用によって、第１０の支持素子４４０ｃは、第２のシールドコイルセクション３１８ｂ上の第４のサイトに対し、第１のシールドコイルセクション３１８ａ上の第４のサイトを軸方向（Ｘ方向）において固定するが、第１０の支持素子４４０ｃのスロットの中で支持リング４１０が半径方向及び回転方向に摺動することを可能にすることによって、第１及び第２の磁界コイルセクション３２８ａ及び３２８ｂの回転（Ｒ方向）及び半径方向（実質的にＹ方向）の移動又は拡張を、それらの個々の第４のサイト（例えばその第２の側部）において可能にする。
【００７３】
上述したように、磁界コイル３２８及びシールドコイル３１８の各々が、高磁界を生成するために大きな電流によって通電される場合、それらは各々、半径方向の拡張を経験することができ、半径方向の拡張の量は、磁界コイル３２８とシールドコイル３１８との間で異なりうる。これを例によって示すために、１つの例示の磁石システムにおいて、磁界コイルは、約１メートルの直径を有することができ、その一方、シールドコイルは、約１．７メートルの直径を有することができる。更に、この例において、通電される場合、磁界コイル及びシールドコイルは各々が、約１ｍｍの半径方向の拡張を経験することができる。磁石システム用の支持構造においてこれを収容するための設備はないので、この拡張は、磁界コイル及びシールドコイルの相対的なアライメントに小さい変化をもたらす。しかしながら、概して、磁石システムの中のコイル及びコイルセクションのアライメントは、非常に正確であり、例えばミリメートルの何分の一かのオーダーである。
【００７４】
従って、ある実施形態において、支持構造４００は、この問題に対処することができ、支持リング４１０と第１乃至第１０の支持素子４０２、４２０ａ−ｃ、４３０ａ−ｃ、４４０ａ−ｃ及び突出部４５０ａ−ｃとの相互作用によって、磁界コイル３２８とシールドコイル３１８との間の所望のアライメントを維持することができる。特に、図１３及び図１４に関して更に詳しく示されるように、支持構造４００は、磁界コイル３２８及び／又はシールドコイル３１８が非通電にされる場合、磁界コイル３２８の軸及びシールドコイル３１８の軸が互いにアラインされず又は小さい量（例えばミリメートルより小さい量）オフセットされるように構成されることができる。次に、磁界コイル３２８及びシールドコイル３１８が通電され、半径方向に拡張する際、支持構造４００は、磁界コイル３２８の軸及びシールドコイル３１８の軸が互いに同軸にアラインされるように構成される。
【００７５】
図１１−図１４は、支持構造４００のような支持構造が、磁界コイル及び／又はシールドコイルが通電される場合及び非通電にされる場合に、どのように磁界コイルの磁界コイルセクション及び／又はシールドコイルのシールドコイルセクションの相対的な軸方向位置を固定の状態に維持し、その一方で、通電される場合、どのように磁界コイルセクション（及び／又はシールドコイルセクション）が半径方向に拡張することを可能にすることができるかを説明することを助ける。更に、図１３及び図１４は、支持構造４００のような支持構造が、磁界コイル及び／又はシールドコイルが非通電にされる場合、どのように磁界コイルの軸及びシールドコイルの軸がアラインされないようにし又は互いにオフセットされるようにすることができるか、及びそれら両方が通電される場合、磁界コイルの軸及びシールドコイルの軸が同軸にアラインされるようにすることができるか、を説明する。
【００７６】
図１１は、超電導磁石システム及び超電導磁石システム用支持構造の第１の例示の実施形態の機能的動作を示す第１の図であり、図１２は、超電導磁石システム及び超電導磁石システム用支持構造の第１の例示の実施形態の機能的動作を示す第２の図である。
【００７７】
図１１及び図１２に示されるように、コイル１１２８は、４つの支持素子１１０２、１１２０ａ、１１２０ｂ及び１１２０ｃによってそれぞれ上部、底部及びその側部において支持される。さまざまな実施形態において、図１１及び図１２に示されない他の支持素子が更に用いられることができる。ここで、支持素子１１０２は、コイルセクション１１２８ａ及び１１２８ｂの位置を、互いに対して軸方向、半径方向及び回転方向において固定する。支持素子１１２０ａは、コイルセクション１１２８ａ及び１１２８ｂの相対的な軸方向（Ｘ方向）位置及び回転（Ｒ方向）位置を、互いに対し固定するが、コイルセクション１１２８ａ及び１１２８ｂが半径方向（概してＹ方向）に拡張することを可能にする。支持素子１１２０ｂ及び１１２０ｃの各々は、コイルセクション１１２８ａ及び１１２８ｂの相対的な軸方向位置（Ｘ方向）を互いに対し固定するが、コイルセクション１１２８ａ及び１１２８ｂが位置を回転（Ｒ方向）させ又は半径方向に拡張する（Ｙ−Ｚ平面）ことを可能にする。
【００７８】
図１１及び図１２は、コイル１１２８の通電前の、コイル１１２８、及びコイルセクション１１２８ａ及び１１２８ｂ（実線）の位置、及び支持素子１１０２、１１２０ａ、１１２０ｂ及び１１２０ｃの位置を示し、コイル１１２８が通電された後の、コイル１１２８及びコイルセクション１１２８ａ及び１１２８ｂ（破線）の位置、及び支持素子１１０２、１１２０ａ、１１２０ｂ及び１１２０ｃの位置を示す。通電前及び通電後の位置の違いは、その違いをより明確に示すために、図１１及び図１２において誇張されている。通電される場合のコイル１１２８の半径方向の拡張の結果として、コイル１１２８の軸がＹ方向にシフトされていることが図１１及び図１２から見られることができる。すなわち、非通電のコイル１１２８は、軸１１２９ａを有し、その一方、通電されたコイル１１２８は、軸１１２９ｂを有する。
【００７９】
図１３は、超電導磁石システム及び超電導磁石システムの支持構造の第２の例示の実施形態について機能的動作を示す第１の図であり、図１４は、超電導磁石システム及び超電導磁石システムの支持構造の第２の例示の実施形態について機能的動作を示す第２の図である。
【００８０】
図１３及び図１４に示されるように、第１のコイル１３２８（例えば磁界コイル）は、４つのコイルセクション１３２８ａ、１３２８ｂ、１３２８ｃ及び１３２８ｄを有する。
【００８１】
支持素子１３０２、１３２０ａ、１３３０ａ、１３２０ｂ、１３２０ｃ及び図１３及び図１４に示されない向こう側の支持素子によって、その上部、底部及びその側部において支持される。同様に、第２のコイル１３１８（例えばシールドコイル）は、支持素子１３０２、１３４０ａ、１３４０ｂ、１３４０ｃによって、その上部、底部及びその側部においてそれぞれ支持される２つのコイルセクション１３１８ａ及び１３１８ｂを有する。
【００８２】
ここで、支持素子１３０２は、コイルセクション１３２８ａ−ｄの位置を互いに対し軸方向、半径方向及び回転方向において固定し、更に、コイルセクション１３１８ａ及び１３１８ｂの位置を互いに対し軸方向、半径方向及び回転方向において固定する。支持素子１３２０ａは、コイルセクション１３２８ａ及び１３２８ｂの相対的な軸方向（Ｘ方向）位置及び回転（Ｒ方向）位置を互いに対し固定するが、コイルセクション１３２８ａ及び１３２８ｂが半径方向（概してＹ方向）に拡張することを可能にする。支持素子１３３０ａは、コイルセクション１３２８ｃ及び１３２８ｄの相対的な軸方向（Ｘ方向）位置及び回転（Ｒ方向）位置を互いに対して固定するが、コイルセクション１３２８ｃ及び１３２８ｄが半径方向（概してＹ方向）に拡張することを可能にする。
【００８３】
支持素子１３２０ｂ及びそれぞれ１３２０ｃは、コイルセクション１３２８ａ及び１３２８ｂの相対的な軸方向（Ｘ方向）位置を互いに対し固定するが、コイルセクション１３２８ａ及び１３２８ｂが位置を回転（Ｒ方向）させ又は半径方向に拡張する（Ｙ−Ｚ平面）ことを可能にする。図１３及び図１４に示されない向こう側の支持素子の各々は、コイルセクション１３２８ｃ及び１３２８ｄの相対的な軸方向位置（Ｘ方向）を互いに対し固定するが、コイルセクション１３２８ｃ及び１３２８ｄが位置を回転（Ｒ方向）させ又は半径方向に拡張する（Ｙ−Ｚ平面において）と可能にする。
【００８４】
図１３及び図１４は、コイル１３１８及び１３２８の通電前の、コイル１３１８、コイル１３２８、及びコイルセクション１３２８ａ−ｄ及び１３１８ａ−ｂ（実線）の位置、並びに支持素子１３０２、１３２０ａ−ｃ、１３３０ａ及び１３４０ａ−ｃの位置と、コイル１３１８及び１３２８が通電された後の、コイル１３１８、コイル１３２８、及びコイルセクション１３２８ａ−ｄ及び１３１８ａ−ｂ（破線）の位置、並びに支持素子１３０２、１３２０ａ−ｃ、１３３０ａ及び１３４０ａ−ｃの位置と、を示す。通電前及び通電後の位置の違いは、より明確に違いを示すために、図１３及び図１４において誇張されている。通電される場合のコイル１３１８及び１３２８の半径方向の拡張の結果として、図１３及び図１４から、コイル１３１８及び１３２８の軸がＹ方向にシフトされていることが分かる。すなわち、コイル１３１８及び１３２８が非通電であるとき、コイル１３１８及び１３２８の軸はアラインされず又は互いにオフセットされているが、コイル１３１８及び１３２８が通電されると、コイル１３１８及び１３２８の軸は互いに同軸にアラインされる。
【００８５】
図４−図１４に関して上述された実施形態は、磁界コイル及びシールドコイルのコイルセクションの各々の対のための、互いに９０度の角度間隔をおかれた４つの支持素子を有することが理解されるべきである。
【００８６】
他の実施形態又はこれらの実施形態の変更例において、支持構造は、各々のコイルセクション対用の４より多くの支持素子を有することができ、例えば６つの支持素子（例えば６０度の角度間隔をおかれうる）又は８つの支持素子（例えば４５度の角度間隔をおかれうる）等を有することができる。
【００８７】
図１５は、超電導磁石システム及び超電導磁石システム用の支持構造１５００の別の例示的な実施形態の一部の斜視図である。図１６は、超電導磁石システム及び支持構造１５００の例示的な実施形態の一部の拡大図であり、図１５に破線円で示される領域をより詳しく示す。ある実施形態において、図１５及び図１６の超電導磁石システムは、磁石システム１０２、超電導磁石システム２００、及び／又は超電導磁石システム３００を有することができる。
【００８８】
支持構造１５００は、複数の同様の又は同一の構造を有するが、図示の明確さのために、これらの構造の全てが標識付けされているわけではない。図４−図１０と同様に、図１５及び図１６は、Ｘ、Ｙ、Ｚ及びＲ方向を示しており、Ｘ方向は軸方向であり、Ｒ方向は回転方向であり、半径方向の拡張又は移動が、Ｙ−Ｚ平面に生じる。
【００８９】
支持構造１５００は、第１の導電性コイル（例えば磁界コイル３２８）及び第２の導電性コイル（例えばシールドコイル３１８）の両方を支持するための素子又はコンポーネントを有して構成される特定の実施形態を示す。しかしながら、他の実施形態において、支持構造１５００は、磁界コイル３２８のみ又はシールドコイル３１８のみを支持するための素子又はコンポーネントのみを有することができる。更に、図１５の図示の簡潔さのために、２つの磁界コイルセクション３２８ｃ及び３２８ｄのみが図示されているが、概して、支持構造１５００は、図３に示すように磁界コイルセクション３２８ａ及び３２８ｂを更に支持することができる。更に、支持構造１５００の変更例は、４より多い又は少ない磁界コイルセクション、及び／又は２より多くのシールドコイルセクションを支持するように構成されることができる。
【００９０】
支持構造４００と同様に、支持構造１５００は、とりわけ、第１及び第２のシールドコイルセクション３１８ａ及び３１８ｂを支持し、シールドコイル３１８が通電される場合及び非通電にされる場合、第１及び第２のシールドコイルセクション３１８ａ及び３１８ｂの相対的な軸方向位置を固定の状態に維持し、その一方、通電される場合、第１及び第２のシールドコイルセクション３２８ａ及び３２８ｂが半径方向に拡張することを可能にするように構成されることができる。更に、支持構造１５００は、とりわけ、磁界コイルセクション３２８ｃ及び３２８ｄを支持し、磁界コイル３２８が通電される場合及び非通電にされる場合、磁界コイルセクション３２８ｃ及び３２８ｄの相対的な軸方向位置を固定の状態に維持し、その一方、通電される場合、磁界コイルセクション３２８ｃ及び３２８ｄが半径方向に拡張することを可能にするように構成されることができる。同様に、支持構造１５００は、とりわけ、磁界コイルセクション３２８ａ及び３２８ｂを支持し、磁界コイル３２８が通電される場合及び非通電にされる場合、磁界コイルセクション３２８ａ及び３２８ｂの相対的な軸方向位置を固定の状態に維持し、その一方、通電される場合、磁界コイルセクション３２８ａ及び３２８ｂが半径方向に拡張することを可能にするように構成されることができる。
【００９１】
支持構造１５００は、複数の支持梁１５０２、第１の支持素子１５３０ａ、第２の支持素子１５３０ｂ、第３の支持素子１５４０ａ、及び第４の支持素子１５４０ｂを有する。図１５に示したように、支持構造１５００は、１２の支持梁１５０２、１２の第１の支持素子１５３０ａ、１２の支持素子１５３０ｂ、１２の第３の支持素子１５４０ａ、及び１２の第４の支持素子１５４０ｂを有する。しかしながら、明確にするため、すべての１２の支持梁１５０２のうち、１２の第１の支持素子１５３０ａ、１２の第２の支持素子１５３０ｂ、１２の第３の支持素子１５４０ａ、及び１２の第４の支持素子１５４０ｂは、図１５において標識付けされている。更に、支持構造１５００の変更例は、１２より多い又は少ない支持梁１５０２、１２の第１の支持素子１５３０ａ、１２の第２の支持素子１５３０ｂ、１２の第３の支持素子１５４０ａ、及び１２の第４の支持素子１５４０ｂを有することができる。ある実施形態において、支持梁１５０２は、剛体構造素子を有する。ある実施形態において、支持梁１５０２は、アルミニウム又は他の非磁性金属を含むことができる。他の実施形態において、支持梁１５０２は、グラファイトを有することができる。
【００９２】
ある実施形態において、第１、第２、第３、及び第４の支持素子１５３０ａ、１５３０ｂ、１５３０ｃ及び１５３０ｄの各々は、非導電性又は電気絶縁性材料を有することができる。ある実施形態において、第１、第２、第３、及び第４の支持素子１５３０ａ、１５３０ｂ、１５３０ｃ及び１５３０ｄの各々は、剛体構造を有することができる。
【００９３】
支持構造１５００は更に、第１及び第2の支持リング１５１０ａ及び１５１０ｂを有する。支持リング１５１０ａ及び１５１０ｂは、磁界コイル３２８及びシールドコイル３１８と実質的に平行にアラインされる。より具体的には、リング１５１０ａ及び１５１０ｂの軸は、磁界コイル３２８の軸及びシールドコイル３１８の軸と平行にＸ方向に延びる。ある実施形態において、支持リング１５１０ａ及び１５１０ｂの軸は、磁界コイル３２８及びシールドコイル３１８の軸に、同軸にアラインされることができる。ある実施形態において、支持リング１５１０ａ及び１５１０ｂは、クライオスタット（例えばクライオスタット２１０及び／又はクライオスタット３２０）の内部壁に、（直接又は間接的に）固定的に取り付けられることができる。支持構造１５００の変更例は、ただ１つの支持リングを有することができ、又は２より多くの支持リングを有することができる。
【００９４】
各々の支持梁１５１２は、例えばエポキシによって又は溶接接続を通じて、第１及び第２の支持リング１５１０ａ及び１５１０ｂに接続される。各々の支持梁１５１２は更に、図１６に最も良く示されるように第１及び第２のヒンジ部材１６１０ａ及び１６１０ｂを有する一対のヒンジ部材を通じて、第１の支持素子１５３０ａの対応するもの、第２の支持素子１５３０ｂの対応するもの、第３の支持素子１５４０ａの対応するもの、及び第４の支持素子１５４０ｂの対応するものの各々に接続される。
【００９５】
第１の支持素子１５３０ａの各々は、磁界コイルセクション３２８ａ上の対応するサイトにおいて、例えばエポキシによって磁界コイルセクション３２８ｃに接続される。同様に、第２の支持素子１５３０ｂの各々は、磁界コイルセクション３２８ｃ上の対応するサイトにおいて、磁界コイルセクション３２８ｄに接続され、第３の支持素子１５４０ａの各々は、磁界コイルセクション３１８ａ上の対応するサイトでにおいてシールドコイルセクション３１８ａに接続され、第４の支持素子１５４０ｂの各々は、シールドコイルセクション３１８ｂ上の対応するサイトにおいて、シールドコイルセクション３１８ｂに接続される。
【００９６】
支持梁１５０２及び第１及び第２の支持リング１５１０ａ及び１５１０ｂとの組み合わせにおいて、第３の支持素子１５４０ａ及び第４の支持素子１５４０ｂの各々は、シールドコイルセクション３１８ａ及びシールドコイルセクション３１８ｂ上の対応するサイトを、軸方向（Ｘ方向）及び回転方向（Ｒ方向）において互いに対し固定するが、例えばシールドコイル３１８の通電に応じて、シールドコイルセクション３１８ａ及びシールドコイルセクション３１８ｂが独立して又は一緒に半径方向（Ｘ−Ｙ平面）に拡張することを可能にする。
【００９７】
これに関して、例えば、各々の支持梁１５０２を第３の支持素子１５４０ａに取り付けるヒンジ部材対１６１０ａ及び１６２０ｂの使用は、各々の第３の支持素子１５４０ａに関し４つのヒンジ点１６００を生成する。その結果、各々のヒンジ部材対１６１０ａ及び１６２０ｂのピボット回転動作は、図１６に最も良く示されるように、各々の第３の支持素子１５４０ａの移動が半径方向に維持されるようにする。同様の状況が、第４の支持素子１５４０ｂに関して当てはまる。
【００９８】
同様に、支持梁１５０２及び第１及び第２の支持リング１５１０ａ及び１５１０ｂと組み合わせて、第１の支持素子１５３０ａ及び第２の支持素子１５３０ｂの各々は、磁界コイルセクション３２８ｃ及び磁界コイルセクション３２８ｄ上の対応するサイトを、軸方向（Ｘ方向）及び回転方向（Ｒ方向）において互いに対し固定するが、例えば磁界コイル３２８の通電に応答して、磁界コイルセクション３２８ｃ及び磁界コイルセクション３２８ｄが独立して又は一緒に半径方向（Ｘ−Ｙ平面）に拡張することを可能にする。
【００９９】
これに関して、各々の支持梁１５０２を第１の支持素子１５３０ａに取り付けるヒンジ部材対１６１０ａ及び１６２０ｂの使用は、例えば、各々の第１の支持素子１５３０ａに対し４つのヒンジ点１６００を生成する。その結果、ヒンジ部材対１６１０ａ及び１６２０ｂのピボット回転動作は、各々の第１の支持素子１５３０ａの移動が半径方向に維持されるようにする。同様の状況が、第２の支持素子１５３０ｂに関して当てはまる。
【０１００】
ある実施形態において、支持構造１５００は、１又は複数の支え棒（tie bars）１５０３を有することができる。各々の支え棒１５０３は、支持梁１５０２の対応する１つの全体に延在することができ、支持梁１５０２及び支持構造１５００の強度及び構造整合性を高めることができる。他の実施形態は、支え棒１５０３を省くことができる。
【０１０１】
図１７は、超電導磁石システムの１又は複数の導電性コイルを支持する方法１７００のフローチャートを示す一実施形態である。方法１７００は、図４−図１６を参照して上述されたさまざまな支持構造によって実現されることができる。
【０１０２】
方法１７００は、第１の導電性コイルが通電される場合及び非通電にされる場合、各々の導電性コイルの第１及び第２のコイルセクションの相対的な軸方向位置を、互いに対し固定される状態に維持する動作１７１０と、通電される場合、第１及び第２のコイルセクションの各々が半径方向に拡張することを可能にする動作１７２０と、を有する。実現される支持構造のタイプに依存して、方法は、更なる動作１７３０ａ又は１７３０ｂの一方を有することができる。
【０１０３】
動作１７３０ａが実施されるとき、支持構造は：第２のコイルセクション上の第１のサイトに対し、第１のコイルセクション上の第１のサイトを軸方向、半径方向及び回転方向において固定し；第２のコイルセクション上の第２のサイトに対し、第１のコイルセクション上の第２のサイトを軸方向及び回転方向において固定し、その一方、第１のコイルセクション上の第２のサイトにおける第１のコイルセクションの半径方向の移動を可能にするとともに、第２のコイルセクション上の第２のサイトにおける第２のコイルの半径方向の移動を可能にし；第２のコイルセクション上の第３のサイトに対し、第１のコイルセクション上の第３のサイトを軸方向において固定し、その一方、第１のコイルセクション上の第３のサイトにおける第１のコイルセクションの半径方向及び回転の移動を可能にするとともに、第２のコイルセクション上の第３のサイトにおける第２のコイルセクションの半径方向及び回転の移動を可能にし；第２のコイルセクション上の第４のサイトに対し第１のコイルセクション上の第４のサイトを軸方向において固定し、その一方、第１のコイルセクション上の第４のサイトにおける第１のコイルセクションの半径方向及び回転の移動を可能にするとともに、第２のコイルセクション上の第４のサイトにおける第２のコイルセクションの半径方向及び回転の移動を可能にする。
【０１０４】
支持構造が第１の（磁界）コイル及び第２の（シールド）コイルを支持する実施形態において、動作１７３０ａが実施される際、磁界コイル及びシールドコイルの少なくとも一方が非通電にされる場合、磁界コイルの軸及びシールドコイルの軸はアラインされなくなり、磁界コイル及びシールドコイルの両方が通電される場合、磁界コイルの軸及びシールドコイルの軸は同軸にアラインされることができる。
【０１０５】
動作１７３０ｂが実施される際、支持構造は、第１のコイルセクション又は第２のコイルセクションに各々が接続される複数のヒンジ結合の支持素子を通じて通電される場合、第１及び第２のコイルセクションの各々が半径方向に拡張すること可能にする。
【０１０６】
好適な実施形態がここに開示されているが、本発明の概念及び範囲内にある多くの変更例が可能である。例えば、上述の実施形態は、ヘリウム槽タイプのシステムの状況において記述されている。しかしながら、他の実施形態において、ここに開示される原理は、「クライオフリー」又はシールされたシステムにおいて用いられるように適応されうることも可能である。このような変更例は、明細書、図面及び請求項の検討後に当業者に明らかになる。従って、本発明は、添付の請求項の範囲内にあること以外は制限されない。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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