(57)【要約】  超電導磁石装置は、動作時に超電導であるコイル巻線を有する界磁コイルアセンブリを含む。界磁コイルアセンブリは、電圧源の接続ポート間に回路接続される。スイッチングモジュールが、界磁コイルアセンブリのコイル巻線のサブセクションを、超電導状態と電気抵抗状態との間で切り替え、サブセクションは、接続ポート間に回路接続されたスイッチングコイルを形成する。スイッチングコイルと界磁コイルとの両方が超電導であり、永久電流が流れる動作状態において、界磁コイル及びスイッチングコイルは共に定常磁場を生成する。本発明によれば、スイッチ巻線は磁場に大きく寄与する。超電導状態と電気抵抗状態との間で切り替えられる界磁コイルアセンブリのコイル巻線は、スイッチングコイルを形成する。つまり、スイッチングコイルは、界磁コイルアセンブリの一部を形成し、界磁コイルアセンブリによって生成される磁場に大きく寄与する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
動作時に、超電導状態であるコイル巻線を有する界磁コイルアセンブリと、
前記界磁コイルアセンブリの前記コイル巻線のサブセクションを超電導状態と電気抵抗状態との間で切り替えるスイッチングモジュールと、
を含み、
前記界磁コイルアセンブリは、電圧源の接続ポート間で回路接続され、
前記サブセクションは、前記接続ポート間で回路接続されるスイッチングコイルを形成する、超電導磁石装置。
【請求項２】
前記スイッチングコイルのインダクタンスは、前記界磁コイルアセンブリのインダクタンスよりも小さい、請求項１に記載の超電導磁石装置。
【請求項３】
前記界磁コイルアセンブリを担持する支持構造体を含み、
前記スイッチングコイルと前記支持構造体との間に熱絶縁が提供される、請求項１又は２に記載の超電導磁石装置。
【請求項４】
前記超電導状態にあるとき、前記スイッチングコイルは、前記界磁コイルアセンブリと直列に回路接続される、請求項１から３のいずれか一項に記載の超電導磁石装置。
【請求項５】
前記界磁コイルアセンブリは、複数の界磁コイルの巻線に対して横方向に同軸に配置される前記複数の界磁コイルを含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の超電導磁石装置。
【請求項６】
前記スイッチングコイルのインダクタンスの前記界磁コイルアセンブリのインダクタンスに対する比が、１／２０から１／２の範囲、好適には０．０８から０．１２の範囲である、請求項２に記載の超電導磁石装置。
【請求項７】
前記界磁コイルアセンブリの前記界磁コイル及び前記スイッチングコイルは、２０から８０Ｋの範囲の臨界温度を有する高温超電導材料の巻線を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の超電導磁石装置。
【請求項８】
前記高温超電導材料は、ＭｇＢ２である、請求項７に記載の超電導磁石装置。
【請求項９】
前記スイッチングコイルは、１６００〜２４００ｍの範囲の長さの超電導ワイヤを含む、請求項８に記載の超電導磁石装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載の超電導磁石装置の界磁コイルアセンブリをランプアップする方法であって、
前記スイッチングコイルを前記電気抵抗状態に設定し、電圧源を前記接続ポートに接続するステップと、
前記界磁コイルを流れる電流が事前設定された最終値に達したときに、前記スイッチングコイルを前記超電導状態に設定するステップと、
前記電圧源をオフするステップと、
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動作中、超電導であり、持続モードで動作するコイル巻線を有する界磁コイルアセンブリを含む超電導磁石装置に関する。特に、本発明は、磁気共鳴検査システム用の超電導磁石に関する。
【背景技術】
【０００２】
超電導磁石の持続モード動作については、Ｍ．Ｗｉｌｓｏｎによってその著書「Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ  Ｍａｇｎｅｔｓ」（Ｏｘｆｏｒｄ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｐｒｅｓｓ、１９８３、ＩＳＢＮ０−１９−８５４８０５−２）」の第１１．２節に説明されている。
【０００３】
超電導磁石の持続モード動作は、超電導スイッチを超電導磁場生成コイルと直列に接続することによって達成される。このスイッチは、磁石の磁場に寄与しないように、支持構造体に巻かれたある長さの超電導ワイヤで構成される。持続的な動作では、スイッチにフルの磁石電流が流れる。スイッチを超電導転移温度より高い温度に加熱すると、スイッチは抵抗性になる。スイッチに並列に接続された電源を使用して、磁場生成コイルの電流を変更することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、より安価に製造することができる超電導磁石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】
【０００５】
この目的は、本発明では、
動作時に、超電導状態であるコイル巻線を有する界磁コイルアセンブリと、
界磁コイルアセンブリのコイル巻線のサブセクションを超電導状態と電気抵抗状態とで切り替えるスイッチングモジュールとを含み、
界磁コイルアセンブリは、電圧源の接続ポート間で回路接続され、
サブセクションは、接続ポート間で回路接続されるスイッチングコイルを形成する超電導磁石装置によって達成される。
【０００６】
本発明の磁石装置の動作は、超電導スイッチの機能が、加熱可能な磁場生成コイルセクション又はコイル巻線によって行われることを除き、Ｗｉｌｓｏｎによって説明された持続モード動作と同様である。従来技術の動作との主な相違点は、従来技術の超電導スイッチは大きい磁場を生成せず、また、大きいインダクタンスを有さない一方で、スイッチングコイルは磁石の磁場に寄与し、大きいインダクタンスを有するという事実によるものである。超電導状態と電気抵抗状態との間で切り替えられる界磁コイルアセンブリのコイル巻線のサブセクションは、スイッチングコイルを形成する。
【０００７】
本発明の磁石装置の磁場は、スイッチングコイルを抵抗状態に設定し、スイッチングコイルの両端に電源を接続することにより、ランプアップすることができる。任意選択的に取り外し可能な電源を接続ポートに接続して、スイッチングコイルの両端間に電圧を印加することができる。電源は、接続ポート間に正又は負の電圧で電流を供給することができる。
【０００８】
接続ポート間に電圧を印加すると、磁石回路の超電導部分の電流が電圧に比例した割合で増加する。温かい、つまり、抵抗状態のスイッチングコイルには、大きい電流は流れない。界磁コイルを通る電流が事前設定された最終値に達すると、接続ポート間の電圧がゼロに設定され、スイッチングコイルは超電導状態に設定され、電源によって供給される電流はゼロにランプダウンされる。スイッチングコイルは、超電導状態にあるとき、他の磁場生成コイルと完全に超電導の閉ループを形成し、その中を永久電流が循環することができる。電源からの電流がゼロに減少すると、すべてのコイル、つまり、磁石のスイッチングコイルを含む界磁コイルに同じ電流が流れる最終状態に達するまで、スイッチングコイルの電流が増加する。この最終状態では、磁石回路内の循環電流は、一般に、スイッチングコイルが超電導状態になったときよりも低い。所望の最終電流を得るためには、ランプの終わりにおける最大電流を幾分高く設定しなければならない。電源からの電流がゼロに減少した後、電源は熱的及び電気的に切断することができる。電源のリード線の切断は、リレースイッチを使用して行うことができる。スイッチングコイルと界磁コイルとの両方が超電導状態で、永久電流が流れる動作状態では、界磁コイルとスイッチングコイルとは共に定常磁場を生成する。本発明によれば、これらのスイッチ巻線は、磁場に大きく寄与する。つまり、本発明によれば、超電導状態と抵抗状態との間で切り替えられる界磁コイルアセンブリのコイル巻線は、スイッチングコイルを形成する。つまり、スイッチングコイルは、界磁コイルアセンブリの一部を形成し、界磁コイルアセンブリによって生成された磁場に大きく寄与する。
【０００９】
スイッチングコイルは、直列に接続された幾つかのスイッチングコイルのアセンブリであってよい。磁石のワイヤの約５から１０％がスイッチングコイルを形成する場合に、この概念が最もうまくいく。この長さは、ＭＲＩ磁石の１つ又は幾つかの完全なコイルセクションであってよい。或いは、単一の完全な巻線セクションの一部だけであってもよい。磁石システムのスイッチングコイル及び非スイッチングコイルの構成を、ｚ＝０の中央平面に対して鏡面対称に保つことが好適である。これは既存のクエンチ検出及び保護方法を使用することを可能にするからである。
【００１０】
外部電源のランプダウン中の磁石電流の変化を除き、磁石を磁場に持ってきてそれを持続モードにする手順は、Ｗｉｌｓｏｎが説明するように、従来の持続モード磁石をランプアップするのと同じである。
【００１１】
好適には、スイッチングコイル及び界磁コイルは、幾何学的に配置され、それぞれの数の巻線を有するので、定常磁場は空間的に一様である。これにより、超電導磁石システムが磁気共鳴検査システムでの使用に適したものになる。
【００１２】
スイッチングコイル（アセンブリ）を電気抵抗状態と超電導状態との間で切り替えるスイッチングモジュールは、スイッチングコイルの巻線の温度をその超電導臨界温度を上回る値と超電導臨界温度を下回る値との間で調節する切り替え可能なヒータとして具体化することができる。或いは、スイッチングコイルへの局所的な無線周波数電磁場を印加して、スイッチングコイルを超電導状態から電気抵抗状態に変化させることができる。ヒータを作動させることに加えて、切り換えられるコイルセクションの能動的冷却を抑制して、磁石の冷却システムの過負荷を防ぐことが有利である。スイッチングコイルは、他のコイルから十分に熱的に絶縁されているため、他の界磁コイルをクエンチするリスクなく、非超電導状態になることができる。この理由から、この概念は、超電導コイルが真空空間に配置され、冷却システムによって冷却される磁石での使用に最適である。
【００１３】
本発明は、別個の永久電流スイッチを必要とすることなく、超電導磁石装置をランプアップ及びランプダウンすることを可能にする。したがって、永久電流スイッチの任意の磁場が定常磁場に摂動を与えることを回避するための措置を講じる必要はない。むしろ、本発明は、スイッチングコイルが定常磁場の磁場強度及び均一性を増加させ、及び／又は、磁石の漂遊磁場から環境を能動的にシールドすることに寄与することを可能にする。つまり、スイッチングコイルと界磁コイルとが共に動作して、定常磁場を生成する。磁場生成コイルをスイッチング素子として使用する主な利点は、比較的低コストでスイッチング素子の高抵抗状態の抵抗を実現することが可能になる点である。ランプ中の散逸は、ランプ電圧の２乗をこの開状態の抵抗で割った値に相当する。例えばこの散逸を１Ｗ未満に制限するためには、この抵抗は、最大１０Ｖの典型的なランプ電圧で１００Ω程度である。スイッチングコイルの開状態の抵抗は、スイッチ内のワイヤの長さに正比例する。磁場を生成しない別個の回路要素として形成される従来の永久電流スイッチは、長いスイッチワイヤ長を必要とし、これは、コストを追加するだけである。コイルワイヤを切り替え機能に使用することの更なる利点は、高い常態抵抗を実現するために、高抵抗マトリックスを備えた特別なスイッチワイヤが不要である点である。スイッチングコイルは、標準の純銅製の安定化導体から巻くことができる。これにより、通常の動作での磁石の安定性が向上し、自然クエンチのリスクが減少する。
【００１４】
磁石をランプダウンするために、ランプアップ手順を逆の順序で実行することができる。外部電源を接続した後、スイッチングコイルの電流をゼロに近い値に減少するために、その電流をランプアップする必要がある。次に、スイッチングコイルは非超電導状態になり、その後、外部電流がゆっくりとゼロに減少する。これには、磁石の接続ポート（端子）間に電流の流れに対抗する電圧が必要である。この負の電圧は、電源と直列に散逸要素（抵抗、ダイオード）を接続するか、電源をダイオードでバイパスしてから電源を流れる電流を遮断することで実現することができる。このような２象限電源の多くの実施形態はそれ自体知られており、従来のＭＲＩ磁石で使用されるこのような電源のいずれも、スイッチングコイルに基づくスイッチ概念を利用する本発明の磁石アセンブリに適している。
【００１５】
外部電源をオンにしてスイッチングコイルの電流をゼロに減少することができない場合（例えば（主電源の）停電の場合）、ダンプ抵抗又はダイオードを接続して、スイッチングコイル内のヒータを（バッテリ給電されるバックアップ電力を使用して）作動させることが可能である。これはスイッチングコイルをクエンチさせる可能性があるが、そのエネルギー含量が十分に少なく、この事象が、残りのコイルセクションの完全なクエンチを引き起こさなければ、システムの磁石は自動的に放電状態になり、電流はゼロに減少する。
【００１６】
本発明のこれらの及び他の態様について、従属請求項に規定される実施形態を参照して更に説明する。
【００１７】
本発明の超電導磁石装置の好適な実施形態では、スイッチングコイルの自己インダクタンスは、界磁コイルアセンブリのインダクタンスよりもはるかに小さい。好適には、スイッチングコイルのインダクタンスの界磁コイルアセンブリにインダクタンスに対する比は、１／２０から１／２の範囲、好適には（０．０８から０．１２）の範囲にあり、非常に良好な結果は１／１０の比で達成される。これは、ランプアップの終わりにおける電流の再分配を制限し、磁石コイルへの必要とされる電流のオーバーシュートが比較的小さいことを確実にする。
【００１８】
好適には、抵抗状態におけるスイッチングコイルのオーム抵抗は、約１０Ωの最小値を上回り、これにより、ランプアップ又はランプダウン中の損失が少ない。より詳しく説明すると、磁石がランプされると、接続ポート間に例えば１０Ｖの電圧がある。界磁コイルの電流は、印加電圧にほぼ比例して、且つ、界磁コイルの自己インダクタンスに反比例して増加する。したがって、電圧が高いほど、ランプ動作は速くなる。印加電圧はまた、非超電導状態のスイッチングコイルに多少の電流を流す。この電流は、印加電圧に比例し、スイッチングコイルの常態抵抗に反比例する。この電流によるスイッチングコイルの散逸は、印加電圧に対して２次であり、その常態抵抗に反比例する。したがって、スイッチングコイルでの散逸が低くあるためには、１０〜１００オームの常態抵抗が必要である（そうでなければ、ランプ電圧を非常に低くする必要があり、これは、何時間ものランプ時間が発生する可能性がある）。
【００１９】
界磁コイルは、支持構造体上に取り付けられるか又は支持構造体によって所定の位置に保持される。支持構造体はまた、スイッチングコイルを担持することもできる。スイッチングコイルは、マルチセクションＭＲＩ磁石の１つ以上の個別のコイルセクションであってよい。スイッチングコイルは、内部磁場を生成する内部コイルのセットの一部であっても、磁石の漂遊磁場をアクティブにキャンセルするシールドコイルのセットの一部であっても、又はその両方であってもよい。スイッチングコイルの巻線が、他の磁場生成巻線に近接していることも可能である。例えば１つ以上のコイルセクションの最も外側の巻線層をスイッチングコイルとして使用することができる。本発明の一態様によれば、超電導状態を維持するために、ＭＲＩ磁石のスイッチングコイルと他の界磁コイルとの間に熱絶縁が提供される。これにより、スイッチングコイルが温められてその温度が、その超電導臨界温度よりも上に上昇すると、界磁コイルには熱がまったく伝達されないか又はごくわずかに伝達されるため、界磁コイル巻線を超電導状態に維持するために界磁コイルの高い冷却能力を必要としない。コイルが液体又は気体の循環流体ヘリウムによって冷却される場合、スイッチングコイルを抵抗状態にする必要があるときは、スイッチングコイルへのヘリウムの流れを減少又は遮断することが有利な場合がある。したがって、磁石のランプ中の磁石の冷却システムでのエネルギーの蓄積が最小限に抑えられる。
【００２０】
本発明の別の態様では、界磁コイル及びスイッチングコイルは、共通の縦軸に沿って同軸上に幾何学的に整列し、界磁コイル巻線及びスイッチングコイル巻線は、縦軸の周りに方位角方向にある。界磁コイル及びスイッチングコイルは、放射状に（縦軸に対して横方向に）延在する平行な面にあってよい。界磁コイル及びスイッチングコイルのそれぞれは、定常磁場の磁場強度及び空間分布に従って、異なる又は等しい半径方向サイズ及び巻線数を有する。一般に、標準的な磁場生成コイルに使用されるコイル巻線技術を、スイッチングコイルにも使用することができる。
【００２１】
本発明の別の態様では、界磁コイルアセンブリの界磁コイル及びスイッチングコイルは、その臨界温度が２０から８０Ｋの範囲にある高温超電導材料の巻線を含む。これにより、超電導磁石アセンブリの動作温度を高くすることができる。より高い温度では、界磁コイル及びスイッチングコイルの温度を超電導臨界温度以下に保つのに冷却メカニズムはより効率的である。適切な高温材料は、超電導臨界温度が３９Ｋ（ゼロ磁場において）のＭｇＢ２である。このような高温超電導体は、従来のニオブチタン導体よりも大幅に高価になる傾向がある。したがって、磁場生成に寄与しない従来のスイッチにおける超電導ワイヤの不要にすることは、特に魅力的である。
【００２２】
本発明の更なる態様では、スイッチングコイルは、１６００から２４００ｍの範囲の長さのＭｇＢ２超電導ワイヤを含んでよい。このワイヤは、ｅｘ−ｓｉｔｕ及びｉｎ−ｓｉｔｕパウダーインチューブ（ＰＩＴ）法で製造することができる。この量の材料は、本発明によれば、動作中、定常磁場に寄与する。
【００２３】
本発明のこれらの及び他の態様について、以下に説明する実施形態及び添付図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、電源が結合された本発明の超電導磁石アセンブリの一例の電気回路図である。
【図２ａ】図２ａは、本発明の超電導磁石アセンブリのランプアップ手順中の電気量のダイナミクスのグラフ表示である。
【図２ｂ】図２ｂは、本発明の超電導磁石アセンブリのランプダウン手順中の電気量のダイナミクスのグラフ表示である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１は、電源が結合された本発明の超電導磁石アセンブリ１００の一例の電気回路図である。自己インダクタンスＬ１の界磁コイル巻線１０１は、分かり易くするために、単一のユニットとして示されているが、実際には、幾つかの界磁コイルのアセンブリとして構成される。自己インダクタンスＬ２のスイッチングコイル１０２も単一のユニットとして示されているが、実際には、スイッチングコイルは、幾つかのスイッチングコイルのアセンブリとして構成することができる。スイッチングコイル１０２と界磁コイルとは合わせて、それ自体が閉じた超電導ループを形成する。スイッチングコイルを形成するコイルセクションが磁石内で物理的にグループ化される必要はない。コイルセクションの相互接続配線は、スイッチングコイルのすべてのセクションが、中間に非スイッチングカテゴリの要素なく、直接直列に接続されるようなものでなければならない。
【００２６】
電源は、遠隔操作されるリレーであってよい電気的及び熱的に分離可能なリード線１０３によってスイッチングコイルの両端に接続されている。界磁コイル１０１及びスイッチングコイル１０２は、極低温システム（図示せず）によって超電導温度に冷却することができる。スイッチングコイルが抵抗状態でなければならない時間中に、スイッチングコイルの熱抵抗を増加させる及び／又は冷凍能力を減少させる手段を提供することが有利である。制御可能な電源１０５は、電流リード線１０３に接続される。ダイオード又はダイオードのスタック１０４を電源１０５に並列に回路接続して、電源がオフ状態でも、磁石からの電流が循環することを可能にする。
【００２７】
本発明は、以下の手順に従って使用される。超電導磁石アセンブリが特定の磁場を生成するために、スイッチは閉じられ、界磁コイル１０１は冷却されて超電導状態になり、スイッチングコイル１０２は抵抗状態になる。このために、調節可能なヒータ１０６が設けられて、スイッチングコイル内へと熱を放散させて、スイッチングコイルの温度を超電導臨界温度より高くする。任意選択的に、スイッチングコイルの冷却は低減又は中断される。電源によってＤＣ電圧Ｖ０が生成され、これは、超電導状態の界磁コイル１０１を流れる電流を増加させる。この電流は、時間ｔｒａｍｐの経過後、電源からの電圧がゼロに減少する事前設定値Ｉｓｅｔになるまで増加し続ける。ランプ中、抵抗状態のスイッチングコイルの両端間の電圧は、スイッチングコイルに電流Ｖ０／Ｒｓｗｉｔｃｈを流し、これは、散逸Ｖ０２／Ｒｓｗｉｔｃｈをもたらす。このランプ関連の散逸により、ヒータの電力は、スイッチングコイルに蓄積される熱の総量を制限するために適切であってよい。電流設定点に達した後、スイッチングコイルは、例えばヒータ１０６をオフにして、スイッチングコイルの冷却を可能にすることによって超電導状態にされる。スイッチングコイルが超電導状態になるために必要な待機時間は、ランプ中にスイッチングコイルで散逸されるエネルギー量（（Ｌ１．Ｉｓｅｔ）２／ｔｒａｍｐ．Ｒｓｗｉｔｃｈに相当する）と、スイッチングコイルの冷却システムの冷却能力との比に相当する。なお、スイッチコイルの質量も体積も、必要な待機時間に影響しないことに注意されたい。比較的大きいコイルをスイッチとして使用することは、スイッチの抵抗Ｒｓｗｉｔｃｈが大きくなるため、有利である。スイッチングコイルが超電導状態に達した後、電源からの電流はゼロに減少する。これにより、スイッチングコイル１０２の電流が増加する。同時に、界磁コイル１０１の電流が減少する。最終状態では、すべてのコイル１０１、１０２の電流が等しくなり、電源に流れる電流はなくなる。その後、電源を安全に切断することができる。界磁コイルとスイッチングコイルとは直列で等しい電流が流れ、両方とも超電導磁石の磁場に寄与する。
【００２８】
最終電流Ｉ０に必要なランプアップの終わりにおける電流設定値Ｉｓｅｔの適切な値は、界磁コイル１０１のインダクタンスＬ１の値と、スイッチングコイル１０２のインダクタンスＬ２の値と、これらの２コイル間の相互インダクタンスＭ１２とを使用して簡単に計算することができる。スイッチングコイルがその超電導状態に達するとすぐに、超電導磁石回路１０１−１０２内の全磁束は封じ込められ、回路が超電導状態である限り一定のままである。ランプの終わりでは、この封じ込められた磁束は、Ｌ１．Ｉｓｅｔに相当するが、最終状態ではＬｔｏｔａｌ．Ｉ０に相当する。ここでＬｔｏｔａｌは、超電導ループの合計インダクタンスであり、Ｌ１＋Ｌ２＋２Ｍ１２である。したがって、電流設定値はＩｓｅｔ＝Ｉ０．（Ｌｔｏｔａｌ／Ｌ１）でなければならない。インダクタンスはシミュレーションでも測定でも非常によく知られているため、必要な電流オーバーシュートは正確に予測することができる。上記式はまた、Ｌ２及びＭ１２がＬ１よりもはるかに小さい限り、必要な電流オーバーシュートの大きさが限定されることも示す。
【００２９】
磁石がランプダウンするためには、電流リード線スイッチ１０３は閉じられ、電源がオンされて、その電流はランプアップされて、スイッチングコイル１０２の電流が小さい値に減少する。次に、ヒータ１０６がオンされて、スイッチングコイルの温度をその超電導臨界温度よりも高く上げる。界磁コイル１０１は超電導状態のままである。次に、界磁コイル１０１の両端に負の電圧を印加すると、電流がゼロまで減少する。
【００３０】
図２ａは、本発明の超電導磁石アセンブリの典型例のランプアップ手順中の電気量のダイナミクスのグラフ表示であり、界磁コイルインダクタンスはＬ１＝２０Ｈであり、スイッチングコイルインダクタンスはＬ２＝２Ｈであり、相互インダクタンスはＭ１２＝０．１Ｈである。ｔ＝０でのランプアップの開始時に、ヒータ１０６はオンであるので、スイッチングコイル１０２は抵抗状態にある。破線は、電源１０５によって供給される電圧を表す。初期過渡期間後、電圧は一定値Ｖ０に維持される。曲線は、界磁コイル１０１を通る電流を示す。電流は、Ｖ０／Ｌ１の割合で時間と共にほぼ直線的に増加する。時点ｔ１で、Ｌ１を通る電流は、設定点Ｉｓｅｔに達し、電源の電圧はゼロに設定される。次に、界磁コイル１０１を通る電流はその一定レベルＩｓｅｔにある間、スイッチングコイルのヒータはオフされ、スイッチングコイルの通常の冷却が再び作動される。システムは、スイッチングコイルが超電導状態になるまでこの状態を維持する必要がある。スイッチングコイルが完全に超電導状態になるのを可能にするのに十分な待機時間後、電源からの電流はゼロにランプされる。これは、スイッチングコイル１０２の電流と界磁コイル１０１の電流が等しくなり、電源に流れる電流がゼロになるまで、スイッチングコイル１０２の電流を増加し、界磁コイル１０１の電流を減少する。電流の再分配中に、負の誘導電圧が生成される。これは、電流の再分配による界磁コイル及びスイッチングコイルのエネルギーの減少に関連している。
【００３１】
図２ｂは、本発明による典型的な磁石の制御されたランプダウン中の電気量のダイナミクスのグラフ表示である。最初に、正の電圧が磁石に印加され、これにより、スイッチングコイル１０２の電流が減少する。同時に、界磁コイル１０１の電流が増加する。電源からの電流が、以前にランプアップ中に使用された値Ｉｓｅｔに達すると、スイッチングコイルの電流はゼロになる。この時点で、スイッチングコイルのヒータのオンすることができ、また、任意選択的に、スイッチングコイルの冷却を低減又は無効にすることができる。次に、スイッチングコイルの両端に負の電圧を印加すると、界磁コイルの電流がゼロに減少する。
【図１】
2021503175.tif 000003
【図２ａ】
2021503175.tif 000004
【図２ｂ】
2021503175.tif 000005
【国際調査報告】
2021503175.tif 000006
2021503175.tif 000007