(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁極間隙を有する磁極と、
上記磁極に対して巻き位置をずらして巻帯され、かつ、各々が直列接続されている複数の励磁コイルと、
上記複数の励磁コイルに接続された定電流電源と、
上記励磁コイルと上記定電流電源との間に接続されて、各々の上記励磁コイルの端部から上記定電流電源の負側に分流電流を流す複数の分流手段と
を備えた電磁石装置であって、
各々の上記励磁コイルに流れる励磁電流値に巻き位置ごとに、単調減少、単調増加およびそれらの組合せのいずれか１つの分布を持たせることにより上記磁極間隙に分布を持った磁場を発生させ、
上記定電流電源から、直列に接続された上記複数の励磁コイルに供給する一つの電流値と、各々の上記分流手段を流れる各分流電流値とをモニタしながら、外部よりそれらの電流値を任意に設定することにより、各々の上記励磁コイルに流れる各励磁電流値を独立に可変とし、それにより、上記磁場の分布を可変とする
ことを特徴とする電磁石装置。
【請求項２】
上記分流手段は定電流回路を有していることを特徴とする請求項１に記載の電磁石装置。
【請求項３】
上記分流手段は、
上記定電流回路を流れる電流の電流値を設定する電流値設定手段と、
上記電流値を検出する電流値検出手段と
を有することを特徴とする請求項２に記載の電磁石装置。
【請求項４】
直列接続されている上記励磁コイルの最終段に接続されて、上記励磁コイルの電流を測定する電流検出器をさらに備えたことを特徴とする請求項３に記載の電磁石装置。
【請求項５】
上記分流手段は、正電流および負電流の少なくともいずれか一方を通電できる定電流電源を有していることを特徴とする請求項１、３および４のいずれか１項に記載の電磁石装置。
【請求項６】
上記分流手段は、複数の小分流回路を並列接続して構成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の電磁石装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は電磁石装置に関し、特に、粒子線加速器等に使用する電磁石装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、加速器の開発において、高エネルギー物理学の分野における電子および陽子の加速という従来の利用法以外の新たな分野への応用の可能性が提案されている。代表的な二例を挙げると、その１つは医療分野であり、もう１つは、ミュオンや短寿命核等の不安定粒子用加速器の開発である。この様な用途に適した加速器としてＦＦＡＧ（Fixed Field Alternating Gradient）加速器が近年注目を浴びている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００３】
従来のＦＦＡＧ加速器におけるＦＦＡＧ電磁石では、山型の磁場分布を発生させる（非特許文献１の図５参照。）。このための型として、磁場を磁極形状で形成する型（以下、「ポール型」）と、磁場をコイルに流す電流分布により形成する型（以下、「コイル型」）がある。ポール型では磁極形状で磁場分布が決まるので、磁場分布を可変にすることはできないが構造が簡単であるという長所があり、代表的な物としてはＫＥＫで実機が開発されている。一方、コイル型では、磁極の周囲に巻かれた主コイルで全体の磁場を発生し内側のトリムコイルで磁場勾配を形成するので、トリムコイル電流を変更すれば磁場分布を可変にできる長所があるが、多系統の電流を一台の磁石に供給するので磁石及びコイルの構造が複雑になるという問題点があり、現在実機としては存在していない。
【０００４】
【非特許文献１】ＯＨＯ  ０３高エネルギー加速器セミナー、「加速器の基礎と先端加速器」、主催（財）高エネルギー加速器科学研究奨励会、ＯＨＯ'０３「加速器の基礎と先端加速器」講義の概要、ＦＦＡＧ（講師：横井武一郎）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の構成は磁石へのトリムコイル配置までは考えられているが、電源も含めた構成は検討されておらず、実現されていなかった。単純に、すべてのトリムコイルに対して各々定電流電源を設置するとすれば、電源コストが高くなるし、低コスト化のため全てのトリムコイルを直列接続し、１台の電源で励磁するとすれば、電流分布の可変性というコイル型の長所が失われてしまうという問題点があった。
【０００６】
この発明はかかる問題点を解決するためになされたものであり、高精度かつ可変の磁場分布が安価に得られる電磁石装置を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、磁極間隙を有する磁極と、上記磁極に対して巻き位置をずらして巻帯され、かつ、各々が直列接続されている複数の励磁コイルと、上記複数の励磁コイルに接続された定電流電源と、上記励磁コイルと上記定電流電源との間に接続されて、各々の上記励磁コイルの端部から上記定電流電源の負側に分流電流を流す複数の分流手段とを備えた電磁石装置であって、各々の上記励磁コイルに流れる励磁電流値に巻き位置ごとに、単調減少、単調増加およびそれらの組合せのいずれか１つの分布を持たせることにより上記磁極間隙に分布を持った磁場を発生させ、上記定電流電源から、直列に接続された上記複数の励磁コイルに供給する一つの電流値と、各々の上記分流手段を流れる各分流電流値とをモニタしながら、外部よりそれらの電流値を任意に設定することにより、各々の上記励磁コイルに流れる各励磁電流値を独立に可変とし、それにより、上記磁場の分布を可変とすることを特徴とする電磁石装置である。
【発明の効果】
【０００８】
この発明は、磁極間隙を有する磁極と、上記磁極に対して巻き位置をずらして巻帯され、かつ、各々が直列接続されている複数の励磁コイルと、上記複数の励磁コイルに接続された定電流電源と、上記励磁コイルと上記定電流電源との間に接続されて、各々の上記励磁コイルの端部から上記定電流電源の負側に分流電流を流す複数の分流手段とを備えた電磁石装置であって、各々の上記励磁コイルに流れる励磁電流値に巻き位置ごとに、単調減少、単調増加およびそれらの組合せのいずれか１つの分布を持たせることにより上記磁極間隙に分布を持った磁場を発生させ、上記定電流電源から、直列に接続された上記複数の励磁コイルに供給する一つの電流値と、各々の上記分流手段を流れる各分流電流値とをモニタしながら、外部よりそれらの電流値を任意に設定することにより、各々の上記励磁コイルに流れる各励磁電流値を独立に可変とし、それにより、上記磁場の分布を可変とすることを特徴とする電磁石装置であるので、これにより、高精度かつ可変の磁場分布を安価に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１に係る電磁石装置について説明する。図１は、本実施の形態における粒子線加速装置に使用される電磁石装置である。図１（ａ）は粒子線軌道８に垂直な面での断面図であり、図１（ｂ）は粒子線軌道８に平行な面での断面図である。本実施の形態に係る電磁石装置は、図１に示すように、磁極６と、磁極６に設置された一つの主励磁コイル７と、主励磁コイル７に電力を供給する主コイル電源９と、磁極６に設置された複数のトリムコイル１（励磁コイル）と、トリムコイル１に電力を供給するトリムコイル電源４と、複数のトリムコイル１の電流を分流・制御する複数の分流回路２（図４参照）からなる分流補正回路２１とから構成されている。各分流回路２は、トリムコイル１とトリムコイル電源４との間に接続されて、各トリムコイル１の端部からトリムコイル電源４の負側に分流電流を流す分流手段を構成している。
【００１０】
磁極６は、図１（ａ）に示されるように、粒子線軌道８に垂直な断面形状が、概ねＣ字形形状をしており、端部が互いに対向している。対向された当該端部間には所定の隙間があり、磁極間隙となっている。その磁極間隙の領域に粒子線収束用の収束磁場を発生させる。主励磁コイル７は磁極６に対して、図１に示すように、Ｃ字形の磁極６の磁極間隙に面した一方の端部に巻帯されており、巻き方向は磁極間隙に平行になるように巻帯されている。これに主コイル電源９に電流を通電することにより、該磁極間隙内で概ね一様の分布である一様磁場を発生させる。複数のトリムコイル１は、磁極６に対して、図１（ａ）に示すように、Ｃ字形の磁極６の端部の端面に対して所定角度を形成する方向に斜めに引き出されて、図１（ｂ）に示すように、巻き方向は粒子線軌道８に対して平行になるように巻帯されている。複数のトリムコイル１は、所定間隔もしくは任意の間隔で、それぞれ巻き位置をずらせて巻帯されており、電気的には全てが直列接続としてトリムコイル鎖１１を形成している。ここで、トリムコイル電源４によりトリムコイル鎖１１に電流を通電すると、該磁極間隙内の位置によって巻帯されるトリムコイル１の数が異なっているので、磁場強度が位置によって変化し、該磁極間隙に粒子線軌道８の進行方向に対して垂直方向に単調増加または単調減少の分布磁場が発生する。主コイル電源９は、電流安定度が１０−４程度の高精度定電流電源であり、内部には高精度電流検出器３（図４参照）が内蔵された帰還回路により定電流制御がなされており、電流値の設定は外部のシーケンサ５（図４参照）等によりコントロールできるようになっている。トリムコイル電源４も主コイル電源９と同様の定電流電源であり、最大電流および最大電圧の仕様のみが異なっている。分流補正回路２１を構成している分流回路２は、トリムコイル鎖１１中の各トリムコイル１の低電圧側からトリムコイル電源４出力の負側へ直接分流するように構成されており、電流精度を確保するため各分流回路２は定電流回路としている。この定電流回路も内蔵の高精度電流検出器からの帰還回路により定電流制御がなされている。
【００１１】
図４は、本実施の形態におけるトリムコイル鎖と分流回路とを示した図である。図４に示すように、分流補正回路２１内には、複数の分流回路２が設けられている。また、各分流回路２に対して、分流回路２を流れる電流の電流値を検出するための電流値検出手段としての分流回路電流値読取Ａ／Ｄ変換器２２と、分流回路２を流れる電流の電流値を設定するための電流値設定手段としての分流回路電流値設値Ｄ／Ａ変換器２３とが設けられている。また、それらの分流回路電流値読取Ａ／Ｄ変換器２２と分流回路電流値設値Ｄ／Ａ変換器２３とは、分流補正回路Ｉ／Ｏ２４に接続されていて、外部のシーケンサ５との信号の入出力が行われる。このように、分流回路電流値読取Ａ／Ｄ変換器２２と分流回路電流値設値Ｄ／Ａ変換器２３とが設けられているので、分流回路２の電流値をモニタしながら設定できるので、高精度にかつ必要最小限に分流電流の制御を行うことができ、結果的に、高精度な磁場発生を可能にすることができる。また、シーケンサ５は、トリムコイル電源４に接続されている。トリムコイル電源４は、上述したように、トリムコイル鎖１１を構成している各トリムコイル１に接続されており、それらに電流を通電させる。なお、図４の構成においては、直列コイルであるトリムコイル鎖１１における最も低電圧側（最終段）に設けたトリムコイル１の電流を測定するための高精度電流モニタである高精度電流検出器３が図示されているが、これは、必ずしも設ける必要はなく、必要に応じて設けるようにすればよい。
【００１２】
このように、図４に示されているように、本実施の形態においては、複数のトリムコイル１を直列接続し、直列コイルとしている。また、当該直列コイルに対して、定電流電源であるトリムコイル電源４を接続している。当該トリムコイル１の各々の高電圧側または低電圧側との間に、各々所定の抵抗値の抵抗または分流定電流回路である分流回路２を設け、分流電流を流してトリムコイル１の各々に電流分布を持たせられるようにしている。また、分流回路２は分流電流のモニタ機能である高精度電流検出器３があり、分流電流の値設定やモニタ値は、入出力装置である分流補正回路Ｉ／Ｏ２４を介して、上位コンピュータであるシーケンサ５により制御または監視できるようにしている。また、トリムコイル電源４も、シーケンサ５により、電流設定およびモニタができるようにしている。
【００１３】
主コイル電源９、トリムコイル電源４、および、分流補正回路２１の電源（図示省略）を投入し、電磁石動作を開始する。主コイル電源９やトリムコイル電源４に対してはそれぞれ所定の一定電流を流すように設定する。分流補正回路２１に対しては、各分流回路２に対して所定の電流を分流するように設定する。その結果、主励磁コイル７による一様磁場とトリムコイル１による分布磁場により磁極間隙に粒子線収束に必要な収束磁場が発生する。主励磁コイル７による一様磁場は電流値一つだけがパラメータであり、分布磁場の形成には寄与しないので、以下ではトリムコイル１による分布磁場の発生に着目し説明する。図５は、本実施の形態に係る電磁石装置におけるトリムコイル電流分布を示した図であり、図６は、本実施の形態に係る電磁石装置における分流電流分布を示した図である。
【００１４】
本実施の形態における分流電流値は従来構成の場合より大幅に低減できる。たとえば、トリムコイル１の電流仕様が、図４もしくは図５のように、コイルＮｏごとに徐々に大きな値となっている場合、図１に示す本実施の形態の回路においては、隣り合う各トリムコイル１の電流の差電流（図５参照）に相当する電流を流すようにコントロールすることになるが、差電流は高々２０［Ａ］程度に抑えられている。なお、本実施の形態においては、分流回路２を使用しているので、流せる電流は必ず高電圧側から低電圧側に向けての方向に限られるので、隣り合う２つのトリムコイル１の電流差は、図６に示すように、正の値のみをとることになるので、トリムコイル電流は図５のような単調増加分布に限られることになる。
【００１５】
なお、ここで、コイル電流を所定の安定度で維持するためには、分流回路にも所定の精度が求められるが、一般に電流値が大きいほど、電流検出素子や電流制御素子の価格が上昇し、しかも従来構成の場合は、分流回路が接地電位より浮いていることから絶縁対策も必要であるなどのコスト増の要因があったが、本実施の形態では、これらのコスト増要因がないので、電磁石装置のコスト低減が出来るという効果がある。
【００１６】
以上のように、本実施の形態に係る電磁石装置においては、磁極６の周囲に巻かれた主励磁コイル７で全体の磁場を発生し、内側のトリムコイル１で磁場勾配を形成するようにし、さらに、各々のトリムコイル１に流れる励磁電流値が、巻き位置ごとに単調減少する分布になるようにすることにより、磁極６の磁極間隙に分布を持った磁場を発生させ、トリムコイル電源４の電流値と各々の分流回路２を流れる分流電流値とを変化させることにより、磁場の分布を可変とした。これにより、高精度かつ可変の磁場分布が安価に得ることができる。
【００１７】
すなわち、本実施の形態においては、以下の構成（１）〜（６）を有しているので、以下の（ａ）〜（ｃ）の効果が得られる。
（Ａ）構成
（１）一つまたは複数の磁極（電磁石）における複数のトリムコイル１を直列接続し、直列コイルとしている。
（２）当該直列コイルに対して定電流電源であるトリムコイル電源４を接続している。
（３）当該トリムコイル１の各々の高電圧側または低電圧側とトリムコイル電源４の低電圧側との間に各々所定の抵抗値の抵抗または分流定電流回路である分流補正回路２１を設け、分流電流を流し、トリムコイル１の各々に電流分布を持たせられるように構成している。
（４）当該直列コイルにおける最も低電圧側に設けたトリムコイル１の電流を測定する高精度電流モニタである高精度電流検出器３を設置している。
（５）当該分流回路２は分流電流のモニタ機能があり、分流電流の値設定やモニタ値は入出力装置を介して上位コンピュータにより制御出来るように構成している。
（６）当該トリムコイル電源４も上位コンピュータにより電流設定、モニタが出来るように構成している。
（Ｂ）効果
（ａ）定電流電源の台数を削減してコスト低減を図ることができる。
（ｂ）分流回路により可変磁場分布を実現することができる。
（ｃ）必要最小限の高精度電流モニタと分流電流の値設定、および、モニタ機能によりトリムコイルを流れる電流値を高精度化し、高精度磁場を実現することができる。
【００１８】
なお、以上の説明においては、分流回路２は電流精度を確保するために定電流回路で構成している場合について述べたが、安定度および精度等に問題が無い場合には、分流回路２を単純な抵抗もしくは可変抵抗で構成してもよい。その場合には、さらにコスト削減が可能となる。
【００１９】
なお、以上の説明においては、１つの磁極（電磁石）を用いる例について説明したが、粒子線加速装置は複数の磁極（電磁石）を使用することが通常であり、上記構成を２以上の複数の磁極（電磁石）に適用するようにしてもよく、その場合にも同様の効果を得ることが出来る。
【００２０】
実施の形態２．
図２に、この発明の実施の形態２における粒子線加速装置に使用される電磁石装置を示す。図２（ａ）は粒子線軌道８に垂直な面での断面図であり、図２（ｂ）は粒子線軌道８に平行な面での断面図である。この発明の実施の形態２における粒子線加速装置に使用される電磁石装置は、図２に示すように、図１に示した実施の形態１の構成に対して、電磁石電源コントローラ１０を追加した構成である。電磁石電源コントローラ１０は、主コイル電源９、トリムコイル電源４、および、分流補正回路２１等を制御する。なお、他の構成については上述の実施の形態１と同じであるため、ここでは、説明を省略する。
【００２１】
主コイル電源９およびトリムコイル電源４は、電流値の設定が外部のシーケンサ等によりコントロールできるようになっている（図４参照）。分流回路２の定電流回路も内蔵の電流検出器からの帰還回路により定電流制御がなされ、電流値の設定や読み取りが外部のシーケンサ等によりコントロールできるようになっている。そのため、該電磁石電源コントローラ１０は、シーケンサにより構成され、さらに、上位制御コンピュータ等からの指令に基づき、各電源や分配補正回路の電流値を設定し、磁極間隙において所定の磁場分布が得られるように制御を行う。
【００２２】
電磁石電源コントローラ１０から、主コイル電源９、トリムコイル電源４、および、分流補正回路２１に対して、制御信号を出して電磁石動作を開始する。電磁石電源コントローラ１０は、主コイル電源９およびトリムコイル電源４に対してはそれぞれ所定の一定電流を流すように指令を出す。電磁石電源コントローラ１０は、分流補正回路２１に対しては、各分流回路２に対して所定の電流を分流するように指令を出す。その結果、主励磁コイル７による一様磁場とトリムコイル１による分布磁場により磁極間隙に粒子線収束に必要な収束磁場が発生する。
【００２３】
本実施の形態では、上記の実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、さらに、以上の様に構成されて、電磁石電源コントローラ１０から主コイル電源９、トリムコイル電源４、および、分流補正回路２１を制御することにより、トリムコイル１が作る磁場を可変とすることができるので、ビーム出射調整等が簡単化されるという効果がある。
【００２４】
なお、以上の説明では一つの磁極について説明したが、粒子線加速装置は複数の磁極を使用することが通常であり、実施の形態１と同様に、上記構成を複数の電磁石に適用することで同様の効果を得ることが出来る。
【００２５】
実施の形態３．
図３に、この発明の実施の形態３における粒子線加速装置に使用される電磁石装置を示す。図３（ａ）は粒子線軌道８に垂直な面での断面図であり、図３（ｂ）は粒子線軌道８に平行な面での断面図である。この実施の形態における粒子線加速装置に使用される電磁石装置は、図３に示すように、図２に示した実施の形態２の構成に、さらに、高精度電流検出器３を設けたものである。高精度電流検出器３は、図３に示すように、トリムコイル１に設けられている。なお、他の構成については、上述の実施の形態１および２と同様であるため、ここでは、その説明を省略する。
【００２６】
トリムコイル１に設けられた高精度電流検出器３は、該トリムコイル鎖１１の最終段（最低電圧側）の直後に設置され、最終段のトリムコイル電流値をモニタするようになっており、以下詳述するように各トリムコイル電流精度の向上に使用している。
【００２７】
電磁石電源コントローラ１０から、主コイル電源９、トリムコイル電源４、および、分流補正回路２１に対して制御信号を出して電磁石動作を開始する。電磁石電源コントローラ１０は、主コイル電源９やトリムコイル電源４に対しては、それぞれ所定の一定電流を流すように指令を出す。また、電磁石電源コントローラ１０は、分流補正回路２１に対しては、各分流回路２に対して所定の電流を分流するように指令を出す。その結果、主励磁コイル７による一様磁場とトリムコイル１による分布磁場により磁極間隙に粒子線収束に必要な収束磁場が発生する。
【００２８】
各トリムコイル１の電流値Ｉｎ（１≦ｎ≦Ｎ）は分流電流値ｉｎとしたとき、Ｉｎ＝Σｉｎで決まるが、トリムコイルの最終段に近づくほど各分流電流の誤差が蓄積され設定したい所望の値とのずれが大きくなる。これに対して本実施の形態では、トリムコイル１の最終段の直後に高精度電流検出器を設置し、最終段のトリムコイル電流値をモニタするようにしている。高精度電流検出器３で検出した電流値が設定したい所望の値からずれている場合は、各分流回路２に対して電流値補正を掛けるようにコントロールするが、一般に最終段トリムコイルに現れる電流値の誤差は各分流回路の温度ドリフト等の影響が主であるので、最終段に現れる誤差に対する各分流回路２の寄与は、ほぼ均等と考えられるので、たとえば最終段の誤差が△Ｉとすると各分流回路２に対して均等割の−△Ｉ／ｎの補正を掛ければ、各トリムコイル１の電流値の誤差を補正することができる。同様のことを従来構成で実現するには全分流回路に高精度電流検出器を設ける必要があり、高コストとなるが、本実施の形態では、高精度電流検出器はトリムコイル最終段に一つだけ設ければよいので、低コストでトリムコイル電流の高精度化が図れるという効果がある。
【００２９】
以上のように、本実施の形態においては、上述の実施の形態１〜２と同様の効果が得られるとともに、さらに、最終段のトリムコイル電流値を高精度電流検出器３でモニタし、検出した電流値が設定したい所望の値からずれている場合は、各分流回路２に対して電流値補正を掛けるようにコントロールするようにしたので、低コストでトリムコイル電流の高精度化を図ることができる。
【００３０】
実施の形態４．
本実施の形態は、上述の実施の形態１〜３の構成において、一定以上の正電圧が印加されたときに所定の一定電流が流れるように制御する分流補正回路２１の分流手段として、分流回路２を使用する代わりに、印加電圧にかかわらず所定の正電流または負電流を流す定電流電源を使用したものである。すなわち、図１〜図４の構成において、分流補正回路２１の分流回路２が、定電流電源になっている点だけが異なり、ほかの装置構成は実施の形態１、２または３のいずれでも良いものとする。
【００３１】
実施の形態１〜３におけるように分流回路２を使用する場合には流せる電流は必ず高電圧側から低電圧側に向けての方向に限られるので、たとえば実施の形態１において隣り合う２つのトリムコイル１の電流差は図６に示すように正の値のみをとることになるので、トリムコイル電流は、図５のような単調増加分布に限られることになる。
【００３２】
一方、本実施の形態におけるように、印加電圧にかかわらず所定の正電流または負電流を流すことのできる定電流電源を使用した場合、分流電流値を図８に示すようにマイナス、すなわち、電流を差し引くのではなく足すことができるので、隣り合う２つのトリムコイル電流の差を負にでき、すなわち、トリムコイル電流分布を単調増加だけでなく減少するようにも設定することが可能である。この結果、図７に示すような山形のトリムコイル電流分布に制御することも可能となる。
【００３３】
以上のように、本実施の形態によれば、上述の実施の形態１〜３と同様の効果が得られるとともに、分流補正回路２１に分流回路ではなく定電流電源を用いるようにしたので、トリムコイル電流分布を単調増加だけでなく減少するようにも設定することが可能であるため、図７に示すような山形のトリムコイル電流分布に制御することも可能であるようにしたので、トリムコイル電流分布の可変範囲が拡大できるので加速器性能の向上が図れるという効果がある。
【００３４】
実施の形態５．
上述の実施の形態１〜４において、分流回路もしくは定電流電源をそれぞれ一つの回路としているが、本実施の形態では、図９に示すように、分流回路２を、複数の小分流回路２５を並列接続して形成した並列回路で構成している。他の構成については、上述の実施の形態１〜４と同じであるため、上記を参照することとし、ここでは、その説明は省略する。
【００３５】
実施の形態１〜４においては分流回路２を一つの回路で形成しているので、分流回路における発熱はその一つの回路において処理することになる。トリムコイルの一例として、抵抗値が３０［ｍΩ］のトリムコイルを２０段直列接続し、電流値が最大３００［Ａ］から最小１５０［Ａ］で分布するように分流回路を設けた場合を考えると、各分流回路の電流は同一の７．９［Ａ］、電圧は最大１３５［Ｖ］から最小４．５［Ｖ］となり、電圧最大の分流回路における発熱は１［ｋＷ］と計算される。これだけの発熱を一つの回路で処理できる半導体素子は比較的高価なものになる可能性がある。
【００３６】
そのため、本実施の形態では、図９に示すように、１つの分流回路２を複数の小分流回路２５から形成し、当該複数の小分流回路２５に電流を分流して、発熱を分割するようにしている。たとえば、上記計算例において、分流回路を２０台の小分流回路２５により構成すると、各小分流回路２５における発熱は５０［Ｗ］となる。使用電圧１３５［Ｖ］で、電流７．９「Ａ］、発熱５０［Ｗ］程度であれば安価な汎用のＦＥＴ等の素子で十分であり、回路製作が容易で低コスト化できるという効果がある。また、分流電流による発熱を複数の回路に分散できるので、排熱対策が容易になるという効果がある。
【００３７】
以上のように、本実施の形態においては、上述の実施の形態１〜４と同様の効果が得られるとともに、さらに、分流回路を複数の小分流回路から構成するようにしたので、安価な汎用のＦＥＴ等の素子を用いて分流回路２を構成することが可能となり、回路製作が容易で低コスト化できるという効果があるとともに、分流電流による発熱を複数の小分流回路に分散できるので、排熱対策が容易になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】この発明の実施の形態１に係る電磁石装置の構成を示した説明図である。
【図２】この発明の実施の形態２に係る電磁石装置の構成を示した説明図である。
【図３】この発明の実施の形態３に係る電磁石装置の構成を示した説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１〜５に係る電磁石装置におけるトリムコイル鎖および分流回路の構成を示した回路図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る電磁石装置におけるトリムコイル電流分布を示した説明図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る電磁石装置における分流電流分布を示した説明図である。
【図７】この発明の実施の形態４に係る電磁石装置におけるトリムコイル電流分布を示した説明図である。
【図８】この発明の実施の形態４に係る電磁石装置における分流電流分布を示した説明図である。
【図９】この発明の実施の形態５に係る電磁石装置における分流回路の構成を示した回路図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  トリムコイル、２  分流回路、３  高精度電流検出器、４  トリムコイル電源、５  シーケンサ、６  磁極、７  主励磁コイル、８  粒子線軌道、９  主コイル電源、１０  電磁石電源コントローラ、１１  トリムコイル鎖、２１  分流補正回路、２２  分流回路電流値読取Ａ／Ｄ変換器、２３  分流回路電流値設値Ｄ／Ａ変換器、２４  分流補正回路Ｉ／Ｏ、２５  小分流回路。
【図１】
0004509880.tif 000002
【図２】
0004509880.tif 000003
【図３】
0004509880.tif 000004
【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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