改良型の支持構造を備えた超伝導マグネット
【課題】マグネットの安定性の改善を達成するような改良型の支持構造をもつ超伝導マグネットを提供すること。
【解決手段】少なくとも１つの超伝導コイルと、該超伝導コイルに結合された少なくとも１つの支持部材と、これら超伝導コイルと支持部材の間にある少なくとも１つのコンプライアント界面と、を含むような超伝導マグネットについて記載している。超伝導コイルは半径方向を規定している。超伝導コイルは、半径方向と実質的に直交した軸方向で超伝導コイルを支持している。コンプライアント界面は、超伝導マグネットが付勢されたときに半径方向に移動するように構成されている。
【解決手段】少なくとも１つの超伝導コイルと、該超伝導コイルに結合された少なくとも１つの支持部材と、これら超伝導コイルと支持部材の間にある少なくとも１つのコンプライアント界面と、を含むような超伝導マグネットについて記載している。超伝導コイルは半径方向を規定している。超伝導コイルは、半径方向と実質的に直交した軸方向で超伝導コイルを支持している。コンプライアント界面は、超伝導マグネットが付勢されたときに半径方向に移動するように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は全般的には超伝導マグネットに関し、またさらに詳細には超伝導コイルを支持するための改良型の支持構造を備えた超伝導マグネットに関する。
【背景技術】
【０００２】
超伝導マグネットは、磁気共鳴撮像システムやサイクロトロンマグネットシステムなど多くの用途で使用される。超伝導マグネットは一般に、磁場を発生させるための複数の超伝導コイルと、超伝導コイルを支持するための１つまたは複数の支持部材と、を有する。簡略とするために本明細書の以下において「超伝導コイル」のことを「コイル」と呼ぶ。
【０００３】
超伝導マグネットを付勢させると、コイルは軸方向の電磁気（ＥＭ）力と半径方向のＥＭ力を発生させる。軸方向ＥＭ力に抗してコイルを支持するために１つまたは複数の支持部材が使用される。半径方向ＥＭ力は一般にコイル自体のフープ（ｈｏｏｐ）応力によって説明されており、これによりコイル内にフープ歪み及び半径方向の伸長が生じる。コイルのこうした半径方向伸長は、コイルと１つまたは複数の支持部材との間の接触界面に摩擦性の動きを生じさせる可能性がある。この摩擦性の動きは熱を発生させ、これによりコイルがクエンチすると共に超伝導マグネットの磁場不安定につながる可能性がある。このことは、液体ヘリウム温度など低い温度においては（コイルが有する熱容量が非常に小さくかつ僅かな熱外乱によってコイルの温度がそのしきい値を超えるまで上昇しコイルをクエンチさせる可能性があるため）特に顕著である。
【０００４】
従来の幾つかの超伝導マグネットは、熱外乱を吸収するためにコイル内により多くの超伝導性または通常の金属材料を有することによって接触界面におけるある種の摩擦性の動きを許容している。しかし超伝導材料は高価であると共に、コイル内に追加する材料が多くなることによって製造コストが上昇することになる。従来の別の超伝導マグネットではそのコイルを支持構造に直接ボンディングさせている。ボンディング界面におけるボンディング強度によって、１つまたは複数の支持部材はコイルと一緒に移動する。しかしその動きが整合的でないとボンディング界面にクラックを生じさせ、これによりコイルに熱外乱が生じる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５７０８４０５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、マグネットの安定性の改善を達成するような改良型の支持構造をもつ超伝導マグネットを提供することが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施形態による超伝導マグネットは、少なくとも１つの超伝導コイルと、少なくとも１つの支持部材と、これら超伝導コイルと支持部材の間に介在させた少なくとも１つのコンプライアント界面と、を備える。超伝導コイルは半径方向を規定している。支持部材は超伝導コイルに結合されると共に、半径方向と実質的に直交した軸方向で超伝導コイルを支持している。コンプライアント界面は、超伝導マグネットが付勢されたときの半径方向の動きに対応している。
【０００８】
別の実施形態による超伝導マグネットは、半径方向を規定している少なくとも１つの超伝導コイルと、半径方向と実質的に直交した軸方向で超伝導コイルを支持している少なくとも１つの支持部材と、を備える。支持部材は、超伝導コイルに付着させたコンプライアント部分を備えると共に、超伝導マグネットが付勢されたときの超伝導コイルによる動きに対応した半径方向の動きを生成するように構成されている。
【０００９】
別の実施形態による超伝導マグネットは、複数の超伝導コイル、複数の支持リング及び複数の支持バーを備える。これらの超伝導コイルは軸方向で互いから離間させている。支持リングは超伝導コイルの外径表面にそれぞれ結合させている。各支持バーは、支持リングを軸方向で支持するために支持リングの外径表面に付着させている。
【００１０】
これら及びその他の利点及び特徴についてはさらに、添付の図面と連携させて提供している本発明の実施形態に関する以下の詳細な説明から理解できよう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態による超伝導マグネットの概要斜視図である。
【図２】図１の線ｗ−ｗに沿って切って見た超伝導マグネットの部分斜視図である。
【図３】本発明の別の実施形態による超伝導マグネットの部分斜視図である。
【図４】本発明のさらに別の実施形態による超伝導マグネットの部分斜視図である。
【図５】本発明のさらに別の実施形態による超伝導マグネットの部分斜視図である。
【図６】本発明のさらに別の実施形態による超伝導マグネットの部分斜視図である。
【図７】本発明のさらに別の実施形態による超伝導マグネットの斜視図である。
【図８】図７の超伝導マグネットの部分斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本開示の実施形態について添付の図面を参照しながら本明細書の以下で説明することにする。以下の説明では、本開示が不必要な細部に覆い隠されることを避けるために、よく知られた機能や構造については詳細に記載していない。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態による超伝導マグネット１０を表している。超伝導マグネット１０は、軸方向に沿って別々に位置決めされた２つのコイル１２と、軸方向の支持を提供するために２つの隣接するコイル１２の周りに介在させた支持部材１４と、を含む。一実施形態ではそのコイル１２及び支持部材１４は、円筒状とすると共に、互いに軸方向で整列させかつ同心性としている。さらに別の実施形態ではその超伝導マグネット１０は、その各々が図１に示したのと同様の構成を有する複数のセクションを含む。
【００１４】
この例では、コイル１２と支持部材１４の間に介在させてコンプライアント界面１７を存在させており、このコンプライアント界面１７は超伝導マグネット１０を付勢させたときにコイル１２の半径方向の動きを吸収し、摩擦性の動き及び熱外乱を最小化するか排除するように構成される。さらに、コンプライアント界面１７の製造に使用する材料はコイル上に直接追加される材料と比べてより低コストであり、このため超伝導マグネット１０がコンプライアント界面１７を備えることにより製造コストが上昇することはない。
【００１５】
図１及び２を参照するとこの例の超伝導マグネット１０は、超伝導マグネット１０の支持構造全体を形成するために支持部材１４と協働するコンプライアント界面１７を含む。この例のコンプライアント界面は、複数のコンプライアントブロック１６（図１参照）と、一実施形態では複数のコンプライアントパッド１８を含むようなコンプライアント層と、を含む。この例のコンプライアントブロック１６は、支持部材１４の端部表面２０上で環状に分布させると共に、互いから等しく離間させている。一実施形態ではそのコンプライアントブロック１６は、アルミニウム、真鍮、ステンレス鋼などの金属から製作される。コンプライアントパッド１８は対応するコンプライアントブロック１６とコイル１２の端部表面２１とによって挟まれている。
【００１６】
各コンプライアントブロック１６はこの例では、２つの側部プレート２２及び２つのコンプライアントプレート２４を有する。一方の側部プレート２２は支持部材１４の端部表面２０に対して付着または結合させており、またもう一方の側部プレート２２はコンプライアントパッド１８及びコイル１２の端部表面２１に対して付着または結合させている。一実施形態ではその側部プレート２２は、図２に示したような２つの閉鎖部分２６を用いることによって位置決めしかつ付着させている。図２では、２つの閉鎖部分２６を側部プレート２２の上表面から延び出させると共に、コイル１２及び支持部材１４の外径（ＯＤ）表面にそれぞれ付着させている。図１に示すように閉鎖部分２６はコンプライアントブロック１６及びコンプライアントパッド１８を確保するための唯一の手段であることを理解されたい。別の実施形態ではその側部プレート２２を、ボルト、ボンディング剤または適当な別の手段によってコイル１２、コンプライアントパッド１８及び支持部材１４に結合させている。
【００１７】
２つのコンプライアントプレート２４は、互いに概ね平行でかつ離間するように一方の側部プレート２２から延び出させてもう一方の側部プレート２２で終わらせている。一実施形態ではその２つのコンプライアントプレート２４は、コイル１２に対して傾きをもつように角度付けされている。別の実施形態では、３つ以上のコンプライアントプレート２４を存在させている。こうした構成では、軸方向ＥＭ力を受けたときに側部プレート２２が平行に移動することが可能であり、かつコンプライアントプレート２４が半径方向に曲がることが可能である。さらにコンプライアントブロック１６の様々なパラメータを調整し、超伝導マグネット１０の動作時におけるコンプライアントブロック１６の半径方向変位をコイル１２の半径方向伸長に整合させることが可能である。
【００１８】
超伝導マグネット１０を付勢させたときに、コイル１２は軸方向と半径方向の両方のＥＭ力を発生させる。半径方向ＥＭ力はコイル１２のフープ応力によって支持され、これにより半径方向の伸長が生じる。軸方向ＥＭ力はコンプライアントブロック１６を圧縮し、これがコンプライアントプレート２４を曲げると共にコイル端部位置の側部プレート２２の半径方向変位を生じさせる。この半径方向変位はコイルの半径方向伸長と整合しているため側部プレート２２とコイル１２の間の界面に摩擦性の動きが全く存在せず、これによりマグネットの安定性が向上する。
【００１９】
一実施形態ではコンプライアントパッド１８はさらに、コイル１２の半径方向伸長とコンプライアントブロック１６の半径方向変位の間のあらゆる残留差に対応するために使用される。一例として、コンプライアントパッド１８の材料は皮革など極低温においてコンプライアントなものであるが、同等の別の材料も本発明の趣旨の域内にある。
【００２０】
図３は、本発明の別の実施形態による超伝導マグネット２８の一部分を表している。超伝導マグネット２８は、少なくとも１つのコイル３０と、該コイル３０を軸方向で支持するための少なくとも１つの支持部材３２と、を含む。一実施形態ではそのコイル３０は、図１に示したコイル１２と同様に円筒状である。
【００２１】
この例の支持部材３２はさらに、図１に示した支持部材１４と同様に円筒状断面を有する。支持部材３２は支持部分３４を有しており、またこの支持部分３４及びクランプ部分３８で接続させたコンプライアント部分３６と呼ぶ一体型の界面部分を存在させている。コンプライアント部分３６は支持部分３４と比べて厚さをより小さくし、これによりコンプライアント部分３６は半径方向でコンプライアントとなる。クランプ部分３８は、コンプライアント部分３６の先端上に形成させると共に、コンプライアント部分３６がコイル３０と一緒に移動できるようにコイル３０のエッジ部分に付着または結合させている。
【００２２】
図３に示すようにクランプ部分３８は、コイル３０のＯＤ表面４０を部分的に覆うのみならず、コイル３０の端部表面４２の一部分を部分的に覆うような突設したリップも有する。一例ではそのコンプライアント部分３６は、コイル３０に対するコンプライアント部分３６の係合を容易にするためのノッチを有する。超伝導マグネット２８を付勢させたときに、コンプライアント部分３６は軸方向ＥＭ力を受けて半径方向に曲がり半径方向変位を生成する。
【００２３】
厚さ、材料及び長さなどのコンプライアント部分３６の様々なパラメータを調整することによって、コンプライアント部分３６はコイル３０の軸方向ＥＭ力を支持するだけの十分な圧縮強さを有すると共に、超伝導マグネット２８の動作中に半径方向変位をコイル３０の半径方向伸長と整合させ得るように半径方向の屈曲に関して十分にコンプライアントである。コイル３０と支持部材３２の間には摩擦性の動きが全く存在せず、これによりマグネット安定性が向上する。
【００２４】
一実施形態ではそのコンプライアント部分３６は、図３に示すように支持部分３４と一体型である。別の実施形態ではそのコンプライアント部分３６は、様々な手段により支持部分３４に付着させた単一部材となるように構成されている。この単一部材の設計及び計算はコンプライアント部分３６と同様である。
【００２５】
図４は、本発明のさらに別の実施形態による超伝導マグネット４４の一部分を表している。超伝導マグネット４４は、少なくとも１つのコイル４６と、該コイル４６と支持部材４８の間のコンプライアント界面によってコイル４６を軸方向で支持するための少なくとも１つの支持部材４８と、を含む。このコンプライアント界面はコイル４６に結合させ、これによりこれらが一緒に移動できるようにしている。
【００２６】
一実施形態ではそのコイル４６及び支持部材４８を図１に示したコイル１２及び支持部材１４と同様に円筒状としている。この例のコンプライアント界面は、支持部材４８の一方の端部表面に環状に配置させかつ互いから等しく離間させた複数のブラケット５０を備える。一例として半径が約０．５ｍの超伝導マグネットでは、こうしたブラケット５０を１６個存在させている。ブラケット５０の数は、超伝導マグネット４４のサイズ及び支持しようとするＥＭ力の大きさに従って調整することが可能である。一実施形態ではそのブラケット５０は、アルミニウム、真鍮、ステンレス鋼などの金属から製作される。この例のコンプライアント界面はさらに、その各々が対応するブラケット５０とコイル４６によって挟まれた複数のコンプライアントパッド５２を備える。一実施形態ではそのコンプライアントパッド５２は皮革から製作される。
【００２７】
図４を参照すると一実施形態ではそのブラケット５０は概ねＴ字形であると共に、その各々がコンプライアントパッド５２及び支持部材４８により挟まれた半径方向部分５４と、コイルＯＤ表面５８と支持部材ＯＤ表面６０の両方を部分的に覆うように半径方向部分５４の上側端部から延び出た軸方向部分５６と、を含む。図４に示した実施形態では、ボンディング剤などの様々な付着手段を介して軸方向部分５６をコイルＯＤ表面５８に付着させることによって、ブラケット５０はコイル４６と一緒に移動している。
【００２８】
別の実施形態ではその軸方向部分５６は支持部材ＯＤ表面６０のいずれの部分も覆うことがないように構成されている。さらに別の実施形態では軸方向部分５６を利用していない。ブラケット５０は、ボンディング剤や適当な別の付着手段を介してコンプライアントパッド５２及びコイル４６の端部表面に対して半径方向部分５４を付着させることによってコイル４６と一緒に移動させている。
【００２９】
ブラケット５０は支持部材４８に押し当てて摺動することが可能であり、またこれらの間の摺動表面の少なくとも一方（参照番号を付与せず）は平滑となるように構成されている。「平滑（ｓｍｏｏｔｈ）」という用語は、摺動表面の摩擦係数が概ね０．１未満であることを意味する。超伝導マグネット４４を付勢させたとき、コイル４６は半径方向の動きを伴うことがあり、これによりブラケット５０と支持部材４８の間に摺動性の移動を生じる。摺動表面が平滑であるため、摺動性の移動の間に発生する熱の量は僅かである。熱外乱からコイル４６を保護するために、液体ヘリウムなどの冷媒を用いてコイル４６に熱が伝達される前に界面を冷却することが可能である。一実施形態ではその半径方向部分５４は複数の穴５３を有しており、この穴５３の内部の液体ヘリウムなどの冷媒によって熱外乱が軽減される。
【００３０】
図５は、さらに別の実施形態による超伝導マグネット６２の一部分を表している。超伝導マグネット６２は超伝導マグネット４４と同様であるが、コンプライアント界面の構成は異なっている。図５の実施形態ではその界面は、コイル４６の端部表面上に環状分布を有する複数の摺動ブロック６４を備える。一実施形態ではその摺動ブロック６４は、アルミニウム、真鍮、ステンレス鋼などの金属から製作される。
【００３１】
各摺動ブロック６４は第１の部分６６と第２の部分６８を有する。第１の部分６６及び第２の部分６８は互いに押し当てられて摺動すると共に、これらの間に摺動表面を含んでいる。一実施形態ではその摺動表面のうちの一方が平滑である。別の実施形態では摺動表面はすべて平滑である。この例では、第１の部分６６は支持部材４８に付着させており、また第２の部分６８はコンプライアントパッド５２及びコイル４６に付着させている。
【００３２】
第１の部分６６はくさび溝７０及びカンチレバービーム７４を有する。くさび溝７０は第２の部分６８のくさび部分７２を収容するために使用される。超伝導マグネット６２を付勢させたときに、第２の部分６８は軸方向ＥＭ力を受けて押されてくさび溝７０内で摺動性の移動が生成される。同時に、軸方向ＥＭ力を均衡させると共に半径方向変位を有するようにカンチレバービーム７４を反らさせるような反作用力が生成される。この半径方向変位は、厚さ、材料、長さなどカンチレバービーム７４の様々なパラメータを調整することによって半径方向ＥＭ力下におけるコイル４６の半径方向伸長と整合させている。この例ではコイル４６と第２の部分６８の間に摩擦性の動きが全く存在しない。
【００３３】
第１の部分６６と第２の部分６８の間の摺動表面は平滑であるため、摺動性の移動の間に発生する熱の量は僅かである。さらにこの僅かな熱もコイル４６に届く前に液体ヘリウムなどの冷媒によって冷却させることがある。一実施形態ではその第２の部分６８は、冷却のための液体ヘリウムなどの冷媒を保持するために複数の穴７６を有する。
【００３４】
図６は、さらに別の実施形態による超伝導マグネット７８の一部分を表している。超伝導マグネット７８は、少なくとも１つのコイル８０と、該コイル８０を軸方向で支持する少なくとも１つの支持部材８２と、これら支持部材８２とコイル８０の間にあるくさびリング８４と、くさびリング８４とコイル８０の間にあるコンプライアントリング８６と、を含む。一実施形態ではそのくさびリング８４は、アルミニウム、真鍮、ステンレス鋼などの金属から製作される。別の実施形態ではそのくさびリング８４は複合材料から製作される。
【００３５】
くさびリング８４はコンプライアントリング８６及びコイル８０に付着させる一方、くさびリング８４と支持部材８２は互いに押し当てられて摺動することが可能である。軸方向ＥＭ力を受けてくさびリング８４は、半径方向変位を生成するような支持部材８２の勾配表面に沿った摺動性の移動を有する。くさびリング８４は、超伝導マグネット７８の動作時にくさびリング８４とコイル８０の間に摩擦性の動きが全く生じないように半径方向変位がコイル８０の半径方向伸長と整合できるように構成されている。コンプライアントリング８６は、くさびリング８４の半径方向変位とコイル８０の半径方向伸長の間の任意の小さな差に対応するために利用される。したがって超伝導マグネット７８の動作時に、くさびリング８４とコンプライアントリング８６の間並びにコンプライアントリング８６とコイル８０の間に全くクラックを生じることがない。
【００３６】
この例のくさびリング８４は摺動表面を有しており、支持部材８２の摺動表面と勾配表面の少なくとも一方が平滑であるように構成されており、したがって摺動性の移動の間に発生する熱を僅かな量とすることができる。液体ヘリウムなどの冷媒を用いて超伝導マグネット７８を冷却し熱がコイル８０に到達する前にこれを除去し、これによりマグネット安定性を向上させることが可能である。一実施形態ではそのくさびリング８４は、冷却を強化するために冷媒を保持するための複数の穴９０を有する。この例ではくさびリング８４及びコンプライアントリング８６が、超伝導マグネット７８全体の周りで円周方向に延びている。一実施形態ではくさびリング８４が、摺動ブロック６４の分布（図５参照）と同様にコイル８０の端部表面上に環状に分布させた分離したくさびセクションに置き換えられている。コンプライアントリング８６はしたがって複数のコンプライアントパッドに置き換えられる。
【００３７】
図７は、本発明のさらに別の実施形態による超伝導マグネット９２を表している。超伝導マグネット９２は、軸方向に沿った分離された箇所にある複数のコイル９４と、該コイル９４を適所に保持するための支持部材９６と、を含む。支持部材９６は、複数の支持リング９８及び複数の支持バー１００を有する。一実施形態ではそのコイル９４及び支持リング９８は円筒状である。
【００３８】
支持リング９８は一例として、対応するコイル９４のＯＤ表面（参照番号を付与せず）に対してボンディングされるか、さもなければ確保されている。一実施形態ではその支持リング９８はガラス繊維または炭素繊維複合材料から製作されている。別の実施形態ではその支持リング９８は、エポキシ樹脂などの接着剤によりコイル９４のＯＤ表面の周りに巻き付けかつこれに対して確保している金属ワイヤである。さらに別の実施形態ではその金属ワイヤは、アルミニウム、真鍮またはステンレス鋼である。
【００３９】
図７及び８を参照すると、支持バー１００は一例として空間的に互いに平行であると共に、支持リング９８のＯＤ表面（参照番号を付与せず）に沿って環状に分布させている。各支持バー１００は、軸方向で支持リング９８を部分的に収容しかつ位置決めするために複数の溝１０２を有する。一実施形態ではその支持リング９８は、エポキシ樹脂や適当な別の確保手段によって溝１０２内に保持される。追加の例として溝１０２の深さは、コイル９４の側面が支持バー１００の影響を受けないように支持リング９８の厚さと比べて若干小さくなるように構成されている。一実施形態ではその支持バー１００は、ステンレス、真鍮、アルミニウムなどの複合材料や金属から製作される。
【００４０】
超伝導マグネット９２を付勢させたとき、支持リング９８とコイル９４の両者がコイル９４上に生じる半径方向ＥＭ力を支持する一方、コイル９４内に生じる軸方向ＥＭ力は支持リング９８にまたさらには支持バー１００に伝えられる。支持バー１００の半径方向の屈曲によって、コイル９４同士の間にある半径方向伸長の差に対処している。したがって、支持バー１００とコイル９４の間に支持リング９８を用いることによって動作時における摩擦性の動きの発生が全くなくなり、これにより超伝導マグネット９２のマグネット安定性が向上する。
【００４１】
実施形態について記載する際に便宜上、超伝導マグネットの別の部品や構成要素について開示していないが、こうした記述は超伝導マグネットを記載した部品のみに制限したものではないことを理解されたい。追加の例として超伝導マグネットは、実際の用途に応じて冷却用パイプラインや同様の別の冷却機構を含むことがある。
【００４２】
本発明のある種の特徴についてのみ本明細書において図示し説明してきたが、当業者によって多くの修正や変更がなされるであろう。したがって添付の特許請求の範囲が、本発明の真の精神の範囲に属するこうした修正や変更のすべてを包含させるように意図したものであることを理解されたい。
【符号の説明】
【００４３】
１０ 超伝導マグネット
１２ コイル
１４ 支持部材
１６ コンプライアントブロック
１７ コンプライアント界面
１８ コンプライアントパッド
２０ 端部表面
２１ 端部表面
２２ 側部プレート
２４ コンプライアントプレート
２６ 閉鎖部分
２８ 超伝導マグネット
３０ コイル
３２ 支持部材
３４ 支持部分
３６ コンプライアント部分
３８ クランプ部分
４０ ＯＤ表面
４２ 端部表面
４４ 超伝導マグネット
４６ コイル
４８ 支持部材
５０ ブラケット
５２ コンプライアントパッド
５３ 穴
５４ 半径方向部分
５６ 軸方向部分
６０ ＯＤ表面
６２ 超伝導マグネット
６４ 摺動ブロック
６６ 第１の部分
６８ 第２の部分
７０ くさび溝
７２ くさび部分
７４ カンチレバービーム
７６ 穴
７８ 超伝導マグネット
８０ コイル
８２ 支持部材
８４ くさびリング
８６ コンプライアントリング
９０ 穴
９２ 超伝導マグネット
９４ コイル
９６ 支持部材
９８ 支持リング
１００ 支持バー
１０２ 溝
【技術分野】
【０００１】
本発明は全般的には超伝導マグネットに関し、またさらに詳細には超伝導コイルを支持するための改良型の支持構造を備えた超伝導マグネットに関する。
【背景技術】
【０００２】
超伝導マグネットは、磁気共鳴撮像システムやサイクロトロンマグネットシステムなど多くの用途で使用される。超伝導マグネットは一般に、磁場を発生させるための複数の超伝導コイルと、超伝導コイルを支持するための１つまたは複数の支持部材と、を有する。簡略とするために本明細書の以下において「超伝導コイル」のことを「コイル」と呼ぶ。
【０００３】
超伝導マグネットを付勢させると、コイルは軸方向の電磁気（ＥＭ）力と半径方向のＥＭ力を発生させる。軸方向ＥＭ力に抗してコイルを支持するために１つまたは複数の支持部材が使用される。半径方向ＥＭ力は一般にコイル自体のフープ（ｈｏｏｐ）応力によって説明されており、これによりコイル内にフープ歪み及び半径方向の伸長が生じる。コイルのこうした半径方向伸長は、コイルと１つまたは複数の支持部材との間の接触界面に摩擦性の動きを生じさせる可能性がある。この摩擦性の動きは熱を発生させ、これによりコイルがクエンチすると共に超伝導マグネットの磁場不安定につながる可能性がある。このことは、液体ヘリウム温度など低い温度においては（コイルが有する熱容量が非常に小さくかつ僅かな熱外乱によってコイルの温度がそのしきい値を超えるまで上昇しコイルをクエンチさせる可能性があるため）特に顕著である。
【０００４】
従来の幾つかの超伝導マグネットは、熱外乱を吸収するためにコイル内により多くの超伝導性または通常の金属材料を有することによって接触界面におけるある種の摩擦性の動きを許容している。しかし超伝導材料は高価であると共に、コイル内に追加する材料が多くなることによって製造コストが上昇することになる。従来の別の超伝導マグネットではそのコイルを支持構造に直接ボンディングさせている。ボンディング界面におけるボンディング強度によって、１つまたは複数の支持部材はコイルと一緒に移動する。しかしその動きが整合的でないとボンディング界面にクラックを生じさせ、これによりコイルに熱外乱が生じる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５７０８４０５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、マグネットの安定性の改善を達成するような改良型の支持構造をもつ超伝導マグネットを提供することが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施形態による超伝導マグネットは、少なくとも１つの超伝導コイルと、少なくとも１つの支持部材と、これら超伝導コイルと支持部材の間に介在させた少なくとも１つのコンプライアント界面と、を備える。超伝導コイルは半径方向を規定している。支持部材は超伝導コイルに結合されると共に、半径方向と実質的に直交した軸方向で超伝導コイルを支持している。コンプライアント界面は、超伝導マグネットが付勢されたときの半径方向の動きに対応している。
【０００８】
別の実施形態による超伝導マグネットは、半径方向を規定している少なくとも１つの超伝導コイルと、半径方向と実質的に直交した軸方向で超伝導コイルを支持している少なくとも１つの支持部材と、を備える。支持部材は、超伝導コイルに付着させたコンプライアント部分を備えると共に、超伝導マグネットが付勢されたときの超伝導コイルによる動きに対応した半径方向の動きを生成するように構成されている。
【０００９】
別の実施形態による超伝導マグネットは、複数の超伝導コイル、複数の支持リング及び複数の支持バーを備える。これらの超伝導コイルは軸方向で互いから離間させている。支持リングは超伝導コイルの外径表面にそれぞれ結合させている。各支持バーは、支持リングを軸方向で支持するために支持リングの外径表面に付着させている。
【００１０】
これら及びその他の利点及び特徴についてはさらに、添付の図面と連携させて提供している本発明の実施形態に関する以下の詳細な説明から理解できよう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態による超伝導マグネットの概要斜視図である。
【図２】図１の線ｗ−ｗに沿って切って見た超伝導マグネットの部分斜視図である。
【図３】本発明の別の実施形態による超伝導マグネットの部分斜視図である。
【図４】本発明のさらに別の実施形態による超伝導マグネットの部分斜視図である。
【図５】本発明のさらに別の実施形態による超伝導マグネットの部分斜視図である。
【図６】本発明のさらに別の実施形態による超伝導マグネットの部分斜視図である。
【図７】本発明のさらに別の実施形態による超伝導マグネットの斜視図である。
【図８】図７の超伝導マグネットの部分斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本開示の実施形態について添付の図面を参照しながら本明細書の以下で説明することにする。以下の説明では、本開示が不必要な細部に覆い隠されることを避けるために、よく知られた機能や構造については詳細に記載していない。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態による超伝導マグネット１０を表している。超伝導マグネット１０は、軸方向に沿って別々に位置決めされた２つのコイル１２と、軸方向の支持を提供するために２つの隣接するコイル１２の周りに介在させた支持部材１４と、を含む。一実施形態ではそのコイル１２及び支持部材１４は、円筒状とすると共に、互いに軸方向で整列させかつ同心性としている。さらに別の実施形態ではその超伝導マグネット１０は、その各々が図１に示したのと同様の構成を有する複数のセクションを含む。
【００１４】
この例では、コイル１２と支持部材１４の間に介在させてコンプライアント界面１７を存在させており、このコンプライアント界面１７は超伝導マグネット１０を付勢させたときにコイル１２の半径方向の動きを吸収し、摩擦性の動き及び熱外乱を最小化するか排除するように構成される。さらに、コンプライアント界面１７の製造に使用する材料はコイル上に直接追加される材料と比べてより低コストであり、このため超伝導マグネット１０がコンプライアント界面１７を備えることにより製造コストが上昇することはない。
【００１５】
図１及び２を参照するとこの例の超伝導マグネット１０は、超伝導マグネット１０の支持構造全体を形成するために支持部材１４と協働するコンプライアント界面１７を含む。この例のコンプライアント界面は、複数のコンプライアントブロック１６（図１参照）と、一実施形態では複数のコンプライアントパッド１８を含むようなコンプライアント層と、を含む。この例のコンプライアントブロック１６は、支持部材１４の端部表面２０上で環状に分布させると共に、互いから等しく離間させている。一実施形態ではそのコンプライアントブロック１６は、アルミニウム、真鍮、ステンレス鋼などの金属から製作される。コンプライアントパッド１８は対応するコンプライアントブロック１６とコイル１２の端部表面２１とによって挟まれている。
【００１６】
各コンプライアントブロック１６はこの例では、２つの側部プレート２２及び２つのコンプライアントプレート２４を有する。一方の側部プレート２２は支持部材１４の端部表面２０に対して付着または結合させており、またもう一方の側部プレート２２はコンプライアントパッド１８及びコイル１２の端部表面２１に対して付着または結合させている。一実施形態ではその側部プレート２２は、図２に示したような２つの閉鎖部分２６を用いることによって位置決めしかつ付着させている。図２では、２つの閉鎖部分２６を側部プレート２２の上表面から延び出させると共に、コイル１２及び支持部材１４の外径（ＯＤ）表面にそれぞれ付着させている。図１に示すように閉鎖部分２６はコンプライアントブロック１６及びコンプライアントパッド１８を確保するための唯一の手段であることを理解されたい。別の実施形態ではその側部プレート２２を、ボルト、ボンディング剤または適当な別の手段によってコイル１２、コンプライアントパッド１８及び支持部材１４に結合させている。
【００１７】
２つのコンプライアントプレート２４は、互いに概ね平行でかつ離間するように一方の側部プレート２２から延び出させてもう一方の側部プレート２２で終わらせている。一実施形態ではその２つのコンプライアントプレート２４は、コイル１２に対して傾きをもつように角度付けされている。別の実施形態では、３つ以上のコンプライアントプレート２４を存在させている。こうした構成では、軸方向ＥＭ力を受けたときに側部プレート２２が平行に移動することが可能であり、かつコンプライアントプレート２４が半径方向に曲がることが可能である。さらにコンプライアントブロック１６の様々なパラメータを調整し、超伝導マグネット１０の動作時におけるコンプライアントブロック１６の半径方向変位をコイル１２の半径方向伸長に整合させることが可能である。
【００１８】
超伝導マグネット１０を付勢させたときに、コイル１２は軸方向と半径方向の両方のＥＭ力を発生させる。半径方向ＥＭ力はコイル１２のフープ応力によって支持され、これにより半径方向の伸長が生じる。軸方向ＥＭ力はコンプライアントブロック１６を圧縮し、これがコンプライアントプレート２４を曲げると共にコイル端部位置の側部プレート２２の半径方向変位を生じさせる。この半径方向変位はコイルの半径方向伸長と整合しているため側部プレート２２とコイル１２の間の界面に摩擦性の動きが全く存在せず、これによりマグネットの安定性が向上する。
【００１９】
一実施形態ではコンプライアントパッド１８はさらに、コイル１２の半径方向伸長とコンプライアントブロック１６の半径方向変位の間のあらゆる残留差に対応するために使用される。一例として、コンプライアントパッド１８の材料は皮革など極低温においてコンプライアントなものであるが、同等の別の材料も本発明の趣旨の域内にある。
【００２０】
図３は、本発明の別の実施形態による超伝導マグネット２８の一部分を表している。超伝導マグネット２８は、少なくとも１つのコイル３０と、該コイル３０を軸方向で支持するための少なくとも１つの支持部材３２と、を含む。一実施形態ではそのコイル３０は、図１に示したコイル１２と同様に円筒状である。
【００２１】
この例の支持部材３２はさらに、図１に示した支持部材１４と同様に円筒状断面を有する。支持部材３２は支持部分３４を有しており、またこの支持部分３４及びクランプ部分３８で接続させたコンプライアント部分３６と呼ぶ一体型の界面部分を存在させている。コンプライアント部分３６は支持部分３４と比べて厚さをより小さくし、これによりコンプライアント部分３６は半径方向でコンプライアントとなる。クランプ部分３８は、コンプライアント部分３６の先端上に形成させると共に、コンプライアント部分３６がコイル３０と一緒に移動できるようにコイル３０のエッジ部分に付着または結合させている。
【００２２】
図３に示すようにクランプ部分３８は、コイル３０のＯＤ表面４０を部分的に覆うのみならず、コイル３０の端部表面４２の一部分を部分的に覆うような突設したリップも有する。一例ではそのコンプライアント部分３６は、コイル３０に対するコンプライアント部分３６の係合を容易にするためのノッチを有する。超伝導マグネット２８を付勢させたときに、コンプライアント部分３６は軸方向ＥＭ力を受けて半径方向に曲がり半径方向変位を生成する。
【００２３】
厚さ、材料及び長さなどのコンプライアント部分３６の様々なパラメータを調整することによって、コンプライアント部分３６はコイル３０の軸方向ＥＭ力を支持するだけの十分な圧縮強さを有すると共に、超伝導マグネット２８の動作中に半径方向変位をコイル３０の半径方向伸長と整合させ得るように半径方向の屈曲に関して十分にコンプライアントである。コイル３０と支持部材３２の間には摩擦性の動きが全く存在せず、これによりマグネット安定性が向上する。
【００２４】
一実施形態ではそのコンプライアント部分３６は、図３に示すように支持部分３４と一体型である。別の実施形態ではそのコンプライアント部分３６は、様々な手段により支持部分３４に付着させた単一部材となるように構成されている。この単一部材の設計及び計算はコンプライアント部分３６と同様である。
【００２５】
図４は、本発明のさらに別の実施形態による超伝導マグネット４４の一部分を表している。超伝導マグネット４４は、少なくとも１つのコイル４６と、該コイル４６と支持部材４８の間のコンプライアント界面によってコイル４６を軸方向で支持するための少なくとも１つの支持部材４８と、を含む。このコンプライアント界面はコイル４６に結合させ、これによりこれらが一緒に移動できるようにしている。
【００２６】
一実施形態ではそのコイル４６及び支持部材４８を図１に示したコイル１２及び支持部材１４と同様に円筒状としている。この例のコンプライアント界面は、支持部材４８の一方の端部表面に環状に配置させかつ互いから等しく離間させた複数のブラケット５０を備える。一例として半径が約０．５ｍの超伝導マグネットでは、こうしたブラケット５０を１６個存在させている。ブラケット５０の数は、超伝導マグネット４４のサイズ及び支持しようとするＥＭ力の大きさに従って調整することが可能である。一実施形態ではそのブラケット５０は、アルミニウム、真鍮、ステンレス鋼などの金属から製作される。この例のコンプライアント界面はさらに、その各々が対応するブラケット５０とコイル４６によって挟まれた複数のコンプライアントパッド５２を備える。一実施形態ではそのコンプライアントパッド５２は皮革から製作される。
【００２７】
図４を参照すると一実施形態ではそのブラケット５０は概ねＴ字形であると共に、その各々がコンプライアントパッド５２及び支持部材４８により挟まれた半径方向部分５４と、コイルＯＤ表面５８と支持部材ＯＤ表面６０の両方を部分的に覆うように半径方向部分５４の上側端部から延び出た軸方向部分５６と、を含む。図４に示した実施形態では、ボンディング剤などの様々な付着手段を介して軸方向部分５６をコイルＯＤ表面５８に付着させることによって、ブラケット５０はコイル４６と一緒に移動している。
【００２８】
別の実施形態ではその軸方向部分５６は支持部材ＯＤ表面６０のいずれの部分も覆うことがないように構成されている。さらに別の実施形態では軸方向部分５６を利用していない。ブラケット５０は、ボンディング剤や適当な別の付着手段を介してコンプライアントパッド５２及びコイル４６の端部表面に対して半径方向部分５４を付着させることによってコイル４６と一緒に移動させている。
【００２９】
ブラケット５０は支持部材４８に押し当てて摺動することが可能であり、またこれらの間の摺動表面の少なくとも一方（参照番号を付与せず）は平滑となるように構成されている。「平滑（ｓｍｏｏｔｈ）」という用語は、摺動表面の摩擦係数が概ね０．１未満であることを意味する。超伝導マグネット４４を付勢させたとき、コイル４６は半径方向の動きを伴うことがあり、これによりブラケット５０と支持部材４８の間に摺動性の移動を生じる。摺動表面が平滑であるため、摺動性の移動の間に発生する熱の量は僅かである。熱外乱からコイル４６を保護するために、液体ヘリウムなどの冷媒を用いてコイル４６に熱が伝達される前に界面を冷却することが可能である。一実施形態ではその半径方向部分５４は複数の穴５３を有しており、この穴５３の内部の液体ヘリウムなどの冷媒によって熱外乱が軽減される。
【００３０】
図５は、さらに別の実施形態による超伝導マグネット６２の一部分を表している。超伝導マグネット６２は超伝導マグネット４４と同様であるが、コンプライアント界面の構成は異なっている。図５の実施形態ではその界面は、コイル４６の端部表面上に環状分布を有する複数の摺動ブロック６４を備える。一実施形態ではその摺動ブロック６４は、アルミニウム、真鍮、ステンレス鋼などの金属から製作される。
【００３１】
各摺動ブロック６４は第１の部分６６と第２の部分６８を有する。第１の部分６６及び第２の部分６８は互いに押し当てられて摺動すると共に、これらの間に摺動表面を含んでいる。一実施形態ではその摺動表面のうちの一方が平滑である。別の実施形態では摺動表面はすべて平滑である。この例では、第１の部分６６は支持部材４８に付着させており、また第２の部分６８はコンプライアントパッド５２及びコイル４６に付着させている。
【００３２】
第１の部分６６はくさび溝７０及びカンチレバービーム７４を有する。くさび溝７０は第２の部分６８のくさび部分７２を収容するために使用される。超伝導マグネット６２を付勢させたときに、第２の部分６８は軸方向ＥＭ力を受けて押されてくさび溝７０内で摺動性の移動が生成される。同時に、軸方向ＥＭ力を均衡させると共に半径方向変位を有するようにカンチレバービーム７４を反らさせるような反作用力が生成される。この半径方向変位は、厚さ、材料、長さなどカンチレバービーム７４の様々なパラメータを調整することによって半径方向ＥＭ力下におけるコイル４６の半径方向伸長と整合させている。この例ではコイル４６と第２の部分６８の間に摩擦性の動きが全く存在しない。
【００３３】
第１の部分６６と第２の部分６８の間の摺動表面は平滑であるため、摺動性の移動の間に発生する熱の量は僅かである。さらにこの僅かな熱もコイル４６に届く前に液体ヘリウムなどの冷媒によって冷却させることがある。一実施形態ではその第２の部分６８は、冷却のための液体ヘリウムなどの冷媒を保持するために複数の穴７６を有する。
【００３４】
図６は、さらに別の実施形態による超伝導マグネット７８の一部分を表している。超伝導マグネット７８は、少なくとも１つのコイル８０と、該コイル８０を軸方向で支持する少なくとも１つの支持部材８２と、これら支持部材８２とコイル８０の間にあるくさびリング８４と、くさびリング８４とコイル８０の間にあるコンプライアントリング８６と、を含む。一実施形態ではそのくさびリング８４は、アルミニウム、真鍮、ステンレス鋼などの金属から製作される。別の実施形態ではそのくさびリング８４は複合材料から製作される。
【００３５】
くさびリング８４はコンプライアントリング８６及びコイル８０に付着させる一方、くさびリング８４と支持部材８２は互いに押し当てられて摺動することが可能である。軸方向ＥＭ力を受けてくさびリング８４は、半径方向変位を生成するような支持部材８２の勾配表面に沿った摺動性の移動を有する。くさびリング８４は、超伝導マグネット７８の動作時にくさびリング８４とコイル８０の間に摩擦性の動きが全く生じないように半径方向変位がコイル８０の半径方向伸長と整合できるように構成されている。コンプライアントリング８６は、くさびリング８４の半径方向変位とコイル８０の半径方向伸長の間の任意の小さな差に対応するために利用される。したがって超伝導マグネット７８の動作時に、くさびリング８４とコンプライアントリング８６の間並びにコンプライアントリング８６とコイル８０の間に全くクラックを生じることがない。
【００３６】
この例のくさびリング８４は摺動表面を有しており、支持部材８２の摺動表面と勾配表面の少なくとも一方が平滑であるように構成されており、したがって摺動性の移動の間に発生する熱を僅かな量とすることができる。液体ヘリウムなどの冷媒を用いて超伝導マグネット７８を冷却し熱がコイル８０に到達する前にこれを除去し、これによりマグネット安定性を向上させることが可能である。一実施形態ではそのくさびリング８４は、冷却を強化するために冷媒を保持するための複数の穴９０を有する。この例ではくさびリング８４及びコンプライアントリング８６が、超伝導マグネット７８全体の周りで円周方向に延びている。一実施形態ではくさびリング８４が、摺動ブロック６４の分布（図５参照）と同様にコイル８０の端部表面上に環状に分布させた分離したくさびセクションに置き換えられている。コンプライアントリング８６はしたがって複数のコンプライアントパッドに置き換えられる。
【００３７】
図７は、本発明のさらに別の実施形態による超伝導マグネット９２を表している。超伝導マグネット９２は、軸方向に沿った分離された箇所にある複数のコイル９４と、該コイル９４を適所に保持するための支持部材９６と、を含む。支持部材９６は、複数の支持リング９８及び複数の支持バー１００を有する。一実施形態ではそのコイル９４及び支持リング９８は円筒状である。
【００３８】
支持リング９８は一例として、対応するコイル９４のＯＤ表面（参照番号を付与せず）に対してボンディングされるか、さもなければ確保されている。一実施形態ではその支持リング９８はガラス繊維または炭素繊維複合材料から製作されている。別の実施形態ではその支持リング９８は、エポキシ樹脂などの接着剤によりコイル９４のＯＤ表面の周りに巻き付けかつこれに対して確保している金属ワイヤである。さらに別の実施形態ではその金属ワイヤは、アルミニウム、真鍮またはステンレス鋼である。
【００３９】
図７及び８を参照すると、支持バー１００は一例として空間的に互いに平行であると共に、支持リング９８のＯＤ表面（参照番号を付与せず）に沿って環状に分布させている。各支持バー１００は、軸方向で支持リング９８を部分的に収容しかつ位置決めするために複数の溝１０２を有する。一実施形態ではその支持リング９８は、エポキシ樹脂や適当な別の確保手段によって溝１０２内に保持される。追加の例として溝１０２の深さは、コイル９４の側面が支持バー１００の影響を受けないように支持リング９８の厚さと比べて若干小さくなるように構成されている。一実施形態ではその支持バー１００は、ステンレス、真鍮、アルミニウムなどの複合材料や金属から製作される。
【００４０】
超伝導マグネット９２を付勢させたとき、支持リング９８とコイル９４の両者がコイル９４上に生じる半径方向ＥＭ力を支持する一方、コイル９４内に生じる軸方向ＥＭ力は支持リング９８にまたさらには支持バー１００に伝えられる。支持バー１００の半径方向の屈曲によって、コイル９４同士の間にある半径方向伸長の差に対処している。したがって、支持バー１００とコイル９４の間に支持リング９８を用いることによって動作時における摩擦性の動きの発生が全くなくなり、これにより超伝導マグネット９２のマグネット安定性が向上する。
【００４１】
実施形態について記載する際に便宜上、超伝導マグネットの別の部品や構成要素について開示していないが、こうした記述は超伝導マグネットを記載した部品のみに制限したものではないことを理解されたい。追加の例として超伝導マグネットは、実際の用途に応じて冷却用パイプラインや同様の別の冷却機構を含むことがある。
【００４２】
本発明のある種の特徴についてのみ本明細書において図示し説明してきたが、当業者によって多くの修正や変更がなされるであろう。したがって添付の特許請求の範囲が、本発明の真の精神の範囲に属するこうした修正や変更のすべてを包含させるように意図したものであることを理解されたい。
【符号の説明】
【００４３】
１０ 超伝導マグネット
１２ コイル
１４ 支持部材
１６ コンプライアントブロック
１７ コンプライアント界面
１８ コンプライアントパッド
２０ 端部表面
２１ 端部表面
２２ 側部プレート
２４ コンプライアントプレート
２６ 閉鎖部分
２８ 超伝導マグネット
３０ コイル
３２ 支持部材
３４ 支持部分
３６ コンプライアント部分
３８ クランプ部分
４０ ＯＤ表面
４２ 端部表面
４４ 超伝導マグネット
４６ コイル
４８ 支持部材
５０ ブラケット
５２ コンプライアントパッド
５３ 穴
５４ 半径方向部分
５６ 軸方向部分
６０ ＯＤ表面
６２ 超伝導マグネット
６４ 摺動ブロック
６６ 第１の部分
６８ 第２の部分
７０ くさび溝
７２ くさび部分
７４ カンチレバービーム
７６ 穴
７８ 超伝導マグネット
８０ コイル
８２ 支持部材
８４ くさびリング
８６ コンプライアントリング
９０ 穴
９２ 超伝導マグネット
９４ コイル
９６ 支持部材
９８ 支持リング
１００ 支持バー
１０２ 溝
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半径方向を規定している少なくとも１つの超伝導コイルと、
超伝導コイルに結合されると共に半径方向と実質的に直交した軸方向に沿って超伝導コイルを支持している少なくとも１つの支持部材と、
超伝導コイルと支持部材の間に配置された少なくとも１つのコンプライアント界面であって、超伝導マグネットが付勢されたときの半径方向の動きに対応しているコンプライアント界面と、
を備える超伝導マグネット。
【請求項２】
前記コンプライアント界面は超伝導コイルに結合されると共に支持部材に押し当てて摺動しており、かつ該コンプライアント界面及び支持部材は共にこれらの間にある摺動表面を備えると共に該摺動表面の少なくとも一方は平滑である、請求項１に記載の超伝導マグネット。
【請求項３】
前記コンプライアント界面は超伝導コイルに結合されていると共に、超伝導コイルの端部表面に沿った環状分布を有する複数のブラケットを備える、請求項１または２に記載の超伝導マグネット。
【請求項４】
前記コンプライアント界面は、その各々が支持部材に付着させた第１の部分と超伝導コイルに付着させた第２の部分とを備えた複数の摺動ブロックを備える、請求項１に記載の超伝導マグネット。
【請求項５】
前記第１の部分は溝を備えかつ前記第２の部分は該溝内を摺動すると共に、前記摺動ブロックの各々は第１の部分と第２の部分の間に２つの平滑な摺動表面を備えている、請求項４に記載の超伝導マグネット。
【請求項６】
前記コンプライアント界面は平滑な勾配表面を有するくさびリングを備えると共に、前記支持部材は該くさびリングの平滑勾配表面に押し当てて摺動するための別の平滑勾配表面を備える、請求項１に記載の超伝導マグネット。
【請求項７】
前記コンプライアント界面は半径方向にコンプライアントである、請求項１に記載の超伝導マグネット。
【請求項８】
前記コンプライアント界面は、超伝導コイル及び支持部材の２つの相対する端部表面に押し当てて隣接させた２つの側部プレートと、互いから離間させると共に該２つの側部プレートを接続している２つ以上のコンプライアントプレートと、をその各々が備えた複数のコンプライアントブロックを備える、請求項７に記載の超伝導マグネット。
【請求項９】
前記コンプライアントプレートは、超伝導マグネットの動作時における超伝導コイルの半径方向伸長と整合した半径方向変位を有するように構成されている、請求項８に記載の超伝導マグネット。
【請求項１０】
前記コンプライアント界面と超伝導コイルの間に皮革層をさらに備える請求項１に記載の超伝導マグネット。
【請求項１１】
前記コンプライアント界面は支持部材と一体である、請求項１に記載の超伝導マグネット。
【請求項１２】
前記コンプライアント界面は対応する超伝導コイルの外径表面に付着させた複数の支持リングを備えると共に、前記支持部材は該支持リングの外径表面に付着されることにより超伝導コイルに結合された複数の支持バーを備える、請求項１に記載の超伝導マグネット。
【請求項１３】
各支持バーは支持リングを保持するために複数の溝を備えており、かつ該溝の深さは支持リングの厚さ未満である、請求項１２に記載の超伝導マグネット。
【請求項１４】
前記支持バーは、支持リングの外径表面に沿って環状に分布させかつ互いから離間させている、請求項１２に記載の超伝導マグネット。
【請求項１５】
前記コンプライアント界面は金属またはガラス繊維から製作されており、かつ前記支持部材は金属または複合材料から製作されている、請求項１に記載の超伝導マグネット。
【請求項１】
半径方向を規定している少なくとも１つの超伝導コイルと、
超伝導コイルに結合されると共に半径方向と実質的に直交した軸方向に沿って超伝導コイルを支持している少なくとも１つの支持部材と、
超伝導コイルと支持部材の間に配置された少なくとも１つのコンプライアント界面であって、超伝導マグネットが付勢されたときの半径方向の動きに対応しているコンプライアント界面と、
を備える超伝導マグネット。
【請求項２】
前記コンプライアント界面は超伝導コイルに結合されると共に支持部材に押し当てて摺動しており、かつ該コンプライアント界面及び支持部材は共にこれらの間にある摺動表面を備えると共に該摺動表面の少なくとも一方は平滑である、請求項１に記載の超伝導マグネット。
【請求項３】
前記コンプライアント界面は超伝導コイルに結合されていると共に、超伝導コイルの端部表面に沿った環状分布を有する複数のブラケットを備える、請求項１または２に記載の超伝導マグネット。
【請求項４】
前記コンプライアント界面は、その各々が支持部材に付着させた第１の部分と超伝導コイルに付着させた第２の部分とを備えた複数の摺動ブロックを備える、請求項１に記載の超伝導マグネット。
【請求項５】
前記第１の部分は溝を備えかつ前記第２の部分は該溝内を摺動すると共に、前記摺動ブロックの各々は第１の部分と第２の部分の間に２つの平滑な摺動表面を備えている、請求項４に記載の超伝導マグネット。
【請求項６】
前記コンプライアント界面は平滑な勾配表面を有するくさびリングを備えると共に、前記支持部材は該くさびリングの平滑勾配表面に押し当てて摺動するための別の平滑勾配表面を備える、請求項１に記載の超伝導マグネット。
【請求項７】
前記コンプライアント界面は半径方向にコンプライアントである、請求項１に記載の超伝導マグネット。
【請求項８】
前記コンプライアント界面は、超伝導コイル及び支持部材の２つの相対する端部表面に押し当てて隣接させた２つの側部プレートと、互いから離間させると共に該２つの側部プレートを接続している２つ以上のコンプライアントプレートと、をその各々が備えた複数のコンプライアントブロックを備える、請求項７に記載の超伝導マグネット。
【請求項９】
前記コンプライアントプレートは、超伝導マグネットの動作時における超伝導コイルの半径方向伸長と整合した半径方向変位を有するように構成されている、請求項８に記載の超伝導マグネット。
【請求項１０】
前記コンプライアント界面と超伝導コイルの間に皮革層をさらに備える請求項１に記載の超伝導マグネット。
【請求項１１】
前記コンプライアント界面は支持部材と一体である、請求項１に記載の超伝導マグネット。
【請求項１２】
前記コンプライアント界面は対応する超伝導コイルの外径表面に付着させた複数の支持リングを備えると共に、前記支持部材は該支持リングの外径表面に付着されることにより超伝導コイルに結合された複数の支持バーを備える、請求項１に記載の超伝導マグネット。
【請求項１３】
各支持バーは支持リングを保持するために複数の溝を備えており、かつ該溝の深さは支持リングの厚さ未満である、請求項１２に記載の超伝導マグネット。
【請求項１４】
前記支持バーは、支持リングの外径表面に沿って環状に分布させかつ互いから離間させている、請求項１２に記載の超伝導マグネット。
【請求項１５】
前記コンプライアント界面は金属またはガラス繊維から製作されており、かつ前記支持部材は金属または複合材料から製作されている、請求項１に記載の超伝導マグネット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１７１７３１（Ｐ２０１１−１７１７３１Ａ）
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１１−２３６２８（Ｐ２０１１−２３６２８）
【出願日】平成２３年２月７日（２０１１．２．７）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３６２８（Ｐ２０１１−２３６２８）
【出願日】平成２３年２月７日（２０１１．２．７）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【Ｆターム（参考）】
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