[发明专利]超导磁体

说明书

技术领域

本发明涉及主要用于磁共振图像诊断(MRI)装置、核磁共振(NMR)分析装置、以及拉制单晶装置等的超导磁体。

背景技术

在MRI装置、NMR分析装置、以及拉制单晶装置等中，由于为了测量或制造单晶而需要强磁场，因此使用超导磁体。

图12是表示以往的超导磁体的结构的立体剖视图。图13是图12的俯视剖视图。希望超导磁体在期望的区域(以下称作磁场产生区域1)产生强磁场。以MRI用超导磁体为例，在用于获取诊断图像的空间(磁体圆筒内部的例如直径为50cm的球空间)，需要例如产生1.5特斯拉的强磁场。另一方面，要求向超导磁体外部泄漏的磁场尽可能小。例如，对于MRI用超导磁体，要求在距离磁体5m的各地点的泄漏磁场小于0.5毫特斯拉。磁性体被泄漏磁场吸引、或给电子设备等带来影响的区域要尽可能小。

因此，以往的超导磁体在内部包括2种超导线圈，分别是产生期望磁场的主线圈2、以及抵消从主线圈2向外部泄漏的磁场的屏蔽线圈3，以力图降低泄漏磁场。屏蔽线圈3是产生与主线圈2反向的磁场的线圈，通过将其配置在适当的位置，可以得到抵消泄漏磁场的效果。

之后，以磁场产生区域1的中心为原点，将轴向的坐标称为Z坐标，将径向的坐标称为R坐标。主线圈2及屏蔽线圈3分别由多个超导线圈构成，配置在同轴上。为了尽可能抑制成本并确保作为超导磁体的性能，主线圈2及屏蔽线圈3的配置和大小要选择这样的位置和大小，使得满足所需的磁场强度、磁场均匀性、或泄漏磁场的规格，且使线圈的主材料即超导线的量最少。其结果，一般而言，将主线圈2配置得与磁场产生区域最近，靠近在R坐标较小的内筒面；将屏蔽线圈3配置得离磁场产生区域1最远，靠近在R坐标及Z坐标最大的点(图13中为磁体内部区域的四个角落)。由于屏蔽线圈3是极性相反的线圈，因此具有抵消磁场产生区域1的磁场的效果，离磁场产生区域1越远越能有效产生磁场。由于这样的配置对超导线使用量的效率最佳，因此可以减少超导线的量。

主线圈2及屏蔽线圈3分别卷绕并保持在主线圈框21、屏蔽线圈框31上。屏蔽线圈框31通过屏蔽线圈框支承部件32与主线圈框21连接并被其支承。为了使磁体产生期望的强磁场，需要对超导线圈通以几百安培的大电流。其结果是，各超导线圈的附近为强磁场，对超导线圈作用有较大的电磁力。若超导线圈由于该电磁力而运动或弯曲，则在线圈外表面或者内部会产生热量，有可能发展成超导状态被破坏而转移为常电导的所谓失超(quench)现象。为了不引起所述失超现象，在以往的超导磁体中，用板厚较厚的材料制作主线圈框21、屏蔽线圈框31、屏蔽线圈框支承部件32，或者采用牢固的连接结构，以抑制该电磁力引起的超导线圈的运动和弯曲。另外，为了提高屏蔽线圈框31的刚性，利用达到磁体的大致全长的一体的圆筒构成屏蔽线圈框31。

专利文献

专利文献1：

日本专利特开2007-288193号公报

发明内容

近年来的倾向是希望超导磁体产生的磁场进一步强磁场化，另外装置本身更紧凑。其结果是，超导线圈附近的磁场也进一步强磁场化，电磁力也增大。根据现有技术，是通过将主线圈框21、屏蔽线圈框31、以及屏蔽线圈框支承部件32形成更牢固的结构，实现能承受电磁力的结构，但随着近年来超导磁体中的电磁力的增大，存在的问题是：用于线圈框及支承结构的材料增大，重量增大，制作和冷却和搬运的成本提高。

本发明是为了解决如上所述的问题而完成的，其目的在于提供一种减少支承线圈的线圈框和支承部件的材料及加工费的超导磁体。

本发明所涉及的超导磁体包括第一线圈组以及第二线圈组，所述第一线圈组是磁场产生用主线圈，所述第二线圈组是与所述第一线圈组同轴配置并产生与所述第一线圈组反向的磁场、抵消向外部泄漏的磁场的屏蔽线圈，其中，关于所述第二线圈组的轴向的配置，是配置于所述第二线圈组从所述第一线圈组受到的轴向的电磁力、与所述第二线圈组产生的轴向的电磁力达到均衡且抵消的位置。

另外，本发明所涉及的超导磁体包括第一线圈组以及第二线圈组，所述第一线圈组是磁场产生用主线圈，所述第二线圈组是与所述第一线圈组同轴配置并产生与所述第一线圈组反向的磁场、抵消从所述第一线圈组向外部泄漏的磁场的屏蔽线圈，其中，在以所述第一线圈组产生的磁场产生区域的中心为原点时，关于所述第二线圈组的轴向的配置，是配置于所述第二线圈组的轴向的最外端的轴向坐标位于所述第一线圈组的轴向的最外端的轴向坐标的0.63至0.87倍的范围内。