超导磁体 |
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| 申请号 | CN201380025403.5 | 申请日 | 2013-05-10 | 公开(公告)号 | CN104303245A | 公开(公告)日 | 2015-01-21 |
| 申请人 | 住友电气工业株式会社; | 发明人 | 西村崇; 加藤武志; | ||||
| 摘要 | 线圈单元(10)由具有带状表面 氧 化物超 导线 卷绕形成。剩磁 磁场 抑制单元(81)配置在线圈单元(10)中。剩磁磁场抑制单元(81)具有在线圈单元(10)的轴向方向(Aa)上延伸的通孔(HL)。剩磁磁场抑制单元(81)由 磁性 体形成。因此，能够抑制剩磁磁场。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种超导磁体，包括： |
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| 说明书全文 | 超导磁体技术领域背景技术[0002] 已知，由超导磁体产生的磁场的密度不仅由施加到磁体的电流来确定，而且受到由屏蔽电流(screening current)感应的磁场的影响。例如，非专利文献1：Y.Yanagisawa等,“电流扫描曲线对于用在Bi-2223型超导螺线管的影响”,物理学C,469[22](2009)1996-1999，提出使用带形Bi-2223超导线在超导螺线管中由屏蔽电流感应磁场。 [0003] 文献列表 [0004] 非专利文献1: [0005] NPD 1：Y.Yanagisawa等,"电流扫描曲线对于用在Bi-2223型超导螺线管的影响",物理学C,469[22](2009)1996-1999 发明内容[0006] 技术问题 [0007] 因此，如果施加到超导磁体的线圈单元上的电流停止以停止产生磁场，则超导磁体就受到屏蔽电流的影响，因而具有剩磁磁场。 [0008] 相应地，本发明的目的是提供一种能够抑制剩磁磁场的超导磁体。 [0009] 技术问题的解决方案 [0010] 本发明提供一种具有线圈单元和剩磁磁场抑制单元的超导磁体。线圈单元由具有带状表面的氧化物超导线卷绕形成。剩磁磁场抑制单元由磁性物质形成，被配置在线圈单元中，并且剩磁磁场抑制单元具有在线圈单元的轴向方向上延伸的通孔。 [0011] 设有剩磁磁场抑制单元的超导磁体能够在停止施加到线圈单元上的电流时，在一定量级上抑制提供的磁场，即剩磁磁场。 [0012] 优选地，所述磁性物质具有等于或大于100的最大导磁率。因此，剩磁磁场抑制单元能够具有抑制剩磁磁场所需的更充分的磁特性。注意，在此用到的“最大导磁率”指在大约室温下磁性物质的相对导磁率的最大值。 [0013] 优选地，剩磁磁场抑制单元在所述轴向方向上的长度等于或大于氧化物超导线的带状表面的宽度。这允许剩磁磁场抑制单元在线圈单元中跨过氧化超导线的整个宽度。 [0014] 剩磁磁场抑制单元的轴向长度可以等于或大于所述线圈单元的长度的一半。因此，剩磁磁场抑制单元能够配置为跨过线圈单元的一半或更大。 [0015] 剩磁磁场抑制单元的轴向长度可以等于或大于所述线圈单元的长度。因此，剩磁磁场抑制单元能够跨过线圈单元地配置在线圈单元中。 [0016] 剩磁磁场抑制单元的轴向长度可以大于所述线圈单元的长度。因此，剩磁磁场抑制单元能够配置为跨过线圈单元并且还从线圈单元突出。突出的剩磁磁场抑制单元能够被容易地固定。 [0017] 剩磁磁场抑制单元可以包括壁厚等于或大于1mm的管。等于或大于1mm的壁厚允许剩磁磁场被更充分地抑制。 [0018] 剩磁磁场抑制单元可以具有第一部分和第二部分，第一部分包括所述通孔，第二部分与所述第一部分间隔且围绕所述第一部分。这允许能够应对更加强大的磁场，同时能够更有效地抑制剩磁磁场。 [0019] 剩磁磁场抑制单元可以构成容纳线圈单元的容器的一部分。当剩磁磁场抑制单元不构成容器的一部分时，线圈单元中需要同时具有剩磁磁场抑制单元和能够独立于剩磁磁场抑制单元而保持其功能的容器。这导致线圈单元具有由剩磁磁场抑制单元和容器以增长的比率占据的内部容积。这减小了线圈单元中可用于允许利用磁场的空间，或者需要增大线圈单元的尺寸以维持空间尺寸。相反地，当剩磁磁场抑制单元构成容器的一部分时，线圈单元中的剩磁磁场抑制单元以也可具有作为容器的一部分的功能。这允许线圈单元具有由剩磁磁场抑制单元和容器以减小的比率占据的内部容积。这能够增加线圈单元中可用于允许利用磁场的空间，或者可选择地，允许减小线圈单元的尺寸同时能够维持空间尺寸。 [0020] 注意，剩磁磁场抑制单元构成容器的一部分意味着剩磁磁场抑制单元构成维持容器的功能以实现容器的目的而重要的部分。容器的目的是将线圈单元保持在低温，以将线圈单元保持在超导状态。为实现此目的，当容器保持具有低于室温的温度的液体(例如液态氮或液态氦)时，容器的功能是将液体在液态下保持实际中足够的时间。此外，为了实现上述目的，当为了外部与线圈单元之间的热绝缘而将容器保持真空时，容器的功能是将线圈单元保持在真空。换句话说，当容器中移除剩磁磁场抑制单元且仍然没有失去作为容器的功能时，不能说剩磁磁场构成容器的一部分。例如，当具有上述功能的容器增加有剩磁磁场抑制单元时，不能说剩磁磁场构成容器的一部分。 [0021] 优选地，在线圈单元的至少一个径向方向上，线圈单元和剩磁磁场抑制单元具有共同的中心位置。这能够防止如下的力，该力在其它情况下在线圈单元和剩磁磁场抑制单元之间产生，且在线圈单元产生磁场时可在径向方向上使它们之间产生相对移位。 [0022] 优选地，在线圈单元的轴向方向上，线圈单元和剩磁磁场抑制单元具有共同的中心位置。这能够防止如下的力，该力在其它情况下在线圈单元和剩磁磁场抑制单元之间产生，且在线圈单元产生磁场时可在轴向方向上使它们之间产生相对移位。 [0023] 优选地，超导磁体还包括屏蔽件，该屏蔽件由磁性物质形成，并且该屏蔽件具有中空部，以将线圈单元容纳在其中，并且在线圈单元的至少一个径向方向上，线圈单元和屏蔽件具有共同的中心位置。这能够防止如下的力，该力在其它情况下在线圈单元和屏蔽之间产生，且在线圈单元产生磁场时可在径向方向上使它们之间产生相对移位。 [0024] 优选地，超导磁体还包括屏蔽件，该屏蔽件由磁性物质形成，并且该屏蔽件具有中空部，以将线圈单元容纳在其中，并且在线圈单元的轴向方向上，线圈单元和屏蔽件具有共同的中心位置。这能够防止如下的力，该力在其它情况下在线圈单元和屏蔽之间产生，且在线圈单元产生磁场时可在轴向方向上使它们之间产生相对移位。 [0025] 本发明的有利效果 [0027] 图1是示意性地示出根据本发明第一实施例的超导磁体的结构的横截面图。 [0028] 图2是图1的局部放大图，是沿图3中的线II-II切割的示意性横截面。 [0029] 图3通常是图2的平面图。 [0030] 图4是示意性示出包括在图1的超导磁体中的线圈单元所具有的双扁平线圈结构的透视图。 [0031] 图5是沿图4中示出的线V-V切割的示意性横截面图。 [0032] 图6是示意性地示出用于形成图4的双扁平线圈的氧化物超导线结构的局部透视图。 [0033] 图7是示意性地示出根据本发明第二实施例的超导磁体的结构的横截面图。 [0034] 图8是示意性地示出根据本发明第三实施例的超导磁体的结构的横截面图。 [0035] 图9是示意性地示出根据本发明第四实施例的超导磁体具有的剩磁磁场抑制单元的结构的横截面图。 [0036] 图10是沿图9中示出的线X-X切割的示意性横截面图。 [0037] 图11是示意性地示出剩磁磁场抑制单元的厚度与数目与剩磁磁场之间的关系的图。 [0038] 图12示出与本发明实施例1相比的比较例子的磁场分布。 [0039] 图13示出当剩磁磁场抑制单元具有0.5mm的厚度时，在本发明实施例1中的磁场分布。 [0040] 图14示出当剩磁磁场抑制单元具有1.0mm的厚度时，在本发明实施例1中的磁场分布。 [0041] 图15示出与本发明实施例2相比的比较例子的磁场分布。 [0042] 图16示出当剩磁磁场抑制单元具有1mm的厚度时，在本发明实施例2中的磁场分布。 [0043] 图17示出当剩磁磁场抑制单元具有10mm的厚度时，在本发明实施例2中的磁场分布。 [0044] 图18图表式地示出了本发明实施例3中的剩磁磁场和剩磁磁场感应率相对于剩磁磁场抑制单元厚度的关系。 [0045] 图19是示出用于仿真中的SS400的磁化曲线的图表。 [0046] 图20是示意性地示出根据本发明第五实施例的超导磁体的结构的横截面图。 [0047] 图21是示意性地示出根据本发明第六实施例的超导磁体具有的超导线圈的结构的横截面图。 [0048] 图22通常是图21的平面图。 [0049] 图23是示意性地示出根据本发明第七实施例的超导磁体具有的超导线圈的结构的横截面图。 [0050] 图24通常是图23的平面图。 [0051] 图25是示出图23的示例性变型的示意性横截面图。 具体实施方式[0052] 在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在附图中，相同或相应的元件指示一致，并且不重复描述。 [0053] 第一实施例 [0054] 参考图1，本实施例提供了一种超导磁体100，其具有超导线圈91、热绝缘容器111、冷却设备121、软管122、压缩机123、电缆131和电源132。热绝缘容器111具有容纳在其中的超导线圈91。在本实施例中，将暴露到磁场中的材料(未示出)容纳在磁场应用区域SC中，该磁场应用区域SC贯穿设置于热绝缘容器111中。冷却设备121具有冷却头 20。 [0055] 参考图2和图3，超导线圈91具有线圈单元10、管单元81(或剩磁磁场抑制单元)和安装部71。 [0056] 线圈单元10具有双扁平线圈11和热交换器板31。双扁平线圈11在线圈单元10的轴向方向Aa上成层地彼此堆叠。径向方向Ar对应于与轴向方向Aa垂直的方向。冷却设备121具有冷却头20，其经由热交换器板31与双扁平线圈11耦合以能够冷却双扁平线圈11。热交换器板31由非磁性材料形成，特别是最大导磁率小于100的非磁性材料。此外，热交换器板31优选地由具有较大导热性和较大挠性的材料形成。热交换器板31例如由铝(Al)或铜(Cu)形成。Al或Cu优选地具有99.9％或更高的纯度。当超导电流流过由此被冷却的双扁平线圈11时，产生磁通量MF。 [0057] 管单元81具有通孔HL，其在线圈单元10的轴向方向Aa上延伸。管单元81优选地包括壁厚等于或大于1mm的管。管单元81配置在线圈单元10中。优选地，管单元81的中心配置为与线圈单元10的中心CP匹配。 [0058] 管单元81由磁性物质形成，特别是具有等于或大于100的最大导磁率。管单元81由诸如铁、电磁软铁、电磁钢、镍铁合金、或非晶磁性合金的磁性物质形成。注意，铁通常具有接近5000的最大导磁率。 [0059] 管单元81在轴向方向Aa上的长度等于或大于氧化物超导线14的呈条SF形式的表面的宽度(即在图2中示出的每个双扁平线圈11的高度的一半)。优选地，管单元81在轴向方向Aa上的长度等于或大于每个双扁平线圈11的高度。管单元81在轴向方向Aa上的长度可以等于或大于线圈单元10在轴向方向Aa上的长度的一半。更优选地，管单元81在轴向方向Aa上的长度等于或大于线圈单元10在轴向方向Aa上的长度。进一步优选地，如图2所示，管单元81在轴向方向Aa上的长度大于线圈单元10在轴向方向Aa上的长度。 [0060] 管单元81经由安装部71连接到线圈单元10。在本实施例中，管单元81的从线圈单元10突出的部分由安装部71固定到线圈单元10。优选地，安装部71由非磁性物质形成，特别是具有小于100的最大导磁率。 [0061] 此外，参考图4和图5，构成线圈单元10的双扁平线圈11中的每一个都具有双扁平线圈12a和12b。扁平线圈12a和12b彼此成层地堆叠。扁平线圈12a和12b中的每一个都由卷绕的氧化物超导线14形成。 [0062] 此外，参考图6，氧化超导线14呈带形式，换句话说是呈条形式，并且相应地具有呈条SF形式的表面。呈条SF形式的表面在轴向方向Aa上具有宽度Dw，并且具有小于宽度Dw的厚度Dt。例如，厚度Dt接近0.2mm，宽度Dw接近4mm。例如，氧化物超导线14具有沿着氧化物超导线14延伸的Bi基超导体，和覆盖超导体的护套。该护套例如由银或银合金形成。氧化物超导线14具有如下特征：随着增长地施加与呈条SF形式的表面垂直的磁场(即垂直的磁场)，允许交流损耗有所增加。 [0063] 扁平线圈12a和12b具有分别以相反的方向Wa和Wb卷绕的氧化物超导线14。扁平线圈12a具有带氧化物超导线14的内周侧，该氧化物超导线14上布置有端部ECi，扁平线圈12b与其相同，并且扁平线圈12a和12b具有各自的端部ECi，它们之间彼此电连接。因此，扁平线圈12a和12b在位于扁平线圈12a的外周侧上的氧化物超导线14的端部ECo和位于扁平线圈12b的外周侧上的氧化物超导线14的端部ECo之间彼此串联连接。此外，彼此邻近(在图2中垂直地)的双扁平线圈11具有彼此电连接的各自的端部Eco。因此，双扁平线圈11彼此串联连接。 [0064] 本实施例提供管单元81(见图2)以允许在施加到线圈单元10上的电流停止时大小受到抑制的磁场，即剩磁磁场。优选地，磁性物质具有等于或大于100的最大导磁率。因此，管单元81能够具有抑制剩磁磁场所需的更充分的磁特性。在下文中，将描述抑制剩磁磁场的例子。 [0065] 优选地，管单元81在轴向方向Aa(即图2中的垂直长度)上的长度等于或大于氧化物超导线14的呈条SF形式的表面的宽度Dw(见图5)。这允许在线圈单元10中具有跨过氧化物超导线14的宽度Dw的管单元81。管单元81在轴向方向Aa上的长度可以等于或大于线圈单元10在轴向方向Aa上的长度的一半。因此，管单元81能够配置为跨过线圈单元10的一半或更大。管单元81在轴向方向Aa上的长度可以等于或大于线圈单元10在轴向方向Aa上的长度。因此，管单元81能够跨过线圈单元10地配置在线圈单元10中。 [0066] 管单元81在轴向方向Aa上的长度可以大于线圈单元10在轴向方向Aa上的长度。因此，管单元81能够配置为跨过线圈单元10，并且还从线圈单元10突出。突出的管单元 81能够经由安装部71容易地固定(见图2)。 [0067] 管单元81也可以包括壁厚TS等于或大于1mm的的管(见图3)。等于或大于1mm的壁厚TS允许更充分地抑制剩磁磁场。 [0068] 第二实施例 [0069] 参考图7，本实施例提供了一种超导磁体100A，其具有超导线圈91A和管单元81。超导线圈91A在结构上对应于没有管单元81的超导线圈91。替代地，管单元81沿着磁场应用区域SC的侧壁位于热绝缘容器111外部。在本实施例中，管单元81的一端从磁场应用区域SC突出。此外，管单元81的该端部经由安装部71连接到热绝缘容器111。 [0070] 注意，在结构上的其它部分与第一实施例的基本上一致，因此，相同或相应的元件指示一致，并且将不重复描述。 [0071] 第三实施例 [0072] 参考图8，本实施例提供了一种超导磁体100D，其具有超导线圈91D和热绝缘容器111D。超导线圈91D在结构上对应于没有热交换器板31的超导线圈91。热绝缘容器111D构成为能够接收液态氮或类似的冷却剂。冷却剂冷却超导线圈91D。换句话说，在本实施例中，线圈单元10能够由冷却剂直接冷却，而不是由冷却设备121冷却(见图2)。注意，在结构上的其它部分与第一实施例的基本上一致，因此，相同或相应的元件指示一致，并且将不重复描述。 [0073] 第四实施例 [0074] 参考图9和图10，本实施例提供了一种超导磁体，其中由管单元81M替换管单元81。管单元81M具有内周管81a(或第一部分)和外周管81b(或第二部分)。内周管81a具有通孔HL。外周管81b与内周管81a间隔，以围绕该内周管。内周管81a和外周管81b分别具有外表面和内表面，它们之间具有间隙GP。换句话说，管单元81M具有最外的表面和最内的表面，它们之间具有厚度TH(见图10)，并且在厚度TH部分中具有间隙GP。注意，在结构上的其它部分与第一至第三实施例中的任何一个的基本上一致，因此，相同或相应的元件指示一致，并且将不重复描述。 [0075] 图11示出在有无间隙GP的情况下管单元是如何对剩磁磁场减小率RT作出贡献的，分别如实线和虚线所示。当厚度TH足够大时，如本实施例中所述的具有间隙GP的管单元允许剩磁磁场更有效地减小。当应对更强大的磁场时，优选地充分增加厚度TH以避免管单元磁饱和，因此优选地，如在本实施例中所述地提供间隙GP。因此，能够应对更强大的磁场，同时能够更有效地抑制剩磁磁场。 [0076] 注意，虽然本实施例已经描述了具有由内周管81a和外周管81b形成的双结构的管单元81M，但是可以使用由三个管或多个管形成的多结构来替代。因此，能够应对更强大的磁场，同时能够更有效地抑制剩磁磁场。 [0077] 此外，可以在间隙GP中引入由非磁性物质形成的过滤器(未示出)。这允许内周管81a和外周管81b彼此固定。此外，这也能够防止强大磁场使内周管81a和外周管81b移位而彼此接触。此外，可以使用与安装部71(见图2或图7)基本上相同的元件来固定每个内周管81a和外周管81b。在这种情况下，可以不使用过滤器。 [0078] 第五实施例 [0079] 参考图20，本实施例提供了一种具有热绝缘容器111B(或容器)的超导磁体100B，在该容器中容纳有超导线圈91A的线圈单元10。热绝缘容器111B由主体单元111A和管单元81构成。因此，管单元81构成热绝缘容器111B的一部分。 [0080] 注意，管单元81构成热绝缘容器111B的一部分意味着用于实现热绝缘容器111B目的的维持热绝缘容器111B的功能的基本部分由管单元81构成。热绝缘容器111B的目的是将线圈单元10保持在低温，以将线圈单元10保持在超导状态。为了实现此目的，将线圈单元10保持在真空以保持外部和线圈单元10之间的热绝缘的真空就是热绝缘容器111B的功能。在图20中，与外部连通的磁场应用区域SC与热绝缘容器111B的内部仅由管单元81至少局部地隔离。因此，如果管单元81应该移除，则热绝缘容器111B中将失去真空，从而失去它作为真空容器的功能。 [0081] 如第二实施例中所述(见图7)，当管单元81不构成热绝缘容器111的一部分时，线圈单元10中需要同时具有管单元81和能够独立于管单元81而能够保持其功能的热绝缘容器111。这导致超导线圈91A具有由管单元81和热绝缘容器111以增长的比率占据的内部容积。这减小了超导线圈91A中可用以允许利用磁场的空间，其对应于磁场应用区域SC，或者必需增大超导线圈91A的尺寸以维持空间尺寸。 [0082] 相反地，本实施例允许超导线圈91A在内侧具有管单元81，从而也具有作为热绝缘容器111B的一部分的功能。这允许超导线圈91A具有由热绝缘容器111B以减小的比率占据的内部容积。结果，磁场应用区域SC的尺寸能够得到增加，或者可选择地，能够减小超导线圈91A的尺寸，同时能够保持磁场应用区域SC的尺寸。 [0083] 注意，热绝缘容器111B可以具有用于将管单元81连接到主体单元111A上的安装部72。安装部72可以具有与主体单元111A接触的O环，以密封地保持热绝缘容器111B。 [0084] 此外，虽然本实施例使用了用作真空容器的热绝缘容器111B，但是该容器不限于真空容器，它可以是能够实现将线圈单元10保持在低温以将线圈单元10保持在超导状态的目的的任何容器。例如，可以使用保持具有低于室温的温度的液体(例如，液态氮或液态氦)的容器。这样的容器仅需将液体在液态下保持实际中足够的时间。 [0085] 第六实施例 [0086] 本实施例提供了一种与第一实施例(见图1)的超导磁体100在结构上基本类似的超导磁体，此外，其具有线圈单元10和管单元81，它们彼此之间具有具体的位置关系。在下文中，将描述此位置关系。 [0087] 参考图21，线圈单元10和管单元81在线圈单元10的轴向方向Aa上具有共同的中心位置Ca。这能够防止在线圈单元10和管单元81之间产生且在线圈单元10产生磁场时可在轴向方向Aa上使它们之间产生相对移位的力。 [0088] 此外，参考图22，线圈单元10和管单元81在线圈单元10的一个径向方向Ar或径向方向Ar1(或至少一个径向方向)上具有共同的中心位置Cr1(见图21)。在径向方向Ar1上延伸且通过中心位置Cr1的虚轴，如在图22中由虚线指示，是每个线圈单元10和管单元81的对称轴。这能够防止如下的力，该力在其它情况中在线圈单元10和管单元81之间产生，且在线圈单元10产生磁场时可在径向方向Ar1上使它们之间产生相对移位。此外，线圈单元10和管单元81在线圈单元10的一个径向方向Ar(见图21)或径向方向Ar2(或至少一个径向方向)上具有共同的中心位置Cr2。在径向方向Ar2上延伸且通过中心位置Cr2的虚轴，如在图22中由虚线指示，是每个线圈单元10和管单元81的对称轴。这能够防止产生如下的力，该力在其它情况下在线圈单元10和管单元81之间产生，且在线圈单元10产生磁场时可在径向方向Ar2上使它们之间产生相对移位。 [0089] 两个对称轴(或图22中示出的两个虚线)在中心点Cr交叉。如图所示，线圈单元10和管单元81具有共同的中心点Cr，如平面图所示。这能够防止如下的力，该力在其它情况下在线圈单元10和管单元81之间产生，且在线圈单元10产生磁场时通常可在径向方向Ar上使它们之间产生相对移位。 [0090] 注意，线圈单元10和管单元81可以不共享所有的中心位置Ca、Cr1、和Cr2，替代地，可以仅共享其中的一个或两个。 [0091] 此外，容许这样一个范围内的误差，即当线圈单元10和管单元81在一方向上具有共同的中心位置时，线圈单元10和管单元81的位置移动所导致的磁路对称混乱没有引起问题。特别地，在此方向上的线圈单元的尺寸误差优选地接近10％或更小，更优选地，接近5％或更小。 [0092] 第七实施例 [0093] 参考图23，本实施例提供了一种在结构上与超导磁体100A(见图7)加上被动屏蔽件99(或屏蔽件)对应的超导磁体100C。被动屏蔽件99设置为防止不希望的磁场磁漏到超导磁体100C外部。被动屏蔽件99具有中空部，其中容纳有线圈单元10，并且例如是几何圆柱形的。被动屏蔽件99由磁性物质形成。优选地，磁性物质具有等于或大于100的最大导磁率。被动屏蔽件99固定到热绝缘容器111。例如，这能够经由安装部73实现。 [0094] 在线圈单元10的轴向方向Aa上，线圈单元10和被动屏蔽件99具有共同的中心位置Ca。这能够防止如下的力，该力在其它情况下在线圈单元10和被动屏蔽件99之间产生，且在线圈单元10产生磁场时通常可在轴向方向Aa上使它们之间产生相对移位。 [0095] 此外，参考图24，线圈单元10和被动屏蔽件99在线圈单元10的一个径向方向Ar(见图23)或径向方向Ar1(或至少一个径向方向)上具有共同的中心位置Cr1。在径向方向Ar1上延伸且通过中心位置Cr1的虚轴，如在图24中由虚线指示，是每个线圈单元10和被动屏蔽件99的对称轴。这能够防止产生如下的力，该力在其它情况下在线圈单元10和被动屏蔽件99之间产生，且在线圈单元10产生磁场时可在径向方向Ar1上使它们之间产生相对移位。此外，线圈单元10和被动屏蔽件99在线圈单元10的一个径向方向Ar(见图23)或径向方向Ar2(或至少一个径向方向)上具有共同的中心位置Cr2。在径向方向Ar2上延伸且通过中心位置Cr2的虚轴，如在图24中由虚线指示，是每个线圈单元10和被动屏蔽件99的对称轴。这能够防止如下的力，该力在其它情况下在线圈单元10和被动屏蔽件99之间产生，且在线圈单元10产生磁场时可在径向方向Ar2上使它们之间产生相对移位。 [0096] 两个对称轴(或图24中示出的两个虚线)在中心点Cr交叉。如图所示，线圈单元10和被动屏蔽件99具有共同的中心点Cr，如平面图所示。这能够防止如下的力，该力在其它情况下在线圈单元10和被动屏蔽件99之间产生，且在线圈单元10产生磁场时通常可在径向方向Ar上使它们之间产生相对移位。 [0097] 注意，线圈单元10和被动屏蔽件99可以不共享所有的中心位置Ca、Cr1、和Cr2，替代地，可以仅共享其中的一个或两个。 [0098] 此外，当第六实施例的超导磁体设有如上所述布置的被动屏蔽件99时，作为磁路在对称上是增强的。这能够进一步地防止如下的力，该力在其它情况下在线圈单元10、管单元81和被动屏蔽件99之间产生且使它们之间产生相对移位。 [0099] 此外，容许这样一个范围内的误差，即当线圈单元10和被动屏蔽件99在一方向上具有共同的中心位置时，线圈单元10和被动屏蔽件99的位置移动所导致的磁路对称混乱没有引起问题。特别地，在此方向上的线圈单元的尺寸误差优选地接近10％或更小，更优选地，接近5％或更小。 [0100] 注意，固定被动屏蔽件99的安装部不是必须限制为配置在热绝缘容器111的上下表面(即与轴向方向Aa垂直的那些表面)上，例如用于超导磁体100C的安装部73(见图23)。安装部74可以配置在热绝缘容器111B和被动屏蔽件99之间，例如用于超导磁体100E的安装部74(见图25)。 [0101] 例子1 [0102] 在下文中，将描述由有限元法通过仿真分别得到的与第三实施例(即在图2中示出的具有管单元81的)对应的发明例和设置剩磁磁场的比较例(包括管单元81)。在仿真中，双扁平线圈11(见图4)具有130mm的内径，210mm的外径，9mm的高度，和280圈。此外，线圈10(见图2)具有成层堆叠的10个双扁平线圈11。假定管单元81由具有图19中示出的磁化曲线(根据日本工业标准(JIS))的SS400形成。此外，假定冷却剂是液态氮，假定热绝缘容器111D具有77K的内温，并且在ON状态下的电流设定为25A。在ON状态下的磁场设定为0.5T。 [0103] 图12、13和14分别示出与比较例(包括管)相对应的剩磁磁场(T)的分布，与包括具有0.5mm壁厚的管单元81的发明例相对应的剩磁磁场的分布，和与包括具有1mm壁厚的管单元的发明例相对应的剩磁磁场的分布。此结果显示，与比较例相比，发明例中的剩磁磁场减小的更多。此外，还发现具有0.5mm壁厚的管单元81也是有效的，并且具有1mm壁厚的管单元81是更有效的。 [0104] 例子2 [0105] 在下文中，将描述由有限元法通过仿真分别得到的与第二实施例(即在图7中示出的具有管单元81的)对应的发明例和设置剩磁磁场的比较例(没有管单元81)。在仿真中，双扁平线圈11(见图4)具有200mm的内径，280mm的外径，10mm的高度，和290圈。此外，线圈10(见图2)具有成层堆叠的20个双扁平线圈11。此外，热交换器板31具有1mm厚度。假定管单元81由SS400(根据JIS)形成。此外，管单元81具有150mm的外径和480mm的长度。此外，假定冷却设备121(见图1)将冷却单元10冷却到20K的温度，并且在ON状态下的电流假定为225A。在ON状态下的磁场设定为5T。 [0106] 图15、16和17分别示出与比较例(没有管)相对应的剩磁磁场(T)的分布，与包括具有1mm壁厚的管单元81的发明例相对应的剩磁磁场的分布，和与包括具有10mm壁厚的管单元的发明例相对应的剩磁磁场的分布。此结果显示，与比较例相比，发明例中的剩磁磁场减小的更多。此外，还发现具有1mm壁厚的管单元81也是有效的，并且具有10mm壁厚的管单元81是更有效的。 [0107] 例子3 [0108] 参考图18，与第二实施例对应的发明例以有限元法进行仿真，其中仿真出如沿左垂直轴所示的剩磁磁场的量级和如沿右垂直轴所示的归因于管单元81的剩磁磁场的减小率相对于如沿水平轴所示的管单元81的厚度的关系。图表指示与图7中示出的益P1-P3相对应的线P1-P3。换句话说，位置P1是线圈的中心位置，位置P2是超导线圈91A的一端的位置，位置P3是管单元81的一端的位置。根据此结果，发现位置P1-P3都具有减小的剩磁磁场。此外，例如具有1mm或更大厚度的发明例具有10％或更大的减小率的显著减小效果。此外，包括具有接近10mm或更大厚度的管单元81的发明例具有基本上饱和的剩磁磁场减小率。 [0109] 例子4 [0110] 参考以下的表1，具有操作以允许线圈在77K的温度下工作以适用于产生相对弱的磁场的冷却设备121的第二实施例，和具有操作以允许线圈在20K的温度下工作以适用于产生相对强的磁场的冷却设备121的第二实施例，作为发明例进行仿真，并且给出结果，如下文中所示。注意，该表也指示了没有管单元81的比较例的结果。 [0111] 表1 [0112]温度 77K 20K ON磁场 0.63T 5.1T 剩磁磁场(比较例) 6.8mT 83mT 剩磁磁场(发明例) 0.52mT(减小92％) 4.5mT(减小95％) 管的厚度 1mm 10mm [0113] 根据此结果，发现要求管单元81必需移除剩磁磁场的主要部分的厚度明显取决于在ON状态(或ON磁场)下由超导磁体100A产生的磁场的量级(见图7)。更具体地，发现对于小于1T的ON磁场，接近1mm的厚度可允许移除剩磁磁场的主要部分，并且对于等于或大于5T的ON磁场，接近10mm的厚度可允许移除剩磁磁场的主要部分， [0114] 应该理解，在此公开的实施例和例子是仅是为了示例的目的而进行的描述，不是任何方面都是非限制性的。本发明的范围由权利要求的术语限定，而不是由上述的实施例限定，并且应该包括在权利要求的术语等同的含义和范围内的任何修改。 [0115] 10：线圈单元；11：双扁平线圈；12a、12b：扁平线圈；14：氧化物超导线；20：冷却头；31：头交换器板；81：管单元(剩磁磁场抑制单元)；81a：内周管(第一部分)；81b：外周管(第二部分)；91、91A：超导线圈；100、100A－100E：超导磁体；111、111D：热绝缘容器；121：冷却设备；123：压缩机；132：电源；SC：磁场应用区域；SF：带状表面。 |
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