特表 2025-535672 超電導磁石の励磁システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2025-10-28

(54)【発明の名称】超電導磁石の励磁システム

(51)【国際特許分類】

   H10N 60/80 20230101AFI20251021BHJP

   G21B 1/11 20060101ALI20251021BHJP

   H05H 7/04 20060101ALI20251021BHJP

   H05H 13/04 20060101ALI20251021BHJP

   H10N 60/81 20230101ALI20251021BHJP

   H01F 6/06 20060101ALI20251021BHJP

【ＦＩ】

H10N60/80 W

G21B1/11 A

H05H7/04

H05H13/04 E

H10N60/81

H01F6/06 510

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2025517871

(86)(22)【出願日】2022-09-28

(85)【翻訳文提出日】2025-05-22

(86)【国際出願番号】 US2022044980

(87)【国際公開番号】W WO2024072382

(87)【国際公開日】2024-04-04

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】513131419

【氏名又は名称】ゼネラル エレクトリック レノバブレス エスパーニャ， エセ．エレ．

(74)【代理人】

【識別番号】100105588

【弁理士】

【氏名又は名称】小倉 博

(74)【代理人】

【識別番号】100129779

【弁理士】

【氏名又は名称】黒川 俊久

(72)【発明者】

【氏名】ウー，アンボー

(72)【発明者】

【氏名】ブレイ，ジェームズ・ウィリアム

(72)【発明者】

【氏名】スタウトナー，アーンスト・ウォルフギャング

(72)【発明者】

【氏名】ミンフェン，シュー

(72)【発明者】

【氏名】トレイ，デイヴィッド・アラン

【テーマコード（参考）】

2G085

4M114

【Ｆターム（参考）】

2G085BC18

4M114BB04

4M114BB07

4M114CC03

4M114DA02

(57)【要約】

【課題】超電導磁石のフィールド充電システム
【解決手段】
超電導磁石用の超電導回路は、超電導回路は、第1の温度領域、第２の温度領域、少なくとも１つの第１の構成要素、少なくとも１つの第２の構成要素、及び励磁システムを含んでいる。第１の温度領域は、第１の温度を規定し、第２の温度領域は第２の温度を規定し、前記第２の温度は前記第１の温度よりも高い。前記少なくとも１つの第１の構成要素は、前記第１の温度領域内に配置されている。前記少なくとも１つの第２の構成要素は、前記第２の温度領域内に配置されている。励磁システムは、前記第１の構成要素と前記第２の構成要素とを電気的に結合する少なくとも１つのフレキシブル接続部を含む。前記フレキシブル接続部は、異なる第１の温度及び第２の温度によって引き起こされる熱膨張及び熱収縮によって、前記第１の構成要素と前記第２の構成要素が変位すること及び動くことを可能にする。
【選択図】図９

【特許請求の範囲】

【請求項1】

超電導磁石用の超電導回路であって、前記超電導回路は、
第１の温度を規定する第１の温度領域、
第２の温度を規定する第２の温度領域であって、前記第２の温度は前記第１の温度よりも高い、第２の温度領域、
前記第１の温度領域内に配置された少なくとも１つの第１の構成要素、
前記第２の温度領域内に配置された少なくとも１つの第２の構成要素、及び
励磁システムであって、
前記第１の構成要素と前記第２の構成要素とを電気的に結合する少なくとも１つのフレキシブル接続部を含み、
前記フレキシブル接続部は、異なる第１の温度及び第２の温度によって引き起こされる熱膨張及び熱収縮によって、前記第１の構成要素と前記第２の構成要素が変位すること及び動くことを可能にする
励磁システム
を含む、超電導回路。

【請求項2】

前記第１の構成要素は複数の超電導コイルを含み、前記第２の構成要素は前記複数の超電導界磁コイルを囲む少なくとも１つの熱シールドを含み、前記励磁システムは前記複数の超電導コイルに通電するように構成されている、請求項１に記載の超電導回路。

【請求項3】

前記励磁システムは、更に、複数の高電流リード線と超電導スイッチを含む、請求項２に記載の超電導回路。

【請求項4】

前記複数の高電流リード線は、一対の高温超電導体（ＨＴＳ）リード線と一対の抵抗リード線とを更に含み、前記一対の抵抗リード線は、真空容器を貫通し、少なくとも１つのフレキシブル接続部を介して前記一対のＨＴＳリード線に結合された１つ又は複数のフィードスルー電力線であり、前記一対のＨＴＳリード線は、複数の超電導界磁コイル及び前記超電導スイッチに結合されている、請求項３に記載の超電導回路。

【請求項5】

前記超電導スイッチは、前記複数の超電導界磁コイルの支持構造と機械的及び熱的に結合したコールドプレートに設置され、
前記一対のＨＴＳリード線は、前記コールドプレートに固定されている、請求項４に記載の超電導回路。

【請求項6】

前記一対のＨＴＳリード線と前記一対の抵抗リード線との間の接続部は、前記少なくとも１つのフレキシブル接続部と熱プレートとを含む、請求項４に記載の超電導回路。

【請求項7】

前記一対の抵抗リード線は、銅、真鍮、リン青銅、又はそれらの組合せを含む、請求項４に記載の超電導回路。

【請求項8】

前記第１の温度は約１０ケルビン（Ｋ）よりも低い温度であり、前記第２の温度は約３５Ｋから約５５Ｋの間の温度である、請求項１に記載の超電導回路。

【請求項9】

前記第１の温度及び前記第２の温度よりも高い第３の温度を規定する第３の温度領域を更に含み、前記第３の温度領域内に第３の構成要素が配置され、前記第３の構成要素は、前記少なくとも１つのフレキシブル接続部の第２のフレキシブル接続部を介して前記第２の構成要素に接続される、請求項１に記載の超電導回路。

【請求項10】

前記第２の構成要素は、少なくとも１つの電気構成要素が配置された熱シールドを含み、前記第３の構成要素は、少なくとも１つの電気構成要素が配置された真空容器を含む、請求項９に記載の超電導回路。

【請求項11】

前記少なくとも１つのフレキシブル接続部は、編組ワイヤを含んでいる、請求項１に記載の超電導回路。

【請求項12】

超電導磁石の複数の超電導コイルに通電するための励磁システムであって、前記励磁システムは、
第１の温度と第２の温度とを接続する少なくとも１つの高温超電導体（ＨＴＳ）リード線であって、前記第２の温度は前記第１の温度とは異なる温度である、少なくとも１つの高温超電導体（ＨＴＳ）リード線、
別の第３の温度に配置された電源であって、前記励磁システムに電力を供給して前記複数の超電導コイルに通電するための電源、及び
前記第１の温度の前記少なくとも１つのＨＴＳリード線と前記第２の温度の前記電源との間に電気的に結合された少なくとも１つのフレキシブル接続部と、
前記少なくとも１つのフレキシブル接続部は、異なる第１及び第２の温度によって引き起こされる熱膨張及び熱収縮によって、前記励磁システムの構成要素が変位すること及び動くことを可能にする、励磁システム。

【請求項13】

前記電源は、前記超電導磁石の真空容器及び熱シールドを貫通する１つ又は複数のフィードスルー電力線を含む、請求項１２に記載の励磁システム。

【請求項14】

前記１つ又は複数のフィードスルー電力線に結合され、少なくとも部分的に前記熱シールド内に配置される１つ又は複数のロッド部材を更に含む、請求項１３に記載の励磁システム。

【請求項15】

前記少なくとも１つのフレキシブル接続部は、少なくとも１つの第１のフレキシブル接続部及び少なくとも１つの第２のフレキシブル接続部を含み、前記少なくとも１つの第１のフレキシブル接続部は、前記１つ又は複数のロッド部材と、少なくとも１つの熱プレートの第１の部分とに結合され、前記少なくとも１つの第２のフレキシブル接続部は、前記少なくとも１つの熱プレートの第２の部分と、少なくとも１つのＨＴＳリード線とに結合される、請求項１４に記載の励磁システム。

【請求項16】

超電導スイッチを更に含み、前記少なくとも１つのＨＴＳリード及び前記超電導スイッチは前記複数の超電導コイルに結合されている、請求項１２に記載の励磁システム。

【請求項17】

超電導磁石の複数の超電導コイルに通電する方法であって、前記方法は、
励磁システムを、複数の超電導コイルと、前記超電導磁石の少なくとも１つの他の構成要素とに結合することであって、前記複数の超電導コイル及び前記少なくとも１つの他の構成要素は異なる温度に維持され、前記励磁システムは、電源、少なくとも１つの高温超電導体（ＨＴＳ）リード線、及び前記電源と前記少なくとも１つのＨＴＳリード線との間に電気的に結合された少なくとも１つのフレキシブル接続部を有する、結合すること、及び
前記電源によって前記励磁システムに電力を供給し、前記複数の超電導コイルに通電すること
を含み、
前記少なくとも一つのフレキシブル接続部は、異なる温度によって引き起こされる熱膨張及び熱収縮によって、前記励磁システムの構成要素が変位すること及び動くことを可能にする、方法。

【請求項18】

前記電源は、前記超電導磁石の真空容器及び熱シールドを貫通する一つ又は複数のフィードスルー電力線を含む、請求項１７に記載の方法。

【請求項19】

１つ又は複数のロッド部材を前記１つ又は複数のフィードスルー電力線に結合することを更に含む、請求項１８に記載の方法。

【請求項20】

前記少なくとも１つのフレキシブル接続部は、少なくとも１つの第１のフレキシブル接続部及び少なくとも１つの第２のフレキシブル接続部を含み、前記方法は、
前記少なくとも１つの第１のフレキシブル接続部を、少なくとも１つの熱プレートの第１の部分において前記１つ又は複数のロッド部材に結合すること、及び
前記少なくとも１つの第２のフレキシブル接続部を、前記少なくとも１つの熱プレートの第２の部分及び前記少なくとも１つのＨＴＳリード線に結合すること
を更に含む、請求項１９に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、超電導磁石に関し、より詳細には、超電導発電機内で使用されるような超電導磁石の励磁システムに関する。

【背景技術】

【0002】

超電導機械は、一般に、超電導回路のコイルから構成される超電導磁石を含んでいる。超電導回路の超電導状態では、超電導回路は電気抵抗がなく、そのため通常のワイヤよりもはるかに大きな電流を流すことができ、強力な磁場を発生させる。したがって、超電導磁石は非超電導電磁石よりも大きな磁場を発生させることができ、巻線でエネルギーが熱として散逸しないため、動作に掛かる費用を抑えることができる。したがって、超電導磁石は、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）機器、及び科学的装置（核磁気共鳴（ＮＭＲ）分光計、発電機、質量分析計、核融合炉、粒子加速器など）で一般的に使用されている。

【0003】

運転中、超電導磁石の巻線は、その臨界温度（すなわち、巻線材料が通常の抵抗状態から超電導状態に変化する温度）よりも低く冷却されなければならない。典型的には、巻線は、巻線の臨界温度よりもかなり低い温度まで冷却される。温度がより低ければ、超電導巻線は非超電導状態に戻ることなく、高電流と高磁界に耐えることができるからである。そのため、一般的には、液体冷却又は機械的冷却を使用して、巻線を、超電導状態を維持するのに十分な温度に維持している。液体冷却では、冷却剤として液体冷媒（例えば、動作温度に応じてヘリウム、水素、アルゴンなど）が使用され、この液体冷媒の沸点は、ほとんどの巻線材料の臨界温度よりもはるかに低い。例えば、ヘリウムは４．２ケルビンで沸騰し、ニオブチタン（ＮｂＴｉ）超電導ワイヤの臨界温度である９ケルビンよりもかなり低い。したがって、超電導磁石と液体冷媒は、クライオスタットと呼ばれる熱的に絶縁された容器に収容される。あるいは、機械的冷却には、２段階の機械的冷凍を使用した超電導磁石の冷却が含まれる。

【0004】

更に、超電導磁石の運転中、磁石に通電すると、巻線を超電導材料片で短絡させることができる。短絡回路はスイッチ（永久スイッチと呼ばれることもある）によって行われ、このスイッチは、一般的には、超電導材料片を表しており、この超電導材料片は、超電導磁石内部に配置されており、巻線端部の間に接続され、小さなヒータに取り付けられている。したがって、巻線は閉じた超電導ループとなり、電源を切っても、連続した期間において永久電流が流れ、磁場が維持される。この永久モードの利点は、磁場の安定性が、最適な電源で実現できる磁場の安定性よりも優れていること、及び巻線に電力を供給するエネルギーが不要であることである。例えば、超電導スイッチは、通常、その超電導スイッチの電気誘導を最小限に抑えるためにバイファイラで巻線されており、超電導スイッチは、超電導状態では抵抗ゼロであり、インダクタンスは無視できるものである。

【0005】

したがって、超電導磁石が最初にオンにされると、スイッチは、スイッチの転移温度より高い温度に加熱され、スイッチは抵抗性となる。永久モードで動作させるには、所望の磁場が得られるまで供給電流を調整し、その後ヒータをオフにする。永久スイッチは超電導温度まで冷却され、それにより巻線が短絡する。その後、電源をオフにすることができる。

【0006】

このシステムを更に支援するために、超電導磁石及びスイッチの様々な構成要素を超電導機械内の別々の領域に配置して、低温又は高温に維持されるように設計された構成要素間の望ましくない熱伝達を低減することができる。しかし、熱膨張及び収縮による超電導磁石の様々な構成要素間の変位及び動きと、磁場が永久モードに移行することに起因する動的負荷の変化も考慮しなければならない。

【0007】

したがって、本開示は、前述の問題に対処する超電導回路用の改良された励磁システムに関する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】米国特許出願公開第２０１７／２８７６０８号明細書

【発明の概要】

【0009】

本開示の態様及び利点は、以下の記載で部分的に説明される、以下の記載から明らかである、又は本開示の実施を通じて知ることができる。

【0010】

一態様において、本開示は超電導磁石用の超電導回路に関する。前記超電導回路は、第1の温度領域、第２の温度領域、少なくとも１つの第１の構成要素、少なくとも１つの第２の構成要素、及び励磁システムを含んでいる。第１の温度領域は、第１の温度を規定し、第２の温度領域は第２の温度を規定し、前記第２の温度は前記第１の温度よりも高い。前記少なくとも１つの第１の構成要素は、前記第１の温度領域内に配置されている。前記少なくとも１つの第２の構成要素は、前記第２の温度領域内に配置されている。励磁システムは、前記第１の構成要素と前記第２の構成要素とを電気的に結合する少なくとも１つのフレキシブル接続部を含む。前記フレキシブル接続部は、異なる第１の温度及び第２の温度によって引き起こされる熱膨張及び熱収縮によって、前記第１の構成要素と前記第２の構成要素が変位すること及び動くことを可能にする。

【0011】

一実施形態では、前記第１の構成要素は複数の超電導コイルを含み、前記第２の構成要素は前記複数の超電導界磁コイルを囲む少なくとも１つの熱シールドを含む。更に、前記励磁システムは前記複数の超電導コイルに通電するように構成されている。

【0012】

他の実施形態では、前記励磁システムは、更に、複数の高電流リード線と超電導スイッチを含む。

【0013】

追加の実施形態では、前記複数の高電流リード線は、一対の高温超電導体（ＨＴＳ）リード線と一対の抵抗リード線とを更に含み、前記一対の抵抗リード線は、真空容器を貫通し、少なくとも１つのフレキシブル接続部を介して前記一対のＨＴＳリード線に結合された１つ又は複数のフィードスルー電力線であり、前記一対のＨＴＳリード線は、複数の超電導界磁コイル及び前記超電導スイッチに結合されている。

【0014】

他の実施形態では、前記超電導スイッチは、前記複数の超電導界磁コイルの支持構造と機械的及び熱的に結合したコールドプレートに設置されている。更に、前記一対のＨＴＳリード線は、前記コールドプレートに固定されている。

【0015】

更に他の実施形態では、前記一対のＨＴＳリード線と前記一対の抵抗リード線との間の接続部は、前記少なくとも１つのフレキシブル接続部と熱プレートとを含む。

【0016】

別の追加の実施形態では、前記一対の抵抗リード線は、銅、真鍮、リン青銅、又はそれらの組合せを含む。

【0017】

他の追加の実施形態では、前記第１の温度は約１０ケルビン（Ｋ）よりも低い温度であり、前記第２の温度は約３５Ｋから約５５Ｋの間の温度である。

【0018】

更に別の実施形態では、超電導回路は、前記第１の温度及び前記第２の温度よりも高い第３の温度を規定する第３の温度領域を更に含む。更に、前記第３の温度領域内に第３の構成要素が配置され、前記第３の構成要素は、前記少なくとも１つのフレキシブル接続部の第２のフレキシブル接続部を介して前記第２の構成要素に接続される。

【0019】

更に別の実施形態では、前記第２の構成要素は、少なくとも１つの電気構成要素が配置された熱シールドを含み、前記第３の構成要素は、少なくとも１つの電気構成要素が配置された真空容器を含む。

【0020】

他の実施形態では、前記少なくとも１つのフレキシブル接続部は、編組ワイヤを含んでいる。

【0021】

別の態様では、本開示は、超電導磁石の複数の超電導コイルに通電するための励磁システムに関する。前記励磁システムは、少なくとも１つの高温超電導体（ＨＴＳ）リード線と、電源と、少なくとも１つのフレキシブル接続部とを含んでいる。前記ＨＴＳリード線は、第１の温度と第２の温度とを接続し、前記第２の温度は前記第１の温度とは異なる温度である。前記電源は別の第３の温度に配置されており、前記励磁システムに電力を供給して前記複数の超電導コイルに通電を行うためのものである。少なくとも１つのフレキシブル接続部は、前記第１の温度の前記少なくとも１つのＨＴＳリード線と前記第２の温度の前記電源との間に電気的に結合されている。更に、前記少なくとも１つのフレキシブル接続部は、異なる第１及び第２の温度によって引き起こされる熱膨張及び熱収縮によって、前記励磁システムの構成要素が変位すること及び動くことを可能にする。

【0022】

一実施形態では、前記電源は、前記超電導磁石の真空容器及び熱シールドを貫通する１つ又は複数のフィードスルー電力線を含む。

【0023】

別の実施形態では、１つ又は複数のロッド部材が、前記１つ又は複数のフィードスルー電力線に結合され、少なくとも部分的に前記熱シールド内に配置される。

【0024】

他の実施形態では、前記少なくとも１つのフレキシブル接続部は、少なくとも１つの第１のフレキシブル接続部及び少なくとも１つの第２のフレキシブル接続部を含み、前記少なくとも１つの第１のフレキシブル接続部は、前記１つ又は複数のロッド部材と、少なくとも１つの熱プレートの第１の部分とに結合され、前記少なくとも１つの第２のフレキシブル接続部は、前記少なくとも１つの熱プレートの第２の部分と、少なくとも１つのＨＴＳリード線とに結合される。

【0025】

更に別の実施形態では、励磁システムは超電導スイッチを更に含み、前記少なくとも１つのＨＴＳリード及び前記超電導スイッチは前記複数の超電導コイルに結合されている。

【0026】

更に別の態様では、本開示は、超電導磁石の複数の超電導コイルに通電する方法に関する。前記方法は、励磁システムを、複数の超電導コイルと、前記超電導磁石の少なくとも１つの他の構成要素とに結合することを含み、前記複数の超電導コイル及び前記少なくとも１つの他の構成要素は異なる温度に維持され、前記励磁システムは、電源、少なくとも１つの高温超電導体（ＨＴＳ）リード線、及び前記電源と前記少なくとも１つのＨＴＳリード線との間に電気的に結合された少なくとも１つのフレキシブル接続部を有する。前記方法は、更に、前記電源によって前記励磁システムに電力を供給し、前記複数の超電導コイルに通電することを含む。前記少なくとも一つのフレキシブル接続部は、異なる温度によって引き起こされる熱膨張及び熱収縮によって、前記励磁システムの構成要素が変位すること及び動くことを可能にする。

【0027】

別の実施形態では、前記方法は、更に、１つ又は複数のロッド部材を前記１つ又は複数のフィードスルー電力線に結合することを更に含む。

【0028】

更に別の実施形態では、前記少なくとも１つのフレキシブル接続部は、少なくとも１つの第１のフレキシブル接続部及び少なくとも１つの第２のフレキシブル接続部を含む。前記方法は、前記少なくとも１つの第１のフレキシブル接続部を、少なくとも１つの熱プレートの第１の部分において前記１つ又は複数のロッド部材に結合すること、及び前記少なくとも１つの第２のフレキシブル接続部を、前記少なくとも１つの熱プレートの第２の部分及び前記少なくとも１つのＨＴＳリード線に結合することを更に含む。

【0029】

本開示のこれらの特徴、態様、及び利点並びに他の特徴、態様、利点は、以下の記載及び特許請求の範囲を参照して、更に良く理解することができるようになる。図面は、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成し、図面は、本開示の実施形態を示しており、本明細書と協力して本開示の原理の説明の補助をする。

【図面の簡単な説明】

【0030】

当業者を対象とする本開示（ベストモードを含む）の完全かつ実施可能な開示は、本明細書に記載されており、明細書では以下の図が参照される。

【図1】図１は、本開示による超電導磁石の一実施形態の斜視図を示す。

【図2】図１の超電導磁石の一実施形態の透視斜視図を示し、特に超電導磁石の内部構成要素を示す。

【図3】本開示による超電導磁石の超電導スイッチの一実施形態の斜視図を示す。

【図4】図３の超電導スイッチの詳細図を示す。

【図5】図４の超電導スイッチの詳細な斜視図を示し、特に、導電性ロッドに熱結合された超電導スイッチの超電導巻線及び熱伝導部材を示す。

【図6】本開示による超電導スイッチの別の実施形態の詳細な斜視図を示し、特に、管に電気的に結合された超電導スイッチの超電導巻線及び熱伝導部材を示す。

【図7】本開示による超電導磁石の簡略化された概略図を示す。

【図8】本開示による超電導磁石のための励磁システムの一実施形態の回路図を示す。

【図9】本開示による超電導磁石のための励磁システムの様々な構成要素の一実施形態の概略図を示す。

【図10】本開示による超電導磁石用の励磁システムの様々な構成要素の部分斜視図を示す。

【図11】本開示による超電導磁石の複数の超電導コイルに通電するための方法の一実施形態のフロー図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0031】

次に、本開示の実施形態について詳細に説明する。実施形態の１つ又は複数の実施例は、図面に示されている。各実施例は、本開示を限定するのではなく、本開示を説明するために提供されている。実際、当業者にとって、本開示の範囲から逸脱することなく、本開示に対して様々な修正及び変更ができることは明らかである。例えば、ある実施形態の一部として図示された又は記載された特徴を、別の実施形態と共に使用して、更に別の実施形態を得ることができる。したがって、本開示は、特許請求の範囲及びその均等物の範囲内に入るような修正及び変形を含むことが意図されている。

【0032】

一般に、本開示は、超電導磁石用のフレキシブルな励磁システムを有する超電導回路に関する（超電導発電機など）。一実施形態では、例えば、超電導回路は、第１の温度を画定する第１の温度領域と、第１の温度よりも高い第２の温度を画定する第２の温度領域とを含むことができる。超電導回路は、第１の温度領域内に配置された第１の構成要素と、第２の温度領域内に配置された第２の構成要素とを含むこともできる。超電導回路の励磁システムは、第１の構成要素と第２の構成要素を電気的に結合するフレキシブル接続部を含む。したがって、フレキシブル接続部は、異なる第１の温度及び第２の温度によって引き起こされる熱膨張及び熱収縮によって、第１の構成要素と第２の構成要素が変位すること及び動くことを可能にする。このように、超電導回路は超電導磁石の領域間の温度差が考慮され、その結果として超電導磁石が損傷する恐れが低減する。

【0033】

図を参照すると、図１－図３は、本開示による超電導磁石１０の一実施形態の斜視図を示す。このような超電導磁石は、さまざまな用途（磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置、ＮＭＲ分光計、発電機（例えば、風力タービン発電機など）、質量分析計、核融合炉、粒子加速器、浮上、誘導、推進、及び同様のものを含むがこれらに限定されない）に有用である。特に、図１は、本開示による超電導磁石１０の一実施形態の全体的な斜視図を示し、図２は、本開示による超電導磁石１０の一実施形態の透明斜視図を示し、図３は、本開示による超電導磁石１０の一実施形態の内部斜視図を示す。

【0034】

特に、図２に示されているように、超電導磁石１０は断熱容器１２を含んでおり、この容器１２は、一般にクライオスタットと呼ばれる。本明細書において、クライオスタットは、一般に、極低温の冷却システムを含む容器を表す。更に、図３に示されているように、超電導磁石１０の断熱容器１２は超電導回路１６を含み、超電導回路１６は、断熱容器１２の内部に１つ又は複数の超電導コイル２３を有しており、超電導コイル２３は内部構造２９によって支持されている。したがって、このような実施形態では、断熱容器１２は、ワイヤを絶対零度近くまで（例えば、１０ケルビン（Ｋ）まで、好ましくは４Ｋまで）冷却できるように超電導回路１６を絶縁する。例えば、図３に示されているように、断熱容器１２は、タンク１５から内部構造２９に、及び／又は断熱容器１２の内壁全体に液体極低温物質（例えば、動作温度に応じてヘリウム、水素、アルゴン、又はその他）を運ぶ複数の導管２１を含むことができる。更に、一実施形態では、断熱容器１２の内部部分は、真空容器１３と、外部環境と断熱容器１２内の低温部品との間の熱放射及び対流を遮断する熱シールド３６（図７）とを含み、それによって放射熱伝達を最小化することもできる。

【0035】

より詳細には、図示されているように、超電導回路１６はコイル状に配置され、磁界を発生させるように構成することができる。特に図１に示されているように、超電導磁石１０は、超電導回路１６に通電するための励磁システム２０に接続された電源１８を更に含む。

【0036】

したがって、超電導状態では、超電導回路１６は電気抵抗を持たず、そのため通常のワイヤよりもはるかに大きな電流を流すことができ、強力な磁場を発生させる。更に、動作中、超電導回路１６は、その臨界温度（すなわち、ワイヤ材料が通常の抵抗状態から変化して超電導になる温度）よりも低く冷却されなければならない。典型的には、超電導回路１６は、臨界温度を大幅に下回る温度まで冷却される。なぜなら、温度が低いほど超電導巻線が良好に働き、超電導巻線は非超電導状態に戻ることなく高い電流及び磁場に耐えることができるからである。

【0037】

したがって、図１－図３の実施形態で示されているように、超電導磁石１０は、超電導回路１６を冷却するための液体冷却を行う冷却システム１４を更に含むことができる。より具体的には、図示されているように、冷却システム１４は、冷却媒体１７又は冷却剤（図３）を含む１つ又は複数の冷却タンク１５を含むことができる。例えば、一実施形態では、冷却媒体１７は液体ヘリウムとすることができ、その沸点は４．２ケルビンであり、ワイヤ材料の臨界温度をはるかに下回る。

【0038】

超電導磁石１０の１つの動作モードでは、磁石に通電した後、超電導回路１６を超電導材料片で短絡することができる。このような実施形態では、例えば、短絡は、超電導スイッチ２５（永久スイッチと呼ばれることもある）を通じて励磁システム２０により行うことができる。言い換えれば、励磁システム２０の超電導スイッチ２５は、一般的には、超電導材料片を表しており、この超電導材料片は、超電導磁石１０内に配置されており、超電導回路１６の巻線端部の間に接続され、超電導材料片の温度をワイヤの転移温度を超える温度まで上昇させることができるヒータを有している。これは、超電導スイッチは、通常は低温の超電導状態で存在し、通常は電気インダクタンスを最小限にするためにバイファイラで巻かれているためであり、超電導状態では抵抗がゼロでインダクタンスが無視できることを示す。

【0039】

更に、図４に示されているように、励磁システム２０の超電導スイッチ２５を液体ヘリウムによって冷却することができるように、熱交換器３０（フィンのついた銅の熱交換器など）を備えてもよい。したがって、熱交換器３０がオフにされ、励磁システム２０の超電導スイッチ２５がその転移温度よりも低い温度に冷却されると、超電導回路１６は閉じた超電導ループとなるため、電源１８をオフにすることができ、長期間にわたって永久電流が流れ、磁場が維持される。したがって、この持続モードの利点は、磁場の安定性が、最良の電源で実現可能なものよりも優れていること、及び巻線に電力を供給するためにエネルギーを必要としないことである。

【0040】

更に、超電導磁石１０が最初にオンにされると、励磁システム２０の超電導スイッチ２５がその転移温度よりも高い温度に加熱され、励磁システム２０の超電導スイッチ２５が抵抗性となる。この状態を実現するために、電源１８が、超電導コイル２３及び励磁システム２０と電気的に結合された一対の電流リードに接続される。電流リードは、更に、少なくとも１つの抵抗性電流リードと、もう１つの高温超電導体（ＨＴＳ）電流リードとを含んでいる。所望の磁場が得られるまで供給電流が調整され、その後ヒータがオフになる。励磁システム２０の超電導スイッチ２５は超電導温度まで冷却され、それによって超電導回路１６が短絡する。その後、電源１８をオフにすることができる。

【0041】

ここで図４～図６を参照すると、励磁システム２０の超電導スイッチ２５は、超電導巻線２２と熱伝導部材２４とを含んでいる。例えば、一実施形態では、超電導巻線は、最小インダクタンスを達成するために、バイファイラ巻きの超電導巻線とすることができる。更に、一実施形態では、熱伝導部材２４は、超電導巻線２２に熱的に結合した第１の端部２６と、冷却タンク１５に熱的に結合した第２の端部２８とを含む。例えば、図４に示されているように、熱交換器３０は冷却タンク１５内に搭載され、熱交換器３０は、冷却タンク１５のタンク壁１９（図３）に、例えばろう付けにより固定された熱伝導性ロッド３２（銅ロッドなど）によって励磁システム２０に熱的に接続することができる。更に、図４及び図５に示すように、熱伝導性ロッド３２に、例えば半田付けによって追加の支持構造３４を取り付け、追加の支持構造３４に熱伝導部材２４の第２の端部２８を固定することができる。代替の実施形態では、図６に示されているように、熱伝導部材２４は、複数の導管２１のうちの１つの導管に取り付けることができる。そのような実施形態では、熱伝導部材２４は、１つ又は複数の編組銅ストラップを使用して導管２１に取り付けることができ、その編組銅ストラップは、熱伝導部材２４及び導管２１に固定することができる。

【0042】

図７を参照すると、超電導磁石１０の簡略化された概略図が示されている。より具体的には、図示されているように、超電導磁石１０は、一般に、冷却システム１４、真空容器１３、コールドマス３８、コールドマス３８と真空容器１３との間の熱シールド３６、及びクライオクーラ４０を含んでいる。更に、図示されているように、冷却システム１４は、一般に、超電導磁石１０の熱シールド３６に対して配置することができる。このような実施形態では、例えば、コールドマス３８は、静止部品（例えば、界磁巻線アセンブリであり、界磁巻線アセンブリ内では、電機子巻線アセンブリが回転する）とすることができる。更に、一例として、真空容器１３は、界磁巻線アセンブリを支持する非回転部品とすることができる。したがって、このような実施形態では、回転可能な構成要素は、超電導磁石１０の運転中に回転可能ではない構成要素に対して回転するように配置することができる。このような実施形態では、熱シールド３６は、コールドマス３８を取り囲み、真空容器１３からの放射（矢印４２で示す）を遮断及び／又はブロックする。更に、図示されているように、熱は熱バス／バスバー４４によってクライオクーラ４０に移動し、それによってコールドマス３８からの放射熱のほとんどが遮断される。更に、図示されているように、このような構成の熱バス／バスバー４４は、クライオクーラ４０に接続するために熱シールド３６の上部に取付けられている。熱シールド３６は、構造部品を通して伝導される熱も遮断する。

【0043】

ここで図８～図１０を参照すると、本明細書で説明されている超電導磁石１０の超電導コイルに通電するための励磁システム１００の構成要素の様々な図が示されている。特に、図８は、本開示による励磁システム１００の回路図１０２の一実施形態を示している。図９は、本開示による励磁システム１００の様々な構成要素の一実施形態の概略図を示しており、特に、励磁システム１００が熱シールド３６及び真空容器１３を貫通し、超電導コイル２３と電源１８との間に結合されている様子を示している。図１０は、本開示による励磁システム１００の様々な構成要素の部分斜視図を示す。

【0044】

特に図８に示されているように、回路図１０２は、図３に示されている超電導コイル２３と同様に超電導コイル２３（図９）に通電するために、一般に、励磁システム１００に電力を供給する電源１８を含んでいる。更に、図８～図１０に示されているように、励磁システム１００は、複数の高電流リード１０４、超電導スイッチアセンブリ１０６を含むコールドマス３８、及び少なくとも１つのフレキシブル接続部１０８、１１０を更に含んでいる。より具体的には、図示されているように、超電導スイッチアセンブリ１０６は、一般的に、超電導スイッチ１１２と複数の電気的保護ダイオード１１４とを含むことができる。超電導スイッチアセンブリ１０６は、超電導コイル２３を表すインダクタと電気的に並列に接続されている。

【0045】

更に、図８及び図９に示されているように、本明細書で記載されている高電流リード１０４は、いくつかの種類のリード線（１つ又は複数の抵抗リード線１１８及び／又は１つ又は複数のＨＴＳリード線１２０など）を含むことができる。他の実施形態では、特に図１０に示されているように、抵抗リード線１１８は真空フィードスルー電力線であり、抵抗リード線１１８は、更に、電源１８（図８）に結合された１つ又は複数の電力コネクタ１１９、熱シールド３６及び／又は真空容器１３を貫通する１つ又は複数の導電性ロッド１２１、及び／又は、電力コネクタ１１９を導電性ロッド１２１に固定する１つ又は複数のカップリング１２３を含むことができる。更に、一実施形態では、図１０に示すように、超電導スイッチ１１２及びＨＴＳリード線１２０は、複数の超電導界磁コイル２３の支持構造（図１０には示されていないが、図８及び９に示されている）と機械的及び熱的に結合されたコールドプレート１２５に設置することができる。

【0046】

したがって、一実施形態では、励磁システム１００の構成要素は、超電導磁石１０の複数の構成要素と接続するように構成され、超電導磁石の様々な構成要素を異なる温度を有する異なる領域に配置することができる。例えば、特に図８に示されているように、超電導スイッチアセンブリ１０６は、第１の温度に維持された第１の領域（点線１２２の下に示されている）に配置することができる。第１の温度領域は、約１０ケルビン（Ｋ）よりも低い温度（約８Ｋよりも低い温度、約５Ｋよりも低い温度など）を有することができる。更に、図示されているように、ＨＴＳリード線１２０の少なくとも一方の高温端は、別の第２の温度に維持された第２の領域（点線１１７と１２２との間に示されている）に配置することができる。ＨＴＳリード線１２０の低温端は、第１の温度領域に接続することができる。このような実施形態では、第２の温度領域は、第１の領域よりも高い温度を有することができる。例えば、第２の温度領域は、約２０Ｋから約７０Ｋの範囲の温度（約２５Ｋから約６５Ｋの間の温度、約３０Ｋから約６０Ｋの間の温度、約３５Ｋから約５５Ｋの間の温度など）を有することができる。更に、電源１８及び／又は１つ又は複数の抵抗リード線１１８は、第３の温度に維持された第３の領域（点線１１７の上に示されている）に配置することができる。特定の実施形態では、第３の温度領域は、第１の温度領域と第２の温度領域の両方の温度よりも高い温度とすることができる。例えば、第３の温度領域は、周囲動作温度に近い温度（２００Ｋよりも高い温度、約２５０Ｋよりも高い温度、約３００Ｋよりも高い温度など）とすることができる。

【0047】

したがって、フレキシブル接続部１０８、１１０は、第１、第２、及び第３の温度領域における異なる温度によって引き起こされる熱膨張及び熱収縮によって、励磁システム１００の構成要素が変位する及び動くことを可能にするように設けることができる。したがって、特に図９に示されているように、フレキシブル接続部１０８、１１０の１つ又は複数のペアは、超電導コイル２３と電源１８及び／又はＨＴＳリード線１２０との間で電気的に結合することができる。

【0048】

一実施形態では、例えば、フレキシブル接続部１０８、１１０は、フレキシブル接続部の第1のペア１０８と、フレキシブル接続部の第２のペア１１０とを含むことができる。更に、一実施形態では、本明細書で説明したフレキシブル接続部１０８、１１０は、１つ又は複数の編組ワイヤでもよいし、フォイル部材であってもよい。更に、図９に示すように、励磁システム１００は、フレキシブル接続部の第１のペア１０８及び第２のペア１１０の間に結合された１つ又は複数の熱プレート１２４（例えば、熱プレートのペア）を含むこともできる。例えば、フレキシブル接続部の第１のペア１０８は、１つ又は複数の熱プレート１２４の１つの位置又は端部に配置し、フレキシブル接続部の第２のペア１１０は、１つ又は複数の熱プレート１２４の別の位置又は端部に配置することができる。

【0049】

一実施形態では、第１の温度領域は、コールドマス（又は超電導コイル２３）が配置される位置を示す。同じ実施形態では、第２の温度領域は、熱シールド３６が配置される位置を指す。その場合、ＨＴＳリード線１２０は、第２の温度領域における熱シールド３６に固定することができる。更に、同じ実施形態において、第３の温度領域は真空容器１３が配置される位置を指す。更に、同じ実施形態において、１つ又は複数の熱プレート１２４を第２の温度領域に熱的に固定し、ＨＴＳリード線１２０の高温端を第２の温度に維持することができる。

【0050】

他の実施形態では、本明細書に記載されたＨＴＳリード線１２０は、超電導材料（セラミック、ビスマス・ストロンチウム・カルシウム・銅酸化物（ＢＳＣＣＯ）、又はイットリウム・バリウム・銅酸化物（ＹＢＣＯ）など）から形成することができる。更に、一実施形態では、抵抗リード線１１８は、銅、真鍮、リン青銅、又はこれらの材料の任意の組合せから形成することができる。

【0051】

ここで図１１を参照すると、本開示による超電導磁石の複数の超電導コイルに通電する方法２００の一実施形態のフロー図が示されている。一般的に、本明細書では、図１～図１０を参照して上述した超電導磁石１０、超電導回路１６、及び／又は励磁システム１００を参照しながら、方法２００について記載する。しかし、当業者であれば、開示された方法２００は、一般的に、適切な構成を有する任意の超電導磁石で利用できることを理解することができる。更に、図１１は、例示及び説明の目的で特定の順序で実行されるステップを示しているが、本明細書で説明する方法は、特定の順序又は組合せに限定されることはない。当業者は、本明細書で提供される開示事項を使用して、本明細書で開示される方法の様々なステップが、本開示事項の範囲から逸脱することなく、様々な方法で省略、再配置、結合、及び／又は改変できることを理解する。

【0052】

（２０２）に示されているように、方法２００は、励磁システムを、複数の超電導コイルと超電導磁石の少なくとも１つの他の構成要素とに結合することを含む。更に、一実施形態では、複数の超電導コイル及び他の構成要素は、異なる温度に維持される。更に、本明細書で説明するように、励磁システムは、電源と、少なくとも１つのＨＴＳリード線と、電源と少なくとも１つのＨＴＳリード線との間に電気的に結合された少なくとも１つのフレキシブル接続部とを有する。したがって、（２０４）に示すように、方法２００は、電源によって励磁システムに電力を供給して、複数の超電導コイルに通電することを含む。したがって、この方法で複数の超電導コイルに通電することにより、フレキシブル接続部は、異なる温度によって引き起こされる熱膨張及び熱収縮によって、励磁システムの構成要素が変位すること及び動くことを可能にする。

【0053】

本発明の様々な態様及び実施形態が以下に規定される。
［実施形態１］
超電導磁石用の超電導回路であって、 前記超電導回路は、
第１の温度を規定する第１の温度領域、
第２の温度を規定する第２の温度領域であって、前記第２の温度は前記第１の温度よりも高い、第２の温度領域、
前記第１の温度領域内に配置された少なくとも１つの第１の構成要素、
前記第２の温度領域内に配置された少なくとも１つの第２の構成要素、及び
励磁システムであって、
前記第１の構成要素と前記第２の構成要素とを電気的に結合する少なくとも１つのフレキシブル接続部を含み、
前記フレキシブル接続部は、異なる第１の温度及び第２の温度によって引き起こされる熱膨張及び熱収縮によって、前記第１の構成要素と前記第２の構成要素が変位すること及び動くことを可能にする
励磁システム
を含む、超電導回路。
［実施形態２］
前記第１の構成要素は複数の超電導コイルを含み、前記第２の構成要素は前記複数の超電導界磁コイルを囲む少なくとも１つの熱シールドを含み、前記励磁システムは前記複数の超電導コイルに通電するように構成されている、実施形態１に記載の超電導回路。
［実施形態３］
前記励磁システムは、更に、複数の高電流リード線と超電導スイッチを含む、実施形態２に記載の超電導回路。
［実施形態４］
前記複数の高電流リード線は、一対の高温超電導体（ＨＴＳ）リード線と一対の抵抗リード線とを更に含み、前記一対の抵抗リード線は、真空容器を貫通し、少なくとも１つのフレキシブル接続部を介して前記一対のＨＴＳリード線に結合された１つ又は複数のフィードスルー電力線であり、前記一対のＨＴＳリード線は、複数の超電導界磁コイル及び前記超電導スイッチに結合されている、実施形態３に記載の超電導回路。
［実施形態５］
前記超電導スイッチは、前記複数の超電導界磁コイルの支持構造と機械的及び熱的に結合したコールドプレートに設置され、
前記一対のＨＴＳリード線は、前記コールドプレートに固定されている、実施形態４に記載の超電導回路。
［実施形態６］
前記一対のＨＴＳリード線と前記一対の抵抗リード線との接続部は、前記少なくとも１つのフレキシブル接続部と熱プレートとを含む、実施形態４又は５に記載の超電導回路。
［実施形態７］
前記一対の抵抗リード線は、銅、真鍮、リン青銅、又はそれらの組合せを含む、実施形態４～６に記載の超電導回路。
［実施形態８］
前記第１の温度は約１０ケルビン（Ｋ）よりも低い温度であり、前記第２の温度は約３５Ｋから約５５Ｋの間の温度である、実施形態１～７のうちのいずれかの実施形態に記載の超電導回路。
［実施形態９］
前記第１の温度及び前記第２の温度よりも高い第３の温度を規定する第３の温度領域を更に含み、前記第３の温度領域内に第３の構成要素が配置され、前記第３の構成要素は、前記少なくとも１つのフレキシブル接続部の第２のフレキシブル接続部を介して前記第２の構成要素に接続される、実施形態１～８のうちのいずれかの実施形態に記載の超電導回路。
［実施形態１０］
前記第２の構成要素は、少なくとも１つの電気構成要素が配置された熱シールドを含み、前記第３の構成要素は、少なくとも１つの電気構成要素が配置された真空容器を含む、実施形態９に記載の超電導回路。
［実施形態１１］
前記少なくとも１つのフレキシブル接続部は、編組ワイヤを含んでいる、実施形態１～１０のうちのいずれかの実施形態に記載の超電導回路。
［実施形態１２］
超電導磁石の複数の超電導コイルに通電するための励磁システムであって、前記励磁システムは、
第１の温度と第２の温度とを接続する少なくとも１つの高温超電導体（ＨＴＳ）リード線であって、前記第２の温度は前記第１の温度とは異なる温度である、少なくとも１つの高温超電導体（ＨＴＳ）リード線、
別の第３の温度に配置された電源であって、前記励磁システムに電力を供給して前記複数の超電導コイルに通電するための電源、及び
前記第１の温度の前記少なくとも１つのＨＴＳリード線と前記第２の温度の前記電源との間に電気的に結合された少なくとも１つのフレキシブル接続部と、
前記少なくとも１つのフレキシブル接続部は、異なる第１及び第２の温度によって引き起こされる熱膨張及び熱収縮によって、前記励磁システムの構成要素が変位すること及び動くことを可能にする、励磁システム。
［実施形態１３］
前記電源は、前記超電導磁石の真空容器及び熱シールドを貫通する１つ又は複数のフィードスルー電力線を含む、実施形態１２に記載の励磁システム。
［実施形態１４］
前記１つ又は複数のフィードスルー電力線に結合され、少なくとも部分的に前記熱シールド内に配置される１つ又は複数のロッド部材を更に含む、実施形態１３に記載の励磁システム。
［実施形態１５］
前記少なくとも１つのフレキシブル接続部は、少なくとも１つの第１のフレキシブル接続部及び少なくとも１つの第２のフレキシブル接続部を含み、前記少なくとも１つの第１のフレキシブル接続部は、前記１つ又は複数のロッド部材と、少なくとも１つの熱プレートの第１の部分とに結合され、前記少なくとも１つの第２のフレキシブル接続部は、前記少なくとも１つの熱プレートの第２の部分と、少なくとも１つのＨＴＳリード線とに結合される、実施形態１４に記載の励磁システム。
［実施形態１６］
超電導スイッチを更に含み、前記少なくとも１つのＨＴＳリード及び前記超電導スイッチは前記複数の超電導コイルに結合されている、実施形態１２～１５に記載の励磁システム。
［実施形態１７］
超電導磁石の複数の超電導コイルに通電する方法であって、前記方法は、
励磁システムを、複数の超電導コイルと、前記超電導磁石の少なくとも１つの他の構成要素とに結合することであって、前記複数の超電導コイル及び前記少なくとも１つの他の構成要素は異なる温度に維持され、前記励磁システムは、電源、少なくとも１つの高温超電導体（ＨＴＳ）リード線、及び前記電源と前記少なくとも１つのＨＴＳリード線との間に電気的に結合された少なくとも１つのフレキシブル接続部を有する、結合すること、及び
前記電源によって前記励磁システムに電力を供給し、前記複数の超電導コイルに通電すること
を含み、
前記少なくとも一つのフレキシブル接続部は、異なる温度によって引き起こされる熱膨張及び熱収縮によって、前記励磁システムの構成要素が変位すること及び動くことを可能にする、方法。
［実施形態１８］
前記電源は、前記超電導磁石の真空容器及び熱シールドを貫通する一つ又は複数のフィードスルー電力線を含む、実施形態１７に記載の方法。
［実施形態１９］
１つ又は複数のロッド部材を前記１つ又は複数のフィードスルー電力線に結合することを更に含む、実施形態１８に記載の方法。
［実施形態２０］
前記少なくとも１つのフレキシブル接続部は、少なくとも１つの第１のフレキシブル接続部及び少なくとも１つの第２のフレキシブル接続部を含み、前記方法は、
前記少なくとも１つの第１のフレキシブル接続部を、少なくとも１つの熱プレートの第１の部分において前記１つ又は複数のロッド部材に結合すること、及び
前記少なくとも１つの第２のフレキシブル接続部を、前記少なくとも１つの熱プレートの第２の部分及び前記少なくとも１つのＨＴＳリード線に結合すること
を更に含む、実施形態１９に記載の方法。

【0054】

本明細書の記載は、実施例を使用して、本開示（ベストモードを含む）を開示し、また、本開示を当業者が実施できるようにする（任意の装置又はシステムを製造及び使用すること並びに組み込まれた任意の方法を実行することなど）ものである。本開示の特許性のある範囲は、特許請求の範囲で規定されており、当業者が思い浮かぶ他の例を含むことができる。そのような他の例は、特許請求の範囲の字義通りの文言と異ならない構造要素を有する場合、又は特許請求の範囲の字義通りの文言と実質的な差異がない等価な構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にあることが意図されるものである。

【符号の説明】

【0055】

１０ 超電導磁石
１２ 断熱容器
１３ 真空容器
１４ 冷却システム
１５ 冷却タンク
１６ 超電導回路
１７ 冷却媒体
１８ 電源
１９ タンク壁
２０ 励磁システム
２１ 導管
２２ 超電導巻線
２３ 超電導コイル
２３ 超電導界磁コイル
２４ 熱伝導部材
２５ 超電導スイッチ
２６ 第１の端部
２８ 第２の端部
２９ 内部構造
３０ 熱交換器
３２ 熱伝導性ロッド
３４ 支持構造
３６ 熱シールド
３８ コールドマス
４０ クライオクーラ
４４ バスバー
１００ 励磁システム
１０４ 電流リード
１０６ 超電導スイッチアセンブリ
１０８ フレキシブル接続部
１１２ 超電導スイッチ
１１４ 電気的保護ダイオード
１１８ 抵抗リード線
１１９ 電力コネクタ
１２０ ＨＴＳリード線
１２１ 導電性ロッド
１２２ 点線
１２３ カップリング
１２４ 熱プレート
１２５ コールドプレート
２００ 方法

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【手続補正書】

【提出日】2025-09-18

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

超電導磁石用の超電導回路であって、前記超電導回路は、
第１の温度を規定する第１の温度領域、
第２の温度を規定する第２の温度領域であって、前記第２の温度は前記第１の温度よりも高い、第２の温度領域、
前記第１の温度領域内に配置された少なくとも１つの第１の構成要素、
前記第２の温度領域内に配置された少なくとも１つの第２の構成要素、及び
励磁システムであって、
前記第１の構成要素と前記第２の構成要素とを電気的に結合する少なくとも１つのフレキシブル接続部を含み、
前記フレキシブル接続部は、異なる第１の温度及び第２の温度によって引き起こされる熱膨張及び熱収縮によって、前記第１の構成要素と前記第２の構成要素が変位すること及び動くことを可能にする
励磁システム
を含む、超電導回路。

【請求項2】

前記第１の構成要素は複数の超電導コイルを含み、前記第２の構成要素は前記複数の超電導界磁コイルを囲む少なくとも１つの熱シールドを含み、前記励磁システムは前記複数の超電導コイルに通電するように構成されている、請求項１に記載の超電導回路。

【請求項3】

前記励磁システムは、更に、複数の高電流リード線と超電導スイッチを含む、請求項２に記載の超電導回路。

【請求項4】

前記複数の高電流リード線は、一対の高温超電導体（ＨＴＳ）リード線と一対の抵抗リード線とを更に含み、前記一対の抵抗リード線は、真空容器を貫通し、少なくとも１つのフレキシブル接続部を介して前記一対のＨＴＳリード線に結合された１つ又は複数のフィードスルー電力線であり、前記一対のＨＴＳリード線は、複数の超電導界磁コイル及び前記超電導スイッチに結合されている、請求項３に記載の超電導回路。

【請求項5】

前記超電導スイッチは、前記複数の超電導界磁コイルの支持構造と機械的及び熱的に結合したコールドプレートに設置され、
前記一対のＨＴＳリード線は、前記コールドプレートに固定されている、請求項４に記載の超電導回路。

【請求項6】

前記一対のＨＴＳリード線と前記一対の抵抗リード線との間の接続部は、前記少なくとも１つのフレキシブル接続部と熱プレートとを含む、請求項４又は５に記載の超電導回路。

【請求項7】

前記一対の抵抗リード線は、銅、真鍮、リン青銅、又はそれらの組合せを含む、請求項４～６のうちのいずれか一項に記載の超電導回路。

【請求項8】

前記第１の温度は約１０ケルビン（Ｋ）よりも低い温度であり、前記第２の温度は約３５Ｋから約５５Ｋの間の温度である、請求項１～７のうちのいずれか一項に記載の超電導回路。

【請求項9】

前記第１の温度及び前記第２の温度よりも高い第３の温度を規定する第３の温度領域を更に含み、前記第３の温度領域内に第３の構成要素が配置され、前記第３の構成要素は、前記少なくとも１つのフレキシブル接続部の第２のフレキシブル接続部を介して前記第２の構成要素に接続される、請求項１～８のうちのいずれか一項に記載の超電導回路。

【請求項10】

前記第２の構成要素は、少なくとも１つの電気構成要素が配置された熱シールドを含み、前記第３の構成要素は、少なくとも１つの電気構成要素が配置された真空容器を含む、請求項９に記載の超電導回路。

【請求項11】

前記少なくとも１つのフレキシブル接続部は、編組ワイヤを含んでいる、請求項１～１０のうちのいずれか一項に記載の超電導回路。

【請求項12】

超電導磁石の複数の超電導コイルに通電する方法であって、前記方法は、
励磁システムを、複数の超電導コイルと、前記超電導磁石の少なくとも１つの他の構成要素とに結合することであって、前記複数の超電導コイル及び前記少なくとも１つの他の構成要素は異なる温度に維持され、前記励磁システムは、電源、少なくとも１つの高温超電導体（ＨＴＳ）リード線、及び前記電源と前記少なくとも１つのＨＴＳリード線との間に電気的に結合された少なくとも１つのフレキシブル接続部を有する、結合すること、及び
前記電源によって前記励磁システムに電力を供給し、前記複数の超電導コイルに通電すること
を含み、
前記少なくとも一つのフレキシブル接続部は、異なる温度によって引き起こされる熱膨張及び熱収縮によって、前記励磁システムの構成要素が変位すること及び動くことを可能にする、方法。

【請求項13】

前記電源は、前記超電導磁石の真空容器及び熱シールドを貫通する一つ又は複数のフィードスルー電力線を含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

１つ又は複数のロッド部材を前記１つ又は複数のフィードスルー電力線に結合することを更に含む、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

前記少なくとも１つのフレキシブル接続部は、少なくとも１つの第１のフレキシブル接続部及び少なくとも１つの第２のフレキシブル接続部を含み、前記方法は、
前記少なくとも１つの第１のフレキシブル接続部を、少なくとも１つの熱プレートの第１の部分において前記１つ又は複数のロッド部材に結合すること、及び
前記少なくとも１つの第２のフレキシブル接続部を、前記少なくとも１つの熱プレートの第２の部分及び前記少なくとも１つのＨＴＳリード線に結合すること
を更に含む、請求項１４に記載の方法。

【国際調査報告】