供电用连接板技术领域
本发明涉及例如在研究、医疗、工业领域所使用的加速器等的电磁铁中用于供电
的连接板。
背景技术
在现有的加速器中，为了使不同种类的电磁铁与电源连接，从而按种类在加速器
的周围敷设电缆，例如为了将电源与偏转电磁铁并联来进行连接，需要与偏转电磁铁的数
量成比例的电缆数量，因此作为整体必须要使用大量的电缆。并且，以往，为了要将加速器
等的电磁铁彼此串联连接，有时需要使用电源电缆。此外，在上述任意的示例中，电源与电
磁铁的连接均要使用电缆。(例如，参照专利文献1、2)
专利文献1：日本专利特开平7-176400号公报(图3)
专利文献2：日本专利特开2000-340400号公报(图1)
发明内容
发明所要解决的技术问题
在以往进行电磁铁的连接时，由于采用上述结构，因此在现场进行将电源电缆连
接至电磁铁的作业时，尤其是在需要大电流的大型电磁铁的情况下，存在下述等问题：需要
敷设许多大口径的电源电缆，敷设时的连接作业变得复杂，大口径的电源电缆存在难以弯
曲等不易处理的方面，作业负荷也非常大，没有效率，并且不经济。
此外，还存在下述等问题点：由于电源电缆被敷设在地面上，因此设置场所受到限
制，以及为了避免与其他机器的布线、制冷设备的配管发生干涉，从而设置路径的限制较
大。
本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种连接板，在对多个电
磁铁进行连接时，通过使用多个连接板来向所述多个电磁铁进行供电，从而实现现场工程
的省力化、安装空间的有效活用。
这里，连接板是指对加速器所使用的电磁铁与电磁铁之间进行电连接的板，其材
质使用导电性优异的金属(例如铜)。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明所涉及的供电用连接板被配置为将径向上隔开间隔的两片作为一组，在配
置为环状的多个电磁铁的外周位置沿长边方向排列多组，该供电用连接板中，
所述一组连接板内的一片与相邻的另一组的连接板内的一片在连接板的长边方向的
端处相连接，
所述一组连接板的一片的一端与所述另一组连接板的一片的一端均以与所述一组连
接板的另一片相隔开的方式向所述径向弯折，在该弯折后的部分，所述一组连接板的一片
与所述另一组的连接板的一片串联连接，由此向所述多个电磁铁进行供电。
发明效果
在将对粒子射线进行加速的加速器等的电磁铁与电源相连接时，使用多个连接板
的情况下，通过将导电性的连接板串联连接，与使用电缆的情况相比，能够实现连接作业的
作业负荷的减轻，可高效地进行连接作业。此外，由于能够以较少的设置面积进行连接，因
此能够抑制用于设置的费用。
附图说明
图1是表示包含本发明的实施方式1所涉及的连接板的加速器系统的一个示例的
俯视图。
图2是表示包含本发明的实施方式1所涉及的连接板的加速器的一个示例的俯视图。
图3是用于对本发明的实施方式1所涉及的连接板的连接方法进行说明的图。
图4是图2的A部(连接区域)的放大图。
图5是表示图4的CC剖面的图。
图6是表示图4的D向视的图。
图7是本发明的实施方式1的偏转电磁铁连接部的局部放大图。
图8是本发明的实施方式1的连接板与电缆的相互连接部的局部放大图。
图9是表示利用本发明的实施方式1所涉及的连接板施加于电磁铁的电流模式的一个
示例的图。
图10是表示使用了电缆的情况下加速器的电源与偏转电磁铁之间的一般连接方法的
概念图。
具体实施方式
实施方式1.
下面，基于附图对本发明的实施方式1进行说明。
图1表示使用了本发明的实施方式1的加速器即同步加速器1的装置的俯视图，例如粒
子射线治疗装置等。由入射器100的离子源产生的氢离子(质子)、或者碳离子的集合即粒子
射线通过入射器100的直线加速器而被预加速至规定的能量为止。预加速后的粒子射线从
入射器射出，受到由各种电磁铁进行的偏转、收敛和发散、轨道修正，并被引导至同步加速
器1。同步加速器1具备偏转电磁铁2、轨道修正用电磁铁3、收敛或发散用电磁铁4等各种电
磁铁，以使粒子射线在作为加速器的同步加速器1内沿着环绕轨道旋转，并反复接受高频加
速腔5形成的加速电场。该情况下，粒子射线被高频加速腔5的加速电场反复加速，因此，其
动能也随着加速而变高。随着动能变高，粒子射线的偏转等所需的磁场强度发生变化，因
此，用于向构成同步加速器1的各种电磁铁2～4、以及高频加速腔5提供加速电场的高频源
等需要根据时间来改变施加的电流等的运行参数而运行，即高频源等需要进行模式运行。
以下将这些进行模式运行的机器称为加速机器组10。
在同步加速器1中的粒子射线达到设定能量，从而能够取出粒子射线的时刻，通过
以射出运动模式来使加速器械组10运行，从而可利用射出用电极41将粒子射线引导至射出
轨道。利用射出用电磁铁42使射出轨道的粒子射线向运动的方向偏转，从而向同步加速器
外的粒子射线输送部43送出。此处，将射出的粒子射线引导至射出轨道的射出用电极41、以
及使从射出轨道朝向粒子射线输送部43的粒子射线的运动方向偏转的射出用电磁铁42在
以下称为射出机器组40。这些射出机器组40与加速机器组10的各机器不同，不进行模式运
行，而被设定为与射出的粒子射线的能量相对应的设定值。
此外，被导入粒子射线输送部43的粒子射线通过其他偏转电磁铁43a、43b等而被
引导至具备扫描器50a和测量剂量的剂量监视器50b等的粒子射线治疗装置等同步加速器1
外的装置，以供其使用。
图2是说明作为加速器的同步加速器1、以及向其所使用的各种电磁铁2～4施加电
流的连接板组20的结构的俯视图。在该图中，连接板组20由以两片一组为单位的多组所构
成的、材质例如为Cu的连接板(也称为母线。以下同样)21构成，且配置为大致呈八边形的形
状，以包围将同步加速器1构成为环状的各种电磁铁的外周。另外，这里将连接板组20的结
构设为大致呈八边形的边的形态来进行说明，但只要连接板组构成为包围各种电磁铁的外
周即可，无需一定要设为八边形状，也可以是八边形状以外的多边形的边状。此外，虽然未
进行图示，但各种电磁铁冷却用的冷却设备，以同样的形状设置在该连接板组20的更外周，
使其包围上述连接板组20。
接着，为了对上述连接板组20的作用进行说明，使用图2进一步进行详细说明。该
连接板组20的连接板21为了向同步加速器1的偏转电磁铁2、轨道修正用电磁铁3、收敛或发
散用电磁铁4等各种电磁铁施加电流，从作为电流提供部6的结构要素的电磁铁电源7经由
电缆8、以及相互连接部9与偏转电磁铁2等串联连接(另外，电磁铁电源按磁铁的种类分别
设置，但在该图中记载了与偏转电磁铁2相连接的电磁铁电源7为代表，对于其他的电磁铁
电源等为了简化而没有进行图示)。此外，考虑到组装作业的容易度等而将该连接板组20分
割成两片一组的多组连接板21并将它们沿连接板的长边方向串联排列来构成(详细内容将
在后文中描述)，为此，在不间断的八边形状的边的中途设有用于多个部位的连接的弯折连
接部22、以及与偏转电磁铁连接的连接部即偏转电磁铁连接部23。并且，为了避免上述连接
板21在配置的路径中因自重而挠曲，在中途的多个部位设有多个中间固定板24、夹持板25
用于固定或支撑上述连接板21。如上述那样，图2中为了简化，关于各种电磁铁与连接板的
连接，仅对与同步加速器1的主电磁铁即偏转电磁铁2的连接进行了图示。在使用连接板从
电源向偏转电磁铁2以外的其他电磁铁即轨道修正用电磁铁3、收敛或发散用电磁铁4提供
电流的情况下，也仅仅是施加电流等运行参数有所不同，从各电磁铁电源经由电缆向多个
各电磁铁提供电流的结构是相同的。另外，关于施加电流等内容随后将进行详细描述。
接着，使用图3对上述连接板组20的作用功能进行说明。图3是采用具有代表性的
电磁铁即偏转电磁铁2作为同步加速器1的电磁铁，使该电磁铁与连接板组20相连接的情况
的概念说明图，以下对采用这种结构的情况进行说明。图中，在电磁铁电源7连接有总计四
根电缆8，出口侧(例如右侧)两根，入口侧两根，并经由相互连接部9连接至左右的偏转电磁
铁2。该偏转电磁铁2如图2所示那样由总计四个偏转电磁铁构成，该四个偏转电磁铁中相邻
的偏转电磁铁彼此在各偏转电磁铁的偏转电磁铁连接部23处，通过连接板组20中被分割为
以(1)(2)(3)所示的各连接板彼此串联连接。由此可知，连接板21总共需要12个。
另一方面，在现有的使用电缆的方式中，虽然从电源到相互连接部9为止所需的电
缆数量与使用上述连接板组的情况相同，都是总计四根，但如图10所示那样，由于在相互连
接部9与各偏转电磁铁的偏转电磁铁连接部23之间分别使用了四根电缆(在图中粗的曲线
部分记载了(1)～(4)，表示这些部分的电缆不是各配置一个，而是在各部位均使用了总计
四根电缆)，因此电缆数量总共变为二十根，根数比连接板要多。这是由于若使电流仅流过
一根电缆，则会流过的电流值较大，因此就需要更粗的电缆，从而作业性会变得非常差。因
此，如该图所示那样使用多根电缆来构成。此外，由于偏转电磁铁2中需要流过1000安培级
的大电流，因此，如上述那样，即使在各部位分别配置了四根总计二十根电缆的情况下，各
电缆的尺寸(例如以直径为代表的尺寸)也会变得比上述连接板的尺寸要大，结果，在进行
电缆的设置所需的占地面积比换算下，达到了使用连接板的情况下的2～3倍。反之，在使用
了连接板的情况下，为了设置连接板所需的占地面积(仅连接板的设置所需的面积)可达到
只需现有的使用电缆的情况的一半以下。
因此，接着，对于具体如何在各电磁铁的周围设置由多个连接板构成的连接板组
20，使用图4对上述连接板21、以及弯折连接部22的连接部的详细结构进行说明。图4是图2
的A部(连接区域)的放大图。为了容易进行组装作业等处理，将连接板组20分割成多个连接
板来构成。图4示出将这些多个连接板串联连接的连接区域的平面结构。图中，两片连接板
21a和21b分别由配置在该连接区域的右端侧的中间固定板24、以及配置在左侧的夹持板25
固定或夹持，并且使用接合板26a、使用螺钉紧固部27在x方向(连接板的长边方向。以下同
样)上对它们进行连接。同样地，两个弯折连接部22a和22b分别由配置在该连接区域的右端
侧的中间固定板24、以及配置在左侧的夹持板25固定或夹持，并且使用接合板26b、使用螺
钉紧固部27在x方向上对它们进行连接。另外，接合板在结构上并不是必须的要素，也可以
直接重叠两片连接板来连接。另外，y方向是构成同步加速器1的各种电磁铁的环状设置位
置的径向(以下同样)，本图中上侧相当于其内周侧。
在这种连接部处进行连接的连接板使用如下连接板：以这些连接部为边界，在相邻的
两个偏转电磁铁之间各自串联连接三组而构成、(以图2中的标号(1)、(2)、(3)代表性地示
出在相邻的两个偏转电磁铁2c、2d之间被分割得到的连接板。其他相邻的两个偏转电磁铁
之间也同样)总共3×4个即十二个。
由此，在连接区域中，通过在连接板的一部分设置弯折成S字状的弯折连接部22，
从而使串联连接分割后的连接板的连接状态得到巩固，且实现容易进行作业的目的。另外，
在两片连接板的连接部分中，将内侧的连接部分即弯折连接部22弯折的理由是：即使在两
片连接板靠近的情况下，通过螺钉紧固部27进行的紧固作业也会变得容易。
图5是表示图4的CC剖面的图。厚度为h1、宽度为h2的相邻的两组组件即连接板21a、
21c(此处的两组组件相当于上述各一片(对应于上述图2的各(1)(2)(3))连接板)通过中间
固定板(材质：玻璃环氧树脂层叠板)24隔着厚度为h3的由绝缘材料构成的绝缘间隔件(材
质：玻璃环氧树脂层叠板)28被固定。该图中，z方向是连接板的宽度方向，相当于高度方向
(以下的图中也同样)。连接板的厚度h1、宽度h2由流过连接板的电流的电流密度允许值来规
定。此外，出于为了使安装时的作业顺利进行而确保重量在适当范围内的目的，连接板的长
度L被设定为1米～2米左右(例如，厚度h1＝10mm、宽度h2＝125mm)的长度。由此，在使用中间
固定板进行连接板的固定的情况下，与不使用中间固定板的情况相比，能够将连接板向下
方(与z方向相反的方向，即重力方向)的弯曲量抑制在十分之一左右。
此外，通常情况下，连接板的厚度h1、绝缘板的厚度h3等是与同步加速器1的外周的
尺寸相比在0.01以下的可忽略的值，俯视时，可认为连接板的设置位置基本位于同步加速
器1的外周上。因此，在设置外径尺寸相对于连接板的尺寸(尤其是厚度方向的尺寸(2h+
h3))达到两倍以上的电缆的情况下，特别是需要在同步加速器1的各电磁铁的外侧的地上
设置电缆的情况下，所需设置面积进一步变大。换言之，与使用了电缆的情况相比，在使用
了连接板的情况下具有能够使所需的占地面积减少电缆尺寸这部分的量的效果。
并且，通常这些连接板被设置在距设置基准面的高度为h4的位置，从而由于形成
连接板(或中间固定板)的下部空间S，因此在占地面积存在限制的情况等下，特别是与使用
电缆的情况相比，具有能够有效利用下部空间S的效果(例如能够利用一部分作为冷却设备
配管的设置空间等)。另外，在电缆的情况下，通常直接设置于设置基准面(例如地上)，因此
不存在上述下部空间S。
图6是表示图4的D向视的图。宽度为h2的连接板21(详细而言，是使用螺钉紧固部
27串联连接的两片连接板21a、21b)被设置在距设置基准面的高度(设置基准高度。以下相
同)为h4的位置上，通过中间固定板24被固定，并被夹持板25夹持。29a、29b、29c是紧固用螺
栓。
图7是图2的偏转电磁铁连接部23的局部放大图，示意性地示出为了向偏转电磁铁
提供电流，连接板21与偏转电磁铁的连接端30的连接状态(实际使用螺栓螺母来进行螺钉
紧固)。通常情况下，偏转电磁铁2等电磁铁设置在比距离设置基准面高度为h4的位置进一
步高出连接板21的宽度h2的距离以上的位置(＞h2+h4)，因此如图所示，在该部分，连接板具
有L字形状，成为向上方(图中的z方向)弯折的结构(参照连接板21d、21e)。通过设为这种形
状，能够使用于向偏转电磁铁提供电流的连接板的连接作业较为容易。另外，此处采用偏转
电磁铁2作为示例来进行了说明，但并不限于该电磁铁，即使在轨道修正用电磁铁3、或者收
敛或发散用电磁铁4中，同样的讨论当然也成立。
接着，对图2的标号B所示的相互连接部区域的相互连接部9进行说明。该相互连接
部9是用于从电磁铁电源7向电磁铁提供电流的电缆8与以上所说明的连接板组20相连接的
部分。图8示出该相互连接部的局部放大图即与电缆8的连接部分的图。该图中，电缆8从电
磁铁电源7开始分为各两根(参照图中的8a、8b和8c、8d)，各自在电缆端处经由压接端子31
与固定于中间固定板24的两个连接板21f、21g相连接(参照图3的说明)。另外，在该情况下，
从设置基准面起的连接板安装到中间固定板24的安装位置(目标设置高度)为h4，与图5～
图7的情况相同。
如上述图5～图8所示那样，连接板安装到中间固定板24的安装位置(高度)始终被
统一成h4，因此，在对其进行设置的作业中，安装的作业者在例如使用起重机等将连接板安
装至规定位置的情况下，作业也较为容易标准化，能够提高设置作业的效率。
如上述所说明的那样，可知与现有的使用电缆的方式相比，使用上述连接板组20
的方式更有利于以较少的设置面积设置同步加速器1的整个设备。并且，为了使同步加速器
1工作，除了作为电流的供给设备的连接板组20以外，还需要上述冷却设备，因此还需要用
于冷却设备的占地。即使在这种情况下，若考虑到上述下部空间S的利用等，则与电缆方式
相比，使用连接板组20的方式也更为有利。
接着，以下使用图9对决定连接板的形状的要素之一即施加电流等的运行参数进
行说明。该图是表示流过偏转电磁铁等同步加速器所使用的电磁铁的电流的运行模式的一
个示例的示意图。偏转电磁铁如图2所示那样设置有多个，因此，在对质子等进行加速时需
要使它们同步运行。因此，施加于这些电磁铁的电流模式如图9所示那样，使用将梯形状的
电流作为一个周期模式化后的模式。
该图中，纵轴表示施加的电流值，横轴表示经过时间。此外，时间轴上t1所示出的
电流上升的部分(由标号E示出的部分)的电流值的每单位时间的变化量、与时间轴上t3所
示出的电流下降的部分(由标号G示出的部分)的电流值的每单位时间的变化量相同。此外，
由标号F1、F2示出的部分(分别由时间轴上的t2、t4来示出的部分)是电流值恒定的部分，并
被模式化为在F1部分是最大电流值A1，在F2部分是最小电流值A2。此处，设置F2的部分的理
由是：电流值从标号G所表示的部分(斜率为负的部分)直接急剧变化到标号E所表示的部分
(斜率为正的部分)的情况在现实中较难出现，因此需要设置F2部分这样的没有电流变化的
平坦部分。
在以上说明中，偏转电磁铁中，通常A1被设定为1000A数量级的电流值，A2被设定为
其十分之一数量级的电流值。此外，在收敛或发散用电磁铁4等中，最大电流值A1是与上述A1
相比小1位左右的值，最小电流值A2也被设定为上述A2的1/4以下的值等，因此，根据电磁铁
的种类不同施加电流的模式也不同。于是，将对应于这些施加电流来决定的每单位截面积
的允许电流值作为一个基准，由此来决定使用的连接板的尺寸即h1、h2。即，需要决定连接板
h1、h2的尺寸以达到允许电流值以下。
另外，本发明在其发明的范围内，能对实施方式进行适当地变形、省略。例如，在上
述说明中，以弯折连接部位于同步加速器的内周侧的情况为例进行了说明，但并不限于该
情况，在弯折连接部位于同步加速器的外周侧的情况下也可获得相同的效果。
标号说明
1 同步加速器，2、2a、2b、2c、2d 偏转电磁铁，
3 轨道修正用电磁铁，4 收敛或发散用电磁铁，
5 高频加速腔，6 电流提供部，7 电磁铁电源，8 电缆，
9 相互连接部，20 连接板组，
21、21a、21b、21c、21d、21e、21f、21g 连接板，
22、22a、22b 弯折连接部，
23 偏转电磁铁连接部，24 中间固定板，25 夹持板，
26 接合板，27 螺钉紧固部，30 连接端，A 连接区域，
B 相互连接部区域，h1 (连接板的)厚度，h2 (连接板的)宽度，
h4 距设置基准面的高度，L 连接板的长度，
x 长边方向，y 径向，z 宽度方向。