(57)【要約】大きな熱容量を持ち、超電導巻線用の熱絶縁性の低温保持装置ハウジング内に配置される低温部分を、外部加熱電源に接続可能で、低温保持装置内に配置された電気加熱装置により加熱する装置に関する。電気加熱装置は抵抗加熱装置（８）として構成されて超電導巻線に並列に接続され、加熱電源は、外部超電導給電線（１０、１１）に接続される交流電源（９）である。この装置によれば、真空貫通部の数を増やすことなしに電気加熱装置を運転することが出来る。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
大きな熱容量を持ち、超電導巻線用の熱絶縁性の低温保持装置ハウジング内に配置された低温部分を、外部加熱電源に接続可能で、低温保持装置内に配置された電気加熱装置により加熱する装置において、
前記電気加熱装置が抵抗加熱装置（８）として構成されて前記超電導巻線に並列に接続され、前記加熱電源が、外部超電導給電線（１０、１１）に接続される交流電源（９）であることを特徴とする低温部を加熱する装置。
【請求項２】
通常運転時に超電導巻線に生じる運転直流電圧によって抵抗加熱装置（８）に生ずる損失電力が、低温保持装置の熱損失電力を明らかに下回るように抵抗加熱装置（８）の抵抗が選定されたことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
超電導巻線の転移温度に達した際、外部超電導給電線（１０、１１）を直流電源に接続するための切換装置を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大きな熱容量を持ち、超電導巻線用の熱絶縁性の低温保持装置ハウジング内に配置された低温部分を、外部加熱電源に接続可能で、低温保持装置内に配置された電気加熱装置により加熱する装置に関する。
【０００２】
超電導巻線を使用する場合、低温部は熱損失を回避するために外界に対して良好に熱絶縁して組立てねばならない（低温保持装置）。即ち、例えば長さが約８０ｃｍで直径が約３０ｃｍの低温保持装置の損失は明らかに３０Ｗ未満である。低温部の保守作業が必要になった場合、その温度を運転温度、例えば２０Ｋから室温にせねばならない。そのため、それまでの上記オーダーの運転に伴う最低限の損失熱しか生じないとすれば、それから週単位の温度上昇時間が結果として生ずるが、それは勿論実際運転にとっては耐え難いことである。従って、温度上昇プロセスを加速可能とすべく、必要なら付加的な加熱電力を発生すべく、低温部に電気加熱装置を組み込む。勿論電気加熱装置には外部から電気エネルギーを供給せねばならない。
【０００３】
その際、通常、電気加熱装置の給電線は低温保持装置の内部から真空貫通部を経て外部へと導出するように構成する。従って、本来の巻線用給電線と共に、電気加熱装置用の付加的な貫通部も必要になる。しかし各真空貫通部は付加的なコストを必要とし、従って高価になる。更に静的な真空の保持（場合により複数年にわたる）や、各貫通部を経て増大する損失熱の低減化のためにも、貫通部の数はできるだけ少なく保つべきである。
【０００４】
従って本発明の課題は、冒頭に述べた型の装置を、貫通部の数を増やすことなしに付加的な電気加熱装置が運転可能なように構成することである。
【０００５】
本発明は、この課題を電気加熱装置を抵抗加熱装置として構成して超電導巻線に並列に接続し、加熱電源を、外部超電導給電線に接続される交流電源とすることで解決する。
【０００６】
通常運転時、加熱装置は左程の付加損失が生じないように、超電導磁石巻線に比べ高抵抗のものとせねばならない。但しその場合、低温保持装置の運転中の付加的損失をできるだけ僅少に保持するために、むやみに高い抵抗を安易に選択することはできない。というのは、抵抗値の増大に伴い加熱時に外部交流電源によって抵抗に生じる加熱電力が低減してしまうからである。従って本発明により、抵抗加熱装置の抵抗は、通常運転時に超電導巻線に生じる運転直流電圧によって抵抗加熱装置に生ずる損失電力が低温保持装置の熱損失電力を明らかに下回るように、しかし損失がほぼゼロになってしまうことのないように選定せねばならない。
【０００７】
最後に本発明の枠内で、超電導巻線の転移温度に達したとき外部超電導給電線に直流電源を接続するための切換装置を設け得る。それにより、抵抗加熱装置と並んで、もはや超電導状態にない巻線を抵抗加熱装置として動作させ得る。
【０００８】
本発明の他の利点、特徴および詳細を、本発明による付加的な加熱装置を有し、超電導回転子巻線を備えた三相同期電動機を示す図面を参照し、以下に述べる実施例の説明から明らかする。
【０００９】
外部低温保持装置ハウジング１内に回転子巻線２を略示している。回転子巻線２は直流給電線３、４を備え、該給電線３、４はハウジングの貫通部５、６を貫通して外部へと導出されて直流電源７に接続される。
【００１０】
この種三相同期電動機の熱容量の大きな低温部を必要に応じ急速に加熱可能とすべく、本発明に従い、超電導回転子巻線２に並列に抵抗器８、即ち抵抗加熱装置を設ける。加熱時の電流供給のため、超電導回転子巻線２の外部給電線１０、１１に接続した交流電源９を用いる。
【００１１】
一具体例として、回転子巻線が３Ｈのインダクタンスを持っていると仮定する。典型的には運転時の巻線の電圧降下は１Ｖを下回る。従って、巻線に並列に接続された１００Ωの抵抗値を有する抵抗器８の形の抵抗加熱装置は１０ｍＷ未満の付加的な損失電力を生ずるが、それは例えば３０Ｗの低温保持装置の熱損失に比較すれば無視できる。
【００１２】
加熱時、給電線に通常運転用の直流電源７に代えて、例えば周波数１０ｋＨｚの交流電源９を接続する。この周波数の場合、回転子巻線２のインピーダンスは約１８８ｋΩになる。そのため給電線に２００Ｖの交流電圧を何の問題もなく印加できる。この際加熱装置の抵抗器８に４００Ｗの加熱電力が生ずる。この電力は低温部の温度と無関係故（冷温部と周囲温度との間の温度差が小さくなるにつれて減少する熱損失とは異なる）、４００Ｗ対３０Ｗの比率から与えられる比率以上に加熱時間が短縮される。その際、低温部、即ち状況に応じて接続される機械的負荷における過大な温度勾配を回避すべく、より少ない加熱電力とするのも望ましいことを考慮すべきである。しかもそれは印加電圧を低下することで難なく調整できる。温度勾配が左程大きくないようにすることで、再びより大きな加熱電力に簡単に移行させ得る。それは対応する制御プログラムで自動的に達成できる。
【００１３】
本発明装置の利点は、加熱電力の導入のために、完全に新しい加熱装置を開発する必要がなく、むしろ例えば家庭用電子機器又は超音波技術に変更を加えたバルブ型電力増幅器を流用できることである。上述の具体的な数値、特に交流電圧の周波数は、あくまでも一例として理解すべきである。５０又は６０Ｈｚ、即ち系統周波数も加熱電源として使用できる。かくして、上述の例では加熱電流の約１０％が巻線を経て流れる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明による付加的な電気加熱装置を備えた超電導回転子巻線を示す。
【符号の説明】
【００１５】
１  ハウジング、２  超電導回転子巻線、３、４  直流給電線、５、６  貫通部、７  直流電源、８  抵抗器、９  交流電源、１０、１１  外部給電線
【図１】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年8月3日(2004.8.3)
【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】
熱絶縁性の低温保持装置ハウジング内に配置された、超電導巻線の大きな熱容量を持つ低温部分を、外部加熱電源に接続可能で、低温保持装置内に配置された電気加熱装置により加熱する装置において、
前記電気加熱装置が抵抗加熱装置（８）として構成されて前記超電導巻線に並列に接続され、前記加熱電源が、外部超電導給電線（１０、１１）に接続される交流電源（９）であることを特徴とする低温部を加熱する装置。
【請求項２】
通常運転時に超電導巻線に生じる運転直流電圧によって抵抗加熱装置（８）に生ずる損失電力が、低温保持装置の熱損失電力を明らかに下回るように抵抗加熱装置（８）の抵抗が選定されたことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
超電導巻線が転移温度に達した際、直流電源を外部超電導給電線（１０、１１）に接続するための切換装置を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の装置。
【国際調査報告】
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