CN113169612A - 定子、机器和用于磁化的方法 - Google Patents

Abstract

本发明说明一种用于电机（1）的、具有中央转子轴线（A）的转子（5）。所述转子包括：‑转子载体（7）和由所述转子载体（7）机械式地承载的至少一个超导永磁体（9）‑以及具有至少一个超导线圈元件（19）的磁化装置，所述线圈元件围绕所述超导永磁体（9）并且所述线圈元件适用于对所述超导永磁体（9）进行磁化。此外，本发明说明一种具有这样的转子（5）的电机（1）以及一种用于对这样的转子（5）的至少一个超导永磁体（9）进行磁化的方法。

Description

定子、机器和用于磁化的方法

技术领域

本发明涉及一种用于电机的、具有中央转子轴线的转子，所述转子包括转子载体和由转子载体机械式地承载的至少一个超导永磁体。此外，本发明涉及一种具有这样的转子的电机以及一种用于对这样的转子的至少一个超导永磁体进行磁化的方法。

背景技术

从现有技术中已知如下的电机，所述电机具有定子和转子，并且其中，转子设计成用于产生电磁励磁场。这样的励磁场能够要么通过布置在转子上的永磁体要么通过布置在转子上的线圈元件来产生。对于具有特别高的功率密度的电机来说，部分使用具有超导线圈元件的转子。另一种用于实现特别高的功率密度的可能性是应用超导永磁体。

电机的功率密度与能够通过在电机中所使用的电磁体或永磁体产生的磁通密度成比例（skaliert）。当例如将传统的永磁体通过超导永磁体替代时，这种关系在不明显改变电机的拓扑结构的情况下允许功率密度的显著的提高，因为借助所述超导永磁体能够生成较高的磁通密度。

因此，一种用于提高功率密度的方式在于，给电机装备由超导性材料制成的永磁体。这样的材料能够在相应低的温度下产生以如下数量级的磁通密度，其是借助传统的永磁体能够产生的通量密度的数倍。例如可行的是，借助由YBCO（钇钡铜氧化物）制成的磁体在大约30 K的情况下产生具有直至8 T的磁通密度的磁场，而传统的磁体、例如由NeFeB制成的磁体生成以大约1.2 T的数量级的通量密度。

在DE102016205216A1中描述一种具有超导性的永磁体的电机以及用于对永磁体进行磁化的方法。超导永磁体必须在其运行之前首先被磁化并且然后持久地保持在低于其跃变温度的低温温度。基于在超导体材料中的无损的电流流动，因此实现持久的磁化状态。

然而，在DE102016205216A1中所描述的用于磁化永磁体的方法是相对耗费的，因为为此必须将机器的转子和定子彼此分开并且将机器的这两个构件中的一个暂时通过专门的磁化单元进行替代。为此，所述机器必须如此进行设计，使得转子和定子能够容易与彼此分开，这提高了对于电机的结构上的耗费。由于单独的磁化单元还产生附加的设备上的耗费，因为除了机器的构件之外必须提供另外的单元供使用，以便实现永磁体的磁化。

发明内容

因此，本发明的任务是，提供一种转子，所述转子克服了所提到的缺点。尤其应该提供如下的转子，所述转子允许布置在其中的超导永磁体的相对简单的磁化。另外的任务是，说明一种具有这样的转子的电机。附加地，应该说明一种用于对这样的转子的至少一个超导永磁体进行磁化的方法。

所述任务通过在权利要求1中描述的转子、在权利要求12中描述的电机以及在权利要求13中描述的方法来解决。

根据本发明的转子设计为用于电机的转子。所述转子具有中央转子轴线A。所述转子包括转子载体和由转子载体机械式地承载的超导永磁体。所述转子此外包括具有至少一个超导线圈元件的磁化装置，所述线圈元件围绕超导永磁体，并且所述线圈元件适用于对超导永磁体进行磁化。

就此而言，超导永磁体应该被理解为如下的元件，所述元件包括超导体材料并且所述元件能够通过磁化以及随后低温温度的维持被带到持久磁化的状态中。所描述的转子尤其能够包括多个这样的超导永磁体，以便能够产生多极的磁场。所述永磁体因此能够分布在转子的周缘上，从而所述永磁体（要么相应单个地要么成组地）相应于永磁的转子的各个磁极。

然后，所述超导永磁体（要么单个地要么成组地）由至少一个相应配属的超导线圈元件围绕。多个这样的超导线圈元件还能够配属于一个永磁体或一组永磁体。配属于确定的线圈元件的永磁体在此由相应的线圈元件围绕。这应该理解为，线圈元件以一匝或多匝的方式围绕所配属的永磁体或所配属的永磁体的组进行延伸。

通过所配属的超导线圈元件对相应的超导永磁体的磁化通过如下方式来实现，即将电流输入到超导线圈元件中。通过在线圈元件中的电流流动来产生磁场，所述磁场在超导永磁体之内施加磁通。为了持久地在永磁体中冻结所述磁通，将超导永磁体适宜地冷却到低于所涉及的超导体材料的跃变温度的运行温度。所述冷却原则上能够要么已经在输入之前、在输入期间要么还在输入之后进行。

通过应用超导线圈元件以产生用于进行磁化的磁场，有利地实现相对高的磁通的产生。为此，虽然如此转子必须设有附加的超导元件。然而，能够通过如下方式限制附加的设备上的耗费，即本来为了冷却永磁体而存在的冷却机构还用于冷却超导线圈元件。为了一方面特别好地利用这种效果并且另一方面实现有效的磁化，超导线圈元件能够相对贴近地围绕永磁体进行引导。

也就是说，本发明基于如下认知，即在某些情况下能够在设备上较少耗费的是，在转子中“就地”设置附加的线圈元件以用于进行磁化，而不是借助于单独的外部磁化机构来执行磁化。通过应用超导线圈元件以进行磁化，还能够借助相对小的导体横截面和相应小的附加的质量在转子中产生高的磁通。

根据本发明的电机具有根据本发明的转子和静止不动地布置的定子。根据本发明的机器的优点与根据本发明的转子的所描述的优点类似地得出。

根据本发明的方法用于磁化根据本发明的转子的至少一个超导永磁体。所述方法包括如下步骤：

a） 将转子的磁化装置冷却到低于至少一个超导线圈机构的超导材料的跃变温度的运行温度，

b） 在转子的静止不动的状态中，将磁化装置与外部电源连接，

c） 将磁化电流输入到磁化装置的至少一个超导线圈元件中，由此在至少一个超导永磁体中构造磁通，

d） 将磁化装置与外部电源断开。

换言之，在此超导线圈机构在其超导状态中被用于在转子的静止状态期间暂时进行通电并且因此在永磁体中施加磁化。超导线圈机构与外部电路的连接仅仅暂时地并且仅仅在转子的静止状态期间才需要。尤其在转子的运行中或在包含转子的电机的运行中不再需要将磁化装置与外部电路连接。由此，对于用于磁化装置的接触装置的设备上的耗费明显被降低，因为在静止不动的系统与转动的系统之间不需要电接触。通过所述认知，设备上的耗费与在转子转动期间也要通电的线圈相比能够明显被降低。此外，根据本发明的方法的另外的优点与根据本发明的转子和根据本发明的机器的所描述的优点类似地得出。针对所述方法的执行而提到的转子尤其能够涉及在根据本发明的电机中的转子。

所述方法的所提到的步骤尤其能够以所说明的顺序来执行。然而，这并非强制性必须的。但是，在任何情况下适宜的是，步骤a）在步骤c）之前执行，因此线圈元件在输入磁化电流期间已经是超导的。此外，一般性地适宜的是，步骤c）在步骤b）之后执行或至少通过步骤b）导入，因为有与外部电源的连接才实现电流的输入。类似地，适宜的是，步骤d）在步骤c）之后或至少在步骤c）结束时进行，因为与外部电源的断开将所述输入中断。与此相对，步骤a）和b）的顺序原则上能够任意地进行选择。

适宜地，至少步骤b）、c）和d）在转子的静止状态期间进行。与此相对，在步骤a）期间，转子原则上能够处于旋转的或静止不动的状态中。还能够在步骤d）结束之后（必要时再次）开始这样的旋转，并且电机此后能够借助现在已持久磁化的超导永磁体开始其正常的运行模式。然后，磁通持久地施加在超导永磁体中并且即使在不必重新执行步骤b）、c）和d）的情况下至少供电机的一定的运行持续时间使用。但是，当在一定的运行持续时间之后所述磁化已经降低或还由于超导永磁体被加热到超过跃变温度而完全瓦解时，能够重新执行所描述的步骤b）、c）和d）。与此相对，仅仅当超导线圈机构在此期间已经被加热到超过其跃变温度时，才需要根据步骤a）的重新的冷却。

本发明的有利的设计方案和改进方案由从属于权利要求1和13的权利要求以及随后的说明中得出。在此，所描述的转子、机器和方法的设计方案能够一般性地有利地与彼此相组合。

因此，至少一个超导永磁体能够有利地包括超导带状导体的堆叠或通过这样的堆叠形成。典型地，这样的超导带状导体在带形的载体基层上具有薄的超导层。在此，附加地可选地，能够在其之间和/或在所提到的层的上方或下方存在有另外的层。一般性地特别有利地，多个这样的超导带状导体能够沿径向方向（关于转子轴线）彼此堆叠。但是，堆叠的主方向原则上还能够不同地进行定向。附加地，在堆叠中还能够沿周缘方向和/或沿轴向方向彼此相邻地存在有多个单个的带状导体。可选地，整个堆叠的带状导体还能够在各个堆叠层之间彼此错开地布置，其中，例如，各个带的定向（也就是说，所述带的纵向方向的位置）还能够从堆叠平面到堆叠平面变化。在任何情况下，通过形成带状导体堆叠，能够以简单的方式对超导永磁体进行简单的造型并且尤其构造期望的尺寸。以这这种方式能够特别简单地制造方形的永磁体。

但是，备选地或附加于具有一个或多个带状导体堆叠的实施方案，至少一个超导永磁体还能够包括超导块状元件（Bulk-Element）。永磁体尤其能够通过这样的块状元件形成。在此，这样的块状元件应该被理解为由超导材料制成的一件式的元件。这样的块状元件原则上能够以任意的几何形状进行制造。尤其还能够相对容易地提供方形永磁体供使用。

一般性地并且独立于至少一个超导永磁体的其它的形状和设计方案，其能够具有高温超导材料。高温超导体（HTS）是具有高于25 K并且在某些材料类别中高于77 K的跃变温度的超导材料，其中，运行温度能够通过借助不同于液态氦的低温材料的冷却来实现。HTS材料因此也特别有吸引力，因为取决于运行温度的选择，这些材料能够具有高的上临界磁场以及高的临界电流密度。

高温超导体例如能够包括二硼化镁或氧化物陶瓷超导体，例如REBa₂Cu₃O_x（简称REBCO）类型的化合物，其中，RE代表稀土元素或这样的元素的混合物。

根据一般性地有利的实施方式，转子能够具有多个超导永磁体。所述超导永磁体能够要么相应单个地要么组合成组地配属于转子的各个磁极。所述超导永磁体尤其能够构造转子的所述磁极。在此，对于各个永磁体，原则上任意的形状都是可行的。

当磁极由一组多个永磁体形成时，那么永磁体能够在一组之内例如沿转子的轴向方向彼此相邻地进行布置。备选地或附加地，但是所述永磁体还能够在转子的方位角和/或径向方向上彼此相邻地布置。

在所有这些不同的变型方案中，一般性地适宜的是，要么每个永磁体单个地要么相关联的永磁体的每一组配属有至少一个超导线圈元件，从而所述线圈元件围绕所配属的至少一个永磁体。在此，原则上还可行的是，一个永磁体或一组永磁体还配属有多个围绕的线圈元件。在任何情况下，在这样的多个永磁体和/或线圈元件的情况下适宜的是，对于每个永磁体存在有至少一个超导线圈元件，借助所述超导线圈元件能够将从属的永磁体磁化。

根据一般性地有利的实施方式，磁化装置能够具有多个超导线圈元件，所述超导线圈元件分别包围要么一个超导永磁体要么一组超导永磁体。换言之，那么线圈元件中的每个被设置用于磁化配属于其的至少一个永磁体。

在磁化装置中存在有多个超导线圈元件时，一般性地特别有利的是，所述多个超导线圈元件串联电连接。在该实施方式中，能够以特别简单的方式实现磁化装置的所有线圈元件的同时的并且一致的通电。尤其地，然后为了连接磁化装置与外部的（设置在转子之外的）电源仅仅需要两个电流供应装置。备选地或附加于这样的串联连接，各个线圈元件原则上还能够彼此并联连接。然后借助仅仅两个外部的电流供应装置的通电原则上也是可行的，只要多个线圈元件一般性地以电的方式布置在共同的电路之内。

原则上，超导线圈元件中的每个能够具有要么一匝要么还多匝超导的导体。在多个线圈元件的情况下，特别有利的是，其构造有彼此相同的匝数。在该实施方式中，经由各个线圈元件的串联连接能够以特别简单的方式在各个超导永磁体中产生彼此相同的磁化。

一般性地有利地，超导线圈元件或多个超导线圈元件能够如此进行设计，使得因此能够在至少一个超导永磁体之内产生至少1 T、并且尤其甚至为至少2 T的磁通密度。例如，在磁极的周围产生的磁通密度能够处于1 T与10 T之间、尤其2 T至10 T之间的范围中。

根据一般性地有利的实施方式，超导线圈元件能够具有两个轴向地指向的直的线圈支脚，所述线圈支脚在方位角上与所配属的超导永磁体相邻地进行布置。该实施方式是特别有利的，因为在永磁的转子中典型地在各个磁极的永磁体之间沿方位角方向存在有空间。也就是说，所述空间能够有利地用于磁化装置的线圈支脚。此外，在转子运行时（也就是说在磁化结束之后），在所述位置中的线圈支脚不会明显影响通过永磁体产生的磁通的径向的走向。

在此，所描述的“相邻的”布置应理解为，轴向的线圈支脚在方位角上处于相应配属的永磁体旁边。所述线圈支脚能够尤其在没有另外的电作用的元件存在于线圈支脚与所配属的永磁体之间的意义上与所述永磁体“直接相邻地”进行布置。在此，然而不应该排除其它的位于其间的元件。例如，在轴向的线圈支脚与所配属的永磁体之间还能够相应地布置具有高导热性的附加的热耦合层或还有具有低导热性的热隔离层。

所描述的直的轴向的线圈支脚能够在转子的轴向的端部区域中通过两个附加的处于端部的连接支脚与彼此连接成环形的线圈。即使在所述轴向地处于端部的位置中，所述连接支脚也不会明显影响通过永磁体构造的径向的磁通。线圈元件能够优选地具有矩形或跑道形的线圈横截面，其中，那么也就是说，矩形或跑道的直的支脚沿轴向方向延伸并且在方位角上处于所配属的永磁体旁边。

一般性地，通过轴向的线圈支脚在空间上邻近所配属的永磁体，能够以简单的方式实现强的磁化。为此，一般性地有利的是，在轴向的线圈支脚与所配属的永磁体之间的间距最高为10 mm。例如，这样的间距能够有利地处于0.2 mm与5 mm之间、尤其是在1 mm与5mm之间的范围中。

一般性地有利地，转子的磁化装置能够具有接触装置，以用于将至少一个超导线圈元件与外部电路电连接。特别有利地，所述接触装置仅仅在转子的静止不动的状态中适用于与外部电路连接。在最后提到的实施方式中，用于接触装置的设备上的耗费能够有利地保持得低。这基于如下认知，即在转子转动期间不必实行磁化，而是能够在转子的静止不动的状态中执行磁化。接触装置能够具有例如一个或多个电流供应装置、电接触件、接触插座和/或接触插头。但是，所述接触装置尤其应该不具有回转接头并且不具有滑环接触装置。也就是说，应该涉及纯静止的接触装置。

根据超导线圈元件的有利的第一实施变型方案，所述超导线圈元件能够包括低温超导材料。尤其地，在此能够涉及金属超导体，例如Nb₃Sn（具有大约18 K的跃变温度）或NbTi（具有大约9.2 K的跃变温度）。这样的低温超导体是相对成本适宜的并且一般性地能够良好地供使用。因此，在应用这样的材料时，能够以相对低的设备上的耗费实现磁化装置。现今，（至少对于磁化阶段）所需的低运行温度能够相对容易地借助已知的冷却装置实现。现今，许多具有高温超导体的电机也装备有冷却装置，借助所述冷却装置能够达到低于20 K并且通常甚至低于10 K的运行温度。这种情况能够在所描述的具有低温超导线圈机构的实施变型方案中得到利用，以便在现有的冷却可能性的情况下实现在其它方面相对少耗费的附加的磁化装置。在此，线圈机构的低温超导体材料也不必永久地低于其跃变温度地运行。相反，这在永磁体的磁化阶段中是这种情况就足够了。所述阶段能够涉及非常短的时间段。金属超导体的特别的优点是在所述温度的情况下极高的电流密度。例如，借助这样的材料能够在T=4.2 K和B=5 T的情况下实现在大于1000 A/mm²之上的电流密度。

根据第二种备选的实施变型方案，但是至少一个超导线圈元件还能够包括高温超导材料。为此，还特别有利的是进一步在上面结合超导永磁体所提到的材料。高温超导的导体比由低温超导材料制成的可对比的导体贵许多倍。然而，高温超导的导体能够是有利的，以便能够借助线圈元件实现高的电流密度和/或以便能够在与布置在线圈元件之内的高温超导永磁体相似的工作温度下运行超导线圈元件。

一般性地有利地，转子能够具有冷却装置，其适用于不仅将至少一个超导永磁体而且将至少一个超导线圈元件冷却到低于相应的超导材料的跃变温度的运行温度。在此，用于永磁体和超导线圈元件的跃变温度当为此选择不同的超导材料时原则上能够是不同的。在转子的正常的运行状态中（尤其是在具有所述转子的电机运行时），超导线圈元件的跃变温度也不必一定要永久地低于跃变温度。这在磁化阶段期间是这种情况就足够了。

冷却装置尤其能够包括至少一个低温保持器，在所述低温保持器内布置有具有至少一个永磁体和至少一个线圈元件的转子载体。能够例如将流体的冷却剂导入到这样的低温保持器中，所述流体的冷却剂冷却转子载体连同另外的元件。冷却装置能够包括闭合的冷却剂回路，这样的流体的冷却剂能够在所述冷却剂回路中进行循环。低温保持器为了更好的热隔离能够具有真空腔。所述真空腔例如能够涉及环形的真空腔，其径向地围绕转子载体和布置在所述转子载体上的至少一个永磁体。至少一个永磁体和至少一个线圈元件优选地热联结到转子载体处，从而其能够与所述转子载体一起被冷却到低温温度。

根据热设计方案的有利的第一实施变型方案，超导永磁体和所配属的超导线圈元件能够如此进行热耦合，使得在冷却装置的正常的运行状态中，永磁体和线圈元件一起被冷却到低温运行温度。换言之，永磁体和所配属的线圈元件应该如此紧密地热耦合，使得其正常的运行温度相似。然后，在正常运行的情况下，其温度水平能够例如具有最高5 K、并且尤其是最高2 K的差别。尤其地，在这样的正常运行的情况下，不仅对于永磁体的超导材料而且对于线圈元件的超导材料都低于相应的跃变温度，从而这两个元件是超导的。例如，在该实施方式中，永磁体和线圈元件能够通过共同热联结到转子载体处而被一起冷却。换言之，也就是说，其共同构造上一级的要被冷却的元件。当超导永磁体应该在磁化期间（也就是说在所述方法的步骤c）中施加磁通期间）已经处于超导状态中时，能够首先优选该第一实施变型方案。虽然在该变型方案中必须产生较高的磁场，以便在最终状态中实现预设的磁通。然而，另一方面，在该变型方案中永磁体和线圈元件的共同的冷却是可行的，并且在转子的磁化阶段与正常的运行状态之间能够保持基本上一致的冷却状态。

根据热设计方案的备选的第二实施变型方案，转子能够附加地在超导永磁体的区域中具有加热元件。此外，超导永磁体和所配属的超导线圈元件能够如此进行热解耦，使得线圈元件能够通过借助冷却装置的冷却被带到超导状态中，而永磁体通过借助加热元件的加热被带到热的、正常传导的状态中。该实施变型方案的优点是，磁通毫无问题地透入到相对热的（并且因此是正常传导的）超导体中并且通过随后冷却到低于跃变温度而被锚定。这在某些情况下能够是优选的，因为然后对于相同的最终磁化在磁化阶段期间需要较低的磁场，因为磁通均匀地穿透超导永磁体的正常传导的材料并且然后通过随后冷却到低于跃变温度而被局部地锚定。

相应于所描述的转子的实施变型方案，在所述方法中还能够使用如下两种用于热联结的备选的变型方案：

因此，根据所述方法的有利的第一实施方式，步骤c）能够在转子的如下状态中进行，在所述状态中，至少一个超导永磁体也被冷却到低于其超导材料的跃变温度的低温温度。这有利地借助转子的第一实施方式来实现，其中，超导永磁体和所配属的超导线圈元件相对紧密地热耦合。

根据所述方法的备选的第二实施方式，步骤c）能够在转子的如下状态中进行或至少在转子的如下状态中开始，在所述状态中，至少一个超导永磁体处于高于其超导材料的跃变温度的温度。这尤其能够通过至少一个超导永磁体和所配属的线圈元件的热分开（例如通过处于其间的热隔离层）来实现。此外，这能够通过借助加热元件局部地加热超导永磁体来实现。这样的加热元件例如能够涉及布置在永磁体的不与线圈元件相邻的外面上的加热薄片。

当至少一个超导永磁体为了磁化阶段被局部地加热到高于跃变温度的温度时，转子载体（和至少一个线圈元件）能够适宜地保留在较低的低温温度水平上。这还实现了在磁化阶段期间将超导永磁体相对快速地冷却回到超导状态。

一般性地，在所述方法中能够设置如下的另外的步骤：

e） 将超导永磁体冷却到低于永磁体的超导材料的跃变温度的运行温度。

取决于所选择的用于热联结的变型方案，所述附加的步骤e）能够要么在步骤c）中的电流的输入之前进行（第一实施方式）要么在步骤c）中的电流的输入之后进行要么与在步骤c）中的电流的输入时间上重叠地进行（第二实施方式）。

附图说明

随后，参考附图根据两个优选的实施例来描述本发明，其中：

图1以示意性的横截面示出电机的第一实施例，以及

图2以示意性的横截面示出电机的第二实施例。

具体实施方式

在附图中，相同的或功能相同的元件设有相同的附图标记。

在图1中以示意性的横截面、也就是说垂直于中央轴线A地示出电机1。所述机器包括处于外部的、静止不动地布置的定子3和处于内部的、能够绕中央轴线A转动地被支承的转子5。在此，在转子5与定子3之间的电磁相互作用越过处于其间的气隙6发生。涉及到永久励磁机器，其为了构造励磁场在转子的区域中具有多个超导永磁体9。在此，在图1的横截面中示例性地在转子的周缘上分布有四个这样的永磁体。所述永磁体布置在转子载体7的相应的径向地处于外部的凹处中，其中，转子载体7机械式地承载永磁体9。然而，沿在此未示出的轴向方向，除了在此示出的四个永磁体附加地还能够存在另外的永磁体，其中，然而通过这样的轴向划分，电机的磁极数没有被提高。

转子载体7与保持在其上的永磁体9一起通过冷却装置冷却到低温运行温度，所述低温运行温度低于在永磁体中所应用的超导体材料的跃变温度。为了维持所述低温温度，转子载体7和永磁体9一起布置在低温保持器11的内腔中。在低温保持器与转子载体7之间存在有环形的真空腔V以用于热隔离。

在图1的实施例中，各个永磁体9分别形成为由各个超导带状导体10制成的带状导体堆叠。在此，相应多个这样的超导带状导体10沿径向方向彼此堆叠。

四个单个的永磁体9分别由所配属的超导线圈元件19包围。也就是说，永磁体9分别布置在这样的线圈元件19的中央。各个线圈元件19在此例如构造为矩形线圈。线圈元件19中的每个具有两个直的轴向的线圈支脚，所述线圈支脚在图1的横截面视图中在方位角上在两侧在相应的永磁体9旁边被示出。在转子的在此未示出的轴向的端部区域中，所述成对地相关联的轴向的线圈支脚相应地通过处于端部的连接支脚闭合成环形的线圈。总体上，也就是说，线圈元件19中的每个环形地围绕所配属的永磁体9进行放置，其中，相应地不仅永磁体9的径向地处于内部的区域而且径向地处于外部的区域保持自由。

在图1的示例中，超导线圈元件19非常贴近地布置在所配属的永磁体9旁边。其在某些情况下甚至能够与彼此处于接触中。在图1的示例中，其在任何情况下与彼此紧密地热耦合，从而其能够通过冷的转子载体7共同冷却到低温温度水平。可选地，在永磁体9与所配属的线圈元件19之间还能够布置有热耦合层，如在此示例性地对于上面所示出的永磁体示出的那样。

通过转子的冷却装置，不仅永磁体9而且超导线圈元件19被冷却到低于相应的超导材料的跃变温度的低温温度。

为了对超导永磁体9进行磁化，将磁化电流输入到所配属的各个线圈元件19中。由此，在处于内部的超导永磁体9中产生磁通。只要永磁体9保持在超导状态中，即使在断开磁化电流之后，所述磁通也被持久地保留。

磁化电流的输入在磁化阶段期间进行，在所述磁化阶段中转子处于静止不动的状态中。在所述静止不动的状态中，超导线圈元件19能够经由在此未示出的接触装置与上一级的电路连接并且尤其是与静止不动的外部电源连接。也就是说，所述电源处于转子5之外。接触装置不是设置用于与旋转的转子进行电接触，而是仅仅设置用于电接触静止不动的转子。线圈元件19一起构造转子的磁化装置。所述线圈元件在该示例中与彼此串联电连接。也就是说，在进行输入期间，一致的磁化电流在全部四个线圈元件中进行流动。各个线圈元件的匝数还彼此相同地进行选择。由此，在各个永磁体9中施加彼此相同的磁通分布（Flussprofil）。

在图2中以示意性的横截面示出电机1的备选的实施方式。所述机器原则上与图1的机器相似地进行设计。然而，与所述图1的机器不同，各个永磁体9与相应配属的线圈元件19容易地热解耦。为此，在这两个元件之间的中间空间中相应布置有热隔离层21。由此实现，在磁化阶段期间，能够将永磁体9保持在稍微较高的温度水平上，其中，尤其是将在此所存在的超导体材料保持高于跃变温度。为了实现这样的相对的加热，在永磁体9的区域中布置有附加的加热元件22。在所示出的示例中，在此涉及加热薄片，所述加热薄片布置在相应的永磁体的径向地处于内部的侧和径向地处于外部的侧上。这些侧不被所配属的线圈元件19包裹并且因此供局部的加热所使用。

为了对在图2的示例中的永磁体9进行磁化，原则上与已经结合图1所描述的相似地进行设置。然而，在输入磁化电流之前，在此永磁体9通过加热元件22局部加热到如此程度，使得其不再是超导的。只有在将磁通施加到永磁体9中之后，所述永磁体才也被冷却到低于在此所应用的超导体材料的跃变温度的低温温度。

仅仅为了说明代替超导带状导体堆叠对于永磁体来说其它的配置方案也是可行的，在图2中在右边示出的永磁体示例性地示出为超导块状元件9a。然而适宜地，在实际的转子中，各个永磁体彼此相同地进行设计。

也就是说，在这两个实施例中，通过布置在转子的区域中的超导线圈元件19实现永磁体9的相对简单的磁化，其中，线圈元件19在转子5的静止的状态中与静止不动的外部电源连接。在与所述静止不动的电源断开之后，能够将转子首次或再次置于旋转的状态中。在此，超导永磁体9保留在持久磁化的状态中,只要其保持低于在此所应用的超导体材料的跃变温度。

附图标记列表

1 电机

3 定子

5 转子

6 气隙

7 转子载体

9 超导永磁体

9a 超导块状元件

10 带状导体

11 低温保持器壁

13 热耦合层

19 超导线圈元件

21 热隔离层

22 加热元件

A 中央转子轴线

N 磁北极

S 磁南极

V 真空腔。

Claims (15)

1. 用于电机（1）的转子（5），具有中央转子轴线（A），所述转子包括：

- 转子载体（7）和由所述转子载体（7）机械式地承载的至少一个超导永磁体（9）

- 以及具有至少一个超导线圈元件（19）的磁化装置，所述线圈元件围绕所述超导永磁体（9），并且所述线圈元件适用于对所述超导永磁体（9）进行磁化。

2.根据权利要求1所述的转子（5），其中，所述至少一个超导永磁体（9）包括超导带状导体（10）的堆叠和/或包括超导块状元件（9a）。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的转子（5），所述转子具有多个超导永磁体（9），其相应地要么单个地要么组合成组地配属于所述转子（5）的各个磁极。

4.根据前述权利要求中任一项所述的转子（5），其中，所述磁化装置具有多个超导线圈元件（19），所述超导线圈元件相应地要么包围一个超导永磁体（9）要么包围一组超导永磁体（9）。

5.根据前述权利要求中任一项所述的转子（5），其中，所述超导线圈元件（19）具有两个轴向地指向的直的线圈支脚，所述线圈支脚在方位角上与所配属的超导永磁体（9）相邻地进行布置。

6.根据前述权利要求中任一项所述的转子（5），其中，所述磁化装置具有接触装置，以用于将所述至少一个超导线圈元件（19）与外部电源电连接，其中，所述接触装置仅仅在所述转子（5）的静止不动的状态中适用于与所述外部电源连接。

7.根据前述权利要求中任一项所述的转子（5），其中，所述至少一个超导线圈元件（19）包括低温超导材料。

8.根据前述权利要求中任一项所述的转子（5），其中，所述至少一个超导线圈元件（19）包括高温超导材料。

9.根据前述权利要求中任一项所述的转子（5），所述转子具有冷却装置，所述冷却装置适用于不仅将所述至少一个超导永磁体（9）而且将所述至少一个超导线圈元件（19）冷却到低于相应的超导材料的跃变温度的运行温度。

10.根据权利要求9所述的转子（5），其中，所述超导永磁体（9）与所配属的超导线圈元件（19）如此热耦合，使得在所述冷却装置的正常的运行状态中永磁体（9）和线圈元件（19）共同冷却到低温运行温度。

11.根据权利要求9所述的转子（5），所述转子附加地在所述超导永磁体（9）的区域中具有加热元件（22），并且其中，所述超导永磁体（9）和所配属的超导线圈元件（19）如此热解耦，使得线圈元件（19）能够通过借助所述冷却装置的冷却而被带到超导的状态中，而永磁体（9）通过借助所述加热元件（22）的加热而被带到热的、正常传导的状态中。

12.电机（1），所述电机具有根据前述权利要求中任一项所述的转子（5）以及静止不动地布置的定子（3）。

13.用于对根据权利要求1至11中任一项所述的转子（5）的至少一个超导永磁体（9）进行磁化的方法，所述方法包括如下步骤：

a） 将所述转子（5）的磁化装置冷却到低于至少一个超导线圈机构（19）的超导材料的跃变温度的运行温度，

b） 在所述转子（5）的静止不动的状态中，将所述磁化装置与外部电源连接，

c） 将磁化电流输入到所述磁化装置的至少一个超导线圈元件（19）中，由此在所述至少一个超导永磁体（9）中构造磁通，

d） 将所述磁化装置与所述外部电源断开。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，步骤c）在所述转子（5）的如下状态中进行，在所述状态中，所述至少一个超导永磁体（9）也被冷却到低于其超导材料的跃变温度的低温温度。

15.根据权利要求13所述的方法，其中，步骤c）在所述转子（5）的如下状态中进行，在所述状态中，所述至少一个超导永磁体（9）处于高于其超导材料的跃变温度的温度。

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