CN114041259A - 包括由磁性材料制成的真空容器的超导发电机 - Google Patents

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M·帕里兹
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Abstract

一种超导发电机，包括配置成经由轴旋转的电枢和设置成与电枢同心并从电枢径向向外的固定场。固定场包括超导场绕组和真空容器，该真空容器具有面向电枢的非磁性材料或顺磁性材料中的一种的内壁、铁磁材料的相对的外壁以及联接内壁和相对的外壁的多个侧壁。超导场绕组设置在真空容器中。另外公开了一种风力涡轮和方法。风力涡轮包括具有多个叶片的转子。风力涡轮还包括联接到转子的轴。此外，风力涡轮包括经由轴联接到转子的超导发电机。

Description

包括由磁性材料制成的真空容器的超导发电机
技术领域
本公开的实施例总体上涉及一种超导发电机，并且特别地涉及包括至少部分地由磁性材料构成的真空容器的超导发电机和包括该超导发电机的风力涡轮。
背景技术
诸如常规超导发电机的常规机器典型地包括固定场(或称为稳定场，即stationary field)和电枢。电枢包括传统铁磁芯和设置在传统铁磁芯上的电枢绕组。电枢绕组大体上使用常规材料(例如铜或铝)形成。然而，固定场包括由超导导线形成的超导场绕组，所述超导导线支持非常高的电流密度而不会引起任何耗散。由于超导场绕组中的高电流密度，在操作时，常规的超导发电机(并且更特别地超导导线)生成非常高的磁场，例如，大约7特斯拉或更大。
典型的高温超导场绕组由超导材料形成，所述超导材料是脆性的，并且必须冷却到处于或低于临界温度(例如27开尔文)的温度，以实现和维持超导性。超导场绕组可由高温超导材料形成，诸如基于BSCCO(Bi2Sr2Can-1CunO2n+4+x)的导体。
超导场绕组通常必须热绝缘，以将冷却功率保持在实际极限内。真空容器通常用于帮助产生超导场绕组的热绝缘。真空防止热量从温暖的转子芯通过对流传递到超导场绕组。真空还与相关联的冷却系统一起为超导场绕组提供冷却。真空为其中的超导场绕组提供完整的围封，并且意味着在包括场线圈和相关联的支撑结构以及冷却设备的组件上维持相关联的气密密封。
包围超导场绕组的典型真空贮器由诸如非磁性不锈钢的昂贵且对温度不敏感的材料形成，从而它不影响超导场绕组的磁性能。照此，超导发电机的总成本高，并且它需要包含磁屏蔽以减少真空容器外部的边缘磁场，否则它将在真空容器外部留下一些更强的边缘磁场。
因此，长期以来一直需要一种超导发电机，其结合用于在超导场绕组周围提供真空容器的更具成本效益的手段，即用于增强超导场绕组的端部附近的磁场并被动地提供某种程度的磁屏蔽的手段。所需的发电机应高度可靠，具有合理的尺寸和重量，并由具有成本效益的材料构成，以降低发电机的总成本并允许经济的运输和安装。
发明内容
根据本公开的一个实施例，提出了一种超导发电机。超导发电机包括配置成经由轴旋转的电枢和设置成与电枢同心并从电枢径向向外的固定场。固定场包括超导场绕组和真空容器，该真空容器包括面向电枢的内壁、相对的外壁以及联接内壁和外壁的多个侧壁。超导场绕组设置在真空容器中。内壁由非磁性材料或顺磁性材料中的一种构成。相对的外壁由铁磁材料构成。
根据本公开的一个实施例，提出了一种风力涡轮。风力涡轮包括：转子，该转子包括多个叶片；联接到转子的轴；和经由轴联接到转子的超导发电机。固定场包括超导场绕组和真空容器，该真空容器包括面向电枢的由非磁性材料或顺磁性材料中的一种构成的内壁、由铁磁材料构成的相对的外壁以及联接内壁和相对的外壁的多个侧壁。超导场绕组设置在真空容器中。
根据本公开的又一个实施例，提出了一种方法。该方法包括操作具有超导发电机的风力涡轮，该超导发电机包括具有电枢绕组的电枢和具有超导场绕组的固定场。超导场绕组设置在真空容器中，该真空容器构造成具有由非磁性材料或顺磁性材料中的一种构成的内壁和由铁磁材料构成的相对的外壁。超导场绕组还设置成与电枢绕组同心并从电枢绕组径向向外。真空容器在超导场绕组端部附近提供增大的磁通量，并提供部分磁屏蔽。
参考以下描述和所附权利要求书，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。并入并构成本公开的一部分的附图示出本发明的实施例，并与描述一起用于解释本发明的原理。
附图说明
在本公开的剩余部分(包括参考附图)更特别地阐述了针对本领域技术人员的本公开的完整且能够实现的公开，包括其最佳模式，其中：
图1是根据本公开的一个或多个实施例的示例风力涡轮的示意图；
图2是根据本公开的一个或多个实施例的电机(例如，超导发电机)的示意图；
图3是根据本公开的一个或多个实施例的图2的电机(例如，超导发电机)的一部分的透视横截面图；和
图4是根据本公开的一个或多个实施例的图3的电机(例如，超导发电机)的一部分的放大透视横截面图。
除非另外指明，否则本文提供的附图旨在示出本公开的实施例的特征。这些特征被认为适用在包括本公开的一个或多个实施例的多种多样的系统中。照此，附图并不意味着包括本领域普通技术人员已知的实施本文公开的实施例所需的所有常规特征。在附图的若干视图中，对应的参考标号指示对应的部分。
具体实施方式
为了提供这些实施例的简明描述，在说明书中可能没有描述实际实现方式的所有特征。应当理解，在任何这种实际实现方式的开发中，如同在任何工程或设计项目中一样，可能做出许多特定于实现方式的决定来实现开发者的特定目标，诸如遵从系统相关和商业相关的约束。
除非另有限定，否则本文中使用的技术和科学术语具有与本说明书所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。如本文中使用的术语“第一”、“第二”等不表示任何顺序、数量或重要性，而是用于将一个元件与另一个元件区分开来。另外，术语“一”和“一种”不表示数量的限制，而是表示存在至少一个引用的项目。本文中“包括”、“包含”或“具有”及其变型的使用意图涵盖其后列出的项目及其等同物以及另外的项目。术语“连接”和“联接”不限于物理或机械连接或联接，并且可包括电气或磁性连接或联接，无论是直接的还是间接的。如本文中所用的术语“顺磁性”是指被磁体的磁极弱吸引但不保持任何永久磁性的材料。如本文中使用的术语“轻碳钢”和“轻碳钢或低碳钢”是指含有小百分比的碳(典型地大约0.04%至0.30%的碳，并且更特别地大约0.06%至0.30%的碳)的材料。可添加或增加另外的元素以获得期望的特性。如本文中使用的术语“固定场”是指在操作期间保持固定的场生成部件(诸如超导场绕组)以及其中容纳有场生成部件的外壳。
如本文所用，术语“可”和“可为”指示在一组情况下发生的可能性；拥有指定的特性、特征或功能；和/或通过表达与修饰的动词相关联的一种或多种能力、性能或可能性来修饰另一动词。因此，“可”和“可为”的使用指示修饰的术语显然适合、能够实现或适于所指示的容量、功能或用法，同时考虑到在一些情况下修饰的术语有时可能不适合、不能够实现或不适于所指示的容量、功能或用法。
如下文将详细描述的，提出超导发电机的各种实施例。超导发电机包括配置成经由轴旋转的电枢。超导发电机还包括设置成与电枢同心并从电枢径向向外的固定场。固定场包括多个超导场绕组。为了实现超导场绕组的热绝缘，超导场绕组被容纳在真空容器中，有时被称为场线圈外部真空贮器(OVC)。真空容器形成低温恒温器(cryostat)的一部分，并用于使非旋转超导场绕组的超导线圈热绝缘，使得它们可被冷却到接近绝对零度，例如，冷却到10开尔文(K)，并且优选地冷却到4K。超导发电机被预期用于使用在风力涡轮中。
风力涡轮包括具有多个叶片的转子。风力涡轮还包括联接到转子的轴。此外，风力涡轮包括经由轴联接到转子的超导发电机。在备选实施例中，超导发电机被预期用于使用于推进系统、用于火车运输和核聚变的磁悬浮设备等，并且不旨在限于风力涡轮实现方式。
现在参考图1，根据本说明书的一个实施例呈现示例性风力涡轮100的示意图。风力涡轮100可配置成使用风能来生成电功率。在图1的实施例中描述和示出的风力涡轮100包括水平轴式配置。然而，在一些实施例中，除了水平轴式配置之外或作为其备选方案，风力涡轮100可包括竖直轴式配置(未示出)。风力涡轮100可联接到诸如但不限于功率网，以便从功率网接收电功率以驱动风力涡轮100和/或其相关联的部件的操作和/或以便向功率网供应由风力涡轮100生成的电功率。风力涡轮100可联接到电气负载(未示出)，以向电气负载供应由风力涡轮100生成的电功率。
风力涡轮100可包括主体102(有时称为“机舱”)以及联接到主体102的转子104。转子104配置成相对于主体102围绕旋转轴线106旋转。在图1的实施例中，机舱102被显示为安装在塔架108上。然而，在一些其它实施例中，风力涡轮100可包括机舱，该机舱可设置成邻近地面和/或水的表面。
转子104可包括毂110和从毂110径向向外延伸的多个叶片112(有时称为“翼型件”)，用于将风能转换成旋转能。尽管转子104在本文中被描述和示出为具有三个叶片112，但是转子104可具有任何数量的叶片112。转子104可具有任何形状的叶片112，并且可具有任何类型和/或任何配置的叶片112，无论这样的形状、类型和/或配置是否在本文中被描述和/或示出。
在一些实施例中，机舱102可完全或部分地容纳超导发电机114和轴116中的一者或多者。超导发电机114可经由轴116联接到转子104并且配置成经由转子104操作。例如，由风能引起的转子104的旋转继而又导致超导发电机114的旋转元件(例如，电枢)经由轴116旋转。在一些实施例中，轴116还可包括齿轮箱(未示出)。在某些实施例中，齿轮箱的使用可提高超导发电机114的操作速度，并降低针对给定功率水平的扭矩要求。齿轮箱的存在或不存在对于本说明书中描述的超导发电机114的实施例来说并不重要。
超导发电机114配置成至少基于电枢(在图2和图3中示出)相对于固定场的旋转来生成电功率。根据本文中描述的一些实施例，与传统发电机相比，超导发电机114可配置成产生量值增加的电功率。超导发电机114可实现成同步发电机的形式。将结合图2至图4更详细地描述超导发电机114。
在图2中，根据本公开的实施例呈现电机(例如，超导发电机200)的示意图。超导发电机200可代表使用在图1的风力涡轮100中的超导发电机114的一个实施例。在不限制本申请的范围的情况下，如先前所陈述，超导发电机200可使用在除风力涡轮之外的任何应用中。作为非限制性示例，图2中描绘的超导发电机200是径向场电机。此外，尽管超导发电机200被显示为图2的电机，但是在一些其它实施例中，图2的电机也可为超导马达。参考标号210和212分别代表超导发电机200的轴向方向和径向方向。
如图2中描绘的，超导发电机200包括设置在壳体206中的固定场202和电枢204。作为示例，在一些实施例中，当超导发电机200部署为风力涡轮100中的超导发电机114时，电枢204可经由轴116或经由轴116和齿轮箱两者联接到风力涡轮100的转子104。电枢204可配置成经由轴116旋转。由于电枢204的旋转，当电枢绕组移动经过由至少一个超导场绕组建立的磁场时，超导发电机200可凭借电枢绕组中感应的电压来生成电功率。
在图2中描绘了超导发电机200的分解图，以分开示出固定场202和电枢204。固定场202包括至少一个纵向延伸的、跑道形的超导场绕组208(在图3中也由参考标号308标识)，其配置成生成沿超导发电机200的径向方向212定向的磁场。超导场绕组可备选地为鞍形或具有适合于特定实现方式的一些其它形状。电枢204可包括电枢绕组(在图3中由参考标号320标识)。在一些实施例中，电枢绕组320是非超导绕组。
固定场202设置成与电枢204同心并从电枢204径向向外。固定场202维持在足以保持固定场202超导的温度下，通常比电枢204的温度低得多。典型地，为了能够实现固定场202的超导特性，如果超导场绕组208、308由低温超导材料组成，则固定场202维持在约4开尔文的超低温范围内；如果超导场绕组208、308由高温超导材料组成，则固定场202维持在约30开尔文的温度下。作为非限制性示例，低温超导材料可包括铌和锡的合金，或者铌和钛的合金。作为非限制性示例，高温超导材料可包括钇钡铜氧化物(YBCO)。
现在转到图3和图4，根据本公开的实施例呈现图2的超导发电机200的一部分的透视横截面图300(图3)，并且呈现图3的一部分的放大(图4)。超导发电机200包括固定场302(类似于图2的固定场202)和电枢304(类似于图2的电枢204)。固定场302设置成与电枢304同心并从电枢304径向向外，并且包括真空容器306和至少一个超导场绕组308。真空容器306形成外部真空贮器(OVC)，并且关于图4更特别地描述。
在一些实施例中，超导发电机200还可包括一个或多个槽310、一个或多个导管312、冷却装置314、可选的热屏蔽部(thermal shield)316、诸如扭矩管的一个或多个扭矩传递结构318或者它们的组合。此外，电枢304包括电枢绕组320。在一些实施例中，电枢绕组320是非超导绕组。在图3中所示的实施例中，扭矩管被用作扭矩传递结构318。在不限制本公开的范围的情况下，其它类型的扭矩传递结构或扭矩传递机构也可用来代替扭矩管或作为扭矩管的补充。在下文的描述中，术语“扭矩传递结构”和“扭矩管”可互换使用。
如在图3和图4的透视横截面图300中所描绘的，真空容器306(有时称为低温恒温器)是环形的圆柱形容器，其完全或部分地容纳超导场绕组308、槽310、一个或多个导管312、冷却装置314、可选的热屏蔽部316以及一个或多个扭矩管318。参考标号322和324分别代表真空容器306的内壁和外壁。在一些实施例中，内壁322面向电枢304。更特别地，固定场302和电枢304设置成使得真空容器306的内壁322定位成与电枢304的外表面330径向相对。如图所示，外壁324的一部分限定冷箱326，一个或多个槽310、一个或多个导管312和冷却装置314容纳在该冷箱中。多个径向延伸的侧壁328将真空容器306的内壁322联接到真空容器306的外壁324。
如在图4中通过阴影所示的，在该特定实施例中，真空容器306至少部分地由铁磁材料构成。如图所示，内壁322由非磁性材料或顺磁性材料中的一种构成，该顺磁性材料具有低磁导率(典型地<7的µ/µ0，并且更特别地µ/µ0为大约1.0至2.0)，诸如不锈钢，其中µ/µ0=1.005，其中µ0象征自由空间的磁导率，µ象征介质的绝对磁导率，并且µ/µ0象征相对磁导率。外壁324和侧壁328由铁磁材料形成，该材料具有大约µ/µ0 ~100-10,000的磁导率。对于用于形成真空容器306的壁324和侧壁328合适的铁磁材料包括钴、镍和钢，特别是含有从0.04%至0.30%的碳、更特别地从0.06%至0.30%的碳的钢。合适的钢材料的示例包括但不限于SAE-AISI 1010、SAE-AISI 1020和ASTM A36。在又一实施例中，结合内壁322，仅外壁324由铁磁材料形成。在该实施例中，类似于内壁322，侧壁328可由非磁性或顺磁性材料中的一种形成，诸如不锈钢。
轻碳钢或低碳钢的真空容器326的完整的(或至少部分的)构造不仅提供更具成本效益的真空容器306，而且另外提供超导场绕组208的端部309附近的磁场的增强，并提供某种程度的被动磁屏蔽，结合起来大大降低真空容器306的总成本。
由于外部的环境压力和内部的真空，真空容器306受到压差载荷。因此，在一些实施例中，真空容器306的内壁322比真空容器306的外壁324薄。径向向外的力施加在真空容器306的内壁322上，这可使内壁322承受张力。真空容器306的外壁324上的力指向径向向内的方向，从而使外壁324承受压缩。如果外壁324不够厚，压缩力可能导致挠曲。由于内壁322和外壁324之间的径向力的方向上的差异，外壁324可设计成比内壁322更厚。在实施例中，内壁322具有大约6-12 mm的厚度，侧壁328具有大约12-20 mm厚的厚度，并且外壁324具有大约20-25 mm厚的厚度。在实施例中，形成冷箱326的外壁324的一部分具有大约10 mm的厚度。
此外，在一些实施例中，固定场302还可包括用于将超导场绕组308冷却和维持在超低温度下的合适布置。作为示例，用于冷却超导场绕组308的这种布置可包括槽310、导管312和冷却装置314中的一者或多者。槽310设置成与冷却装置314流体连通，并储存冷却流体。尽管固定场302显示为包括单个槽310，但是在本说明书的范围内也设想使用两个或更多个这样的槽用于保存冷却流体。冷却流体的非限制性示例可包括任何类型的气态或冷凝的冷却流体，例如氦。
此外，冷却装置314可设置在真空容器306的内部或外部，并配置成对冷却流体进行冷却，以便将超导场绕组308维持在低于超低温度的温度下。在超低温度下，超导场绕组308的材料是超导的。用于超导场绕组308的操作的合适温度范围取决于针对超导场绕组308所选择的超导材料。特别地，冷却装置314可配置成对冷却流体进行冷却，以便将超导场绕组308维持在超低温度下，例如约4开尔文，这对于诸如铌和钛的合金的低温超导材料可能是合适的。在另一个非限制性示例中，冷却装置314可配置成对冷却流体进行冷却，以便将超导场绕组308的温度维持在约4开尔文至约10开尔文的范围内，这对于诸如铌和锡的合金的低温超导材料可能是合适的。在又一个非限制性示例中，冷却装置314可配置成对冷却流体进行冷却，以便将超导场绕组308的温度维持在约20开尔文至约26开尔文的范围内，这对于诸如钇钡铜氧化物(YBCO)的高温超导材料可能是合适的。此外，在非限制性示例中，液氦可用作用于低温超导体的冷却流体，因为它具有约5.19开尔文的温度。在另一个非限制性示例中，对于高温超导材料，氢或氖可用作冷却流体。
导管312可设置在真空容器306内部并流体联接到槽310。导管312可环形地设置在真空容器306内部。导管312配置成有利于冷却流体在固定场302内流动。特别地，冷却流体在密度梯度和相变的驱动下，通过导管312在固定场302内被动地环形循环。当循环时，冷却流体移除沉积到固定场302和超导场绕组308的低温结构上或沉积到其中的任何热量(诸如来自辐射或传导热传递或来自由发电机操作产生的涡流加热)，从而将超导场绕组308维持在超低温度下。
此外，在一些实施例中，可选的热屏蔽部316可设置在真空容器306内部。在一些实施例中，可选的热屏蔽部316可设置在真空容器306内部，使得热屏蔽部316封闭超导场绕组308，并且还有助于将超导场绕组308的温度维持在超低温度下。
另外，在一些实施例中，固定场302可包括设置在真空容器306内部的一个或多个扭矩管318。在一些实施例中，扭矩管318可环形地设置在真空容器306内部。作为示例，在其中包括热屏蔽部316的实施例中，扭矩管318可设置成邻近热屏蔽部316的一个或多个壁。特别地，虽然一些扭矩管318可设置在热屏蔽部316内部，但是一些其它扭矩管318可设置在热屏蔽部的外部。在其中不包括热屏蔽部316的实施例中，扭矩管318可设置成邻近真空容器306的侧壁326和外壁324中的一个或多个。
扭矩管318配置成支持由于由电枢304产生的磁场和由超导场绕组308产生的磁场之间的相互作用而引起的反作用扭矩。
现在参考图5，根据本公开的一个实施例，用于操作图1的风力涡轮100的方法的流程图400。将结合图1至图4描述图5。图5的方法包括在步骤402操作具有超导发电机114、200的风力涡轮100，超导发电机114、200包括具有电枢绕组320的电枢204、304和具有超导场绕组208、308的固定场202、302。如先前所述的，超导场绕组208、308设置在真空容器306中，该真空容器306构造成具有内壁322和外壁324，内壁322由非磁性材料或顺磁性材料中的一种构成，外壁324由低碳钢或轻碳钢形成。超导场绕组208、308设置成与电枢204、304同心并从电枢204、304径向向外。
特别地，包含至少部分地由轻碳钢或低碳钢构成的真空容器306提供更具成本效益的真空容器，因此降低超导发电机的总成本。如先前所描述的，真空容器306还在超导场绕组端部309附近提供增大的磁通量，并提供部分磁屏蔽。
操作风力涡轮100的步骤402包括经由风力涡轮100的转子104将旋转施加到超导发电机114、200的电枢204、304，如由步骤404所指示。风力涡轮100的转子104机械地联接到超导发电机114、200的电枢204、304，使得由于风能引起的转子104的旋转导致超导发电机114、200的电枢204、304的旋转。
此外，操作风力涡轮100的步骤402包括经由冷却装置314将超导场绕组208、308冷却至超低温度，如由步骤406所指示。诸如液态氦、氢、氖或它们的组合的冷却流体可经由冷却装置314在固定场202、302内部通过一个或多个导管312冷却和循环，以便将超导场绕组208、308维持在超低温度下，使得超导场绕组308的材料是超导的。
根据本文中描述的实施例，提供了诸如超导发电机114、200的改进的超导发电机，以及包括改进的超导发电机的风力涡轮，诸如风力涡轮100。超导发电机114、200和风力涡轮100中的改进可至少部分地实现，这是由于包含根据本公开的实施例如本文中所公开的至少部分地由轻碳钢或低碳钢构造的真空容器306。包含如本文中描述的真空容器306在超导场绕组周围提供更具成本效益的真空，即一种用于增强场绕组的端部附近的磁场并被动地提供某种程度的磁屏蔽的手段。通过由具有成本效益的材料形成真空容器306，超导发电机的总成本降低。
此外，由于真空容器306构造有与其外壁324相比更薄的内壁322，因此可补偿作用在超导发电机114、200内部和外部的结构负载/力。
本书面描述使用示例来公开本发明，包括优选实施例，并且还使得本领域的任何技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何结合的方法。本发明的可专利性范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果此类其它示例具有与权利要求书的字面语言没有区别的结构元件，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言具有微小差别的等效结构元件，则此类其它示例旨在落入权利要求书的范围内。本领域普通技术人员可混合和匹配所描述的各种实施例的方面以及每个这样的方面的其它已知等同物，以根据本申请的原理构造附加的实施例和技术。

Claims (21)

1.一种超导发电机，包括：
电枢，其配置成经由轴旋转；
固定场，其设置成与所述电枢同心并从所述电枢径向向外，其中，所述固定场包括：
超导场绕组；和
真空容器，其包括面向所述电枢的内壁、相对的外壁以及联接所述内壁和所述外壁的多个侧壁，其中，所述超导场绕组设置在所述真空容器中，
其中，所述内壁包括非磁性材料或顺磁性材料中的一种，并且
其中，所述相对的外壁包括铁磁材料。
2.根据权利要求1所述的超导发电机，其中，所述铁磁材料包括轻碳钢。
3.根据权利要求2所述的超导发电机，其中，所述轻碳钢包括在0.04%和0.30%之间的碳。
4. 根据权利要求2所述的超导发电机，其中，所述轻碳钢具有µ/µ0 ~100-10,000的磁导率，其中µ0=自由空间的磁导率，µ=介质的绝对磁导率，并且µ/µ0=相对磁导率。
5. 根据权利要求2所述的超导发电机，其中，所述轻碳钢是SAE-AISI 1010、SAE-AISI1020或ASTM A36中的一种。
6. 根据权利要求1所述的超导发电机，其中，所述非磁性材料和所述顺磁性材料具有µ/µ0 ~1.0-2.0的磁导率，其中µ0=自由空间的磁导率，µ=介质的绝对磁导率，并且µ/µ0=相对磁导率。
7.根据权利要求4所述的超导发电机，其中，所述非磁性材料和所述顺磁性材料包括不锈钢。
8.根据权利要求1所述的超导发电机，其中，所述超导场绕组配置成生成沿所述超导发电机的径向方向定向的磁场。
9.根据权利要求1所述的超导发电机，其中，所述多个侧壁包括所述铁磁材料、所述非磁性材料或所述顺磁性材料中的一种。
10.根据权利要求1所述的超导发电机，其中，所述真空容器的内壁比外壁更薄。
11.根据权利要求1所述的超导发电机，其中，所述固定场还包括热屏蔽部，所述热屏蔽部设置在所述真空容器内部并封闭所述超导场绕组。
12.一种风力涡轮，包括：
转子，其包括多个叶片；
轴，其联接到所述转子；和
超导发电机，其经由所述轴联接到所述转子，其中，所述超导发电机包括：
电枢，其配置成经由轴旋转；
固定场，其设置成与所述电枢同心并从所述电枢径向向外，其中，所述固定场包括：
超导场绕组；和
真空容器，其包括面向所述电枢的由非磁性材料或顺磁性材料中的一种构成的内壁、由铁磁材料构成的相对的外壁以及联接所述内壁和所述相对的外壁的多个侧壁，其中，所述超导场绕组设置在所述真空容器中。
13.根据权利要求12所述的风力涡轮，其中，所述铁磁材料包括轻碳钢。
14. 根据权利要求13所述的风力涡轮，其中，所述轻碳钢具有µ/µ0 ~100-10,000的磁导率，其中µ0=自由空间的磁导率，µ=介质的绝对磁导率，并且µ/µ0=相对磁导率。
15. 根据权利要求14所述的风力涡轮，其中，所述轻碳钢是SAE-AISI 1010、SAE-AISI1020或ASTM A36中的一种。
16. 根据权利要求12所述的风力涡轮，其中，所述非磁性材料和所述顺磁性材料具有µ/µ0 ~1.0-2.0的磁导率，其中µ0=自由空间的磁导率，µ=介质的绝对磁导率，并且µ/µ0=相对磁导率。
17.根据权利要求16所述的风力涡轮，其中，所述非磁性材料和所述顺磁性材料包括不锈钢。
18.根据权利要求12所述的风力涡轮，其中，所述内壁比所述外壁更薄。
19.一种方法，包括：
操作具有超导发电机的风力涡轮，所述超导发电机包括具有电枢绕组的电枢和具有超导场绕组的固定场，所述超导场绕组设置在真空容器中，所述真空容器构造成具有由非磁性材料或顺磁性材料中的一种构成的内壁和由铁磁材料构成的相对的外壁，所述超导场绕组还设置成与所述电枢绕组同心并从所述电枢绕组径向向外，
由此，所述真空容器在所述超导场绕组端部附近提供增大的磁通量，并提供部分磁屏蔽。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述铁磁材料包括轻碳钢。
21.根据权利要求19所述的方法，其中，操作所述风力涡轮包括经由所述风力涡轮的转子将旋转施加到所述超导发电机的电枢。
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