CZ20021671A3 - Vysokoteplotní supravodivý rotor, který má vakuovou nádobu a elektromagnetické stínění a způsob jeho montáľe - Google Patents

Description

Vysokoteplotní supravodivý rotor, který má vakuovou nádobu a elektromagnetické stínění a způsob jeho montáže

Oblast techniky

Stávající vynález se všeobecně vztahuje k supravodivému rotoru v synchronním točivém stroji. Podrobněji se stávající vynález vztahuje k elektromagnetickému stínění a vakuové nádobě pro supravodivé budící vinutí v rotoru synchronního stroje.

Dosavadní stav techniky

Synchronní elektrické stroje, které mají vinutí budících cívek zahrnuji rotační generátory, rotačními motory a lineární motory, ale nejsou na tuto skupinu omezeny. Tyto stroje obecně zahrnují stator a rotor, jež jsou elektromagneticky spojeny. Rotor může obsahovat rotorové jádro s více póly a jedno nebo více cívkových vinutí, namontovaných na rotorovém jádru. Rotorová jádra mohou obsahovat magneticky permeabilni pevný materiál, jako například rotor se železným jádrem.

V rotorech synchronních elektrických strojů se běžně používá obyčejné měděné vinutí. Elektrický odpor měděného vinutí (třebaže je nízký podle běžných měřítek) je dostatečný pro to, aby přispěl k vydatnému zahřívání rotoru a ke sníženi koeficientu účinnosti stroje. V poslední době byla pro rotory vyvinuta supravodivá vinutí cívek. Supravodivá vinutí nemají fakticky žádný odpor a jsou velmi výhodná jako vinutí rotorových cívek.

Rotory se železným jádrem se saturují při intenzitě magnetického pole ve vzduchové mezeře okolo 2 Tesla. Známé supravodivé rotory • 9 využívají konstrukce bez železného jádra, kde v rotoru není žádné železo, aby se dosáhlo ve vzduchové mezeře intenzity magnetického pole 3 Tesla nebo více. Tato vysoká magnetická pole ve vzduchové mezeře dávají zvýšené výkonové hustoty elektrických strojů a mají za následek významné snížení váhy a velikosti stroje. Supravodivé rotory bez železného jádra vyžadují velká množství supravodivého drátu. Velká množství supravodivého drátu zvyšují počet požadovaných cívek, složitost nosníků cívek a cenu vinutí supravodivých cívek a rotoru.

Vinutí vysokoteplotních supravodivých budících cívek jsou vytvářena ze supravodivých materiálů, které jsou křehké a musí být ochlazovány na nebo pod teplotu kritické teploty, například, 27°K, aby se dosáhla a udržela supravodivost. Supravodivá vinutí mohou být vytvořena z vysokoteplotních supravodivých materiálů, jako je vodič na základě BSCCO (Bi_xSr_xCaxCUxOx).

Supravodivé cívky jsou chlazeny na kryogenní teploty, například pomocí tekutého hélia. Po průtoku vinutím rotoru se ohřáté a použité hélium vrací jako plynné hélium. Užívání tekutého hélia pro kryogenní chlazení vyžaduje nepřetržité opětné zkapalňování vraceného plynného hélia o pokojové teplotě a takové opětné zkapalňování vytváří významné spolehlivostní problémy a vyžaduje významnou pomocnou energii.

Kromě toho jsou vysokoteplotní supravodivé cívky citlivé na degradaci způsobenou vysokými deformacemi v ohybu a tahu. Tyto cívky musí snášet značné odstředivé tlaky, které namáhají a deformují vinutí cívky. Normální činnost elektrických strojů zahrnuje tisíce spouštěcích a zastavovacích cyklů v průběhu několika let, což vede k nízkocyklovému únavovému namáhání rotoru. Navíc by mělo být vysokoteplotní supravodivé vinutí rotoru schopno vydržet činnost při 25% překročení rychlosti během vyvažování rotoru při teplotě okolí a také pracovní překročeni rychlosti v kryogenních teplotách při generaci ·· · · · · · · • · « · · ·· • ·« · 0 00 0 • · 0 0 0 0 • 0« 00 00 00 energie. Tyto stavy překročeni rychlosti podstatně zvyšují zátěž vinutí odstředivou silou oproti normálním pracovním podmínkám.

Supravodivé cívky musí být obecně tepelně izolovány vakuem, aby se dosáhlo supravodivých vlastností. Vakuum zabraňuje přenosu tepla prouděním z teplého jádra rotoru na supravodivé cívky. Supravodivá budící cívka musí být kompletně obklopena vakuem. Vakuum vyžaduje, aby na rotoru byla udržována vakuová nádoba a přidružená neprodyšná těsnění.

Supravodivé cívky použité jako vysokoteplotní supravodivé budící vinutí rotoru elektrického stroje jsou vystaveny namáhání a deformaci během ochlazování a normální činnosti. Jsou také vystaveny odstředivému zatěžování, přenosu točivého momentu a občasným poruchám. Aby vydržely tyto síly, namáhání, deformace a cyklické zatěžování, musí být supravodivé cívky řádně uloženy v rotoru pomocí nosného systému cívek a chráněny před dynamickými a transientními magnetickými poli. Tyto nosné systémy drží supravodivé cívky (cívku) ve vysokoteplotním supravodivém rotoru a chrání cívky před obrovskými odstředivými silami, danými otáčením rotoru. Nosný systém cívek navíc supravodivé cívky chrání a zajišťuje, že se cívky předčasně nepoškodí, neopotřebuj! nebo jinak nerozbijí.

Vývoj stínění a nosných systémů pro vysokoteplotní supravodivé cívky byl složitý úkol při adaptaci supravodivých cívek do vysokoteplotních supravodivých rotorů. Příklady nosných systémů cívek pro vysokoteplotní supravodivé rotory, které byly navrženy dříve, jsou zveřejněny v U.S. patentech č. 5,548,168; 5,532,663; 5,672,921; 5,777,420; 6,169,353 a 6,066,906. Tyto nosné systémy cívek ale vykazují různé problémy, jako například vysoká cena, složitost a nutnost velkého počtu součástek. Existuje tedy potřeba realizace nosného systému cívky, který je vytvořen z levných a snadno vyrobitelných součástek.

• · · ·

4 44

4 4 ·

4 4 ·

44 η

444

4· 4*44

Podstata vynálezu

Konstrukční nosníky pro vysokoteplotní supravodivé vinuti budící cívky byly jedním z primárních problémů při začleňování supravodivých cívek do rotorů. Konstrukce musí nést vinutí supravodivé cívky bez přivádění značného tepla do vinutí, V nových zveřejněných konceptech byla konstrukce nosníku cívky minimalizována tak, aby se redukovala hmota, které vede teplo z jádra rotoru do chlazených supravodivých vinutí. Minimalizace nosníků cívek ale také limituje úroveň sil, které mohou nosníky vydržet. Pokud síly působící na rotor překračují sílu, kterou jsou nosníky cívek schopny vydržet, nastává podstatné riziko, že se tyto nosníky cívek poškodí nebo že se zničí vinutí cívky.

Potenciální zdroj sil, které působí na rotor, je točivý moment daný poruchami sítě. Vysokoteplotní supravodivý generátor, který má supravodivé vinutí budící cívky, je citlivý na elektrické poruchy sítě. Porucha sítě je proudová špička v síti energetické soustavy, ke které je připojen stator stroje. V poruchovém stavu sítě teče do statoru nadměrný proud. Tento proud způsobuje elektrickou poruchu ve vinutí statoru, která indukuje silný magnetický tok, který může proniknout do vinutí budící cívky rotoru.

Potenciální proniknutí magnetického pole do vinutí budící cívky rotoru vytváří na tomto vinutí cívky rotoru významný točivý moment. Tento točivý moment může zničit supravodivou cívku a oslabit konstrukci nosníku cívky. Kromě tohoto mechanického jevu mohou průniky magnetického pole do rotoru způsobit ztráty střídavým proudem v konstrukci rotoru, zvláště pak ve vysokoteplotním supravodivém drátu. Tudíž by bylo výhodné minimalizovat průniky do rotoru vyvolané poruchami sítě a jiných magnetických polí. Redukce točivého momentu * * · rotoru daného poruchami sítě umožňuje minimalizaci konstrukcí nosníků cívek. Minimalizace průniků magnetického pole do rotoru by také měla omezit ztráty střídavým proudem ve vysokoteplotním supravodivém rotoru.

Stínění rotoru zabraňuje střídavým a časové proměnným magnetickým polím statoru v průniku do rotoru. Pokud není vinutí budící cívky rotoru dobře stíněno, proniká magnetický tok ze statoru do rotoru a způsobuje točivý moment v magnetickém rotoru a supravodivé cívce. Takové točivé momenty mohou poškodit křehkou supravodivou cívku i přesto, že takový točivý moment indukovaný tokem statoru obecně nepoškozoval dřívější cívky rotoru z tvárné mědi. Pokud není rotor se supravodivými cívkami dostatečně stíněn, pak musí být nosníky cívek zesíleny tak, aby odolaly poškozujícímu točivému momentu. Nevýhodou zesílení nosníku cívek ale je současné zvětšení hmotnosti nosníku, což vede k potenciálním problémům se zvýšeným přenosem tepla do studených supravodivých cívek.

Místo zvyšování hmotnosti nosníku cívky je výhodnější mít elektromagnetické stínění, které zabraňuje střídavému magnetickému toku v pronikání do rotoru a v indukci točivého momentu do supravodivých cívek. Pro velké supravodivé stroje je díky jejich velikostí složité vyrábět válcová elektromagnetická stínění a vakuové nádoby, které pokrývají celé jádro rotoru. Vytvoření velkého válce z mědi nebo hliníku s malými tolerancemi je další problém při výrobě válcového elektromagnetického stínění a vakuové nádoby. Pokud jsou elektromagnetické stínění a vakuová nádoba válce, které se nasouvají přes sebe, měly by být oba válce spojeny, aby se udrželo vakuum a zabránilo se střídavému toku ve vstupu do rotoru. Spojení různých kovů, jako jsou vakuová nádoba z nerezové oceli a elektromagnetické stínění vytvořené z mědi nebo hliníku, je složité.

Potíže s kombinovaným válcovým elektromagnetickým stíněním a vakuovými nádobami jsou patrné zejména u velkých strojů, díky jejich velikosti. Nicméně, válcová elektromagnetická stínění a nádoby mohou být vhodné pro menší stroje, které mají rotory dostatečně malé, takže válce elektromagnetického stínění a válcové vakuové nádoby je možné vyrobit relativně jednoduše.

Pro velké stroje je podstatným problémem výroba, sestavení a vyváženi velkého a spojitého kusu válcového stínění s požadovanou přesností a s tolerancemi, které jsou potřebné pro elektromagnetické stínění a vakuovou nádobu. Pokud je kryt válcového elektromagnetického stínění také použit jako hranice vakua, pak může být těleso rotoru překryto vakuovou nádobou. Povrch rotoru je tudíž obecně nepřístupný a není možné provést správné vyvážení rotoru.

Vyvážení rotoru obecně zahrnuje přidání vyvažovačích závaží k tělesu rotoru v různých místech podél celé jeho osové délky a okolo obvodu a z těchto důvodů je nutný přistup k celému povrchu tělesa rotoru. Pokud vakuová nádoba pokrývá celý výkovek, pak se musí rotor vyvážit předtím, než se nádoba na rotor dá. Předvyvážení rotoru před sestavením vakuové nádoby a elektromagnetického stínění prodlužuje dobu výrobního cyklu a zvyšuje náklady. Navíc, předvyvážení rotoru se provádí při teplotě okolí, ale rotor pracuje při kryogenních teplotách. Vyvážení rotoru může být ovlivněno chladem, který je nutný pro supravodivé vinutí. Je tedy výhodné vyvažovat rotor v chladných kryogenních podmínkách.

Nový koncept elektromagnetického stínění a vakuové nádoby byl vyvinut pro použití u velkých supravodivých strojů, jako jsou motory nebo generátory. Stroj obsahuje rotor, který má železné jádro a supravodivé vinutí budící cívky rotoru. Cívka je izolována pomoci vakua vytvořeného krytem s vakuovým kanálem, který je namontován okolo cívky. Vakuový kanál nepokrývá celý povrch jádra rotoru. Rotor tedy může být během vyvažovačích operací v chladu přístupný, ·♦· 4 0 0 0 0 0 · 4

0400 «40 • 04 40 ·0 44 ·* ···

Supravodivá cívka je také chráněna elektromagnetickým stíněním. Toto stínění je odděleno od vakuové nádoby. Elektromagnetické stínění brání proniknutí střídavých nebo časové proměnných magnetických toků do rotoru. Tato magnetická pole jsou generována přechodovými jevy, jako například náhlé zkraty nebo síťové poruchy a poli zpětné složky, která vznikají díky nevyvážení zátěže stroje. Elektromagnetické stínění navíc tlumí harmonická pole, generovaná prostorovými a časovými harmonickými magnetomotorícké síly statoru.

Vysokoteplotní supravodivý rotor může být pro synchronní stroje navrhované od počátku tak, že budou obsahovat supravodivé cívky. Alternativně může vysokoteplotní supravodivý rotor nahradit rotor s měděnými cívkami v existujícím elektrickém stroji, jako je tomu u běžného generátoru. Rotor a jeho supravodivé cívky jsou zde popsány v souvislosti s generátorem, ale rotor s vysokoteplotními supravodivými cívkami je také vhodný pro užívání v jiných synchronních strojích.

Nosný systém cívky je s výhodou integrován s cívkou a rotorem. Nosný systém cívky navíc umožňuje jednoduché předběžné sestavení nosného systému cívky, cívky a jádra rotoru ještě před konečným sestavením rotoru. Předběžné sestaveni snižuje čas sestavení cívky a rotoru, zlepšuje kvalitu nosníku cívky a redukuje odchylky při sestavování cívky.

V prvním provedení je vynálezem rotor pro synchronní stroje, obsahující: jádro rotoru; supravodivou cívku rozprostírající se kolem alespoň části jádra rotoru, přičemž tato cívka má postranní části cívky na protilehlých stranách jádra rotoru; vakuový kryt pokrývající alespoň jednu z postranních částí cívky a vodivé stínění pres vakuový kryt a postranní části cívky.

V jiném provedení je vynálezem metoda pro zajištění vakua kolem supravodivého vinuti cívky na jádru rotoru synchronního stroje, která sestává z kroků: sestavení vinutí cívky a jádra rotoru; připevnění • « ·« koncových hřídelí koaxiálně k jádru; obkročné upevnění vakuového krytu přes postranní část vinuti cívky a utěsnění krytu na jádru rotoru a utěsnění vakuového krytu na koncových hřídelích tak, aby se vytvořila oblast vakua okolo vinutí cívky.

Jiným provedením vynálezu je rotor, který obsahuje: jádro rotoru s osou; pár koncových hřídelí vycházejících axiálně z protilehlých konců jádra, kde má každý z koncových hřídelí výřez sousedící s koncem jádra; supravodivou cívku rotoru, která má postranní části cívky paralelní s osou jádra a sousedící s opačnými stranami jádra, a která má koncové části cívky příčné k ose jádra a sousedící s konci jádra, přičemž každá koncová část cívky prochází jedním z výřezů na konci hřídelí; vakuový kryt přes každou postranní část cívky, který má každý z konců utěsněný v jednom z výřezů a vakuovou oblast okolo cívky vymezenou výřezem v páru koncových hřídelí a vakuovým krytem přes každou postranní část cívky.

Dalším provedením vynálezu je rotor, který obsahuje: jádro rotoru s osou; koncový hřídel vycházející axiálně z konce jádra, kde má koncový hřídel výřez sousedící s koncem jádra; supravodivou cívku rotoru, která má alespoň jednu stranu cívky paralelní s osou jádra, a která má alespoň jeden konec cívky příčně k ose jádra, přičemž tento konec cívky prochází výřezem v konci hřídele; vakuový kryt přes stranu cívky, který je utěsněný ve výřezu za účelem definování vakuové oblasti okolo cívky.

Přehled obrázků na výkresech

Doprovodné nákresy ve spojení s textem této specifikace popisují provedení vynálezu.

** aa • a

• a aaa « a aaa a a a a aa ·«

Obr. 1 je schématický bokorys synchronního elektrického stroje, který má supravodivý rotor a stator.

Obr. 2 je perspektivní pohled na příklad oválného supravodivého vinutí cívky.

Obr. 3 je rozložený pohled na součástky vysokoteplotního supravodivého rotoru se železným jádrem.

Obr. 4 je schématický diagram příčného řezu rotorem, který ukazuje první provedení vakuového kanálu a elektromagnetického stínění.

Obr. 5 je schématický diagram příčného řezu rotorem, který ukazuje druhé provedení vakuového kanálu a elektromagnetického stínění,

Obr. 6 je schématický perspektivní pohled na rotor s vakuovým kanálem.

Obr. 7 je zvětšený schématický pohled na těsnění mezi jádrem rotoru a nákružkem koncového hřídele.

Obr. 8 až 11 jsou perspektivní pohledy, které ukazují proces sestavování pro vysokoteplotní supravodivý rotor, který je zobrazen na obr. 3.

Příklady provedení vynálezu

Obr. 1 zobrazuje příkladný synchronní generátor 1_0, který má stator 12 a rotor 14. Rotor 14 obsahuje vinutí budicích cívek, které je uloženo do válcové dutiny 16 statoru. Rotor 14 je uložen do dutiny 16 statoru. Když se rotor 14 otáčí uvnitř statoru 12. magnetické pole 18 se ιυ točí statorem. Siločáry magnetického pole 18 jsou v rovině kolmé na řez z obr. 1 (a proto nemohou být na obr.1 zobrazeny) generovány rotorem 14 když se cívky rotoru pohybují a rotují ve statoru 12 a tím se ve vinuti cívek statoru 19 vytváří elektrický proud. Tento proud vystupuje z generátoru jako eíektrická energie.

Rotor 14 má obecně podélně jdoucí osu 20 a obecně pevné jádro 22 rotoru. Toto pevné jádro 22 má vysokou magnetickou permeabilitu a je obyčejně vyrobeno z feromagnetického materiálu, jako je železo. V supravodivém stroji s nízkou výkonovou hustotou je železné jádro 22 rotoru použito ke snížení magnetomotorické síly a tudíž k minimalizaci množství supravodivého drátu, který je potřebný pro vinutí cívky. Například, pevné železné jádro rotoru 22 může být magneticky nasyceno v magnetickém poli vzduchové mezery o síle zhruba 2 Tesla.

, ' ¹

Rotor 14 nese alespoň jedno podélně uložené/vysokoteplotní supravodivé -evá+né- vinuti 34 cívky (viz. obr. 2). Vysokoteplotní supravodivé vinutí 34 cívky může být alternativně sedlovitého tvaru nebo může mít nějaký jiný tvar, který je vhodný pro konkrétní návrh vysokoteplotního supravodivého rotoru. Nosný systém cívky je zde popsán pro supravodivé oválné vinutí cívky. Nosný systém cívky může být upraven pro konfigurace cívky jiné než je oválná cívka, připevněná na pevné jádro rotoru.

Rotor 14 obsahuje sběrný koncový hřídel 24 a hnací koncový hřídel 30. Tyto koncové hřídele jsou připevněny k jádru rotoru, které zároveň nesou a samy jsou neseny ložisky 25. Kolektorový koncový hřídel 30. může obsahovat kolektorové kroužky 78 pro zajištění vnějšího elektrického připojení k supravodivým cívkám rotoru. Kolektorový koncový hřídel 24 má také kryogenní přenosovou spojku 26 ke zdroji kryogenní chladící kapaliny, používané k chlazení supravodivého vinutí cívky v rotoru. Kryogenní přenosová spojka 26 obsahuje stacionární segment spojený se zdrojem kryogenní chladící kapaliny a rotující segment, který zajišťuje chladící kapalinu pro vysokoteplotní • ·· 00 0» 00 00

0 · 0«0· 0 0 0 0 000 00 00 00 0

00000 0 · 000 0 0 0 0 0000 ·00 *0 00 00 00 00 0000 supravodivou cívku. Protilehlý hnací koncový hřídel 30 rotoru může být poháněn pomocí spojky 32 hnací turbíny. Pro ilustrační potřeby ukazuje obr. 1 koncový hřídel na kolektorové straně, která není dimenzována pro přenos plného točivého momentu, což představuje takovou konfiguraci hnací jednotky, kde je generátor poháněn turbínami pouze přes jeden koncový hřídel. Zde zveřejněná koncepce je ale stejně použitelná pro generátory montované mezi dvě turbíny, kde oba koncové hřídele generátoru přenášejí Velký točivý moment.

Obr. 2 ukazuje příkladné vysokoteplotní supravodivé vinutí 34 oválné budící cívky. Supravodivé vinutí 34 budící cívky rotoru obsahuje vysokoteplotní supravodivou cívku 36. Každá supravodivá cívka obsahuje vysokoteplotní supravodivý vodič, jako například BSCCO (Bi_xSr_xCa_xCu_xO_x) vodiče laminované do pevného závitového kompozitu impregnovaného epoxidem. Řadu BSCCO 2223 drátů je například možné laminovat, spojit dohromady a svinout do pevné cívky impregnované epoxidem.

Supravodivý drát je křehký a lehce poškoditeíný. Supravodivá cívka je typická vrstveně vinutá páska, která je impregnovaná epoxidem. Supravodivá páska je navinuta do přesné cívkové formy, aby se dosáhlo malých rozměrových tolerancí. Páska je navinutá dokola ve spirále, aby se vytvořila oválná supravodivá cívka 36. Nicméně, plochá supravodivá cívka může být také složena z několika plochých cívek.

Rozměry oválné cívky jsou závislé na rozměrech rotorového jádra. Obecně každá supravodivá oválná cívka obklopuje magnetické póly jádra rotoru a je paralelní s osou rotoru. Vinutí cívky je spojité v celém tvaru cívky. Supravodivé cívky vytvářejí cestu elektrického proudu bez odporu okolo jádra rotoru a mezi magnetickými póly jádra. Tato cívka má elektrické kontakty 79. které elektricky spojuje cívku s kolektorovými kroužky 78.

>«·*»·· · · · 4 444 4* 44 · 4 4 4 4

4 444· 444

4·4 44 4· *4 4· ♦ » * ♦

Ve vinuti 34 cívky jsou obsaženy kapalinové chladící kanály 38 pro kryogenní chladící kapalinu. Tyto kanály se mohou rozprostírat okolo vnější hrany supravodivé cívky 36. Tyto propouštěcí kanály přivádějí kryogenní chladící kapalinu k cívce a z této cívky odstraňují teplo. Chladící kapalina udržuje ve vinutí supravodivé cívky nízké teploty, např. 27°K, které jsou nutné k vyvolání supravodivých podmínek, včetně neexistence elektrického odporu v cívce. Chladící kanály mají vstupní kapalinový otvor 39 a výstupní kapalinový otvor 41.

Tyto kapalinové (plynové) otvory spojují chladící kanály 38 na supravodivé cívce s kryogenní přenosovou spojkou £6.

Každé vysokoteplotní supravodivé vinutí 34 oválné cívky má pár obecně rovných postranních částí 40, které jsou rovnoběžné s osou 20 rotoru a pár koncových částí 54, které jsou na osu 20 rotoru kolmé. Postranní části 40 cívky jsou vystaveny největším odstředivým silám.

Tyto postranní části 40 jsou tudíž podpírány nosným systémem cívky, který paralyzuje odstředivé síly působící na cívku.

Obr. 3 ukazuje částečný pohled v řezu na jádro 22 rotoru a na nosný systém cívky pro vysokoteplotní supravodivou cívku. Tento nosný systém obsahuje tažné vzpěry 42. které jsou připojeny ke krytům 44 cívky. Kryty 44 drží a nesou postranní části 40 vinutí 34 cívky v rotoru.

I když je na obr. 3 zobrazena jedna tažná vzpěra 42 a kryt 44 cívky, bude nosný systém cívky obecně zahrnovat řadu tažných vzpěr 42. kde každá z nich má na obou koncích nosné kryty cívky. Kromě toho ukazuje obr. 3 z ilustračních důvodů konec tažné vzpěry prodloužený až za cívku. Při praktickém použití by se konec tažné vzpěry dotýkal povrchu cívky směřujícího k jádru. Tažné vzpěry a kryty cívky předcházejí poškození vinuti cívky během chodu rotoru, podpírají vinutí cívky s ohledem na odstředivé a jiné síly a zajišťují ochranné stínění pro vinutí cívky.

Hlavní zátěž vinutí 34 vysokoteplotní supravodivé cívky v rotoru s železným jádrem pochází z odstředivého zrychlení během otáčení *·« · · *· · · · • ··» · · · * » · · « · • · · ·« · ·** **t< * · * ♦ ····« rotoru. Pro neutralizaci odstředivých sil cívky je potřeba efektivní nosná konstrukce. Nosník cívky je potřeba obzvláště podél postranních částí 40 cívky, na které působí největší odstředivé zrychlení. Pro podpírání postranní části cívky se tažné vzpěry 42 rozpínají mezi částmi cívky a jsou připojeny ke krytům 44 cívky, které sevřou protilehlé části cívky. Tažné vzpěry 42 procházejí průchody 46. například otvory, v jádru rotoru tak, že se tažné vzpěry mohou rozepnout mezi postranními částmi stejné cívky nebo mezi sousední cívky.

Průchody 46 jsou obecně válcovité kanály v jádru rotoru, které mají přímé osy. Průměr průchodů je v podstatě konstantní, vyjma konců blízko vybrání v povrchu rotoru. Na koncích se mohou průchody 46 rozšířit do většího průměru, aby se přizpůsobily izolační trubici 52. Tato trubice 52 rovná tažnou vzpěru 42 v průchodu a zajišťuje tepelnou izolaci mezi jádrem 22 rotoru a tažnou vzpěrou 42.

Počet průchodů 46 a jejich umístění na jádru rotoru záleží na umístění vysokoteplotních supravodivých cívek a počtu krytů cívek potřebných k nesení postranních částí cívek. Osy průchodů 46 jsou obecně v rovině určené oválnou cívkou. Kromě toho jsou osy průchodů 46 kolmé na postranní části cívky. Ve zde popisovaném provedení jsou navíc průchody ortogonální k rotoru a protínají jeho osu.

Zde zveřejněný příklad nosného systému cívky je studený nosník v tom smyslu, že tažné vzpěry 42 a přidružené kanálové kryty 44 jsou udržovány na nebo poblíž kryogenní teploty. Protože části nosného systému cívky jsou studené, jsou tyto části tepelně izolované, například pomocí izolačních trubic 52, od jádra rotoru a jiných horkých součástí rotoru.

Jádro rotoru je na okolní horké teplotě. Nosníky cívky jsou potenciální zdroje tepelného vedení, které by mohly umožnit, že se teplo z jádra rotoru dostane k vysokoteplotním supravodivým cívkám. Jádro rotoru se během činnosti zahřívá. Když mají být vinutí cívek ·· 4 · • ·4 «4 udržována ve velmi chladných podmínkách, je třeba zabránit vedení tepla z jádra do cívek.

• 4 · · • ·· ·

4 4 4 4

4 4 4 · ·

4 «4 4494

Nosný systém cívky je tepelně izolován od jádra rotoru. Například tažné vzpěry a šrouby nejsou v přímém kontaktu s rotorem. Tento nedostatek kontaktu vylučuje vedení tepla z rotoru do tažných vzpěr a cívek. Navíc byla hmotnost konstrukce nosného systému cívky minimalizována tak, aby se omezilo vedení tepla sestavami nosné konstrukce do vinutí cívek z jádra rotoru.

Každá tažná vzpěra 42 je hřídel spojitý v podélném směru vzpěry a v rovině oválné cívky. Tažná vzpěra je obvykle vyrobena z velice pevných nemagnetických slitin jako jsou titanové, hliníkové nebo niklové slitiny. Podélná spojitost tažných vzpěr zajišťuje příčnou tuhost pro cívky, což je výhodné pro dynamiku rotoru. Příčná tuhost tažných vzpěr 42 navíc dovoluje integraci nosníku cívek s cívkami tak, že cívka může být s nosníkem sestavena na jádru rotoru dříve než se sestaví celý rotor.

Plochý povrch 86 konce tažné vzpěry nese vnitřní povrch strany vinutí cívky. Kryty 44 cívky společně rozdělují síly působící na cívku, například odstředivé síly, na celé postranní části 40 každé z cívek.

Množina krytů 44 cívek efektivně drží cívky na svém místě, aniž by byly ovlivněny odstředivými silami. Přestože jsou cívkové kryty zobrazeny tak, že jsou k sobě velmi blízko, musí být pouze tak blízko, aby se předešlo degradaci cívky, způsobené velkými deformacemi ohybem a tahem během odstředivého zatěžování, přenosu točivého momentu a občasných poruchových stavů.

Nosníky cívky nebrání cívce v podélném tepelném roztahování a smršťování, které se objevují během běžné spouštěcí/zastavovací operace plynové turbíny. Zejména tepelné roztahování je primárně orientováno v podélném směru postranních částí. Postranní části cívky

J ··**«»« «· · * ····· «· ·«« · · • « »··» · · · *·4 «· ·· ·· ·· ···· se tedy mírně podélně posouvají vzhledem ke krytu cívky a tažným vzpěrám.

Kryty 44 cívky ve tvaru U jsou vytvořeny z lehkého, vysoce pevného materiálu, který je poddajný při kryogenních teplotách. Typickými materiály pro kryt cívky jsou hliníkové, niklové nebo titanové slitiny, které jsou nemagnetické. Tvar krytu ve tvaru U může být optimalizován pro dosažení nízké váhy a vysoké pevnosti.

Spojovací kolík 80 prochází otvory v krytu cívky a tažné vzpěře. Tento spojovací kolík 80 může být dutý, aby by, lehký. Na koncích spojovacího kolíku 80 jsou našroubovány nebo připojeny pojistné matice (nejsou zobrazeny), aby bezpečně upevnily kryt ve tvaru U a zabránily stranám krytu v rozevírání při zátěži. Spojovací kolík 80 může být vytvořen z vysoce pevné niklové nebo titanové slitiny. Když jsou vzpěra, cívka a kryt sestaveny dohromady, dosedají ploché konce 86 tažných vzpěr na tupo na vnitřní povrch vysokoteplotních supravodivých cívek. Tato sestava zmenšuje koncentraci namáhání v otvoru vtažné vzpěře, kterým prochází kolík.

Jádro rotoru 22 je běžně vytvořeno z magnetického materiálu jako je železo, zatímco koncové hřídele rotoru jsou běžně vytvořeny z nemagnetického materiálu, jako je nerezavějící ocel. Jádro rotoru a koncové hřídele jsou obvykle samostatné součásti, které jsou sestaveny a bezpečně spojeny dohromady sešroubováním nebo svařením.

Železné jádro 22 rotoru má obecně válcový tvar vhodný pro otáčení v dutině 16 rotoru statoru 12. Pro umístění vinutí cívky má jádro rotoru vybrané povrchy 48. jako jsou ploché nebo trojúhelníkové oblasti nebo drážky. Tyto povrchy 48 jsou vytvořeny v zakřiveném povrchu válcového jádra a táhnou se podélně přes jádro rotoru. Vinutí 34 cívky je namontováno na rotoru přilehle s vybranými povrchy 48. Cívky se obvykle táhnou podél vnějšího povrchu vybrané oblasti a kolem konců jádra rotoru. Vinutí cívek je umístěno ve vybraných površích 48 jádra • · 0 · · 0 0 · · 0 0 0

0 0 0 · 00 0 0 * ·*0 · · 0« 0 0 0 · · • 0 · 0 0 0 β · * «»· 00 00 00 00 0000 rotoru. Tvar vybrané oblasti odpovídá vinutí cívky. Pokud má například vinutí cívky sedlovitý nebo nějaký jiný tvar, vybrání v jádru rotoru budou upravena tak, aby se do nich umístilo vinuti daného tvaru.

Do vybraných povrchů 48 je umístěno vinutí cívky tak, že vnější povrch vinutí cívky opisuje obálku, definovanou otáčením rotoru. Vnější zakřivené povrchy 50 jádra rotoru vymezují při otáčení válcovou obálku. Tato rotační obálka rotoru má v podstatě stejný průměr jako dutina 16 statoru (viz. obr. 1) ve statoru.

Mezera mezi obálkou rotoru a dutinou 16 statoru je relativně malá, jak je požadováno pouze pro ventilačního chlazeni s nuceným oběhem statoru, jelikož rotor ventilační chlazení nepožaduje. Je žádoucí, aby byla minimalizována mechanická vůle mezi rotorem a statorem, aby vzrostla elektromagnetická vazba mezi vinutím cívek rotoru a vinutím statoru. Navíc je vinutí cívky rotoru s výhodou umístěno tak, že jde po celé obálce vytvořené rotorem a je tudíž odděleno od statoru pouze mezerou mechanické vůle mezi rotorem a statorem.

Koncové části 54 vinutí cívky 34 sousedí s opačnými konci 56 jádra rotoru. Rozdělená svěrka 58 drží každou z koncových částí vinutí cívky v rotoru. Rozdělená svěrka 58 na každém konci 54 cívky obsahuje pár protějších desek 60, mezi kterými je vloženo vinutí 34 cívky. Povrch desek 60 svěrky obsahuje kanály 59 (obr. 10) pro uložení vinutí 34 cívky a připojeni 39. 41 a 79 k vinutí. Kanály 59 utvářejí otvor v boku desek 60, který sousedí s koncem tenkostěnné trubky 76, která prochází koncovým hřídelem kolektoru. Trubkou 76 prochází kanály chladící kapaliny a elektrické kontakty mezi kolektorovými kroužky 78 a kontakty cívky 79.

Rozdělená svěrka 58 může být vytvořena z nemagnetického materiálu, jako je hliníková nebo niklová slitina. Stejné nebo podobné nemagnetické materiály mohou být použity k vytvoření tažných vzpěr, krytů cívek a jiných částí nosného systému cívky. Nosný systém cívky je s výhodou nemagnetický, takže zachovává poddajnost v kryogenních teplotách, jelikož feromagnetické materiály v teplotách pod teplotou

Curieova přechodu křehnou a nemohou se použit pro konstrukce nesoucí zátěž.

• 4 *	4 ·	4	•	• 4	4 4
4 ··«	4 4 4	4	•	4 4 4	4
• 4	4 4	4	4	4 4	4
• 4 44	4«	4 4	4 V	4444

Rozdělená svěrka 58 je obklopena nákružkem 62 koncových hřídelí. Rozdělená svěrka 58 a cívka nicméně nejsou ve fyzickém kontaktu s nákružkem 62. Nákružek 62 je na každém konci jádra 22 rotoru, přestože je na obr. 3 ukázán pouze jeden. Nákružek 62 je silný disk z nemagnetického materiálu, jako je nerezová ocel, stejného nebo podobného materiálu, ze kterého je vyrobena hřídel rotoru. Ve skutečnosti je nákružek 62 část hřídele rotoru. Nákružek 62 má drážku 64 kolmou k ose rotoru a dostatečně širokou pro umístění rozdělené svěrky 58. Horké boční stěny 66 drážky nákružku jsou od chladné rozdělené svěrky 58 odděleny mezerou, takže spolu nepřijdou do kontaktu. V mezeře mezi bočními stěnami 66 drážky 64, čelisti 58 a konci 54 cívky je udržováno vakuum. Vakuová mezera mezi nákružkem 62 rotoru a rozdělenou svěrkou 58 je tudíž izolátor, který brání přenosu tepla mezi nákružkem, rozdělenou svěrkou a supravodivou cívkou.

Nákružek 62 může obsahovat vybranou diskovou oblast 68 (která je rozdělena na poloviny drážkou 64). do které zapadne vystupující disková část 70 jádra rotoru (vystupující disková část, která má být vložena do protilehlého nákružku je vidět na opačné straně jádra rotoru). Vložení vystupující diskové oblasti na konci 56 jádra rotoru do vybrané diskové oblasti 68 zajišťuje uložení jádra 22 rotoru v nákružku 62 a napomáhá při vyrovnáváni jádra 22 rotoru a nákružků 62. Kromě toho může mít nákružek 62 kruhové pole děr 72 pro šrouby procházejících podélně nákružkem 62 okolo okraje nákružku 62. Tyto díry 72 pro šrouby odpovídají závitovým děrám 74 pro šrouby, které procházejí částečně jádrem 22 rotoru. Těmito děrami 72, 74 procházejí šrouby 75 a bezpečně upevňují nákružek k jádru rotoru.

*· · ♦ · · « * · fc · fc • · t ·«·* · » • ··♦ · · · · *«· · · • · ·«*· ·»* ··· ·· »· «· ·« ····

Obr. 4 je první schématický pohled v řezu na jádro rotoru, nosník cívky a cívku. Navíc obrázek zobrazuje průřez prvním provedením vakuového krytu 1QQ a elektromagnetického stínění 102. Vakuový kryt 100 je profil U, který je nasazen na dlouhou stranu 40 vinutí cívky a táhne se po celé délce rotoru. Vakuový kryt 100 může být vytvořen z nemagnetického materiálu, jako je nerezová ocel. Každá část dlouhé strany 40 cívky 36 má vakuový kryt 100 ve tvaru profilu U 100. aby vytvořil isolační vakuum pro tuto část cívky.

Kryt 100 má dvojici bočních stěn 104. kde každá z nich má rybinovou základnu, které lícuje do drážky 106. táhnoucí se po celé délce plochého povrchu 48 jádra rotoru. Drážka 106 je jak na vinutí cívky tak na nosnících cívky. Spojení mezi rybinou bočních stěn a drážkou 106 na povrchu 48 jádra rotoru tvoří neprodyšné těsnění.

V provedení ukázaném na obr. 4 je přes vakuovou nádobu, cívku a nosnou konstrukci cívky vytvořeno elektromagnetické stínění 102. Stínění je vodivé a může být vytvořeno z hliníku, který také poskytuje konstrukční vyztužení. Toto stínění vytváří oblouk, který se táhne od jedné strany plochého povrchu 48 na jádru rotoru ke druhé straně. Obloukové stínění jde přes vakuovou nádobu. Krycí deska 108 vakuové nádoby má zakřivený povrch a poskytuje podporu elektromagnetickému stínění. Alternativně může také krycí deska vakuové nádoby vytvářet část elektromagnetického stínění, který se připojuje k těm částem elektromagnetického stínění, které zakrývají jiné části rotoru.

Elektromagnetické stínění je také podepřeno trojúhelníkovými výztuhami 110. které jsou uloženy pod elektromagnetickým stíněním a v rohu, vytvořeném povrchem 48 jádra a boční stěnou krytu ve tvaru profilu U. Výztuhy mohou mít žebrování 112. které poskytuje konstrukční vyztužení pro elektromagnetické stínění a vakuový kryt. Střední část 114 výztuh může být navíc otevřená, za účelem snížení hmotnosti. Výztuhy jsou na obou stranách vakuového kanálu a jsou

444 4 • * • 4« 44 umístěny podél celé délky jádra. Počet výztuh je vybrán tak, aby nesl stínění při velkých sílách, které na něj mohou působit.

• 4*4 4 · · · • » 44 4 4 I «4 444 · · • 44* φ 4 4

44 44 4««4

Strany výztuh, které dosedají na povrch rotoru 48 a na boční stěnu 104 krytu ve tvaru profilu U, mohou mít patky 116. které zapadají do odpovídajících patek na povrchu rotoru a bočních stěnách krytu. Spojení mezi těmito patkami napomáhá v zajištění krytu ve tvaru profilu U k výztuhám a k drážkám 106 na povrchu rotoru. Navíc výztuhami procházejí do jádra rotoru napínací šrouby 118. které připojují výztuhy k jádru rotoru. Vakuový kryt také zahrnuje krycí desku 108. která je integrovaná s bočními stěnami a jde pres supravodivou cívku 36 a nosníky cívky. Konce vakuového krytu jsou otevřené a utěsněné pomocí drážek 66 nákružků 62 na opačných koncích jádra 22.

V provedení ukázaném na obr. 4 jsou výztuhy a elektromagnetické stínění integrované. Elektromagnetické stínění 102 a výztuhy jsou vytvořeny z jedné obrobené hliníkové části, která se nasazuje přes vakuový kryt 100 a je přišroubovaná napínacími šrouby 118 k povrchu rotoru 48. V alternativním provedení může být elektromagnetické stínění částečně vytvořeno krycí deskou 108 vakuové nádoby. Elektromagnetické stínění by také obsahovalo obloukové krycí pásy, které kryjí výztuhy a jsou na obou stranách krycí desky. Obloukový povrch elektromagnetického stínění tvoří pokračování válcového povrchu, vytvořeného obloukovým povrchem 50 jádra rotoru. Elektromagnetické stínění nejde pres obloukový povrch 50 jádra rotoru. Když jsou obě elektromagnetická stínění 102 připevněna k jádru rotoru, je jádrem rotoru a těmito elektromagnetickými stíněními vytvořen kompletní válcový povrch. I když je na obr. 4 zobrazeno pouze jedno elektromagnetické stínění, skutečná realizace elektromagnetického stínění by pravděpodobně měla stínění přes obě strany 40 cívky.

Elektromagnetické stínění netvoří vakuovou hranici. Vnitrní vakuová hranice, například vakuový kryt ve tvaru profilu U, je zkonstruována tak, aby obklopovala supravodivou cívku. Ve spojovacím »»·· ·»·· * * * * ······· * * * * Β·* * · *· ·** · · » · · » · » « * · «·· ·· ·· *· ·» ···· lemu hřídele je vakuový kryt utěsněn použitím těsnících pásů do drážek v nákružku koncových hřídelí. V těchto drážkách je umístěna rozdělená svěrka 58 a koncová část krytu cívky. Elektromagnetické stínění a nosník stíněni jsou sestaveny tak, že sousedí s vakuovým krytem ve tvaru profilu U nebo jdou přes tento kryt. Stínění je zhotoveno buď z jedné nebo více válcových částí, které jsou elektricky spojeny tak, aby poskytovaly elektromagnetickou ochranu.

Obr. 5 ukazuje druhé provedení elektromagnetického stínění 120. které je odděleno od výztuh 122. Vakuový kryt 100 ve tvaru profilu U zobrazený na obr. 5 je stejný jako kryt 100 zobrazený na obr. 4,

V tomto provedení je elektromagnetické stínění 120 válec, který se nasazuje na jádro rotoru a kryje obloukový povrch 50 a rovné povrchy 48 jádra. Výztuhy 122 jsou samostatné trojúhelníkové hliníkové části, které jsou přišroubovány napínacími šrouby 118 k povrchu 48 rotoru. Výztuhy bezpečně upevňují kryt ve tvaru profilu U k drážkám 106 na jádře rotoru a nesou boční stěny 104 krytu. Výztuhy kromě toho nesou elektromagnetické stínění 120. Počet výztuh 122 a jejich umístění po obou stranách každého vakuového krytu je věcí volby při návrhu. Vnitřní výztuhy 122 jsou hlavně pro konstrukční vyztužení a mohou být vytvořeny z hliníku nebo nevodivého materiálu. Elektromagnetické stínění poskytuje přístup k ocelovému výkovku za účelem vyvážení otvory u elektromagnetického stíněni 102 a přímo do rotoru u elektromagnetického stínění 120.

Obr. 6 je schématický diagram částečně sestaveného jádra rotoru 22 a koncové hřídele 24. Rozměry jádra rotoru, vinutí, vakuového krytu a dalších součástí jsou pro lepší znázornění na obr. 6 zvětšeny. Jádro 22 rotoru je připevněno k nákružku 62 koncových hřídelí tak, že vinutí 34 cívky (částečně zakryté vakuovým krytem 100) zapadá do drážky 64 (viz. obr. 3) nákružku. Těsnění 124 zajišťuje neprodyšné spojení mezi nákružkem a jádrem rotoru. Těsnění 124 je zobrazeno v příčném řezu na obr. 7. Těsnění zajišťuje, že mezi koncem vakuového krytu 100 ve tvaru profilu U a nákružkem neproniká vzduch. Konec krytu je utěsněn • · 0 · 00 0 0 · ··* · * 0> ··· · 0 • 0 0 0 0 «00 • 0« 00 i* 00 0· 9000 ke hranám drážky nákružku 64 tak, že kolem cívky 36 umístěné okolo jádra rotoru může být vytvořeno vakuum.

Obr. 8, 9, 10 a 11 ukazují schematicky proces montáže nosné konstrukce cívky a vinutí cívky v rotoru. Jak je vidět na obr. 9, předtím, než je jádro rotoru smontováno s koncovými hřídeli rotoru a jinými součástmi rotoru, vloží se do každého průchodu 46 tažné vzpěry 42. které procházejí jádrem rotoru. Na každý konec každé tažné vzpěry 42 se do rozšířeného konce 88 každého průchodu 46 umístí izolační trubice 52. Tato izolační trubice 52 je zajištěna na svém místě pomocí přidržovací pojistné matice 84. Šrouby 43 se mohou vložit před nebo poté, co jsou do průchodů v jádře rotoru vloženy tažné vzpěry.

Jak je vidět na obr. 9, vinutí 34 supravodivé cívky se umístí na jádro rotoru tak, že ploché konce 86 tažných vzpěr 42 dosedají na vnitrní povrch postranních částí 40 supravodivé cívky. Když se vinutí 34 cívky umístí přes konce tažné vzpěry, přiloží se přes supravodivou cívku kryty 44 cívky. Kryty 44 cívky jsou bezpečně upevněny ke koncům tažných vzpěr vložením spojovacích kolíků 80 do otvorů v tažné vzpěře 42 a krytu cívky.

Množina krytů 44 cívek efektivně drží cívku na místě, aniž by byly ovlivněny odstředivými silami. Přestože jsou cívkové kryty 44 zobrazeny tak, že jsou k sobě velmi blízko, musí být pouze tak blízko, aby se předešlo degradaci cívky, způsobené velkými deformacemi ohybem a tahem během odstředivého zatěžováni, přenosu točivého momentu a občasných poruchových stavů.

Kryty 44 cívek a tažné vzpěry 42 mohou být smontovány s vinutím cívky předtím, než se provádí montáž jádra rotoru a cívek s nákružkem a jinými součástmi rotoru. Podobně mohou být jádro rotoru, vinutí cívky a nosný systém cívky sestaveny jako jednotka, před montáží jiných součástí rotoru a synchronního stroje.

4 9 4 » 4 4444

44 *4 44 4

444 · 4 4 ·4· 4 4 '4 44 4 « 44

4· «4 44 4444

Obr. 10 ukazuje montáž rozdělené svěrky 58. která je tvořena deskami 60 svěrky. Desky 60 svěrky mezi sebou svírají koncové části 54 vinutí cívky. Rozdělená svěrka zajišťuje nosnou konstrukci pro konce vinutí 34 cívky. Desky 60 rozdělené svěrky mají na svých vnitřních površích kanály, do kterých se uloží vinutí cívky. Podobně obsahují desky kanály 59 pro vstupní/výstupní chladící vedení 39, 49 pro plyny a pro elektrické připojení 79 k cívce. Tato vedení a připojení procházejí trubkou 76 (obr. 3) v koncové hřídeli 34 kolektoru.

Obr. 11 ukazuje vakuový kryt 100 ve tvaru profilu U namontovaný přes postranní části 40 cívky. Na obou stranách krytu 100 jsou umístěny výztuhy 118 a jsou přišroubovány k povrchu 48 jádra rotoru. Nákružky se přišroubují šrouby 75 k jádru rotoru tak, že konce cívky a vakuového krytu jsou správně ustaveny vůči drážkám 64 nákružku. Do spoje mezi nákružkem, jádrem rotoru a vakuovým krytem se umístí těsnění 124 (viz. obr. 6). Jakmile jsou smontovány nosníky cívky, cívka, nákružek a jádro rotoru, je možné vytvořit vakuum okolo cívky 34. zahrnující postranní Části 40 a koncovou část 56.. Vakuový kryt je tvořen dvojicí vakuových krytů ve tvaru profilu U na obou stranách jádra, drážkami 64 v nákružcích 62 a těsněním 124 mezi nákružkem a konci vakuových krytů. Když je rotor sestaven, je připraven k vyvážení s ochlazenou cívkou.

V konfiguraci podle obr. 4 nepokrývá elektromagnetické stínění pólový nástavec jádra 22 a proto poskytuje neomezený přístup k výkovku rotoru, za účelem umístěni vyvažovačích závaží.

V konfiguraci na obr. 5 prochází elektromagnetické stínění okolo celého obvodu rotoru. Jelikož elektromagnetické stínění nevykonává funkci vakuového krytu, je možné ho vyrobit s několika otvory, které poskytují přístup k výkovku jádra 22 rotoru, za účelem umístění vyvažovačích závaží. V obou případech stínění dle obr. 4 a 5 poskytuje elektromagnetické stínění neomezený přístup k jádru rotoru pro účely vyvažování. V důsledku toho může být rotor vyvážen v kryogenních podmínkách.

»······*·· * ·* · · ·· ··· · · • · «··· · · * *·* ·· ·· ·· ·· ····

Zatímco byl vynález popsán v souvislosti s tím, co je nyní považováno za nejvíce praktické a upřednostňované provedení, je třeba chápat, že tento vynález není omezen na zde zveřejněné provedení, ale naopak zahrnuje všechna provedení v duchu přiložených nároků.

Claims (30)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Rotor v synchronním stroji, vyznačující se tím, že zahrnuje: jádro rotoru;

   supravodivou cívku namontovanou na jádru rotoru;

   vakuový kryt pokrývající alespoň jednu z postranních Částí cívky a vodivé stínění přes tento vakuový kryt a postranní části cívky.
2. 2. Rotor podle nároku 1 vyznačující se tím, že vakuový kryt je kryt ve tvaru profilu U jdoucí podélně podél jádra rotoru.
3. 3. Rotor podle nároku 1 vyznačující se tím, že vodivé stínění je tvořeno měděnou slitinou nebo hliníkem.
4. 4. Rotor podle nároku 1 vyznačující se tím, že dále obsahuje koncový hřídel rotoru, který má nákružek a drážku v nákružku, kde vakuový kryt je hermeticky utěsněn do této drážky a koncové části cívky jdou až do této drážky.
5. 5. Rotor podle nároku 4 vyznačující se tím, že dále má okolo zmiňované cívky vakuum, vymezené vakuovým krytem a drážkou v nákružku.
6. 6. Rotor podle nároku 1 vyznačující se tím, že dále obsahuje rovinný povrch vedoucí podélně přes jádro rotoru, kde jedna z postranních částí cívky je přilehlá k tomuto rovinnému povrchu, vakuový kryt je obkročné umístěn na tuto jednu z postranních částí a postranní část je k rovinnému povrchu hermeticky utěsněna.
7. 7. Rotor podle nároku 1 vyznačující se tím, že vakuová nádoba je z nerezové oceli a stínění je z měděné slitiny.

   této

   4**· 4·»» 4444

   444 «4 44 4« 4

   4 444 44 44 4»4 4 ·

   4 4 4444 444 ««· ·· «* ·· ·· 444«
8. 8. Rotor podle nároku 1 vyznačující se tím, že dále obsahuje množinu výztuh podpírajících vakuový kryt a vodivé stínění.
9. 9. Rotor vyznačující se tím, že zahrnuje: jádro rotoru, které má osu;

   koncový hřídel vycházející axiálně z konce zmiňovaného jádra, kde tento koncový hřídel má drážku sousedící s koncem jádra;

   supravodivou cívku rotoru, která má alespoň jednu stranu cívky rovnoběžnou s osou jádra a alespoň jeden konec cívky příčný k ose jádra, kde tento konec cívky prochází drážkou na koncovém hřídeli;

   vakuový kryt přes stranu cívky a hermetické těsnění v drážce pro vymezení vakuové oblasti okolo cívky.
10. 10. Rotor podle nároku 9 vyznačující se tím, že dále obsahuje vodivé stínění přes stranu cívky.
11. 11. Rotor podle nároku 9 vyznačující se tím, že vakuový kryt je profil ve tvaru U obkročně umístěný na stranu cívky a hermeticky utěsněný k jádru rotoru na obou bocích této strany cívky.
12. 12. Rotor podle nároku 11 vyznačující se tím, že vakuový kryt zahrnuje boční stěny na obou bocích strany cívky a každá boční stěna je hermeticky utěsněna k povrchu jádra rotoru.
13. 13. Rotor podle nároku 12 vyznačující se tím, že povrch jádra rotoru je za účelem vložení bočních stěn drážkovaný.
14. 14. Rotor podle nároku 12 vyznačující se tím, že povrch jádra rotoru je rovinný a sousedí se stranou cívky.
15. 15. Rotor podle nároku 9 vyznačující se tím, že dále obsahuje množinu výztuh sousedících s vakuovým krytem a připevněných k jádru rotoru.

    »··· «··· ···· • · · ··«· * ♦ · • ··· · · · · ··· · · • · · · · · ··· »·· ·· · ·· ·· »···
16. 16. Rotor podle nároku 15 vyznačující se tím, že dále obsahuje elektromagnetické stínění nesené výztuhami.
17. 17. Rotor vyznačující se tím, že zahrnuje: jádro rotoru, které má osu;

    dvojici koncových hřídelí vycházejících axiálně z opačných konců jádra, kde každý z koncových hřídelí má drážku sousedící s koncem jádra;

    supravodivou cívku rotoru, která má alespoň jednu postranní část cívky rovnoběžnou s osou jádra a sousedící s opačnými stranami jádra, kde cívka má koncové části cívky příčné k ose jádra a sousedící s konci jádra, kde každá z koncových částí cívky prochází jednou z drážek v koncových hřídelích;

    vakuový kryt přes každou z postranních Částí cívky, který má každý z konců hermeticky utěsněný do jedné z drážek a vakuovou oblast okolo cívky vymezenou drážkou v dvojici koncových hřídelí a vakuovým krytem přes každou z postranních částí cívky.
18. 18. Rotor podle nároku 17 vyznačující se tím, že dále obsahuje vodivé stínění přes postranní části cívky, které se překrývá s koncovými hřídeli.
19. 19. Rotor podle nároku 18 vyznačující se tím, že stínění je válec okolo jádra.
20. 20. Rotor podle nároku 18 vyznačující se tím, že stínění je částečně vytvořeno horní částí vakuového krytu.
21. 21. Rotor podle nároku 17 vyznačující se tím, že, ve stíněni je obloukový pás podél celé délky zmiňovaného jádra a jdoucí pouze částečně po obvodu tohoto jádra.

    44 4» 4 0 4 4 0444

    4*4 44 44 · * · • 404 · » 04 400 0 0

    4 «400 *44

    004 0· ·· 00 00 0440
22. 22. Rotor podle nároku 21 vyznačující se tím, že obloukový pás a druhý obloukový pás kryjí každý jednu z postranních částí civky.
23. 23. Rotor podle nároku 18 vyznačující se tím, že dále obsahuje výztuhy sousedící s vakuovým krytem, které jsou připevněné k povrchu jádra rotoru a nesou zmiňované stínění.
24. 24. Způsob pro zajištění vakua okolo supravodivého vinutí cívky na jádru rotoru synchronního stroje vyznačující se tím, že obsahuje kroky:

    a. montáž vinutí cívky a jádra rotoru;

    b. připojení koncových hřídelí koaxiálně k jádru;

    c. obkročné umístění vakuového krytu pres postranní část vinuti cívky a hermetické utěsnění krytu k jádru rotoru a

    d. hermetické utěsnění vakuového krytu ke koncovým hřídelům, za účelem vytvoření vakuové oblasti okolo vinutí cívky.
25. 25. Způsob podle nároku 24 vyznačující se tím, že dále obsahuje krok umístění vodivého stínění přes cívku.
26. 26. Způsob podle nároku 24 vyznačující se tím, že na každém spoji mezi koncovou hřídelí je vytvořena drážka, kde do této drážky zapadá koncová část vinutí cívky a do této drážky je hermeticky utěsněn vakuový kryt.
27. 27. Způsob podle nároku 24 vyznačující se tím, že přes jádro rotoru je nasazeno válcové stínění.
28. 28. Způsob podle nároku 24 vyznačující se tím, že přilehle k vakuovému krytu a jádru rotoru jsou umístěny výztuhy, které nesou vodivé stínění.

    Ζΰ • 9 9 4 · * · ·

    9 4 9 · 9 »9 • 999 9· 9 9 9 • 9 9 9 9«

    999 ·9 ·· 99 ♦ 999

    9 9 4

    4 9 4

    9 9 9

    99 9999
29. 29.Způsob podle nároku 24 vyznačující se tím, že přes postranní část cívky je nasazen obloukový pás jdoucí podél celého jádra mezi koncovými hřídeli, přičemž tento pás jde pouze částečně po obvodu jádra.
30. 30.Způsob podle nároku 29 vyznačující se tím, že obloukový pás a druhý obloukový pás jsou nasazeny tak, že každý kryje jednu z postranních části cívky.