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Die
Erfindung betrifft eine Synchronmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1, umfassend einen gegen einen Stator mit Statorwicklungen in zwei
magnetischen Lagern gelagerten Rotor mit einer Rotorwelle und einem
daran befestigtem Polkern, in dem magnetfelderzeugende Erregerspulen
angeordnet sind, die mit den Statorwicklungen entweder zur Erzeugung
einer Drehung des Rotors zusammenwirken oder die durch Drehung des
Rotors zur Stromerzeugung im Stator dienen, wobei jedes Lager ein
an oder in dem Stator angeordnetes und mittels eines Kryostats gekühltes erstes
Lagerteil mit einer Hochtemperatursupraleiterstruktur und ein zweites rotorseitiges
Lagerteil umfasst, wobei das erste Lagerteil bei Betrieb des Lagers
mit dem über
einen Zwischenraum von dem ersten Lagerteil beabstandeten magnetisierten
zweiten Lagerteil zur Lagerung zusammenwirkt.
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Die
Rotorwelle solcher Synchronmaschinen, beispielsweise Motoren oder
Generatoren, wird entweder durch die Wechselwirkung zwischen den
Statorwicklungen und den Erregerspulen in eine schnelle Bewegung
versetzt oder anderweitig gedreht, so dass ein Strom in den Statorwicklungen
induziert wird. Um eine möglichst
verlustfreie, passive Lagerung zu ermöglichen, ist die Rotorwelle
in zwei magnetischen Hochtemperatursupraleiterlagern gelagert, die
beispielsweise in radialer Richtung dem Polkern benachbart sind.
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Solche
Hochtemperatursupraleiterlager umfassen ein erstes und ein zweites
Lagerteil, wobei das erste Lagerteil eine Hochtemperatursupraleiterstruktur
umfasst, also ein Hochtemperatursupraleiter-Bulkmaterial, welches
mittels eines Kryostats unter die kritische Temperatur (Tc) gekühlt
wird. Dieses erste Lagerteil ist bei der Synchronmaschine der eingangs
genannten Art am Stator angeordnet und wirkt mit einem zweiten Lagerteil
zusammen, das über
einen Zwischenraum von diesem beabstandet ist. Das zweite Lagerteil
ist zumindest im Betrieb des Lagers magnetisiert, wobei das Magnetfeld
in den Zwischenraum eingeleitet wird. Eine radiale Bewegung des zweiten
Lagerteils wird demnach zu einer Veränderung des Magnetfeldes innerhalb
der Hochtemperatursupraleiterstruktur führen. Da Supraleiter jedoch (annähernd) ideale
Leiter sind, entsteht eine rücktreibende
Kraft, die diese Magnetfeldänderung
zu verhindern bzw. rückgängig zu
machen sucht. Dadurch wird das zweite Lagerteil und somit die Rotorwelle
in der ursprünglich
eingestellten Position gehalten.
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Für das zweite
Lagerteil können
beispielsweise Permanentmagnete, insbesondere aus NdFeB, verwendet
werden. Die Magnetqualität,
insbesondere das durch solche Permanentmagneten maximal erreichbare
Magnetfeld, ist jedoch begrenzt, wodurch die Tragkraft und Leistungsfähigkeit
des Hochtemperatursupraleiterlagers limitiert ist. Zudem erweisen
sich die Materialien der Permanentmagneten, insbesondere NdFeB,
häufig
als spröde,
so dass auch die maximal erreichbare Rotationsgeschwindigkeit beschränkt ist.
Hierzu wurde vorgeschlagen, zusätzliche
Bandagen am zweiten Lagerteil vorzusehen, die jedoch nachteilhafterweise
ein zusätzliches Bauteil
darstellen, das zudem den Abstand zwischen erstem Lagerteil und
zweitem Lagerteil erhöht.
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Alternativ
wurde vorgeschlagen, statt der Permanentmagnete supraleitende Spulen
in dem zweiten Lagerteil zu verwenden. Diese supraleitenden Spulen
müssen
jedoch zusätzlich
gekühlt
werden, so dass ein zusätzlicher
Aufwand entsteht und zusätzliche
Reibungsverluste auftreten, da das Kühlmittel und ein Stromanschluss
zu diesen Spulen geführt
werden muss.
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DE 103 05 604 A1 beschreibt
einen rotierenden elektrischen Umformer, bei dem die Wicklungen des
Motors/Generators als Hochtemperatursupraleiterwicklungen ausgebildet
sind. Zusätzlich
wird vorgeschlagen, dass die Ständerwicklung
des Motors gegenüber
der Ständerwicklung
des Generators in Umfangsrichtung versetzt angeordnet ist. Damit
soll ein kleinerer und leichterer rotierender elektrischer Umformer
geschaffen werden. Bei dem dort beschriebenen Umformer kann der
Rotor in supraleitenden berührungsfreien
Magnetlagern gelagert werden, die dort nicht näher beschrieben sind.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine demgegenüber verbesserte
Möglichkeit zur
Magnetisierung des zweiten Lagerteils anzugeben.
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Diese
Aufgabe wird mit einer Synchronmaschine gemäß den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
Dazu ist bei einer Synchronmaschine der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass
ein mittels der Erregerspulen erzeugter magnetischer Fluss durch
einen Flusszuführungsabschnitt in
das axial vom Polkern beabstandete zweite Lagerteil ableitbar ist.
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Erfindungsgemäß wird dementsprechend vorgeschlagen,
einen Teil des bei Betrieb durch die Erregerspulen ohnehin erzeugten
magnetischen Flusses dem zweiten Lagerteil zuzuführen, um dieses zu magnetisieren
und den erforderlichen Magnetfluss in den Zwischenraum einzuleiten.
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Zur
Magnetfelderzeugung in dem zweiten Lagerteil werden dementsprechend
keine zusätzlichen,
ein Magnetfeld erzeugenden Komponenten mehr benötigt, da das ohnehin von den
Erregerspulen erzeugte Magnetfeld sowohl für die Zwecke des Antriebs als
auch für
die Zwecke der Lagerung genutzt wird. Dementsprechend entfällt die
Notwendigkeit des Einbringens von Permanentmagneten, das bedeutet,
die Leistung und Tragfähigkeit
des Lagers wird nicht mehr durch die Magnetqualität, die maximale
Rotationsgeschwindigkeit nicht mehr durch die Sprödigkeit
des Permanentmagneten limitiert. Ferner entfällt das Einbringen von zusätzlichen
supraleitenden Spulen in das zweite Lagerteil, das bedeutet, es wird
teures supraleitendes Bandleitermaterial eingespart und die zusätzliche
Kühleinrichtung
entfällt
mit den supraleitenden Lagerspulen.
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Weiterhin
werden die Verluste der Hochtemperatursupraleiterlager nicht mehr
durch die Homogenität
der Permanentmagnetmagnetisierung in Umfangsrichtung bestimmt, so
dass verlustärmere Hochtemperatursupraleiterlager
realisiert werden.
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Die
Inbetriebnahme der erfindungsgemäßen Synchronmaschine
kann dann in mehreren Schritten geschehen. Zunächst muss vor Inbetriebnahme
der magnetischen Lager die Rotorwelle durch eine Halterungsvorrichtung
aufgenommen und gehaltert werden. Zur Inbetriebnahme werden dann
zunächst
die ersten Lagerteile gekühlt.
Nachdem die Temperatur der Hochtemperatursupraleiterstruktur unter
die kritische Temperatur abgefallen ist, werden die Erregerspulen
im Polkern bestromt. Dadurch wird das Magnetfeld erzeugt, und der
magnetische Fluss magnetisiert die zweiten Lagerteile. Hierdurch
wird das Magnetlager automatisch durch die Bestromung der Erregerspulen
aktiviert, so dass die Haltevorrichtung entfernt werden kann. Danach
kann die Synchronmaschine entsprechend in Betrieb genommen werden. Bei
einem Betrieb als Motor werden die Statorwicklungen mit einem Strom
beaufschlagt, der ein Drehfeld erzeugt. Dadurch wird die Rotorwelle
angetrieben. Beim Betrieb als Generator wird der Rotor angetrieben
und ein entsprechender Strom wird in den Statorwicklungen induziert.
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Zur
Aktivierung des magnetischen Lagers muss die Rotorwelle der Synchronmaschine
vorteilhafterweise nicht bewegt werden. Das Lager wird automatisch
bei Bestromung der Erregerspulen in Betrieb genommen. Bei der beschriebenen
Aktivierung des Hochtemperatursupraleiterlagers werden hohe Tragkräfte erreicht,
da die Hochtemperatursupraleiterstruktur vor der Inbetriebnahme
keinem Magnetfeld ausgesetzt ist. Daher ist die Hochtemperatursupraleiterstruktur
bei der Aktivierung des Lagers einer großen Änderung des Magnetfeldes ausgesetzt.
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Konkret
können
die zweiten Lagerteile beispielsweise von Polkernscheiben gebildet
werden, die über
den Flusszuführungsabschnitt
mit dem Polkern gekoppelt sind. Die Ankopplung der zweiten Lagerteile,
die selbstverständlich
aus einem magneti sierbaren Material bestehen, vorzugsweise demselben
Material wie der Polkern, erfolgt über die ebenfalls magnetisierbaren,
also magnetflussleitenden Flusszuführungsabschnitte, die vorzugsweise
an den poltragenden Bereichen des Polkerns angekoppelt sind. Das
sind Bereiche, in denen ein besonders großer magnetischer Fluss auftritt,
also bei Bestromung der Erregerspulen die Bereiche, in denen sich
der Nord- bzw. der Südpol
des Polkerns ausbilden.
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Der
Polkern, die Flusszuführungsabschnitte und
die Polkernscheiben können
ein einstückiges Bauteil
bilden oder mittels Befestigungselementen verbunden sein. Bei der
Ausführung
als einstückiges Bauteil
ist sichergestellt, dass eine gute Flussleitung durch das magnetisierbare
Material auch zu den Polscheiben gewährleistet ist. Die Fertigung
eines solchen einstückigen
Bauteils kann beispielsweise durch Herstellen des kompletten Bauteils
mittels einer geeigneten Form erfolgen, es ist jedoch auch denkbar,
die einzelnen Teile nachträglich
zu verschweißen
oder aus Massivmaterial heraus zu fräsen.
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Zweckmäßigerweise
weist das zweite Lagerteil einen größeren Abstand zu dem Polkern
auf als die Breite des Zwischenraums zwischen dem ersten und dem
zweiten Lagerteil. Auf diese Art wird verhindert, dass sich ein
magnetischer Kurzschluss zwischen dem zweiten Lagerteil, insbesondere
der Polkernscheibe, und dem Polkern bildet, wodurch der abgeleitete
magnetische Fluss nicht durch den Zwischenraum austreten würde, sondern
wieder in den Polkern rückgeführt würde, so
dass durch Einhaltung der genannten Beabstandungskriterien eine
hohe Tragkraft gewährleistet
wird.
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Auch
die Rotorwelle kann auf verschiedene Weise ausgestaltet sein. Zum
einen ist denkbar, dass der Flusszuführungsabschnitt auch eine tragende Verbindung
zwischen dem zweiten Lagerteil und dem Polkern bildet, so dass es
ausreichend ist, eine nicht durchgängige Rotorwelle zu verwenden,
die jeweils mit den zweiten Lagerteilen verbunden ist. Es ist jedoch
auch denkbar, dass eine durchgängige
Rotorwelle verwendet wird, die dann insbesondere sowohl mit den
zweiten Lagerteilen als auch unmittelbar mit dem Polkern verbunden
ist. In diesem Falle ist die Rotorwelle unmagnetisch ausgebildet,
so dass auch ein magnetischer Kurzschluss über die Rotorwelle verhindert
wird.
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Während die
zweiten Lagerteile selbstverständlich
rotationssymmetrisch ausgeführt
sind, sind die Flusszuführungsabschnitte
nur in bestimmten Bereichen zur Verbindung des Polkerns mit dem
zweiten Lagerteil vorgesehen, wo ein magnetischer Fluss abgeführt werden
kann. In diesem Falle sind zwei verschiedene Ausgestaltungen denkbar.
So kann vorgesehen sein, dass die Flusszuführungsabschnitte spiegelsymmetrisch
zur Radialebene der Rotorwelle angeordnet sind. Bei der Verwendung
einer Erregerspule, deren Achse üblicherweise
in dieser Radialebene liegt, bedeutet dies, dass über beide
Flusszuführungsabschnitte
magnetischer Fluss vom Nordpol oder dem Südpol des im Polkern bei bestromten Erregerspulen
vorhandenen Feldes abgeleitet wird. Aufgrund der Unabhängigkeit
der beiden Lager ist dies jedoch nicht relevant für deren
Tragfähigkeit.
Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Flusszuführungsabschnitte
punktsymmetrisch gegenüber dem
Mittelpunkt des Polkerns angeordnet sind. Dann wird bei ähnlich angeordneten
Erregerspulen einmal Fluss aus dem Bereich des Nordpols, einmal
Fluss aus dem Bereich des Südpols
abgeleitet. Diese Ausführungsform
ist besonders vorteilhaft, da Unwuchten am Rotor entgegengewirkt
wird.
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Zusätzlich zu
der radialen Lagerung des Rotors ist auch eine axiale Lagerung wünschenswert. Daher
kann mit besonderem Vorteil vorgesehen sein, dass zur Inhomogenisierung
des Magnetfelds in axialer Richtung ein Vertiefungen aufweisendes
Außenflächenprofil
des zweiten Lagerteils vorgesehen ist. Durch diese Profilierung
des zweiten Lagerteils, insbesondere der Polscheibe, wird also erreicht,
dass der magnetische Fluss nicht gleichmäßig in den Zwischenraum austritt,
sondern dass es in axialer Richtung zu Flussveränderungen kommt. Dann kommt
es jedoch auch bei einer axialen Verschiebung des Rotors innerhalb
der Hochtemperatursupraleiterstruktur zu Feldveränderungen, denen durch entsprechende Kräfte entgegengewirkt
wird. Es wird neben der radialen auch eine axiale Lagersteifigkeit
erreicht. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass an der Außenfläche des
zweiten Lagerteils wenigstens eine umlaufende Vertiefungsrille ausgebildet
ist, so dass sich ein zahnartiges Außenflächenprofil ergibt.
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Häufig sind
auch die Erregerspulen supraleitend ausgebildet. Dann kann vorgesehen
sein, dass die supraleitenden Erregerspulen in wenigstens einem
innerhalb des Polkerns angeordneten oder einem zumindest den Polkern
umgebenden Kryostat angeordnet sind. Dabei wird vorgezogen, dass
das Kryostat für
die Erregerspulen innerhalb des Polkerns angeordnet ist, da dann
ein geringerer Abstand zwischen Statorwicklungen und Rotor bzw.
erstem Lagerteil und zweitem Lagerteil erreicht werden kann und
eine geringere Kühlleistung
insgesamt erforderlich ist. In beiden bislang genannten Fällen rotiert
das Kryostat als Teil des Rotors mit. Es ist jedoch auch denkbar,
einen feststehenden, die Rotoranordnung umgebenden Kryostaten zu
verwenden.
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Für eine Kühlmittelzuführung/Kühlmittelabführung sollte
eine möglichst
reibungsarme Dichtung vorgesehen sein. Besonders vorteilhaft kann
eine solche Dichtung einer Kühlmittelzuführung und
einer Kühlmittelabführung durch
ein auf der Rotorwelle angeordnetes, durch ein Magnetfeld ortsfest
gehaltenes Ferrofluid verwirklicht werden. Ein Ferrofluid ist letztendlich
eine magnetische Flüssigkeit,
die aufgrund entsprechender Magnetfelder, welche beispielsweise
mittels eines Permanentmagneten oder einer ein Magnetfeld erzeugenden
Einrichtung erzeugt werden können,
ortsgenau positioniert werden. Zudem weisen solche Ferrofluide eine
geringe Reibung auf, so dass die durch sie verursachten Verluste gering
gehalten sind. Im Falle einer Kühlmittelzuführung ist
dabei ein Kühlmittelzuführungsbereich
vorgesehen, in dem das Kühlmittel
durch wenigstens eine Öffnung
in der Rotorwelle von außen
in die Rotorwelle eindringen kann. Dieser Zuführungsbereich wird beidseitig
durch eine Ferrofluid-Abdichtung gegen Lecks gesichert. Das gilt
auch für
den Abführungsbereich,
in welchem das Kühlmittel
durch Öffnungen
gasförmig
entweichen kann.
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind
zur Kühlmittelzuführung und
-abführung
feststehende, innerhalb der als Hohlwelle ausgebildeten Rotorwelle
geführte
Rohre vorgesehen. Die Rohre können
dabei vorteilhafterweise konzentrisch in der Rotorwelle angeordnet
sein, wobei ein inneres Rohr von einem äußeren Rohr umgeben ist. Beide
Rohre sind hier Teil des Stators. Auch hier kann die Abdichtung
dann über
Ferrofluide, insbesondere über
eine Ferrofluiddrehdurchführung
erfolgen.
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Daneben
sollte auch eine möglichst
reibungsarme Stromzuführung
zu den Erregerspulen realisiert werden. Dazu kann vorgesehen sein,
dass eine Stromzuführung
zu den Erregerspulen über
eine über
Schleifringe erzeugte elektrisch leitende Verbindung zwischen einem
innerhalb des Rotors angeordneten und einem feststehenden elektrischen
Leiter vorgesehen ist. Dabei ist meist eine kleinflächige Ankopplung
des Schleifrings ausreichend. Alternativ kann eine Erregungskopplungseinrichtung
verwendet werden. Dabei ist keinerlei Verbindung zwischen dem rotorwellenseitig
angeordneten Leiter und dem feststehenden Leiter notwendig, da der
Strom hier über
ein sich änderndes
elektromagnetisches Feld übertragen
wird, beispielsweise nach Art eines Transformators.
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Weitere
Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im
folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen
sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 einen
Querschnitt durch eine Synchronmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform,
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2 einen
Querschnitt durch eine Synchronmaschine gemäß einer zweiten Ausführungsform,
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3 einen
Querschnitt durch eine Synchronmaschine gemäß einer dritten Ausführungsform.
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1 zeigt
den Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Synchronmaschine 1.
An einem Stator 2, der beispielsweise aus Eisen besteht,
sind Statorwicklungen 3 vorgesehen und jeweils ein erstes, ringförmiges Lagerteil 4 für zwei magnetische
Hochtemperatursupraleiterlager, in denen der Rotor gelagert ist.
Das erste Lagerteil 4 umfasst eine innerhalb eines Kryostats 5 befindliche
Hochtemperatursupraleiterstruktur 6.
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Der
Rotor ist um eine Rotationsachse 7 drehbar und umfasst
eine Rotorwelle 8, einen Polkern 9 mit darin befindlichen
Erregerspulen 10, Flusszuführungsabschnitte 11 sowie
zweite Lagerteile 12. Der Polkern 9, die Flusszuführungsabschnitte 11 und
die zweiten Lagerteile 12 sind dabei als einstückiges Bauteil
ausgebildet, welches generell aus einem Material besteht, das gute
magnetische Flussleitungseigenschaften aufweist. Die gesamte Rotoranordnung ist
in einem weiteren Kryostaten 13 aufgenommen, da die Erregerspulen 10 supraleitend
ausgebildet sind. Werden die Erregerspulen 10 bestromt,
so wird ein Magnetfeld erzeugt, das durch die Pfeile 14 symbolisiert
ist. Im in dieser Stellung des Rotors oberen Bereich des Polkerns
bildet sich daher ein Nordpol N aus, im unteren Bereich ein magnetischer
Südpol
S. Mit diesem Magnetfeld wechselwirkt im Betrieb der Synchronmaschine 1 als
Motor ein durch die Statorwicklungen 3 erzeugtes Drehfeld,
bzw. das von den Erregerspulen 10 erzeugte Magnetfeld erzeugt
beim Betrieb als Generator durch Drehung des Rotors einen Strom
in den Statorwicklungen 3.
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Das
Magnetfeld dient jedoch auch dem Betrieb des durch das erste Lagerteil 4 und
das zweite Lagerteil 12 gebildeten magnetischen Lagers.
Dazu wird, wie mittels der Pfeile 15 angedeutet, über die punktsymmetrisch
zum Mittelpunkt des Polkerns 9 angeordneten Flusszuführungsabschnitte 11 magnetischer
Fluss von den poltragenden Bereichen des Polkerns 9 in
die zweiten Lagerteile 12 abgeleitet. Diese werden folglich
bei Betrieb der Erregerspulen 10 magnetisiert. Die magnetisierten
zweiten Lagerteile 12 wirken mit den über Spalte und den Kryostaten 13 beabstandeten
ersten Lagerteilen 4 zusammen. Jegliche Radialbewegung
des zweiten Lagerteils 12 hat eine korrigierende Kraft
zur Folge, wie dies bei Hochtemperatursupraleiterlagern bekannt ist.
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Die
Bedingung dafür
ist jedoch, dass der Fluss, der den zweiten Lagerteilen 12 zugeführt wurde,
auch innerhalb des Zwischenraums zwischen erstem und zweitem Lagerteil
austritt. Die Breite b des Zwischenraums ist daher hier kleiner
als der Abstand a zwischen den als Polkernscheiben ausgebildeten
zweiten Lagerteilen 12 und dem Polkern 9 gewählt, so
dass es nicht zu einem magnetischen Kurzschluss mit dem Polkern 9 kommen
kann. Ein Kurzschluss über
die Rotorwelle 8 ist ohnehin ausgeschlossen, da diese in
diesem Ausführungsbeispiel nicht
durchgehend ausgebildet ist, demnach nur unmittelbar mit dem als
Polkernscheibe ausgebildeten zweiten Lagerteil 12 verbunden
ist.
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Die
Oberfläche
des zweiten Lagerteils 12 ist im Bereich des Zwischenraums
mit rillenartigen Vertiefungen 17 versehen, so dass sich
ein zahnartiges Außenflächenprofil 18 ergibt.
Dadurch ist das in den Zwischenraum austretende und in das erste
Lagerteil 4 eintretende Magnetfeld in axialer Richtung
inhomogen, so dass sich bei axialen Verschiebungen des Rotors eine
Magnetfeldänderung
in der Hochtemperatursupraleiterstruktur 6 ergibt, wodurch
auch in diesem Fall Rückstellkräfte entstehen,
die für
eine axiale Lagersteifigkeit sorgen.
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Der
Kryostat ist fest mit der Rotorwelle 8 verbunden. Zudem
ist bei 21 ein Schleifring angedeutet, über den eine elektrisch leitende
Verbindung zur Übertragung
des elektrischen Stromes zu den Erregerspulen 10 ermöglicht ist.
Alternativ wäre
auch eine Erregungskopplungseinrichtung denkbar, über die der
Strom berührungslos
mittels elektromagnetischer Felder auf einen in der Rotorwelle 8 befindlichen
Leiter übertragen
wird.
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Im
Bereich 27 ist ein Schnitt durch die als Hohlwelle ausgebildete
Rotorwelle 8 gezeigt. Ersichtlich verlaufen innerhalb der
Rotorwelle 8 zwei konzentrische, feststehende Rohre 16,
die der Kühlmittelzuführung bzw.
-abführung
dienen. Das äußere Rohr
wird mit einer Ferrofluiddurchführung 28 gegen die
rotierende Innenseite der Rotorwelle 8 gedichtet.
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2 zeigt
eine weitere Ausführungsform
einer Synchronmaschine 1',
bei der die Rotorwelle 8' durchgehend
ausgebildet ist. Das bedeutet, sie ist sowohl mit dem Polkern 9 als
auch mit den als Polkernscheiben ausgebildeten zweiten Lagerteilen 12 verbunden.
In diesem Fall ist die Rotorwelle 8' unmagnetisch ausgebildet, so dass
es auch über
die Rotorwelle 8' nicht
zu einem magnetischen Kurzschluss zwischen den zweiten Lagerteilen 12 und
dem Polkern 9 kommen kann.
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Als
weiterer Unterschied zur Synchronmaschine 1 ist hier nicht
die gesamte Rotoranordnung in einem Kryostaten enthalten, sondern
es sind Kryostaten 13' im
Inneren des Polkerns 9 vorgesehen, die die Erregerspulen 10 unmittelbar
umgeben. Da die Rotorwelle 8' durchgehend
ausgebildet ist, ist eine Zuführung
des Kühlmittels
zu den Kryostaten 13' durch
die Rotorwelle 8' in
dem Polkern 9 problemlos möglich. Die Kühlmittelzu-
und -abführung
in die gedrehte Rotorwelle 8' ist
in 2 rechts schematisch dargestellt. Die Rotorwelle 8' umfasst jeweils
eine mit der entsprechenden Leitung verbundene Kühlmittelzuführungsöffnung 22 und eine
Kühlmittelabführungsöffnung 23.
Zu diesen sind jeweils eine Kühlmittelzuführung 24 und
eine Kühlmittelabführung 25 geführt. Sowohl
die Kühlmittelzuführung als
auch die Kühlmittelabführung sind über aus
Ferrofluid 26 gebildete Dichtungen abgedichtet. Über die
Kühlmittelzuführung 24 wird
flüssiges
Kühlmittel
zugeführt,
mittels der Kühlmittelabführungsöffnung 23 kann
gasförmiges
Kühlmittel
durch die Kühlmittelabführung 25 abgeleitet
werden.
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Die
Kühlmittelzufuhr
bzw. -abfuhr kann wie bezüglich
der Synchronmaschine 1 beschrieben in konzentrisch in der
als Hohlwelle ausgebildeten Rotorwelle angeordneten Rohren erfolgen.
Dabei stehen die Rohre. Das äußerste Rohr
wird dann mit einer Ferrofluiddrehdurchführung gegen die rotierende Innenseite
der Hohlwelle gedichtet.
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Ebenso
ist in 2 eine aus einem rotorwellenseitigen und einem
statorseitigen Bestandteil bestehende berührungslose Erregungskopplungseinrichtung 29 zur
Stromübertragung
angedeutet, über die
nach Art eines Transformators Strom auf den Rotor übertragen
werden kann. Alternativ ist natürlich auch
in diesem Ausführungsbeispiel
die Verwendung von Schleifringen möglich.
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3 zeigt
ein drittes Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Synchronmaschine 1''. Im Unterschied zu den Synchronmaschinen 1 und 1' sind die Flusszuführungsabschnitte 11' hier symmetrisch
zur Radialebene 19 des Polkerns 9 angeordnet, das
bedeutet, beide Flusszuführungsabschnitte 11' führen magnetischen
Fluss aus dem Bereich des Nordpols des Polkerns 9 bei bestromten
Erregerspulen 10 in die zweiten Lagerteile 12 ab. 3 zeigt
zudem eine Haltevorrichtung 20, die zum Halten des Rotors
bei abgeschalteten Erregerspulen 10 verwendet werden kann.