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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine supraleitende Erregerwicklung
einer supraleitenden Synchronmaschine, aufgebaut aus, einem Rotor
mit zwei Induktoren aus einem magnetischen Material und einem Feldkern,
einer Erregerwicklung umfassend eine supraleitende Wicklung, die
während
des Betriebes nicht rotiert, wobei die Erregerwicklung durch Gleichstrom
derart angeregt wird, dass einer der beiden Induktoren ein N-Pol
und der andere ein S-Pol wird, eine kernfreie Ankerwicklung, die
dreiphasig angeregt wird, die um jeden Induktor angeordnet ist und
ein äußerstes
Bauteil, das von einer mechanischen Abschirmung umgeben ist und
betrifft den Aufbau einer Spule und ein Kühlverfahren.
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Technischer Hintergrund
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Im
Allgemeinen nimmt bei einem herkömmlichen
phasenleitenden Motor ein Magnetkern, hergestellt aus magnetischem
Material, wie zum Beispiel laminierten Silikon-Stahlplatten, das meiste Gewicht des
Rotors ein, und eine Feld- und eine Ankerspule werden in einen Schlitz
eingebracht, der den Kern aufnimmt. Indes verwendet ein supraleitender
Motor eine supraleitende Erregerwicklung, die ein starkes magnetisches
Feld erzeugt und so die gleiche Leistung abgibt, wie die herkömmlichen
phasenleitenden Motoren, bei der Hälfte bis zu einem Drittel der
Größe von herkömmlichen
phasenleitenden Motoren, ohne den Kern im Motor zu verwenden.
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Um
die gewünschte
Leistung mit kernfreiem Aufbau, der den Kern nicht verwendet, bereitzustellen,
wird eine Feld- bzw. Erregerspule in einem rotierenden Kälteregler
derart angeordnet, dass ein starkes magnetisches Feld unter supraleitenden
Bedingungen bereitgestellt wird. Somit müssen Einrichtungen zum Kühlen supraleitender
Spulen zusammen mit elektrischen Spulen angeordnet werden. Im Falle einer
Feldspule aus Bi2223 oxid-basierten supraleitenden Drähten, die
bisher nicht in der Drehmaschinentechnik verwendet werden und kürzlich in
der Kältetechnik
verwendet wurden, wird die Feldspule auf in etwa 30 Kelvin heruntergekühlt und
flüssiges
Neon oder gasförmiges
Helium wird meist als Kühlmedium verwendet.
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Der
supraleitende Motor/Generator ist dadurch vorteilhaft, dass ein
starkes Magnetfeld in der supraleitenden Feldspule erzeugt werden
kann sodass die Größe und das
Gewicht deutlich reduziert werden im Vergleich mit herkömmlichen
Maschinen und der Wirkungsgrad erhöht werden kann. Jedoch ist
der supraleitende Motor/Generator dadurch nachteilig, dass die supraleitende
Feldspule auf eine sehr niedrige Betriebstemperatur von 50 Kelvin
oder weniger heruntergekühlt
werden muss. Somit bleiben technische Schwierigkeiten aufgrund der
Entwicklung der cryogenen Kühltechnologie
aus, sogar wenn ein stationärer
supraleitender Magnet, wie zum Beispiel ein MRI, einen Metall basierten
supraleitenden Draht verwendet, der auf 4,2 Kelvin heruntergekühlt werden
muss. Allerdings muss in einer stationären Kältemaschine, in der das Kühlmedium
verflüssigt ist,
und auch in einer Leitung durch die das Kühlmedium herein und heraus
fließt,
eine sehr niedrige Temperatur aufrechterhalten werden und ein Teil
zum Koppeln eines drehbaren Teils mit einem stationären Teil
ist erforderlich, um die rotierende supraleitende Feldspule, wie
zum Beispiel bei einer supraleitenden Drehmaschine, mit einem Kühlmedium
zu versorgen. Um dieses Problem zu lösen wird eine Ferro-Fluiddichtung
installiert. Jedoch ist das Verbindungsteil im Aufbau komplex und
ist schwach, sodass die Betriebssicherheit sich verschlechtert wenn
der Motor/Generator für
eine längere
Zeitspanne betrieben wurde wobei die Kühleffizienz sich verschlechtert. Dadurch
verringert sich der gesamte Wirkungsgrad des supraleitenden Motors/Generators.
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Da
die rotierende cryogene supraleitende Feldspule in der Regel ein
konstantes Magnetfeld (DC magnetic field) erzeugt, wird sie als
Erreger bzw. Feldspule für
eine Synchronmaschine oder eine Gleichstrommaschine verwendet. Eine
phasenleitende Kupferspule, die in bestehenden Motoren verwendet
wurde, wird in einer Ankerwicklung, in der ein sich wechselndes
Magnetfeld (AC magnetic field) erzeugt wird, verwendet.
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Somit
sind die meisten supraleitenden Maschinen, die zur Zeit entwickelt
worden sind, so aufgebaut, dass eine Magnetfeld Abschirmung auf
der äußersten
Schicht der Maschine vorgesehen ist, die durch Schichten eines ferromagnetischen
Körpers ausgebildet
ist, der auf die vorhandenen Drehmaschinen in zylindrischer Form
aufgebracht wird und eine Drei-Phasen-Leitspule bzw. eine Drehstrom-Wicklung
ist innerhalb des mechanischen Schildes angeordnet.
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Ein
thermischer Isolator, aus Aluminium oder Kupfer und mit guten elektrischen
Leiteigenschaften, ist zwischen der Ankerwicklung und der supraleitenden
Feldspule angeordnet wobei Flüsse
Strom induzieren, wenn die bestehende Synchronmaschine außer Tritt
kommt, sodass das Wiederherstellen einer synchronen Geschwindigkeit
unterstützt
wird. Zudem dient der thermische Isolator dazu zu verhindern, dass
ein magnetisches Wechselstromfeld, das in der Ankerwicklung erzeugt
wird, die supraleitende Feldspule beeinflusst, die ein konstantes
Magnetfeld erzeugt. Ein cryogener Isolator, der zwischen der Kältemaschine
und der supraleitenden Feldspule angeordnet ist, dient dazu die
abstrahlende Wärme,
die von einer äußeren Abdeckung
des Rotors übertragen wird,
abzuhalten. Im Allgemeinen wird der thermische Isolator verwendet,
wenn die Oxid-basierten supraleitenden Drähte verwendet werden, die hoch
invariant sind bzw. eine hohe Unveränderlichkeit aufweisen.
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Da
der derzeit entwickelte supraleitende Motor/Generator eine rotierende
Feldstruktur aufweist, müssen
die Probleme des cryogenen Kühlsystems der
supraleitenden Maschine behoben werden, diese sind, der komplexe
Aufbau zum Kühlen
der rotierenden supraleitenden Feldspule, die Verschlechterung der
Betriebssicherheit und die Verminderung der Kühleffizienz aufgrund langer
Betriebszeiten. Das heißt,
dass eine Verbesserung des cryogenen Kühlsystems der supraleitenden
Drehmaschine erforderlich ist. Zudem, wenn die supraleitende Feldspule
einen kernfreien Aufbau bei einer mittleren oder kleinen Maschine
mit ca. 10 MW aufweist, sind zu viele supraleitende Drähte, die
teuer sind, erforderlich, so dass die Wirtschaftlichkeit des supraleitenden
Motors/Generators gering ist.
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Offenbarung
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Technisches Problem
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Dem
entsprechend wurde die vorliegende Erfindung unter Berücksichtigung
der oben erläuterten
und im Stand der Technik auftretenden Probleme gemacht und eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine supraleitende Feldspule,
die in einem supraleitenden Motor/Generator verwendet wird, bereitzustellen,
welche die Probleme eines vorhandenen cryogenen Kühlsystems
löst und
die Menge an supraleitendem Draht in einer Maschine gleicher Leistung
minimiert.
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Technische Lösung
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Um
die oben genannte Aufgabe zu lösen, stellt
die vorliegende Erfindung eine supraleitende Synchronmaschine bereit,
mit einer supraleitenden Feldspule, die eine supraleitende Feldspule
umfasst, die durch Wickeln eines supraleitenden Drahtes ausgebildet
ist und durch Gleichstrom erregt wird wobei die supraleitende Feldspule
in einem Kühlbehälter angeordnet
ist, der ein cryogenes Kühlmedium,
wie zum Beispiel flüssigem
Stickstoff oder flüssiges
Neon enthält
und der direkt mit einer Kältemaschine
verbunden ist, um durch ein Kälteübertragungsverfahren
gekühlt
zu werden.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst die supraleitende Feldspule zudem
einen Rotor, der an beiden Seiten der supraleitenden Feldspule und
des Kühlbehälters gegenüberliegenden
Enden vorgesehen ist, einen Stator mit Kern, der außerhalb
des Rotors vorgesehen ist, eine kernfreie Ankerwicklung bzw. Drehstromwicklung,
die an einer inneren Oberfläche
des Stators derart ausgebildet ist, dass sie den Induktor umgibt und
die dreiphasig angeregt wird.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst die supraleitende Feldspule zudem
einen Isolator der ausgebildet ist, um die supraleitende Feldspule
zu umgeben und abstrahlende Wärme
vom Rotor und ein Wechselstrommagnetfeld, erzeugt durch die Ankerwicklung,
zu unterbrechen bzw. abzuschirmen.
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Zudem
beinhaltet der Kühlbehälter mehrere Schichten
eines Superisolators die den Kühlbehälter umgeben,
um das Eindringen von Strahlungswärme zu verhindern und eine
Vakuumschicht ist zwischen dem Kühlbehälter und
dem Isolator vorgesehen.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung stellt die vorliegende Erfindung eine
supraleitende Synchronmaschine bereit, mit
einer supraleitenden
Feldspule, die eine einzelne Flach- bzw. Scheibenspule oder eine
doppelte Scheibenspule umfasst, die durch Wickeln eines supraleitenden
Drahts ausgebildet ist und ein konstantes Feld erzeugt,
einem
Rotor umfassend einen Induktor vom Kern-Typ, der an beiden gegenüberliegenden
Enden der supraleitenden Feldspule angeordnet ist und aus magnetischem
Material ausgebildet ist,
einem Feldkern, der im Zentrum der
supraleitenden Feldspule angeordnet ist und einer Welle, die koaxial zum
Induktor und dem Feldkern montiert ist und um eine Achse rotiert,
einem
Stator mit Kern, der außerhalb
des Rotors angeordnet ist,
einer kernfreien Ankerwicklung,
die auf der inneren Oberfläche
des Stators vorgesehen ist und dreiphasig angeregt wird, und
einem
Isolator, der vorgesehen ist, um die supraleitende Feldspule zu
umgeben und Strahlungswärme vom
Rotor und ein wechselndes Magnetfeld, das von der Ankerwicklung
erzeugt wird, abzuschirmen. Hierbei ist die supraleitende Feldspule
in einem Kühlbehälter angeordnet,
der ein cryogenes Kühlmedium enthält, wie
zum Beispiel flüssigen
Stickstoff oder flüssiges
Neon und direkt mit einer Kältemaschine zum
Kühlen
mittels eines Kälteübertragungsverfahrens
verbunden ist und mehrere Schichten bzw. Lagen einer Superisolierung
umgeben den Kühlbehälter, um
das Eindringen von Strahlungswärme
zu verhindern und eine Vakuumschicht ist zwischen dem Kühlbehälter und
dem äußeren Umfang
des Feldkerns oder zwischen dem Kühlbehälter und dem Isolator ausgebildet.
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Zudem
umfasst der Induktor einen ersten Induktor, der integriert mit dem
Feldkern ausgebildet ist und mit mehreren herausstehenden Polen,
die diametral von einem Ende des Feldkerns hervorstehen und einen
zweiten Induktor, der gegenüberliegend dem
ersten Induktor angeordnet ist und mehrere herausstehende Pole aufweist.
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Die
supraleitende Feldspule ist zwischen den herausstehenden Polen des
ersten und zweiten Induktors angeordnet. Die supraleitende Feldspule ist
aus BSCCO oder YBCO supraleitendem Draht ausgebildet und umfasst
mehrere einfache oder doppelte Scheiben- bzw. Flachspulen.
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Um
eine supraleitende Feldspule, wie die eine oben beschriebene, zu
kühlen,
kann die supraleitende Feldspule in einem Kühlbehälter angeordnet sein und könnte durch
Kühlmedien,
wie zum Beispiel flüssigen
Stickstoff oder flüssiges
Neon gekühlt
werden. Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist die Feldspule stationär, so dass die Kältemaschine
direkt mit der Feldspule verbunden ist und somit die Feldspule durch
ein Kälteübertragungsfahren
gekühlt
wird.
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Zudem
ist der Isolator außerhalb
des Kühlbehälters angeordnet
und aus Aluminium- oder
einer Kupferlegierung ausgebildet, so dass er die Festigkeit besitzt,
um ein starkes Vakuum aufrechtzuerhalten, zusätzlich zum Abschirmen eines
wechselnden oder sich ändernden
Magnetfeldes, das bei einem abnormalen Betriebszustand erzeugt wird.
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Hoch-Vakuumschichten
sind zwischen dem äußeren Umfang
der Feldspule und dem inneren Umfang des Kühlbehälters und zwischen dem äußeren Umfang
des Kühlbehälters und
dem inneren Umfang des Isolators ausgebildet, um auf diese Weise das
Eindringen von Wärme
in den Kühlbehälter zu verhindern.
Des Weiteren sind mehrere Lagen eines Superisolators um den Kühlbehälter herum
angeordnet, um das Eindringen von Strahlungswärme zu verhindern.
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Der
Isolator muss dazu ausgebildet sein, das Eindringen eines sich wechselnden
Magnetfelds von der Ankerspule, das während abnormalem Betrieb auftritt,
abzuschirmen und zusätzlich
ein starkes Vakuum aufrechterhalten, deshalb ist der Isolator vorzugsweise
aus Aluminium oder einer Kupferlegierung ausgebildet, die die erforderliche
Festigkeit und überragende
elektrische Leitfähigkeiten
aufweist.
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Vorteilhafte Effekte
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Wie
oben beschrieben, stellt die vorliegende Erfindung eine supraleitende
Synchronmaschine bereit, bei der eine supraleitende Feldspule nicht
rotiert wird, wenn die Maschine in Betrieb ist, so dass es leichter
und einfacher ist, ein Kühlsystem
zum Kühlen der
supraleitenden Spule zu entwickeln im Vergleich zu supraleitenden
Synchronmaschinen mit einem umlaufenden Feld, wodurch sich die Betriebssicherheit
und Stabilität
der Maschine erhöht
und das Volumen des Gesamtsystems reduziert wird.
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Zudem
ist ein Isolator zwischen den herausstehenden Polen des ersten und
zweiten Induktors angeordnet, so dass ein effektiver Spalt vermindert wird.
Da der Rotor aus einem magnetischen Material ausgebildet ist, wird
der Verlust magnetomotorischer Kraft verringert, so dass die Menge
an supraleitendem Draht reduziert wird. Da der Feldkern 220 eine Bahn
für den
durch den Feldkern erzeugten magnetischen Fluss darstellt, wird
die Wirkung des magnetischen Feldes auf die supraleitende Feldspule 100 vermindert
und die Gefahr eines Quenchens, verursacht durch das magnetische
Feld das in der Feldspule 100 erzeugt werden kann, wird
reduziert. Zudem wird der magnetische Fluss im Luftspalt nicht alterniert,
so dass das Volumen der Maschinen erhöht wird, aber das Kühlsystem
ist vereinfacht und das Volumen des Gesamtsystems wird verringert.
Die Maschine kann mehrpolig durch eine Änderung der Anzahl der Induktoren
ausgebildet werden. Die supraleitende Feldspule weist einen Aufbau
mit einfacher oder doppelter Scheibenform auf, somit ist es einfach,
den Wickelvorgang durchzuführen.
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Beschreibung der Zeichnungen
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1a und 1b sind
Ansichten, die den Aufbau einer supraleitenden Synchronmaschine
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigen, und
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2 ist
eine Ansicht, die den Aufbau einer supraleitenden Feldspule, eines
Kühlbehälters und eines
Isolators, die wichtige Teile der vorliegenden Erfindung sind, zeigen.
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Bevorzugtes Ausführungsbeispiel
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Im
Folgenden wird das bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung anhand der beigefügten
Zeichnungen detailliert beschrieben.
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Als
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden eine supraleitende
Synchronmaschine vom gleichpoligen bzw. homopolaren Typ beschrieben.
Bei dieser Synchronmaschine ist die Anzahl der Pole eines Rotors 200 sechs
und eine Ankerwicklung 400 ist mit kernfreiem Aufbau bzw.
mit Luftkern gewickelt.
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Im
Allgemeinen ist die supraleitende Synchronmaschine des gleichpoligen
Typs eine solche Synchronmaschine, die mit einer synchronen Geschwindigkeit
entsprechend der Anzahl der Pole und der Betriebsfrequenz der Maschine
rotiert. Hierin wird die Betriebsgeschwindigkeit der Synchronmaschine
nicht von Veränderungen
der Last beeinflusst.
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Die 1a und 1b zeigen
den Aufbau und die Form von wichtigen Teilen der supraleitenden Synchronmaschine
gemäß der vorliegenden
Erfindung und 2 zeigt die supraleitende Synchronmaschine
gemäß der vorliegenden
Erfindung, bei der eine supraleitende Feldspule und ein Kühlbehälter in der
Synchronmaschine vorgesehen sind und eine Kältemaschine die mit der supraleitenden
Feldspule verbunden ist.
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Wie
in den Zeichnungen gezeigt, umfasst die supraleitende Synchronmaschine
gemäß der vorliegenden
Erfindung eine supraleitende Feldspule 100, einen Rotor 200,
einen Stator 300, Ankerwicklungen 400, und einen
Isolator 500.
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Die
supraleitende Feldspule 100 umfasst eine einzelne Flachspule
oder eine doppelte Flachspule, die durch Wickeln eines bandförmigen supraleitenden
Drahtes ausgebildet sind. Um ein gewünschtes magnetisches Feld und
eine gewünschte Intensität bereitzustellen,
wird eine einfache oder doppelte Flachspule verwendet oder es werden
mehrere Flachspulen oder doppelte Flachspulen verwendet, die in
Lagen angeordnet sind.
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Die
supraleitende Feldspule 100, die durch Schichten der einzelnen
Flachspulen oder Doppelflachspulen ausgebildet wird, ist koaxial
mit einem Feldkern 220 gekoppelt.
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Hierin
ist der supraleitende Draht ein Bi-2223 Draht oder ein YBCO hochtemperatursupraleitender-Draht,
der ein Draht der zweiten Generation ist.
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Die
supraleitende Feldspule 100 ist zwischen den zwei Induktoren 210 angeordnet,
die aus einem magnetischen Material ausgebildet sind, und koaxial
mit dem Feldkern 220 gekoppelt ist, der in einen Induktor 210 integriert
ist. Gleichstromleistung wird an die supraleitende Feldspule 100 angelegt,
so dass die supraleitende Feldspule 100 von Gleichstrom
angeregt wird und dadurch eine der beiden Induktoren 210 ein
Nord-Pol und der andere ein Süd-Pol
wird.
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Die
Induktoren 210 umfassen einen ersten Induktor 211,
der integral mit dem Feldkern 220 ausgebildet ist und einen
zweiten Induktor 212, der gegenüberliegend zum ersten Induktor 211 angeordnet ist.
Der erste Induktor 211 umfasst mehrere herausstehende Pole 213,
die diametral von einem Ende des Feldkerns 220 hervorstehen.
Der zweite Induktor 212 umfasst mehrere herausstehende
Pole 213 so dass sie den hervorstehenden Polen 213 des
ersten Induktors 211 entsprechen. Dadurch ist die Anzahl der
Pole des Rotors 200 sechs.
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Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
ist die Anzahl von herausstehenden Polen 213 drei. Jedoch ist
es für
Fachleute offensichtlich, dass die Anzahl der herausstehenden Pole 213 in
geeigneter Weise geändert
werden kann ohne auf die Anzahl drei begrenzt zu sein.
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Zudem
ist der Stator 300 vom Kern-Typ außerhalb des Rotors 200 vorgesehen,
so dass die Kältemaschine 600 thermisch
mit der supraleitenden Feldspule 100 gekoppelt ist.
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Zudem
sind die Ankerwicklungen 400, mit einem kernfreien Aufbau,
zwischen dem inneren Umfang des Stators 300 und den äußeren Umfängen der Induktoren 210 des
Rotors 200 angeordnet und werden dreiphasig angeregt.
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Hierin
weist die supraleitende Feldspule 100, die nicht rotiert,
einen kernfreien Aufbau um den Rotor 200, mit den Induktoren 210 und
dem Feldkern 220, auf, wobei die Ankerwicklungen 400,
die dreiphasig angeregt werden, ein rotierendes Magnetfeld erzeugen
und dadurch wird der Rotor 200 gedreht.
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Die
supraleitende Feldspule 100 ist im Kühlbehälter 110 angeordnet,
um eine sehr geringe Betriebstemperatur aufrechtzuerhalten. Geeignete Kühlmedien,
wie flüssiger
Stickstoff oder flüssiges Neon,
werden abhängig
von der Betriebstemperatur ausgewählt.
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Als
weiteres Kühlverfahren
kann eine Kältemaschine 600,
vom G-M-Typ oder nach Pulsröhrenart
(pulse tube type cryocooler), direkt mit der stationären supraleitenden
Feldspule 100 verbunden werden, so dass die supraleitende
Feldspule 100 über ein
Kälteübertragungsverfahren
oder Kältemediumströmverfahren
gekühlt
wird.
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Dieses
Kühlverfahren
ist dadurch vorteilhaft, dass verschiedene Betriebstemperaturen
ausgewählt
werden können.
Besonders wenn die YBCCO Drähte
zweiter Generation, von denen zur Zeit die höchste Wirtschaftlichkeit erwartet
wird, als supraleitende Feldspule verwendet werden, kann das Kühlverfahren
beträchtlich
die Betriebstemperatur erhöhen.
Als Kühlverfahren
kann ein Kühlverfahren
verwendet werden das effektiv im Betriebsbereich von 50 Kelvin ist.
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Wie
in 1a und 2 gezeigt, ist eine Vakuumschicht 120 von
ungefähr
10–5 Torr
außerhalb des
Kühlbehälters 110 ausgebildet,
um das Eindringen von Wärme
von außen
zu verhindern. Die Oberfläche
des Kühlbehälters 110 ist
mit mehreren Lagen von Superisolierung bedeckt, zum Beispiel ein
Aluminium-Dünnfilm,
der eine sehr niedrige Strahlungsdichte aufweist, um die Übertragung
von Strahlungswärme
zu verhindern. Letztlich ist der zylindrische Isolator 500 außerhalb
des Kühlbehälters 110 angeordnet
und die Vakuumschicht 120 von ca. 10–5 Torr ist
zwischen dem Kühlbehälter 110 und
der inneren Oberfläche
des Isolators 500 ausgebildet.
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Hier
dient der Isolator 500 zum Unterbrechen des magnetischen
Wechselfeldes, das in der Ankerwicklung 400 erzeugt wird.
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Nachfolgend
werden die Eigenschaften von homopolaren supraleitenden Synchronmaschinen, die
einfach hohes Drehmoment und statische Drehmomentausgabecharakteristiken
für einen
großen Arbeitsgeschwindigkeitsbereich
aufweisen und die supraleitende Maschinen des umlaufenden Feld-Typs
mit jenen verglichen.
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Bei
der wie oben beschrieben aufgebauten einpoligen homopolaren supraleitenden
Synchronmaschine ist die Feldspule stationär, so dass die supraleitende
Feldspule nicht rotiert wird während
die Maschine in Betrieb ist. Auf diese Weise wird der Aufbau einer
Vorrichtung zum Kühlen
der supraleitenden Feldspule vereinfacht.
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Zudem,
da der Isolator 500 zwischen dem ersten und zweiten Induktor 211 und 212 angeordnet ist,
wird ein effektiver Spalt verkleinert. Da der Rotor aus magnetischem
Material ausgebildet ist, wird der Verlust an magnetomotorischer
Kraft reduziert, so dass die Menge an supraleitendem Draht reduziert wird.
Da der Feldkern 220 eine Bahn für durch die Feldspule erzeugten
magnetischen Fluss darstellt, wird der Effekt, den das magnetische
Feld auf die supraleitende Feldspule 100 ausübt reduziert.
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Auf
diese Weise wird das Quenchen, verursacht durch das magnetische
Feld, das von der magnetischen Feldspule 100 erzeugt wird,
reduziert. Der magnetische Luftspalt Fluss alterniert nicht, so dass
das Volumen der Maschine sich erhöht, aber das Kühlsystem
ist vereinfacht und das Volumen des Gesamtsystems wird reduziert.
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Zudem,
da der Rotor eine Kernstruktur aus magnetischem Material aufweist,
wird die mechanische Stabilität
erhöht.
Die Maschine kann durch eine Änderung
der Anzahl der Induktoren multi-polarisiert werden. Die Feldwicklung
hat eine einfache oder doppelte Scheibenform, was den Wickelvorgang
vereinfacht.
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Obwohl
das bevorzugte Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung zu Erläuternden
Zwecken offenbart worden ist, werden Fachleute unterschiedliche
Abwandlungen, Ergänzungen
und Ersetzungen erkennen, ohne den Schutzbereich der Erfindung und
den Erfindungsgedanken, wie sie in den anhängigen Ansprüchen definiert
sind, zu verlassen.
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Zusammenfassung
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Hierin
ist ein supraleitender Feldkern einer einpoligen supraleitenden
Synchronmaschine beschrieben. Die supraleitende Synchronmaschine
umfasst eine supraleitende Feldspule, die eine Einzel- oder Doppelflachspule,
die durch Wickeln eines supraleitenden Drahtes ausgebildet ist,
umfasst, einen Rotor mit Kern, der aus magnetischem Material ausgebildet
ist und eine Ankerwicklung, die dreiphasig angeregt wird auf einer
Oberfläche
eines Kerns eines Stators. Der Feldkern der einpoligen supraleitenden Synchronmaschine
wird nicht rotiert, wenn die Maschine in Betrieb ist. Auf diese
Weise ist kein Teil zum Verbinden der sich drehenden Feldspule mit
einer stationären
Kältemaschine
zum Kühlen
mittels eines Kühlmediums
notwendig, so dass der Aufbau einfach ist, die Zuverlässigkeit
hoch ist und verschiedene Kühlverfahren
möglich
sind.
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- 100
- supraleitende
Feldspule
- 110
- Kühlbehälter
- 120
- Vakuumschicht
- 200
- Rotor
- 210
- Induktoren
- 211
- erster
Induktor
- 212
- zweiter
Induktor
- 213
- herrausstehende
Pole
- 220
- Feldkern
- 230
- Welle
- 300
- Stator
- 400
- Ankerwicklungen
- 500
- Isolator
- 600
- Kältemaschine