DE19847591A1 - Permanentmagneterregte elektrische Maschine mit Hoch-Temperatur-Supra-Leitern zur Magnetfeldverstärkung bzw. Feldschwächung - Google Patents
Permanentmagneterregte elektrische Maschine mit Hoch-Temperatur-Supra-Leitern zur Magnetfeldverstärkung bzw. FeldschwächungInfo
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Abstract
Bei bekannten permanenterregten (PM) elektrischen Maschinen wird der Hauptfluß durch den Streufluß vermindert, was zu einer Senkung ihrer Materialausnutzung bei Verschlechterung ihrer Betriebsdaten (z. B. niedriger Leistungsfaktor) führt. Die neue Konstruktion der PM-Maschine mit Hochtemperatursupraleitern soll es ermöglichen, durch die Aufmagnetisierung des Läufers den Streufluß im PM-Läufer zu verringern bzw. seine Richtung zu ändern, dabei die Materialausnutzung und die Betriebsdaten der Maschine zu verbessern. DOLLAR A Durch die in Pollücken und in Nuten des PM-Läufers eingebetteten HTS-Stäben wird der Streufluß in HTS-Stäben durch die Aufmagnetisierung des Läufers von einem äußeren Feld (z. B. von der Ständerwicklung erzeugt wird) unter Nutzung des "pinning"-Effekts (zero field cooling) bei der Abkühlung eingefroren: a) er wird vollständig kompensiert, d. h. der Streufluß wird gleich Null oder b) überkompensiert (trapped flux cooling) und damit wird der Nutzfluß der Maschine über den normalen Remanenzfluß (entsprechend der Remanenzinduktion B¶r¶) hinaus gesteigert. Umgekehrt läßt sich auch ein "Feldschwächbetrieb" erzielen. DOLLAR A Die Ausführung der PM-Maschinen mit HTS-Materialien und Aufmagnetisierung des Läufers ermöglicht die Erhöhung ihrer Materialausnutzung bei gleichzeitiger Verbesserung ihrer Betriebsdaten (z. B. höherer Leistungsfaktor, größerer Wirkungsgrad und höhere Leistungsdichte) bzw. ihrer Betriebseigenschaften ("Magnetfeldverstärkung" oder "Feldschwächbetrieb").
Description
Die Erfindung dient in erster Linie der Erhöhung des magnetischen Nutz-(Haupt-)flusses per
manenterregter elektrischer Maschinen vorzugsweise auf dem Dreh- bzw. Wanderfeldprinzip
basierend, sowie der damit verbundenen Erhöhung ihrer Materialausnutzung (d. h. Senkung
des Leistungsgewichtes) bei gleichzeitiger Verbesserung ihrer Betriebsdaten (z. B. höherer
Leistungsfaktor). Der erfinderische Gedanke geht davon aus, den Streufluß von Permanent
magneten nicht nur durch "Flußsperren" aus HTS-Materialien zu vermindern (und dadurch
die streuungsbedingte Verminderung des Hauptflusses entsprechend Bδ1 zu verringern), son
dern die bei Flußsperren unvermeidbaren Reststreuflüsse unter gleichzeitiger Nutzung des
"pinning"-Effektes ("trapped field") vollständig zu kompensieren (d. h. den Streufluß zu Null
zu machen), ja sogar "überzukompensieren" und damit den Nutzflußwert über den maximalen
Hauptflußwert (entsprechend der Remanenzinduktion Br nach Fig. 1) darüber hinaus (auf Bδ2
in Fig. 1) zu steigern. Umgekehrt läßt sich natürlich die "trapped field"-Richtung in den
HTS-Materialien auch umkehren (ΔH in Fig. 1) und dadurch die im "Feldschwächbetrieb" der sonst
praktisch konstant erregten Permanentmagnetmaschine erwünschte Feldschwächungseffekt
erzielen.
Fig. 2a gibt einen schematischen Überblick über eine permanenterregte Maschine, bspw. mit
einem (hier nicht detailliert gezeichneten) Ständerblechpaket 12 und Drehstromwicklung 10.
Fig. 2b zeigt am Beispiel des mit Schalenmagneten und ebenfalls schalenförmigen
HTS-Teilen versehenen Läufers, daß der "trapped field"-Anteil zur Feldverstärkung seine Richtung
(im Vergleich zum üblichen Permanentmagnetläufer-Streufluß) innerhalb des Läufers umge
kehrt hat.
Fig. 3 zeigt beispielhaft verschiedene Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Läufers:
Fig. 3a zeigt den 2-poligen Läufer mit ferromagnetischer Welle 3, dem geblechten Eisenkern
5 und den oben bereits erwähnten schalenförmigen Permanentmagneten 1 und
HTS-Materialien ("Supraleiter") 2.
Fig. 3b gibt eine 4-polige Ausführung mit 4 quaderförmigen Permanentmagneten, amagneti
scher Welle und in HTS-Hülse ("Nabe") 4 und HTS-Zwischenteile 2 zwischen den Polen auf
geteilte "trapped field"-Anordnungen wider.
In Fig. 3c ist der Permanentmagnet 1 sternförmig ausgebildet und aus Fliehkraftgründen mit
einem Blechpaketring 8 umgeben, der einen Dämpfer- bzw. Anlaufkäfig 7 enthält. Hier sind
die "trapped field"-Anordnungen in einen Zwickel zwischen den Permanentmagnetpolen und
einem Nutteil unterhalb des Dämpferkäfigstabes aufgeteilt.
Fig. 3d zeigt beispielhaft einen Läufer mit "vergrabenen" Permanentmagneten, Dämpfer
wicklung und HTS-trapped field Teilen, die mit schwalbenschwanzförmigen Befestigungsan
sätzen versehen sind.
1
Permanentmagnet
2
Supraleiter (HTS-Material)
3
Welle
3
a amagnetische Welle
4
supraleitende Zapfe (Nabe)
5
geblechter Eisenkern
6
supraleitende Stäbe
7
Dämpferwicklung
8
Läuferblechpaket
9
Lagerschild
10
Ständerwicklung
11
Gehäuse
12
Ständerblechpaket
[1] Gutt, H.-J.; Immendörfer, I; Reutlinger, K.:
Mehrfachnutzung von Hochtemperatur-Supraleitern in elektrischen Maschinen. DE 196 36 548 A1, Okt. 16., 1997;
[2] Essam S. Handi:
Design of small electrical machines. John Wiley & Sons, New York, USA, S. 177-179, 1996;
[3] Weh, H.:
New Maglev Concepts with Magnetically Active Rails. Electrical Engineering Research Report, No. 5, June 1998, Page 3-7;
[4] Komarek P.:
Hochstromanwendung der Supraleitung, B. G. Teubner Stuttgart 1995;
[5] Charles, P. Pooie; Jr. Horacio A. Farach; Richard, J. Creswick:
Superconductivity ACADEMIC PRESS; INC. 1995.
Mehrfachnutzung von Hochtemperatur-Supraleitern in elektrischen Maschinen. DE 196 36 548 A1, Okt. 16., 1997;
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[5] Charles, P. Pooie; Jr. Horacio A. Farach; Richard, J. Creswick:
Superconductivity ACADEMIC PRESS; INC. 1995.
Claims (6)
1. Elektrische Maschinen, vorzugsweise auf dem Dreh- und Wanderfeldprinzip basierend, mit
Permanenterregung dadurch gekennzeichnet, daß in deren Pollücken Hoch-Tempera
tur-Supraleiter-(HTS-)Materialien angeordnet sind, in denen zur Magnetfeldverstärkung ein zu
dem Permanentmagnetfeld in gleicher Richtung verlaufendes Magnetfeld ("trapped field")
eingefroren wird. Zur Magnetfeldschwächung für den Feldschwächbetrieb wird in den
HTS-Materialien ein dem Permanentmagnetfeld entgegengerichtetes Magnetfeld ("trapped
field") eingefroren.
2. Permanenterregte Maschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das feldver
stärkende bzw. feldschwächende, im HTS-Material einzufrierende Feld durch gesonderte
Auf- bzw. Abmagnetisierungseinrichtungen außerhalb der Maschinen (d. h. im ausgebau
ten Zustand des Permanentmagnetteiles mit seinen HTS-Materialien) erzeugt werden.
3. Permanenterregte Maschinen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
feldverstärkende bzw. feldschwächende, im HTS-Material einzufrierende Feld ("trapped
field") im zusammengebauten (d. h. betriebsfertigen) Zustand der Maschinen durch deren
Haupt- und/oder Zusatzwicklungen aufgebracht bzw. erzeugt wird.
4. Permanenterregte Maschinen nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß das feld
verstärkende Feld ("trapped field") gleichzeitig mit der Aufmagnetisierung des Perma
nentmagneten in den ihn benachbarten bzw. ihn umgebenden HTS-Materialien "eingefro
ren" wird.
5. Permanenterregte Maschinen nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß vor
zugsweise bei 4- und höherpoligen Ausführungen die dann aus amagnetischem Material
bestehenden Wellen 3a (Fig. 3b und d) mit einer Hülse ("Nabe") aus HTS-Materialien um
geben werden.
6. Permanenterregte Maschinen nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die aus
HTS-Materialien bestehenden "trapped field"-Anordnungen je Pol auch aus mehreren,
auch durch Blechpaketteile getrennten Teilen bestehen können (Fig. 3c).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19847591A DE19847591A1 (de) | 1998-10-15 | 1998-10-15 | Permanentmagneterregte elektrische Maschine mit Hoch-Temperatur-Supra-Leitern zur Magnetfeldverstärkung bzw. Feldschwächung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19847591A DE19847591A1 (de) | 1998-10-15 | 1998-10-15 | Permanentmagneterregte elektrische Maschine mit Hoch-Temperatur-Supra-Leitern zur Magnetfeldverstärkung bzw. Feldschwächung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19847591A1 true DE19847591A1 (de) | 2000-05-11 |
Family
ID=7884585
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19847591A Withdrawn DE19847591A1 (de) | 1998-10-15 | 1998-10-15 | Permanentmagneterregte elektrische Maschine mit Hoch-Temperatur-Supra-Leitern zur Magnetfeldverstärkung bzw. Feldschwächung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19847591A1 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1299935A1 (de) * | 2000-05-12 | 2003-04-09 | Reliance Electric Technologies, LLC | Hybrider supraleitender motor/generator |
FR2925238A1 (fr) * | 2007-12-18 | 2009-06-19 | Univ Henri Poincare Nancy 1 Et | Moteur electrique comportant un inducteur avec un element supraconducteur integre entre des bobinages |
GB2462532A (en) * | 2008-08-12 | 2010-02-17 | Boeing Co | Brushless motor/generator with trapped-flux superconductors |
FR3119042A1 (fr) * | 2021-01-21 | 2022-07-22 | Safran | Protection des bobines d'une machine electrique |
-
1998
- 1998-10-15 DE DE19847591A patent/DE19847591A1/de not_active Withdrawn
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1299935A1 (de) * | 2000-05-12 | 2003-04-09 | Reliance Electric Technologies, LLC | Hybrider supraleitender motor/generator |
EP1299935A4 (de) * | 2000-05-12 | 2007-08-08 | Reliance Electric Tech | Hybrider supraleitender motor/generator |
FR2925238A1 (fr) * | 2007-12-18 | 2009-06-19 | Univ Henri Poincare Nancy 1 Et | Moteur electrique comportant un inducteur avec un element supraconducteur integre entre des bobinages |
WO2009077522A1 (fr) * | 2007-12-18 | 2009-06-25 | Universite Henri Poincare Nancy 1 | Moteur electrique comportant un inducteur avec un element supraconducteur integre entre des bobinages |
US8575808B2 (en) | 2007-12-18 | 2013-11-05 | Universite De Lorraine | Electric motor comprising an inductor with a superconducting element incorporated between coils |
GB2462532A (en) * | 2008-08-12 | 2010-02-17 | Boeing Co | Brushless motor/generator with trapped-flux superconductors |
GB2462532B (en) * | 2008-08-12 | 2010-12-08 | Boeing Co | Brushless motor/generator with trapped-flux superconductors |
US8008826B2 (en) | 2008-08-12 | 2011-08-30 | The Boeing Company | Brushless motor/generator with trapped-flux superconductors |
FR3119042A1 (fr) * | 2021-01-21 | 2022-07-22 | Safran | Protection des bobines d'une machine electrique |
WO2022157450A1 (fr) * | 2021-01-21 | 2022-07-28 | Safran | Protection des bobines d'une machine électrique |
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Legal Events
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