DE202014004250U1 - Hochtemperatursupraleitende rotierende Maschine mit einem gekühlten Rotor - Google Patents

Hochtemperatursupraleitende rotierende Maschine mit einem gekühlten Rotor Download PDF

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DE202014004250U1
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Abstract

Die Hochtemperatursupraleitende rotierende Maschine mit einem Gekühlten Rotor, die einen Rotor mit der supraleitenden Wicklung, die mit dem Abkühlungsbeschlag des Rotors kontaktiert, einen Stator, der den Rotor umringt und vom ihm auf den angegebene Spilraum abgetrennt ist, ein Gehäuse, das die supraleitende rotierende Maschine von der Umwelt isoliert und an dem der unbewegliche Kryogenkühler befestigt ist, auch vom Rotor auf den angegebenen Spielraum abgetrennt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübergabe von der supraleitenden Wicklung (3) des Rotors (1) zum unbeweglichen Kryogenkühler (10) in der verdünnten Umwelt (im Vakuum) auf dem Wege der elektromagnetischen Wärmeausstrahlung gemäß dem Stefan-Boltzmann-Gesetz über den Wärmeaustausch durch die Ausstrahlung zwischen den zwei Körpern, von einem durchsichtigen Medium getrennt, vor sich geht.

Description

  • Die vorliegende Erfindung gehört zum Gebiet des Maschinenbaus, und, nämlich, zu den rotierenden Maschinen mit der supraleitenden Wicklung des Rotors.
  • Seit 1987 sind die supraleitenden Metallmaterialien bekanntgeworden, die eine kritische Temperatur über 77K haben. Diese Materialien werden als die Hochtemperatursupraleiter bezeichnet (HTSL).
  • Es existiert dabei das Problem der Abkühlung der rotierenden supraleitenden Wicklung des Rotors der elektrischen Maschine bis zu den Kryogentemperaturen. Um eine solche Abkühlung zu erreichen, muß man die Wärme der rotierenden supraleitenden Wicklung des Rotors fortnehmen und die Wärme der Kryogenabkühlungseinrichtung übertragen.
  • Zur Zeit wird die Abkühlung der rotierenden supraleitenden Wicklung des Rotors durch den konvektiven Wärmeaustausch mit Hilfe des Kryogenkühlmittels vorgenommen, das zwischen dem rotierenden Abkühlungsbeschlag des Rotors, auf dem die supraleitende Wicklung aufgewickelt ist, und der unbeweglichen Kryogenabkühlungseinrichtung zirkuliert. Der konvektive Wärmeaustausch wird mit Hilfe des Kryogenkühlmittels (zum Beispiel, des Flüssiggases, des Neons oder des Gases mit der Kryogentemperatur), das zwischen dem rotierenden Rotor mit der supraleitenden Wicklung und der unbeweglichen Kryogenabkühlungseinrichtung zirkuliert.
  • Was das jetzige Niveau der Technik betrifft, so sind die Einrichtungen bekannt, die in den folgenden Patenten
    Figure DE202014004250U1_0002
    JP2010178486 , JP2010093886 , JP2008301665 , US20110062806 , US 2005/0088048 und US 2010/0148601 beschrieben worden sind, in denen das Prinzip des konvektiven Wärmeaustausches mit Hilfe des Kryogenkühlmittels (des Gases mit der Kryogentemperatur oder des Flüssiggases) verwendet ist, das zwischen dem rotierenden Rotor und dem unbeweglichen Kryogenabkühler zirkuliert.
  • Die Einrichtung «Machine device having superconducting winding and thermosiphon cooling of winding» (die mechanische Einrichtung, die eine supraleitende Wicklung und eine Termosiphonabkühlung dieser Wicklung hat) gemäß dem Patent
    Figure DE202014004250U1_0003
    US 2005/0088048 A1 , MPK: H02K 9/00, der am 28. April 2005 veröffentlicht war, besteht aus der mechanischen Einrichtung 2 und der mit ihr verbundenen Kryogenabkühlungseinrichtung mit dem Abkühlungskopf 16 (hier werden die Positionsnummer gemäß der Beschreibung dieses Patentes angeführt). Die mechanische Einrichtung 2 hat ein fixiertes äußeres Gehäuse 3, das die Zimmertemperaur aufbewahrt, die Wicklungen des Stators 4, den Rotor 5, umringt von der Wicklung des Stators 4 und aufgestellt auf den Lagern 6, auf denen er sich drehen kann. Ein Teil der Welle 5a des Rotors hat eine Festigkeit, die zur Übergabe des Drehmomentes, zum Beispiel, von der Turbine zum Rotor oder vom Rotor zum Kraftaggregat reicht.
  • Das gegenüberliegende Ende der Welle 5b des Rotors ist für den Fluß des Kryogenkühlmittels bestimmt, das über die koaxial gelegenen Röhre 20 strömt. Das Kryogenkühlmittel wird über das innere Rohr zugeführt und über das äußere Rohr abgeführt. Das Kryogenkühlmittel spült die innere Oberfläche 12 des Rotors 5 um, indem das die notwendige Abkühlung der supraleitenden Wicklung 10 mit Hilfe der wärmeleitenden Teile des Rotors gewährleistet. Es ist besonders wichtig hinzuweisen, daß das Rohr 20, das das Kryogenkühlmittel zwischen dem Abkühlungskopf 16 und dem Rotor 5 geleitet, sich nicht dreht. Zur hermetischen Abdichtung des Spielraumes zwischen der sich drehenden Welle 5b des Rotors und dem unbeweglichen Rohr 20 gibt es eine Abdichungseinrichtung, zum Beispiel, in Form einer Ferromagnetflüssigkeit.
  • Die Nachteile dieser techischen Lösung sind die folgenden:
    • 1. Das Vorhandensein der Röhre zur Zirkulation des kryogenen Kühlmittels zwischen der unbeweglichen Kryogenkühleinrichtung und dem rotierenden Rotor führt zu den Wärmeverlusten.
    • 2. Die Notwendigkeit der entwickelten inneren Oberfläche des Rotors zur Organization des effektiven konvektiven Wärmeaustausches zwischen dem Kryogenkühlmittel und der entwickelten inneren Oberfläche des Rotors mit der supraleitenden Wicklung, was die Konstruktion kompliziert.
    • 3. Die Abdichtungseinrichtung zwischen der rotierenden Welle und dem unbeweglichen Rohr mit dem Kriogenkühlmittel, das im hohen Vakuum unter einer sehr niedrigen Temperatur arbeiten soll, ist sehr anfällig und nicht sicher.
  • Am nahesten zur angemeldeten techischen Lösung sind die Einrichtung «Supercon-ducting rotating machine having cooler for rotator» (die supraleitende rotierende Maschine, die einen zu abkühlenden Rotor) gemäß dem Patent
    Figure DE202014004250U1_0004
    US 2010/0148601 A1 , MPK: H02K 9/20, veröffentlicht am 17. Juni 2010, gekommen. Die supraleitende rotierende Maschine schließt den Rotor 110
    Figure DE202014004250U1_0005
    den Stator 120 ein, der den Rotor 110 umringt und an den angegebenen Spielraum von ihm abgetrennt ist. Die supraleitende rotierende Maschine sind mit dem Kühler 140 der Abkühlung des Rotors 110 ausgerüstet. Der Rotor 110 ist mit dem Drehmomentübertragungsblock 130 mit der angegeben Form verbunden. Die Drehmomentübertragungseinrichtung 130 kann unter dem Vakuum sich befinden. Am Rotor 110 ist die supraleitende rotierende Spule 112 aufgewickelt, um ein starkes elektrisches Feld hervorzurufen, und die Drehmomentübertragungseinrichtung 130 überträgt die Drehkraft von der supraleitenden Spule 112 in die Umwelt.
  • Der Kühler 140 schließt den an den Rotor 110, der die supraleitende Wicklung 112 hat, angeschloßenen Abkühlungskopf 142, den Kompressor 146, der mit dem Abkühlungskopf 142 verbunden ist, und das zuführende Rohr 144, das es dem Kryogenkühlmittel zuläßt, zwischen dem Abkühlungskopf 142 und dem Kompressor 146 zu zirkulieren, ein. Um den Abkühlungseffekt zu vergrössern, ist der Abkühlungskopf 142 des Kühlers 140 direkt am Rotor 110 angeschlossen, der eine Wärmequelle ist. Der Abkühlungskopf 142 ist an den Abkühlungsbeschlag 125 angeschlossen, der den Rotor 110 so umringt, daß der Abkühlungskopf 142 den Rotor 110 gemäß dem Prinzip der Wärmeleitfähigkeit abkühlen kann. Zur Abkühlung der supraleitenden Spule 112 zur Temperatur, die der Temperatur des Abkühlungskopfes 142 des Kühlers 140 nah ist, kann der Abkühlungsbeschlag 125 aus einem hochwärmeleitenden Material, wie, zum Beispiel, dem Kupfer, formiert werden.
  • Der Nachteil der obengenannten Lösungen ist das Vorhandensein des Kryogenkühl-mittels, was die zusätzlichen Verdichtungs- und Anschlusseinrichtungen erfordert und was eine Verkomplizierung der Konstruktion und somit die Erhöhung des Preises und die Senkung der Zuverlässigkeit hervorruft.
  • Die Aufgabe, auf deren Lösung die angemeldete Erfindung gerichtet ist, besteht darin, die Vereinfachung der Konstruktion, die Senkung des Preises und die Erhöhung der Zuverlässigkeit der Arbeit der rotierenden supraleitenden Maschine zu gewährleisten.
  • Dieses Problem wird mit den im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die supraleitende rotierende Maschine mit dem Kühler für die supraleitende Wicklung des Rotors, die einen Rotor mit der supraleitenden Wicklung, die mit dem Abkühlungsbeschlag des Rotors kontaktiert, einen Stator, der den Rotor umringt und vom ihm auf den angegebene Spilraum abgetrennt ist, ein Gehäuse, das die supraleitende rotierende Maschine von der Umwelt isoliert und an dem der unbewegliche Kriogenkühler befestigt ist, auch vom Rotor auf den angegebenen Spielraum abgetrennt, dadurch gekennzeichnet ist, daß die Wärmeübergabe von der supraleitenden Wicklung des Rotors zum unbeweglichen Kryogenkühler in der verdünnten Umwelt (im Vakuum) auf dem Wege der elektromagnetischen Wärmeausstrahlung gemäß dem Stefan-Boltzmann-Gesetz über den Wärmeaustausch durch die Ausstrahlung zwischen den zwei Körpern, von einem durchsichtigen Medium getrennt, vor sich geht.
  • Auf dem Abkühlungsbeschlag, der den Rotor umfaßt und aus einem hochwärmeleitenden Metall, zum Beispiel, dem Kupfer ausgeführt ist, können zwei oder mehr rotierende wärmeausstrahlende Elemente in Form der Disken befestigt werden, und dazwischen können ein oder mehrere unbewegliche Abkühlungselemente des Kryogenkühlers mit einem Spielraum aufgestellt werden, dabei können sowohl die rotierenden als auch die unbeweglichen Wärmeaustauschelemente die Ausstrahlungsfähigkeiten haben, die den Fähigkeiten ”des ganz schwarzen Körpers” sehr nah kommen.
  • Die rotierenden Wärmeausstrahlungselemente können in Form von zwei oder mehr Dünnwandzylindern erscheinen, die koaxial gelagert sind, zwischen denen ein oder mehrere unbewegliche Abkühlungselemente des Kryogenkühlers, auch in Form der Dünnwandzylinder mit einem Spielraum, koaxial gelagert sind.
  • Die rotierenden und die unbeweglichen Wärmeaustauschelemente können die Form der koaxial gelagerten Dünnwandkegel, die ineinander mit einem Spielraum eingestellt sind, haben, dabei befindet sich jede unbewegliche kegelartige Hülle zwischen den zwei rotierenden kegelartigen Hüllen. Die Linien, die die Kegel bilden, sowohl der sich drehenden als auch der unbeweglichen Wärmeaustauschelemente, sind parallel und können die Winkel A bei einem Gipfel von 10° bis zu 179° haben.
  • Die Wärmeaustauschelemente können koaxial auf den gegenüberliegenden Enden des Rotors gelagert werden.
  • Eine von den zwei Wellen des Rotors kann innerhalb des Gehäuses gelagert werden und keine Verbindung mit der Umwelt haben.
  • Die beiden Wellen des Rotors können innerhalb des Gehäuses gelagert werden und keine Verbindung mit der Umwelt haben, und außerhalb des Gehäuses kann die Außenwelle gelagert werden, die das Drehmoment vom Rotor auf die kontaktfreie Weise durch die Magnetzusammenwirkung mit einer der Wellen des Rotors, die innerhalb des Gehäuses gelagert sind, wahrnimmt.
  • Die beiden Wellen des Rotors können innerhalb des Gehäuses gelagert werden und keine Verbindung mit der Umwelt haben, und außerhalb des Gehäuses von den gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses können zwei Außenwellen gelagert werden, die das Drehmoment vom Rotor auf die kontaktfreie Weise durch die Magnetzusammenwirkung mit den beiden Wellen des Rotors, die innerhalb des Gehäuses gelagert sind, warnehmen.
  • Die Höhle des Rotors mit der supraleitenden Wicklung und die Höhle des unbeweglichen Kryogenkühlers können von der Umwelt isoliert werden und sich unter dem Vakuum befinden, und ihre Verbindung kann durch die rotierende Verdichtung hermetisiert werden.
  • Mit Hilfe meiner Erfindung ist die Lösung des Problems der Abkühlung der supraleitenden Wicklung, das heißt der Wärmeübergabe von der supraleitenden Wicklung des Abkühlungsbeschlages, die sich auf dem sich drehenden Rotor befindet, zur unbeweglichen Kryogenkühleinrichtung durch die Wärmeelektromagnetasustrahlung zwischen dem sich drehenden Beschlag des Rotors mit der supraleitenden Wicklung und der Kryogenkühleinrichtung, gewährleistet. Das ermöglichte es, die techische Lösung des Problems der Abkühlung der rotierenden supraleitenden Wicklung wesentlich zu vereinfachen, indem man daraus das Kryogenkühlmittel und die Einrichtungen, die seine Zirkulation gewährleisten und in den obengenannten Analogen und in dem Prototyp sich befinden, ausschließ.
  • Das technische Resultat, das durch die angeführte Gesamtheit der Merkmale gewährleistet wird, ist eine wesentliche Vereinfachung der Konstruktion der supraleitenden rotierenden Maschine, die einen Kühler für die supraleitende Wicklung des Rotors hat, und, nämlich, der Auschluß des Kryogenkühlmittels aus der Konstruktion der Abkühlung des Rotors und der Auschluß der Elemente, die seine Zirkulation und die Hermetisierung von seiner Leckverlusten gewährleisten.
  • Die Erfindung wird von den Zeichnungen erläutert, die das ganze Volumen der Ansprüche dieser techischen Lösung nicht umfassen und sind bloß die Materialien, die den Sonderfall der Erfüllung der Aufgabe illustrieren.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Schutzanspruch 9 dargestellt.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhang der 1 bis 10 Erläutert. Es zeigen:
  • 1 „Die Hochtemperatursupraleitende rotierende Maschine mit einem Gekühlten Rotor” konzeptuell illustriert, im Längsschnitt.
  • 2 „Die Hochtemperatursupraleitende rotierende Maschine mit einem Gekühlten Rotor” mit den Wärmeaustauschelementen in Form der Disken dargestellt.
  • 3 „Die Hochtemperatursupraleitende rotierende Maschine mit einem Gekühlten Rotor” mit den Wärmeaustauschelementen in Form der Disken auf den gegenüber-liegenden Enden des Rotors dargestellt.
  • 4 „Die Hochtemperatursupraleitende rotierende Maschine mit einem Gekühlten Rotor” mit den Wärmeaustauschelementen der zylindrischen Form dargestellt.
  • 5 „Die Hochtemperatursupraleitende rotierende Maschine mit einem Gekühlten Rotor” mit den Wärmeaustauschelementen der zylindrischen Form auf den gegenüber-liegenden Enden dargestellt.
  • 6 „Die Hochtemperatursupraleitende rotierende Maschine mit einem Gekühlten Rotor” mit den Wärmeaustauschelementen der kegelartigen Form dargestellt.
  • 7 „Die Hochtemperatursupraleitende rotierende Maschine mit einem Gekühlten Rotor” mit den Wärmeaustauschelementen der kegelartigen Form auf den gegenüber-liegenden Enden dargestellt.
  • 8 „Die Hochtemperatursupraleitende rotierende Maschine mit einem Gekühlten Rotor” dargestellt, der die rotierenden Verdichtungen der Wellen fehlen und die eine Außenwelle hat.
  • 9 „Die Hochtemperatursupraleitende rotierende Maschine mit einem Gekühlten Rotor” dargestellt, der die rotierenden Verdichtungen der Wellen fehlen und die zwei Außenwellen hat.
  • 10 „Die Hochtemperatursupraleitende rotierende Maschine mit einem Gekühlten Rotor” dargestellt, wo die Höhle des Rotors mit der supraleitenden Wicklung und die Höhle des unbeweglichen Kryogenkühlers von der Umwelt isoliert sind und sich unter dem Vakuum befinden, und ihre Verbindung ist durch die rotierende Verdichtung hermetisiert worden.
  • Die Beschreibung der Verwiklichung der Variante meiner Erfindung gemäß (1).
  • Die supraleitende rotierende Maschine schließt den Rotor 1 und den Stator 2, der den Rotor 2 umringt und von ihm durch einen bestimmten Spielraum abgetrennt ist, ein. Der Rotor 1 ist mit der Transmission 6 verbunden, die das Drehmoment vom Rotor 1 zur Welle 8 überträgt, die Termoisolation des Rotors 2 von der Welle 8 gewährleistet und den Spielraum zwischen der Welle und dem Gehäuse 5 hermetisiert. Innerhalb des Gehäuses wird das tief Vakuum (5·10–6) aufrechterhalten. Der Rotor 1 hat die supraleitende Wicklung 3, die ein starkes elektromagnetisches Feld schafft und die Drehkraft von der supraleitenden Wicklung 3 über den Rotor 1 zur Transmission 6 überträgt. Der Abkühlungsbeschlag 4, der einen termischen Kontakt mit der supraleitenden Wicklung 3 hat, nimmt die Wärme der supraleitenden Wicklung 3 ab und überträgt sie durch die elektromagnetische Wärmeausstrahlung über den Spielraum A zum unbeweglichen Kriogenkühler 10. Zwecks einer effektiven Abkühlung der supraleitenden Wicklung 3 kann der Abkühlungsbeschlag 4 aus einem hochleitfähigen Material, zum Beispiel, aus dem Kupfer, ausgeführt werden. Die Transmission 7 sowie die Transmission 6 überträgt das Drehmoment vom Rotor 1 zur Welle 8a, gewährleistet die Termoisolation des Rotors 1 von der Welle 8a und hermetisiert den Spielraum zwischen der Welle und dem Gehäuse 5. Die Wellen 8 und 8a weisen die Achsfluchtung auf und drehen sich auf den Lagern 9.
  • Die Variante der Erfindung, (2), unterscheidet sich dadurch, daß der Abkühlungsbeschlag 4, der einen termischen Kontakt mit der supraleitenden Wicklung 3 hat, nimmt die Wärme der supraleitenden Wicklung 3 ab und überträgt sie gemäß dem Prinzip der Wärmeleitfähigkeit zu den wärmeausstrahlenden Elementen 11, die die Form der Disken haben. Des weiteren wird die Wärme durch die elektromagnetische Wärmeausstrahlung von den rotierenden wärmeausstrahlenden Elementen 11, über das verdünnte Medium, zu den unbeweglichen Abkühlungselementen 12, die auch die Form der Disken haben, des Kriogenkühlers, übertragen. Die rotierenden wärmeausstrahlenden Elemente 11 und die unbeweglichen Abkühlungselementen 12 sind mit dem entsprechenden Spielraum zwischen ihnen aufgestellt, der es zuläßt, ihnen gegeneinander kontaktlos sich zu drehen. Zur Verbesserung des Wärmeaustausches durch die Ausstrahlung besitzen die Oberflächen der Wärmeaustauschelemente 11 und 12 gemäß dem Kirchhoff-Boltzmann-Gesetz die ”wärmeaustrahlenden” Charakteristiken, die den Charakteristiken ”des ganz schwarzen Körpers” sehr nah sind.
  • Die Varianten der Erfindung, (3, 5, 7), unterscheiden sich dadurch, daß die Wärmeausstauschelemente 11 und 12 auf den gegenüberliegenden Enden des Rotors aufgestellt sind.
  • Die Variante der Erfindung (4), unterscheidet sich dadurch, daß die rotierenden wärmeausstrahlenden Elemente 11 die Form von zwei oder mehreren Dünnwandzylindern haben, die koaxial gelagert sind, zwischen denen ein oder mehrere unbewegliche Abkühlungselemente 12 des Kriogenkühlers koaxial mit einem Spielraum, auch in Form der Dünnwandzylinder, gelagert sind.
  • Die Variante der Erfindung (6), unterscheidet sich dadurch, daß die rotierenden und die unbeweglichen Wärmeaustauschelemente 11 und 12 die Form der koaxial gelagerten Dünnwandkegel haben, die ineinander mit einem Spielraum eingestellt sind, dabei jede unbewegliche kegelartige Hülle zwischen den zwei sich drehenden kegelartigen Hüllen befindet. Die Linien, die die Kegel bilden, sowohl der sich drehenden als auch der unbeweglichen Wärmeaustauschelemente, sind parallel und können die Winkel A bei einem Gipfel von 10° bis zu 179° haben.
  • Die Variante der Erfindung (8), unterscheidet sich dadurch, daß die Wellen 8 und 8a sich innerhalb des Gehäuses 5 im Vakuum zusammen mit den Lagern 9 befinden. Das läßt es zu, auf ein so unzuverlässiges Element, wie die rotierenden Verdichtungen auf den beiden Wellen zu verzichten. Das Drehmoment nimmt die Außenwelle 16 auf dem Wege der Zusammenwirkung der Magnetkräfte der Magnete 15 und 17 wahr, die dementsprechend auf der inneren Welle und auf der äußeren Welle gelagert sind.
  • Die Variante der Erfindung (9), unterscheidet sich von der Variante 8 dadurch, daß es, um das von den Magneten überträgende Drehmoment zu vergrößern, zwei Außenwellen 16 und 16a gibt.
  • Die Variante der Erfindung (10), unterscheidet sich dadurch, daß der Rotor im Vakuumgehäuse untergebracht ist, das mit der unbeweglichen Vakuumkammer des Kriogenkühlers 10 über die rotierende Verdichtungseinrichtung 14 verbunden ist. Die rotierende Verdichtungseinrichtung 14 arbeitet unter den üblichen Temperaturen (nicht Kryogentemperaturen) und kann als eine ferromagnete Flüssigkeit vorgestelltt werden.
  • Die Einrichtung funktioniert folgendermaßen:
  • Die rotierende Maschine mit der supraleitenden Wicklung des Rotors arbeitet effektiv, wenn die Wicklung 3 des Rotors 1 mit dem Hochtemperatursupraleiter (HTSL) bis zur Temperatur ungefähr 77K abgekühlt ist. Dabei wird der supraleitende Wicklung 3 zur Schaffung eines starken elektromagnetischen Feldes von einer Außenquelle angeregt. Indem sie durch ihr starkes elektromagnetisches Feld mit dem Magnetfeld des Stators 2 zusammenwirkt, überträgt die supraleitende Wicklung die Drehkraft über die Transmissionen 6 und 7 zu den Wellen 8 und 8a, die auf den Lagern 9 sich drehen. Die Transmissionen 6 und 7 gewährleisten eine Wärmeisolation des Rotors 1 von den Wellen 8 und 8a, die Übertragung des Drehmomentes in das äußere Medium sowie die Hermetisierung des Ringspielraumes mit dem Gehäuse 5. Die Abkühlung der rotierenden Wicklung 3 bis zur notwendigen Temperatur (77K) wird vom unbeweglichen Kryogenkühler vorgenommen. Diese Abkühlung geschieht folgendermaßen: der Wärmestrom von der Wicklung 3 geht durch das Material mit der hohen Leitfähigkeit des Beschlages 4 zu den rotierenden wärmeausstrahlenden Elementen 11, die die Wärme in der verdünnten Umgebung über den Spielraum zu den unbeweglichen Abkühlungselementen 12 des Kryogenkühlers 10 ausstrahlen, über, wo die ganze Wärme, die von der Wicklung 3 kam, absorbiert wird und dadurch die notwendige Temperatur der supraleitenden Wicklung aufrechterhalten werden kann. Das Gehäuse 5 schafft einen geschlossenen Raum, wo das tief Vakuum geschaffen wird (5·10–6), das zur Vermeidung des konvektiven Zuflusses der Wärme von den Wändern des Gehäuses 5 und der anderen Elemente, die mit dem äußeren Medium verbunden sind, zur supraleitenden Wicklung 3, notwendig ist. Zwecks der Erhöhung der Zuverläßissigkeit und der Aufrechterhaltung des Vakuums im Gehäuse 5 befinden sich die beiden Wellen 8 und 8a (8 und 9) innerhalb des Gehäuses 5, und das Drehmoment wird vom Rotor zu einer oder zu zwei Außenwellen 16 und 16a über die undurchsichtige Wand durch die Magnetzusammenwirkung der Magnete 15 und 17 übertragen. Zwecks der Erhöhung der Effektivität der Abkühlung der supraleitenden Wicklung 3 ist der Rotor 1 im geschlossenen Gehäuse 18 (10) untergebracht, das unter dem Vakuum sich befindet und mit der Vakuumhöhle des Kryogenkühlers 10 über die sich drehende Verdichtung verbunden ist.
  • Obschon die ungefähren Variante der Verwiklichung der vorliegenden Erfindung zum Ziel der Illustration bereits beschrieben worden sind, ist es für die Fachleute verständlich, daß die verschiedenen Modifikationen, Ergänzungen und Ersetzungen möglich sind, indem man vom Volumen und dem Inhalt der Erfindung, wie es in der beigelegten Formel der Erfindung beschrieben worden ist, nicht fortkommt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2010178486 [0005]
    • JP 2010093886 [0005]
    • JP 2008301665 [0005]
    • US 20110062806 [0005]
    • US 2005/0088048 [0005]
    • US 2010/0148601 [0005]
    • US 2005/0088048 A1 [0006]
    • US 2010/0148601 A1 [0009]

Claims (9)

  1. Die Hochtemperatursupraleitende rotierende Maschine mit einem Gekühlten Rotor, die einen Rotor mit der supraleitenden Wicklung, die mit dem Abkühlungsbeschlag des Rotors kontaktiert, einen Stator, der den Rotor umringt und vom ihm auf den angegebene Spilraum abgetrennt ist, ein Gehäuse, das die supraleitende rotierende Maschine von der Umwelt isoliert und an dem der unbewegliche Kryogenkühler befestigt ist, auch vom Rotor auf den angegebenen Spielraum abgetrennt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübergabe von der supraleitenden Wicklung (3) des Rotors (1) zum unbeweglichen Kryogenkühler (10) in der verdünnten Umwelt (im Vakuum) auf dem Wege der elektromagnetischen Wärmeausstrahlung gemäß dem Stefan-Boltzmann-Gesetz über den Wärmeaustausch durch die Ausstrahlung zwischen den zwei Körpern, von einem durchsichtigen Medium getrennt, vor sich geht.
  2. Die Hochtemperatursupraleitende rotierende Maschine mit einem Gekühlten Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Abkühlungsbeschlag (4), der den Rotor (1) umfaßt und aus einem hochwärmeleitenden Metall, zum Beispiel, dem Kupfer ausgeführt ist, zwei oder mehrere rotierende wärmeausstrahlende Elemente (11) in Form der Disken befestigt werden, und dazwischen ein oder mehrere unbewegliche Abkühlungselemente (12) des Kryogenkühlers aufgestellt werden, dabei haben die rotierenden (11) und die unbeweglichen (12) Wärmeaustauschelemente die Ausstrahlungsfähigkeiten, die den Fähigkeiten ”des ganz schwarzen Körpers” sehr nah kommen.
  3. Die Hochtemperatursupraleitende rotierende Maschine mit einem Gekühlten Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die rotierenden Wärmeausstrahlungselemente (11) die Form von zwei oder mehreren Dünnwandzylindern, die koaxial gelagert sind, haben, zwischen denen ein oder mehrere unbewegliche Abkühlungselemente (12) des Kryogenkühlers, auch in Form der Dünnwandzylinder, mit einem Spielraum koaxial gelagert sind.
  4. Die Hochtemperatursupraleitende rotierende Maschine mit einem Gekühlten Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die rotierenden (11) und die unbeweglichen (12) Wärmeaustauschelemente die Form der koaxial gelagerten Dünnwandkegel, die ineinander mit einem Spielraum eingestellt sind, haben, dabei befindet sich jede unbewegliche kegelartige Hülle zwischen den zwei rotierenden kegelartigen Hüllen. Die Linien, die die Kegel bilden, sowohl der sich drehenden (11) als auch der unbeweglichen (12) Wärmeaustauschelemente, sind parallel und können die Winkel A bei einem Gipfel von 10° bis zu 179° haben.
  5. Die Hochtemperatursupraleitende rotierende Maschine mit einem Gekühlten Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch kennzeichnet, dass die Wärmeaustauschelemente (11), (12) koaxial auf den gegenüberliegenden Enden des Rotors (1) gelagert sind.
  6. Die Hochtemperatursupraleitende rotierende Maschine mit einem Gekühlten Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch kennzeichnet, dass eine der Wellen (7) des Rotors (1) innerhalb des Gehäuses (5) gelagert ist und keine Verbindung mit der Atmosphäre hat.
  7. Die Hochtemperatursupraleitende rotierende Maschine mit einem Gekühlten Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch kennzeichnet, dass die beiden Wellen (6), (7) des Rotors (1) innerhalb des Gehäuses (5) gelagert sind und keine Verbindung mit der Atmosphäre haben, und außerhalb des Gehäuses (5) ist die Außenwelle (16) gelagert, die das Drehmoment vom Rotor (1) auf die kontaktlose Weise durch die Magnetzusammenwirkung (15), (17) mit einer der Wellen (6) des Rotors (1), die innerhalb des Gehäuses (5) gelagert sind, wahrnimmt.
  8. Die Hochtemperatursupraleitende rotierende Maschine mit einem Gekühlten Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch kennzeichnet, dass die beiden Wellen (6), (7) des Rotors 1 innerhalb des Gehäuses (5) gelagert sind und keine Verbindung mit der Atmosphäre haben, und außerhalb des Gehäuses (5) sind zwei Außenwellen (16), (16a) untergebracht, die von den gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses (5) gelagert sind und die das Drehmoment auf die kontaktlose Weise durch die Magnetzusammenwirkung (15), (17) mit jeder entsprechenden Welle (6), (7) des Rotors (1), die innerhalb des Gehäuses (5) gelagert ist, warnehmen.
  9. Die Hochtemperatursupraleitende rotierende Maschine mit einem Gekühlten Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch kennzeichnet, dass die Höhle (18) des Rotors (1) mit der supraleitenden Wicklung (3) und die Höhle (19) des unbeweglichen Kryogenkühlers (10) von der Umwelt isoliert sind und sich unter dem Vakuum befinden, und ihre Verbindung kann durch die rotierende Verdichtung (14) hermetisiert werden.
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