DE2117192A1 - Dynamoelektrische Maschine - Google Patents

Dynamoelektrische Maschine

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DE2117192A1
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Robert Beattie; Mulhall Brian Edward; Newcastle upon Tyne Macnab (Großbritannien)
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Superconductive Dynamoelectric Machines (AREA)

Description

Paieniaftwälid
Dr.-Inff. Wilhelm Beichel
Dipl-Ing. WoUgang ßeichel
6 Frankiurt a. M. 1
Parksiraße 13
6637
INTERNATIONAL RESEARCH & DEVELOPMENT COMPANY LIMITED, Newcastle upon Tyne, England
Dynamoelektrische Maschine
Die Erfindung betrifft eine supraleitende dynamoelektrische Maschine und befaßt sich insbesondere mit der Abschirmung supraleitender Wicklungen in einer derartigen Maschine gegenüber sich zeitlich ändernden magnetischen Feldern.
In der deutschen Patentanmeldung P 20 28 158.7 ist eine Wechselstrom-Synchronmaschine mit einer Feldwicklung aus supraleitendem Material und Mitteln zum Kühlen der Wicklung, um zu ermöglichen, daß das Material supraleitend wird, beschrieben. Eine derartige Maschine kann beispielsweise als Wechselstromgenerator betrieben werden, bei dem die supraleitende Feldwicklung eine Rotorwicklung ist, die mit Gleichstrom gespeist wird, und die Statorwicklung eine mehrphasige Ankerwicklung ist, z.B. eine Dreiphasen-Wicklung.
Bei herkömmlichen Generatoren mit Dreiphasen-Statorwicklungen und nichtsupraleitenden Rotorfeldwicklungen ist es bekannt, daß im stationären Betrieb des Generators, in dem er einen genau symmetrischen Dreiphasen-Verbraucher speist, und wenn unerwünschte harmonische magnetomotorische Kräfte in der Sta-
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torwicklung vernachlässigt werden, die Rotorwicklung der Kaschine keinem sich zeitlich ändernden magnetischen Fluß ausgesetzt ist. In der Praxi's v/erden diese Maschinen jedoch auch zur Stromversorgung von Verbrauchern verwendet, die selten oder niemals vollständig symmetrisch sind und während einiger Perioden völlig unsymmetrisch sein können. Unter diesen Umständen können die Dreiphasen-Statorwicklungen erhebliche Negative-Folge-Stromkomponenten führen, die die Rotorwicklung einem sich zeitlich ändernden magnetischen Fluß mit erheblicher Amplitude aussetzen.
Während bei herkömmlichen Maschinen die beschriebene Erscheinung Schwierigkeiten hinsichtlich des Aufbaus gemacht hat, die bei w der Herstellung von Generatoren praktisch gelöst sind, ergibt die Verwendung einer supraleitenden Feldwicklung eine v/eitere Schwierigkeit, wenn derartige Betriebszustände auftreten, da praktisch verwendbare supraleitende Materialien eine unerwünscht hohe Verlustleistung aufweisen, wenn sie einem sich zeitlich ändernden magnetischen Fluß ausgesetzt v/erden. Diese Verluste werden als "Wechselstromverluste" bezeichnet und entstehen durch Hystereseverluste bei der Magnetisierung von Eisen.
Ausgehend von einer dynamoelektrischen Maschine mit einer Statorwicklung und einer Rotorwicklung, von denen eine eine supraleitende Gleichstromwicklung ist und die andere so ausgebildet ist, daß sie Wechselströme führt, die während des Betriebs der Maschine eine Magnetflußverteilung bewirken, die sich in bezug auf die supraleitende Wicklung ändert, besteht die Erfindung darin, daß ein Schirm für einen elektromagnetischen Fluß zwischen den beiden Wicklungen angeordnet und in bezug auf die supraleitende Wicklung drehbar befestigt und so ausgebildet ist, daß er die supraleitende Wicklung gegenüber der sich ändernden Flußverteilung abschirmt und dadurch Wechselstromverluste in der supraleitenden Wicklung verhindert, aber gleichzeitig das Zusammenwirken des konstanten Flusses der supraleitenden Wicklung mit der anderen Wicklung gestattet.
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Der Schirm hat den weiteren Vorteil, daß er das Auftreten von V/irbelstromverlusten in irgendeinem elektrisch leitenden Material verhindert, das in dem von dem Schirm geschützten Bereich vorhanden ist, z.B. in der die supraleitende Wicklung tragenden Anordnung.
Vorzugsweise ist die Rotorwicklung die supraleitende Gleichstromwicklung, v/obei sie eine Feldwicklung für die Maschine bildet und der Schirm einen -Teil des Rotors der Maschine bildet und die supraleitende Wicklung umgibt.
Bei einer bevorzugten Ausführung, die noch näher beschrieben wird, hat der Schirm die Form eines hohlen Zylinders, der von einem äußeren Teil des Rotors getragen wird und von einem inneren Teil des Rotors beabstandet ist, der die supraleitende Wicklung trägt. Die supraleitende Wicklung ist in der Oberfläche des inneren Rotorteils angeordnet und wird durch Hülsen in der Einbaulage gehalten. Ein abgedichteter Vakuumraum ist zwischen dem inneren und äußeren Teil des Rotors gebildet, und in dem Vakuumraum ist ein Wärmestrahlungsschild angeordnet. Bei dieser Ausführung ist der Schirm nicht aus supraleitendem Material hergestellt, sondern er wird im wesentlichen bei Umgebungstemperatur betrieben. Der Schirm wird vom äußeren Rotorteil getragen, der den Vakuumraum begrenzt. Der yakuumraum bildet eine thermische Isolierung für die vom inneren Rotorteil getragene supraleitende Wicklung. Die Aufteilung des Rotors in zwei Teile hat den weiteren Vorteil, daß, während der äußere Teil so fest und schwer ausgebildet .werden kann, daß er den mechanischen Kräften widersteht, denen er durch die sich ändernden Magnetfelder ausgesetzt ist, kann der innere Teil verhältnismäßig dünn ausgebildet sein, um den Wärmezustrom in die supraleitende Wicklung möglichst gering zu halten.
Bei einer anderen Ausführung enthält der Schirm supraleitendes Material, und in diesem Falle kann er unmittelbar auf der äußeren Oberfläche des Rotors in thermischer Berührung mit der supraleitenden Wicklung angeordnet sein, um die Abkühlung des
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Schirms auf Supraleitungstemperatur sicherzustellen. Der supraleitende Schirm ist vorzugsweise durch eine Vakuumhülle umgeben, die auch die supraleitende Wicklung umgibt.
Bei beiden Ausführungen kann die supraleitende Wicklung in der äußeren Oberfläche ihres Stützkörpers angeordnet und durch Hülsen in Einbaulage gehalten oder in einem hohlen Stützkörper angeordnet sein.
Der supraleitende Schirm kann aus einem supraleitenden, auf einer Stütze aufgebrachten Draht oder Streifen bestehen. Der Draht oder Streifen kann aus einer Niobium-Titan-, einer Niobium-Zirkon-Legierung oder einer Niobium-Zinn-Metallverbin- f dung bestehen und sollte thermisch gegen elektrische Erwärmung, die durch darin fließende Ströme erfolgt, stabilisiert und geschützt sein.
Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden im folgenden an Hand von Zeichnungen näher beschrieben, die bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellen.
Die Fig. 1 zeigt einen vereinfachten Längsschnitt durch einen supraleitenden Wechselstrom-Synchrongenerator in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Die Fig. 2 zeigt einen Teil eines Querschnitts durch den Ro-" tor der Maschine nach Fig. 1.
Die Fig. 3 zeigt eine ähnliche Ansicht wie Fig. 2 einer anderen Ausführungsform des Rotors für die Maschine nach Fig. 1.
Die Fig. 4 zeigt einen vereinfachten Längsschnitt durch einen supraleitenden Wechselstrom-Synchrongenerator-Rotor nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung, bei der ein supraleitender Wirbelstromflußschirm verwendet wird.
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Die Fig. 5 zeigt einen Teil eines Querschnitts durch den Rotor nach Fig. 4.
Die Fig. 6 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Anordnung nach Fig. 5.
Der Wechselstromgenerator nach Fig. 1 enthält eine supraleitende Rotorfeldwicklung und ist mit einem nichtsupraleitenden Magnetflußschirm nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung versehen.
Der Generator umfaßt einen Rotor, dessen innerer Teil 11 eine supraleitende Rotorfeldwicklung 12 trägt, und einen Stator 13, der eine nichtsupraleitende Wicklung 14 trägt. Die Wicklung 14 ist eine Mehrphasenwechselstromwicklung, während die Wicklung 12 den Gleichstrom für die Erregung der Maschine führt.
Der innere Teil 11 des Rotors umfaßt einen Stützzylinder 11a aus nichtmagnetischem Material, z.B. rostfreiem Stahl, Titan oder einem Material, das mit Kohlefasern verstärkt ist, und zwei hohle konische Übergangsteile 11b, von denen jedes jeweils an einem Ende des Stützzylinders angeordnet ist. Die Übergangsteile 11b verbinden den Stützzylinder mit Rotorstummelwellen 15, die in Lagern 16 gelagert sind. Die Rotorwicklung 12 wird durch ein Kühlsystem gekühlt, das schematisch in Form von Kühlkanälen 17 dargestellt ist, die mit dem Wicklungsstützzylinder 11a verbunden sind und mit einem kryogenischen Strömungsmittel von einer Gefriereinheit 18 gespeist werden, die in dem Stützzylinder 11a angeordnet ist. Die Zuleitung des kryogenischen Strömungsmittels in die Gefriereinheit 18 erfolgt über eine Rohrleitung 19, die durch einen koaxialen Kanal 20 in einer der Stummelwellen 15 hindurchläuft.'
Die Rotorwicklung 12 ist in Nuten gewickelt, die in der äußeren Oberfläche des Stützzylinders 11a vorgesehen sind, und wird durch Halterungshülsen 21 aus nichtmagnetischem Material, z.B. rostfreiem Stahl oder Aluminium, in den Nuten gehalten. Der
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Stützzylinder 11a muß in der Lage sein, hohen Beanspruchungen "bei niedriger Temperatur zu widerstehen und kann beispielsweise aus rostfreiem Stahl oder einer Titanlegierung hergestellt sein.
Ein hohler zylindrischer Schirm 22 aus hochleitfähigem Metall, z.B. Aluminium, umgibt - unter Einhaltung eines Abstandes die supraleitende Rotorwicklung 12 und ist zwischen der Rotorwicklung 12 und der Statorwicklung 14 angeordnet. Der Schirm 22 ist in radialer Richtung durch eine äußere Wand 23 aus einem Material höherer Festigkeit, z.B. einer Titanlegierung, verstärkt, und die aus dem Schirm 22 und der äußeren Wand 23 gebildete Doppelwandanordnung wird durch hohle Endkonusse 24 gestützt. Die äußere Wand 23 ist aus mehreren Ringen gebildet, die auf dem Schirm 22 aufgeschrumpft sind, und die Konusse 24 sind an die Enden des Schirms geschraubt. Die äußeren Enden der Konusse 24 sind einstückig mit den Hülsen ausgebildet, die in den Lagern 16 und in denen die Stummelwellen 15 des inneren Rotorteils angeordnet sind. Wie links in Fig. 1 zu erkennen ist, ist die Hülse 25 an diesem Ende des Rotors durch Keile 26 auf der massives Stummelwelle 15 verkeilt, um zu gewährleisten, daß sich der Schirm 22 mit der supraleitenden Wicklung 12 mitdreht. Die Konusse 24 mit dem Schirm 22 und der äußeren V/and 23 bilden so einen äußeren Teil des Rotors, der den inneren Teil 11 einschließt. An jedem Ende des Rotors sind (nicht dargestellte) Dichtungen zwischen den inneren und äußeren Teilen des Rotors vorgesehen, um den Raum 27 zwischen diesen Teilen abzudichten. Zumindest eine dieser Dichtungen ist ein Wellrohr, um eine durch thermische Expansion verursachte Relativbewegung zwischen den beiden Teilen zu ermöglichen. Der Raum 27 ist evakuiert, und in diesem Raum ist ein Wärme strahlungsschild 28 angeordnet, um den Wärmezustrom zur supraleitenden Wicklung 12 zu verringern»
Der Schirm 22 braucht nicht aus einem Material hoher Leitfähigkeit hergestellt zu sein, sondern er kann z.B. aus Alumi niumlegierungen, Kupfer, rostfreien Stählen oder Titanlegie-
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rungen oder einer Kombination dieser Materialien hergestellt sein. Andere Materialien, die für die äußere Wand 23 verwendet werden können, sind mit Glasfasern oder Kohlefasern verstärkte Kunststoffe.
Während bei dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 und 2 die Leiter der Wicklung 12 in der äußeren Oberfläche des Stützzylinders 11a eingebettet sind und von der Hülse 21 zu-, rückgehalten werden, wie es an Hand des Querschnitts nach Fig. 2 deutlich zu erkennen "ist, zeigt Fig. 3 eine andere Ausführungsform, bei der die Leiter der Wicklung 12 auf der Innenseite des StützZylinders 11a befestigt sind. In jedem Falle ändert sich der .-uerschnitt der Leiter um den Umfang des Rotors herum derart, daß sich eine sinusförmige Flußverteilung ergibt.
Die Figuren 4 bis 6 stellen einen Wechselstrom-Synchrongenerator dar, wie er in der oben erwähnten Patentanmeldung beschrieben ist, auf die anstelle einer weiteren Beschreibung Bezug genommen wird. Der Generator hat einen in einigen Punkten dem Generator nach den Figuren 1 bis 3 ähnlichen Aufbau, so daß ähnliche Teile mit gleichen Bezugszahlen versehen sind.
Wie bei dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 bis 3 umfaßt der Rotor einen Stützzylinder 11a aus nichtmagnetischem Material, z.B. rostfreiem Stahl, Titan oder armiertem Kunstharz, und zwei hohle konische Übergangsteile 11b, und zwar jeweils einen an jedem Ende des Rotors. Die Übergangsteile 11b verbinden den Stützzylinder 11a mit Stummelwellen 15, die in Lagern 16 sitzen. Der Rotor trägt die supraleitende Wicklung 12, die in dem Stützzylinder 11a angeordnet ist. Der Stator 13 trägt eine Wechselstromwicklung 14 aus nichtsupraleitendem Material.
Der Stahlungsschild 28 umgibt den Stützzylinder 11a und die Übergangsteile 11b in einem Abstand zum Stützzylinder und den Übergangsteilen, ausgenommen an den Enden, wo er die Übergangs-
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teile berührt. Ein äußeres Gehäuse 29 umgibt den Strahlungsschild 28 unter Einhaltung eines Abstandes. Der Schild 28 besteht vorzugsweise aus einem thermisch sehr gut leitenden Material, um das Kühlen zu erleichtern, und kann beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung bestehen. Das Gehäuse 29 bildet einen Vakuumbehälter und muß aus einem Material mit einem hohen Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht bestehen, z.B. aus Aluminium, Titan oder rostfreiem Stahl. Das Gehäuse 29 kann an jedem Ende des Rotors an der Stummelwelle 15 angeschweißt sein.
Die Räume 30 und 31 zwischen dem Stützzylinder 11a und dem Strahlungsschild 28 und zwischen dem Strahlungsschild und dem Gehäuse 29 sind evakuiert oder stehen unter niedrigem Druck, * um den Wärmezustrom zu verringern. Um das Eindringen von Wärme zu verringern, kann ein Material mit niedriger thermischer Leitfähigkeit, z.B. aluminiaertes Mylar (R.T.M.) oder Aluminium und Glasfasern, in den Räumen 30 und 31 angeordnet sein.
Die Rotorwicklung 12 aus supraleitendem Material ist auf der Innenseite des Zylinders 11a angeordnet, wie es in Fig. 5 dargestellt ist," und in ein Material eingebettet, z.B. Epoxyharz, das aushärtet, um eine Verbindung zwischen den Wicklungen und zwischen den Wicklungen und dem Zylinder herzustellen.
Die Statorwicklung 14 ist aus nichtsupraleitendem Material und kann von herkömmlicher Form sein, z.B. einer Doppelschichtwicklung, nur daß als Kern lein Eisen erforderlich ist, und die Wicklung kann in einem Epoxyharz eingeschlossen sein, wie es bei der Rotorwicklung der Fall ist. Zur Vereinfachung ist auch hier die Statorwicklung nicht im einzelnen dargestellt. Der Durchmesser der einzelnen Drähte der Statorwicklung muß klein gehalten sein und beträgt in einem typischen Fall etwa 1 mm.
Das äußere Gehäuse 13 des Stators ist von der Wicklung 14 beabstandet und muß als ein magnetischer Schild (oder Schirm) für die Maschine wirken, weil starke Magnetfelder vorhanden sind. Eine Möglichkeit, um dies zu erreichen, besteht darin,
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das Gehäuse aus geschichtetem magnetischem Material, z.B. aus Eisen oder Flußstahl (Weicheisen), herzustellen. Stattdessen kann ein getrennter Magnetschirm zwischen dem Gehäuse und der Statorwicklung angeordnet sein.
Um die supraleitende Wicklung 12 zu kühlen, wird ein kryogenisches Strömungsmittel, z.B. überkritisches Heliumgas, durch einen Einlaß 32 am Ende der Stummelwelle 15 eingelassen und über eine Rohrleitung 33, die sich durch den Kanal 20 erstreckt, zur Wicklung 12 geleitet. Das kryogenische Strömungsmittel verläßt den Rotor wieder über einen Auslaß 34 in der Stummelwelle 15. Je nach der Größe der Maschine kann es erforderlich sein, die Endstufe der Unterkühlung in dem Rotor selbst auszuführen, um die Temperatur des kryogenischen Strömungsmittels so weit zu verringern, daß die Wicklung 12 in supraleitendem Zustand bleibt. In diesem Falle kann eine kleine Kühl- oder Gefriereinheit in dem Raum innerhalb des Rotors angeordnet sein, und zwar zusätzlich zu der Hauptkühlvorrichtung, die außerhalb der Maschine angeordnet ist. Stattdessen kann auch der größere Teil des Kühl- bzw. Gefrierzyklus innerhalb des Rotors ausgeführt werden. Wenn der gesamte Zyklus innerhalb des Rotors ausgeführt wird, wird das kryogenische Strömungsmittel dem Rotor bei Normaltemperatur und einigen Atmosphären Druck, z.B. 7 ata (absolute Atmosphären), zugeführt und aus dem Rotor bei etwa Normaltemperatur und Normaldruck, z.B. 1,2 ata, abgeleitet.
Der Erregerstrom wird der Rotorwicklung 12 über Schleifringe 35 oder die Stummelwelle 15 zugeführt, und diese Schleifringe arbeiten bei Normaltemperatur.
Ein Schirm 36 für einen elektromagnetischen Fluß ist in dem Luftspalt zwischen der Rotorwicklung 12 und der Statorwicklung 14 angeordnet und wird vom Rotor getragen, so daß er sich mit diesem mitdreht. Der Schirm 36 ist in Form einer Lage oder Schicht aus einem stabilisierten oder supraleitenden Draht oder Streifen gebildet, der auf die radial äußere Oberfläche
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des Stützzylinders 11a gewickelt ist. Der Schirm kann sich auch über die Oberfläche der konischen Übergangsteile 11b erstrecken.
Der supraleitende Draht oder Streifen kann aus einer Niobium-Titan- oder einer Niobium-Zirkon-Legierung oder aus einer Niobium-Zinn-Zwischenmetall-Verbindung hergestellt sein. Dieser Draht oder Streifen ist thermisch gegen elektrische Erwärmung durch den durch ihn hindurchfließenden Strom stabilisiert und geschützt, und zwar durch Verbinden des supraleitenden Materials mit einem thermisch sehr gut leitenden, aber nicht supraleitenden Material, z.B. Kupfer, das entweder ein Substrat, auf dem das supraleitende Material angeordnet ist, oder eine Matrix bildet, durch die Fäden aus supraleitendem Material hindurchlaufen. Wenn ein Streifenmaterial mit beispielsweise einem Kupfersubstrat verwendet wird, ist der Schirm so ausgebildet, daß das Substrat in dem Bereich liegt, der durch das supraleitende Material des Schirms gegenüber dem sich zeitlich ändernden magnetischen Fluß abgeschirmt ist. Wenn, ein Streifen- oder Drahtmaterial mit Fäden aus supraleitendem Material in einer Matrix aus Kupfer oder einem anderen geeigneten Material verwendet wird, kann das Kupfer entfernt werden, um das supraleitende Material an der Oberfläche des Streifens oder Drahtes freizulegen, wobei der Schirm wieder so ausgebildet ist, daß die Matrix in dem abgeschirmten Bereich liegt,
Die Schnittansichten nach den Figuren 5 und 6 zeigen den Stützzylinder 11a mit einem einhüllenden Schirm 36, der aus einer Kupfermatrix 37 besteht, die Fäden 38 aus supraleitendem Material enthält. Die radial äußeren Oberflächenschichten der zusammengesetzten Umhüllung sind entfernt, um die supraleitenden Fäden freizulegen. Diese Fäden sind mehr in der Nähe der Wechselstromverlustquelle als der Körper oder Kern der Matrix angeordnet, wobei die Wechselstromverlustquelle durch die Mehrphasen-Statorwicklungen 14 gebildet wird, die während des Be-
triebs gemeinsam ungleich belastet sind. Das Entfernen des Matrixmaterials kann nach der Herstellung des Schirms durchgeführt werden,
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Wenn ein Streifen-Schirm verwendet wird, ist es zweckmäßig, ihn in einer solchen Richtimg über den Rotorstützkörper 11a zu wickeln, daß die ΐ/echselstromverluste verringert werden, indem man dafür sorgt, daß die Wickelrichtung so weit wie möglich den Bahnen des während des Betriebs der Maschine darin zirkulierenden Stroms folgt. Eine Art der Wicklung umfaßt die Anordnung von Streifen, die sich longitudinal, über den Stützzylinder erstrecken, mit einem oder mehreren Umfangswindungen des Streifens an beiden Enden des Stützzylinders.
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Claims (14)

  1. Patentansprüche
    f1 Λ Dynamoelektrische Maschine mit einer Statorwicklung und einer Rotorwicklung, von denen eine eine supraleitende Gleichstromwicklung ist und die andere so ausgebildet ist, daß sie Wechselströme führt, die während des Betriebs der Maschine eine Magnetflußverteilung bewirken, die sich in bezug auf die supraleitende Wicklung ändert,
    dadurch gekennzeichnet, daß ein Schirm für einen elektromagnetischen Fluß zv/ischen den beiden Wicklungen angeordnet und in bezug auf die supraleitende Wicklung drehbar befestigt und so ausgebildet ist, daß er die supraleitende Wicklung gegenüber der sich ändernden Flußverteilung abschirmt und dadurch Wechselstromverluste in der supraleitenden Wicklung verhindert, aber gleichzeitig das Zusammenwirken des konstanten Flusses der supraleitenden Wicklung mit der anderen Wicklung gestattet.
  2. 2. Maschine nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm einen Abstand von der supraleitenden Wicklung aufweist und der Zwischenraum evakuiert ist, um eine Wärmeisolierung für die supraleitende Wicklung zu bilden.
  3. 3. Maschine nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß in dem evakuierten Raum ein Wärmestrahlungsschild angeordnet ist und von dem Schirm und der supraleitenden Wicklung beabstandet ist.
  4. 4. Maschine nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor einen inneren .Teil, der die supraleitende Wicklung trägt, und einen äußeren Teil, der den Schirm trägt, aufweist und die beiden Teile koaxial gelagert und gegen eine relative Drehung verriegelt sind.
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  5. 5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Rotorteil an jedem Ende eine Hülsenwelle, die in einem Lager sitzt , und der innere Teil einen mittleren Teil, der die supraleitende Wicklung trägt, und Endteile in Form konischer Hohlkörper aufweist, die den mittleren Teil mit Stummelwellen verbinden, die in den Hülsenwellen des äußeren Rotorteils angeordnet und so mit diesen verbunden sind, daß sie sich mit diesen mitdrehen.
  6. 6. Maschine nach Anspruch 5, " dadurch gekennzeichnet, -daß der äußere Teil über die gesamte Länge des mittleren Teils und der Endteile des inneren Teils einen Abstand vom inneren Teil aufweist, die Hülsenwellen des äußeren Teils abgedichtet mit den Stummelwellen des inneren Teils verbunden sind und der Raum zwischen dem inneren und äußeren Teil evakuiert ist.
  7. 7. Maschine nach Anspruch 6,
    da durch gekennzeichnet, daß in dem evakuierten Raum ein Wärmestrahlungsschild angeordnet ist.
  8. 8. Maschine nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm eine zylindrische Wand aus Metall hoher elektrischer Leitfähigkeit umfaßt und eine/zylindrische Stützwand mit höherer mechanischer Festigkeit die Schirmwand eng umgibt.
  9. 9. Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützwand auf den Schirm aufgeschrumpft ist.
  10. 10. Maschine nach Anspruch 8 oder 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Stützwand aus mehreren Teilringen zusammengesetzt ist.
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  11. 11. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flußschirm supraleitendes Material enthält.
  12. 12. Maschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor einen Stützkörper aufweist, auf dein die supraleitende Wicklung angeordnet ist, und der Schirm auf der radial äußeren Oberfläche, des Stützkörpers angeordnet ist.
  13. 13. Maschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm mit der supraleitenden Rotorwicklung in thermischer Verbindung steht, so daß der Schirm durch das für die Wicklung vorgesehene Kühlsystem gekühlt wird.
  14. 14. Maschine nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm aus langgestreckten Teilen aus supraleitendem Material besteht, die in einer Matrix aus thermisch sehr gut leitendem, nichtsupraleitendem Material gehalten sind.
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DE19712117192 1970-04-09 1971-04-08 Dynamoelektrische Maschine Pending DE2117192A1 (de)

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US (1) US3679920A (de)
CA (1) CA936903A (de)
CH (1) CH521038A (de)
DE (1) DE2117192A1 (de)
FR (1) FR2089515A5 (de)
GB (1) GB1351601A (de)
SE (1) SE382721B (de)
ZA (1) ZA712128B (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2302117A1 (de) * 1972-12-07 1974-06-12 Bbc Brown Boveri & Cie Lagerung des rotors einer elektrischen maschine
DE2736091A1 (de) * 1976-08-11 1978-02-16 Hitachi Ltd Umlaufende elektrische maschine mit supraleitendem rotor
DE2735857A1 (de) * 1976-08-17 1978-02-23 Westinghouse Electric Corp Dynamoelektrische maschine mit supraleitfaehiger feldwicklung
DE2753460A1 (de) * 1976-11-30 1978-06-01 Le Proizu Elmash Str Ob Elektr Elektrische maschine mit kryogenkuehlung

Families Citing this family (60)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4831403A (de) * 1971-08-27 1973-04-25
US3764835A (en) * 1972-05-25 1973-10-09 Massachusetts Inst Technology Double shielded superconducting field winding
US3772543A (en) * 1972-05-25 1973-11-13 Massachusetts Inst Technology Eddy-current shield superconducting machine
US3816780A (en) * 1972-08-18 1974-06-11 Massachusetts Inst Technology Rotor structure for supercooled field winding
FR2205767B1 (de) * 1972-11-03 1976-10-29 Anvar
CH591178A5 (de) * 1972-11-03 1977-09-15 Anvar
US4058746A (en) * 1973-01-29 1977-11-15 Westinghouse Electric Corporation Dynamoelectric machinery utilizing superconductive windings
US4037123A (en) * 1973-01-29 1977-07-19 Westinghouse Electric Corporation Dynamoelectric machine with a superconductive field winding that can operate in either a synchronous or an asynchronous mode
FR2218681B1 (de) * 1973-02-21 1977-07-29 Anvar
US4034245A (en) * 1973-02-21 1977-07-05 Agence Nationale De Valorisation De La Recherche (Anvar) Synchronous electrical machine having a superconductive field winding
DE2339772C3 (de) * 1973-08-06 1979-10-04 Kraftwerk Union Ag, 4330 Muelheim Anordnung zur Befestigung einer supraleitenden Erregerwicklung im Läufer eines Turbogenerators
US3898490A (en) * 1973-09-24 1975-08-05 Westinghouse Electric Corp Superconductive AC dynamoelectric machines having two rotors
US3891875A (en) * 1973-10-16 1975-06-24 Gen Electric Superconducting rotor
DE2418260A1 (de) * 1974-04-16 1975-10-23 Siemens Ag Rotor mit tiefgekuehlter erregerwicklung
FR2268382B1 (de) * 1974-04-17 1978-12-01 Alsthom Cgee
FR2274158A1 (fr) * 1974-06-07 1976-01-02 Anvar Perfectionnements aux machines electriques tournantes a bobinage supraconducteur
FR2275053A1 (fr) * 1974-06-17 1976-01-09 Fiz Energet Inst Compensateur synchrone avec refroidissement cryogenique
DE2431522A1 (de) * 1974-07-01 1976-01-22 Kloeckner Humboldt Deutz Ag Verfahren zur kontinuierlichen trocknung von nassen, koernigen und/oder stueckigen guetern und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens
DE2440132C3 (de) * 1974-08-21 1978-04-27 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen Kühlanordnung für den Rotor einer elektrischen Maschine
DE2442277A1 (de) * 1974-09-04 1976-03-18 Kraftwerk Union Ag Kuehlmittelkreislauf fuer den laeufer einer elektrischen maschine mit supraleitender erregerwicklung
US4087711A (en) * 1974-10-22 1978-05-02 Massachusetts Institute Of Technology Rotating electric machine having a toroidal-winding armature
DE2453182C3 (de) * 1974-11-08 1982-01-21 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Anordnung zur Kühlung von Rotorteilen eines Turbogenerators
US3956648A (en) * 1974-11-13 1976-05-11 Massachusetts Institute Of Technology Superconducting machine having flexible shield means operable to protect the superconducting field winding against transients
US3999091A (en) * 1974-11-13 1976-12-21 Massachusetts Institute Of Technology Superconducting machine having wound damper-shield winding
UST945003I4 (de) * 1975-01-02 1976-04-06
US3916229A (en) * 1975-01-03 1975-10-28 Us Navy Induction motor for superconducting synchronous/asynchronous motor
DE2503428C3 (de) * 1975-01-28 1978-12-14 Kraftwerk Union Ag, 4330 Muelheim Wicklungsträger zur Aufnahme einer supraleitenden Erregerwicklung im Läufer eines Turbogenerators
DE2518062A1 (de) * 1975-04-23 1976-11-04 Kraftwerk Union Ag Kuehlmittelkreislauf fuer den laeufer einer elektrischen maschine mit supraleitender erregerwicklung
US4085343A (en) * 1975-06-13 1978-04-18 Hitachi, Ltd. Rotor for a rotary electrical machine having a superconductive field winding
US4042846A (en) * 1975-07-14 1977-08-16 Westinghouse Electric Corporation Unitary supporting structure for superconducting field assembly
FR2319233A1 (fr) * 1975-07-22 1977-02-18 Alsthom Cgee Machine tournante utilisant un fluide de refroidissement amene par joint tournant
US4056745A (en) * 1976-01-08 1977-11-01 Westinghouse Electric Corporation Cryogen transfer coupling with adjustable throttle valve for rotating machinery
US4123676A (en) * 1976-10-22 1978-10-31 Westinghouse Electric Corp. Rotor member for superconducting generator
US4152609A (en) * 1976-10-22 1979-05-01 Westinghouse Electric Corp. Rotor member for superconducting generator
US4267473A (en) * 1976-11-23 1981-05-12 Electric Power Research Institute Superconducting generator thermal radiation shield having substantially uniform temperature
US4174483A (en) * 1976-11-30 1979-11-13 Filippov Iosif F Cryogenically cooled electrical machine
DE2713885C2 (de) * 1977-03-29 1979-02-01 Kraftwerk Union Ag, 4330 Muelheim Kühlmittelkreislauf für den Läufer eines Turbogenerators mit supraleitender Erregerwicklung
US4176291A (en) * 1977-05-27 1979-11-27 Electric Power Research Institute, Inc. Stored field superconducting electrical machine and method
US4277705A (en) * 1977-09-02 1981-07-07 Electric Power Research Institute Method and apparatus for cooling a winding in the rotor of an electrical machine
JPS5450909A (en) * 1977-09-21 1979-04-21 Siemens Ag Device for cooling superconductive rotor
US4238700A (en) * 1977-11-28 1980-12-09 Filippov Iosif F Electrical machine having an improved cooling system for a rotary superconductive winding
CH627314A5 (de) * 1978-01-24 1981-12-31 Bbc Brown Boveri & Cie
US4208598A (en) * 1978-05-10 1980-06-17 Badrukhin Jury I Electrical machine with cryogenic cooling
US4223239A (en) * 1978-05-25 1980-09-16 Electric Power Research Institute, Inc. Multiphasic pump for rotating cryogenic machinery
DE2826501B1 (de) * 1978-06-16 1979-11-08 Siemens Ag Evakuierungsvorrichtung zur Erzeugung eines Isoliervakuums um die supraleitende Wicklung eines Rotors
US4236091A (en) * 1978-09-20 1980-11-25 Filippov Iosif F Electrical machine with cryogenic cooling
DE2843129C2 (de) * 1978-10-03 1987-03-26 Institut teplofiziki sibirskogo otdelenija Akademii Nauk SSSR, Novosibirsk Elektrische Maschine mit Kryokühlung
JPS5592567A (en) * 1978-12-29 1980-07-14 Mitsubishi Electric Corp Rotor for super conductive generator
US4583014A (en) * 1984-09-26 1986-04-15 Westinghouse Electric Corp. Dynamoelectric machine with a rotor having a superconducting field winding and damper winding
FR2605158B1 (fr) * 1986-09-25 1993-08-20 Alsthom Machine electrique tournante supraconductrice et son isolement thermique
GB2211029A (en) * 1987-11-05 1989-06-21 Le Proizv Elektromashino Str O Dynamoelectric machine rotor with superconducting winding
US20050023909A1 (en) * 2002-06-13 2005-02-03 Cromas Joseph Charles Automotive generator
US6897581B2 (en) * 2002-10-04 2005-05-24 Honeywell International Inc. High speed generator with the main rotor housed inside the shaft
US6794792B2 (en) * 2002-11-13 2004-09-21 General Electric Company Cold structural enclosure for multi-pole rotor having super-conducting field coil windings.
US6885120B2 (en) * 2003-07-14 2005-04-26 General Electric Company Structural enclosed rotor configuration for electric machine
US7834509B2 (en) * 2008-02-28 2010-11-16 Hamilton Sundstrand Corporation Rotor assembly for electromechanical machine
JP5440063B2 (ja) * 2009-09-17 2014-03-12 アイシン精機株式会社 超電導回転電機
KR101062599B1 (ko) * 2009-10-21 2011-09-06 두산중공업 주식회사 초전도 회전기기의 냉각 유로 구조
JP6013867B2 (ja) 2012-10-16 2016-10-25 川崎重工業株式会社 超電導回転機の界磁回転子
GB201513884D0 (en) * 2015-08-06 2015-09-23 Rolls Royce Plc Active screening for an electrical machine

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA645624A (en) * 1959-03-20 1962-07-24 A. Buchhold Theodor Electro-mechanical device
US3368087A (en) * 1963-08-16 1968-02-06 Asea Ab Rotating electric high power machine with super-conducting stator

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2302117A1 (de) * 1972-12-07 1974-06-12 Bbc Brown Boveri & Cie Lagerung des rotors einer elektrischen maschine
DE2736091A1 (de) * 1976-08-11 1978-02-16 Hitachi Ltd Umlaufende elektrische maschine mit supraleitendem rotor
DE2735857A1 (de) * 1976-08-17 1978-02-23 Westinghouse Electric Corp Dynamoelektrische maschine mit supraleitfaehiger feldwicklung
DE2753460A1 (de) * 1976-11-30 1978-06-01 Le Proizu Elmash Str Ob Elektr Elektrische maschine mit kryogenkuehlung

Also Published As

Publication number Publication date
SE382721B (sv) 1976-02-09
CA936903A (en) 1973-11-13
GB1351601A (en) 1974-05-01
ZA712128B (en) 1971-12-29
CH521038A (de) 1972-03-31
US3679920A (en) 1972-07-25
FR2089515A5 (de) 1972-01-07

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