DE3739411C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen supraleitenden Stromspeicher mit einer Speicherspule, die aus mehreren Teilspulen besteht. Ein derartiger Stromspeicher ist bekannt aus dem Fachartikel "Brechna: Induktive elektrische Speicher", SCIENTIA ELECTRICA, 1977, S. 113-136, insbesondere S. 118, 119.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Stromspeicher so auszubilden, daß er günstiger auf die Erfordernisse beim Aufladen und Entladen abgestimmt ist.

Als eine erste Lösung dieser Aufgabe ist der Stromspeicher erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß beim Aufladen eine Teilanzahl oder alle Teilspulen in Serie geschaltet sind und daß beim Entladen eine Teilanzahl oder alle Teilspulen parallel geschaltet sind. Auf diese Weise kann man beim Entladen bei n Teilspulen den n-fachen Entladestrom einer einzelnen Teilspule erreichen.

Als vorteilhafte Ausgestaltung sind gesonderte Entladespulen vorgesehen, die magnetisch an die Teilspulen angekoppelt sind. Die Entladespulen können zwischen den Speicher-Teilspulen vorgesehen sein. Bei unterschiedlicher Windungszahl kann man sich einen Transformatoreffekt zunutze machen.

Vorzugsweise ist die Anzahl der beim Entladen parallelgeschalteten Teilspulen einstellbar, insbesondere durch Schaltbausteine. Auf diese einfache Art kann die Größe des Entladestroms eingestellt werden.

Vorzugsweise sind die Teilspulen auf einem Torus, d. h. eines ringförmig gekrümmten Hohlzylinders, angeordnet.

Der Stromspeicher kann mit Supraleitern sehr kleinen Durchmessers oder sehr kleiner Schichtdicke, vorteilhaft unter 20 µm oder unter 10 µm, ausgebildet sein und für ein Entladen mit kurzzeitigen Energiepulsen, vorteilhaft kürzer als 10 ms oder 5 ms oder 1 ms, vorsehen sein. Dabei können Leistungsentnahmen von 10⁸ bis 10¹¹ W pro Energiepuls erreicht werden.

Der Stromspeicher kann mit Hochtemperatur-Supraleitern aufgebaut sein, d. h. Materialien, die bei einer Temperatur knapp unterhalb des Siedepunktes von Stickstoff noch supraleitend sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines schematisiert zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiels noch näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung einen Teil einer torusförmigen Speicherspule,

Fig. 2 die elektrische Verschaltung von Teilspulen beim Laden der Speicherspule,

Fig. 3 die elektrische Verschaltung von Teilspulen der Speicherspule beim Entladen.

Die in Fig. 1 dargestellte Speicherspule 2 ist torusförmig und hat einen kreisrunden Torusquerschnitt. Die Tragstruktur der Speicherspule 2 besteht aus einem Isolatormaterial und kann geometrisch als in Kreisform gebogener Hohlzylinder veranschaulicht werden.

Auf der Tragstruktur sind entlang des Torusrings aufeinanderfolgend Teilspulen 4 angeordnet, die jeweils für sich betrachtet kreisförmig sind. Diese Teilspulen 4 sind beispielsweise aus sehr dünnen Filamentdrähten gewickelt oder mit einer radial aufeinanderfolgenden Schichtenfolge von isolierendem Material und leitendem Material aufgebaut. Die Teilspulen 4 sind elektrisch leitend miteinander verbunden, wobei die Art der Verschaltung nachfolgend noch genauer erläutert wird.

Die Stromleiter der Teilspulen 4 bestehen aus supraleitendem Material, vorzugsweise hochtemperatur-supraleitendem Material. Entweder die gesamte Speicherspule 2 ist in einem Bad aus flüssigem Helium oder - im Fall von Hochtemperatur-Supraleitern - aus flüssigem Stickstoff angeordnet, oder die Kühlung der Supraleiter erfolgt mit kleineren, mit flüssigem Helium oder flüssigem Stickstoff durchströmten Kühlräumen. Anschlüsse an einen äußeren, primären Ladestromkreis und an einen äußeren, sekundären Entladestromkreis sind nicht eingezeichnet, aber vorhanden.

Die Fig. 2 und 3 veranschaulichen, wie die einzelnen Teilspulen 4, die zusammen die torusförmige Speicherspule 2 bilden, miteinander verschaltet sind. Beim Laden ist eine Serienschaltung der Teilspulen 4 vorgesehen (Fig. 2), während beim Entladen der Speicherspule 2 eine Parallelschaltung der einzelnen Teilspulen 4 vorgesehen ist (Fig. 3). In den Fig. 2 und 3 erkennt man auch die Enden des Ladestromkreises 22 und des Entladestromkreises 24.

Es versteht sich, daß man die Verschaltung auch so vornehmen kann, daß wahlweise beim Entladen alle oder nur eine kleinere oder größere Teilanzahl der Teilspulen 4 unmittelbar herangezogen wird, beispielsweise nur jede zweite oder jede dritte Teilspule 4, wodurch die Strombelastung längs des Torus gleichmäßig verteilt wird.

Wenn die Speicherspule nicht, wie dargestellt, torusförmig, sondern solenoidförmig ist, muß man sich den Torus an einer Stelle aufgeschnitten und in geradlinige Form gebracht denken.

Claims (4)

1. Supraleitender Stromspeicher mit einer Speicherspule, die aus mehreren Teilspulen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß beim Aufladen eine Teilanzahl oder alle Teilspulen (4) in Serie geschaltet sind und daß beim Entladen eine Teilanzahl oder alle Teilspulen (4) parallel geschaltet sind.

2. Supraleitender Stromspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß gesonderte Entladespulen vorgesehen sind, die magnetisch an die Teilspulen (4) angekoppelt sind.

3. Stromspeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der beim Entladen parallelgeschalteten Teilspulen (4) einstellbar ist.

4. Stromspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilspulen (4) auf einem Torus angeordnet sind.