ES2335303T3 - Cojinete magnetico de superconductor de alta temperatura. - Google Patents

Abstract

Un cojinete magnético, destinado a mantener un elemento giratorio (3) en condición de flotación, que comprende un elemento de estator (1) y un elemento de rotor (2), en el que el elemento de estator (1) rodea al elemento de rotor y comprende un superconductor (5), en el que dentro del elemento de rotor (2), en torno al elemento giratorio (3), está dispuesto, anularmente, un sistema de excitación (10) de imanes permanentes, y en el que están previstos medios de ajuste (15) para variar la distancia entre el superconductor y el sistema de excitación, caracterizado porque el superconductor consiste en un superconductor (5) de posición fija, el sistema de excitación (10) dispuesto anularmente está dividido, a lo largo de su circunferencia, en una pluralidad de segmentos (12a, 12b; 13a, 13b) siendo movibles uno o más segmentos (12a, 12b; 13a, 13b) en relación con otros, y estando destinados los medios de ajuste (15) a mover los segmentos movibles (12a, 12b; 13a; 13b) del sistema de excitación (10).

Description

Cojinete magnético de superconductor de alta temperatura.

La presente invención se dirige a un cojinete magnético que comprende un elemento giratorio, por ejemplo, un árbol, dentro de un elemento de estator provisto de un superconductor de alta temperatura, en el que el elemento giratorio se mantiene en estado de suspensión, sin contacto, mediante fuerzas magnéticas.

Si un superconductor de alta temperatura se posiciona en el campo de un imán permanente a una temperatura superior a su temperatura de transición, T_{c}, pasará un flujo magnético a través del mismo. Si, en este caso, el superconductor se enfría a una temperatura inferior a su T_{c}, parte del flujo magnético quedará congelado en el material superconductor. En el caso de cambio de posición por efecto de variaciones de campo se inducen corrientes de apantallamiento en el superconductor, merced al imán permanente, que se oponen al cambio de posición. Las fuerzas resultantes pueden ser de repulsión o atracción, pero estarán dirigidas de manera que se opongan a cualquier desviación en relación con la posición de enfriamiento o refrigeración.

Usando este principio de no existencia de contacto, y, por tanto, esencialmente, sin fricción, pueden construirse cojinetes magnéticos autoestabilizantes. Tales cojinetes contienen disposiciones de imanes permanentes, a modo de sistema de excitación, y un superconductor de alta temperatura.

Un ejemplo de cojinete de este tipo se describe en el documento DE 44 36 831 C2. En general, tales cojinetes comprenden las partes siguientes:

Una primera parte de cojinete unida apretadamente con un árbol y rodeada por una segunda parte de cojinete posicionada de modo fijo, estando asociada la segunda parte de cojinete con un estator, y existiendo una separación de cojinete entre la primera y la segunda partes de cojinete. La primera parte de cojinete contiene una disposición de una pluralidad de imanes permanentes polarizados alternativamente, entre los que hay elementos ferromagnéticos. La segunda parte de cojinete contiene una estructura de superconductor y un aparato de enfriamiento o refrigeración para refrigerarla por debajo de la T_{c} del material superconductor. En este caso, la primera parte de cojinete está constituida por un gran número de imanes permanentes en forma de discos anulares, posicionados uno detrás de otro en la dirección axial del árbol del rotor. Estos elementos están polarizados de manera que la polarización alterne cuando se miran en la dirección axial del árbol. Elementos ferromagnéticos intermedios, comparativamente delgados, están previstos, en cada caso, entre imanes permanentes adyacentes. Estos elementos ferromagnéticos intermedios están destinados a concentrar magnéticamente las líneas magnéticas de fuerza de imanes permanentes adyacentes, de manera que se genere una intensidad de campo magnético particularmente elevada en el lado de cada elemento intermedio enfrentado con la separación del cojinete. Esta primera parte de cojinete del cuerpo del rotor, con su disposición de imanes constituida por elementos magnéticos permanentes, está rodeada por la segunda parte de cojinete, posicionada de modo fijo, del estator. Esta segunda parte de cojinete contiene una estructura de superconductor.

En la disposición anterior, puesto que el elemento de estator, provisto del superconductor, rodea de manera esencialmente concéntrica al elemento de rotor, provisto del sistema de excitación, al refrigerar por debajo de la T_{c}, la fuerza magnética generada mantiene el elemento de rotor en su posición, en suspensión libre. Pero la posición real del elemento de rotor después del enfriamiento o refrigeración dependerá, también, del propio peso del elemento de rotor y de la carga de trabajo, que, generalmente, darán lugar a la desviación del elemento de rotor entre la posición de enfriamiento o refrigeración y la denominada posición de funcionamiento.

Para conseguir un soporte estable y rígido del elemento de rotor es deseable que la intensidad de las fuerzas magnéticas que actúen entre el superconductor y el sistema de excitación sea la mayor posible.

En general, la fuerza resultante será función de la distancia entre el superconductor y su sistema de excitación durante la refrigeración o enfriamiento (posición de refrigeración). Si la distancia es relativamente grande (refrigeración de campo cero) de modo que, virtualmente, no actúe campo magnético alguno sobre el superconductor durante la refrigeración o enfriamiento, se obtienen como resultado fuerzas de repulsión, que aumentan progresivamente a medida que se aproximen.

Si durante la enfriamiento o refrigeración la distancia es pequeña (refrigeración de campo máximo), al ser alejados uno de otro, inicialmente se generan fuerzas de atracción que aumentan hasta un máximo y, luego, disminuyen.

Teniendo en cuenta las características de fuerza-distancia anteriores, un soporte estable y rígido del elemento de rotor requiere su desplazamiento en relación con la posición de enfriamiento o refrigeración.

El documento WO 02/06688 A1 describe un cojinete magnético, de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1, provisto de un elemento de estator que comprende un superconductor cilíndrico y un elemento de rotor en forma de árbol, con imanes permanentes, montados coaxialmente en el árbol, como sistema de excitación, y en el que, en posición de funcionamiento, el elemento de rotor esta dispuesto coaxialmente en relación con el elemento de estator. Con el fin de permitir la desviación entre la posición de refrigeración y la posición de funcionamiento, el superconductor cilíndrico se divide en, al menos, 2 envolventes parciales, conformadas a modo de segmento circular, susceptibles de ser desplazadas una con respecto a otra en dirección radial mediante un mecanismo de accionamiento (accionador) adecuado. Merced al movimiento de las envolventes parciales puede variarse la distancia radial entre el superconductor y el sistema de excitación. En este caso, en la posición de refrigeración, las envolventes parciales se alejan una de otra, de modo que la distancia radial en la posición de refrigeración será mayor que en la posición de funcionamiento.

Como se ha expuesto en lo que antecede, se requiere la refrigeración o enfriamiento del superconductor por debajo de su T_{c}, que, por ejemplo, en el caso del superconductor YBa_{2}Cu_{3}O, bien conocido, es de 70 K. Así, es necesario que el estator, con el superconductor, esté alojado en un dispositivo de enfriamiento o refrigeración cerrado herméticamente, por ejemplo, un dispositivo dewar, con gran capacidad de aislamiento térmico. Generalmente se emplean cámaras criogénicas herméticas en las que se aloja el elemento de estator con el superconductor, en la camisa de enfriamiento o refrigeración cerrada al vacío, y el elemento de rotor se posiciona en el ánima interior caliente del dispositivo criogénico.

Pero hay varios problemas asociados con una disposición de estator movible dentro de una cámara de enfriamiento o refrigeración cerrada herméticamente. En primer lugar, el mecanismo de accionamiento para mover las envolventes de superconductor parciales tiene que poder trabajar con gran fiabilidad, incluso a temperaturas muy bajas. Además, el mecanismo tiene que poder soportar las grandes diferencias de temperatura entre los estados caliente y frío. Por ejemplo, el material del que se hace el mecanismo de accionamiento tiene que presentar gran estabilidad dimensional aun cuando se refrigere a temperaturas muy bajas, es decir, su coeficiente de expansión térmica tiene que ser adecuadamente bajo. Debido a estos requisitos, un mecanismo de accionamiento destinado a funcionar a bajas temperaturas es costoso y se hace sólo con materiales específicos. Por otro lado, tales mecanismos movibles sometidos a tensiones mecánicas, de modo inherente, tienen que ser reparados con frecuencia. Pero un inconveniente consiste en que en caso de defecto no solamente tienen que ser puestos a temperatura ambiente el estator con el material superconductor de alta temperatura, sino que, también, tiene que abrirse la cámara de enfriamiento o refrigeración cerrada, y, una vez solucionado el defecto, la cámara tiene que cerrarse de nuevo y ponerse a la baja temperatura de transición, T_{c}, lo que hace cualquier reparación costosa y problemática.

En cualquier caso, si el mecanismo de accionamiento se encuentra fuera de la cámara de enfriamiento o refrigeración, se requiere una conexión entre el interior frío y el exterior caliente, lo que es también desventajoso.

De acuerdo con la presente invención, los problemas anteriores se resuelven mediante el cojinete magnético definido en la reivindicación 1, que presenta un elemento de estator posicionado de modo fijo y un elemento de rotor dotado de, al menos, un imán permanente, con una disposición anular, destinado a excitar el superconductor del estator, en el que el imán permanente dispuesto anularmente está constituido por, al menos, dos segmentos movibles en relación con el superconductor del estator.

De acuerdo con la presente invención, como, el superconductor del estator está posicionado de modo fijo, el elemento de estator puede ser alojado fácilmente en una cámara fría aislada de un dispositivo criogénico cerrado herméticamente, sin necesidad de prever un mecanismo de accionamiento que tenga que soportar las diferencias de temperatura al refrigerar, y sin necesidad de partes sometidas a tensiones mecánicas que tengan que repararse con frecuencia, de manera que puedan evitarse interrupciones inoportunas del funcionamiento del cojinete magnético a causa de los defectos del mecanismo de accionamiento.

En lo que sigue, la presente invención se explicará con más detalle en relación con las realizaciones específicas de las figuras para que pueda entenderse mejor, y en las que:

la figura 1 muestra el diseño general de un cojinete magnético de superconductor;

la figura 2 muestra un diagrama de la curva fuerza-distancia de un cojinete magnético de acuerdo con la presente invención;

la figura 3 muestra un diagrama de la curva fuerza-distancia de otra realización de la presente invención;

la figura 4 muestra una sección transversal, en la posición de funcionamiento, de un cojinete magnético de acuerdo con la presente invención;

la figura 5 muestra una sección transversal, en la posición de refrigeración, de la realización de la figura 4;

la figura 6 muestra una sección transversal de un segmento de un cuarto, agrandado, de la realización de las figuras 4 y 5; y

las figuras 7a y 7b muestran secciones transversales de un elemento de rotor de un cojinete magnético de la presente invención.

La figura 1 muestra el diseño general de un cojinete magnético en el que el alojamiento del dispositivo de enfriamiento o refrigeración 16 ha sido separado parcialmente. El cojinete magnético presenta una forma cilíndrica global. El elemento de estator 1 está compuesto por un superconductor 5, conformado cilíndricamente, y un miembro conductivo térmicamente 6, montado en la superficie exterior del superconductor 5. Hay previstos soportes 19 destinados a sostener la parte dotada del superconductor 5 en el interior de la pared del dispositivo de enfriamiento o refrige-
ración.

En este caso, el elemento de rotor 2 presenta un árbol horizontal 3 rodeado de un sistema de excitación 10 dotado de una disposición de imanes permanentes 17 y polos 18 de recepción de flujo, alternantes. El elemento de estator 1 está alojado en la camisa del dispositivo de enfriamiento o refrigeración 16, y, el elemento de rotor 2, en el ánima caliente del dispositivo de enfriamiento o refrigeración 16, que se encuentra a temperatura ambiente.

Con el fin de ilustrar el modo en que la intensidad de la fuerza magnética varía en función de la distancia de refrigeración entre un componente de semiconductor y su sistema de excitación, en las figuras 2 y 3 se muestra la forma de la curva fuerza-distancia de dos sistemas diferentes. En los diagramas, la coordenada x indica la distancia entre el componente de semiconductor y su sistema de excitación, siendo el punto cero la posición del imán permanente durante la refrigeración o enfriamiento, y la coordenada y indica la fuerza magnética generada cuando se acercan uno a otro.

Para las mediciones se usaron imanes permanentes hechos de hierro-neodimio-boro (FeNddB), provistos de una célula de carga.

La curva de la figura 2 muestra la variación de la fuerza en modo de refrigeración de campo cero y su aumento exponencial cuando los sistemas de excitación, es decir, los imanes permanentes, se acercan al superconductor.

La variación de la curva de la figura 3 refleja de manera más precisa la situación real con un cojinete magnético que, en la práctica, presente una separación de cojinete de 3 mm. A saber, en el punto cero la distancia entre el superconductor y el imán permanente es de, realmente, 6 mm, y en el punto 3 sigue existiendo una distancia que corresponde a la anchura de la separación de cojinete, es decir, 3 mm.

En las figuras 2 y 3 la curva superior refleja la variación de la fuerza durante la aproximación y la curva inferior durante el alejamiento. La diferencia tiene su origen en la histéresis de los imanes.

La forma de estas curvas muestra claramente que para obtener una intensidad máxima de la fuerza magnética, la posición de refrigeración tiene que estar separada en medida suficiente de la posición de funcionamiento, y, también, que en la posición de funcionamiento, la distancia entre el superconductor y el sistema de excitación tiene que ser la menor posible.

Las figuras 4 y 5 muestran vistas en sección transversal de una realización de un cojinete magnético de acuerdo con la presente invención en su posición de funcionamiento (figura 4) y su posición de refrigeración (figura 5). En lo que sigue se ilustran con más detalle, con referencia a la figuras 4 y 5, los principios de diseño de un cojinete magnético de acuerdo con la presente invención.

El cojinete magnético mostrado en la figura 4 presenta, en principio, una forma global cilíndrica hueca y comprende un elemento de estator 1 que rodea coaxialmente a un elemento de rotor 2. El elemento de rotor comprende un elemento giratorio 3, en este caso, un árbol, de material no magnético, de una máquina, posicionado dentro de un sistema de excitación igualmente cilíndrico y hueco. En la realización específica mostrada en las figuras, el elemento de estator 1 está constituido por un superconductor 5 conformado cilíndricamente. En la superficie exterior del superconductor 5 está montado un miembro 6 conductivo térmicamente, soportado en la pared del dispositivo de enfriamiento o refrigeración mediante separadores 7, existiendo espacios libres 8 entre los separadores 7.

El miembro 6 conductivo térmicamente está destinado a quitar calor del superconductor 5, y, por tanto, se hace, preferiblemente, de un material altamente conductivo térmicamente, tal como cobre.

La figura 6 muestra una representación agrandada de un segmento de un cuarto.

El elemento de estator 1 está alojado dentro de la camisa de un dispositivo de enfriamiento o refrigeración, tal como un dispositivo dewar, indicándose la pared del mismo mediante la línea negra que rodea al elemento de estator 1 a lo largo de sus circunferencias exterior e interior.

Preferiblemente, en la superficie interior del superconductor 5 puede preverse una capa 9 de material aislante térmicamente, destinada a apantallar el interior caliente del dispositivo de enfriamiento o refrigeración en relación con la camisa refrigerada, que aloja el elemento de estator 1. Hay materiales aislantes adecuados conocidos generalmente en la técnica.

La refrigeración o enfriamiento del elemento de estator 1 puede ponerse en práctica mediante una máquina de enfriamiento o refrigeración adecuada. Por ejemplo, la máquina de enfriamiento o refrigeración puede conectarse con el miembro conductivo térmicamente 6 para refrigerar indirectamente los superconductores. La máquina de enfriamiento o refrigeración no se muestra, pero es en sí conocida. Por ejemplo, pueden usarse enfriadores criogénicos.

Para mejorar el aislamiento térmico, la superficie exterior del miembro 6 puede cubrirse con otra capa de material aislante (no mostrada).

El superconductor 5 puede estar hecho de cualquier material superconductor de alta temperatura conocido, adecuado para aplicaciones de cojinetes. Un ejemplo de una clase de material superconductor adecuado consiste en los superconductores de alta temperatura de óxido cerámico. Los ejemplos típicos comprenden superconductores de óxido cerámico a base de Y-Ae-Cu-O; (Y, Re)-Ae-Cu-O; Bi-Ae-Cu-O; (Bi, Pb)-Ae-Cu-O y (TI, Pb)-(Ae, Y)-Cu-O. En las fórmulas anteriores Ae significa, al menos, un elemento alcalinotérreo, en particular, Ba, Ca y Sr. Re significa, al menos, un elemento de tierras raras, en particular, La, Lu, Sc, Sm, Nd o Yb.

Son superconductores especialmente adecuados los conocidos mediante las referencias YBCO-123 e YBCO-211, en las que las combinaciones numéricas 123 y 211 representan las razones estequiométricas de los elementos Y, Ba y Cu. Asimismo, los conocidos por las referencias BSCCO-2212, BSCCO-2223, en las que las combinaciones numéricas 2212 y 2223 representan las razones estequiométricas de los elementos Bi, Sr, Ca y Cu, en particular, cuando se sustituye, parcialmente, Bi por Pb.

En particular, se prefieren superconductores fabricados usando un método de colada fundida, especialmente, un método de colada centrífuga, descrito, por ejemplo, en los documentos DE-A-3 830 092, EP-A-0 451 532, EP-A-0 462 409 y EP-A-0 477 493, a los que se hace referencia expresa.

El superconductor 5 conformado cilíndricamente puede hacerse de una única pieza o puede estar compuesto de una pluralidad de segmentos unidos, uno con otro, para formar el cuerpo circular. De modo preferido, los segmentos, en su caso, presentan forma trapezoidal. Es deseable que los segmentos tengan las mismas dimensiones.

Los separadores 7 están destinados a estabilizar la disposición de estator dentro de la camisa del dispositivo de enfriamiento o refrigeración en una posición fija. El número y la forma de los separadores 7 no son particularmente críticos, siempre que se consiga una posición fija estable de la disposición de estator. Los separadores 7 tienen que estar hechos de material poco conductivo térmicamente, tal como CFRP (plástico reforzado con fibra de carbono), con el fin de evitar la entrada de calor. Preferiblemente, para conseguir un aislamiento térmico eficaz, se hace el vacío en el espacio libre 8 entre los separadores 7. Además es posible, también, rellenar el espacio libre 8, al menos parcialmente, con, al menos, medios de aislamiento. Cualesquiera medios de aislamiento conocidos pueden aplicarse adecuadamente para este fin.

Ejemplos de materiales de aislamiento adecuados son espuma de aislamiento, superaislamiento, escamas de aislamiento o fibras de vidrio.

El diseño y los materiales de los sistemas de excitación 10 de cojinetes magnéticos cilíndricos adecuados para la presente invención son, en general, conocidos. El sistema de excitación 10 puede comprender una pluralidad de imanes permanentes, separados uno de otro mediante elementos hechos de material ferromagnético, tal como hierro. Materiales magnéticos permanentes adecuados son, por ejemplo, neodimio-hierro-boro (NdFeB) o aleación de samario-cobalto (SmCo).

Los imanes permanentes, así como los elementos intermedios, pueden presentar la forma de discos anulares y se disponen uno detrás de otro en un cuerpo de soporte cilíndrico 11 que rodea al árbol 3.

Preferiblemente, el cuerpo de soporte cilíndrico 11 se hace de un material magnético tal como acero. Preferiblemente, el primero y el último miembro de la agrupación constituida por imanes permanentes y miembros intermedios, en dirección axial, son miembros intermedios.

Como muestra la figura 5, la disposición de sistema de excitación 10 y cuerpo de soporte 11 está dividida en segmentos que pueden ser movidos, uno en relación con otro, en dirección radial. Los segmentos pueden presentar simetría especular. Es decir, como se muestra en la figura 5 cada segmento está enfrentado con otro que es su imagen especular.

En la realización de la figura 5 hay dos segmentos grandes y dos segmentos pequeños 12a, 12b; 13a, 13b, que pueden ser movidos, uno en relación con otro, en dirección radial. Para poner la disposición en la posición de refrigeración, los dos segmentos pequeños 13a, 13b se desplazan en dirección al árbol 3 hasta posicionarlos en un espacio libre, entre el árbol 3 y el cuerpo de soporte 11, es decir, los dos segmentos pequeños 13a, 13b se ponen en una posición que permita a los dos segmentos grandes 12a, 12b ser desplazados uno en dirección a otro. De ese modo puede modificarse
la distancia entre el superconductor 5 y el sistema de excitación 10, permitiendo la activación de la fuerza magnética.

De acuerdo con una alternativa el sistema de excitación puede estar dividido en tres imanes, que pueden presentar el mismo o diferente tamaño.

Como ya se ha mencionado anteriormente, la posición de funcionamiento del árbol no depende solamente de las fuerzas magnéticas, sino, también, del propio peso del árbol y de la carga de trabajo. Para ajustar la posición de funcionamiento deseada del árbol 3 pueden seleccionarse las distancias radiales de los segmentos de manera correspondiente. Es decir, pueden seleccionarse distancias radiales diferentes de los segmentos en la posición de refrigeración.

Generalmente, el número, el tamaño y la forma de los segmentos se seleccionan del modo necesario en consideración a la estructura global del cojinete magnético respectivo. Por ejemplo, debe tenerse en cuenta que, en la posición de refrigeración, la distancia entre el superconductor y el sistema de excitación tiene que ser la mayor posible, y que tiene que conseguirse una rigidez óptima.

Por otra parte, como en la posición de funcionamiento la distancia entre el superconductor 5 y el sistema de excitación 10 tiene que ser la menor posible, preferiblemente, la separación 4 de cojinete tiene que ser la menor posible.

Además, uno o más de los segmentos pueden preverse de modo estacionario, y otro u otros, movibles. Generalmente, el diseño específico del sistema de excitación puede variar en función de los requisitos de la aplicación concreta, y de acuerdo con la fuerza de soporte y la rigidez del sistema deseadas.

Para mover los segmentos, el sistema de excitación puede conectarse con un accionador común. No hay limitación particular en relación con el tipo de accionador.

Para mover radialmente los segmentos, el sistema de excitación puede construirse, por ejemplo, de acuerdo con los principios de un mandril de torno o un mandril de sujeción. Puede usarse, también, cualquier otra estructura adecuada.

Preferiblemente, el límite exterior de la trayectoria del movimiento de los segmentos que componen el sistema de excitación se define mediante un tubo 14 de material poco conductivo térmicamente, tal como CFRP. Al mismo tiempo, mediante el tubo 14 se estabiliza mecánicamente el conjunto global del cojinete magnético de la presente invención, lo que es particularmente ventajoso en caso de altas velocidades de rotación.

Un ejemplo específico de estructura de un sistema de excitación movible de la presente invención puede verse en las figuras 7a y 7b, mostrando la figura 7a el sistema en la posición de refrigeración y la figura 7b en la posición de funcionamiento.

De acuerdo con este ejemplo, el segmento grande superior 12b es estacionario y está fijado en el elemento giratorio 3, y el segmento grande inferior 12a y los segmentos pequeños derecho e izquierdo 13a y 13b, respectivamente, están destinados a ser movidos, radialmente, en dirección al elemento giratorio 3.

La figura 7a muestra la posición de cada segmento en la posición de refrigeración. El segmento grande superior 12b, con el sistema de excitación 10 y el cuerpo de soporte 11, está fijado en el elemento giratorio 3. El segmento grande superior 12b es estacionario, lo que significa que no participa del movimiento de los segmentos del sistema de excitación 10, uno en dirección a otro, durante la activación.

El segmento grande inferior 12a es movible, en dirección radial, en relación con el segmento grande superior 12b.

Al igual que el segmento grande inferior 12a, los segmentos pequeños derecho e izquierdo 13a y 13b, respectivamente, son movibles, radialmente, en dirección al elemento giratorio 3.

Los segmentos grandes superior e inferior 12a, 12b presentan un diseño de acoplamiento que permite el movimiento del segmento grande inferior 12a en dirección al segmento grande superior 12b de manera que queden rebajos dimensionados en medida suficiente como para recibir los segmentos pequeños 13a, 13b.

En este ejemplo específico, el movimiento de los segmentos movibles 12a y 13a/13b se consigue merced a medios de ajuste 15 adecuados, por ejemplo, tornillos tales como pernos de fijación o tornillos de ajuste, de manera que al ajustar el tornillo se mueva el segmento respectivo. Cada segmento movible 12a, 13a, 13b está conectado con el segmento grande superior estacionario 12b por medio de un tornillo de este tipo, comprendiendo cada segmento un rebajo para recibir la cabeza del tornillo, y comprendiendo la parte opuesta respectiva un rebajo con una rosca, tal como un orificio roscado, que permita atornillar la parte roscada del tornillo respectivo. En la realización de la figura 7, la cabeza de los tornillos destinados a mover los segmentos pequeños 13a, 13b está posicionada dentro de un rebajo apropiado de los segmentos pequeños, y, la rosca respectiva, dentro del cuerpo de soporte 11 del segmento grande superior estacionario 12b; y la cabeza del tornillo destinado a mover el segmento grande inferior 12a está posicionada dentro de un rebajo apropiado del segmento grande superior 12b, y, la rosca correspondiente, dentro del segmento grande inferior 12a.

Para fijar la cabeza de tornillo puede preverse una tuerca u otros medios adecuados. Los segmentos 12a, 13a, 13b son movibles al hacer girar los tornillo 15, a mano o mediante un accionador.

Para la activación, los segmentos movibles 12a, 13a, 13b son desplazados transversalmente hacia la posición de funcionamiento mostrada en la figura 7b, de manera que el sistema de excitación 10 forme un círculo.

Para mejorar la estabilidad de la estructura global, preferiblemente, los segmentos 12a, 12b y 13a, 13b se aprietan contra el tubo de refuerzo 14, y, además, al fijar los segmentos pequeños 13a, 13b entre los segmentos grandes 12a, 12b puede generarse fuerza de compresión que proporcione más estabilidad.

El ejemplo anterior de movimiento de los segmentos del sistema 11 de excitación tiene sólo carácter ilustrativo. No hay limitaciones, y pueden usarse cualesquiera otros medios adecuados para mover los segmentos de acuerdo con la presente invención.

Por otro lado, podría seleccionarse otra segmentación del sistema de excitación 10 (incluido el miembro de soporte 11) así como segmentos movibles diferentes.

Mediante el cojinete magnético de la presente invención con el sistema de excitación dentro del ánima caliente no aislada de un dispositivo criogénico se evitan elementos de obturación giratorios. Además, resulta posible aislar por alto vacío y obturar a largo plazo el dispositivo criogénico, así como cambiar fácilmente el cojinete y el rotor, en caso de defectos. Finalmente, merced a la presente invención resulta posible una conexión, con fricción, del sistema de excitación con el árbol, de modo que no se requiere prever un amortiguador, también giratorio.

Lista de referencias

1

elemento de estator

2

elemento de rotor

3

elemento giratorio

4

separación de cojinete

5

superconductor

6

miembro conductivo térmicamente

7

separador

8

espacio libre

9

capa aislante

10

sistema de excitación

11

cuerpo de soporte

12a

segmento grande (inferior)

12b

segmento grande (superior)

13a

segmento pequeño (derecho)

13b

segmento pequeño (izquierdo)

14

tubo

15

medios de ajuste

16

dispositivo de enfriamiento o refrigeración

17

imanes permanentes

18

polos de recepción de flujo

19

soporte

Claims (7)

1. Un cojinete magnético, destinado a mantener un elemento giratorio (3) en condición de flotación, que comprende un elemento de estator (1) y un elemento de rotor (2),

en el que el elemento de estator (1) rodea al elemento de rotor y comprende un superconductor (5),

en el que dentro del elemento de rotor (2), en torno al elemento giratorio (3), está dispuesto, anularmente, un sistema de excitación (10) de imanes permanentes, y

en el que están previstos medios de ajuste (15) para variar la distancia entre el superconductor y el sistema de excitación, caracterizado porque

el superconductor consiste en un superconductor (5) de posición fija,

el sistema de excitación (10) dispuesto anularmente está dividido, a lo largo de su circunferencia, en una pluralidad de segmentos (12a, 12b; 13a, 13b) siendo movibles uno o más segmentos (12a, 12b; 13a, 13b) en relación con otros, y estando destinados los medios de ajuste (15) a mover los segmentos movibles (12a, 12b; 13a; 13b) del sistema de excitación (10).

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2. Cojinete magnético de acuerdo con la reivindicación 1,

en el que los segmentos (12a, 12b; 13a, 13b) están previstos, uno en relación con otro, con simetría especular.

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3. Cojinete magnético de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2,

en el que los segmentos (12a, 12b; 13a, 13b) son movibles en dirección radial.

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4. Cojinete magnético de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes,

en el que el sistema de excitación (10) está unido con el árbol (3) merced a una conexión con fricción.

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5. Cojinete magnético de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes,

en el que está previsto un tubo 14 que rodea al sistema de excitación (10) y que define el límite de la trayectoria de movimiento de dichos uno o más segmentos movibles (12a, 12b; 13a, 13b).

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6. Cojinete magnético de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes,

en el que los medios de ajuste 15 se seleccionan de un grupo que consiste en pernos de fijación y tornillos de ajuste.

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7. Cojinete magnético de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes,

en el que al menos un segmento (12b) es estacionario y los otros segmentos (12a, 13a, 13b) son movibles, radialmente, en relación con el elemento giratorio (3), merced a los medios de ajuste (15).