MXPA02004837A - Rotor super conductor de alta temperatura que tiene un recipiente de vacio y protector electromagnetico y un metodo de ensamble. - Google Patents

Abstract

Se describe un rotor para una maquina sincrona super conductora que comprende: un nucleo de rotor; una bobina super conductora que se extiende alrededor de por lo menos una porcion del nucleo de rotor, la bobina que tiene secciones laterales de bobina sobre lados opuestos del nucleo de rotor; un alojamiento de vacio que cubre por lo menos una de las secciones laterales de bobina y un protector conductor sobre el alojamiento de vacio y las secciones laterales de bobina.

Description

ROTOR SUPER CONDUCTOR DE ALTA TEMPERATURA QUE TIENE UN RECIPIENTE DE VACÍO Y PROTECTOR ELECTROMAGNÉTICO Y UN MÉTODO DE ENSAMBLE ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere de manera general a un rotor súper conductor en una máquina giratoria síncrona. De manera más particular, la presente invención se refiere a un protector electromagnético y recipiente de vacío para devanados de campo súper conductores en el rotor de una máquina síncrona. Las máquinas eléctricas síncronas tienen devanados de bobina de campo que incluyen, aunque no están limitados a generadores giratorios, motores giratorios y motores lineales. Esas máquinas comprenden generalmente un estator y un rotor que están acoplados en forma electromagnética. El rotor puede incluir un núcleo de rotor de polo múltiple, y uno o más devanados de bobina montados sobre el núcleo de rotor. Los núcleos de rotor pueden incluir un material sólido magnéticamente permeable, tal como un rotor de núcleo de hierro. Los devanados de cobre convencionales se utilizan comúnmente en los rotores de máquinas eléctricas, síncronas. Sin embargo, la resistencia eléctrica de los devanados de cobre (aunque bajos por medidas convencionales) es suficiente para contribuir al calentamiento sustancial del rotor y para disminuir la eficiencia de potencia de la máquina. Recientemente, los devanados de bobina súper conductores (SC) se han desarrollado para los rotores. Los devanados SC de manera efectiva no tienen resistencia y son devanados de bobina de rotor altamente ventajosos. Los rotores de núcleo de hierro se saturan en una intensidad de campo magnético de espacio de aire de aproximadamente 2 Tesla. Los rotores súper conductores conocidos emplean diseños de núcleo de aire, sin hierro en el rotor, para lograr campos magnéticos de espacio de aire de 3 Tesla o superiores. Estos campos magnéticos de espacio-aire elevados producen densidades de energía incrementadas de la máquina eléctrica, y dan como resultado una reducción importante en peso y tamaño de la máquina. Los rotores súper conductores de núcleo de aire requieren grandes cantidades de cables súper conductor. Las grandes cantidades de alambre SC se agregan al número de bobina requeridas, la complejidad de los soportes de bobina y el costo de los devanados y el rotor de bobina SC. Los devanados de campo de bobina SC (HTS) de alta temperatura se forman de materiales súper conductores que son frágiles, y deben ser enfriados a .una temperatura en o por debajo de una temperatura crítica por ejemplo, 27° , para lograr y mantener la súper conductividad. Los ' devanados SC pueden formarse de un material súper conductor de alta temperatura, tal como el conductor en base a BSCCO (BixSrxCaxCuxOx). Las bobinas súper conductoras han sido enfriadas a temperaturas criogénicas, mediante helio líquido. Después de pasar a través de los devanados del rotor, el helio utilizado calentado es devuelto como heMo gaseoso. Utilizando el helio líquido para el enfriamiento criogénico requiere una relicuefacción continua del helio gaseoso a temperatura ambiente devuelto y dicha relicuefacción plantea problemas de confiabilidad importantes y requiere de energía auxiliar importante. Además, las bobinas HTS son sensibles a la degradación a partir de la alta flexión y los esfuerzos por tensión. Esas bobinas deben experimentar fuerzas centrífugas sustanciales que tensan y extienden las bdbinas de los devanados de bobina. La operación normal, de las máquinas eléctricas involucra miles de ciclos de arranque y paro durante el curso de varios arlos que resultan en una carga por fatiga de ciclo bajo del rotor. Además, el devanado de rotor HTC debe ser capaz de resistir el 25% de operación á sobre velocidad durante los procedimientos de balanceo del rotor a temperatura ambiente y sin importar las condiciones de sobre velocidad operativa en temperaturas criogénicas durante la operación de generación de energía. Esas condiciones de sobre velocidad incrementan sustancialmente la carga de fuerza centrífuga sobre los devanados durante las condiciones de operación normal. Las bobinas SC generalmente deben ser aisladas térmicamente mediante un vacío para producir características súper conductoras. El vacío evita que el calor del núclep de rotor caliente sea transferido por convexión a las bobinas SC. La bobina de campo SC tiene que estar completamente encerrada por el vacío. El vacío requiere que un recipiente de y los sellos herméticos al aire se mantengan en el rotor. Las bobinas SC utilizadas como el devanadp de campo de rotor HTS de una máquina eléctrica están sometidas a tensiones y esfuerzos durante el enfriamiento y la operación normal. Estas sometidos a carga centrífuga, transmisión de par de torsión y condiciones de falla transitorias. Para resistir las fuerzas, tensiones, esfuerzos y cargas cíclicas, las bobinas SC deben ser soportadas adecuadamente en el rotor mediante un sistema de soporte de bobina y protegidos contra los campos magnéticos dinámicos y transitorios. Esos sistemas de soporte sostienen las bobinas SC en el rotor HTS y asegura las bobinas contra las enormes fuerzas centrífugas debidas a la rotación del rotor. Además, el sistema de soporte de bobina protege las bobinas SC, y asegura que las bobinas no se agrieten, fatiguen o de otra manera fallen prematuramente. El desarrollo de protectores y sistemas de soporte de bobina para la bobina HTS ha sido un desafío importante en la adaptación de las bobinas SC a los rotores HTS. Los ejemplos de los sistemas de soporte de bobina para los rotores HTS que se han propuesto previamente se describen en las Patentes de los Estados Unidos de Norteamérica Nos. 5,548, 168; 5, 532,663; 5,672,921 ; 5,777,420; 6, 169,353, y 6,066,906. Sin embargo, esos sistemas de soporte de bobina tienen varios problemas, tales cpmo que son costosos, complejos y requieren un número excesivo de componentes. Existe también la necesidad de un sistema de soporte de bobina hecho con componentes de bajo costo y fáciles de fabricar.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Los soportes estructurales para los devanados de bobina de campo HTS han sido una de los desafíos más importantes para incorporar las bobinas SC dentro de los rotores. La estructura debe soportar el devanado de bobina SC sin conducir un calor sustancial dentro del devanado. En los conceptos novedosos descritos la estructura de soporte de bobina se ha reducido al mínimo para reducir de esa manera la masa que conduce calor desde el núcleo de rotor dentro de los devanados SC enfriados. Sin embargo, la reducción al mínimo de los soportes de bobina limita también el nivel de las fuerzas que pueden ser resistidas por los soportes. Si las fuerzas qué actúan sobre el rotor exceden la fuerza que confiere la habilidad de los soportes de bobina, entonces existe un riesgo sustancial de que el soporte de bobina falle o que los devanados de bobina sean dañados. Una fuente potencial de fuerzas que actúan sobre un rotor es el par de torsión debido á las fallas de rejilla. Un generador (HTS) súper conductor dé alta temperatura que tiene una bobina SC de devanado de campo es susceptible a fallas de rejilla eléctrica. Una falla de rejilla es un pico común en la rejilla de sistema de energía a la que está acoplado el estator de la máquina. Bajo las condiciones de falla de rejilla fluye una corriente excesiva en el estator. Esta corriente ocasiona una alteración eléctrica en el devanado de estator que induce un elevado flujo magnético que puede penetrar dentro de las bobinas de devanado de campo del rotor. La penetración potencial de un campo magnético dentro de la bobina de devanado del campo del rotor crea un par de torsión importante sobre el devanado de bobina del rotor. Este par de torsión puede dañar una bobina SC y una estructura de soporte de bobina débil. Además de este efecto mecánico, las penetraciones de campo magnético del rotor pueden ocasionar pérdidas de la corriente alterna (AC) en la estructura de rotor, especialmente en el cableado HTS. Sería ventajoso reducir al mínimo la penetración del rotor mediante una falla de rejilla inducida y otros campos magnéticos. La reducción del par de torsión del rotor debido a las fallas de rejilla permite que las estructuras de soporte de bobiné se reduzcan al mínimo. La reducción al mínimo de las penetraciones de campo magnético del rotor debe, reducir también las pérdidas de corriente alterna CA en el rotor HTS. La protección del rotor evita la alternancia del estator y la penetración de los campos magnéticos variables en tiempo al rotor. S¡ una bobina de devanado de campo de rotor no está bien protegida, el flujo magnético desde el estator penetra al rotor y ocasiona el par de torsiones en el rotor magnético y la bobina SC. Dichos pares de torsión pueden dañar una bobina SC frágil, aunque dicho par dé torsión inducido por el flujo de estator no haya dañado generalmente las bobinas de rotor de cobre dúctiles anteriores. Si un rotor que tiene bobinas SC no está protegido adecuadamente, entonces el soporte de bobina puede ser reforzado para resistir el par de torsión inducido por falla. Sin embargo, una desventaja del refuerzo del soporte de bobina es que también incrémenta la masa del soporte, y conduce a problemas potenciales con la transferencia de calor incrementada hacia la bobina SC fría. En lugar de incrementar la masa del soporté de bobina, es preferible tener un protector electromagnético (EM) que evita que el flujo magnético entre al rotor e induzca el par de torsión sobre las bobinas SC. Los protectores EM cilindricos y los recipientes de vacío que cubren el núcleo de rotor completo son difíciles de fabricar para máquinas SC grandes debido a su tamaño. La formación de un cilindro grande de cobre o aluminio para tolerancias estrechas es otra dificultad con la elaboración de un protector EM cilindrico y el . recipiente de vacío. Si eí protector EM y el recipiente de vacío son cilindros que se deslizan uno sobre el otro, entonces ambos cilindros preferiblemente estarían unidos para mantener un vacío y evitar que el flujo alterno entre al rotor. La unión de metales distintos, tales como un recipiente de vacío de acero inoxidable y un protector EM formado de cobre o aluminio és difícil. La dificultad con los protectores EM cilindricos combinados y los recipientes de vacío son pronunciadas para las máquinas grandes debido a su tamaño físico. Sin embargo, los protectores y recipientes EM pueden ser adecuados para máquinas más pequeñas que tienen rotores suficientemente pequeños de manera que los cilindros EM y los recipientes de vacío cilindricos pueden ser fabricados en forma relativamente sencilla. Para las máquinas grandes, es un reto importanté el fabricar, ensamblar y equilibrar una pieza grande y continua de protector cilindrico con la precisión y tolerancia requeridas necesarias para un protector EM o un recipiente de vacío. Si el recinto protector electromagnético cil indrico se usa también como un limitante de vacío, entonces el cuerpo de rotor puede ser cubierto por el recipiente de vacío. Por tanto, la superficie del rotor es generalmente inaccesible y no puede ser accesada para equilibrar adecuadamente el rotor. El balanceo del rotor generalmente involucra agregar pesos de balance al cuerpo del rotor en varias ubicaciones a lo largo de toda sg longitud axial y alrededor del perímetro, y por estas razones requiere acceso a la superficie completa de cuerpo de rotor. Si el recipiente de vacío cubre el forjado completo, entonces el rotor debe ser equilibrado antes dé que el recipiente sea aplicado al rotor. Sin embargo, el balanceo previo del rotor antes del ensamble del recipiente de vacío y el protector EM incrementa el tiempo del ciclo de producción y el costo del proceso. Además, el balanceo previo del rotor ocurre a temperaturas ambiente, aunque el rotor opera a temperaturas criogénicas. El balance del rotor puede ser afectado por las condiciones frías requeridas para el devanado SC. Por tanto, es preferible balancear el rotor bajo condiciones criogénicas frías.

Se ha desarrollado un concepto novedoso de protector EM y recipiente de vacío para uso con una máquina súper conductora grande, tal como un motor o generador. La máquina incluye un rotor que tiene un núcleo de hierro y una bobina de devanado de campo de rotor súper conductor. La bobina está aislada mediante un vacío formado mediante un alojamiento de canal de vacío que ajusta sobre la bobina. El canal de vacío no cubre la superficie completa del núcleo del rotor. Por tanto, el rotor puede ser accesado durante las operaciones de balanceo del rotor frío. La bobina SC también está protegida mediante un protector electromagnético. El protector está separado del recipiente de vacío. El protector EM evita la penetración de flujo alterno o con variación de tiempo dentro del rotor. Esos campos magnéticos son generados por corrientes transitorios, tales como corto circuito repentinos o fallas de rejilla y mediante campos de secuencia negativa debidos a los desequilibrios de carga de máquina. Además, el protector EM amortigua los campos armónicos generados por el espacio de fuerza magnetomotriz del estator y las corrientes armónicas de tiempo. El rotor HTS puede ser para una máquina síncrona originalmente diseñada para incluir bobinas SC. Alternativamente, el rotor HTS puede reemplazar un rotor de bobina de cobre en una máquina eléctrica insistente, tal como en un generador convencional. El rotor y sus bobinas SC se describen en la presente en el contexto de un generador, aunque el rotor de bobina HTS también es adecuado para uso en otras máquinas síncronas.

El sistema de soporte de bobina está integrado preferiblemente con la bobina y el rotor. Además, el soporte de bobina facilita el fácil preensamblado del sistema de soporte de bobina, la bobina y el núcleo de rotor antes del ensamble de rotor final. El ensamble previo reduce el tiempo de ensamble de la bobina y él rotor, mejora la calidad del soporte de bobina y reduce las variaciones del ensamble de bobina. En una primera modalidad, la invención es uñ rotor para una máquina síncrona que comprende: un núcleo de rotor; una bobina súper conductora que se extiende alrededor de por lo menos una porción del núcleo de rotor, la bobina que tiene secciones laterales de bobina en lados opuestos del núcleo de rotor; un alojamiento de vacío que cubre por lo menos una de las secciones laterales de bobina, y un protector conductor sobre el alojamiento dé vacío y las secciones laterales de bobina. En otra modalidad, la invención es un método para proporcionar un vacío alrededor de un devanado de bobina súper conductor sobre un núcleo de rotor de una máquina síncrona que comprende las etapas de: ensamblar el devanado de bobina y el núcleo de rotor; unir los ejes extremos coaxialménte al núcleo; montar un alojamiento de vacío sobre una sección lateral del devanado de bobina y sellar el alojamiento al núcleo de rotor, y sellar el alojamiento de vacío a los ejes extremos para formar una región de vacío alrededor del devanado de bobina. Otra modalidad de la invención es un rotor que comprende: un núcleo de rotor que tiene un eje; un par de ejes extremos que se extienden axialmente desde extremos opuestos del núcleo, en donde los ejes extremos tienen cada uno una ranura adyacente al extremo del núcleo; y una bobina de rotor súper conductor que tiene secciones laterales de bobina paralelas al eje del núcleo y lados opuestos adyacentes del núcleo, y la bobina que tiene secciones extremas de bobina transversales al eje del núcleo y adyacentes a los extremos del núcleo, en donde las secciones extremas de bobina se extienden cada una a través de una de las ranuras en los ejes extremos; un alojamiento de vacío sobre cada una de las secciones laterales de bobina y que tiene extremos cada uno que está sellado a una de las ranuras, y una región de vacío alrededor de la bobina definida por la ranura en el pár de ejes extremos y el alojamiento de vacío sobre cada una de las secciones laterales dé bobina. Una modalidad adicional de la invención es un rotor que comprende: un núcleo de rotor que tiene un eje; un eje extremo que se extiende axialmente desde un extremo del núcleo, en donde el eje extremo tiene una ranura adyacente al extremo del núcleo; una bobina de rotor súper conductor que tiene por lo menos un lado de bobina paralelo al eje del núcleo y por lo menos un extremo de bobina transversal al eje del núcleo, en donde el extremó de bobina se extiende a través de la ranura en el eje extremo; un alojamiento de vacío sobre el lado de bobina y que sella con la ranura para definir una región de vacío alrededor de la bobina.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Los dibujos siguientes en conjunción con el texto de especificación describen una modalidad de la invención. La figura 1 es una vista en elevación lateral esquemática de una máquina eléctrica síncrona que tiene un rotor súper conductor y un estator. . La figura 2 es una vista en perspectiva de un devanado de bobina súper conductora de pista ilustrativa. La figura 3 es una vista despiezada de los componentes de un rotor súper conductor de alta temperatura (HTS) con núcleo de hierro. La figura 4 es un diagrama esquemático de una sección transversal de rotor que muestra la primera modalidad de un canal de vacío y el protector EM. La figura 5 es un diagrama esquemático de una sección transversal de rotor que muestra una segunda modalidad de un canal de vacío y el protector EM. La figura 6 es un avista en perspectiva esquemática de un rotor con un canal de vacío. La figura 7 es una vista esquemática alargada de un sello entre un núcleo de rotor y un collarín de eje extremo. Las figuras 8 a 1 1 son vistas en perspectiva que muestran el proceso de ensamble para el rotor HTS mostrado en la figura 3.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La figura 1 muestra una máquina generadora síncrona ilustrativa 10 que tiene un estator 12 y un rotor 14. El rotor incluye bobinas de devanado de campo que ajustan dentro de la cavidad cil indrica 16 del estator. El rotor ajusta dentro de la cavidad 16 del estator. Conforme el rotor gira dentro del estator, un campo magnético 18 gira a través del estator. Las líneas de campos magnéticos están en un plano perpendicular a la sección de la figura 1 (y por lo tánto no pueden mostrarse en la figura 1 ), generadas por el rotor y las bobinas de rotor se mueven y giran a través del estator, y crean una corriente eléctrica en ios devanados de las bobinas de estator 19. Esta comenté es emitida por el generador como energía eléctrica. El rotor 14 tiene un eje que se extiende generalmente de manera longitudinal 20 y un núcleo de rotor generalmente sólido 22. El núcleo sólido 22 tiene una alta permeabilidad magnética, y usualmente está hecho de un material ferromagnético, tal como hierro. Én una máquina súper conductora de baja densidad de energía, el núcleo de hierro del rotor es utilizado para reducir la fuerza magnetomotriz y, por tanto, reducir al mínimo la cantidad de cableado súper conductor (SC) necesario para el devanado de bobina. Por ejemplo, el núcleo de rotor dé hierro sólido puede ser saturado magnéticamente en una intensidad de campo magnético aire-espacio de aproximadamente 2 Tesla.

El rotor 14 soporta por lo menos un devanado de bobina súper conductora de alta temperatura (HTS) en forma de pista, que se extiende longitudinalmente 34 (ver figura 2). El devanado de bobina HTS puede se alternativamente en una forma de asiento o tener alguna otra forma que sea adecuada para un diseño de rotor HTS particular. Se describe un sistema de soporte de bobina aquí para un devanado de bobina SC de pista. El sistema de soporte de bobina puede estar adaptado para configuraciones de bobina diferentes a una bobina de pista montada sobre un núcleo de rotor sólido. El rotqr incluye un eje extremo colector 24, y un eje extremo accionador 30. Estos ejes extremos están unidos a y soportan el núcleo de rotor, y están soportados así mismos mediante cojinetes 25. El eje extremo colector puede incluir anillos colectores 78 para proporcionar una conexión eléctrica externa para las bobinas de rotor SC. El eje extremo colector 24 posee también un acoplamiento de transferencia de criógeno 26 hacia una fuente de fluido refrigerante criogénico utilizado para enfriar los devanados de bobina SC en el rotor. El acoplamiento de transferencia de criógeno 26 incluye un segmento estacionario acoplado a una fuente de fluido enfriador de criógeno y un segmento giratorio que proporciona el fluido de enfriamiento a la bobina HTS. El eje extremo opuesto 30 de rotor puede ser accionado por un acoplamiento de turbina de energía 32. Para fines ilustrativos la figura 1 muestra el eje extremo sobre el lado colector que nó está dimensionado para una transferencia de par de torsión completa, la cual es representativa de una configuración de tren de energía donde el generador es accionado por turbinas a partir solamente de un extremo de eje. Sin embargo, los conceptos descritos son igualmente aplicables a generadores montados entre dos turbinas donde los ejes extremos de generador transmiten un par de torsión grande. La figura 2 muestra un devanado de bobina de campo de pista HTS ilustrativo 34. Las bobinas de devanado de campo SC del rotor incluyen una bobina súper conductora (SC) de alta temperatura 36. Cada bobina SC incluye un súper conductor de alta temperatura, tal como los cableados conductores BSCCO (BixSrxCaxCuxOx) laminados en un compuesto de devanado impregnado con epoxi sólido. Por ejemplo, una serie de cableado BSCCO 2223 pueden ser laminados, unidos y enrollados en una bobina impregnada con epoxi sólida. El cableado SC es frágil y fácil de que se dañe. La bobina SC es típicamente una cinta SC enrollada en capa que es impregnada con epoxi. La cipta SC está envuelta en una forma de bobina de precisión para obtener las tolerancias dimensionales estrechas. La cinta es enrollada alrededor en una hélice para formar la bobina SC de pista 36. Sih embargo, la bobina plana SC puede estar compuesta también de varias bobinas planas. Las dimensiones de la bobina de pista dependen de las dimensiones del núcleo de rotor. Generalmente, cada bobina SC de pista encierra los polos magnéticos del núcleo de rotor, y es paralela al eje de rotor. Los devanados de bobina son continuos alrededor de la pista. Las bobinas SC forman una trayectoria de corriente eléctrica libre de resistencia alrededor del núcleo de rotor y entren los polos magnéticos del núcleo. La bobina tiene contactos eléctricos 79 que conectan eléctricamente la bobina a los anillos colectores 78. Los pasajes de fluido 38 para fluido de enfriamiento criogénico están incluidos en el devanado de bobina 34. esos pasajes pueden extenderse alrededor de un borde externo de la bobina SC 36. Los pasajes proporcionan fluido de enfriamiento criogénico hacia la bobina y remueven el calor desde la bobina. El fluido enfriador mantiene las bajas temperaturas, por ejemplo 27° K, en el devanado de bobina SC necesarias para promover las condiciones de súper conducción, incluyendo la ausencia de resistencia eléctrica en la bobina. Los pasajes de enfriamiento tienen un puerto de fluido de entrada 39 y un puerto de fluido de salida 41. Esos puertos de fluido (gas) conectan los pasajes de enfriamiento 38 en la bobina SC al acoplamiento de transferencia de criógeno 28. Cada devanado de bobina de pista HTS 34 tiene un par de porciones laterales generalmente rectas 40 paralelas a un eje rotor 20 y un par de porciones extremas 54 que son perpendiculares al eje rotor. Las porciones laterales de la bobina son sometidas a mayores tensiones centrífugas. En consecuencia, las porciones laterales son soportadas por un sistema de soporte de bobina que contra resta las fuerzas centrífugas que actúan sobre la bobina. La figura 3 muestra la vista parcialmente recortada de un núcleo de rotor 22 y up sistema de soporte de bobina para una bobina súper conductora de alta temperatura. El sistema de soporte incluye barras de tensión 42 conectadas a los alojamientos de bobina 44. los alojamientos retienen y soportan las porciones laterales 40 del devanado de bobina 34 en el rotor. En tanto que una barra de tensión y un alojamiento de bobina se muestran en la figura 3, el sistema de soporte de bobina incluirá generalmente una serie de barras de tensión que tienen cada una alojamientos de soporte de bobina en ambos extremos de la barra. Además, la figura 3 muestra para fines ilustrativos el extremo de la barra de tensión que se extiende más allá de la bobina. En la aplicación práctica, el extremo de la barra de tensión empalmaría una superficie de la bobina que confronta al núcleo. Las barras de tensión y los alojamientos de bobina evitan el daño al devanado de bobina durante la operación del rotor, soportan el devanado de bobina con respecto a las fuerzas centrífugas u otras, y proporcionan un escudo protector para el devanado de bobina. La carga principal del devanado de bobina HTS 34 en un rotor de núcleo de hierro es a partir de lá aceleración centrífuga durante la rotación del rotor. Un soporte estructural de bobina efectivo es necesario para contrarrestar, las fuerzas centrífugas. El soporte de bobina es necesario especialmente a lo largo de las secciones laterales 40 de |a bobina que experimentan la mayor parte de la aceleración centrífuga. Para soportar las secciones laterales de la bobina, las barras de tensión 42 se extienden entre las secciones de la bobina y se unen a los alojamientos de bobina 44 que sujetan secciones laterales opuestas de la bobina. Las barras de tensión se extienden a través de los conductos 46, por ejemplo, aberturas e el núcleo dé rotor de manera que las barras pueden extenderse entre secciones laterales de la misma bobina o entre bobinas adyacentes. Los conductos 46 son pasajes generalmente cil indricos en le núcleo de rotor que tienen un eje recto. El diámétro de los conductos es sustancialménte constante, excepto en sus extremos cerca de la superficie rebajada del rotor. Sus extremos, los conductos pueden extenderse a un diámetro mayor para acomodar un tubo aislante 52. este tubo alinea la barra 42 en el conducto y proporciona aislamiento térmico entre el núcleo de rotor y la barra de tensión. El número de conductos 46 y su ubicación sobre el núcleo de rotor depende de la ubicación de las bobinas HTS y el número de alojamiento de bobina necesarios para soportar las secciones laterales de las bobinas. Los ejes de los conductos 46 están generalmente en un plano definido por la bobina de pista. Además, los ejes de los conductos son perpendiculares a las secciones laterales de la bobina. Además, los conductos son ortogonales a e intersectan el eje de rotor, en la modalidad mostrada en la presente. El sistema de soporte de bobina ilustrativo descrito en la presente es un soporte frío en el que las barras de tensión 42 y los alojamientos de canal asociados 44 se mantienen én o cerca de una temperatura criogénica. Debido a que los miembros de soporte de bobina son fríos, esos miembros son aislados térmicamente, por ejemplo, mediante tubos aislantes 52, del núcleo de rotor y otros componentes "calientes" del rotor.

El núcleo de rotor está a una temperatura "caliente" ambiental. Los soportes de bobina son fuentes potenciales de la conducción térmica que permitiría que el calor llegue a las bobinas HTS desde él núcleo de rotor. El núcleo de rotor se vuelve caliente durante la operación . Conforme los devanádos de bobina son mantenidos en condiciones súper enfriadas, la conducción de calor dentro de las bobinas desde el núcleo se evita. El sistema de soporte de bobina está aislado térmicamente del núcleo de rotor. Por ejemplo, las barras de tensión y los pernos no están en contactó directo con el rotor. Esta falta de contacto evita la conducción del calor desde el rotor hacia las barras de tensión y las bobinas. Además, ia masa de la estructura del sistema de soporte de bobina se ha reducido al mínimo para reducir la conducción térmica á través de los ensambles de soporte dentro de los devanados de bobina desde el núcleo de rotor. Cada barra de tensión 42 es un eje con continuidad a lo largo de la dirección longitudinal dé la barra y en el plano de la bobina de pista. La barra de tensión está hecha típicamente de aleaciones no magnéticas de alta resistencia tales como titanio, aluminio o una aleación Inconel. La continuidad longitudinal de las barras de tensión proporcionan rigidez lateral a las bobinas que. proporcionan beneficios dinámicos al rotor. Además, la rigidez lateral de las barras de tensión 42 permite integrar el soporte de -bobina con las bobinas de manera que la bobina puede ser ensamblada con el soporte de bobina sobre el núcleo de rotor antes del ensamble de rotor final . La superficie plana 86 del extremo de la barra de tensión soporta una superficie interna de un lado del devanado de bobina. Los alojamientos de bobina 44 colectivamente distribuyen las fuerzas que actúan sobre la bobina, por ejemplo, fuerza centrífuga, sustancialmente sobre todas las secciones laterales 40 de cada bobina. La pluralidad de alojamientos de bobina 44 retienen de manera efectiva la bobina en su lugar sin afectación de las fuerzas centrífugas. Aunque los alojamientos de bobina se muestran teniendo una proximidad estrecha entre sí, los alojamientos necesitan solamente estar tan cerca como sea necesario para evitar la degradación de la bobina ocasionada por la alta flexión y ios esfuerzos de tensión durante la carga centrífuga, la transmisión del par de torsión y las condiciones de falla transitorias. Los soportes de bobina no restringen las bobinas de la expansión térmica longitudinal y la contracción que ocurre durante la operación de arranque / paro normal de la turbina de gas. En particular, la expansión térmica está dirigida principalmente a lo largo de la longitud de las secciones laterales. Por tanto, las secciones laterales de la bobina se deslizan ligeramente en forma longitudinal con respecto al alojamiento de bobina y las barras de tensión. Los alojamientos de bobina en forma de U 44 son formados de un material de alta resistencia ligero que es dúctil a temperaturas criogénicas. Los materiales típicos para alojamientos de bobina son el aluminio, las aleaciones Inconel, o de titanio, las cuales no son magnéticas. La forma del alojamiento en forma de U pueden optimizarse para un bajo peso y alta resistencia. Una clavija 80 se extiende a través de las aberturas en el alojamiento de bobina y la barra de tensión. La clavija puede ser hueca para bajo peso. Las contratuercas (no mostradas) están enroscadas o unidas en los extremos de la clavija para asegurar el alojamiento en forma de U y evitar que los lados del alojamiento se separen bajo carga. La clavija puede estar hecha de aleaciones Inconel de alta resistencia o titanio. Los extremos planos 86 de las barras de tensión empalman la superficie interna de las bobinas HTS, cuando la barra, bobina y alojamiento están ensamblados juntos. Este ensamble reduce la concentración de tensión en el orificio en la barra de tensión que recibe la clavija. El núcleo de rotor 22 está hecho típicamente de material magnético tal como hierro, en tanto que los ejes extremos del rotor están hechos típicamente de material no magnético tal como acero inoxidable. El núcleo de rotor y los ejes extremos son componentes comúnmente discretos que son ensamblados y asegurados juntos mediante sujeción con pernos o soldadura. El núcleo de rotor de hierro 22 tiene una forma generalmente cilindrica adecuada para rotación dentro de la cavidad de rotor 16 del estator 12. Para recibir el devanado de bobina, el núcleo de rotor tiene superficies rebajadas 48, tal como regiones o ranuras planas o triangulares. Las superficies 48 están formadas en la superficie curvada del núcleo cilindrico y se extiende longitudinalmente a través del núcleo de rotor. El devanado de bobina 34 está montado sobre el rotor adyacente a las áreas rebajadas 48. Las bobinas se extienden por lo general longitudinalmente a lo largo de una superficie, externa del área rebajada y alrededor de los extremos del núcleo de rotor. Las superficies rebajadas 48 del núcleo de rotor reciben el devanado de bobina. La forma del área rebajada se apega la devanado de bobina. Por ejemplo, si el devanado de bobina tiene una forma de asiento u otra forma, los recesos en el núcleo de rotor estarían configurados para recibir la forma del devanado. Las superficies rebajadas 48 reciben el devanado de bobina de manera que la superficie externa del devanado de bobina se extiende sustancialmente hasta una cubierta definida por la rotación del rotor. Las superficies curvadas externas 50 del núcleo de rotor cuando giran definen una cubierta cilindrica. Está cubierta de rotación del rotor tiene sustancialmente el mismo diámetro que la cavidad del estator 16 (ver figura 1 ) en el estator. El espacio entre la cubierta de rotor y la cavidad de estator 16 es un espacio libre relativamente pequeño, como se requiere para el enfriamiento por ventilación de flujo forzado del estator solamente, ya que el rotor nó requiere enfriamiento por ventilación. Es deseable reducir al mínimo el espacio libre entre el rotor y el estator para incrementar el acoplamiento electromagnético entre los devanados de bobina de rotor y los devanados del estator. Además, ei devanado de bobina de rotor está colocado preferiblemente de manera que se extiende hacia la cubierta formada por e rotor y, por lo tanto está separado del estator solamente por el espacio libre entre el rotor y el estator. Las secciones extremas 54 del devanado de bobina 34 son extremos opuestos adyacentes 56 del núcleo de rotor. Una abrazadera dividida 58 sostiene cada una de las secciones extremas de los devanados de bobina en el rotor. La abrazadera dividida en cada extremo de bobina 54 incluye un par de placas opuestas 60 entre las cuales está intercalado el devanado de bobina 34. la superficie de las placas de abrazadera incluye canales 59 (figura 10) para recibir el devanado de bobina 34 y las condiciones 39, 41 y 79 para el devanado. Los canales 59 forman una abertura en el lado de las placas 60 que está adyacente a un extremo de un tubo con paredes delgadas 76 que se extiende a través del eje extremo colector. Los pasajes de fluido de enfriamiento y los contactos eléctricos entre los anillos colectores 78 y los contactos de bobina 79 sé extienden a través del tubo 76. La abrazadera dividida 58 puede formarse de un material no magnético, tal como aluminio o aleaciones Inconel. Los mismos o similares materiales no magnéticos pueden utilizarse para formar las barras de tensión, los alojamientos de bobina y otras porciones del sistema de soporte de bobina. El sistema de soporte de bobina es preferiblemente no magnético para conservar la ductilidad a temperaturas criogénicas, ya sean materiales ferromagnéticos que se vuelven frágiles a temperaturas por debajo de la temperatura de transición Curie y no pueden ser utilizados como estructuras portadoras de carga. La abrazadera dividida 58 está circundada por un collarín 62 de los ejes extremos. Sin embargo, la abrazadera dividida y la bobina no están en contacto físico con el collarín 62. existe un collarín 62 en cada extremo del núcleo de rotor 22, aunque solamente se muestra un collarín en la figura 3. El collarín es un disco grueso de material nb magnético, tal como acero inoxidable, el mismo o un material similar, al que forma los ejes de rotor. De hecho, el collarín es parte del eje de rotor. El collarín tiene una ranura 64 ortogonal al eje de rotor y suficientemente ancha para recibir y dar espacio a la abrazadera dividida 58. Las paredes laterales calientes 66 del collarín de ranura están separadas mediante un espacio a partir de la abrazadera dividida fría de manera que no entran en contacto entre sí. El espacio entre las paredes laterales de ranura 66 y la abrazadera 58 y los extremos 54 de la bobina se mantienen en un vacío. Por tanto, el espacio de vacío entre el collarín de rotor y la abrazadera dividida es un aislante que previene la transferencia de calor entre el collarín y la abrazadera dividida y la bobina SC. El collarín 62 puede incluir un área de disco rebajada 68 (la cual es bisectada por la ranura 64) para recibir una región de disco elevada 70 del núcleo de rotor (véase el lado opuesto del núcleo de rotor para el disco de región elevada que se va a insertar en le collarín opuesto). La inserción de la región de disco elevada sobre el extremo 56 del núcleo de rotor dentro del disco rebajado 68 proporciona soporte para el núcleo de rotor en el collarín, y ayuda a alinear el núcleo de rotor y los collarines. Además, el collarín puede tener una disposición circular de orificios de perno 72 que se extienden longitudinalmente a través del collarín y alrededor del borde del collarín. Esos orificios de perno corresponden a orificios de perno roscados acoplantes 74 que se extienden parcialmente a través del núcleo de rotor. Los pernos roscados 75 se extienden a través de esos orificios de perno longitudinales 72, 74 y aseguran los collarines al núcleo de rotor. La figura 4 es una primera vista esquemática en sección transversal del núcleo de rotor, el soporte de bobina y la bobina. Además, la figura muestra una primera modalidad de una sección transversal de un alojamiento dé vacío 100 y un protector electromagnético (EM) 102. El alojamiento de vacío es un canal que ajusta sobre el lado grande 40 del devanado de bobina y extiende la longitud del rotor. El alojamiento de vacío puede estar formado de un metal no magnético, tal como acero inoxidable. Cada sección lateral grande 40 de la bobina 34 tiene un alojamiento de canal de vacío 100 para formar un vacío aislante sobre esa porción de la bobina. El alojamiento 100 tiene un par de paredes laterales 104 que poseen cada una base en cola de milano que ajusta dentro de una ranura 106 que se extiende a la longitud de la superficie plana 48 del núcleo de rotor. Existe una ranura 106 en cualquiera de los devanados de bobina y soportes de bobina. El acoplamiento entre la cola de milano de las paredes laterales y la ranura 106 sobre la superficie 48 del núcleo de rotor forman un sello hermético al aire. En la modalidad mostrada en la figura 4, un protector EM 102 se forma sobre el recipiente de vacio, la bobina y la estructura de soporte de bobina. El protector es conductor y puede estar formado de aluminio, lo cual también proporciona soporte estructural. El protector forma un arco que se extiende desde un lado de la superficie plana 48 sobre el núcleo de rotor hacia el lado opuesto de la superficie plana. El arco del protector se extiende sobre el recipiente de vacío. La placa superior 108 del recipiente de vacío tiene una superficie curvada y proporciona un soporte para el protector EM. Alternativamente, la placa superior del recipiente de vacío puede formar parte también del protector EM que se une a los segmentos protectores EM que cubren otras porciones del rotor. El protector EM también está soportado por armaduras triangulares 1 10 que . ajustan debajo del protector EM y en una esquina formada por la superficie de núcleo 48 y una pared lateral del alojamiénto de canal. Las armaduras pueden tener nervadura 1 12 que proporciona soporte estructural para él protector EM- y el canal de vacío. Además, las armaduras pueden tener una región central abierta 1 14 para reducir su masa. Las armaduras están en ambos lados del canal de vacío y están separadas a lo largo de la longitud del núcleo. El número de armaduras se selecciona para soportar el protector contra las fuerzas elevadas que pueden actuar sobre el protector.

Los lados de las armaduras que empalman la superficie de rotor 48 y la pared lateral 104 del alojamiento de canal pueden tener labios 1 16 para acoplar labios acoplantes sobre la superficie de rotor y las paredes laterales de canal. El acoplamiento entre esos labios ayuda a asegurar el alojamiento de canal a las armaduras y a las ranuras 106 en la superficie del rotor. Además, los pernos de tensión 1 16 se extienden a través de las armaduras y dentro del núcleo de rotor para unir la armadura al núcleo de rotor. El alojamiento de vacío incluye también una placa superior 108 que es integral con las paredes laterales y se extienden sobre la bobina SC 34 y los soportes de bobina. Loa extremos del canal de vacío están abiertos y sellan con las ranuras 66 de los collarines 62 en extremos opuestos del núcleo 22. En la modalidad mostrada en la figura 4, las armaduras y el protector EM son integrales. El protector EM 102 y las armaduras están formados a partir de un solo componente de aluminio maquinado que ajusta sobre el alojamiento de canal 100, y está sujetado con pernos 1 18 a la superficie del rotor 48. En una modalidad alternativa, el protector ÉM puede ser formado parcialmente por la placa superior 108 del recipiente de vacío. El protector EM también incluiría las bandas en forma de arco que cubren las armaduras y están a cada lado de la placa superior. La superficie en forma de arco del protector EM continua la superficie cil indrica formada por la superficie arqueada del núcleo de rotor. El protector EM no se extiende sobre la superficie arqueada 50 del núcleo de rotor. Cuando los protectores EM 102 están unidos al núcleo de rotor, se forma una superficie cilindrica completa mediante el núcleo de rotor y ambos protectores EM. En tanto que solamente un protector EM 102 se muestra en la figura 4, una implementación del protector EM probablemente tendría protectores sobre ambos lados 40 de la bobina. El protector electromagnético (EM) está separado para servir como límite de vacío. Un límite de vacío interno, por ejemplo, un alojamiento de vacío dé canal, está construido para circundar la bobina súper conductora. En lá costura de conexión de eje, el alojamiento de vacío está sellado utilizando bandas de sellado para las ranuras en el collarín de los ejes extremos. Esas ranuras alojan la abrazadera dividida 58 y la sección extrema del alojamiento de bobina. El protector EM y el soporte de protector están ensamblados adyacentes o sobre el alojamiento de canal de vacío. El protector está hecho de secciones cilindricas individuales y múltiples, que están eléctricamente conectadas para proporcionar la protección EM.

La figura 5 muestra una segunda modalidad del protector EM 120 que está separado de las armaduras 122. El alojamiento de canal 100 mostrado en la figura 5 es el mismo que el alojamiento 100 mostrado en la figura 4. En esta modalidad, el protector EM 120 es un cilindro que ajusta sobre el núcleo de rotor, y cubre la superficie arqueada 50 y las superficies planas 48 del núcleo. Las armaduras 122 son piezas de aluminio triangulares individuales que están sujetadas con pernos 1 18 a la superficie 48 del rotor. Las armaduras aseguran el alojamiento de ¿anal a las ranuras 106 sobre el núcleo de rotor y soportan las paredes laterales 104 del alojamiento. Además las armaduras soportan el protector E 120. El número de armaduras 122 y su separación a lo largo de ambos lados de cada alojamiento de vacío es un asunto de selección de diseño. Las armaduras internas 122 son principalmente para soporte estructural, y pueden formarse a partir de aluminio o un material no conductor. El protector EM proporciona acceso a el forjado de acero para equilibrio a través de los orificios en el protector EM 102 y directamente al rotor para el. protector EM 120. La figura 6 es un diagrama esquemático dé un núcleo de rotor parcialmente ensamblado 22 y el eje extremo 24. Las dimensiones del núcleo de rotor, devanado, alojamiento de vacío y otros componentes están exageradas para efecto ilustrativo en la figura 6. El núcleo de rotor 22 está unido al collarín 62 de los ejes extremos, de manera que el devanado de bobina 34 (parcialmente oculto por el alojamiento de vacío 100) ajusta dentro de la ranura 64 (ver figura 3) del collarín. Un sello 124 proporciona una junta hermética al aire entre el collarín y el núcleo de rotor. El sello 124 está mostrado en sección transversal en la figura 7. El sello asegura que el aire no se derrame entre el extremo de un alojamiento de canal de vacío 100 y el collarín. El extremo del álojamiento de canal está sellado a los bordes de la ranura de collarín 64 de manera que puede formarse un vacío alrededor de la bobina 34 conforme se extiende alrededor del núcleo de rotor.

Las figuras 8, 9, 10 y 1 1 muestran esquemáticamente el proceso de ensamble para la estructura de soporte de bobina y el devanado de bobina en el rotor. Como se muestra en la figura 9, antes de que se ensamble el núcleo de rotor con los ejes extremos de rotor y otros componentes del rotor, las barras de tensión 42 son insertadas dentro de cada uno de los conductos 46 que se extienden a través del núcleo de rotor. El tubo aislante 52 én cada extremo de cada barra de tensión se coloca en el extremo expandido 88 en cada extremo de los conductos 46. El tubo 52 está asegurado en su lugar mediante una contratuerca de retén 84. los pernos 43 pueden ser insertados antes o después de que las barras de tensión sean insertadas dentro de los conductos de núcleo de rotor. Cómo se muestra en la figura 9, la bobina SC 34 está insertada sobre el núcleo de rotor de manera que los extremos planos 86 de las barras de tensión 42 empalman la superficie interna de las secciones laterales 40 de la bobina SC. Una vez que el devanado de bobina ha sido insertado sobre los extremos de la barra de tensión, los alojamientos de bobina 44 son insertados sobre la bobina SC. Los alojamientos de bobina están asegurados a los extremos de las barras de tensión mediante la inserción de clavijas 80 a través de las aberturas en la barra de tensión y el alojámiento de bobina respectivamente. La pluralidad de alojamientos de bobina retiene efectivamente la bobina en su. lugar sin afectación de las fuerzas centrífugas. Aunque los alojamientos de bobina se muestran teniendo una estrecha proximidad entre sí, los alojamientos necesitan solamente estar tan cerca cómo sea necesario para evitar la degradación de la bobina ocasionada por la alta flexión y los esfuerzos de tensión durante la carga centrífuga, la transmisión de par de torsión y las condiciones de falla transitorias. Los alojamientos de bobina y las barras de tensión pueden ser ensambladas con el devanado de bobina antes del núcleo de rotor y las bobinas son ensambladas con el collarín y otros componentes del rotor. En consecuencia, el núcleo de rotor, el devanado de bobina y el sistema de soporte de bobina puede ensamblarse como una unidad antes del ensamble de ios otros componentes del rotor y de la máquina síncrona. La figura 10 muestra el ensamble de la abrazadera dividida 58 que está formada mediante placas de abrazadera 60. Las placas de abrazadera 60 intercalaron entre ellas las secciones extremas 54 del devanado de bobina. La abrazadera dividida proporciona soporte estructural para los extremos del devanado de bobina 34. Las placas 60 de la abrazadera dividida incluyen sobre sus superficies internas los canales que reciben el devanado de bobina. De manera similar, las placas incluyen canales 59 para líneas de enfriamiento de entrada/salida, 39, 49 para los gases y para las conexiones eléctricas 79 para la bobina. Esas líneas y conexiones se extienden a través del tubo 76 (figura 3) que se proporcionan en el eje extremo colector 34. La figura 1 1 muestra el alojamiento de canal de vacío 100 ensamblado sobre la sección lateral 40 de la bobina. Las armaduras 1 18 han sido colocadas sobre ambos lados del alojamiento y están sujetadas con pernos a la superficie 48 del núcleo de rotor. Los collarines están sujetados con pernos 75 al núcleo de rotor de manera que los extremos de la bobina y el alojamiento de vacío está alineados con las ranuras de collarín 64. Un sello 124 (ver figura 6) está colocado en la junta entre el collarín, el núcleo de rotor y el alojamiento de vacío. Una vez que los soportes de bobina, la bobina, el collarín y el núcleo de rotor están ensamblados, puede crearse un vacío alrededor de la bobina 34 incluyendo la sección lateral 40 y la sección extrema 56. El alojamiento de vacío está formado mediante el par de alojamientos de canal de vacío sobre cada lado del núcleo, las ranuras 64 en los collarines 62 y el sello 124 entre el collarín y los extremos de los alojamientos de vacio. Una vez ensamblado, el rotor está listo para ser equilibrado bajo condiciones de bobina fría.

En la configuración de la figura 4, el protector EM no cubre la pieza de polo 22, y por tanto proporciona un acceso no restringido al forjado de rotor para colocación de pesos de balanceo. En la configuración de la figura 5, el protector EM se extiende alrededor del perímetro completo del rotor. Ya que el protector EM no ejecuta la función de un recinto de vacío puede fabricarse con varios orificios que proporcionan acceso al forjado de rotor 22 para la colocación de pesos de balance. Por tanto, en ambos conceptos de protector dé las figuras 4 y 5, el protector EM proporciona un acceso no restringido al núcleo de rotor para fines de balanceo. Como resultado, el rotor puede ser equilibrado bajo condiciones criogénicas. En tanto que se ha descrito la invención en relación con lo que se considera actualmente que es la modalidad más práctica y preferida, se comprende qüe la invención está limitada a la modalidad descrita, sino por el contrario, está destinada a cubrir todas las modalidades dentro del espíritu de las reivindicaciones anexas.

Claims (30)

REIVINDICACIONES

1 . En una máquina síncrona, un rotor que comprende: un núcleo de rotor; una bobina súper conductora montada sobre dicho núcleo de rotor; un alojamiento de vacío que cubre por lo menos una de las secciones laterales de la bobina, y un protector conductor sobre el alojamiento de vacío y las secciones laterales de bobina.

2. En un rotor de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el alojamiento de vacío es un alojamiento de canal que se extiende longitudinalmente a lo largo del núcleo de rotor.

3. En un rotor de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el protector conductor está formado de una aleación de cobre o aluminio.

4. En un rotor de conformidad con la reivindicación 1 , que comprende además un eje extremo de rotor que tiene un collarín y una ranura en el collarín, en donde el alojamiento de vacío se sella a la ranura y una sección extrema de la bobina se extiende dentro de la ranura.

5. En un rotor de conformidad con la reivindicación 4, qué comprende además un vacio alrededor de la bobina y definido por el alojamiento de vacío y la ranura en el collarín.

6. En un rotor de conformidad, con la reivindicación 1 , que comprende además una superficie plana que se extiende longitudinalmente a través del núcleo 'de rotor, en donde una de las secciones laterales de bobina es adyacente a la superficie plana, y el alojamiento de vacío se monta en una de las secciones laterales, y la sección lateral está sellada a la superficie plana.

7. En un rotor de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el recipiente de vacío es de acero inoxidable, y el protector es una aleación de cobre.

8. En un rotor de conformidad con la reivindicación 1 , que comprende además, una pluralidad de armaduras que sostienen el alojamiento de vacío y el protector conductor.

9. Un rotor que comprende: un núcleo de rotor que tiene un eje; un eje extremo que se extiende desde un extremo de dicho núcleo, en donde el eje éxtremo tiene una ranura adyacente al extremo del núcleo una bobina de rotor súper conductora que tiene por lo menos un lado de bobina paralelo al eje de núcleo y por lo menos un extremo de bobina transversal al eje de núcleo, en donde el extremo de bobina se extiende a trávés del segmento en el eje extremo; un alojamiento de vacío sobre el lado de bobina y sellado con la ranura para definir una región de vacío alrededor de dicha bobina.

10. Un rotor de conformidad con la reivindicación 9, que comprende además un protector conductor sobre el lado de bobina.

1 1. Un rotor de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el alojamiento de vacío es un canal que se monta en el lado de bobina y se sella al núcleo de rotor en ambos lados del lado de bobina.

12. Un rotor de conformidad con la reivindicación 1 1 , caracterizado porque el alojamiento de vacío comprende paredes laterales sobre cada lado del lado de bobina, y cada pared lateral está sellada a una superficie del núcleo de rotor.

13. Un rotor de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque la superficie del núcleo rotor es ranurada para recibir las paredes laterales.

14. Un rotor de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque la superficie del núcleo de rotor es plana adyacente al lado de bobina.

15. Un rotor de conformidad con la reivindicación 9, que comprende además una pluralidad de armaduras adyacentes al alojamiento de vacío y unida a dicho núcleo de rotor.

16. Un rotor de conformidad con la reivindicación 15, que comprende además un protector electromagnético (soportado por las armaduras).

17. Un rotor que comprende: un núcleo de rotor que tiene un eje; un par de ejes extremos que se extienden axialmente desde extremos opuestos del núcleo, en donde los ejes extremos tienen cada uno una ranura adyacente al extremo de núcleo; una bobina de rotor súper conductora que tiene por lo menos una sección lateral de bobina paralela al eje de núcleo y lados opuestos adyacentes de dicho núcleo y la bobina que tiene secciones, extremas de bobina transversales a dicho eje de núcleo y adyacente a los extremos del núcleo, en donde las secciones extremas de bobina se extienden cada una a través de una de dichas ranuras en los ejes extremos; un alojamiento de vacío sobre dichas secciones laterales de bobina y que tienen extremos que están sellados cada uno a una de las ranuras, y una región de vacío alrededor de la bobina definida por la ranura en el par de ejes extremos y el alojamiento de vacío sobre cada una de las secciones laterales de bobina.

18. Un rotor de conformidad con la . reivindicación 17, que comprende además un protector conductor sobre las secciones laterales de bobina y que traslapa con dichos ejes extremos.

19. Un rotor de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque el protector es un cilindro alrededor del núcleo.

20. Un rotor de conformidad con la. reivindicación 18, caracterizado porque se forma parcialmente mediante una porción superior del alojamiento de vacío.

21 . Un rotor de conformidad con la reivindicación 17, en donde el protector es una banda arqudada que se extiende una longitud de dicho núcleo y se extiende sola parcialmente alrededor de una circunferencia de dicho núcleo.

22. Un rotor de conformidad con la reivindicación 21 , caracterizado porque la banda arqueada y una segunda banda arqueada cubren cada una de las secciones laterales de bobinas.

23. Un rotor de conformidad con la reivindicación 18, que comprende además armaduras adyacentes al alojamiento de vacío, unidas a una superficie del núcleo de rotor y que soportan dicho protector.

24. Un método para proporcionar un vacío alrededor de un devanado de bobina súper conductora sobre un núcleo de rotor de una máquina síncrona que comprende las etapas de: a) ensamblar el devanado de bobina y el núcleo d rotor; b) unir los ejes extremos coaxialmente a dicho núcleo; c) montar un alojamiento dé vacío sobre una sección lateral del devanado de bobina y sellar el alojamiento al núcleo de rotor, y d) sellar el alojamiento de vacío a los ejes extremos para formar una región de vacío alrededor del devanado de bobina.

25. Un método de conformidad con la reivindicación 24, que comprende además la etapa de colocar un protector conductor sobre dicha bobina.

26. Un método de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque una ranura se forma en cada junta entre un eje extremo, la ranura recibe una sección extrema del devanado de bobina y el alojamiento dé vacío está sellado a dicha ranura.

27. Un método de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque se aplica un protector cilindrico sobre el núcleo de rotor.

28. Un método de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque lás armaduras colocadas adyacentes al alojamiento de vacío y el núcleo de rotor soportan un protector conductor.

29. Un método de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque se aplica una banda arqueada sobre la sección lateral de bobina, y dicha banda se extiende a lo largo del núcleo entre los ejes extremos, y la banda se extiende solo parcialmente alrededor de una circunferencia de dicho núcleo.

30. Un método de conformidad con la reivindicación 29, caracterizado porque lá banda arqueada y una segunda banda arqueada son aplicadas para cubrir cada una de las secciones laterales de bobina. Se describe un rotor para una máquina síncrona súper conductora que comprende: un núcleo de rotor; una bobina súper conductora que se extiende alrededor de por lo menos una porción del núcleo de rotor, la bobina que tiene secciones laterales de bobina sobre lados opuestos del núcleo de rotor; un alojamiento de vacío que cubre por lo menos una de las secciones laterales de bobina y un protector conductor sobre el alojamiento de vacío y las secciones laterales de bobina.