[发明专利]具有非冷却式转子体、冷却式转子绕组及附属的固定和/或支承装置的电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种电机，所述电机具有以可绕旋转轴旋转的方式进行安装的转子，所述转子

—包括一非冷却式转子体，所述转子体在其外侧具有空隙或扁平部分，所述空隙或扁平部分的截面区域内布置有至少一个可冷却至低温的转子绕组，所述转子绕组布置在具有低温恒温器壁的低温恒温器内，

以及

—配有一固定和/或支承装置，所述固定和/或支承装置用于通过所述低温恒温器壁将作用在所述转子绕组上的力传递到所述转子体上，

其中，

—所述固定和/或支承装置包括至少一个支承元件，借助所述支承元件可以实现从所述转子体到所述转子绕组的热传导。

背景技术

DE 10 2004 039 855 A1中公开过相应的电机。

在具有冷却至80K以下低温的转子绕组尤其是超导转子绕组的旋转电机中，转矩部分地产生在转子的冷绕组上。为能对这部分转矩加以利用，需要将被利用的转矩传递到热轴上。适合完成这一任务的装置一方面须具有传递这种转矩(大型电机中的这种转矩的大小可达到几百kNm)的能力，另一方面，超导转子绕组的固定装置须具有良好的绝热性能。只有在绝热性能充分良好的情况下，才有可能通过有限的冷却措施将转子绕组保持在实现超导所需的低温下。

在现有技术的已知电机中，超导转子绕组由绕组支架固定，而绕组支架自身又位于中央支架芯部上。DE 199 43 783 A1中公开过这种布置方式。这种电机的转子绕组、绕组支架和支架芯部处于实现超导所需的低温下。这种类型的电机由于冷支承结构规模较大而需要很长的冷却时间，因而需要使用高效冷却系统。WO 98/02053中公开过另一种这个类型的电机。

鉴于上述技术问题，对于大型电机而言有利的做法是，转子绕组的至少一部分支承结构不要冷却至实现超导所需的低温温度，即使用一个至少局部为高温的支承结构。例如，DE 10 2004 039 855中公开过这种结构类型的电机。在这种类型的电机中，超导转子绕组位于低温恒温器内，这个低温恒温器位于非冷却式转子体外侧的相应空隙中或相应扁平部分上。在这种具有所谓的热支承结构的电机中，有必要借助适当的固定和/或支承装置将冷却至低温的超导转子绕组固定在热转子体上。DE 103 03 307 A1中公开过这种固定和/或支承装置。

在这些现有技术的已知电机中，从处于低温的超导转子绕组经固定和/或支承装置的不同部件而实现的热传导会引起损耗。为能在转子绕组区域内保持实现超导所需的低温，须通过冷却系统将适当的冷却能量传输到电机的这些区域内。

发明内容

本发明的目的是对开篇所述类型的电机的超导转子绕组的固定和/或支承装置进行改进，以便减小从冷超导转子绕组到非冷却式转子体的热传导所引起的损耗。

根据本发明，这个目的通过权利要求1所述的特征而达成。据此，所述电机具有一以可绕旋转轴旋转的方式进行安装的转子，所述转子具有一非冷却式转子体，所述转子体在其外侧具有空隙或扁平部分，在这些空隙或扁平部分的截面区域内，所述待冷却转子绕组被布置在低温恒温器内，此外所述电机的转子还配有一固定和/或支承装置，所述固定和/或支承装置用于通过所述低温恒温器壁将作用在所述转子绕组上的力传递到所述转子体上。此外，所述固定和/或支承装置包括至少一个支承元件，借助所述支承元件可以实现从所述转子体到所述转子绕组的热传导。根据本发明，所述的至少一个支承元件具有用于减小热导率的构件，所述构件构成了至少一部分垂直于传热方向的截面。

通过本发明的措施可以减小从冷转子绕组到热转子体的热传导所引起的损耗。

本发明的措施的优点在于可以减小电机冷却系统的尺寸。在此情况下，对热传导所引起的冷却损失的最小化会对电机效率产生积极的效果。

本发明的电机的有利建构方案由权利要求1的从属权利要求说明。其中，可将权利要求1所述的实施方式与一个或优选两个以上的从属权利要求的特征相结合。据此，本发明的电机还可有利地具有下列特征：

—支承元件可安装在转子绕组与低温恒温器壁之间或低温恒温器壁与转子体之间。通过本发明的这一措施可选择性地减小转子绕组与低温恒温器壁之间或低温恒温器壁与转子体之间的热损失。

—电机的固定和/或支承装置可包括一个以上的支承元件，这些支承元件中的至少一个支承元件安装在转子绕组与低温恒温器壁之间，至少一另个支承元件安装在低温恒温器壁与转子体之间。通过这种结构可以实现两级式冷却系统，在这种冷却系统中，低温恒温器壁所处的温度优选介于冷转子绕组的温度与转子体的温度之间。通过这种方式可使传热损失进一步最小化。