[发明专利]减振地、无接触地支撑用于超导电机的冷却剂供给线路的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于支撑用于超导电机的冷却剂供给线路的一种装置和一种方法。本发明特别涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的、用于支撑用于超导电机的长的冷却剂供给线路的装置。根据前序部分所述的这种装置已在DE10358341A1中公知。

背景技术

自从发现了在77K的工作温度下发挥其超导作用的材料（例如，YBCO和BiSCO）中的高温超导以来，可在经济上有利地使用具有超导转子绕组的超导电机、例如同步电机或发电机。例如，在DE10358341A1中公知了这种超导电机。

图1示出了这种带有连接上的冷却单元200的超导电机100的一种可能的结构。作为这样的超导电机进行工作的超导电机100由此必须首先将电机中现有的超导绕组冷却到其77K或更低的工作温度。为此在电机100的设计为轴的转子110的内腔中注入了适合的冷却剂。为此通过相应的装置300将转子的这个内腔与冷却单元200相连接。冷却单元200不能直接与电机100相连接。更确切地说是必须确保转子内腔的针对周围环境的合适密封，从而不会产生热泄漏以及不会与此相关联地影响超导效果。为此还必须在围绕着其轴线旋转的转子轴110和固定的冷却装置200之间设置一个适合的密封件。这将通过一个相应地设计的空心轴320来实现。为了避免热泄漏，必须在给定的横截面的情况下相应地将该空心轴320设计为长的。在空心轴320内设有冷却剂供给线路310，该冷却剂供给线路与冷却单元200固定连接并且将冷却剂从冷却单元200输送到转子110的空腔中。空心轴320在此在侧面320''上与旋转的转子轴110固定连接。在另一侧面320'上，在旋转的空心轴320和固定的冷却剂供给线路310之间设有适合的密封装置。在冷却剂供给线路310内可以设有例如所谓的热管道311，该热管道承担了实际的冷却剂输送任务。

在空心轴320内，冷却剂供给线路310穿过密封装置被支撑在侧面320'上并且由此在空间上被固定。通过磁性支承件400将冷却剂供给线路310在空间上固定在另一个电机侧面320''上。磁性支承件400以超导的和/或永磁性的支承结构为基础。超导支承件的成本费用很高，其原因在于超导材料很贵且制造费用高。另一个缺陷在于，为了确保超导支承件的功能，必须将超导材料冷却到其跃变温度以下的温度。这使得该支承件易受干扰并且限制了其在电机100中的空间上的布置。永磁性支承件具有高重量并且同样成本高昂。永磁体的重量压在冷却剂供给线路310的、处在电机侧面320''上的端部上，并且由此不利于端部的稳定性。为了消除不稳定性，冷却剂供给线路310和空心轴320必须构造为实心的。这提高了费用支出并且导致机器性能变差。

在电机侧面320''上没有磁性支承件400的电机100导致冷却剂供给线路310在空间上不固定的情况下在电机侧面320''上自由地运动。由于冷却剂供给线路310仅在一侧上得到固定，但在空心轴的另一端上是可以自由运动的，所以可能使得冷却剂供给线路310振动。在空心轴320的所要求的长度的情况下，在超导电机中，冷却剂供给线路310的由此所产生的共振频率恰好处在电机100的旋转频率的工作范围内。相应地，该频率作为电机100的工作频率必须被明确地排除。也就是说，因此能够尝试通过冷却剂供给线路310的相应的构造措施将共振频率保持在转子轴110的旋转频率范围以外并且由此保持在电机100的可靠的工作范围以外。但基于超导电机的越来越小的结构体积要求以及由此越来越细的空心轴和越来越细的冷却剂供给线路的要求，在同时实现更高转速的期望的情况下，上述设置越来越难以实现。

发明内容

本发明的目的由此在于提出一种相应的装置和方法，其在小结构体积和更高转速的情况下同时避免超导电机的可靠的工作范围受到冷却剂供给线路的共振频率的局限，其中，应该放弃在冷却剂供给线路上的具有沉重的永磁体的支承件或昂贵的超导体。

该目的通过具有权利要求1的特征的、用于支撑冷却剂供给线路的装置以及通过具有权利要求8的特征的、用于应用前述装置的方法来实现。

用于支撑冷却剂供给线路的按照本发明的装置和按照本发明的方法的有利的构造方式由各个相应的从属权利要求给出。在此，独立权利要求的特征可以与从属权利要求的特征相结合并且从属权利要求的特征可以相互结合。