[发明专利]具有带有低温部件的电机的系统以及用于操作系统的方法

说明书

本发明涉及一种具有带有使用低温液体冷却的超导部件的电机的系统，并且特别涉及可从所述低温冷却剂的汽化获得的制冷能力的充分利用。所述系统还具有燃料电池，操作介质可以在所述燃料电池中起反应以提供电能。首先将所述冷却剂以液体形式馈送到所述超导部件以利用所述冷却剂的汽化焓冷却所述部件。然后将所述冷却剂以气态形式馈送到所述机器的另外的部件以利用所述冷却剂的加热焓冷却所述部件。最后，将现在加热的冷却剂馈送到所述燃料电池，所述燃料电池使用供应到其作为操作介质的所述冷却剂并且使其起反应。

技术领域

本发明涉及一种带有超导部件的电机，所述超导部件借助于低温液体冷却。特别地，本发明涉及可从低温液体的汽化和汽化介质的随后加热获得的制冷能力的大致完全使用。

背景技术

具有低温部件（即，在低温环境温度下操作的部件）的机器的操作通常需要不可忽视的费用以提供使所述部件的温度降低到低温水平所需的冷却能力。如果机器在可获得操作介质（可以使用其来提供所需的冷却能力）的环境或系统中操作，则可能减少费用。此类操作介质可以（例如）是氢气和/或氧气，其例如在潜水艇或飞行器上用于操作消耗装置（诸如例如，燃气涡轮机或燃料电池），并且为了节省空间，其以在极低温度下存在的低温液体的形式载运。例如，氢气和氧气的沸点分别为大约20K和90K。

然而，由于消耗装置通常在室温的数量级的温度下需要操作介质，因此其在使用之前必须首先汽化和加热。这（例如）借助于电加热器发生，但是由于加热器消耗的能量，这对系统的总效率具有负面影响。

发明内容

因此，本发明的目的是改善此类系统的总效率。

此目的通过权利要求1中所述的方法并且通过权利要求5中所述的系统来实现。从属权利要求描述有利改进。

在一种用于操作系统的方法中，所述系统具有：具有多个部件的低温电机、特别是超导电机，其包括至少一个低温部件和至少一个另外的部件；以及被设计成使用操作介质的消耗装置，低温冷却剂以液态从贮存器供应到电机的低温部件，以便将低温部件冷却到低温温度。低温部件在低温温度下变成超导的，或者具有相对于其在0°C下的导电率增加至少一个数量级的导电率。在低温部件的冷却期间，冷却剂至少部分汽化。冷却剂随后以液态和/或气态供应到电机的另外的部件，以便使用冷却剂在低温部件的冷却之后剩余的冷却能力来冷却所述另外的部件。随后，即，在通过电机之后，冷却剂由电机提供到消耗装置，其中消耗装置使用供应到其作为操作介质的冷却剂并使所述冷却剂生效。

措辞“以液态和/或气态”在这里旨在表示以下事实：冷却剂在其被引导到所述另外的部件时可以是完全液态、完全气态或者部分是液态并且另外的部分是气态。

使用液体冷却剂的汽化焓的至少一部分来冷却低温部件。可选地，可以使用在低温部件的冷却之后剩余的汽化焓的一部分来冷却另外的部件。然而，特别地，使用冷却剂的加热焓的至少一部分来冷却另外的部件。

本发明的基本构思基于以下事实：在系统中操作具有至少一个低温或超导部件的电机。此部件可以（例如）是变压器、限流器、马达或发电机。在系统的此配置中，可以使用用于冷却低温部件的低温液体冷却剂的汽化焓，以便使所述部件保持在至少近似恒定的操作温度。另外，现在利用以下事实：相当大的冷却潜力仍包含在汽化冷却剂的加热焓中。确实，与汽化焓不同，对应的冷却能力并不在恒定温度下、而是在冷却剂的沸点与消耗装置处的随后使用温度之间的整个范围内发生。因此，使用加热焓来冷却在恒定低温下操作的低温部件仅是条件有效的。然而，加热焓可以用于冷却机器的另外的部件。另外，在低温部件的冷却之后可能剩余的汽化焓的一部分还可以可选地用于冷却所述另外的部件。