DE102008060895A1 - Stator for high temperature superconductor magnetic bearing with planar configuration, has connecting piece connecting half-circular high temperature superconductor arrangements of housing parts in heat conducting manner - Google Patents

Stator for high temperature superconductor magnetic bearing with planar configuration, has connecting piece connecting half-circular high temperature superconductor arrangements of housing parts in heat conducting manner Download PDF

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Abstract

The stator (1) has a circular high temperature superconductor arrangement provided in a circular insulating housing, where the stator is formed from two half-circular housing parts (4, 5) i.e. releasable latches, independent of each other. Each housing part has a half-circular high temperature superconductor arrangement (3). The housing parts stand in connection with one another on a side by a flexible hose-like connection (6). A connecting piece (7) connects the half-circular high temperature superconductor arrangements of the housing parts in a heat conducting manner. An independent claim is also included for a high temperature superconductor magnetic bearing comprising a rotor shaft.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Magnetlager mit einem Hochtemperatursupraleiter, wobei das Magnetlager eine planare Konfiguration aufweist. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Stator für ein Hochtemperatursupraleiter-Magnetlager mit verbesserter Montage des Stators.The The present invention relates to a magnetic bearing having a high temperature superconductor, wherein the magnetic bearing has a planar configuration. Especially The present invention relates to a stator for a high temperature superconductor magnetic bearing with improved mounting of the stator.

Generell umfassen Magnetlager mit Hochtemperatursupraleitern ein erstes Lagerteil, das mit einer Rotorwelle fest verbunden ist und im Betrieb zusammen mit dieser rotiert, sowie ein zweites Lagerteil, das als Stator bezeichnet wird und im Betrieb statisch ist, das heißt nicht bewegt wird.As a general rule Magnetic bearings with high-temperature superconductors include a first bearing part, which is firmly connected to a rotor shaft and together in operation with this rotates, as well as a second bearing part, which serves as a stator is called and is static in operation, that does not mean is moved.

Ein Lagerteil enthält ein Erregersystem aus nebeneinander angeordneten Permanentmagneten, wobei zwischen jeweils benachbarten Permanentmagneten ein ferromagnetisches Material vorgesehen sein kann.One Storage part contains an excitation system of juxtaposed permanent magnets, wherein between each adjacent permanent magnet a ferromagnetic Material can be provided.

Das andere Lagerteil weist den Hochtemperatursupraleiter auf. Der Hochtemperatursupraleiter befindet sich in einem thermischen Isolationsgehäuse mit Kühlung, wie einem Kryostaten, um die für die supraleitenden Eigenschaften erforderliche Kühlung des Supraleiters auf eine Temperatur unterhalb seiner kritischen Temperatur zu gewährleisten. Für ein planares Magnetlager sind die Permanentmagnete des Erregersystems ringförmig um die Rotorwelle angeordnet, fest an dieser montiert und bilden einen scheibenförmigen Magnetrotor.The other bearing part has the high-temperature superconductor. The high-temperature superconductor is located in a thermal insulation housing with cooling, such as a cryostat, around the for the superconducting properties required cooling of the superconductor on to ensure a temperature below its critical temperature. For a planar Magnetic bearings are the permanent magnets of the exciter system annular arranged the rotor shaft, fixedly mounted on this and form a disc-shaped magnet rotor.

Die Stirnflächen des scheibenförmigen Erregersystems sind im Wesentlichen planar.The faces of the disc-shaped Exciter systems are essentially planar.

Der Hochtemperatursupraleiter ist ebenfalls als ringförmige Scheibe mit im Wesentlichen planaren Stirnflächen ausgestaltet. Der Hochtemperatursupraleiter befindet sich in einem geeignet ausgestalteten Kryostaten, zum Beispiel in einem scheibenförmigen Kryostaten, der eine zentrale Öffnung aufweist, durch die die Rotorwelle verläuft. Das Kryostatgehäuse mit scheibenförmigen Hochtemperatursupraleiter bildet den Stator des Lagers.Of the High-temperature superconductor is also an annular disk designed with substantially planar end faces. The high-temperature superconductor is located in a suitably designed cryostat, for example in a disk-shaped Cryostat, a central opening has, through which the rotor shaft extends. The cryostat housing with discoid High temperature superconductor forms the stator of the bearing.

In einem Magnetlager mit planarer Konfiguration sind auf einer Rotorwelle abwechselnd hintereinander eine Erregersystemanordnung und ein Stator angeordnet, wobei die Stirnflächen der Permanentmagnetanordnung und des Hochtemperatursupraleiters einander gegenüberstehend angeordnet sind.In a magnetic bearing of planar configuration are on a rotor shaft alternately one after the other an excitation system arrangement and a stator arranged, with the end faces the permanent magnet assembly and the high temperature superconductor facing each other are arranged.

Die Ausgestaltung des Stators, Vorrichtungen zur Kühlung des Hochtemperatursupraleiters, Ausgestaltung und Anordnung des Erregersystems und dessen Anbringung an die Rotorwelle sind an sich bekannt.The Embodiment of the stator, devices for cooling the high-temperature superconductor, embodiment and arrangement of the excitation system and its attachment to the rotor shaft are known per se.

In einem planaren Magnetlager sind der in einem Isoliergehäuse untergebrachte Stator und der Magnetrotor axial voneinander beabstandet auf einer Rotorwelle angeordnet. Diese Anordnung setzt sich periodisch fort. Das heißt, das planare Magnetlager hat zwei oder mehrere Statoren sowie Magnetrotoren, die alternierend entlang der Achse der Rotorwelle angeordnet sind, wobei sich zwischen zwei Statoren jeweils ein Magnetrotor befindet. Die Magnetrotoren befinden sich außerhalb der Isoliergehäuse.In a planar magnetic bearing are housed in an insulating housing Stator and the magnet rotor axially spaced from each other on a rotor shaft arranged. This arrangement continues periodically. That is, that planar magnetic bearing has two or more stators and magnetic rotors, which are arranged alternately along the axis of the rotor shaft, where there is a magnet rotor between two stators. The magnet rotors are located outside the insulating housing.

Für die Montage muss das Isoliergehäuse um die Welle montiert werden. Die Montage ist mühsam, da ein simples Durchstecken durch den periodischen Aufbau verhindert wird.For the assembly the insulating housing must be around the shaft are mounted. The assembly is tedious, as a simple insertion prevented by the periodic structure.

Es war Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Stator für ein Hochtemperatursupraleiter-Magnetlager mit erleichterter Montage des Statorteils mit Isoliergehäuse auf der Rotorwelle zur Verfügung zu stellen.It An object of the present invention was a stator for a high-temperature superconductor magnetic bearing with easier assembly of the stator with insulating housing on the rotor shaft available to deliver.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen Stator für ein Hochtemperatursupraleiter-Magnetlager mit planarer Konfiguration mit einem ringförmigen Isoliergehäuse und einem darin befindlichen ringförmigen Hochtemperatursupraleiteranordnung, wobei der Stator aus zwei voneinander unabhängigen halbringförmigen Gehäuseteilen gebildet ist und jedes Gehäuseteil eine halbringförmige Hochtemperatursupraleiteranordnung enthält, wobei die beiden Gehäuseteile zumindest auf einer Seite über eine Verbindung miteinander in Verbindung stehen und wobei gleichzeitig ein Verbindungsstück vorgesehen ist, das die halbringförmigen Hochtemperatursupraleiteranordnungen der beiden Gehäuseteile wärmeleitend verbindet.According to the invention this Task solved by a stator for a high-temperature superconductor magnetic bearing with a planar configuration with an annular insulating and an annular high-temperature superconductor arrangement located therein, wherein the stator of two independent semi-annular housing parts is formed and each housing part a semi-annular Contains high-temperature superconductor arrangement, wherein the two housing parts at least on one side over one Connection with each other and being simultaneously a connector is provided, which is the semi-annular high-temperature superconductor arrangements the two housing parts thermally conductive combines.

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Idee, den bekannten Stator mit ringförmigem Aufbau in zwei Hälften zu unterteilen, wobei jede Hälfte ein halbringförmiges Isoliergehäuse mit halbringförmiger Supraleiteranordnung enthält.The The present invention is based on the idea of the known stator with annular Construction in two halves to divide, with each half a semi-annular insulating with semi-annular superconductor arrangement contains.

Für die Montage der Welle können die beiden Hälften auseinandergenommen werden, die Rotorwelle in die dafür vorgesehene Ausbuchtung eines ersten Gehäuseteils eingelegt werden, dass zweite halbringförmige Gehäuseteil auf das erste halbringförmige Gehäuseteil aufgesetzt werden, sodass im Ergebnis ein zweiteiliger Stator mit ringförmiger Querschnittsfläche gebildet wird.For the assembly the wave can the two halves be taken apart, the rotor shaft in the designated Bulge of a first housing part are inserted, that second semi-annular housing part on the first semi-annular housing part be placed so that the result is a two-piece stator with annular cross-sectional area formed becomes.

Für die Heranführung der Kälte sowie die Verbindung der Vakuumräume können die beiden Gehäuseteile über geeignete Verbindungen verbunden werden.For the introduction of the Cold as well the connection of the vacuum spaces can the two housing parts via suitable Connections are connected.

Weiter können bei Bedarf Mittel vorgesehen werden, um ein unerwünschtes Auseinanderklappen der halbringförmigen Gehäuseteile zu verhindern. Zumindest eines dieser Mittel muss lösbar gestaltet sein, um die beiden Gehäusehälften für die Montage der Welle auseinander klappen zu können.Further, means may be provided as needed to unfold an undesired unfolding to prevent the semi-annular housing parts. At least one of these means must be designed to be detachable in order to be able to fold apart the two housing halves for mounting the shaft.

Für die vorliegende Erfindung kann jede beliebige bekannte Hochtemperatursupraleiteranordnung eingesetzt werden.For the present The invention may be any known high-temperature superconductor arrangement be used.

Weiter kann der Stator einschließlich des Isoliergehäuses, zum Beispiel des Kryostaten, auf an sich bekannte Art und Weise konstruiert werden, zum Beispiel in Bezug auf Kühlung und Vakuumerzeugung.Further can the stator including of the insulating housing, for example, of the cryostat, in a manner known per se be constructed, for example, in terms of cooling and vacuum generation.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der anliegenden Figur näher erläutert.The The present invention will be explained in more detail with reference to the appended FIGURE.

Die Figur zeigt schematisch eine Draufsicht auf einen Querschnitt durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stators.The Figure shows schematically a plan view of a cross section through an embodiment of a Stator according to the invention.

In den bekannten Ausführungsformen hat der Stator sowie die darin befindliche Hochtemperatursupraleiteranordnung die Form einer ringförmigen Scheibe mit planaren Stirnflächen, wobei die Rotorwelle 2 durch die zentrale Öffnung verläuft. In der Figur ist diese bekannte Ausführungsform durch die ununterbrochene ringförmige Darstellung der Hochtemperatursupraleiteranordnung angedeutet.In the known embodiments, the stator and the high-temperature superconductor arrangement located therein have the form of an annular disk with planar end faces, wherein the rotor shaft 2 through the central opening. In the figure, this known embodiment is indicated by the continuous annular representation of the high-temperature superconductor arrangement.

Erfindungsgemäß setzt sich der Stator 1 aus zwei voneinander unabhängigen halbringförmigen Gehäuseteilen 4, 5 zusammen. Jedes Gehäuseteil 4, 5 weist eine gleichfalls halbringförmige Hochtemperatursupraleiteranordnung 3 auf. Im zusammengesetzten Zustand weisen die beiden halbringförmigen Gehäuseteile 4, 5 eine ringförmige Querschnittsfläche aus zwei Ringhälften auf.According to the invention, the stator is set 1 from two independent semi-annular housing parts 4 . 5 together. Each housing part 4 . 5 has a likewise semi-annular high-temperature superconductor arrangement 3 on. In the assembled state, the two semi-annular housing parts 4 . 5 an annular cross-sectional area of two ring halves.

Zur Heranführung der Kälte sowie der Verbindung der Vakuumräume sind die beiden halbringförmigen Gehäuseteile 4, 5 zumindest auf einer Seite über eine schlauchartige Verbindung 6 miteinander verbunden.To bring the cold and the connection of the vacuum spaces, the two semi-annular housing parts 4 . 5 at least on one side over a tubular connection 6 connected with each other.

Die schlauchartige Verbindung 6 ist flexibel, sodass die beiden halbringförmigen Gehäuseteile 4, 5 für die Montage der Rotorwelle 2 auseinander geklappt werden können. Die Rotorwelle 2 kann dann in die zentrale Öffnung eines ersten Gehäuseteils gelegt werden und anschließend der zweite Gehäuseteil darüber geklappt werden.The hose-like connection 6 is flexible, so that the two semi-annular housing parts 4 . 5 for mounting the rotor shaft 2 can be unfolded. The rotor shaft 2 can then be placed in the central opening of a first housing part and then the second housing part are folded over it.

Im zusammengesetzten Zustand stoßen die planaren Stirnflächen der beiden Gehäuseteile 4, 5 dicht zusammen, so dass sie miteinander in Kontakt sind. Die Grenzfläche ist in der Figur mit d bezeichnet. Vorzugsweise schließen die beiden planaren Stirnflächen vakuumdicht ab.In the assembled state, the planar end faces of the two housing parts abut 4 . 5 close together so that they are in contact with each other. The interface is designated d in the figure. Preferably, the two planar end faces close off in a vacuum-tight manner.

Zur Übertragung der Kühlleistung von einer Hälfte in die andere Hälfte kann ein Verbindungsstück 7 vorgesehen sein, dass vorzugsweise aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit wie zum Beispiel Kupfer, Silber, Legierungen davon oder andere Materialien mit ähnlicher Wärmeleitfähigkeit besteht.To transfer the cooling capacity from one half to the other half, a connector 7 be provided that preferably consists of a material with high thermal conductivity such as copper, silver, alloys thereof or other materials with similar thermal conductivity.

Wie in der Figur gezeigt, kann das Verbindungsstück 7, über das die beiden halbringförmigen Hochtemperatursupraleiteranordnungen 3 verbunden sind, innerhalb der schlauchartigen Verbindung 6 verlaufen.As shown in the figure, the connector can 7 , about which the two semi-annular high-temperature superconductor arrangements 3 are connected within the tubular connection 6 run.

Das Verbindungsstück 7 kann jedoch nach Bedarf auch an anderer Stelle vorgesehen sein.The connector 7 however, it may be provided elsewhere as needed.

Bei Bedarf können auch Mittel zur festen, jedoch lösbaren Verbindung der beiden Gehäuseteile 4, 5 vorgesehen sein, wie zum Beispiel lösbare Verriegelungen etc.If necessary, means for fixed, but releasable connection of the two housing parts 4 . 5 be provided, such as releasable locks etc.

Beispielsweise kann gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf der der schlauchartigen Verbindung 6 gegenüberliegenden Seite ein derartiges Mittel zur festen, jedoch lösbaren Verbindung der beiden Gehäuseteile vorhanden sein.For example, according to one embodiment of the present invention, the tube-like connection may be on the tube-like connection 6 opposite side such a means for fixed, but releasable connection of the two housing parts may be present.

Durch die erfindungsgemäße Aufteilung eines herkömmlichen Stators in zwei voneinander unabhängige Gehäuseteile, die voneinander lösbar sind, ist erfindungsgemäß eine einfache Montage der Rotorwelle möglich, durch einfaches Auseinandernehmen, zum Beispiel Auseinanderklappen, der beiden Gehäuseteile, Einlegen der Rotorwelle in die dafür vorgesehene Stelle und zusammenfügen der beiden Gehäuseteile.By the division of the invention a conventional one Stators in two independent housing parts, which are detachable from each other, is a simple according to the invention Assembly of the rotor shaft possible, by simply taking them apart, for example unfolding, the two housing parts, Insert the rotor shaft in the space provided and join the two housing parts.

11
Statorstator
22
Rotorwellerotor shaft
33
HochtemperatursupraleiteranordnungHigh-temperature superconductor arrangement
44
halbringförmiges Gehäuseteilsemi-annular housing part
55
halbringförmiges Gehäuseteilsemi-annular housing part
66
schlauchartige Verbindungtubular connection
77
Verbindungsstückjoint
dd
Grenzfläche, an der die planaren Stirnflächen der Kryostathälften 4, 5 aneinanderstoßenInterface at which the planar faces of the cryostat halves 4 . 5 abut

Claims (5)

Stator für ein Hochtemperatursupraleiter-Magnetlager mit planarer Konfiguration mit einem ringförmigen Isoliergehäuse und einer darin befindlichen ringförmigen Hochtemperatursupraleiteranordnung, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (1) aus zwei voneinander unabhängigen halbringförmigen Gehäuseteilen (4, 5) gebildet ist und jedes Gehäuseteil (4, 5) eine halbringförmige Hochtemperatursupraleiteranordnung (3) enthält, wobei die beiden Gehäuseteile zumindest auf einer Seite über eine flexible schlauchartige Verbindung (6) miteinander in Verbindung stehen, sowie ein Verbindungsstück (7) vorgesehen ist, das die halbringförmige Hochtemperatursupraleiteranordnungen (3) der beiden Gehäuseteile (4, 5) wärmeleitend verbindet.Stator for a high-temperature superconductor magnetic bearing having a planar configuration with an annular insulating housing and an annular high-temperature superconductor arrangement located therein, characterized in that the stator ( 1 ) of two independent semi-annular housing parts ( 4 . 5 ) is formed and each housing part ( 4 . 5 ) a semi-annular high-temperature superconductor arrangement ( 3 ), wherein the two housing parts at least on one side via a flexible hose-like connection ( 6 ), as well as a connector ( 7 ) is provided which the semi-annular high-temperature superconductor assemblies ( 3 ) of the two housing parts ( 4 . 5 ) connects thermally conductive. Stator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsstück (7) durch die flexible schlauchartige Verbindung (6) verläuft.Stator according to claim 1, characterized in that the connecting piece ( 7 ) by the flexible hose-like connection ( 6 ) runs. Stator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Mittel zur festen, aber lösbaren Verbindung der beiden Gehäuseteilen (4, 5) vorgesehen sind.Stator according to claim 1, characterized in that one or more means for the fixed, but releasable connection of the two housing parts ( 4 . 5 ) are provided. Hochtemperatursupraleiter-Magnetlager mit planarer Konfiguration mit mindestens einem ersten Lagerteil mit Erregersystem und mindestens einem Stator mit Hochtemperatursupraleiteranordnung, wobei das mindestens eine erste Lagerteil und der mindestens eine Stator alternierend auf einer Rotorwelle (2) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (1) aus zwei voneinander unabhängigen halbringförmigen Gehäuseteilen (4, 5) gebildet ist und jedes Gehäuseteil (4, 5) eine halbringförmige Hochtemperatursupraleiteranordnung (3) enthält, wobei die beiden Gehäuseteile (4, 5) zumindest auf einer Seite über eine flexible schlauchartige Verbindung (6) miteinander in Verbindung stehen, und wobei ein weiteres Verbindungsstück (7) vorgesehen ist, dass die halbringförmigen Hochtemperatursupraleiteranordnungen (3) der beiden Gehäuseteile (4, 5) wärmeleitend verbindet.High-temperature superconductor magnetic bearing having a planar configuration with at least one first bearing part with exciter system and at least one stator with high-temperature superconductor arrangement, wherein the at least one first bearing part and the at least one stator alternately on a rotor shaft ( 2 ) are arranged, characterized in that the stator ( 1 ) of two independent semi-annular housing parts ( 4 . 5 ) is formed and each housing part ( 4 . 5 ) a semi-annular high-temperature superconductor arrangement ( 3 ), wherein the two housing parts ( 4 . 5 ) at least on one side via a flexible hose-like connection ( 6 ), and wherein another connector ( 7 ), it is provided that the semi-annular high-temperature superconductor arrangements ( 3 ) of the two housing parts ( 4 . 5 ) connects thermally conductive. Hochtemperatursupraleiter-Magnetlager, wobei das Verbindungsstück (7) durch die flexible schlauchartige Verbindung (6) verläuft.High-temperature superconductor magnetic bearing, wherein the connecting piece ( 7 ) by the flexible hose-like connection ( 6 ) runs.
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