DE60019609T2 - Supraleitender elektromotor - Google Patents

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Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Die Erfindung bezieht sich auf die Konstruktion und den Betrieb von supraleitenden elektrischen Maschinen, wie z.B. supraleitenden Elektromotoren.
  • Es gibt eine breite Vielfalt von Elektromotoren, wie z.B. Linear- und Drehmotoren. Zu den beliebteren elektrischen Drehmotoren zählen Wechselstrom-Induktionsmotoren und Wechselstrom-Synchronmotoren. Bei beiden Motoren ist die Art und Weise, in der sich der Motor dreht, mit der Interaktion von Magnetfeldern des Rotors bzw. Läufers und des Stators bzw. Ankers verbunden.
  • Bei dem Wechselstrom-Induktionsmotor sind die Ankerwicklungen für gewöhnlich mit einer Versorgungsleitung in ein- oder dreiphasiger Form verbunden.
  • Durch Anlegen einer Spannung über der Wicklung wird ein sich radial drehendes Magnetfeld gebildet. Der Läufer hat Schichten von leitenden Einzeldrähten bzw. Litzen um seinen Umfang herum. Die Litzen sind allgemein kurzgeschlossen, um leitende geschlossene Schleifen zu bilden. Die von dem Anker erzeugten Dreh-Magnetfelder induzieren einen Strom in den leitenden Schleifen des Läufers. Wenn dies geschieht, bewirkt das Magnetfeld, dass Kräfte auf die stromführenden Leiter einwirken, was in einem Drehmoment auf den Läufer resultiert.
  • Der Vorteil und die Einfachheit des Wechselstrom-Induktionsmotors besteht darin, dass die Ströme in dem Läufer nicht durch einen Kommutator bzw. Stromwender zugeführt werden müssen, wie dies beim Gleichstrommotor der Fall ist. Die Geschwindigkeit des Dreh-Magnetfelds des Ankers kann mit der nachstehenden Formel berechnet werden: V = πrf/pwobei:
    • p die Anzahl von Polen ist,
    • r der Radius des Luftspalts ist, und
    • f die Frequenz ist.
  • Der Läufer reagiert auf das Magnetfeld, bewegt sich aber nicht mit der gleichen Geschwindigkeit. Die Geschwindigkeit des Läufers ist tatsächlich gegenüber der Geschwindigkeit des Magnetfelds verzögert. Der Begriff "Schlupf" wird allgemein dazu verwendet, die geringere Geschwindigkeit des Läufers in Bezug auf das Magnetfeld zu quantifizieren. Der Läufer ist nicht in irgendeine Position verriegelt und wird daher während der gesamten Bewegung seinen Schlupf fortsetzen. Die Größe des Schlupfs nimmt proportional zu der Lastzunahme zu. In jüngster Zeit werden Induktionsmotoren durch Wechselstrom-Regelantriebe (Wechselrichter) gesteuert. Diese Antriebe steuern die Frequenz der in Wicklungen eingespeisten Wechselstromversorgung und machen den Induktionsmotor zu einer wachsenden Konkurrenz auf dem Markt mit geregelter Geschwindigkeit, auf dem vorher der Gleichstrommotor dominierte. Es muss jedoch sichergestellt werden, dass der Motor auf den Wechselrichter abgestimmt ist, bevor die beiden miteinander gekoppelt werden. Das Problem des Schlupfs besteht nach wie vor, solange keine Geschwindigkeits-Rückkoppelung bereitgestellt wird.
  • Wechselstrom-Synchronmotoren haben einen Anker, der demjenigen des Wechselstrom-Induktionsmotors sehr ähnlich ist. Ein Wechselstrom-Synchronmotoranker weist Schlitze entlang seinem Umfang auf, innerhalb denen Wicklungen angeordnet sind. Die Menge an Wicklungen und Schlitzen wird teilweise durch die Anzahl von Phasen (für gewöhnlich 3 oder 1) und die Anzahl von Polen (für gewöhnlich 2 oder 4) bestimmt. Der Anker erzeugt ein Dreh-Magnetfeld, das proportional zu der gelieferten Frequenz ist. Wie es bei dem Gleichstrom-Induktionsmotor der Fall war, wird die Geschwindigkeit des Dreh-Magnetfelds in einem Gleichstrom-Synchronmotor mit der Formel V = πrf/p berechnet.
  • Der Hauptunterschied zwischen dem Synchronmotor und dem Induktionsmotor ist der, dass der Läufer dieses Motors sich mit der gleichen Geschwindigkeit bewegt wie das Dreh-Magnetfeld. Dies ist möglich, weil das Magnetfeld des Läufers nicht mehr induziert wird. Der Läufer verfügt entweder über Permanentmagnete oder über gleichstromerregte Ströme, die gezwungen sind, sich in einer bestimmten Position zu verriegeln bzw. phasenstarr zu werden, wenn sie mit einem anderen Magnetfeld konfrontiert sind. Somit wird das Problem mit dem Schlupf und der Geschwindigkeitsabweichung bei variierenden Lasten eliminiert.
  • In jüngster Zeit sind Anstrengungen unternommen worden, die cryogene Technologie auf elektrische Maschinen anzuwenden, einschließlich Induktions- und Synchron-Elektromotoren. Die Verwendung von supraleitenden Wicklungen bei diesen Maschinen hat zu einer starken Zunahme von durch die Wicklungen erzeugten magnetomotorischen Kräften auf dem Gebiet geführt und Fluss- und Energiedichten der Maschinen gesteigert.
  • US 5 777 420 beschreibt einen supraleitenden Elektromotor, der nur im Synchronmodus arbeitet und der eine solide Halterungsstruktur aufweist. Das Kernelement des Motors hat eine geschichtete Struktur, die in einem Rohr mit hohem Drehmomentwiderstand "schrumpfverpackt" (shrink wrapped) ist, um schädigende Auswirkungen einer Sprungbildung im Kern zu minimieren.
  • EP 0 690 550 beschreibt ebenfalls einen supraleitenden Motor, der nur im Synchronmodus arbeitet.
  • Abriss der Erfindung Die Erfindung stellt einen supraleitenden Elektromotor gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren zum Betrieb eines supraleitenden Elektromotors gemäß Anspruch 21 bereit. Der Motor arbeitet in einem synchronen Betriebsmodus, kann aber auch in einem Induktionsmodus betrieben werden, in dem die supraleitenden Komponenten des Motors ihre supraleitenden Eigenschaften verlieren (z.B. infolge eines Kühlsystem- oder anderen Hardware-Ausfalls).
  • Ein supraleitender Motor, der gemäß Anspruch 1 konfiguriert ist, weist zahlreiche Vorteile auf, wie z.B. die Ermöglichung eines kontinuierlichen Betriebs – obschon mit reduzierter Energie – des Motors. Beispielsweise können die supraleitenden Motoren vorteilhafterweise als Teil eines Schiffantriebssystems verwendet werden. Falls bei dieser Anwendung das zur Kühlung der supraleitenden Wicklungen eingesetzte Kühlsystem ausfallen sollte, könnte der Motor im Induktionsmodus betrieben werden, was die Fortsetzung der Fahrt des Schiffs mit einem Bruchteil seiner Soll-Geschwindigkeit ermöglicht. Wenn das Kühlsystemproblem beseitigt ist, wird der supraleitende Motor einfach zu seinem normalen Synchronmodus mit voller Energie zurückgeführt.
  • Ausführungsformen dieses Aspekts der Erfindung können eines oder mehrere der folgenden Merkmale umfassen.
  • Die Läuferanordnung umfasst einen Induktionsaufbau zum Führen von Strom mit ausreichenden Pegeln, um den Dauerzustands-Induktionsbetriebsmodus zu ermöglichen. Da induzierte Ströme in der Läuferanordnung im Induktionsmodus erzeugt werden, ist eine Struktur zum Ertragen dieser Ströme notwendig. Die Induktionsstruktur ist so konfiguriert, dass sie dem supraleitenden Motor die Erzeugung eines Start-Drehmoments ermöglicht, das mindestens 50% des Soll-Drehmoments im Induktionsbetriebsmodus beträgt. Ferner ist die Induktionsstruktur so konfiguriert, dass der supraleitende Motor ein Spitzen-Drehmoment (Kippmoment) erzeugen kann, das mindestens das Doppelte des Soll-Drehmoments im Induktionsbetriebsmodus ist.
  • Bei einer Ausführungsform ist mindestens ein Teil des Induktionsaufbaus von der mindestens einen supraleitenden Wicklung durch einen Wärmeisolierungs-Vakuumbereich beabstandet. D.h., ein Teil des Induktionsaufbaus befindet sich im warmen Bereich der Läuferanordnung, wie z.B. ein elektromagnetisches Abschirmungselement. Der Induktionsaufbau kann einen zwischen dem Wärmisolierungs-Vakuumbereich und dem elektromagnetischen Abschirmungselement positionierten Cryostaten umfassen. Damit dient der Cryostat nicht nur zur Kühlung der supraleitenden Wicklungen der Rotoranordnung, sondern dient auch dazu, induzierte Ströme zu ertragen, wenn der Motor im Induktionsmodus arbeitet.
  • Das elektromagnetische Abschirmungselement umfasst ein leitendes, nicht-magnetisches Material (z.B. Kupfer, Aluminium). Das Halterungselement umfasst Schichtungen, wobei jede Schichtung in einer Ebene parallel zu den Magnetfeldflusslinien liegt, die sich durch die Schichtungen während des Betriebs des supraleitenden Elektromotors erstrecken. Das kalte Halterungselement, welches die mindestens eine supraleitende Wicklung haltert, kann auch als Teil des Induktionsaufbaus dienen.
  • Der supraleitende Elektromotor umfasst auch eine Ankeranordnung, die elektromagnetisch mit der Läuferanordnung gekoppelt ist, und einen Regelantrieb zum Liefern eines elektrischen Signals an die Ankeranordnung. Der Regelantrieb liefert ein Signal mit einer ersten Frequenz an den Anker, um den supraleitenden Motor im synchronen Betriebsmodus zu starten, und liefert ein Signal mit einer zweiten Frequenz, die geringer ist als die erste Frequenz, an den Anker in dem Dauerzustands-Induktionsbetriebsmodus.
  • Die supraleitende Wicklung umfasst einen Hochtemperatur-Supraleiter (HTS = High Temperature Superconductor), und kann in der Form einer Rennbahn ausgebildet sein. Das Halterungselement ist aus einem nicht-magnetischen Material (z.B. Aluminium) ausgebildet.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung wird beim Betrieb des supraleitenden Motors im synchronen Modus ein elektrisches Signal mit einer ersten Frequenz einer Ankeranordnung geliefert, die elektrisch mit der Läuferanordnung gekoppelt ist. Wenn der supraleitende Motor in dem Dauerzustands-Induktionsmodus betrieben wird, wird ein Signal mit einer zweiten Frequenz, die kleiner ist als die erste Frequenz, der Ankeranordnung geliefert.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung und den Ansprüchen hervor.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnung
  • Es zeigen:
  • 1 eine Schnitt-Endansicht eines Abschnitts eines supraleitenden Synchronmotors gemäß der Erfindung,
  • 2 eine isometrische, teilweise weggeschnittene Ansicht eines Kalt-Läuferabschnitts einer Läuferanordnung für die supraleitende Synchronmaschine von 1,
  • 3 eine isometrische, teilweise weggeschnittene Ansicht eine supraleitenden Rennbahnwicklung zur Anwendung bei der supraleitenden Synchronmaschine von 1, und
  • 4 eine End-Schnittansicht der Läuferanordnung von 1.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Gemäß 1 umfasst ein supraleitender Synchronmotor 1 eine Läuferanordnung 5 mit einer vierpoligen Topologie, die von einem Cryostat 12 und einer äußeren, elektromagnetischen Abschirmung 14 umgeben ist, welche beide von einem Kalt-Läuferabschnitt 10 der Anordnung 5 durch eine Vakuumschicht 16 radial beabstandet sind. Die elektromagnetische Abschirmung 14 ist ihrerseits von einer dreiphasigen Ankerwicklung 2 und einer hier aus Eisen geformten, laminierten Flussabschirmung 4 umgeben. In anderen Ausführungsformen könnte die Eisen-Flussabschirmung 4 von einer aus einem nicht-magnetischen Material gefertigten massiven Metallabschirmung (z.B. Kupfer oder Aluminium) ersetzt werden. Die elektromagnetische Abschirmung 14 ist aus einem vorzugsweise nicht-magnetischen Material hergestellt (z.B. Kupfer, Aluminium, Stahl etc.). Der Kalt-Läuferabschnitt 10 umfasst auch ein aus einem hochfesten und duktilen Material (z.B. Aluminium) hergestelltes Kalt-Halterungselement 20. Wie in näheren Einzelheiten nachstehend erläutert wird, dienen neben ihren typischen Funktionen der Cryostat 12, die elektromagnetische Abschirmung 14 und das Kalt-Halterungselement 20 im Aggregat einem zusätzlichen Zweck, wenn der Synchronmotor 1 (z.B. infolge eines Kühlungsausfalls) nicht mehr in einem supraleitenden Zustand arbeitet.
  • Gemäß den 1 und 2 ist in dieser Ausführungsform das Kalt-Halterungselement 20 als inneres zylindrisches Element 20a dargestellt, das von einem äußeren zylindrischen Element 20e mit einer Außenfläche 22 mit vier abgestuften Profilen 24 umgeben ist. In alternativen Ausführungsformen ist das Kalt-Halterungselement 20 aber eine einzelne integrale Einheit.
  • Jedes Abstufungsprofil 24 haltert eine von vier supraleitenden Wicklungsanordnungen 30 (hier ist nur eine dargestellt), wobei jede Wicklungsanordnung einem Pol des Motors zugeordnet ist. Im einzelnen ist jedes eines diametral entgegengesetzten Paars der supraleitenden Wicklungsanordungen um eine erste Achse 26 gewickelt. Jede eines zweiten, diametral entgegengesetzten Paars Wicklungsanordnungen ist um eine zweite Achse 27 quer zu der Achse 26 gewickelt. Die Wicklungsanordnungen sind miteinander elektrisch verbunden und werden entlang dem Außenumfang des Halterungselements an den entlang den Achsen 26, 27 ausgebildeten Abstufungsprofilen 24 gehaltert.
  • Wie am klarsten aus 2 hervorgeht, erstrecken sich bei dieser Ausführungsform die Wicklungsanordnungen 30 über das Ende des Kalt-Halterungselements 20 hinaus. An diesen Endbereichen sind die Wicklungsanordnungen 30 vom Kalt-Halterungselement 20 durch eine Vakuumschicht 31 beabstandet (1), die allgemein mit einer mehrschichtigen Isolierung (Schichten von aluminisiertem Mylar) gefüllt sind. Diese Anordnung gewährleistet, dass die Wicklungsanordnungen auf ihrer cryogenen Temperatur gehalten werden, während sie eine Verkürzung der Länge der Rotoranordnung und des Motors gestattet. Das Kalt-Halterungselement 20 umfasst End-Erweiterungselemente 21, welche Warm-/Kalt-Übergangsbereiche zwischen der Umgebung und dem cryogen gekühlten Abschnitt der Läuferanordnung definiert. Das Kalt-Halterungselement 20 um fasst auch eine Anzahl Kühlleitungen bzw. Kühlkanäle 28, die sich über die Länge des Kalt-Halterungselements erstrecken und flüssige oder gasförmige Kühlmittel zum Kühlen der supraleitenden Wicklungsanordnungen transportieren. Die Wicklungsanordnungen 30 sind am Kalt-Halterungselement 20 durch Polkappen 40 befestigt, die an den vier Polarpositionen des Läufers angebracht sind und mit Quadraturkappen 42 versehen sind, die von den Achsen 26, 27 zwischen jeder Polkappe gleich beabstandet und um 45° versetzt sind. Die Pol- und Quadraturkappen 40, 42 sind allgemein aus dem gleichen Material wie das Kalt-Halterungselement 20 hergestellt und bilden zusammen mit dem Kalt-Halterungselement einen kompletten Zylinder.
  • Gemäß 3 ist jede supraleitende Wicklungsanordnung 30 jedem Pol des Motors zugeordnet und umfasst doppelte Rennbahn-"Pancake"-Spulen 44, die in einer Spulenhalterungshülle 46 positioniert sind. Jede doppelte Pancake-Spule hat doppelt gewickelte Leiter, die parallel gewickelt und die dann koaxial aufeinandergestapelt werden. In dieser Ausführungsform kann der Leiter ein supraleitendes Hochtemperatur-Kupferoxid-Keramikmaterial sein, wie z. B. Bi2Sr2Ca2Cu3OX, allgemein als BSCCO 2223 bezeichnet. Andere Hochtemperatur-Supraleiter, wie beispielsweise YBCO (oder Supraleiter, bei denen ein Seltene-Erden-Element das Yttrium ersetzt), TBCCO (d.h. Thallium-, Barium-, Calcium-Kupferoxidfamilie) und HgBCCO (d.h. Quecksilber-Barium-Calcium-Kupferoxid-Familie) liegen ebenfalls im Schutzumfang der Erfindung. Wie hier gezeigt ist, kann eine oder mehrere der Doppel-Pancake-Spulen 44 eine Pancake-Spule mit einem kleineren Durchmesser als seine zugeordnete Pancake-Spule des Doppel-Pancakes aufweisen, wobei die beiden Spulen eines Paars aus der gleichen kontinuierlichen Länge eines supraleitenden Bandes gewickelt sind. Eine Lösung zum Bilden einer Spule auf diese Weise ist im US-Patent 5 581 220 beschrieben, das dem Inhaber der vorliegenden Erfindung zugeteilt und hier durch Bezugnahme einbezogen ist. Bevorzugte Ausführungsformen basieren auf den magnetischen und thermischen Eigenschaften von supraleitenden Hochtemperatur-Verbundstoffen, vorzugsweise supraleitende Keramikoxide umfassend, und am bevorzugtesten diejenigen der Kupferoxidfamilie.
  • Beim Betrieb wird der supraleitende Motor 1 im Synchronmodus betrieben, so dass sich die Läuferanordnung 5 mit der gleichen Geschwindigkeit dreht wie das von der umgebenden Ankerwicklung erzeugte Dreh-Magnetfeld (1). Im wesentlichen sind die von der supraleitenden Wicklung 30 erzeugten gleichstromerregten Felder in synchroner Weise mit dem magnetischen Ankerfeld verriegelt. In diesem Modus ist eine Magnetfeld-Interaktion auf das Ankerfeld und die supraleitenden Wicklungsanordnungen begrenzt, wobei praktisch keine Ströme in der umgebenden Struktur der Läuferanordnung induziert werden. Außer für die kurze Zeitspanne beim Anlaufen arbeitet der Synchronmotor mit konstanter Geschwindigkeit, womit die Probleme von Schlupf und Geschwindigkeitsabweichung eliminiert werden.
  • Falls die supraleitende Läuferanordnung 5 jedoch einen Kühlausfall erfährt, würden die Wicklungsanordnungen 30 ihre supraleitenden Eigenschaften verlieren. In diesem Fall wird die supraleitende Läuferanordnung 5 im Induktionsmodus betrieben. Im Induktionsmodus dreht sich die Läuferanordnung 5 mit einer geringeren Geschwindigkeit als der Synchron-Geschwindigkeit des Ankerfeldes. Die relative Änderung zwischen der Rotor-Geschwindigkeit und dem Ankerfeld erzeugt Ströme in der umgebenden Struktur des Cryostaten 12 der elektromagnetischen Abschirmung 14 und des Kalt-Halterungselements 20. Diese Ströme treten in Interaktion mit dem Ankerfeld, um ein Wellen-Drehmoment zu erzeugen. So müssen der Cryostat 12, die elektromagnetische Abschirmung 14 und das Kalt-Halterungselement 20 aus einem Material mit ausreichender Masse gebildet sein, um genügend Drehmoment zum Antrieb des Motors im Induktionsmodus zu erzeugen. Unter genügendem Drehmoment versteht man, dass der Motor 1 im Induktionsmodus ein Start-Drehmoment erzeugen kann, das mindestens 50% des Soll-Drehmoments beträgt. Ferner sollte das Spitzen-Drehmoment mindestens das Doppelte des Soll-Drehmoments betragen. Wenn ein für das Fließen der Ströme unzureichendes Material vorhanden ist, kommt es zu einer erheblichen Hitzeentwicklung und zu einem Ausfall des Motors. Diese Ströme erzeugen genügend Drehmoment, um einen fortgesetzten Betrieb des Motors auch bei geringerer Leistung zu ermöglichen. Auch wenn nur 30% des Soll-Drehmoments bereitgestellt werden, ist dies allgemein für viele Anwendungen akzeptabel.
  • Um einen kontinuierlichen Dauerbetrieb im Induktionsmodus zu ermöglichen (z.B. bis der Kühlausfall behoben ist), ist es wichtig, den Sollwert des Ankerstroms nicht zu überschreiten. Eine Lösung, um sicherzustellen, dass der Sollwert nicht überschritten wird, besteht im Betrieb des Motors mit niedriger Soll-Klemmenspannung (z.B. 50% der Soll-Spannung). In diesem Zustand würde der Motor etwa 30% des Soll-Drehmoments erzeugen. Eine weitere Lösung zum Erzielen des gleichen Ergebnisses besteht in der Versorgung der Ankerwicklung mit einem Strom von 30% der Soll-Frequenz bei reduzierter Klemmenspannung. Beispielsweise würde das der peripheren Anklerwicklung gelieferte Stromsignal von 60Hz auf 18Hz reduziert werden. In diesem Zustand erzeugt der Motor 10% des Soll-Drehmoments bei etwa 30% seiner Soll-Geschwindigkeit. Die gewünschten Drehmoment-Geschwindigkeitseigenschaften können durch eine geeignete Gestaltung des Cryostaten 12 und der elektromagnetischen Abschirmung 14 optimiert werden.
  • In einer Ausführungsform wird ein Antrieb mit einstellbarer Geschwindigkeit bzw. Regelantrieb (ASD = Ajustable Speed Drive) im Induktionsmodus verwendet, um die Frequenz des der Ankerwicklung gelieferten Signals zu senken. Vorteilhafterweise kann der gleiche ASD während des Anlaufs im Synchronmodus verwendet werden.
  • Das Kalt-Halterungselement ist als laminierte Struktur ausgebildet. Gemäß 4 ist beispielsweise ein Kalt-Halterungselement 200 als Reihe aufeinandergeschichteter Laminierungen 200a ausgebildet. Eine Polkappe 40a ist ebenfalls in eine Reihe aneinandergrenzender Laminierungen segmentiert dargestellt. Das Ausbilden des Kalt-Halterungselements mit Laminierungen dient dazu, in diesen kalten Komponenten eine Erwärmung durch Kriechströme (eddy currents zu reduzieren. Jede Laminierung ist parallel zu der Richtung des Anker-Magnetfelds ausgerichtet (B-Feld). Im synchronen Betriebsmodus hat die Segmentierung dieser Komponenten wenig Wirkung, da es praktisch keinen in den Komponenten induzierten Strom gibt. Im Induktionsmodus aber erzeugen die durch den Cryostat 12, die elektromagnetische Abschirmung 14 und das Kalt-Halterungselement 200 fließenden Ströme eine erhebliche Erhitzung infolge von Kreichstromverlusten. Je größer die Wärmebeanspruchung ist, umso größer sind der Umfang und die Kosten des Kühlsystems, die zum Ableiten der Wärme erforderlich sind. Die im Cryostaten 12 und der elektromagnetischen Abschirmung 14 induzierten Ströme werden zur Erzeugung eines Drehmoments verwendet. Die Kriechstromverluste in dem Kalt-Halterungselement werden durch Segmentieren der Komponenten signifikant verringert, so dass jede Laminierung in einer Ebene parallel zu den magnetischen Feldflusslinien, die sich durch die Laminierungen erstrecken, liegt. Bei bestimmten Ausführungsformen können zur Verbesserung der duktilen Festigkeit der laminierten Struktur in der Radialrichtung Verstärkungsschichten (z.B. aus Glasfaser) zwischen die Laminierungen eingebracht sein bzw. werden. Die Laminierungen und die Verstärkungsschichten können dann beispielsweise mit Expoxyharz imprägniert werden.
  • Weitere Ausführungsformen liegen im Schutzumfang der Ansprüche. Eine zusätzliche Kühlung kann der elektromagnetischen Abschirmung beispielsweise mit Zwangsumlaufluft, Zwangsumlaufwasser oder Sprühwasser bereitgestellt werden.

Claims (22)

  1. Supraleitender Elektromotor mit: einer Rotor- bzw. Läuferanordnung (5) mit: mindestens einer supraleitenden Wicklung (30), die im Betrieb einen Flussweg in der Läuferanordnung (5) erzeugt, einem Halterungselement (200), das die mindestens eine supraleitende Wicklung (30) haltert, gekennzeichnet durch: einen Induktionsaufbau (12, 14) zum Aushalten von Induktionsstrom für die Bereitstellung eines ausreichenden Drehmoments zum Antreiben des Motors in einem Dauer-Induktionsmodus, wobei die Läuferanordnung (5) so konfiguriert ist, dass sie in einem Synchronmodus bei Temperaturen arbeitet, bei denen die supraleitende Wicklung (30) supraleitende Eigenschaften zeigt, und dem Dauer-Induktionsmodus bei Temperaturen, bei denen die supraleitende Wicklung (30) nicht-supraleitende Eigenschaften zeigt, und wobei das Halterungselement ein geschichtetes Halterungselement ist.
  2. Supraleitender Elektromotor nach Anspruch 1, wobei der Induktionsaufbau (12, 14) eine Masse aufweist, die für den Stromtransport mit Werten genügt, die ausreichen, um den Dauer-Induktionsbetriebsmodus zu ermöglichen.
  3. Supraleitender Elektromotor nach Anspruch 1, wobei die Läuferanordnung (5) einen Induktionsaufbau (12, 14) aufweist, der so konfiguriert ist, dass es dem supraleitenden Motor möglich ist, ein Startdrehmoment zu erzeugen, das zumindest 50% des Solldrehmoments im Induktionsmodus beträgt.
  4. Supraleitender Elektromotor nach Anspruch 3, wobei die Läuferanordnung (5) einen Induktionsaufbau (12, 14) aufweist, der so konfiguriert ist, dass es dem supraleitenden Motor möglich ist, ein Spitzendrehmoment zu erzeugen, welches das Doppelte des Solldrehmoments im Induktionsmodus beträgt.
  5. Supraleitender Elektromotor nach Anspruch 4, wobei mindestens ein Abschnitt des Induktionsaufbaus (12, 14) von der mindestens einen supraleitenden Wicklung (30) durch einen Vakuumbereich (16) zur thermischen Isolierung beabstandet ist.
  6. Supraleitender Elektromotor nach Anspruch 5, wobei mindestens ein Teil des Induktionsaufbaus (12, 14) ein elektromagnetisches Abschirmungselement (14) aufweist.
  7. Supraleitender Elektromotor nach Anspruch 6, ferner mit einem zwischen dem Vakuumbereich (16) zur thermischen Isolierung und dem elektromagnetischen Abschirmungselement (14) positionierten Cyrostaten (12).
  8. Supraleitender Elektromotor nach Anspruch 5, wobei das elektromagnetische Abschirmungselement (14) ein leitendes, nicht-magnetisches Material aufweist.
  9. Supraleitender Elektromotor nach Anspruch 4, wobei der Induktionsaufbau (12, 14) das Halterungselement (200) aufweist, welches die mindestens eine supraleitende Wicklung (30) haltert.
  10. Supraleitender Elektromotor nach Anspruch 9, wobei der Induktionsaufbau (12, 14) ferner eine elektromagnetische Abschirmung (14) aufweist, die von der mindestens einen supraleitenden Wicklung (30) durch einen Vakuumbereich (16) zur thermischen Isolierung beabstandet ist.
  11. Supraleitender Elektromotor nach Anspruch 10, wobei das Halterungselement (24) mehrere Schichtungen (200a) aufweist, wobei jede Schichtung in einer Ebene parallel zu den magnetischen Feldflusslinien liegt, die während des Betriebs des supraleitenden Elektromotors durch die Schichtungen (200a) verlaufen.
  12. Supraleitender Elektromotor nach Anspruch 1, ferner mit: einer Stator- bzw. Ankeranordnung (2, 4), die mit der Läuferanordnung (5) elektromagnetisch gekoppelt ist, und einem Antrieb für einstellbare Geschwindigkeit zum Liefern eines elektrischen Signals an die Ankeranordnung.
  13. Supraleitender Elektromotor nach Anspruch 12, wobei der Antrieb für einstellbare Geschwindigkeit ein Signal mit einer ersten Frequenz an die Ankeranordnung (2, 4) liefern kann, um den supraleitenden Motor im Synchronmodus zu starten, und ferner ein Signal mit einer zweiten Frequenz, die niedriger ist als die erste Frequenz, im Dauer-Induktionsmodus an die Statoranordnung liefern kann.
  14. Supraleitender Elektromotor nach Anspruch 1, wobei die supraleitende Wicklung (30) einen Hochtemperatur-Supraleiter aufweist.
  15. Supraleitender Elektromotor nach Anspruch 1, wobei die supraleitende Wicklung (30) eine rennbahnförmige Wicklung ist.
  16. Supraleitender Elektromotor nach Anspruch 1, wobei das Halterungselement (200) aus Aluminium geformt ist.
  17. Supraleitender Elektromotor nach Anspruch 2, ferner mit: einem die Läuferanordnung (5) umgebenden Cyrostaten (12) zum Halten der mindestens einen supraleitenden Wicklung (30) auf cyrogenen Temperaturen, und einer den Cyrostaten (12) und die mindestens eine supraleitende Wicklung (30) umgebenden elektromagnetischen Abschirmung (14).
  18. Supraleitender Elektromotor nach Anspruch 17, ferner mit: einer mit der Läuferanordnung (5) elektromagnetisch gekoppelten Ankeranordnung (2, 4), und einem Antrieb für einstellbare Geschwindigkeit zum Liefern eines elektrischen Signals an die Ankeranordnung.
  19. Supraleitender Elektromotor nach Anspruch 18, wobei der Antrieb für einstellbare Geschwindigkeit ein Signal mit einer ersten Frequenz an den Anker liefert, um den supraleitenden Motor im Synchronmodus zu starten, und ein Signal mit einer zweiten Frequenz, die niedriger ist als die erste Frequenz, in dem Dauer-Induktionsmodus an die Ankeranordnung (2, 4) liefert.
  20. Supraleitender Elektromotor nach Anspruch 17, wobei das Halterungselement (200) mehrere Schichtungen (200a) aufweist, wobei jede Schichtung in einer Ebene parallel zu Magnetfeldflusslinien liegt, die während des Betriebs des supraleitenden Elektromotors durch die Schichtungen (200a) verlaufen.
  21. Verfahren zum Betreiben eines supraleitenden Elektromotors des eine Rotor- bzw. Läuferanordnung (5) aufweisenden Typs mit mindestens einer supraleitenden Wicklung, welche im Betrieb einen Fluss in der Läuferanordnung erzeugt, und einem Halterungselement (24), welches die mindestens eine supraleitende Wicklung (30) haltert, wobei das Verfahren umfasst: Überwachen der Temperatur der supraleitenden Wicklung (30), Betreiben des supraleitenden Motors in einem Synchronmodus bei einer Temperatur, bei der die supraleitende Wicklung (30) supraleitende Eigenschaften zeigt, gekennzeichnet durch: Betreiben des supraleitenden Motors in einem Dauer-Induktionsmodus bei einer Temperatur, bei der die supraleitende Wicklung (30) nicht-supraleitende Eigenschaften zeigt.
  22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Betreiben des supraleitenden Motors im Synchronmodus das Liefern eines elektrischen Signals an eine mit der Läuferanordnung (5) elektromagnetisch gekoppelte Stator- bzw. Ankeranordnung (2, 4) umfasst, wobei das Signal eine erste Frequenz aufweist, und das Betreiben des supraleitenden Motors in dem Dauer-Induktionsmodus das Liefern eines Signals an die Ankeranordnung (2, 4) mit einer zweiten Frequenz, die niedriger ist als die erste Frequenz, umfasst.
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