EP1844538A1 - Maschinenanlage mit thermosyphon-kühlung ihrer supraleitenden rotorwicklung - Google Patents

Maschinenanlage mit thermosyphon-kühlung ihrer supraleitenden rotorwicklung

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Publication number
EP1844538A1
EP1844538A1 EP06724830A EP06724830A EP1844538A1 EP 1844538 A1 EP1844538 A1 EP 1844538A1 EP 06724830 A EP06724830 A EP 06724830A EP 06724830 A EP06724830 A EP 06724830A EP 1844538 A1 EP1844538 A1 EP 1844538A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
refrigerant
rotor
central
condenser
lining
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP06724830A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bernd Gromoll
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP1844538A1 publication Critical patent/EP1844538A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K55/00—Dynamo-electric machines having windings operating at cryogenic temperatures
    • H02K55/02—Dynamo-electric machines having windings operating at cryogenic temperatures of the synchronous type
    • H02K55/04—Dynamo-electric machines having windings operating at cryogenic temperatures of the synchronous type with rotating field windings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Definitions

  • the invention relates to a machine installation a) with a rotatably mounted about a rotation axis, surrounded by a stator rotor having at least one rotor ⁇ winding, the superconductive conductors heat conductively coupled to a central, extending in the axial direction ⁇ the cylindrical rotor cavity are, b) with a fixed projecting into the rotor cavity under Einhal ⁇ tion of an annular heat conducting body having a central refrigerant space, c) with a located in the annular gap heat contact ⁇ gas, d) with a located outside of the rotor, fixed
  • Refrigeration unit with a condenser space and e) with running between the central refrigerant space and the Konden ⁇ sorraum the refrigeration unit, tubular Lei ⁇ tion parts.
  • the central refrigerant space, the tubular line parts and the condenser space form a closed line system in which a refrigerant can circulate or circulate by utilizing a thermosiphon effect.
  • a corresponding machine system is apparent from WO 02/15370 Al.
  • metal oxide superconductor materials with transition temperatures T c of more than 77 K have been known. These materials are therefore also referred to as high (high) -T c superconductor materials or HTS materials and in principle allow a cooling technology with liquid nitrogen (LN 2 ).
  • HTS conductors With conductors using such HTS materials, attempts are also being made to produce superconducting windings of machines. len. It appears, however, that so far HTS conductors known a relatively low current carrying capacity in Magnetfel ⁇ countries with inductions in the tesla range possess. This makes it often necessary that the conductors of such coils c, despite the high critical temperature T of the materials used must still be on a less than 77 K side temperature level, for example between 10 and 50 K supported ⁇ th to high so on occurring field strengths carrying significant currents.
  • Such a temperature level is significantly higher than 4, 2 K, the boiling point of the liquid helium (LHe), cooled with the known metallic superconductor materials with comparatively low transition temperature T c , called low (low) -T c materials or LTS materials become .
  • cryocoolers For cooling windings with HTS conductors in the temperature range below 77 K, preference is given to using refrigeration systems in the form of so-called cryocoolers with a closed He pressure gas circuit.
  • cryocoolers are in particular of the Gifford McMahon or Stirling type or are designed as so-called pulse tube coolers. They also have the advantage that their cooling capacity is virtually available at the push of a button and the handling of cryogenic liquids is avoided.
  • the superconducting winding is cooled indirectly only by heat conduction to a cold head of a corresponding refrigerator (cf., for example, also "Proc. 16 th Int Cryog. Engig. Conf. (ICEC 16)", Kitakyushu, JP, 20.-24.05.1996, Elsevier Science, 1997, pages 1109 to 1129).
  • a corresponding cooling technique is also provided for the rotor of an electric machine which can be removed from the aforementioned WO 02/15370 A1.
  • the rotor contains a rotating winding of HTS conductors, which are located in a thermally conductive winding carrier.
  • This winding support is equipped with an axially extending, cylindrical rotor cavity.
  • a central heat-conducting body In these rotor cavity protrudes fixed a central heat-conducting body, which encloses a central cylindrical refrigerant space.
  • a thermal contact gas for heat transfer between the coil carrier and the heat conducting body.
  • the vaporized refrigerant part then passes back through the ⁇ same line parts in the condenser, where it is condensed back.
  • the cooling capacity required for this purpose is provided by a chiller whose cold head is thermally coupled to the condenser space.
  • the return flow of the refrigerant toward the parts of the chiller acting as a condenser is driven by a slight overpressure, which forms in the central refrigerant space acting as the evaporator part.
  • This backflow by the formation of gas in the evaporator portion and the condenser in the liquefaction generated overpressure leads to the desired refrigerant ⁇ .
  • the corresponding circulation is also called natural convection.
  • thermosyphon piping system in which the liquid and the gaseous refrigerant flow through the same pipe parts
  • two-pipe Piping systems for a refrigerant circulation using a Thermosyphon effect known (see, for example, WO 00/13296 A).
  • an additional tube for the gaseous refrigerant must be provided in the region of the hollow shaft of the rotor .
  • thermosiphon line system a simple solution would be the machine against ⁇ to the horizontal inclined to be arranged so that even with maximum hypothetical trim or oscillation amplitude in the thermosiphon line system is still a gap in Direction to the central refrigerant space is present.
  • a correspondingly inclined arrangement is especially in shipbuilding especially with larger machine length Unwanted reasons then required a large amount of space.
  • the refrigerant can also be forcibly circulated by a pump system.
  • this requires a considerable more amount of equipment is required, especially when the refrigerant is to be located at a temperature level of at ⁇ play, 25 to 30K.
  • Such Umnachlzan ⁇ conditions also require significant losses and can hardly meet the life of shipbuilding with its long maintenance intervals.
  • Object of the present invention is, therefore, a comprehensive engine with an associated refrigeration unit machines ⁇ system to the effect Removing zugestalten with the features mentioned that even with realistic proposed oblique / or. Imbalances of their rotor, as they can occur when used on ships or off-shore facilities, yet in the central refrigerant space a sufficient cooling effect can be achieved by the refrigerant.
  • the porous material may preferably be a
  • Sintered material in particular from or with copper (Cu), han ⁇ do.
  • any material of high thermal conductivity is understood, which is formed by powder metallurgy by pressing and heating and still has a sufficient for the required Kapil ⁇ larity porosity.
  • the lining of the refrigerant space made of the sintered material may in particular be pressed or shrunk into this. With appropriate methods can be easily realized the desired lining.
  • the lining of the porous material may in particular have a porosity of at least 3%, preferably at least 10%, so as to offer for the required capillary action a sufficiently large surface wettable with the refrigerant.
  • lining materials whose thermal conductivity is at least 100 W-per (m-K-) at the operating temperature of the superconducting material are to be preferred.
  • copper (Cu) material oh met ⁇ ne further this condition, since its thermal conductivity ⁇ ness has a value which is higher than the claimed minimum value.
  • a liner with a sintered material also ei ⁇ ne is correspondingly porous coating possible.
  • FIGURE shows a longitudinal section through a machine installation designed according to the invention.
  • Machinery according to the invention each comprise a Ma ⁇ machine respectively. a motor and an associated refrigeration unit.
  • the embodiment of such a machine indicated below with reference to the figures may in particular be a synchronous motor or a generator.
  • the machine comprises a rotating, superconducting winding, which in principle allows a use of metallic LTS material or oxidic HTS material.
  • the latter material is preferably used as the basis for the following embodiment.
  • the winding may consist of a coil or a system of coils in a 2-, 4- or other multipolar arrangement.
  • the basic structure of a corresponding synchronous motor is apparent from the figure, starting from the known from the aforementioned WO 02/15370 Al ( Figure 5 in conjunction with Figures 2 and 3) embodiment of a machinery.
  • the machine designated 2 comprises a fixed, located at room temperature outer housing 3 with a stator ⁇ winding 4. Within the outer housing and enclosed by the stator winding 4 ⁇ a rotor 5 is rotatable about a Rota tion axis A stored in bearings 6. These bearings may be conventional mechanical bearings or else magnetic bearings ⁇ act.
  • the rotor further comprises a vacuum vessel 7, in which z. B. hollow cylindrical, torque-transmitting suspension elements 8 a winding support 9 with a HTS
  • Winding 10 is held.
  • this winding support is concentric with the axis of rotation A extending in the axial direction central rotor cavity 12 is present, for example, has a cylindrical shape.
  • the winding support is designed vacuum-tight with respect to this cavity. He seals it on one side of the rotor, the ge from this page by means of a solid axial rotor shaft part 5a ⁇ is superimposed.
  • Rotor shaft part 5b present in the laterally protruding a stationary neck tube 30 which is connected in the region of the central rotor cavity to a central heat conducting body 31.
  • a hollow-cylindrical annular gap 32 is maintained in relation to the co-rotating wall of the rotor shaft part 5b and of the central rotor cavity 12.
  • the rotor cavity 12 of the winding carrier is closed on the side facing the rotor shaft part 5 a.
  • On the opposite side of the tubular rotor shaft part 5b of the annular gap 32 is sealed by ei ⁇ ne unspecified sealing device 21 with at least one seal.
  • the annular gap is provided with egg ⁇ nem thermal contact gas g, preferably helium or Tempera ⁇ temperatures above 30 K operating temperature neon filled. About this contact gas, a thermal contact between the heat conducting body 31 and the rotor cavity 12 bounding wall of the winding body 9 is created.
  • the winding body should be sufficiently thermally conductive, d. H . , He has good ⁇ thermally conductive parts between the wall of the rotor cavity 12 and the winding 10. In this way, the winding over the winding body 9, the heat contact gas g and the wall of the heat conducting body 31 in a simple manner to thermally coupled to the interior 31 a of this heat conducting body.
  • thermally well-conductive metals such as Al or Cu come into question.
  • a generally designated 15 refrigeration unit For indirect cooling of the HTS winding 10 via the heat-conducting parts of the winding support 9, a generally designated 15 refrigeration unit is provided, of which only a cold head 16 is indicated in more detail.
  • ⁇ known refrigeration unit may be a cryocooler type Gifford-McMahon or in particular a regenerative cryocooler such.
  • the cold part of, for example, a few meters laterally of the rotor 5 arranged cold head 16 is in a vacuum vessel 23 via a heat transfer body 17 in good thermal contact with a refrigerant condensation unit having a condenser 18.
  • a vacuum-insulated, stationary heat pipe 20 is attached sen Schlos ⁇ , the co-rotating in an axial region or cavity 13 of the central refrigerant space 12 protrudes.
  • the sealing device 21 which is not detailed in the figure, serves with at least one sealing element, which can be designed as a ferrofluid seal and / or a labyrinth seal and / or a gap seal.
  • the central refrigerant space 31a Via the heat pipe 20 and the lateral HaIs- Rohr 30 of the condenser is the central refrigerant space 31a with the heat transfer portion 18 ⁇ outwardly gas-tight seals ask ⁇ connected.
  • These pipe parts together with the condenser space 18 and the central refrigerant space 31a are regarded as a pipe system. These spaces of this line system are filled with a refrigerant, which is selected depending on the desired operating temperature of the HTS winding 10.
  • the transport of the condensate takes place under the influence of heavy ⁇ force.
  • the liquid Kältemit ⁇ tel in the fixed refrigerant space 31a is then at least partially evaporated in the inside of the rotor.
  • the vaporous refrigerant is designated k ⁇ .
  • This vaporized under absorption of heat refrigerant ⁇ medium then flows through the interior of the line parts 22 back to ⁇ in the condenser 18.
  • the return flow is fanned by a slight overpressure acting as an evaporator refrigerant space 31a in the direction of the condenser 18 through the causing the formation of gas in the evaporator and the liquefaction in the condenser space.
  • a special lining 25 made of a sufficiently porous Mate ⁇ material , preferably made of a sintered material. Its thickness D is generally between 0, 1 and 2 mm. Such a sintered material is selected for the embodiment. It is therefore to be ensured that, even in the case of imbalances due to capillary forces in the sintered material, the coolant k is distributed uniformly on the inner surface, so that uniform vaporization and thus cooling must be ensured.
  • the liner 25 should also made of a material with high thermal conductivity such.
  • Cu sintered material has a value of thermal conductivity at one Temperature of 30 K of about 30 W - cm 1 - degree ⁇ resp. 3000 W - m 1 ⁇ • KK "11 ((vvggll ..)” GGmmeelliinnss HHaannddbbuucchh ddeerr AAnnoorrggaarnische Chemie: Kupfer, Mol A ", 8. Aufl. 1955, page 957).
  • the liner 25 has a good thermal contact with the heat-conducting body 31, the z. B. can be achieved by a shrink connection or by pressing.
  • a corresponding lining can also be in the form of a
  • the porosity of the lining 25 resp. its material should be at least 3% thereof, preferably at least 10% gen Betra ⁇ .
  • operation with rotation with inclined axis then causes the lining a uniform distribution of the liquid refrigerant k, wherein the distribution of the refrigerant on the walls or surfaces of the created with the structures or cavities refrigerant paths is additionally supported by the centrifugal forces occurring.
  • the inventive lining is therefore a uniform loss of heat removal over the entire hollow cylinder of the inner surface of the heat conducting leaves 31 both in Melzu ⁇ stood guarantee and in rotation in operation regardless of the inclination of the motor axis A.
  • the refrigerant must k or. Enclosed parts or containers to be protected against heat.
  • a vacuum environment is expediently provided, wherein optionally in the corresponding vacuum spaces additionally insulating such.
  • B. Super insulation or insulation foam can be provided. In the figure, this is from the vacuum Enclosed 7 enclosed vacuum with V designated. It also surrounds up to the seal 21 extending neck ⁇ tube 30.
  • the heat pipe 20 and the condenser 18 and the heat transfer body 17 enclosing vacuum is denoted by V ⁇ .
  • V ⁇ the heat pipe 20 and the condenser 18 and the heat transfer body 17 enclosing vacuum
  • the outer housing 3 interior space 27 generates a negative pressure.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)
  • Superconductive Dynamoelectric Machines (AREA)

Abstract

Die Maschinenanlage umfasst eine Maschine (2) mit einem um eine Achse (A) drehbaren Rotor (5), dessen supraleitende Wicklung (10) an einen zentralen Kältemittelraum (31) eines feststehend in einen Rotorhohlraum (12) hineinragenden Wärmeleitkörpers (30) über einen Wicklungsträger (9) und ein Wärmekontaktgas (g) wärmeleitend angekoppelt ist. Der Kältemittelraum (31a) bildet mit an ihn seitlich angeschlossenen Leitungsteilen (22) und einem außerhalb der Maschine (2) befindlichen Kondensorraum (18) einer Kälteeinheit (15) ein Leitungssystem, in dem ein Kältemittel (k, k') auf Grund eines Thermosyphon-Effektes zirkuliert. Zur Aufrechterhaltung der Kühlmittelzufuhr in den zentralen Kältemittelraum (31) auch bei Schieflagen des Rotors (5) ist der Kältemittelraum mit einer Auskleidung (25) aus einem porösen Material, vorzugsweise einem Sintermaterial, hoher thermischer Leitfähigkeit versehen.

Description

Beschreibung
Maschinenanlage mit Thermosyphon-Kühlung ihrer supraleitenden Rotorwicklung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Maschinenanlage a) mit einem um eine Rotationsachse drehbar gelagerten, von einem Stator umgebenen Rotor, der mindestens eine Rotor¬ wicklung aufweist , deren supraleitfähige Leiter wärmelei- tend an einen zentralen, sich in Achsrichtung erstrecken¬ den zylindrischen Rotorhohlraum angekoppelt sind, b) mit einem feststehend in den Rotorhohlraum unter Einhal¬ tung eines Ringspaltes hineinragenden Wärmeleitkörper, der einen zentralen Kältemittelraum aufweist , c) mit einem sich in dem Ringspalt befindenden Wärmekontakt¬ gas , d) mit einer außerhalb des Rotors befindlichen, ortsfesten
Kälteeinheit mit einem Kondensorraum und e) mit zwischen dem zentralen Kältemittelraum und dem Konden¬ sorraum der Kälteeinheit verlaufenden, rohrförmigen Lei¬ tungsteilen .
Dabei bilden der zentrale Kältemittelraum, die rohrförmigen Leitungsteile und der Kondensorraum ein geschlossenes Lei- tungssystem, in dem ein Kältemittel unter Ausnutzung eines Thermosyphon-Effektes zirkuliert oder zirkulieren kann . Eine entsprechende Maschinenanlage geht aus der WO 02 /15370 Al hervor .
Seit 1987 kennt man metalloxidische Supraleitermaterialien mit Sprungtemperaturen Tc von über 77 K . Diese Materialien werden deshalb auch als Hoch (High) -Tc-Supraleitermaterialien oder HTS-Materialien bezeichnet und ermöglichen prinzipiell eine Kühltechnik mit flüssigem Stickstoff (LN2 ) .
Mit Leitern unter Verwendung solcher HTS-Materialien versucht man, auch supraleitende Wicklungen von Maschinen zu erstel- len . Es zeigt sich jedoch, dass bisher bekannte HTS-Leiter eine verhältnismäßig geringe Stromtragfähigkeit in Magnetfel¬ dern mit Induktionen im Tesla-Bereich besitzen . Dies macht es vielfach erforderlich, dass die Leiter solcher Wicklungen trotz der an sich hohen Sprungtemperatur Tc der verwendeten Materialien dennoch auf einem unterhalb von 77 K liegenden Temperaturniveau, beispielsweise zwischen 10 und 50 K gehal¬ ten werden müssen, um so bei auftretenden hohen Feldstärken nennenswerte Ströme tragen zu können . Ein solches Temperatur- niveau liegt deutlich höher als 4 , 2 K, der Siedetemperatur des flüssigen Heliums (LHe) , mit dem bekannte metallische Supraleitermaterialien mit vergleichsweise niedriger Sprungtemperatur Tc, sogenannte Niedrig (Low) -Tc-Materialien oder LTS-Materialien gekühlt werden .
Zur Kühlung von Wicklungen mit HTS-Leitern in dem genannten Temperaturbereich unter 77 K kommen bevorzugt Kälteanlagen in Form von sogenannten Kryokühlern mit geschlossenem He- Druckgaskreislauf zum Einsatz . Solche Kryokühler sind insbe- sondere vom Typ Gifford McMahon oder Stirling oder sind als sogenannte Pulsröhrenkühler ausgebildet . Sie haben zudem den Vorteil, dass ihre Kälteleistung quasi auf Knopfdruck zur Verfügung steht und die Handhabung von tiefkalten Flüssigkeiten vermieden wird . Bei Verwendung solcher Kälteanlagen wird die supraleitende Wicklung lediglich durch Wärmeleitung zu einem Kaltkopf eines entsprechenden Refrigerators indirekt gekühlt (vgl . z . B . auch „Proc . 16th Int . Cryog . Engig . Conf . ( ICEC 16 ) ", Kitakyushu, JP , 20. -24.05.1996 , Verlag Elsevier Science, 1997 , Seiten 1109 bis 1129) .
Eine entsprechende Kühltechnik ist auch für den aus der eingangs genannten WO 02/15370 Al entnehmbaren Rotor einer elektrischen Maschine vorgesehen . Der Rotor enthält eine rotierende Wicklung aus HTS-Leitern, die sich in einem wärme- leitend ausgebildeten Wicklungsträger befinden . Dieser Wicklungsträger ist mit einem sich in Achsrichtung erstreckenden, zylindrischen Rotorhohlraum ausgestattet . In diesen Rotor- hohlraum ragt feststehend ein zentraler Wärmeleitkörper, der einen zentralen zylindrischen Kältemittelraum umschließt . In dem sich zwischen der mitrotierenden Außenwand des Rotorhohlraums und der feststehenden Außenwand des Wärmeleitkörpers ausgebildeten, hohlzylindrischen Ringspaltes befindet sich ein Wärmekontaktgas zur Wärmeübertragung zwischen dem Wicklungsträger und dem Wärmeleitkörper . An dessen zentralen Kältemittelraum schließen sich seitlich aus dem Rotor herausführende, feststehende rohrförmige Leitungsteile an . Diese Lei- tungsteile führen in einen geodätisch höher liegenden Kondensorraum einer Kälteeinheit und bilden zusammen mit diesem Kondensorraum und dem zentralen Kältemittelraum ein geschlossenes Ein-Rohr-Leitungssystem. In diesem Leitungssystem befindet sich ein Kältemittel, das unter Ausnutzung eines soge- nannten Thermosyphon-Effektes zirkuliert . Hierbei wird in dem Kondensorraum kondensiertes Kältemittel über die rohrförmigen Leitungsteile in den zentralen Kältemittelraum geleitet , wo es wegen der thermischen Ankopplung an den Wicklungsträger über das Wärmekontaktgas und damit an die zu kühlende HTS- Wicklung Wärme aufnimmt und zumindest teilweise verdampft .
Der verdampfte Kältemittelteil gelangt dann zurück über die¬ selben Leitungsteile in den Kondensorraum, wo er zurückkondensiert wird . Die hierfür erforderliche Kälteleistung wird von einer Kältemaschine erbracht , deren Kaltkopf an den Kon- densorraum thermisch angekoppelt ist . Der Rückstrom des Kältemittels hin zu dem als Kondensator wirkenden Teilen der Kältemaschine wird dabei getrieben durch einen leichten Überdruck, welcher sich in dem als Verdampferteil wirkenden zentralen Kältemittelraum ausbildet . Dieser durch das Entstehen von Gas im Verdampferteil und das Verflüssigen im Kondensorraum erzeugte Überdruck führt zu dem gewünschten Kältemittel¬ rückstrom. Die entsprechende Zirkulation wird auch als natürliche Konvektion bezeichnet .
Statt dieses bekannten Ein-Rohr-Thermosyphon-Leitungssystems , bei dem das flüssige und das gasförmige Kältemittel durch gleiche Rohrteile strömen, sind auch Zwei-Rohr- Leitungssysteme für eine Kältemittelzirkulation unter Ausnutzung eines Thermosyphon-Effektes bekannt (vgl . z . B . WO 00/13296 A) . Hierbei muss im Bereich der Hohlwelle des Ro¬ tors ein zusätzliches Rohr für das gasförmige Kältemittel vorgesehen werden .
Bei den bekannten Maschinen mit Thermosyphon-Kühlung erfolgt also der Transport des Kältemittels allein unter Ausnutzung der natürlichen Konvektion, so dass keine weiteren Pumpsyste- me erforderlich sind . Will man eine derartige Maschinenanlage auf Schiffen oder Off-Shore-Einrichtungen einsetzen, so muss vielfach mit statischen Schieflagen, einem sogenannten „Trim", von bis zu ± 5 ° und/oder mit dynamischen Schifflagen von bis zu + 7 , 5 ° in Längsrichtung gerechnet werden . Um eine Zulassung einer Klassifizierungsgesellschaft für einen
Schiffseinsatz zu erhalten, muss folglich das Kühlsystem einer solchen Maschinenanlage eine sichere Kühlung gewährleis¬ ten . Will man die genannten Schieflagen der Maschine zulassen, so besteht jedoch die Gefahr, dass ein Bereich der rohr- förmigen Leitungsteile zwischen dem zentralen Kältemittelraum und der Kälteeinheit geodätisch tiefer zu liegen kommt als der zentrale Kältemittelraum selbst . Die Folge davon ist , dass das Kältemittel unter Einfluss der Schwerkraft den Käl¬ temittelraum nicht mehr erreichen kann . Eine Kühlung der Ma- schine und somit deren Betrieb wären damit nicht mehr sicher¬ gestellt .
Um dieser Gefahr zu begegnen, sind unter anderem die folgenden Vorschläge bekannt : - Eine einfache Lösung bestünde darin, die Maschine gegen¬ über der Horizontalen so geneigt anzuordnen, dass auch bei größter anzunehmender Trimlage oder Oszillationsamplitude in dem Thermosyphon-Leitungssystem immer noch ein Gefälle in Richtung auf den zentralen Kältemittelraum vorhanden ist . Eine entsprechend geneigte Anordnung ist gerade im Schiffsbau insbesondere bei größerer Maschinenlänge aus Gründen eines dann erforderlichen großen Platzbedarfs unerwünscht .
- Prinzipiell kann das Kältemittel auch durch eine Pumpanla¬ ge zwangsumgewälzt werden . Hierfür ist jedoch ein erhebli- eher apparativer Aufwand erforderlich, insbesondere wenn sich das Kältemittel auf einem Temperaturniveau von bei¬ spielsweise 25 bis 30 K befinden soll . Derartige Umwälzan¬ lagen bedingen zudem erhebliche Verluste und können die Lebensdaueranforderungen des Schiffsbaus mit seinen langen Wartungsintervallen kaum erfüllen .
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, die eine Maschine mit zugehörender Kälteeinheit umfassende Maschinen¬ anlage mit den eingangs genannten Merkmalen dahingehend aus- zugestalten, dass auch bei realistisch anzunehmenden Schräg- /bzw . Schieflagen ihres Rotors , wie sie bei einem Einsatz auf Schiffen oder Off-Shore-Einrichtungen auftreten können, dennoch in dem zentralen Kältemittelraum eine hinreichende Kühlwirkung durch das Kältemittel zu erreichen ist .
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den in Anspruch 1 an¬ gegebenen Maßnahmen gelöst . Dementsprechend soll bei der Ma¬ schinenanlage mit den eingangs genannten Merkmalen der zent¬ rale Kältemittelraum zumindest teilweise mit einer Ausklei- düng aus einem porösen Material hoher thermischer Leitfähigkeit versehen sein, das für das Kältemittel zugängliche, ka¬ pillarähnliche Strukturen oder Hohlräume bildet .
Mit der erfindungsgemäßen Auskleidung der Innenwand eines in den Rotorhohlraum quasi als feststehender Kühlfinger hineinragenden, innen hohlen Wärmeleitkörpers ist dann insbesondere der Vorteil verbunden, dass auch bei geneigter Achse auf Grund der Kapillarwirkung eine hinreichend gleichmäßige Ver¬ teilung des Kältemittels erreicht wird . Auf diese Weise ist eine gute Benetzung des porösen Materials zu gewährleisten . Da dieses Material eine hinreichend hohe thermische Leitfä¬ higkeit besitzen soll, lässt sich dann eine gute thermische Ankopplung der zu kühlenden Leiter an das Kältemittel über den den Rotorhohlraum umschließenden Wicklungsträger, über das in dem Ringspalt vorhandene Wärmekontaktgas und die Wand des Wärmeleitkörpers mit seiner besonderen Auskleidung ge- währleisten .
Vorteilhafte Weiterbildungen der aus Anspruch 1 entnehmbaren Maschinenanlage sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen .
So kann es sich bei dem porösen Material bevorzugt um ein
Sintermaterial, insbesondere aus oder mit Kupfer (Cu) , han¬ deln . Unter einem Sintermaterial sei in diesem Zusammenhang jeder Werkstoff hoher thermischer Leitfähigkeit verstanden, der auf pulvermetallurgischem Wege durch Pressen und Erhitzen ausgebildet ist und dabei noch eine für die geforderte Kapil¬ larität hinreichende Porosität aufweist .
Die Auskleidung des Kältemittelraums aus dem Sintermaterial kann insbesondere in diesen eingepresst oder eingeschrumpft sein . Mit entsprechenden Verfahren lässt sich auf einfache Weise die gewünschte Auskleidung realisieren .
So kann die Auskleidung aus dem porösen Material insbesondere eine Porosität von mindestens 3 %, vorzugsweise mindestens 10 % aufweisen, um so für die geforderte Kapillarwirkung eine hinreichend große mit dem Kältemittel benetzbare Oberfläche anzubieten .
Zu bevorzugen sind insbesondere solche Materialien für die Auskleidung, deren thermische Leitfähigkeit mindestens 100 W- pro (m- K-) bei der Betriebstemperatur des supraleitenden Materials beträgt . Insbesondere Kupfer (Cu) -Material erfüllt oh¬ ne weiteres diese Bedingung, da dessen thermische Leitfähig¬ keit einen Wert hat , der über dem beanspruchten Mindestwert liegt . Statt einer Auskleidung mit einem Sintermaterial ist auch ei¬ ne entsprechend poröse Beschichtung möglich .
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Maschinenanlage gehen aus den vorstehend nicht angesprochenen abhängigen Ansprüchen hervor .
Zu einer ergänzenden Erläuterung der Erfindung wird nachfolgend auf die Zeichnung Bezug genommen, an Hand derer ein be- vorzugtes Ausführungsbeispiel einer Maschinenanlage noch wei¬ ter beschrieben ist . Dabei zeigt in schematisierter Darstellung deren einzige Figur einen Längsschnitt durch eine erfindungs¬ gemäß ausgestaltete Maschinenanlage .
Erfindungsgemäße Maschinenanlagen umfassen jeweils eine Ma¬ schine bzw . einen Motor sowie eine zugeordnete Kälteeinheit . Bei der nachfolgend an Hand der Figuren angedeuteten Ausführungsform einer solchen Maschine kann es sich insbesondere um einen Synchron-Motor oder einen Generator handeln . Die Maschine umfasst eine rotierende, supraleitende Wicklung, die prinzipiell eine Verwendung von metallischem LTS-Material o- der oxidischem HTS-Material gestattet . Letzteres Material sei bevorzugt für das nachfolgende Ausführungsbeispiel zugrunde gelegt . Mit entsprechenden Leitern kann die Wicklung aus einer Spule oder aus einem System von Spulen in einer 2-, 4- oder sonstigen mehrpoligen Anordnung bestehen . Der prinzipielle Aufbau eines entsprechenden Synchron-Motors geht aus der Figur hervor, wobei von der aus der eingangs genannten WO 02/15370 Al (Figur 5 in Verbindung mit den Figuren 2 und 3 ) bekannten Ausführungsform einer Maschinenanlage ausgegangen wird .
Die mit 2 bezeichnete Maschine umfasst ein feststehendes , auf Raumtemperatur befindliches Außengehäuse 3 mit einer Ständer¬ wicklung 4. Innerhalb des Außengehäuses und von der Ständer¬ wicklung 4 umschlossen ist ein Rotor 5 drehbar um eine Rota- tionsachse A in Lagern 6 gelagert . Bei diesen Lagern kann es sich um konventionelle mechanische Lager oder auch um Magnet¬ lager handeln . Der Rotor weist ferner ein Vakuumgefäß 7 auf, in dem an z . B . hohlzylindrischen, drehmomentübertragenden Aufhängeelementen 8 ein Wicklungsträger 9 mit einer HTS-
Wicklung 10 gehaltert ist . In diesem Wicklungsträger ist konzentrisch zur Rotationsachse A ein sich in Achsrichtung erstreckender zentraler Rotorhohlraum 12 vorhanden, der beispielsweise eine Zylinderform hat . Der Wicklungsträger ist dabei vakuumdicht gegenüber diesem Hohlraum ausgeführt . Er schließt diesen auf einer Seite des Rotors ab, der auf dieser Seite mittels eines massiven axialen Rotorwellenteils 5a ge¬ lagert ist .
Auf der gegenüberliegenden Rotorseite ist ein rohrförmiger
Rotorwellenteil 5b vorhanden, in den seitlich ein ortsfestes Halsrohr 30 hineinragt , das im Bereich des zentralen Rotorhohlraums an einen zentralen Wärmeleitkörper 31 angeschlossen ist . Dabei ist gegenüber der mitrotierenden Wand des Rotor- wellenteils 5b und des zentralen Rotorhohlraums 12 ein hohl- zylindrischer Ringspalt 32 eingehalten . Zu einer gasdichten Abdichtung dieses Ringspaltes ist der Rotorhohlraum 12 des Wicklungsträgers auf der dem Rotorwellenteil 5a zugewandten Seite abgeschlossen . Auf der gegenüberliegenden Seite an dem rohrförmigen Rotorwellenteil 5b ist der Ringspalt 32 über ei¬ ne nicht näher ausgeführte Dichtungseinrichtung 21 mit mindestens einer Dichtung abgedichtet . Der Ringspalt ist mit ei¬ nem Wärmekontaktgas g, vorzugsweise Helium oder für Tempera¬ turen über 30 K Betriebstemperatur Neon, befüllt . Über dieses Kontaktgas wird ein Wärmekontakt zwischen dem Wärmeleitkörper 31 und der den Rotorhohlraum 12 begrenzenden Wand des Wicklungskörpers 9 geschaffen . Der Wicklungskörper soll hinreichend wärmeleitend ausgeführt sein, d . h . , er weist gut¬ wärmeleitende Teile zwischen der Wand des Rotorhohlraums 12 und der Wicklung 10 auf . Auf diese Weise ist die Wicklung über den Wicklungskörper 9, das Wärmekontaktgas g und die Wand des Wärmeleitkörpers 31 auf einfache Weise thermisch an den Innenraum 31a dieses Wärmeleitkörpers angekoppelt . Als Material für den zylinderförmigen Wärmeleitkörper kommen deshalb thermisch gut-leitende Metalle wie Al oder Cu in Frage .
Zu einer indirekten Kühlung der HTS-Wicklung 10 über die wärmeleitenden Teile des Wicklungsträgers 9 ist eine allgemein mit 15 bezeichnete Kälteeinheit vorgesehen, von der lediglich ein Kaltkopf 16 näher angedeutet ist . Bei dieser an sich be¬ kannten Kälteeinheit kann es sich um einen Kryokühler vom Typ Gifford-McMahon oder insbesondere um einen regenerativen Kryokühler wie z . B . einen Pulsröhrenkühler oder einer Split- Stirling-Kühler handeln . Dabei befinden sich der Kaltkopf 16 und damit alle wesentlichen, weiteren Teile der Kälteeinheit außerhalb des Rotors 5 bzw . dessen Außengehäuses 3.
Das Kaltteil des beispielsweise etliche Meter seitlich von dem Rotor 5 angeordneten Kaltkopfes 16 steht in einem Vakuumgefäß 23 über einen Wärmeübertragungskörper 17 in gutem thermischen Kontakt mit einer Kältemittelkondensationseinheit , die einen Kondensorraum 18 aufweist . An diesem Kondensorraum ist ein vakuumisoliertes , ortsfestes Wärmerohr 20 angeschlos¬ sen, das in einem axialen Bereich mitrotierenden Hohlraum 13 oder den zentralen Kältemittelraum 12 hineinragt . Zur Abdichtung des Wärmerohres 20 bzw . des Halsrohres 31 gegenüber dem seitlichen Wellenteil 5b dient die in der Figur nicht näher ausgeführte Dichtungseinrichtung 21 mit mindestens einem Dichtungselement , das als eine Ferrofluiddichtung und/oder eine Labyrinthdichtung und/oder eine Spaltdichtung ausgebildet sein kann . Über das Wärmerohr 20 und das seitliche HaIs- röhr 30 ist der zentrale Kältemittelraum 31a mit dem Wärme¬ tauschbereich des Kondensorraums 18 nach außen gasdicht abge¬ dichtet verbunden . Die zwischen dem zentralen Kältemittelraum 31a und dem Kondensorraum 18 verlaufenden, rohrförmigen Teile, die zur Aufnahme eines Kältemittels dienen, sind allge- mein als Leitungsteile 22 bezeichnet . Diese Leitungsteile werden zusammen mit dem Kondensorraum 18 und dem zentralen Kältemittelraum 31a als ein Leitungssystem betrachtet . Diese Räume dieses Leitungssystems sind mit einem Kältemittel gefüllt , das je nach gewünschter Betriebstemperatur der HTS- Wicklung 10 ausgewählt wird . So kommen beispielsweise Wasser- Stoff (Kondensationstemperatur 20 , 4 K bei Normaldruck) , Neon (Kondensationstemperatur 27 , 1 K bei Normaldruck) , Stickstoff (Kondensationstemperatur 77 , 4 K bei Normaldruck) oder Argon (Kondensationstemperatur 87 , 3 K bei Normaldruck) in Frage . Auch können Gemische aus diesen Gasen vorgesehen werden . Die Zirkulation des Kältemittels erfolgt dabei unter Ausnutzungen eines sogenannten Thermosyphon-Effektes . Hierzu wird an einer Kaltfläche des Kaltkopfes 16 im Bereich des Kondensorraums 18 das Kältemittel kondensiert . Anschließend fließt das so ver¬ flüssigte, mit k bezeichnete Kältemittel durch die Leitungs- teile 22 in den zentralen Kältemittelraum 31a . Der Transport des Kondensats geschieht dabei unter Einfluss der Schwer¬ kraft . Im Inneren des Rotors wird dann das flüssige Kältemit¬ tel in dem feststehenden Kältemittelraum 31a zumindest teilweise verdampft . Das dampfförmige Kältemittel ist mit k Λ be- zeichnet . Dieses unter Aufnahme von Wärme verdampfte Kälte¬ mittel strömt dann durch das Innere der Leitungsteile 22 zu¬ rück in den Kondensorraum 18. Hierbei wird der Rückstrom durch einen leichten Überdruck im als Verdampfer wirkenden Kältemittelraum 31a in Richtung auf den Kondensorraum 18 hin angefacht , der durch das Entstehen von Gas im Verdampfer und das Verflüssigen in dem Kondensorraum verursacht wird . Da die Zirkulation des verflüssigten Kältemittels von dem Kondensorraum 18 in den zentralen Kältemittelraum 31a und die Rückströmung des verdampften Kältemittels k Λ aus diesem Kältemit- telraum zurück zu dem Kondensorraum in dem aus dem Kondensorraum 18 , den Leitungsteilen 22 und dem Kältemittelraum 12 gebildeten rohrförmigen Leitungssystem erfolgt , kann von einem Ein-Rohr-System mit einer Zirkulation des Kältemittels k, k Λ unter Ausnutzung eines Thermosyphon-Effektes gesprochen wer- den . Selbstverständlich sind für die erfindungsgemäße Maschinenanlage auch bekannte Mehrrohr-Leitungssysteme einsetzbar, die eine Thermosyphon-Zirkulation ermöglichen . Bei einem Einsatz der Maschine 2 auf Schiffen oder Off-Shore- Einrichtungen können Schieflagen auftreten, bei denen die Rotationsachse A gegenüber der Horizontalen H um einen Winkel von einigen Grad geneigt ist . Dann erfolgt zwar nach wie vor eine Kondensation des Kältemittels in dem Kondensorraum 18 ; aber das Kältemittel kann nicht mehr den zentralen Kältemit¬ telraum 31a erreichen, so dass dann die Leitungsteile 22 ins¬ besondere im achsnahen Bereich allmählich mit flüssigem Käl- temittel k volllaufen . Bei einer verhältnismäßig geringen
Füllmenge des Leitungssystems mit Kältemittel kann dann der Läuferinnenraum bzw . der Kältemittelraum 31a trocken laufen und wird somit nicht mehr gekühlt . Bei einer größeren Füll¬ menge des Leitungssystems wird der Rückstrom des gasförmigen Kältemittels k Λ in den Leitungsteilen 22 hin zum Kondensorraum 18 nach einer gewissen Zeit durch angesammeltes flüssi¬ ges Kältemittel blockiert . Eine sichere Kühlung des Rotors bzw . seiner supraleitenden Wicklung ist in diesem Fall ebenfalls nicht mehr gewährleistet .
Aus diesem Grunde ist , wie aus der Figur hervorgeht , gemäß der Erfindung an der Innenseite des Wärmeleitkörpers 31 eine besondere Auskleidung 25 aus einem hinreichend porösen Mate¬ rial, vorzugsweise aus einem Sintermaterial vorgesehen . Seine Dicke D liegt dabei im Allgemeinen zwischen 0 , 1 und 2 mm. Ein solches Sintermaterial sei für das Ausführungsbeispiel ausgewählt . Es ist damit zu gewährleisten, dass sich auch bei Schieflagen auf Grund von Kapillarkräften in dem Sintermaterial das Kältemittel k gleichmäßig auf der Innenfläche ver- teilt , so dass damit eine gleichmäßige Verdampfung und damit Kühlung sicherzustellen ist . Die Auskleidung 25 soll zudem aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit wie z . B . der von Kupfer bestehen Sie sollte mindestens 100 W - In"1 - K"1 bei einer gewählten Betriebstemperatur des verwendeten supralei- tenden Materials betragen . Bevorzugt sollte der Mindestwert bei 400 W - (m- K) "1 liegen . So hat zum Beispiel Cu-Sinterma- terial einen Wert der thermischen Leitfähigkeit bei einer Temperatur von 30 K von etwa 30 W - cm 1 - grad γ bzw . 3000 W - m 1 ^ • KK"11 ((vvggll .. „„GGmmeelliinnss HHaannddbbuucchh ddeerr AAnnoorrggaarnischen Chemie : Kup- fer, Teil A", 8.Aufl . 1955 , Seite 957 ) .
Die Auskleidung 25 weist dabei einen guten thermischen Kontakt mit dem Wärmeleitkörper 31 auf, der z . B . durch eine Schrumpfverbindung oder durch ein Einpressen zu erreichen ist .
Eine entsprechende Auskleidung kann auch in Form einer
Schicht vorliegen, die durch Beschichtung der Innenfläche des Wärmeleitkörpers 31 mit einem Material erreicht wird . Dabei ist eine hinreichend poröse Struktur zu gewährleisten, damit die geforderten Kapillarkräfte wirksam werden können .
Die Porosität der Auskleidung 25 bzw . ihres Materials sollte hierfür mindestens 3 %, vorzugsweise mindestens 10 % betra¬ gen . Im Betrieb bei Rotation mit geneigter Achse bewirkt dann die Auskleidung eine gleichmäßige Verteilung des flüssigen Kältemittels k, wobei die Verteilung des Kältemittels an den Wänden oder Flächen der mit den Strukturen oder Hohlräumen geschaffenen Kältemittelwege durch die auftretenden Fliehkräfte noch zusätzlich unterstützt wird .
Mit der erfindungsgemäßen Auskleidung lässt sich also eine gleichmäßige Verlustwärmeabfuhr über die gesamte Hohlzylin- der-Innenflache des Wärmeleitkörpers 31 sowohl im Betriebszu¬ stand als auch bei Rotation im Betrieb unabhängig von der Neigung der Motorachse A gewährleisten .
Selbstverständlich müssen die das Kältemittel k bzw . k Λ umschließenden Teile oder Behältnisse gegen Wärmeeinleitung geschützt sein . Zu ihrer thermischen Isolation wird deshalb zweckmäßig eine Vakuumumgebung vorgesehen, wobei gegebenen- falls in den entsprechenden Vakuumräumen zusätzlich noch Isolationsmittel wie z . B . Superisolation oder Isolationsschaum vorgesehen werden können . In der Figur ist das von dem Vaku- umgefäß 7 eingeschlossene Vakuum mit V bezeichnet . Es umgibt außerdem das sich bis zu der Dichtung 21 erstreckende Hals¬ rohr 30. Das Wärmerohr 20 sowie den Kondensorraum 18 und den Wärmeübertragungskörper 17 umschließende Vakuum ist mit V Λ bezeichnet . Gegebenenfalls kann auch in dem den Rotor 5 umge¬ benden, von dem Außengehäuse 3 umschlossenen Innenraum 27 ein Unterdruck erzeugt werden .

Claims

Patentansprüche
1. Maschinenanlage a) mit einem um eine Rotationsachse (A) drehbar gelagerten, von einem Stator umgebenen Rotor ( 5 ) , der mindestens eine Rotorwicklung ( 10 ) aufweist , deren supraleitfähige Leiter wärmeleitend an einen zentralen, sich in Achsrichtung erstreckenden zylindrischen Rotorhohlraum ( 12 ) angekoppelt sind, b) mit einem feststehend in den Rotorhohlraum unter Einhaltung eines Ringspaltes hineinragenden Wärmeleitkörpers , der einen zentralen Kältemittelraum aufweist , c) mit einem sich in dem Ringspalt befindenden Wärmekontakt¬ gas , d) mit einer außerhalb des Rotors ( 5 ) befindlichen, ortsfes¬ ten Kälteeinheit ( 15 ) mit einem Kondensorraum ( 18 ) und e) mit zwischen dem zentralen Kältemittelraum ( 31a) des Wärmeleitkörpers ( 31 ) und dem Kondensorraum ( 18 ) der Kälte- einheit ( 15 ) verlaufenden, rohrförmigen Leitungsteilen
(22 ) wobei der Kältemittelraum ( 31a) , die rohrförmigen Leitungsteile (22 ) und der Kondensorraum ( 18 ) ein geschlossenes Lei¬ tungssystem bilden, in dem ein Kältemittel (k, k' ) unter Aus- nutzung eines Thermosyphon-Effektes zirkuliert oder zirkulie¬ ren kann, dadurch gekennzeichnet , dass der zentrale Kältemit¬ telraum ( 31a) zumindest teilweise mit einer Auskleidung (25 ) aus einem porösen Material hoher thermischer Leitfähigkeit versehen ist , das für das Kältemittel (k, k' ) zugängliche, kapillarähnliche Strukturen oder Hohlräume bildet .
2. Maschinenanlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass das poröse Material ein Sintermaterial ist .
3. Maschinenanlage nach Anspruch 2 , gekennzeichnet durch ein Kupfer-Sintermaterial .
4. Maschinenanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine eingepresste oder eingeschrumpfte Auskleidung (25 ) .
5. Maschinenanlage nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch eine poröse Beschichtung als Auskleidung (25 ) .
6. Maschinenanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Porosität der Auskleidung (25 ) von mindestens 3 %, vorzugsweise mindestens 10 % .
7. Maschinenanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass das poröse Material eine thermi¬ sche Leitfähigkeit bei der Betriebstemperatur der supraleit- fähigen Leiter von mindestens 100 W - m^ - KT1 aufweist .
8. Maschinenanlage nach Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet , dass der Wert der thermische Leitfähigkeit des porösen Mate¬ rials bei der Betriebstemperatur der supraleitfähigen Leiter zumindest dem des Kupfers entspricht .
9. Maschinenanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch supraleitfähige Leiter der Rotorwicklung
( 10 ) mit Hoch-Tc-Supraleitermaterial .
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Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2416390B (en) * 2004-07-16 2006-07-26 Statoil Asa LCD Offshore Transport System
US20090229291A1 (en) * 2008-03-11 2009-09-17 American Superconductor Corporation Cooling System in a Rotating Reference Frame
DE102009022960A1 (de) * 2009-05-28 2010-12-02 Siemens Aktiengesellschaft Kühlung supraleitender Maschinen
US20120112571A1 (en) * 2010-11-09 2012-05-10 General Electric Company Encapsulated stator assembly
US8332004B2 (en) * 2010-12-23 2012-12-11 General Electric Company System and method for magnetization of rare-earth permanent magnets
KR101529531B1 (ko) * 2012-02-24 2015-06-26 두산중공업 주식회사 고온초전도 박막선재의 구조 및 제조방법
EP2817871B1 (de) 2012-02-24 2022-08-10 Doosan Heavy Industries & Construction Co., Ltd. Supraleitende elektrische drehmaschine und herstellungsverfahren für hochtemperatur-supraleitende folie dafür
CN103822517A (zh) * 2013-10-23 2014-05-28 芜湖长启炉业有限公司 热超导复合型多用散热辊
EP3099986B1 (de) * 2014-01-28 2019-11-13 Phononic Devices, Inc. Mechanismus zur abschwächung von bedingungen von hohem wärmefluss in einem thermosiphonverdampfer oder -kondensator
US9746247B2 (en) 2014-01-28 2017-08-29 Phononic Devices, Inc. Mechanism for mitigating high heat-flux conditions in a thermosiphon evaporator or condenser
DE102014202056A1 (de) * 2014-02-05 2015-09-17 Magna Powertrain Ag & Co. Kg Elektrische Maschine
DE102014202055A1 (de) * 2014-02-05 2015-08-06 Magna Powertrain Ag & Co. Kg Elektrische Maschine
CN104883032B (zh) * 2015-04-21 2017-11-14 上海超导科技股份有限公司 适用于超导电机转子线圈冷却的旋转热筒结构及使用方法
AT517533B1 (de) * 2015-07-20 2017-06-15 Avl List Gmbh Elektrische Maschine
DE102015115032A1 (de) * 2015-09-08 2017-03-09 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Wärmerohranordnung sowie Wärmeabführungsanordnung mit einer solchen Wärmerohranordnung
DE102015221802A1 (de) * 2015-11-06 2017-05-11 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Rotationsmaschine und Kraftfahrzeug
JP6272526B1 (ja) * 2017-04-25 2018-01-31 三菱電機株式会社 回転電機
US10704693B2 (en) * 2018-03-30 2020-07-07 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Cryogenic ferrofluid sealed rotary union
US11303194B1 (en) * 2018-07-05 2022-04-12 United States Of America As Represented By The Administrator Of National Aeronautics And Space Administration Wound field synchronous machine
CN109525069B (zh) * 2018-12-20 2020-09-25 武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶重工集团公司第七一二研究所） 一种高温超导电机转子低温冷却***
US11056963B2 (en) * 2019-06-27 2021-07-06 The Boeing Company Hybrid wound-rotor motor and generator with induction feed and persistent current
CN110492640A (zh) * 2019-07-03 2019-11-22 南京越博动力***股份有限公司 电机的转子以及电机
CN112259318B (zh) * 2020-10-13 2022-05-27 中国船舶科学研究中心 一种利用液氢的高温超导电机转子低温冷却***

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE757262A (fr) 1969-10-10 1971-04-08 Union Carbide Corp Couche metallique poreuse et procede pour la former
US5283488A (en) * 1993-02-22 1994-02-01 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Rotor cooling structure
US5482919A (en) * 1993-09-15 1996-01-09 American Superconductor Corporation Superconducting rotor
US6528909B1 (en) * 1998-01-14 2003-03-04 International Business Machines Corporation Motor shaft having an integral heat pipe
US6376943B1 (en) 1998-08-26 2002-04-23 American Superconductor Corporation Superconductor rotor cooling system
JP2001140893A (ja) * 1999-11-09 2001-05-22 Daido Metal Co Ltd 複層樹脂摺動材
US20010030040A1 (en) 1999-12-23 2001-10-18 Jia Hua Xiao Miniature cryogenic heat exchanger
US6597082B1 (en) * 2000-08-04 2003-07-22 American Superconductor Corporation HTS superconducting rotating machine
DE10039964A1 (de) * 2000-08-16 2002-03-07 Siemens Ag Supraleitungseinrichtung mit einer Kälteeinheit zur Kühlung einer rotierenden, supraleitenden Wicklung
DE10057664A1 (de) 2000-11-21 2002-05-29 Siemens Ag Supraleitungseinrichtung mit einem thermisch an eine rotierende,supraleitende Wicklung angekoppelten Kaltkopf einer Kälteeinheit
ATE342603T1 (de) * 2001-08-30 2006-11-15 Siemens Ag Schockfeste elektrische schiffsmaschine, z.b. motor oder generator
JP3867851B2 (ja) * 2002-05-21 2007-01-17 株式会社東海 着火器のフィルター構造
JP2004019759A (ja) * 2002-06-14 2004-01-22 Daido Metal Co Ltd 摺動部材

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2006082194A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN101116238B (zh) 2010-06-16
US7816826B2 (en) 2010-10-19
WO2006082194A1 (de) 2006-08-10
CN101116238A (zh) 2008-01-30
DE102005005283A1 (de) 2006-08-17
US20090121561A1 (en) 2009-05-14

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