[发明专利]用于电机的转子的热虹吸冷却

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于电机的转子以及相应的电机。

背景技术

从现有技术中已知，带有超导转子绕组的转子用于例如同步马达和同步发电机的电机。优选地，此转子在发电厂中用于发电，其中通过转子的旋转的超导绕组实现了更高的功率密度、更低的损耗和另外的优点。为在此转子中引起转子绕组内的超导，为此转子提供以冷却管系统，在所述冷却管系统内使得例如氦、氢、氖或氮的低温制冷剂自动循环。制冷剂的循环在转子旋转时通过离心力所导致。

在文献DE10303307A1中描述了一种带有超导转子绕组和具有冷却管回路形式的冷却系统的转子，所述冷却系统提供在转子的两个径向对置侧上。冷却管回路在此与冷却剂存储器连接。在旋转运行中，冷却剂从存储器运输到冷却管回路内且从冷却管回路又运回到存储器内。

对于带有超导绕组和相应的冷却系统的已知的转子，已证实不利的是，冷却剂在转子不旋转时总是流入在大地测量学上更低处的冷却管内，且因此在转子静止时不能实现对于转子绕组的均匀的冷却。如果转子例如在前置于常规的转子运行的冷却过程中不旋转地冷却，则这导致冷却剂最多只流过冷却管的一半，这可能导致不希望的热致应力。因此，也必须在转子的正常运行之外保证冷却剂流过整个冷却管系统。在常规的转子中，这仅可能通过转子的连续的或间歇的旋转实现，但这使得要求为转子布设驱动器。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种用于电机的转子，所述转子的超导转子绕组即使在转子静止时也被均匀地冷却。

该技术问题通过一种根据权利要求1的转子或根据权利要求14的电机解决。本发明的扩展在从属权利要求中限定。

根据本发明的转子包括可围绕旋转轴线旋转的转子体，所述转子体带有尤其由高T_c超导材料制成的超导转子绕组和设计用于冷却转子绕组的冷却装置，所述冷却装置带有至少一对冷却管回路，所述冷却管回路在转子体上基本上径向对置地布置。在此，在转子围绕转子轴线旋转时，低温冷却剂(例如，氖、氢、氦或氮)在冷却管回路内在轴向方向(即旋转轴线的方向)上从第一轴向转子端被运输到对置的第二轴向转子端且被运回。冷却管回路的概念在此要广义地理解，且尤其是冷却管回路必要时不仅可由单独的冷却管路组成而且可由多条并排平行地导引的冷却管路组成。

根据本发明的转子的特征在于，在冷却装置内提供了一根或多根将至少一对冷却管回路内的一条冷却管回路与另外一条冷却管回路连接的连接管。以此方式，实现了在一对冷却管回路的对置的冷却管回路之间的直接的冷却剂交换，使得即使在转子静止时，冷却剂也能从大地测量学上更低处的冷却管回路到达更高处的冷却管回路。在前置于转子的原本运行的冷却过程的情况下，在此通过仍热的转子导致在大地测量学上更低处的冷却管回路内的冷却剂的蒸发，由此，液体冷却剂按气泡泵的形式通过一根或一些连接管输送到在大地测量学上更高处的冷却管回路中，以此导致冷却剂在冷却管回路之间的循环。因此根据本发明，即使在转子静止时也能实现转子绕组均匀的冷却。

除所提供的连接管之外，根据本发明的转子可通过已知的方式制造。尤其，转子可以是在德国专利文献DE10303307A1中所示的转子。此文献的全部公开内容通过引用合并到本发明的内容内。

在一种特别优选的实施形式中，转子具有带有单独一对冷却管回路的两极转子绕组。因此，在给转子供应直流电的电机运行中，形成了带有北极和南极的磁场。但必要时也可使得转子具有带有更多的磁极对的转子绕组，其中在此情况中，冷却管回路的对数等于极对数。

在根据本发明的转子的另外的特别优选的实施形式中，冷却剂的循环通过使用提供在第一轴向转子端上的冷却剂存储器实现。此存储器与一对或多对冷却管回路的相应的冷却管回路连接。

在根据本发明的转子的特别优选的变体中，将冷却管回路相互连接的至少一个连接管是直管件，所述直管件从至少一对冷却管回路中的一条冷却管回路径向地延伸至另一条冷却管回路。使用径向的连接管的优点是管在旋转运行时可机械上很好地承受作用在冷却管回路上的离心力，且因此如需要可省去附加的固定装置。

作为直管件的替代或补充，一根或多根连接管如需要也可构造为弯曲的连接管，尤其构造为基本上半圆形的管件。在此，此管件的直径优选地等于两个对置的冷却管回路之间的距离。为使冷却剂在冷却管回路之间有效地分布，对于一对冷却管回路提供优选两个弯曲的管件作为连接管，尤其是一起形成了整圆的两个基本上半圆形的管件。