[发明专利]用于交通运输工具的能量传输装置

说明书

本发明涉及一种用于在交通运输工具、尤其航空器内部传输能量的能量传输装置。能量传输装置具有电缆系统，所述电缆系统包括具有至少一个超导的导体元件的至少一个超导的电缆束。所述超导的电缆束设计用于以至少1MW的功率传输电能。所述超导的电缆系统具有最高2kg/m的基于其长度的重量。本发明还涉及一种具有这种能量传输装置的交通运输工具以及用于以这种装置传输能量的方法。

本发明涉及一种用于在具有电缆系统的交通运输工具、尤其航空器内部传输能量的能量传输装置。本发明还涉及一种具有这种能量传输系统的交通运输工具以及一种用于在交通运输工具中传输能量的方法。

在已知的交通运输工具中通常使用普通导电的电缆用于将电能从交通运输工具内的电流源(例如蓄电池、燃料电池或发电机)传输至用电器。通常在交通运输工具中、尤其在航空器中重要的是，在能量传输装置的整个长度上的重量被尽可能小地保持，以便把用于运输交通运输工具的自重的能量消耗保持得较低。用电器例如可以是机载电器和/或电子装置的一个或多个元件，或者是用于驱动交通运输工具的电机、尤其推进器发动机、扇电机和/或转子电机。在航空器中通常需要给这种驱动电机供应高的电功率。因此必须能由相应的能量传输装置在至少一个电流源和至少一个用电器之间传输1MW至20MW范围内的电功率。

为了实现用于这样高的电功率的电流输送，根据现有技术可以使用具有铜导体的普通导电的缆线。由于高空中的电离过程以及所需的缆线绝缘装置随工作电压急剧增加的重量，在航空器中这种线缆的合理电压范围被限制为低于约2.5kV的值。例如为了实现500kW的传输功率，可以传输1kV的工作电压和500A的总电流的三相交流电。为此设计的具有三个导线束的三相传输装置例如在使用三个Nexans公司的RHEYWIND LV-RS(N)HXCMFOE0.6/1kV型的市售电缆的情况下会达到约每米3.6kg的导体重量。为了传输驱动电机所需的电力，在航空器中会需要几十米、例如在50m和直至100m范围内的电缆长度。这样重的电缆的重量在传输装置中还要加上所需的连接装置的重量，因此对于在航空器中的使用是不利的。

超导电缆通常适用于以较小的导体横截面甚至在低压情况下实现高载流能力。然而，传统的超导电缆通常也很重，因为相对于真正的导体元件总重量额外地加上了低温恒温器壁、绝热元件、支撑元件和介电绝缘元件。根据现有技术，用于这种传输装置的可购得的超导电缆包括双层壁低温恒温器，双层壁低温恒温器的壁分别构造为波纹管。在此，在这两个波纹管之间布置有隔热真空套并且还经常设置有附加的隔热套。这种基于高温超导体的电缆例如可以从Nexans公司购得。在此，在内波纹管的内部布置有冷却剂通道，在冷却剂通道内导引有两层或更多层的导体束。每层在此通常包括超过10个的单导体，例如每层约40个单导体。单个层在此相对彼此同轴地布置，并且通过支撑材料以及固体电介质相互分隔，以实现分别规定的介电强度。例如这种用于350kV交流工作电压或用于650kV直流工作电压的高温超导电缆被提供。由于所描述的复杂结构，这种电缆不比已知的用于传输高电功率的普通导电的电缆更轻或者轻得不多。

因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种克服上述缺点的能量传输装置。尤其提供一种特别适合用于在交通运输工具中的移动应用的能量传输装置。另一个要解决的技术问题在于提供一种具有这种能量传输装置的交通运输工具以及一种用于传输能量的方法。

按照本发明的、用于在交通运输工具、尤其航空器中传输能量的能量传输装置具有电缆系统，所述电缆系统包括具有至少一个超导的导体元件的至少一个超导的电缆束。在此，超导的电缆系统设计用于以至少1MW的功率传输电能。超导的电缆系统具有最大2kg/m的基于电缆系统长度(亦即“每单位长度”)的重量。

在此和在下文中，所述基于电缆系统长度的重量一般应理解为(包括可能存在的终端接头的)电缆系统的总重量除以其总长度。因此，在电缆束相对较短时，例如这种用于克服低温温度和温暖的环境温度之间的温差的终端接头的重量的影响很大。电缆系统的上述总重量还一并包括流体的冷却剂，流体的冷却剂用于电缆系统在内部的冷却剂通道中的工作。