具有高温超导元件的磁性轴承制造技术

本发明专利技术涉及一种具有高温超导元件的磁性轴承，包括定子（２）和被容纳并能相对于定子（２）旋转的转子（３），该转子在定子（２）中在轴向和径向上自调节地得到支承，其中在转子（３）上设置了由第二类超导体制成的、尤其由高温超导体制成的主体（５），并且其中，定子（２）包括由超导材料制成的线圈（４）。根据本发明专利技术，该磁性轴承解决了在不需要额外的主动调节的同时还具有较高承载能力和刚性的问题。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种根据权利要求1所述的具有高温超导元件的磁性轴承。
技术介绍
由现有技术公开了一种磁性轴承，在该磁性轴承中，转子可旋转地容纳在定子中 并且在轴向以及径向上得到支承。因为根据厄恩肖原理仅仅用永磁体不能通过定子持续 地支承转子，所以所谓的主动的磁性轴承对定子进行持续的再调整。虽然借此这种主动磁 性轴承可以在一定程度上较少摩擦地支承转子，能够承受较大的轴承力并且具有较高的刚 性，然而却需要较高的控制和调节成本。由现有技术公开了另外的磁性轴承，在这种磁性轴承中，要么为转子要么为定子 配备一个超导元件。JP 01141222AA(摘要)描述了一种磁性轴承，其中将超导材料固定在转子的轴的 柄段上，并且其中定子包括两个同样超导线圈，该超导线圈径向支承转子。为了轴向支承转 子，设置两个另外的由超导材料制成的线圈以及多个传感器，这些传感器检测转子在定子 中的轴向和径向位移。作为传感器的测量值的结果，控制和调节用于轴向支承转子的线圈 以及用于径向支承转子的线圈。由此，该磁性轴承为了径向和轴向的支承包括两个相互独 立的线圈系统，支承需要用于调整的额外的控制和调节。该磁性轴承在总体上需要测量回 路和控制回路，从而不存在自调节。用于超导线圈的电线的材料是超导金属或者其合金，该 材料要求非常低的温度(在大约IOK以下)，从而需要配备复杂的冷却装置，以运行磁性轴 承。JP 01030920AA(摘要)描述了一种磁性轴承，其中在激励线圈的转子上以及在定 子上设置超导材料。如果超导材料处于超导状态并且停止转子，那么在激励线圈中产生直 流电，该直流电引起磁场，该磁场将转子与定子保持距离。在此，磁性轴承用作自激活的定 位器轴承。JP 01026018AA(摘要)描述了一种磁性轴承，其中在转子的罩面上布置了磁体并 且该定子包括高温超导线圈。如果转子振动或者转子从其额定旋转轴线发生位移，那么在 超导线圈中感应出涡流，其磁场将复位力施加到转子上。US 7，012，347B2描述了一种具有冷却装置的超导转子，其中超导转子包括超导场线圈。US 5，256，637A在第一实施例中描述了超导磁性轴承，其中超导的线圈由高温超 导的材料制成，其不仅设置在转子上而且也设置在定子上。第二实施例不仅提出了超导 线圈，而且也提出了正常传导的线圈，其中超导线圈承受基本上静态的力并且正常传导的 线圈承受动态的力例如振动。为此，如在主动的磁性轴承中那样触发和调节正常传导的 (normalleitend)线圈。EP 1 884 671 Al描述了一种磁性轴承，其中转子沿轴向借助于超导线圈得到支 承并且沿径向借助于另一线圈得到支承。另外的线圈与铁磁的区段共同作用，该区段固定地布置在转子的主体上。JP 57083141AA(摘要)描述了一种磁性轴承，其中超导的线圈布置在定子上并且 另一超导的线圈布置在转子上。转子上的超导的线圈只有在转子制动时才过渡到超导状态 中，从而在这种情况下该磁性轴承用作自激活的定位器轴承。JP 07293564AA(摘要)描述了一种磁性轴承，该磁性轴承包括磁性的节流喷嘴， 该节流喷嘴影响转子和定子之间的磁场流，从而能够控制和自动跟踪调节轴承的刚度。DE 102 36 471 Al描述了一种磁性轴承，其中在转子上布置了具有导流元件的永 磁元件并且在定子上布置了高温超导材料。JP 01203715AA(摘要)描述了一种磁性轴承，其中由超导材料制成的电线是定子 的部分，其支承转子，该转子具有永磁的区段。JP 01055038AA(摘要)描述了一种轴向的磁性轴承，其中该转子具有线圈，并且 其中定子包括由金属的合金制成的超导体。在此，迈斯纳-奥克斯场效应引起转子线圈的 磁场与超导的定子之间的碰撞力。EP 1 835 188 Al描述了一种磁性轴承，其中在转子上布置了径向可移动的永磁 区段，并且其中定子由高温超导的尤其陶瓷材料制成，该材料总地具有圆柱形的形状。JP 07091447AA (摘要)描述了一种磁性轴承，该磁性轴承径向借助于永磁体之间 的相互作用得到支撑并且轴向借助于永磁体和超导体之间的相互作用得到支撑。在此，将 永磁体布置在转子上，并且将超导体布置在定子上。JP 10306824AA(摘要)描述了一种轴向作用的磁性轴承，其中超导体布置在定子 上并且转子沿径向支撑在气压轴承中。转子上的永磁元件在轴向支撑方面与超导体共同作用。DE 692 27 161 T2描述了一种磁性轴承，其中永磁体固定在转子上，该永磁体与 定子上的超导区段共同作用，从而形成径向和轴向的支承。从WO 2008/036073A2中普遍公开了超导线圈或者说电线，该线圈或者说电线的 核心材料尤其是陶瓷基的高温超导体。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种具有高温超导元件的磁性轴承，该磁性轴承在不需要额 外的主动调节的同时具有较高的承载能力和刚性。该目的根据本专利技术通过根据权利要求1所述的磁性轴承来实现，尤其通过根据权 利要求8的将具有由高温超导的陶瓷材料制成的铁芯的线圈作为磁性轴承中的定子的应 用来实现。由高温超导的材料制成的线圈作为磁性轴承的定子实现了较高的电流密度，从而 在定子和转子之间形成强大的磁场。在该磁场中，第二类超导体、尤其转子上的高温超导体的主体仅仅不完全地显示 了迈斯纳-奥克斯场效应；该磁场特别以正常传导的流动软管(漩涡)的形式分段地进入 第二类超导体的主体中，该流动软管(漩涡)由超导区域包围。在转子相对于磁场运动时， 该漩涡运动，直至其保持在主体中的缺陷上(所谓的阻塞)。固定的漩涡就阻碍转子在定子 中其它径向或者轴向的运动，从而形成稳定的自定向的支承，因为转子运动得越强烈或者说存在的漩涡越多，那么固定的漩涡的保持力就越大。当作用在第二类超导体的主体位置 上的磁场由于超导线圈而变强时，也就是尤其在转子朝定子运动时，也就是特别在额外的 力将转子相对于定子从其额定位置中偏转出来时，该漩涡的数量增加了。总之，获得了转子相对于定子的自控制以及自调节的支承，其中尤其在将具有由 高温超导的陶瓷材料制成的铁芯的线圈用于磁性轴承中的定子时，定子的超导线圈使得高 温超导的陶瓷的特别高的临界电流密度变得有效，由于该电流密度形成了定子和转子之间 特别大的磁场，该磁场也在静态情况下在定子上的超导主体上再次产生大量漩涡。尤其可 以通过由高温超导陶瓷制成的线圈产生磁场，该磁场仅仅通过正常传导的线圈或者说借助 于永磁体是不能实现的。优选的是，转子上的第二类超导体的主体的材料、特别优选的是，定子的超导线圈 的铁芯的材料是高温超导体，如其目前用于陶瓷基的高温超导体的一样。高温超导体的、在 液体氮的沸点之上的较高的跃变温度实现了对磁性轴承的有效的节省能量的冷却。优选的是，转子上的第二类超导体的主体的材料的跃变温度和线圈的材料的跃变 温度是可比较的，从而能够为转子和定子设置共同的冷却循环。优选的是，定子包括铁磁体。在此，铁磁体的磁场与线圈的磁场叠加，从而例如在 转子的端部段上通过铁磁体的磁场增强线圈的磁场，并且转子上主体中的额外的漩涡实现 了端部段上特别高的保持力，其中在所述端部段上出现了从静止位置中偏转出来。当然，作为铁磁体的替代或者补充也可以设置额外的线圈，该线圈构造成正常传 导的或者本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有高温超导元件的磁性轴承，包括定子（２）和被容纳并能相对于所述定子（２）旋转的转子（３），所述转子在所述定子（２）中在轴向和径向上自调节地得到支承，其中在所述转子（３）上设置有由第二类超导体制成的、尤其由高温超导体制成的主体（５），并且其中，所述定子（２）包括由超导材料制成的线圈（４）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢尔盖·施瓦茨，
申请(专利权)人：谢夫勒科技有限两合公司，
类型：发明
国别省市：DE