WO2002031371A1

WO2002031371A1 - Einrichtung mit rotor und magnetlager zur berührungslosen lagerung des rotors

Info

Publication number: WO2002031371A1
Application number: PCT/DE2001/003655
Authority: WO
Inventors: Florian Steinmeyer
Original assignee: Siemens Aktiengesellschaft
Priority date: 2000-10-09
Filing date: 2001-09-21
Publication date: 2002-04-18
Also published as: US6777841B2; DE50102009D1; EP1325239B1; JP4018981B2; US20030184176A1; EP1325239A1; CN1484739A; JP2004531997A

Abstract

Die Einrichtung umfasst a) einen um eine Rotationsachse (A) rotierbaren oder rotierenden Rotor (20) und b) wenigstens ein Magnetlager (2,3), in dem der Rotor berührungslos lagerbar oder gelagert ist und das wenigstens eine supraleitende Struktur sowie mehrere Permanentmagnete umfaßt, und c) eine Kühleinrichtung mit wenigstens einem Kaltkopf (22,23) zum Kühlen der wenigstens einen supraleitenden Struktur des oder jedes Magnetlagers, wobei d) der Rotor und jedes Magnetlager in einem gemeinsamen Gasraum (60) angeordnet sind, der von einer gasdichten Wandung (61) umschlossen ist. Vorteil: Schutz der Magnetlager vor Vereisung.

Description

Beschreibung

Einrichtung mit Rotor und Magnetlager zur berührungslosen Lagerung des Rotors

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung mit wenigstens einem um eine Rotationsachse rotierbaren oder rotierenden Rotor und wenigstens einem Magnetlager, in dem der Rotor berührungslos lagerbar oder gelagert ist.

Die US 5 482 919 A offenbart eine Einrichtung, die einen um eine Rotationsachse rotierbaren Rotor mit wenigstens einer supraleitenden Wicklung (Feldspule) für einen elektrischen Motor und einen Kryokühler zum Kühlen der supraleitenden Wicklung umfaßt. Die supraleitende Wicklung kann aus einem konventionellen, metallischen Supraleitermaterial (Niedrigtemperatur-Supraleiter) mit einer niedrigen Sprungtemperatur (kritische Temperatur) T_c unterhalb 35 K wie einer Niob-Zinn- Legierung oder einem keramischen metalloxidischen Supralei- termaterial (Hochtemperatur-Supraleiter) mit einer hohen Sprungtemperatur T_c oberhalb von 35 K wie einem Wismut- Strontium-Calcium-Kupfer-Oxid, einem Yttrium-Barium-Kupfer- Oxid oder einer Quecksilber- oder Thallium-Verbindung bestehen. Der Kryokühler kühlt durch schnelle Ausdehnung eines mittels eines Kompressors komprimierte Arbeitsfluids wie Helium, Neon, Stickstoff, Wasserstoff oder Sauerstoff in ther- modynamischen Zyklen (Prozessen) wie einem Gifford-McMahon- Zyklus, einem Stirling-Zyklus oder einem Pulsröhren-Zyklus. Die supraleitende Wicklung steht mit einem mit dem Rotor it- rotierenden Kaltkopf des Kryokühlers über mehrere ringförmige Stützelemente aus einem Material mit einem hohen Wärmeleitkoeffizienten, die über Wärmerohre (Heat pipes) oder wärmeleitende Stangen verbunden sind, in wärmeleitender Verbindung. Dadurch wird Wärme von der supraleitenden Wicklung über Wär- meleitung durch Festkörper zum Kaltkopf abgeführt. Ein flüssiges Kühlmittel wie flüssiges Helium oder flüssiger Stickstoff ist bei diesem bekannten Kühlsystem nicht erforderlich, so daß auch keine Beeinflussung der Rotation des Rotors durch Kälteflüssigkeit auftritt. Der Kompressor des Kryokühlers kann mitrotieren oder ortsfest zum Rotor und über eine Rotationskupplung mit dem Kaltkopf verbunden sein. Über die Lage- rung des Rotors ist in der US 5 482 919 A nichts weiter ausgeführt.

Allgemein sind zur Lagerung von Rotoren Magnetlager bekannt, die eine berührungslose (kontaktlose) und damit verschleiß- freie Lagerung ermöglichen. Es sind sowohl aktive Magnetlager mit Elektromagneten und Lageregelung als auch passive Magnetlager mit selbsttätiger Lagestabilisierung bekannt.

Aus der DE 44 36 831 C2 ist ein passives Magnetlager zum La- gern einer Rotorwelle gegen einen Stator bekannt, das ein erstes Lagerteil, das mit der Rotorwelle verbunden ist, und ein zweites Lagerteil, das am Stator angeordnet ist und das erste Lagerteil umgibt, umfaßt. Eines der beiden Lagerteile weist einen Hochtemperatur-Supraleiter auf. Das andere Lager- teil umfaßt eine Anordnung von nebeneinander angeordneten permanentmagnetischen Elementen aus einer Neody (Nd)- Eisen (Fe) -Bor (B) -Legierung oder einer Samarium (Sm) -Co- balt (Co) -Legierung. Die Magnetisierung benachbarter permanentmagnetischer Elemente ist entgegengesetzt zueinander. Die permanentmagnetischen Elemente induzieren bei einer Lageänderung als Folge von Feldänderungen in dem Supraleiter Abschirmströme. Die resultierenden Kräfte können abstoßend oder anziehend sein, sind aber immer so gerichtet, daß sie der Auslenkung aus der Soll-Lage entgegenwirken. Im Gegensatz zu konventionellen aktiven Magnetlagern kann dabei eine inhärent stabile Lagerung erreicht werden, und eine aufwendige und störanfällige Regelung kann entfallen. Die Zwischenräume zwischen jeweils zwei permanentmagnetischen Elementen sind mit ferromagnetischem Material ausgefüllt zur Konzentration des aus den permanentmagnetischen Elementen austretenden Magnetflusses an der dem anderen Lagerteil zugewandten Seite. Man erhält dadurch eine hohe Lagersteifigkeit (Stabilität) . Die permanentmagnetischen Elemente mit den ferromagnetischen Zwischenelementen können axial zur Rotorwellenachse hintereinander in Form von dünnen Ringen angeordnet sein oder auch axial langgestreckt sein und in Umfangsrichtung hintereinander an- geordnet sein.

In einer Ausgestaltung dieses bekannten Magnetlagers sind die Permanentmagnete in hohlzylindrischer Anordnung am inneren Lagerteil vorgesehen und der Supraleiter ist als hohlzylind- rische Struktur an der Innenseite eines hohlzylindrischen Trägerkörpers des äußeren Lagerteils angeordnet. Im Trägerkörper sind Kühlkanäle zum Durchleiten von flüssigem Stickstoff zur Kühlung des Supraleiters ausgebildet.

In einer anderen Ausgestaltung gemäß der DE 44 36 831 C2 ist der Hochtemperatur-Supraleiter am inneren Lagerteil an der Rotorwelle angeordnet, wobei zur Kühlung des Hochtemperatur- Supraleiters ein Kühlmittelkanal in der Rotorwelle für den flüssigen Stickstoff vorgesehen wird. Diese Ausführungsform mit einem kalten Rotorkörper wird als Teil eines Generators oder Motors mit einer tiefgekühlten normalleitenden oder supraleitenden Wicklung vorgeschlagen.

Aus der Druckschrift US 5 _f 214 , 981 A ist eine Einrichtung zum Speichern von Energie bekannt. Diese Einrichtung umfaßt ein rotierendes Schwungrad, das zur Energieübertragung an seinem Umfang Permanentmagnete aufweist, die mit feststehenden Elektromagneten wechselwirken. Das Schwungrad ist über zwei Rotorwellen an entgegengesetzten Seiten in jeweils einem Mag- netlager gelagert. In einer Ausführungsform (FIG 1) sind an den Enden der beiden Rotorwellen jeweils einer oder mehrere Permanentmagnete in zylindrischer Anordnung vorgesehen. Diese Enden ragen als erste Lagerteile in jeweils einen topfförmi- gen Supraleiter als zweites Lagerteil des jeweiligen Magnet- lagers. Die Supraleiter sind zur Kühlung jeweils in einem

Kältebad aus flüssigem Stickstoff angeordnet. In einer anderen Ausführungsform (FIG 3) weist jede Rotorwelle als erstes ω u> K- N3 F¹ F¹

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dung, die einen Gasaustausch zulässt. Dadurch befindet sich der Lagerspalt in der gleichen Gasatmosphäre, die auch im Gasraum herrscht.

Im allgemeinen ist die Wandung des Gasraumes gegenüber dem Rotor ortsfest, bleibt also bei Drehung des Rotors unveränderlich in ihrer Position relativ zur Rotationsachse des Rotors .

Der Rotor ist vorzugsweise über eine mit dem Rotor verbundene oder verbindbare Rotorwelle in dem Magnetlager gelagert. Die Rotorwelle ist vorzugsweise durch eine mit einer Rotationsdichtung abgedichtete Öffnung in der Wandung des Gasraumes nach außen geführt.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Einrichtung ist der Rotor, vorzugsweise über jeweils eine Rotorwelle, in wenigstens zwei Magnetlagern gelagert ist, die an axial zur Rotationsachse entgegengesetzten Seiten des Rotors an- geordnet sind. Dadurch ist der Rotor beidseitig und damit besonders stabil gelagert.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Rotors ist durch wenigstens eine Wicklung (Spule) gekennzeichnet, die im allgemei- nen um die Rotationsachse verläuft und vorzugsweise mit einem Supraleiter gebildet ist.

Als Supraleiter für die Magnetlager und/oder die Wicklung am Rotor kommen alle Niedrigtemperatur-Supraleiter wie Hochtem- peratur-Supraleiter in Betracht. Der Supraleiter kann ein klassischer Niedrigtemperatur-Supraleiter mit einer Sprungtemperatur bis 35 K sein, beispielsweise eine metallische Legierung wie Niob-Zinn-Legierung, oder vorzugsweise ein Hochtemperatur-Supraleiter mit einer Sprungtemperatur oberhalb 35 K, vorzugsweise oberhalb 77 K (i.e. der Siedetemperatur von Stickstoff) , beispielsweise metalloxidische oder keramische Hochtemperatur-Supraleiter wie Wismut-Strontium-Calcium- Kupfer-Oxid, Yttrium-Barium-Kupfer-Oxid oder eine Verbindung mit Quecksilber oder Thallium. Je höher die Sprungtemperatur des Supraleiters ist, desto geringer ist der Energiebedarf für die Kühlung.

Nachdem vor allem Hochtemperatur-Supraleiter nur in beschränktem Maße selbsttragend sind, bietet es sich in einer vorteilhaften Weiterbildung an, die supraleitende Struktur des Magnetlagers oder die supraleitende Wicklung des Rotors auf oder in einem Träger bzw. Wicklungsträger anzuordnen. Zur Kühlung des Supraleiters weist der Träger bzw. Wicklungsträger vorzugsweise eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf, beispielsweise durch Ausbildung aus Metall.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist der Wicklungsträger des Rotors einen axial zur Rotationsachse sich erstreckenden Hohlraum (Innenraum) auf. Die Kühlung der Wicklung kann nun vorteilhaft in platzsparender Weise über diesen Hohlraum erfolgen, indem im Hohlraum oder am Hohlraum eine Wärmeübertragungseinheit thermisch an den Wicklungsträger, vorzugsweise über ein Kontaktgas im Hohlraum, angekoppelt wird.

Die Wärmeübertragungseinheit ist nun vorzugsweise mit einer Kühleinrichtung für den Rotor thermisch koppelbar oder gekoppelt. Diese Kühleinrichtung kann in an sich bekannter Weise ausgebildet sein, beispielsweise gemäß der eingangs genannten US 5 482 919 A, deren gesamter Offenbarungsgehalt in die vorliegende Anmeldung mit einbezogen wird. Die Kühleinrichtung und/oder Wärmeübertragungseinheit für den Rotor kann auch mit einem flüssigen Kühlmittel wie flüssigem Helium oder flüssigem Stickstoff arbeiten oder auch ein Kryokühler-System mit wenigstens einem Kaltkopf aufweisen ebenso wie das Kühlsystem für das Magnetlager.

Gemäß einer besonderen Ausbildung weist die Wärmeübertragungseinheit einen in den Hohlraum des Wicklungsträgers ra- genden, vorzugsweise zylindrisch ausgebildeten, Wärmeübertra- gungskörper auf, zwischen dem und dem Wicklungsträger ein um die Rotationsachse verlaufender, mit einem Kontaktgas gefüllter Zwischenspalt gebildet ist. Die Wärmeübertragung von der oder Kühlung der Wicklung geschieht nun im wesentlichen durch Wärmeleitung durch die Festkörper und über das Kontaktgas.

Es kann aber auch alternativ oder zusätzlich als Wärmetransportmechanismus die zyklische Verdampfung und Kondensation eines Wärmetransportgases mit einer entsprechend gewählten Verdampfungsenthalpie ausgenutzt werden. Die Wärmeübertragungseinheit kann dann insbesondere ein Wärmerohr (heat pipe) umfassen.

In einer beide Wärmetransportmechanismen Wärmeleitung und Verdampfung nutzenden Ausführungsform ist der Hohlraum des Wicklungsträgers wenigstens teilweise mit dem Wärmetransportgas gefüllt, so daß das Wärmetransportgas auch als wärmeleitendes Kontaktgas dient.

Der Hohlraum des Wicklungsträgers bzw. der Zwischenspalt zwischen Wärmeübertragungskörper und Wicklungsträger kann auch mit dem Gasraum in einen Gasaustausch zulassender Verbindung stehen. Es stellt sich dann eine einheitliche Gasatmosphäre innerhalb und außerhalb des Rotors ein und besondere Maßnahmen zur Abdichtung dieser Gasräume müssen nicht mehr getroffen werden.

Die berührungslose Anordnung der Wärmeübertragungseinheit in dem Wicklungsträger ist besonders dann vorteilhaft, wenn die beiden Komponenten mechanisch voneinander entkoppelt sein sollen, also die Wärmeübertragungseinheit feststehend sein soll bei Rotation des Rotors. Eine solche feststehende, nicht-mitrotierende Ausbildung der Wärmeübertragungseinheit und ggf. des angeschlossenen Kaltkopfes ist zweckmäßig, weil keine rotierenden Teile des Kühlsystems gegeneinander, abgedichtet werden müssen. In einer besonderen konstruktiven Weiterbildung ist wenigstens eine in dem zugehörigen Magnetlager gelagerte Rotorwelle als Hohlwelle ausgebildet. Die Hohlwelle kann nun wenigs- tens teilweise die Wärmeübertragungseinheit und/oder einen Verbindung zwischen Gasraum und einem Innenraum des Rotors, insbesondere dem Hohlraum im Wicklungsträger, aufnehmen.

Zum Schutz der Wicklung wird diese vorzugsweise in einem, In- nenraum eines Behältnisses des Rotors angeordnet, der vorzugsweise evakuiert und gegenüber dem übrigen Gasraum und Hohlraum des Wicklungsträgers abgedichtet ist.

Der Gasraum der Einrichtung, in dem Rotor und Magnetlager an- geordnet sind, ist im allgemeinen mit einem Gas oder einem Gasgemisch gefüllt, das zur Wärmeleitung bei der Kühlung der kühlungsbedürftigen Komponenten dient und dazu mit diesen in Kontakt steht und deshalb auch als Kontaktgas bezeichnet wird. Dieses Gas verbleibt in der Regel während der Betriebs- dauer der Einrichtung im Gasraum. Das Kontaktgas ist deshalb in einer vorteilhaften Ausführungsform ein Inertgas oder ein Gemisch aus Inertgasen, wobei Helium oder Neon bevorzugt ist, aber auch, bei entsprechend hohen Arbeitstemperaturen, Stickstoff verwendet werden kann. Ferner sind auch Wasserstoff o- der Sauerstoff grundsätzlich geeignet, wenn auch in der Handhabung problematischer.

Das in den Gasraum eingefüllte Gas enthält vorzugsweise praktisch keinen Wasseranteil oder einen unterhalb eines kriti- sehen Wertes liegenden Wasseranteil, so daß kein Gefrieren von Wasser an kalten Teilen im Gasraum möglich ist. Dazu wird das Gas in einer entsprechenden Reinheit bereitgestellt und/oder getrocknet.

Der Gasdruck des Gases im Gasraum wird in einer vorteilhaften Ausführungsform vorzugsweise wenigstens so hoch wie, vorzugsweise höher als, der im die Wandung des Gasraumes umgebenden Außenraum herrschende Gasdruck, im allgemeinen Atmosphären- ^'druck, eingestellt. Dadurch wird auch bei Dichtungsproblemen oder Leckagen im Bereich der Gasraumwandung ein Zutritt von feuchter Luft und die dadurch mögliche Eisbildung im Kaltbe- reich zuverlässig verhindert.

Die Einrichtung gemäß der Erfindung wird bevorzugt für elektrische Maschinen wie Motoren und Generatoren eingesetzt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbei- spielen weiter erläutert. Dabei wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, in deren

FIG 1 eine Einrichtung mit einem in zwei Magnetlagern gelagerten Rotor in einem Längsschnitt in einer die Rotationsachse des Rotors enthaltenden Ebene,

FIG 2 eine Ausführungsform eines Magnetlagers der Einrichtung in einer perspektivischen und teilweise geschnittenen Ansicht, FIG 3 eine andere Ausführungsform eines Magnetlagers der Einrichtung in einem Längsschnitt,

FIG 4 eine weitere Ausführungsform eines Magnetlagers der Einrichtung in einem Querschnitt in einer orthogonal zur Rotationsachse gerichteten Ebene und FIG 5 eine Einrichtung mit einem in zwei Magnetlagern gelagerten Rotor und einem Wärmerohr in einem Längsschnitt jeweils schematisch veranschaulicht sind. Einander entsprechende Teile sind in den FIG 1 bis 5 mit denselben Bezugszei- chen versehen.

FIG 1 zeigt eine Einrichtung mit einem Rotor 20, der axial zu seiner Rotationsachse (Drehachse) A an beiden Seiten (Stirnseiten) in jeweils einem Magnetlager 2 und 3 drehbar gelagert ist. An dem Rotor 20 ist dazu an der in FIG 1 links liegenden Seite eine als Hohlwelle (Halsrohr) 34 ausgebildete erste Rotorwelle ausgebildet oder befestigt, die in dem Magnetlager 2 co o r N. F¹ F¹ cπ o cn σ Cn O π s P" N

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13 und dem inneren Lagerteil 5 mit dem Magnetstapel an beiden Seiten axial zur Rotationsachse jeweils ein von der Außenhülse 19 nach innen zur Rotationswelle 4 gerichteter Wärmeisolationskörper 14 bzw. 14' vorgelagert. Zwischen dem Wärmeisola- tionskörper 14 und der Rotationswelle 4 ist ein parallel zur Rotationsachse A verlaufender erster Lagerteilspalt 41 gebildet. Zwischen einer nach innen zum Lagerinnenteil 5 gewandten Seite des Wärmeisolationskörpers 14 und dem Lagerinnenteil 5 ist ein zweiter Lagerteilspalt 42 gebildet, der senkrecht zur Rotationsachse A verläuft. Analog ist zwischen einer nach innen zum Lagerinnenteil 5 gewandten Seite des weiteren Wärmeisolationskörpers 14' und dem Lagerinnenteil 5 ein dritter Lagerteilspalt 43 gebildet, der senkrecht zur Rotationsachse A verläuft, und zwischen dem Wärmeisolationskörper 14' und der Rotationswelle 4 ein wieder parallel zur Rotationsachse A verlaufender vierter Lagerteilspalt 44. Die Hintereinanderschaltung des ersten Lagerteilspaltes 41, des zweiten Lagerteilspaltes, des Lagerspaltes 10, der dritten Lagerteilspaltes 43 und des vierten Lagerteilspaltes 44 bildet eine Gas- passage durch das Magnetlager 3 für das Gas 50. Der Vorteil dieser speziellen Ausbildung der Lagerspalte besteht darin, daß der erste Lagerteilspalt 41 und der vierte Lagerteilspalt 44, die an den vergleichsweise warmen Endbereichen des Magnetlagers 3 liegen, gegenüber dem Lagerspalt 10 näher zur Ro- tationsachse A liegen und das Gas 50 in den beiden Lagerteilspalten 41 und 44 einer entsprechend geringeren Zentrifugalkraft bei Drehung der Rotorwelle 4 mit dem Lagerinnenteil 5 ausgesetzt ist. Dies hat wiederum zur Folge, daß bei Rotation des Lagerinnenteils 5 auf der Rotorwelle 4 die Dichte des mitrotierenden Gases 50 in den achsennäheren Lagerteilspalten 41 und 44 (sowie 42 und 43) kleiner und in dem achsenferneren Lagerspalt 10 größer wird. Da sich andererseits die Dichte des Gases 50 infolge der zum Lagerspalt 10 hin stark abnehmenden Temperatur wieder erhöht, gleichen sich diese beiden gegenläufigen Effekte bis zu einem gewissen Grad aus. Man erhält somit in dieser Ausbildung des Magnetlagers 3 eine homogenere Dichteverteilung und stabilere Schichtung des Gases 50 o o ro ro P¹ P¹ cπ o cπ o Cn o Cπ

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Claims

Patentansprüche

1. Einrichtung mit a) einem um eine Rotationsachse (A) rotierbaren oder rotie- renden Rotor (20) , b) wenigstens einem Magnetlager (2,3), in dem der Rotor berührungslos lagerbar oder gelagert ist und das wenigstens eine supraleitende Struktur umfaßt, c) einer Kühleinrichtung mit wenigstens einem Kaltkopf (22,23) zum Kühlen der wenigstens einen supraleitenden Struktur des oder jedes Magnetlagers, wobei d) der Rotor und das Magnetlager in einem gemeinsamen Gasraum (60) angeordnet sind, der von einer gasdichten Wan- düng (61) umschlossen ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, bei der der Rotor in wenigstens zwei Magnetlagern gelagert ist, die an axial zur Rotationsachse entgegengesetzten Seiten des Rotors angeord- net sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der der Rotor über wenigstens eine mit dem Rotor verbundene oder verbindbare Rotorwelle (4,34) in dem Magnetlager oder den Magnetlagern gelagert ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, bei der die Rotorwelle durch eine mit einer Rotationsdichtung (40) abgedichtete Öffnung in der Wandung des Gasraumes nach außen geführt ist.

Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Rotor wenigstens eine supraleitend ausgebildete Wicklung (25) aufweist, die vorzugsweise um die Rotationsachse verläuft.

Einrichtung nach Anspruch 5, bei der die Wicklung auf o- der in einem, vorzugsweise wärmeleitend ausgebildeten, Wicklungsträger (26) angeordnet ist, der einen axial zur Rotationsachse sich erstreckenden Hohlraum (30) aufweist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, bei der der Hohlraum des Wicklungsträgers mit dem Gasraum in einen Gasaustausch zulassender Verbindung steht.

8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder Anspruch 7 mit einer mit dem Wicklungsträger, vorzugsweise über ein Kontaktgas (50) , thermisch gekoppelten und mit einer Kühleinrichtung thermisch koppelbaren oder gekoppelten Wärmeübertragungs- einheit (35,24) .

9. Einrichtung nach Anspruch 8, bei der die Wärmeübertra- gungseinheit vom Rotor mechanisch entkoppelt ist, insbesondere nicht mit dem Rotor mitrotiert, und/oder ortsfest mit der Wandung des Gasraumes verbunden ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, bei der a) die Wärmeübertragungseinheit einen in den Hohlraum des

Wicklungsträgers ragenden, vorzugsweise zylindrisch ausgebildeten, Wärmeübertragungskörper umfaßt und b) ..zwischen dem Wärmeübertragungskörper und dem Wicklungsträger ein um die Rotationsachse verlaufender, mit einem Kontaktgas gefüllter Zwischenraum gebildet ist, der vorzugsweise mit dem Gasraum in Verbindung steht.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei der die Wärmeübertragungseinheit (70) Wärme von dem Wick- lungsträger durch zyklische Verdampfung und Kondensation eines Wärmetransportgases abführt.

12. Einrichtung nach Anspruch 11 in Rückbeziehung auf Anspruch 6 oder einen auf Anspruch 6 rückbezogenen An- spruch, bei der der Hohlraum des Wicklungsträgers wenigstens teilweise mit dem Wärmetransportgas gefüllt ist, so daß das Wärmetransportgas als Kontaktgas dient.

13. Einrichtung nach Anspruch 3 und Anspruch 8 oder einem der auf Anspruch 8 rückbezogenen Ansprüche, bei der eine in dem zugehörigen Magnetlager gelagerte Rotorwelle als Hohlwelle (34) ausgebildet ist und die Wärmeübertragungseinheit und/oder eine Gasverbindung zwischen Gasraum und einem Innenraum des Rotors, insbesondere dem Hohlraum im Wicklungsträger, wenigstens teilweise innerhalb der Hohlwelle angeordnet ist.

14. Einrichtung nach Anspruch 5 oder einem der auf Anspruch 5 rückbezogenen Ansprüche, bei der der Rotor ein gasdichtes Behältnis umfaßt und die Wicklung in einem, vorzugsweise evakuierten, Innenraum des Behältnisses angeordnet ist.

15. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der jedes Magnetlager a) wenigstens ein inneres Lagerteil (5) , b) wenigstens ein äußeres Lagerteil (11), c) wenigstens einen Permanentmagneten (6a bis 6f, 27i, 27j) an einem der beiden Lagerteile und d) die wenigstens eine supraleitende Struktur an dem anderen der beiden Lagerteile umfaßt, wobei e) Permanentmagnet und supraleitende Struktur derart elektromagnetisch miteinander wechselwirkend, daß zwischen dem inneren Lagerteil und dem äußeren Lagerteil ein um die Rotationsachse verlaufender Lagerspalt gebildet oder aufrechterhalten wird.

16. Einrichtung nach Anspruch 15, bei der a) eines der beiden Lagerteile, insbesondere das innere Lagerteil, mit dem Rotor, insbesondere mit dessen Rotorwelle, verbindbar oder verbunden ist und b) das andere Lagerteil, insbesondere das äußere Lagerteil, die wenigstens eine supraleitende Struktur aufweist und mit dem Kaltkopf verbunden ist.

17. Einrichtung nach Anspruch 15 oder Anspruch 16, bei der der Lagerspalt jedes Magnetlagers, vorzugsweise an seinen zur Rotationsachse axialen Enden, mit dem gemeinsamen Gasraum verbunden ist.

18. Einrichtung nach Anspruch 17, bei der der Lagerspalt mit dem Gasraum über Verbindungskanäle verbunden ist, die nä- her an der Rotationsachse liegen als der Lagerspalt.

19. Einrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, bei der wenigstens ein Magnetlager mehrere, vorzugsweise axial zur Rotationsachse oder in einer die Rotationsachse um- laufenden Anordnung, nebeneinander angeordnete Permanentmagnete (6a bis 6f, 27i, 27j) aufweist.

20. Einrichtung nach Anspruch 19, bei der zwischen wenigstens zwei der Permanentmagneten (6a bis 6f) jeweils ein zumin- dest teilweise aus einem magnetisch leitfähigen Material, insbesondere einem ferromagnetischen Material, beispielsweise Eisen (Fe), bestehendes Flussleitelement (8a bis 8e) zum Leiten des magnetischen Flusses der Permanentmagnete angeordnet ist.

21. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der oder die Supraleiter eine Sprungtemperatur oberhalb 35 K, vorzugsweise oberhalb 77 K, aufweisen.

22. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der jede Kühleinrichtung zum Kühlen des oder der Magnet- lager(s), insbesondere dessen oder deren supraleitender bzw. supraleitenden Struktur (en) wenigstens ein mit dem wenigstens einen Kaltkopf (22,23,24,72) thermisch gekop- peltes Kryokühler-System aufweist.

23. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der oder jeder Kaltkopf von außen in einer im wesentlichen senkrecht zur Rotationsachse verlaufenden Richtung zur supraleitenden Struktur des Magnetlagers geführt ist.

24. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Gasraum mit einem vorgegebenen Gas, insbesondere einem Inertgas, vorzugsweise Helium oder Neon oder Stickstoff, oder einer Mischung solcher Gase, gefüllt ist.

25. Einrichtung nach Anspruch 24, bei der das in den Gasraum eingefüllte Gas praktisch keinen Wasseranteil oder einen unterhalb eines kritischen Wertes liegenden Wasseranteil enthält.

26. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Gasdruck im Gasraum wenigstens so hoch wie der im die Wandung des Gasraumes umgebenden Außenraum herrschende Gasdruck, insbesondere Atmosphärendruck, oder höher ist.

27. Elektrische Maschine mit einer Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.