本發(fā)明涉及一種超導(dǎo)同步電機(jī)，其包括能夠相對(duì)于定子旋轉(zhuǎn)的、具有至少一個(gè)通過(guò)冷卻裝置冷卻的超導(dǎo)繞組的轉(zhuǎn)子，其中，轉(zhuǎn)子的被冷卻的區(qū)域至少部分地被隨同轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的真空腔圍繞。

背景技術(shù)：
超導(dǎo)同步電機(jī)、即具有至少一個(gè)超導(dǎo)繞組的同步電機(jī)在現(xiàn)有技術(shù)中是已經(jīng)基本公開(kāi)的。在此，超導(dǎo)繞組可以是轉(zhuǎn)子繞組，該轉(zhuǎn)子繞組必須通過(guò)冷卻裝置來(lái)冷卻，以便保持工作溫度。例如已公開(kāi)，轉(zhuǎn)子配有空心的內(nèi)腔，在該內(nèi)腔中，被導(dǎo)入該內(nèi)腔中的冷卻介質(zhì)在導(dǎo)熱的繞組支承件上蒸發(fā)，以便使繞組冷卻。內(nèi)腔因此起著蒸發(fā)腔的作用。為了隔絕轉(zhuǎn)子的被冷卻的區(qū)域，“冷部件（Kaltteil）”通常被絕緣真空圍繞，這意味著，將隨同轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的真空腔設(shè)計(jì)為轉(zhuǎn)子的一部分。在此提出，在安裝轉(zhuǎn)子時(shí)將后來(lái)的真空腔排空并且閉鎖，以便產(chǎn)生靜態(tài)真空。然而在實(shí)踐中，絕對(duì)的靜態(tài)真空是非常難實(shí)現(xiàn)的。受限于法蘭連接裝置、焊縫和部分地在所應(yīng)用的部件自身的區(qū)域內(nèi)的漏率，必須由此出發(fā)，即來(lái)自外部的氣體能夠或多或少地在較小的程度上在同步電機(jī)的運(yùn)行時(shí)間期間進(jìn)入真空腔中。在這里，在現(xiàn)有技術(shù)中已公開(kāi)了多種改進(jìn)方案。一方面提出了，通過(guò)應(yīng)用所謂的低溫泵使進(jìn)入的氣體結(jié)冰并且由此維持真空。當(dāng)滲漏足夠小時(shí)，該方法是非常成功的并且也能夠在較長(zhǎng)的時(shí)間段內(nèi)確保機(jī)器的運(yùn)行。然而當(dāng)?shù)蜏乇门c同步電機(jī)一起升溫時(shí)，結(jié)冰的氣體也將再次蒸發(fā)并破壞絕緣真空。重新冷卻則僅可能通過(guò)使裝入的轉(zhuǎn)子再真空實(shí)現(xiàn)。對(duì)于在處于轉(zhuǎn)子冷部件的工作溫度下不能結(jié)冰的氣體而言，例如對(duì)于氫、氦、氖而言，必須采用其它的方式。對(duì)于氫而言，例如提出應(yīng)用所謂的吸氣劑，吸氣劑通過(guò)吸附作用、吸收作用或化學(xué)方法束縛氣體。此外還提出，放棄應(yīng)用靜態(tài)真空，并且通過(guò)使法蘭連接在轉(zhuǎn)子上的泵隨轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)而持續(xù)地在旋轉(zhuǎn)的真空腔中泵吸。然而，特別是當(dāng)轉(zhuǎn)數(shù)較高時(shí)，由于對(duì)泵起作用的離心力在現(xiàn)有的泵構(gòu)造類型中變得過(guò)大，該解決方案最終是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的因此在于，這樣設(shè)計(jì)一種同步電機(jī)，即能夠可靠地維持轉(zhuǎn)子的真空腔中存在的絕緣真空。為實(shí)現(xiàn)該目的，根據(jù)本發(fā)明對(duì)應(yīng)開(kāi)頭所述類型的同步電機(jī)提出，在借助于至少兩個(gè)旋轉(zhuǎn)密封件產(chǎn)生的、相對(duì)于轉(zhuǎn)子固定的并且限定真空腔的連接區(qū)中設(shè)有使真空腔與真空泵相連接的泵管。根據(jù)本發(fā)明也提出，應(yīng)用旋轉(zhuǎn)密封件，其中，特別優(yōu)選地應(yīng)用鐵磁流體密封件，以便將固定的連接區(qū)作為真空腔的一部分實(shí)現(xiàn)，從而能夠在那里連接例如固定的氣管、泵管。由此建立與固定的泵的固定的連接，該泵因此也不必隨轉(zhuǎn)子自身旋轉(zhuǎn)。此外也提出，旋轉(zhuǎn)的真空腔與外腔和轉(zhuǎn)子的剩余部分、特別是轉(zhuǎn)子中存在的冷卻介質(zhì)腔例如通過(guò)法蘭連接裝置和低溫恒溫壁而分隔。然而，此外還有通過(guò)旋轉(zhuǎn)密封件形成的與外腔的分隔，其中應(yīng)用兩個(gè)圍繞著連接區(qū)的旋轉(zhuǎn)密封件。通過(guò)這種方式進(jìn)一步密封真空腔，然而，這也使得能夠通過(guò)固定的泵管連接旋轉(zhuǎn)的真空腔。也對(duì)迄今例如通過(guò)低溫恒溫壁和法蘭連接裝置與余下的空間相分隔的、旋轉(zhuǎn)的絕緣真空的真空腔拓?fù)涫降刈鋈缦滦薷?，即它（真空腔）具有固定的、不隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的界限，在該界限中能夠安裝用于位置固定的泵的泵管。通過(guò)這種方式也可能的是，在運(yùn)行期間也能夠運(yùn)行泵，并且由此保證能夠維持真空。在此不僅可以提出，持續(xù)運(yùn)行真空泵，然而當(dāng)存在足夠的密封性時(shí)，也可以考慮的是，僅設(shè)置例如受控制的、暫時(shí)性的運(yùn)行。通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的有目的地應(yīng)用的旋轉(zhuǎn)密封件，也首次提出了用于簡(jiǎn)單地并且隨時(shí)能夠?qū)⒄婵涨怀槌烧婵盏目煽糠桨?。在本發(fā)明的一種具體的設(shè)計(jì)方案中能夠提出，用于冷卻介質(zhì)的固定的管路部段作為冷卻裝置的一部分被導(dǎo)入轉(zhuǎn)子中，該管路部段被具有圓柱體形的外壁的部件、特別是冷卻嘴圍繞，其中，在軸向上彼此相隨的旋轉(zhuǎn)密封件這樣布置，即固定的外壁的一部分和/或包括兩個(gè)旋轉(zhuǎn)密封件的結(jié)構(gòu)單元的固定的部分構(gòu)成真空腔的界限。將待用的冷卻介質(zhì)從冷卻裝置的固定的部件中導(dǎo)入轉(zhuǎn)子中的冷卻裝置在現(xiàn)有的技術(shù)中已經(jīng)基本公開(kāi)。例如能夠設(shè)想這種設(shè)計(jì)方案，即在這種設(shè)計(jì)方案中設(shè)有將轉(zhuǎn)子的內(nèi)腔用作蒸發(fā)腔的冷卻裝置。隨后，管路部段例如能夠作為管伸入該內(nèi)腔中，從而使液態(tài)的冷卻介質(zhì)從內(nèi)腔滴在內(nèi)腔的例如由繞組支承件構(gòu)成的壁上?，F(xiàn)在，在這種或類似的設(shè)計(jì)方案中常見(jiàn)的是，均會(huì)使用旋轉(zhuǎn)穿引件/旋轉(zhuǎn)密封件，以便將包括管路部段的固定的部件連接在轉(zhuǎn)子中。根據(jù)本發(fā)明，現(xiàn)在能夠在第一種設(shè)計(jì)方案中提出，通過(guò)另一旋轉(zhuǎn)密封件來(lái)補(bǔ)充本已存在的旋轉(zhuǎn)密封件，該另一旋轉(zhuǎn)密封件使真空腔能夠與固定的泵管件相連接。例如也可以考慮，適于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)密封件將真空腔相對(duì)于轉(zhuǎn)子的例如用作冷卻介質(zhì)腔的內(nèi)腔密封，而同時(shí)通過(guò)遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子中心的旋轉(zhuǎn)密封件使真空腔相對(duì)于外腔密封。在此，現(xiàn)在可以考慮兩種可能性。一方面，部件的、特別是冷卻嘴的外壁本身構(gòu)成真空腔的界限，泵管例如作為開(kāi)口或根據(jù)管套的類型與其連接。在此也可能的是，泵管引導(dǎo)穿過(guò)部件。例如部件可以在鄰近外壁處具有自己的真空腔，該真空腔被分配給泵管從中穿過(guò)的管路部段。然而，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的是，泵管引導(dǎo)穿過(guò)旋轉(zhuǎn)密封件。如果旋轉(zhuǎn)密封件是由兩個(gè)能夠相對(duì)旋轉(zhuǎn)的空心圓柱體構(gòu)成，其中，空心圓柱體之間的縫隙被相應(yīng)地、例如通過(guò)鐵磁流體密封，那么泵管能夠例如引導(dǎo)穿過(guò)固定的空心圓柱體。隨后僅需對(duì)旋轉(zhuǎn)密封件進(jìn)行改變。特別符合目的的是，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)密封件作為一個(gè)唯一的結(jié)構(gòu)單元實(shí)現(xiàn)。例如構(gòu)成兩個(gè)旋轉(zhuǎn)密封件的固定的部分的空心圓柱體與另外兩個(gè)空心圓柱體位置相對(duì)地布置，這兩個(gè)空心圓柱體彼此間隔開(kāi)地構(gòu)成這兩個(gè)旋轉(zhuǎn)密封件。結(jié)構(gòu)單元的覆蓋這兩個(gè)旋轉(zhuǎn)密封件的部分最后則構(gòu)成真空腔的界限，因此也構(gòu)成了連接區(qū)。特別優(yōu)選的是，排出管道（Ableitung）引導(dǎo)穿過(guò)結(jié)構(gòu)單元。這意味著，旋轉(zhuǎn)穿引件/旋轉(zhuǎn)密封件隨后在共同的結(jié)構(gòu)單元中與集成的泵管組合，從而使泵管能夠例如引導(dǎo)穿過(guò)固定的、跨越兩個(gè)旋轉(zhuǎn)密封件的空心圓柱體，因此也逐段地穿過(guò)旋轉(zhuǎn)密封件。在本發(fā)明的一種可替換的實(shí)施方式中能夠提出，旋轉(zhuǎn)密封件分別在使真空腔擴(kuò)展到連接區(qū)中的開(kāi)口的一側(cè)布置在轉(zhuǎn)子的外壁上。這種設(shè)計(jì)方案是特別有可能的，即轉(zhuǎn)子的這個(gè)或某個(gè)圓柱體形的外壁也在定子的外部繼續(xù)延伸，在此能夠應(yīng)用直徑較大的旋轉(zhuǎn)密封件，旋轉(zhuǎn)密封件分別環(huán)繞地在真空腔中的開(kāi)口的軸向上相鄰。在此，該開(kāi)口設(shè)計(jì)為至少部分徑向地環(huán)繞，然而更有利的是，可以考慮設(shè)計(jì)至少一個(gè)、特別是多個(gè)圍繞轉(zhuǎn)子的外圓周的開(kāi)口。在固定的泵管僅作用于沿著轉(zhuǎn)子的圓周的某一個(gè)位置，通過(guò)基本覆蓋總的圓周的開(kāi)口或環(huán)繞的開(kāi)口創(chuàng)造了先決條件，以便隨時(shí)有效地利用真空管通過(guò)泵吸維持真空。當(dāng)轉(zhuǎn)子被設(shè)計(jì)用于冷卻定子的氫氣圍繞時(shí)，能夠特別有利地應(yīng)用本發(fā)明。例如對(duì)于大型發(fā)電機(jī)即是這種情況。冷卻定子所必需的氫氣導(dǎo)致對(duì)于轉(zhuǎn)子的真空而言特別嚴(yán)峻的情況，這是由于外部壓力升高（幾巴），氫氣高度擴(kuò)散并且氫氣的沸點(diǎn)非常低。由于這種大型發(fā)動(dòng)機(jī)要求較長(zhǎng)的運(yùn)行時(shí)間，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計(jì)方案提供了一種特別有利的并符合目的的可能性，即通過(guò)持續(xù)地泵出進(jìn)入的氫氣而維持真空。附圖說(shuō)明本發(fā)明的其它的優(yōu)點(diǎn)和細(xì)節(jié)從在后面說(shuō)明的實(shí)施例中以及通過(guò)附圖得出。圖中示出：圖1示出根據(jù)本發(fā)明的第一種實(shí)施方式的同步電機(jī)的重要部件，圖2示出在第二種實(shí)施方式中的根據(jù)本發(fā)明的同步電機(jī)的重要部件，圖3示出在第三種實(shí)施方式中的根據(jù)本發(fā)明的同步電機(jī)的重要部件，和圖4示出在第四種實(shí)施方式中的根據(jù)本發(fā)明的同步電機(jī)的重要部件。具體實(shí)施方式圖1示出根據(jù)本發(fā)明的超導(dǎo)同步電機(jī)1的重要部件的原理圖和區(qū)域。該超導(dǎo)同步電機(jī)包括能夠相對(duì)于具有未詳細(xì)示出的定子繞組的定子2旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子3，在該轉(zhuǎn)子中設(shè)有在這里未詳細(xì)示出的超導(dǎo)繞組。在此，轉(zhuǎn)子能夠圍繞旋轉(zhuǎn)軸4旋轉(zhuǎn)。為了將超導(dǎo)繞組保持在它的工作溫度上，同步電機(jī)1此外還有以標(biāo)號(hào)5說(shuō)明的冷卻裝置，該冷卻裝置通過(guò)集成在部件6中的、相對(duì)于轉(zhuǎn)子3固定的管路部段7將液態(tài)的冷卻介質(zhì)導(dǎo)入轉(zhuǎn)子3的空心的內(nèi)腔8中，在這里冷卻介質(zhì)在冷卻繞組的情況下被蒸發(fā)，并且穿過(guò)管路部段7的另一個(gè)區(qū)域重新被導(dǎo)向冷卻裝置的冷凝器。為了輸送冷卻介質(zhì)，充分利用例如熱虹吸效應(yīng)（Thermosiphon-Effekt），并且內(nèi)腔8起著蒸發(fā)腔的作用。正如為了實(shí)現(xiàn)管路部段在部件6中的隔絕而設(shè)計(jì)了絕緣的真空腔9一樣，轉(zhuǎn)子3的被冷卻的區(qū)域也被真空腔10圍繞。真空腔10通過(guò)低溫恒溫壁11和法蘭連接裝置與內(nèi)腔8和外腔12分隔開(kāi)，其中，外腔12例如為了冷卻定子2、確切地說(shuō)是定子繞組而能夠填充氫氣。為了此時(shí)能夠持續(xù)地或者在安裝了轉(zhuǎn)子3時(shí)還能夠?qū)⒄婵涨?0抽真空，該真空腔具有相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)而言做了修改的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。因此設(shè)計(jì)了兩個(gè)旋轉(zhuǎn)密封件13a，13b（通常也稱作旋轉(zhuǎn)穿引件），這兩個(gè)旋轉(zhuǎn)密封件設(shè)計(jì)為鐵磁流體密封件。它們包括兩個(gè)能夠彼此相對(duì)旋轉(zhuǎn)的空心圓柱體14a，14b，15a，15b，這些空心圓柱體通過(guò)在這里僅略提的鐵磁流體16彼此密封。在此，空心圓柱14a，14b，15a，15b隨轉(zhuǎn)子3旋轉(zhuǎn)，并且通過(guò)密封環(huán)17與其相連接?？招膱A柱體15a，15b通過(guò)密封環(huán)18與部件6、確切地說(shuō)是與其外壁19相連接。因此，旋轉(zhuǎn)密封件13a當(dāng)前使內(nèi)腔8相對(duì)于真空腔10密封，而旋轉(zhuǎn)密封件13b則使真空腔10相對(duì)于外腔12密封。由此給出這樣的布置，其中部件6的外壁19的部段20構(gòu)成真空腔10的界限，而該界限不是隨同旋轉(zhuǎn)的，而是固定的。這使得引導(dǎo)穿過(guò)部件6的、確切地說(shuō)是穿過(guò)真空腔9的泵管21在所構(gòu)成的連接區(qū)22中與真空腔連接。泵管21使真空腔10與泵23相連接，該泵能夠持續(xù)地或間斷地受控制地運(yùn)行，以便維持在真空腔10中的足夠的絕緣真空。在此無(wú)需與真空腔10進(jìn)行復(fù)雜的連接，泵管21和泵23是固定的。圖2和3現(xiàn)在示出了相對(duì)于圖1做了修改的實(shí)施方式，其中，為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，在這里和關(guān)于根據(jù)圖4的有待討論的第三種實(shí)施方式中，相同的組成部分具有相同的參考標(biāo)號(hào)。圖2示出了同步電機(jī)1’的經(jīng)過(guò)修改的實(shí)施方式，在該同步電機(jī)中，泵管21未引導(dǎo)穿過(guò)部件6，而是穿過(guò)旋轉(zhuǎn)密封件13b的、位置固定的空心圓柱體15b，其被相應(yīng)地修改。在這種情況下，即僅需更改空心圓柱體15b，部件6和特別是外壁19的壁段20保持原狀。由此能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的同步電機(jī)1’’的第三種實(shí)施方式，在該同步電機(jī)中，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)密封件13a，13b以及泵管21組成共同的結(jié)構(gòu)單元24。在此，固定在部件6的外壁19上的空心圓柱體15最終為了兩個(gè)旋轉(zhuǎn)密封件13a，13b被貫穿，并且與部段25一起構(gòu)成真空腔10的、因此也構(gòu)成連接區(qū)22的界限，其中，部段25位于空心圓柱體14a和14b之間。通過(guò)這種方式能夠使具有旋轉(zhuǎn)密封件13a，13b和泵管21的總的布置作為一個(gè)唯一的、共同的結(jié)構(gòu)單元24而實(shí)現(xiàn)。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的同步電機(jī)1’’’的另一種經(jīng)過(guò)修改的實(shí)施方式。在此，連接區(qū)22不是設(shè)計(jì)在部件6、被常見(jiàn)的相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)而言未作更改的旋轉(zhuǎn)穿導(dǎo)件26引導(dǎo)穿過(guò)的冷卻嘴上，而是將該具有旋轉(zhuǎn)密封件13a，13b的布置設(shè)計(jì)在轉(zhuǎn)子3的位于定子2的區(qū)域外的外壁27上，其中，繼續(xù)設(shè)計(jì)為鐵磁流體密封件的旋轉(zhuǎn)密封件13a，13b分別與外壁27中的開(kāi)口28相鄰地布置，從而使真空腔擴(kuò)展到直至固定的覆蓋件29的區(qū)域中。現(xiàn)在，泵管21與泵23在那里相接。在這種情況下，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)密封件13a，13b也相對(duì)于能夠由空氣填充的外腔12密封，然而其中，正如已經(jīng)提到，能夠特別有利地在氫氣環(huán)境中應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的同步電機(jī)1，1’，1’’，1’’’。