Magnetizador superconductor.

Un magnetizador superconductor (10), que comprende:

una cámara (16) de vacío;

un escudo térmico (14) dispuesto en el interior de la cámara (16) de vacío,

un imán superconductor (12) dispuesto en el interior del escudo térmico (14) y configurado para generar uncampo magnético en respuesta a una corriente eléctrica suministrada al imán superconductor (12);

caracterizado por:

un dispositivo (25) de transferencia de calor que comprende un dispositivo (20) de conducción térmica, yal menos un tubo (22, 32) de calor dispuesto en contacto el imán superconductor (12);

un refrigerador criogénico (26) acoplado al dispositivo (25) de transferencia de calor y configurado paraenfriar el imán superconductor (12) por medio del dispositivo (25) de transferencia de calor; y en el queel imán superconductor (12) y el escudo térmico (14) están soportados en la cámara (16) de vacío pormedio de una estructura (18) de soporte.

Magnetizador superconductor

La invención versa, en general, acerca de magnetizadores y, más específicamente, acerca de un magnetizador superconductor para máquinas eléctricas, tales como motores, generadores o similares.

Normalmente, un magnetizador (generador de impulsos de magnetización) incluye una fuente de alimentación para generar un impulso de corriente CC. La energía eléctrica se extrae de equipos grandes de almacenamiento de energía, como una batería de condensadores. Entonces, se cierra un interruptor capaz de transportar corrientes muy elevadas para permitir que el impulso magnetizante fluya a través de las bobinas del magnetizador.

Se muestra un magnetizador, por ejemplo, en el documento EP 2081198.

Un número creciente de máquinas eléctricas grandes utilizan rotores de imanes permanentes para producir un campo magnético giratorio que unen devanados estatóricos montados en torno al rotor. Convencionalmente, se utilizan magnetizadores resistivos para magnetizar uno o más de una pluralidad de imanes permanentes. El magnetizador incluye, además, una cabeza magnetizadora, y bobinas que forman los polos electromagnéticos del magnetizador. Las bobinas están energizadas para llevar a cabo la acción de magnetización del magnetizador por lo que se produce un flujo de campo magnético al menos parcialmente en los volúmenes ocupados por los imanes permanentes. Los magnetizadores resistivos convencionales tienen requerimientos de suministro de energía excesivos cuando utilizan sistemas resistivos, requerimientos de gestión térmica excesivos durante su operación, y también regímenes complejos de enfriamiento. Por estas y otras razones existe una necesidad de la invención.

Según una realización ejemplar de la presente invención, se da a conocer un magnetizador superconductor. El magnetizador superconductor incluye un escudo térmico dispuesto en el interior de una cámara de vacío. Hay dispuesto un imán superconductor en el interior del escudo térmico y está configurado para generar un campo magnético en respuesta a una corriente eléctrica suministrada al imán superconductor. Hay dispuesto un dispositivo de transferencia de calor que comprende al menos uno de un dispositivo de conducción térmica, y un tubo de calor que hace contacto con el imán superconductor. Hay acoplado un refrigerador criogénico al dispositivo de transferencia de calor y está configurado para enfriar el imán superconductor por medio del dispositivo de transferencia de calor. El magnetizador superconductor y el escudo térmico están soportados en la cámara de vacío por medio de una estructura de soporte.

Se comprenderán mejor diversos aspectos, características, y ventajas de las realizaciones de la presente invención cuando se lea la siguiente descripción detallada con referencia a los dibujos adjuntos en los que los caracteres similares representan partes similares en todos los dibujos, en los que:

la FIG. 1 es una representación esquemática de un magnetizador superconductor que tiene un tubo de calor según una realización ejemplar de la presente invención; la FIG. 2 es una representación esquemática de un imán superconductor acoplado a un bus térmico por medio de una conexión flexible según una realización ejemplar de la presente invención; la FIG. 3 es una representación esquemática de un magnetizador superconductor que tiene otro tubo de calor según una realización ejemplar de la presente invención; la FIG. 4 es una representación esquemática de un magnetizador superconductor que tiene un revestimiento eléctricamente no conductor dispuesto sobre una armadura de imán según una realización ejemplar de la presente invención; la FIG. 5 es una representación esquemática de un escudo térmico ranurado de un magnetizador superconductor según una realización ejemplar de la presente invención; la FIG. 6 es una representación esquemática de un escudo térmico de un magnetizador superconductor según una realización ejemplar de la presente invención; la FIG. 7 es una representación esquemática de una disposición de un bus térmico y una cabeza refrigeradora en un magnetizador superconductor según una realización ejemplar de la presente invención; la FIG. 8 es una representación esquemática de una disposición de un bus térmico y una cabeza refrigeradora en un magnetizador superconductor según una realización ejemplar de la presente invención; la FIG. 9 es una representación esquemática de una disposición de un bus térmico y una cabeza refrigeradora en un magnetizador superconductor según una realización ejemplar de la presente invención; la FIG. 10 es una representación esquemática de una estructura de soporte, por ejemplo, una disposición de tubos anidados para soportar un imán superconductor y un escudo térmico en un magnetizador superconductor según una realización ejemplar de la presente invención; la FIG. 11 es una representación esquemática de una estructura de soporte, por ejemplo, una disposición de tubos anidados para soportar un imán superconductor y un escudo térmico en un magnetizador superconductor según una realización ejemplar de la presente invención; y la FIG. 12 es una representación esquemática de una estructura de soporte, por ejemplo, una estructura apilada de múltiples capas para soportar un imán superconductor en un magnetizador superconductor según una realización ejemplar de la presente invención.

Según diversas realizaciones expuestas en el presente documento, se da a conocer un magnetizador superconductor. El magnetizador superconductor incluye un escudo térmico dispuesto en el interior de una cámara de vacío. Hay dispuesto un imán superconductor en el interior del escudo térmico y está configurado para generar un campo magnético en respuesta a una corriente eléctrica suministrada al imán superconductor. Hay dispuesto un dispositivo de transferencia de calor que incluye al menos uno de un dispositivo de conducción térmica, y un tubo de calor que hace contacto con el imán superconductor. Hay acoplado un refrigerador criogénico al dispositivo de transferencia de calor y está configurado para enfriar el imán superconductor por medio del dispositivo de transferencia de calor. El imán superconductor, el escudo térmico, o combinaciones de los mismos están soportados en la cámara de vacío por medio de un dispositivo de soporte. El magnetizador superconductor ejemplar tiene requerimientos mínimos de suministro de energía, y requerimientos mínimos de gestión térmica durante ciclos de enfriamiento.

Con referencia a la FIG. 1, se da a conocer un magnetizador superconductor 10 según una realización ejemplar de la presente invención. En la realización ilustrada, el magnetizador 10 tiene un imán superconductor 12 para magnetizar un rotor de una máquina eléctrica, por ejemplo un motor, generador o similar. El imán superconductor 12 incluye una bobina superconductora (no mostrada) y una armadura 13 de imán. La bobina superconductora está enrollada en la armadura 13 de imán. Un hilo de la bobina superconductora puede tener forma de cinta, con forma rectangular o redonda, o cualquier otra forma adecuada. El imán superconductor 12 está dispuesto en el interior de un escudo térmico 14 proporcionado en el interior de una cámara 16 de vacío. El imán superconductor 12 y el escudo térmico 14 están soportados en la cámara 16 de vacío por medio de una estructura 18 de soporte. Se debería hacer notar en el presente documento que la cámara 16 de vacío es una cámara de vacío de tipo cartucho que puede deslizarse al interior de una estructura para facilitar el campo magnético elevado para el componente que necesita ser magnetizado. La estructura 18 de soporte se explica con más detalle con referencia a figuras subsiguientes.

El imán superconductor 12 incluye un material que conducirá la electricidad sin resistencia eléctrica. La mayoría de conductores eléctricos tienen algo de resistencia eléctrica. Sin embargo, la resistencia eléctrica es una propiedad no deseable que tenga un conductor, debido a que la resistencia eléctrica consume energía como calor. La superconductividad se produce en materiales cuando se enfría el material por debajo de una temperatura crítica.

El imán superconductor 12 para magnetizar una máquina eléctrica giratoria normalmente utiliza una corriente eléctrica que fluye a través de la bobina superconductora para producir un campo magnético. A temperaturas ambiente, la bobina superconductora tiene una resistencia eléctrica definida. Sin embargo, cuando se enfría por debajo de la temperatura crítica, la bobina superconductora entra en un estado superconductor y pierde su resistencia eléctrica. El magnetizador superconductor 10 incluye un imán superconductor... [Seguir leyendo]

1. Un magnetizador superconductor (10) , que comprende:

una cámara (16) de vacío; un escudo térmico (14) dispuesto en el interior de la cámara (16) de vacío, 5 un imán superconductor (12) dispuesto en el interior del escudo térmico (14) y configurado para generar un campo magnético en respuesta a una corriente eléctrica suministrada al imán superconductor (12) ;

caracterizado por:

un dispositivo (25) de transferencia de calor que comprende un dispositivo (20) de conducción térmica, y al menos un tubo (22, 32) de calor dispuesto en contacto el imán superconductor (12) ;

un refrigerador criogénico (26) acoplado al dispositivo (25) de transferencia de calor y configurado para enfriar el imán superconductor (12) por medio del dispositivo (25) de transferencia de calor; y en el que el imán superconductor (12) y el escudo térmico (14) están soportados en la cámara (16) de vacío por medio de una estructura (18) de soporte.

2. El magnetizador superconductor (10) de la reivindicación 1, en el que el dispositivo (20) de conducción térmica 15 comprende un bus térmico (21) acoplado al refrigerador criogénico (26) y al imán superconductor (12) .

3. El magnetizador superconductor (10) de la reivindicación 2, en el que el bus térmico (21) está acoplado de forma rígida al imán superconductor (12) .

4. El magnetizador superconductor (12) de la reivindicación 2 o 3, en el que el bus térmico (21) está acoplado al imán superconductor (12) por medio de una conexión flexible (31) .

5. El magnetizador superconductor (10) de cualquier reivindicación precedente, en el que el escudo térmico (14) comprende un escudo térmico ranurado que comprende una pluralidad de bandas (35) de aluminio unidas entre bandas G10 (37) , de tal forma que las bandas (35) de aluminio no hacen contacto entre sí.

6. El magnetizador superconductor (10) de cualquier reivindicación precedente, en el que la estructura (18) de soporte comprende al menos una disposición (38) de tubos anidados acoplada a una armadura de imán 25 superconductor y está configurada para soportar al imán superconductor (12) en la cámara (16) de vacío.

7. El magnetizador superconductor (10) de cualquier reivindicación precedente, en el que la estructura (18) de soporte comprende al menos una disposición (38) de tubos anidados acoplada a una abrazadera envolvente (44) dispuesta rodeando una armadura de imán superconductor y configurada para soportar el imán superconductor (12) en la cámara (16) de vacío.

8. El magnetizador superconductor (10) de cualquier reivindicación precedente, en el que la estructura (18) de soporte comprende una estructura apilada (58) de múltiples capas acoplada a una armadura de imán superconductor y configurada para soportar el imán superconductor (12) en la cámara (16) de vacío.