具体实施方式

附图中的图示是示意性的。应注意的是，在不同的图中，类似或相同的元件设置有相同的附图标记。

图1示意性地并且局部地示出包括根据本发明的电动发电机11和冷却系统的风力涡轮机1的纵向截面。风力涡轮机1包括安装在未描绘的基底上的塔架2。机舱3布置在塔架2的顶部上。

风力涡轮机1进一步包括风力转子5，其具有两个、三个或更多个叶片4（在图1的透视图中，仅两个叶片4可见）。风力转子5可围绕旋转轴线Y旋转。如果没有不同地规定，则在下文中，术语轴向、径向和周向参考旋转轴线Y作出。

叶片4相对于旋转轴线Y径向延伸。

风力涡轮机1包括永磁体电动发电机11。根据本发明的其它可能实施例（未表示在附图中），本发明可以应用于具有内部或外部转子并且具有任何类型的场激励（例如永磁体或DC线圈）的任何其它类型的电机。

风力转子5直接（例如直接驱动）或者借助于可旋转主轴9并且通过齿轮箱（未示出在图1中）与发电机11旋转耦接。提供示意性地描绘的轴承组件8以便使主轴9和转子5保持在适当位置。可旋转主轴9沿着旋转轴线Y延伸。

电动发电机10包括定子20和转子30。转子30可相对于定子20围绕旋转轴线Y旋转。在所述实施例中，转子30可旋转地布置在定子20外部。转子30具有多个永磁体（未示出）。

图2示出穿过根据本发明的实施例的发电机11的定子20的示意性局部横截面。定子20具有多个槽12，形成定子线圈的超导绕组13容纳在槽12中。定子20的定子线圈面向转子30。当转子30相对于具有定子线圈的定子20旋转时，在定子线圈中产生AC电流。

热联接到超导绕组13的散热器16布置在槽12中。散热器16被构造成运送第一冷却剂以冷却超导绕组13。第一冷却剂用于冷却超导绕组13。第一冷却剂被配置成将超导绕组13设置在超导状态。散热器16和超导绕组13布置在具有热绝缘性质的热屏障14中。此材料可以是具有热绝缘性质的任何适当材料。

在广义解释中，散热器16可以照此由第一冷却剂建立。可替代地，如所述实施例中所示，散热器16包括支撑构件，所述支撑构件支撑超导绕组13并且具有冷却通道17，冷却通道17被构造成接收第一冷却剂。冷却通道17具有圆形横截面；然而，冷却通道17可以同样地具有矩形横截面或任何其它横截面。由于超导绕组13通常由可以设置在超导状态的材料制成，因此超导绕组13通常由耐火材料制成，例如不具有足够的坚固度的一类陶瓷。由于超导绕组13由散热器16支撑，所述散热器16还可以充当支撑构件、并且其通常由较坚固材料（例如金属）形成，因此超导绕组13受到保护并且将较不可能受损。

此结构高效且重量轻，并且同时提供足够的冷却能力，以在操作期间维持定子线圈的超导绕组13中的超导性。

定子20包括额外的冷却管18，额外的冷却管18被构造成运送优选地不同于第一冷却剂的第二冷却剂。在所述实施例中，额外的冷却管18放置在定子铁芯内。其还可以放置在也将提供到达定子芯部的充分热接触的其它位置处。虽然提供第一冷却剂以使超导绕组13冷却到第一温度以下，但是也提供第二冷却剂以使定子20冷却到第二温度以下，其中所述第一温度低于所述第二温度。虽然超导绕组13在等于或低于所述第一温度的温度下是超导的，但是超导绕组13在等于或高于第二温度的温度下可以不是超导的。此类超导绕组13也称为HTS（高温超导体），尽管其也可以是LTS（低温超导体）。

超导绕组13可以具有二阶超导性。直到所谓的“下临界磁场”，二阶超导体处于所谓的迈斯纳相（Meissner phase），并且如同一阶超导体一样起作用。在更高磁场的情况下，呈所谓的通量管形式的磁场线可以在“上临界磁场”下的超导状态被完全破坏之前穿透材料。通量管中的磁通量通常等于磁通量量子（magnetic flux quantum）。

第一温度可以是-196°C或更低、优选地-206°C或更低。第一冷却剂可以是液氮（LN或LN₂）、液氦（⁴He或³He）或适于冷却到第一温度以下的任何其它冷却剂。

第二温度可以是-20°C或更低、优选地-50°C或更低。第二冷却剂可以是水、乙二醇、乙醇、其混合物或适于冷却到第二温度以下的任何其它冷却剂。

由于定子20相对大，例如对于具有高于1 MW的输出功率的风力涡轮机1，其包括多个层压定子段。所述层压定子段可以最小化涡流。可替代地，定子20可以制成为单件，例如对于具有较小输出功率的较小风力涡轮机。

定子20的层压定子段容纳在真空容器19中，如图2中所示。真空容器19由磁场可穿透的材料制成。这是因为发电机11使用在定子20的定子线圈与转子30之间产生的磁场。磁通量必须通过真空容器19。真空容器19的材料可以选自非磁性材料（例如铝或不锈钢），或某种塑料或纤维材料。定子20的另外的热绝缘通过存在于转子30与定子20的定子线圈之间的气隙来实现。

定子20优选地包括径向安置在层压定子段内部的铁芯。所述铁芯最小化磁路磁阻。

额外的冷却管18可以布置在此定子铁芯和/或层压定子段内。

为了移动第一和第二冷却剂，提供两个泵（未示出），所述泵被构造成分别泵送第一和第二冷却剂通过散热器16和额外的冷却管18。此外，散热器16和额外的冷却管18连接到一个或多个热交换器（未示出），以在第一和第二冷却剂与周围环境或另一介质之间实现热交换。此热交换在现有技术中已知，并且并不需要进一步描述。可替代地，可以在不具有泵的情况下使用对流流动。

有利地，本发明能够冷却定子20以根除由定子20的层压定子段中的可变磁通量感应引起的铁损的加热效应，并且充分冷却超导绕组13以使其是超导的。所述层压定子段包封在真空容器19中，以最小化超导绕组13的对流加热。

另外，实现两级冷却以经由带有水/乙二醇溶液（或类似冷却剂）的膨胀冷却管18冷却定子20，从而冷却定子20并去除操作期间的铁损。然后，超导绕组13由包括冷却通道17的相邻散热器16进一步冷却，冷却通道17运送液氮（LN2）或另一合适冷却剂，以将超导绕组13进一步冷却到所需的操作温度。散热器16去除操作中超导绕组13的任何损耗，并且包裹在热屏障14中，所述热屏障14由最小化来自周围定子20的超导绕组13的辐射加热的材料制成。

应注意的是，术语“包括”并不排除其它元件或步骤，并且“一（a）”或“一（an）”并不排除多个。而且，可以组合关联不同实施例描述的元件。还应注意的是，权利要求书中的附图标记不应解释为限制权利要求书的范围。