Rotor für eine elektrische Maschine und elektrische Maschine

Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine elektrische schine sowie eine elektrische Maschine. Der Rotor einer Synchronmaschine besitzt typischerweise einen ferromagnetischen Polkern, der eine aufwändige Form aufweist und damit hohe Fertigungskosten und einen hohen technischen Fertigungsaufwand verursacht. Die Form des Polkerns wird da ^¬ bei üblicherweise durch die Anzahl der Pole des Rotors be- stimmt. Der Polkern eines Rotors wird insofern für genau die Anzahl der Pole ausgelegt. Der Raum zwischen den Polen trägt in der Regel nicht zum Drehmoment bei.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann daher darin gesehen werden, einen Rotor mit einem Polkern anzugeben, wel eher universell in elektrischen Maschinen mit unterschiedli ^¬ cher Polzahl verwendet werden kann.

Die der Erfindung zugrunde Iiegende Aufgabe kann auch darin gesehen werden, eine elektrische Maschine mit einem solchen Rotor anzugeben, wobei eine Polzahl universell veränderbar ist .

Diese Aufgaben werden mittels des jeweiligen Gegenstands der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen.

Nach einem Aspekt ist ein Rotor für eine elektrische Maschine bereitgestellt. Der Rotor umfasst einen Polkern, der einen kühlbaren magnetisierbaren Rotorabschnitt aus einem supraleitenden Material aufweist. Der Rotorabschnitt weist eine rota ^¬ tionssymmetrische Geometrie auf.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine elektrische Maschine schaffen. Die elektrische Maschine umfasst einen Rotor mit einem Polkern, der einen kühlbaren magnetisierbaren Rotorabschnitt aus einem supraleitenden Material aufweist. Der Ro ^¬ torabschnitt weist eine rotationssymmetrische Geometrie auf. Ferner ist eine Magnetisierungseinrichtung vorgesehen, welche ausgebildet ist, einen magnetischen Fluss durch das supralei ^¬ tende Material zu induzieren.

Die Erfindung umfasst also den Gedanken, einen Rotorabschnitt eines Polkerns aus einem supraleitenden Material vorzusehen. Mittels der Magnetisierungseinrichtung kann ein magnetischer Fluss durch das supraleitende Material induziert werden. Es bildet sich insofern ein magnetischer Fluss durch das supraleitende Material aus. Der Rotorabschnitt wird also aufmagne- tisiert. Dadurch, dass der Rotorabschnitt kühlbar ist, ist es in vorteilhafter Weise ermöglicht, das supraleitende Material auf eine Temperatur unterhalb der kritischen Temperatur des supraleitenden Materials abzukühlen. Dieses Abkühlen bewirkt in vorteilhafter Weise, dass der magnetische Fluss in dem supraleitenden Material verankert wird. Der magnetische Fluss wird sozusagen eingefroren. Das Verankern kann insbesondere auch als ein Verpinnen bezeichnet werden. Der Rotorabschnitt kann insofern in vorteilhafter Weise insbesondere einen Pol eines Magnetfeldes bilden. Die kritische Temperatur kann auch als eine Sprungtemperatur bezeichnet werden und ist insbesondere die Temperatur, bei der im Fall eines Unterschreitens der elektrische Widerstand des supraleitenden Materials auf Null Ohm abfällt.

Selbst wenn jetzt die Magnetisierungseinrichtung abgeschaltet wird, so dass diese keinen magnetischen Fluss mehr in dem su- praleitenden Material induziert, bleibt der verankerte magne ^¬ tische Fluss in dem supraleitenden Material erhalten. Der Rotorabschnitt wurde somit in vorteilhafter Weise aufmagneti- siert . Aufgrund der rotationssymmetrischen Geometrie des Rotorab ^¬ schnitts hängt der magnetische Fluss bzw. das entsprechende Magnetfeld nicht von der Geometrie des Rotorabschnitts ab, sondern kann in vorteilhafter Weise frei von der Magnetisierungseinrichtung vorgegeben werden. Das sich bildende Rotormagnetfeld mit einer bestimmten Polzahl kann insofern frei eingestellt werden, da der Rotorabschnitt aufgrund seiner Ro- tationssymmetrie eine polzahlunabhängige Geometrie aufweist.

Ein rotationssymmetrischer Rotorabschnitt im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet insbesondere, dass eine Drehung um jeden beliebigen Winkel um eine Achse, insbesondere um ei- ne Symmetrieachse, den Rotorabschnitt auf sich selbst abbil ^¬ det. Ein Rotorabschnitt mit einer rotationssymmetrischen Geometrie umfasst insbesondere auch eine kugelsymmetrische Geo ^¬ metrie oder auch eine zylindersymmetrische Geometrie. Der Ro ^¬ torabschnitt kann beispielsweise als ein Rotationskörper ge- bildet sein. Ein Rotationskörper im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbesondere ein Körper, der durch Rotation einer erzeugenden Kurve um eine Rotationsachse gebildet wird. Die Kurve und die Achse liegen dabei in einer Ebene. Der Rotor kann insbesondere auch als Läufer bezeichnet wer ^¬ den. Das supraleitende Material kann insbesondere auch als Bulksupraleiter bezeichnet werden. Ein Abschnitt kann insbesondere auch als ein Bereich bezeichnet werden und kennzeichnet insbesondere eine räumlich zusammenhängende Fläche.

Nach einer Ausführungsform kann die elektrische Maschine insbesondere als Synchronmaschine gebildet sein.

Nach einer Ausführungsform ist der Polkern aus einem magneti- sehen Material, insbesondere Eisen und/oder XsNig, oder einem nicht magnetischen bzw. unmagnetischen Material oder einer Kombination hiervon gebildet. Der Polkern kann insbesondere auch Kupfer als Material umfassen. Das Vorsehen eines magnetischen Materials bewirkt in vorteilhafter Weise insbesonde- re, dass ein Grundmagnetfeld erzeugt ist, auf welches dann mittels des magnetisierbaren Rotorabschnitts ein weiteres Ma ^¬ gnetfeld aufgeprägt wird. Der Polkern ist insbesondere aus einem Metall gebildet bzw. umfasst ein Metall. Der Polkern kann beispielsweise auch aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gebildet sein. Bei einem Polkern aus Kupfer kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass der Polkern in einer fer- romagnetischen Hülle angeordnet ist. Auf diese Hülle werden dann beispielsweise weitere Elemente wie beispielsweise Kopp ^¬ lungsschicht, Heizung, supraleitendes Material angeordnet.

Nach einer Ausführungsform ist der Polkern als ein Zylinder gebildet, wobei der Rotorabschnitt umlaufend an einer Außen- fläche, auch als Mantelfläche bezeichnet, des Zylinders ange ^¬ ordnet ist. Mit Zylinder ist hier insbesondere ein gerader Kreiszylinder, auch Drehzylinder genannt, gemeint, der beispielsweise durch Verschiebung eines Kreises durch eine Gera ^¬ de durch den Kreismittelpunkt, die senkrecht zur Kreisebene liegt, gebildet wird. Ein Querschnitt des geraden Kreiszylin ^¬ ders senkrecht zu der Geraden weist somit eine Kreisform auf. Das Vorsehen eines solchen Zylinders als Polkern, wobei der Rotorabschnitt umlaufend an einer Außenfläche bzw. Mantelflä ^¬ che des Zylinders angeordnet ist, weist insbesondere den Vor- teil auf, dass ein solcher Rotationskörper besonders einfach herzustellen und zu bearbeiten ist. Der Rotorabschnitt kann insbesondere auf der gesamten Außenfläche des Zylinders ange ^¬ ordnet sein, was eine besonders effiziente Nutzung der Außen ^¬ fläche bewirkt und ferner ein räumlich ausgedehntes Magnet- feld erzeugen kann. Es wird insbesondere eine optimale Nut ^¬ zung der verfügbaren Fläche hinsichtlich großen Drehmoments der elektrischen Maschine bewirkt. Die Außenfläche kann also insbesondere komplett durch den Rotorabschnitt bedeckt sein. Vorzugsweise kann auch vorgesehen sein, dass der Rotorab- schnitt nur an einem oder mehreren Teilabschnitten der Außenfläche angeordnet ist. Die Außenfläche ist also insbesondere nur teilweise durch den Rotorabschnitt bedeckt. Bei einer teilweisen Bedeckung wird in vorteilhafter Weise supraleitendes Material eingespart.

Gemäß einer Ausführungsform ist der Zylinder als ein Hohlzylinder gebildet, so dass in einen Innenraum des Hohlzylinders ein Kühlfluid, beispielsweise flüssiger Stickstoff, flüssiges Neon oder flüssiges Helium, eingebracht werden kann, um den Polkern und damit auch das supraleitende Material in vorteil ^¬ hafter Weise zu kühlen. Diese Art der Kühlung weist insbesondere den Vorteil auf, dass sie einfach durchzuführen ist. Ferner ist das Kühlfluid in direktem Kontakt mit dem Zylin ^¬ der, was eine schnelle, effektive und effiziente Kühlung be ^¬ wirkt. Ein Kühlfluid im Sinne der vorliegenden Erfindung kann insbesondere ein Kühlgas oder eine Kühlflüssigkeit sein.

Nach einer anderen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass zwischen dem Rotorabschnitt und der Außenfläche eine thermi ^¬ sche Kopplungsschicht gebildet ist. Somit ist in vorteilhaf ^¬ ter Weise eine genau definierte thermische Ankopplung des su ^¬ praleitenden Materials an dem Polkern ermöglicht. Vorzugswei ^¬ se weist die thermische Kopplungsschicht eine vorbestimmte thermische Leitfähigkeit auf, so dass eine Übertragung von thermischer Energie zwischen dem Polkern und dem Rotorabschnitt genau eingestellt werden kann. Beispielsweise kann der Rotorabschnitt thermisch schwach an dem Polkern gekoppelt sein. Das heißt insbesondere, dass eine Erwärmung des supra ^¬ leitenden Materials nicht oder kaum zu einer Erwärmung des Polkerns führt. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die thermische Kopplungsschicht eine thermische Diode umfasst, welche eine Übertragung von thermischer Energie im Wesentlichen nur in eine Richtung zulässt. Eine solche thermische Di ^¬ ode kann beispielsweise Diamant sein.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die thermische Kopplungs ^¬ schicht Glasfaser. Glas weist beispielsweise im Vergleich zu Kupfer eine sehr geringe thermische Leitfähigkeit auf, so da ^¬ durch in vorteilhafter Weise eine schwache thermische Ankopp ^¬ lung bewirkt werden kann. Ferner weisen Glasfaser weiterhin den Vorteil auf, dass sie in der Regel alterungs- und witte ^¬ rungsbeständig, chemisch resistent und nicht brennbar sind, so dass eine zuverlässige und dauerhaft stabile thermische Kopplungsschicht gebildet ist. In einer anderen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die thermische Kopplungsschicht aus einer Glasfaserbandage gebildet ist. Eine solche Glasfaserbandage kann beispielswei ^¬ se um den Zylinder gewickelt werden, beispielsweise nass ge- wickelt werden, das heißt insbesondere, dass die Glasfaser ^¬ bandage im nassen Zustand beispielsweise mit Epoxydharz gewi ^¬ ckelt wird und anschließend aushärten kann. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Glasfaserbandage mittels eines Epo ^¬ xydharz-Klebers an die Außenfläche geklebt ist. Die Glasfa- serbandage weist insbesondere eine definierte Dicke auf. Das Ausbilden einer thermischen Kopplungsschicht mittels Wickeln einer Glasfaserbandage weist insbesondere den Vorteil auf, dass diese fest und in gutem thermischem Kontakt mit der Au ^¬ ßenfläche des Zylinders an den Zylinder aufgetragen werden kann.

In einer weiteren Ausführungsform weist das supraleitende Material eine Schutzschicht gegen eine bei einer Rotation des Polkerns gebildeten Zentrifugalkraft auf. Dadurch ist in vor- teilhafter Weise das supraleitende Material gegen die bei Ro ^¬ tation auftretende Kräfte geschützt. Beispielsweise kann eine nass gewickelte Glasbandage oder Glasfaserbandage als Schutz ^¬ schicht vorgesehen sein. Diese wird insbesondere im nassen Zustand beispielsweise mit Epoxydharz um das supraleitende Material gewickelt und härtet aus, so dass eine stabile und feste Anordnung erzielt wird.

In noch einer anderen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Rotorabschnitt aus einer oder mehreren supraleiten- den Kacheln gebildet ist. Die Kacheln können beispielsweise aufgeklebt sein, insbesondere mittels eines Epoxydharz-Kle ^¬ bers. Eine Kachel kann beispielsweise eine Vierecksform auf ^¬ weisen und beispielsweise etwa 4 cm oder etwa 5 cm lang und etwa 4 cm oder etwa 5 cm breit sein. Die Kacheln können gleich oder unterschiedlich gebildet sein. Die genauen Maße hängen insbesondere von der Geometrie des Rotorkerns ab, so dass die obigen Bemaßungen lediglich als beispielhaft, nicht aber als einschränkend zu verstehen sind. Solche supraleiten- den Kacheln weisen insbesondere den Vorteil auf, dass eine einfache Anbringung von supraleitenden Materialien auf den Polkern, beispielsweise der Außenfläche des Zylinders, be ^¬ wirkt wird. Ferner kann eine einzelne Kachel beispielsweise bei Beschädigung einfach ausgetauscht werden, ohne dass dabei das gesamte supraleitende Material erneuert werden müsste.

Nach einer weiteren Ausführungsform ist auf dem supraleitenden Material eine Heizung angeordnet, welche das supraleiten ^¬ de Material zumindest auf eine Temperatur oberhalb der kriti ^¬ schen Temperatur erwärmen kann. Somit ist es insbesondere in vorteilhafter Weise ermöglicht, einen bereits unterhalb der kritischen Temperatur abgekühlten Rotorabschnitt wieder soweit ausreichend zu erwärmen, dass ein Durchdringen von magnetischen Fluss durch das supraleitende Material ermöglicht ist, so dass sich als Folge ein entsprechendes Rotormagnet ^¬ feld ausbildet. So kann beispielsweise in vorteilhafter Weise auch während des Betriebs der elektrischen Maschine das Ro ^¬ tormagnetfeld erneuert oder verändert werden, wobei hierzu insbesondere eine Rotation des Rotors gestoppt wird. Ferner kann so auch nachträglich eine Polzahl der Maschine verändert werden .

Gemäß einer Ausführungsform kann die Heizung als eine Heizfo- lie gebildet sein, welche insbesondere auf das supraleitende Material geklebt ist, beispielsweise mittels eines Epoxyd ^¬ harz-Klebers. Das Vorsehen einer Heizfolie hat insbesondere den Vorteil, dass dadurch in einfacher Weise auch eine große Oberfläche des supraleitenden Materials erwärmt werden kann.

In einer Ausführungsform umfasst die Magnetisierungseinrichtung zumindest eine mittels eines elektrischen Stroms be- strombare Magnetisierungsspule. Eine solche Magnetisierungs ^¬ spule kann beispielsweise im Rotor angeordnet sein, bei- spielsweise kann eine Wicklung einer solchen Spule um das su ^¬ praleitende Material und/oder um den Zylinder, gewickelt sein. Die Magnetisierungsspule kann aber auch extern von dem Rotor angeordnet sein. Das Vorsehen einer Magnetisierungsspu- le weist insbesondere den Vorteil auf, dass ein magnetischer Fluss durch das supraleitenden Material unabhängig von einem Betrieb der elektrischen Maschine erzeugt werden kann, da im Betrieb der elektrischen Maschine, einzelne Spulen der Ma- schine dafür in der Regel nicht verwendet werden können.

Gemäß einer anderen Ausführungsform umfasst die Magnetisierungseinrichtung eine Statorwicklung eines Stators. Insbesondere kann die Magnetisierungseinrichtung mehrere Stator- Wicklungen des Stators umfassen. Der Stator kann insbesondere auch als Ständer bezeichnet werden. Somit wird in vorteilhaf ^¬ ter Weise eine bereits vorhandene Wicklung eines Stators, welcher insbesondere allgemein von der elektrischen Maschine umfasst sein kann, verwendet, um einen magnetischen Fluss in dem supraleitenden Material zu induzieren. In diesem Fall kann beispielsweise auf weitere zusätzliche Magnetisierungs ^¬ spulen verzichtet werden, was Kosten und einen technischen Fertigungsaufwand einspart. Der Stator kann insbesondere meh ^¬ rere Wicklungen umfassen, welche einzeln oder gemeinsam bestromt werden können. Die Statorwicklungen können beispielsweise aus einem supraleitenden Material gebildet sein, so dass bei entsprechender Kühlung der Wicklungen unterhalb der Sprungtemperatur ein besonders verlustarmer Betrieb der elektrischen Maschine ermöglicht ist.

In einer weiteren Ausführungsform kann zur Bestromung des Stators, insbesondere der Wicklungen, und/oder zur Bestromung der Magnetisierungsspule eine DC-Stromquelle vorgesehen sein. DC steht hierbei für „Direct Current", also Gleichstrom.

Gemäß einer Ausführungsform kann das supraleitende Material beispielsweise ein Hochtemperatur-supraleitendes (HT _C S) Mate ^¬ rial sein, wobei T _c für die kritische Temperatur steht. Im Folgenden wird für HT _C S auch einfach nur HTS verwendet. Das supraleitende Material kann beispielsweise YBa ₂ Cu ₃ C>7,

Bi ₂ Sr ₂ CaCu0 ₈ , (BiPb) ₂ Sr ₂ Ca2Cu30io , SmBaCuO, GdBaCuO, YBaCuO oder Magnesiumdiborid sein. Bei einem HTS-Material kann die kriti- sehe Temperatur beispielsweise gleich oder größer 23 K betragen .

In einer weiteren Ausführungsform können auch mehrere Rotor- abschnitte aus einem supraleitenden Material gebildet sein. Beispielsweise sind die Rotorabschnitte gleich oder unter ^¬ schiedlich gebildet.

Nach einer anderen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Rotor in einem Kryostaten für eine thermische Isolierung angeordnet ist. Somit kann in vorteilhafter Weise eine beson ^¬ ders effiziente und sparsame Kühlung des Rotors bewirkt wer ^¬ den. Insbesondere kann der Kryostat evakuiert sein. Vorzugs ^¬ weise ist der Kryostat als Teil des Rotors gebildet bzw. von diesem umfasst, so dass er mit dem Rotor mitrotieren kann. Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläu- tert werden. Hierbei zeigen

Fig. 1 einen Rotor,

Fig. 2 eine elektrische Maschine und

Fig. 3 eine Schnittansicht durch einen anderen Rotor. Im Folgenden werden für gleiche Merkmale gleiche Bezugszei ^¬ chen verwendet.

Fig. 1 zeigt einen Rotor 101 für eine elektrische Maschine (nicht gezeigt) . Der Rotor 101 umfasst einen Polkern 103, der einen kühlbaren magnetisierbaren Rotorabschnitt 105 aus einem supraleitenden Material umfasst, der eine rotationssymmetrische Geometrie aufweist. Der Rotorabschnitt 105 kann insofern auch als ein rotationssymmetrischer Rotorabschnitt bezeichnet werden. Die rotationssymmetrische Geometrie des Rotorab- Schnitts 105 ist in Fig. 1 mittels eines Kreises dargestellt, wobei dies lediglich als exemplarisch und nicht als einschränkend zu verstehen ist. Beispielsweise kann der Rotorab ^¬ schnitt auf einer Außenfläche eines geraden Kreiszylinders, insbesondere Hohlzylinders, umlaufend um die Mantelfläche ge- bildet sein, wobei der Kreiszylinder insbesondere den Polkern bildet .

Fig. 2 zeigt eine elektrische Maschine 201 umfassend den Ro ^¬ tor 101 aus Fig. 1. Die elektrische Maschine 201 weist ferner eine Magnetisierungseinrichtung 203 auf, welche einen magne- tischen Fluss in dem supraleitenden Material des Rotorab ^¬ schnitts 105 induzieren kann, so dass der Rotorabschnitt 105 in vorteilhafter Weise aufmagnetisiert wird.

Hierzu wird vorzugsweise der Rotorabschnitt 105, falls not ^¬ wendig, auf eine Temperatur oberhalb der kritischen Tempera- tur des supraleitenden Materials erwärmt. Die Magnetisie ^¬ rungseinrichtung 203 induziert dann einen magnetischen Fluss in bzw. durch das supraleitende Material. Nachdem sich also ein magnetischer Fluss in bzw. durch das supraleitende Mate ^¬ rial ausgebildet hat, wird der Rotorabschnitt 105 auf eine Temperatur unterhalb der kritischen Temperatur abgekühlt, was in vorteilhafter Weise bewirkt, dass sich der magnetische Fluss in dem supraleitenden Material verankert. Der magneti ^¬ sche Fluss wird sozusagen eingefroren. Das heißt also insbe ^¬ sondere, dass selbst bei Abschaltung der Magnetisierungsein- richtung 203, der magnetische Fluss und damit das entspre ^¬ chend gebildete Rotormagnetfeld erhalten bleiben.

Aufgrund der Rotationssymmetrie des Rotorabschnitts 105 weist das so verankerte Rotormagnetfeld ein Feldprofil auf, was nicht von der Geometrie des Rotorabschnitts 105 abhängt. Die Magnetisierungseinrichtung 203 kann insofern in vorteilhafter Weise ein bestimmtes Feldprofil frei vorgeben. Dadurch kann weiterhin in vorteilhafter Weise eine bestimmte Polzahl eingestellt werden. In einer nicht gezeigten Ausführungsform umfasst die elektrische Maschine 201 einen Stator mit einer oder mehreren Statorwicklungen, wobei die Magnetisierungseinrichtung zumindest eine der Statorwicklungen bestromt, um den magnetischen Fluss in dem supraleitenden Material zu induzieren. Um die Statorwicklungen zu bestromen, ist vorzugsweise eine DC-Stromquelle vorgesehen .

Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht durch einen Rotor 301 für eine elektrische Maschine (nicht gezeigt) . Der Rotor 301 um ^¬ fasst einen Polkern 303 gebildet aus einem Hohlzylinder 305. Der Hohlzylinder 305 weist einen Hohlraum 307 bzw. Innenraum auf, welcher insbesondere ein Kühlfluid, beispielsweise flüs ^¬ siges Neon, flüssiger Stickstoff oder flüssiges Helium, zur Kühlung des Hohlzylinders 305 aufnehmen kann. Auf einer Au ^¬ ßenfläche 309 bzw. Mantelfläche des Hohlzylinders 305 ist ei ^¬ ne mit Epoxydharz-Kleber nass gewickelte Glasfaserbandage 311 aufgebracht. Auf die Glasfaserbandage 311 ist ein supralei ^¬ tendes Material 313 befestigt, beispielsweise mittels eines Epoxydharz-Klebers. Die Glasfaserbandage 311 bewirkt hierbei eine definierte, schwache thermische Ankopplung des supralei ^¬ tenden Materials 313 an den Polkern 303. Das supraleitende Material 313 bildet einen Rotorabschnitt. Gemäß einer nicht gezeigten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das supraleitende Material 313 als supraleitende Kacheln auf die Glasfaserbandage 311 aufgebracht wird.

In dem Rotor 301 ist die gesamte Mantelfläche 309 des Hohlzy- linders 305 mit dem supraleitenden Material 313, insbesondere den Kacheln, bedeckt, so dass in vorteilhafter Weise eine op ^¬ timale Nutzung der verfügbaren Fläche hinsichtlich großen Drehmoments der elektrischen Maschine erreicht wird. In einer nicht gezeigten Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, dass die Mantelfläche 309 des Hohlzylinders 305 nur teilweise mit dem supraleitenden Material 313, insbesondere den Kacheln, bedeckt ist, wodurch in vorteilhafter Weise sup- raleitendes Material eingespart werden kann. Wichtig ist nur, dass das supraleitende Material 313 umlaufend um die Mantel ^¬ fläche 309 gebildet ist, so dass der mittels des supraleiten ^¬ den Materials 313 gebildete Rotorabschnitt eine rotationssym- metrische Geometrie aufweist.

Auf einer der Glasfaserbandage 311 abgewandten Seite 315 des supraleitenden Materials 313 ist eine Heizung 317 angeordnet, welche vorzugsweise als eine Heizfolie gebildet ist. Die Hei- zung 317 ist auf die Seite 315 aufgeklebt, beispielsweise mittels eines Epoxydharz-Klebers.

Um diese Anordnung ist eine nass gewickelte Glasbandage 319 angeordnet, welche in vorteilhafter Weise einen Schutz gegen eine bei Rotation auftretende Rotationskraft bewirkt.

Für eine thermische Isolierung des Rotors 301 ist ein Kry- ostat 321 mit einer doppelwandigen evakuierten Wandung 323 gebildet, wobei der Rotor 301 in dem Kryostaten 321 angeord- net ist. In einer nicht gezeigten Ausführungsform kann der

Kryostat auch nur eine einfachwandige Wandung umfassen, wobei dann vorzugsweise ein Raum zwischen dem Rotor 301 und der Wandung des Kryostats evakuiert ist. In einer weiteren nicht gezeigten Ausführungsform kann die einfachwandige bzw. dop- pelwandige Wandung des Kryostats metallisch sein bzw. aus ei ^¬ nem metallischen Material gebildet sein. Dadurch fallen in vorteilhafter Weise Wirbelstromverluste im rotierenden Kryostaten und nicht im supraleitenden Material 313 an. In einer nicht gezeigten Ausführungsform ist der Hohlzylinder 305 als ein metallischer Hohlzylinder gebildet, so dass in vorteilhafter Weise Wirbelstromverluste in einer metallischen Wandung des Hohlzylinders und nicht in dem supraleitenden Ma ^¬ terial 313 anfallen. Der Hohlzylinder 305 kann vorzugsweise aus Kupfer gebildet sein, was aufgrund der guten thermischen Leitfähigkeit von Kupfer eine besonders effiziente und effek ^¬ tive Kühlung ermöglicht. Bei einem Hohlzylinder aus Kupfer kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass dieser in einer fer- romagnetischen Hülle angeordnet ist, auf welcher dann insbe ^¬ sondere die Glasfaserbandage 311 und die weiteren Elemente des Rotors 301 angeordnet bzw. aufgebracht sind. Zusammenfassend umfasst die Erfindung insbesondere den Gedan ^¬ ken, einen Rotor mit einer polzahlunabhängigen Geometrie vorzusehen, was insbesondere durch eine rotationssymmetrische Anordnung des supraleitenden Materials erreicht wird. Insbe ^¬ sondere kann der Polkern ein Hohlzylinder sein, wobei die Mantelfläche des Hohlzylinders mit dem supraleitenden Materi ^¬ al bedeckt ist, insbesondere in Form von supraleitenden Ka ^¬ cheln. Dieser universelle Rotoraufbau erlaubt somit in vor ^¬ teilhafter Weise die Verwendung des Rotors in elektrischen Maschinen mit unterschiedlichen Polzahlen.

Weiterhin verringert sich dadurch der Fertigungsaufwand, was höhere Stückzahlen bewirkt, was letztlich zu deutlich reduzierten Fertigungskosten führt. Der geringe Platzbedarf für die Pole des Rotors ermöglicht in vorteilhafter Weise den Bau von besonders schlanken Rotoren. Dadurch werden insbesondere in vorteilhafter Weise höhere Drehzahlen realisierbar. Die mechanische Stabilisierung des Rotors für den Betrieb bei hohen Drehzahlen ist insbesondere durch eine Zylinderform bzw. zylindrische Form leicht und kostengünstig realisierbar.

Die Kühlung des Rotors wird bei einer Magnetisierung des Ro- torabschnitts mittels Wicklungen, welche außerhalb des Rotors angeordnet sind, im Vergleich zu Rotoren, welche mittels ei ^¬ ner zusätzlichen Spule aufmagnetisiert werden müssen bzw. welche mit HTS-Spulen, also Spulen aus einem HTS-Material , zur Aufmagnetisierung versehen sind, wesentlich vereinfacht, da keine solche zusätzliche Spule (mit potentieller Quenchge- fahr) gekühlt werden muss. Es gibt auch keine entsprechenden Stromzuführungen, die thermisch abgefangen und gekühlt werden müssten . Insbesondere wenn die gesamte Mantelfläche des hohlzylindri ^¬ schen Polkerns mit einem supraleitenden Material, insbesonde ^¬ re supraleitenden Kacheln, belegt ist, wird in vorteilhafter Weise eine optimale Nutzung der verfügbaren Fläche hinsicht ^¬ lich möglichst großem Drehmoment der elektrischen Maschine erreicht .

Beim Aufmagnetisieren des Rotorabschnitts kann dieser auf- grund seiner Rotationssymmetrie, insbesondere seiner Zylin ^¬ dersymmetrie, in jeder beliebigen Position stehen. Ein exaktes und insofern aufwendiges Positionieren entfällt, da keine Polpositionen durch die geometrische Form des Rotorabschnitts vorbestimmt sind.

Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .