具有带有低温部件的电机的系统以及用于操作系统的方法与流程

本发明涉及一种带有超导部件的电机，所述超导部件借助于低温液体冷却。特别地，本发明涉及可从低温液体的汽化和汽化介质的随后加热获得的制冷能力的大致完全使用。

背景技术：

具有低温部件（即，在低温环境温度下操作的部件）的机器的操作通常需要不可忽视的费用以提供使所述部件的温度降低到低温水平所需的冷却能力。如果机器在可获得操作介质（可以使用其来提供所需的冷却能力）的环境或系统中操作，则可能减少费用。此类操作介质可以（例如）是氢气和/或氧气，其例如在潜水艇或飞行器上用于操作消耗装置（诸如例如，燃气涡轮机或燃料电池），并且为了节省空间，其以在极低温度下存在的低温液体的形式载运。例如，氢气和氧气的沸点分别为大约20k和90k。

然而，由于消耗装置通常在室温的数量级的温度下需要操作介质，因此其在使用之前必须首先汽化和加热。这（例如）借助于电加热器发生，但是由于加热器消耗的能量，这对系统的总效率具有负面影响。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是改善此类系统的总效率。

此目的通过权利要求1中所述的方法并且通过权利要求5中所述的系统来实现。从属权利要求描述有利改进。

在一种用于操作系统的方法中，所述系统具有：具有多个部件的低温电机、特别是超导电机，其包括至少一个低温部件和至少一个另外的部件；以及被设计成使用操作介质的消耗装置，低温冷却剂以液态从贮存器供应到电机的低温部件，以便将低温部件冷却到低温温度。低温部件在低温温度下变成超导的，或者具有相对于其在0°c下的导电率增加至少一个数量级的导电率。在低温部件的冷却期间，冷却剂至少部分汽化。冷却剂随后以液态和/或气态供应到电机的另外的部件，以便使用冷却剂在低温部件的冷却之后剩余的冷却能力来冷却所述另外的部件。随后，即，在通过电机之后，冷却剂由电机提供到消耗装置，其中消耗装置使用供应到其作为操作介质的冷却剂并使所述冷却剂生效。

措辞“以液态和/或气态”在这里旨在表示以下事实：冷却剂在其被引导到所述另外的部件时可以是完全液态、完全气态或者部分是液态并且另外的部分是气态。

使用液体冷却剂的汽化焓的至少一部分来冷却低温部件。可选地，可以使用在低温部件的冷却之后剩余的汽化焓的一部分来冷却另外的部件。然而，特别地，使用冷却剂的加热焓的至少一部分来冷却另外的部件。

本发明的基本构思基于以下事实：在系统中操作具有至少一个低温或超导部件的电机。此部件可以（例如）是变压器、限流器、马达或发电机。在系统的此配置中，可以使用用于冷却低温部件的低温液体冷却剂的汽化焓，以便使所述部件保持在至少近似恒定的操作温度。另外，现在利用以下事实：相当大的冷却潜力仍包含在汽化冷却剂的加热焓中。确实，与汽化焓不同，对应的冷却能力并不在恒定温度下、而是在冷却剂的沸点与消耗装置处的随后使用温度之间的整个范围内发生。因此，使用加热焓来冷却在恒定低温下操作的低温部件仅是条件有效的。然而，加热焓可以用于冷却机器的另外的部件。另外，在低温部件的冷却之后可能剩余的汽化焓的一部分还可以可选地用于冷却所述另外的部件。

此处，所述另外的部件被冷却到如下程度：使得不仅补偿所述另外的部件的加热（因在所述另外的部件的常规操作期间发生的损耗所致）或者去除对应的热，而且将所述另外的部件冷却到低于正常温度的温度水平的操作温度。此处，正常温度理解为意味着如果系统或电机未操作时所述另外的部件将具有的温度，即，正常温度例如是电机所处的周围环境的环境温度或室温。相反地，用于限定正常温度的出发点是，一旦电机操作，如果不冷却所述另外的部件，则所述另外的部件便具有高于正常温度的温度，如上文/下文所述。

因此，加热焓并且可选地汽化焓的剩余部分用于冷却另外的部件。然而，此处不仅旨在去除另外的部件的操作引起的损耗，而且旨在利用如下效果：另外的部件的电阻随着温度下降而减小，并且因此例如i²·r损耗也一样。此处，所述出发点可以是以下事实：此处不仅通过冷却剂去除操作引起的损耗，而且另外还将另外的部件冷却到较低温度水平，并且因此减小操作引起的损耗的量级，这继而促进冷却。

当冷却剂的温度已经超过第一预先确定的最小值时，仅从电机去除冷却剂，和/或当冷却剂的温度已经超过第二预先确定的最小值时，冷却剂仅供应到消耗装置。

虽然第一和第二最小值可以相同，但是第一最小值通常按如下方式预先确定：一旦冷却剂的温度如此高，便去除所述冷却剂，并且因此其冷却效果如此低以至不再确保另外的部件的进一步冷却。第二最小值将理想地如此高以至消耗装置的冷却剂或操作介质的温度在对消耗装置的操作而言最佳的范围内。

以有利方式，例如当根据目前为止描述的方法提供到消耗装置的操作介质无法满足消耗装置对操作介质的当前需求时，操作介质可以另外供应到消耗装置。为了提供额外的操作介质，从贮存器去除额外的冷却剂。所去除的额外的冷却剂供应到旁路，所述旁路构成绕过低温部件的装置，即，供应到旁路的冷却剂不供应到低温部件。所述旁路具有加热装置，所去除的额外的冷却剂供应到所述加热装置，并且所述加热装置将供应到其的冷却剂加热到适于在消耗装置中进一步使用的温度。最后，经加热的冷却剂作为额外的操作介质提供到消耗装置。因此，例如如果消耗装置具有增加的需求，则可以经由旁路将额外的操作介质供应到消耗装置。

过量冷却剂（即，当前不需要或不能够在消耗装置中生效并且在低温部件中汽化的冷却剂）也可以供应到存储装置并且临时存储在那里。至少在消耗装置对操作介质的需求超过由电机提供的操作介质的量的情况下，临时存储在存储装置中的冷却剂的至少一部分作为额外的操作介质供应到消耗装置。此处，所提供的量大致对应于当前由低温部件提供的液态和/或气态冷却剂的量。

以有利方式，在电机投入操作之前冷却另外的部件。此操作模式是有利的，例如，并且特别是在具有电驱动系统的飞行器中使用所述系统的情况下有利，因为从而尽可能在电动飞行器的起动之前立即冷却另外的部件（例如电机的定子绕组），并且因此使电机的过载对于例如飞行器的起动来说简单地成为可能。在此示例中，使电机投入操作与启动飞行器的驱动系统以产生推力相关联。

对应的系统具有：低温电机、特别是超导电机，所述电机具有多个部件，并且具有用于将冷却剂引导到所述部件并且在所述部件之间引导冷却剂的引导系统；以及被设计成使操作介质生效例如以便提供电能或机械能的消耗装置。所述多个部件包括至少一个低温部件和分配给所述低温部件的第一冷却系统以及至少一个另外的部件和分配给所述另外的部件的第二冷却系统。冷却剂可以经由引导系统的第一部分从贮存器以液态供应到第一冷却系统，以便使用液体冷却剂的汽化焓的至少一部分使低温部件冷却到低温温度，其中低温部件在低温温度下变成超导的，或者具有相对于其在0°c下的导电率增加至少一个数量级的导电率。冷却剂可以经由引导系统的另外的部分由低温部件或者由第一冷却系统供应到第二冷却系统，以便使用冷却剂在低温部件的冷却之后剩余的冷却能力并且使用冷却剂的加热焓的至少一部分使另外的部件冷却到相对于正常温度降低的操作温度。消耗装置的操作介质特别是冷却剂，并且消耗装置和电机以如下方式彼此流体连接：冷却剂在通过电机之后可以以气态供应到消耗装置以便在那里生效。

低温部件优选地是电机的转子、特别是转子的低温转子绕组或布置在转子上的超导永磁体。

为了冷却转子，转子可以布置在具有液体冷却剂的浴槽中或浴槽处。

系统的另外的部件优选地是常规导电部件，例如是电机的定子、特别是定子绕组。

消耗装置可以是操作介质在其中生效以便提供电能的燃料电池，或操作介质在其中生效以便提供动能的内燃发动机。

系统具有用于以液态存储和提供冷却剂的贮存器，其中所述贮存器以如下方式流体或热连接到电机：冷却剂可以供应到引导系统的第一部分，并且经由所述部分，供应到第一冷却系统并且供应到低温部件。

另外，可以提供旁路，所述旁路使贮存器和消耗装置彼此流体连接，其中绕过低温部件和第一冷却系统，并且因此从贮存器供应到旁路的冷却剂可以经由所述旁路作为额外操作介质直接或间接供应到消耗装置，在通往低温部件的消耗装置的旁路中不供应冷却剂。此处，“直接或间接”意味着旁路可以首先直接地并且在没有互连必需的另外的部件的情况下连接到消耗装置。其次，在间接连接的情况下，冷却剂在通过旁路之后并且在到达消耗装置之前可以通过其它部件，例如第二冷却系统。然而，在任何情况下，通过旁路的冷却剂都将不会通过第一冷却系统。旁路具有加热装置，通过所述加热装置，供应到旁路的冷却剂可以在冷却剂供应到消耗装置之前被加热。通过此装置，可以确保足够量的操作介质可以始终供应到消耗装置，其中此外，操作介质具有合适的温度。

在一个变型中，旁路还流体地连接贮存器和消耗装置，其中绕过另外的部件和第二冷却系统。至少在此变型中，加热装置具有例如电加热。

在替代变型中，旁路使贮存器和用于冷却另外的部件的第二冷却系统彼此流体地连接，并且因此供应到旁路的冷却剂在通过旁路之后可以作为额外的操作介质供应到第二冷却系统、并且供应到另外的部件、并且随后供应到消耗装置。在此变型中，所述加热装置可以是用于加热冷却剂的单独的装置（例如电加热），或者第二冷却系统构成所述加热装置，并且因此可以省略用于在冷却剂供应到消耗装置之前加热所述冷却剂的单独的设备。

所述系统可以具有存储装置，至少过量冷却剂（即，当前不需要或无法在消耗装置中生效并且在低温部件中汽化的冷却剂）可以供应到所述存储装置并且可以临时存储在那里。可替代地或除上述旁路以外，此存储装置还构成始终向消耗装置供应足够量的操作介质的可能性。

在此处和下文中，术语低温电机意味着机器的至少一个部件（例如机器的永磁体或转子绕组或定子绕组）被低温冷却，并且因此处于低温温度（即，极低温度），在所述低温温度下，导电率相对于室温下的导电率显著提高。以类似方式，例如，术语低温部件还应该被理解为意味着所述部件被低温冷却。

例如，可以想象由铜或铝生产低温部件，并且使所述部件冷却到21k的温度。虽然这些金属在此温度下还不是超导的，但是其电阻相对于室温下的电阻下降多达三个数量级，这已经构成极大优点。

在电机的低温部件的情况下，理想地进行低温冷却到经冷却部件转变成超导状态的程度。为此目的，此部件由如下材料组成：在下降到对此材料来说典型的转变温度以下时，所述材料并入超导状态。因此，术语超导电机意味着发电机的至少一个部件（例如螺线管）同样是超导的，或者由如下材料组成：在下降到低于对此材料来说典型的转变温度时，所述材料并入超导状态。以类似方式，例如，术语超导部件还应该被理解为意味着此部件由如下材料组成：在下降到低于对此材料来说典型的转变温度时，所述材料并入超导状态。

附图说明

下文将参考附图更详细地解释本发明和示例性实施例，其中

图1示出了具有电机和消耗装置的系统的第一实施例，

图2示出了系统的第二实施例的第一变型，

图3示出了系统的第二实施例的第二变型，

图4示出了系统的第二实施例的第三变型，

图5示出了系统的第三实施例。

具体实施方式

图1以纯粹示意性视图示出了具有低温电机100的系统1的第一实施例，低温电机100具有转子110和定子120。系统1可以例如安装在运载工具（诸如例如，潜水艇或电驱动飞行器）中。在电机100的操作状态下，具有磁性装置111的转子110相对于定子120旋转，定子120具有定子绕组系统121。转子110和定子120相对于彼此以如下方式布置：磁性装置111和定子绕组系统121彼此进入电磁集成，使得由于相互作用，电机100在第一操作模式中作为发电机来操作和/或在第二操作模式中作为电动马达来操作。因此，电机100的操作方式基于如下本身已知的构思：转子110和定子120彼此电磁相互作用，并且因此电机100可以按两种操作模式中的一者来操作。

通过示例的方式，以下出发点是磁性装置111由永磁体实现，所述永磁体产生磁场，所述磁场进入转子110与定子120之间的上述电磁相互作用，这最终将电机100的操作建立为电动马达或者建立为发电机。为完整起见，应该提到的是，磁性装置111还可以例如实现为转子绕组系统。然而，此类陈述本身已知，并且因此在下文中不再进一步解释。

如果电机100作为发电机来操作，则使转子110和磁性装置111（与其一起）例如经由电机100的轴（未示出）旋转，并且因此在定子绕组系统121中感应出电压，可以分接所述电压以供进一步使用。如果电机100旨在作为电动马达来操作，则定子绕组系统121受到电流的作用，并且因此，由于从而产生的磁场与磁性装置111的磁场的相互作用，扭矩作用在转子110上、并且因此作用在所述轴上。此作用方式也是本身已知的，并且因此将不再进一步解释。

在图1中示出的第一实施例中，转子110的磁性装置111或永磁体111构成电机100的第一低温部件。此处，永磁体111特别是超导永磁体，或者在适当温度下是超导永磁体。定子绕组系统121构成电机100的另外的部件，其中，与第一低温部件111形成对比，另外的部件121未必必须具有低温性质。

因此，虽然作为低温部件的第一部件111的实施例确保其在对应的环境温度下具有超导性质，但是另外的部件121的出发点仅是，虽然其并不并入超导状态，然而在对应的低温下，其电阻按数量级的倍数减小，例如，10-100。有利地，为了实现此效果，温度不必与超导部件111一样低。

除电机100以外，系统1还具有消耗装置200，操作介质10供应到消耗装置200。消耗装置200可以例如是内燃发动机或涡轮机，其中操作介质在涡轮机200中生效，因为其燃烧的目的是提供动能。可替代地，消耗装置200可以是燃料电池，操作介质10在其中按已知方式生效以便提供电能。消耗装置200可以可选地包括燃料电池和内燃发动机两者，并且因此操作介质10根据需求被划分并引导到马达和/或引导到燃料电池，以便在那里生效。

以下出发点是消耗装置200是氢气/氧气燃料电池，并且操作介质10是氢气。在燃料电池200中，按本身已知的方式使操作介质10或氢气10与氧气o2接触，可以例如从环境去除氧气o2。氢气10和反应配体氧气o2经历化学反应，从其出现电能eeb和反应产物h20。电能eeb可以供应到系统1或其中安装有系统1的运载工具的电气装置400。这样的电气装置400可以例如是电机100，特别是如果电机100作为电动马达来操作。还可以想到，电气装置400是电池，其中可以存储电能eeb以供进一步使用。电气装置400还可以包括系统1或运载工具的各种其它电气消耗装置。去离子水h2o作为燃料电池200的另外的产物或者作为反应产物出现，并且还可以用于系统1或运载工具中的进一步使用，例如作为用于冷却的方法或者作为服务水或工业用水。

操作介质10以液体形式并且以对应的必要低温存储在系统1的贮存器20中。介质10的液态由图中的波浪线表示。如在引言中所解释的，操作介质10在于消耗装置200中生效之前必须被带到或加热到适于此目的的温度。为了实现这一点，操作介质10最初以液体形式从贮存器20供应到电机100，并且经由具有多个部分131、132、133的合适引导系统130在那里供应，特别是首先供应到第一低温部件111，在第一低温部件111处，所述操作介质因其温度而用作液体冷却剂。这导致第一部件111被对应地冷却到第一部件111进入超导状态的温度。合适材料例如为具有tc=110k的转变温度的(bi,pb)2sr2ca2cu3ox（第一代）、具有大约tc=92k的转变温度的ybco（钇钡铜氧化物）（第二代）或广泛配制的rebco（re=稀土，即，通常为稀土材料，例如gd，与钡铜氧化物组合），其中rebco材料具有与ybco类似的转变温度tc。第一和第二代市售hts带状导体在沸腾氢气的温度下（在“正常”磁场的情况下）是超导的。特别地，此处使用冷却剂10的汽化焓，其中冷却能力有利地可通过限定等温地（即，在恒定温度下）获得。因此，确保始终存在恒定低温，并且因此超导第一部件111处于超导状态。当然，此处需要液体操作介质或冷却剂10以对应的低温存在。此温度由相应的低温液体在普遍压力下的沸点引起。

通过电机100的第一冷却系统140冷却第一部件111或具有永磁体111的转子110。第一冷却系统140可以例如是冷却剂浴槽。冷却剂10经由引导系统130的部分131进入冷却剂浴槽140，并且浴槽140以如下方式布置和定尺寸：转子110、并且特别是永磁体111或低温第一部件111至少部分位于液体冷却剂10中。最迟在转子110正旋转时，低温第一部件111的每一区域至少临时且重复地进入浴槽140中的冷却剂10中，并且因此可以以如下方式热处理所述低温部件：其进入超导状态或维持超导状态。此处，使用低温介质的汽化焓进行冷却。

在第一部件111的冷却期间，浴槽140中的冷却剂10的汽化发生，并且因此所述冷却剂最后完全或至少主要处于气态。介质10的气态由图中的点表示。例如，在使用氢气作为操作介质或冷却剂10的情况下，可以假定，氢气10在于压力相关的温度下（例如在大约25k下）汽化之后直接以气相存在，在此温度下，例如，对于电机100的另外的部件121，其明显仍具有相当大的冷却潜力。其它低温冷却剂也是如此，即使其沸点通常不同于氢气的沸点、并且有时更高。然而，此类冷却剂在汽化之后的温度仍处于如此低的水平以至在加热焓中存在显著冷却潜力。

现在完全或至少主要以气态存在的冷却剂10经由引导系统130的另外的部分132引导到电机100的第二冷却系统150，提供所述冷却系统以冷却电机100的另外的部件121或定子绕组系统121，其中利用在第一部件111的冷却之后剩余的冷却剂10的冷却能力的至少一部分。

虽然如已经提及第一低温部件111的冷却基于使用液体冷却剂10的汽化焓或基于其至少一部分，但是另外的部件121的冷却基于使用冷却剂10的加热焓的至少一部分。然而，对于另外的部件121的冷却，如果全部量的可用低温冷却剂10在转子的冷却期间尚未汽化，则还可以可选地利用在第一低温部件111的冷却之后剩余的汽化焓的剩余部分。

因此，冷却构思或冷却下来的构思基于以下事实：首先，为了冷却低温部件111，利用冷却剂10的汽化焓以便使部件111保持在非常显著恒定的操作温度、并且因此维持超导状态，并且其次，另外利用以下事实：汽化冷却剂10的加热焓中仍包含相当大的冷却潜力，使用所述冷却潜力来冷却另外的部件121。

冷却另外的部件121存在几种可能性，即，实现第二冷却系统150。例如，冷气体10可以直接沿着另外的部件121流动以便被冷却，或者第二冷却系统150可以具有带有另外的冷却回路的热交换器（未示出），所述冷却回路通过另外的流体冷却剂操作，所述流体冷却剂最终与另外的部件121热相互作用。可替代地，第二冷却系统150可以具有由易导热材料组成的部件，其在一侧上与冷气体10热接触地连接，并且在另一侧上直接连接到待冷却的部件121，并且因此另外的部件121经由热传导来热联接，并且因此可以被冷却。

在另外的部件121的冷却范围内，另外的部件121被冷却到相对于正常温度降低的操作温度。这旨在由以下事实表示：另外的部件121的冷却进行到如下程度：不仅因为在另外的部件121的常规操作期间产生的那些损耗而补偿另外的部件121的操作引起的加热或者去除对应的热。除此简单冷却以外，另外的部件121还冷却到低于正常温度的温度水平。此处，正常温度应该被理解为意味着如果系统1或电机100未操作时另外的部件121将具有的相同温度，即，正常温度例如是电机100所处的环境的环境温度或室温。为了限定正常温度，还可以假定一旦电机100操作，另外的部件121便将具有高于正常温度的温度。

因此，使用加热焓、并且可选地汽化焓的剩余部分来冷却另外的部件121。然而，如刚才所述，不仅旨在去除另外的部件121的操作引起的损耗，还旨在利用如下效果：另外的部件121的电阻随着温度下降而减小，并且因此例如i²·r损耗也一样。在此情况下，i是通过部件121的电流，并且r是部件121的电阻。因此，应该努力的是，另外的部件121的温度也尽可能低。此处，可以假定，冷却剂10导致另外的部件121被冷却到低于正常温度的较低温度水平，并且因此操作引起的损耗的水平再次降低，这继而促进冷却。

在通过第二冷却系统150并且冷却另外的部件121之后，冷却剂或操作介质10经由引导系统130的另外的部分133以进一步气态从电机100中引导出来，并且引导到消耗装置200。根据消耗装置200作为燃料电池、涡轮机等等的设计，消耗装置200使操作介质10生效或处理操作介质10，如已经解释的那样。以有利方式，到达消耗装置200的操作介质10处于适于操作消耗装置200的温度。

当冷却剂10的温度超过第一预先确定的最小值时，仅从电机100、并且特别是从第二冷却系统150去除冷却剂10。可替代地，还可以监测另外的部件121的温度。所述第一最小值可以例如基于另外的部件121的受欢迎的操作温度被预先确定。因此，可以以如下方式预先确定第一最小值：可以确保另外的部件121低于正常温度操作。从电机去除冷却剂10的额外或替代条件在于，当冷却剂10的温度已经超过第二预先确定的最小值时，冷却剂10仅作为操作介质10供应到消耗装置200。所述第二最小值可以定向到消耗装置200的最佳操作条件。冷却剂10的当前温度可以例如由第二冷却系统150的温度传感器151确定。

虽然第一和第二最小值可以相同，但是第一最小值通常按如下方式预先确定：一旦冷却剂10的温度如此高，便去除所述冷却剂，并且因此其冷却效果如此低以至不再确保另外的部件121的进一步冷却。第二最小值将理想地如此高以至消耗装置200的冷却剂10或操作介质10的温度在对消耗装置200的操作而言最佳的范围内。

仅通过示例的方式，下文描述系统1的一个可想到的应用，在此应用中，系统1安装在电动或混合电驱动飞行器中。所述飞行器上的系统1旨在具有电机100和燃料电池200，电机100作为发电机操作，并且具有带有超导永磁体111的转子110和带有定子绕组系统121的定子120。可以假定，为了产生电能，以200kw的电容量使用燃料电池200。从包含液体氢气10的贮存器20向所述燃料电池200供应燃料或操作介质10。根据为此目的所需的氢气吞吐量，在氢气10的沸点下计算出大约1.9kw的汽化能力。另外，仍可获得并且将在冷却剂或操作介质10被加热到室温时获得大约12kw的制冷能力。为了冷却转子110或永磁体111，利用所述汽化能力（即，汽化焓）的一部分。现在应该使用来自汽化的剩余冷却能力（即可能存在的汽化焓的剩余部分）以及特别是加热焓来冷却定子120或定子绕组系统121。对于电机100的操作期间的总损耗，根据当前估计，假定大约200kw，这可以基本上归因于定子120和绕组系统121的欧姆损耗。如果现在使用在转子110和永磁体111的冷却之后可能仍剩余的汽化冷却能力和加热焓来将定子绕组系统121冷却到例如大约60k的温度并且理想地还保持在所述温度，则通常用于定子绕组121的铜品质的电阻相对于在高达150°c的通常定子操作温度下的电阻下降超过20倍。因此，i²·r损耗减小相同倍数，并且因此回到大约10kw。这可以通过可用的低温冷却能力来满足。当然，此样本计算应该被理解为仅是示例的方式。具体值可能与此不同。

如果寻求甚至更低温度，则通过将高纯铜品质例如用于定子绕组121，可以进一步减小其欧姆电阻。然而，此处应注意，随着定子温度下降，冷却剂10的加热焓适于冷却定子的部分也下降。

特别地、但不是排他地，在系统1在飞行器中的特定使用中，已经证明有利的是，如果在电机100投入操作之前、特别是在飞行器的起动之前冷却至少另外的部件121。因此实现的效果是，另外的部件121的温度在起动电动飞行器时已经尽可能低、并且特别是低于正常温度，并且因此使电机100的过载对于例如起动飞行器来说简单地成为可能。在此示例中，使电机100投入操作与启动飞行器的驱动系统以便产生推力相关联。

应注意，虽然上文通常讨论“转子绕组”和“定子绕组”或对应的绕组系统，但是这通常不应被理解成如此具有限制性以至转子和定子在每一情况下实际上仅具有单个这样的绕组。当然，转子和/或定子可以各自包括多个这样的绕组。

将冷却剂或操作介质10供应到系统1的各种部件及部件部分20、100、110、120、140、150、200以及将冷却剂或操作介质10从系统1的各种部件及部件部分20、100、110、120、140、150、200去除借助于控制单元300、并且优选地基于在系统1的各个位置处存在的温度实现。为此目的，利用传感器141、151，其例如布置在第一冷却系统140和第二冷却系统150中以便确定那里存在的温度。此外，可以提供传感器112、122，其测量部件111、121的温度并且将其传输到控制单元300。根据不同温度，控制单元300例如借助于泵和/或阀（未示出）影响冷却剂或操作介质10的流动。为此目的，例如，上文介绍的第一和第二最小值可以存储在控制单元300中。

应该假定，实际上，在系统1的操作期间，在燃料电池200处出现临时变化的容量需求，并且因此燃料电池200对操作介质10的需求也变化。根据燃料电池200的需求，来自第二冷却系统150的冷却剂10的可用制冷能力将因此变化，这根据定子120中的电损耗的水平导致定子120的温度变化，因为冷却剂10可选地在早期从第二冷却系统150取出，以便满足燃料电池200的增加的需求。然而，由于定子120因其结构而具有相对大的热容量，因此可以在定子绕组121的大热容量中在一定程度上缓冲可用制冷能力与定子120中所需的制冷能力之间的临时发生的差异。图2示出了系统1的第二实施例的第一变型。在此变型中，特别考虑转子110和定子120在任何时候都可以具有不同冷却需求的情况。特别地，出于上文进一步提及的原因，转子110应该始终保持在实际上恒定的低温温度，这导致如下事实：可以由转子110实现的汽化速率基本上是固定的，即，每单位时间可以由转子110提供并且可以供应到第二冷却系统150的气态冷却剂或操作介质10的量基本上是恒定的。然而，根据燃料电池200的当前负载，这可能需要超过由转子110提供的冷却剂10的恒定流量的操作介质10的体积流量并且取决于转子110处的汽化速率。在此情况下，为了确保燃料电池200充分供应有操作介质10，在第二实施例中，旁路500设置有加热装置510，加热装置510可以集成在电机100中，但是单独示出在图2中。从贮存器20开始，额外管线520通向加热装置510，经由所述管线，液体冷却剂或操作介质10可以从贮存器20输出到加热装置510。加热装置510将冷却剂或操作介质10加热到冷却剂或操作介质10处于适用于燃料电池200中的温度的程度。以此方式加热并且现在是气态的冷却剂或操作介质10经由管线530引导到燃料电池200以便如上所述在那里生效。

加热装置510中的加热可以例如借助于电加热器511发生。作为电加热器511的替代方案，加热装置510（特别是如果其集成在电机100中）可以使用来自定子120的热来加热冷却剂或操作介质10。为此目的，加热装置510以如下方式布置在机器100中：其与定子120热接触，并且因此热可以从定子传递到加热装置510。

所述旁路500构成特别是绕过转子110的装置，经由所述绕过装置，冷却剂或操作介质10可以直接供应到燃料电池200，以便从转子110的恒定汽化速率达到系统1的独立性，并且因此例如可以对燃料电池200对操作介质10的需求的当前变化作出反应。

在图3中示出的第二实施例的第二变型中，管线530不直接连接到燃料电池200，而是连接到管线部分132或直接连接到第二冷却系统150。在此配置中，第二冷却系统150可以使用制冷管线，所述制冷管线仍可在冷却剂或操作介质10（在加热装置510中加热之后）中用于冷却定子120。

图4中示出的第二实施例的第三变型基于以下事实：可以使冷却剂或操作介质10仅在第二冷却系统150中达到适用于燃料电池200中的温度。因此，旁路500仅具有管线520，而省略单独的加热装置510、并且因此管线530。如在第二变型中，冷却剂或操作介质10供应到管线部分132或直接供应到第二冷却系统150。在此变型中，第二冷却系统150或定子120因此承担加热装置510的功能，即，在此变型中，在形式上也存在加热元件，即定子120或定子绕组121。

在第二实施例中描述的系统基于以下事实来建立：首先，如上所述，转子110具有固定汽化速率，而其次，燃料电池200对操作介质10的需求可以变化。相反，定子120是灵活部件，其对冷却剂或操作介质10不具有特定要求并且还可以在没有最小供应的情况下操作。定子120的唯一考虑因素是尽可能低的温度是有利的，但是临时较高温度可以被补偿或者是可接受的。因此，第二实施例的变型使用旁路500，旁路500流体地绕过转子110，并且根据变型在各个点处并且在具有或不具有初步汽化器510的情况下提供冷却剂或操作介质10，并且因此可以满足燃料电池200对操作介质10的可能更大的需求。

在图5中示出并且解决与第二实施例相同的问题的第三实施例中，冷却剂或操作介质10的存储装置160设置在转子110与定子120之间。可替代地，存储装置160还可以布置在定子120与燃料电池200之间，其具有如下优点：临时存储在存储装置160中的冷却剂或操作介质10已经具有接近于操作介质10适于燃料电池200的温度的较高温度。此替代方案在图3中用虚线示出。在燃料电池200需要比由转子110提供的操作介质少的操作介质10的情况下，所述过量操作介质10可以临时存储在存储装置160中。一旦燃料电池200对操作介质10的需求超过由转子110提供的量，便可以从存储装置160取回临时存储的操作介质。

当然，第二和第三实施例可以彼此组合，即，对应的系统1将具有带有对应的管线510、520的初步汽化器500以及存储装置160两者。在所有实施例中，由控制器300执行对系统的控制和调节，包括冷却剂或操作介质10的流动。

如已经提及的，作为设计为超导永磁体的替代方案，机器100的第一低温部件111还可以被设计为超导转子绕组系统。还可以想到，第一低温部件111不是转子110的部件部分，而是定子120的部件部分。在此情况下，例如，定子绕组121将表示第一低温部件，而另外的部件由永磁体111或者由所提及的转子绕组系统实现。

在上述实施例中，系统1的低温部件部分是低温电机100、特别是其转子110或转子110的转子绕组111。然而，对应的构思还可以例如用于变压器或限流器等等。