KR100581365B1 - The device of munufacturing a conic coil - Google Patents

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KR100581365B1 KR1020040106325A KR20040106325A KR100581365B1 KR 100581365 B1 KR100581365 B1 KR 100581365B1 KR 1020040106325 A KR1020040106325 A KR 1020040106325A KR 20040106325 A KR20040106325 A KR 20040106325A KR 100581365 B1 KR100581365 B1 KR 100581365B1
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문태선
김영춘
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두산중공업 주식회사
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Abstract

본 발명은 발전기나 모터에 사용되는 원뿔형상의 권선의 성형을 용이하게 할 수 있는 원뿔형 권선 제조장치에 관한 것으로, 초전도 선(3)을 권취하기 위하여 회전축(12)을 따라 회전되는 원판형상의 하부보빈(10) 및 상부보빈(10a)과, 상기 하부보빈(10)과 상부보빈(10a) 사이에 설치되는 기초경사판(20)과, 상기 기초경사판(20)의 양측면에 각각 결착되는 치구(30)를 포함하는 권취장치(1); 및 권취된 초전도 선(3)을 원뿔형상으로 압착하기 위하여 상기 기초경사판(20)에 대응되어 압착되는 압착판(50)과, 상기 기초경사판(20)과 상기 압착판(50) 사이를 조여주는 체결부재(60)를 포함하는 압착장치(2);로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 본 권선 제조장치는 선재의 물성이나 형상의 변형이 없는 상태에서 일정한 형상으로 지속적으로 원뿔형 초전도 권선을 제작할 수 있다. 대형 계자 권선의 경우 계자 권선의 형상 안정, 제작시간의 단축, 작업능률의 향상 등의 효과가 있다.The present invention relates to a conical winding manufacturing apparatus that can facilitate the forming of a conical winding used for a generator or a motor, and has a disk-shaped lower bobbin rotated along a rotating shaft (12) to wind a superconducting wire (3). 10 and the upper bobbin (10a), the base inclined plate 20 which is installed between the lower bobbin 10 and the upper bobbin (10a), and jig (30) which are respectively attached to both sides of the basic inclined plate (20) Winding device 1 comprising a; And a crimping plate 50 that is pressed in correspondence with the basic inclination plate 20 to compress the wound superconducting wire 3 into a cone shape, and tightens the space between the basic inclination plate 20 and the compression plate 50. It is characterized by consisting of; a pressing device (2) comprising a fastening member (60). This winding manufacturing apparatus can continuously produce a conical superconducting winding in a constant shape in the absence of deformation of the properties or shape of the wire rod. In the case of large field windings, the shape of the field windings is stabilized, manufacturing time is shortened, and work efficiency is improved.

초전도선재, 보빈, 치구, 발전기, 코일Superconducting Wire, Bobbin, Jig, Generator, Coil

Description

원뿔형 권선 제조장치{The Device of Munufacturing A Conic Coil} Conical winding manufacturing equipment {The Device of Munufacturing A Conic Coil}             

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원뿔형 권선의 권취 장치의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a winding apparatus of a conical winding according to an embodiment of the present invention.

도 2는 초전도 선에 압착장치로 압착하기 직전의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of the superconducting wire immediately before pressing with a pressing device.

도 3은 초전도 선에 압착장치로 압착한 직후의 단면도이다.3 is a cross-sectional view immediately after the compression of the superconducting wire with a pressing device.

도 4는 기초경사판의 평면도와 단면도이다.4 is a plan view and a cross-sectional view of the basic slope plate.

도 5는 압착판의 평면도와 단면도이다.5 is a plan view and a cross-sectional view of the pressing plate.

도 6은 보빈에 고정되는 치구의 평면도와 단면도이다.6 is a plan view and a cross-sectional view of the jig fixed to the bobbin.

도 7은 권취장치의 3면도(평면도, 정면도 및 측면도)이다. 7 is a three side view (top view, front view and side view) of a winding apparatus.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명* Explanation of symbols on the main parts of the drawing

1 : 권취장치1: winding device

2 : 압착장치2: Crimping device

3 : 초전도 선3: superconducting wire

10 : 하부보빈10: lower bobbin

10a : 상부보빈10a: Upper bobbin

12 : 회전축12: axis of rotation

20 : 기초경사판20: basic slope plate

30 : 치구30: jig

50 : 압착판 50: pressing plate

22 : 보조판22: auxiliary plate

60 : 체결부재60: fastening member

본 발명은 원뿔형 권선 제조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발전기나 모터에 사용되는 원뿔형상의 권선의 성형을 용이하게 할 수 있는 원뿔형 권선 제조장치에 관한 것이다.The present invention relates to a conical winding manufacturing apparatus, and more particularly to a conical winding manufacturing apparatus that can facilitate the forming of a conical winding used for a generator or a motor.

일반적으로 발전기나 모터의 계자 권선은 구리선을 이용하여 연속적으로 코일의 형태로 감은 후 원하는 형상으로 성형한 후 절연재를 감거나 니스로 고정하여 제조된다. 이러한 과정은 보빈에서 권선을 제거하여 원하는 모양으로 권선을 성형 후 열처리를 해야하며, 변형 시키고자 하는 모양이 원뿔형인 경우에는 성형이 불가능하였다. 더블 팬케이크 모양의 권선은 여러 층을 적층하여 하나의 코일을 만들 경우 초전도 선재 특유의 탄성으로 인해 원뿔형 권선 제작이 어려운 문제점이 있었다. Generally, field windings of generators or motors are manufactured by winding them in the form of coils continuously using copper wires, forming them into desired shapes, and then winding the insulation or fixing with varnish. In this process, the winding is removed from the bobbin to form a winding in a desired shape and then heat-treated. If the shape to be deformed is conical, the molding was impossible. The double pancake-shaped winding has a problem in that it is difficult to produce a conical winding due to the elasticity unique to the superconducting wire when a single coil is formed by stacking several layers.

특히, 원뿔형 권선은 주로 발전기나 모터에서 극수가 많을 경우 사용되는데, 초전도 선재를 이용하여 계자 권선을 더블 팬케이크 모양으로 만들 경우, 다중극을 형성하는데 따르는 계자 권선의 크기와 이에 따른 회전자 내부 공간의 제약과 같은 제반 문제점이 있었다.In particular, conical windings are mainly used when the number of poles is high in generators or motors. When the field windings are double pancake shaped using superconducting wires, the size of the field windings resulting from the formation of multiple poles and thus the rotor internal space There were various problems such as constraints.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은 선재의 물성이나 형상의 변형이 없는 상태에서 일정한 형상으로 지속적으로 원뿔형 초전도 권선을 제조하는 장치를 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a device for continuously manufacturing a conical superconducting winding in a constant shape in the absence of deformation of physical properties or shape of the wire rod.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 초전도 선(3)을 권취하기 위하여 회전축(12)을 따라 회전되는 하부보빈(10) 및 상부보빈(10a)과, 상기 하부보빈(10)과 상부보빈(10a) 사이에 설치되는 기초경사판(20)과, 상기 기초경사판(20)의 양측면에 각각 결착되는 치구(30)를 포함하는 권취장치(1); 및 권취된 초전도 선(3)을 원뿔형상으로 압착하기 위하여 상기 기초경사판(20)에 대응되어 압착되는 압착판(50)과, 상기 기초경사판(20)과 상기 압착판(50) 사이를 조여주는 체결부재(60)를 포함하는 압착장치(2);로 이루어지는 것을 특징으로 하는 원뿔형 권선 제조장치에 의하여 달성된다.An object of the present invention as described above, the lower bobbin 10 and the upper bobbin 10a and the lower bobbin 10 and the upper bobbin 10a rotated along the rotation shaft 12 to wind the superconducting line 3. A winding device (1) including a base inclined plate (20) installed between each other and a jig (30) respectively attached to both side surfaces of the basic inclined plate (20); And a crimping plate 50 that is pressed in correspondence with the basic inclination plate 20 to compress the wound superconducting wire 3 into a cone shape, and tightens the space between the basic inclination plate 20 and the compression plate 50. It is achieved by a conical winding manufacturing device, characterized in that consisting of; crimping device (2) comprising a fastening member (60).

본 발명에서는 고온 초전도 선재를 이용하여 일정한 폭으로 감은 후 상부와 하부에서 원하는 형상의 치구로 압착하여 일정한 각을 갖는 원뿔형 권선을 제조하고자 한다. 본 장치는 일반 전동기나 모터에 사용하는 구리선이 아닌 고온 초전도 선재를 이용하여 권선을 제작하는 장치이다. 초전도 회전 기기에서 일반적으로 사 용하는 더블 팬케이크 모양의 권선이 아니라 원뿔형 권선을 제작하는 장치에 관한 것이다.In the present invention, a high-temperature superconducting wire is wound to a predetermined width, and then compressed into a jig of a desired shape from the top and bottom to produce a conical winding having a constant angle. This device is a device for manufacturing windings using high temperature superconducting wires, not copper wires used in general electric motors or motors. It is not a double pancake-shaped winding commonly used in superconducting rotary machines, but rather a device for making conical windings.

본 장치를 이용할 경우 초전도 선을 감는 과정에서 원뿔형으로 굽히는 과정 그리고 열처리 성형의 전 과정을 하나의 틀에서 할 수 있게 된다. 본 발명에서는 종래와 같은 다중극을 형성하는데 따르는 계자 권선의 크기와 이에 따르는 회전자 내부 공간의 제약 등의 어려움을 해소함과 동시에 자기장의 밀도를 증가시키는 효과를 갖게 한다.With this device, the process of winding the superconducting wire, the bending of conical shape, and the entire process of heat treatment molding can be done in one frame. The present invention has the effect of increasing the density of the magnetic field at the same time to solve the difficulties of the size of the field winding and the constraints of the rotor internal space according to the conventional multi-pole forming.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 발명의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 분명해질 것이다.
Other objects, specific advantages, and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the invention and the preferred embodiments in connection with the accompanying drawings.

이하 본 발명에 따른 원뿔형 권선 제조장치의 구성에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter will be described the configuration of the conical winding manufacturing apparatus according to the present invention.

본 발명은 원형 보빈 위에 일정 치구를 설치하여 그 상부에 고온 초전도 선을 일정한 폭으로 감은 후, 초전도 선재의 물성이 변하지 않는 한도 내에서 상부에서 일정한 형상의 압착판으로 압착하여 원하는 초전도 코일을 제조하고, 이후 하부치구 고정볼트를 제거한 후 보빈전체를 열처리 함으로써 원뿔형 권선이 제조된다.The present invention is to install a predetermined jig on a circular bobbin, and wound the high temperature superconducting wire to a certain width on the upper portion, and to produce the desired superconducting coil by compressing with a pressing plate of a certain shape from the top within the limit that the properties of the superconducting wire does not change. After that, after removing the lower fixture fixing bolts, a conical winding is manufactured by heat-treating the entire bobbin.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원뿔형 권선의 권취 장치의 단면도이며, 도 4는 기초경사판의 평면도와 단면도이며, 도 6은 보빈에 고정되는 치구의 평면도 와 단면도이다. 도 1, 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이 권취장치(1)는 상부보빈(10a), 하부보빈(10), 기초경사판(20) 및 치구(30)로 이루어진다. 상부보빈(10a)과 하부보빈(10)은 원판형상이며 그 사이에 도 4에 도시된 기초경사판(20)이 설치되며, 상기 기초경사판(20)의 양측면에는 도 6에 도시된 치구(30)가 각각 결합된다. 상기 상부보빈(10a), 하부보빈(10), 기초경사판(20) 및 치구(30)는 회전축(12)에 물려서 회전하게 되고 상기 치구(30)의 윗부분에 초전도 선(3)이 권취된다.1 is a cross-sectional view of the winding device of the conical winding according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a plan view and a cross-sectional view of the basic slope plate, Figure 6 is a plan view and a cross-sectional view of the jig fixed to the bobbin. As shown in FIGS. 1, 4 and 6, the winding device 1 includes an upper bobbin 10a, a lower bobbin 10, a base inclined plate 20, and a jig 30. The upper bobbin 10a and the lower bobbin 10 have a disc shape, and a basic slope plate 20 shown in FIG. 4 is installed therebetween, and the jig 30 shown in FIG. 6 is provided on both sides of the basic slope plate 20. Are respectively combined. The upper bobbin 10a, the lower bobbin 10, the base inclined plate 20 and the jig 30 are rotated by being bitten by the rotation shaft 12 and the superconducting wire 3 is wound around the jig 30.

상기 기초경사판(20)은 하부보빈(10) 위에 볼트로 고정되고 기초경사판(20) 양측의 기울어진 각도는 원뿔형 권선의 각도와 일치하게 되므로 요구되는 원뿔형 권선의 각도에 따라서 기초경사판(20)의 경사각은 적절히 조절될 수 있다. 상기 경사각의 윗부분의 직선 부위는 초전도 선(3)이 직접 감기는 부분으로써 그 깊이는 초전도 선(3)의 폭과 일치하며 가로폭은 초전도 선(3)의 내부폭과 일치한다.The basic inclined plate 20 is bolted on the lower bobbin 10 and the inclined angles of both sides of the basic inclined plate 20 coincide with the angles of the conical windings. The inclination angle can be adjusted appropriately. The straight portion of the upper portion of the inclination angle is a portion in which the superconducting wire 3 is directly wound, and its depth corresponds to the width of the superconducting wire 3, and the width thereof corresponds to the inner width of the superconducting wire 3.

상기 치구(30)는 초전도 선(3)을 보빈에 감을 경우 경사각에 의해 초전도 선(3)이 하부로 처지는 것을 방지하기 위하여 착설된다. 즉, 치구(30)는 보빈에 감기는 초전도 선(3)의 모양이 보빈의 면과 평행한 구조가 되도록 하는 역할을 한다. 도 1에서는 초전도 선(3)이 감겨진 모습을 도시하였는 바, 초전도 선(3)은 본 발명과 직접적인 관계는 없다.The jig 30 is installed in order to prevent the superconducting wire 3 from sagging downward due to the inclination angle when the superconducting wire 3 is wound around the bobbin. That is, the jig 30 serves to make the shape of the superconducting wire 3 wound on the bobbin to be parallel to the surface of the bobbin. In FIG. 1, the superconducting wire 3 is wound, and the superconducting wire 3 is not directly related to the present invention.

도 2는 초전도 선에 압착장치로 압착하기 직전의 단면도이며, 도 3은 초전도 선에 압착장치로 압착한 직후의 단면도이며, 도 5는 압착판의 평면도와 단면도이다. 도 2, 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 압착장치(2)는 압착판(50) 및 체결부재(60)로 이루어진다.FIG. 2 is a cross-sectional view of the superconducting wire immediately before pressing with a pressing device, FIG. 3 is a cross-sectional view of pressing the superconducting wire immediately with a pressing device, and FIG. 5 is a plan view and a cross-sectional view of the pressing plate. As shown in Figures 2, 3 and 5, the pressing device 2 is composed of a pressing plate 50 and the fastening member 60.

상부보빈(10a)을 해체한 후 도 2에서와 같은 상태에서 기초경사판(20) 양측의 치구(30)를 해체한다. 그리고 기초경사판(20)과 이에 대응되어 압착 체결되는 압착판(50)을 체결부재(60)로 조이면 압착판(50)은 하부방향으로 움직여 초전도 선(3)은 원뿔형상으로 휘어지게 된다. 이 경사각은 초전도 선(3)이 갖는 물성이 변하지 않는 한도에서 결정되어야 함은 물론이다.After dismantling the upper bobbin 10a, the jig 30 on both sides of the base slope plate 20 is disassembled in the same state as in FIG. 2. Then, when the basic inclination plate 20 and the compression plate 50 corresponding to the compression fastening corresponding thereto are tightened with the fastening member 60, the compression plate 50 moves downward to bend the superconducting wire 3 into a conical shape. This angle of inclination must of course be determined as long as the physical properties of the superconducting line 3 do not change.

다음은, 회전축(12)과 기초경사판(20) 사이를 고정하는 볼트를 제거하여 기초경사판(20), 압착판(50) 및 체결부재(60)를 일체형으로 남게 한다. 한편, 초전도 선(3)을 보빈에 감는 과정에서 절연을 목적으로 초전도 선(3)의 양면에 니스를 바르는 바, 기초경사판(20)과 압착판(50) 사이의 틈은 초전도 선(3)의 높이만큼 남게 된다. 그러므로, 이 공간에 약간의 니스를 부어 건조로에서 접시형으로 뉘어서 건조시키면 니스의 누수없이 코일의 형상이 만들어진다.Next, by removing the bolt that is fixed between the rotary shaft 12 and the base inclined plate 20 to leave the base inclined plate 20, the pressing plate 50 and the fastening member 60 integrally. On the other hand, in the process of winding the superconducting wire (3) to the bobbin is varnished on both sides of the superconducting wire (3) for insulation purposes, the gap between the base slope plate 20 and the pressing plate 50 is a superconducting wire (3) Will remain as high as. Therefore, if a little varnish is poured into this space and divided into a plate in a drying furnace and dried, the shape of the coil is made without leaking of the varnish.

도 7은 권취장치의 3면도(평면도, 정면도 및 측면도)이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 기초경사판(20)의 양단에는 보조판(22)이 착설된다. 보조판(22)은 초전도 선(3)을 감은 후 원뿔형 압착판(50)으로 상하 압착을 할 경우 굴곡부에서 받는 굽힘력을 초전도 선(3) 전체에 골고루 나눠지도록 하기 이하여 착설된다. 보조판(22)은 반원형의 형상이며 굴곡부의 각도와 일치하도록 형성되는 바, 보조판(22)의 경사각도와 기초경사판(20)의 경사각도는 일치한다.7 is a three side view (top view, front view and side view) of a winding apparatus. As shown in FIG. 7, auxiliary plates 22 are mounted at both ends of the basic slope plate 20. When the auxiliary plate 22 is wound up and down with the conical crimp plate 50 after winding the superconducting wire (3) is installed so that the bending force received from the bent portion is evenly divided throughout the superconducting wire (3). The auxiliary plate 22 has a semicircular shape and is formed to coincide with the angle of the bent portion. The inclination angle of the auxiliary plate 22 and the inclination angle of the basic inclination plate 20 coincide with each other.

상기 언급한 바와 같은 본 발명에 따른 원뿔형 권선 제조장치는 초전도 선을 감는 과정에서 원뿔형으로 굽히는 과정 그리고 열처리 성형의 전 과정을 하나의 틀에서 할 수 있게 된다. 본 발명에서는 종래와 같은 다중극을 형성하는데 따르는 계자 권선의 크기와 이에 따르는 회전자 내부 공간의 제약 등의 어려움을 해소함과 동시에 자기장의 밀도를 증가시키는 효과를 갖게 한다.Conical winding manufacturing apparatus according to the present invention as described above can be a conical bending process and the entire process of heat treatment molding in the process of winding the superconducting wire in one frame. The present invention has the effect of increasing the density of the magnetic field at the same time to solve the difficulties of the size of the field winding and the constraints of the rotor internal space according to the conventional multi-pole forming.

또한, 본 권선 제조장치는 선재의 물성이나 형상의 변형이 없는 상태에서 일정한 형상으로 지속적으로 원뿔형 초전도 권선을 제작할 수 있다. 대형 계자 권선의 경우 계자 권선의 형상 안정, 제작시간의 단축, 작업능률의 향상 등의 효과가 있다.In addition, the present winding manufacturing apparatus can continuously produce a conical superconducting winding in a constant shape without the deformation of the physical properties or shape of the wire rod. In the case of large field windings, the shape of the field windings is stabilized, manufacturing time is shortened, and work efficiency is improved.

비록 본 발명에 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 요지에 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함한다.Although described in connection with the preferred embodiments mentioned above in the present invention, it is possible to make various modifications or variations without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the appended claims include such modifications and variations as fall within the spirit of the invention.

Claims (3)

초전도 선(3)을 권취하기 위하여 회전축(12)을 따라 회전되는 원판형상의 하부보빈(10) 및 상부보빈(10a)과, 상기 하부보빈(10)과 상부보빈(10a) 사이에 설치되는 기초경사판(20)과, 상기 기초경사판(20)의 양측면에 각각 결착되는 치구(30)를 포함하는 권취장치(1); 및A base provided between the lower bobbin 10 and the upper bobbin 10a, and the lower bobbin 10 and the upper bobbin 10a, which is rotated along the rotating shaft 12 to wind the superconducting line 3. A winding device (1) including an inclined plate (20) and a jig (30) respectively attached to both sides of the basic inclined plate (20); And 권취된 초전도 선(3)을 원뿔형상으로 압착하기 위하여 상기 기초경사판(20)에 대응되어 압착되는 압착판(50)과, 상기 기초경사판(20)과 상기 압착판(50) 사이를 조여주는 체결부재(60)를 포함하는 압착장치(2);로 이루어지는 것을 특징으로 하는 원뿔형 권선 제조장치.In order to squeeze the wound superconducting wire 3 into a conical shape, a fastening plate 50 pressed against the base slope plate 20 and a clamp between the base slope plate 20 and the compression plate 50 are tightened. Pressing device (2) comprising a member (60); conical winding manufacturing apparatus characterized in that consisting of. 제 1항에 있어서, 상기 기초경사판(20)의 양단에는 기초경사판(20)의 경사면의 각도와 동일한 각도로 경사진 반원형의 보조판(22)이 각각 결착되는 것을 특징으로 하는 원뿔형 권선 제조장치.The conical winding manufacturing apparatus of claim 1, wherein semi-circular auxiliary plates (22) inclined at the same angle as the angle of the inclined surface of the basic inclined plate (20) are respectively attached to both ends of the basic inclined plate (20). 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 초전도 선(3)이 권취된 상태에서 기초경사판(20)과 압착판(50) 사이의 틈은 절연재로 충진되는 것을 특징으로 하는 원뿔형 권선 제조장치.The conical winding manufacturing apparatus according to claim 1 or 2, wherein a gap between the base slope plate (20) and the pressing plate (50) is filled with an insulating material in the state in which the superconducting wire (3) is wound.
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