KR101283651B1 - 대용량 초전도 회전기에 결합되는 모듈형 회전자 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대용량 초전도 회전기에 결합되는 모듈형 회전자 장치를 개시한 것으로, 이러한 본 발명은 회전축의 외주면에 한극(Pole)을 이루게 되는 다수의 회전자모듈을 설치 구성한 것이며, 이에따라 회전축에 설치되는 회전자모듈로 인하여 대용량 초전도 회전기에 장착되는 회전자를 용이하게 제작할 수 있을 뿐만 아니라 복사열을 차단하는 다수의 차폐막을 회전자의 외주면에 각각 결합 되도록 제작하여 상기 차폐막을 회전자에 용이하게 결합할 수 있도록 한 것이다.

Description

대용량 초전도 회전기에 결합되는 모듈형 회전자 장치{Module style rotor device which is combined in the mass storage superconducting rotating machine}

본 발명은 대용량 초전도 회전기에 결합되는 모듈형 회전자 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 회전축의 외주면에 한 극(Pole)을 이루게 되는 다수의 회전자모듈을 설치하여, 회전축에 설치되는 회전자모듈로 인하여 대용량 초전도 회전기에 장착되는 회전자를 용이하게 제작할 수 있을 뿐만 아니라, 복사열을 차단하는 다수의 차폐막을 회전자의 외주면에 각각 결합되도록 제작하여, 차폐막을 회전자에 용이하게 결합할 수 있도록 하는 대용량 초전도 회전기에 결합되는 모듈형 회전자 장치에 관한 것이다.

일반적으로 초전도 회전기란 구리선 대신에 초전도선을 사용하여 계자코일을 구성하는 것이다.

이와 같이, 초전도선을 이용하여 제작되는 초전도 회전기는 기존의 상전도 모터 내지 발전기에 비해 손실을 반으로 줄일 수 있으며, 초전도선을 사용하기 때문에 동일 크기에 비해 2배 용량을 발전할 수 있다.

상기와 같이 2배의 용량을 발전하기 때문에 초전도 회전기는 10MW 이상의 대용량에 적합한 것이다.

상기 초전도 회전기는 중공형으로 형성된 회전축과, 상기 회전축의 외주면에 설치되는 케이스, 및 회전자와 상기 케이스의 내부에 설치되는 고정자와, 극저온 상태에서 복사에 의한 열이 전도되는 것을 방지할 수 있는 차폐막으로 구성되는 것이다.

그러나, 종래 회전자의 문제점은 초전도 회전기가 점점 대형화됨에 따라서 회전자를 대형화로 제작해야만 하기 때문에, 회전자 및 회전자를 감싸는 차폐막을 용이하게 제작하지 못하는 문제점이 발생하게 되었다.

즉, 10MW 이상 되는 초전도 회전기를 제작하기 위해서는 최소한 직경이 3M 이상 되는 회전자 및 그 회전자를 감싸는 차폐막을 제작해야만 하는 것이다

상기와 같이 직경이 3M 이상 되는 회전자를 커다란 하나의 원기둥 형태로 제작해야만 하기 때문에, 회전자의 제작이 용이하지 못함은 물론, 그 제작된 회전자를 이동 및 보관이 용이하지 못하는 문제점이 발생하게 되었다.

또한, 직경에 최소 3M 이상 되는 하나의 커다란 원통형으로 이루어진 회전자의 외주면에 복사열을 차단하는 차폐막을 설치하기 위해서는, 상기 차폐막의 직경이 최소한 3M 이상 되어야만 하기 때문에 차폐막의 제작이 용이하지 못함은 물론, 제작된 차폐막을 회전자에 설치하는 시간이 길어지는 문제점이 발생하게 되었다.

특히, 회전자에 장착되는 초전도선재는 외력에 민감하여 제작중에 선재에 발생하는 응력에 따라 전류가 제약을 받기 때문에, 최대한 초전도선재에는 외력을 주지 않아야만 하므로, 응력이 발생하지 않게 초전도선재를 결합시키는 것이 용이하지 못하는 문제점이 발생하게 되었다.

일본공개특허공보 특개 2001-124080 호(공개일 2001.05.08.)

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 회전축의 외주면에 다수의 회전자모듈과, 이 회전자모듈에 각각 초전도선재를 결합하여 회전자를 구성함으로써, 모듈 형태로 제작되는 회전자모듈로 인하여 대용량의 초전도 회전기의 회전자를 용이하게 제작할 수 있을 뿐만 아니라, 보빈이 구비된 회전자모듈의 요크에 초전도선재를 결합하기 때문에 외력에 의해 초전도선재에 응력이 발생되어 전류가 제약받는 것을 미연에 방지할 수 있으며, 또한 복사열이 전도되는 것을 방지하는 다수의 차폐막을 제작하여 회전자모듈에 각각 결합하므로, 차폐막의 제작 및 설치 시간을 줄일 수 있도록 하는 대용량 초전도 회전기에 결합 되는 모듈형 회전자 장치를 제공함에 그 목적이 있는 것이다.

상기 목적 달성을 위한 본 발명 대용량 초전도 회전기에 결합 되는 모듈형 회전자 장치는, 초전도 회전기의 회전축에 설치되는 회전자를 포함하는 공지의 대용량 초전도 회전기에 결합되는 모듈형 회전자 장치에 있어서, 상기 회전축의 외주면에 한 극을 이루게 되는 다수의 회전자모듈을 결합한 것이다.

또한, 상기 회전자모듈은 회전축에 구비된 결합부에 길이방향으로 길게 형성된 다수의 요크를 결합하고, 상기 요크의 외면에 보빈이 돌출 형성하며, 상기 보빈에 초전도선재를 결합한 것이다.

또한, 상기 회전자모듈의 외면에는 복사열이 전도되는 것을 방지하도록 상기 보빈과 초전도선재를 감싸는 차폐막을 결합 구성한 것이다.

이와 같이 본 발명은 회전축의 외주면에 다수의 회전자모듈과, 이 회전자모듈에 각각 초전도선재를 결합하여 회전자를 구성한 것으로, 이를 통해 모듈 형태로 제작되는 회전자모듈로 인하여 대용량의 초전도 회전기의 회전자를 용이하게 제작할 수 있을 뿐만 아니라, 보빈이 구비된 회전자모듈의 요크에 초전도선재를 결합한 후 이를 차폐막으로 감싸기 때문에 외력에 의해 초전도선재에 응력이 발생되어 전류가 제약받는 것을 미연에 방지하는 효과를 기대할 수 있는 것이다.

또한, 복사열이 전도되는 것을 방지하는 다수의 차폐막을 제작한 후 이를 보빈과 요크를 감쌀 수 있도록 회전자모듈에 각각 결합하므로, 차폐막의 제작 및 설치 시간을 줄일 수 있는 효과를 기대할 수도 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 대용량 초전도 회전기에 결합 되는 모듈형 회전자 장치의 사시도.
도 2는 본 발명의 차폐막이 결합 된 회전자모듈을 도시한 사시도.
도 3은 본 발명의 차폐막이 결합 된 회전자모듈의 단면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 대용량 초전도 회전기에 결합 되는 모듈형 회전자 장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 회전자모듈의 사시도이며, 도 3은 본 발명의 회전자모듈의 단면도이다.

첨부된 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 대용량 초전도 회전기에 결합 되는 모듈형 회전자 장치는, 회전축(1)의 외면에 방사형으로 결합되는 연결대(21)와, 상기 연결대(21)의 끝단을 원형으로 연결하는 리브(22)로 구성되는 결합부(20)를 적어도 2개 이상 길이방향으로 길게 설치하여, 상기 결합부(20)에 결합되는 회전자모듈(30)이 회전축(1)이 회전되는 방향으로 회전되도록 한 것이다.

상기 회전자모듈(30)은 길이방향으로 길게 형성된 다수의 요크(31)를 회전축(1)에 구비된 결합부(20)에 원 기둥 형태로 결합한다.

그리고, 상기 결합부(20)에 결합된 요크(31)의 외면에 초전도선재(40)를 결합하는데, 상기 초전도선재(40)를 결합할 수 있도록 요크(31)의 외면에는 보빈(32)을 구비하여 상기 보빈(32)에 초전도선재(40)를 고정 결합한다.

이때, 상기 초전도선재(40)는 도면에는 도시하지 않았지만 냉각 장치와 연결됨을 밝히는 바이다.

상기와 같이 초전도선재(40)가 결합된 요크(31)의 외면에는 복사열이 전도되는 것을 방지할 수 있는 다수의 차폐막(50)을 요크(31)의 외면에 각각 결합한다.

상기 요크(31)의 외면에 결합되는 차폐막(50)은 도 3과 같이 요크(31)에 구비된 보빈(32)과, 상기 보빈(32)에 결합되는 초전도선재(40)를 감싸 수 있는 크기로 형성되는 것이 바람직하며, 이로 인하여 복사열이 전도되는 것을 최대한으로 방지할 수 있게 되는 것이다.

즉, 회전축(1)에 구비된 결합부(20)에 한 극을 이루는 다수의 회전자모듈(30)의 요크(31)를 원통형으로 결합하고, 상기 요크(31)에 구비된 보빈(32)과 그 보빈(32)에 결합된 초전도선재(40)를 가릴 수 있는 다수의 차폐막(50)을 요크(31)에 결합 구성함으로써, 작업자는 회전자(10)를 용이하게 제작할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 요크(31)에 구비된 보빈(32)에 초전도선재(40)를 결합하기 때문에 제작중에 초전도선재(40)에 발생하는 응력을 최소화시켜 전류가 제약받는 것을 방지할 수 있는 것이다.

이때, 상기 요크(31)의 양측면에 각각 이탈방지부(33)를 돌출 형성함으로써, 회전축(1)을 따라 회전되는 차폐막(50)이 요크(31)로부터 이탈되는 것을 최대한으로 방지할 수 있고, 특히 상기 이탈방지부(33)에 케블라 케이블을 이용하여 보빈(32)과의 전기적 연결이 이루어지도록 함으로써 한 극을 구성할 수 있는 것이다.

상기와 같이 회전자(10)는 도 1과 같이 회전축(1)에 구비된 결합부(20)에 다수의 회전자모듈(30)의 요크(31)를 원 기둥 형태로 결합함으로써, 10MW 이상의 대용량에 적합한 직경이 최소 3M 되는 초전도 회전기용 회전자(10)을 용이하게 제작할 수 있는 것이다.

그리고, 첨부된 도 3과 같이 요크(31)의 외면에 구비된 보빈(32)에 초전도선재(40)를 장착하므로, 상기 초전도선재(40)를 요크(31)에 결합시 발생되는 충격을 최소화할 수 있으며, 이로 인해 초전도선재(40)에 발생하는 응력에 따라서 전류가 제약받는 것을 최대한으로 방지할 수 있다.

또한, 상기 회전자모듈(30)의 요크(31)에 결합된 초전도선재(40)와 보빈(32)을 전체적으로 가려주면서 복사열이 전도되는 것을 방지할 수 있는 다수의 차폐막(50)을 요크(31)의 외면에 결합함으로써, 직경이 3M 이상 되는 다수의 초전자모듈(30)로 이루어진 회전자(10)에 차폐막(50)을 용이하게 결합할 수 있게 되는 것이다.

이상에서 본 발명의 대용량 초전도 회전기에 결합되는 모듈형 회전자 장치에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

그리고, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 분 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에서 있게 된다.

1 : 회전축 10: 회전자
20: 결합부 21: 연결대
22: 리브 30: 회전자모듈
31; 요크 32: 보빈
33; 이탈방지부 40: 초전도선재
50: 차폐막

Claims (3)

1. 초전도 회전기의 회전축에 설치되는 회전자를 포함하는 공지의 대용량 초전도 회전기에 결합되는 모듈형 회전자 장치에 있어서,
   상기 회전축의 외주면에 방사형으로 결합되는 연결대와, 상기 연결대의 끝단을 원형으로 연결되는 리브를 포함하는 결합부를 상기 회전축의 길이방향으로 길게 설치 구성하고, 상기 결합부의 리브에는 한 극을 이루게 되는 다수의 회전자모듈을 설치 구성하며,
   상기 회전자모듈은 상기 결합부에 길이방향으로 길게 결합되어 형성되는 다수의 요크; 상기 요크의 외면에 돌출 형성되는 보빈; 및, 상기 보빈에 결합 구성되는 초전도선재; 를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 대용량 초전도 회전기에 결합되는 모듈형 회전자 장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 회전자모듈의 외면에는 복사열이 전도되는 것을 방지하도록 상기 보빈과 초전도선재를 감싸는 차폐막을 결합 구성하는 것을 특징으로 하는 대용량 초전도 회전기에 결합 되는 모듈형 회전자 장치.

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