KR101334522B1 - 초전도 발전 시스템 - Google Patents

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KR101334522B1
KR101334522B1 KR1020120070425A KR20120070425A KR101334522B1 KR 101334522 B1 KR101334522 B1 KR 101334522B1 KR 1020120070425 A KR1020120070425 A KR 1020120070425A KR 20120070425 A KR20120070425 A KR 20120070425A KR 101334522 B1 KR101334522 B1 KR 101334522B1
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박진수
김현규
김철희
고경진
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두산엔진주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예는 선택적 초전도 발전 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 발전 시스템은 초전도 권선을 사용한 발전기 계자와 구리나 알루미늄 권선을 사용한 발전기 전기자를 포함하며 회전 계자형인 초전도 발전기와, 초전도 발전기의 발전기 계자에 냉매를 공급하는 극저온 냉각 시스템과, 구리나 알루미늄 권선을 사용한 여자기 계자와 여자기 전기자를 포함하며 회전 전기자형인 여자기, 그리고 여자기에서 생성된 전원을 초전도 발전기의 발전기 계자와 극저온 냉각 시스템에 분배하여 공급하는 전력 분배 회로를 포함하는 단자부를 포함한다.

Description

초전도 발전 시스템{SUPER CONDUCTING ELECTRIC POWER GENERATION SYSTEM}
본 발명의 실시예는 초전도 발전 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 극저온 냉각 시스템을 갖는 초전도 발전 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 초전도 발전기는 절대온도 OK, 즉 섭씨 영하 273도에서 전기 저항이 소멸하는 초전도 현상을 응용한 발전기이다. 초기의 초전도 발전기는 절대온도 4K 내지 20K 범위 내에서 초전도 현상이 발생하는 선재를 사용하다가 근래에는 상대적으로 높은 절대온도 30K 내지 77K에서 초전도 현상을 나타내는 소재가 발견되면서, 초전도 발전기에 대한 개발이 가속되고 있다.
현재 개발된 대부분의 초전도 발전기는 상전도 발전기에서 계자에 사용되던 구리 권선을 초전도 권선으로 대체한 구조를 갖는다.
이와 같이, 초전도 권선으로 계자를 형성하면, 전기 저항으로 인한 손실없이 고자장의 회전자계를 만들 수 있다. 이에, 초전도 발전기는 상전도 발전기와 대비하여 향상된 효율과 감소된 크기 및 무게를 가질 수 있다.
그런데, 초전도 선재로 만들어진 초전도 권선에 저항없이 전류를 흘리기 위해서는 초전도 권선이 설치된 계자를 극저온으로 냉각 시키기 위한 냉각 시스템이 추가로 요구된다. 그럼에도, 초전도 선재는 구리선보다 더 많은 전류를 저항없이 흘릴 수 있기 때문에 여자 손실이 0에 가까워 냉각 손실을 고려하더라도 총 손실을 대폭 줄일 수 있으므로, 상전도 발전기와 대비하여 효율을 향상시킬 수 있다.
하지만, 극저온 냉각 시스템은 외부 전력 계통으로 가동되므로, 외부 전력 계통이 문제가 발생되면 극저온 냉각 시스템의 가동이 중단된다. 또한, 극저온 냉각 시스템의 가동 중단에 의해, 초전도 발전기의 가동도 중단된다. 이와 같이, 선박용 발전 시스템과 같은 외부 전력 계통과 단절된 상태에서 극저온 냉각 시스템으로 인가되는 전원이 정전되거나 부족한 경우 초전도 발전 시스템도 운전이 불가능해지는 문제점이 있다.
또한, 초전도 발전기를 장시간 사용하지 않을 경우, 초전도 발전기의 계자에 여자 전원을 공급하는 여자기의 계자에 잔류 자기가 소멸하여 재가동이 곤란해지는 문제점이 있다.
공개특허공보 제10-2009-0076819호(2009.07.13) 공개특허공보 제10-2003-0039945호(2003.05.22) 공개특허공보 제10-2010-0044393호(2010.04.30)
본 발명의 실시예는 초전도 발전기의 발전기 계자와 극저온 냉각 시스템에 안정적으로 전원을 공급할 수 있는 초전도 발전 시스템을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 초전도 발전 시스템은 초전도 권선을 사용한 발전기 계자와 구리나 알루미늄 권선을 사용한 발전기 전기자를 포함하며 회전 계자형인 초전도 발전기와, 상기 초전도 발전기의 발전기 계자에 냉매를 공급하는 극저온 냉각 시스템과, 구리나 알루미늄 권선을 사용한 여자기 계자와 여자기 전기자를 포함하며 회전 전기자형인 여자기, 그리고 상기 여자기에서 생성된 전원을 상기 초전도 발전기의 발전기 계자와 상기 극저온 냉각 시스템에 분배하여 공급하는 전력 분배 회로를 포함하는 단자부를 포함한다.
상기 단자부는 상기 여자기의 여자기 전기자로부터 인출한 3상 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 상기 전력 분배 회로에 전달하는 정류자를 더 포함할 수 있다.
상기 단자부는 상기 전력 분배 회로에서 상기 극저온 냉각 시스템으로 분배된 직류 전원을 단상상용 교류 전원으로 변환하는 단상 인버터를 더 포함할 수 있다.
상기 여자기는 브러시(brush)를 더 포함할 수 있다. 그리고 상기 단상 인버터에서 변환된 상기 단상상용 교류 전원은 상기 여자기의 브러시를 통해 상기 극저온 냉각 시스템으로 전달될 수 있다.
상기 극저온 냉각 시스템은 냉매를 냉각 시키는 냉동기와, 상기 냉동기와 상기 초전도 발전기의 발전기 계자 사이에서 상기 냉매를 순환시키는 냉매 순환부를 포함할 수 있다.
상기 초전도 발전기의 발전기 전기자는 유리 섬유 강화 플라스틱(GFRP; Glass Fiber Reinforced Plastic)로 형성된 코어를 포함할 수 있다.
또한, 초전도 발전 시스템은 전력 계통과 상기 여자기의 여자기 계자 사이에 배치된 자동 전압 조절 장치(auto voltage regulator, AVR)를 더 포함할 수 있다.
상기 단자부는 상기 전력 분배 회로에서 분배되어 상기 초전도 발전기의 발전기 계자에 인가되는 전원을 조절하기 위한 DC/DC 컨버터를 더 포함할 수 있다.
상기 자동 전압 조절 장치는 상기 초전도 발전기의 발전기 전기자로부터 전압을 감지하고 상기 초전도 발전기의 발전기 계자로부터 전류를 감지하여 상기 초전도 발전기의 출력이 일정하도록 상기 DC/DC 컨버터를 제어할 수 있다.
상기한 초전도 발전 시스템는 상기 여자기의 여자기 계자에 보조적으로 공급할 전원을 저장하는 축전지를 더 포함할 수 있다. 그리고 상기 전력 분배 회로는 상기 여자기에서 생성된 전원의 일부를 상기 축전지로 분배하여 공급할 수 있다.
상기 단자부는 상기 축전지의 전압을 측정하는 축전지 전압 센서와, 상기 축전지 전압 센서가 측정한 전압이 기준 전압 이상이면 상기 전력 분배 회로에서 상기 축전지로 공급되는 전원을 차단하여 상기 축전지의 과충전을 방지하는 스위칭 소자를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 초전도 발전 시스템은 초전도 발전기의 발전기 계자와 극저온 냉각 시스템에 안정적으로 전원을 공급할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 발전 시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1의 단자부를 구체적으로 나타낸 초전도 발전 시스템의 구성도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.
본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.
이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 발전 시스템(101)을 설명한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 발전 시스템(101)은 초전도 발전기(10), 극저온 냉각 시스템(90), 여자기(20), 및 단자부(30)를 포함한다.
그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 발전 시스템(101)은 자동 전압 조절 장치(auto voltage regulator, AVR)(40) 및 축전지(70)를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 초전도 발전기(10)는 초전도 권선을 사용한 발전기 계자(12)와, 구리나 알루미늄 권선을 사용한 발전기 전기자(11)를 포함한다. 또한, 초전도 발전기(10)는 회전 계자형으로 형성된다. 즉, 본 발명의 일 실시예에서, 초전도 발전기(10)는 발전기 계자(12)가 회전자가 되고, 발전기 전기자(11)가 고정자가 된다.
또한, 발전기 전기자(11)의 코어(core)는 유리 섬유 강화 플라스틱(GFRP; Glass Fiber Reinforced Plastic)으로 형성될 수 있다. 유리 섬유 강화 플라스틱으로 형성된 코어는 자속의 측면에서 공기와 같은 특성을 가지고 있으므로 자기포화 없이 고자장을 고정자인 발전기 전기자(11)의 권선으로 전달 가능하다. 본 발명의 일 실시예와 같이, 유리 섬유 강화 플라스틱으로 형성된 코어는 상전도 발전기의 철심과 대비하여 가벼우면서도 우수한 기계적 강도를 갖는다.
극저온 냉각 시스템(90)은 냉매를 냉각 시키는 냉동기(91)와, 냉동기(91)와 초전도 발전기(10)의 발전기 계자(12) 사이에서 냉매를 순환시키는 냉매 순환부(98)를 포함한다.
또한, 도시하지는 않았으나, 극저온 냉각 시스템(90)은 압축기 및 펌프 등과 같이, 냉매를 냉각 및 순환 시키기 위한 추가적인 구성을 더 포함할 수 있다. 극저온 냉각 시스템(90)은 해당 기술 분야의 종사자가 용이하게 변경 실시할 수 있는 범위 내에서 다양한 구조를 가질 수 있다.
여자기(20)는 초전도 발전기(10)의 발전기 계자(12)에 여자 전원을 공급한다. 즉, 여자기(20)는 발전기 계자(12)에 자속이 형성되도록 생성된 전압을 공급한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서, 여자기(20)는 극저온 냉각 시스템(90)에도 전원을 공급한다. 즉, 여자기(20)에서 생성된 전원은 초전도 발전기(10)의 발전기 계자(12)와 극저온 냉각 시스템(90)에 분배되어 공급된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서, 여자기(20)는 구리나 알루미늄 권선을 사용한 여자기 계자(22)와 여자기 전기자(21)를 포함한다. 그리고 본 발명의 일 실시예에서, 여자기 계자(22)는 규소 강판을 사용하여 만들어진 철심으로 사용할 수 있다. 규소 강판은 철(Fe)에 5% 이내의 규소(Si)를 가한 것을 압연하여 만들어진다.
또한, 여자기(20)는 회전 전기자형으로 형성된다. 그리고 여자기(20)의 여자기 전기자(21)에서는 3상 교류 전압이 형성된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서, 여자기(20)는 브러시(58)를 더 포함한다. 하지만, 본 발명의 일 실시예에서, 초전도 발전기(10)의 발전기 계자(12)가 여자기(20)의 여자기 전기자(21)와 회전축(51)에 의해 함께 회전하므로, 여자기(20)의 전기자(21)에서 인출된 전원은 브러시(brush)를 통하지 않고 초전도 발전기(10)의 발전기 계자(12)에 공급될 수 있다.
자동 전압 조절 장치(auto voltage regulator, AVR)(40)는 전력 계통(80)과 여자기(20)의 여자기 계자(22) 사이에 배치된다. 자동 전압 조절 장치(40)는 여자기(20)의 출력이 일정하도록 여자기(20)의 여자기 계자(22)에 인가되는 전압을 제어한다.
단자부(30)는 회전축(51)에 형성된 밸런싱 웨이트(Balancing Weight)(55)에 부착된다. 그리고 밸런싱 웨이트(55)에 무게추를 추가하여 단자부(30)의 장착에 의해 하중이 편중되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 단자부(30)는 전력 분배 회로(35), 정류자(31), 단상 인버터(39), 및 DC/DC 컨버터(38)를 포함한다.
전력 분배 회로(35)는 여자기(20)에서 생성된 전원을 초전도 발전기(10)의 발전기 계자(12)와 극저온 냉각 시스템(90)에 분배한다.
정류자(31)는 여자기 전기자(21)로부터 인출한 3상 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 전력 분배 회로(35)에 전달한다. 구체적으로, 정류자(31)는 다이오드를 포함하는 3상 브릿지 회로를 통해 3상 교류 전원을 직류 전원으로 변환할 수 있다. 그리고 전력 분배 회로(35)는 정류자(31)로부터 전달받은 직류 전원을 단상 인버터(39)와 DC/DC 컨버터(38)로 분배한다. 전력 분배 회로(35)는 해당 기술 분야의 종사자가 변경 실시할 수 있는 범위 내에서 다양하게 설계될 수 있다.
단상 인버터(39)는 전력 분배 회로(35)에서 직류 전원을 분배 받아 이를 단상상용 교류 전원으로 변환한 후 극저온 냉각 시스템(90)으로 전달한다. 일례로, 상용 교류 전원은 110 볼트[V] 또는 220 볼트[V]의 전압을 가질 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에서, 상용 교류 전원은 3상 교류 전원과 단상 교류 전원을 모두 포함할 수 있다. 단상 인버터(39)는 고전압/저전류의 단상 상용 교류 전원을 극저온 냉각 시스템(90)에 공급한다. 이때, 단상 인버터(39)에서 변환된 단상상용 교류 전원은 여자기(20)의 브러시(58)를 통해 극저온 냉각 시스템(90)으로 전달될 수 있다.
DC/DC 컨버터(38)는 전력 분배 회로(35)에서 분배 받은 직류 전원을 조절하여 발전기 계자(12)에 공급한다. DC/DC 컨버터(38)는 저전압/고전류의 직류 전원을 발전기 계자(12)에 공급한다.
이때, 자동 전압 조절 장치(40)가 초전도 발전기(10)의 발전기 전기자(11)에서 인출된 계통 전압과, 초전도 발전기(10)의 발전기 계자(12)로부터 전류를 감지하여 초전도 발전기(10)의 출력이 일정하도록 DC/DC 컨버터(38)를 제어한다. 이와 같이, 자동 전압 조절 장치(40)는 전력 계통(80)의 전압과 초전도 발전기(10)에서 출력되는 전압간의 편차가 감소되도록 DC/DC 컨버터(38)를 제어한다.
축전지(70)는 여자기(20)의 여자기 계자(22)에 보조적으로 공급할 전원을 저장한다. 축전지(70)는 여자기 전기자(21)에서 인출되어 전력 분배 회로(35)를 통해 초전도 발전기(10)의 발전기 계자(12)와 극저온 냉각 시스템(90)에 공급되고 남은 여유 전원을 저장한다.
초전도 발전 시스템(101)이 장시간 사용되지 않을 경우, 영구 자석을 사용하지 않고 규소 강판을 사용한 여자기 계자(22)에 잔류 자기가 소멸될 수 있다. 여자기 계자(22)의 잔류 자기가 소멸되면, 초전도 발전 시스템(101)을 재가동하기 곤란해지는 문제점이 발생된다.
하지만, 본 발명의 일 실시예에서는 여자기 계자(22)의 잔류 자기가 소멸된 경우, 축전지(70)에 축전된 전원을 사용하여 여자기 계자(22)의 잔류 자기를 생성할 수 있다.
한편, 단자부(30)는 축전지 전압 센서(34)와 스위칭 소자(33)를 더 포함할 수 있다. 축전지 전압 센서(34)가 측정한 축전지(70)의 전압이 기준 전압 이하일 때, 스위칭 소자(33)를 연결하여 여자기(20)에서 생성된 전원 중 여유 전원으로 축전지(70)를 충전한다. 그리고 축전기 전압 센서(30)가 측정한 축전지(70)의 전압이 기준 전압 이상일 때, 스위칭 소자(33)를 오픈하여 축전지(70)가 과충전되는 것을 방지한다.
이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 발전 시스템(101)은 초전도 발전기(10)의 발전기 계자(12)와 극저온 냉각 시스템(90)에 안정적으로 전원을 공급할 수 있다.
구체적으로, 여자기(20)에서 생성된 전원을 활용하여 극저온 냉각 시스템(90)을 가동하므로, 극저온 냉각 시스템(90)을 가동하기 위한 별도의 외부 전력 계통이 요구되지 않는다.
따라서, 외부 전저력 계통의 문제 발생시에도 안정적으로 극저온 냉각 시스템(90)을 가동할 수 있으므로, 초전도 발전 시스템(101)도 외부 환경의 영향을 받지 않고 안정적인 운전이 가능해진다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 여자기 계자(22)의 잔류 자기가 소멸된 경우에도, 축전지(70)를 통해 여자기 계자(22)의 잔류 자기를 재생성하여 안정적으로 초전도 발전 시스템(101)을 재가동할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 초전도 발전기 11: 발전기 전기자
12: 발전기 계자 20: 여자기
21: 여자기 전기자 22: 여자기 계자
30: 단자부 31: 정류자
33: 스위칭 소자 34: 축전지 전압 센서
35: 전력 분배 회로 38: DC/DC 컨버터
39: 단상 인버터 40: 자동 전압 조절 장치
51: 회전축 55: 밸런싱 웨이트
58: 브러시 70: 축전지
80: 전력 계통 90: 극저온 냉각 시스템
91: 냉동기 98: 냉매 순환부
101: 초전도 발전 시스템

Claims (11)

  1. 초전도 권선을 사용한 발전기 계자(12)와 구리나 알루미늄 권선을 사용한 발전기 전기자(11)를 포함하며 회전 계자형인 초전도 발전기(10);
    상기 초전도 발전기(10)의 발전기 계자(12)에 냉매를 공급하는 극저온 냉각 시스템(90);
    구리나 알루미늄 권선을 사용한 여자기 계자(22)와 여자기 전기자(21)를 포함하며 회전 전기자형인 여자기(20);
    전력 계통(80)과 상기 여자기(20)의 여자기 계자(22) 사이에 배치된 자동 전압 조절 장치(auto voltage regulator, AVR)(40); 및
    상기 여자기(20)에서 생성된 전원을 상기 초전도 발전기(10)의 발전기 계자(12)와 상기 극저온 냉각 시스템(90)에 분배하여 공급하는 전력 분배 회로(35)와 상기 전력 분배 회로(35)에서 분배되어 상기 초전도 발전기(10)의 발전기 계자(12)에 인가되는 전원을 조절하기 위한 DC/DC 컨버터(38)를 포함하는 단자부(30)
    를 포함하며,
    상기 자동 전압 조절 장치(40)는 상기 초전도 발전기(10)의 발전기 전기자(11)로부터 전압을 감지하고 상기 초전도 발전기(10)의 발전기 계자(12)로부터 전류를 감지하여 상기 초전도 발전기(10)의 출력이 일정하도록 상기 DC/DC 컨버터(38)를 제어하는 초전도 발전 시스템.
  2. 제1항에서,
    상기 단자부(30)는 상기 여자기(20)의 여자기 전기자(21)로부터 인출한 3상 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 상기 전력 분배 회로(35)에 전달하는 정류자를 더 포함하는 초전도 발전 시스템.
  3. 제2항에서,
    상기 단자부(30)는 상기 전력 분배 회로(35)에서 상기 극저온 냉각 시스템(90)으로 분배된 직류 전원을 단상상용 교류 전원으로 변환하는 단상 인버터(39)를 더 포함하는 초전도 발전 시스템.
  4. 제3항에서,
    상기 여자기(20)는 브러시(brush)(58)를 더 포함하며,
    상기 단상 인버터(39)에서 변환된 상기 단상상용 교류 전원은 상기 브러시(58)를 통해 상기 극저온 냉각 시스템(90)으로 전달되는 초전도 발전 시스템.
  5. 제1항에서,
    상기 극저온 냉각 시스템(90)은 냉매를 냉각 시키는 냉동기(91)와, 상기 냉동기(91)와 상기 초전도 발전기(10)의 발전기 계자(12) 사이에서 상기 냉매를 순환시키는 냉매 순환부(98)를 포함하는 초전도 발전 시스템.
  6. 제1항에서,
    상기 초전도 발전기(10)의 발전기 전기자(11)는 유리 섬유 강화 플라스틱(GFRP; Glass Fiber Reinforced Plastic)로 형성된 코어를 포함하는 초전도 발전 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에서,
    상기 여자기(20)의 여자기 계자(22)에 보조적으로 공급할 전원을 저장하는 축전지(70)를 더 포함하며,
    상기 전력 분배 회로(35)는 상기 여자기(20)에서 생성된 전원의 일부를 상기 축전지(70)로 분배하여 공급하는 초전도 발전 시스템.
  8. 제7항에서,
    상기 단자부(30)는,
    상기 축전지(70)의 전압을 측정하는 축전지 전압 센서(34)와;
    상기 축전지 전압 센서(34)가 측정한 전압이 기준 전압 이상이면 상기 전력 분배 회로(35)에서 상기 축전지(70)로 공급되는 전원을 차단하여 상기 축전지(70)의 과충전을 방지하는 스위칭 소자(33)
    를 더 포함하는 초전도 발전 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20030039945A (ko) * 2001-11-16 2003-05-22 주식회사 한마음에너지과학원 유도전류를 이용한 회전기의 자기회로
KR20090076819A (ko) * 2008-01-07 2009-07-13 컨버팀 테크놀로지 리미티드 선박용 전력 분배 및 추진 시스템
KR20100044393A (ko) * 2008-10-22 2010-04-30 한국전기연구원 전기자코일 냉각수단이 구비된 초전도 모터

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030039945A (ko) * 2001-11-16 2003-05-22 주식회사 한마음에너지과학원 유도전류를 이용한 회전기의 자기회로
KR20090076819A (ko) * 2008-01-07 2009-07-13 컨버팀 테크놀로지 리미티드 선박용 전력 분배 및 추진 시스템
KR20100044393A (ko) * 2008-10-22 2010-04-30 한국전기연구원 전기자코일 냉각수단이 구비된 초전도 모터

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