KR101463435B1 - 초전도 회전전기기계 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 초전도 회전전기기계에 관한 것으로서, 고정자와, 회전축 및 회전자권선을 구비하여 고정자에 대해 회전하는 회전자를 포함하고, 그 회전자권선은, 회전축의 둘레에 배치되고 내부에 냉각유체의 유로를 형성하는 튜브와, 그 튜브의 내부에 수용되는 초전도선과, 그 튜브의 내부를 경유하여 유동하는 냉각유체를 구비하여 구성된다. 이에 의해, 초전도선과 냉매가 직접 열교환될 수 있어 초전도선의 열교환 효율이 제고될 수 있다.
Description
본 발명은, 초전도 회전전기기계에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 부품의 변형을 억제할 수 있고 냉각효율을 제고시킬 수 있도록 한 초전도 회전전기기계에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 회전전기기계는 기계적인 에너지를 전기에너지로 변환하는 발전기 또는 전기에너지를 기계적인 에너지로 변환하는 전동기 전용으로 각각 구성되거나 발전기 및 전동기 겸용으로 구성될 수 있다.
통상적으로, 상기 회전전기기계는 고정자와, 상기 고정자에 대해 회전 운동하는 회전자를 구비하여 구성될 수 있다.
한편, 구리선을 이용하는 상전도 회전전기기계에 비해 손실을 현저하게 줄일 수 있는 초전도선을 사용한 소위 초전도 회전전기기계가 있다.
상기 초전도 회전전기기계는, 주지된 바와 같이, 통상의 상전도 회전전기기계에 비해 동일 크기로 구성할 경우 용량을 현저하게 증대시킬 수 있고 동일 용량으로 구성할 경우 크기를 현저하게 줄일 수 있는 장점을 구비한다.
도 1은 종래 초전도 회전전기기계의 회전자의 측면도이고, 도 2는 도 1의 요부단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 초전도 회전전기기계는, 고정자(미도시)와, 상기 고정자에 대해 회전 가능하게 배치되는 회전자(10)를 구비하여 구성될 수 있다.
상기 회전자(10)는, 회전축(20)과, 상기 회전축(20)의 둘레에 구비되는 회전자권선(30)을 구비하여 구성될 수 있다.
상기 회전자권선(30)은 도선으로 초전도선을 구비하여 구성될 수 있다.
상기 회전자권선(30)은, 예를 들면, 초전도선을 원주방향으로 권회하여 구성될 수 있다.
상기 회전자권선(30)은 소위 레이스트랙(racetrack)형상 또는 타원형상으로 구성될 수 있다.
상기 회전자권선(30)은 복수 개로 구성될 수 있다.
상기 회전축(20)의 둘레에는 상기 회전자권선(30)이 안착될 수 있게 안착부(25)가 구비될 수 있다.
상기 안착부(25)에는 상기 회전자권선(30)을 지지할 수 있게 회전자권선지지커버(40)가 분리 가능하게 결합될 수 있다.
상기 회전축(20)은 내부에 냉매수용공간(22)이 구비될 수 있다. 이에 의해, 상기 회전자권선(30)이 냉각될 수 있다.
상기 회전자(10)는 내부에 수용공간(52)을 형성하는 외통(50)을 구비할 수 있다.
상기 외통(50)의 내부는 진공으로 유지될 수 있다.
상기 외통(50)의 내부에는 상기 회전자권선(30) 및 회전축(20)의 일부 영역이 수용될 수 있다.
그런데, 이러한 종래의 초전도 회전전기기계에 있어서는, 긴 길이를 가지는 초전도선을 원주방향으로 권회하여 일 측으로 긴 길이를 가지게 압착한 소위 레이스트랙 형상의 회전자권선(30)을 구비하도록 되어 있어, 소용량 기기에 비해 상대적으로 용량이 큰 중간 용량 및/또는 대용량 기기를 구성할 경우, 회전자권선(30)의 직선구간이 자중에 의한 처짐 현상 등에 의해 변형이 발생될 수 있다.
또한, 회전축(20)의 외면에 회전자권선(30)을 배치하고, 회전축(20)의 내부로 냉매를 공급하여 회전축(20)을 매개로 한 열전도에 의해 회전자권선(30)을 냉각하도록 되어 있어 회전자권선(30)의 냉각(또는 냉각효율)이 미흡하게 될 수 있다.
따라서, 본 발명은, 초전도선과 냉매가 직접 열교환되어 초전도선의 열교환 효율이 제고될 수 있는 초전도 회전전기기계를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 초전도선의 변형을 억제할 수 있는 초전도 회전 전기기계를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 목적 달성을 위해, 고정자; 및 회전축 및 회전자권선을 구비하여 상기 고정자에 대해 회전하는 회전자;를 포함하고, 상기 회전자권선은, 상기 회전축의 둘레에 배치되고 내부에 냉각유체의 유로를 형성하는 튜브; 상기 튜브의 내부에 수용되는 초전도선; 및 상기 튜브의 내부를 경유하여 유동하는 냉각유체;를 구비하는 것을 특징으로 하는 초전도 회전전기기계를 제공한다.
여기서, 상기 회전자권선은 상기 튜브의 내부에 배치되어 상기 초전도선을 이격되게 하는 스페이서를 구비하여 구성될 수 있다.
상기 스페이서는 상기 냉각유체가 통과할 수 있게 관통공을 구비하여 구성될 수 있다.
상기 회전자권선은 상기 튜브를 상기 회전축으로부터 이격지지하는 튜브지지유닛을 구비하여 구성될 수 있다.
상기 튜브지지유닛은 복수 개로 구성되고, 축방향으로 미리 설정된 간격으로 이격배치되게 구성될 수 있다.
상기 튜브지지유닛은, 상기 회전축이 수용되는 회전축수용공과 상기 회전축수용공의 둘레에 상기 튜브를 수용하는 튜브수용부를 구비한 서포터; 및 상기 회전축의 둘레에 반경방향으로 돌출되어 상기 서포터를 고정지지하는 고정부재;를 구비하여 구성될 수 있다.
상기 서포터는 비금속성재질(예를 들면 글라스파이버)로 형성될 수 있다.
상기 튜브의 일 측에 연결되어 상기 냉각유체를 공급하는 냉각유체공급관; 및 상기 튜브의 타 측에 연결되고 상기 냉각유체를 회수하는 냉각유체회수관;을 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 회전축은 내부에 수용공간이 형성되고, 상기 냉각유체공급관 또는 냉각유체회수관은 상기 회전축의 내부에 배치되게 구성될 수 있다.
상기 회전자는 내부에 회전축의 일부 및 상기 회전자권선을 수용하는 외통;을 구비하고, 상기 외통의 내부는 진공으로 구성될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 회전자권선이 튜브와, 튜브의 내부에 삽입되는 초전도선과, 튜브의 내부를 경유하는 냉각유체를 구비하여 구성되도록 함으로써, 초전도선과 냉매가 직접 열교환되어 초전도선의 열교환 효율이 제고될 수 있다.
또한, 튜브의 내부에 미리 설정된 개수의 초전도선이 수용되도록 함으로써 초전도선의 변형을 억제할 수 있다.
또한, 초전도선과 냉매가 직접 열교환되어 초전도선의 냉각을 촉진할 수 있고 튜브의 내부에 설정된 개수의 초전도선이 수용되어 초전도선의 변형이 억제될 수 있도록 함으로써, 소용량의 초전도 회전전기기계는 물론 크기가 상대적으로 큰 중용량 및 대용량의 초전도 회전전기기계를 제공할 수 있다.
도 1은 종래 초전도 회전전기기계의 회전자의 측면도,
도 2는 도 1의 요부단면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 회전전기기계의 단면도,
도 4는 도 3의 튜브지지유닛영역의 단면도,
도 5는 도 3의 서포터의 정면도,
도 6은 도 3의 고정부재의 정면도,
도 7은 도 4의 튜브의 확대단면도,
도 8은 도 3의 냉각유체분배기의 측면도,
도 9는 도 3의 냉각유체회수기의 측면도이다.
도 2는 도 1의 요부단면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 회전전기기계의 단면도,
도 4는 도 3의 튜브지지유닛영역의 단면도,
도 5는 도 3의 서포터의 정면도,
도 6은 도 3의 고정부재의 정면도,
도 7은 도 4의 튜브의 확대단면도,
도 8은 도 3의 냉각유체분배기의 측면도,
도 9는 도 3의 냉각유체회수기의 측면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 회전전기기계는, 고정자(110); 및 회전축(121) 및 회전자권선(140)을 구비하여 상기 고정자(110)에 대해 회전하는 회전자(120);를 포함하고, 상기 회전자권선(140)은, 상기 회전축(121)의 둘레에 배치되고 내부에 냉각유체의 유로를 형성하는 튜브(141); 상기 튜브(141)의 내부에 수용되는 초전도선(161); 및 상기 튜브(141)의 내부를 경유하여 유동하는 냉각유체;를 구비하여 구성될 수 있다. 본 실시예의 초전도 회전전기기계는 발전기 전용, 전동기 전용 또는 발전기 및 전동기 겸용 중 어느 하나로 구성될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는 초전도 회전전기기계가 발전기(전용)로 구성된 경우를 예를 들어 설명될 수 있다.
고정자(110)는, 고정자철심(112)(stator core)과, 상기 고정자철심(112)에 권선되는 고정자권선(115)(stator winding)을 구비하여 구성될 수 있다. 상기 고정자권선(115)은, 예를 들면, 송,배전 계통에 연결되어 부하에 전원을 공급할 수 있게 구성될 수 있다.
상기 고정자철심(112)의 내부에는 회전자(120)가 회전 가능하게 수용될 수 있게 회전자수용공간(113)이 형성될 수 있다.
상기 고정자(110)의 내부에는 회전자(120)가 회전 가능하게 구비될 수 있다.
상기 회전자(120)는, 예를 들면, 회전축(121)과, 상기 회전축(121)의 둘레에 구비되는 회전자권선(140)을 구비하여 구성될 수 있다.
상기 회전축(121)은 외부의 구동원(예를 들면, 화력 또는 원자력에 의한 터빈 등)에 연결될 수 있다.
상기 회전축(121)은, 예를 들면, 내부에 수용공간(122)이 구비될 수 있다.
상기 회전축(121)의 양 단부에는 상기 회전축(121)을 회전 가능하게 지지하는 베어링(미도시)이 구비될 수 있다.
상기 회전축(121)은, 예를 들면, 제1축부(124)와, 상기 제1축부(124)의 양 단부에 연결되는 제2축부(130)를 구비하여 구성될 수 있다.
상기 회전축(121)은 비자성체(예를 들면 스테인레스)로 구성될 수 있다.
상기 제1축부(124)는, 예를 들면, 상기 제2축부(130)에 비해 더 큰 외경을 구비하게 구성될 수 있다.
상기 제1축부(124)는, 예를 들면, 원통부(125)와, 상기 원통부(125)의 양 단부에 반경방향으로 배치되는 디스크부(126)를 구비할 수 있다.
상기 각 디스크부(126)의 중앙영역에는 내, 외가 연통되게 관통된 관통부(127)가 각각 구비될 수 있다.
상기 각 제2축부(130)의 일 단부에는 상기 제1축부(124)의 단부에 접촉 결합될 수 있게 반경방향을 따라 외측으로 연장된 플랜지부(132)가 형성될 수 있다.
상기 플랜지부(132)는 상기 디스크부(126)에 접촉되어 체결부재(예를 들면 볼트)에 의해 일체로 체결될 수 있다.
상기 회전축(121)의 둘레에는 회전자권선(140)이 구비될 수 있다.
보다 구체적으로 예를 들면, 상기 회전자권선(140)은 상기 회전축(121)의 제1축부(124)의 둘레에 구비될 수 있다.
상기 회전자권선(140)은, 상기 회전축(121)의 둘레에 배치되고 내부에 냉각유체의 유로를 형성하는 튜브(141)와, 상기 튜브(141)의 내부에 수용되는 초전도선(161)과, 상기 튜브(141)의 내부를 경유하여 유동하는 냉각유체를 구비하여 구성될 수 있다. 여기서, 상기 냉각유체는 액체 질소(N) 또는 네온(Ne)이 사용될 수 있다.
상기 튜브(141)는, 예를 들면, 사각 단면을 구비하게 구성될 수 있다.
상기 튜브(141)의 내부에는 초전도선(161)이 구비될 수 있다.
상기 초전도선(161)은, 예를 들면, 사각 단면을 구비한 선재로 구성될 수 있다.
상기 튜브(141)는, 예를 들면, 내부 공간이 구획되게 구획벽(145)을 구비하여 구성될 수 있다. 여기서, 상기 구획벽(145)은 상기 튜브(141)와 별개로 제작되어 내부에 삽입된 구획부재로 구성될 수도 있다.
상기 구획벽(145)에는 관통공(146)이 구비될 수 있다. 이에 의해, 내부의 냉각유체가 구획된 서로 다른 공간으로 자유롭게 이동될 수 있다. 이에 의해, 상기 튜브(141)의 내부의 온도 편차가 작아질 수 있다.
상기 튜브(141)의 내부에는 상기 초전도선(161)을 이격 지지하는 스페이서(150)가 구비될 수 있다.
상기 스페이서(150)는, 예를 들면, 내부에 초전도선(161)의 수용공간을 형성하는 외벽부(152)와, 상기 외벽부(152)의 내부 수용공간(155)을 구획하는 내벽부(154)를 구비하여 구성될 수 있다.
상기 초전도선(161)은 상기 스페이서(150)의 외벽부(152)에 의해 상기 튜브(141)의 내면과 이격되고, 상기 내벽부(154)에 의해 다른 초전도선(161)과 서로 이격될 수 있다.
상기 내벽부(154)에는 판면을 관통하여 형성되는 관통공(156)이 구비될 수 있다. 이에 의해, 상기 내벽부(154)에 의해 구획된 서로 다른 수용공간(155)으로 냉각유체가 원활하게 이동될 수 있다. 이에 의해, 상기 스페이서(150)의 내부의 초전도선(161)들이 골고루 냉각되어 상호 간 온도 편차가 작아질 수 있다.
한편, 상기 회전자권선(140)은 상기 튜브(141)를 상기 회전축(121)으로부터 이격지지하는 튜브지지유닛(180)을 구비하여 구성될 수 있다.
상기 튜브지지유닛(180)은, 예를 들면, 복수 개로 구성될 수 있다.
상기 튜브지지유닛(180)은, 축방향으로 미리 설정된 간격(설치 간격)으로 이격 배치되게 구성될 수 있다. 이에 의해, 상기 회전자권선(140)의 처짐 등 변형을 억제 또는 방지할 수 있다. 또한, 회전자권선(140)의 길이가 길어져도 튜브지지유닛(180)의 설치 간격이 일정하므로 튜브지지유닛(180)의 개수를 증가시킴으로써 회전자권선(140)의 처짐 등 변형을 효과적으로 방지할 수 있다.
상기 튜브지지유닛(180)은, 예를 들면, 상기 회전축(121)이 수용되는 회전축수용공과 상기 회전축수용공의 둘레에 상기 튜브(141)를 수용하는 튜브수용부(185)를 구비한 서포터(181) 및 상기 회전축(121)의 둘레에 반경방향으로 돌출되어 상기 서포터(181)를 고정지지하는 고정부재(191)를 구비하여 구성될 수 있다.
상기 서포터(181)는 비금속성재질(예를 들면, 글라스파이버(glass fiber)로 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 서포터(181)는 미리 설정된 두께를 가지는 단일체로 구성될 수 있다. 또한, 상기 서포터(181)는 상대적으로 얇은 두께를 가지게 구성하여 원하는 두께로 축방향으로 적층하여 사용하게 구성될 수도 있다.
상기 서포터(181)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 중앙에 상기 회전축(121)이 수용될 수 있게 회전축수용공(183)이 구비될 수 있다. 여기서, 상기 회전축수용공(183)은 상기 회전축(121)(보다 구체적으로는 제1축부(124))의 외경 보다 큰 내경을 구비하게 구성될 수 있다.
상기 서포터(181)는 외주(원주)로부터 반경방향을 따라 내측으로 함몰된 튜브수용부(185)를 구비할 수 있다. 상기 튜브수용부(185)는 상기 튜브(141)의 외면 중 3개의 면이 접촉지지되게 'U'형상을 구비하게 구성될 수 있다. 상기 튜브수용부(185)는 상기 튜브(141)의 저부면, 및 양 측면이 각각 접촉되게 구성될 수 있다.
상기 튜브수용부(185)는 상기 서포터(181)의 원주방향을 따라 일정 간격으로 이격 배치될 수 있다.
상기 튜브수용부(185) 사이에는 상기 고정부재(191) 및 상기 서포터(181)에 동시에 결합되는 체결부재(188)(예를 들면 볼트(188))가 삽입될 수 있게 체결부재삽입공(187)이 관통 형성될 수 있다.
상기 체결부재삽입공(187)은, 예를 들면, 서로 인접한 튜브수용부(185) 사이에 각각 배치될 수 있다.
상기 서포터(181)의 일 측 또는 양 측에는 상기 서포터(181)를 상기 회전축(121)에 고정하는 고정부재(191)가 구비될 수 있다.
상기 고정부재(191)는, 예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이, 원형 고리 형상을 구비하여 구성될 수 있다.
상기 고정부재(191)는, 예를 들면, 금속부재로 형성될 수 있다.
상기 고정부재(191)는, 예를 들면, 상기 회전축(121)이 삽입될 수 있게 회전축삽입공(193)이 구비될 수 있다. 상기 회전축삽입공(193)은 상기 회전축(121)(보다 구체적으로 제1축부(124))의 외경과 동일하거나 작게 구성되어 열박음 또는 용접, 키 조립 등의 방법으로 결합될 수 있다.
즉, 상기 고정부재(191)는 상기 회전축(121)(제1축부(124))에 용접 또는 키 조립에 의해 일체로 결합될 수 있다.
상기 고정부재(191)는 반경방향을 따라 외측으로 돌출되고 원주방향을 따라 이격된 복수의 돌출부(195)를 구비할 수 있다.
상기 각 돌출부(195)에는 상기 서포터(181)와 동시에 결합되는 체결부재(188)가 삽입될 수 있게 체결부재삽입공(197)이 각각 관통 형성될 수 있다.
상기 체결부재(188)에는 너트(189)가 나사결합될 수 있다.
한편, 상기 회전자(120)는 내부에 회전축(121)의 일부 및 상기 회전자권선(140)을 수용하는 외통(210)을 구비하여 구성될 수 있다.
상기 외통(210)의 내부는 진공으로 유지될 수 있다. 이에 의해, 외부로부터의 열 유입을 차단하여 상기 초전도선(161)을 효과적으로 냉각시킬 수 있다.
상기 외통(210)은, 예를 들면, 원통부(211)와, 상기 원통부(211)의 양 단부를 차단하는 차단부(212)를 구비하여 구성될 수 있다.
상기 외통(210)은 상기 튜브(141) 및 서포터(181)의 최대 외경 보다 큰 내경을 구비하게 구성될 수 있다.
상기 외통(210)은 양 단부가 상기 회전축(121)의 제2축부(130)에 배치되게 구성될 수 있다.
상기 회전자(120)의 일 측에는 상기 회전자권선(140)을 경유하여 냉각유체를 순환시키는 냉각유체순환부(220)가 구비될 수 있다.
상기 냉각유체순환부(220)는, 예를 들면, 상기 튜브(141)의 일 측에 연결되어 상기 냉각유체를 공급하는 냉각유체공급관(221); 및 상기 튜브(141)의 타 측에 연결되고 상기 냉각유체를 회수하는 냉각유체회수관(222);을 구비하여 구성될 수 있다.
상기 냉각유체순환부(220)는 상기 각 튜브(141)에 연결되어 냉각유체를 분배하는 냉각유체분배기(230)를 구비하여 구성될 수 있다.
상기 냉각유체순환부(220)는 상기 각 튜브(141)에 연결되어 냉각유체를 수집하는 냉각유체회수기(240)를 구비하여 구성될 수 있다.
상기 냉각유체분배기(230)에는 상기 냉각유체공급관(221)이 연결될 수 있다.
상기 냉각유체공급관(221)은, 예를 들면 복수 개로 구성될 수 있다.
상기 냉각유체회수기(240)에는 상기 냉각유체회수관(222)이 연결될 수 있다.
상기 냉각유체회수관(222)은 상대적으로 큰 직경의 관으로 구성될 수 있다.
상기 냉각유체분배기(230)는, 상기 회전자권선(140)의 일 측 단부(예를 들면, 도면상 우측 단부)에 배치될 수 있다.
상기 냉각유체분배기(230)는, 예를 들면, 내부에 냉각유체의 수용공간이 형성된 원형 튜브(141) 형상을 구비하여 구성될 수 있다.
상기 냉각유체분배기(230)는, 예를 들면, 내부에 상기 튜브(141)의 외부로 인출되어 서로 연결되는 초전도선(161)의 결선 공간이 구비되게 구성될 수 있다. 이에 의하면, 상기 튜브(141)의 외부로 인출된 초전도선(161)을 효과적으로 냉각시킬 수 있다.
상기 냉각유체분배기(230)의 타 측에는 상기 냉각유체공급관(221)이 각각 상기 냉각유체분배기(230)의 내부와 연통되게 연결될 수 있다. 이에 의해, 상기 냉각유체분배기(230)의 내부로 냉각유체가 공급될 수 있다.
보다 구체적으로 예를 들면, 상기 냉각유체분배기(230)는, 도 3 및 도 8에 도시된 바와 같이, 내부에 일 측으로 개방된 수용공간이 구비되는 바디(231)와, 상기 바디(231)의 개구를 차단하게 결합되는 커버(235)를 구비하여 구성될 수 있다. 상기 바디(231)의 내부에는 상기 튜브(141)로부터 인출된 초전도선(161)의 단부가 서로 결선되는 결선공간이 구비될 수 있다.
상기 바디(231)에는 상기 각 튜브(141)가 상호 연통되게 연결되는 튜브연결부(232)가 마련될 수 있다.
상기 커버(235)에는 상기 냉각유체공급관(221)이 연통되게 연결될 수 있게 냉각유체공급관연결부(237)가 마련될 수 있다.
상기 냉각유체공급관(221)은 상기 회전축(121), 보다 구체적으로, 도면상 우측의 제2축부(130)의 내부에 수용 설치될 수 있다.
상기 냉각유체회수기(240)는, 상기 회전자권선(140)의 타 측단부(예를 들면, 도면상 좌측 단부)에 배치될 수 있다.
상기 냉각유체회수기(240)는, 예를 들면, 내부에 냉각유체의 수용공간이 형성된 원형 튜브(141) 또는 원반 형상을 구비하게 구성될 수 있다.
상기 냉각유체회수기(240)의 일 측에는 상기 각 튜브(141)의 단부가 연통되게 연결될 수 있다. 이에 의해, 상기 각 튜브(141)를 경유한 냉각유체가 회수될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 냉각유체회수기(240)는, 도 3 및 도 9 도시된 바와 같이, 내부에 일 측이 개구된 수용공간이 구비되는 바디(241)와, 상기 바디(241)의 개구를 차단할 수 있게 결합되는 커버(245)를 구비하여 구성될 수 있다.
상기 바디(241)의 일 측에는 상기 각 튜브(141)의 단부가 상호 연통되게 연결되는 튜브연결부(242)가 구비될 수 있다.
상기 바디(241)의 내부에는 상기 튜브(141)로부터 인출된 초전도선(161)들이 서로 결선(연결)되는 결선공간이 구비될 수 있다.
상기 바디(241) 또는 커버(245)에는 내부의 냉각유체가 회수될 수 있게 복수의 분기회수관(243)이 연결될 수 있다. 상기 각 분기회수관(243)은 중앙영역에서 냉각유체회수관(222)에 합류(결합)될 수 있다.
상기 냉각유체회수관(222)은 상기 회전축(121)의 내부에 배치될 수 있다.
여기서, 상기 냉각유체분배기(230) 및 냉각유체회수기(240)는 각 바디(231,241)가 먼저 상기 튜브(141)에 결합되고, 상기 튜브(141)의 양 측으로 인출된 초전도선(161)들을 결선(작업)한 후, 상기 각 바디(231,241)에 해당 커버(235,245)가 각각 결합될 수 있다.
한편, 상기 회전축(121)의 일 영역에는, 예를 들면, 상기 초전도선(161)에 여자전류를 공급하는 슬립링(251)이 구비될 수 있다. 상기 슬립링(251)과 초전도선(161) 사이에는 상기 슬립링(251)과 상기 초전도선(161)을 통전 가능하게 연결하는 리드선(253)이 구비될 수 있다.
또한, 상기 회전축(121)의 다른 영역에는, 상기 회전축(121)의 진공을 유지함과 아울러 상기 냉각유체의 누설을 방지하는 실링장치(예를 들면, 페로 플루이드 마그네틱 실링장치)(미도시)가 구비될 수 있다.
이러한 구성에 의하여, 운전이 개시되면 상기 초전도선(161)에 여자 전류가 공급되고, 구동원에 의해 상기 회전축(121)이 회전을 개시하면, 상기 고정자권선(115)에는 전자기유도작용에 의해 전류가 발생될 수 있다.
운전이 개시되면 상기 회전자권선(140)에 냉각유체가 공급될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 냉각유체공급관(221)을 따라 공급된 냉각유체는 상기 냉각유체분배기(230)로 유입될 수 있다.
상기 냉각유체분배기(230)로 유입된 냉각유체는 상호 연통되게 연결된 각 튜브(141)의 내부로 유입될 수 있다.
상기 튜브(141)의 내부로 유입된 냉각유체는 상기 초전도선(161)과 직접 접촉되어 상기 초전도선(161)의 발열을 억제하여 상기 초전도선(161)을 미리 설정된 매우 낮은 온도로 유지할 수 있다.
상기 튜브(141)의 타 측 단부로 이동된 냉각유체는 상기 냉각유체회수기(240)의 내부로 유입되어 수집될 수 있다.
상기 냉각유체회수기(240)로 수집된 냉각유체는 상기 냉각유체회수관(222)을 통해 회수될 수 있다.
이상에서, 본 발명의 특정한 실시예에 관하여 도시되고 설명되었다. 그러나, 본 발명은, 그 사상 또는 본질적인 특징에서 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 형태로 실시될 수 있으므로, 위에서 설명된 실시예는 그 상세한 설명의 내용에 의해 제한되지 않아야 한다.
또한, 앞서 기술한 상세한 설명에서 일일이 나열되지 않은 실시예라 하더라도 첨부된 특허청구범위에서 정의된 그 기술 사상의 범위 내에서 넓게 해석되어야 할 것이다. 그리고, 상기 특허청구범위의 기술적 범위와 그 균등범위 내에 포함되는 모든 변경 및 변형은 첨부된 특허청구범위에 의해 포섭되어야 할 것이다.
110 : 고정자 112 : 고정자철심
115 : 고정자권선 120 : 회전자
121 : 회전축 124 : 제1축부
130 : 제2축부 141 : 튜브
150 : 스페이서 152 : 외벽부
154 : 내벽부 155 : 수용공간
180 : 튜브지지유닛 181 : 서포터
185 : 튜브수용부 187,197 : 체결부재삽입공
191 : 고정부재 195 : 돌출부
210 : 외통 220 : 냉각유체순환부
221 : 냉각유체공급관 222 : 냉각유체회수관
230 : 냉각유체분배기 240 : 냉각유체회수기
251 : 슬립링 253 : 리드선
115 : 고정자권선 120 : 회전자
121 : 회전축 124 : 제1축부
130 : 제2축부 141 : 튜브
150 : 스페이서 152 : 외벽부
154 : 내벽부 155 : 수용공간
180 : 튜브지지유닛 181 : 서포터
185 : 튜브수용부 187,197 : 체결부재삽입공
191 : 고정부재 195 : 돌출부
210 : 외통 220 : 냉각유체순환부
221 : 냉각유체공급관 222 : 냉각유체회수관
230 : 냉각유체분배기 240 : 냉각유체회수기
251 : 슬립링 253 : 리드선
Claims (10)
- 고정자;
회전축 및 회전자권선을 구비하여 상기 고정자에 대해 회전하는 회전자;
상기 회전자는 내부에 회전자권선을 수용하며 진공으로 유지되는 외통;을 포함하고,
상기 회전자권선은,
상기 회전축의 둘레에 배치되고 내부에 냉각유체의 유로를 형성하며, 튜브지지유닛에 의해 회전축으로부터 이격 지지되는 튜브;
상기 튜브의 내부에 수용되는 초전도선; 및
상기 튜브의 내부를 경유하여 유동하는 냉각유체;
를 구비하되,
상기 튜브지지유닛은, 상기 회전축이 수용되는 회전축수용공과 상기 회전축수용공의 둘레에 상기 튜브를 수용하는 튜브수용부를 구비한 서포터; 및
상기 회전축의 둘레에 반경방향으로 돌출되어 상기 서포터를 고정지지하는 고정부재;를 구비하는 것을 특징으로 하는 초전도 회전전기기계. - 제1항에 있어서,
상기 회전자권선은 상기 튜브의 내부에 배치되어 상기 초전도선을 이격되게 하는 스페이서를 구비하는 것을 특징으로 하는 초전도 회전전기기계. - 제2항에 있어서,
상기 스페이서는 상기 냉각유체가 통과할 수 있게 관통공을 구비하는 것을 특징으로 하는 초전도 회전전기기계. - 삭제
- 제3항에 있어서,
상기 튜브지지유닛은 복수 개로 구성되고, 축방향으로 미리 설정된 간격으로 이격배치되는 것을 특징으로 하는 초전도 회전전기기계. - 삭제
- 제3항에 있어서,
상기 튜브의 일 측에 연결되어 상기 냉각유체를 공급하는 냉각유체공급관; 및
상기 튜브의 타 측에 연결되고 상기 냉각유체를 회수하는 냉각유체회수관;을 더 포함하는 초전도 회전전기기계. - 제7항에 있어서,
상기 회전축은 내부에 수용공간이 형성되고, 상기 냉각유체공급관 또는 냉각유체회수관은 상기 회전축의 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는 초전도 회전전기기계. - 제3항에 있어서,
상기 회전자는 내부에 회전축의 일부 및 상기 회전자권선을 수용하는 외통;을 구비하고, 상기 외통의 내부는 진공인 것을 특징으로 하는 초전도 회전전기기계. - 고정자;
회전축 및 회전자권선을 구비하여 상기 고정자에 대해 회전하는 회전자;
상기 회전자는 내부에 회전자권선을 수용하며 진공으로 유지되는 외통;을 포함하고,
상기 회전자권선은,
상기 회전축의 둘레에 배치되고 내부에 냉각유체의 유로를 형성하며, 튜브지지유닛에 의해 회전축으로부터 이격 지지되는 튜브;
상기 튜브의 내부에 수용되는 초전도선;
상기 튜브의 내부를 경유하여 유동하는 냉각유체; 및
상기 튜브의 내부에 배치되어 상기 초전도선을 이격되게 지지하는 스페이서;를 구비하되,
상기 튜브지지유닛은, 상기 회전축이 수용되는 회전축수용공과 상기 회전축수용공의 둘레에 상기 튜브를 수용하는 튜브수용부를 구비한 서포터; 및
상기 회전축의 둘레에 반경방향으로 돌출되어 상기 서포터를 고정지지하는 고정부재;를 구비하며,
상기 스페이서는 상기 초전도선이 상기 튜브의 내면과 이격되도록 하는 외벽부와, 상기 초전도선이 다른 초전도선과 서로 이격되도록 하는 내벽부를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 초전도 회전전기기계.
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