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

초전도 회전전기기계{SUPERCONDUCTING ROTATING ELECTRICAL MACHINE}
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.
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

Claims (10)

  1. 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.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전자권선은 상기 튜브의 내부에 배치되어 상기 초전도선을 이격되게 하는 스페이서를 구비하는 것을 특징으로 하는 초전도 회전전기기계.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스페이서는 상기 냉각유체가 통과할 수 있게 관통공을 구비하는 것을 특징으로 하는 초전도 회전전기기계.
  4. 삭제
  5. 제3항에 있어서,
    상기 튜브지지유닛은 복수 개로 구성되고, 축방향으로 미리 설정된 간격으로 이격배치되는 것을 특징으로 하는 초전도 회전전기기계.
  6. 삭제
  7. 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.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 회전축은 내부에 수용공간이 형성되고, 상기 냉각유체공급관 또는 냉각유체회수관은 상기 회전축의 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는 초전도 회전전기기계.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 회전자는 내부에 회전축의 일부 및 상기 회전자권선을 수용하는 외통;을 구비하고, 상기 외통의 내부는 진공인 것을 특징으로 하는 초전도 회전전기기계.
  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;
    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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