KR101482570B1 - 윅구조를 포함하는 초전도 회전기기 - Google Patents

윅구조를 포함하는 초전도 회전기기 Download PDF

Info

Publication number
KR101482570B1
KR101482570B1 KR20110147759A KR20110147759A KR101482570B1 KR 101482570 B1 KR101482570 B1 KR 101482570B1 KR 20110147759 A KR20110147759 A KR 20110147759A KR 20110147759 A KR20110147759 A KR 20110147759A KR 101482570 B1 KR101482570 B1 KR 101482570B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
rotor
wick
fine
refrigerant
superconducting
Prior art date
Application number
KR20110147759A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130078685A (ko
Inventor
권운식
김영춘
김효중
박희주
이재득
이정현
임성환
주진홍
Original Assignee
두산중공업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 두산중공업 주식회사 filed Critical 두산중공업 주식회사
Priority to KR20110147759A priority Critical patent/KR101482570B1/ko
Publication of KR20130078685A publication Critical patent/KR20130078685A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101482570B1 publication Critical patent/KR101482570B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K55/00—Dynamo-electric machines having windings operating at cryogenic temperatures
    • H02K55/02—Dynamo-electric machines having windings operating at cryogenic temperatures of the synchronous type
    • H02K55/04—Dynamo-electric machines having windings operating at cryogenic temperatures of the synchronous type with rotating field windings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/32—Rotating parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/19—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2205/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to casings, enclosures, supports
    • H02K2205/09—Machines characterised by drain passages or by venting, breathing or pressure compensating means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S505/00—Superconductor technology: apparatus, material, process
    • Y10S505/825—Apparatus per se, device per se, or process of making or operating same
    • Y10S505/876—Electrical generator or motor structure

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Superconductive Dynamoelectric Machines (AREA)

Abstract

본 발명은 냉매로 초전도 코일을 냉각하기 위한 초전도 회전 기기에 관한 발명으로, 회전하는 로터의 내부에 윅구조가 형성되어, 상기 냉매에 모세관력을 제공한다.
따라서, 상기 로터가 회전하지 아니하는 경우에 상기 냉매가 이동하여 상기 초전도 코일을 냉각시킬 수 있고, 상기 로터 내부의 온도편차를 줄일 수 있다.
이에 따라 크기가 크고 용량이 향상된 초전도 회전기기를 제작하기 용하다.

Description

윅구조를 포함하는 초전도 회전기기{HIGH TEMPERATUR SUPERCONDUCTING ROTOR HAVING WICH STRUCTURE}
본 발명은 회전로터에 의하여 냉매가 확산하는 초전도 회전기기에 관한 발명이다.
본 발명은 발전기 및 전동기용 초전도 로터(Rotor)에 관한 것이다. 초전도 회전기기의 냉각 방식 중에는 응축된 극저온 냉매가 로터 내부의 증발부에 쌓여서 초전도 코일을 냉각시키는 써모사이폰(Thermonsyphon) 냉각방식이 존재한다. 이는 로터 내부에 냉매를 채워서 사용하는 방식이다.
상기 냉매는 극저온 냉매로, 예를 들어 액체 산소, 액체 질소, 액체 헬륨, 액체 네온 등 상온에서는 액체 상태로 존재하기 힘든 극저온 영역에서 존재하는 액체를 의미한다. 상기 냉매는 상기 로터 내부에 채워지고, 상기 로터가 회전하여 초전도 회전기기를 냉각시키게 된다.
상기 로터가 회전하는 경우에는 하부에 쌓여 있던 냉매가 상부로 이동하여 냉각시킬 수 있다. 다만, 상기 로터가 정지해있는 경우, 상기 냉매가 상부로 이동하지 못하여 상부의 온도가 상승하고 이에 따라 로터의 각 영역의 온도 편차가 커지게 되는 문제점이 있다. 이는 상기 로터의 크기나 용량이 커지는 경우 더욱 문제가 된다.
대한민국 특허 등록공보 제10-0938640호(2010년 1월 27일 공고) 국제특허 공개번호 WO2010/136429호(2010년 12월 2일 공개)
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 냉매의 확산이 향상되는 초전도 회전기기를 제공하는 것이다.
이와 같은 본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르는 초전도 회전기기는 응축부, 로터, 초전도 코일 및 윅을 포함한다. 상기 응축부에 냉매가 수용된다. 상기 로터는 상기 응축부와 연결되고 내부에 냉매를 증발시키는 증발부가 형성되며 고정자 내부에 회전가능하게 설치된다. 상기 초전도 코일은 상기 로터의 외면을 감싸도록 형성되고, 상기 냉매에 의하여 냉각된다. 상기 윅은 상기 로터의 내면에 형성되어 상기 냉매에 모세관력을 제공하도록 형성된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 윅은 편조 타입윅, 세선 타입윅 및 그루브 타입 윅중 적어도 하나로 형성된다.
상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 로터 내부에 형성된 윅구조로 인하여 모세관 현상에 의하여 냉매가 상부로 이동한다. 따라서, 상기 로터가 회전하지 아니할 경우에도 상기 초전도 코일을 냉각시킬 수 있다.
또한, 회전하는 경우에도 상기 로터 내부의 온도편차를 줄이고 냉각효율이 향상될 수 있다.
도 1은 초전도 회전기기의 개념도.
도 2는 그루브 타입 윅구조를 포함하는 로터의 내부 구조도.
도 3a는 세선 타입 윅구조를 포함하는 로터의 단면도.
도 3b는 도 3a의 로터의 내부 구조도.
도 4a는 편조 타입 윅구조를 포함하는 로터의 단면도.
도 4b는 도 4a의 로터의 내부 구조도.
이하, 본 발명과 관련된 초전도 회전기기에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
도 1은 초전도 회전기기의 개념도이다. 상기 초전도 회전기기는 초전도 로터(20)와 냉각박스(10)를 포함한다. 상기 초전도 로터(20)는 고정자(30)의 내부에서 회전하고, 상기 냉각박스(10)는 초전도 코일(6)을 갖는 초전도 로터(20)를 냉각시키기 위하여 극저온 냉동기(1)를 탑재하여 극저온 냉매를 공급한다.
냉각박스(10)는 극저온 냉매를 응축하는 응축부(13)를 포함하고, 상기 응축부(13)에 수용되어 있는 냉매는 극저온 냉매 라인(2)을 따라 초전도 로터(20) 내부에 형성된 증발부(12)로 이동한다. 상기 냉매는 상기 로터(20)에 장착된 상기 초전도 코일(6)을 냉각시킨다.
상기 로터(20)의 내부면은 다양한 종류의 윅구조로 형성될 수 있다. 윅구조는 내벽에 촘촘하고 얇은 망사를 부착하거나, 미세한 홈을 파서 형성될 수 있다. 상기 윅구조는 모세관 현상에 의하여 액체가 홈을 타고 이동한다.
상기 로터(20)의 내부면에 윅구조가 형성되므로, 상기 로터(20)가 회전하지 아니하는 때에도 상기 냉매는 모세관 현상에 의하여 상기 윅구조물을 따라 하부에서 상부로 이동하게 된다. 따라서, 상기 윅구조물을 따라 이동한 상기 냉매는 상기 상대적으로 상부에 형성되어 있는 초전도 코일(6)을 냉각시킬 수 있다. 상기 윅구조로 인하여 냉매가 중력의 반대로 이동할 수 있다.
따라서, 상하부의 온도편차를 줄일 수 있고, 내부 표면적이 증가하여 냉매를 통한 열전달율이 향상 될 수 있다.
또한, 상기 로터(20)가 회전하고 있을 경우에도 모세관 현상에 의하여 상기 냉매가 여러 방향으로 이동하기 때문에 냉각효과가 향상될 수 있다. 이에 따라, 크기가 크고 용량이 향상된 로터를 형성할 수 있다.
이하, 상기 로터(20)에 적용될 수 있는 윅구조를 검토한다.
도 2는 그루브 타입 윅구조를 포함하는 로터의 내부 구조도이다.
도 2를 참조하면, 그루브 타입 윅구조는 상기 로터(20)의 길이방향과 교차하는 방향으로 복수의 홈이 형성되어 있다. 상기 냉매는 상기 홈을 타고 상부로 이동할 수 있다.
도 3a는 편조 타입 윅구조를 포함하는 로터의 단면도이고, 도 3b는 도 3a의 로터의 내부 구조도이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 상기 로터(20)의 내부에 다수의 가는 선재가 나선 방향으로 편조되어 형성된 윅을 인입하여 형성한다.
따라서, 모세관력이 향상되어 상기 냉매가 상기 로터(20)의 상부로 이동하는 힘이 증가하게 된다.
도 4a는 세선 타입 윅구조를 포함하는 로터의 단면도이고, 도 4b는 도 4a의 로터의 내부 구조도이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 세선 타입 윅은 상기 로터(20)의 내면에 환상형태로 이루어진 직관형 세선 타입 윅이 형성된다. 상기 세선 타입 윅은 여러 가닥의 세선들이 다발형태로 구성된다. 따라서, 세선들 사이에 삼각형상의 미소한 코너들이 형성된다. 상기 코너들은 원형단면의 세선들이 접촉해 이루는 것으로 날카로운 모서리를 가질 수 있다.
따라서, 모세관력이 향상되어 상기 냉매가 상기 로터(20)의 상부로 이동하는 힘이 증가하게 된다.
다만, 윅 구조는 이에 한정되지 아니하고, 다양하게 형성될 수 있으며, 다양한 윅구조가 조합되어 상기 로터(20)의 내부에 형성될 수 있다.
상기와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (2)

  1. 냉매를 수용하는 응축부,
    상기 응축부와 연결되고 내부에 냉매를 증발시키는 증발부가 형성되며 고정자 내부에 회전가능하게 설치되는 로터,
    상기 로터의 외면을 감싸도록 설치되고 냉매에 의하여 냉각되는 초전도 코일 및
    상기 냉매에 모세관력을 제공하도록 상기 로터의 내면에 형성되는 윅을 포함하고,
    상기 윅은 상기 로터의 길이방향과 교차하는 방향으로 복수의 홈이 형성된 그루브 타입 윅,
    다수의 가는 선재를 나선 방향으로 편조하여 형성되는 편조 타입 윅 및
    여러 가닥의 세선들을 다발형태로 구성한 세선 타입 윅 중에서 적어도 하나 이상으로 형성되며,
    상기 세선 타입 윅은 환상 형태로 이루어진 직관형 세선 타입 윅으로 마련되고,
    상기 세선 타입 윅의 세선들 사이에는 원형 단면의 세선들이 접촉해서 이루는 삼각 형상의 코너들이 형성되는 것을 특징으로 하는 초전도 회전기기.
  2. 삭제
KR20110147759A 2011-12-30 2011-12-30 윅구조를 포함하는 초전도 회전기기 KR101482570B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20110147759A KR101482570B1 (ko) 2011-12-30 2011-12-30 윅구조를 포함하는 초전도 회전기기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20110147759A KR101482570B1 (ko) 2011-12-30 2011-12-30 윅구조를 포함하는 초전도 회전기기

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130078685A KR20130078685A (ko) 2013-07-10
KR101482570B1 true KR101482570B1 (ko) 2015-01-16

Family

ID=48991574

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20110147759A KR101482570B1 (ko) 2011-12-30 2011-12-30 윅구조를 포함하는 초전도 회전기기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101482570B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019134563A (ja) * 2018-01-30 2019-08-08 本田技研工業株式会社 回転電機のステータ

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5972958A (ja) * 1982-10-19 1984-04-25 Toshiba Corp 超電導回転電機
KR20070091035A (ko) * 2005-02-02 2007-09-06 지멘스 악티엔게젤샤프트 초전도 회전자 권선의 열사이펀 냉각부를 구비한 모터 장치
KR100938640B1 (ko) 2007-10-31 2010-01-27 두산중공업 주식회사 초전도 회전기기의 진공 배기 장치
WO2010136419A2 (de) 2009-05-28 2010-12-02 Siemens Aktiengesellschaft Kühlung supraleitender maschinen

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5972958A (ja) * 1982-10-19 1984-04-25 Toshiba Corp 超電導回転電機
KR20070091035A (ko) * 2005-02-02 2007-09-06 지멘스 악티엔게젤샤프트 초전도 회전자 권선의 열사이펀 냉각부를 구비한 모터 장치
KR100938640B1 (ko) 2007-10-31 2010-01-27 두산중공업 주식회사 초전도 회전기기의 진공 배기 장치
WO2010136419A2 (de) 2009-05-28 2010-12-02 Siemens Aktiengesellschaft Kühlung supraleitender maschinen

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130078685A (ko) 2013-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20200064080A1 (en) Slim vapor chamber
US8952582B2 (en) Stator arrangement having a cooling device incorporating a heat pipe
JP5131323B2 (ja) ヒートパイプ式冷却装置及びこれを用いた車両制御装置
JP5746626B2 (ja) 極低温再液化冷凍機用の水平フィンによる熱交換器
RU2524170C2 (ru) Динамоэлектрическая машина
US20060213061A1 (en) Method for making a heat pipe
JP3164517U (ja) ヒートパイプの複合型ウィック構造体
US11454459B2 (en) Heat-sink base provided with heat-sink fin portions, method for producing same and motor provided with same
CN106257604A (zh) 电力变压器的冷却装置
KR101482570B1 (ko) 윅구조를 포함하는 초전도 회전기기
JP6622509B2 (ja) 電動機冷却装置
US20060108103A1 (en) Heat pipe and wick structure thereof
JP2010272659A (ja) 超電導マグネット装置
JP6825615B2 (ja) 冷却システムと冷却器および冷却方法
KR101265287B1 (ko) 자기냉매를 이용한 초전도 회전기기
JP2016533700A (ja) 電気機械のための冷却装置
US10476365B2 (en) Rotary machine
JP5766993B2 (ja) 車両用マルチ冷却装置
JP2009268327A (ja) ブラシレスモータ
JP2012528291A (ja) 超電導機械の冷却装置
EP2493059A1 (en) A generator, in particular for a wind turbine
KR101417508B1 (ko) 초전도 발전 시스템
US20230044105A1 (en) Motor
JP2005308357A (ja) サーモサイフォン
JP6801444B2 (ja) ステータ

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171204

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190102

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200102

Year of fee payment: 6