KR101620697B1 - Reactor for superconduction and normal conduction - Google Patents

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Abstract

본 발명은 초전도 및 상전도 겸용 리액터에 관한 것으로, 이는 코일 형상으로 형성되면서 일측에 상기 코일 형상을 따라 수용부가 구비된 보빈; 및 초전도체로 만들어지고, 상기 보빈의 수용부 내에 삽입되어 상기 코일 형상을 따라 연장하는 초전도 권선을 포함하여서, 초전도 리액터의 고장시에도, 비록 저항은 있으나, 상전도 리액터와 동일한 원리로 작동이 가능하게 되어서, 시스템을 안정적으로 구성할 수 있는 효과가 있게 된다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a superconducting and superconducting reactor, which includes a bobbin formed in a coil shape and having a receiving portion along a coil shape on one side thereof. And a superconducting winding which is made of a superconductor and inserted in the receiving portion of the bobbin so as to extend along the coil shape so that the superconducting reactor can operate even if the superconducting reactor fails even though there is a resistance, Thus, there is an effect that the system can be configured stably.

Description

초전도 및 상전도 겸용 리액터 {Reactor for superconduction and normal conduction}Reactor for superconducting and normal conduction [

본 발명은 초전도 및 상전도 겸용 리액터에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 초전도 조건이 설정되면 초전도 리액터로 작동하고, 초전도 조건이 해제된 경우에 상전도 리액터로 작동하게 되어 리액터로서의 역할을 지속적으로 수행 가능하게 됨으로써, 시스템을 안정적으로 구성할 수 있게 하는 초전도 및 상전도 겸용 리액터에 관한 것이다. More particularly, the present invention relates to a superconducting reactor that operates as a superconducting reactor when a superconducting condition is set, and can function as a reactor when the superconducting condition is released. To a superconducting and normal phase reactor capable of stably configuring a system.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아님을 밝혀둔다.It should be noted that the contents described in this section merely provide background information on the present invention and do not constitute the prior art.

직류 대전류(예컨대 수십 kA 이상급)를 전력기기에 투입할 때에는, 변압기로부터의 3상 교류가 정류기를 통과하여 직류로 변환된다. 그러나, 정류기를 통과한 직류의 경우에 맥동전류(Ripple Current)가 남아 있어, 정밀한 전류 제어가 요구되면 리액터를 통과시킴으로써 이와 같은 맥동전류를 최소화하고 있다. 또한, 리액터를 통해, 전류의 파형을 개선하고 전체 역률을 향상시킬 수 있다.When a large direct current (for example, several tens kA or more) is input to the power device, the three-phase alternating current from the transformer is converted to direct current through the rectifier. However, in the case of direct current passing through rectifier, a ripple current remains, and when a precise current control is required, such a pulsating current is minimized by passing through a reactor. Also, through the reactor, the waveform of the current can be improved and the overall power factor can be improved.

이러한 리액터를 적용하면, 리액터가 갖는 코일 자체의 저항으로 인한 손실이 발생하며, 맥동전류의 감소 성능을 위해서는 인덕턴스를 발생시켜야 하므로, 코일이 자기장을 형성할 수 있는 형태로 구성되어야 한다. 이에 따라 대전류 통전을 위한 리액터에서는 코일 단면적의 증대와 해당 코일의 권선으로 인한 사이즈의 증대가 초래된다. When such a reactor is applied, a loss due to the resistance of the coil itself of the reactor is generated, and inductance is generated for the reduction of the ripple current, so that the coil must be configured to be capable of forming a magnetic field. As a result, in the reactor for supplying a large current, the coil cross-sectional area is increased and the size of the coil is increased due to the winding of the coil.

한편, 극저온에서 전기적 저항이 없는 초전도체는, 상전도체와 비교하여 고자장, 저손실, 경량화 및 소형화의 장점을 가지고 있어 다양한 전력기기 분야에서의 응용이 시도되고 있다. On the other hand, superconductors having no electrical resistance at a cryogenic temperature have advantages of high magnetic field, low loss, light weight, and miniaturization as compared with phase conductors, and their application in various power devices has been attempted.

초전도체를 리액터에 활용하게 되면, 초전도 조건에서 전류 저항을 제로(Zero)로 구현하는 것과 자기장을 형성하는 것이 용이하므로, 코일의 저항으로 인한 손실을 없앨 수 있다. 또, 리액터의 사이즈도 코일을 기준으로 하여 1/3 이하로 줄일 수 있다. When a superconductor is used in a reactor, it is possible to realize a zero current resistance and a magnetic field in a superconducting condition, thereby eliminating the loss due to the resistance of the coil. In addition, the size of the reactor can be reduced to 1/3 or less based on the coil.

그러나, 초전도 리액터의 경우에 초전도 조건, 즉 4K ~ 77K 정도의 극저온인 온도 조건과 자장 조건, 초전도체의 응력 조건이 충족되지 않으면 리액터로서의 역할을 정상적으로 수행할 수 없게 된다.However, in the case of a superconducting reactor, if the superconducting condition, that is, the temperature condition, the magnetic field condition, and the superconductor stress condition, which are extremely low temperatures of about 4K to 77K, are not satisfied, the reactor can not normally be performed.

예를 들어, 대전류 공급용 직류 리액터를 사용하고 있는 전기로에서 리액터가 정상적인 역할을 수행하지 못해 전력의 공급이 중단되면, 이는 중대한 사고로 이어지기 때문에, 조업이 진행되고 있는 도중에 전력 공급의 중단을 방지할 수 있는 안정된 시스템의 구성이 필수적으로 요구되고 있다. For example, in an electric furnace using a DC reactor for supplying a large current, if the supply of electricity is stopped because the reactor can not perform a normal role, this leads to a serious accident, thereby preventing interruption of power supply during the operation It is essential that a stable system configuration that can be used is required.

이에 본 발명은 초전도 조건이 설정되면 초전도 리액터로 작동하고, 초전도 조건이 해제된 경우에 상전도 리액터로 작동하게 되어 리액터로서의 역할을 지속적으로 수행 가능하게 됨으로써, 시스템을 안정적으로 구성할 수 있게 하는 초전도 및 상전도 겸용 리액터를 제공하는 데에 그 주된 목적이 있다. Accordingly, the present invention can operate as a superconducting reactor when the superconducting condition is set, and can operate as a phase-transforming reactor when the superconducting condition is canceled, so that it can continuously perform its role as a reactor, And a phase-reversible reactor.

본 발명에 따른 리액터는, 코일 형상으로 형성되면서 코일의 턴 간 이격되어 있으며, 일측에 상기 코일 형상을 따라 수용부가 구비된 보빈; 초전도체로 만들어지고, 상기 보빈의 수용부 내에 삽입되어 상기 코일 형상을 따라 연장하는 초전도 권선; 및 상기 보빈의 내부에 코일 형상을 따라 나선으로 형성된 관통로를 포함하고, 상기 초전도 권선의 일측에 또는 상기 초전도 권선과 상기 보빈의 수용부 사이에 코일 형상을 따라 나선으로 형성된 냉각관이 접합되어 있으며, 상기 관통로와 상기 냉각관이 직렬로 연결되어, 냉매가 상기 냉각관을 통과한 다음에 상승한 온도의 상기 냉매가 상기 관통로를 따라 유동하도록 구성되어 있다. A reactor according to the present invention includes: a bobbin formed in a coil shape and spaced apart from a turn of a coil, the bobbin being provided at one side thereof with a receiving portion along the coil shape; A superconducting winding made of a superconductor and inserted in the receiving portion of the bobbin and extending along the coil shape; And a through-hole formed in the bobbin in a coil shape along a coil shape, and a cooling pipe formed as a spiral along a coil shape is bonded to one side of the superconducting winding or between the superconducting winding and the receiving portion of the bobbin , The penetrating passage and the cooling pipe are connected in series so that the refrigerant at an elevated temperature after the refrigerant passes through the cooling pipe flows along the through passage.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 초전도 리액터의 고장시에도, 비록 저항은 발생할 수 있으나, 상전도 리액터와 동일한 원리로 작동이 가능하게 되어서, 시스템을 안정적으로 구성할 수 있는 효과가 있게 된다. As described above, according to the present invention, even if a superconducting reactor fails, even if a resistance can be generated, it is possible to operate with the same principle as that of the normal phase reactor, thereby making it possible to stably configure the system.

또한, 본 발명에 의하면, 리액터는 물론, 궁극적으로는 전력기기의 열적 안정성, 내구성 및 운전 안정성을 보장하는 효과를 얻게 된다. Further, according to the present invention, it is possible to obtain not only the reactor but also the effect of ensuring the thermal stability, durability and operation stability of the electric power equipment ultimately.

도 1은 본 발명에 따른 리액터를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 리액터의 회로도이다.
도 3은 본 발명에 따른 리액터의 변형예를 도시한 단면도이다. 1 is a perspective view showing a reactor according to the present invention.
2 is a circuit diagram of a reactor according to the present invention.
3 is a cross-sectional view showing a modified example of the reactor according to the present invention.

이하, 본 발명이 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명된다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. It should be noted that, in adding reference numerals to the constituent elements of the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference numerals even though they are shown in different drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

도 1은 본 발명에 따른 리액터를 도시한 사시도로서, 관통로와 냉각관을 생략한 채로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 리액터의 회로도이며, 도 3은 본 발명에 따른 리액터의 변형예를 도시한 단면도이다. Fig. 2 is a circuit diagram of a reactor according to the present invention. Fig. 3 is a view showing a modification of the reactor according to the present invention. Fig. 3 is a cross- Sectional view showing an example.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 리액터(1)는, 코일 형상으로 형성되면서 일측에 코일 형상을 따라 수용부(12)가 구비된 보빈(10); 및 초전도체로 만들어지고, 보빈(10)의 수용부(12) 내에 삽입되어 코일 형상을 따라 연장하는 초전도 권선(20)을 포함하고 있다. As shown in these figures, the reactor 1 according to the present invention comprises: a bobbin 10 formed in a coil shape and having a receiving portion 12 along a coil shape on one side; And a superconducting winding 20 made of a superconductor and inserted in the receiving portion 12 of the bobbin 10 and extending along a coil shape.

보빈(10)은 상전도 리액터로 작동함과 더불어, 초전도체로 된 권선을 보유지지하는 역할을 수행하게 된다. 이 때문에, 보빈(10)은 예컨대 알루미늄, 구리 등과 같은 전도성 재질, 보다 구체적으로는 상전도체로 만들어진다. The bobbin 10 functions as a phase-reversing reactor and also plays a role of holding a superconductor winding. For this reason, the bobbin 10 is made of a conductive material such as aluminum, copper or the like, more specifically a phase conductor.

또한, 보빈(10)은 원통형(Solenoid), 원뿔형, 장구형(모래시계형) 또는 다각기둥형 등의 코일 형상을 갖게 되는데, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 임의의 형상, 예컨대 다각형의 통형으로 형성될 수도 있다. 이러한 보빈(10)이 상전도 리액터로 작동할 수 있기 때문에, 상전도 상태에서 예컨대 전기로 등의 전력기기 가동을 위한 전류를 통전할 수 있는 크기 및 형상으로 구성되는 것이 좋다. The bobbin 10 may have a coil shape such as a solenoid, a conical shape, an oblong shape (hourglass shape), or a polygonal shape. However, the shape of the bobbin 10 is not limited thereto and may be any other shape, . Since the bobbin 10 can operate as a normal-phase reactor, it is preferable that the bobbin 10 is formed in a size and shape capable of energizing a current for operating an electric power device, such as an electric furnace, in a normal-conducting state.

보빈(10)의 일측에는, 바람직하기로는 보빈(10)의 최외곽면에는 그 코일 형상을 따라 나선으로 소정 깊이의 수용부(12)가 마련될 수 있다. 보빈(10)에서 수용부(12)의 위치는 도시된 것에 한정되지 않고 변경될 수 있음은 당연하다. 또, 이러한 수용부(12)는 홈이나 오목부, 채널 등의 형태로 다양하게 형성될 수 있다. At one side of the bobbin 10, a receiving portion 12 having a predetermined depth may be provided on the outermost surface of the bobbin 10 along the shape of the coil. It is a matter of course that the position of the receiving portion 12 in the bobbin 10 is not limited to that shown and can be changed. The receiving portion 12 may be formed in various shapes such as a groove, a concave portion, a channel, or the like.

이러한 수용부(12) 내에 초전도체로 된 초전도 권선(20)이 삽입되어, 이 초전도 권선(20)이 초전도 조건일 때 초전도 리액터로 작동하게 된다. 초전도 권선(20)은 예컨대 BSCCO(Bismuth Strontium Calcium Copper Oxide) 계열, YBCO(Yttrium Barium Copper Oxide) 계열 등과 같은 고온 초전도체로 만들어지는 것이 좋으나, 반드시 이러한 계열의 재질로만 한정되는 것은 아니다. A superconducting winding 20 made of a superconductor is inserted in the accommodating portion 12 and operates as a superconducting reactor when the superconducting winding 20 is in superconducting condition. The superconducting winding 20 is preferably made of a high-temperature superconductor such as a BSCCO (Bismuth Strontium Calcium Copper Oxide) type or YBCO (Yttrium Barium Copper Oxide) type, but is not limited thereto.

이와 같이 보빈(10)의 수용부(12) 내에 초전도 권선(20)을 삽입하여 감음으로써, 보빈(10)으로 구성되는 상전도의 제1코일과 초전도 권선(20)으로 구성되는 초전도의 제2코일을 가진 초전도 및 상전도 겸용 리액터가 이루어지는 것이다. The superconducting winding 20 is inserted into the accommodating portion 12 of the bobbin 10 so as to wind the superconducting winding 20 in the receiving portion 12 of the bobbin 10 so that the first and second superconducting windings 20, There is provided a superconducting and normal phase reactor having a coil.

이들 상전도의 제1코일과 초전도의 제2코일은 도 2에 도시된 바와 같이 전류 회로에서 병렬로 연결된다. 보빈(10)의 양측 단부는 전원이 인가되는 전류 인입부 및 인출부를 구성할 수 있다. 독립적으로, 초전도 권선(20)의 양측 단부도 전원이 인가되는 전류 인입부 및 인출부를 구성할 수 있다. 보빈(10)에 접속되는 전류 리드와 초전도 권선(20)에 접속되는 초전도 전류 리드가 병렬로 연결되어 전원을 인가받게 된다. The first coils of these phase conductivities and the second coils of superconductivity are connected in parallel in the current circuit as shown in Fig. Both ends of the bobbin 10 may constitute a current input portion and a current output portion to which power is applied. Independently, both end portions of the superconducting winding 20 can constitute a current input portion and a drawing portion to which power is applied. A current lead connected to the bobbin 10 and a superconducting current lead connected to the superconducting winding 20 are connected in parallel to receive power.

여기서, 보빈(10)의 양측 단부와 초전도 권선(20)의 양측 단부의 위치가 반드시 일치할 필요는 없다. 즉, 보빈(10)의 나선 길이와 초전도 권선(20)의 나선 길이는 상이하게 될 수 있다.It should be noted that the positions of both ends of the bobbin 10 and the ends of both ends of the superconducting wire 20 do not necessarily coincide with each other. That is, the spiral length of the bobbin 10 and the spiral length of the superconducting wire 20 may be different.

이렇게 구성된 본 발명의 리액터(1)는, 초전도 권선(20)의 초전도 조건을 위해 극저온으로 냉각 및 단열되어야 하므로 리액터(1)를 둘러싸는 단열용기(미도시)를 포함할 수 있다. 우수한 단열 효과를 얻기 위해, 단열용기 내는 진공 분위기로 이루어지는 것이 좋다.The reactor 1 of the present invention thus constituted may include a heat insulating container (not shown) surrounding the reactor 1, since it must be cooled and insulated at a cryogenic temperature for the superconducting condition of the superconducting wire 20. In order to obtain an excellent heat insulating effect, the inside of the heat insulating container is preferably a vacuum atmosphere.

전술한 전류 리드 또는 초전도 전류 리드와, 후술하는 냉각기 또는 순환펌프를 위한 전원 케이블 등은 단열용기를 통해 삽입되어 해당 구성요소에 접속됨으로써, 전원의 인가가 가능하게 된다. The above-described current lead or superconducting current lead and a power cable for a cooler or a circulating pump, which will be described later, are inserted through the heat insulating container and connected to the corresponding component, so that power can be applied.

또한, 본 발명의 리액터(1)를 극저온으로 냉각하기 위한 냉각 시스템이 단열용기 내에 수용될 수 있다. 이러한 냉각 시스템은, 냉매를 극저온으로 냉각시키기 위한 냉각기(미도시)와 냉매를 순환시키기 위한 순환펌프(미도시)를 포함한다. 하지만, 냉각 시스템의 배치는 반드시 이에 한정되지 않으며, 냉각기 또는 순환펌프가 단열용기의 외부에 위치하여도 된다.In addition, a cooling system for cooling the reactor 1 of the present invention to a cryogenic temperature can be accommodated in the heat insulating container. This cooling system includes a cooler (not shown) for cooling the coolant to a cryogenic temperature and a circulation pump (not shown) for circulating the coolant. However, the arrangement of the cooling system is not necessarily limited to this, and the cooler or the circulation pump may be located outside the heat insulating container.

냉매로는 예컨대 헬륨가스가 바람직하지만, 반드시 이에 한정되지 않으며, 다른 임의의 적절한 극저온용 냉매가 사용될 수 있음은 물론이다. As the refrigerant, for example, helium gas is preferable, but it is not necessarily limited to this, and any other suitable cryogenic refrigerant can be used.

이러한 냉각을 위해, 도 3에서와 같이, 보빈(10)에는 그 내부에 코일 형상을 따라 나선으로 관통로(14)가 형성될 수 있다. 이러한 관통로(14)에 냉매를 통과시켜 보빈(10)을 냉각시키고, 이로부터 전도를 통해 초전도 권선(20)을 간접적으로 냉각시킬 수 있게 된다. For this cooling, as shown in FIG. 3, the bobbin 10 may have a through-hole 14 formed therein with a spiral along the coil shape. It is possible to cool the bobbin 10 by passing the coolant through the through passageway 14 and indirectly cool the superconducting winding 20 through conduction from the bobbin 10.

여기서, 관통로(14)를 갖춘 보빈(10)을 제조할 때에는 압출, 인발, 주조 등을 이용하여 일체로, 또는 홈을 가진 분할체의 접합을 통해 조립체로 관부재를 형성하고, 이 관부재를 나선으로 감아 관통로(14)를 갖춘 보빈(10)으로 만들 수 있다. 물론, 다른 임의의 방식으로 보빈(10)에 관통로(14)를 형성할 수 있으며, 이러한 기술들은 이미 공지되어 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. Here, when manufacturing the bobbin 10 having the penetrating passages 14, the tube member is formed integrally or integrally with the divided bodies by means of extrusion, drawing, casting or the like through an assembly, A bobbin 10 having a through-hole 14 can be formed. Of course, the through passages 14 can be formed in the bobbin 10 in any other manner, and these techniques are already known, so a detailed description thereof will be omitted.

관통로(14)에 냉매를 순환시키기 위해서는 관통로(14)의 양단부에 냉각 시스템으로부터 연장한 냉매용 배관이 접속되거나, 냉매용 배관 일부가 관통로(14)의 안쪽으로 삽입되어 접합될 수 있다. In order to circulate the refrigerant through the through passages 14, refrigerant pipes extending from the cooling system may be connected to both ends of the through passages 14, or a part of the refrigerant pipes may be inserted into the through passages 14 and joined thereto .

혹은, 관통로 없이 냉매용 배관이 직접 보빈(10)의 일측면에 그 코일 형상을 따라 나선으로 부착될 수 있으며, 예를 들어 보빈(10)의 일측면, 특히 코일의 내측면에 홈을 형성하여 해당 냉매용 배관과 보빈(10)의 접촉면적을 넓힌 형태로 부착될 수도 있다. 이때, 냉매용 배관은 열전도성이 우수한 재질로 형성되는 것이 좋다. Alternatively, the pipe for the refrigerant can be directly attached to one side of the bobbin 10 with a spiral along the shape of the coil without a through-hole. For example, a groove is formed on one side of the bobbin 10, So that the contact area between the refrigerant pipe and the bobbin 10 is widened. At this time, it is preferable that the refrigerant pipe is formed of a material having excellent thermal conductivity.

더불어, 초전도 권선(20)을 위해 별도로 그 일측에 또는 초전도 권선(20)과 보빈(10)의 수용부(12) 사이에 코일 형상을 따라 나선으로 형성된 냉각관(40)이 접합될 수 있다. 이 냉각관(40)은 동관(銅管) 등과 같이 열전도성이 우수한 재질로 형성되어 있다. In addition, a cooling pipe 40 formed in a spiral shape along a coil shape can be bonded to one side of the superconducting winding 20 or between the superconducting winding 20 and the accommodating portion 12 of the bobbin 10. The cooling pipe 40 is formed of a material having excellent thermal conductivity, such as a copper pipe.

관통로(14) 또는 냉각관(40) 내에서 전술한 헬륨가스와 같은 극저온 냉매가 유동하게 된다. 관통로(14) 또는 냉각관(40) 중 어느 한쪽만 채용되고, 도시되지 않은 냉매용 배관을 매개로 하여 냉각기와 순환펌프가 연결됨으로써, 폐회로를 구성하여 냉각 시스템을 형성할 수 있다. The cryogenic refrigerant such as the above-mentioned helium gas flows in the through-passage 14 or the cooling pipe 40. Only one of the passage 14 and the cooling pipe 40 is employed and the cooler and the circulation pump are connected to each other via a refrigerant pipe not shown so that a cooling system can be formed by constituting a closed circuit.

또한, 관통로(14) 및 냉각관(40)이 함께 채용될 수 있는바, 예를 들어 관통로(14)와 냉각관(40)이 직렬로 연결된 상태에서 냉매용 배관을 매개로 냉각기와 순환펌프가 연결되어 폐회로를 구성함으로써, 동일한 냉매를 순환시켜 초전도의 제2코일과 상전도의 제1코일을 순차적으로 냉각하는 단일의 냉각 시스템이 이루어지게 할 수도 있다.In addition, the through passage 14 and the cooling pipe 40 can be employed together. For example, in the state where the through passage 14 and the cooling pipe 40 are connected in series, A pump is connected to constitute a closed circuit so that a single cooling system for sequentially cooling the superconducting second coil and the first coil having the same phase can be achieved by circulating the same coolant.

이때, 상전도의 제1코일에서 생기는 손실로 인한 발열도 초전도의 제2코일을 냉각하는 수단, 즉 초전도 권선(20)에 접하여 순환하면서 냉각시키는 극저온용 냉매를 활용하여 냉각할 수 있게 되는 것이다. At this time, the heat generated due to the loss occurring in the first coil of the normal phase can be cooled by utilizing means for cooling the second coil of superconductivity, that is, the cryogenic coolant circulating in contact with the superconducting winding 20.

구체적으로, 냉각기로부터 펌핑되는 극저온의 냉매가 먼저 초전도 권선(20)에 접하고 있는 냉각관(40)을 통과하여 냉매 순환 및 전도에 의해 초전도 권선(20)을 냉각하고, 이어서 다소 상승한 온도의 냉매가 보빈(10)을 관통하는 관통로(14)를 따라 유동하여 보빈(10)을 냉각하게 된다. 열을 전달받은 냉매는 냉각기로 복귀하여 다시 냉각된다. Specifically, the cryogenic coolant pumped from the cooler is first passed through the cooling tube 40 in contact with the superconducting winding 20 to cool the superconducting winding 20 by circulation and conduction of the coolant. Subsequently, Flows along the through passage (14) passing through the bobbin (10) to cool the bobbin (10). The refrigerant transferred to the heat returns to the cooler and is cooled again.

이 경우에, 단열용기는 수 시간 또는 수십 시간 이상으로 상온보다 낮은 온도에서 상전도의 제1코일 및 초전도의 제2코일을 냉각하기에 충분한 냉각용량을 유지할 수 있다. In this case, the heat insulating container can maintain a sufficient cooling capacity for cooling the first coil of the normal phase and the second coil of superconductivity at a temperature lower than the normal temperature for several hours or several tens of hours or more.

한편으로, 관통로(14) 및 냉각관(40)이 함께 채용될 때, 상전도의 제1코일과 초전도의 제2코일을 각각 냉각하기 위한 복수의 냉각 시스템을 구성할 수도 있다. On the other hand, when the through passage 14 and the cooling pipe 40 are employed together, a plurality of cooling systems for cooling the first coil of the normal phase and the second coil of superconductivity may be constituted.

냉각 시스템을 달리할 경우에, 관통로(14)에는 예컨대 액체질소(액화 온도가 77K)로 된 제1냉매가 유동하고, 이 관통로(14)는 도시되지 않은 냉각기와 순환펌프가 연결되어 폐회로를 구성함으로써, 보빈(10) 내에 제1냉매를 순환시켜 보빈(10)의 냉각이 이루어지게 된다. A first coolant of, for example, liquid nitrogen (a liquefied temperature of 77 K) flows in the through-passage 14, and the cooler and the circulation pump, not shown, are connected to the through- So that the first coolant is circulated in the bobbin 10 to cool the bobbin 10.

또, 냉각관(40)에는 예컨대 헬륨(액화 온도가 4K), 네온(액화 온도가 27K) 등의 가스로 된 극저온용 제2냉매가 유동하고, 이 냉각관(40)에도 도시되지 않은 별도의 냉각기와 순환펌프가 연결되어 폐회로를 구성함으로써, 냉매 순환 및 전도를 통해 초전도 권선(20)을 냉각할 수 있다. A second cryogenic second refrigerant made of, for example, helium (liquefaction temperature 4K) or neon (liquefaction temperature 27K) flows through the cooling pipe 40, and a separate second coolant By connecting the cooler and the circulation pump to constitute a closed circuit, the superconducting winding 20 can be cooled through circulation of refrigerant and conduction.

이와 같이, 상전도의 제1코일과 초전도의 제2코일 간의 냉각을 달리할 경우에는 상전도 운전시와 초전도 운전시의 특성에 맞게 냉각 방식의 조정이 가능하다. 예를 들어, 상전도 운전시 고가(高價) 및 전력 소모가 상대적으로 많은 헬륨 등을 사용하지 않고, 액체질소만으로 냉각할 수 있다.As described above, when the cooling between the first coil of the normal phase and the second coil of the superconducting coil is made different, the cooling method can be adjusted according to the characteristics during the normal phase operation and the superconducting operation. For example, it is possible to cool only liquid nitrogen without using helium or the like, which is expensive and consumes a relatively large amount of power during normal-phase operation.

본 발명에 따른 리액터(1)에서는, 전술한 바와 같이 상전도의 제1코일과 초전도의 제2코일이 병렬로 연결되어 있는데, 초전도의 제2코일이 정상 작동하고 있을 경우에는, 전류는 저항이 낮은 곳으로 흐르는 원리에 의해 모든 전류가 저항이 제로인 초전도 권선(20)을 따라 흐르게 되어 초전도 리액터로 동작하게 된다. In the reactor 1 according to the present invention, as described above, the first coil of the normal phase and the second coil of the superconducting state are connected in parallel. When the second coil of the superconducting state is operating normally, All the current flows along the superconducting winding 20 whose resistance is zero by the principle of flowing to the low point, so that it operates as a superconducting reactor.

반면에, 초전도의 제2코일이 정상으로 작동되지 못할 경우에는 상전도의 제1코일에 비해 초전도의 제2코일 쪽에서 저항이 증대되므로, 해당 초전도 권선(20)을 일부분 감싸고 있는 전도성 재질의 보빈(10)으로 전류가 흐르게 됨에 따라 필요한 인덕턴스를 발생시며 상전도 리액터와 같이 동작하게 된다. On the other hand, when the second coil of the superconducting wire does not operate normally, the resistance of the second coil of superconducting wire increases as compared with the first coil of the normal conducting wire. Therefore, the conductive bobbin 10), the necessary inductance is generated, and it operates like a phase-transition reactor.

이로 인해 초전도의 제2코일이 고장나게 되더라도, 비록 저항은 있으나, 상전도 리액터로 동작하게 되어, 시스템을 안정적으로 구성할 수 있게 되는 것이다. Even if the second coil of the superconducting wire is broken due to this, even though there is a resistance, it operates as a normal phase reactor, so that the system can be configured stably.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

1: 리액터 10: 보빈
12: 수용부 14: 관통로
20: 초전도 권선 40: 냉각관1: reactor 10: bobbin
12: accommodating portion 14:
20: Superconducting winding 40: Cooling tube

Claims (11)

코일 형상으로 형성되면서 코일의 턴 간 이격되어 있으며, 일측에 상기 코일 형상을 따라 수용부가 구비된 보빈;
초전도체로 만들어지고, 상기 보빈의 수용부 내에 삽입되어 상기 코일 형상을 따라 연장하는 초전도 권선; 및
상기 보빈의 내부에 코일 형상을 따라 나선으로 형성된 관통로
를 포함하고,
상기 초전도 권선의 일측에 또는 상기 초전도 권선과 상기 보빈의 수용부 사이에 코일 형상을 따라 나선으로 형성된 냉각관이 접합되어 있으며,
상기 관통로와 상기 냉각관이 직렬로 연결되어, 냉매가 상기 냉각관을 통과한 다음에 상승한 온도의 상기 냉매가 상기 관통로를 따라 유동하는 리액터.A bobbin which is formed in a coil shape and spaced apart from a turn of the coil and has a receiving portion along the coil shape on one side;
A superconducting winding made of a superconductor and inserted in the receiving portion of the bobbin and extending along the coil shape; And
A bobbin (1) according to claim 1 or 2, wherein the bobbin
Lt; / RTI >
Wherein a cooling pipe formed as a spiral along a coil shape is bonded to one side of the superconducting winding or between the superconducting winding and a receiving portion of the bobbin,
Wherein the through-passage and the cooling pipe are connected in series so that the refrigerant at an elevated temperature flows along the through-hole after the refrigerant passes through the cooling pipe. 제1항에 있어서,
상기 보빈은 전도성 재질로 만들어지는 것을 특징으로 하는 리액터.The method according to claim 1,
Wherein the bobbin is made of a conductive material. 제1항에 있어서,
상기 보빈의 나선 길이와 상기 초전도 권선의 나선 길이는 상이한 것을 특징으로 하는 리액터.The method according to claim 1,
Wherein the helical length of the bobbin and the helical length of the superconducting winding are different. 제1항에 있어서,
상기 보빈에 접속되는 전류 리드와 상기 초전도 권선에 접속되는 초전도 전류 리드는 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 리액터.The method according to claim 1,
Wherein the current lead connected to the bobbin and the superconducting current lead connected to the superconducting winding are connected in parallel. 제1항에 있어서,
상기 리액터를 둘러싸는 단열용기를 포함하는 것을 특징으로 하는 리액터. The method according to claim 1,
And a heat insulating container surrounding the reactor. 제5항에 있어서,
상기 단열용기 내에 상기 리액터를 냉각하기 위한 냉각 시스템이 수용되는 것을 특징으로 하는 리액터. 6. The method of claim 5,
And a cooling system for cooling the reactor is accommodated in the heat insulating container. 제6항에 있어서,
상기 냉각 시스템은, 상기 냉매를 냉각시키기 위한 냉각기와, 상기 냉매를 순환시키기 위한 순환펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 리액터.The method according to claim 6,
Wherein the cooling system comprises a cooler for cooling the coolant and a circulation pump for circulating the coolant. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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