KR102056132B1

KR102056132B1 - Rotor assembly and superconducting generator having the same

Info

Publication number: KR102056132B1
Application number: KR1020180016054A
Authority: KR
Inventors: 박희주; 김영춘
Original assignee: 두산중공업 주식회사
Priority date: 2018-02-09
Filing date: 2018-02-09
Publication date: 2019-12-16
Also published as: KR20190096512A

Abstract

본 발명은 로터 조립체 및 이를 포함하는 초전도 발전기에 관한 것으로, 초전도 발전기의 로터 조립체에 있어서, 원통형의 하우징 형상으로 제공되는 크라이오스탯과, 상기 크라이오스탯의 중심부를 관통하며 연결 배치되는 샤프트와, 상기 크라이오스탯의 내주면을 따라 배치되는 초전도코일 조립체 및 상기 초전도코일 조립체를 지지하도록, 상기 샤프트와 상기 초전도코일 조립체 사이에 배치되는 디스크 지지체를 포함하되, 상기 디스크 지지체는 상기 초전도코일 조립체의 길이방향 또는 방사방향 증가가 가능하도록, 상기 초전도코일 조립체의 내측면과 상기 샤프트의 외측면을 지지하며, 본 발명에 따르면, 초전도 코일 조립체의 길이방향 또는 방사방향 권선 확장이 용이하고, 냉매에 대한 진공 단열 밀폐력이 우수한 효과가 있다. The present invention relates to a rotor assembly and a superconducting generator including the same, in the rotor assembly of the superconducting generator, a cryostat provided in a cylindrical housing shape, a shaft disposed through and connected to the center of the cryostat, A superconducting coil assembly disposed along the inner circumferential surface of the cryostat and a disk support disposed between the shaft and the superconducting coil assembly to support the superconducting coil assembly, wherein the disk support is a longitudinal direction of the superconducting coil assembly. Or support the inner side of the superconducting coil assembly and the outer side of the shaft to enable a radial increase, and in accordance with the present invention, the longitudinal or radial winding expansion of the superconducting coil assembly is facilitated and the vacuum insulation to the refrigerant The sealing force is excellent effect.

Description

ROTOR ASSEMBLY AND SUPERCONDUCTING GENERATOR HAVING THE SAME}

본 발명은 로터 조립체 및 이를 포함하는 초전도 발전기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초전도 코일 조립체의 길이방향 또는 방사방향 권선 확장이 용이하고, 냉매에 대한 진공 단열 밀폐력이 우수한 로터 조립체 및 이를 포함하는 초전도 발전기에 관한 것이다. The present invention relates to a rotor assembly and a superconducting generator including the same. More particularly, the rotor assembly and the superconducting generator including the same are easy to expand the longitudinal or radial winding of the superconducting coil assembly and have excellent vacuum insulation sealing force against the refrigerant. It is about.

일반적으로 도체의 경우 온도가 증가하면 전기저항 역시 증가하여 전기가 잘 흐르지 않고, 반대로 온도를 감소시키면 저항이 작아져서 전도가 안정적으로 이루어지며 특히 온도를 극저온으로 감소시킬 때 전기저항이 제로(zero)에 가까워지는 현상을 초전도현상이라 한다.In general, in the case of a conductor, the electrical resistance also increases as the temperature increases, so that electricity does not flow well. On the contrary, when the temperature is decreased, the resistance decreases, so that conduction is stable. In particular, when the temperature is reduced to cryogenic, the electrical resistance becomes zero. The phenomenon of getting close to is called superconducting phenomenon.

초전도체(superconductor)는 상대적으로 낮은 온도에서 전기저항이 제로(zero)에 가까워지는 초전도현상이 나타나는 도체로서, 구리선 대신에 초전도선으로 계자코일을 구성하여 초전도 발전기 또는 초전도 모터로 사용한다.Superconductor (superconductor) is a conductor in which superconductivity occurs that the electrical resistance approaches zero at a relatively low temperature. The superconductor is used as a superconducting generator or superconducting motor by forming a field coil with superconducting wire instead of copper wire.

이와 같이 사용되는 초전도 발전기 및 초전도 모터는 기존의 상전도 발전기 및 모터에 비해 손실을 50% 이상 줄일 수 있고, 계자코일에 대용량의 전류를 통전할 수 있기 때문에 동일 용량에서 크기를 절반으로 줄일 수 있어 대용량화 및 소형화가 가능한 효과를 가지고 있다.The superconducting generators and superconducting motors used in this way can reduce the loss more than 50% compared to the conventional phase conducting generators and motors, and can cut the size in half at the same capacity because it can carry a large amount of current through the field coil. It has the effect of large capacity and small size.

이와 같이 사용되는 초전도 발전기 및 모터는 다양한 산업 분야에서 사용되는데, 일 예로 반도체 제조 공정 또는 핵융합 분야 또는 선박 및 발전기에 사용된다.Superconducting generators and motors used in this way are used in a variety of industries, for example, semiconductor manufacturing processes or fusion fields or ships and generators.

도 1에는 종래 초전도 발전기의 로터 조립체(1)의 일 형태가 게시되어 있다. 1 shows one form of the rotor assembly 1 of a conventional superconducting generator.

로터 조립체(1)는 샤프트(2), 샤프트(2)와 일체화된 로터하우징(3), 로터하우징(3)의 내부에 배치되는 초전도 코일 조립체(4), 그리고 초전도 코일 조립체(4)를 지지하기 위한 서포트판(5)를 포함하여 구성될 수 있다. The rotor assembly 1 supports the shaft 2, the rotor housing 3 integrated with the shaft 2, the superconducting coil assembly 4 disposed inside the rotor housing 3, and the superconducting coil assembly 4. It may be configured to include a support plate (5) for.

종래 로터 조립체(1)의 서포트판(5)은 초전도 코일 조립체(4)의 단부를 감싸며 배치된다. 이 경우, 서포트판(5)의 직경은 크기 요구되며, 보다 높은 출력을 생산하기 위해 초전도 코일 조립체(4)의 길이방향 확장 또는 방사방향으로의 권선수 확장이 필요한 경우에 제약이 따르게 된다. The support plate 5 of the conventional rotor assembly 1 is arranged surrounding the end of the superconducting coil assembly 4. In this case, the diameter of the support plate 5 is required to be large, and there is a restriction in the case where the longitudinal extension of the superconducting coil assembly 4 or the extension of the number of turns in the radial direction is required to produce a higher output.

국내특허 등록번호:10-0310631Domestic patent registration number: 10-0310631

본 발명은 상기와 같이 관련 기술분야의 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 초전도 코일 조립체의 길이방향 또는 방사방향 권선 확장이 용이하고, 냉매에 대한 진공 단열 밀폐력이 우수한 로터 조립체 및 이를 포함하는 초전도 발전기를 제공하는 데에 있다.The present invention has been made to solve the problems in the related art as described above, an object of the present invention is easy to extend the longitudinal or radial winding of the superconducting coil assembly, the rotor assembly having excellent vacuum insulation sealing force to the refrigerant and It is to provide a superconducting generator including the same.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 로터 조립체에 관한 것으로, 초전도 발전기의 로터 조립체에 있어서, 원통형의 하우징 형상으로 제공되는 크라이오스탯과 상기 크라이오스탯의 중심부를 관통하며 연결 배치되는 샤프트와 상기 크라이오스탯의 내측 둘레를 따라 배치되는 초전도코일 조립체 및 상기 초전도코일 조립체를 지지하도록, 상기 샤프트와 상기 초전도코일 조립체 사이에 배치되는 디스크 지지체를 포함하되, 상기 디스크 지지체는 상기 초전도코일 조립체의 길이방향 또는 방사방향 확장이 가능하도록, 상기 초전도코일 조립체의 내측면과 상기 샤프트의 외측면을 지지하게 배치될 수 있다. The present invention for achieving the above object relates to a rotor assembly, in the rotor assembly of the superconducting generator, the shaft is provided through the center of the cryostat and the cryostat provided in the cylindrical housing shape and the arrangement; A superconducting coil assembly disposed along the inner circumference of the cryostat and a disk support disposed between the shaft and the superconducting coil assembly to support the superconducting coil assembly, wherein the disk support is the length of the superconducting coil assembly. It may be arranged to support the inner side of the superconducting coil assembly and the outer side of the shaft to enable directional or radial expansion.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 디스크 지지체는, 상기 초전도코일 조립체의 내측면과 상기 샤프트의 외측면 사이에 배치되고, 중심부에는 상기 샤프트가 관통하며 배치되는 중공홀이 형성된 디스크판 및 상기 디스크판의 중공홀에 배치되며, 상기 샤프트와 상기 디스크판을 상호 고정 연결하는 플랜지링을 포함할 수 있다. In addition, in the embodiment of the present invention, the disk support is disposed between the inner surface of the superconducting coil assembly and the outer surface of the shaft, the central portion of the disk plate and the disk plate is formed with a hollow hole through which the shaft is disposed Is disposed in the hollow hole of, and may include a flange ring for fixing the shaft and the disk plate mutually.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 디스크판은, 상기 샤프트와 상기 초전도코일 조립체 및 상기 디스크판이 밀폐 형성하는 진공공간이 단열되도록, 복합 단열 재질로 구성될 수 있다. In addition, in the embodiment of the present invention, the disk plate, the shaft and the superconducting coil assembly and the vacuum space formed to seal the disk plate may be composed of a composite heat insulating material.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 디스크 지지체는, 상기 디스크판의 강성을 보강하도록, 상기 디스크판의 외측 둘레를 따라 배치되는 엣지프레임을 더 포함할 수 있다. In addition, in the embodiment of the present invention, the disk support may further include an edge frame disposed along the outer circumference of the disk plate to reinforce the rigidity of the disk plate.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 플랜지링에는 상기 샤프트가 관통하며 배치되는 링홀이 형성되고, 상기 링홀에는 상기 샤프트와 연결되는 키홈이 형성될 수 있다. In addition, in the embodiment of the present invention, the flange ring may be formed with a ring hole through which the shaft is disposed, and the ring hole may be formed with a key groove connected to the shaft.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 디스크 지지체는, 상기 디스크판과 상기 플랜지링 간의 체결력 또는 단열 밀폐력이 증가되도록, 상기 디스크판과 상기 플랜지링 사이에 배치되는 보조링을 더 포함할 수 있다. In addition, in the embodiment of the present invention, the disk support may further include an auxiliary ring disposed between the disk plate and the flange ring so that a fastening force or adiabatic sealing force between the disk plate and the flange ring is increased.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 디스크 지지체는, 상기 초전도코일 조립체를 안정적으로 지지하기 위해, 상기 초전도코일 조립체와 상기 샤프트의 길이방향을 따라 복수 개가 배치될 수 있다. In addition, in the embodiment of the present invention, in order to stably support the superconducting coil assembly, a plurality of disk supports may be disposed along the longitudinal direction of the superconducting coil assembly and the shaft.

본 발명인 초전도 발전기는 초전도 발전기에 있어서, 장치하우징과 상기 장치하우징의 내측면을 따라 배치되는 고정자코일 조립체 및 상기 장치하우징의 중심부에서 상기 고정자코일 조립체의 내측에 배치되는 로터 조립체를 포함하되, 상기 로터 조립체는, 원통형의 하우징 형상으로 제공되는 크라이오스탯과 상기 크라이오스탯의 중심부를 관통하며 연결 배치되는 샤프트와 상기 크라이오스탯의 내측 둘레를 따라 배치되는 초전도코일 조립체 및 상기 초전도코일 조립체를 지지하도록, 상기 샤프트와 상기 초전도코일 조립체 사이에 배치되는 디스크 지지체를 포함하되, 상기 디스크 지지체는 상기 초전도코일 조립체의 길이방향 또는 방사방향 증가가 가능하도록, 상기 초전도코일 조립체의 내측면과 상기 샤프트의 외측면을 지지하게 배치될 수 있다. The superconducting generator of the present invention includes a stator coil assembly disposed along an inner surface of the device housing and the device housing, and a rotor assembly disposed inside the stator coil assembly at the center of the device housing, wherein the rotor The assembly is configured to support the superconducting coil assembly and the superconducting coil assembly disposed along the inner circumference of the cryostat, the shaft being connected to and disposed through the center of the cryostat and the cryostat provided in a cylindrical housing shape. And a disk support disposed between the shaft and the superconducting coil assembly, wherein the disk support is capable of increasing the longitudinal or radial direction of the superconducting coil assembly, the inner surface of the superconducting coil assembly and the outer surface of the shaft. Can be placed to support The.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 로터 조립체의 회전이 원활하도록, 상기 장치하우징과 상기 로터 조립체의 경계부분에 배치되는 베어링을 더 포함할 수 있다. In addition, the embodiment of the present invention may further include a bearing disposed at the boundary of the device housing and the rotor assembly, so that the rotation of the rotor assembly smoothly.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 로터 조립체와 연결되며, 극저온 냉매를 공급하여 상기 로터 조립체를 냉각하도록 제공되는 냉각부를 더 포함할 수 있다. In addition, the embodiment of the present invention may further include a cooling unit connected to the rotor assembly and provided to cool the rotor assembly by supplying cryogenic refrigerant.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 냉각부는, 상기 샤프트의 내부 길이방향을 따라 형성되고, 상기 크라이오스탯의 내부와 연결되는 냉매유로 및 상기 냉매유로와 연결되고, 상기 냉매유로로 냉매를 공급하는 냉매공급부를 포함할 수 있다. In addition, in the embodiment of the present invention, the cooling unit is formed along the inner longitudinal direction of the shaft, and connected to the refrigerant passage and the refrigerant passage connected to the inside of the cryostat, and supplying the refrigerant to the refrigerant passage It may include a refrigerant supply unit.

본 발명에 따르면, 디스크 지지체가 초전도코일 조립체의 내측면과 샤프트의 외측면 사이에 배치되므로, 제작자가 초전도 발전기의 출력을 상승시키고자 할 때, 초전도 코일 조립체의 길이방향 확장 또는 방사방향으로의 권선 확장이 용이하여 원하는 출력값 달성을 위한 로터 조립체의 변경이 수월하다. 이는 초전도코일 조립체의 축방향 유연성을 높일 수 있다. According to the invention, the disk support is arranged between the inner side of the superconducting coil assembly and the outer side of the shaft, so that when the manufacturer wants to raise the output of the superconducting generator, the longitudinal extension of the superconducting coil assembly or the winding in the radial direction It is easy to expand, making it easy to change the rotor assembly to achieve the desired output. This can increase the axial flexibility of the superconducting coil assembly.

그리고, 디스크 지지체의 배치 개수를 조절하여 전달 토크력을 조절할 수 있다. The transmission torque can be adjusted by adjusting the number of arrangement of the disk supports.

디스크 지지체에 사용되는 부품은 단열 특성뿐만 아니라 저온상태 기계적 강도 특성이 우수한 재질이 사용된다. 특히 극저온 환경에서의 열수축에 의한 변형 저항이 높은 재질이 선택되므로, 안정적인 단열 밀폐력과 토크 전달력을 유지할 수 있다. The parts used in the disk support are made of a material having excellent thermal insulation properties as well as low temperature mechanical strength properties. In particular, since a material having high deformation resistance due to heat shrinkage in a cryogenic environment is selected, stable heat insulation sealing force and torque transmission force can be maintained.

또한, 디스크 지지체는 초전도코일 조립체와 샤프트간의 체결력 및 단열 밀폐력을 향상시켜, 샤프트의 회전간에 회전력을 원활하게 전달하고, 진공공간에서 극저온 냉매의 영향을 최소화하여 상온이 유지될 수 있도록 하는 효과가 있다. In addition, the disk support improves the fastening force and insulation sealing force between the superconducting coil assembly and the shaft, thereby smoothly transmitting the rotational force between the rotation of the shaft, and has the effect of maintaining the room temperature by minimizing the influence of cryogenic refrigerant in the vacuum space. .

도 1은 종래 초전도 발전기의 로터 조립체의 일 형태를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명인 로터 조립체 및 초전도 발전기를 나타낸 측단면도.
도 3은 본 발명인 로터 조립체의 구조를 나타낸 정단면도.
도 4는 본 발명 중 디스크 지지체의 형상을 나타낸 사시도,
도 5는 도 4에 게시된 발명의 분해된 상태를 나타낸 분해사시도.1 is a view showing one form of a rotor assembly of a conventional superconducting generator.
Figure 2 is a side cross-sectional view showing the present inventors rotor assembly and superconducting generator.
Figure 3 is a front sectional view showing the structure of the rotor assembly of the present invention.
Figure 4 is a perspective view showing the shape of the disk support in the present invention,
5 is an exploded perspective view showing an exploded state of the invention posted in FIG.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 로터 조립체 및 이를 포함하는 초전도 발전기의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the rotor assembly and a superconducting generator including the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명인 로터 조립체(20) 및 초전도 발전기(10)를 나타낸 측단면도이고, 도 3은 본 발명인 로터 조립체(20)의 구조를 나타낸 정단면도이며, 도 4는 본 발명 중 디스크 지지체(30)의 형상을 나타낸 사시도이고, 도 5는 도 4에 게시된 발명의 분해된 상태를 나타낸 분해사시도이다. 2 is a side cross-sectional view showing the rotor assembly 20 and the superconducting generator 10 of the present invention, Figure 3 is a front sectional view showing the structure of the rotor assembly 20 of the present invention, Figure 4 is a disk support 30 of the present invention ) Is a perspective view showing the shape, Figure 5 is an exploded perspective view showing an exploded state of the invention posted in FIG.

도 2 내지 도 5를 참고하면, 본 발명인 초전도 발전기(10)의 로터 조립체(20)는 크라이오스탯(21), 샤프트(23), 초전도코일 조립체(25) 및 디스크 지지체(30)를 포함하여 구성될 수 있다. 2 to 5, the rotor assembly 20 of the superconducting generator 10 of the present invention includes a cryostat 21, a shaft 23, a superconducting coil assembly 25, and a disk support 30. Can be configured.

상기 크라이오스탯(21;cryostat)은 원통형의 하우징 형상으로 제공되며, 도면으로 표시되지는 않았으나, 초전도 발전기(10)의 로터 조립체(20) 내부가 극저온 상태를 유지할 수 있도록 하는 필요부품을 포함할 수 있다. The cryostat 21 is provided in a cylindrical housing shape, and although not shown in the drawings, the cryostat 21 may include necessary parts for maintaining the inside of the rotor assembly 20 of the superconducting generator 10 in a cryogenic state. Can be.

상기 샤프트(23)는 상기 크라이오스탯(21)의 중심부를 관통하며 연결 배치될 수 있다. 상기 샤프트(23)는 고정자코일 조립체(60)와 초전도코일 조립체(25)간의 전자기력에 의해 회전되며, 회전력을 외부로 전달하는 기능을 할 수 있다.The shaft 23 may pass through the center of the cryostat 21 and be arranged to be connected. The shaft 23 is rotated by the electromagnetic force between the stator coil assembly 60 and the superconducting coil assembly 25, and may function to transmit the rotational force to the outside.

상기 초전도코일 조립체(25)는 상기 크라이오스탯(21)의 내측 둘레를 따라 배치되며, 초전도선으로 계자코일을 구성한다. 초전도체(superconductor)는 상대적으로 낮은 온도에서 전기저항이 제로(zero)에 가까워지는 초전도현상이 나타나는 도체를 의미하며, 초전도선을 계자코일로 사용하는 경우, 권선코일에서의 전기저항을 줄여 발전기의 출력손실을 낮출 수 있다. The superconducting coil assembly 25 is disposed along the inner circumference of the cryostat 21 and constitutes a field coil with a superconducting wire. Superconductor refers to a conductor that exhibits superconductivity in which the electrical resistance approaches zero at relatively low temperatures.When superconductors are used as field coils, the output of the generator is reduced by reducing the electrical resistance in the winding coil. The loss can be lowered.

다음 상기 디스크 지지체(30)는 상기 초전도코일 조립체(25)를 지지하도록, 상기 샤프트(23)와 상기 초전도코일 조립체(25) 사이에 배치될 수 있다. 엄밀하게는 상기 샤프트(23)와 상기 초전도코일 조립체(25)의 보빈블록(27) 사이에 배치될 수 있다. The disk support 30 may then be disposed between the shaft 23 and the superconducting coil assembly 25 to support the superconducting coil assembly 25. Strictly, it may be disposed between the bobbin block 27 of the shaft 23 and the superconducting coil assembly 25.

여기서 상기 디스크 지지체(30)는 상기 초전도코일 조립체(25)의 길이방향 또는 방사방향 확장이 가능하도록, 상기 초전도코일 조립체(25)의 내측면과 상기 샤프트(23)의 외측면을 지지하게 배치될 수 있다. The disk support 30 may be disposed to support the inner surface of the superconducting coil assembly 25 and the outer surface of the shaft 23 to enable longitudinal or radial expansion of the superconducting coil assembly 25. Can be.

도 1를 참고하면, 종래 기술은 서포트판(5)이 초전도 코일 조립체(4)의 단부를 감싸며 배치됨에 따라, 초전도 발전기(10)의 출력 상향을 위한 초전도 코일 조립체(4)를 길이방향 또는 방사방향으로 확대하는 것에 제한이 있었다. Referring to FIG. 1, in the prior art, as the support plate 5 is disposed surrounding the end of the superconducting coil assembly 4, the superconducting coil assembly 4 for extending the output of the superconducting generator 10 is longitudinally or radially radiated. There was a limit to expanding in the direction.

이에 비해 본 발명은 상기 디스크 지지체(30)가 도 2에서와 같이, 상기 초전도코일 조립체(25)의 내측면과 상기 샤프트(23)의 외측면 사이에 배치되어 지지함에 따라, 제작자가 초전도 발전기(10)의 출력 상향시키고자 할 때, 초전도코일 조립체(25)의 계자코일을 길이방향으로 신장하거나 또는 방사방향으로 권선횟수를 늘려 감아 출력을 용이하게 증대할 수 있다. In contrast, in the present invention, as the disk support 30 is disposed between and supports the inner surface of the superconducting coil assembly 25 and the outer surface of the shaft 23, as shown in FIG. In order to increase the output of 10), the field coil of the superconducting coil assembly 25 may be extended in the longitudinal direction or the winding number may be increased in the radial direction to easily increase the output.

이때 상기 디스크 지지체(30)는 상기 초전도코일 조립체(25)를 안정적으로 지지하기 위해, 상기 초전도코일 조립체(25)와 상기 샤프트(23)의 길이방향을 따라 복수 개가 배치될 수 있다. 본 발명에서는 3개가 예시되나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. In this case, in order to stably support the superconducting coil assembly 25, a plurality of disk supports 30 may be disposed along the longitudinal direction of the superconducting coil assembly 25 and the shaft 23. Three are illustrated in the present invention, but are not necessarily limited thereto.

여기서 상기 디스크 지지체(30)에 사용되는 부품은 기본적으로 단열 특성뿐만 아니라 저온상태 기계적 강도(취성) 특성이 우수한 재질이 사용될 수 있다. 특히 극저온 환경에서의 열수축에 의한 변형 저항이 높은 재질이 선택될 수 있으며, 이는 안정적인 단열 밀폐력과 토크 전달력을 유지하게 한다.Here, the component used for the disk support 30 may be a material that is excellent in terms of thermal insulation properties as well as low-temperature mechanical strength (brittleness) properties. In particular, a material having high deformation resistance due to heat shrinkage in a cryogenic environment may be selected, which maintains a stable insulation sealing force and torque transmission force.

이러한 상기 디스크 지지체(30)는 디스크판(31), 플랜지링(33), 엣지프레임(36) 및 보조링(37)을 포함하여 구성될 수 있다. The disk support 30 may include a disk plate 31, a flange ring 33, an edge frame 36, and an auxiliary ring 37.

우선 상기 디스크판(31)은 상기 초전도코일 조립체(25)의 내측면과 상기 샤프트(23)의 외측면 사이에 배치되고, 중심부에는 상기 샤프트(23)가 관통하며 배치되는 중공홀(32)이 형성될 수 있다. First, the disk plate 31 is disposed between the inner surface of the superconducting coil assembly 25 and the outer surface of the shaft 23, and the hollow hole 32 through which the shaft 23 is disposed in the center Can be formed.

여기서 상기 디스크판(31)은, 상기 샤프트(23)와 상기 초전도코일 조립체(25) 및 상기 디스크판(31)이 밀폐 형성하는 진공공간(P2)이 단열되도록, 복합 단열 재질로 구성될 수 있다. 복합 단열 재질은 유리섬유강화플라스틱(GFRP ; Glass Fiber Reinforced Plastics)일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. Here, the disk plate 31 may be made of a composite heat insulating material such that the shaft 23, the superconducting coil assembly 25, and the vacuum space P2 formed to seal the disk plate 31 are insulated. . The composite insulating material may be glass fiber reinforced plastics (GFRP), but is not limited thereto.

본 발명에서 상기 디스크판(31)은 6각판 형상으로 구현되나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 초전도코일 조립체(25)의 배치 개수, 상기 로터 조립체(20)의 형상 및 구조 등에 따라 원판, 12각판 등과 다른 형상으로도 구현될 수 있다. In the present invention, the disk plate 31 is implemented in a hexagonal plate shape, but is not necessarily limited to this, according to the arrangement number of the superconducting coil assembly 25, the shape and structure of the rotor assembly 20, etc., 12 It may also be implemented in a shape different from the square plate.

그리고 상기 엣지프레임(36)은 상기 디스크판(31)의 강성을 보강하도록, 상기 디스크판(31)의 외측 둘레를 따라 배치될 수 있다. 상기 엣지프레임(36)은 상기 디스크판(31)의 외측 둘레 형상에 대응되는 형상으로 구현되며, 상기 디스크판(31)의 양측 방향에서 외측 둘레를 따라 볼트(36a)체결될 수 있다. 또한 상기 엣지프레임(36)은 상기 초전도코일 조립체(25)의 내측면이 고정 지지되는 부분일 수 있다. The edge frame 36 may be disposed along an outer circumference of the disc plate 31 so as to reinforce the rigidity of the disc plate 31. The edge frame 36 may be implemented in a shape corresponding to the outer circumferential shape of the disk plate 31, and may be fastened to the bolt 36a along the outer circumference in both sides of the disk plate 31. In addition, the edge frame 36 may be a portion in which the inner surface of the superconducting coil assembly 25 is fixedly supported.

다음 상기 플랜지링(33)은 상기 디스크판(31)의 중공홀(32)에 배치되며, 상기 샤프트(23)와 상기 디스크판(31)을 상호 고정 연결하도록 제공될 수 있다. Next, the flange ring 33 is disposed in the hollow hole 32 of the disc plate 31, and may be provided to fix the shaft 23 and the disc plate 31 to each other.

이러한 상기 플랜지링(33)에는 상기 샤프트(23)가 관통하며 배치되는 링홀(34)이 형성되고, 상기 링홀(34)에는 상기 샤프트(23)와 연결되는 키홈(35)이 형성될 수 있다. 상기 샤프트(23)에는 키돌기(23a)가 형성되고, 키돌기(23a)가 상기 키홈(35)에 끼워지며, 상기 샤프트(23)를 상기 플랜지링(33)에 고정 연결되도록 한다. The flange ring 33 may be provided with a ring hole 34 through which the shaft 23 penetrates, and the ring hole 34 may have a key groove 35 connected to the shaft 23. A key protrusion 23a is formed in the shaft 23, the key protrusion 23a is fitted into the key groove 35, and the shaft 23 is fixedly connected to the flange ring 33.

이에 따라 상기 샤프트(23)가 회전하면, 상기 플랜지링(33) 및 상기 디스크판(31)이 일체로 회전하게 된다. Accordingly, when the shaft 23 rotates, the flange ring 33 and the disk plate 31 rotates integrally.

그리고 상기 보조링(37)은 상기 디스크판(31)과 상기 플랜지링(33) 간의 체결력 또는 단열 밀폐력이 증가되도록, 상기 디스크판(31)과 상기 플랜지링(33) 사이에 커넥트핀(38)으로 연결 배치될 수 있다. In addition, the auxiliary ring 37 connects the pin 38 between the disk plate 31 and the flange ring 33 so that a fastening force or adiabatic sealing force between the disk plate 31 and the flange ring 33 is increased. Connection can be arranged.

상기 보조링(37)은 상기 디스크판(31)과 상기 플랜지링(33) 사이에 단단히 밀착 배치되어, 냉매가 상기 디스크판(31)과 상기 플랜지링(33) 사이의 틈을 통해 진공공간(P2)로 유출되는 것을 방지하게 된다. The auxiliary ring 37 is tightly disposed between the disk plate 31 and the flange ring 33, so that a refrigerant flows through a gap between the disk plate 31 and the flange ring 33. Outflow to P2).

한편, 본 발명인 초전도 발전기(10)는 장치하우징(50), 베어링(70), 냉각부(80), 고정자코일 조립체(60) 및 로터 조립체(20)를 포함하여 구성될 수 있다. On the other hand, the superconducting generator 10 of the present invention may be configured to include a device housing 50, a bearing 70, a cooling unit 80, a stator coil assembly 60 and a rotor assembly 20.

상기 장치하우징(50)은 초전도 발전기(10)의 외형을 이룰 수 있으며, 상기 장치하우징(50)의 내측면에는 상기 고정자코일 조립체(60)가 배치될 수 있다. The device housing 50 may form an outer shape of the superconducting generator 10, and the stator coil assembly 60 may be disposed on an inner side surface of the device housing 50.

상기 로터 조립체(20)는 상기 장치하우징(50)의 중심부에서 상기 고정자코일 조립체(60)의 내측에 배치될 수 있다. 상기 고정자코일 조립체(60)와 상기 초전도코일 조립체(25)간의 상호 유도기전력에 의해 로터 조립체(20)가 회전하며, 외부로 출력을 발생하게 된다. The rotor assembly 20 may be disposed inside the stator coil assembly 60 at the center of the device housing 50. The rotor assembly 20 is rotated by mutual induction electromotive force between the stator coil assembly 60 and the superconducting coil assembly 25 to generate an output to the outside.

여기서 상기 베어링(70)은 상기 로터 조립체(20)의 회전이 원활하도록, 상기 장치하우징(50)과 상기 로터 조립체(20)의 경계부분에 배치될 수 있다. 상기 베어링(70)은 볼베어링(70), 롤러베어링(70) 등으로 구현될 수 있다. Here, the bearing 70 may be disposed at the boundary between the device housing 50 and the rotor assembly 20 so that the rotation of the rotor assembly 20 is smooth. The bearing 70 may be implemented as a ball bearing 70, a roller bearing 70 and the like.

다음 상기 냉각부(80)는 상기 로터 조립체(20)와 연결되며, 극저온 냉매를 공급하여 상기 로터 조립체(20)를 냉각하도록 제공될 수 있다.Next, the cooling unit 80 may be connected to the rotor assembly 20, and may be provided to supply the cryogenic refrigerant to cool the rotor assembly 20.

구체적으로 상기 냉각부(80)는 냉매공급부(81) 및 냉매유로(83)를 포함하여 구성될 수 있다. In detail, the cooling unit 80 may include a refrigerant supply unit 81 and a refrigerant passage 83.

상기 냉매공급부(81)는 액화 헬륨(He), 액화 질소(N) 등과 같은 극저온 냉매를 공급하는 장치나 설비일 수 있다. 상기 냉매유로(83)는 상기 샤프트(23)의 내부 길이방향을 따라 형성되고, 상기 크라이오스탯(21)의 내부와 연결될 수 있다. The refrigerant supply unit 81 may be a device or a facility for supplying cryogenic refrigerant such as liquefied helium (He), liquefied nitrogen (N), and the like. The refrigerant passage 83 may be formed along the inner longitudinal direction of the shaft 23 and may be connected to the inside of the cryostat 21.

상기 냉매공급부(81)에서 공급된 극저온 냉매는 상기 냉매유로(83)를 따라 흘러 상기 냉각공간(P1)으로 유입되게 된다. The cryogenic coolant supplied from the coolant supply unit 81 flows along the coolant flow path 83 and enters the cooling space P1.

상기 고정자코일 조립체(60)와 상기 초전도코일 조립체(25)간의 유도기전력이 발생할 때, 상기 초전도코일 조립체(25)에는 상당한 열이 발생하게 된다. 이때 상기 냉각공간(P1)으로 유입된 극저온 냉매에 의해 상기 초전도코일 조립체(25)가 냉각되게 된다. 극저온 냉각이 이뤄지므로, 상기 초전도코일 조립체(25)를 구성하는 초전도선 계자코일의 전기저항은 낮게 유지되게 된다. When the induced electromotive force between the stator coil assembly 60 and the superconducting coil assembly 25 is generated, considerable heat is generated in the superconducting coil assembly 25. At this time, the superconducting coil assembly 25 is cooled by the cryogenic refrigerant introduced into the cooling space P1. Since the cryogenic cooling is performed, the electrical resistance of the superconducting field coil constituting the superconducting coil assembly 25 is kept low.

여기서 상기 디스크 지지체(30)에 의한 단열 밀폐로 냉각공간(P1)으로부터 진공공간(P2)으로는 극저온 냉매가 유입되지 않아, 진공공간(P2)은 상온을 유지하게 된다. Here, the cryogenic refrigerant does not flow into the vacuum space P2 from the cooling space P1 by the adiabatic sealing by the disk support 30, so that the vacuum space P2 maintains a room temperature.

종합하자면, 본 발명인 로터 조립체(20)는 상기 디스크 지지체(30)의 배치 구조적 특징에 의해, 상기 초전도코일 조립체(25)의 계자코일에 대한 길이방향 또는 방사방향 확장성이 보장되어 제작자가 용이하게 초전도 발전기(10)의 출력 조절이 가능한 효과가 있다. In summary, the inventors of the present invention, the rotor assembly 20 is characterized by the arrangement of the disk support 30, the longitudinal or radial expandability of the field coil of the superconducting coil assembly 25 is ensured to facilitate the manufacturer The output of the superconducting generator 10 can be adjusted.

또한 상기 샤프트(23)와 상기 디스크 지지체(30) 및 상기 초전도코일 조립체(25)가 형성하는 진공공간(P2)을 단열 밀폐할 수 있어, 극저온 냉매가 크라이오스탯(21)의 내부 냉각공간(P1)으로 유입되더라도, 진공공간(P2)를 상온으로 유지할 수 있는 효과가 있다. In addition, since the vacuum space P2 formed by the shaft 23, the disk support 30, and the superconducting coil assembly 25 may be thermally sealed, the cryogenic refrigerant may be cooled inside the cryostat 21 ( Even when introduced into P1), there is an effect that can maintain the vacuum space (P2) at room temperature.

상기 디스크 지지체(30)가 상기 초전도코일 조립체(25)와 상기 샤프트(23)간에 밀착 고정 체결은 전자기력에 의한 회전력을 안정적으로 전달할 수 있는 효과를 발휘한다. The disk support 30 is fixedly fastened between the superconducting coil assembly 25 and the shaft 23 to have an effect of stably transmitting the rotational force by the electromagnetic force.

이상의 사항은 로터 조립체 및 이를 포함하는 초전도 발전기의 특정한 실시예를 나타낸 것에 불과하다.The foregoing merely illustrates specific embodiments of the rotor assembly and the superconducting generator including the same.

따라서 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양한 형태로 치환, 변형될 수 있음을 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 파악할 수 있다는 점을 밝혀 두고자 한다.Therefore, it will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be substituted and modified in various forms without departing from the spirit of the present invention as set forth in the claims below. do.

10:초전도 발전기
20:로터 조립체
21:크라이오스탯
23:샤프트
25:초전도코일 조립체
27:보빈블록
30:디스크 지지체
31;디스크판
32:중공홀
33:플랜지링
34:링홀
35:키홈
36:엣지프레임
37:보조링
38:커넥트핀
50:장치하우징
60:고정자코일 조립체
70:베어링
80:냉각부
81:냉매공급부
83:냉매유로10: superconducting generator
20: rotor assembly
21: Cryostat
23: shaft
25: superconducting coil assembly
27: bobbin block
30: disk support
31; disc board
32: hollow hole
33: flange ring
34: ringhole
It is a key groove
36: edge frame
37: auxiliary ring
38: Connector pin
50: device housing
60: stator coil assembly
70: bearing
80: cooling part
81: refrigerant supply unit
83: refrigerant flow path

Claims

In a rotor assembly of a superconducting generator,
A cryostat provided in a cylindrical housing shape;
A shaft disposed through and connected to the center of the cryostat;
A superconducting coil assembly disposed along an inner circumference of the cryostat; And
And a disk support that supports the superconducting coil assembly and is disposed between the shaft and the superconducting coil assembly.
The disk support is capable of extending in the longitudinal or radial direction of the superconducting coil assembly, and is disposed to support the inner side of the superconducting coil assembly and the outer side of the shaft,
The disk support,
A disc plate disposed between an inner side surface of the superconducting coil assembly and an outer side surface of the shaft, and a central portion of the disc plate having a hollow hole formed through the shaft;
A flange ring disposed in the hollow hole of the disc plate, the flange ring fixing the disc and the disc plate to each other;
An edge frame disposed along an outer circumference of the disk plate to reinforce the rigidity of the disk plate; And
And an auxiliary ring disposed between the disc plate and the flange ring such that a fastening force or adiabatic sealing force between the disc plate and the flange ring is increased.
And a ring hole through which the shaft penetrates and is formed in the flange ring, and a key groove connected to the shaft in the ring hole.

delete

The method of claim 1,
The disc plate, the rotor assembly of the superconducting generator is composed of a composite heat insulating material, such that the shaft, the superconducting coil assembly and the vacuum space formed to seal the disc plate is insulated.

delete

The method of claim 1,
The disk support,
In order to stably support the superconducting coil assembly, a plurality of superconducting coil assembly and the rotor assembly of the superconducting generator is disposed along the longitudinal direction of the shaft.

In a superconducting generator,
Device housing;
A stator coil assembly disposed along an inner surface of the device housing; And
And a rotor assembly disposed inside the stator coil assembly at the center of the device housing.
The rotor assembly,
A cryostat provided in a cylindrical housing shape;
A shaft disposed through and connected to the center of the cryostat;
A superconducting coil assembly disposed along an inner circumference of the cryostat; And
And a disk support that supports the superconducting coil assembly and is disposed between the shaft and the superconducting coil assembly.
The disk support may be longitudinally or radially increased of the superconducting coil assembly, and disposed to support the inner side of the superconducting coil assembly and the outer side of the shaft,
The disk support,
A disc plate disposed between an inner side surface of the superconducting coil assembly and an outer side surface of the shaft, and a central portion of the disc plate having a hollow hole formed through the shaft;
A flange ring disposed in the hollow hole of the disc plate, the flange ring fixing the disc and the disc plate to each other;
An edge frame disposed along an outer circumference of the disk plate to reinforce the rigidity of the disk plate; And
And an auxiliary ring disposed between the disc plate and the flange ring such that a fastening force or adiabatic sealing force between the disc plate and the flange ring is increased.
And a ring hole through which the shaft passes and is disposed in the flange ring, and a key groove connected to the shaft in the ring hole.

delete

The method of claim 8,
The disc plate, the superconducting generator is composed of a composite heat insulating material, such that the shaft, the superconducting coil assembly and the vacuum space formed to seal the disc plate is insulated.

delete

The method of claim 8,
The disk support,
In order to stably support the superconducting coil assembly, a plurality of superconducting generators are arranged along the longitudinal direction of the superconducting coil assembly and the shaft.

The method of claim 8,
And a bearing disposed at a boundary of the device housing and the rotor assembly to facilitate rotation of the rotor assembly.

The method of claim 8,
And a cooling unit connected to the rotor assembly and provided to cool the rotor assembly by supplying a cryogenic refrigerant.

The method of claim 16,
The cooling unit,
A refrigerant passage formed along an inner longitudinal direction of the shaft and connected to an inside of the cryostat; And
A refrigerant supply unit connected to the refrigerant passage and supplying a refrigerant to the refrigerant passage;
Superconducting generator comprising a.