KR102321013B1 - 전기자 및 이를 포함하는 초전도 코일의 특성 평가 장치 - Google Patents

전기자 및 이를 포함하는 초전도 코일의 특성 평가 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기자에 관한 것으로, 시험 평가의 대상이 되는 대상 초전도 코일에 대응되는 전기자 모듈만 자성체로 이루어져 있고, 비대상 초전도 코일에 대응되는 전기자 모듈은 비자성체로 이루어져 있어 단가를 낮출 수 있다. 또한, 상기 전기자를 포함하는 초전도 코일의 특성 평가 장치에 관한 것으로서, 종래의 움직이는 특성 평가 장치에 비해 간단한 구조 및 작동 특성을 가진다.

Description

전기자 및 이를 포함하는 초전도 코일의 특성 평가 장치 {ARMATURE AND A CHARACTERISTIC EVALUATING APPARATUS OF SUPERCONDUCTIVE COIL COMPRISING THE SAME}
본 발명은 전기자 및 이를 포함하는 초전도 코일의 특성 평가 장치에 관한 것이다. 구체적으로, 시험 평가의 대상이 되는 대상 초전도 코일에 대응되는 전기자 모듈만 자성체로 이루어져 있고, 비대상 초전도 코일에 대응되는 전기자 모듈은 비자성체로 이루어져 있어 단가를 낮출 수 있는 전기자 및 이를 포함하는 초전도 코일의 특성 평가 장치에 관한 것이다.
기술이 진보함에 따라 초전도 회전기들은 점차적으로 대용량화 되어가고 있으며, 이에 따라 초전도 코일 또한 고 자장 특성을 가지게 되고 초전도라는 특성으로 인해 일반 구리를 적용한 코일과 비교하여 큰 전류밀도를 가지게 된다. 이러한 고 자장 및 높은 전류밀도를 가지는 초전도 코일 자체에서 발생하는 전자기적 힘 또는 외부의 자기장에 대한 영향에 의한 대형 초전도 코일의 검증은 회전기 또는 평가장치를 적용하여 이루어진 바 없다.
또한 대용량 회전기의 경우 기존의 회전기 설계 방법의 적용이 어려우며, 고가의 초전도체를 이용하여 경제적 부담감이 있고 축적된 기술도가 상대적으로 낮아 참조 데이터가 부족한 실정이다. 그러므로 초전도 코일을 대용량 초전도 회전기에 적용하기에 앞서 제작된 코일을 테스트 할 수 있고, 설계 값 검증 및 특성 파라미터 확보, 초전도 코일의 기계적 안정성 및 전자기적 성능 테스트를 통하여 대용량 초전도 응용기기에 적용되는 초전도 코일을 제작 시 신뢰성을 높일 수 있도록 해야 한다.
초전도 회전기를 실무에 투입하기 전 회전기에 대하여 여러 가지 특성시험과 극한의 조건에서 시험 운전을 진행하게 된다. 하지만 기존의 회전기보다 강점을 가지기 위해서 점점 대용량화 쪽으로 설계되고 있는 추세이고 초전도 회전기의 특성상 전체적인 시스템을 구축한 후 평가를 진행하게 된다면 설계와 제작간의 오차로 인하여 시스템의 안정성이 확보가 되지 않았을 경우 문제가 생길 수 있다. 이러한 문제가 생겼을 경우 구리와 비교하여 상대적으로 고 비용을 가지는 초전도 선과 초전도 코일이 물리적인 손상으로 인해 다시 활용되지 못한다면 회전기의 회전자 부분에 대한 제작 비용을 모두 손실로 가져가야 하는 문제점이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 회전기의 전체 시스템을 구축하여 시험하는 것이 아니라 시스템의 일 부분을 모의하여 실제 발전기와 같은 특성을 가질 수 있는지 초전도 코일의 기계적 안정성과 전기적 특성을 확인하는 방법이 필요하며, 이러한 방법을 적용하기 위해서는 회전기의 전기자 모듈과 초전도 코일이 필요하다.
초전도 코일의 경우 회전기에 직접 사용될 코일의 형상과 지지대, 극저온 용기를 적용하고 바로 발전기에 마운트 할 수 있지만 전기자의 경우 발전기의 일부분을 가지고 오더라도 원형으로 제작된 규소강판을 압착하여 한번에 만드는 방법을 적용하기 때문에 평가 이후 다시 발전기에 사용할 수 없고 용량이 다르거나 설계 값이 달라질 경우 다시 사용하는 것이 불가능하여 오로지 하나의 초전도 회전기의 설계 값에 맞는 발전기의 평가시스템으로 남아야 하는 단점이 있다. 이러한 경제적 손실을 최소화 하기 위해서 전기자의 평가에 사용되는 새로운 전기자 모듈의 형상이 요구되고 있다.
등록특허공보 KR 제10-1420732호
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 전기자에 대한 것으로서, 시험 평가의 대상이 되는 대상 초전도 코일에 대응되는 전기자 모듈만 자성체로 이루어져 있어 제조 단가를 낮출 수 있다.
또한, 상기 전기자를 포함하는 초전도 코일의 특성 평가 장치를 제공하는 것이다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 전기자는 시험 평가의 대상이 되는 대상 초전도 코일에 대응되며, 자성체를 포함하는 적어도 하나의 제 1 전기자 모듈; 및 상기 대상 초전도 코일의 양 측부에 각각 위치하는 비대상 초전도 코일에 각각 대응되며, 비자성체를 포함하는 한 쌍의 제 2 전기자 모듈;을 포함한다.
상기 제 2 전기자 모듈의 슬롯은 상기 제 1 전기자 모듈의 권선된 슬롯의 절반이 권선되는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 제 2 전기자 모듈의 슬롯의 크기는 상기 제 1 전기자 모듈의 슬롯의 크기의 절반인 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 제 1 전기자 모듈을 기준으로 상기 한 쌍의 제 2 전기자 모듈은 역대칭으로 형성되는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 전기자는 권선 보조 모듈을 더 포함하며, 상기 권선 보조 모듈은 상기 제 1 및 제 2 전기자 모듈의 양측에서 연장되어 형성되는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 권선 보조 모듈은 코일이 권선되는 슬롯에만 형성되는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 권선 보조 모듈은 상기 슬롯으로부터 소정 각도로 기울어져 연장되는 경사판을 포함하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
초전도 코일의 고정형 특성 평가 장치는 시험 평가의 대상이 되는 대상 초전도 코일 및 상기 대상 초전도 코일의 양 측부에 각각 위치하는 비대상 초전도 코일을 포함하는 초전도 코일 모듈부; 및 상기 대상 초전도 코일에 대응되며, 자성체를 포함하는 제 1 전기자 모듈 및 상기 비대상 초전도 코일에 각각 대응되며, 비자성체를 포함하는 한 쌍의 제 2 전기자 모듈을 포함하는 전기자 모듈부;를 포함한다.
상기 전기자 모듈부에 전력을 공급하기 위한 전기자 모듈용 전원 공급기; 상기 초전도 코일 모듈부에 전력을 공급하기 위한 초전도 코일 모듈용 전원 공급기; 상기 초전도 코일을 냉각하기 위한 냉각기; 및 상기 초전도 코일 모듈부와 상기 전기자 모듈부가 쇄교하여 발생된 전력의 정격 용량을 확보하기 위한 로드뱅크기;를 더 포함하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 제 2 전기자 모듈의 슬롯은 상기 제 1 전기자 모듈의 권선된 슬롯의 절반이 권선되는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.
개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 본원에 따른 전기자는 권선만을 위해 존재하는 제 2 전기자 모듈이 비자성체로 형성되어 있어 제조 원가를 줄일 수 있다. 또한, 권선시키고자 하는 슬롯에만 권선 보조 모듈이 형성되어 있어, 권선시키고자 하는 슬롯에만 코일을 용이하게 권선시킬 수 있다.
본원의 초전도 코일의 고정형 특성 평가 장치는 종래의 움직이는 특성 평가 장치와 비교하여 간단한 구조 및 작동 특성을 가지는 장점이 있다.
도1은 회전기의 일부의 슬롯 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 본원의 일 구현예에 따른 권선된 방향을 도시한 슬롯 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 본원의 일 구현예에 따른 전기자의 형상을 나타낸 도면이다.
도 4는 본원의 다른 구현예에 따른 권선된 방향을 도시한 슬롯 구조를 나타낸 도면이다.
도 5는 본원의 다른 구현예에 따른 전기자의 형상을 나타낸 도면이다.
도 6은 본원의 일 구현예에 따른 초전도 코일의 고정형 특성 평가 장치의 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다. 제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 또한, 본원 명세서 전체에서, "~ 하는 단계" 또는 "~의 단계"는 "~를 위한 단계"를 의미하지 않는다.
본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.
이하에서는 본원의 전기자 및 이를 포함하는 초전도 코일의 특성 평가 장치에 대하여 구현예 및 실시예와 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본원이 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되는 것은 아니다.
본원은, 시험 평가의 대상이 되는 대상 초전도 코일에 대응되며, 자성체를 포함하는 적어도 하나의 제 1 전기자 모듈; 및 상기 대상 초전도 코일의 양 측부에 각각 위치하는 비대상 초전도 코일에 각각 대응되며, 비자성체를 포함하는 한 쌍의 제 2 전기자 모듈;을 포함하는 전기자에 관한 것이다.
본원의 전기자는 초전도 코일의 특성을 평가하기 위한 장치에 적용되기 위한 것이다. 상기 전기자는 초전도 코일의 고정형 특성 평가 장치뿐만 아니라 이동형 특성 평가 장치에도 적용될 수 있다.
초전도 회전기를 실제로 운전할 시, 초전도 코일은 양 측부에 위치하는 다른 초전도 코일의 영향을 받게 된다. 이에 따라, 초전도 코일의 특성을 평가하기 위해서는 시험 평가의 대상이 되는 대상 초전도 코일의 양 측부에 비대상 초전도 코일을 위치시켜 상기 비대상 초전도 코일의 영향 또한 고려해야 한다. 상기 초전도 코일에서는 회전기와 같이 자기장을 만들어 내고, 전기자 모듈에서는 회전기에 적용되는 전류를 흘려주어 여기서 발생하는 로렌츠 포스(회전기에서의 토크)를 인위적으로 발생시키고 이에 대한 힘을 확인할 수 있다. 상기 로렌츠 포스로 인한 힘과 큰 전자기적 성질에 의해 회전기에 적용되는 초전도 코일이 영향을 받았을 때 초전도 코일의 손상 유무를 확인하고 설계 값과 출력 값을 비교하여 알맞은 값이 나왔는지 확인함으로써, 초전도 코일의 이상 유무를 확인할 수 있다.
도 1은 회전기의 전기자 일부의 슬롯 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 본원의 일 구현예에 따른 권선된 방향을 도시한 슬롯 구조를 나타낸 도면이다.
구체적으로, 도 1 및 2에서 O 표시는 코일이 들어가는 부분, X 표시는 코일이 나오는 부분으로서 표시한 것이다.
회전기에서의 전기자 영향을 평가하기 위해, 회전기에서 사용되는 전기자의 한 극에 해당하는 부분을 조각처럼 잘라오면, 도1과 같이 최소 극(pole) 단위가 코일이 권선되기 위해 2극으로 형성되어 있다. 상기 최소 극 단위에 사용되는 상기 코일을 이용하여 상기 대상 초전도 코일에 대응되는 한 극(pole)의 전기자를 형성하기 위해서는 상기 코일이 권선될 슬롯이 추가로 필요하기 때문에, 도 2와 같이 권선만을 위해 전기자 모듈 한 쌍이 추가로 필요하게 된다. 이 때, 권선만을 위해 존재하는 전기자 모듈은 상기 대상 초전도 코일에 영향을 주기에는 거리가 있고, 실제 발전기에서 주는 영향은 미미하다.
본원의 전기자는 권선만을 위해 존재하는 상기 제 2 전기자 모듈이 비자성체로 형성되어 있어 제조 원가를 줄일 수 있다.
도 3은 본원의 일 구현예에 따른 전기자의 형상을 나타낸 도면이다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전기자의 상기 제 2 전기자 모듈(120, 121, 122)의 슬롯은 상기 제 1 전기자 모듈(110)의 권선된 슬롯의 절반이 권선되는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 전기자는 권선 보조 모듈(130)을 더 포함하며, 상기 권선 보조 모듈은 상기 제 1 및 제 2 전기자 모듈의 양측에서 연장되어 형성되는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 권선 보조 모듈(130)은 코일이 권선되는 슬롯에만 형성되는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 권선 보조 모듈(130)은 상기 제 1 전기자 모듈(110) 및 상기 제 2 전기자 모듈(120)의 코일이 권선되는 슬롯에만 형성되어 있기 때문에, 상기 권선 보조 모듈(130)에 따라 상기 코일을 권선할 경우, 상기 제 1 전기자 모듈(110) 및 상기 제 2 전기자 모듈(120)의 권선시키고자 하는 슬롯에만 코일이 권선될 수 있다. 즉, 상기 권선 보조 모듈(130)을 이용하여 상기 제 1 전기자 모듈(110) 및 상기 제 2 전기자 모듈(120)에 코일을 권선하는 데에 용이할 수 있다.
상기 권선 보조 모듈(130)은 상기 슬롯으로부터 소정 각도로 기울어져 연장되는 경사판(131)을 포함하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 경사판(131)이 시각적으로 나타나있기 때문에, 상기 권선된 코일이 어느 슬롯에서 들어오고, 나가는 것을 바로 확인하는 데에 용이하다. 또한, 상기 권선된 코일간의 꼬임을 방지할 수 있다.
도 4는 본원의 다른 구현예에 따른 권선된 방향을 도시한 슬롯 구조를 나타낸 도면이다.
도 5는 본원의 다른 구현예에 따른 전기자의 형상을 나타낸 도면이다
도 4 및 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전기자의 형상 및 권선된 방향을 도시한 슬롯 구조를 나타낸 것이다. 제 2 실시예에 대하여, 상기 제 1 실시예와 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 그 설명이 생략되었더라도 상기 제 1 실시예에 기재된 내용은 상기 제 2 실시예에 동일하게 적용될 수 있다.
도 4 및 5를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전기자의 상기 제 2 전기자 모듈(120)의 슬롯의 크기는 상기 제 1 전기자 모듈(110)의 슬롯의 크기의 절반인 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 제 2 전기자 모듈(120)은 코일이 권선되기 위해 존재하는 것으로서, 상기 코일이 권선될 위치에만 슬롯이 형성되어 있는 것 일 수 있다.
상기 제 1 전기자 모듈(110)을 기준으로 상기 한 쌍의 제 2 전기자 모듈(120)은 역대칭으로 형성되는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원은, 시험 평가의 대상이 되는 대상 초전도 코일 및 상기 대상 초전도 코일의 양 측부에 각각 위치하는 비대상 초전도 코일을 포함하는 초전도 코일 모듈부; 및 상기 대상 초전도 코일에 대응되며, 자성체를 포함하는 제 1 전기자 모듈 및 상기 비대상 초전도 코일에 각각 대응되며, 비자성체를 포함하는 한 쌍의 제 2 전기자 모듈을 포함하는 전기자 모듈부;를 포함하는 초전도 코일의 고정형 특성 평가 장치에 관한 것이다.
본원의 초전도 코일의 고정형 특성 평가 장치는 종래의 움직이는 특성 평가 장치와 비교하여 간단한 구조 및 작동 특성을 가지는 장점이 있다. 상기 초전도 코일 모듈부에 있어서, 상기 대상 초전도 코일만이 평가를 위한 초전도 코일이 되며, 모든 초전도 코일을 평가하기 위해서는 실험 이후 상기 초전도 코일의 위치를 바꾸어 조립하여 평가를 진행하면 된다.
도 6은 본원의 일 구현예에 따른 초전도 코일의 고정형 특성 평가 장치의 도면이다.
도 6을 참고하면, 초전도 코일의 고정형 특성 평가 장치는 초전도 코일 모듈부(200) 및 전기자 모듈부(100)를 포함한다.
상기 초전도 코일 모듈부(200)는 초전도 코일을 설치하여 상기 초전도 코일의 특성을 평가하기 위한 것이고, 상기 전기자 모듈부(100)는 상기 초전도 코일 모듈부에서 발생한 자장과 쇄교하여 전력을 발생시키는 것이다.
상기 대상 초전도 코일은 전기자와 직접적으로 쇄교하여 자속을 발생시키는 역할을 하며, 상기 비대상 초전도 코일은 중앙에 위치한 상기 대상 초전도 코일에서 발생되는 자장이 설계값과 동일한 크기의 자장을 발생할 수 있도록 자장의 크기를 보완해주는 역할을 수행할 수 있다.
상기 대상 초전도 코일 및 상기 비대상 초전도 코일은 설계된 전체 초전도 발전기의 회전기와 동일한 간격 및 각도로 배치할 수 있다. 상기 전기자 모듈부와의 거리는 동일한 전자기적 영향을 확인하기 위해 설계한 회전기와 같은 간격을 적용하여 평가를 진행할 수 있다.
상기 초전도 코일의 고정형 특성 평가 장치는 상기 전기자 모듈부(100)에 전력을 공급하기 위한 전기자 모듈용 전원 공급기(미도시); 상기 초전도 코일 모듈부(200)에 전력을 공급하기 위한 초전도 코일 모듈용 전원 공급기(미도시); 상기 초전도 코일을 냉각하기 위한 냉각기(미도시); 및 상기 초전도 코일 모듈부(200)와 상기 전기자 모듈부(100)가 쇄교하여 발생된 전력의 정격 용량을 확보하기 위한 로드뱅크기(미도시);를 더 포함하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 초전도 코일의 고정형 특성 평가 장치는 상기 대상 초전도 코일 및 상기 비대상 초전도 코일은 냉각을 용이하게 하기 위해 냉각 플레이트의 상부에 설치하여 진공챔버를 이용하여 밀폐시킨 후, 상기 냉각기를 이용하여 냉각을 수행하게 된다. 상기 진공 챔버는 내부에 진공 환경을 구성하여 대류와 복사에 의한 열전달을 차단하며, 상기 냉각 플레이트를 통해 상기 대상 초전도 코일 및 상기 비대상 초전도 코일을 냉각함에 있어서 냉각 손실을 최소화할 수 있다.
또한, 상기 냉각 플레이트는 상기 진공챔버 외부에 설치된 상기 냉각기로부터 저온의 냉매를 공급받아, 냉매가 상기 냉각 플레이트 내부에 설치된 냉매 배관을 순환하면서 냉각할 수 있으며, 상기 냉매는 상기 냉각 플레이트 및 상기 대상 초전도 코일 및 상기 비대상 초전도 코일을 냉각한 후, 가열된 냉매는 다시 상기 냉각기로 유입되어 재응축(재 냉각)되어 다시 상기 냉각 플레이트 내부로 삽입될 수 있다.
한편, 전도냉각의 효율을 최대한 확보하기 위하여 진공 용기 내부의 진공도를 10-5 torr 이하로 유지하는 것이 바람직하며, 다층의 복사쉴드를 이용하여, 진공 챔버 내부의 대류 및 복사에 의한 열전달을 차단하는 것이 바람직하다.
이후, 상기 초전도 코일의 경우 발전기의 운전 시 적용되는 온도(20K 내지 40 K)로 냉각을 시켜준다. 냉각시킨 후 발전기 운전시에 적용되는 운전 전류까지 상승시킨다. 이 상태에서 초전도 코일의 운전전류 통전 시 충분한 자기장을 발생하는지 확인한다.
일반적인 발전기나 모터에서 초전도 코일과 전기자가 상호간의 영향으로 출력을 위해 토크(회전하는 방향의 힘)가 발생하게 되는데, 상기 초전도 코일의 고정형 특성 평가 장치는 상기 전기자 모듈부에 임의의 전류를 흘려주어 초전도 코일이 회전기의 부하시와 같은 영향을 받도록 할 수 있다.
상기 전기자 모듈부에 전류를 흘려주지 않은 상태에서 상기 초전도 코일 모듈부를 자기장을 만들 수 있는 만큼의 직류 전류를 흘려주면 그 상태에서 초전도 회전기의 무부하 상태로 간주할 수 있다. 상기 초전도 코일 모듈부가 받는 전자기력은 상기 초전도 코일과 전기자 사이에 발생하는 흡입력이 대부분으로 전체 초전도 회전기에 발생하는 무부하시의 힘으로 볼 수 있다. 또한, 상기 전기자 모듈부에 회전기 설계 시 필요한 운전 전류를 흘려주게 되면 초전도 발전기의 부하 상태로 간주할 수 있고, 이 때 상기 초전도 코일 모듈부가 받는 전자기력은 상기 초전도 코일과 상기 전기자 모듈 사이에 발생하는 초전도 회전기의 토크와 흡입력의 합력으로 발생하며 부하 시에 초전도 코일이 받는 힘을 평가할 수 있다. 또한, 초전도 회전기의 고장상태를 모의하기 위해서는 고장 시에 발생하는 회전기의 고장 전류를 종래의 컴퓨터 시뮬레이션을 진행한 후 전기자에 통전시켜주면 고장시에도 초전도 코일의 영향을 평가할 수 있다.
본원의 초전도 코일의 고정형 특성 평가 장치를 이용하여 대형 초전도 모터 또는 발전기 제작시, 전체 시스템을 만들지 않고도 컴퓨터를 통한 설계의 검증이 가능하며, 제작 시간 및 개발 비용을 감축시킬 수 있다. 더욱이, 고정형이기 때문에 종래의 움직이는 특성 평가 장치와 비교하여 간단한 구조와 작동 특성을 가진다.
상기 제 2 전기자 모듈의 슬롯은 상기 제 1 전기자 모듈의 권선된 슬롯의 절반이 권선되는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 초전도 코일의 고정형 특성 평가 장치에 대하여, 본원의 전기자와 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 그 설명이 생략되었더라도 본원의 전기자에 기재된 내용은 초전도 코일의 고정형 특성 평가 장치에 동일하게 적용될 수 있다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 전기자
110: 제 1 전기자 모듈
120: 제 2 전기자 모듈
121: 제 2 전기자 모듈
122: 제 2 전기자 모듈
130: 권선 보조 모듈
131: 경사판

Claims (10)

  1. 시험 평가의 대상이 되는 대상 초전도 코일에 대응되며, 자성체를 포함하는 적어도 하나의 제 1 전기자 모듈; 및
    상기 대상 초전도 코일의 양 측부에 각각 위치하는 비대상 초전도 코일에 각각 대응되며, 비자성체를 포함하는 한 쌍의 제 2 전기자 모듈;을 포함하고,
    상기 제 2 전기자 모듈의 슬롯은 상기 제 1 전기자 모듈의 권선된 슬롯의 절반이 권선되는, 전기자.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 전기자 모듈의 슬롯의 크기는 상기 제 1 전기자 모듈의 슬롯의 크기의 절반인, 전기자.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 전기자 모듈을 기준으로 상기 한 쌍의 제 2 전기자 모듈은 역대칭으로 형성되는 것인, 전기자.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기자는 권선 보조 모듈을 더 포함하며,
    상기 권선 보조 모듈은 상기 제 1 및 제 2 전기자 모듈의 양측에서 연장되어 형성되는, 전기자.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 권선 보조 모듈은 코일이 권선되는 슬롯에만 형성되는 것인, 전기자.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 권선 보조 모듈은 상기 슬롯으로부터 소정 각도로 기울어져 연장되는 경사판을 포함하는 것인, 전기자.
  8. 시험 평가의 대상이 되는 대상 초전도 코일 및 상기 대상 초전도 코일의 양 측부에 각각 위치하는 비대상 초전도 코일을 포함하는 초전도 코일 모듈부;
    상기 대상 초전도 코일에 대응되며, 자성체를 포함하는 제 1 전기자 모듈 및 상기 비대상 초전도 코일에 각각 대응되며, 비자성체를 포함하는 한 쌍의 제 2 전기자 모듈을 포함하는 전기자 모듈부;
    상기 전기자 모듈부에 전력을 공급하기 위한 전기자 모듈용 전원 공급기; 및
    상기 초전도 코일 모듈부에 전력을 공급하기 위한 초전도 코일 모듈용 전원 공급기;를 포함하며,
    상기 제 2 전기자 모듈의 슬롯은 상기 제 1 전기자 모듈의 권선된 슬롯의 절반이 권선되고,
    상기 초전도 코일 모듈부에 전력을 공급하여 자기장을 발생시키고 상기 전기자 모듈부에 전력을 공급함으로써 발생하는 로렌츠 포스를 분석하여 초전도 코일의 이상 유무를 확인하는, 초전도 코일의 고정형 특성 평가 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 초전도 코일을 냉각하기 위한 냉각기; 및
    상기 초전도 코일 모듈부와 상기 전기자 모듈부가 쇄교하여 발생된 전력의 정격 용량을 확보하기 위한 로드뱅크기;를 더 포함하는, 초전도 코일의 고정형 특성 평가 장치.
  10. 삭제
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