KR20020087349A - 냉각 유체 시스템 및 초전도 계자 권선 코일의 냉각 방법 - Google Patents

냉각 유체 시스템 및 초전도 계자 권선 코일의 냉각 방법 Download PDF

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Abstract

저온 냉각 유체를 고온 초전도 로터에 제공하기 위한 냉각 유체 시스템은, 액체 저온 냉각 유체를 저장하는 냉각제 저장 탱크와, 저장 탱크를 로터에 접속시키고, 액체 냉각 유체가 탱크로부터 로터로 통과하도록 통로를 형성하는 공급 이송 라인을 포함하며, 상기 저장 탱크는 로터보다 높은 위치에 있으며, 액체 냉각 유체는 로터에 중력 공급되는 것으로 개시되어 있다.

Description

냉각 유체 시스템 및 초전도 계자 권선 코일의 냉각 방법{CRYOGENIC COOLING SYSTEM FOR ROTOR HAVING A HIGH TEMPERATURE SUPER-CONDUCTING FIELD WINDING}
본 발명은 일반적으로 고온 초전도(HTS) 코일을 갖는 로터를 구비하는 동기식 기계용 저온 냉각 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 저온 유체를 로터에 제공하고 로터로부터 회수된 사용완료 냉각 유체를 재냉각하기 위한 증발 냉각 시스템에 관한 것이다.
고온 초전도 발전기는 상용 제품으로서 발전할 수 있도록 매우 신뢰성 있는 저 비용의 저온 냉동(cryorefrigeration) 기기가 필요하다. 현재의 저온 냉동 기기로 높은 신뢰성을 이루기 위해서는 저온 냉동기의 구성요소의 여분의 예비품이 필요하다. 이들 구성요소의 부적합한 신뢰성과, HTS 로터에 냉각 유체를 끊임없이 공급하는 요구조건은 여분의 구성요소가 HTS 로터용 저온 냉동 시스템에 포함되는 것을 피할 수 없게 한다.
그러나, 저온 냉동 시스템의 비용은 여분의 저온 냉동기 구성요소에 대한 필요성 때문에 실질적으로 증가된다. 더욱이, 현재의 저온 냉동 시스템은 부적절한 신뢰성 및 시스템 여분 부분 때문에 종종 유지보수를 필요로 한다. 따라서, 이들 시스템의 작동 비용은 비교적 고가이다.
현재의 저온 냉동 시스템의 구매 및 작동 비용은 HTS 로터를 갖는 기계의 비용에 상당히 추가된다. 이러한 높은 비용 때문에, HTS 로터를 상업적으로 시장성이 있는 동기식 기계에 합체하는 것이 지금까지는 상업적으로 비현실적이었다. 따라서, 저가이고, 작동 비용이 저가이며, 저온 냉각 유체를 HTS 로터에 신뢰성있게 공급하는 저온 냉동 시스템에 대한 실질적이고 이전에 충족되지 못한 요구가 있다.
계자 코일 권선(field coil winding)을 구비하는 동기식 전기 기계는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 회전 발전기, 회전 모터 및 리니어 모터를 포함한다. 일반적으로, 이들 기계는 전자기적으로 결합된 스테이터 및 로터를 포함한다. 로터는 다극 로터 코어 및 이 로터 코어상에 장착된 코일 권선을 포함할 수 있다. 로터 코어는 철 단조품 등의 자기적으로 투자 가능한 솔리드 재료(magnetically-permeable solid material)를 포함할 수 있다.
종래의 구리 권선은 동기식 전기 기계의 로터에 보통 사용된다. 그러나, (통상적인 측정에 의해서는 낮을 지라도) 구리 권선의 전기 저항은 로터의 실질적인 가열의 원인이 되기에 충분하고, 기계의 전력 효율을 저하시키기에 충분하다. 최근에, 초전도(SC) 코일 권선이 로터용으로 개발되었다. SC 권선은 사실상 전혀 저항이 없으며, 로터 코일 권선에 매우 유리하다.
철심 로터는 약 2테슬라(Tesla)의 공극 자장 강도에서 포화된다. 공지된 초전도 로터는 3테슬라 이상의 공극 자장을 이루도록 로터에 철을 갖지 않는 공기-코어 설계를 이용하며, 이러한 높은 공극 자장은 전기 기계의 전력 밀도를 증가시키며, 그에 따라 중량 및 크기를 상당히 감소시킨다. 그러나, 공기-코어 초전도 로터는 다량의 초전도 와이어를 필요로 하며, 이 다량의 SC 와이어는 필요한 코일의개수, 코일 지지체의 복잡성 및 비용을 추가시킨다.
초전도 로터는 액체 헬륨에 의해 냉각된 초전도 코일을 구비하며, 사용된 헬륨은 실온의 가스 헬륨으로 회수된다. 저온 냉각용으로 액체 헬륨을 사용하면, 회수된 실온의 가스 헬륨의 연속적인 재액화가 필요하며, 그러한 재액화는 상당한 신뢰성 문제를 가지며, 상당한 보조 전력을 필요로 한다. 따라서, 로터로부터 회수된 고온의 사용완료 냉각 유체를 재액화하는 저온 냉각 시스템이 필요하다. 다음에, 재액화된 냉각 유체는 HTS 로터 냉각 유체로서 재사용에 이용할 수 있어야 한다.
매우 신뢰성있는 저온 냉각 시스템은 동기식 기계용 HTS 로터용으로 개발되었다. 냉각 시스템은 냉각 유체를 HTS 로터에 일정하게 공급한다. 더욱이, 냉각 시스템은 그 구성 및 작동이 경제적이다. 냉각 시스템의 신뢰성 및 경제성은, HTS 로터를 갖는, 상업적으로 발전 가능한 동기식 기계의 개발을 촉진한다.
저온 냉각 시스템은 고온 초전도(HTS) 로터용 중력 공급식 폐-루프 증발 냉각 시스템이다. 이 시스템은 높이 위치된 냉각제(cryogen) 저장 탱크와, 액체 냉각제를 로터에 공급하고 증기를 저장 탱크에 회수하는 진공 재킷식 이송 라인과, 증기를 응축하는 저장 탱크의 증기 공간내의 저온 냉동기를 포함한다. 이 저온 냉동기는 단일 단(stage)의 기포드-맥마혼(Gifford-McMahon) 저온 냉각기(cryocooler), 또는 별개 또는 일체형 압축기를 구비한 펄스 튜브일 수 있다. 냉각제 유체는 네온, 수소 또는 다른 냉각 유체일 수 있다.
제 1 실시예에 있어서, 본 발명은 저온 냉각 유체를 고온 초전도 로터에 제공하기 위한 냉각 유체 시스템이며, 상기 냉각 유체 시스템은 액체 저온 냉각 유체를 저장하는 냉각제 저장 탱크와, 저장 탱크를 로터에 접속시키고, 액체 냉각 유체가 탱크로부터 로터로 통과하도록 통로를 형성하는 공급 이송 라인을 포함하며, 상기 저장 탱크는 로터보다 높은 위치에 있으며, 액체 냉각 유체는 로터에 중력 공급된다.
다른 실시예에 있어서, 본 발명은 동기식 기계용 고온 초전도 로터 및 저온 냉각 유체의 공급원에 결합된 냉각 유체 시스템이며, 이 냉각 유체 시스템은 로터보다 높은 위치에 있는 냉각제 저장 탱크와, 이 탱크에 저장된 저온 냉각 유체의 공급물과, 냉각 유체용 유체 통로를 탱크와 로터 사이에 제공하는 공급 라인과, 냉각 유체용 유체 통로를 로터와 탱크 사이에 제공하는 회수 라인과, 상기 저장 탱크내의 유체를 냉각시키는 저온 냉동기를 포함한다.
또다른 실시예에 있어서, 본 발명은 높이 위치된 냉각제 저장 장치를 사용하여 동기식 기계의 로터내의 초전도 계자 권선 코일을 냉각하는 방법이며, 이 초전도 계자 권선 코일의 냉각 방법은 로터보다 높은 위치에 있는 탱크내에 저온 냉각 유체를 저장하는 단계와, 냉각 유체를 중력하에서 탱크로부터 로터까지 유동하게 하는 단계와, 냉각 유체로 계자 권선 코일을 냉각하는 단계와, 냉각 유체를 탱크로 회수하는 단계를 포함한다.
도 1은 스테이터내에 도시된 개략적인 초전도(SC) 로터의 개략적인 측면도,
도 2는 냉각 가스 통로를 갖는 레이스트랙 SC 코일의 개략적인 사시도,
도 3은 냉각 유체를 SC 로터에 공급하기 위한 저온 냉각 시스템의 개략적인 다이어그램.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 동기식 기계12 : 스테이터
14 : 로터16 : 로터 동공
22 : 로터 코어24 : 로터 단부 샤프트
26 : 냉각제 이송 커플링34 : 로터 코일 권선
36 : 고온 초전도(HTS) 코일38 : 냉각 통로
50 : 저온 냉각 시스템52 : 냉각제 저장 탱크
54 : 탱크의 높이56 : 공급 이송 라인
58 : 회수 이송 라인60 : 증기 공간
62 : 액체 영역64 : 저온 냉동기
첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 1은 스테이터(12) 및 로터(14)를 구비한 예시적인 동기식 발전기(10)를 도시한다. 로터는 스테이터의 원통형 로터 진공 공동(16) 내측에 끼워맞춰지는 계자 권선 코일(34)(field winding coil)을 포함한다. 로터(14)는 스테이터의 로터 진공 공동(16) 내측에 끼워맞춰진다. 로터가 스테이터내에서 회전할 때, 로터 및 로터 코일에 의해 발생된 자기장(18)(점선으로 도시됨)은 스테이터를 통해 이동하며, 스테이터 코일(19)의 권선에 전류를 생성한다. 이러한 전류는 발전기에 의해 전력으로서 출력된다.
로터(14)는 대체로 종방향으로 연장하는 축(20) 및 대체로 솔리드의 로터 코어(22)를 구비한다. 솔리드 코어(22)는 높은 자기 투자율을 가지며, 철 등의 강자성 재료로 보통 제조된다. 낮은 전력 밀도의 초전도 기계에 있어서, 로터의 철심은 기자력(MMF; magnetomotive force)을 저감시키는데 사용되며, 그에 따라 저감된 MMF는 코일 권선 사용량을 최소화한다. 예를 들면, 로터의 철은 약 2테슬라의 공극 자장 강도에서 자기적으로 포화될 수 있다.
로터(14)는 대체로 종방향으로 연장하고 레이스트랙형인 고온 초전도(HTS) 코일 권선을 지지한다. 대안적으로, HTS 코일 권선은 안장(saddle)형 코일이거나 특별한 HTS 로터 설계에 적합한 다른 코일 권선 형상을 가질 수 있다. 본 명세서에 개시된 냉각 시스템은 솔리드 코어 로터상에 장착된 레이스트랙 코일 이외의 코일 권선 및 로터 구조에도 적합할 수 있다.
로터는 로터 코어(22)를 떠받치고 베어링(25)에 의해 지지되는 단부 샤프트(24, 30)를 포함한다. 컬렉터(collector) 단부 샤프트(24)는 로터내의 SC 코일 권선을 냉각하는데 사용되는 저온 냉각 유체의 공급원에 결합된 냉각제 이송 커플링(26)을 구비한다. 이 냉각제 이송 커플링(26)은 냉각제 냉각 유체의 공급원에 결합된 고정 세그먼트와, HTS 코일에 냉각 유체를 제공하는 회전 세그먼트를 포함한다. 또한, 컬렉터 단부 샤프트는 로터 코일(34)을 외부 전기 장치 또는 전원에 접속시키기 위해 컬렉터 링(78)을 포함할 수 있다. 구동 단부 샤프트(30)는 동력 터빈 커플링(32)일 수 있다.
도 2는 예시적인 HTS 레이스트랙 계자 코일 권선(34)을 도시한다. 로터의 SC 계자 권선(34)은 고온 초전도 코일(36)을 포함한다. 각 HTS 코일은 고형 에폭시 함침식 권선 합성물로 적층된 BSCCO(BixSrxCaxCuxOx) 도체 와이어 등의 고온 초전도체를 포함한다. 예를 들면, 일련의 BSCCO 2223 와이어는 고형 에폭시 함침 코일내로 적층되고 서로 접착되어 권선된다.
HTS 와이어는 취성을 가지며, 손상되기 쉽다. 전형적으로, HTS 코일은 HTS 테이프로 권선된 후 에폭시 함침된 층이다. HTS 테이프는 정밀한 치수 공차를 달성하도록 정밀 코일 형태로 감싸진다. 이 HTS 테이프는 레이스트랙 SC 코일(36)을 형성하도록 나선형으로 감겨진다.
레이스트랙 코일의 치수는 로터 코어의 치수에 좌우된다. 일반적으로, 각 레이스트랙 코일은 로터 코어의 자극을 둘러싸며, 로터 축에 평행하다. HTS 코일권선은 레이스트랙 둘레에 연속적으로 이어져 있다. HTS 코일은 무저항 전류 경로를 로터 코어 둘레에 그리고 코어의 자극 사이에 형성한다.
코일 권선(34)에는 저온 냉각 유체용 유체 통로(38)가 제공된다. 이 통로는 SC 코일(36)의 외측 에지 둘레로 연장할 수 있다. 통로는 저온 냉각 유체를 코일에 제공하며, 열을 코일로부터 제거한다. 냉각 유체는 코일의 전기 저항이 없는 초전도 상태를 조성하는데 요구되는 SC 코일 권선에서 저온(예를 들면, 27°K)을 유지한다. 냉각 통로는 로터 코어의 일단부에서 공급 및 배출 포트(39)를 구비한다. 이들 포트(39)는 냉각제 이송 커플링(26)에서 SC 코일상의 냉각 통로(38)에 접속한다.
도 3은 HTS 발전기(10)용 저온 냉동 시스템의 개략도이다. 저장 냉각제 탱크(52) 또는 보온 용기는 액체 냉각제를 저장한다. 탱크는 HTS 발전기에 대해 높은 높이(54)에 위치된다. 로터 위의 탱크의 높이는 로터로 도입되는 냉각 유체의 요구 압력에 비례하며, 냉각 유체의 밀도에 반비례한다. 탱크의 높이로 인해, 중력은 냉각 유체를 냉각 탱크로부터 로터 커플링(26)내로 그리고 SC 코일(34)내로 강제한다. 중력은 고장이 없고, 유지보수가 불필요하며, 별도 동력없이 작동한다. 따라서, 중력 공급식 냉각 시스템은 매우 신뢰성이 있고 경제적이다.
냉각 시스템은 폐-루프 시스템이다. 탱크(52)로부터의 냉각 유체는 탱크를 로터 커플링(26)에 연결하는 공급 이송 라인(56)을 통해 유동한다. 냉각 유체는 단부 샤프트(24)내의 진공 재킷식 냉각 통로를 통과하며, SC 코일(36) 주위의 냉각 통로(38)를 통과한다. 냉각 유체는 증발 냉각에 의해 극저온에서 코일을 유지하며, 코일이 초전도 상태에서 작동하는 것을 보장한다. 전형적으로 콜드(cold) 가스의 형태인 사용된 냉각 유체는 코일로부터 냉각 통로(38)를 빠져나가서, 단부 샤프트내의 진공 재킷식 통로를 통해 그리고 냉각 커플링(26)을 통해 유동한다. 회수 이송 라인(58)은 회수 냉각 유체를 로터로부터 저장 탱크(52)로 운반한다. 공급 및 회수 이송 라인은 진공 재킷식이며, 따라서 대단히 차폐된다. 냉각 유체가 탱크로부터 로터로 그리고 로터로부터 탱크로 유동할 때에, 이송 라인의 진공 차폐는 냉각 유체의 열전달 손실을 최소화한다.
냉각 유체는 네온 또는 수소 등과 같이 보통 불활성이다. HTS 초전도체에 적합한 온도는 일반적으로 30°K 이하이며, 바람직하게 27°K 부근이다. HTS 로터내의 SC 코일을 냉각시키기에 가장 적합한 냉각제 유체는 코일을 20°K로 냉각시킬 수 있는 수소와, SC 코일을 27°K로 냉각시킬 수 있는 네온이다. 액체 네온은 예를 들어 27°K 근방의 온도에서 저온 냉동기 탱크(52)에서 배출된다. 액체 냉각제는 HTS 로터에 액체 냉각 유체를 공급하기 위해 저장 탱크내에 일반적으로 사용된다. 진공 재킷식 공급 이송 라인은 저장 탱크로부터의 액체 냉각 유체가 탱크에서 나오는 유체와 실질적으로 동일한 온도로 로터로 들어가는 것을 보장한다.
냉각 액체는 SC 코일 둘레를 유동할 때 증발한다. 냉각 유체의 증발은 SC 코일을 냉각시키고, 코일이 초전도 상태에서 작동하는 것을 보장한다. 증발된 냉각 유체는 HTS 로터로부터 회수 라인(58)을 통해 냉각 탱크(52)로 콜드 가스로서 유동한다. 회수 라인은 콜드 냉각 가스를 로터로부터 탱크(52)의 상부 증기 영역(60)내로 통과시키기 위한 크기를 갖는다. 탱크의 증기 영역은 탱크의 액체영역(62) 위에 수직방향으로 있다. 탱크의 증기 영역 및 액체 영역은 탱크내에서 단일의 연속적인 용적일 수 있거나, 또는 서로 유체 연통하는 별개의 격실일 수 있다.
저장 탱크내의 가스 냉각 유체의 재액화는 콜드-헤드 재응축기(64)에 의해 수행된다. 재응축기는 탱크내의 가스 냉각 유체로부터 열을 빼앗아서, 유체가 액체 형태로 응축되고, 탱크의 액체 영역내로 아래로 유동하게 한다. 재응축기는 탱크가 HTS 로터용 액체 냉각 유체의 공급물을 가질 때 연속적으로 작동할 필요가 없다. 탱크내의 액체 냉각 유체는 HTS 로터용 냉각 유체를 끊임없이 공급한다. 따라서, 재응축기는 HTS 발전기가 끊임없는 작동을 계속하는 동안에도 보수될 수 있다. 재응축기가 수리되는 동안에 HTS 로터가 정지할 필요가 없이, 재응축기는 일시적으로 정지할 수 있다. HTS 로터가 정상 보수를 위해 정지되는 경우, 탱크는 서비스 스택(stack)(66)을 통해 보수될 수 있다.
HTS 로터의 냉동 용량을 만족시키데 필요하기 때문에, 저온 냉동기(64)는 하나 또는 그 이상의 기포드-맥마혼 또는 펄스 튜브 콜드-헤드 유닛을 포함할 수 있다. 저온 냉동기는 증기를 액체로 응축하는 재응축기일 수 있다. 여분의 저온 냉동기 유닛은 대체로 불필요하다. 로터의 작동에 영향 없이 유지보수 또는 교체를 위해 응축 냉동 유닛(64)을 정지하는 것을 허용하도록, 냉각제 저장 탱크가 액체 냉각 유체의 충분한 저장 용량을 갖기 때문에, 저온 냉동기용의 과잉 용량은 요구되지 않는다.
탱크의 저장 용적은 재응축기가 정지하는 기간, 예를 들어 하루 이상 충분한액체를 로터에 제공하는 크기를 가지며, 이러한 경우에 있어서 네온으로 냉각되는 HTS 로터용의 전형적인 저장 용량은 약 100리터이다. 저온 냉동기가 정지하는 시간 동안에, 냉각 시스템은 로터로부터 회수된 냉각 유체 증기가 서비스 스택 배기구(66)를 통해 외부 대기로 방출되도록 개-루프(open-loop)로 작동한다. 손실된 냉각제 액체는 저온 냉동기가 다시 작동된 후에 저장 탱크를 재충전함으로써 보충된다.
작동시에, 액체 냉각제는 저장 탱크(52)의 액체 영역(62)으로부터 진공 재킷식 공급 이송 라인(56)을 통해 초전도 로터의 이송 커플링(26)까지 중력 공급된다. 냉각 액체는 HTS 코일의 외측과 접촉하고 있는 열교환기 튜브(38)를 통해 순환하며, 이에 의해 비등(boiling) 열 전달에 의해 코일(36)을 냉각시킨다. 가스 냉각 증기는 로터 이송 커플링(26)으로부터 진공 재킷식 회수 이송 라인(58)을 통해 저장 탱크의 상부[증기 영역(60)]까지 회수된다. 폐-루프 시스템을 통해 냉각 유체를 순환시키는 구동력은 가벼운 가스 회수 세로 높이(54)에 비교하여 무거운 액체 입구 세로 높이에서 기인하는 압력차이다.
저온 냉동기 콜드 헤드(64)는 증기를 재응축하기 위해 저장 탱크의 증기 공간(60)에서 작동한다. 냉각 유체를 재응축함으로써, 유체는 탱크의 액체 영역으로 회수되며, HTS 로터를 냉각시키는데 재사용할 수 있다. 상기 시스템은 냉각 유체를 재사용하고 유체의 누출을 방지하는 폐-루프 시스템이다. 그러나, 시스템은 저온 냉동기가 작동중이 아니면, 개-루프 시스템으로 작동할 수 있다. 더욱이, 제안된 로터 냉각 시스템은 신속 냉각이 필요할 때 보다 많은 액체를 로터를 통해 강제하도록 저장 탱크의 증기 공간을 압축함으로써 개-루프 모드의 작동에서 로터를 냉각시키는데 효과적으로 사용될 수 있다.
냉각 시스템(50)은 경제적이고, 신뢰성이 있다. 이 시스템은 저가의 방식으로 냉각 유체를 끊임없이 공급하기 위해 중력 및 냉각 유체의 탱크에 의존한다. 더욱이, 이 시스템은 저온 냉동 시스템 등의 보수 집중 시스템이 연속적으로 작동할 필요가 없도록 보장함으로써 잠재적인 정지를 최소화한다.
본 발명이 현재 가장 실제적이고 바람직한 실시예로 고려되는 것과 관련하여 설명된 반면에, 본 발명은 개시된 실시예에만 제한되지 않으며, 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상내의 모든 실시예를 커버하고자 한다는 것은 이해될 것이다.
본 발명에 따른 냉각 시스템은 저가의 방식으로 냉각 유체를 끊임없이 공급함으로써 경제적이고, 신뢰성이 있으며, 또한 보수가 잦은 시스템을 연속적으로 작동할 필요가 없도록 함으로써 잠재적인 정지를 최소화할 수 있다

Claims (25)

  1. 저온 냉각 유체를 고온 초전도 로터에 제공하기 위한 냉각 유체 시스템에 있어서,
    액체 저온 냉각 유체를 저장하는 냉각제 저장 탱크와,
    저장 탱크를 로터에 접속시키고, 액체 냉각 유체가 탱크로부터 로터로 통과하도록 통로를 형성하는 공급 이송 라인을 포함하며,
    상기 저장 탱크는 로터보다 높은 위치에 있으며, 액체 냉각 유체는 로터에 중력 공급되는
    냉각 유체 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    냉각 유체가 로터로부터 탱크로 통과하도록 통로를 제공하는 로터로부터 저장 탱크까지의 회수 라인을 더 포함하는
    냉각 유체 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 공급 이송 라인이 진공 재킷식인
    냉각 유체 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 회수 이송 라인이 진공 재킷식인
    냉각 유체 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 저온 냉각 유체가 수소 가스인
    냉각 유체 시스템.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 저온 냉각 유체가 공급 이송 라인에서는 액체이며, 회수 라인에서는 증기인
    냉각 유체 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 탱크가 상부 증기 영역 및 하부 액체 영역을 포함하는
    냉각 유체 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 탱크의 증기 영역에 결합된 재응축기를 더 포함하는
    냉각 유체 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 탱크가 보온 용기인
    냉각 유체 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각 유체가 네온인
    냉각 유체 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 탱크가 서비스 스택을 갖는
    냉각 유체 시스템.
  12. 동기식 기계용 고온 초전도 로터 및 저온 냉각 유체의 공급원에 결합된 냉각 유체 시스템에 있어서,
    로터보다 높은 위치에 있는 냉각제 저장 탱크와, 이 탱크에 저장된 저온 냉각 유체의 공급물과,
    냉각 유체용 유체 통로를 탱크와 로터 사이에 제공하는 공급 라인과,
    냉각 유체용 유체 통로를 로터와 탱크 사이에 제공하는 회수 라인과,
    상기 저장 탱크내의 유체를 냉각시키는 저온 냉동기를 포함하는
    냉각 유체 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 공급 이송 라인이 진공 재킷식인
    냉각 유체 시스템.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 회수 이송 라인이 진공 재킷식인
    냉각 유체 시스템.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 저온 냉각 유체가 네온 가스 또는 수소 가스인
    냉각 유체 시스템.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 저온 냉각 유체가 공급 이송 라인에서는 액체이며, 회수 라인에서는 증기인
    냉각 유체 시스템.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 탱크가 상부 증기 영역 및 하부 액체 영역을 포함하는
    냉각 유체 시스템.
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 탱크가 보온 용기인
    냉각 유체 시스템.
  19. 높이 위치된 냉각제 저장 장치를 사용하여 동기식 기계의 로터내의 초전도 계자 권선 코일을 냉각하는 방법에 있어서,
    ⓐ 로터보다 높은 위치에 있는 탱크내에 저온 냉각 유체를 저장하는 단계와,
    ⓑ 냉각 유체를 중력하에서 탱크로부터 로터까지 유동하게 하는 단계와,
    ⓒ 냉각 유체로 계자 권선 코일을 냉각하는 단계와,
    ⓓ 냉각 유체를 탱크로 회수하는 단계를 포함하는
    초전도 계자 권선 코일의 냉각 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    탱크로부터 회수한 유체는 가스이며, 탱크로 유동하는 유체는 액체인
    초전도 계자 권선 코일의 냉각 방법.
  21. 제 19 항에 있어서,
    회수된 유체를 응축하는 단계를 더 포함하는
    초전도 계자 권선 코일의 냉각 방법.
  22. 제 19 항에 있어서,
    ⓔ 탱크 또는 회수 라인내의 냉각 유체의 증기 부분을 응축하는 단계와,
    ⓕ 상기 단계(ⓔ)를 차단하고, 냉각 유체의 증기 부분의 응축을 중지하는 단계와,
    ⓖ 상기 단계(ⓕ) 동안에, 탱크로부터 로터로의 냉각 유체의 유동을 지속시키는 단계를 더 포함하는
    초전도 계자 권선 코일의 냉각 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 단계(ⓕ) 동안에 증기 부분을 배기하는 단계를 더 포함하는
    초전도 계자 권선 코일의 냉각 방법.
  24. 제 22 항에 있어서,
    ⓗ 상기 단계(ⓕ) 동안에, 탱크내의 냉각 유체의 압력을 증가시키는 단계를 더 포함하는
    초전도 계자 권선 코일의 냉각 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 단계(ⓗ)는 로터의 냉각 시기 동안에 수행되는
    초전도 계자 권선 코일의 냉각 방법.
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