KR20040015706A - 초전도 회전기계용 토크전송조립체 - Google Patents

Abstract

회전자 조립체는 그 극저온영역 내에 위치한 적어도 하나의 초전도 와인딩조립체와, 상기 적어도 하나의 초전도 와인딩조립체와 샤프트 간에 기계적으로 커플링된 캔틸레버 부재를 포함한다. 상기 캔틸레버 부재는 회전자 조립체의 비극저온영역과 극저온영역 사이에 뻗어있다. 상기 적어도 하나의 초전도 와인딩조립체는 동작 중에 고정자 조립체를 연결(linking)하는 자속을 발생시킨다.

Description

초전도 회전기계용 토크전송조립체{TORQUE TRANSMISSION ASSEMBLY FOR USE IN SUPERCONDUCTING ROTATING MACHINES}

초전도 전기기계는 일찍이 1960년대부터 개발되어 오고 있다. 이러한 기계에 있어 초전도 와인딩(superconducting windings)의 사용은 기계에서의 와인딩 및 증가된 플럭스(flux)밀도에 의해 발생된 기자력(magnetomotive forces)의 현저한 증가를 가져왔다. 그러나, 초전도 와인딩은 적정한 동작을 위해서 극저온이 요구된다. 따라서, 기계의 극저온 영역에 전달되는 열을 제한하면서 회전자조립체(rotor assembly)와 출력샤프트(output shaft) 간에 토크를 전달시키기 위한 메커니즘을 포함하기 위하여 더욱 높은 토크의 전동기와 발전기가 개발되고 있다.

본 발명은 초전도 회전기계의 구축과 작동에 관련된 것으로, 특히 초전도 전동기(SUPERCONDUCTING MOTORS)에 사용되는 토크전송조립체에 관한 것이다.

도 1은, 회전자조립체의 단면투시도이다.

도 2는, 고온 자성 슬리브(warm magnetic sleeve)를 포함하는 도 1의 회전자조립체의 축척화 되지 않은 단면도를 나타낸다.

도 2A는, 도 2의 2A-2A를 따라 토크튜브(torque tube)와 지지구조조립체(support structure assembly)의 단면을 나타낸 확대 단면도이다.

도 3은, 자성 슬리브(magnetic sleeve)위에 설치된 캔틸레버 토크튜브(cantilevered torque tube)를 포함한 회전자조립체의 다른 구현체(embodiment)의 축척화되지 않은 단면도를 나타낸다.

도 3A는, 도 3의 3A-3A를 따라 토크튜브와 지지구조조립체(support structure assembly)의 단면을 나타낸 확대 단면도이다.

도 4는, 스포크를 포함하는 회전자 조립체의 다른 구현체의 축척화되지 않은 단면도를 나타낸다.

도 4A는, 도4에 있는 회전자조립체의 스포크의 배열을 도시한다.

도 5는, 오목한 토크 튜브(torque tube) 구성을 가지는 회전자조립체의 다른 구현체의 단면도를 나타낸다.

도 5A는 오목한 토크 튜브 구성을 또한 가지는 회전자조립체의 다른 구현체의 단면도를 나타낸다.

도 6은, 완충기가 있는 캔틸레버 내부 토크 튜브(cantilevered internal torque tube)를 가진 회전자조립체의 다른 구현체의 단면도를 나타낸다.

도 7은, 완충기가 부착된 자기 실린더(magnetic cylinder)를 지지하는 캔틸레버 토크 튜브를 포함하는 회전자조립체의 다른 구현체의 단면도를 나타낸다.

본 발명은 회전자조립체를 가진 회전기계(예를 들어, 전동기 또는 발전기)뿐만 아니라 회전자조립체에 관한 것이다. 회전자조립체는, 회전기계의 고정자조립체 내에서 회전하도록 형성되며, 회전자조립체의 비극저온 영역에 배치된 샤프트(shaft)를 가진 형태의 것이다.

본 발명의 일 측면에 있어서, 회전자조립체는 상기 회전자조립체의 극저온영역 내에 위치한 적어도 하나의 초전도 와인딩조립체(superconducting winding assembly)와, 적어도 하나의 초전도 와인딩조립체와 샤프트 사이에서 기계적으로 커플링된 캔틸레버 부재(部材, cantilevered member)를 포함한다. 캔틸레버 부재는 회전자조립체의 비극저온 영역과 극저온 영역 사이에 걸쳐 있다. 적어도 하나의 초전도 와인딩조립체는 작동 중 고정자조립체를 연결하는 자속(magnetic flux)을 발생시킨다.

이러한 측면에서의 본 발명의 구현체는 다음의 특징들 중의 하나 또는 그 이상의 것을 포함할 수 있다. 캔틸레버 부재는 초전도 와인딩과 샤프트 사이(예를 들면, 초전도 와인딩과 샤프트 간의 방사상 공간)에 위치한다. 캔틸레버 부재는 회전자조립체의 길이방향축(longitudinal axis)을 따라 걸쳐있으며, 초전도 와인딩과 샤프트 사이의 실질적인 열절연을 제공하기에 충분한 길이를 가진다. 회전자조립체는 또한 적어도 하나의 초전도 와인딩조립체를 지지하기 위한 지지부재(部材, supporting member)를 포함한다. 지지부재와 캔틸레버 부재는 동일한 재료로 만들어 질 수 있다.

캔틸레버 부재는 합성물(예를 들어, S-glass, E-glass, carbon fiber)을 포함한, 열전도율에 높은 강도를 가진 물질로 형성될 것이 요구된다. 어떤 구현체에있어서는, 캔틸레버 부재는 낮은 열전도도를 가진 금속(예를 들면, 인코넬 718(Inconel 718), Ti6A14V)으로 유리하게 형성된다.

캔틸레버 부재의 기계적인 특성들은 큰 부분에 있어서 회전자조립체의 크기와 정격(rating)에 의존한다. 예를 들어, 25Mwatts 정격의 초전도 회전기계(superconducting rotating machine)에 사용되는 회전자조립체는 두께가 15mm, 길이가 1200mm에서 1600mm 범위(예를 들면, 1390mm)내인 캔틸레버 부재를 가진다. 캔틸레버 부재는 적어도 10%의 신장특성과 적어도 50 ksi의 항복강도(yield strength)를 가지는 물질로 형성된다. 그 물질은 20 nanoW*m/N 미만의 강성비(stiffness ratio)와 5 microW*m/N 미만의 강도비(strength ratio)를 가질 수 있으며, 이는 이하 아래에서 더욱 자세히 정의될 것이다.

따라서, 캔틸레버 부재는 극저온으로 냉각될 것이 요구되는 기계구성요소들(예를 들어, 초전도 와인딩)과 극저온 냉각될 것이 요구되지 않는 기계구성요소들(예들 들어, 샤프트) 사이의 열전달을 최소화하면서, 회전자조립체로부터 토크를 효과적으로 전송하는데 기여한다. 이 구성은 특히 상대적으로 높은 토크와 낮은 속도 조건들(예를 들면, 900rpm 미만, 정격 2MWatts 초과) 하에서 전반적으로 향상된 성능을 가지는 회전자조립체를 제공한다.

금속 시스템에 있어서, 캔틸레버 부재는 용접접합부를 가진 지지부재에 기계적으로 커플링된다. 초전도 와인딩은 고온 초전도체를 포함한다.

어떤 구현체에서는, 제조를 단순화하고 용접접합부의 수를 줄이기 위하여 캔틸레버 부재와 지지부재가 같은 물질로 형성된다. 회전자조립체는 또한 샤프트와적어도 하나의 초전도 와인딩 사이, 바람직하게는 샤프트와 지지부재 사이에 위치한 높은 투자율의 부재(member)를 포함한다. 이런 구현체에서, 높은 투자율의 부재(member)는 초전도 와인딩에 의해 발생된 자장(magnetic field)에 대한 더 낮은 자기저항 경로를 제공하는데 도움이 된다.

어떤 응용에 있어서, 회전자조립체는 샤프트에 캔틸레버 부재를 기계적으로 커플링하기 위한 스포크(spokes)를 포함한다. 상기 스포크는 지지부재에 설치된 초전도 와인딩조립체에 대하여 지지부재에 추가적 방사상 지지력을 제공한다. 캔틸레버 부재는 또한 회전자조립체가 횡방향의 충격을 받게 될 때 샤프트에 접하도록 개조된 완충기(bumper)를 포함할 수 있다.

본 발명의 하나 또는 그 이상의 구현체들에 관한 상세는 첨부 도면들과 아래의 서술에서 설명된다. 본 발명의 다른 특성, 목적, 그리고 효과는 서술내용과 도면으로부터, 그리고 청구항들로부터 명확해 질 것이다.

도 1, 2, 2A를 따르면, 초전도 동기전동기의 회전자조립체(10)가 보여지고 있다. 이 구현체에 있어, 회전자조립체(10)는 여섯 개의 극 위상으로 각각 균등하게 서로 떨어져 있고 지지부재(20)의 외부표면에 설치되어 있는 여섯 개의 초전도와인딩조립체(40)를 포함한다. 초전도 와인딩 조립체(40)의 각각은 경주로(racetrack)의 형상을 띠고 있고, 동작 중에는 고정자조립체(미도시)를 연결(linking)하는 자속을 발생시킨다. 회전자 조립체(10)는 더 나아가 여자기(exciter- 미도시)와 전자기 쉴드(shield, 70)를 포함한다. 지지부재(20)는 극저온으로 유지되며, 고강도와 연성의 물질(예를 들어, 스테인레스 스틸, 인코넬(Inconel), 9 니켈스틸 또는 12 니켈스틸)로부터 제조된다. 9 니켈스틸 또는 12 니켈스틸로 만들어진 구축용 지지부재(constructing support member)는 유리한데 왜냐하면 이런 재료들은 강자성물질이며 따라서 고정자 조립체를 연결(linking)하는 자속 경로 안에서 자장의 양을 증가시키기 때문이다. 회전자 조립체(10)의 외부에 있는 극저온냉각기(cryocooler- 미도시)는 트랜스퍼 커플링(transfer coupling, 80)을 통해 회전자조립체(10)에게 헬륨과 같은 냉각제를 제공한다. 아래에 더 자세히 설명될 내용과 같이, 회전자조립체(10)와 그 구성요소들은 전동기의 전반적인 작동을 증가시키는 특징들을 가지고 있으며 이는 특히 상대적으로 높은 토크와 낮은 속도의 조건 하(속도 900rpm 미만, 정격 2MW초과)에서 그러하다.

특히, 회전자조립체(10)는 회전자조립체에 의해 발생된 회전력을 엔드플레이트(endplate, 90)를 통해 샤프트(50)로 전달하기 위한 토크튜브(30)를 포함한다. 그러고 나서, 샤프트(50)는 예를 들어 프로펠러에 회전 에너지를 전송한다. 샤프트(50)는 스틸로 만들어지고, 냉각되지 않는다(즉, 샤프트는 주위 온도로 남는다.). 강자성의 슬리브(110, 도2 참조)는 샤프트(50)를 둘러싸며, 자기저항 경로를 낮추기 위해(그것에 의해 고정자조립체를 연결하는 자속경로(flux path)를 통해 자속의 양을 증가시키게 된다.) 자성을 띠는 스틸 또는 철(iron)과 같은 강자성의 물질로부터 만들어진다. 와인딩조립체(40)에 의해 발생된 자속을 포섭하기 위해, 강자성 슬리브(110)는 초전도 와인딩조립체(40)의 일직선 길이 부분과 같은 정도의 길이를 가진다. 포밍슬리브(110, forming sleeve)와 연결하여 또는 그 대체물로서, 강자성 물질의 샤프트(50)는 그 자체로서 강자성 물질로 이루어질 수도 있다. 토크튜브(30)는 고강도와 저열전도도의 물질(예를 들면, 인코넬 718, Ti6A14V 또는 합성물)로 형성되고 지지구조물(support structure, 20)을 지지하기 위해 내부에 위치한다. 도2A에 가장 분명히 나타내진 바와 같이, 이 방향으로 위치하여, 매개 볼륨(intermediate volume, 21)은 지지구조물(20)과 토크튜브(30)의 사이에서 정의된다. 특히, 정격 25Mwatts의 회전 기계에 있어, 토크튜브(30)의 외부표면은 지지구조물(20)의 내부표면으로부터 상한 약 25mm의 거리를 두고 떨어져 있다. 이 공간은 지지구조물에 대한 열복사를 최소화하기 위해 여러 층의 절연층으로 되어 있다.

토크튜브(30)가 고강도의 물질로 되어있고 회전자조립체(10)의 작동 조건이 상대적으로 낮은 속도에 있기 때문에, 토크튜브(30)의 길이는 상대적으로 길 수 있다. 와인딩조립체(40)로부터 샤프트(50)에 토크를 효율적으로 전달하는 동안, 낮은 열전도도와 관련하여 토크튜브(30)의 길이는 고온 구성요소로부터 초전도 와인딩조립체(40)를 포함하는 저온 구성요소로의 열전도를 최소화한다. 또한 증가된 길이는 더 두꺼운 토크튜브를 가능하게 하는데, 왜냐하면 주어진 열 누출에 대해서 허용되는 부위는 토크튜브(30)의 길이에 비례하기 때문이다. 예를 들어, 120rpm에서 동작하는 25Mwatt 기계에 대해, 지름 1270mm의 토크튜브는 두께 약 15mm의 물질을 사용한다. 더 나아가, 토크튜브(30)의 길이는 튜브(30)가 금속재료로 되는 것을 허용하는데 이는 튜브(30)의 전형적인 제조의 더 많은 잇점을 가지게 한다.

고온과 저온의 구성요소 간에 열전달을 최소화하면서 회전자조립체(10)의 회전력을 전달하기 위해, 토크튜브(30)의 말단(end)은 엔드플레이트(90) 위에 설치되며 샤프트(50)에 부착되고 샤프트(50)로부터 방사상으로 뻗어나간다. 엔드플레이트(90)는 용접 접합부를 가진 토크튜브(30)의 말단에 부착된다.

도 2A에 따르면, 토크튜브(30)의 반대측 말단(opposite end)은 지지 구조물(20)의 내부 표면에 커플링된 플랜지(flange, 100)를 포함한다. 플랜지(100)는 플랜지(100)의 외부 지름에서 또 다른 용접접합부로 지지구조물(20)에 커플링되며 그리하여 내부에 외팔보로 받쳐진 구성(internal cantilevered configuration)을 형성하게 된다. 이러한 내부 외팔보로 받쳐진 구성은 증가된 길이의 토크튜브(30)를 허용하고 열적 수축을 제공한다. 더 나아가, 외팔보로 받쳐진 구성은 자성물질이 주위온도에 있게 하는 것을 허용하며, 이렇게 하여 극저온에서 유지될 것이 요구되는 질량을 줄인다. 이것은 지지구조물(20, 지지구조물(20)은 극저온에서 유지된다.)이 단지 구조적으로 요구되는 정도로만 두꺼울 뿐이고 플러스(flux)를 운반하기 위해 필요한 만큼 두꺼운 것은 아니기 때문이다. 주위온도에서 지지구조물(20)으로부터 멀리 떨어진 영역 내에 자성물질을 위치하게 하는 것은 주어진 냉각용량에 대해 시스템 냉각시간을 줄이게 한다. 더 나아가, 자성물질은 극저온에서 상대적으로 깨어지기 쉬운 특성을 가지고 있기 때문에, 자성물질을 비극저온에서 유지하는 것이 일반적으로 바람직하다.

도3과 도 3A를 보면, 대체 구현체에서 토크튜브(230)는, 도 1, 2 및 2A와 관련하여 상기에서 논의되었던 구현체에서의 경우와 같이 엔드플레이트(90)에 설치되기 보다는, 자성 슬리브(110)에 직접 설치된다. 이와 같이 토크튜브(30)로부터 생긴 토크는 자성 슬리브(110)를 통해 샤프트(50)에 직접 전달된다. 토크튜브(230)는 자성 슬리브(110)의 말단에 설치되며, 지지구조물(20)과 자성 슬리브(110)의 사이에서 수평방향으로 뻗혀진다. 토크튜브(230)는 플랜지(100)를 포함하는데, 거기서 플랜지(100)의 바깥 지름은 외팔보로 받쳐진 구성을 형성하는 또 다른 용접접합부(92)를 가진 지지구조물(20)의 내부표면에 커플링된다.

도 3 및 3A에 보인 구성을 가진 회전자 조립체의 특수한 구현체에서, 그 회전자 조립체는 25 Mwatt 정격을 가진다. 25 Mwatt 회전자 조립체는, 지름 1270mm에, 길이가 자성 슬리브(110) 쪽의 부착지점으로부터 지지부재(20)에 부착된 원거리 말단까지 약 1390mm만큼 뻗어있는, 토크튜브(230)를 포함할 것이다. 토크튜브의 두께는 약 15mm이다. 열누출 특성은 토크튜브(230)를 통해 회전자의 고온 부위(즉, 샤프트(50)와 자성 슬리브(11))와 회전자의 저온 부위(즉, 지지부재(20)) 사이에 흐르는 열의 양을 나타낸다. 이러한 구성에 대한 열누출 특성은 약 98Watts로 측정되었다. 토크튜브(230)를 형성하는데 사용되는 물질에 대한 연성, 항복강도, 강성율, 및 강도율은 아래의 표에 또한 요약되어 있다.

25 MW Motor토크튜브 특성 근사치길이 1390mm지름 1270mm두께 15mm열누출 (Heat Leak, 323K-30K 온도 범위) 98W% 신장률 > 10%강도-항복 (Strength-Yield) > 50Ksi강성률 (Stiffness ratio) < 20 (nano W*m/N)

강성률은 다음 등식에 의해 주어진다.

그리고, 강도율은 다음 등식에 의해 주어진다.

또 다른 구현체에서 도 4에 따르면, 토크튜브(330)는 고온 샤프트(warm shaft, 50)로부터 방사상으로 뻗쳐있는 여덟 개의 스포크(130)에 의해 샤프트(50)에 부착되어 있고, 토크튜브(30)가 지지구조물(20)에 설치되어 있는 말단에서 토크튜브(30)의 내부표면에 용접되어 있다. 스포크(130)는 고온 샤프트(50)와 회전자 조립체(10)의 저온구성부분들 간의 열전도를 줄이기 위해 인코넬 718(Inconel 718), Ti6A14V, 또는 합성물질과 같은 고강도, 저열전도도 물질로부터 제조된다. 스포크(130)는 방사상 방향으로 토크튜브(330)에 대해 추가적인 지지력을 제공한다. 이러한 추가적 지지력은 전동기가 고속도 조건하에서 동작할 때 필요할 수도 있다. 도 4A에 나타난 바와 같이, 스포크(130)는 토크튜브(330)의 원주 둘레에 균등하게(예를 들어, 45˚) 떨어져 있다. 다른 구현체들에서는 다른 개수의스포크(130)가 사용될 수도 있고, 샤프트(50)와 토크튜브(330)의 사이에서 설치되어 미리 정해진 간격으로 적당하게 떨어져 있을 수 있다.

여전히 다른 구현체에서는, 외팔보로 받쳐진 구성은 오목하거나 둘러싸인(nested) 토크튜브 구성을 포함한다. 예를 들어, 도 5와 5A는 그 안에서, 토크튜브(210)가 자성 슬리브(110)의 한 말단에 설치되고 또 그로부터 수평하게 뻗쳐있는, 오목한 토크튜브 구성을 나타낸다. 내부 토크튜브(210)는 토크튜브(210)와 동일한 방향으로 지지구조물(20)에 설치되고 또 그로부터 수평하게 뻗쳐있는 외부 토크튜브(220) 내에 둘러싸여 있다. 내부 튜브(210)와 외부튜브(220)는 인코넬 718(Inconel 718) 또는 합성물과 같이 고강도 및 저열전도도를 가진 물질로 형성되어 있다. 토크튜브들(210, 220)은, 인코넬 718(Inconel 718) 또는 합성물과 같은 고강도 및 저열전도도를 가진 물질로 또한 이루어진 엔드플레이트(230)에 의해 한 단말로 연결되어 있다. 엔드플레이트(230)의 두께는 전형적으로 토크튜브(210)의 두께의 두 배가 된다. 스포크(130)는 도 4에서 보여진 구현체의 경우와 마찬가지로, 외부 토크튜브(220)에 더 많은 방사상 지지력을 제공하기 위하여 엔드플레이트(230)의 반대방향의 한 단말에 부착될 수 있다. 도 5A에 나타난 오목한 구성은 유리한데 왜냐하면 그것이 자성 슬리브(110)와 초전도 와인딩조립체들(40) 사이의 물질을 제거하여 초전도 와인딩조립체(40)가 자성 슬리브(110)에 더 가까이 있게 할 수 있기 때문이다.

도 6에 따르면, 또 다른 구현체에 있어서 토크튜브(310)는 샤프트(50)로부터 방사상으로 뻗쳐있는 엔드플레이트(90)로부터 캔틸레버 형태(cantilever fashion)로 위치해 있다. 이 구현체에서는, 샤프트(50)는 회전자조립체를 통하여 뻗쳐있지 않다. 토크튜브(310)는 또한 지지구조물(20)에 설치되어 있다. 이 구현체에서, 지지부재(20)는 외부표면의 초전도 와인딩조립체(40)들을 지지할 뿐 아니라, 더 나아가 내부표면의 철 또는 자성 스틸(magnetic steel)과 같은 자성물질로 이루어지고 토크튜브(310)의 외부표면으로부터 제거됨으로써, 자성 슬리브(130)를 제거하게 한 실린더(320)도 지지한다. 자성실린더(320)는 지지부재(20)에 의해 지지되기 때문에 자성실린더(320)는 초전도 와인딩조립체(40)에의 열전달을 피하기 위해 극저온에서 유지되어야 한다. 완충기(330)는 토크튜브(310)의 내부 표면으로부터 방사상으로 뻗쳐나간다. 회전자 조립체(10)가 충분한 크기의 외부 힘이나 충격을 받게 될 때에는, 완충기(330)는 회전자조립체(10) 내부의 표면(340)에 접하고 그것에 의해 회전자 구성물에 미치는 스트레스를 줄이게 된다.

도 7에 따르면, 심지어 또 다른 구현체에서, 토크튜브(410)는 샤프트(50)로부터 방사상으로 뻗쳐진 엔드플레이트(90)로부터 설치되고, 외팔보로 받쳐진다. 토크튜브(410)는 더 나아가 외부표면이 지지구조물(20)의 내부표면에 용접되어 있는 플랜지를 포함한다. 자성실린더(320)는, 지지구조물(20)에 설치되기 보다는 토크튜브(410)의 내부표면에 설치된다. 이러한 구현체는, 초전도 와인딩조립체(40)에 근접한 것 때문에 극저온으로 유지되어 있는 자성실린더(320)를 위한 추가적인 보호를 제공한다. 회전자조립체(10)가 외부의 힘이나 충격을 받는 곳에서, 추가적인 보호수단으로서, 완충기(330)는 토크튜브(410)의 내부표면에 설치되고 회전자조립체(10)의 표면(340)을 향해 방사상으로 뻗어 나간다. 회전자 조립체(10)가 충분한 크기의 충격을 받게 될 때, 완충기(330)는 일정 부분의 충격을 흡수하고 이로 인해 회전자 구성요소에 대한 스트레스를 줄이면서 표면(340)에 접하게 된다. 도 6과 7에 보인 개념들은, 상기 표면(340)을 샤프트(50)에 연결하고 저온 부피(cold mass)를 줄이는 고온 자성샤프트의 형태로서 부재(member, 320)와 함께 완성될 수 있다.

게다가 다른 구현체들은 그 클레임들(claims)의 범위 내에 있다. 예를 들어, 도 1에 보인 회전자조립체가 6극 위상을 가진다 하더라도, 그 발명은 다른 멀티폴(multi-pole) 배열(4-pole, 12-pole)을 가진 회전자 조립체들에도 마찬가지로 적용될 수 있다.

Claims (36)

1. 회전자 조립체의 비극저온 영역 내에 배치된 샤프트를 가지는 회전기계의 고정자조립체 내에서, 회전하도록 형성된 회전자 조립체에 있어서,

   상기 회전자 조립체의 극저온 영역 내에 위치하되, 동작 중에 상기 고정자조립체를 연결(linking)하는 자속을 발생시키는 적어도 하나의 초전도 와인딩조립체 및;

   상기 적어도 하나의 초전도 와인딩조립체와 샤프트 간에 기계적으로 커플링 되며, 상기 회전자조립체의 비극저온영역과 극저온영역 간에 뻗어있는 캔틸레버 부재를

   포함하여 구성되는 회전자 조립체.
2. 제 1항에 있어서, 상기 캔틸레버 부재는 초전도 와인딩과 샤프트 간에 위치해 있는 회전자 조립체.
3. 제 2항에 있어서, 상기 캔틸레버 부재는 초전도 와인딩과 샤프트 간에 방사상 공간에 위치해 있는 회전자 조립체.
4. 제 1항에 있어서, 상기 캔틸레버 부재는 회전자조립체의 길이방향 축을 따라 뻗어있는 회전자 조립체.
5. 제 1항에 있어서, 상기 캔틸레버 부재는 상기 적어도 하나의 초전도와인딩과 샤프트 간에 실질적인 열절연을 제공하기에 충분한 길이를 가지는 회전자 조립체.
6. 제 5항에 있어서, 상기 적어도 하나의 초전도 와인딩조립체를 지지하기 위한 지지부재를 부가적으로 포함하여 구성되는 회전자 조립체.
7. 제 6항에 있어서, 상기 캔틸레버 부재와 지지부재는 동일한 물질로 형성되는 회전자 조립체.
8. 제 7항에 있어서, 상기 캔틸레버 부재는 금속인 회전자 조립체.
9. 제 7항에 있어서, 상기 금속은 인코넬(Inconel)을 포함하는 회전자 조립체.
10. 제 7항에 있어서, 상기 물질은 합성물질(composite material)을 포함하는 회전자 조립체.
11. 제 1항에 있어서, 내부 용적 내와, 상기 샤프트 및 적어도 하나의 초전도와인딩 사이에 위치한 고투자율(high permeability)의 부재(member)를 부가적으로 포함하여 구성되는 회전자 조립체.
12. 제 6항에 있어서, 상기 샤프트와 지지부재 사이에 위치한 고투자율의 부재를 포함하여 구성되는 회전자 조립체.
13. 제 1항에 있어서, 복수의 스포크를 부가적으로 포함하여 구성되며, 상기 각각의 스포크는 상기 캔틸레버 부재를 샤프트에 기계적, 방사상으로 고정시키는 회전자 조립체.
14. 제 1항에 있어서, 상기 캔틸레버 부재는, 회전자 조립체가 횡방향 충격을 받게 될 때, 샤프트에 접하도록 적용된 완충기를 포함하는 회전자 조립체.
15. 제 1항에 있어서, 상기 캔틸레버 부재는 용접접합부를 가진 지지부재에 기계적으로 커플링된 회전자 조립체.
16. 제 1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 초전도 와인딩조립체는 고온 초전도체를 포함하여 구성되는 회전자 조립체.
17. 제 1항에 있어서, 상기 캔틸레버 부재는 적어도 10%의 신장율 특성을 가진 물질로 형성되는 회전자 조립체.
18. 제 1항에 있어서, 상기 캔틸레버 부재는 적어도 50ksi의 항복강도 특성을 가진 물질로 형성되는 회전자 조립체.
19. 제 1항에 있어서, 상기 캔틸레버 부재는 20 nanoW*M/N 미만의 강성율(stiffness ratio)을 가진 물질로 형성되는 회전자 조립체.
20. 제 1항에 있어서, 상기 캔틸레버 부재는 5 microW*M/N 미만의 강도비(strength ratio)를 가진 물질로 형성되는 회전자 조립체.
21. 제 1항에 있어서, 900rpm 미만의 속도로 회전하도록 형성된 회전자조립체.
22. 제 1항에 있어서, 25 Mwatt 정격을 가진 회전자 조립체.
23. 제 22항에 있어서, 상기 캔틸레버 부재는 1200mm 와 1600mm 사이 범위의 길이를 가지는 회전자 조립체.
24. 제 22항에 있어서, 상기 캔틸레버 부재는 약 1390mm의 길이를 가지는 회전자조립체.
25. 회전기계의 비극저온 영역 내에 배치된 샤프트와;

    고정자 조립체와;

    회전자 조립체의 극저온 영역 내에 위치하되, 동작 중에 고정자조립체를 연결(linking)하는 자속을 발생시키는 적어도 하나의 초전도 와인딩조립체 및,

    상기 적어도 하나의 초전도 와인딩조립체와 샤프트 간에 기계적으로 커플링되고, 상기 회전자조립체의 비극저온영역과 극저온영역 사이에 뻗어있는 캔틸레버 부재를 포함하며,

    고정자조립체에 의해 둘러싸인 회전자 조립체를;

    포함하여 구성되는 회전기계.
26. 제 25항에 있어서, 상기 캔틸레버 부재는 적어도 하나의 초전도 와인딩과 샤프트 사이에 위치한 회전기계.
27. 제 25항에 있어서, 상기 캔틸레버 부재는 회전자 조립체의 길이방향 축을 따라 뻗어있는 회전기계.
28. 제 25항에 있어서, 상기 캔틸레버 부재는 적어도 하나의 초전도와인딩과 샤프트 간에 실질적인 열절연을 제공하기에 충분한 길이를 가지는 회전기계.
29. 제 28항에 있어서, 상기 적어도 하나의 초전도 와인딩조립체를 지지하기 위한 지지부재를 부가적으로 포함하여 구성되는 회전기계.
30. 제 29항에 있어서, 상기 캔틸레버 부재는 금속인 회전기계.
31. 제 29항에 있어서, 상기 금속이 인코넬을 포함하는 회전기계.
32. 제 25항에 있어서, 내부 용적 내와, 상기 샤프트 및 적어도 하나의 초전도와인딩 사이에 위치한 고투자율(high permeability) 부재(member)를 부가적으로 포함하여 구성되는 회전기계.
33. 제 29항에 있어서, 내부용적 내와, 상기 샤프트 및 지지부재 사이에 위치한 고투자율 부재를 포함하여 구성되는 회전기계.
34. 제 25항에 있어서, 상기 회전자 조립체는 900rpm 미만의 속도로 회전하도록 형성되어 있는 회전기계.
35. 제 25항에 있어서, 상기 회전기계는 2Mwatts 초과의 전력특성을 가지고 있는 회전기계.
36. 회전자 조립체의 비극저온 영역 내에 배치된 샤프트를 가지고 있는 회전기계의 고정자조립체 내에서 회전하도록 형성된 회전자조립체에 있어서, 상기 회전자 조립체는:

    회전자 조립체의 극저온 영역 내에 위치하되, 동작 중에 고정자조립체를 연결(linking)하는 자속을 발생시키는 적어도 하나의 초전도 와인딩조립체 및;

    토크를 샤프트에 전송하기 위해 상기 적어도 하나의 초전도 와인딩조립체와 샤프트 사이에 기계적으로 커플링되고, 상기 회전자 조립체의 비극저온 영역과 극저온 영역 사이에 뻗어있는 토크를 전송하고 캔틸레버 부재를 포함하는 상기 샤프트에 토크를 전송하기 위한 수단을;

    포함하여 구성되는 회전자조립체.