KR20120068472A

KR20120068472A - 초전도 회전기

Info

Publication number: KR20120068472A
Application number: KR1020100130110A
Authority: KR
Inventors: 이정현; 주진홍; 권운식; 박희주; 김영춘
Original assignee: 두산중공업 주식회사
Priority date: 2010-12-17
Filing date: 2010-12-17
Publication date: 2012-06-27
Also published as: KR101165230B1

Abstract

본 발명은 초전도 회전기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기자코일을 냉각챔버에 노출된 상태로 함침시켜 냉각하는 냉각성능이 향상된 초전도 회전기에 관한 것이다.
본 발명은 계자코일을 수용하는 진공챔버가 형성된 회전자와, 상기 회전자의 반경방향에 상기 계자코일과 전자기적으로 상호작용하여 회전력을 발생시키는 전기자코일이 형성된 고정자와, 상기 고정자를 냉각수에 함침되도록 수용하는 냉각챔버를 포함하는 초전도 회전기를 제공한다.

Description

초전도 회전기{Supercoducting motor}

본 발명은 초전도 회전기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기자코일을 냉각챔버에 노출된 상태로 함침시켜 냉각하는 냉각성능이 향상된 초전도 회전기에 관한 것이다.

일반적으로 회전기는 회전자의 계자코일과, 고정자의 전기자코일의 전자기적인 상호작용에 의해서 전자기에너지를 기계적인 에너지로 변환시키는 회전기기이다. 하지만 계자코일 또는 전기자코일은 동선으로 만들어지기 때문에 통전시 상온에서 저항이 발생하므로 전기적인 저항이 소멸하는 절대온도 근처까지 냉각하여 초전도 상태에서 회전기를 회전시키므로 손실을 최소화하였다.

여기서 계자코일이 설치된 회전자를 냉각하기 위해서는 외부와의 열전달을 최소화하기 위하여 회전기의 내부에 진공이 형성되도록 구비한다. 아울러 전기자코일이 설치된 고정자를 냉각하는 방식으로는 크게 공랭식과 수냉식으로 나눌 수 있다.

공랭식은 외부 또는 팬을 이용하여 전기자코일을 냉각하는 방법이 있지만 소음과 진동 때문에 거의 쓰이지 않는 방식이다. 또한 수냉식은 코일의 내부로 물을 흘리는 중공전선(hollow conductor)방식과 냉각튜브를 이용하여 구리 코일의 주위를 감싸서 냉각하는 방식과, 구리 코일의 외부를 워터자켓(water jacket)으로 감싸는 워터자켓방식 등이 있다.

하지만 코일에서 발생한 열을 간접적으로 배출하기 때문에 냉각효율이 떨어지는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 전기자코일을 냉각챔버에 그대로 함침시켜 전기자코일을 직접냉각하므로 냉각효율을 향상시킨 초전도 회전기를 제공하는 데 목적이 있다.

또한 본 발명은 냉각챔버의 냉각수로 증류수를 사용하므로 효율이 우수할 뿐만 아니라 스케일이 발생하지 않도록 구비된 초전도 회전기를 제공하는 데 목적이 있다.

아울러 본 발명은 냉각챔버의 냉각수로 증류수를 사용하므로 전기자 코일의 일부에 누전이 있더라도 안전한 초전도 회전기를 제공하는 데 목적이 있다.

또한 본 발명은 냉각챔버의 외부에 냉각핀을 설치하여 냉각효율을 더욱 향상시킨 초전도 회전기를 제공하는 데 목적이 있다.

더불어 본 발명은 회전자와 냉각챔버를 수용하는 케이싱을 구비하고 회전자의 축에 팬을 설치하여 공기를 순환시키므로 냉각효율을 더욱 획기적으로 향상시킨 초전도 회전기를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명은 계자코일을 수용하는 진공챔버가 형성된 회전자와, 상기 회전자의 반경방향에 상기 계자코일과 전자기적으로 상호작용하여 회전력을 발생시키는 전기자코일이 형성된 고정자와, 상기 고정자를 냉각수에 함침되도록 수용하는 냉각챔버를 포함하는 초전도 회전기를 제공한다.

여기서 상기 냉각챔버에 수용된 냉각수는 증류수인 것이 바람직하다.

아울러 상기 냉각챔버의 외부에는 냉각핀이 형성되는 것이 바람직하다.

여기서 본 발명은 상기 회전자와 상기 냉각챔버를 수용하는 케이싱과, 상기 케이싱 내부의 공기를 순환시키기 위해 설치된 블레이드를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 본 발명에 따른 초전도 회전기는 전기자코일을 냉각챔버에 그대로 함침시켜 전기자코일을 직접 냉각하므로 냉각효율을 향상시킬 수 있다.

또한 본 발명에 따른 초전도 회전기는 냉각챔버의 냉각수로 증류수를 사용하므로 효율이 우수할 뿐만 아니라 스케일이 발생하지 않도록 구비할 수 있다.

아울러 본 발명에 따른 초전도 회전기는 냉각챔버의 냉각수로 증류수를 사용하므로 전기자 코일의 일부에 누전이 있더라도 안전하게 운용할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 초전도 회전기는 냉각챔버의 외부에 냉각핀을 설치하여 냉각효율을 더욱 향상시킨다.

더불어 본 발명에 따른 초전도 회전기는 회전자와 냉각챔버를 수용하는 케이싱을 구비하고 회전자의 축에 팬을 설치하여 공기를 순환시키므로 냉각효율을 더욱 획기적으로 향상시킨다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 초전도 회전기를 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 초전도 회전기를 나타내는 개념도이다.

이하, 본 발명에 따른 초전도 회전기의 실시예들을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

[제1실시예]

본 발명의 제1실시예에 따른 초전도 회전기는 회전자(10)와, 상기 회전자(10)의 반경방향에 형성된 고정자(20)와, 상기 고정자(20)를 수용하는 냉각챔버(30)를 포함한다.

상기 회전자(10)는 내부에 진공챔버(12)가 형성되어 있고, 이 진공챔버(12)의 중앙에 계자코일(14)이 수용되어 있다. 여기서 상기 진공챔버(12)의 내부는 냉각시스템(미도시)과 연결되어 극저온으로 낮춘 상태이다. 따라서 상기 진공챔버(12)에 수용된 계자코일(14)은 초전도코일로서 저항이 거의 0에 가깝다.

상기 고정자(20)는 상기 회전자(10)의 반경방향에 형성되며 상기 계자코일(14)과 전기적으로 상호작용하여 회전력을 발생시키는 전기자코일(22)이 형성되어 있다. 여기서 상기 전기자코일(22)을 포함하는 고정자(20)는 냉각챔버(30)의 내부에 수용된다.

상기 냉각챔버(30)는 표면이 노출된 상태로 상기 전기자코일(22)이 수용된다. 따라서 상기 전기자 코일은 냉각챔버(30)의 내부에 수용되어 있는 냉각수와 직접적으로 열교환한다. 따라서 냉각수와 전기자코일(22) 사이의 매개물을 제거함으로 이로 인해 발생하는 손실을 최소화하여 냉각효율을 최대화할 수 있다.

상기 냉각챔버(30)의 내부에 수용된 냉각수는 증류수로 이루어진다. 상기 증류수는 냉각챔버(30)와 열교환기(32) 및 펌프(34)를 통하여 순환되면서 고정자(20)에서 발생하는 열을 외부로 배출한다. 상기 증류수는 전기가 통하지 않는 부도체이므로 전기자코일(22)의 일부 코팅이 벗겨지더라도 안전하게 운용할 수 있다.

[제2실시예]

본 발명의 제2실시예에 따른 초전도 회전기는 회전자(10)와, 상기 회전자(10)의 반경방향에 형성된 고정자(20)와, 상기 고정자(20)를 수용하는 냉각챔버(30)와, 상기 회전자(10)와 상기 냉각챔버(30)를 수용하는 케이싱(40)을 포함한다.

상기 회전자(10)는 내부에 진공챔버(12)가 형성되어 있고, 이 진공챔버(12)의 중앙에 계자코일(14)이 수용되어 있다. 여기서 상기 진공챔버(12)의 내부는 냉각시스템(미도시)과 연결되어 극저온으로 낮춘 상태이다. 따라서 상기 진공챔버(12)에 수용된 계자코일(14)은 초전도코일로서 저항이 거의 0에 가깝다. 아울러 상기 회전자(10)의 축에는 블레이드(16)가 형성된다. 상기 블레이드(16)는 회전자의 회전에 따라 회전하면서 케이싱(40)의 내부에 기류를 형성한다.

상기 냉각챔버(30)의 내부에 수용된 냉각수는 증류수로 이루어진다. 상기 증류수는 냉각챔버(30)와 열교환기(32) 및 펌프(34)를 통하여 순환되면서 고정자(20)에서 발생하는 열을 외부로 배출한다. 상기 증류수는 전기가 통하지 않는 부도체이므로 전기자코일(22)의 일부 코팅이 벗겨지더라도 안전하게 운용할 수 있다. 또한 상기 냉각챔버(30)의 외주면에는 냉각핀(36)이 형성되어 냉각효율이 더욱 향상된다.

상기 케이싱(40)은 상기 회전자(10)와 상기 고정자(20)가 함침된 냉각챔버(30)를 수용하도록 이루어진다. 따라서 상기 케이싱(40)은 냉각챔버(30)를 보호할 뿐만 아니라 상기 회전자(10) 축의 블레이드(16)에 의해 발생하는 기류를 냉각챔버(30)의 외주면으로 유도하여 냉각챔버(30)와 열교환이 더욱 잘 이루어지도록 한다. 여기서 케이싱(40)은 냉각효율을 더욱 높이기 위하여 냉각챔버(30)의 냉각핀(36)이 형성된 외주면을 따라 기류가 통과하도록 하는 것이 바람직하다.

10 : 회전자 12 : 진공챔버
14 : 계자코일 16 : 블레이드
20 : 회전자 22 : 전기자코일
30 : 냉각챔버 32 : 열교환기
34 : 펌프 36 : 냉각핀
40 : 케이싱

Claims

계자코일을 수용하는 진공챔버가 형성된 회전자와;
상기 회전자의 반경방향에 상기 계자코일과 전자기적으로 상호작용하여 회전력을 발생시키는 전기자코일이 형성된 고정자와;
상기 고정자를 냉각수에 함침되도록 수용하는 냉각챔버;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 회전기.
청구항 1에 있어서,
상기 냉각챔버에 수용된 냉각수는 증류수인 것을 특징으로 하는 초전도 회전기.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 냉각챔버의 외부에 냉각핀이 형성된 것을 특징으로 하는 초전도 회전기.
청구항 3에 있어서,
상기 회전자와 상기 냉각챔버를 수용하는 케이싱과 상기 케이싱 내부의 공기를 순환시키기 위해 설치된 블레이드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 회전기.