KR20140086076A - 다층 구조를 갖는 모듈형 초전도 코일 조립체 - Google Patents

다층 구조를 갖는 모듈형 초전도 코일 조립체 Download PDF

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KR20140086076A
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Abstract

본 발명은 다층 구조를 갖는 모듈형 초전도 코일 조립체를 개시한다. 상기 다층 구조를 갖는 모듈형 초전도 코일 조립체는, 상호간 이격 배치되는 다수의 중앙지지판; 상기 중앙지지판과 교번적으로 배열되며, 상기 중앙지지판들과 볼트 결합되는 다수의 보빈; 상기 보빈들의 최외측 상부에서 상기 중앙지지판과 나란하게 배치되는 상부지지판; 상기 보빈들의 최외측 하부에서 상기 중앙지지판과 나란하게 배치되는 하부지지판; 및 상기 다수의 중앙지지판, 상기 다수의 보빈, 상기 상부지지판 및 상기 하부지지판 사이의 공간에 권선되는 초전도 코일을 포함하며, 상기 중앙지지판들과 상기 보빈들이 상호 맞닿는 영역은 상호간 분리가 저지되게 단차 가공되어 조립되는 것을 특징으로 한다.

Description

다층 구조를 갖는 모듈형 초전도 코일 조립체{The superconduction coil assembly for module}
본 발명은, 다층 구조를 갖는 모듈형 초전도 코일 조립체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 단차 가공에 의해 상호간 조립되는 다층 모듈형으로 제작됨으로써 조립이 간편하여 조립 공정을 단순화시킬 수 있음은 물론 종래처럼 불필요한 정밀가공 작업을 제외할 수 있어 전반적으로 원가 절감에 따른 생산성 향상을 도모할 수 있는 다층 구조를 갖는 모듈형 초전도 코일 조립체에 관한 것이다.
초전도 코일은 대략 -196℃ 이하의 극저온에서 초전도 특성을 가지는 것으로서, 이러한 극저온 환경에서의 초전도 특성을 이용하는 대전류 통전 및 고자장 응용기기에 주로 사용된다.
도 1 내지 도 5를 참조하여 종래기술에 따른 초전도 코일 조립체의 조립 방식을 설명한다.
도 1 및 도 2는 각각 종래기술에 따른 초전도 코일 조립체의 조립 방식을 설명하기 위한 도면들, 도 3은 종래기술에 따른 초전도 코일 조립체의 측단면 구조도, 도 4는 종래의 일 실시예에 따른 초전도 코일 조립체의 측단면 구조도로서 현재 적용 중인 절연 방식으로 인한 쇼트 발생의 예를 도시한 도면, 그리고 도 5는 종래의 다른 실시예에 따른 초전도 코일 조립체의 측단면 구조도로서 3턴 정도의 코일에 절연지를 감은 후 권선한 형태의 구조도이다.
이들 도면을 참조하되 우선 도 1을 먼저 참조하면, 코일(coil)에 대한 2단 권선을 위해 우선, 1단과 2단으로 구분되는 2개의 중앙지지판(1)을 보빈(2)의 홈가공부(2a)에 끼워 맞추고, 보빈(2)과 중앙지지판(1)에 가공된 홀(H1,H2)을 서로 일치시킨 후, 홀(H1,H2)들로 고정핀(미도시)을 삽입하여 직선부의 일측을 조립한다. 반대편 직선부의 타측도 동일한 방법으로 조립한다.
다음으로 라운딩 형상 보빈(2)의 홈가공부(2a)에 라운딩 형상의 중앙지지판(1)을 끼워 맞추어 보빈(2)과 중앙지지판(1)에 가공된 홀(H1,H2)을 일치시킨 후, 고정핀을 삽입하여 곡선연결부의 일측을 조립한다. 반대편 곡선연결부의 타측도 동일한 방법으로 조립한다.
이처럼 2개씩의 직선부와 곡선연결부가 조립된 상태에서 도 2처럼 직선부의 중앙지지판(1)을 곡선연결부의 보빈(2) 홈(미도시)에 끼워 맞추어 곡선연결부의 보빈(2)과 직선부의 중앙지지판(1) 간의 홀(hole) 위치를 일치시킨 후, 역시 고정핀을 삽입하여 초전도 코일이 권선되기 전의 중간 단계 코일 조립체를 완성한다.
그런 다음, 도 3처럼 중간 단계 코일 조립체의 1층에는 초전도 코일을 권선하여 하부지지판(5)을 결합하고, 2층에도 동일하게 초전도 코일을 권선하여 상부지지판(4)을 결합하여 초전도 코일 조립체를 완성할 수 있다.
이때의 상부지지판(4)과 하부지지판(5)은 각 층에 배치된 초전도 코일을 보호하고 초전도 코일의 수직 방향 이탈을 방지시키는 역할을 한다.
결과적으로 종래의 초전도 코일 조립체는 정밀하게 가공된 보빈(2)의 홈가공부(2a)에 중앙지지판(1)을 끼워 맞추고, 보빈(2)과 중앙지지판(1)에 가공된 홀(H1,H2)의 위치를 일치시켜 고정핀으로 이를 고정하여 좌우로 이탈하지 않는 구조를 가지고 있다.
한편, 이러한 방법으로 제작되는 종래의 초전도 코일 조립체는 다음과 같은 문제점을 발생시킨다.
초전도 모터의 코일 조립체의 제작을 위해 보빈(2)에는 중앙지지판(1)을 끼워 맞추기 홈가공부(2a)가 형성되어야 하고, 또한 고정핀의 체결을 위한 홀(H1)이 형성되어야 하는데, 특히 홈가공부(2a)의 폭과 깊이에 최소 0 ~ +0.1mm의 공차설계가 필요하다.
따라서 종래에는 바이트를 사용한 키웨이(Keyway) 가공법이 적용되어야 하기 때문에 제작 단계에서부터 정밀한 가공을 요할 뿐만 아니라 중앙지지판(1)의 두께와 중앙지지판(1)이 조립되는 깊이에 맞는 별도의 공구를 필요로 하는 문제점이 있다.
특히, 여러 번의 시행착오를 겪게 되는 시험단계에서 설계변경이 필요할 때마다 중앙지지판(1)의 두께와 조립되는 깊이에 맞는 또 다른 공구를 제작해야 하는 부담이 발생될 수 있다. 실제, 홈가공부(2a)의 길이, 즉 길이 방향이 길어질수록 홈가공부(2a)의 직진도가 틀어질 가능성이 상당히 높기 때문에 가공에 어려움이 발생된다.
다음으로, 고정핀을 삽입하여 체결하기 위한 홀(H1)의 경우, 선반 가공 방식이 이용될 수 있는데, 보빈(2)과 중앙지지판(1)에 가공된 홀(H1,H2) 간의 위치를 정확하게 일치시키기 위해서는 홀(H1,H2) 간 치수에도 대략 ㅁ 0.1mm 정도의 공차설계가 필요하기 때문에 제작 시 소요되는 가공비가 높다.
뿐만 아니라 위에서 설명한 2가지 가공 방법 모두 제작하는 시간이 오래 걸리는 문제점을 가지고 있기 때문에 실질적으로 시험단계를 거쳐 양산 체제에 돌입해서는 원가 경쟁력이 없을 것이라 예상된다.
한편, 코일 조립체의 제작 시 두 도체 간 절연을 위한 절연지를 도 4처럼 중앙지지판(1)에 끼워 맞춰 조립한 후, 코일 조립체와 초전도 코일 사이에 부착하게 된다.
그런데, 도 4처럼 중앙지지판(1)을 끼워 맞춰 조립한 다음에 절연지를 부착하게 되면 초전도 코일과 조립체가 미세하게 접촉할 수 있는데, 그 부분에서 쇼트가 일어나는 문제점이 발생한다.
이는 전류 손실로 이어져 초전도 모터의 가장 핵심적인 기능인 인입된 높은 전류를 초전도 코일에서 장시간 지속하여 유지하는 기능을 상실시킨다.
따라서 초전도 모터가 기존의 전동/발전기 대비하여 친환경적인 대체 에너지원으로써 고효율을 실현하는데 치명적인 단점일 수밖에 없다.
현재로써는 도 5처럼 초전도 코일 권선 시 최초 3바퀴 정도까지 코일에 절연지를 부착하여 권선하는 방법을 적용하고 있으나 이는 일시적인 대안으로 근본적인 위험요소를 제거할 수 없다.
예컨대, 양산 체제에서 절연지를 3바퀴 감는데 30분이 걸린다고 가정하면 1개의 보빈(2)이 2단으로 이루어져 있고, 6개의 보빈(2)이 한 극에 배치되고 10개의 극에 각각의 6개 보빈(2)이 배치되는 것을 단순 계산만 하더라도 60시간이라는 시간적 손실(loss)이 발생하는데 대량생산에서는 납기 단축면에서도 경쟁력이 없을 것이라 예상된다.
결국, 초기설계 단계에서 예상하지 못한 구조적인 문제로 인해 시간적으로나 비용적으로 환산하기 힘든 손실이 발생하게 될 소지가 상당히 높다.
한편, 종래의 초전도 모터의 코일 조립체는 최초 권선 시 초전도 코일의 이탈 방지를 위해 초전도 코일과 보빈(2)에 절연테이프(미도시)를 부착하여 초전도 코일을 고정한다.
이와 같은 방법을 적용하면 권선하는 장력이 일정하지 않을 경우나 기타 충격이 가해지는 경우 초전도 코일이 이탈할 수 있는 많은 위험이 있으므로 이러한 점들을 감안한 새롭고 진보된 구조 개발이 시급한 실정이다.
대한민국 특허등록번호 제10-0764867호
이에, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은, 단차 가공에 의해 상호간 조립되는 다층 모듈형으로 제작됨으로써 조립이 간편하여 조립 공정을 단순화시킬 수 있음은 물론 종래처럼 불필요한 정밀가공 작업을 제외할 수 있어 전반적으로 원가 절감에 따른 생산성 향상을 도모할 수 있는 다층 구조를 갖는 모듈형 초전도 코일 조립체를 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 상호간 이격 배치되는 다수의 중앙지지판; 상기 중앙지지판과 교번적으로 배열되며, 상기 중앙지지판들과 볼트 결합되는 다수의 보빈; 상기 보빈들의 최외측 상부에서 상기 중앙지지판과 나란하게 배치되는 상부지지판; 상기 보빈들의 최외측 하부에서 상기 중앙지지판과 나란하게 배치되는 하부지지판; 및 상기 다수의 중앙지지판, 상기 다수의 보빈, 상기 상부지지판 및 상기 하부지지판 사이의 공간에 권선되는 초전도 코일을 포함하며, 상기 중앙지지판들과 상기 보빈들이 상호 맞닿는 영역은 상호간 분리가 저지되게 단차 가공되어 조립되는 것을 특징으로 하는 다층 구조를 갖는 모듈형 초전도 코일 조립체를 제공한다.
또한 본 발명은 위의 본 발명의 일실시예에 대하여 다음의 구체적인 실시예들을 더 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 다수의 중앙지지판, 상기 다수의 보빈, 상기 상부지지판 및 상기 하부지지판 모두는, 상호간 나란하게 배치되는 한 쌍의 직선부; 및 상기 한 쌍의 직선부의 반대편에서 상기 한 쌍의 직선부에 각각 연결되는 한 쌍의 곡선연결부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 곡선연결부를 형성하는 어느 한 보빈의 단부 영역은 상기 중앙지지판의 곡선연결부의 단부 영역과 직선부의 단부 영역에 걸쳐 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 다수의 중앙지지판, 상기 다수의 보빈, 상기 상부지지판, 상기 하부지지판 및 상기 초전도 코일 사이에는 상기 초전도 코일에 대하여 전기적으로 절연시키는 다수의 절연지가 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 다수의 절연지는 상기 초전도 코일에 대한 완전 절연을 위하여 상기 다수의 중앙지지판, 상기 다수의 보빈, 상기 상부지지판, 상기 하부지지판 및 상기 초전도 코일 사이에 부착되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 다수의 절연지는 상기 다수의 중앙지지판, 상기 다수의 보빈, 상기 상부지지판 및 상기 하부지지판이 조립되기 전에 해당 위치에 미리 부착되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 초전도 코일의 최초 권선 시 불균일한 장력이나 외력에 의해 상기 초전도 코일이 이탈되는 것을 저지하는 초전도 코일 고정모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 초전도 코일 고정모듈은 회전형 막대 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 초전도 코일 고정모듈은, 상기 보빈의 힌지핀에 결합되어 회전 축심을 형성하는 핀공; 및 상기 보빈 측으로 볼트가 체결되는 장소를 형성하는 제1 볼트체결공을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 초전도 코일이 다층 구조를 갖는 경우, 상기 보빈의 통공으로 삽입되어 상기 다층 구조의 초전도 코일을 초전도 코일 접합모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 보빈의 배면에는 상기 보빈의 통공으로 삽입 배치된 상기 초전도 코일 접합모듈을 볼트로 고정시키기 위한 다수의 제2 볼트체결공이 더 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 단차 가공에 의해 상호간 조립되는 다층 모듈형으로 제작됨으로써 조립이 간편하여 조립 공정을 단순화시킬 수 있음은 물론 종래처럼 불필요한 정밀가공 작업을 제외할 수 있어 전반적으로 원가 절감에 따른 생산성 향상을 도모할 수 있는 다층 구조를 갖는 모듈형 초전도 코일 조립체가 제공된다.
도 1 및 도 2는 각각 종래기술에 따른 초전도 코일 조립체의 조립 방식을 설명하기 위한 도면들이다.
도 3은 종래기술에 따른 초전도 코일 조립체의 측단면 구조도이다.
도 4는 종래의 일 실시예에 따른 초전도 코일 조립체의 측단면 구조도로서 현재 적용 중인 절연 방식으로 인한 쇼트 발생의 예를 도시한 도면이다.
도 5는 종래의 다른 실시예에 따른 초전도 코일 조립체의 측단면 구조도로서 3턴 정도의 코일에 절연지를 감은 후 권선한 형태의 구조도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 구조를 갖는 모듈형 초전도 코일 조립체의 사시도이다.
도 7은 도 6의 분해 사시도이다.
도 8은 도 6의 요부 단면도이다.
도 9는 도 8의 분해도이다.
도 10은 도 9에서 절연지를 제거한 상태의 도면이다.
도 11은 2단 보빈과 1단 중앙지지판 간의 부분 확대 사시도이다.
도 12 내지 도 14는 도 7의 요부 확대도로서 초전도 코일 고정모듈의 작용을 설명하기 위한 도면들이다.
도 15 및 도 16은 초전도 코일 접합모듈의 작용을 설명하기 위한 도면들이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 구조를 갖는 모듈형 초전도 코일 조립체의 사시도, 도 7은 도 6의 분해 사시도, 도 8은 도 6의 요부 단면도, 도 9는 도 8의 분해도, 도 10은 도 9에서 절연지를 제거한 상태의 도면, 도 11은 2단 보빈과 1단 중앙지지판 간의 부분 확대 사시도, 도 12 내지 도 14는 도 7의 요부 확대도로서 초전도 코일 고정모듈의 작용을 설명하기 위한 도면들, 도 15 및 도 16은 초전도 코일 접합모듈의 작용을 설명하기 위한 도면들이다.
이들 도면을 참조하되 주로 도 6 내지 도 10을 참조하면, 본 실시예의 모듈형 초전도 코일 조립체(100)는 아래에서 위쪽으로 하부지지판(110), 1단 보빈(120), 1단 중앙지지판(130), 2단 보빈(140), 2단 중앙지지판(150), 3단 보빈(160), 상부지지판(170), 그리고 초전도 코일(C)을 포함한다.
참고로, 본 실시예의 모듈형 초전도 코일 조립체(100)의 자세한 설명을 위한 참조부호들은 편의를 위해 주로 도 9 및 10에 부여했다.
하부지지판(110), 1단 보빈(120), 1단 중앙지지판(130), 2단 보빈(140), 2단 중앙지지판(150), 3단 보빈(160) 및 상부지지판(170) 모두는 도 7처럼 4각의 루프 형상을 가질 수 있다.
그리고 하부지지판(110), 1단 보빈(120), 1단 중앙지지판(130), 2단 보빈(140), 2단 중앙지지판(150), 3단 보빈(160) 및 상부지지판(170) 모두는 상호간 나란하게 배치되는 한 쌍의 직선부와, 한 쌍의 직선부의 반대편에서 한 쌍의 직선부에 각각 연결되는 한 쌍의 곡선연결부를 포함한다.
다시 말해, 하부지지판(110), 1단 보빈(120), 1단 중앙지지판(130), 2단 보빈(140), 2단 중앙지지판(150), 3단 보빈(160) 및 상부지지판(170) 모두는 2개의 직선부와 2개의 곡선연결부가 4각의 루프 형상으로 조립되어 하나의 몸체를 이루게 된다.
본 실시예의 경우, 3층 구조 즉 초전도 코일(C)이 3층으로 권선되는 3층 구조를 예로 하고 있다.
이러한 경우, 3개의 1단 내지 3단 보빈(120,140,160), 그리고 2개의 1단 및 2단 중앙지지판(130,150)이 마련된다.
물론, 이러한 구조는 하나의 예일 뿐이며, 초전도 코일(C)이 4층 이상으로 된 모듈형 초전도 코일 조립체(미도시)에도 본 발명의 권리범위가 적용될 수 있다.
각 부품들에 대해 살펴보면, 우선 하부지지판(110)과 상부지지판(170)은 각 층에 배치된 초전도 코일(C)을 보호하는 한편 초전도 코일(C)의 수직 방향 이탈을 방지시키는 역할을 한다.
1단 및 2단 중앙지지판(130,150)은 1단 내지 3단 보빈(120,140,160)과 조립되어 초전도 코일(C)을 분리시키는 역할을 한다.
1단 내지 3단 보빈(120,140,160)은 1단 및 2단 중앙지지판(130,150)과 교번적으로 배열된다. 1단 내지 3단 보빈(120,140,160)들은 1단 및 2단 중앙지지판(130,150)과 해당 위치에서 볼트 결합된다.
한편, 이와 같은 구조를 갖는 본 실시예의 경우, 도 10처럼 1단 및 2단 중앙지지판(130,150)과 1단 내지 3단 보빈(120,140,160)이 상호 맞닿는 영역은 상호간 분리가 저지되게 단차 가공된 후에, 상호간 조립된다.
다시 말해, 1단 및 2단 중앙지지판(130,150)의 일 영역을 단 가공하고, 1단 내지 3단 보빈(120,140,160) 역시, 1단 및 2단 중앙지지판(130,150)의 단 가공 형상에 맞게 단 가공하여 조립 배치한 후에 볼트 체결함으로써 이들이 견고하게 고정되도록 하고 있다.
이에 대해 살펴보면, 1단 보빈(120)의 상면에 형성되는 단차가공부(120a)가 1단 중앙지지판(130)의 하면에 형성되는 단차가공부(130a)에 단차 조립되고, 1단 중앙지지판(130)의 상면은 2단 보빈(140)의 하면에 형성되는 단차가공부(140a)에 단차 조립된다.
그리고 2단 중앙지지판(150)의 하면에 형성되는 단차가공부(150a)는 2단 보빈(140)의 상면에 형성되는 단차가공부(140b)에 단차 조립되고 2단 중앙지지판(150)의 상면은 3단 보빈(160)의 하면에 형성되는 단차가공부(160a)에 단차 조립된다.
본 실시예의 경우, 이와 같은 구조로서 1단 내지 3단 보빈(120,140,160)들과 1단 및 2단 중앙지지판(130,150)들이 상호간 교번적으로 단차 조립되기 때문에 힘들고 정교한 가공이 아니더라도 조립이 손쉬워지는 이점이 있다.
뿐만 아니라 단 가공 후에 가공된 부분이 서로 맞대어 배치되고, 이후에 간단한 볼트 체결이 진행되는 정도에 불과하기 때문에, 종전처럼 별도의 위치조정을 위한 수단이나 고정 수단 등이 불필요하기 때문에 매우 간단한 조립 공정을 이끌어낼 수 있다.
특히, 1단 내지 3단 보빈(120,140,160)들과 1단 및 2단 중앙지지판(130,150)들은 단 가공되어 서로 맞대어진 정확한 위치에서 볼트 체결되기 때문에 이동 및 발전기 구동시에도 상호간 분리되거나 이탈될 위험이 없다. 무엇보다도, 조립 시 단차 가공되는 부분이 서로서로 잘 배치되기 때문에 기존의 방법보다 조립자의 숙련도에 의존하지 않고서도 단시간 내에 조립할 수 있으며, 종전에 사용되던 고정핀의 분실 위험도 없다.
그리고 본 실시예처럼 다층 구조를 가지는 모듈형 초전도 코일 조립체(100)의 각 구성품은 제작 시 정밀 가공을 요하지 않으며, 단지 단 가공을 위한 밀링가공, 홀 가공을 위한 선반가공 등 간단한 가공공정을 거치므로 정밀가공 보다 제작시간이 훨씬 단축된다.
또한 시험 단계에서는 가공품을 사용하더라도 양산 단계에서는 보빈(120,140,160)들과 지지판(110,130,150,170)들을 금형을 제작하여 압출하는 방법을 적용한다면 제작시간은 더욱 단축될 것이다.
보빈(120,140,160)들과 지지판(110,130,150,170)들을 압출 제작하게 되면 원하는 길이만큼 커팅하여 홀 가공만 함으로써 신속하게 제작할 수 있는 이점이 있다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 1단 내지 3단 보빈(120,140,160), 1단 및 2단 중앙지지판(130,150), 상부지지판(170), 하부지지판(110) 및 초전도 코일(C) 사이에는 초전도 코일(C)에 대하여 전기적으로 절연시키는 다수의 절연지(R)가 배치된다.
이때의 절연지(R)는 초전도 코일(C)에 대한 완전 절연을 위하여 1단 내지 3단 보빈(120,140,160), 1단 및 2단 중앙지지판(130,150), 상부지지판(170), 하부지지판(110) 및 초전도 코일(C) 사이에 부착된다.
또한 절연지(R)는 1단 내지 3단 보빈(120,140,160), 1단 및 2단 중앙지지판(130,150), 상부지지판(170) 및 하부지지판(110)이 조립되기 전에 해당 위치에 미리 부착된다.
이와 같은 구조에 의해 황동 소재인 보빈(120,140,160)들과 초전도 코일(C) 두 도체간의 절연을 완벽하게 구현할 수 있다.
절연지(R)의 부착 위치에 대해 간략하게 알아본다.
1단 보빈(120)에는 단 가공 영역의 양각 전면과 측면과 하단면은 양각 전면과 같은 깊이만큼 절연지(R)를 부착한다. 1단 보빈(120)에 조립되는 1단 중앙지지판(130)에는 단 가공 영역의 음각 전면과 상단부에는 음각 전면과 같은 깊이만큼 절연지(R)를 부착한다.
2단 보빈(140)에는 하부 단 가공 영역 음각 전면과 측면과 상단 단 가공 영역 양각 전면에 절연지(R)를 부착한다. 2단 보빈(140) 다음으로 조립되는 2단 중앙지지판(150)에는 단 가공 영역 음각 전면과 상단부에는 음각 전면과 같은 깊이만큼 절연지(R)를 부착한다.
3단 보빈(160)에는 단 가공 영역 음각 전면과 측면과 상단면은 음각 전면과 같은 깊이만큼 절연지(R)를 부착한다.
하부지지판(110)에는 양면에 1단 보빈(120)에 부착된 절연지(R)와 최소 5mm 이상 중첩되게 절연지(R)를 부착한다.
상부지지판(170)에도 동일한 방법으로 3단 보빈(160)에 부착된 절연지(R)와 최소 5mm 이상 중첩되게 절연지(R)를 부착한다.
이와 같은 방식으로 절연지(R)를 부착하는 경우, 종래의 구조적인 문제로 초전도 코일(C) 권선 시 최초 3바퀴 정도 코일에 절연지(R)를 부착하여 권선하는 일시적인 대안이 아닌 구조적으로 다층 구조를 구성할 수 있기 때문에, 쇼트가 발생할 수 있는 근본적인 위험요소를 제거하여 전류 손실을 방지함으로써 초전도 발전기의 핵심 기능인 인입된 높은 전류를 초전도 코일에서 장시간 지속하여 유지하는 기능을 충분히 발휘할 수 있다. 이는 친환경적인 대체 에너지원인 초전도 발전기의 가장 큰 강점인 고효율을 실현하는데 중요한 전환이 될 것이다.
도 11을 참조하면, 곡선연결부를 형성하는 2단 보빈(140)의 단부 영역은 1단 중앙지지판(130)의 곡선연결부의 단부 영역과 직선부의 단부 영역에 걸쳐 배치된다.
다시 말해, 2단 보빈(140)의 라운딩 형상을 갖는 곡선 단부 영역이 1단 중앙지지판(130)의 곡선연결부의 단부 영역과 직선부의 단부 영역에 걸쳐 배치되어 2개의 지지판부를 동시에 고정하는 구조를 갖는다. 이러한 경우, 안정적인 고정 구조를 이끌어낼 수 있다. 나머지 부분들도 동일한 형태를 갖는다.
한편, 도 12 내지 도 14를 참조하면, 본 실시예의 모듈형 초전도 코일 조립체(100)는 초전도 코일 고정모듈(180)을 더 포함한다.
초전도 코일 고정모듈(180)은 초전도 코일(C)의 최초 권선 시 불균일한 장력이나 외력에 의해 초전도 코일(C)이 이탈되는 것을 저지한다.
다시 말해, 초전도 코일(C)의 최초 권선 시 권선되는 장력이 일정하지 않거나 기타 충격으로부터 이탈할 수 있는 위험요소를 제거하기 위해 초전도 코일 고정모듈(180)이 마련된다.
이러한 초전도 코일 고정모듈(180)은 회전형 막대 형상을 갖는다. 초전도 코일 고정모듈(180)은 예컨대, 2단 보빈(140)의 힌지핀(H)에 결합되어 회전 축심을 형성하는 핀공(181)과, 2단 보빈(140) 측으로 볼트가 체결되는 장소를 형성하는 제1 볼트체결공(182)을 포함한다.
이에, 도 12처럼 2단 보빈(140)의 힌지핀(H)에 핀공(181)을 끼워 초전도 코일 고정모듈(180)을 조립한 후, 도 13 및 도 14처럼 초전도 코일 고정모듈(180)을 초전도 코일(C) 측으로 회전시킨 후에, 제1 볼트체결공(182)으로 볼트를 체결하여 2단 보빈(140)에 체결시킴으로써 초전도 코일 고정모듈(180)을 설치할 수 있다. 이와 같은 방식은 종래의 절연테이프를 사용하는 것에 비해 훨씬 견고하게 초전도 코일(C)을 고정시킬 수 있는 이점이 있다.
한편, 도 15와 도 16에 도시된 바와 같이, 만약 초전도 코일(C)이 다층 구조를 갖는 경우라면 이들을 접합시키기 위해 초전도 코일 접합모듈(190)이 더 사용될 수 있다.
초전도 코일 접합모듈(190)에는 코일 접합면부(191)가 형성되는데, 이 코일 접합면부(191)가 다층 구조의 초전도 코일(C) 쪽을 향하여 초전도 코일(C)에 접할 수 있도록 초전도 코일 접합모듈(190)이 예컨대, 2단 보빈(160)의 통공(O)으로 삽입될 수 있다.
이때, 2단 보빈(160)의 배면에는 2단 보빈(160)의 통공(O)으로 삽입 배치된 초전도 코일 접합모듈(190)을 볼트로 고정시키기 위한 다수의 제2 볼트체결공(165)이 더 형성될 수 있다.
이상 설명한 바와 같은 구조와 작용을 갖는 본 실시예에 따르면, 단차 가공에 의해 상호간 조립되는 다층 모듈형으로 제작됨으로써 조립이 간편하여 조립 공정을 단순화시킬 수 있음은 물론 종래처럼 불필요한 정밀가공 작업을 제외할 수 있어 전반적으로 원가 절감에 따른 생산성 향상을 도모할 수 있게 된다.
특히, 본 실시예에 따르면, 기존의 초전도 모터의 코일 조립체에서 발생되는 문제점을 해결하고 제작 단계에서의 원가를 절감하며, 조립단계를 간소화하여 대량생산 단계에서 보다 효율적으로 발전기를 생산할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
C : 초전도 코일 R : 절연지
100 : 모듈형 초전도 코일 조립체 110 : 하부지지판
120 : 1단 보빈 130 : 1단 중앙지지판
140 : 2단 보빈 150 : 2단 중앙지지판
160 : 3단 보빈 170 : 상부지지판
180 : 초전도 코일 고정모듈 190 : 초전도 코일 접합모듈

Claims (11)

  1. 상호간 이격 배치되는 다수의 중앙지지판;
    상기 중앙지지판과 교번적으로 배열되며, 상기 중앙지지판들과 볼트 결합되는 다수의 보빈;
    상기 보빈들의 최외측 상부에서 상기 중앙지지판과 나란하게 배치되는 상부지지판;
    상기 보빈들의 최외측 하부에서 상기 중앙지지판과 나란하게 배치되는 하부지지판; 및
    상기 다수의 중앙지지판, 상기 다수의 보빈, 상기 상부지지판 및 상기 하부지지판 사이의 공간에 권선되는 초전도 코일;을 포함하며,
    상기 중앙지지판들과 상기 보빈들이 상호 맞닿는 영역은 상호간 분리가 저지되게 단차 가공되어 조립되는 것을 특징으로 하는 다층 구조를 갖는 모듈형 초전도 코일 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 중앙지지판, 상기 다수의 보빈, 상기 상부지지판 및 상기 하부지지판 모두는,
    상호간 나란하게 배치되는 한 쌍의 직선부; 및
    상기 한 쌍의 직선부의 반대편에서 상기 한 쌍의 직선부에 각각 연결되는 한 쌍의 곡선연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 구조를 갖는 모듈형 초전도 코일 조립체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 곡선연결부를 형성하는 어느 한 보빈의 단부 영역은 상기 중앙지지판의 곡선연결부의 단부 영역과 직선부의 단부 영역에 걸쳐 배치되는 것을 특징으로 하는 다층 구조를 갖는 모듈형 초전도 코일 조립체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 중앙지지판, 상기 다수의 보빈, 상기 상부지지판, 상기 하부지지판 및 상기 초전도 코일 사이에는 상기 초전도 코일에 대하여 전기적으로 절연시키는 다수의 절연지가 배치되는 것을 특징으로 하는 다층 구조를 갖는 모듈형 초전도 코일 조립체.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 다수의 절연지는 상기 초전도 코일에 대한 완전 절연을 위하여 상기 다수의 중앙지지판, 상기 다수의 보빈, 상기 상부지지판, 상기 하부지지판 및 상기 초전도 코일 사이에 부착되는 것을 특징으로 하는 다층 구조를 갖는 모듈형 초전도 코일 조립체.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 다수의 절연지는 상기 다수의 중앙지지판, 상기 다수의 보빈, 상기 상부지지판 및 상기 하부지지판이 조립되기 전에 해당 위치에 미리 부착되는 것을 특징으로 하는 다층 구조를 갖는 모듈형 초전도 코일 조립체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 초전도 코일의 최초 권선 시 불균일한 장력이나 외력에 의해 상기 초전도 코일이 이탈되는 것을 저지하는 초전도 코일 고정모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 구조를 갖는 모듈형 초전도 코일 조립체.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 초전도 코일 고정모듈은 회전형 막대 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 다층 구조를 갖는 모듈형 초전도 코일 조립체.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 초전도 코일 고정모듈은,
    상기 보빈의 힌지핀에 결합되어 회전 축심을 형성하는 핀공; 및
    상기 보빈 측으로 볼트가 체결되는 장소를 형성하는 제1 볼트체결공을 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 구조를 갖는 모듈형 초전도 코일 조립체.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 초전도 코일이 다층 구조를 갖는 경우, 상기 보빈의 통공으로 삽입되어 상기 다층 구조의 초전도 코일을 초전도 코일 접합모듈;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 구조를 갖는 모듈형 초전도 코일 조립체.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 보빈의 배면에는 상기 보빈의 통공으로 삽입 배치된 상기 초전도 코일 접합모듈을 볼트로 고정시키기 위한 다수의 제2 볼트체결공이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 다층 구조를 갖는 모듈형 초전도 코일 조립체.
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