KR20200059934A - 초전도 자석을 적용한 직류 회전기 - Google Patents

초전도 자석을 적용한 직류 회전기 Download PDF

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Abstract

초전도 자석을 적용한 직류 회전기가 개시된다. 상기 직류 회전기는 전기자 권선을 포함하는 회전자와, 상기 전기자 권선과 전기적으로 연결되고, 상기 브러시와 접촉하는 정류자와, 직류 전원으로부터 공급되는 직류 전류를 상기 정류자에 공급하는 브러시와, 상기 회전자를 중심으로 서로 대칭되게 위치하고, 외부로부터 직류 전류를 공급하면 자기장을 발생하는 복수의 초전도 자석과, 내부에 상기 초전도 자석이 위치하고, 상기 초전도 자석을 냉각시키는 냉각 시스템을 포함하고, 상기 초전도 자석에서 발생한 자기장이 상기 회전자를 여자시킨다.

Description

초전도 자석을 적용한 직류 회전기{DC ROTATING USING SUPERCONDUCTING MAGNET}
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 직류 회전기에 관한 것으로, 특히 고효율과 고토크를 가지는 직류 회전기에 관한 것이다.
극저온에서 전기적 저항이 '0'이 되는 초전도체는, 기존의 구리도체와 비교하여 고자장, 저손실 그리고 소형화라는 이점을 가지고 이미 많은 응용분야에 활용되고 있다. 특히, 초전도 자석은 자기 공명 영상(magnetic resonance imaging(MRI)), 핵자기 공명(nuclear magnetic resonance(NMR)), 입자 가속기, 자기분리장치 등에 사용되어 효율과 성능을 향상시킨다. 또한, 전력케이블과 초전도 변압기, 초전도 모터 및 발전기 등과 같이 산업전반에 걸쳐 그 응용기술이 지속적으로 연구되고 제품화되고 있다.
그 응용분야 중 하나로 초전도 회전기가 있다. 회전기는 전동기와 발전기를 통칭하여 사용되는 용어이다. 초전도 회전기는 계자에 구리 권선을 사용한 상전도 회전기가 산업용으로 널리 사용된다. 특히, 상전도 회전기에서 구리 권선을 대신 저항이 없고 고에너지 밀도의 공심형 초전도코일을 적용함으로써 손실, 무게, 부피를 획기적으로 줄일 수 있다.
초전도 회전기 기술이란 초전도 모터, 발전기, 냉각시스템의 설계, 제작, 제어, 운용 및 회전기 성능 시험에 관한 제반 기술을 의미한다. 이러한 초전도 회전기 기술을 적용하면 회전기 효율은 증가시키고, 회전기 무게와 부피는 줄일 수 있으므로 친환경 고효율 녹색 기술을 의미하기도 한다.
기존의 직류 회전기는 직류 전동기(또는 모터)와 발전기로 구분되어진다. 기계적 에너지에 의한 전원이 발생하면 발전기로, 전기적 전원에 의한 기계적 에너지가 발생하면 직류 전동기로 그 원리와 구조는 동일하다.
일반적인 직류 회전기는 고정자(stator)와 회전자(rotor)로 구성된다. 고정자는 영구자석으로 사용되고 회전자는 구리코일로 권선되어 속도 및 출력을 조절한다.
직류 전동기는 영구자석을 사용함으로써 동손이 없고 효율이 높으며 부피를 줄일 수 있어 일반 교류전동기보다 소형이다. 반면, 회전자에 흐르는 전류에 의한 전기자 반작용이 발생할 수 있고, 과열에 의해 감자되어 출력을 떨어뜨릴 수 있는 단점도 있다. 또한, 전동기를 사용하지 않을 때에도 자기장이 인가되어 있고, 높은 자기장을 발생시킬 수 없어 최대 출력에 한계가 있다.
공개특허공보 제10-2013-0059167호에는 초전도 베어링을 적용한 초전도 회전기 및 초전도 베어링의 냉각 시스템이 개시되어 있다. 상기 선행기술문헌은 기존의 무접촉 베어링 대신 초전도 베어링을 적용하여 별도의 위치 제어 시스템 없이 효과적으로 회전시키는 발명이 개시되어 있다.
그러나, 상기 선행기술문헌은 전기자에 의한 전기자 반작용이 발생하고, 발열에 의해 감자되는 문제점이 여전히 남아있다.
공개특허공보 제10-2013-0059167호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 직류 회전기는 고정자로 이용되는 영구자석 대신 초전도 자석을 적용하여 고효율, 고토크 직류 회전기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 초전도 자석을 적용한 직류 회전기는 전기자 권선을 포함하는 회전자와, 상기 전기자 권선과 전기적으로 연결되고, 상기 브러시와 접촉하는 정류자와, 직류 전원으로부터 공급되는 직류 전류를 상기 정류자에 공급하는 브러시와, 상기 회전자를 중심으로 서로 대칭되게 위치하고, 외부로부터 직류 전류를 공급하면 자기장을 발생하는 복수의 초전도 자석과, 내부에 상기 초전도 자석이 위치하고, 상기 초전도 자석을 냉각시키는 냉각 시스템을 포함하고, 상기 초전도 자석에서 발생한 자기장이 상기 회전자를 여자시킨다.
상기 직류 회전기는 상기 초전도 자석에서 발생한 자기장을 상기 회전자에 유도시키는 고정자 철심을 더 포한다.
상기 초전도 자석의 개수를 증가시켜 상기 초전도 자석에서 발생하는 자기장의 극수를 증가시킨다.
상기 정류자에 포함된 정류자편의 개수는 상기 초전도 자석에서 발생하는 자기장의 극수와 동일하다.
상기 초전도 자석에서 발생하는 자기장의 극수를 증가시켜 상기 회전자에 발생하는 회전자 토크를 증가시킨다.
상기 초전도 자석으로 공급되는 직류 전류를 증가시켜 상기 회전자에 발생하는 회전자 토크를 증가시킨다.
상기 냉각 시스템은 상기 자기장의 각 극을 구성하는 초전도 자석을 개별적으로 포함하도록 서로 분리되어 구성된다.
상기 초전도 자석과 상기 회전자와의 거리를 조절하여 상기 회전자에 발생하는 회전자 토크를 제어한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 초전도 자석을 적용한 직류 회전기는 영구자석이 낼 수 없는 고자기장을 발생시킬 수 있으므로, 회전자의 크기를 증가시키지 않아도 초전도 자석의 입력 전류를 제어하여 상기 회전자에 발생하는 토크를 증가시킬 수 있는 효과를 제공할 수 있다. 따라서, 다양한 운전 영역에서 동일한 출력을 낼 수 있도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 초전도 자석을 적용한 직류 회전기는 회전자에 의한 전기자 반작용을 최소화하고, 발열에 의한 감자 역시 최소화할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
도 1은 일반적인 직류 회전기를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 초전도 자석을 적용한 직류 회전기를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 초전도 자석을 적용한 직류 회전기를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 공심형 초전도 직류 회전기의 구조를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 4극 초전도 직류 회전기를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 4극 초전도 직류 회전기를 나타낸다.
도 7과 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 정류자편의 증가에 따른 효과를 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 본 발명에 따른 실시예 및 도면을 참조하여, 본 발명을 더욱 상술한다.
도 1은 일반적인 직류 회전기를 나타낸다. 도 1을 참조하면, 일반적인 직류 회전기(10)는 계자(110), 전기자(120), 정류자(130), 브러시(140), 및 DC 전력 공급 장치(150)을 포함한다. 일반적으로 계자(110)는 고정자이고 전기자(120)가 회전자인 구조를 이룬다.
일반적인 직류 회전기(10)의 작동 원리를 전동기 중심으로 설명하면, 계자(110)는 주 자속(B)의 생성을 담당하며, 전기자(120)와 상호작용하여 자기회로를 구성한다. 전기자(120)는 계자(110)가 만들어준 자속을 받아 회전력을 얻는다. 계자(110)는 필요한 자속만 생성해주기만 하면 되므로 전기자(120)보다는 전류가 비교적 적게 흐른다. 계자(110)는 자속을 만들기 위해 영구자석을 이용하거나 전자석을 이용한다.
계자(110)로서 영구자석을 이용하면 별도의 권선없이 자속을 만들어 낼 수 있지만 자속을 제어하지 못하여 속도조절이 힘들 수 있다. 반면 전자석을 이용하면 별도의 여자전원이 필요하지만 전자석으로 흐르는 전류를 조절하여 전동기의 속도제어가 용이해진다는 장점이 있다. 그러나, 전자석으로 흐르는 전류를 조절하여 자기장의 세기를 조절하는 데에는 한계가 있다. 따라서, 이러한 자기장의 한계를 극복하고자 본 발명은 고정자로 이용되는 영구자석 대신 초전도 자석을 직류 회전기에 적용한 초전도 직류 회전기에 관한 것이다.
전기자(120)는 계자(110)가 만들어낸 자속(B)을 끊어내어 플레밍의 왼손 법칙을 통해 회전자에 발생하는 토크(F)를 생성한다. 전동기에 전원을 공급해주면 전동기가 회전하는데 이 때 전원의 전류가 흐르는 곳이 전기자(120)이다. 공급하는 전류가 직접 흐르는 곳이기 때문에 대용량일수록 선이 굵고 복잡하다.
정류자(130)는 DC 전력 공급 장치(150)로부터 공급되는 직류 전류를 교류 전류로 바꾸어 전기자(120)에 공급한다. 교류전류로 바꾸어주는 이유는 전동기는 전류의 방향이 수시로 바뀌면서 플레밍의 왼손 법칙에 의한 힘도 수시로 바뀌어야 회전하기 때문이다.
브러시(140)는 정류자(130)와 접촉하여 전동기 내부회로와 외부회로를 연결하는 부분이다. 브러시(140)로는 탄소 브러시, 흑연 브러시, 전기 흑연 브러시, 금속 흑연 브러시 등이 있다.
이하 도 2부터는 본 발명의 실시 예에 따른 초전도 자석을 적용한 직류 회전기가 일반적인 직류 회전기와의 차이점을 중심으로 도시되고 설명될 것이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 초전도 자석을 적용한 직류 회전기의 정면도를 나타내고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 초전도 자석을 적용한 직류 회전기의 전체 도면을 나타낸다. 도 2와 도 3을 참조하면, 초전도 자석을 적용한 직류 회전기(20A)를 설명하기 위하여 고정자 철심(210-1, 210-3), 초전도 자석(230-1 내지 230-4), 정류자(250), 초전도 자석 냉각 시스템(270)이 도시되어 있다.
초전도 자석(230-1 내지 230-4)은 고정자의 역할을 하고 균일한 자기장을 발생시킨다. 균일한 자기장 내에서 회전자가 위치하고, 상기 회전자는 전기자 권선을 포함한다. 정류자는 상기 전기자 권선과 전기적으로 연결되고, 브러시는 직류 전원으로부터 공급되는 직류 전류를 상기 정류자에 공급한다. 브러시를 이용하여 정류자로 직류전원을 공급하면 정류자에 포함된 정류자편으로 매 극 당 전류의 방향이 바뀌어 상기 회전자가 회전하게 된다.
초전도 자석(230-1 내지 230-4)은 상기 회전자를 중심으로 서로 대칭되게 위치하고, 외부로부터 직류 전류가 공급되면 자기장을 발생한다. 초전도 자석(230-1 내지 230-4)에서 발생한 자기장은 상기 회전자를 여자시킨다.
직류 회전기(20A)는 전기 에너지를 기계적 회전 에너지로 변환하는 모터와, 기계적 회전 에너지가 전기 에너지로 전환되는 발전기가 있다. 발전기에서, 전기자 권선된 회전자가 초전도 자석이 발생하는 균일한 자기장 내에서 외부의 기계적인 힘에 의해 강제로 회전된다. 이는 전기자에 유도 전류를 발생시켜 정류자편으로 직류전류가 발생하게 된다. 모터에서, 회전속도는 전기자 권선으로 공급되는 직류전류의 크기에 따라 조절되고, 회전자에 발생하는 회전력(토크)은 초전도 자석의 자기장의 세기에 따라 조절된다.
초전도 자석(230-1 내지 230-4)은 초전도 자석(230-1 내지 230-4)으로 입력되는 전류를 조절하여 자기장의 세기를 실시간으로 조절할 수 있다. 초전도 자석(230-1 내지 230-4)은 영구자석과 달리 고자기장을 발생시킬 수 있으므로, 초전도 자석(230-1 내지 230-4)으로 입력되는 전류를 증가시키면 초전도 자석(230-1 내지 230-4)의 자기장의 세기가 증가하여 회전자에 발생하는 회전력(토크)을 증가시킬 수 있다.
따라서, 회전자의 크기를 증가시키지 않아도 초전도 자석의 입력 전류를 제어하여 회전자에 발생하는 토크를 증가시킬 수 있으므로 고출력을 얻을 수 있고, 다양한 운전 영역에서 동일한 출력을 낼 수 있다.
또한, 초전도 자석을 적용한 직류 회전기는 회전자에 의한 전기자 반작용을 최소화할 수 있다. 전기자 반작용은 계자(초전도자석)의 주자속이 전기자에 흐르는 전류에 의해 발생한 자속에 의해 왜곡되는 현상이다. 초전도자석에서 발생되는 주자속은 구리코일이나 영구자석과 같은 기존계자에서 발생하는 자속보다 2 배 이상의 강한 자기장을 발생시킬 수 있으므로, 전기자에 흐르는 전류에 의해 발생되는 자속의 영향을 최소화 할 수 있게 된다.
또한, 초전도 자석을 적용한 직류 회전기는 발열에 의한 감자를 최소화할 수 있다. 왜냐하면, 영구자석은 일반적으로 80도 이상의 온도에서는 자화된 자속의 세기가 감소하는 감자특성이 나타나고 이는 전체 직류회전기의 출력 및 회전(전압전류)특성을 저하시키기 때문이다.
초전도 자석(230-1 내지 230-4)으로 입력되는 전류의 방향이 바뀌면 초전도 자석의 극성이 바뀐다. 초전도 자석의 극성을 바꾸면 전기자의 회전방향을 반대로 바꿀 수 있다. 전기자로 공급되는 직류전류가 증가하면 정류자(250)의 회전 속도가 증가한다. 회전기의 출력도 증가한다.
고정자 철심(210-1, 210-3)은 자기장의 각 극을 구성하는 초전도 자석(230-1 내지 230-4) 사이에 위치할 수 있다. 고정자 철심(210-1, 210-3)은 초전도 자석(230-1 내지 230-4)에서 발생한 자기장을 회전자에 유도시켜 누설자속을 최소화하는 역할을 한다. 초전도 자석(230-1 내지 230-4)으로 입력되는 전류의 방향이 바뀌면 초전도 자석(230-1 내지 230-4)의 극성이 바뀌고, 초전도 자석(230-1 내지 230-4)의 극성에 따라 고정자 철심(210-1, 210-3)의 극성이 변한다.
초전도 자석(230-1 내지 230-4)은 초전도체의 초전도 성질을 유지하기 위한 최소한의 조건으로 초전도 자석 냉각 시스템(270) 내부에 위치한다. 초전도 자석 냉각 시스템(270)은 극저온 환경을 유지하기 위해 극저온 냉동기 또는 냉매를 사용하여야 한다. 또한, 초전도 자석 냉각 시스템(270)은 외부의 열침입을 막기 위해 내부가 진공으로 유지되어야 한다.
초전도 자석을 구성하는 방법은 2극 또는 다극의 초전도 자석을 하나의 극저온 냉각 시스템으로 구성하는 일체형 냉각 시스템과, 자기장의 각 극을 구성하는 초전도 자석을 개별적으로 구성하는 분리형 냉각 시스템이 있다. 이는 초전도 직류 회전기의 응용 사례에 따라 달리 적용 가능하다. 도 2에서는 초전도 자석이 하나의 냉각 시스템으로 구성된 일체형 냉각 시스템이 도시되고 설명되었으나, 도 4에서는 분리형 냉각 시스템이 도시되고 설명될 것이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 초전도 자석을 적용한 직류 회전기를 나타낸다. 도 4의 직류 회전기(20B)는 도 2의 직류 회전기(20A)의 초전도 자석 냉각 시스템(270)이 분리형 냉각 시스템(270-1, 270-3)으로 구성된 점에서 차이가 있다.
분리형 냉각 시스템(270-1, 270-3)은 각 극을 구성하는 초전도 자석이 각 냉각 시스템에 개별적으로 구성됨과 동시에 각 냉각 시스템은 회전부와도 분리된다. 따라서, 분리형 냉각 시스템(270-1, 270-3)은 초전도 자석의 거리를 조절함으로써 회전자에 발생하는 토크 제어가 가능하다는 장점이 있다. 왜냐하면, 자기장의 세기는 거리의 제곱에 반비례하므로, 초전도 자석(230-1 내지 230-4)과 회전자와의 거리가 가까울수록 회전자에 발생하는 토크가 증가하고, 초전도 자석(230-1 내지 230-4)과 회전자와의 거리가 멀수록 회전자에 발생하는 토크가 감소하기 때문이다.
또한, 초전도 직류 회전기는 철심형으로 구성될 수 있고, 공심형으로 구성될 수 있다. 도 4에서는 철심형 초전도 직류 회전기가 도시되고 설명되었으나, 도 5에서는 공심형 초전도 직류 회전기가 도시되고 설명될 것이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 공심형 초전도 직류 회전기의 구조를 나타낸다. 도 5의 공심형 초전도 직류 회전기(20C)는 도 4의 철심형 초전도 직류 회전기(20B)에서 고정자 철심(210-2, 210-3)이 제외된 점에서 구조적인 차이가 있다. 공심형 초전도 직류 회전기(20C)는 철심형 초전도 직류 회전기(20B)의 단점인 철심의 히스테리시스손에 의한 발열 손실이 사라지므로 시스템의 에너지 효율을 높일 수 있는 장점이 있다.
도 4와 도 5를 참조하면, 도 4의 철심형 초전도 직류 회전기(20B)는 공심형 초전도 직류 회전기(20C)보다 높은 자기장을 발생시킬 수 있어 고출력을 내는데 용이하다. 그러나, 도 4의 철심형 초전도 직류 회전기(20B)는 철손에 의한 손실발생으로 효율이 상대적으로 떨어질 수 있다.
공심형 초전도 직류 회전기(20C)는 초기 출력은 낮지만 철손이 발생하지 않아 효율을 높일 수 있다. 뿐만 아니라, 전체 회전기의 무게를 줄일 수 있어, 중소형 선박추진모터에 적용 시 무게절감을 통한 출력향상을 꾀할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 4극 초전도 직류 회전기를 나타낸다. 본 발명의 실시 예에 따른 초전도 자석을 적용한 직류 회전기는 사용 목적에 따라, 초전도 자석을 쌍으로 배치하되 초전도 자석의 개수를 증가시켜 2극 직류 회전기, 4극 직류 회전기, 또는 8극 직류 회전기 등 다양하게 적용 할 수 있다. 도 2 내지 도 5에서는 N극 1개와 S극 1개인 2극 초전도 직류 회전기가 도시되었으나, 도 6에서는 초전도 자석(330-1 내지 330-8)의 개수를 증가시켜 N극과 S극이 각각 2개씩인 4극 초전도 직류 회전기(30)가 도시된다.
도 6을 참조하면, 초전도 자석(330-1 내지 330-8)의 개수를 4개에서 8개로 증가시켜 회전 모터의 극수(또는 초전도 자석에서 발생하는 자기장의 극수)를 2극에서 4극으로 증가시킬 수 있다. 회전 모터의 극수는 정류자(350)에 포함된 정류자편의 개수와 동일하다.
회전 모터의 극수가 증가하면 각 극에 해당하는 계자의 극을 동일한 크기로 대칭되게 배치하면서 증가시켜야 한다. 따라서, 반경 방향으로 크기가 증기하게 되므로 회전기 반경이 커져서 회전 모터의 외형이 커진다. 또한, 전기자가 한바퀴 회전하기 위해서는 극수 만큼 전기자 전류의 방향이 바뀌어 극을 바꾸면서 통과해야 하므로 회전 속도가 감소하게 된다.
그러나, 극수가 많을수록 전기자에 영향을 주는 자극의 수도 증가하므로 회전하기 위한 힘(토그)이 증가하게 된다.
출력(P)은 회전속도와 토크의 곱으로 계산되므로(수학식 참조) 극수가 증가하면 정격회전속도가 감소하지만, 회전자에 발생하는 회전자 토크를 증가시켜 출력을 향상시킬 수 있다.
[수학식]
Figure pat00001
회전 모터의 극수가 2극일 경우 저 토크 고속운전이 가능하나 회전 모터의 극수가 증가하면 회전 속도는 감소하지만 회전자에 발생하는 토크를 증가시킬 수 있다. 따라서, 초전도 직류 회전기를 이용하면 응용기기에 따라 회전 모터의 극수를 조절할 수 있어서 다양한 응용사례를 기대할 수 있다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 4극 초전도 직류 회전기도 자기장의 각 극을 구성하는 초전도 자석을 개별적으로 구성하는 분리형 냉각 시스템(370-1, 370-3, 370-5, 370-7)으로 구성할 수 있다.
또한, 도 6에서는 4극 초전도 직류 회전기가 자기장의 각 극을 구성하는 초전도 자석(330-1 내지 330-8) 사이에 고정자 철심(310-1, 310-3, 310-5, 310-7)이 위치하는 철심형으로 구현된 예가 도시되었으나, 이에 한정 되는 것은 아니고 4극 초전도 직류 회전기가 공심형으로도 구현될 수 있다.
도 7과 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 정류자편의 증가에 따른 효과를 설명하기 위한 도면이다. 도 7과 같이 정류자편의 개수가 2개에서 4개로 증가할 때, 도 8과 같이 직류전류 파형의 리플을 최소화할 수 있다. 따라서 전력 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
20A; 초전도 자석을 적용한 직류 회전기
210-1, 210-3; 고정자 철심
230-1 ~ 230-4; 초전도 자석
250; 정류자
270; 초전도 자석 냉각 시스템

Claims (8)

  1. 전기자 권선을 포함하는 회전자;
    상기 전기자 권선과 전기적으로 연결되고, 상기 브러시와 접촉하는 정류자;
    직류 전원으로부터 공급되는 직류 전류를 상기 정류자에 공급하는 브러시;
    상기 회전자를 중심으로 서로 대칭되게 위치하고, 외부로부터 직류 전류를 공급하면 자기장을 발생하는 복수의 초전도 자석; 및
    내부에 상기 초전도 자석이 위치하고, 상기 초전도 자석을 냉각시키는 냉각 시스템;을 포함하고,
    상기 초전도 자석에서 발생한 자기장이 상기 회전자를 여자시키는 것을 특징으로 하는 초전도 자석을 적용한 직류 회전기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 초전도 자석에서 발생한 자기장을 상기 회전자에 유도시키는 고정자 철심;을 더 포함하는 초전도 자석을 적용한 직류 회전기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 초전도 자석의 개수를 증가시켜 상기 초전도 자석에서 발생하는 자기장의 극수를 증가시키는 것을 특징으로 하는 초전도 자석을 적용한 직류 회전기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 정류자에 포함된 정류자편의 개수는 상기 초전도 자석에서 발생하는 자기장의 극수와 동일한 것을 특징으로 하는 초전도 자석을 적용한 직류 회전기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 초전도 자석에서 발생하는 자기장의 극수를 증가시켜 상기 회전자에 발생하는 회전자 토크를 증가시키는 것을 특징으로 하는 초전도 자석을 적용한 직류 회전기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 초전도 자석으로 공급되는 직류 전류를 증가시켜 상기 회전자에 발생하는 회전자 토크를 증가시키는 것을 특징으로 하는 초전도 자석을 적용한 직류 회전기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 냉각 시스템은 상기 자기장의 각 극을 구성하는 초전도 자석을 개별적으로 포함하도록 서로 분리되어 구성되는 것을 특징으로 하는 초전도 자석을 적용한 직류 회전기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 초전도 자석과 상기 회전자와의 거리를 조절하여 상기 회전자에 발생하는 회전자 토크를 제어하는 것을 특징으로 하는 초전도 자석을 적용한 직류 회전기.
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