KR20230053950A - Rotor and super conductive rotary machine comprising the same - Google Patents

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KR20230053950A
KR20230053950A KR1020210137353A KR20210137353A KR20230053950A KR 20230053950 A KR20230053950 A KR 20230053950A KR 1020210137353 A KR1020210137353 A KR 1020210137353A KR 20210137353 A KR20210137353 A KR 20210137353A KR 20230053950 A KR20230053950 A KR 20230053950A
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박민원
성해진
고병수
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김창현
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창원대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a rotor which comprises: a first power source; a plurality of superconducting coils connected to the first power source; a cooling unit installed on one end of the plurality of superconducting coils; a plurality of auxiliary wires corresponding to the plurality of superconducting coils; a heater installed in each of the plurality of auxiliary wires; and a second power source connected to the plurality of auxiliary wires. An auxiliary wire corresponding to a superconducting coil complements a magnetic field of the superconducting coil to adjust a size of the magnetic field without additional equipment.

Description

회전자 및 이를 포함하는 초전도 회전기{ROTOR AND SUPER CONDUCTIVE ROTARY MACHINE COMPRISING THE SAME}Rotor and superconducting rotating machine including the same {ROTOR AND SUPER CONDUCTIVE ROTARY MACHINE COMPRISING THE SAME}

본 발명은 회전자 및 이를 포함하는 초전도 회전기에 관한 것이다. 구체적으로, 초전도 코일에 문제가 발생하여 자기장이 저하될 경우 보조 권선을 통해 자기장 성능을 보완할 수 있는 회전자에 관한 것이다. The present invention relates to a rotor and a superconducting rotor including the same. Specifically, the present invention relates to a rotor capable of supplementing magnetic field performance through an auxiliary winding when a problem occurs in a superconducting coil and the magnetic field deteriorates.

기술이 진보함에 따라 초전도 회전기들은 점차적으로 대용량화 되어가고 있으며, 이에 따라 초전도 코일 또한 고 자장 특성을 가지게 되고 초전도라는 특성으로 인해 일반 구리를 적용한 코일과 비교하여 큰 전류밀도를 가지게 된다. 이러한 초전도 회전기의 경우 여러 개의 초전도 코일이 계자의 역할을 한다. 초전도 코일은 제작 시 제작자의 핸들링 방식, 초전도선의 제조 공정으로 인한 두께 및 폭의 차이 등으로 인해 약간의 인덕턴스 차이, 자기장 크기의 차이 등이 발생할 수 있다. As technology advances, superconducting rotors are gradually becoming larger in capacity, and accordingly, superconducting coils also have high magnetic field characteristics, and due to the characteristics of superconductivity, they have a higher current density than coils using general copper. In the case of such a superconducting rotor, several superconducting coils serve as fields. When superconducting coils are manufactured, slight differences in inductance, differences in magnetic field, etc. may occur due to a manufacturer's handling method and differences in thickness and width due to the manufacturing process of superconducting wires.

종래의 영구자석 회전기의 경우 오랜 장비 사용과 열적으로 취약한 환경에서 작동될 경우 계자의 영구자석에 감자현상이 일어났다. 이 때 회전기는 토크 리플이 증가하며 유기기전력 또한 감소하며 고조파에 대한 영향이 더 커지는 문제점이 발생하였다. In the case of a conventional permanent magnet rotor, when the equipment is used for a long time and operated in a thermally vulnerable environment, the permanent magnet of the field is demagnetized. At this time, the rotor has a problem that the torque ripple increases, the induced electromotive force also decreases, and the effect on harmonics increases.

토크리플이 커질 경우 정격 부하조건에서 기기가 받은 스트레스의 폭이 증가하기 때문에 구조적 문제가 발생할 수 있고 유기기 전력의 크기가 감소하면 목표로 하는 정격 출력을 얻기 어려운 문제점이 있다. 대용량의 초전도 회전기의 경우 제작 경험과 분석이 부족하여 여러 개의 초전도 코일을 제작하여 전체 시스템을 제작하게 될 경우 영구 자석 발전기보다 더 크리티컬한 문제가 발생할 수 있다. When the torque ripple increases, a structural problem may occur because the width of the stress received by the device increases under the rated load condition, and when the size of the induced electromotive force decreases, it is difficult to obtain the target rated output. In the case of a large-capacity superconducting rotor, a more critical problem than a permanent magnet generator may occur if the entire system is manufactured by manufacturing several superconducting coils due to lack of manufacturing experience and analysis.

등록특허공보 KR 제10-1981056호Registered Patent Publication No. KR 10-1981056

본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 회전자에 대한 것으로서, 초전도 코일에 대응되는 보조 권선이 상기 초전도 코일의 자기장을 보완하여 추가적인 설비 없이 자기장의 크기를 조절할 수 있다. The present invention relates to a rotor for solving the above-described problems of the prior art, and an auxiliary winding corresponding to a superconducting coil supplements a magnetic field of the superconducting coil so that the size of the magnetic field can be adjusted without additional equipment.

또한, 상기 회전자를 포함하는 초전도 회전기를 제공하는 것이다. In addition, a superconducting rotor including the rotor is provided.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 회전자는 제 1 전원; 상기 제 1 전원과 연결되는 복수의 초전도 코일; 상기 복수의 초전도 코일의 일단에 구비되는 냉각부; 상기 복수의 초전도 코일과 대응되는 복수의 보조 권선; 상기 복수의 보조 권선마다 구비되는 히터; 및 상기 복수의 보조 권선과 연결되는 제 2 전원;을 포함한다. The rotor of the present invention for achieving the above technical problem is a first power source; a plurality of superconducting coils connected to the first power source; a cooling unit provided at one end of the plurality of superconducting coils; a plurality of auxiliary windings corresponding to the plurality of superconducting coils; a heater provided for each of the plurality of auxiliary windings; and a second power source connected to the plurality of auxiliary windings.

상기 보조 권선의 자기장은 상기 초전도 코일의 자기장을 보완하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The magnetic field of the auxiliary winding may supplement the magnetic field of the superconducting coil, but is not limited thereto.

상기 히터가 미 구동시 상기 보조 권선에는 전류가 흐르는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. Current may flow through the auxiliary winding when the heater is not driven, but is not limited thereto.

상기 보조 권선은 상기 초전도 코일 보다 높은 온도에서 작동되는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The auxiliary winding may operate at a higher temperature than the superconducting coil, but is not limited thereto.

상기 초전도 코일과 상기 보조 권선의 권선 방향은 같은 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. Winding directions of the superconducting coil and the auxiliary winding may be the same, but are not limited thereto.

상기 복수의 보조 권선은 직렬로 연결되어 있는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The plurality of auxiliary windings may be connected in series, but is not limited thereto.

상기 보조 권선은 유리섬유강화플라스틱으로 이루어지는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The auxiliary winding may be made of glass fiber reinforced plastic, but is not limited thereto.

상기 히터는 니크롬선 히터인 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The heater may be a nichrome wire heater, but is not limited thereto.

본원의 초전도 회전기는 상기 회전자를 포함한다. The superconducting rotor of the present invention includes the rotor.

상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다. The above-described problem solving means are merely exemplary and should not be construed as intended to limit the present disclosure. In addition to the exemplary embodiments described above, additional embodiments may exist in the drawings and detailed description of the invention.

개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.The disclosed technology may have the following effects. However, it does not mean that a specific embodiment must include all of the following effects or only the following effects, so it should not be understood that the scope of rights of the disclosed technology is limited thereby.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 본원에 따른 회전자는 보조 권선을 삽입함으로써 손상된 초전도 코일의 교체 없이 상기 초전도 코일의 자기장을 보완할 수 있다. 특히, 상기 보조 권선마다 구비되는 히터를 이용하여 상기 보조 권선을 선택적으로 구동할 수 있다. 즉, 손상된 초전도 코일에 대응되는 보조 권선에 선택적으로 전류를 흐르게 함으로써 자기장을 보완할 수 있다.According to the above-described problem solving means of the present application, the rotor according to the present application can supplement the magnetic field of the superconducting coil without replacing the damaged superconducting coil by inserting an auxiliary winding. In particular, the auxiliary winding may be selectively driven using a heater provided for each auxiliary winding. That is, the magnetic field can be supplemented by selectively flowing current through the auxiliary winding corresponding to the damaged superconducting coil.

도 1은 본원의 일 구현예에 따른 회전기의 도면이다.
도 2는 본원의 일 구현예에 따른 회전자의 회로 배치를 나타낸 도면이다.
도 3은 본원의 일 구현예에 따른 회전자의 회로 배치의 일 구동예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본원의 일 구현예에 따른 회전자의 호로 배치의 일 구동예를 나타낸 도면이다. 1 is a diagram of a rotator according to one embodiment of the present application.
2 is a diagram showing a circuit arrangement of a rotor according to an embodiment of the present disclosure.
3 is a diagram showing a driving example of a circuit arrangement of a rotor according to an embodiment of the present disclosure.
4 is a view showing one driving example of arrangement of arcs of the rotor according to one embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can make various changes and have various embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, or substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다. 제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.In describing each figure, like reference numbers are used for like elements. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element, without departing from the scope of the present invention. The term "and/or" includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art, and unless explicitly defined in this application, they should not be interpreted in ideal or excessively formal meanings. Should not be.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout the present specification, when a member is referred to as being “on,” “above,” “on top of,” “below,” “below,” or “below” another member, this means that a member is located in relation to another member. This includes not only the case of contact but also the case of another member between the two members.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the present specification, when a part "includes" a certain component, it means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated.

본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 또한, 본원 명세서 전체에서, "~ 하는 단계" 또는 "~의 단계"는 "~를 위한 단계"를 의미하지 않는다. As used herein, the terms "about," "substantially," and the like are used at or approximating that number when manufacturing and material tolerances inherent in the stated meaning are given, and are intended to assist in the understanding of this disclosure. Accurate or absolute figures are used to prevent undue exploitation by unscrupulous infringers of the stated disclosure. In addition, throughout the present specification, “steps of” or “steps of” do not mean “steps for”.

본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.Throughout the present specification, the term "combination thereof" included in the expression of the Markush form means one or more mixtures or combinations selected from the group consisting of the components described in the expression of the Markush form, and the components It means including one or more selected from the group consisting of.

이하에서는 본원의 회전자 및 이를 포함하는 초전도 회전기에 대하여 구현예 및 실시예와 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본원이 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the rotor of the present invention and a superconducting rotor including the same will be described in detail with reference to embodiments, examples, and drawings. However, the present application is not limited to these embodiments and examples and drawings.

본원은, 제 1 전원; 상기 제 1 전원과 연결되는 복수의 초전도 코일; 상기 복수의 초전도 코일의 일단에 구비되는 냉각부; 상기 복수의 초전도 코일과 대응되는 복수의 보조 권선; 상기 복수의 보조 권선마다 구비되는 히터; 및 상기 복수의 보조 권선과 연결되는 제 2 전원;을 포함하는 회전자에 관한 것이다. The present application, the first power source; a plurality of superconducting coils connected to the first power source; a cooling unit provided at one end of the plurality of superconducting coils; a plurality of auxiliary windings corresponding to the plurality of superconducting coils; a heater provided for each of the plurality of auxiliary windings; and a second power source connected to the plurality of auxiliary windings.

본원의 회전자는 초전도 회전기에 적용하기 위한 것이다. The rotor of the present invention is intended to be applied to a superconducting rotor.

초전도 회전기를 실제로 운전할 때 복수의 초전도 코일 중 일부의 초전도 코일이 손상되어 자기장이 저하되는 문제점이 발생할 경우, 손상된 초전도 코일만을 교체하는 데에는 어려움이 있다. 본원의 회전자는 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 보조 권선을 삽입함으로써 손상된 초전도 코일의 교체 없이 상기 초전도 코일의 자기장을 보완할 수 있다. 특히, 상기 보조 권선마다 구비되는 히터를 이용하여 상기 보조 권선을 선택적으로 구동할 수 있다. 즉, 손상된 초전도 코일에 대응되는 보조 권선에 선택적으로 전류를 흐르게 함으로써 자기장을 보완할 수 있다. When a superconducting rotor is actually operated, when some superconducting coils among a plurality of superconducting coils are damaged and the magnetic field deteriorates, it is difficult to replace only the damaged superconducting coils. The rotor of the present invention is intended to solve this problem, and can supplement the magnetic field of the superconducting coil without replacing the damaged superconducting coil by inserting an auxiliary winding. In particular, the auxiliary winding may be selectively driven using a heater provided for each auxiliary winding. That is, the magnetic field can be supplemented by selectively flowing current through the auxiliary winding corresponding to the damaged superconducting coil.

도 1은 본원의 일 구현예에 따른 회전기의 도면이다. 1 is a diagram of a rotator according to one embodiment of the present application.

도 1을 참고하면, 회전기(100)는 코일 철심 하부(142) 상에 초전도 코일(110)이 형성되어 있으며, 상기 초전도 코일(110)은 제 1 전원(미도시)과 연결되어 있으며, 상기 제 1 전원으로부터 전력을 공급받는 것이다. 상기 초전도 코일(110)은 상기 제 1 전원으로부터 전력을 공급받음으로써 자기장이 형성될 수 있다. Referring to FIG. 1, in the rotor 100, a superconducting coil 110 is formed on a lower part of the coil iron core 142, the superconducting coil 110 is connected to a first power source (not shown), and the 1 to receive power from the power source. A magnetic field may be formed in the superconducting coil 110 by receiving power from the first power source.

상기 초전도 코일(110) 상에 냉각부가 형성되어 있을 수 있다. 상기 냉각부는 냉각 플레이트(120), 냉각기(미도시) 등을 포함하는 것 일 수 있다. 상기 초전도 코일(110)은 냉각을 용이하게 하기 위해 상기 냉각 플레이트(120)와 접촉하여 설치되는 것 일 수 있다. 냉각 시, 진공챔버(미도시)를 이용하여 밀폐시킨 후, 상기 냉각기를 이용하여 냉각을 수행하게 된다. 상기 진공 챔버는 내부에 진공 환경을 구성하여 대류와 복사에 의한 열전달을 차단하며, 상기 냉각플레이트(120)를 통해 상기 초전도 코일을 냉각함에 있어서 냉각 손실을 최소화할 수 있다. A cooling unit may be formed on the superconducting coil 110 . The cooling unit may include a cooling plate 120 and a cooler (not shown). The superconducting coil 110 may be installed in contact with the cooling plate 120 to facilitate cooling. When cooling, after sealing using a vacuum chamber (not shown), cooling is performed using the cooler. The vacuum chamber forms a vacuum environment inside to block heat transfer by convection and radiation, and cooling loss can be minimized when the superconducting coil is cooled through the cooling plate 120 .

또한, 상기 냉각 플레이트(120)는 상기 진공 챔버 외부에 설치된 상기 냉각기로부터 저온의 냉매를 공급받아, 냉매가 상기 냉각 플레이트(120) 내부에 설치된 냉매 배관을 순환하면서 냉각할 수 있으며, 상기 냉매는 상기 냉각 플레이트(120) 및 상기 초전도 코일을 냉각한 후, 가열된 냉매는 다시 상기 냉각기로 유입되어 재응축(재냉각)되어 다시 상기 냉각 플레이트(120) 내부로 삽입될 수 있다. In addition, the cooling plate 120 receives a low-temperature refrigerant from the cooler installed outside the vacuum chamber, and the refrigerant circulates through the refrigerant pipe installed inside the cooling plate 120 to cool the refrigerant. After cooling the cooling plate 120 and the superconducting coil, the heated refrigerant flows into the cooler again, is re-condensed (re-cooled), and then inserted into the cooling plate 120 again.

한편, 전도냉각의 효율을 최대한 확보하기 위하여 진공 용기 내부의 진공도를 10-5 torr 이하로 유지하는 것이 바람직하며, 다층의 복사쉴드를 이용하여, 진공 챔버 내부의 대류 및 복사에 의한 열전달을 차단하는 것이 바람직하다. On the other hand, in order to maximize the efficiency of conduction cooling, it is preferable to keep the vacuum level inside the vacuum container below 10 -5 torr, and a multi-layer radiation shield is used to block heat transfer by convection and radiation inside the vacuum chamber. it is desirable

이후, 상기 초전도 코일(110)의 경우 회전기의 운전 시 적용되는 온도(20K 내지 40 K)로 냉각을 시켜준다. 냉각시킨 후 회전기 운전시에 적용되는 운전 전류까지 상승시킨다. 이 상태에서 초전도 코일(110)의 운전전류 통전 시 충분한 자기장을 발생하는지 확인한다. Thereafter, in the case of the superconducting coil 110, it is cooled to the temperature (20K to 40K) applied during the operation of the rotating machine. After cooling, it is raised to the operating current applied during rotation machine operation. In this state, it is checked whether a sufficient magnetic field is generated when the operating current of the superconducting coil 110 is energized.

상기 냉각 플레이트(120) 상에 코일 철심 상부(141)가 배치될 수 있다. An upper part 141 of the coil core may be disposed on the cooling plate 120 .

상기 코일 철심 상부(141) 상에 보조 권선 보빈(131) 및 보조 권선(130)이 형성될 수 있다. 상기 보조 권선(130)은 제 2 전원(미도시)와 연결되어 있으며, 상기 제 2 전원을 통해서 전력을 공급받는 것이다. 상기 보조 권선(130)은 상기 제 2 전원으로부터 전력을 공급받음으로써 자기장이 형성될 수 있다. 다만, 상기 히터가 미 구동시 전력을 공급받아 자기장이 형성될 수 있으며, 상기 히터가 구동시에는 상기 보조 권선(130)은 전류가 흐르지 않아 자기장이 형성되지 않는다. An auxiliary winding bobbin 131 and an auxiliary winding 130 may be formed on the upper portion 141 of the coil core. The auxiliary winding 130 is connected to a second power source (not shown) and receives power through the second power source. A magnetic field may be formed in the auxiliary winding 130 by receiving power from the second power source. However, when the heater is not driven, electric power may be supplied and a magnetic field may be formed, and when the heater is driven, no current flows through the auxiliary winding 130, so a magnetic field is not formed.

상기 히터는 상기 보조 권선(130)의 온도가 80K 내지 120K로 유지하도록 열을 공급하는 것이다. The heater supplies heat to maintain the temperature of the auxiliary winding 130 at 80K to 120K.

상기 히터는 상기 보조 권선(130)을 기준으로 상기 냉각 플레이트와 반대 면에 위치하는 것 일 수 있다. The heater may be located on the side opposite to the cooling plate based on the auxiliary winding 130 .

상기 히터가 미 구동시 상기 보조 권선에는 전류가 흐르는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Current may flow through the auxiliary winding when the heater is not driven, but is not limited thereto.

초전도 선재는 극저온일수록 저항이 작아지며, 일정 온도 이상에서는 큰 저항을 갖는다. 이에, 상기 보조 권선에 구비되는 히터가 구동되면 상기 보조 권선의 온도가 상승됨에 따라 저항이 증가하여 상기 보조 권선으로 통전되지 않는다. 반면에, 상기 보조 권선에 구비되는 히터가 구동되지 않을 때, 상기 초전도 코일의 냉각부로부터 전달받은 냉각열로 인하여 상기 보조 권선이 냉각되어 통전된다. The resistance of the superconducting wire decreases as the temperature is extremely low, and it has a large resistance above a certain temperature. Therefore, when the heater provided in the auxiliary winding is driven, as the temperature of the auxiliary winding rises, resistance increases, so that the auxiliary winding is not energized. On the other hand, when the heater included in the auxiliary winding is not driven, the auxiliary winding is cooled and energized due to the cooling heat transferred from the cooling unit of the superconducting coil.

도 2는 본원의 일 구현예에 따른 회전자의 회로 배치를 나타낸 도면이다. 2 is a diagram showing a circuit arrangement of a rotor according to an embodiment of the present disclosure.

도 2를 참고하면, 복수의 초전도 코일(110)과 대응되는 복수의 보조 권선(130)이 배치되어 있으며, 상기 복수의 보조 권선마다 구비되는 히터가 배치되어 있다. Referring to FIG. 2 , a plurality of auxiliary windings 130 corresponding to a plurality of superconducting coils 110 are disposed, and heaters provided for each of the plurality of auxiliary windings are disposed.

도 3은 본원의 일 구현예에 따른 회전자의 회로 배치의 일 구동예를 나타낸 도면이다. 3 is a diagram showing a driving example of a circuit arrangement of a rotor according to an embodiment of the present disclosure.

구체적으로, 도 3은 보조 권선 2만 동작시켰을 때의 도면이다. Specifically, FIG. 3 is a diagram when only the auxiliary winding 2 is operated.

도 3에서 보조 권선 1, 보조 권선 3 및 보조 권선 4에 구비되는 히터는 켜져 있고, 보조 권선 2에 구비되는 히터만 꺼져 있다. In FIG. 3 , heaters included in auxiliary winding 1 , auxiliary winding 3 , and auxiliary winding 4 are turned on, and only heaters included in auxiliary winding 2 are turned off.

이에 따라, 상기 보조 권선 1, 보조 권선 3 및 보조 권선 4의 저항은 증가하여 전류가 통전되지 않는 반면에, 상기 보조 권선 2는 전류가 충분히 흐를 수 있을 정도로 저항이 낮아 전류가 통전된다. 이에 따라, 상기 보조 권선 2에 대응되는 초전도 코일 2의 자기장을 보완할 수 있다. Accordingly, the resistances of the auxiliary winding 1, the auxiliary winding 3, and the auxiliary winding 4 increase so that the current does not flow, while the auxiliary winding 2 has a low enough resistance so that the current can flow, and the current is conducted. Accordingly, the magnetic field of the superconducting coil 2 corresponding to the auxiliary winding 2 may be supplemented.

도 4는 본원의 일 구현예에 따른 회전자의 호로 배치의 일 구동예를 나타낸 도면이다. 4 is a view showing one driving example of arrangement of arcs of the rotor according to one embodiment of the present invention.

구체적으로, 도 4는 보조 권선 2 및 4만 동작시켰을 때의 도면이다. Specifically, FIG. 4 is a diagram when only auxiliary windings 2 and 4 are operated.

도 4에서 보조권선 1 및 3에 구비되는 히터는 켜져있고, 보조권선 2 및 4에 구비되는 히터는 꺼져있다. In FIG. 4 , heaters included in auxiliary windings 1 and 3 are turned on, and heaters provided in auxiliary windings 2 and 4 are turned off.

이에 따라, 상기 보조권선 1 및 3의 저항은 증가하여 전류가 통전되지 않는 반면에, 상기 보조권선 2 및 4는 전류가 충분히 흐를 수 있을 정도로 저항이 낮아 전류가 통전된다. 이에 따라, 상기 보조 권선 2 및 4 각각에 대응되는 초전도 코일 2 및 4의 자기장을 보완할 수 있다. Accordingly, the resistance of the auxiliary windings 1 and 3 increases so that current does not flow, while the auxiliary windings 2 and 4 have low enough resistance to allow current to flow, allowing current to flow. Accordingly, the magnetic fields of the superconducting coils 2 and 4 corresponding to the auxiliary windings 2 and 4 may be supplemented.

상기 보조 권선은 상기 초전도 코일 보다 높은 온도에서 작동되는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The auxiliary winding may operate at a higher temperature than the superconducting coil, but is not limited thereto.

상기 보조 권선은 상기 초전도 코일의 자기장을 보완하기 위한 것으로서, 더 낮은 전류값이 요구되어 더 높은 온도에서 작동되어도 문제가 발생하지 않는다. The auxiliary winding is for supplementing the magnetic field of the superconducting coil, and a problem does not occur even if a lower current value is required and operated at a higher temperature.

상기 초전도 코일과 상기 보조 권선의 권선 방향은 같은 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Winding directions of the superconducting coil and the auxiliary winding may be the same, but are not limited thereto.

상기 복수의 보조 권선은 직렬로 연결되어 있는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The plurality of auxiliary windings may be connected in series, but is not limited thereto.

상기 보조 권선은 유리섬유강화플라스틱으로 이루어지는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The auxiliary winding may be made of glass fiber reinforced plastic, but is not limited thereto.

상기 보조 권선 보빈이 유리섬유강화플라스틱으로 이루어지는 것 일 수 있다. 상기 보조 권선 보빈을 유리섬유강화플라스틱으로 사용함으로써 상기 초전도 코일과 상기 보조 권선에 사용되는 코일 간의 열을 차단할 수 있다. The auxiliary winding bobbin may be made of glass fiber reinforced plastic. Heat between the superconducting coil and the coil used for the auxiliary winding can be blocked by using glass fiber reinforced plastic for the auxiliary winding bobbin.

상기 히터는 니크롬선 히터인 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The heater may be a nichrome wire heater, but is not limited thereto.

상기 히터는 저온에서 사용할 수 있는 히터가 사용될 수 있다. A heater that can be used at a low temperature may be used as the heater.

본원의 초전도 회전기는 상기 회전자를 포함하는 것이다. The superconducting rotor of the present invention includes the rotor.

상기 초전도 회전기는 상기 회전자를 포함함으로써 복수의 초전도 코일 중 일부가 손상되었을 경우, 상기 손상된 초전도 코일과 대응되는 보조 권선에 선택적으로 전류를 통전시킴으로써, 자기장을 보완할 수 있다. 즉, 초전도 코일의 교체 없이 보조 권선의 온도 조절을 통해 용이하게 초전도 코일의 자기장을 보완할 수 있다. When some of the plurality of superconducting coils are damaged by including the rotor, the superconducting rotor can supplement a magnetic field by selectively passing current through an auxiliary winding corresponding to the damaged superconducting coil. That is, the magnetic field of the superconducting coil can be easily supplemented by adjusting the temperature of the auxiliary winding without replacing the superconducting coil.

본원의 초전도 회전기에 대하여, 본원의 회전자와 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 그 설명이 생략되었더라도 본원의 회전자에 기재된 내용은 초전도 회전기에 동일하게 적용될 수 있다.For the superconducting rotor of the present application, detailed descriptions of parts overlapping with the rotor of the present application have been omitted, but even if the description is omitted, the contents described in the rotor of the present application can be equally applied to the superconducting rotor of the present application.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present application is for illustrative purposes, and those skilled in the art will understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present application. Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not limiting. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present application is indicated by the following claims rather than the detailed description above, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts thereof should be construed as being included in the scope of the present application.

100: 회전자
110: 초전도 코일
120: 냉각 플레이트
130: 보조 권선
131: 보조 권선 보빈
141: 코일 철심 상부
142: 코일 철심 하부100: rotor
110: superconducting coil
120: cooling plate
130: auxiliary winding
131: auxiliary winding bobbin
141: upper part of the coil core
142: lower coil core

Claims (9)

제 1 전원;
상기 제 1 전원과 연결되는 복수의 초전도 코일;
상기 복수의 초전도 코일의 일단에 구비되는 냉각부;
상기 복수의 초전도 코일과 대응되는 복수의 보조 권선;
상기 복수의 보조 권선마다 구비되는 히터; 및
상기 복수의 보조 권선과 연결되는 제 2 전원;을 포함하는 회전자.
1st power source;
a plurality of superconducting coils connected to the first power source;
a cooling unit provided at one end of the plurality of superconducting coils;
a plurality of auxiliary windings corresponding to the plurality of superconducting coils;
a heater provided for each of the plurality of auxiliary windings; and
A rotor comprising a; second power source connected to the plurality of auxiliary windings.
 제 1 항에 있어서,
상기 보조 권선의 자기장은 상기 초전도 코일의 자기장을 보완하는 것인, 회전자.
According to claim 1,
The magnetic field of the auxiliary winding supplements the magnetic field of the superconducting coil, the rotor.
 제 1 항에 있어서,
상기 히터가 미 구동시 상기 보조 권선에는 전류가 흐르는, 회전자.
According to claim 1,
When the heater is not driven, current flows through the auxiliary winding, the rotor.
 제 1 항에 있어서,
상기 보조 권선은 상기 초전도 코일 보다 높은 온도에서 작동되는 것인, 회전자.
According to claim 1,
The auxiliary winding is operated at a higher temperature than the superconducting coil, the rotor.
 제 1 항에 있어서,
상기 초전도 코일과 상기 보조 권선의 권선 방향은 같은 것인, 회전자.
According to claim 1,
The superconducting coil and the winding direction of the auxiliary winding are the same, the rotor.
 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 보조 권선은 직렬로 연결되어 있는 것인, 회전자.
According to claim 1,
The plurality of auxiliary windings are connected in series, the rotor.
 제 1 항에 있어서,
상기 보조 권선은 유리섬유강화플라스틱으로 이루어지는 것인, 회전자.
According to claim 1,
The auxiliary winding is made of glass fiber reinforced plastic, the rotor.
 제 1 항에 있어서,
상기 히터는 니크롬선 히터인 것인, 회전자.
According to claim 1,
The heater is a nichrome wire heater, the rotor.
 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 회전자를 포함하는, 초전도 회전기. A superconducting rotor comprising the rotor according to any one of claims 1 to 8.
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