KR20230067266A - 풍력발전기용 초전도코일 반복하중 시험 장치 및 시험 방법 - Google Patents

풍력발전기용 초전도코일 반복하중 시험 장치 및 시험 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 극저온용기, 극저온용기에 수용된 초전도코일모듈, 극저온용기와 초전도코일모듈에 연결되어 초전도코일모듈을 지지하는 지지모듈, 초전도코일모듈에 대해 공극을 가지도록 배치된 전기자모듈, 초전도코일모듈에 직류 전원을 인가하는 초전도전원부, 및 전기자모듈에 교류 전원을 인가하는 전기자전원부를 포함하여, 풍력발전기의 토크로 초전도코일에 발생되는 피로하중을 구현할 수 있다. 이에 의해, 풍력발전기용 초전도코일 안정성을 용이하고 간편하게 평가할 수 있다.

Description

풍력발전기용 초전도코일 반복하중 시험 장치 및 시험 방법{THE CYCLIC LOAD TEST APPARATUS FOR A SUPERCONDUCTING COIL OF WIND POWER GENERATOR AND THE TEST METHOD THEREOF}
본 발명은 풍력발전기용 초전도코일 반복하중 시험 장치 및 시험 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 풍력발전기의 초전도코일에 반복하중을 용이하게 구현하여 안정성을 확보할 수 있는 풍력발전기용 초전도코일 반복하중 시험 장치 및 시험 방법에 관한 것이다.
풍력발전기는 그 용량이 클수록 영구자석의 제한된 자기장의 크기로 발전기의 무게와 부피의 한계가 발생된다. 이에 초전도코일을 이용한 초전도 풍력 발전기가 연구되고 있다. 그러나, 초전도코일의 경우 극저온 환경에서 운전되는 점과 초전도코일에 발생되는 강력한 자기장 및 저속운전을 하는 풍력발전기의 특성상 초전도코일 및 구조적 지지부의 로렌츠 힘과 높은 토크에 대한 검증이 부족한 문제가 있다.
초전도코일에 대한 검증없이 풍력발전기를 실제로 제작하는 경우, 복수의 초전도코일 중 하나라도 성능 미달 및 기계적 안정성에 대한 문제 발생 시, 초전도코일들간 충돌 및 전체 풍력발전기 시스템에 대한 영향으로 인해 전체 비용에 대한 추가 비용이 발생되는 문제가 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2005-0115272호 (2005년12월07일 공개) 대한민국 등록특허공보 제10-2202703호 (2021년01월07일 등록)
본 발명의 일 실시 예는, 풍력발전기의 초전도코일에 대한 반복하중 시험을 용이하게 수행하고, 안정성을 확보할 수 있는 풍력발전기용 초전도코일 반복하중 시험 장치 및 시험 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 풍력발전기용 초전도코일 반복하중 시험 장치는, 극저온용기, 극저온용기에 수용된 초전도코일모듈, 극저온용기와 초전도코일모듈에 연결되어 초전도코일모듈을 지지하는 지지모듈, 초전도코일모듈에 대해 공극을 가지도록 배치된 전기자모듈, 초전도코일모듈에 직류 전원을 인가하는 초전도전원부, 및 전기자모듈에 교류 전원을 인가하는 전기자전원부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 전기자전원부에 의해 인가되는 교류 전원은 초전도코일모듈에 반복적인 토크 변화를 유도하는 것을 특징으로 한다.
또한, 전기자전원부의 교류 전원을 정류하여 전기자모듈에 공급하는 정류부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 풍력발전기의 운전 수명 동안 풍력발전기의 정격 토크에 도달하는 기 설정 도달횟수에 따라 전기자전원부에서 공급되는 교류 전원의 주파수가 설정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 초전도코일모듈은 적어도 3 이상의 초전도코일을 포함하며, 3 이상의 초전도코일은 평면상 제1축을 따라 직렬로 연결된 것을 특징으로 한다.
또한, 전기자모듈은 3 이상의 초전도코일의 각각에 대응하는 3 이상의 전기자코일을 포함하며, 전기자전원부는 3 이상의 전기자코일의 각각에 전원을 인가하는 3 이상의 교류원을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 3 이상의 전기자코일은 제1축을 따라 차례로 배치된 것을 특징으로 한다.
또한, 정류부는 전기자코일과 교류원에 연결된 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 풍력발전기용 초전도코일 반복하중 시험 방법은, 초전도코일모듈을 수용한 극저온용기의 내부에 진공을 형성하는 진공단계, 극저온용기에 수용된 초전도코일모듈을 운전온도로 냉각시키는 냉각단계, 초전도코일모듈에 전원을 인가하여 목표전류까지 충전하는 충전단계, 및 초전도코일모듈에 대해 공극을 가지도록 배치된 전기자모듈에 교류 전원을 인가하는 전원인가단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 전원인가단계는, 풍력발전기의 운전 수명 동안 풍력발전기의 정격 토크에 도달하는 도달횟수를 산정하는 횟수산정단계, 및 도달횟수에 따라 전기자전원부에서 공급되는 교류 전원의 주파수를 산정하는 주파수산정단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 풍력발전기 실제 운용 시 초전도코일에 발생하는 토크 변화에 따른 수명 및 반복하중에 대한 검증 및 안정성을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 풍력발전기용 초전도코일 반복하중 시험 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 초전도코일모듈과 지지모듈을 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 풍력발전기용 초전도코일 반복하중 시험 장치의 회로도이다.
도 4는 도 3에 도시된 풍력발전기용 초전도코일 반복하중 시험 장치의 다른 실시 예를 도시한 회로도이다.
도 5는 도 4에 도시된 정류부의 동작을 설명하기 위한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 풍력발전기용 초전도코일 반복하중 시험 방법을 도시한 플로우차트이다.
도 7은 도 6에 도시된 전원인가단계의 일 실시 예를 도시한 플로우차트이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세하게 설명한다. 다만, 아래에서 설명되는 실시 예들은 본 발명의 명확한 이해를 돕기 위한 예시적 목적으로 제시되는 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.
본 발명의 실시 예들을 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로, 본 발명이 도면에 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 구성 요소는 동일 참조 부호로 지칭될 수 있다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명은 생략된다.
본 명세서에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이라는 표현이 사용되지 않는 이상, 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소가 단수로 표현된 경우, 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함한다. 또한, 구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이라는 표현이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수 있다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below, beneath)", "하부 (lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소 들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 마찬가지로, 예시적인 용어인 "위" 또는 "상"은 위와 아래의 방향을 모두 포함할 수 있다.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이라는 표현이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1 항목, 제2 항목 및 제3 항목 중 적어도 하나"의 의미는 제1 항목, 제2 항목 또는 제3 항목 각각 뿐만 아니라 제1 항목, 제2 항목 및 제3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미할 수 있다.
본 발명의 여러 실시 예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시 예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시될 수도 있다.
이하 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 풍력발전기용 초전도코일 반복하중 시험 장치(1)를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 풍력발전기용 초전도코일 반복하중 시험 장치(1)를 개략적으로 도시한 도면이며, 도 2는 도 1에 도시된 초전도코일모듈(20)과 지지모듈(30)을 도시한 도면이고, 도 3은 도 1에 도시된 풍력발전기용 초전도코일 반복하중 시험 장치(1)의 회로도이다.
도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 풍력발전기용 초전도코일 반복하중 시험 장치(1)는 풍력발전기에 설치되는 초전도코일에 실제 피로하중을 구현하여 초전도코일에 대한 안정성을 평가하기 위한 것이다. 이를 위해, 풍력발전기용 초전도코일 반복하중 시험 장치(1)는 극저온용기(10), 초전도코일모듈(20), 지지모듈(30), 전기자모듈(40), 초전도전원부(50) 및 전기자전원부(60)를 포함한다.
극저온용기(10)는 그 내부를 극저온으로 유지할 수 있다. 극저온용기는 극저온냉동기(미도시)에 의해 30K 내지 40K의 운전온도로 냉각될 수 있다. 극저온용기(10)의 내벽에는 복사열 차폐를 위해 복수의 절연부재(미도시, Multi layer insulation)가 배치될 수 있다. 예컨대, 30 내지 50매의 절연부재가 배치될 수 있다. 이에 의해, 초전도코일모듈(20)에 대한 대류의 영향과 열침입을 최소화할 수 있다. 극저온용기(10)는 미도시된 진공형성장치에 의해 진공상태로 유지될 수 있다.
초전도코일모듈(20)은 극저온용기(10)에 수용된다. 지지모듈(30)은 극저온용기(10)와 초전도코일모듈(20)에 연결된다. 지지모듈(30)은 초전도코일모듈(20)을 지지한다. 지지모듈(30)은 복수로 배치될 수 있다. 지지모듈(30)은 GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastic)일 수 있다. 이에 의해, 지지모듈(30)은 고토크를 지지하고, 외부로부터 전도되는 열 전달을 최소화할 수 있다.
전기자모듈(40)은 초전도코일모듈(20)에 대해 공극을 가지도록 배치된다. 초전도전원부(50)는 초전도코일모듈(20)에 직류 전원을 인가한다. 이에 의해, 초전도코일모듈(20)은 목표 자기장으로 충전될 수 있다. 전기자전원부(60)는 전기자모듈(40)에 교류 전원을 인가한다. 전기자전원부(60)에서 전기자모듈(40)에 인가되는 교류 전원은 초전도코일모듈(20)에 반복적인 토크 변화를 유도한다. 이때, 지지모듈(30)은 초전도코일모듈(20)에 토크(변화)를 지지한다. 따라서, 소정시간 전기자전원부(60)에서 전기자모듈(40)로 교류 전원을 인가하여, 초전도코일모듈(20)과 지지모듈(30)에 작용하는 반복하중에 대한 안정성을 평가할 수 있다. 이에 의해, 풍력발전기에 설치되는 초전도코일에 대한 신뢰성이 확보될 수 있다.
또한, 간단하고 용이한 방법으로 풍력발전기에 설치되는 초전도코일모듈(20)에 작용하는 피로하중에 대한 평가가 가능하다. 또한, 초전도코일모듈(20)의 회전 없이도 초전도코일모듈(20)에 대한 피로하중을 구현할 수 있다. 따라서, 풍력발전기용 초전도코일 반복하중 시험 장치(1)의 구조가 간단하고, 제조 및 평가 비용이 저렴하다.
초전도코일모듈(20)은 적어도 3 이상의 초전도코일(200, 210, 220)을 포함한다. 3 이상의 초전도코일(200, 210, 220)은 평면상 제1축(X)을 따라 직렬로 연결된다. 따라서, 초전도코일모듈(20)이 회전축을 기준으로 원형으로 배치할 필요가 없으므로, 구조가 간단하고 제조가 용이하다. 초전도코일(200, 210, 220)의 턴수, 목표전류, 인덕턴스 및 자기장은 풍력발전기의 설계 조건에 따를 수 있다. 한편, 3 이상의 초전도코일(200, 210, 220) 중 양 가장자리에 배치된 초전도코일들 사이에 배치된 초전도코일이 반복하중 평가에 이용된다. 인접한 초전도코일에 의한 영향이 적용되어야 정확한 평가가 가능하기 때문이다. 초전도코일이 4 이상으로 배치되면, 양 가장자리에 배치된 초전도코일들 사이에 배치된 초전도코일이 복수로 배치되므로 복수의 초전도코일에 대한 반복하중 평가가 가능하다. 다만, 크기 및 비용이 증가할 수 있다.
일 실시 예로, 초전도코일모듈(20)은 제1초전도코일(200), 제2초전도코일(210) 및 제3초전도코일(220)을 포함할 수 있다. 제1초전도코일(200), 제2초전도코일(210) 및 제3초전도코일(220)은 제1축(X)을 따라 직렬로 연결된다. 따라서, 제1초전도코일(200), 제2초전도코일(210) 및 제3초전도코일(220)은 3극을 정의할 수 있다. 이 경우, 제2초전도코일(210)이 반복하중 평가에 이용될 수 있다.
전기자모듈(40)은 3 이상의 전기자코일(400, 410, 420)을 포함할 수 있다. 3 이상의 전기자코일(400, 410, 420)은 3 이상의 초전도코일(200, 210, 220)의 각각에 대응된다. 또한, 전기자전원부(60)는 3 이상의 교류전류원(600, 610, 620)을 포함할 수 있다. 3 이상의 교류전류원(600, 610, 620)은 3 이상의 전기자코일(400, 410, 420)의 각각에 전원을 인가한다. 3 이상의 교류전류원(600, 610, 620)의 각각은 3 이상의 전기자코일(400, 410, 420)의 각각과 폐회로를 이룰 수 있다. 3 이상의 전기자코일(400, 410, 420)은 제1축(X)을 따라 차례로 배치된다. 전기자코일(400, 410, 420)이 원형으로 배치되지 않기 때문에 구조가 간단하고, 제조가 용이하다.
일 실시 예로, 전기자모듈(40)은 제1전기자코일(400), 제2전기자코일(410) 및 제3전기자코일(420)을 포함할 수 있다. 제1전기자코일(400), 제2전기자코일(410) 및 제3전기자코일(420)은 제1축(X)을 따라 차례로 배치된다. 제1전기자코일(400), 제2전기자코일(410) 및 제3전기자코일(420)은 3 상(U, V, W)을 정의한다. 전기자전원부(60)는 제1전기자코일(400), 제2전기자코일(410) 및 제3전기자코일(420)에 서로 다른 교류 전원을 인가할 수 있다.
일 실시 예로, 전기자전원부(60)는 제1교류원(600), 제2교류원(610) 및 제3교류원(620)을 포함할 수 있다. 제1교류원(600)은 제1전기자코일(400)에 제1상 교류 전원을 인가한다. 제1교류원(600)은 제1전기자코일(400)과 폐루프를 이룬다. 제2교류원(610)은 제2전기자코일(410)에 제2상 교류 전원을 인가한다. 제2교류원(610)은 제2전기자코일(410)과 폐루프를 이룬다. 제3교류원(620)은 제3전기자코일(420)에 제3상 교류 전원을 인가한다. 제3교류원(620)은 제3전기자코일(420)과 폐루프를 이룬다. 제1초전도코일(200) 내지 제3초전도코일(220) 각각은 제1전기자코일(400) 내지 제3전기자코일(420)과 소정의 공극만큼 이격되게 배치된다.
한편, 풍력발전기는 소정의 운전 수명(operating life)을 가질 수 있다. 풍력발전기의 운전 수명은 설계에 의해 미리 결정될 수 있다. 풍력발전기는 그 운전 수명 동안 정격 토크에 복수회 도달하게 된다. 초전도코일의 반복하중 시험을 위해, 풍력발전기의 운전 수명 동안 풍력발전기의 정격 토크에 도달하는 도달회수가 미리 설정될 수 있다. 여기서, 전기자전원부(60)에서 전기자코일(400, 410, 420)에 공급되는 교류 전원의 주파수는 풍력발전기의 운전 수명 동안 풍력발전기의 정격 토크에 도달하는 기 설정 도달횟수에 따라 설정될 수 있다. 예컨대, 도달횟수가 클수록 전기자전원부(60)에서 공급되는 교류 전원의 주파수도 증가될 수 있다.
도 4는 도 3에 도시된 풍력발전기용 초전도코일 반복하중 시험 장치(1)의 다른 실시 예를 도시한 회로도이며, 도 5는 도 4에 도시된 정류부(70)의 동작을 설명하기 위한 그래프이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 풍력발전기용 초전도코일 반복하중 시험 장치(1)는 정류부(70)를 더 포함할 수 있다. 정류부(70)는 전기자전원부(60)에 의해 인가되는 교류 전원을 정류한다. 이에 의해, 전기자전원부(60)에서 전기자모듈(40)에 공급되는 교류 전원이 정류될 수 있다.
전기자전원부(60)에서 공급되는 교류 전원은 양(+)의 주기와 음(-)의 주기를 가진다. 이 경우, 초전도코일모듈(20) 및 지지모듈(30)은 교류 전원의 양의 주기 동안 일 방향으로 힘을 받을 수 있다. 반대로 교류 전원의 음의 주기 동안 초전도코일모듈(20) 및 지지모듈(30)은 타 방향으로 힘을 받을 수 있다. 즉, 초전도코일모듈(20) 및 지지모듈(30)에 작용하는 힘은 교류 전원의 양의 주기와 음의 주기에 따라 반대로 발생된다. 정류부(70)는 교류 전원을 정류하여 초전도코일모듈(20) 및 지지모듈(30)에 작용하는 힘이 한 방향으로 발생될 수 있다. 이에 의해, 초전도코일모듈(20) 및 지지모듈(30)에 작용하는 힘이 0에서 소정의 정격토크(+)까지의 범위에서 변화하여 실제 조건에 부합될 수 있다. 정류부(70)가 없는 경우, 초전도코일모듈(20) 및 지지모듈(30)에 작용하는 힘이 (-)정격토크에서 (+)정격토크까지의 범위로 변화하여 실제 조건 보다 가혹한 조건으로 시험하게 된다.
정류부(70)는 다이오드를 포함할 수 있다. 예컨대, 정류부(70)는 제1다이오드(700)와 제2다이오드(710)를 포함할 수 있다. 이에 의해, 제1교류원 내지 제3교류원(600, 610, 620)에서 인가되는 교류의 음(-)의 반주기 또한 양(+)의 반주기로 변하기 때문에 시험하고자 하는 주기(전기자전원부(60)에서 인가되는 교류의 주파수)보다 2배 빠른 주기를 가지는 반복하중이 발생될 수 있다. 예컨대, 시험하고자 하는 주기(주파수)가 3Hz인 경우, 6Hz의 주기(주파수)를 적용시켜 동일한 반복하중이 유도될 수 있다.
도 5를 참조하면, 제1교류원 내지 제3교류원(600, 610, 620)은 제1전기자코일내지 제3전기자코일(400, 410, 420)에 제1전류(A) 내지 제3전류(C)를 인가할 수 있다. 정류부(70)는 제1전류(A) 내지 제3전류(C)를 전파 정류한다. 이에 의해, 초전도코일모듈(20) 및 지지모듈(30)에 작용하는 힘(Radial force와 Tangential force)의 경우, 크기는 변화하고 있으나 양(+)의 범위에서 변화된다. 따라서, 초전도코일모듈(20) 및 지지모듈(30)에 작용하는 힘의 방향이 반대 방향으로 변화되지는 않는다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 풍력발전기용 초전도코일 반복하중 시험 방법을 도시한 플로우차트이며, 도 7은 도 6에 도시된 전원인가단계(S40)의 일 실시 예를 도시한 플로우차트이다.
도 6 및 7을 참조하면, 풍력발전기용 초전도코일 반복하중 시험 방법은 진공단계(S10), 냉각단계(S20), 충전단계(S30) 및 전원인가단계(S40)를 포함한다.
진공단계(S10)에서, 초전도코일모듈(20)을 수용한 극저온용기(10)의 내부에 진공을 형성한다. 냉각단계(S20)에서, 극저온용기(10)에 수용된 초전도코일모듈(20)을 운전온도로 냉각시킨다. 여기서, 운전온도는 극저온인 30K 내지 40K의 범위에 해당한다. 충전단계(S30)에서, 초전도코일모듈(20)에 전원을 인가하여 목표전류(자기장)까지 충전한다. 초전도코일모듈(20)에는 직류 전류가 인가된다.
전원인가단계(S40)에서, 초전도코일모듈(20)에 대해 공극을 가지도록 배치된 전기자모듈(40)에 전원을 인가한다. 여기서, 전기자모듈(40)에는 교류 전원이 인가된다. 전원인가단계(S40)는 횟수산정단계(S400) 및 주파수산정단계(S410)를 포함할 수 있다.
횟수산정단계(S400)에서, 풍력발전기의 운전 수명 동안 풍력발전기의 정격 토크에 도달하는 도달횟수가 산정될 수 있다. 주파수산정단계(S410)에서, 전기자전원부(60)에서 전기자모듈(40)에 공급되는 교류 전원의 주파수는 도달회수에 따라 산정될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 풍력발전기용 초전도코일 반복하중 시험 방법은 도 1 내지 5에서 설명된 풍력발전기용 초전도코일 반복하중 시험 장치(1)를 이용할 수 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
1 : 풍력발전기용 초전도코일 시험 장치
10 : 극저온용기
20 : 초전도코일모듈
30 : 지지모듈
40 : 전기자모듈
50 : 초전도전원부
60 : 전기자전원부
70 : 정류부

Claims (10)

  1. 극저온용기;
    상기 극저온용기에 수용된 초전도코일모듈;
    상기 극저온용기와 상기 초전도코일모듈에 연결되어 상기 초전도코일모듈을 지지하는 지지모듈;
    상기 초전도코일모듈에 대해 공극을 가지도록 배치된 전기자모듈;
    상기 초전도코일모듈에 직류 전원을 인가하는 초전도전원부; 및
    상기 전기자모듈에 교류 전원을 인가하는 전기자전원부를 포함하는 풍력발전기용 초전도코일 반복하중 시험 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기자전원부에 의해 인가되는 교류 전원은 상기 초전도코일모듈에 반복적인 토크 변화를 유도하는 풍력발전기용 초전도코일 반복하중 시험 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기자전원부의 교류 전원을 정류하여 상기 전기자모듈에 공급하는 정류부를 포함하는 풍력발전기용 초전도코일 반복하중 시험 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 풍력발전기의 운전 수명 동안 풍력발전기의 정격 토크에 도달하는 기 설정 도달횟수에 따라 상기 전기자전원부에서 공급되는 교류 전원의 주파수가 설정되는 풍력발전기용 초전도코일 반복하중 시험 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 초전도코일모듈은 적어도 3 이상의 초전도코일을 포함하며,
    상기 3 이상의 초전도코일은 평면상 제1축을 따라 직렬로 연결된 풍력발전기용 초전도코일 반복하중 시험 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 전기자모듈은 상기 3 이상의 초전도코일의 각각에 대응하는 3 이상의 전기자코일을 포함하며,
    상기 전기자전원부는 상기 3 이상의 전기자코일의 각각에 전원을 인가하는 3 이상의 교류원을 포함하는 풍력발전기용 초전도코일 반복하중 시험 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 3 이상의 전기자코일은 제1축을 따라 차례로 배치된 풍력발전기용 초전도코일 반복하중 시험 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 정류부는 상기 전기자코일과 상기 교류원에 연결된 다이오드를 포함하는 풍력발전기용 초전도코일 반복하중 시험 장치.
  9. 초전도코일모듈을 수용한 극저온용기의 내부에 진공을 형성하는 진공단계;
    상기 극저온용기에 수용된 상기 초전도코일모듈을 운전온도로 냉각시키는 냉각단계;
    상기 초전도코일모듈에 전원을 인가하여 목표전류까지 충전하는 충전단계; 및
    상기 초전도코일모듈에 대해 공극을 가지도록 배치된 전기자모듈에 교류 전원을 인가하는 전원인가단계를 포함하는 풍력발전기용 초전도코일 반복하중 시험 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 전원인가단계는,
    풍력발전기의 운전 수명 동안 상기 풍력발전기의 정격 토크에 도달하는 도달횟수를 산정하는 횟수산정단계; 및
    상기 도달횟수에 따라 전기자전원부에서 공급되는 교류 전원의 주파수를 산정하는 주파수산정단계를 포함하는 풍력발전기용 초전도코일 반복하중 시험 방법.
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