WO2011087209A2

WO2011087209A2 - 초전도 전력저장 장치용 코일 보빈

Info

Publication number: WO2011087209A2
Application number: PCT/KR2010/008406
Authority: WO
Inventors: 손명환; 김해종; 심기덕; 성기철; 배준한; 김호민
Original assignee: 한국전기연구원
Priority date: 2010-01-13
Filing date: 2010-12-01
Publication date: 2011-07-21
Also published as: KR101091199B1; US8456269B2; JP5269248B2; US20120032770A1; WO2011087209A3; JP2012524395A; KR20110083045A

Abstract

본 발명은 초전도 전력저장 장치에 토로이달(toroidal) 형태로 초전도 코일을 권선하기 위해 복수개로 구비되는 초전도 전력저장 장치용 코일 보빈에 관한 것이다. 본 발명의 초전도 전력저장 장치에 토로이달 형태로 초전도 코일을 권선하기 위해 복수개로 구비되는 초전도 전력저장 장치용 코일 보빈은, 원형 고리판 형상으로 서로 대향하여 형성되는 한 쌍의 코일 보빈틀과, 코일 보빈틀 각각에 권선되어 팬케이크 형상을 이루는 초전도 코일과, 코일 보빈틀의 대향면의 반대면 각각에 형성되어, 코일 보빈틀을 지지하는 제1 지지판과, 코일 보빈틀의 대향면 각각에 형성되어, 코일 보빈틀을 지지하는 제2 지지판과, 제2 지지판 사이에, 토로이달의 중심을 향하여 판의 두께가 점진적으로 줄어드는 원형 고리판 형상으로 형성되는 중앙틀을 포함한다. 본 발명의 초전도 전력저장 장치용 코일 보빈은 초전도 코일에서 발생하는 수직 자장의 세기를 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

초전도 전력저장 장치용 코일 보빈

본 발명은 초전도 전력저장 장치에 토로이달(toroidal) 형태로 초전도 코일을 권선하기 위해 복수개로 구비되는 초전도 전력저장 장치용 코일 보빈에 관한 것이다.

최근, 고도화되고 정보화된 사회로 발전함에 따라 정보통신 기기, 전산 기기, 온라인 서비스 기기, 자동생산라인 및 정밀제어 기기가 확충되면서, 이러한 민감하고 중요한 부하에 고품질의 전력을 공급할 목적으로 초전도 전력저장 장치(SMES : superconducting magnetic energy storage)에 대해 연구 및 개발이 활발히 진행되고 있다. 초전도 전력저장 장치는 전력품질을 제어하기 위한 작은 규모의 초전도 전력저장 장치와, 부하 평준화를 목적으로 하는 대용량 초전도 전력저장 장치에 이르기까지 다양하다. 최근에는 민감한 부하의 전력품질을 제어할 목적으로 수 MJ급 소규모 초전도 전력저장 장치가 상용화되어 산업체 및 군용으로 적용되어 그 효과를 입증하고 있다.

초전도 전력저장 장치의 주요 부분은 초전도 코일로 구성되는 초전도 자석과, 초전도 자석을 수용하는 저온 유지 장치(cryostat)와, 초전도 자석의 두 단자를 저온 유지 장치 외부로 인출하는 전류 리드(current lead)와, 전력계통으로부터 전력을 변환시켜 공급하는 전력 변환기로 구성된다.

종래에는 주로 얇은 테이프 모양의 초전도 코일 선재를 권선하여 팬케이크 형상으로 초전도 코일을 형성한 후, 한 쌍을 함께 사용함으로써 더블 팬케이크 형상을 이룬다. 이후, 더블 팬케이크 형상의 초전도 코일을 적층하여 초전도 자석을 만든다. 초전도 코일은 팬케이크 형상의 표면, 즉 넓은 면에 수직한 수직 자장의 세기에 따라 임계전류 특성이 매우 다르다. 수직 자장의 세기가 클수록 임계전류가 낮아져 결국에는 초전도 자석의 운전 전류를 낮추는 문제점이 있다.

초전도 자석에 에너지를 저장하는 경우에는 상기의 문제점을 개선하기 위해 초전도 코일을 적층하는 방식이 아닌, 토로이달 형태로 배치함으로써, 초전도 코일의 수직 자장의 세기를 줄이는 방법을 사용하고 있다.

하지만, 종래에는 한 쌍의 팬케이크 초전도 코일이 서로 나란하게 붙어 있는 더블 팬케이크 형상을 이루기 때문에, 초전도 코일을 토로이달 형태로 배치하면 토로이달의 최외각 원주면에서 벗어나는 도체의 영역이 커지게 된다. 즉, 토로이달의 곡면을 이탈하는 부분에서의 수직 자장이 증가하는 문제점이 있다.

특히, 일반적으로 많이 사용하는 4 mm 폭 이상의 초전도 코일 선재의 경우, 그 폭이 증가할수록 토로이달의 최외각 원주면에서 벗어나는 도체의 영역이 증가하기 때문에, 수직 자장 세기의 감소 효과가 현저하게 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위해서 안출된 것으로, 초전도 코일에서 발생하는 수직 자장의 세기를 줄일 수 있는 초전도 전력저장 장치용 코일 보빈을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 여기에 언급되지 않은 본 발명이 해결하려는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 초전도 전력저장 장치에 토로이달 형태로 초전도 코일을 권선하기 위해 복수개로 구비되는 초전도 전력저장 장치용 코일 보빈은, 원형 고리판 형상으로 서로 대향하여 형성되는 한 쌍의 코일 보빈틀과, 코일 보빈틀 각각에 권선되어 팬케이크 형상을 이루는 초전도 코일과, 코일 보빈틀의 대향면의 반대면 각각에 형성되어, 코일 보빈틀을 지지하는 제1 지지판과, 코일 보빈틀의 대향면 각각에 형성되어, 코일 보빈틀을 지지하는 제2 지지판과, 제2 지지판 사이에, 토로이달의 중심을 향하여 판의 두께가 점진적으로 줄어드는 원형 고리판 형상으로 형성되는 중앙틀을 포함한다.

본 발명의 코일 보빈틀은 원형 고리판 형상의 일부가 트임 구조를 이루는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 코일 보빈틀은 GFRP 재질, 아노다이징 처리한 알루미늄 재질 또는 GFRP과 아노다이징 처리한 알루미늄의 접착 재질 중 어느 하나의 재질인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제1 지지판은 간극을 가지는 두 개의 판상으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제2 지지판은 초전도 코일을 인입 또는 인출하는 장공형 홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제1 지지판, 제2 지지판 및 중앙틀은 GFRP 재질 또는 아노다이징 처리한 알루미늄 재질인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 초전도 전력저장 장치용 코일 보빈은 제1 지지판과 제2 지지판의 초전도 코일 접촉면에 형성되는 절연 테이프 또는 절연지를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 초전도 전력저장 장치용 코일 보빈은 제1 지지판과 제2 지지판 사이의 상부 및 하부 각각에 형성되며, 초전도 코일을 전도 냉각하는 금속 전도바를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 금속 전도바는 일단이 초전도 코일의 외주면과 대향하여 만곡되며, 타단이 제1 지지판과 제2 지지판 사이에서 외부로 돌출되어 평면을 이루고, 돌출 부분의 폭이 사이 부분의 폭보다 넓도록 단층을 이루는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제1 지지판 및 제2 지지판은 금속 전도바와 체결하기 위해 상하 방향으로 연장되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 금속 전도바는 제1 지지판 및 제2 지지판과 체결하는 나사홀이 상하 방향으로 장공형을 이루는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 금속 전도바는 아노다이징 처리한 알루미늄 재질인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 초전도 전력저장 장치용 코일 보빈은 중앙틀의 상측과 하측에 형성되는 쐐기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 초전도 전력저장 장치용 코일 보빈은 제1 지지판의 외측면에 형성되며, 초전도 코일을 외부로 안내하고 지지하는 조인트 서포터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 조인트 서포터는 제1 지지판과 체결하는 나사홀이 장공형을 이루는 것을 특징으로 한다.

상기 과제의 해결 수단에 의해, 본 발명의 초전도 전력저장 장치용 코일 보빈은 초전도 코일에서 발생하는 수직 자장의 세기를 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 초전도 전력저장 장치의 운전 시 발생하는 와전류를 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 초전도 코일의 냉각 효율을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

이상과 같은 본 발명에 대한 해결하려는 과제, 과제의 해결 수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시예 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 초전도 전력저장 장치용 코일 보빈의 분해 사시도이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 초전도 전력저장 장치용 코일 보빈의 결합 사시도이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 금속 전도바를 포함하는 초전도 전력저장 장치용 코일 보빈의 분해 사시도이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 금속 전도바를 포함하는 초전도 전력저장 장치용 코일 보빈의 결합 사시도이다.

도 5는 도 4의 초전도 전력저장 장치용 코일 보빈을 A, B, C, D, E 각각의 방향에서 본 형상을 나타낸 도면이다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 조인트 서포터를 설명하기 위한 도면이다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 두 개의 초전도 전력저장 장치용 코일 보빈을 결합한 샘플 사진이다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 토로이달 형태를 이루는 복수의 초전도 전력저장 장치용 코일 보빈을 나타낸 도면이다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 지지판에 대한 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 초전도 전력저장 장치용 코일 보빈을 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 초전도 전력저장 장치용 코일 보빈의 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 초전도 전력저장 장치용 코일 보빈의 결합 사시도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 초전도 전력저장 장치용 코일 보빈은 코일 보빈틀(110), 초전도 코일(120), 제1 지지판(130), 제2 지지판(140) 및 중앙틀(150)을 포함한다.

코일 보빈틀(110)은 초전도 코일(120)을 권선하기 위해 원형 고리판 형상을 이루며, 한 쌍이 서로 대향하여 형성된다. 코일 보빈틀(110)은 원형 고리판 형상의 일부가 트임 구조(111)를 이룸으로써, 초전도 전력저장 장치의 충방전 시 와전류를 줄일 수 있다. 이는 변압기에서 와전류 손실을 줄이기 위해 철심에 공극(gap)을 형성한 구조와 같은 원리이다.

또한, 코일 보빈틀(110)은 GFRP(glass fiber reinforced plastic; 유리 섬유 강화 플라스틱) 재질, 아노다이징(anodizing) 처리한 알루미늄 재질 또는 GFRP과 아노다이징 처리한 알루미늄의 접착 재질 중 어느 하나의 재질로 형성하는 것이 바람직하다. GFRP 재질과 아노다이징 처리한 알루미늄 재질은 모두 절연체 재질로서, 이는 초전도 코일(120)로부터 코일 보빈틀(110)을 절연하기 위한 것이다.

여기서, GFRP 재질은 플라스틱 재질이기 때문에, 초전도 전력저장 장치의 충방전 시 와전류 손실을 줄일 수 있는 효과가 있다. 반면, 아노다이징 처리한 알루미늄 재질은 열전도도가 우수한 금속 재질로서, 초전도 코일(120) 전도 냉각 효율을 증가시킬 수 있다. GFRP과 아노다이징 처리한 알루미늄의 접착 재질은 상기의 두가지 특징을 모두 가질 수 있으며, 그 구조는 원형 고리판 형상에서 내부 원형 고리판을 GFRP 재질로 형성하고, 외부 원형 고리판을 아노다이징 처리한 알루미늄 재질로 형성한 후, 두 원형 고리판을 서로 접착하여 구성할 수 있다.

초전도 코일(120)은 코일 보빈틀(110) 각각에 권선되어 팬케이크 형상을 이룬다. 초전도 코일(120)은 대략 4 mm 폭을 갖는 얇은 테이프 모양의 초전도 코일 선재를 권선하여 형성하며, 그 재질은 용도에 따라 고온 초전도 코일 또는 저온 초전도 코일 중 어떤 것을 사용하여도 무방하다. 팬케이크 형상의 초전도 코일(120) 또한 코일 보빈틀(110)에 형성되어 한 쌍을 이룬다.

제1 지지판(130)은 코일 보빈틀(110)의 대향면의 반대면 각각에 형성되어, 코일 보빈틀(110)을 지지한다. 즉, 하나의 코일 보빈을 기준으로 할 때, 코일 보빈의 최외부면을 형성한다. 제1 지지판(130)은 간극(131)을 가지는 두 개의 판상으로 형성되도록 하거나, 직선홀(132) 및 곡선홀(133)을 형성한다. 즉 상기 제1 지지판(130)은 간극(131)을 가지는 두개의 판상으로 분리되어 형성되거나, 다른 실시예(도 9)로 일체로 형성되어 내부에 직선홀(132) 및 곡선홀(133)을 포함하는 판상의 형태를 이룬다. 상기 간극(131) 또는 직선홀(132) 및 곡선홀(133)은 상기 코일 보빈틀(110)의 트임 구조(111)와 마찬가지로, 초전도 전력저장 장치의 충방전 시 와전류를 줄이기 위한 것이다. 여기에서 상기 직선홀(132)은 상하 또는 좌우로, 곡선홀(133)은 R(곡률반경)이 다르게 홀을 형성하여 와 전류를 줄이도록 한다. 상기 제1 지지판(130)은 필요에 따라 GFRP 재질 또는 아노다이징 처리한 알루미늄 재질 중 어느 하나의 재질로 형성한다. GFRP 재질을 선택할 경우, 제1 지지판(130)은 각극(131)이 0(영)인 일체형으로 한다.

제2 지지판(140)은 코일 보빈틀(110)의 대향면 각각에 형성되어, 코일 보빈틀(110)을 지지한다. 제2 지지판(140)은 코일 보빈틀(110)의 대향면 사이에 형성됨으로써, 한 쌍의 초전도 코일(120)에 대해 스페이서(spacer) 기능을 한다.

또한, 제2 지지판(140)은 초전도 코일(120)을 인입 또는 인출하는 장공형 홀(141)이 형성되어 있다. 장공형 홀(141)을 통해 초전도 선을 코일 보빈틀(110)로 인입하여 초전도 코일(120)을 권선하며, 장공형 홀(141)을 통해 코일 보빈틀(110)에서 초전도 선을 인출하여 대향하는 반대편 코일 보빈틀(110)에 형성되는 초전도 코일(120)과 연결한다. 제2 지지판(140)의 장공형 홀(141) 또한, 코일 보빈틀(110)의 트임 구조(111)와 마찬가지로, 초전도 전력저장 장치의 충방전 시 와전류를 줄이는 기능을 가진다. 또한, 도 1과 도 3에서 장공형 홀(141)의 형상을 달리하는 바와 같이, 장공형 홀(141)의 형상은 인입 및 인출의 편리성, 와전류 저감 등을 고려하여 변경 가능하다. 제2 지지판(140)은 필요에 따라 GFRP 재질 또는 아노다이징 처리한 알루미늄 재질 중 어느 하나의 재질로 형성한다.

중앙틀(150)은 제2 지지판(140) 사이에, 토로이달의 중심을 향하여 판의 두께가 점진적으로 줄어드는 원형 고리판 형상으로 형성된다. 중앙틀(150)의 형상에 따라, 본 발명의 일실시예에 따른 코일 보빈은, 종래와 같이 두 개의 팬케이크 형상 초전도 코일이 나란히 붙어 있는 더블 팬케이크 형상을 이루는 것이 아니라, 마치 싱글 팬케이크 형상의 초전도 코일들이 토로이달 형태를 가지는 구조로, 두 개의 싱글 팬케이크 형상 초전도 코일이 서로 일정한 각을 가지면서 토로이달의 중심을 향하여 점진적으로 가까워지도록 연결되어 있는 더블 팬케이크 형상을 이룬다. 이 경우, 토로이달 구조에서 최외각 원주면에서 벗어나는 도체의 영역을 줄일 수 있기 때문에, 권선된 초전도 코일면은 토로이달의 곡면에 더욱 가까워지게 되므로 초전도 코일에서 발생하는 수직 자장의 세기를 줄일 수 있다. 중앙틀(150) 또한 필요에 따라 GFRP 재질 또는 아노다이징 처리한 알루미늄 재질 중 어느 하나의 재질로 형성하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 초전도 전력저장 장치용 코일 보빈은 제1 지지판(130)과 제2 지지판(140)의 초전도 코일 접촉면에 절연 테이프(도시하지 않음) 또는 절연지(도 7의 사진에 일부 도시됨)를 더 형성함으로써, 초전도 코일(120)로부터 제1 지지판(130) 및 제2 지지판(140)의 절연도를 더욱 높일 수 있다.

도 3 내지 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 금속 전도바를 포함하는 초전도 전력저장 장치용 코일 보빈을 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 금속 전도바를 포함하는 초전도 전력저장 장치용 코일 보빈의 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 금속 전도바를 포함하는 초전도 전력저장 장치용 코일 보빈의 결합 사시도이며, 도 5는 도 4의 초전도 전력저장 장치용 코일 보빈을 A, B, C, D, E 각각의 방향에서 본 형상을 나타낸 도면이다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 초전도 전력저장 장치용 코일 보빈은 제1 지지판(130)과 제2 지지판(140) 사이의 상부 및 하부 각각에 형성되며, 초전도 코일(120)을 전도 냉각하는 금속 전도바(160)를 더 포함한다.

금속 전도바(160)는 일단(161)이 초전도 코일(120)의 외주면과 대향하여 만곡됨으로써, 초전도 코일(120)의 전도 냉각 효율을 향상시키며, 타단(162)이 제1 지지판(130)과 제2 지지판(140) 사이에서 외부로 돌출되어 평면을 이룸으로써, 코일 보빈의 받침 기능을 행할 수 있고, 돌출 부분의 폭(a)이 사이 부분의 폭(b)보다 넓도록 단층을 이룸으로써, 돌출 부분의 체적을 증가시켜 전도 냉각 효율을 향상시킴과 아울러, 제1 지지판(130) 및 제2 지지판(140)과의 체결 강도를 높일 수 있다.

또한, 금속 전도바(160)와 잘 체결하기 위해, 제1 지지판(130) 및 제2 지지판(140)은 상하 방향으로 연장된다. 즉, 제1 지지판(130) 및 제2 지지판(140)은 원형판 형상에 상하 방향으로 날개판을 더 가지는 형상을 이룬다.

금속 전도바(160)는 초전도 코일(120)로부터 절연 가능하며, 열전도도가 높은 금속인 아노다이징 처리한 알루미늄 재질로 형성하는 것이 바람직하다.

한편, 도 3 내지 도 5에는 도시되어 있지 않지만, 금속 전도바(160)는 제1 지지판(130) 및 제2 지지판(140)과 체결하는 나사홀을 상하 방향으로 연장되는 장공형으로 형성함로써, 바닥면으로부터 코일 보빈 각각의 설치 높이를 서로 맞출 수 있다. 이에 따라, 토로이달 구조에서 벗어나는 도체의 영역을 줄일 수 있기 때문에, 권선된 초전도 코일면은 토로이달의 곡면에 더욱 가까워지게 되므로 초전도 코일에서 발생하는 수직 자장의 세기를 더욱더 줄일 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 초전도 전력저장 장치용 코일 보빈은 중앙틀(150)의 상측과 하측에 쐐기(170)를 더 형성함으로써, 두 개의 싱글 팬케이크 형상 초전도 코일이 서로 토로이달의 중심을 향하여 점진적으로 가까워지도록 중앙틀(150)의 상방과 하방에서 안정적으로 지지할 수 있다. 쐐기(170) 또한 GFRP 재질 또는 아노다이징 처리한 알루미늄 재질 중 어느 하나의 재질로 형성하도록 한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 초전도 전력저장 장치용 코일 보빈은 제1 지지판(130)의 외측면에 형성되며, 초전도 코일(120)을 외부로 안내하고 지지하는 조인트 서포터(180)를 더 포함한다. 이는 두 개의 코일 보빈 간에 초전도 코일(120)을 연결하기 위한 것이다. 조인트 서포터(180)는 초전도 코일(120)을 지지하기 위해 절연체 재질인 GFRP 재질 또는 아노다이징 처리한 알루미늄 재질로 형성한다.

또한, 조인트 서포터(180)는 제1 지지판(130)과 체결하는 나사홀(181)을 위치 조절이 가능하도록 장공형으로 형성함으로써, 코일 보빈 간의 조인트 서포터(180) 위치를 맞출 수 있다. 덧붙여, 도 6에서는 장공형 나사홀(181)을 하나만 형성하여 도시하고 있지만, 필요에 따라 둘 이상의 나사홀을 형성하여도 무방하다. 또한, 도 6에서는 조인트 서포터(180)가 비교적 제1 지지판(130)의 상부에 위치하고 있지만, 필요에 따라 하부 또는 중간에 위치하도록 형성하여도 무방하다.

도 7 및 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 전도 전력저장 장치용 코일 보빈을 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 두 개의 초전도 전력저장 장치용 코일 보빈을 결합한 샘플 사진이며, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 토로이달 형태를 이루는 복수의 초전도 전력저장 장치용 코일 보빈을 나타낸 도면이다.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 초전도 전력저장 장치용 코일 보빈(100)은 도 1 내지 도 6을 통해 상술한 구조를 가지며, 복수개가 서로 연결되어 토로이달 형태를 이루며 초전도 전력저장 장치(800, 전체 초전도 전력저장 장치에서 코일 보빈이 설치되는 일부만 도시함) 내에 배치된다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 전력저장 장치용 코일 보빈(100)은 초전도 코일에서 발생하는 수직 자장의 세기를 줄일 수 있으며, 초전도 코일의 냉각 효율을 증가시킬 수 있고, 초전도 전력저장 장치의 운전 시 발생하는 와전류를 줄일 수 있다.

이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범 위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

- 부호의 설명-

100 : 코일 보빈 110 : 코일 보빈틀

111 : 트임 구조 120 : 초전도 코일

130 : 제1 지지판 131 : 간극

132 : 직선홀 133: 곡선홀

140 : 제2 지지판 141 : 장공형 홀

150 : 중앙틀 160 : 금속 전도바

161 : 금속 전도바의 일단 162 : 금속 전도바의 타단

170 : 쐐기 180 : 조인트 서포터

181 : 장공형 나사홀 800 : 초전도 전력저장 장치

본 발명은 초전도 전력저장 장치에 토로이달(toroidal) 형태로 초전도 코일을 권선하기 위해 복수개로 구비되는 초전도 전력저장 장치용 코일 보빈에 이용 가능한 것이다.

Claims

초전도 전력저장 장치에 토로이달(toroidal) 형태로 초전도 코일을 권선하기 위해 복수개로 구비되는 초전도 전력저장 장치용 코일 보빈에 있어서,

원형 고리판 형상으로 서로 대향하여 형성되는 한 쌍의 코일 보빈틀;

상기 코일 보빈틀 각각에 권선되어 팬케이크 형상을 이루는 초전도 코일;

상기 코일 보빈틀의 대향면의 반대면 각각에 형성되어, 상기 코일 보빈틀을 지지하는 제1 지지판;

상기 코일 보빈틀의 대향면 각각에 형성되어, 상기 코일 보빈틀을 지지하는 제2 지지판; 및

상기 제2 지지판 사이에, 상기 토로이달의 중심을 향하여 판의 두께가 점진적으로 줄어드는 원형 고리판 형상으로 형성되는 중앙틀;

을 포함하는 초전도 전력저장 장치용 코일 보빈.
제1항에 있어서,

상기 코일 보빈틀은 원형 고리판 형상의 일부가 트임 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 초전도 전력저장 장치용 코일 보빈.
제1항에 있어서,

상기 코일 보빈틀은 GFRP 재질, 아노다이징 처리한 알루미늄 재질 또는 GFRP과 아노다이징 처리한 알루미늄의 접착 재질 중 어느 하나의 재질인 것을 특징으로 하는 초전도 전력저장 장치용 코일 보빈.
제1항에 있어서,

상기 제1 지지판은 간극을 가지는 두 개의 판상으로 이루어지거나 직선홀 및 곡선홀을 포함하는 판상으로 형성된 것을 특징으로 하는 초전도 전력저장 장치용 코일 보빈.
제1항에 있어서,

상기 제2 지지판은 상기 초전도 코일을 인입 또는 인출하는 장공형 홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 초전도 전력저장 장치용 코일 보빈.
제1항에 있어서,

상기 제1 지지판, 상기 제2 지지판 및 상기 중앙틀은, GFRP 재질 또는 아노다이징 처리한 알루미늄 재질인 것을 특징으로 하는 초전도 전력저장 장치용 코일 보빈.
제1항에 있어서,

상기 제1 지지판과 상기 제2 지지판의 초전도 코일 접촉면에 형성되는 절연 테이프 또는 절연지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 전력저장 장치용 코일 보빈.
제1항에 있어서,

상기 제1 지지판과 상기 제2 지지판 사이의 상부 및 하부 각각에 형성되며, 상기 초전도 코일을 전도 냉각하는 금속 전도바를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 전력저장 장치용 코일 보빈.
제8항에 있어서,

상기 금속 전도바는 일단이 상기 초전도 코일의 외주면과 대향하여 만곡되며, 타단이 상기 제1 지지판과 상기 제2 지지판 사이에서 외부로 돌출되어 평면을 이루고, 돌출 부분의 폭이 사이 부분의 폭보다 넓도록 단층을 이루는 것을 특징으로 하는 초전도 전력저장 장치용 코일 보빈.
제8항 또는 제9항에 있어서,

상기 제1 지지판 및 상기 제2 지지판은 상기 금속 전도바와 체결하기 위해 상하 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 초전도 전력저장 장치용 코일 보빈.
제8항 또는 제9항에 있어서,

상기 금속 전도바는 상기 제1 지지판 및 상기 제2 지지판과 체결하는 나사홀이 상하 방향으로 장공형을 이루는 것을 특징으로 하는 초전도 전력저장 장치용 코일 보빈.
제8항 또는 제9항에 있어서,

상기 금속 전도바는 아노다이징 처리한 알루미늄 재질인 것을 특징으로 하는 초전도 전력저장 장치용 코일 보빈.
제1항에 있어서,

상기 중앙틀의 상측과 하측에 형성되는 쐐기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 전력저장 장치용 코일 보빈.
제1항에 있어서,

상기 제1 지지판의 외측면에 형성되며, 상기 초전도 코일을 외부로 안내하고 지지하는 조인트 서포터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 전력저장 장치용 코일 보빈.
제14항에 있어서,

상기 조인트 서포터는 상기 제1 지지판과 체결하는 나사홀이 장공형을 이루는 것을 특징으로 하는 초전도 전력저장 장치용 코일 보빈.