WO2024253280A1 - 초전도 한류기 - Google Patents

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WO2024253280A1
WO2024253280A1 PCT/KR2023/021296 KR2023021296W WO2024253280A1 WO 2024253280 A1 WO2024253280 A1 WO 2024253280A1 KR 2023021296 W KR2023021296 W KR 2023021296W WO 2024253280 A1 WO2024253280 A1 WO 2024253280A1
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superconducting
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busbar
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김민지
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LS Electric Co Ltd
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Definitions

  • the present invention relates to a superconducting current limiter.
  • fault current limiters are power devices that protect the power system by reducing the fault current when an accident occurs in the power system. They play a role in minimizing the range of power outages caused by power system accidents and reducing damage to power devices on the power system lines.
  • These current limiters reduce the fault current to an appropriate value within a short period of time when a fault current occurs due to an accident in the power system, thereby preventing mechanical, thermal, and electrical stress on power equipment and improving the reliability of the power system.
  • the present invention is intended to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a superconducting current limiter that is miniaturized while preventing currents from interfering with each other.
  • a superconducting current limiter comprising: a housing for accommodating a cryogenic fluid; a first superconducting module accommodated in the cryogenic fluid; a second superconducting module vertically stacked with the first superconducting module; a first conductive part connecting one side of the first superconducting module; a second conductive part connecting the other side of the first superconducting module and the other side of the second superconductor; and a third conductive part connecting one side of the second superconducting module.
  • the current direction of the second superconducting module may be opposite to the current direction of the first superconducting module.
  • the first superconductor module may be configured in plurality
  • the second superconductor module may be configured in plurality
  • the superconducting current limiter further includes an external terminal electrically connected to the outside of the housing; and a busbar penetrating the first superconducting module and the second superconducting module and electrically connected to the third conductive part, and current transmitted from the external terminal can be transmitted to the upper side of the housing sequentially through the first conductive part, the plurality of first superconducting modules, the second conductive part, the plurality of second superconducting modules, the third conductive part, and the busbar.
  • the superconducting current limiter may further include a support member that supports the plurality of first superconducting modules and the plurality of second superconducting modules and has at least one through hole; a bus bar inserted into the at least one through hole; and at least one spacer that separates the support member and the bus bar.
  • the at least one spacer includes: a first spacer; a second spacer formed to be inclined at a first angle with respect to the first spacer; and a third spacer formed to be inclined at a second angle with respect to the second spacer, wherein the second angle is equal to or smaller than the first angle, and the first spacer, the second spacer, and the third spacer can be formed to be identical to each other.
  • the third spacer is formed to be inclined at a third angle with respect to the first spacer, and the third angle may be the same as the first angle.
  • the support part may include a first support part having a first through hole into which the bus bar is inserted and a second through hole formed spaced apart from the first through hole; a second support part having a third through hole corresponding to the first through hole and a fourth through hole corresponding to the second through hole formed spaced apart from the first support part; a third support part having a first spiral portion formed between the first support part and the second support part and having a spiral shape; and a fourth support part having a second spiral portion formed symmetrically with the first spiral portion and being formed between the first support part and the second support part.
  • the plurality of first superconductor modules or the plurality of second superconductor modules include a first superconductor wound along the outer side of the third support, the first spiral part and the second spiral part; a second superconductor extending from one side of the first superconductor; and a third superconductor extending from the other side of the first superconductor, and the second superconductor and the third superconductor can be wound together along the outer side of the third support and the outer side of the fourth support.
  • the busbar may include a first busbar passing through the first through hole and the third through hole and spaced apart from the first spiral portion by a predetermined interval; and a second busbar passing through the second through hole and the fourth through hole and spaced apart from the second spiral portion by a predetermined interval.
  • the superconducting current limiter according to the embodiment of the present invention has the advantage of miniaturization of the superconducting current limiter since a plurality of first superconducting modules and a plurality of second superconducting modules are electrically connected while being stacked in a vertical direction.
  • Figure 1 is a perspective view showing the appearance of a superconducting current limiter according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a perspective view showing the inside of a superconducting current limiter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view focusing on a plurality of superconductor modules of a superconductor current limiter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a drawing showing a busbar of a superconducting current limiter according to an embodiment of the present invention penetrating a plurality of superconducting modules.
  • FIG. 5 is a drawing showing a busbar of a superconducting current limiter according to an embodiment of the present invention separated from a plurality of superconducting modules.
  • FIG. 6 is a perspective view focusing on a plurality of superconducting modules and a busbar of a superconducting current limiter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a superconducting module of a superconducting current limiter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a perspective view of a superconducting module of a superconducting current limiter according to an embodiment of the present invention, viewed from another side.
  • FIG. 9 is an exploded perspective view showing a superconducting module of a superconducting current limiter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10a is a drawing partially showing the interior of a superconductor module of a superconductor current limiter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10b is a drawing of a superconductor winding structure of a superconductor current limiter according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 11 is a cross-sectional view of a superconductor module of a superconductor current limiter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a plan view showing the busbar, the third support, and the fourth support of a superconducting current limiter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a drawing for explaining the electrical connection of a superconducting current limiter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the exterior of a superconducting current limiter according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a perspective view showing the interior of a superconducting current limiter according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a perspective view mainly showing a plurality of superconducting modules of a superconducting current limiter according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a view showing a busbar of a superconducting current limiter according to an embodiment of the present invention penetrating a plurality of superconducting modules
  • FIG. 5 is a view showing a busbar of a superconducting current limiter according to an embodiment of the present invention separated from a plurality of superconducting modules.
  • a superconducting current limiter (100) includes a housing (110), a superconducting module (200), and a busbar (250).
  • the housing (110) is formed in a cylindrical shape. And, the housing (110) accommodates a cryogenic fluid.
  • the cryogenic fluid may be liquid nitrogen.
  • the housing (110) is not limited to being formed in a cylindrical shape, and may be formed in various shapes capable of accommodating a cryogenic fluid.
  • a cooling device (115) for cooling the cryogenic fluid is provided on the outer surface of the housing (110).
  • the cooling device (115) is driven so that the temperature of the cryogenic fluid is maintained within a set range.
  • an external terminal (117) for electrically connecting to the outside of the housing (110) is provided on the upper side of the housing (110). At this time, the external terminal (117) is electrically connected to a separate device (not shown).
  • the external terminal (117) transmits current supplied from the outside of the housing (110) to the inside of the housing (110). Conversely, the external terminal (117) transmits current from the inside of the housing (110) to the outside of the housing (110).
  • the above superconductor module (200) is placed inside the housing (110). At this time, the superconductor module (200) is accommodated in the cryogenic fluid, so that the current flowing through the superconductor module (200) is placed in a superconducting state atmosphere.
  • the superconductor module (200) is composed of multiple units. And, the multiple superconductor modules (200) are stacked and spaced apart from each other along the height direction of the housing (110). The superconductor module (200) will be described in more detail later with reference to the drawings.
  • the above busbar (250) extends along the height direction of the housing (110). And, the busbar (250) penetrates the plurality of superconductor modules (200). At this time, the inside of the housing (110) is provided with a plurality of connecting portions (116) connected to the external terminal (117). And, one of the plurality of connecting portions (116) is connected to the busbar (250).
  • busbar (250) is electrically connected to the external terminal (117) through the connection portion (116). Accordingly, the current of the busbar (250) is transmitted to the outside of the housing (110) through the connection portion (116) and the external terminal (117).
  • the superconducting current limiter (100) according to the embodiment of the present invention is provided with a plurality of current conducting parts (310, 320, 330, 340, 350, 360) for transmitting external current to the superconducting module (200).
  • the above-mentioned plurality of conductive parts include a first conductive part (310), a second conductive part (320), a third conductive part (330), a fourth conductive part (340), a fifth conductive part (350), and a sixth conductive part (360).
  • the first conductive part (310) electrically connects the connection part (116) and the superconductor module (200). At this time, the first conductive part (310) is connected to four superconductor modules (200) positioned on the upper side among the plurality of superconductor modules using a bolt connection method.
  • the second conductive member (320) is arranged on the opposite side of the first conductive member (310) with the plurality of superconducting modules (200) interposed therebetween.
  • the second conductive member (320) is connected to the four superconducting modules (200) coupled with the first conductive member (310) and the four superconducting modules (200) arranged below the first conductive member (310) by a bolt connection method. Accordingly, the second conductive member (320) electrically connects the four superconducting modules (200) coupled with the first conductive member (310) and the four superconducting modules (200) arranged below the first conductive member (310).
  • the third conductive part (330) is arranged on the opposite side of the second conductive part (320) with the plurality of superconductor modules (200) interposed therebetween. At this time, the third conductive part (330) is arranged parallel to the first conductive part (310).
  • the third conductive part (330) is connected to the four superconducting modules (200) coupled with the second conductive part (320) and the four superconducting modules (200) positioned below the second conductive part (320) by a bolt connection method. Accordingly, the third conductive part (330) electrically connects the four superconducting modules (200) coupled with the second conductive part (320) and the four superconducting modules (200) positioned below the second conductive part (320).
  • the fourth conductive part (340) is arranged on the opposite side of the third conductive part (330) with the plurality of superconductor modules (200) interposed therebetween. At this time, the fourth conductive part (340) is arranged parallel to the second conductive part (320).
  • the fourth conductive part (340) is connected to the four superconducting modules (200) coupled with the third conductive part (330) and the four superconducting modules (200) positioned below the third conductive part (330) by a bolt connection method. Accordingly, the fourth conductive part (340) electrically connects the four superconducting modules (200) coupled with the third conductive part (330) and the four superconducting modules (200) positioned below the third conductive part (330).
  • the fifth conductive part (350) is arranged on the opposite side of the fourth conductive part (340) with the plurality of superconducting modules (200) interposed therebetween. At this time, the fifth conductive part (350) is arranged parallel to the third conductive part (330).
  • the fifth conductive part (350) is connected to the four superconducting modules (200) coupled with the fourth conductive part (340) and the four superconducting modules (200) positioned below the fourth conductive part (340) by a bolt connection method. Accordingly, the fifth conductive part (350) electrically connects the four superconducting modules (200) coupled with the fourth conductive part (340) and the four superconducting modules (200) positioned below the fourth conductive part (340).
  • the sixth conductive part (360) is arranged on the opposite side of the fifth conductive part (350) with the plurality of superconducting modules (200) interposed therebetween. At this time, the sixth conductive part (360) is arranged parallel to the fourth conductive part (340).
  • the sixth conductive part (360) is connected to the four superconducting modules (200) connected to the fifth conductive part (350) in a bolt-joining manner. At this time, the sixth conductive part (360) is connected to the lower part of the busbar (250). Accordingly, the sixth conductive part (360) electrically connects the four superconducting modules (200) connected to the fifth conductive part (350) and the busbar (250).
  • FIG. 6 is a perspective view mainly showing a plurality of superconducting modules and a busbar of a superconducting current limiter according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a perspective view showing a superconducting module of a superconducting current limiter according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is a perspective view showing a superconducting module of a superconducting current limiter according to an embodiment of the present invention as seen from another side
  • FIG. 9 is an exploded perspective view showing a superconducting module of a superconducting current limiter according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is an exploded perspective view showing a superconducting module of a superconducting current limiter according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 10a is a drawing partially showing the inside of a superconducting module of a superconducting current limiter according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 10b is a drawing showing a winding structure of a superconductor of a superconducting current limiter according to an embodiment of the present invention.
  • the busbar includes a first busbar (251) and a second busbar (252). At this time, the first busbar (251) and the second busbar (252) are arranged parallel to each other.
  • the superconductor module (200) includes a support (210) and a superconductor (218).
  • the above support member (210) supports the superconductor (218).
  • at least one through hole (211a, 211b) is formed in the support member (210).
  • the support member (210) includes a first support member (211), a second support member (212), a third support member (213), and a fourth support member (214).
  • the first support member (211) is formed in a plate shape.
  • the first support member (211) is provided with a plurality of fluid holes through which the cryogenic fluid flows in or out.
  • a first through hole (211a) through which the first busbar (251) passes through and a second through hole (211b) through which the second busbar (252) passes through are formed.
  • the second support member (212) is positioned apart from the first support member (211). In addition, the second support member (212) is formed to face the first support member (211). In addition, the second support member (212) is formed in a plate shape. In addition, the second support member (212) is provided with a plurality of fluid holes through which the cryogenic fluid flows in or out.
  • a third through hole (211c) through which the first bus bar (251) passes and a fourth through hole (211d) through which the second bus bar (252) passes are formed in the second support member (212).
  • the third through hole (211c) is formed to correspond to the first through hole (211a).
  • the fourth through hole (211d) is formed to correspond to the second through hole (211b).
  • the second support member (212) includes at least one spacer (215) that extends from the second support member (212) and protrudes toward the center of the third through hole (211c) and the center of the fourth through hole (211d).
  • the above at least one spacer (215) may be configured in plurality.
  • the plurality of spacers (215) are in contact with the outer surface of the first busbar (251) that has passed through the third through hole (211c) and the outer surface of the second busbar (252) that has passed through the fourth through hole (211d).
  • the plurality of spacers (215) are not limited to being in contact with the first busbar (251) and the second busbar (252), and may not be in contact with the busbars (251, 252) so as to space the support member (210) and the busbars (251, 252).
  • the plurality of spacers (215) are not provided on the first support member (211) but are provided only on the second support member (212). Accordingly, in the process of assembling the first busbar (251) and the second busbar (252) to the support member (210), excessive interference by the plurality of spacers (215) is prevented.
  • the plurality of spacers (215) may be provided not only on the second support member (212) but also on the first support member (211).
  • the plurality of spacers (215) are not limited to extending from the second support member (212), and various structures may be applied to space the second support member (212) and the busbars (251, 252).
  • the third support member (213) is positioned between the first support member (211) and the second support member (212). At this time, the third support member (213) is provided with a first spiral member (213a) formed in a spiral shape.
  • the fourth support member (214) is positioned between the first support member (211) and the second support member (212). At this time, the fourth support member (214) is provided with a second spiral member (214a) formed in a spiral shape. In addition, the second spiral member (214a) is formed symmetrically with the first spiral member (213a).
  • the superconductor (218) may be formed of a superconducting wire wound in multiple circuits along the third support member (213) and the fourth support member (214). At this time, the superconductor (218) may be formed along the first spiral member (213a) and the second spiral member (214a).
  • the superconductor (218) may include a first superconductor (218a), a second superconductor (218b), a third superconductor (218c), a fourth superconductor (218d), and a fifth superconductor (218e).
  • the first superconductor (218a) is wound along the outer side of the third support (213). Then, it is wound along the first spiral part (213a) of the third support (213). Then, the first superconductor (218a) is wound along the second spiral part (214b) of the fourth support (214). That is, the first superconductor (218a) is sequentially wound along the outer side of the third support (213), the first spiral part (213a), and the second spiral part (214b). At this time, the shape in which the first superconductor (218a) is wound along the first spiral part (213a) and the second spiral part (214b) is a wave shape.
  • the first superconductor (218a) is wound along the outer side of the third support member (213) in a circular shape.
  • the first superconductor (218a) has a shape that combines a wave shape and a circular shape, so there is no part that folds or bends, and thus the stability of the first superconductor (218a) is secured.
  • the second superconductor (218b) extends from one side of the first superconductor (218a).
  • the one side of the first superconductor (218a) means a portion wound along the second spiral portion (214b).
  • the third superconductor (218c) extends from the other side of the first superconductor (218a).
  • the other side of the first superconductor (218a) means a portion wound along the outer side of the third support member (213).
  • the second superconductor (218b) and the third superconductor (218c) are wound together clockwise along the outer side of the fourth support member (214).
  • the winding direction of the second superconductor (218b) and the third superconductor (218c) is not limited to the clockwise direction, and may be counterclockwise depending on the side viewed.
  • the second superconductor (218b) and the third superconductor (218c) are wound together in a clockwise direction along the outer side of the third support member (213). That is, the second superconductor (218b) and the third superconductor (218c) are wound sequentially along the outer side of the fourth support member (214) and the outer side of the third support member (213). At this time, the second superconductor (218b) and the third superconductor (218c) can be wound twice along the outer side of the fourth support member (214) and the outer side of the third support member (213).
  • the second superconductor (218b) and the third superconductor (218c) are not limited to being wound twice along the outer side of the fourth support member (214) and the outer side of the third support member (213), and may be wound N times.
  • the fourth superconductor (218d) extends from the third superconductor (218c). And, the fourth superconductor (218d) is connected to the output unit (217).
  • the output unit (217) can be electrically connected to any one of the aforementioned conducting units (300).
  • the fifth superconductor (218e) extends from the second superconductor (218d). And, the fifth superconductor (218e) is connected to the input unit (216).
  • the input unit (216) can be electrically connected to another one of the aforementioned conducting units (300).
  • the current of the input unit (216) is transferred to the fifth superconductor (218e).
  • the current of the fifth superconductor (218e) is transferred to the second superconductor (218b).
  • the current of the second superconductor (218b) is transferred to the first superconductor (218a).
  • the current of the first superconductor (218a) is transferred to the third superconductor (218c).
  • the current of the third superconductor (218c) is transferred to the fourth superconductor (218d).
  • the current of the fourth superconductor (218d) is transferred to the fifth superconductor (218e).
  • the current of the fifth superconductor (218e) is transferred to the output unit (217). That is, the current of the input unit (216) is sequentially transmitted to the output unit (217) through the fifth superconductor (218e), the second superconductor (218b), the first superconductor (218a), the third superconductor (218c), and the fourth superconductor (218d).
  • the current of the second superconductor (218b) is rotated and moved in a clockwise direction
  • the current of the third superconductor (218c) is rotated and moved in a counterclockwise direction, which is opposite to the current direction of the second superconductor (218b). Accordingly, the electromagnetic waves of the second superconductor (218b) and the electromagnetic waves of the third superconductor (218c) can cancel each other out.
  • the second superconductor (218b) and the third superconductor (218c) are wound together, and since the current direction of the second superconductor (218b) and the current direction of the third superconductor (218c) are opposite to each other, there is an advantage of minimizing the generation of electromagnetic waves.
  • the first busbar (251) is spaced apart from the first spiral portion (213a) by a predetermined interval by the plurality of spacers (215). Accordingly, the first busbar (251) penetrates the superconductor (218) while being spaced apart from the superconductor (218) by a predetermined interval, so there is an advantage of minimizing electromagnetic interference between the first busbar (251) and the superconductor (218).
  • the second busbar (252) is spaced apart from the second spiral portion (214a) by a certain interval by the plurality of spacers (215). Accordingly, the second busbar (252) penetrates the superconductor (218) while being spaced apart from the superconductor (218) by a certain interval, so there is an advantage of minimizing electromagnetic interference between the first busbar (251) and the superconductor (218).
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a superconducting module of a superconducting current limiter according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 12 is a plan view mainly showing a busbar, a third support, and a fourth support of a superconducting current limiter according to an embodiment of the present invention.
  • the plurality of spacers include a first spacer (215a), a second spacer (215b), and a third spacer (215c).
  • the above first spacer (215a) is in contact with the outer surface of the first busbar (251) or the second busbar (252).
  • the second spacer (215b) has the same shape as the first spacer (215a). At this time, the second spacer (215b) is formed to be inclined at a first angle ( ⁇ 1) with respect to the first spacer (215a).
  • the third spacer (215c) is formed in the same shape as the first spacer (215a). At this time, the third spacer (215c) is formed to be inclined at a first angle ( ⁇ 2) with respect to the second spacer (215b).
  • the second angle ( ⁇ 2) may be equal to or smaller than the first angle ( ⁇ 1).
  • the third spacer (215c) is formed to be inclined at a third angle ( ⁇ 3) with respect to the first spacer (215a). At this time, the third angle ( ⁇ 3) is the same as the first angle ( ⁇ 1).
  • a plurality of spacers (215a, 215b, 215c) support the first busbar (251) or the second busbar (252) by making contact at three points.
  • the first busbar (251) is arranged at a constant interval (L) from the first spiral portion (213a), and the second busbar (252) is arranged at a constant interval (L) from the second spiral portion (214a).
  • the superconductor arranged along the first spiral portion (213a) and the second spiral portion (214a) is spaced apart from the first busbar (251) and the second busbar (252) by a constant interval (L), so that the electromagnetic interference between the superconductor and the busbars (251, 252) can be minimized.
  • FIG. 13 is a drawing for explaining the electrical connection of a superconducting current limiter according to an embodiment of the present invention.
  • the superconductor module (200, see FIG. 4) includes a plurality of first superconductor modules (200a) and a plurality of second superconductor modules (200b) that are stacked in a vertical direction with the plurality of first superconductor modules (200a).
  • the superconductor module (200) includes a plurality of third superconductor modules (200c), a plurality of fourth superconductor modules (200d), and a plurality of fifth superconductor modules (200e).
  • the number of superconductor modules is not limited to five, and may be composed of two or six or more.
  • the first conductive part (310) above connects one side of the plurality of first superconducting modules (200a). At this time, the first conductive part (310) electrically connects to the plurality of first superconducting modules (200a) while also supporting the plurality of first superconducting modules (200a).
  • the second conductive member (320) connects the other side of the plurality of first superconducting modules (200a) and the other side of the plurality of second superconducting modules (200b). At this time, the second conductive member (310) electrically connects the plurality of first superconducting modules (200a) and the plurality of second superconducting modules (200b), while also supporting the plurality of second superconducting modules (200b).
  • the third conductive member (330) connects one side of the plurality of second superconducting modules (200b). At this time, the third conductive member (330) electrically connects to the plurality of second superconducting modules (200b) while also supporting the plurality of second superconducting modules (200b).
  • the current of the first conductive part (310) is transmitted to the second conductive part (320) via the plurality of first superconducting modules (200a).
  • the current of the second conducting part (320) is transmitted to the third conducting part (330) via the plurality of second superconducting modules (200b).
  • the current direction of the plurality of second superconducting modules (200b) is opposite to the current direction of the plurality of first superconducting modules (200a).
  • the current direction of the plurality of first superconducting modules (200a) is opposite to the current direction of the plurality of second superconducting modules (200b)
  • the current of the third conductive part (330) is transmitted to the fourth conductive part (340) via the plurality of third superconducting modules (200c).
  • the current of the fourth conductive part (340) is transmitted to the fifth conductive part (350) via the plurality of fourth superconducting modules (200d).
  • the current of the fifth conductive part (350) is transmitted to the sixth conductive part (360) via the plurality of fifth superconducting modules (200e).
  • the current of the sixth conductive part (360) moves upward through the busbar (250).
  • the third conductive part (330) can be electrically connected to the busbar (250) instead of the sixth conductive part (360).
  • the superconductor current limiter prevents the size of the superconductor current limiter from increasing by arranging the busbar (250) through the superconductor module (200) rather than arranging it outside the superconductor module (200).

Landscapes

  • Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
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Abstract

초전도체 한류기가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 초전도체 한류기는, 극저온 유체를 수용하는 하우징; 상기 극저온 유체에 수용되는 제1 초전도체 모듈; 상기 제1 초전도체 모듈과 수직 방향으로 적층되는 제2 초전도체 모듈; 상기 제1 초전도체 모듈의 일측을 연결하는 제1 통전부; 상기 제1 초전도체 모듈의 타측과 상기 제2 초전도체의 타측을 연결하는 제2 통전부; 및 상기 제2 초전도체 모듈의 일측을 연결하는 제3 통전부; 를 포함할 수 있다.

Description

초전도 한류기
본 발명은 초전도 한류기에 관한 것이다.
일반적으로 한류기(Fault Current Limiters)는 전력계통에서 사고 발생시 고장 전류를 저감하여 전력계통을 보호하는 전력기기에 해당하는 것으로, 전력계통의 사고에 의한 정전의 범위를 최소화하고 전력계통의 선로상 전력기기에 대한 피해를 줄이는 역할을 수행한다.
이러한 한류기는 전력계통의 사고로 인해 고장전류가 발생하는 경우, 빠른 시간 내에 사고 전류(Fault Current)를 적정 값 이하로 낮추어 전력기기에서의 기계적, 열적 및 전기적 스트레스를 예방하고 전력계통의 신뢰도를 향상시킨다.
그러나, 계통고장 전류의 지속적인 상승과 이에 대응하기 위한 전력기기 개발의 어려움으로 인해 고장전류 제어가 가능한 한류기에 대한 개발 요구가 급증하고 있지만, 실제적으로 계통에 적용 가능한 한류기의 개발은 기술적 어려움과 상업화 등의 난점으로 인해 지연되는 실정이다.
최근 들어, 고온 초전도체의 비선형적인 전압-전류 특성을 적용한 한류기의 개발이 진행되고 있으며, 액체질소를 냉매로 사용하는 고온 초전도 한류기 개발이 본격적으로 시작되어 있다. 초전도 물질은 높은 비선형적인 저항 특성을 가지므로 한류 소자로서의 응용 가능성을 갖고 있다. 고온 초전도 한류기는 초전도 상태에서 상전도 상태로의 퀜치 특성을 이용하여 높은 저항을 발생시켜 계통상에서 사고를 감지하면 빠른 시간 내에 퓨즈 역할을 수행하여 사고전류를 제한하는 역할을 한다. 그리고, 이러한 한류기는 고장전류 저감 후 다시 초전도 상태로 전이하는 특성을 가지고 있다.
한편, 이러한 초전도체 한류기에 대한 소형화 요구가 대두되고 있다. 특히, 초전도체 한류기를 소형화하는 과정에서, 초전도체 한류기의 내부 구조에 의해 교류 손실이 발생될 우려가 높다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 초전도체 한류기를 소형화하면서 더불어 전류가 서로 간섭되는 것을 방지하는 초전도체 한류기를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 극저온 유체를 수용하는 하우징; 상기 극저온 유체에 수용되는 제1 초전도체 모듈; 상기 제1 초전도체 모듈과 수직 방향으로 적층되는 제2 초전도체 모듈; 상기 제1 초전도체 모듈의 일측을 연결하는 제1 통전부; 상기 제1 초전도체 모듈의 타측과 상기 제2 초전도체의 타측을 연결하는 제2 통전부; 및 상기 제2 초전도체 모듈의 일측을 연결하는 제3 통전부; 를 포함하는, 초전도체 한류기가 제공된다.
이 때, 상기 제2 초전도체 모듈의 전류 방향은 상기 제1 초전도체 모듈의 전류 방향과 반대 방향일 수 있다.
이 때, 상기 제1 초전도체 모듈은 복수로 구성되고, 상기 제2 초전도체 모듈은 복수로 구성될 수 있다.
이 때, 상기 초전도체 한류기는, 상기 하우징의 외부와 전기적으로 연결되는 외부 단자; 및 상기 제1 초전도체 모듈과 상기 제2 초전도체 모듈을 관통하고, 상기 제3 통전부와 전기적으로 연결되는 부스바를 더 포함하고, 상기 외부 단자로부터 전달된 전류는 상기 제1 통전부, 상기 복수의 제1 초전도체 모듈, 상기 제2 통전부, 상기 복수의 제2 초전도체 모듈, 상기 제3 통전부 및 상기 부스바를 순차적으로 경유하여 상기 하우징의 상측으로 전달될 수 있다.
이 때, 상기 초전도체 한류기는, 상기 복수의 제1 초전도체 모듈 및 상기 복수의 제2 초전도체 모듈을 지지하고, 적어도 하나의 관통 홀이 구비되는 지지부; 상기 적어도 하나의 관통 홀에 삽입되는 부스바; 및 상기 지지부와 상기 부스바를 이격시키는 적어도 하나의 스페이서를 더 포함할 수 있다.
이 때, 상기 적어도 하나의 스페이서는, 제1 스페이서; 상기 제1 스페이서와 제1 각도로 기울어지도록 형성되는 제2 스페이서; 및 상기 제2 스페이서와 제2 각도로 기울어지도록 형성되는 제3 스페이서를 포함하고, 상기 제2 각도는 상기 제1 각도와 동일하거나 더 작고, 상기 제1 스페이서, 상기 제2 스페이서 및 상기 제3 스페이서는 서로 동일하게 형성될 수 있다.
이 때, 상기 제3 스페이서는 상기 제1 스페이서와 제3 각도로 기울어지도록 형성되고, 상기 제3 각도는 상기 제1 각도와 동일할 수 있다.
이 때, 상기 지지부는, 상기 부스바가 삽입되는 제1 관통 홀 및 상기 제1 관통 홀로부터 이격되어 형성되는 제2 관통 홀이 형성되는 제1 지지부; 상기 제1 지지부와 이격되어 배치되고, 상기 제1 관통 홀에 대응되는 제3 관통 홀 및 상기 제2 관통 홀에 대응되는 제4 관통 홀이 형성되는 제2 지지부; 상기 제1 지지부와 상기 제2 지지부 사이에 배치되고, 나선 형태로 이루어지는 제1 나선부가 구비되는 제3 지지부; 및 상기 제1 지지부와 상기 제2 지지부 사이에 배치되고, 상기 제1 나선부와 대칭적으로 형성되는 제2 나선부가 구비되는 제4 지지부를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 복수의 제1 초전도체 모듈 또는 상기 복수의 제2 초전도체 모듈은, 상기 제3 지지부의 외측, 상기 제1 나선부 및 상기 제2 나선부를 따라 권선되는 제1 초전도체; 상기 제1 초전도체의 일측으로부터 연장되는 제2 초전도체; 및 상기 제1 초전도체의 타측으로부터 연장되는 제3 초전도체를 포함하고, 상기 제2 초전도체와 상기 제3 초전도체는 상기 제3 지지부의 외측과 상기 제4 지지부의 외측을 따라 함께 권선될 수 있다.
이 때, 상기 부스바는, 상기 제1 관통 홀 및 상기 제3 관통 홀을 통과하고, 상기 제1 나선부와 일정 간격으로 이격되는 제1 부스바; 및 상기 제2 관통 홀 및 상기 제4 관통 홀을 통과하고, 상기 제2 나선부와 일정 간격으로 이격되는 제2 부스바를 포함할 수 있다.
상기의 구성에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 초전도체 한류기는, 복수의 제1 초전도체 모듈 및 복수의 제2 초전도체 모듈이 수직한 방향으로 적층되면서 전기적으로 연결됨에 따라, 초전도체 한류기의 소형화가 가능한 이점이 있다.
또한, 복수의 스페이서에 의해 부스바와 초전도체 사이를 일정한 간격으로 유지함에 따라, 부스바와 초전도체 사이의 전자기적인 간섭을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초전도체 한류기의 외관을 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 초전도체 한류기의 내부를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 초전도체 한류기의 복수의 초전도체 모듈을 중점적으로 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 초전도체 한류기의 부스바가 복수의 초전도체 모듈을 관통하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 초전도체 한류기의 부스바가 복수의 초전도 모듈로부터 분리된 모습을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 초전도체 한류기의 복수의 초전도체 모듈과 부스바를 중점적으로 나타내는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 초전도체 한류기의 초전도체 모듈을 나타내는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 초전도체 한류기의 초전도체 모듈을 다른 측면에서 바라본 사시도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 초전도체 한류기의 초전도체 모듈을 나타내는 분리 사시도이다.
도 10a는 본 발명의 실시예에 따른 초전도체 한류기의 초전도체 모듈의 내부를 부분적으로 나타내는 도면이다.
도 10b는 본 발명의 실시예에 따른 초전도체 한류기의 초전도체의 권선 구조를 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 초전도체 한류기의 초전도체 모듈의 단면도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 초전도체 한류기의 부스바, 제3 지지부와 제4 지지부를 중점적으로 나타내는 평면도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 초전도체 한류기의 전기적인 연결을 설명하기 위한 도면이다.
100: 초전도체 한류기
110: 하우징
210: 지지부
218: 초전도체
250: 부스바
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 도면에서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 단어와 용어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 않고, 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 발명자가 용어와 개념을 정의할 수 있는 원칙에 따라 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
그러므로 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 해당하고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로 해당 구성은 본 발명의 출원시점에서 이를 대체할 다양한 균등물과 변형예가 있을 수 있다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 설명하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "전방", "후방", "상부" 또는 "하부"에 있다는 것은 특별한 사정이 없는 한 다른 구성 요소와 바로 접하여 "전방", "후방", "상부" 또는 "하부"에 배치되는 것뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 구성 요소가 배치되는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소와 "연결"되어 있다는 것은 특별한 사정이 없는 한 서로 직접 연결되는 것뿐만 아니라 간접적으로 서로 연결되는 경우도 포함한다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 초전도체 한류기를 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초전도체 한류기의 외관을 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 초전도체 한류기의 내부를 나타내는 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 초전도체 한류기의 복수의 초전도체 모듈을 중점적으로 나타내는 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 초전도체 한류기의 부스바가 복수의 초전도체 모듈을 관통하는 모습을 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 초전도체 한류기의 부스바가 복수의 초전도 모듈로부터 분리된 모습을 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 초전도체 한류기(100)는 하우징(110), 초전도체 모듈(200) 및 부스바(250)를 포함한다.
상기 하우징(110)은 원통 형상으로 이루어진다. 그리고, 상기 하우징(110)은 극저온 유체를 수용한다. 여기서, 상기 극저온 유체는 액화 질소일 수 있다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 상기 하우징(110)은 원통 형상으로 이루어지는 것에 한정되지 않고, 극저온 유체를 수용할 수 있는 다양한 형상으로 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 하우징(110)의 외측면에는 상기 극저온 유체를 냉각시키기 위한 냉각 장치(115)가 구비된다. 상기 냉각 장치(115)는 상기 극저온 유체의 온도가 설정된 범위에서 유지되도록 구동된다.
그리고, 상기 하우징(110)의 상측에는 상기 하우징(110)의 외부와 전기적으로 연결되기 위한 외부 단자(117)가 구비된다. 이 때, 상기 외부 단자(117)는 별도의 장치(미도시)와 전기적으로 연결된다.
그리고, 상기 외부 단자(117)는 상기 하우징(110)의 외부로부터 공급되는 전류를 상기 하우징(110)의 내부로 전달한다. 반대로, 상기 외부 단자(117)는 상기 하우징(110)의 내부의 전류를 상기 하우징(110)의 외부로 전달한다.
상기 초전도체 모듈(200)은 상기 하우징(110)의 내부에 배치된다. 이 때, 상기 초전도체 모듈(200)은 상기 극저온 유체에 수용되어 상기 초전도체 모듈(200)을 통해 흐르는 전류가 초전도 상태 분위기에 놓여지게 된다.
그리고, 상기 초전도체 모듈(200)은 복수로 구성된다. 그리고, 상기 복수의 초전도체 모듈(200)은 상기 하우징(110)의 높이 방향을 따라 서로 이격되어 적층된다. 상기 초전도체 모듈(200)에 대해서는 이후 도면을 참조하여 보다 자세하게 설명하기로 한다.
상기 부스바(250)는 상기 하우징(110)의 높이 방향을 따라 연장된다. 그리고, 상기 부스바(250)는 상기 복수의 초전도체 모듈(200)을 관통한다. 이 때, 상기 하우징(110)의 내부에는 상기 외부 단자(117)와 연결되는 복수의 연결부(116)가 구비된다. 그리고, 상기 복수의 연결부(116) 중 하나는 상기 부스바(250)와 연결된다.
그리고, 상기 부스바(250)는 상기 연결부(116)를 통해 상기 외부 단자(117)와 전기적으로 연결된다. 이에 따라, 상기 부스바(250)의 전류는 상기 연결부(116)와 상기 외부 단자(117)를 통해 상기 하우징(110)의 외부로 전달된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 초전도체 한류기(100)에는 외부의 전류를 상기 초전도체 모듈(200)에 전달하기 위한 복수의 통전부(310, 320, 330, 340, 350, 360)가 구비된다.
상기 복수의 통전부는 제1 통전부(310), 제2 통전부(320), 제3 통전부(330), 제4 통전부(340), 제5 통전부(350) 및 제6 통전부(360)를 포함한다.
상기 제1 통전부(310)는 상기 연결부(116)와 상기 초전도체 모듈(200) 사이를 전기적으로 연결시킨다. 이 때, 상기 제1 통전부(310)는 상기 복수의 초전도체 모듈 중 상측에 배치되는 4개의 초전도체 모듈(200)과 볼트 결합 방식으로 결합된다.
상기 제2 통전부(320)는 상기 복수의 초전도체 모듈(200)을 사이에 두고 상기 제1 통전부(310)의 반대측에 배치된다. 상기 제2 통전부(320)는 상기 제1 통전부(310)와 결합된 4개의 초전도체 모듈(200) 및 상기 제1 통전부(310)의 아래에 배치된 4개의 초전도체 모듈(200)과 볼트 결합 방식으로 결합된다. 이에 따라, 상기 제2 통전부(320)는 상기 제1 통전부(310)와 결합된 4개의 초전도체 모듈(200)과 상기 제1 통전부(310)의 아래에 배치되는 4개의 초전도체 모듈(200)을 전기적으로 연결한다.
상기 제3 통전부(330)는 상기 복수의 초전도체 모듈(200)을 사이에 두고 상기 제2 통전부(320)의 반대측에 배치된다. 이 때, 상기 제3 통전부(330)는 상기 제1 통전부(310)와 나란하게 배치된다.
그리고, 상기 제3 통전부(330)는 상기 제2 통전부(320)와 결합된 4개의 초전도체 모듈(200) 및 상기 제2 통전부(320)의 아래에 배치된 4개의 초전도체 모듈(200)과 볼트 결합 방식으로 결합된다. 이에 따라, 상기 제3 통전부(330)는 상기 제2 통전부(320)와 결합된 4개의 초전도체 모듈(200)과 상기 제2 통전부(320)의 아래에 배치되는 4개의 초전도체 모듈(200)을 전기적으로 연결한다.
상기 제4 통전부(340)는 상기 복수의 초전도체 모듈(200)을 사이에 두고 상기 제3 통전부(330)의 반대측에 배치된다. 이 때, 상기 제4 통전부(340)는 상기 제2 통전부(320)와 나란하게 배치된다.
그리고, 상기 제4 통전부(340)는 상기 제3 통전부(330)와 결합된 4개의 초전도체 모듈(200) 및 상기 제3 통전부(330)의 아래에 배치된 4개의 초전도체 모듈(200)과 볼트 결합 방식으로 결합된다. 이에 따라, 상기 제4 통전부(340)는 상기 제3 통전부(330)와 결합된 4개의 초전도체 모듈(200)과 상기 제3 통전부(330)의 아래에 배치되는 4개의 초전도체 모듈(200)을 전기적으로 연결한다.
상기 제5 통전부(350)는 상기 복수의 초전도체 모듈(200)을 사이에 두고 상기 제4 통전부(340)의 반대측에 배치된다. 이 때, 상기 제5 통전부(350)는 상기 제3 통전부(330)와 나란하게 배치된다.
그리고, 상기 제5 통전부(350)는 상기 제4 통전부(340)와 결합된 4개의 초전도체 모듈(200) 및 상기 제4 통전부(340)의 아래에 배치된 4개의 초전도체 모듈(200)과 볼트 결합 방식으로 결합된다. 이에 따라, 상기 제5 통전부(350)는 상기 제4 통전부(340)와 결합된 4개의 초전도체 모듈(200)과 상기 제4 통전부(340)의 아래에 배치되는 4개의 초전도체 모듈(200)을 전기적으로 연결한다.
상기 제6 통전부(360)는 상기 복수의 초전도체 모듈(200)을 사이에 두고 상기 제5 통전부(350)의 반대측에 배치된다. 이 때, 상기 제6 통전부(360)는 상기 제4 통전부(340)와 나란하게 배치된다.
그리고, 상기 제6 통전부(360)는 상기 제5 통전부(350)와 결합된 4개의 초전도체 모듈(200)과 볼트 결합 방식으로 결합된다. 이 때, 상기 제6 통전부(360)는 상기 부스바(250)의 하측부와 연결된다. 이에 따라, 상기 제6 통전부(360)는 상기 제5 통전부(350)와 결합된 4개의 초전도체 모듈(200)과 상기 부스바(250)를 전기적으로 연결한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 초전도체 한류기의 복수의 초전도체 모듈과 부스바를 중점적으로 나타내는 사시도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 초전도체 한류기의 초전도체 모듈을 나타내는 사시도이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 초전도체 한류기의 초전도체 모듈을 다른 측면에서 바라본 사시도이고, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 초전도체 한류기의 초전도체 모듈을 나타내는 분리 사시도이고, 도 10a는 본 발명의 실시예에 따른 초전도체 한류기의 초전도체 모듈의 내부를 부분적으로 나타내는 도면이고, 도 10b는 본 발명의 실시예에 따른 초전도체 한류기의 초전도체의 권선 구조를 도면이다.
먼저, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 부스바는 제1 부스바(251) 및 제2 부스바(252)를 포함한다. 이 때, 상기 제1 부스바(251)와 상기 제2 부스바(252)는 서로 나란하게 배치된다.
그리고, 도 6 내지 도 10b를 참조하면, 상기 초전도체 모듈(200)는 지지부(210) 및 초전도체(218)를 포함한다.
상기 지지부(210)는 상기 초전도체(218)를 지지한다. 그리고, 상기 지지부(210)에는 적어도 하나의 관통 홀(211a, 211b)이 형성된다. 그리고, 상기 지지부(210)는 제1 지지부(211), 제2 지지부(212), 제3 지지부(213) 및 제4 지지부(214)를 포함한다.
상기 제1 지지부(211)는 플레이트 형상으로 이루어진다. 그리고, 상기 제1 지지부(211)에는 상기 극저온 유체가 유입되거나 유출되는 복수의 유체 홀이 구비된다.
그리고, 상기 제1 지지부(211)에는 상기 제1 부스바(251)가 관통하는 제1 관통 홀(211a) 및 상기 제2 부스바(252)가 관통하는 제2 관통 홀(211b)이 형성된다.
상기 제2 지지부(212)는 상기 제1 지지부(211)와 이격되어 배치된다. 또한, 상기 제2 지지부(212)는 상기 제1 지지부(211)와 대면하도록 형성된다. 그리고, 상기 제2 지지부(212)는 플레이트 형상으로 이루어진다. 그리고, 상기 제2 지지부(212)에는 상기 극저온 유체가 유입되거나 유출되는 복수의 유체 홀이 구비된다.
그리고, 상기 제2 지지부(212)에는 상기 제1 부스바(251)가 관통하는 제3 관통 홀(211c) 및 상기 제2 부스바(252)가 관통하는 제4 관통 홀(211d)이 형성된다. 이 때, 상기 제3 관통 홀(211c)은 상기 제1 관통 홀(211a)에 대응되도록 형성된다. 그리고, 상기 제4 관통 홀(211d)은 상기 제2 관통 홀(211b)에 대응되도록 형성된다.
이 때, 상기 제2 지지부(212)에는 상기 제2 지지부(212)로부터 연장되어 상기 제3 관통 홀(211c)의 중심 및 상기 제4 관통 홀(211d)의 중심을 향하여 돌출 형성되는 적어도 하나의 스페이서(215)를 포함한다.
상기 적어도 하나의 스페이서(215)는 복수로 구성될 수 있다. 상기 복수의 스페이서(215)는 상기 제3 관통 홀(211c)을 통과한 상기 제1 부스바(251)의 외측면 및 상기 제4 관통 홀(211d)을 통과한 상기 제2 부스바(252)의 외측면에 접촉된다. 다만, 상기 복수의 스페이서(215)는 상기 제1 부스바(251) 및 상기 제2 부스바(252)에 접촉되는 것에 한정되지 않고, 상기 지지부(210)와 상기 부스바(251, 252)를 이격시키도록 상기 부스바(251, 252)와 접촉되지 않을 수 있다.
한편, 상기 복수의 스페이서(215)는 상기 제1 지지부(211)에 구비되지 않고 상기 제2 지지부(212)에만 구비된다. 이에 따라, 상기 제1 부스바(251) 및 상기 제2 부스바(252)를 상기 지지부(210)에 조립하는 과정에서, 상기 복수의 스페이서(215)에 의해 과도하게 간섭되는 것이 방지된다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 상기 복수의 스페이서(215)는 상기 제2 지지부(212) 뿐만 아니라 상기 제1 지지부(211)에도 구비될 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 상기 복수의 스페이서(215)는 상기 제2 지지부(212)로부터 연장되는 것에 한정되지 않고, 상기 제2 지지부(212)와 상기 부스바(251, 252)를 이격시키도록 다양한 구조가 적용될 수 있다.
상기 제3 지지부(213)는 상기 제1 지지부(211)와 상기 제2 지지부(212) 사이에 배치된다. 이 때, 상기 제3 지지부(213)에는 나선 형태로 이루어지는 제1 나선부(213a)가 구비된다.
상기 제4 지지부(214)는 상기 제1 지지부(211)와 상기 제2 지지부(212) 사이에 배치된다. 이 때, 상기 제4 지지부(214)에는 나선 형태로 이루어지는 제2 나선부(214a)가 구비된다. 그리고, 상기 제2 나선부(214a)는 상기 제1 나선부(213a)와 대칭적으로 형성된다.
그리고, 상기 초전도체(218)는 상기 제3 지지부(213)와 상기 제4 지지부(214)를 따라 복수 회로 권선되는 초전도 선재로 이루어질 수 있다. 이 때, 상기 초전도체(218)는 상기 제1 나선부(213a)와 상기 제2 나선부(214a)를 따라 형성될 수 있다.
구체적으로, 도 10b에 도시된 바와 같이, 상기 초전도체(218)는 제1 초전도체(218a), 제2 초전도체(218b), 제3 초전도체(218c), 제4 초전도체(218d) 및 제5 초전도체(218e)를 포함할 수 있다.
먼저, 상기 제1 초전도체(218a)는 상기 제3 지지부(213)의 외측을 따라 권선된다. 그리고, 상기 제3 지지부(213)의 제1 나선부(213a)를 따라 권선된다. 그리고, 상기 제1 초전도체(218a)는 상기 제4 지지부(214)의 제2 나선부(214b)를 따라 권선된다. 즉, 상기 제1 초전도체(218a)는 상기 제3 지지부(213)의 외측, 상기 제1 나선부(213a) 및 상기 제2 나선부(214b)를 따라 순차적으로 권선된다. 이 때, 상기 제1 초전도체(218a)가 상기 제1 나선부(213a)와 상기 제2 나선부(214b)를 따라 권선된 형태는 파동 형태이다. 그리고, 상기 제1 초전도체(218a)가 상기 제3 지지부(213)의 외측을 따라 권선된 형태는 원 형태이다. 이와 같이, 상기 제1 초전도체(218a)는 파동 형태와 원 형태가 조합된 형태로 접히거나 꺽이는 부분이 없게 되어 제1 초전도체(218a)의 안정성이 확보되는 이점이 있다.
상기 제2 초전도체(218b)는 상기 제1 초전도체(218a)의 일측으로부터 연장된다. 여기서, 상기 제1 초전도체(218a)의 일측은 상기 제2 나선부(214b)를 따라 권선된 부분을 의미한다.
상기 제3 초전도체(218c)는 상기 제1 초전도체(218a)의 타측으로부터 연장된다. 여기서, 상기 제1 초전도체(218a)의 타측은 상기 제3 지지부(213)의 외측을 따라 권선된 부분을 의미한다.
그리고, 상기 제2 초전도체(218b)와 상기 제3 초전도체(218c)는 상기 제4 지지부(214)의 외측을 따라 시계 방향으로 함께 권선된다. 다만, 상기 제2 초전도체(218b)와 상기 제3 초전도체(218c)의 권선 방향은 시계 방향으로 한정되지 않고, 바라보는 측면에 따라 반시계 방향일 수 있다.
그리고, 상기 제2 초전도체(218b)와 상기 제3 초전도체(218c)는 상기 제3 지지부(213)의 외측을 따라 시계 방향으로 함께 권선된다. 즉, 상기 제2 초전도체(218b)와 상기 제3 초전도체(218c)는 상기 제4 지지부(214)의 외측과 상기 제3 지지부(213)의 외측을 따라 순차적으로 권선된다. 이 때, 상기 제2 초전도체(218b)와 상기 제3 초전도체(218c)는 상기 제4 지지부(214)의 외측과 상기 제3 지지부(213)의 외측을 따라 2번 권선될 수 있다. 다만, 상기 제2 초전도체(218b)와 상기 제3 초전도체(218c)는 상기 제4 지지부(214)의 외측과 상기 제3 지지부(213)의 외측을 따라 2번 권선되는 것에 한정되지 않고, N번 권선될 수 있다.
상기 제4 초전도체(218d)는 상기 제3 초전도체(218c)로부터 연장된다. 그리고, 상기 제4 초전도체(218d)는 출력부(217)와 연결된다. 상기 출력부(217)는 전술한 통전부(300) 중 어느 하나와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제5 초전도체(218e)는 상기 제2 초전도체(218d)로부터 연장된다. 그리고, 상기 제5 초전도체(218e)는 입력부(216)와 연결된다. 상기 입력부(216)는 전술한 통전부(300) 중 다른 하나와 전기적으로 연결될 수 있다.
그리고, 전류의 흐름의 측면에서 살펴보면, 상기 입력부(216)의 전류는 상기 제5 초전도체(218e)로 전달된다. 그리고, 상기 제5 초전도체(218e)의 전류는 상기 제2 초전도체(218b)로 전달된다. 그리고, 상기 제2 초전도체(218b)의 전류는 상기 제1 초전도체(218a)로 전달된다. 그리고, 상기 제1 초전도체(218a)의 전류는 상기 제3 초전도체(218c)로 전달된다. 그리고, 상기 제3 초전도체(218c)의 전류는 상기 제4 초전도체(218d)로 전달된다. 그리고, 상기 제4 초전도체(218d)의 전류는 상기 제5 초전도체(218e)로 전달된다. 그리고, 상기 제5 초전도체(218e)의 전류는 상기 출력부(217)로 전달된다. 즉, 상기 입력부(216)의 전류는 상기 제5 초전도체(218e), 상기 제2 초전도체(218b), 상기 제1 초전도체(218a), 상기 제3 초전도체(218c) 및 상기 제4 초전도체(218d)를 순차적으로 경유하여 상기 출력부(217)로 전달된다.
이 때, 상기 제2 초전도체(218b)의 전류는 시계 방향으로 회전되어 이동되고, 상기 제3 초전도체(218c)의 전류는 상기 제2 초전도체(218b)의 전류 방향과 반대 방향인 반시계 방향으로 회전되어 이동된다. 이에 따라, 상기 제2 초전도체(218b)의 전자기파와 상기 제3 초전도체(218c)의 전자기파는 서로 상쇄될 수 있다.
이와 같이, 상기 제2 초전도체(218b)와 상기 제3 초전도체(218c)는 함께 권선되면서 더불어 상기 제2 초전도체(218b)의 전류 방향과 상기 제3 초전도체(218c)의 전류 방향이 서로 반대 방향임에 따라, 전자기파의 발생을 최소화하는 이점이 있다.
그리고, 상기 제1 부스바(251)는 상기 복수의 스페이서(215)에 의해 상기 제1 나선부(213a)와 일정 간격으로 이격된다. 이에 따라, 상기 제1 부스바(251)는 상기 초전도체(218)와 일정 간격으로 이격된 상태에서, 상기 초전도체(218)를 관통하게 되므로, 상기 제1 부스바(251)와 상기 초전도체(218) 사이의 전자기적인 간섭을 최소화하는 이점이 있다.
그리고, 상기 제2 부스바(252)는 상기 복수의 스페이서(215)에 의해 상기 제2 나선부(214a)와 일정 간격으로 이격된다. 이에 따라, 상기 제2 부스바(252)는 상기 초전도체(218)와 일정 간격으로 이격된 상태에서, 상기 초전도체(218)를 관통하게 되므로, 상기 제1 부스바(251)와 상기 초전도체(218) 사이의 전자기적인 간섭을 최소화하는 이점이 있다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 초전도체 한류기의 초전도체 모듈의 단면도이고, 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 초전도체 한류기의 부스바, 제3 지지부와 제4 지지부를 중점적으로 나타내는 평면도이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 스페이서는 제1 스페이서(215a), 제2 스페이서(215b) 및 제3 스페이서(215c)를 포함한다.
상기 제1 스페이서(215a)는 상기 제1 부스바(251) 또는 상기 제2 부스바(252)의 외측면에 접촉된다.
상기 제2 스페이서(215b)는 상기 제1 스페이서(215a)와 동일한 형상으로 이루어진다. 이 때, 상기 제2 스페이서(215b)는 상기 제1 스페이서(215a)와 제1 각도(α1)로 기울어지도록 형성된다.
상기 제3 스페이서(215c)는 상기 제1 스페이서(215a)와 동일한 형상으로 이루어진다. 이 때, 상기 제3 스페이서(215c)는 상기 제2 스페이서(215b)와 제1 각도(α2)로 기울어지도록 형성된다. 여기서, 상기 제2 각도(α2)는 상기 제1 각도(α1)와 동일하거나 더 작을 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제3 스페이서(215c)는 상기 제1 스페이서(215a)와 제3 각도(α3)로 기울어지도록 형성된다. 이 때, 상기 제3 각도(α3)는 상기 제1 각도(α1)와 동일하다.
이와 같이, 복수의 스페이서(215a, 215b, 215c)는 상기 제1 부스바(251) 또는 상기 제2 부스바(252)를 3점에서 접촉하여 지지하게 된다.
그리고, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 제1 부스바(251)는 상기 제1 나선부(213a)로부터 일정한 간격(L)으로 배치되고, 상기 제2 부스바(252)는 상기 제2 나선부(214a)로부터 일정한 간격(L)으로 배치된다.
이에 따라, 상기 제1 나선부(213a) 및 상기 제2 나선부(214a)를 따라 배치되는 초전도체는 상기 제1 부스바(251) 및 상기 제2 부스바(252)와 일정한 간격(L)으로 이격되므로, 상기 초전도체가 상기 부스바(251, 252)와의 전자기적인 간섭을 최소화할 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 초전도체 한류기의 전기적인 연결을 설명하기 위한 도면이다.
도 13을 참조하면, 상기 초전도체 모듈(200, 도 4 참조)는 복수의 제1 초전도체 모듈(200a) 및 상기 복수의 제1 초전도체 모듈(200a)과 수직 방향으로 적층되는 복수의 제2 초전도체 모듈(200b)을 포함한다.
또한, 상기 초전도체 모듈(200)은 복수의 제3 초전도체 모듈(200c), 복수의 제4 초전도체 모듈(200d) 및 복수의 제5 초전도체 모듈(200e)를 포함한다. 다만, 상기 초전체 모듈은 5개로 구성되는 것에 한정되지 않고, 2개 또는 6개 이상으로 구성될 수 있다.
상기 제1 통전부(310)는 상기 복수의 제1 초전도체 모듈(200a)의 일측을 연결한다. 이 때, 상기 제1 통전부(310)는 상기 복수의 제1 초전도체 모듈(200a)과 전기적으로 연결하면서 더불어 상기 복수의 제1 초전도체 모듈(200a)을 지지하는 역할을 수행한다.
상기 제2 통전부(320)는 상기 복수의 제1 초전도체 모듈(200a)의 타측과 상기 복수의 제2 초전도체(200b)의 타측을 연결한다. 이 때, 상기 제2 통전부(310)는 상기 복수의 제1 초전도체 모듈(200a)과 상기 복수의 제2 초전도체 모듈(200b)을 전기적으로 연결하면서 더불어 상기 복수의 제2 초전도체 모듈(200b)을 지지하는 역할을 수행한다.
상기 제3 통전부(330)는 상기 복수의 제2 초전도체 모듈(200b)의 일측을 연결한다. 이 때, 상기 제3 통전부(330)는 상기 복수의 제2 초전도체 모듈(200b)과 전기적으로 연결하면서 더불어 상기 복수의 제2 초전도체 모듈(200b)을 지지하는 역할을 수행한다.
그리고, 외부의 전류는 상기 연결부(116)를 통해 상기 제1 통전부(310)로 전달된다.
그리고, 상기 제1 통전부(310)의 전류는 상기 복수의 제1 초전도체 모듈(200a)을 경유하여 상기 제2 통전부(320)로 전달된다.
그리고, 상기 제2 통전부(320)의 전류는 상기 복수의 제2 초전도체 모듈(200b)을 경유하여 상기 제3 통전부(330)로 전달된다. 이 때, 상기 복수의 제2 초전도체 모듈(200b)의 전류 방향은 상기 복수의 제1 초전도체 모듈(200a)의 전류 방향과 반대 방향이다. 이와 같이, 상기 복수의 제1 초전도체 모듈(200a)의 전류 방향은 상기 복수의 제2 초전도체 모듈(200b)의 전류 방향과 반대 방향임에 따라, 상기 복수의 제1 초전도체 모듈(200a)과 상기 복수의 제2 초전도체 모듈 사이의 전자기파가 서로 상쇄되는 이점이 있다.
그리고, 상기 제3 통전부(330)의 전류는 상기 복수의 제3 초전도체 모듈(200c)을 경유하여 제4 통전부(340)로 전달된다.
그리고, 상기 제4 통전부(340)의 전류는 상기 복수의 제4 초전도체 모듈(200d)을 경유하여 제5 통전부(350)로 전달된다.
그리고, 상기 제5 통전부(350)의 전류는 상기 복수의 제5 초전도체 모듈(200e)을 경유하여 제6 통전부(360)로 전달된다.
그리고, 상기 제6 통전부(360)의 전류는 상기 부스바(250)를 통해 상측으로 이동하게 된다. 또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 초전도체 모듈(200)이 상기 복수의 제1 초전도체 모듈(200a)과 상기 복수의 제2 초전도체 모듈(200b)만으로 구성되는 경우, 상기 제3 통전부(330)가 상기 제6 통전부(360)을 대신하여 상기 부스바(250)에 전기적으로 연결될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 초전도체 한류기는 상기 부스바(250)를 상기 초전도체 모듈(200)의 외부에 배치하지 않고, 상기 초전도체 모듈(200)을 관통하여 배치됨으로써, 상기 초전도체 한류기의 크기가 증가되는 것을 방지한다.
본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예에 의해 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

Claims (10)

  1. 극저온 유체를 수용하는 하우징;
    상기 극저온 유체에 수용되는 제1 초전도체 모듈;
    상기 제1 초전도체 모듈과 수직 방향으로 적층되는 제2 초전도체 모듈;
    상기 제1 초전도체 모듈의 일측을 연결하는 제1 통전부;
    상기 제1 초전도체 모듈의 타측과 상기 제2 초전도체의 타측을 연결하는 제2 통전부; 및
    상기 제2 초전도체 모듈의 일측을 연결하는 제3 통전부;
    를 포함하는, 초전도체 한류기.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 초전도체 모듈의 전류 방향은 상기 제1 초전도체 모듈의 전류 방향과 반대 방향인, 초전도체 한류기.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 초전도체 모듈은 복수로 구성되고,
    상기 제2 초전도체 모듈은 복수로 구성되는, 초전도체 한류기.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 하우징의 외부와 전기적으로 연결되는 외부 단자; 및
    상기 제1 초전도체 모듈과 상기 제2 초전도체 모듈을 관통하고, 상기 제3 통전부와 전기적으로 연결되는 부스바를 더 포함하고,
    상기 외부 단자로부터 전달된 전류는 상기 제1 통전부, 상기 복수의 제1 초전도체 모듈, 상기 제2 통전부, 상기 복수의 제2 초전도체 모듈, 상기 제3 통전부 및 상기 부스바를 순차적으로 경유하여 상기 하우징의 상측으로 전달되는, 초전도체 한류기.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 복수의 제1 초전도체 모듈 및 상기 복수의 제2 초전도체 모듈을 지지하고, 적어도 하나의 관통 홀이 구비되는 지지부;
    상기 적어도 하나의 관통 홀에 삽입되는 부스바; 및
    상기 지지부와 상기 부스바를 이격시키는 적어도 하나의 스페이서를 더 포함하는, 초전도체 한류기.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 스페이서는,
    제1 스페이서;
    상기 제1 스페이서와 제1 각도로 기울어지도록 형성되는 제2 스페이서; 및
    상기 제2 스페이서와 제2 각도로 기울어지도록 형성되는 제3 스페이서를 포함하고,
    상기 제2 각도는 상기 제1 각도와 동일하거나 더 작고,
    상기 제1 스페이서, 상기 제2 스페이서 및 상기 제3 스페이서는 서로 동일하게 형성되는, 초전도체 한류기.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제3 스페이서는 상기 제1 스페이서와 제3 각도로 기울어지도록 형성되고,
    상기 제3 각도는 상기 제1 각도와 동일한, 초전도체 한류기.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 지지부는,
    상기 부스바가 삽입되는 제1 관통 홀 및 상기 제1 관통 홀로부터 이격되어 형성되는 제2 관통 홀이 형성되는 제1 지지부;
    상기 제1 지지부와 이격되어 배치되고, 상기 제1 관통 홀에 대응되는 제3 관통 홀 및 상기 제2 관통 홀에 대응되는 제4 관통 홀이 형성되는 제2 지지부;
    상기 제1 지지부와 상기 제2 지지부 사이에 배치되고, 나선 형태로 이루어지는 제1 나선부가 구비되는 제3 지지부; 및
    상기 제1 지지부와 상기 제2 지지부 사이에 배치되고, 상기 제1 나선부와 대칭적으로 형성되는 제2 나선부가 구비되는 제4 지지부를 포함하는, 초전도체 한류기.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 복수의 제1 초전도체 모듈 또는 상기 복수의 제2 초전도체 모듈은,
    상기 제3 지지부의 외측, 상기 제1 나선부 및 상기 제2 나선부를 따라 권선되는 제1 초전도체;
    상기 제1 초전도체의 일측으로부터 연장되는 제2 초전도체; 및
    상기 제1 초전도체의 타측으로부터 연장되는 제3 초전도체를 포함하고,
    상기 제2 초전도체와 상기 제3 초전도체는 상기 제3 지지부의 외측과 상기 제4 지지부의 외측을 따라 함께 권선되는, 초전도체 한류기.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 부스바는,
    상기 제1 관통 홀 및 상기 제3 관통 홀을 통과하고, 상기 제1 나선부와 일정 간격으로 이격되는 제1 부스바; 및
    상기 제2 관통 홀 및 상기 제4 관통 홀을 통과하고, 상기 제2 나선부와 일정 간격으로 이격되는 제2 부스바를 포함하는, 초전도체 한류기.
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