KR100817225B1 - 초전도 회전기기의 전류리드 냉각 및 고정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초전도 회전기기의 전류리드 냉각 및 고정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전류리드의 중간에 내통과 외통으로 구분되어 외주면 과 내면으로 각각 스파이럴 형상의 홈을 갖는 전류리드 냉각 및 고정장치를 설치한 초전도 회전기기의 전류리드 냉각 및 고정장치에 관한 것이다.

본 발명은 전류리드의 중간에 내통과 외통으로 구분되어 외주면 및 내면으로 스파이럴 형상의 홈을 갖는 전류리드 냉각 및 고정장치를 설치하여 전류리드를 중간 냉각함으로써, 전류리드를 통한 열 침입이 초전도 코일에 직접적으로 전달되지 않도록 하여 초전도 코일의 변형을 방지할 뿐 아니라, 외통이 전류리드 전체를 감싸면서 고정토록 그 구조를 개선하여 로터의 원심력에 의한 전류리드의 파손을 방지함에 그 목적이 있다.

초전도 발전기, 전류리드, 냉각 및 고정장치, 냉각 및 고정장치 내통, 냉각 및 고정장치 외통, 스파이럴 형상의 홈

Description

초전도 회전기기의 전류리드 냉각 및 고정장치{Cooling and Supporting of Current Lead for Superconducting Rotating Machine}

도 1a는 본 발명에 따른 전류리드 냉각 및 고정장치 내통을 분리시킨 상태의 구성도.
도1b는 본 발명에 따른 전류리드 냉각 및 고정장치 내통의 외형도.
도1c는 도1a의 A-A선 단면도.

도 2a는 본 발명에 따른 전류리드 냉각 및 고정장치 외통을 분리시킨 상태의 구성도.
도2b는 본 발명에 따른 전류리드 냉각 및 고정 장치 외통의 외형도.
도2c는 도2a의 B-B선 단면도.

도 3은 도 1,2의 내통과 외통이 결합된 전류리드 냉각 및 고정장치의 전체구성도

도 4는 본 발명에 따른 전류리드 냉각 및 고정장치의 실시예시도

도 5는 본 발명에 따른 전류리드 냉각 및 고정장치의 다른 실시예시도

*도면중 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 냉각 및 고정장치 내통 10-1:외주면
11: 외측 볼트 결합부 11a : 내측 볼트 결합부

20 : 냉각 및 고정장치 외통 20-1: 내면
30 : 전류리드 냉각 및 고정장치

40 : 냉매 이송 파이프, 50 : 토크 튜브

60 : 초전도 코일 지지구조물, 70 : 초전도 코일

80 : 전류리드, 90 : 전류리드 냉각 및 고정장치 결합부

100,100a : 스파이럴 형상의 홈

본 발명은 초전도 회전기기의 전류리드 냉각 및 고정 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전류리드의 중간에 내통과 외통으로 구분되어 외주면과 내면에 각각 스파이럴 형상의 홈을 갖는 전류리드 냉각 및 고정장치를 설치한 초전도 회전기기기의 전류리드 냉각 및 고정장치에 관한 것이다.

본 발명의 초전도 회전기기는 발전기와 전동기를 포함한다.

일반적으로 전류리드는 초전도 발전기의 극저온으로 냉각된 계자코일과 상온의 로터 외통에 장착된 전류 단자 사이에 장착되어 전류를 통전시키는 장치로서, 이러한 전류리드는 상온과 극저온 사이에 연결되어 전류가 흐르게 되므로 전류리드를 통해 상온으로부터 전도 열 침입과 전류리드 자체저항에 의한 저항 발열이 생겨 상온의 전도 및 저항발열이 초전도 코일에 전달되어 변형이 발생하는 폐단과, 또한 로터가 고속으로 회전하면서 전류리드에 원심력이 가해지고 이에 의해 전류리드에 파손이 발생하는 폐단이 있었다.

따라서 상기한 전류리드를 냉각하는 방법에 대해서 해당 업체에 의해 여러 가지 연구가 진행되어 왔으나 상기의 폐단을 해결하지 못하고 있는 실정이며, 특히 원심력에 의한 파손을 방지하는 경우는 전무한 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 전류리드의 중간에 내통과 외통으로 구분되어 외주면 및 내면으로 스파이럴 형상의 홈을 갖는 전류리드 냉각 및 고정 장치를 설치하여 전류리드를 중간 냉각함으로써, 전류리드를 통한 열침입이 초전도 코일에 직접적으로 전달되지 않도록 하여 초전도 코일의 변형을 방지할 뿐 아니라, 외부 원통이 전류리드 전체를 감싸면서 고정토록 그 구조를 개선하여 로터의 원심력에 의한 전류리드의 파손을 방지함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적인 구성 및 작용을 첨부된 도면과 관련하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도2는 본 발명에 따른 전류리드 냉각 및 고정 장치 내통과 외통을 나타낸것으로

도 1a 내지 도1c 는 냉각 및 고정 장치의 내통(10)으로서 도1a와 같이 2개로 분리되며 그 형상은 "

" 와 같은 반원형상으로 형성하고 이를 결합하여 하나의 내통(10)을 형성한다 상기 하나로 형성된 내통(10)은 외주면(10-1)에 스파이럴 형상의 홈(100)을 형성하고 상기 내통(10)의 양측에는 분리된 내통을 결합할 수 있도록 외측볼트결합부(11)를 돌출되게 형성한다.

도2a 내지 도2c는 냉각 및 고정장치 외통(20)으로서 내통(10)과 같이 2개로 분리되며 그 형상은 "

" 와 같은 반원형상을 형성한다.
상기 냉각 및 고정장치 외통(20)은 내면(20-1)에 나사식으로 삽입되어 결합할 수 있도록 스파이럴 형상의 홈(100a)을 형성하고 외통의 몸체 외주면에 내측볼트결합부(11a)를 형성한다.
상기 냉각 및 고정장치 내통(10)은 극저온 표면에 결합되어 열전달에 의해 극저온으로 냉각되면서, 그 외주면(10-1)에 형성된 스파이럴 형상의 홈(100)에 두개의 전류리드가 감겨져 열전달을 통해 전류리드가 냉각이 된다.

한편, 냉각 및 고정장치 외통(20)은 내면(20-1)에 스파이럴 형상의 홈(100a)이 형성되어 있으므로, 냉각 및 고정장치 내통(10)의 외주면(10-1)에 감겨있는 전류리드(80)를 나사식으로 삽입되면서 결합되어 전류리드 전체를 외부에서 감싸듯이 고정하는 것이다.

또 냉각 및 고정 장치 외통(20)은 로터가 회전 시 발생되는 원심력에 의해 전류리드가 제자리에 고정되지 않고 탈선하여 변형 및 파손되는 것을 막는다.

또한 냉각 및 고정장치 내통(10)과 냉각 및 고정장치 외통(20)이 결합 시 접촉되는 면을 통해 냉각 및 고정장치 외통(20)도 극저온으로 냉각되므로 전류리드를 열전달을 통해 냉각시키는 역할도 한다.

도 3은 냉각 및 고정장치 내통(10)에 냉각 및 고정장치 외통(20)이 결합되어 진 전류리드 냉각 및 고정장치(30)이며, 전류리드 냉각 및 고정장치 내통(10)과 외통(20) 사이의 스파이럴 형상의 홈(100)(100a)에 전류리드가 감기게 된다.

한편, 도 4와 도 5는 전류리드 냉각 및 고정장치(30)를 초전도 로터에 적용한 실시 예로서, 초전도 로터의 냉매가 공급되는 냉매라인(40)에 전류리드 냉각 및 고정장치(30)가 결합되어 냉매라인에 의한 열전달로 전류리드 냉각 및 고정장치(30)가 극저온으로 냉각되면서 내부에 감겨있는 전류리드(80)에 전도 냉각된다.

도 5는 다른 실시예로 냉매라인에 전류리드 냉각 및 고정장치(30)의 설치가 여의치 않을 경우 냉매라인과 반대 면인 초전도 계자코일 지지 구조물(60) 측면에 결합이 가능한 전류리드 냉각 및 고정장치 결합부(90)를 가공하여 전류리드 냉각 및 고정장치(30)를 결합한 후, 결합된 전류리드 냉각 및 고정장치(30)는 극저온으 로 냉각된 초전도 계자코일 지지 구조물(60)에 의해 전도 냉각 되고 내부에 감겨있는 전류리드도 극저온으로 전도 냉각된다.

본 발명의 초전도 회전기기는 발전기와 전동기로 사용 시 구성과 작동은 동일하다. 파워 공급장치(Power supply)에서 공급되는 전류(+)가 전류단자를 통해서 전류리드(80), 계자코일(70), 전류리드(80)를 거쳐 전류단자를 통해서 파워 공급장치(-)로 흘러간다.

또 상기의 실시 예 및 다른 실시 예의 경우 모두 전류리드를 통한 열 침입이 전류리드 냉각 및 고정 장치를 통해 냉각되므로 초전도 코일(70)에 직접 전달되는 열 침입을 최소화 할 수 있다.

이상과 같은 본 발명에 의하면 전류리드를 통해 전달되는 상온의 열 침입과 자체저항에 의한 저항발열을 전류리드 냉각 및 고정장치를 통해 냉각시킴으로써, 초전도 코일에 직접적으로 전달되는 열을 최소화시켜 그 변형을 방지할 수 있는 효과가 있고, 또 로터가 고속으로 회전 시 전류리드가 원심력에 의해 파손되는 것을 방지 할 수 있는 효과가 있으며, 또한 스파이럴 형상의 홈으로 전류리드를 감싸듯이 결합하여 이로 인해 축 방향 길이를 줄이는 효과도 있는 등 본 발명에 의해 달성되는 효과가 매우 큰 것이다.

한편, 본 발명은 편의상 첨부된 예시도면에 의거 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 이에 국한되지 않고 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서 여러 가지 변형 및 수정이 가능하며, 이러한 변형 및 수정은 특허 청구범위 안에 모두 포함됨은 자명한 사실이다.

Claims (3)

1. 알루미늄 재질로 가공되어 2개로 분리되며 그 형상은 "

   

   " 와 같은 반원형상으로 각각 냉각 및 고정장치 내통(10)과 냉각 및 고정장치 외통(20)으로 형성하고, 상기 냉각 및 고정장치 내통(10)의 외주면(10-1)에는 전류리드(80)가 감겨질 수 있도록 스파이럴 형상의 홈(100)을 형성하고, 상기 내통의 양측에는 외측볼트결합부(11)를 돌출되게 형성하였으며, 상기 냉각 및 고정장치 외통(20)의 내면(20-1)에는 전류리드 전류리드를 감은 내통(10)을 나사식으로 삽입하여 결합할 수 있도록 스파이럴 형상의 홈(100a)을 형성하고 외주면에는 볼트로 결합할 수 있도록 내측볼트결합부(11a)를 형성하여. 상기 냉각 및 고정 장치 내통과 외통을 서로 결합고정하여 냉각 및 고정장치(30)를 구성함을 특징으로 하는 초전도 회전기기의 전류리드 냉각 및 고정 장치.
2. 제1항에 있어서, 전류리드 냉각 및 고정장치(30)는 전류리드 냉각 및 고정장치 내통(10)의 외주면(10-1)과 외통(20)의 내면(20-1)에 각각 형성된 스파이럴 형상의 홈(100)(100a)에 전류리드가 감겨 전도 냉각됨을 특징으로 하는 초전도 회전기기의 전류리드 냉각 및 고정장치.
3. 제1항에 있어서, 냉각 및 고정장치 내통(10)의 외주면(10-1)에 형성된 스파이럴 형상의 홈(100)에 감겨진 전류리드(80)를 외통(20)에 나사식으로 삽입 결합하여 전도 냉각됨을 특징으로 하는 초전도 회전기기의 전류리드 냉각 및 고정장치.

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