KR101283650B1 - Support device of a radiation shield for superconducting rotating machine - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: Radiation shield support apparatus for superconducting rotary machine is provided to prevent heat penetration by arranging superconducting material and bobbin in a hollow unit. CONSTITUTION: A radiation shield is engaged with the outer surface of a yoke. The radiation shield forms a hollow unit (31). A bobbin (32) is arranged inside of the hollow. A superconducting material (20) is installed in the bobbin. The yoke and radiation shield are connected through a kevlar cable.

Description

초전도 회전기용 복사 차폐막 지지장치{Support device of a radiation shield for superconducting rotating machine}Support device for a radiation shield for superconducting rotating machine

본 발명은 초전도 회전기용 복사 차폐막 지지장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 초전도선재와 보빈이 배치되는 중공부를 형성하는 복사 차폐막 구조를 제공하여, 복사 차폐막이 초전도선재를 완전하게 감쌀 수 있도록 하고, 특히 초전도선재에 극저온 냉동기를 연결 구성하여 전도에 의한 복사 차폐막으로의 열침투를 최소화시킬 수 있도록 하는 초전도 회전기용 복사 차폐막 지지구조에 관한 것이다.The present invention relates to a radiation shielding film support apparatus for a superconducting rotary machine, and more particularly, to provide a radiation shielding structure that forms a hollow portion in which a superconducting wire and a bobbin are disposed, so that the radiation shielding film completely surrounds the superconducting wire. The present invention relates to a support structure for a radiation shielding film for a superconducting rotator, which is configured to connect a cryogenic freezer to the superconducting wire to minimize thermal penetration into the radiation shielding film by conduction.

일반적으로, 초전도 회전기란 구리선 대신에 초전도선을 사용하여 초전도선재를 구성하는 것이다.In general, a superconducting rotator uses superconducting wires instead of copper wires to form superconducting wire materials.

상기 초전도선을 이용하여 초전도 회전기를 구성함으로써, 초전도 회전기는 기존의 상전 모터 내지 발전기에 비해 손실을 반으로 줄일 수 있으며, 동일 크기에 비해 2배의 용량을 생산할 수 있다.By constructing a superconducting rotator using the superconducting wire, the superconducting rotator can reduce the loss in half compared to the conventional phase change motor or generator, and can produce twice the capacity of the same size.

상기 초전도 회전기는 외부로부터 공급되는 냉매를 이용하여 초전도 회전기의 내부를 냉동시킬 수 있는 냉극봉이 회전축의 내부에 설치되고, 상기 회전축의 외면에는 서로 다른 직경으로 이루어진 회전내통과 회전외통이 결합된다.The superconducting rotor has a cold pole rod that can freeze the inside of the superconducting rotor by using a refrigerant supplied from the outside, and is installed inside the rotating shaft, and a rotating inner cylinder and a rotating outer cylinder having different diameters are coupled to the outer surface of the rotating shaft.

그리고, 상기 회전내통에는 초전도선으로 이루어진 초전도코일(HTS 코일)이 감겨져 있는 초전도선재가 장착되어 있다.The rotating inner cylinder is equipped with a superconducting wire member on which a superconducting coil (HTS coil) made of a superconducting wire is wound.

또한, 요크에 설치되는 복사 차폐막은 복사열을 차단하기 위하여 여러 방식으로 이루어진 냉동기가 설치 구성된다.In addition, the radiation shielding film installed in the yoke is configured to install a refrigerator in various ways to block the radiant heat.

그러나, 종래에는 복사 차폐막으로 전도에 의한 열침투를 차단하도록 여러 방식의 극저온 냉동기를 연결하였지만, 복사열의 양은 온도의 4제곱에 비례하기 때문에 복사 차폐막으로의 열침투를 차단하기 위한 극저온 냉동기의 냉동 성능에 대한 한계로 인해 열침투가 효과적으로 차단되지 못하였던 것이다.However, although conventional cryogenic refrigerators have been connected to the radiant shield to block thermal penetration by conduction, the cryogenic freezer's freezing performance to block thermal penetration into the radiant shield is because the amount of radiant heat is proportional to the square of the temperature. Due to the limitation of the heat penetration was not effectively blocked.

특히, 복사 차폐막으로의 열침투를 효과적으로 차단하기 위해서는 극저온 냉동기의 냉각 온도가 지속적으로 70K~80K를 유지해야 하지만, 종래에는 극저온 냉동기의 냉동 성능 한계로 인해 70K~80K의 냉각 온도를 지속적으로 유지하지 못하는 단점이 있고, 이에따라 복사 차폐막으로의 열침투가 효과적으로 차단되지 못하였으며, 열침투를 차단시킨다 하더라도 그 차단은 극히 제한적으로 이루어질 수 밖에 없었다.In particular, in order to effectively block the heat penetration into the radiation shielding membrane, the cryogenic freezer's cooling temperature must be continuously maintained at 70K to 80K. However, due to the limitation of the cryogenic freezer's refrigeration performance limit, the cooling temperature of 70K to 80K is not continuously maintained. There is a disadvantage, and accordingly, thermal penetration into the radiation shielding layer was not effectively blocked, and even though the thermal penetration was blocked, the blocking was inevitably limited.

일본공개특허공보 특개 2001-124080 호(공개일 2001.05.08.)Japanese Patent Laid-Open No. 2001-124080 (published 2001.05.08.)

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 중공부를 가지는 복사 차폐막을 구성한 후 그 중공부에 초전도선재와 보빈이 배치되도록 구성하는 한편, 중공부에 초전도선재와 보빈이 배치되는 복사 차폐막과 요크를 케블라(Kevalr) 케이블에 의해 지지되면서 연결되도록 구성함으로써, 복사 차폐막이 초전도선재를 완전하게 감쌀 수 있도록 함은 물론, 초전도선재에 연결되는 극저온 냉동기는 물론 요크와 복사 차폐막을 연결 지지하는 케블라 케이블을 통해 복사 차폐막으로 전도에 의한 열침투가 이루어지는 것을 최소화시킬 수 있도록 하는 초전도 회전기용 복사 차폐막 지지구조를 제공함에 그 목적이 있는 것이다.Therefore, the present invention is to improve the conventional problems as described above, and after configuring the radiation shielding film having a hollow portion is configured so that the superconducting wire and bobbin is arranged in the hollow, while the superconducting wire and bobbin is disposed in the hollow By configuring the radiating shield and the yoke to be supported while being connected by Kevalr cable, the radiating shield can completely cover the superconducting wire, as well as the cryogenic freezer connected to the superconducting wire, as well as supporting the yoke and the radiating shield. It is an object of the present invention to provide a radiation shielding support structure for a superconducting rotator to minimize the heat penetration by conduction to the radiation shielding film through the Kevlar cable.

상기 목적 달성을 위한 본 발명 초전도 회전기용 복사 차폐막 지지장치는, 요크의 외주면에 결합되는 원통형의 복사 차폐막을 구성하되, 상기 복사 차폐막에는 중공부를 형성하고, 상기 중공부의 내부에는 보빈과, 상기 보빈에 장착되면서 극저온 냉동기와 연결되는 초전도선재를 배치 구성하며, 상기 요크와 상기 복사 차폐막은 케블라 케이블로 연결 구성한 것이다.Radiation shielding film support apparatus for a superconducting rotor according to the present invention for achieving the above object, but constitutes a cylindrical radiation shielding film coupled to the outer peripheral surface of the yoke, the radiation shielding film to form a hollow portion, the hollow portion inside the bobbin and the bobbin The superconducting wire is arranged to be connected to the cryogenic refrigerator while being mounted, and the yoke and the radiation shield are connected by Kevlar cables.

또한, 상기 복사 차폐막에 형성되는 중공부의 내외측면에는 전도에 의한 열침투를 차단하는 단열체를 형성한 것이다.In addition, the inner and outer surfaces of the hollow portion formed in the radiation shielding film is formed with a heat insulator to block the heat penetration by conduction.

또한, 상기 단열체는 다층박막단열재(MLI) 또는 은박지인 것이다.In addition, the heat insulator is a multilayer thin film insulation (MLI) or silver foil paper.

또한, 상기 요크와 상기 복사 차폐막에는 상기 케블라 케이블이 체결되는 체결공이 각각 대응되게 형성되는 것이다.In addition, the yoke and the radiation shielding film are formed to correspond to the fastening hole to which the Kevlar cable is fastened, respectively.

이와 같이 본 발명은 중공부를 가지는 복사 차폐막을 구성한 후 그 중공부에 초전도선재와 보빈이 배치되도록 구성하는 한편, 중공부에 초전도선재와 보빈이 배치되는 복사 차폐막과 요그를 케블라 케이블에 의해 지지되면서 연결되도록 구성한 것으로, 이를 통해 복사 차폐막이 초전도선재를 완전하게 감쌀 수 있도록 함은 물론, 초전도선재에 연결되는 극저온 냉동기는 물론 요크와 복사 차폐막을 연결 지지하는 케블라 케이블을 통해 복사 차폐막으로 전도에 의한 열침투가 이루어지는 것을 최소화시키면서 초전도 회전기로부터 발생되는 전력 생산의 용량이 저하되는 것을 방지하는 효과를 기대할 수 있는 것이다.As described above, the present invention configures a radiation shielding film having a hollow portion and then arranges the superconducting wire and the bobbin in the hollow portion, while connecting the radiation shielding film and the yog in which the superconducting wire and the bobbin are disposed in the hollow portion while being supported by the Kevlar cable. This allows the radiation shielding to completely cover the superconducting wire, and also provides a cryogenic freezer connected to the superconducting wire, as well as heat penetration by conduction to the radiation shielding via the Kevlar cable supporting the yoke and the radiation shielding. Minimizing the amount of power generated from the superconducting rotor can be expected to reduce the capacity of the power generation.

도 1은 본 발명의 실시예로 초전도 회전기용 복사 차폐막의 구조를 보인 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예로 초전도 회전기용 복사 차폐막 지지장치의 부분 확대 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예로 초전도 회전기용 복사 차폐막 지지장치의 부분 확대 단면도.1 is a perspective view showing a structure of a radiation shielding film for a superconducting rotor in an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a partially enlarged perspective view of the radiation shielding film support device for a superconducting rotor as an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a partially enlarged cross-sectional view of the radiation shielding film support device for a superconducting rotor as an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예로 초전도 회전기용 복사 차폐막의 구조를 보인 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예로 초전도 회전기용 복사 차폐막 지지장치의 부분 확대 사시도이며, 도 3은 본 발명의 실시예로 초전도 회전기용 복사 차폐막 지지장치의 부분 확대 단면도를 도시한 것이다.1 is a perspective view showing a structure of a radiation shielding film for a superconducting rotor in an embodiment of the present invention, Figure 2 is a partially enlarged perspective view of a radiation shielding film support device for a superconducting rotor in an embodiment of the present invention, Figure 3 is an embodiment of the present invention For example, a partially enlarged cross-sectional view of the radiation shielding film support device for the superconducting rotor is shown.

첨부된 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 초전도 회전기용 차폐막 지지장치는, 요크(10)의 외주면에 원통형으로서 중공부(31)를 형성한 복사 차폐막(30)을 결합시킨 후, 상기 중공부(31)내에는 극저온 냉동기와 연결되는 초전도선재(20) 및 보빈(32)이 배치되도록 구성한 것이다.1 to 3, a shielding film support apparatus for a superconducting rotor according to an embodiment of the present invention is coupled to a radiation shielding film 30 having a hollow portion 31 formed as a cylindrical shape on an outer circumferential surface of the yoke 10. After the construction, the hollow portion 31 is configured such that the superconducting wire 20 and the bobbin 32 connected to the cryogenic freezer are arranged.

즉, 상기 중공부(31)내에 양측이 단차지게 형성되는 보빈(32)을 배치한 후, 상기 보빈(32)에 초전도선재(20)를 결합하게 되면, 상기 초전도선재(20)는 상기 복사 차폐막(30)의 중공부(31)에 배치되면서, 상기 복사 차폐막(30)에 의해 완전하게 감싸여지는 구조를 이루게 되는 것이다.That is, after arranging the bobbin 32 having both sides formed in the hollow part 31 to be stepped, the superconducting wire 20 is coupled to the bobbin 32, and the superconducting wire 20 is the radiation shielding film. While arranged in the hollow portion 31 of the 30, the structure is completely wrapped by the radiation shielding film (30).

이때, 상기 초전도선재(20)는 도면에 도시하지 않았지만, 복사 차폐막(30)을 극저온 상태인 70K~80K로 유지할 수 있는 극저온 냉동기가 연결됨은 물론, 상기 복사 차폐막(30)에 형성되는 중공부(31)의 내외측면에는 다층박막단열재(MLI) 또는 은박지와 같은 단열체(50)가 형성되며, 이에따라 상기 단열체(50)는 상기 복사 차폐막(30)으로 열이 침투하는 것을 차단시킬 수 있는 것이다.At this time, although the superconducting wire 20 is not shown in the drawing, the cryogenic chiller which can maintain the radiation shielding film 30 at a temperature of 70K to 80K in a cryogenic state is connected, as well as the hollow portion formed in the radiation shielding film 30 ( 31) is formed on the inner and outer sides of the insulating film 50, such as a multi-layered thin film insulation (MLI) or silver foil, accordingly, the heat insulator 50 is able to block the penetration of heat into the radiation shielding film (30). .

여기서, 상기 다층박막단열재(MLI)는 여러겹의 폴리에스테르(Polyester)를 폴리이미드(Polyimide)가 위아래로 감싼 형태로 구성되는 것이다.Here, the multi-layered thin film insulation (MLI) is composed of a plurality of polyesters (Polyester) wrapped in a polyimide (Polyimide) up and down.

한편, 상기 초전도선재(20)를 감싸는 상기 복사 차폐막(30)은 상기 요크(10)에 케블라 케이블(40)을 통해 연결되어 지지되도록 구성되며, 이에따라 상기 요크(10)와 상기 복사 차폐막(30)에는 각각 상기 케블라 케이블(40)이 체결되는 체결공(10a)(30a)이 대응되게 형성되는 것이다.On the other hand, the radiation shielding film 30 surrounding the superconducting wire 20 is configured to be connected and supported to the yoke 10 through a Kevlar cable 40, accordingly the yoke 10 and the radiation shielding film 30 Each of the fastening holes 10a and 30a to which the Kevlar cable 40 is fastened is formed to correspond to each other.

즉, 원통형으로 형성된 복사 차폐막(30)과, 이에 결합되는 요크(10)에 각각 대응하는 체결공(10a)(30a)을 형성한 후, 상기 대응되는 체결공(10a)(30a)에 열전도가 낮은 케블라 케이블(40)을 관통시키면, 상기 케블라 케이블(40)에 의해 상기 복사 차폐막(30)은 요크(10)의 외주면에 연결되면서 지지됨은 물론, 상기 케블라 케이블(40)로 인해 요크(10)를 통해 복사 차폐막(30)으로 전도되는 복사열을 최대한으로 방지할 수 있게 되는 것이다.That is, after forming the fastening holes 10a and 30a corresponding to the radiation shielding film 30 formed in the cylindrical shape and the yoke 10 coupled thereto, the heat conduction is performed in the corresponding fastening holes 10a and 30a. When passing through the lower Kevlar cable 40, the radiation shielding film 30 is supported by the Kevlar cable 40 while being connected to the outer circumferential surface of the yoke 10, as well as the yoke 10 due to the Kevlar cable 40. Through it will be able to prevent the radiant heat conducted to the radiation shielding film 30 to the maximum.

이와 같이, 본 발명은 첨부된 도 1 내지 도 3에서와 같이, 복사 차폐막(30)의 중공부(31)내에 초전도선재(20)와 보빈(32)을 배치시키는 한편, 상기 중공부(31)의 내외측면에는 단열체(50)를 형성하여 둠으로써, 요크(10)를 통해 전도되는 복사열이 상기 복사 차폐막(30)으로 침투하는 것을 차단시킬 수 있음은 물론, 상기 복사 차폐막(30)은 초전도선재(20)에 연결되는 극저온 냉동기에 의해 70~80K의 냉각온도를 지속적으로 유지할 수 있는 것이다.As described above, the present invention arranges the superconducting wire 20 and the bobbin 32 in the hollow portion 31 of the radiation shielding film 30, as shown in FIGS. 1 to 3, while the hollow portion 31 is disposed. By forming the heat insulator 50 on the inner and outer sides of the, the radiant heat conducted through the yoke 10 can be prevented from penetrating into the radiation shielding film 30, of course, the radiation shielding film 30 is superconducting By the cryogenic freezer connected to the wire rod 20 will be able to continuously maintain the cooling temperature of 70 ~ 80K.

또한, 본 발명은 요크(10)와 복사 차폐막(30)을 열전도가 낮은 케블라 케이블(40)을 통해 연결하는 한편 그 지지가 이루어지도록 함으로써, 상기 요크(10)로부터 전도되는 복사열이 상기 케블라 케이블(40)에 의해 복사 차폐막(30)으로 침투하는 것 또한 효과적으로 차단시킬 수 있는 것이다.In addition, the present invention connects the yoke 10 and the radiation shielding film 30 through a low Kevlar cable 40 having low thermal conductivity, and supports the yoke 10 so that radiant heat conducted from the yoke 10 is transferred to the Kevlar cable ( Penetration into the radiation shielding film 30 by 40 can also effectively block.

이상에서 본 발명의 초전도 회전기용 차폐막 지지장치에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.Although the technical idea of the shielding membrane support device for a superconducting rotor of the present invention has been described with the accompanying drawings, this is by way of example to illustrate the best embodiment of the present invention and not to limit the present invention.

따라서 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범위를 이탈하지 않는 범위 내에서 치수 및 모양 그리고 구조 등의 다양한 변형 및 모방할 수 있음은 명백한 사실이며 이러한 변형 및 모방은 본 발명의 기술 사상의 범위에 포함된다.Accordingly, it is a matter of course that various modifications and variations of the present invention are possible without departing from the scope of the present invention. And are included in the technical scope of the present invention.

10: 요크 20; 초전도선재
30: 복사 차폐막 31; 중공부
32: 보빈 40: 케블라 케이블
50: 단열체 10a,30a; 체결공10: yoke 20; Superconducting Wire
30: radiation shielding film 31; Hollow portion
32: bobbin 40: kevlar cable
50: insulators 10a, 30a; Fastener

Claims (4)

요크의 외주면에 결합되는 원통형의 복사 차폐막을 구성하되,
상기 복사 차폐막에는 중공부를 형성하고,
상기 중공부의 내부에는 보빈과, 상기 보빈에 장착되면서 극저온 냉동기와 연결되는 초전도선재를 배치 구성하며,
상기 요크와 상기 복사 차폐막은 케블라 케이블로 연결하여 지지하는 것을 특징으로 하는 초전도 회전기용 복사 차폐막 지지장치.It constitutes a cylindrical radiation shield coupled to the outer circumferential surface of the yoke,
A hollow portion is formed in the radiation shielding film,
The hollow portion is arranged inside the bobbin, the superconducting wire is mounted to the bobbin and connected to the cryogenic freezer,
And the yoke and the radiation shielding film are connected by a Kevlar cable to support the radiation shielding film support device for a superconducting rotor. 제 1 항에 있어서, 상기 복사 차폐막에 형성되는 중공부의 내외측면에는 전도에 의한 열침투를 차단하는 단열체를 형성하는 것을 특징으로 하는 초전도 회전기용 복사 차폐막 지지장치.The apparatus of claim 1, wherein a heat insulator is formed on inner and outer surfaces of the hollow part formed in the radiation shielding film to block thermal penetration by conduction. 제 2 항에 있어서, 상기 단열체는 다층박막단열재(MLI) 또는 은박지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 초전도 회전기용 복사 차폐막 지지장치.The apparatus of claim 2, wherein the heat insulator is made of a multilayer thin film insulation (MLI) or silver foil. 제 1 항에 있어서, 상기 요크와 상기 복사 차폐막에는 상기 케블라 케이블이 체결되는 체결공이 각각 대응되게 형성하는 것을 특징으로 하는 초전도 회전기용 복사 차폐막 지지장치.The apparatus of claim 1, wherein the yoke and the radiation shielding film are formed to correspond to the fastening holes to which the Kevlar cable is fastened.
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