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KR100572460B1 - High-tc superconducting jounal bearing - Google Patents

High-tc superconducting jounal bearing Download PDF

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Publication number
KR100572460B1
KR100572460B1 KR1020040087387A KR20040087387A KR100572460B1 KR 100572460 B1 KR100572460 B1 KR 100572460B1 KR 1020040087387 A KR1020040087387 A KR 1020040087387A KR 20040087387 A KR20040087387 A KR 20040087387A KR 100572460 B1 KR100572460 B1 KR 100572460B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
high temperature
bobbin
journal bearing
conductor
stator
Prior art date
Application number
KR1020040087387A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
한영희
한상철
정년호
성태현
Original Assignee
한국전력공사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전력공사 filed Critical 한국전력공사
Priority to KR1020040087387A priority Critical patent/KR100572460B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100572460B1 publication Critical patent/KR100572460B1/en

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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406—Magnetic bearings
    • F16C32/0408—Passive magnetic bearings
    • F16C32/0436—Passive magnetic bearings with a conductor on one part movable with respect to a magnetic field, e.g. a body of copper on one part and a permanent magnet on the other part
    • F16C32/0438—Passive magnetic bearings with a conductor on one part movable with respect to a magnetic field, e.g. a body of copper on one part and a permanent magnet on the other part with a superconducting body, e.g. a body made of high temperature superconducting material such as YBaCuO
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Abstract

본 발명은 고온초전도 저어널 베어링에 관한 것으로, 회전자의 영구자석과 근접되어 자장 밀도가 높아짐으로써 맴돌이 손실을 발생시킬 수 있는 고정자의 일부분에는 전도체를 배제하여 비전도체를 사용하고, 자장 밀도가 낮아 맴돌이 손실이 발생되지 않는 부분에는 전도체를 사용하여 링형상으로 복수개의 링형 영구자석이 회전축에 장착된 회전자와; 와이어 복합 플라스틱 재질의 튜브의 상하단에 복합 플라스틱 재질의 상,하부 판재를 결합하여서 된 와이어 복합 플라스틱 재질의 보빈과; 상기 보빈의 상하면과 외주면을 감싸도록 설치되는 스틸 재질로 형성된 상,하부 커버;및 상기 보빈의 튜브의 외주면에 밀착되도록 설치되는 고온초전도체를 포함하여 구성함으로써 맴돌이 손실을 획기적으로 감소시켜 효율을 증가시킴과 아울러 제조비용을 현저하게 절감시키는 효과가 있고, 고정자의 부피가 작아짐과아울러 영구자석과 고온초전도체 간의 거리를 좁혀 더욱 큰 고정력을 발휘하는 효과가 있다.The present invention relates to a high-temperature superconducting journal bearing, in which a non-conductor is used to exclude a conductor from a part of a stator that can generate eddy loss due to a high magnetic density in close proximity to a permanent magnet of a rotor. A rotator in which a plurality of ring-shaped permanent magnets are mounted on a rotating shaft in a ring shape using a conductor; A bobbin of a wire composite plastic material formed by combining upper and lower plates of the composite plastic material on the upper and lower ends of the tube of the wire composite plastic material; Upper and lower cover formed of a steel material to surround the upper and lower surfaces and the outer circumferential surface of the bobbin; and a high temperature superconductor that is installed to be in close contact with the outer circumferential surface of the tube of the bobbin, thereby significantly reducing the eddy loss to increase efficiency In addition, the manufacturing cost is significantly reduced, and the volume of the stator is smaller, as well as the distance between the permanent magnet and the high-temperature superconductor has the effect of exhibiting greater holding force.

저어널 베어링, 고온초전도체, 와이어 복합 플라스틱, 맴돌이 손실Journal bearing, high temperature superconductor, wire composite plastic, eddy loss

Description

고온초전도 저어널 베어링{HIGH-TC SUPERCONDUCTING JOUNAL BEARING}High Temperature Superconducting Journal Bearing {HIGH-TC SUPERCONDUCTING JOUNAL BEARING}

도 1은 종래 기술에 의한 고온초전도 저어널 베어링의 반단면 절개사시도.1 is a half-sectional cutaway perspective view of a high-temperature superconducting journal bearing according to the prior art.

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 고온초전도 저어널 베어링에 적용되는 영구자석의 자장 밀도 분포도.2 is a magnetic field density distribution diagram of a permanent magnet applied to a high temperature superconducting journal bearing according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 고온초전도 저어널 베어링의 사시도.3 is a perspective view of a high temperature superconducting journal bearing according to an embodiment of the present invention.

도 4는 도 3의 평면도.4 is a plan view of FIG.

도 5는 도 3의 A-A'선 단면도.5 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 3.

도 6은 본 발명의 실시예에 의한 고온초전도 저어널 베어링과 비교예의 회전시의 마찰계수 측정 그래프.6 is a graph of friction coefficient measurement during rotation of a high temperature superconducting journal bearing according to an embodiment of the present invention and a comparative example.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

1 ; 영구자석 2 ; 회전축One ; Permanent magnet 2; Axis of rotation

3 ; 회전자 10 ; 보빈3; Rotor 10; Bobbin

11 ; 튜브 12,13 ; 상,하부 판재11; Tubes 12,13; Upper and lower plate

14a,14b,14c ; 볼트 20 ; 상부 커버14a, 14b, 14c; Bolt 20; Top cover

21,22 ; 상,하판 23 ; 주름튜브21,22; Upper and lower plates 23; Corrugated tube

30 ; 하부 커버 40 ; 고온초전도체30; Lower cover 40; High Temperature Superconductor

50 ; 인듐와이어50; Indium wire

본 발명은 고온초전도 저어널 베어링에 관한 것으로, 보다 상세하게는 회전자의 영구자석의 영향으로 인해 맴돌이 손실이 발생될 수 있는 고정자의 내주면의 일부 부위에만 비전도체인 와이어 복합 플라스틱 재질을 적용하도록 한 고온초전도 저어널 베어링에 관한 것이다.The present invention relates to a high-temperature superconducting journal bearing, and more particularly, to apply a non-conductive wire composite plastic material to only a part of the inner circumferential surface of the stator where eddy loss may occur due to the influence of the permanent magnet of the rotor. It relates to a high temperature superconducting journal bearing.

일반적으로 회전체의 마찰에 의해 손실되는 에너지를 줄이기 위하여 볼베어링이나, 유체를 이용한 저어널 베어링을 사용하고 있으나 이들은 근본적으로 접촉에 의해 고정력을 제공하므로 마찰에 의한 손실을 줄이는 데는 한계가 있다.Generally, ball bearings and journal bearings using fluids are used to reduce the energy lost by friction of the rotating body, but since they provide a fixed force by contact, there is a limit in reducing the losses due to friction.

이러한 한계를 극복하기 위하여 개발된 무접촉 베어링은 영구자석 또는 전자석의 인력과 척력을 사용하여 회전체를 부상시켜 마찰이 발생하지 않는 회전동작을 구현하게 되는데, 이때 회전축을 잡아주기 위해 능동제어(active control)를 실시해야만 한다. 따라서 이와 같은 방법에서는 능동제어를 실시하기 위한 회로 및 제어장치의 제작에 비용이 소요되고, 베어링 작동시에 계속적으로 에너지가 소모되는 단점이 있다.The contactless bearing developed to overcome this limitation realizes the rotational motion without friction by floating the rotating body using the attraction force and repulsive force of permanent magnet or electromagnet. control). Therefore, in such a method, there is a disadvantage in that a cost is required to manufacture a circuit and a control device for performing active control, and energy is continuously consumed when a bearing is operated.

최근 고온초전도체의 발견 이후에 고온초전도체가 자속을 통과시키지 않는 반자성과, 일단 침입한 자속은 자속고정점에 의하여 빠져나가지 않도록 고정되는 성질을 이용하여 능동제어가 필요없는 무접촉 베어링이 개발되어 있다.After the discovery of the high temperature superconductor in recent years, a contactless bearing has been developed that does not require active control by using a diamagnetic property in which the high temperature superconductor does not pass the magnetic flux and a property in which the magnetic flux once penetrated is prevented from escaping by the magnetic flux fixation point.

이러한 고온초전도 저어널 베어링의 일례가 도 1에 도시되어 있는 바, 그 구 성을 살펴보면, 복수개의 링형 영구자석(1)이 회전축(2)에 장착된 회전자(3)와, 회전축(2)의 영구자석(1)을 감싸면서 설치되는 케이스(4)의 내부에 수개의 고온초전도체(5)가 액체질소에 의해 냉각상태를 유지하도록 설치되어 있는 고정자(6)로 구성되어 있다.An example of such a high-temperature superconducting journal bearing is shown in FIG. 1. Looking at its configuration, a rotor 3 in which a plurality of ring-shaped permanent magnets 1 are mounted on a rotation shaft 2, and a rotation shaft 2 is described. A plurality of high temperature superconductors 5 are formed in the inside of the case 4 installed to surround the permanent magnet 1 of the stator 6, which is installed to maintain a cooling state by liquid nitrogen.

이와 같은 종래 기술에 의한 고온초전도 저어널 베어링은 고정자의 외부는 공기에 의한 마찰손실을 줄이기 위해 진공이 유지되어 있기 때문에 진공압을 견디기 위하여 고정자의 케이스는 스틸(steel)로 형성되어 있거나, 두께가 두꺼운 플라스틱 재질로 형성되어 있다. The high temperature superconducting journal bearing according to the prior art has a case in which the stator is made of steel or made of steel in order to withstand the vacuum pressure since the outside of the stator is maintained with a vacuum to reduce frictional losses caused by air. It is made of thick plastic material.

그러나 회전자의 영구자석과 고온초전도체 사이의 간격이 커지면 부양능력이 저하되므로 베어링의 부양능력을 일정하게 유지하기 위해서는 영구자석과 고온초전도체 사이의 간격을 최소로 유지해야 하므로 두께가 두꺼운 플라스틱으로 제조된 케이스를 사용하기 어려웠다.However, as the spacing between the permanent magnet of the rotor and the high temperature superconductor increases, the flotation capacity decreases. Therefore, the gap between the permanent magnet and the high temperature superconductor must be kept to a minimum in order to maintain a constant bearing support. The case was hard to use.

따라서 스틸 재질의 케이스를 사용하는 종래의 고온초전도 저어널 베어링은 스틸의 영향에 의해 회전자에서 발생하는 자장의 변화에 대한 맴돌이 손실(eddy current loss)이 발생되는 문제가 있었다. 이러한 맴돌이 손실은 고속 회전시 더 커지는 특성을 나타내므로 고온회전용 베어링에서는 치명적인 단점으로 작용된다.Therefore, the conventional high temperature superconducting journal bearing using a case made of steel has a problem in that eddy current loss occurs due to the change in the magnetic field generated in the rotor by the influence of the steel. These eddy losses show a greater characteristic at high speed rotation, which is a fatal disadvantage in high-temperature rolling bearings.

이에 반하여 스틸 이외의 비전도성 재질을 사용하여 고정자 케이스를 제조하는 경우에는 대부분 가공이 어렵고, 분해조립이 불가능한 구조로 설계될 수 밖에 없는 문제가 있다.On the contrary, in the case of manufacturing the stator case using a non-conductive material other than steel, it is difficult to process most of them, and there is a problem that it can only be designed as a structure that cannot be disassembled and assembled.

이와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 고정자의 일부분을 비전도체로 대체형성하여 회전자의 자속 밀도의 불균일성으로 인한 맴돌이 손실을 줄임과 동시에 영구자석과 초전도체 사이의 간격을 최소화하여 고정력을 향상시켜 부상력을 극대화시킨 고온초전도 저어널 베어링을 제공함에 있다. The object of the present invention devised in view of the above problems is to replace a part of the stator with a non-conductor to reduce the eddy loss due to the nonuniformity of the magnetic flux density of the rotor, and at the same time minimize the distance between the permanent magnet and the superconductor It is to provide a high-temperature superconducting journal bearing that improves and maximizes flotation.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면은 회전자의 영구자석과 근접되어 자장 밀도가 높아짐으로써 맴돌이 손실을 발생시킬 수 있는 고정자의 일부분에는 전도체를 배제하여 비전도체를 사용하고, 자장 밀도가 낮아 맴돌이 손실이 발생되지 않는 부분에는 전도체를 사용하는 것을 특징으로 한다.One aspect of the present invention for achieving the above object is to use a non-conductor to exclude a conductor in the part of the stator that can cause eddy loss by increasing the magnetic field density close to the permanent magnet of the rotor, the magnetic field density is It is characterized by the use of a conductor in the portion where the eddy loss is low.

상기 맴돌이 손실의 발생 여부에 따른 자장 밀도의 기준은 100 가우스(Gauss)인 것이 바람직하고, 상기 비전도체는 와이어 복합 플라스틱(fiber reinforced plastic)을 사용하는 것이 바람직하다.It is preferable that the criterion of the magnetic field density according to whether the eddy loss occurs is 100 Gauss, and the non-conductor is preferably made of a wire reinforced plastic.

또한, 본 발명의 다른 측면은 링형상으로 복수개의 링형 영구자석이 회전축에 장착된 회전자와; 와이어 복합 플라스틱 재질의 튜브의 상하단에 복합 플라스틱 재질의 상,하부 판재를 결합하여서 된 와이어 복합 플라스틱 재질의 보빈과; 상기 보빈의 상하면과 외주면을 감싸도록 설치되는 스틸 재질로 형성된 상,하부 커버;및 상기 보빈의 튜브의 외주면에 밀착되도록 설치되는 고온초전도체를 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.In addition, another aspect of the present invention is a ring-shaped rotor with a plurality of ring-shaped permanent magnets mounted on a rotating shaft; A bobbin of a wire composite plastic material formed by combining upper and lower plates of the composite plastic material on the upper and lower ends of the tube of the wire composite plastic material; Upper and lower cover formed of a steel material to surround the upper and lower surfaces and the outer circumferential surface of the bobbin; and a high temperature superconductor installed to be in close contact with the outer circumferential surface of the tube of the bobbin.

상기 상부 커버는 상기 보빈의 상부 판재와 체결되는 상판과, 상기 하부 커버와 체결되는 하판과, 상기 상,하판 사이에 설치되는 주름튜브가 포함되어 구성되 어 상기 주름튜브에 의해 냉각시 축방향으로 작용되는 응력을 해소하도록 구성된 것이 바람직하다.The upper cover includes an upper plate fastened to the upper plate of the bobbin, a lower plate fastened to the lower cover, and a corrugated tube installed between the upper and lower plates, so that the upper cover is axially cooled by the corrugated tube. It is preferred to be configured to relieve the stress applied.

상기 보빈의 상부 판재와 상부 커버의 상판 사이와, 상기 보빈의 하부 판재 및 상부 커버의 하판과 하부 커버 사이에는 인듐와이어가 압착되는 상태로 개재되어 냉각시 반경방향으로 작용되는 응력을 해소하도록 구성된 것이 바람직하다.In between the upper plate of the bobbin and the upper plate of the upper cover, and between the lower plate of the bobbin and the lower plate and the lower cover of the bobbin is sandwiched in a state in which the indium wire is compressed to solve the stress acting in the radial direction during cooling desirable.

이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention as described above will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

첨부도면 도 2는 본 발명의 실시예에 의한 고온초전도 저어널 베어링에 적용되는 영구자석의 자장 밀도 분포도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 의한 고온초전도 저어널 베어링의 사시도이며, 도 4는 도 3의 평면도이고, 도 5는 도 3의 A-A'선 단면도이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 의한 고온초전도 저어널 베어링과 비교예의 회전시 마찰계수 측정 그래프이다.2 is a magnetic field density distribution diagram of a permanent magnet applied to a high temperature superconducting journal bearing according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a perspective view of a high temperature superconducting journal bearing according to an embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 3 is a plan view of FIG. 3, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 3, and FIG. 6 is a graph of friction coefficient measurement during rotation of a high temperature superconducting journal bearing according to an embodiment of the present invention and a comparative example.

본 발명 실시예는 회전자를 외경 40mm, 두께 10mm인 링형의 영구자석을 2개 사용하고, 고온초전도체는 38×30×15 mm2 크기의 6개를 사용하였는 바, 도 2는 회전자의 영구자석 2개를 사용하였을 때 영구자석에 의한 자장분포를 나타낸 것으로, 본 발명에서는 영구자석(A)을 중심으로 100가우스 이상의 자장이 형성되는 부위에서는 맴돌이 손실을 방지하기 위한 와이어 복합 플라스틱 재질의 케이스를 적용하고, 100가우스 미만의 자장이 형성되는 부위에서는 스틸 재질의 케이스(B)를 적용하도록 한다. 부호 C는 초전도체를 나타낸 것이다.In the embodiment of the present invention, two rotor-type permanent magnets having an outer diameter of 40 mm and a thickness of 10 mm were used, and high-temperature superconductors were used with six 38 × 30 × 15 mm 2 sizes. When two magnets are used, the magnetic field distribution by the permanent magnet is shown. In the present invention, a case made of a wire composite plastic material to prevent eddy loss at a part where a magnetic field of 100 gauss or more is formed around the permanent magnet (A) is shown. In the case where magnetic field of less than 100 gauss is formed, the steel case B is applied. Symbol C represents a superconductor.

도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 의한 고온초전도 저어널 베어링을 도시한 것으로서, 복수개의 링형 영구자석(1)이 회전축(2)에 장착된 회전자(3)와, 외경이 다각형으로 가공된 와이어 복합 플라스틱 재질의 튜브(11)의 상하단에 복합 플라스틱 재질의 상,하부 판재(12)(13)를 결합하여서 된 와이어 복합 플라스틱 재질의 보빈(10)과, 상기 보빈(10)의 상하면과 외주면을 감싸도록 설치되는 스틸 재질로 형성된 상,하부 커버(20)(30)와, 상기 보빈(10)의 튜브(11)의 외주면에 밀착되도록 설치되는 고온초전도체(40)로 구성되어 있다.3 to 5 illustrate a high temperature superconducting journal bearing according to an embodiment of the present invention, in which a plurality of ring-shaped permanent magnets 1 are mounted on a rotating shaft 2, and the outer diameter is polygonal. Upper and lower bobbins 10 of the wire composite plastic material and upper and lower surfaces of the bobbin 10 formed by combining the upper and lower plates 12 and 13 of the composite plastic material on the upper and lower ends of the processed wire composite plastic tube 11. The upper and lower covers 20 and 30 formed of a steel material to surround the outer and outer circumferential surface, and the high temperature superconductor 40 is installed to be in close contact with the outer circumferential surface of the tube 11 of the bobbin 10.

상기 보빈(10)은 하부 커버(30)의 상면에 하부 판재(13)가 볼트(14a)로 체결되어 있고, 상부 커버(20)는 상기 보빈(10)의 상부 판재(12)와 볼트(14b)로 체결되어 있는 상판(21)과, 상기 하부 커버(30)와 볼트(14c)로 체결되어 있는 하판(22)과, 상기 상,하판(21)(22) 사이에 상,하부 연결대(24)(25)에 의해 설치되는 주름튜브(23)로 이루어져 있다.The bobbin 10 is the lower plate 13 is fastened to the upper surface of the lower cover 30 by a bolt 14a, the upper cover 20 is the upper plate 12 and bolt 14b of the bobbin 10. The upper and lower connecting rods 24 between the upper plate 21 fastened by the upper plate 21, the lower plate 22 fastened by the lower cover 30 and the bolt 14c, and the upper and lower plates 21 and 22. It consists of a corrugated tube 23 is installed by the (25).

상기 볼트(14a)(14b)가 체결되는 상부 커버의 상판(21)과 하부 커버(30)에 형성되는 홀의 내측에는 헬리컬 코일(15)을 저온 에폭시로 접착시켜 볼트(14a)(14b)의 체결시 헬리컬 코일(15)이 나사산의 기능을 수행하도록 한다.Fastening of the bolts 14a and 14b by bonding the helical coil 15 with low temperature epoxy to the inner side of the upper plate 21 of the upper cover to which the bolts 14a and 14b are fastened and the hole formed in the lower cover 30. Sea helical coil 15 to perform the function of the thread.

또한, 보빈(10)의 상부 판재(12)의 하면과 하부 판재(13)의 상면에는 소정의 홈(미도시)을 형성하여 그 내부에 인듐와이어(50)를 삽입하여 상부 판재(12)와 상부 커버의 상판(21)이 결합되고, 하부 판재(13) 및 상부 커버의 하판(22)과 하부 커버(30)가 결합되는 과정에서 서로 다른 판재들 사이에 인듐와이어(50)가 소정의 장력을 받으면서 압착된 상태로 고정되도록 한다.In addition, a predetermined groove (not shown) is formed in a lower surface of the upper plate 12 of the bobbin 10 and an upper surface of the lower plate 13 to insert an indium wire 50 therein to allow the upper plate 12 and The upper plate 21 of the upper cover is coupled, the lower plate 13 and the lower plate 22 and the lower cover 30 of the upper cover 30 in the process of coupling the indium wire 50 between the different plate a predetermined tension It should be fixed in the compressed state while receiving.

상기 고온초전도체(40)는 하부 커버(30)에 고정되는 초전도 고정대(31)에 의하여 고정설치되어 있다.The high temperature superconductor 40 is fixedly installed by a superconducting fixture 31 fixed to the lower cover 30.

이와 같이 구성되는 본 발명에 의한 고온초전도 저어널 베어링을 회전시험하여 측정한 마찰계수 값을 도 6에 도시하였는 바, 본 발명의 실시예에서 측정된 초기 마찰계수 값은 2 ×10-6으로 매우 작은 값을 나타내고 있으며, 약 8,000rpm까지 회전속도가 증가하여도 마찰계수는 9 ×10-6으로 매우 작은 값을 유지함을 알 수 있다. 이에 반하여 스틸 재질의 고정자에 의한 고온초전도 저어널 베어링을 사용하여 시험한 비교예의 경우에는 본 발명의 실시예와 비교하여 매우 큰 마찰계수를 나타내고 있음을 알 수 있다.As shown in FIG. 6, the friction coefficient value measured by the rotational test of the high temperature superconducting journal bearing according to the present invention configured as described above is shown in FIG. 6, and the initial friction coefficient value measured in the embodiment of the present invention is 2 × 10 −6 . It shows a small value, and even if the rotation speed increases up to about 8,000rpm, the friction coefficient is 9 × 10 -6, which is very small. On the contrary, it can be seen that the comparative example tested using the high temperature superconducting journal bearing by the stator made of steel shows a very large coefficient of friction compared with the embodiment of the present invention.

한편, 본 발명의 실시예에서 주름튜브(23)는 와이어 복합 플라스틱 재질에 의해 제조된 보빈(10)의 재질적 특성상 열팽창계수의 차이에 의해 냉각시 발생되는 축방향 응력을 해소하게 되고, 보빈(10)의 상부 판재(12)와 상부 커버의 상판(21) 사이와, 보빈(10)의 하부 판재(13)와 상부 커버의 하판(22) 및 하부 커버(30) 사이에 압착된 상태로 고정되어 있는 인듐와이어(50)는 반경방향으로 발생되는 응력을 인듐이 변형되면서 흡수하게 되는 것이다. 즉, 인듐은 매우 무른 재료적 특성을 가지고 있어 액체질소의 온도에서도 특성을 유지하여 저온상태에서도 변형이 쉽게 발생되는 것이다.On the other hand, in the embodiment of the present invention corrugated tube 23 is to solve the axial stress generated during cooling due to the difference in the coefficient of thermal expansion due to the material properties of the bobbin 10 made of a wire composite plastic material, bobbin ( Fixed in a crimped state between the upper plate 12 of the upper plate 12 and the upper plate 21 of the upper cover, and between the lower plate 13 of the bobbin 10 and the lower plate 22 and the lower cover 30 of the upper cover. The indium wire 50 is to absorb the stress generated in the radial direction as the indium is deformed. That is, indium has a very soft material properties, so it maintains its properties even at the temperature of liquid nitrogen, and deformation is easily generated even at low temperatures.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 청구범위의 기재된 기술사상의 범위 내에서 얼마든지 변형 및 수정이 가능함은 물론이다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and of course, variations and modifications can be made within the scope of the technical idea of the claims of the present invention.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 고온초전도 저어널 베어링은 종래 스틸 재질의 케이스를 사용하는 베어링과 비교하여 맴돌이 손실을 획기적으로 감소시켜 효율을 증가시킴과 아울러 제조비용을 현저하게 절감시키는 효과가 있고, 플라스틱 재질의 케이스를 사용하는 베어링과 비교하여 고정자의 부피가 작아짐과아울러 영구자석과 고온초전도체 간의 거리를 좁혀 더욱 큰 고정력을 발휘하는 효과가 있다.As described above, the high-temperature superconducting journal bearing according to the present invention significantly reduces eddy loss and increases efficiency as compared with a bearing using a conventional case of steel, thereby increasing efficiency and significantly reducing manufacturing costs. In addition, as compared with the bearing using a plastic case, the stator has a smaller volume, as well as a narrower distance between the permanent magnet and the high temperature superconductor.

또한, 본 발명은 스틸 케이스를 사용하는 베어링과 비교하여 비교적 자기장이 약한 영구자석을 사용하는 경우에도 기존 구조보다 더 작은 양의 고온초전도체를 사용하면서 더 강한 힘으로 견딜 수 있게 되어 경제적이라 할 수 있다.In addition, the present invention is economical because it can withstand a stronger force while using a smaller amount of high temperature superconductor than the existing structure even when using a permanent magnet having a relatively weak magnetic field compared to a bearing using a steel case. .

이와 같이 본 발명은 플라이휠 에너지 저장장치 등 큰 하중을 받치면서 손실 없는 회전을 가능하게 하는 용도로 적합하여 무저항 베어링으로부터 소형,중형 대형의 에너지 저장장치 및 발전기 등에도 적용할 수 있는 유용한 발명이라 할 것이다.As described above, the present invention is a useful invention that can be applied to a small, medium and large energy storage device and a generator from a non-resistive bearing as it is suitable for a purpose that enables lossless rotation while receiving a large load such as a flywheel energy storage device. .

Claims (6)

영구자석을 포함하여 구성되는 회전자와, 상기 영구자석에 대하여 고정력을 발생시키는 고온초전도체를 구비하는 고정자로 구성되는 고온초전도 저어널 베어링에 있어서,In the high temperature superconducting journal bearing consisting of a rotor comprising a permanent magnet and a stator having a high temperature superconductor for generating a fixed force to the permanent magnet, 상기 고정자는 상기 회전자의 영구자석과 근접되어 영구자석에서 발생되는 자장 밀도의 영향에 의해 맴돌이 손실이 발생되는 부위를 비전도체로 형성하고, 나머지 부위를 전도체로 형성하여 구성한 것을 특징으로 하는 고온초전도 저어널 베어링.The stator is a high temperature superconductor comprising a non-conductor and the remaining portion of the stator is formed of a non-conductor in the vicinity of the permanent magnet of the rotor due to the influence of the magnetic field density generated in the permanent magnet formed by the non-conductor Journal bearing. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 고정자에 형성되는 비전도체의 영역은 상기 영구자석에 의한 자장 밀도가 100 가우스를 기준으로 결정되는 것을 특징으로 하는 고온초전도 저어널 베어링.The region of the non-conductor formed in the stator is a high temperature superconducting journal bearing, characterized in that the magnetic field density by the permanent magnet is determined based on 100 gauss. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 비전도체는 와이어 복합 플라스틱 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 고온초전도 저어널 베어링.The non-conductor is a high temperature superconducting journal bearing, characterized in that formed of a wire composite plastic material. 복수개의 링형 영구자석이 회전축에 장착된 회전자와;A rotor having a plurality of ring-shaped permanent magnets mounted on a rotating shaft; 와이어 복합 플라스틱 재질의 튜브의 상하단에 복합 플라스틱 재질의 상,하부 판재를 결합하여서 된 와이어 복합 플라스틱 재질의 보빈과;A bobbin of a wire composite plastic material formed by combining upper and lower plates of the composite plastic material on the upper and lower ends of the tube of the wire composite plastic material; 상기 보빈의 상하면과 외주면을 감싸도록 설치되는 스틸 재질로 형성된 상,하부 커버;및Upper and lower cover formed of a steel material installed to surround the upper and lower and outer peripheral surface of the bobbin; And 상기 보빈의 튜브의 외주면에 밀착되도록 설치되는 고온초전도체를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 고온초전도 저어널 베어링.A high temperature superconducting journal bearing, comprising a high temperature superconductor installed to be in close contact with the outer circumferential surface of the tube of the bobbin. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 상부 커버는 상기 보빈의 상부 판재와 체결되는 상판과, 상기 하부 커버와 체결되는 하판과, 상기 상,하판 사이에 설치되는 주름튜브가 포함되어 구성되어 상기 주름튜브에 의해 냉각시 고정자에 축방향으로 작용되는 응력을 해소하도록 구성된 것을 특징으로 하는 고온초전도 저어널 베어링.The upper cover includes an upper plate fastened to the upper plate of the bobbin, a lower plate fastened to the lower cover, and a corrugated tube installed between the upper and lower plates, and the axial direction to the stator during cooling by the corrugated tube. A high temperature superconducting journal bearing, characterized in that configured to relieve stress acting. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,The method according to claim 4 or 5, 상기 보빈의 상부 판재와 상부 커버의 상판 사이와, 상기 보빈의 하부 판재 및 상부 커버의 하판과 하부 커버 사이에는 인듐와이어가 압착되는 상태로 개재되어 냉각시 고정자에 반경방향으로 작용되는 응력을 해소하도록 구성된 것을 특징으로 하는 고온초전도 저어널 베어링.An indium wire is interposed between the upper plate of the bobbin and the upper plate of the upper cover and between the lower plate of the bobbin and the lower plate of the upper cover and the lower cover to relieve stress acting radially on the stator during cooling. A high temperature superconducting journal bearing, characterized in that configured.
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