10마력 전초전도 호모폴라 모터의 설계 및 제작

Design and Manufacture of a 10 HP Homopolar Motor with Superconducting Windings

고온 초전도 전력기기는 상전도 전력기기에 비해, 중량과 부피가 작고 전력손실이 거의 없어 효율이 높고 대용량기기에 많은 장점을 지니고 있으며 또한 환경 친화적이다. 대형화가 요구되는 선박추진용 모터를 초전도 모터로 사용할 경우 저속 및 고 토크의 모터를 제작할 수 있고, 계자 권선과 전기자 권선을 초전도 선재로 사용함으로써 높은 전류밀도와 고 자장이 가능하여 고효율 및 소형 경량화 등의 장점이 있다. 그러나 전초전도 모터의 경우 얇은 테이프 형태의 초전도 선재의 특성으로 인해 구리선처럼 가공이 힘들고, 선재를 초전도 상태로 만들기 위한 냉각이 필요하다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 연구에서는 동기모터와 선형모터를 혼합하여 고정자에 위치한 racetrack type의 전기자 권선뿐만아니라 회전자에 자기장을 발생시키는 계자 권선도 회전자가 아니라 고정자부분에 위치하므로 구조상 견고하고 냉각등에 장점이 있는 호모폴라 모터를 제안하였으며 자기저항의 변화가 작은 구조로 토크 리플이 작으므로 소음과 진동이 적은 모터를 설계하였다. 설계 결과로부터 호모폴라 모터를 제작하였으며 레이스트렉형과 팬케이크 권선의 임계전류등을 측정하였다. 추후 호모폴라 모터의 성능시험을 진행할 예정이다.