2014 년도 한국철도학회 추계학술대회 논문집 KSR2014A059 초고속 LSM 추진용 초전도 전자석 시작품의 설계, 제작 및 평가 Design, Fabrication and Test of Prototype Superconducting Electromagnet for High- speed Linear Synchronous Motor 이창영 *† , 박찬배 * , 이진호 * , 손연 ** , 김석호 *** , 윤상원 **** Changyoung Lee *† , Chanbae Park * , Jinho Lee * , Sun Yan ** , Seokho Kim *** , Sangwan Yoon **** Abstract KRRI(Korean Railroad Research Institute) has studied superconducting linear synchronous motor (LSM) as the propulsion system for 600km/h high-speed railway. A scale-down superconducting LSM has successfully developed to demonstrate the system’s design feasibility. This paper introduces the design, fabrication and tests of the prototype superconducting electromagnet. The electromagnet consists of 2-pole superconducting coils in one cryostat, which is about 1/10 scale-down model in the performance of real- scale one. The superconducting coil uses 2 nd generation high-temperature superconductor (HTS), GdBCO, as the coiling material which was fully provided by a Korean manufacturer. The electromagnet is operated at the cooling temperature of 7~ 10 K and generates the electromotive force of 72,000 At. Keywords : LSM, High-speed railway, Superconducting electromagnet 초 록 초전도 선형동기모터(LSM) 추진 기술을 이용한 600km/h 급 레일식 초고속 철도에 대한 연구가 진행 중에 있으며, 초전도 LSM 추진 기술의 타당성 연구를 목적으로 초전도 전자석 시작품을 이용한 축소형 LSM 추진 장치를 개발하였다. 초전도 전자석 시작품은 2 극 구조로, 하나의 냉각조 내에 2 개의 초전도 코일로 구성된다. 각 초전도 코일의 기자력은 72kAt 이며, 600 km/h 급 실 모델 대비, 약 1/5 크기 및 성능의 자기장을 발생 하도록 설계되었다. 사용된 초전도 도체는 임계전류가 200A(@77K) 이상인 GdBCO 계열의 고온 초전도체로서, 100 % 국산화 선재를 사용하였다. 초전도 전자석의 냉각은 냉매 Free 를 위한 전도냉각기술을 적용하였으며, 약 7~10K (-266~-263℃)의 온도에서 운전하였다. 본 논문에서는 초전도 전자석 시작품의 설계, 제작 및 평가 결과를 소개한다 주요어 : 레일식, 선형동기모터, 초고속, 초전도 전자석 1. 서 론 레일식 초고속 철도의 속도한계를 극복하기 위한 첨단추진기술로서, 초전도 전자석을 이 용한 선형동기모터(Linear Synchronous Motor : LSM)에 대한 연구가 진행 중에 있다. LSM방식 의 철도 추진기술은 지상궤도의 전기자 코일과 차량 전자석 간의 전자기력으로 차량의 추진 력을 얻기 때문에 차륜-레일간 점착력을 고려하지 않아도 되며, 차량에 대용량의 모터,변압 † 교신저자: 한국철도기술연구원, 과학기술연합대학원([email protected]) * 한국철도기술연구원, **과학기술연합대학원, ***창원대학교 기계공학과 **** ㈜ 서남
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2014 년도 한국철도학회 추계학술대회 논문집 KSR2014A059
초고속 LSM 추진용 초전도 전자석 시작품의 설계, 제작 및 평가
Design, Fabrication and Test of Prototype Superconducting Electromagnet for High-
Abstract KRRI(Korean Railroad Research Institute) has studied superconducting linear synchronous motor (LSM) as the propulsion system for 600km/h high-speed railway. A scale-down superconducting LSM has successfully developed to demonstrate the system’s design feasibility. This paper introduces the design, fabrication and tests of the prototype superconducting electromagnet. The electromagnet consists of 2-pole superconducting coils in one cryostat, which is about 1/10 scale-down model in the performance of real-scale one. The superconducting coil uses 2nd generation high-temperature superconductor (HTS), GdBCO, as the coiling material which was fully provided by a Korean manufacturer. The electromagnet is operated at the cooling temperature of 7~ 10 K and generates the electromotive force of 72,000 At. Keywords : LSM, High-speed railway, Superconducting electromagnet 초 록 초전도 선형동기모터(LSM) 추진 기술을 이용한 600km/h 급 레일식 초고속 철도에
대한 연구가 진행 중에 있으며, 초전도 LSM 추진 기술의 타당성 연구를 목적으로 초전도
전자석 시작품을 이용한 축소형 LSM 추진 장치를 개발하였다. 초전도 전자석 시작품은 2 극
구조로, 하나의 냉각조 내에 2 개의 초전도 코일로 구성된다. 각 초전도 코일의 기자력은
72kAt 이며, 600 km/h 급 실 모델 대비, 약 1/5 크기 및 성능의 자기장을 발생 하도록
설계되었다. 사용된 초전도 도체는 임계전류가 200A(@77K) 이상인 GdBCO 계열의 고온
초전도체로서, 100 % 국산화 선재를 사용하였다. 초전도 전자석의 냉각은 냉매 Free 를 위한
전도냉각기술을 적용하였으며, 약 7~10K (-266~-263℃)의 온도에서 운전하였다. 본 논문에서는
초전도 전자석 시작품의 설계, 제작 및 평가 결과를 소개한다
주요어 : 레일식, 선형동기모터, 초고속, 초전도 전자석
1. 서 론
레일식 초고속 철도의 속도한계를 극복하기 위한 첨단추진기술로서, 초전도 전자석을 이
용한 선형동기모터(Linear Synchronous Motor : LSM)에 대한 연구가 진행 중에 있다. LSM방식