KR100217550B1 - 초전도 코일 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명 초전도 코일은 종탄성 계수가 50(GPa)이상, 실온과 온도 77(K)사이의 열수축률이 0.35이상의 재료로 된 감는 틀의 외주에 절연재료로 피복된 초전도선을 장력을 가하면서 감아서 권선부를 형성하고, 초전도선 간에 접착용 재료를 함침시켜, 열처리에 의해서 경화시킴과 동시에 귄선부와 감는 틀 간의 접촉면압을 저하시켜 상전도 상태로의 천이를 억제한다.

또 초전도 코일의 제조방법은 초전도선에 절연재를 피복하여 절연 초전도선으로 하고, 이 절연 초전도선에 장력을 가하면서 절연 초전도선을 감는 틀에 복수열

Description

초전도 코일 및 그 제조방법

제1도는 종래의 초전도 코일을 일부 절단해서 나타낸 사시도.

제2도는 제1도의 권선부의 부분단면도.

제3도는 열처리를 가하기 전의 흡착 초전도선의 단면도.

제4도는 본 발명의 초전도 코일의 감는 틀 동체부와 권선부의 접촉부분을 확대해서 나타낸 단면도.

제5도는 본 발명의 초전도 코일의 감는 틀만을 일부 절단하여 나타낸 도면.

제6(a)도 및 제6(b)도는 열처리전과 열처리후의 권선부와 감는 틀 동체부간의 접촉면압의 변화를 설명한 도면.

제7도는 본 발명의 초전도 코일과 종래의 초전도 솔레이노이드 코일의 트레이닝 특성을 비교해서 나타낸 그래프.

제8도는 보강부재를 설치한 본 발명의 실시예 2의 초전도 코일의 감는 틀을 일부 절단해서 나타낸 도면.

제9도는 정격전류시의 감는 틀의 변형을 소정치 이하로 한 본 발명의 초전도 코일과 종래의 초전도 솔레이노이드 코일의 통전시의 감는 틀 변형을 비교해서 나타낸 그래프.

제10도는 본 발명의 실시예 3에 의한 권선부의 부분단면도.

제11도는 제10도의 공동 및 그 근방의 단면도.

제12도는 제10도에 나타낸 융착 초전도선의 성형후로서 열처리를 가하기 전의 상태를 나타낸 단면도.

제13도는 제10도에 나타낸 융착 초전도선의 성형전의 상태를 나타낸 단면도.

제14도는 제10도에 나타낸 융착 초전도선 및 그 성형장치의 부분 사시도.

제15도는 열처리시의 융착 초전도 코일 및 그 죔장치의 단면도.

제16도는 제10도에 나타낸 본 발명의 실시예 및 제2도에 나타낸 종래 기술에 의한 양 융착 초전도 코일의 퀀치전류의 측정 결과를 나타낸 그래프.

제17도는 본 발명의 실시예 4에 의한 융착 초전도선의 단면도.

제18도는 본 발명 실시예 5에 의한 융착 초전도선의 단면도.

제19도는 본 발명 실시예 6에 의한 융착 초전도선의 단면도.

제20도는 제10도의 융착 초전도선의 성형전의 상태를 나타낸 단면도.

제21도는 본 발명의 실시예 7에 의한 권선부의 부분단면도.

제22도는 제12의 권선부의 열처리를 가하기 전의 융착 초전도선의 단면도.

본 발명은 핵융합장치, 자기공명 이미징 장치, 자기부상식 열차 등에 사용되는 초전도 코일에 관한 것이며, 특히 통전시의 마찰열을 발생하기 어렵게하여 상전도 상태로의 천이를 억제한 초전도 코일 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 금속제 감는 틀의 외주에 전도선을 감아서 권선부를 형성한 초전도 코일이 알려져 있다(일본국 특공소63-62084호 공보). 이 종래의 초전도 코일의 구조에 대해서는 제1도를 참조하여 이하에 설명한다.

제1도는 종래의 초전도 솔레이노이드 코일을 일부 절단해서 나타내고 있다. 제1도에서 초전도 코일(1)은 초전도선(4)이 감겨 있는 감는 틀(2)을 가지고 있다. 이 감는 틀(2)은 원통형의 감는 틀 동체부(2a)와 그 양단에 설치한 원환형의 감는 틀 플랜지(2b)로 구성되어 있다.

감는 틀(2)의 외주, 즉 감는 틀 동체부(2a)의 외주면과 감는 틀 플렌지(2b)가 서로 대향하는 면은 동체부 대지 절연물(3a) 및 플랜지부 대지 절연물(3b)에 의해 각각 피복되어 있다. 이 대지 절연물(3)을 통해서 감는 틀(2)의 외주에 복수열복수층을 이루도록 감아서 초전도선으로 된 권선부(4)가 형성되어 있다.

감는 틀(2)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 된다.

감는 틀(2)과 권선부(4)간에 마찰계수가 적은 폴리4 불화에틸렌 필름(도시하지 않음)을 배설하는 일이 있다. 또 감는 틀(2)의 재질을 스테인리스 등으로 하고, 권선부(4)에 에폭시 투지를 함침시켜서 권선을 접착하는 일도 있다.

그러나 상술한 초전도 코일에서는 초전도 상태중에 감는 틀과 권선부 사이에 마찰이 생겨 그 마찰열에 의해 상전도 상태로 천이하는 수가 있었다.

이와 같은 상황에 대해 종래의 초전도 코일에는 감는 틀과 권선부 사이에 마찰계수가 적은 마찰열 억제재료를 설치한 것도 있다. 그러나 감는 틀과 권선부사이의 접촉면압이 높을 때에는 마찰력이 커져서 마찰열에 의한 상전도 상태로의 천이를 충분히 억제할 수 없었다.

또 초전도 코일로서 소위 융착 초전도 코일이 알려져 있다. 이 공지의 융착 초전도 코일에 대해 제1도∼제3도를 참조하여 설명한다.

공지의 융착 초전도 코일의 부분단면은 상술한 제1도에 나타낸 바와 같다.

제2도는 제1도의 권선부(4)의 일부 종단면을 나타낸 것이다. 권선부(4)는 융착 초전도선(6)을 이것에 일정한 장력을 가하면서 복수열복수층으로 감은 후, 열처리를 가해서 구성되어 있다. 융착 초전도선(6) 자체는 절연 초전도선(5) 및 이것에 피복된 융착재(6a)로 되어 있다. 또 인접하는 융착 초전도선(6) 상호간은 융착재(6a)에 의해 접착되어 있다. 절연 초전도선(5)은 평각형의 초전도선(5a) 및 그것에 피복된 절연재(5b)로 구성되어 있다. 초전도선(5a)의 단면 4귀퉁이의 표면은 곡면부(5c)도 형성되어 있다. 인접하는 곡면부(5c) 상호간은 공동이 생기지 않도록 융착재(6a)로 거의 채워져 있다.

제3도는 열처리를 가하기 전의 융착 초전도선(6)의 단면을 나타낸 것이다. 도시한 바와 같이 열처리를 가하기전의 단계에서 융착제(6a)는 절연 초전도선(5)의 전면에 피복된다.

종래의 융착 초전도 코일에서는 인접하는 융착 초전도선 상호간에 전자력이나 열응력에 의해 박리가 생기기 쉬운 경향이 있었던 점 이외에도 곡면부(5c)상호간에 열응력에 의한 균열이 발생하기 쉬웠고, 또 권선부(3)와 동체부 대지 절연물(2a)간의 접촉면에 전자력이나 열응력에 의한 마찰이 발생하기 쉬운 경향이 있었다. 이들 박리나 균열, 마찰이 발생하면 그들 발생부는 발열을 수반하므로 초전도 코일에는 치명적인 퀀치의 발생을 유발할 우려가 있다.

본 발명의 제1의 목적은 상술한 박리나 균열, 마찰에 수반하는 발열량을 저감하여 퀀치의 발생을 억제할 수 있는 초전도 코일의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제2의 목적은 감는 틀과 권선부간의 접촉면압을 저하시켜서 상전도 상태로의 천이를 충분히 억제하도록 한 초전도 코일을 제공하는 것이다.

본 발명에 의한 초전도 코일에 의하면, 종탄성 계수가 50(GPa) 이상이고, 실온과 온도 77(K) 사이의 열수축률이 0.35이상인 재료로 된 감는 틀과; 절연재료로 피복된 초전도선과; 상기 감는 틀의 외주에, 절연재료로 피복된 상기 초전도선을 장력을 가하면서 감아서 형성된 권선부를 구비하며, 상기 초전도선간에 접착용 재료를 함침시켜 열처리에 의해 상기 접착용 재료를 경화시킴과 동시에, 상기 권선부와 상기 감는 틀간의 접촉면압을 저하시킨 것을 특징으로 하는 초전도 코일이 제공된다.

이와 같은 초전도 코일에서는 감는 틀에 초전도선을 감은 후에 감는 틀과 권선부를 포함하여 열처리한다. 본 초전도 코일은 감는 틀의 종탄성 계수가 50(GPa) 이상, 실온과 온도 77(K)사이의 열수축률이 0.35이상의 재료로 되므로 감는 틀의 열팽창률 및 열수축률이 권선부의 그것들보다 커서 상기 열처리중의 고온시에 감는 틀이 권선부를 반경방향 바깥쪽으로 벌려서 열처리를 끝내고, 냉각할때에 권선부로부터 크게 수축한다.

이 열팽창률과 열수축률의 차에 의해 권선부는 고온시에 감는 틀에 의해 안쪽으로부터 조밀하게 압축된 상태에서 접착용 재료를 경화시켜서 냉각시에 반경 방향 안쪽으로는 완전히 복귀하지 않는다. 이에 따라 감는 틀과 권선부간의 접촉면압은 초전도선을 감을 때에 비해 저하한다.

또한 이 초전도 코일의 사용시에는 초전도 코일의 온도가 더욱 극저온까지 저하하므로 권선부에 비해 감는 틀이 크게 수축하여 더욱 접촉면압이 저하하여 마찰열의 발생을 충분히 억제할 수가 있다.

본 발명에 의한 초전도 코일에 의하면 초전도선을 복수층 감아서 권선부를 형성하고, 권선부의 내층 부분에 비해 외층 부분의 감는 장력을 크게 하고 있다. 이에 따라 본 초전도 코일의 권선부는 안쪽 부분이 비교적 성기게 감겨 있으며 열처리의 고온시에 권선 내층부가 압축되어 감는 틀과 접촉하는 안쪽 부분이 용이하게 확개되어 감는 틀과 권선부간의 접촉면압을 저하시킬 수가 있다.

본 발명에 의한 초전도 코일에 의하면 초전도선을 에나멜에 의해 피복하고, 열처리의 최고온도를 에나멜의 유리전이 온도보다 높게 하고 있으므로 열처리의 최고온도시에 에나멜이 연화함으로써 초전도선의 층간이 조밀하게 압축된다. 이에 따라 감는 틀과 권선부간의 접촉면압이 저하하여 마찰력에 의한 초전도 코일의 상전도상태로의 천이를 충분히 억제할 수가 있다.

본 발명에 의한 초전도 코일에 의하면 감는 틀의 두께 d(mm)와 상기 감는 틀 동체부에 가까운 권선내층부의 초전도선의 감는 장력 F(N)의 관계를 d F/10으로 함으로써 상대적으로 감는 틀 동체부의 강성이 높게 되어 있다. 이에 따라 초전도선을 감을 때에 감는 틀 동체부의 초기수축이 적어서 열처리에 의해 권선부의 안쪽 부분을 효과적으로 확개할 수가 있다.

본 발명에 의한 초전도 코일에 의하면 감는 틀 동체부의 두께 d(mm)와 길이 L(mm)의 관계를 d L/20으로 함으로써 감는 틀 동체부의 강성이 높고, 초전도선을 감을 때에 감는 틀 동체부의 초기 수축이 적다. 이에따라 열처리시에 강성이 높은 감는 틀에 의해 권선부의 안쪽 부분을 효과적으로 확개시킬 수가 있다.

본 발명에 의한 초전도 코일에 의하면 감는 틀 동체부에 보강부재를 설치하고, 이 보강부재를 감는 틀과 마찬가지 물성의 재질에 의해 형성하고 있다. 이 보강부재를 설치함으로써 감는 틀 동체부의 강성이 높아져서 초전도선을 감을 때의 감는 틀 동체부의 초기수축이 적어져서 열처리시에 권선부의 안쪽부분을 효과적으로 확개시킬 수가 있다.

본 발명에 의한 초전도 코일에 의하면 전류를 정격치까지 상승시켰을 때의 상기 감는 틀 동체부의 변형이 20×10^-6가 되도록 감는 틀과 권선부를 구성하고 있다. 이와같이 정격전류시의 감는 틀 동체부의 변형을 관리함으로써 결국 감는 틀과 권선부간의 접촉면압을 관리하게 되어 마찰열에 의한 상전도 상태로의 천이를 높은 확률로 방지할 수가 있다.

또 본 발명에 의한 초전도 코일의 제조방법에 의하면, 절연 초전도선 또는 절연 초전도선에 융착제를 피복한 융착 초전도선을 장력을 가하면서 감는 틀에 복수열복수층으로 감아서 권선부를 형성하는 초전도 코일의 제조방법에 있어서, 감는 틀에 가까운 내층에 비해 감는 틀로부터 떨어진 중간층으로부터 외층에 걸쳐서 절연 초전도선의 감는 장력을 크게 하는 것을 특징으로 한다.

이 구성에서는 초전도 코일을 여자했을 때 전자력의 작용에 의해 코일의 내층이 방사방향으로 넓혀져서 코일 층간을 누른다. 그 때문에 코일 층간의 큰 마찰이나 박리가 발생하기 어려워져서 퀀치의 발생을 억제할 수가 있다.

본 발명에 의하면 융착 초전도선의 적어도 4귀퉁이의 표면을 곡면부로 하여 구성하고 곡면부의 상호간에 비예각의 공동을 형성하면 공동에 접하고 있는 융착재가 용이하게 수축하거나 팽창할 수 있으므로 코일을 여자했을 때의 전자력에 의한 권선부의 박리나 균열의 발생을 억제할 수가 있다.

본 발명에 의하면 권선부에 죔장치를 장착하여 권선부에 열처리를 가하면서 권선부가 안쪽으로 변형하는 것을 방지하면서 융착 초전도선의 감는 방향과 거의 수직의 방향으로 죄어서 열처리를 가한 후, 죔장치를 권선부로부터 떼도록 하고 있으며 권선부의 내층이 방사방향으로 벌어진 상태에서 굳기 때문에 권선부와 감는 틀 동체부 사이가 거의 뜬 상태가 되어 초전도 코일로서 극저온으로 냉각했을때 권선부와 감는 틀 동체부 사이는 열팽창계수의 차에 따라 완전히 뜬 상태가 된다. 따라서 권선부의 축방향의 강성을 높여서 퀀치 발생의 억제에 기여할 수가 있다.

본 발명에 의하면 융착 초전도선을 감는 틀에 감아서 권선부를 형성하기에 앞서 권선부와 감는 틀 사이에 저 마찰계수의 이형재를 개재시키고 있으며, 권선부와 감는 틀 동체부 사이의 마찰 또는 박리를 수반하는 발열량을 저감하여 퀀치의 발생을 억제하여 안정하게 대전류를 흘릴 수가 있다.

본 발명에 의하면 절연 초전도선에 융착재를 피복하여 융착 초전도선으로 하고, 이 융착 초전도선을 감는 틀에 복수열복수층으로 감으면서 융착재에 열처리를 가하여 융착재를 용융시키면서 권선부를 형성하고, 융착재를 굳혀서 인접하는 융착 초전도선의 상호간을 접착시키도록 하고 있으므로, 융착재가 초전도선을 감을 때 용융하여 권선부의 층간에서 절연 초전도선끼리 즉시 접촉시킨다. 그 때문에 권선부의 층방향, 즉 방사방향의 강성을 향상시키고, 또 열처리에 수반하는 권선부의 변위를 작게하여 퀀치 발생의 억제에 기여할 수가 있다.

또 본 발명에 의하면 단면원형 형상의 초전도선에 절연재를 피복하여 절연 초전도선으로 하고, 이 절연 초전도선에 융착재를 피복한 후, 일부의 융착재를 제거하거나 또는 융착재를 성형함으로써 일부의 융착재를 얇게 하여서 된 융착 초전도선이 제공되며, 이러한 융착 초전도선의 제조방법에 있어서는, 절연재 및 융착재를 미리 일체화하여 융착재가 붙은 절연재로 한 후, 융착재가 붙은 절연재를 초전도선에 피복하여 융착 초전도선으로 하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 의하면, 복수의 평면부를 갖는 단면평각형 형상의 초전도선에 절연재를 피복하여 절연 초전도선으로 하고, 이 절연 초전도선에 융착재를 피복한 융착 초전도선에 있어서, 절연 초전도선의 일부 평면부의 융착재의 두께를 다른 평면부의 두께에 비해 작게 또는 0으로 한 융착 초전도선이 제공되며, 이러한 융착 초전초선의 제조방법에 있어서는, 절연재 및 융착재를 미리 일체화하여 융착재가 붙은 절연재로 한 후, 융착재가 붙은 절연재를 초전도선에 피복한 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 의하면, 단면평각형 형상의 초전도선에 절연재를 피복하여 절연 초전도선으로 하고, 이 절연 초전도선의 표면의 일부에 띠 형상 또는 끈 형상의 융착재를 압착함으로써 일부의 융착재를 두껍게 한 융착 초전도선이 제공되며, 이러한 융착 초전도선의 제조방법에 있어서는, 절연재 및 융착재를 미리 일체화하여 융착재가 붙은 절연재로 한 후, 융착재가 붙은 절연재를 초전도선에 피복하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 박리나 균열 또는 마찰의 발생에 수반하는 발열에 의한 퀀치의 발생을 억제할 수 있는 초전도 코일의 제조에 적합한 융착 초전도선을 제공할 수가 있다.

[실시예]

이하에 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 사용하여 설명한다. 그리고 이하의 설명에서는 초전도 코일 전체의 구조에 대해서는 제1도의 종래의 초전도 코일과 마찬가지이므로 동일부분에 대해서는 제1도와 동일부호를 사용하여 설명을 생략한다.

[실시예 1]

제4도는 본 발명의 실시예 1의 초전도 코일의 감는 틀 동체부 근방의 단면을 확대하여 나타낸 것이다.

본 실시예의 초전도 코일(10)은 감는 틀(2)이 알루미늄 합금 A5056B(JIS)에 의해 형성되어 있다. 알루미늄 합금 A5056B는 종탄성계수 80(GPa), 실온과 온도 77(K)간의 열수축률은 0.4의 물성을 가지고 있다. 감는 틀 동체부(2a)의 외주면은 대지 절연물(3)에 의해 피복되어 있다.

이 대지 절연물(3)의 바깥측에는 마찰열 억제재료(11)로서 이형성을 갖는 실리콘 수지, 불소수지 또는 파라핀이 두께 100㎛ 이하로 도포경화되어 있다. 마찰열 억제재료(11)는 경화의 후표면이 평준하게 될 때까지 주걱 등에 의해 세게 문지르거나 또는 샌드페이퍼 등으로 닦아서 마무리된다. 다른 종류의 마찰열 억제재료(11)로서는 대지 절연물(3)의 바깥측에 시트형상의 폴리 4불화 에틸렌을 점착시킬 수도 있다.

마찰열 억제재료(11)의 바깥측에는 권선부(4)가 형성되어 있다. 이 권선부(4)는 에나멜(12)을 피복시킨 초전도선(13)에 장력을 가하면서 감는 틀(2)에 복수열복수층을 이루도록 감은 후에 초전도선(13)사이에 진공가압 함침의 방법으로 접착용 수지(14)를 함침 및 경화시킨 것이다.

본 실시예의 에나멜 피복 초전도선은 평탄한 각 단면을 가지고 있다. 에나멜(12)의 종류는 유리 전이온도가 110∼120인 폴리비닐포르말이다. 또 접착용 수지(14)는 가열 경화성의 에폭시수지이다.

초전도선(13)을 감은 후에 본 초전도 코일(10)에 열처리를 가한다. 이 열처리는 접착용 수지(14)를 경화시킴과 동시에 감는 틀 동체부(2a)와 권선부(4)간의 접촉면압을 저하시키는 목적으로 실시된다. 본 실시예에서는 초전도 코일(10) 전체를 80에서 15시간, 다음에 130에서 10시간의 온도를 유지하는 열처리를 실시한다.

또 본 실시예의 초전도 코일(10)의 감는 틀(2)은 초전도선(13)을 감을 때 초기수축이 적어지도록 도선의 감는 장력에 대해 상대적으로 강성이 높아지도록 구성되어 있다.

제5도는 본 실시예의 초전도 코일(10)의 감는 틀(2)만을 나타내고 있다. 이 감는 틀(2)은 원통형의 감는 틀 동체부(2a)를 가지며, 그 양단에 플랜지형의 감는 틀 플랜지부(2b)를 가지고 있다. 강성을 높이기 위하여 본 감는 틀(2)의 감는 틀 동체부(2a)는 두께 d와 길이 L의 관계를 dL/20으로 하고 있다. 구체적으로 본 실시예에서는 감는 틀 동체부(2a)의 두께 d를 10mm, 길이 L을 120mm로 하고 있다.

또 초전도선(13)의 감는 장력에 대한 감는 틀(2)의 강성을 높이기 위하여 감는 틀 동체부(2a)의 두께 d(mm)에 대해 초전도선(13)의 감는 장력 F(N)의 관계를 권선 내층부에 대해 dF/10으로 하고 있다. 구체적으로는 본 실시예의 에나멜 초전도선(12, 13)의 감는 장력은 감는 틀 동체부(2a)에 가까운 권선부(4)의 두께의 거의 1/3을 점하는 권선 내층부에 대해서는 60(N)이 되도록 하고, 감는 틀 동체부(2a)로부터 떨어진 나머지 권선부(4)의 두께의 2/3을 점하는 권선 외층부에 대해서는 90(N)이 되도록 하고 있다.

다음에 상기 구성을 갖는 본 실시예의 초전도 코일의 작용에 대해 제6(a)도, 제6(b)도, 제7도를 사용하여 설명한다.

열처리전(제6(a)도)과 열처리후(제6(b)도)의 초전도 코일(10)의 변화를 초전도 코일(10)의 일부(중심선에 관하여 한쪽편)에 의해 나타내고 있다. 이 초전도 코일(10)은 감는 틀(2)을 종탄성 계수가 50(GPa) 이상인 재료로 형성하고, 권선 내층부의 감는 장력 F에 대해 감는 틀 동체부(2a)의 두께 d를 dF/10으로 하고, 감는 틀 동체부(2a)의 두께 d에 대해 감는 틀 동체부(2a)의 길이 L을 dL/20으로 짧게 함으로써 초전도선(13)의 감는 장력 F에 대해 감는 틀(2)의 상대적인 강성을 높이고 있다. 이 때문에 초전도선(13)을 감을 때, 감는 틀 동체부(2a)가 반경방향 안쪽으로 크게 수축하는 일이 없다.

또 실온과 온도 77(K) 사이의 열수축률이 0.35이상의 재료에 의해 감는 틀(2)을 형성하고 있으므로 권선부(4)에 비해 감는 틀(2)의 열팽창률 및 열수축률이 크게 되어 있다. 이 때문에 온도 80의 열처리를 하고 있는 동안에 수축해 있던 감는 틀 동체부(2a)가 대지 절연물(3)을 통해서 권선부(4)를 반경방향 바깥쪽으로 벌어지게 한다. 또 권선부(4)의 권선 내층부의 초전도선(13)의 감는 장력 F를 작게하고 있기 때문에 열처리 전에는 성기게 감겨진 권선 내층부가 감는 틀 동체부(2a)에 의해 안쪽으로부터 조밀하게 압축되어 중심부분이 확개된 상태가 된다. 이 사이에 접착용 수지(14)의 경화반응이 진행된다.

다음에 온도 130의 열처리를 하고 있는 동안에 감는 틀 동체부(2a)가 권선부(4)를 반경방향 바깥쪽으로 더욱 벌어지게 한다. 이때 열처리온도(130)는 에나멜(12)의 유리 전이온도(110∼120)를 넘고 있기 때문에 에나멜(12)이 연화하여 초전도선(13)의 감는 장력 F에 의해 변형하고, 권선부(4)의 층간이 막힌 조밀한 상태가 된다. 이 사이에 접착용 수지(14)의 경화반응은 종료한다.

열처리를 끝내고 초전도 코일(10)을 실온으로 복귀시켰을 때 권선부(4)의 내층부분은 조밀하게 압축된 상태인 채로 반경방향 안쪽으로는 완전히 복귀하지 않는다. 이때문에 제6(a)도에 나타낸 바와 같이 열처리전에는 컸던 감는 틀 동체부(2a)와 권선부(4)간의 접촉면압 σr가 제6(b)도에 나타낸 바와 같이 저하한다.

또한 사용시에 초전도 코일(1)의 온도가 극저온까지 저하한 경우에는 권선부(4)에 비해 감는 틀(2)이 크게 수축하고, 권선부(4)와 감는 틀 동체부(2a) 사이가 뜬 상태가 되어 접촉면압 σr가 거의 0이 된다. 이에 따라 권선부(4)와 감는 틀 동체부(2a)간의 마찰열의 발생을 방지하여 상전도 상태로의 천이를 억제할 수가 있다.

제7도는 초전도 코일(10)과 종래의 초전도 솔레노이드 코일의 트레이닝 특성을 비교해서 나타낸 것이다. 제7도로부터 명백한 바와 같이 본 발명의 초전도 코일은 종래예의 초전도 솔레이노이드 코일에 비해 퀀치전류가 높게 안정된다.

[실시예 2]

제8도는 본 발명의 실시예 2에 의한 초전도 코일의 감는 틀을 일부 절단해서 나타내고 있다. 이 감는 틀(15)은 원통형의 감는 틀 동체부(15a)와 그 양단의 플랜지형의 감는 틀 플랜지부(15b)로 되며 감는 틀 동체부(15a)의 중앙부에 플랜지형의 보강부재(16)를 설치하고 있다. 감는 틀 플랜지부(15b)와 보강부재(16)는 감는 틀 동체부(15a)에 용접 또는 일체성형되어 있다. 본 실시예의 감는 틀 동체부(15a)는 알루미늄 합금 A5056B(JIS)로 되며 감는 틀 플랜지부(15b) 및 보강부재(16)는 알루미늄 합금 A5052(JIS)로 된다.

본 실시예의 감는 틀(15)에 의하면 감는 틀 동체부(15a)의 중앙부에 보강부재(16)를 설치함으로써 감는 틀 동체부(15a)의 강성을 향상시킬 수가 있다. 또 권선부(4)(도시하지 않음)보다 큰 열팽창률 및 열수축률을 갖는 감는 틀 동체부(15a)와 거의 마찬가지의 재료에 의해 보강부재(16)를 형성하고 있으므로 승온강온 사이에서는 보강부재(16)가 감는 틀 동체부(15a)와 크게 팽창수축하여 감는 틀 동체부(15a)와 더불어 권선부(4) 사이의 접촉면압 σr를 저감시킬 수가 있다. 이에 따라 본 실시예의 초전도 코일은 종래의 초전도 솔레이노이드 코일에 비해 퀀치전류가 높게 안정된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 감는 틀 동체부와 권선부 사이의 접촉면압을 저하시키는 것이 요점이지만 정격전류시의 감는 틀 동체부의 변형관리에 의해 간접적으로 접촉면압의 저감을 도모할 수가 있다.

제9도는 이 정격전류시의 감는 틀 동체부의 변형면에서, 본 발명의 초전도 코일과 종래의 초전도 코일과를 비교한 그래프이다. 제9도의 그래프는 횡축에 전류 I를 나타내고, 종축에 감는 틀 동체부의 변형 εθ를 나타내고 있다. 감는 틀 동체부의 변형 εθ는 감는 틀 동체부의 내주면 복수 개소에 변형 게이지를 붙이고, 전류 I가 상승했을 때의 원주방향(θ방향)의 변형이 최대가 된 변형 게이지의 측정치를 그 값으로 한다.

권선부와 감는 틀 동체부간의 접촉면압 σr를 저감시킨다는 것은 감는 틀 동체부의 반경방향 안쪽으로 압축을 작게 하는 것이며, 압축력이 적어지면 전류 I를 상승시켰을때의 감는 틀 동체부 변형 εθ가 감소한다. 즉 정격전류시의 감는 틀 동체부 변형 εθ를 소정치 이하로 억제한다는 것은 권선부와 감는 틀 동체부 사이의 접촉면압 σr를 저감시키는 것과 같다.

이와 같은 것을 근거로 하여 본 실시예의 초전도 코일은 전류 I를 정격치까지 상승시켰을 때의 변형 εθ가 20×10^-6이하가 되도록 감는 틀의 재질 또는 강성,초전도선의 감는 장력, 열처리의 방법 등을 조정한 것이다. 본 실시예에 의한 정격전류시의 감는 틀 동체부 변형 εθ를 소정치 이하로 억제한 초전도 코일은 퀀치전류가 높게 안정되는 것이 확인된다.

본 발명은 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 한, 상술한 각 실시예 태양에 한정되지 않는다. 즉 감는 틀 동체부나 감는 틀 플랜지부는 반드시 원통형 또는 원환형일 필요는 없으며 예를 들어 레이스 트랙형이나 D형으로 할 수도 있다. 또 에나멜 피복의 초전도선 대신에 자기융착 에나멜 초전도선을 사용하고, 접착용 수지의 사용을 생략할 수가 있다. 또 에나멜 대신에 폴리이미드 점착 테이프나 프리프레그 유리테이프를 사용하고, 접착용 수지의 사용을 생략할 수가 있다. 또 미리 대지 절연물의 외주면을 연마하여 연마한 평활면을 마찰열 억제재료로 할 수가 있다.

상기 설명으로부터 명백한 바와 같이 본 발명의 초전도 코일에 의하면 종탄성계수가 50(GPa) 이상, 실온과 온도 77(K) 사이의 열수축률이 0.35이상의 재료에 의해 감는 틀을 구성하고 있으므로 권선부보다 감는 틀의 열팽창률 및 열수축률이 크고, 열처리를 통해서 감는 틀 동체부가 권선부의 안쪽을 확개시킬 수가 있다.

또 초전도 코일 사용시에는 온도가 극저온으로 저하하기 때문에 감는 틀 동체부가 수축하여 권선부와의 접촉면압을 더욱 저감시킬 수가 있다.

이에 따라 초전도 코일 사용시에는 권선부와 감는 틀 동체부간의 접촉면압을 거의 0으로 할 수가 있어 마찰열에 의한 초전도 코일이 상전도 상태로 천이하는 것을 효과적으로 방지하는 초전도 코일을 제공할 수가 있다.

[실시예 3]

제10도∼제16도를 참조하여 본 발명의 실시예 3에 대해 설명한다.

제10도는 실시예 3에 따라 구성된 권선부(7)의 부분단면을 나타낸 것이다. 권선부(20)는 융착 초전도선(23)을 복수열복수층으로 감고, 후술하는 바와 같이 죈 상태로 열처리를 가한 후, 실온으로 복귀시킴으로써 구성된 것이다. 도면의 아래측은 여기서는 도시하고 있지 않은 감는 틀 동체부(2a)(제1도 참조)에 가까운 내층이며 위측은 감는 틀 동체부(2a)로부터 떨어져 있는 외층이다. 도면의 세로 방향이 층방향이고, 가로방향이 열방향이다. 도면에는 층간 간극(24) 및 열간 간극(25)이 나타나 있다. 융착 초전도선(23)은 절연 초전도선(21)및 융착재(22)로 구성되어 있다.

절연 초전도선(21)은 단면평각형 형상의 초전도선(21a) 및 그것을 피복하는 거의 균일한 두께의 절연재(21b)로 구성되어 있다. 절연재(21b)는 예를 들어 포르말수지 또는 폴리이미드 테이프 등으로 되어 있다. 융착재(22)는 예를들어 페녹시수지나 반경화상태의 에폭시수지 또는 핫멜트 융착재로 구성된다. 이 융착재(22)는 후술하는 바와 같이 절연 초전도선(21)에 피복된다. 융착제(22)는 감은 후의 열처리에 의한 용융후에 실온으로 복귀시킴으로써 또는 열처리시의 경화작용에 의하여 굳은 상태로 되어 있다. 따라서 인접하는 융착 초전도선(23)의 상호간은 융착재(22)로 접착되어 있다.

초전도선(21a)의 횡단면의 4귀퉁이의 표면은 둥근 곡면부(21c)로서 구성되고, 그 밖의 표면은 층간 간극(24)측의 평면부(21d) 및 열간 간극(25)측의 평면부(21e)로서 구성되어 있다. 곡면부(21c), 평면부(21d) 및 평면부(21e)의 각 표면은 거칠게 형성된다. 이와 같이 거친 표면으로 함으로써 평활면인 경우에 비해 초전도선(21a)과 절연재(21b)와의 접착성이 향상된다. 곡면부(21c)의 존재에 의해 인접하는 절연 초전도선(21)의 각부 상호간에는 빈 곳이 형성되나, 이들 빈 곳이 융착재(22)로 전부 채워지는 일은 없으며 일부는 공동(26)으로 남도록 절연 초전도선(21)을 피복하는 융착재(22)의 당초의 두께를 조절한다(제11도 참조). 공동(26)의 존재에 의해 그것에 접하고 있는 융착재(22)는 용이하게 수축하거나 또는 팽창할 수가 있다. 층간 간극(24)측의 평면부(21d)의 상호간은 두께 100㎛ 이하의 융착재(22)로 채워져 있다. 융착재(22)는 후술하는 바와 같이 미리 성형되어 있으며, 권선부(20)는 후술하는 바와 같이 죄어있기 때문에 열간 간극(25)측의 평면부(25e)의 상호간에는 융착재(22)가 개재하고 있지 않다.

융착 초전도선(23)을 감을 때에는 그 감는 장력을 내층에 비해 중간층으로부터 외층으로는 1.1~1.5배 정도 크게 해서 감는다. 따라서 융착 초전도선(23)은 내층에서는 외층에 비해 상대적으로 감는 장력을 작게 해서 감아지기 때문에 방사방향으로 넓혀지기 쉬워진다. 더구나 권선부(20)는 후술하는 바와 같이 축방향(열방향)으로 죄어진 상태로 굳게 하므로 융착 초전도선(23)의 내층은 방사방향으로 넓어진다.

제11도는 제10도중의 공동(26) 및 그 근방의 확대단면을 나타낸 것이다. 열처리의 온도는 융착재(22)의 용융시의 점도가 0.5∼5Nsm^-2정도로 적어지도록 설정한다. 이때문에 융착재(22)는 모세관 현상으로 곡면부(5c) 상호간의 좁은 공간으로 모아져서 굳어 있다. 이에 수반해서 공동(26)의 각부(26a)는 둥글게 되어 있다. 둥근 각부(26a)는 예각의 각부에 비해 응력이 낮아진다.

제12도는 성형후 및 열처리를 가하기 전의 융착 초전도선(23a)의 횡단면을 나타낸 것이다. 융착 초전도선(23a)의 외주부는 후술하는 융착재(22)의 성형에 의해 ±10㎛의 치수정밀도로 마무리된다. 절연 초전도선(21)의 곡면부(21c) 및 평면부(21d)에 위치하는 절연재(21b)상에는 융착재(22a)가 피복되어 있다. 이에 비해 평면부(21e)에 위치하는 절연재(21b)상에는 융착재(22)가 얇게 피복되어 있거나 또는 피복되어 있지 않다.

제13도는 성형하기 전의 융착 초전도선(23b)의 횡단면 구조를 나타낸 것이다. 이 단계에서는 절연재(21b)상에 융착재(22b)가 거의 균일한 두께로 피복되어 있다.

제14도는 융착 초전도선 및 그 성형장치의 부분사시도이다. 이 성형장치는 화살표 P방향으로 회전하는 복수쌍의 가열롤러(30)를 갖추고 있다. 가열롤러(30)의 성형부(30a)는 제12도의 융착 초전도선(23a)의 곡면부(21c) 및 평면부(21e)의 형상에 맞추어져 있다. 또 성형부(30a)는 제13도의 융착재(22b)가 연화하는 온도로 가열되어 곡면부(21c) 및 평면부(21e)를 융착재(22b)를 통해서 누른다. 가열롤러(30)는 그 회전에 의해 융착 초전도선(23)을 도면중의 화살표 Q방향으로 주행시키면서 제13도 상태의 융착 초전도선(23b)을 제12도 상태의 융착 초전도선(23a)으로 성형한다.

제15도는 융착 초전도 코일의 짐 및 열처리를 위해 사용하는 죔장치(40)를 나타낸 것이다. 융착 초전도 코일은 열처리 전에 이 죔장치에 장착된 상태로 도시하고 있지 않은 가열로내에 장입한다. 가열로의 내부온도, 즉 열처리 온도는 100-250로 설정되고 이 온도에서 융착 초전도 코일의 권선부(20)에 열처리가 가해진다. 융착 초전도 코일 상부의 감는 틀 플랜지부(2b)와 감는 틀 동체부(2a) 및 하부의 감는 틀 플랜지부(2b)는 분할 가능하게 구성되어 있으며, 상부의 감는 틀 플랜지부(2b), 감는 틀 동체부(2a) 및 하부의 감는 틀 플랜지부(2b)에 대해 아래쪽으로 움직일 수 있도록 되어 있다. 죔장치는 주로 대좌부(41), 감는 틀 동체부(2a)의 중심구멍내에 위치하여 권선부(20)를 죌 때의 감는 틀에 대한 보강부재로서 작용하는 감는 틀 보강부(42) 및 상부의 감는 틀 플랜부(2b)를 통해서 권선부(20)를 화살표 R로 나타낸 바와 같이 축방향으로 누르기 위한 누름부(43)로 구성되어 있다.

누름부(43)는 도시하지 않은 프레스장치에 의해 아래쪽으로 눌린다. 여기서 권선부(20)를 축방향으로 누름으로써 융착 초전도선(23)의 감는 방향에 대해 거의 수직의 방향으로 죄는 힘이 작용한다. 감는 틀 보강부(42)는 융착 초전도선(23)을 감기 전에 감는 틀 동체부(2a)의 안쪽으로 눌러서 감는 틀 동체부(2a) 및 권선부(20)가 안쪽으로 변형하지 않도록 작용한다. 또 감는 틀 보강부(42)는 권선부(7)에 비해 열팽창 계수가 큰 재료, 예를 들어 감는 틀(2)과 같은 재질의 알루미늄 합금으로 구성된다. 그 때문에 감는 틀 보강구(42) 및 감는 틀 동체부(2a)는 누름부(43)에 의해 누를 때 권선부(20)의 내층을 방사방향으로 눌려 넓히도록 작용한다. 하부의 감는 틀 플랜지부(2b)는 대좌부(41)에 고정된다. 하부의 감는 플랜지부(2b)로부터 권선부(20)의 단자(44)가 도출되고, 그 단자(44)는 대좌부(41)에 형성된 구멍(45)내에 삽입된다.

이상과 같이 권선부(20)를 죈 상태에서 가열하여 융착재가 연화하고 나서 실온으로 복귀한 후, 죔장치를 권선부(20)로부터 떼어낸다. 그렇게 하면 권선부(20)의 내층은 방사방향으로 넓혀진 상태로 굳기 때문에 권선부(20)와 감는 틀 동체부(2a) 사이는 거의 뜬 상태가 된다. 초전도 코일로서 기능시키기 위하여 극저온으로 냉각하면 권선부(20)와 감는 틀 동체부(2a)사이는 양자의 열팽창계수차에 의해 완전히 뜬 상태가 된다. 더구나 융착재(22)는 열간 간극(25)측의 평면부(21e)에는 피복되어 있지 않고(제12도 참조), 권선부(20)는 축방향으로 눌린 상태로 굳어지기 때문에 권선부(20)의 축방향(열방향)의 강성이 높아진다.

제16도는 제10도에 나타낸 본 발명에 의한 융착 초전도 코일 및 제2도에 나타낸 종래 기술에 의한 융착 초전도 코일의 퀀치전류 Iq의 측정결과를 나타낸 것이다. 본 발명에 의한 융착 초전도 코일은 종래기술에 의한 것에 비해 퀀치전류 Iq의 값이 크게 되어 있다는 것을 알 수가 있다.

[실시예 4]

제17도는 본 발명의 실시예 4에 의한 융착 초전도선(27)의 처리방법을 설명하는 것이다. 이 실시예에서 당초에는 도시한 바와 같이 절연 초전도선(21)의 전 외주면에 융착재(22)가 피복된다. 열방향의 평면부(21e) 및 곡면부(21c)에 대해 화살표 S로 나타낸 바와 같이 우선 한 방향으로부터 모래(28)를 분사함으로써 1면측의 곡면부(21c) 및 평면부(21e)의 융착재(22)를 제거한다. 그 후에 화살표 S와는 반대측으로부터 모래(28)를 분사함으로써 반대측의 곡면부(21c) 및 평면부(21e)의 융착재(22)를 제거한다. 평면부(21e)의 양면으로부터 융착재(22)를 제거한 융착 초전도선(27)을 제12도의 융착 초전도선(23a) 대신에 사용한다.

그 후의 처리는 실시예 3의 경우에 준해서 실시한다.

이 실시예 4에 의해서도 실시예 3의 경우와 마찬가지의 작용효과를 얻을 수가 있다.

[실시예 5]

제18도는 실시예 5에 의한 융착 초전도선(31)을 나타낸 것이다. 절연 초전도선(21)의 곡면부(21c)로부터 평면부(21d)에 걸쳐서 띠형의 융착재(32)가 가열롤러에 의해 압착된다. 이와 같이 하여 융착재(32)를 압착한 융착 초전도선(21)을 제3도의 융착 초전도선(23a) 대신에 사용하여 실시예 3또는 실시예 4와 마찬가지의 작용효과를 얻을 수가 있다.

[실시예 6]

제19도 및 제20도는 실시예 6에 의한 융착 초전도선을 나타낸 것이다. 제19도는 성형후의 융착 초전도선(33a)의 단면구조를 나타내고, 제20도는 성형전의 융착 초전도선(33b)을 나타낸 것이다. 제19도에서 융착 초전도선(33a)의 곡면부(21c)의 외주는 성형된 융착재(34a)에 의해 ±10㎛의 치수정밀도로 마무리되어 있다. 융착재(34a)는 절연 초전도선(21)의 곡면부(21c)에만 형성되어 있으며 평면부(21d, 21e)에는 형성되어 있지 않다.

제20도는 성형하기 전의 융착 초전도선(33b)클 나타낸 것이다. 절연 초전도선(21)의 곡면부(21c)에 노끈형의 융착재(34b)가 가열롤러에 의하여 압착되어 있다. 융착재(34b)는 유리섬유 또는 아라미드섬유의 실에 에폭시수지를 함침하고, 에폭시수지를 반경화상태로 굳힌 것이다. 또는 용융한 페녹시수지나 핫멜트 접착제등을 노즐로부터 곡면부(21c)에 눌러내어 굳힌 것이어도 좋다. 융착재(34b)를 가열롤러로 성형하면 융착 초전도선(33b)이 융착 초전도선(33a)으로 된다. 융착 초전도선(33a)을 제12도의 융착 초전도선(23a) 대신에 사용하여도 실시예 1과 마찬가지의 작용효과를 얻을 수가 있다. 더구나 융착재(34a)는 평면부(21e)에도 평면부(21d)에도 형성되어 있지 않기 때문에 굳힌 권선부의 강성은 열방향으로도 층방향으로도 높아진다.

[실시예 7]

제21도 및 제22도는 본 발명의 실시예 7에 의한 융착 초전도선을 나타낸 것이다. 제21도는 권선부(50)의 단면구조를 나타내고, 제22도는 열처리를 가하기 전의 융착 초전도선(51a)의 단면구조를 나타낸 것이다. 제21도의 권선부(50)는 융착 초전도선(51)을 복수열복수층으로 감고, 죈 상태에서 열처리를 가한 후, 실온으로 복귀한 것이다.

도면의 아래측은 도시하고 있지 않은 감는 틀 동체부(2a)에 가까운 내층이며 위측은 감는 틀 동체부(2a)로부터 떨어져 있는 외층이다. 도면의 세로 방향이 층방향이고, 가로 방향이 열방향이다. 도면에는 층간 간극(54) 및 열간 간극(55)도 나타나 있다. 융착 초전도선(51)은 절연 초전도선(52) 및 융착재(53)로 구성되어 있다. 인접하는 융착 초전도선(51)상호간은 융착재(53)로 접착되어 있다. 절연 초전도선(52)는 초전도선(52a) 및 절연재(52b)로 구성되어 있으며 초전도선(52a)에 절연재(52b)를 균일한 두께로 피복하고 있다.

이 초전도선(52a)의 단면형상은 원형이며, 초전도선(52a)의 표면은 모두 곡면부(52c)로 되어 있다. 곡면부(52c) 상호간이 모두 융착재(53)로 채워지는 일이 없도록 융착재(53)의 두께가 조절되고, 융착재(53)의 열처리후도 결과적으로 절연 초전도선(52) 상호간에 공동(56)이 형성되도록 되어 있다. 이와 같이 함으로써 공동(56)에 접해 있는 융착재(53)는 용이하게 수축하거나 팽창할 수가 있다. 융착재(53)는 모세관현상에 의해 곡면부(52c) 상호간의 좁은 공간에 모아져서 굳는다. 그에 수반해서 공동(56)의 각부는 둥글게 되어 있다. 둥근 각부는 예각의 각부에 비해 응력이 낮아진다.

제22도는 열처리를 가하기 전의 융착 초전도선(51a)을 나타낸 것이다. 융착 초전도선(51a)은 도시한 바와 같이 절연재(52b)의 상부에 융착재(53)를 균일한 두께로 피복한 것이다. 이렇게 하여 절연 초전도선(52) 상호간은 열간간극(55)에 접하기 때문에 접하고 있지 않은 경우에 비해 권선부(50)의 열방향의 강성이 높아진다. 초전도선(52a)의 단면 형상을 원형으로 하여도 공동(56)의 각부는 둥글게 되어 있다.

[실시예 8]

상술한 실시예 이외의 실시예에 대해 이미 참조한 도면을 사용하며 설명한다.

제10도의 융착재(22)를 미리 일체화하여 두어도 실시예 3과 유사한 작용효과를 얻을 수가 있다. 예를 들어 유리섬유를 짜서 만든 테이프형 기재에 페놀수지를 함침한 테이프를 제작하고, 이 테이프를 초전도선(21a)에 피복하여 융착 초전도선으로 할 수가 있다. 또한 폴리이미드 테이프의 양면에 페녹시수지를 도포한 테이프를 제작하고, 이 테이프를 초전도선(21a)에 피복하여 융착 초전도선으로 할 수도 있다. 초전도선(21a)은 강제냉각 도체로 하여도 실시예 1과 유사한 작용효과를 얻을 수가 있다.

권선부(7)와 감는 틀 동체부(la) 사이에 저마찰계수의 이형재를 개재시켜두면 권선부(20)와 감는 틀 동체부(2a) 사이의 마찰 또는 박리에 수반하는 발열량을 저감시킬 수가 있다.

[실시예 9]

실시예 7까지는 융착 초전도선을 복수열복수층으로 감은 후 열처리를 가한 것이나, 여기서는 실시예 9로서 감으면서 열처리를 가하는 초전도 코일에 대해서 설명한다. 감으면서 열처리를 가함으로써 융착재가 감을 때 용융하는 일이 없으므로 권선부의 층간에서 절연 초전도선끼리 직접 접하게 된다. 그 때문에 접하고 있지 않은 경우에 비해 권선부의 층방향의 강성이 높아진다. 또 열처리에 수반하는 권선부의 변위를 작게 할 수가 있다.

[실시예 10]

실시예 7까지는 융착 초전도 코일에 대해 설명하였으나, 여기서는 융착재를 사용하지 않은 초전도 코일에 대해 설명한다. 감는 틀에 가까운 내층에 비해 감는 틀로부터 떨어진 중간층으로부터 외층까지 절연 초전도선의 감는 장력을 크게 한다. 이와 같이 함으로써 초전도 코일을 여자할 때 전자력은 내층을 방사방향으로 넓히어 층간을 누른다. 이 때문에 층간의 큰 마찰이나 박리가 발생하기 어렵게 할 수가 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 융착 초전도 코일에 있어서는 내층의 융착 초전도선이 방사방향으로 넓혀져 있으므로 층간에 압축응력이 작용하고 있다. 이 압축응력은 층간에 열응력이다. 전자력이 작용한 때에도 남기 때문에 층간은 크게 박리하지 않는다. 융착 초전도선의 곡면부 상호간은 공동으로 하고 있으며 공동의 각부는 둥글게 하고 있기 때문에 융착재에 작용하는 열응력이 저감하여 큰 균열이 발생하지 않게 된다.

권선부와 감는 틀 동체부 사이는 뜬 상태가 되도록 굳어 있으므로 강하게 접한 상태를 유지하도록 굳힌 경우에 비해 마찰열이 적어진다. 또 권선부는 강성이 높아지도록 죄어서 굳혔으므로 전자력에 의해 크게 변형되지 않아서 권선부와 동체부 대지 절연물 사이에 큰 마찰은 발생하지 않게 된다. 이와 같이 박리,균열 또는 마찰에 수반해서 크게 발생하는 일이 없도록 하여 융착 초전도 코일의 퀀치전류가 높아지도록 하였으므로 안정하게 대전류를 흘릴 수가 있다. 또 권선부를 굳힌 후, 죔장치를 떼어내기 때문에 융착 초전도 코일을 소형화할 수가 있고, 죔 장치를 반복해서 사용할 수가 있다.

본 발명은 그 정신 및 범위를 초과하지 않는 한 넓은 범위의 상이한 동작에 적용할 수 있음이 명백하며, 첨부한 특허청구의 범위에 의해 한정되지 않는 한 제한을 받지 않는다.

Claims (23)

1. 종탄성 계수가 50(GPa) 이상이고, 실온과 온도 77(K) 사이의 열수축률이 0.35이상인 재료로 된 감는 틀과; 절연재료로 피복된 초전도선과; 상기 감는 틀의 외주에, 절연재료로 피복된 상기 초전도선을 장력을 가하면서 감아서 형성된 권선부를 구비하며, 상기 초전도선간에 접착용 재료를 함침시켜 열처리에 의해 상기 접착용 재료를 경화시킴과 동시에, 상기 권선부와 상기 감는 틀간의 접촉면압을 저하시킨 것을 특징으로 하는 초전도 코일.
2. 제1항에 있어서, 상기 권선부는 상기 감는 틀의 외주에 복수층을 이루도록 상기 초전도선을 감아서 형성되며, 이 권선부의 상기 감는 틀로부터 떨어진 외층부분의 초전도선의 감는 장력을 상기 감는 틀에 가까운 상기 권선부의 내층부분의 초전도선의 감는 장력에 비해 크게 한 것을 특징으로 하는 초전도 코일.
3. 제1항에 있어서, 상기 초전도선은 에나멜에 의해 피복되며, 상기 열처리의 최고온도는 상기 에나멜의 유리전이온도 이상으로 높게 설정된 것을 특징으로 하는 초전도 코일.
4. 제1항에 있어서, 상기 감는 틀은 동체부와 플랜지부로 되며, 상기 감는 틀 동체부의 두께 d(mm)와 상기 감는 틀 동체부에 가까운 권선내층부의 초전도선의 감는 장력 F(N)의 관계를 dF/10으로 한 것을 특징으로 하는 초전도 코일.
5. 제1항에 있어서, 상기 감는 틀은 동체부와 플랜지부로 되며, 상기 감는 틀 동체부의 두께 d(mm)와 길이 L(mm)의 관계를 dL/20으로 한 것을 특징으로 하는 초전도 코일.
6. 제1항에 있어서, 상기 감는 틀은 동체부와 플랜지부로 되며, 상기 감는 틀 동체부에 보강부재를 설치하고, 이 보강부재를 종탄성계수가 50(GPa) 이상이고 실온과 온도 77(K) 사이의 열수축률이 0.35이상인 재료에 의해 형성한 것을 특징으로 하는 초전도 코일.
7. 제1항에 있어서, 전류를 정격치까지 상승시켰을 때의 상기 감는 틀 동체부의 변형이 20×10^-6이하가 되도록 상기 감는 틀과 권선부를 구성한 것을 특징으로 하는 초전도 코일.
8. 절연 초전도선을 장력을 가하면서 감는 틀에 복수열복수층으로 감아서 권선부를 형성하는 초전도 코일의 제조방법에 있어서, 감는 틀에 가까운 내층에 비해 감는 틀로부터 떨어진 중간층으로부터 외층에 걸쳐서 절연 초전도선의 감는 장력을 크게 하는 것을 특징으로 하는 초전도 코일의 제조방법.
9. 제8항에 있어서, 절연 초전도선에 융착재를 피복하여 융착 초전도선으로 하고, 이 융착 초전도선을 장력을 가하면서 감는 틀에 복수열복수층으로 감아서 권선부를 형성하고, 융착재에 열처리를 가하여 용융한 후, 상기 융착재를 굳혀서 인접하는 융착 초전도선의 상호간을 접착하는 것을 특징으로 하는 초전도 코일의 제조방법.
10. 제9항에 있어서, 융착 초전도선의 적어도 4귀퉁이의 표면을 곡면부로 하여 구성하고, 이 곡면부 상호간에 비예각의 공동을 형성하는 것을 특징으로 하는 초전도 코일의 제조방법.
11. 제9항에 있어서, 권선부에 죔 장치를 장착하고, 권선부에 열처리를 가하면서, 권선부가 안쪽으로 변형하는 것을 방지하면서 융착 초전도선의 감는 방향과 거의 수직의 방향으로 죄어서 열처리를 가한 후, 죔 장치를 권선부로부터 떼어내는 것을 특징으로 하는 초전도 코일의 제조방법.
12. 제9항에 있어서, 융착 초전도선을 감는 틀에 감아서 권선부를 형성하기에 앞서, 권선부와 감는 틀 사이에 저마찰계수의 이형재를 개재시키는 것을 특징으로 하는 융착 초전도 코일의 제조방법.
13. 제8항에 있어서, 단면원형 형상의 초전도 선에 절연재를 피복하여 절연 초전도선으로 하고, 이 절연 초전도선에 융착재를 피복한 후, 일부의 융착재를 제거하거나 또는 융착재를 성형하여 융착 초전도선으로 하고, 이 융착 초전도선을 장력을 가하면서 감는 틀에 복수열복수층으로 감아서 권선부를 형성하고, 융착재에 열처리를 가하여 용응한 후, 융착재를 굳혀서 인접하는 융착 초전도선의 상호간을 접착하는 것을 특징으로 하는 초전도 코일의 제조방법.
14. 제8항에 있어서, 단면평각형 형상의 초전도선에 절연재를 피복하여 절연 초전도선으로 하고, 이 절연 초전도선에 융착재를 피복한 후, 절연 초전도선의 일부 평면부의 융착재의 두께를 다른 평면부의 융착재의 두께에 비해 작게 또는 0으로 하여 융착 초전도선으로 하고, 이 융착 초전도선을 장력을 가하면서 감는 틀에 복수열복수층으로 감아서 권선부를 형성하고, 융착재에 열처리를 가하여 용융한 후, 융착재를 굳혀서 인접하는 융착 초전도선의 상호간을 접착하는 것을 특징으로 하는 초전도 코일의 제조방법.
15. 제8항에 있어서, 단면평각형 형상의 초전도선에 절연재를 피복하여 절연 초전도선으로 하고, 이 절연 초전도선의 표면의 일부에 띠 형상 또는 끈 형상의 융착재를 압착하여 융착 초전도선으로 하고, 이 융착 초전도선을 장력을 가하면서 감는 틀에 복수열복수층으로 감아서 권선부를 형성하고, 융착재에 열처리를 가하여 용융한 후, 융착재를 굳혀서 인접하는 융착 초전도선의 상호간을 접착하는 것을 특징으로 하는 초전도 코일의 제조방법.
16. 절연 초전도선에 융착재를 피복하여 융착 초전도선으로 하고, 이 융착 초전도선을 감는 틀에 복수열복수층으로 감으면서 융착재에 열처리를 가하여 융착재를 용융시키면서 권선부를 형성하고, 융착재를 굳혀서 인접하는 융착 초전도선의 상호간을 접착하는 것을 특징으로 하는 초전도 코일의 제조방법.
17. 제16항에 있어서, 융착 초전도선을 감는 틀에 감아서 권선부를 형성하기에 앞서, 권선부와 감는 틀 사이에 저마찰계수의 이형재를 개재시키는 것을 특징으로 하는 초전도 코일의 제조방법.
18. 단면원형 형상의 초전도선에 절연재를 피복하여 절연 초전도선으로 하고, 이 절연 초전도선에 융착재를 피복한 후, 일부의 융착재를 제거하거나 또는 융착재를 성형함으로써 일부의 융착재를 얇게 하여서 된 것을 특징으로 하는 융착 초전도선.
19. 단면원형 형상의 초전도선에 절연재를 피복하여 절연 초전도선으로 하고, 이 절연 초전도선에 융착재를 피복한 후, 일부의 융착재를 제거하거나 또는 융착재를 성형하여서 되는 융착 초전도선의 제조방법에 있어서, 절연재 및 융착재를 미리 일체화하여 융착재가 붙은 절연재로 한 후, 융착재가 붙은 절연재를 초전도선에 피복하여 융착 초전도선으로 하는 것을 특징으로 하는 융착 초전도선의 제조방법.
20. 복수의 평면부를 갖는 단면평각형 형상의 초전도선에 절연재를 피복하여 절연 초전도선으로 하고, 이 절연 초전도선에 융착재를 피복한 융착 초전도선에 있어서, 상기 절연 초전도선의 일부 평면부의 융착재의 두께를 다른 평면부의 융착재의 두께에 비해 작게 또는 0으로 한것을 특징으로 하는 융착 초전도선.
21. 단면평각형 형상의 초전도선에 절연재를 피복하여 절연 초전도선으로 하고, 이 절연 초전도선에 융착재를 피복한 후, 절연 초전도선의 일부 평면부의 융착재의 두께를 다른 평면부의 융착재의 두께에 비해 작게 또는 0으로 하여서 되는 융착 초전도선의 제조방법에 있어서, 절연재 및 융착재를 미리 일체화하여 융착재가 붙은 절연재로 한 후, 융착재가 붙은 절연재를 초전도선에 피복하여 융착 초전도선으로 하는 것을 특징으로 하는 융착 초전도선의 제조방법.
22. 단면평각형 형상의 초전도선에 절연재를 피복하여 절연 초전도선으로 하고, 이 절연 초전도선의 표면의 일부에 띠 형상 또는 끈 형상의 융착재를 압착함으로써 일부의 융착재를 두껍게 한 것을 특징으로 하는 융착 초전도선.
23. 단면평각형 형상의 초전도선에 절연재를 피복하여 절연 초전도선으로 하고, 이 절연 초전도선의 표면의 일부에 띠 형상 또는 끈 형상의 융착재를 압착하여서 되는 융착 초전도선의 제조방법에 있어서, 절연재 및 융착재를 미리 일체화하여 융착재가 붙은 절연재로 한 후, 융착재가 붙은 절연재를 초전도선에 피복하여 융착 초전도선으로 하는 것을 특징으로 하는 융착 초전도선의 제조방법.