KR100368458B1 - Superconducting Magnet for Superconducting Magnetic Energy Storage - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기존의 초전도 마그네트 장치보다 더 우수한 냉각 특성을 가지도록 냉각채널구조가 개량된 초전도에너지저장 장치용 마그네트 장치에 관한 것으로서, 보빈(10)의 외주면상에 그 보빈의 길이 방향으로 놓여 고정되되, 그 보빈(10)의 외주연을 따라 일정간격으로 배열된 복수개의 막대형 제 1절연스페이서(21); 상기 제 1절연스페이서(21)의 상면에 접하도록 상기 보빈(10)의 외주연을 따라 권선된 초전도도체(31); 상기 초전도도체(31)상에 상기 제 1절연스페이서(21)와 대응되도록 배열설치된 제 2절연스페이서(22); 및 상기 제 2절연스페이서(22)의 상면에 접하여 상기 초전도도체(31)를 둘러싸고 있는 절연박판(薄板)(41)을 포함하여 구성되되, 특히 상기 각 절연스페이서의 표면에는 복수의 홈들이 형성되어 도체와 접촉된 부분도 상기 홈을 통해서 액체 헬륨의 전이가 쉽게되어져 냉각효과를 높임과 아울러, 그 절연스페이서의 홈으로 인해 도체와의 마찰력을 높일수 있으므로 여자시 도체의 움직임을 억제하여 움직임 마찰에 의한 발열을 최소화할 수 있으며, 또한 초전도도체는 절연물로 피복되어있지 않아도되므로 마그네트의 냉각특성을 높이는 효과가 있다.The present invention relates to a magnet device for a superconducting energy storage device in which a cooling channel structure is improved to have better cooling characteristics than a conventional superconducting magnet device, and is placed and fixed in the longitudinal direction of the bobbin on an outer circumferential surface of the bobbin 10. A plurality of rod-shaped first insulating spacers 21 arranged at regular intervals along the outer circumference of the bobbin 10; A superconductor (31) wound along the outer circumference of the bobbin (10) to be in contact with the top surface of the first insulating spacer (21); A second insulating spacer 22 arranged on the superconductor 31 so as to correspond to the first insulating spacer 21; And an insulating thin plate 41 which contacts the upper surface of the second insulating spacer 22 and surrounds the superconductor 31. In particular, a plurality of grooves are formed on the surface of each insulating spacer. The part in contact with the conductor also facilitates the transition of liquid helium through the groove, thereby increasing the cooling effect and increasing the frictional force with the conductor due to the groove of the insulating spacer. The heat generation can be minimized, and the superconductor does not need to be covered with an insulator, thereby increasing the cooling characteristics of the magnet.
Description
본 발명은 초전도에너지저장시스템(Superconducting Magnetic Energy Storge : SMES)용 초전도 마그네트 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기존의 초전도 마그네트 장치보다 더 우수한 냉각 특성을 가지도록 냉각 채널 구조가 개량된 초전도 에너지 저장 장치용 마그네트 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a superconducting magnet device for a superconducting magnetic energy storage system (SMES), and more particularly, to a superconducting energy storage device having an improved cooling channel structure to have better cooling characteristics than a conventional superconducting magnet device. It relates to a magnetic device for.
초전도에너지저장시스템(이하 SMES)이라 함은, 전기저항이 영(零)인 초전도도체의 성질을 이용하여 도 1에 도시된 바와 같이 초전도 마그네트에 직류전류를 흘리면 자장이 형성되어 자기에너지 형태로 에너지를 영구전류 특성에 의해 손실 없이 저장하는 시스템을 말하는 바, 이와 같은 SMES 초전도 마그네트의 영구전류 특성을 유지하기 위해서는 액체헬륨 등의 냉매를 냉각원으로 이용하여 초전도 마그네트를 항상 임계온도 이하의 저온으로 냉각시켜야 한다.A superconducting energy storage system (hereinafter referred to as SMES) is a magnetic field formed by applying a direct current to a superconducting magnet as shown in FIG. 1 by using a superconductor whose electrical resistance is zero. Refers to a system that stores losslessly by permanent current characteristics. In order to maintain the permanent current characteristics of the SMES superconducting magnets, a superconducting magnet is always cooled to a temperature below a critical temperature by using a refrigerant such as liquid helium as a cooling source. You have to.
종래의 일반적인 SMES용 초전도마그네트 장치는, 초전도 마그네트가 캡톤 데이프(Kapton Tape)와 같은 절연물에 의해 피복되어 복수의 층으로 보빈(Bobbin)에 권선되어 있고, 권선된 초전도마그네트의 각층 사이에는 막대형 스페이서(Spacer)가 일정 간격으로 고정설치되어, 스페이서와 스페이서의 사이에 스페이서간의 간격 및 그 두께에 해당하는 크기의 냉각채널(냉매가 마그네트에 직접 접촉되도록 하기위한 냉매의 통로를 냉각채널이라 함)을 만들어 줌으로써, 냉매가 상기 냉각채널을통해 흐르면서 마그네트와 접촉하여 열교환하도록 되어 있다.In conventional conventional SMES superconducting magnet devices, a superconducting magnet is covered by an insulator such as Kapton Tape, wound around a bobbin in a plurality of layers, and a bar-shaped spacer between each layer of the wound superconducting magnet. (Spacer) is fixedly installed at regular intervals, and the cooling channel of the size corresponding to the gap between the spacer and the spacer and the thickness of the spacer (a passage of the refrigerant for allowing the refrigerant to directly contact the magnet is called a cooling channel) By making the coolant, the refrigerant flows through the cooling channel and is in contact with the magnet to exchange heat.
이와 같은 SMES용 초전도 마그네트 장치의 운전조건은 매우 가혹한 펄스운전이므로 일반적인 DC운전보다는 순간적으로 많은 전류를 충ㆍ방전하는 특성이 좋아야 하는 데, 초전도도체에 절연한 후 스페이서로 냉각채널을 만든 상기 종래의 소형 SMES 마그네트 장치와, 도체에 절연을 한 후 냉각채널 구조에 에폭시(Epoxy)를 채워 냉각채널을 없앤 구조인 기존의 소형 SMES 마그네트장치에 대한 특성을 상호 비교 실험한 결과, 냉각채널을 가진 소형 SMES 마그네트에 비해 냉각채널을 없앤 소형 SMES 마그네트의 특성은 전류를 천천히 인가하는 경우에 10%정도 열화한 약 1900A에서 ??치(quench)가 발생했지만, 운전조건인 di/dt가 큰 경우에는 냉각채널이 있는 상기 마그네트 장치에 비해 52%정도인 약 1000A에서 ??치가 발생했다.Since the operating conditions of the superconducting magnet device for SMES is a very severe pulse operation, the characteristics of charging and discharging a large amount of currents should be better instantaneously than the general DC operation. As a result of comparing and comparing the characteristics of the small SMES magnet device and the existing small SMES magnet device, which is a structure in which the cooling channel structure is filled with epoxy after removing insulation from the conductor, the small SMES with cooling channel is compared. The characteristic of the small SMES magnet that eliminates the cooling channel compared to the magnet is that a quench occurs at about 1900A, which is about 10% deteriorated when the current is slowly applied, but when the di / dt is large, the cooling channel ?? value occurred at about 1000A, which is about 52% of the above magnet device.
이와 같이 스페이서로 냉각 채널을 만든 종래의 초전도 마그네트 장치는 냉각채널이 없는 구조에 비해서는 열교환 효율이 좋아짐을 알 수 있으나, 상기와 같은 종래 초전도마그네트 장치의 냉각채널구조로는, 상기 스페이서에 당접된 상기 마그네트의 표면으로 냉매의 흐름이 거의 없게 됨은 물론, 상기 초전도 마그네트가 절연물로 피복되어 있기 때문에, 초전도마그네트의 냉각 효율이 저하되어 고성능의 초전도마그네트 장치를 만들지 못하게 되는 문제점이 있었다.As described above, the conventional superconducting magnet device having a cooling channel made of a spacer has better heat exchange efficiency than the structure without the cooling channel. However, as the cooling channel structure of the conventional superconducting magnet device, the spacer is abutted with the spacer. Since there is almost no flow of refrigerant to the surface of the magnet, and the superconducting magnet is covered with an insulator, the cooling efficiency of the superconducting magnet is lowered, which makes it impossible to make a high performance superconducting magnet device.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로서, 그 목적은 초전도 마그네트의 냉각 효율을 기존보다 향상시키도록 된 SMES용 초전도 마그네트 장치를 제공하고자 하는 것으로서, 특히 절연물로 피복되지 않은 초전도마그네트를 사용하여 초전도마그네트와 냉매간의 열교환 효율을 보다 향상시키도록 하되, 권선된 각 층의 초전도마그네트간은 완전히 절연할 수 있도록 하고, 또한 스페이서에 당접된 초전도 마그네트의 표면으로도 냉매의 전이가 용이하도록 된 SMES용 초전도 마그네트 장치를 제공하고자 하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, the object of the present invention is to provide a superconducting magnet device for SMES to improve the cooling efficiency of the superconducting magnet than conventional, in particular a superconducting magnet not coated with an insulator It is used to improve the heat exchange efficiency between the superconducting magnet and the refrigerant, but to completely insulate between the superconducting magnets of each winding layer, and also to facilitate the transition of the refrigerant to the surface of the superconducting magnets in contact with the spacer. It is to provide a superconducting magnet device for SMES.
도 1은 일반적인 초전도 에너지 저장장치(SMES)의 에너지 저장원리를 설명하기 위한 회로도이고,1 is a circuit diagram illustrating an energy storage principle of a general superconducting energy storage device (SMES),
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 마그네트 장치의 구조를 설명하기 위한 도면으로서, 도 2는 마그네트 보빈의 정면도이고, 도 3은 상기 보빈상에 초전도 도체를 권선하는 장면을 사진으로 나타낸 것이며, 도 4는 도 3의 A-A선 단면도이고,2 to 4 are diagrams for explaining the structure of a superconducting magnet device according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a front view of the magnet bobbin, Figure 3 is a photograph of the winding of the superconducting conductor on the bobbin 4 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
도 5는 다층의 초전도 도체 권선시 본 발명의 구조를 보이는 단면도이고,5 is a cross-sectional view showing the structure of the present invention in a multi-layer superconductor winding,
도 6은 본 발명에 따른 초전도 마드네트 장치의 외관을 사시적으로 보인 사진이고,6 is a photograph showing a perspective view of the superconducting madnet device according to the present invention;
도 7은 본 발명에 따른 냉각채널 형성용 절연스페이서의 평면도이고,7 is a plan view of an insulating spacer for forming a cooling channel according to the present invention;
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 마그네트 장치와 냉각채널구조가 없는 종래의 초전도 마그네트 장치의 마그네트 ??치 특성을 나타내는 도면이다.FIG. 8 is a view illustrating magnet value characteristics of a conventional superconducting magnet device without a superconducting magnet device and a cooling channel structure according to an exemplary embodiment of the present invention.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of code for main part of drawing
10 : 보빈 20,21,22,23 : 절연스페이서10: bobbin 20,21,22,23: insulation spacer
20a : 절연스페이서의 홈 20b : 절연스페이서의 양단 돌출부20a: groove of insulation spacer 20b: projections at both ends of insulation spacer
30,31-35 : 초전도 도체 41 : 절연박판30,31-35: Superconductor 41: Insulated thin plate
50 : 냉각 채널50: cooling channel
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 SMES용 초전도 마그네트 장치는, 보빈(Bobbin)상에 도체를 권선하여 구성된 마그네트 장치에 있어서, 상기 보빈의 외주면상에 그 보빈의 길이 방향으로 놓여 고정되되, 그 보빈의 외주연을 따라 일정간격으로 배열된 복수개의 막대형 제 1 절연 스페이서; 상기 제 1 절연 스페이서의 상면에 접하도록 상기 보빈의 외주연을 따라 권선된 초전도 도체; 상기 초전도 도체상에 상기 제 1 절연 스페이서와 대응되도록 배열 설치된 제 2 절연 스페이서; 및 상기 제 2 절연 스페이서의 상면에 접하여 상기 권선된 초전도 도체를 둘러싸고 있는 절연 박판(薄板)을 포함하여 구성되되, 상기 제 1 절연스페이서, 상기 초전도 도체, 상기 제 2 절연스페이서, 및 상기 절연박판의 결합 구성을 단위 구성층으로하여, 상기 단위 구성층이 상기 보빈 상에 복수의 층으로 구성되며, 특히 상기 절연 스페이서의 표면에는 그 절연스페이서의 길이 방향 또는 그 길이 방향에 수직방향으로 복수개의 홈들이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a superconducting magnet device for SMES according to the present invention is a magnet device configured by winding a conductor on a bobbin, which is fixed and placed in the longitudinal direction of the bobbin on an outer circumferential surface of the bobbin. A plurality of rod-shaped first insulating spacers arranged at regular intervals along the outer circumference of the bobbin; A superconducting conductor wound along an outer circumference of the bobbin so as to contact an upper surface of the first insulating spacer; A second insulating spacer arranged on the superconducting conductor so as to correspond to the first insulating spacer; And an insulating thin plate surrounding the upper surface of the second insulating spacer and surrounding the wound superconducting conductor, wherein the first insulating spacer, the superconducting conductor, the second insulating spacer, and the insulating thin plate The unit structure is a unit structure layer, wherein the unit structure layer is composed of a plurality of layers on the bobbin, and in particular, the surface of the insulation spacer has a plurality of grooves in the longitudinal direction of the insulation spacer or in a direction perpendicular to the longitudinal direction. It is characterized by being formed.
이와 같이 구성된 초전도 마그네트 장치는, 동심원상에 일정간격으로 배열설치된 절연스페이서들간에 형성되는 공간이 상기 초전도 도체를 냉각하기 위한 냉매 통로(즉, 냉각채널)가 되고, 상기 절연박판이 상기 각 단위 구성층의 초전도 도체간을 절연해 줌으로써, 상기 초전도 도체에 별도의 절연피복을 입히지 않아도 됨은 물론, 냉매와 초전도 도체간의 열교환 효율이 향상된다.In the superconducting magnet device configured as described above, a space formed between insulating spacers arranged on a concentric circle at a predetermined interval becomes a refrigerant passage (ie, a cooling channel) for cooling the superconducting conductor, and the insulating thin plate is configured in each unit. By insulating the superconducting conductors of the layer, the superconducting conductor does not need to be covered with a separate insulating coating, and the heat exchange efficiency between the refrigerant and the superconducting conductor is improved.
또한, 상기 절연스페이서의 표면에 형성된 상기 홈에 의해, 그 절연스페이서와 상기 초전도 마그네트의 당접면으로도 냉매의 전이가 용이하도록 함으로써, 냉매와 초전도 도체간의 열교환 효율이 보다 향상된다.The grooves formed on the surface of the insulating spacer further facilitate the transfer of the refrigerant to the contact surface of the insulating spacer and the superconducting magnet, thereby further improving heat exchange efficiency between the refrigerant and the superconducting conductor.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 SMES용 초전도 마그네트 장치에 대하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a superconducting magnet device for SMES according to a preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings will be described in detail.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 마그네트 장치의 구조를 설명하기 위한 도면으로서, 도 2는 마그네트 보빈(10)의 단면도이고, 도 3은 상기 보빈(10)상에 초전도 도체(31)를 권선하는 장면을 사진으로 나타낸 것이며, 도 4는 도 3의 A-A선 단면도이다.2 to 4 are diagrams for explaining the structure of a superconducting magnet device according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view of the magnet bobbin 10, Figure 3 is a superconducting conductor on the bobbin 10 A scene of winding 31 is shown as a photograph, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
도 2에서, 상기 보빈(10)은 초전도 도체를 권선하기 위한 일반적인 원통형 절연체로서, 원통 몸체(11)에는 복수개의 관통홀(11a)들이 형성되어 있고, 상기 몸체(11) 양단에는 플랜지(flange)(12)가 형성되어 있다.In FIG. 2, the bobbin 10 is a general cylindrical insulator for winding a superconducting conductor, and a plurality of through holes 11a are formed in the cylindrical body 11, and flanges are provided at both ends of the body 11. (12) is formed.
도 3을 보면, 상기 보빈(10)의 몸체(11) 상에 제 1 층의 초전도 도체(31)가 권선되어 있고, 상기 초전도 도체(31) 상에 절연스페이서(22)가 상기 보빈(10)의 길이방향으로 놓여 그 양단이 상기 보빈(10)의 양 플랜지(12)에 각각 고정설치되어있되, 그 보빈(10)의 외주연을 따라 일정간격으로 배열되어 있으며, 상기 절연스페이서(22)의 상에 제 2 층의 초전도 도체(32)가 권선 중에 있다.Referring to FIG. 3, a superconducting conductor 31 of a first layer is wound on the body 11 of the bobbin 10, and an insulating spacer 22 is disposed on the bobbin 10 on the superconducting conductor 31. The both ends are fixed to both flanges 12 of the bobbin 10, and are arranged at regular intervals along the outer circumference of the bobbin 10, and placed in the longitudinal direction of the bobbin 10. The superconducting conductor 32 of the second layer is in winding.
상술된 도 3의 설명은 초전도 도체의 권선 장면을 정면으로 찍은 사진에 대하여 보이는 부분에 대한 구조 설명만 한 것으로서, 상기 절연스페이서(22)의 설치 구조 및 상기 초전도도체(31,32)의 권선 구조는 잘 나타나 있으나, 그 밖의 도 3으로부터 명확히 알 수 없는 주요 구성 및 구조에 대해서는 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.The above description of FIG. 3 is only a structure description for the visible part of the picture taken in front of the winding scene of the superconducting conductor, the installation structure of the insulating spacer 22 and the winding structure of the superconductors 31 and 32. Although well shown, other major configuration and structure that are not clearly known from Figure 3 will be described with reference to FIG.
도 4는 도 3의 A-A선 단면도로서, 내부가 비워져 있는 공심 원통형 몸체(11)를 가진 상기 보빈(10)이 있고; 상기 보빈(10)의 상기 몸체(11)의 외주면상에 제 1 절연스페이스(21)가 일정간격으로 배열설치되어 있으며; 상기 제 1층의 초전도 도체(31)는 상기 제 1 절연스페이서(21)의 상면에 접하도록 상기 보빈(10)의 외주연을 따라 권선되어 있고; 상기 초전도 도체(31)상에 상기 제 1 절연스페이서(21)와 동일한 형태의 제 2 절연스페이서(22)가 그 제 1 절연스페이서(21)와 대응되도록 배열 설치되어 있으며; 절연 박판(41)이 상기 제 2 절연 스페이서(22)의 상면에 접하여 상기 권선된 제 1층의 초전도 도체(31)를 둘러싸도록 형성되어 있고, 또한 상기 절연박판(41)의 상면에 상기 제 2 절연스페이서(22)와 동일한 형태의 제 3 절연스페이서(23)가 그 제 2 절연스페이서(22)와 대응되도록 배열 설치되어 있으며; 상기 제 2층의 초전도 도체(32)가 상기 제 3 절연스페이서(23)의 상면에 상기 제 1 층의 초전도도체(31)와 대응되도록 권선되어 있다.FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG. 3, with the bobbin 10 having an air-cylindrical cylindrical body 11 empty inside; First insulating spaces 21 are arranged on the outer circumferential surface of the body 11 of the bobbin 10 at regular intervals; The superconducting conductor 31 of the first layer is wound along the outer circumference of the bobbin 10 to be in contact with the top surface of the first insulating spacer 21; A second insulating spacer 22 having the same shape as the first insulating spacer 21 is arranged on the superconductor 31 so as to correspond to the first insulating spacer 21; The insulating thin plate 41 is formed to be in contact with the top surface of the second insulating spacer 22 to surround the superconducting conductor 31 of the wound first layer, and the second thin plate 41 is formed on the top surface of the insulating thin plate 41. A third insulating spacer 23 of the same type as the insulating spacer 22 is arranged so as to correspond to the second insulating spacer 22; The superconducting conductor 32 of the second layer is wound on the upper surface of the third insulating spacer 23 so as to correspond to the superconducting conductor 31 of the first layer.
도 4는 초전도도체(30)가 2층으로 권선되었을 경우의 본 발명의 구조를 일예로 도시한 것인데, 사용자의 설계에 따라 초전도도체를 2층 이상 다수의 층으로 권선하였을 경우의 본 발명에 대하여 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.4 illustrates an example of the structure of the present invention when the superconductor 30 is wound in two layers. The present invention is a case in which the superconductor is wound in two or more layers according to a user's design. A description with reference to FIG. 5 is as follows.
도 5는 다층의 초전도 도체(30) 권선시 본 발명의 구조를 보이는 단면도로서, 설명의 편의를 위하여 상기 제 2 절연스페이서(22), 상기 절연박판(41), 및 상기 제 3 절연스페이서(23)의 결합 구성(100)을 단위 구성으로 규정하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 단위 구성(100)을 상기 제 2층의 초전도도체(31) 상에 형성한 후, 그 위에 제 3층의 초전도 도체(33)를 권선하고, 이와 같은 과정을 반복하여 제 4 및 제 5층의 초전도 도체(34,35)를 권선하면, 상기 동일층의 절연스페이서들(20 : 21,22,23) 간에 상기 초전도도체(30)의 표면을 지나는 냉각채널(50)이 형성되며, 최종적으로 도 6과 같이 완성된 초전도 마그네트 장치가 제작된다.5 is a cross-sectional view showing a structure of the present invention when winding a multi-layer superconducting conductor 30. For convenience of description, the second insulating spacer 22, the insulating thin plate 41, and the third insulating spacer 23 are shown in FIG. When the coupling configuration 100 of) is defined as a unit configuration, as shown in FIG. 5, the unit configuration 100 is formed on the superconductor 31 of the second layer, and then a third layer thereon. When the superconducting conductors 33 are wound and the same process is repeated, the superconducting conductors 34 and 35 of the fourth and fifth layers are wound, and the insulating spacers 20: 21, 22, and 23 of the same layer are wound. The cooling channel 50 passing through the surface of the superconductor 30 is formed therebetween, and the finished superconducting magnet device is finally manufactured as shown in FIG. 6.
도 7은 본 발명에 따른 절연스페이서(20 : 21,22,23)의 평면도로서, 상기 절연 스페이서(20)는 길이방향으로 그 표면에 복수개의 홈(20a)이 형성되어 있고 양단에 돌출부(20b)가 형성되어 있는 데, 상기 돌출부(20b)는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 절연스페이서(20)가 상기 보빈(10)의 길이방향으로 놓여 그 돌출양단(20b)이 상기 보빈(10)의 양 플랜지(12)에 각각 끼워져 고정설치되도록 하는 것이며, 상기 홈(20a)은 해당 절연스페이서와 초전도도체간의 당접면에서도 냉매의 전이가 용이하도록 하는 것이다.7 is a plan view of an insulating spacer 20 according to the present invention, wherein the insulating spacer 20 has a plurality of grooves 20a formed on a surface thereof in a longitudinal direction and protrusions 20b at both ends thereof. ) Is formed, the protruding portion 20b is placed in the insulating spacer 20 in the longitudinal direction of the bobbin 10, as shown in Figure 3 the protruding ends 20b of the bobbin 10 The two flanges 12 are fitted into and fixed to each other, and the grooves 20a are intended to facilitate the transition of the refrigerant even at the contact surface between the insulating spacer and the superconductor.
이어 본 발명에 따른 초전도 마그네트 장치의 작용에 대하여 설명한다.Next, the operation of the superconducting magnet device according to the present invention will be described.
일반적으로 초전도 마그네트 장치는 냉매가 보관된 용기내에 두어 그 냉매와 초전도도체가 열교환함으로서 초전도상태를 유지하도록 하는 데, 본 발명에 따른 SMES용 초전도마그네트는, 초전도도체(30 : 31-35)에 절연피복을 하지않고 권선하는 대신, 보빈(10)에 냉각채널을 만들어 주는 절연스페이서(Insulation Spacer)(20 : 21-23))를 초전도도체(31-35)의 층간에서 두께 방향으로 2장 겹쳐 설치한 후, 그 겹쳐진 절연스페이서(22,23) 사이에 절연박판(Insulation Tape)을 끼움으로써 권선된 초전도 도체의 층간 절연을 구현하고 냉각채널도 넓혀주게 된다. 따라서, 냉매가 초전도도체에 직접 접촉하여 열교환하게되므로서 그 효율이 향상되는 것이다.In general, the superconducting magnet device is placed in a container in which the refrigerant is stored to maintain the superconducting state by the heat exchange between the refrigerant and the superconductor. The superconducting magnet for SMES according to the present invention is insulated from the superconductor (30: 31-35). Instead of winding without coating, two insulation spacers (20: 21-23), which make cooling channels in the bobbin 10, are installed in the thickness direction between layers of the superconductor 31-35. After that, sandwiching the insulating tape (Insulation Tape) between the overlapping insulating spacers (22, 23) to implement the interlayer insulation of the wound superconducting conductor and to expand the cooling channel. Therefore, the refrigerant is directly in contact with the superconductor to heat exchange, thereby improving the efficiency.
또한, 상기 절연스페이서(20)의 표면에 홈(20a)을 만들어서 절연스페이서(20)에 밀착 권선되어 냉매 흐름 조건이 열악한 초전도도체(30) 부분에도 냉매의 전이가 용이하도록 하여 냉각효과를 높일 수 있으며, 더 나아가 상기 절연스페이서(20)에 홈(20a)을 형성하여 상기 초전도도체(30)와의 마찰력을 높임으로써, 초전도 마그네트의 여자시 초전도선재간의 움직임으로 인한 발열을 최소화하게 된다.In addition, by making a groove (20a) on the surface of the insulating spacer 20 to be wound close to the insulating spacer 20 to facilitate the transition of the refrigerant to the superconductor 30, the refrigerant flow conditions are poor, it is possible to increase the cooling effect. Further, by increasing the frictional force with the superconductor 30 by forming a groove (20a) in the insulating spacer 20, it is possible to minimize the heat generated by the movement of the superconducting wire during the excitation of the superconducting magnet.
이상 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 SMES용 초전도 마그네트 장치는, 냉각채널 형성용 절연스페이서의 표면에 홈을 만들어 마그네트 제작시 도체와 접촉된 부분도 홈을 통해서 액체 헬륨의 전이가 쉽게되어져 냉각효과를 높임과 아울러, 그 절연스페이서의 홈으로 인해 마찰력을 높일수 있으므로 여자시 도체의움직임을 억제하여 움직임 마찰에 의한 발열을 최소화할 수 있으며, 또한 초전도도체는 절연박판에 의해 층간 완전절연되어 절연물로 피복하지 않아도되므로, 냉매와의 열교환 효율이 향상되어 마그네트의 냉각특성을 높혔다.As described in detail above, the superconducting magnet device for SMES according to the present invention makes grooves on the surface of the insulating spacer for forming cooling channels, and the portion of the magnet contacted with the conductor during the fabrication of the magnets facilitates the transition of liquid helium through the grooves, thereby providing a cooling effect. In addition, the frictional force can be increased due to the groove of the insulating spacer, so that the movement of the conductor can be minimized during excitation, thereby minimizing the heat generated by the moving friction, and the superconductor is completely insulated by the insulating thin plate and is not covered with the insulating material. Since it is not necessary, the heat exchange efficiency with the refrigerant is improved to increase the cooling characteristics of the magnet.
이와 같은 본 발명의 특성에 대한 실험결과로서, 도 8에서와 같이 냉각채널을 없앤 구조인 종래의 소형 SMES 마그네트 장치는 본 발명에 따른 초전도 마그네트 장치에 비해 약 90 - 53% 정도에서 ??치가 발생함을 알 수 있으며, 이 결과는 본 발명이 종래의 냉각채널을 가진 초전도 마그네트 장치에 비해 냉각 효율이 향상됨을 알 수 있는 것이다.As a result of the experiment on the characteristics of the present invention, the conventional small SMES magnet device having a structure without the cooling channel as shown in Figure 8 is generated ?? about 90-53% compared to the superconducting magnet device according to the present invention The results indicate that the present invention improves the cooling efficiency compared to the superconducting magnet device having a conventional cooling channel.
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57118608A (en) * | 1981-01-16 | 1982-07-23 | Toshiba Corp | Super-conductive coil |
| JPS6393101A (en) * | 1986-10-08 | 1988-04-23 | Toshiba Corp | Superconducting magnet device |
| JPH02163910A (en) * | 1988-12-16 | 1990-06-25 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Superconductive magnet for alternate current |
| JPH02170505A (en) * | 1988-12-23 | 1990-07-02 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Superconducting magnet for alternating current |
| JPH0982518A (en) * | 1995-09-14 | 1997-03-28 | Hitachi Ltd | Dip cooling type superconducting device |
| US5633588A (en) * | 1994-09-16 | 1997-05-27 | Hitachi Medical Corporation | Superconducting magnet apparatus using superconducting multilayer composite member, method of magnetizing the same and magnetic resonance imaging system employing the same |
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57118608A (en) * | 1981-01-16 | 1982-07-23 | Toshiba Corp | Super-conductive coil |
| JPS6393101A (en) * | 1986-10-08 | 1988-04-23 | Toshiba Corp | Superconducting magnet device |
| JPH02163910A (en) * | 1988-12-16 | 1990-06-25 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Superconductive magnet for alternate current |
| JPH02170505A (en) * | 1988-12-23 | 1990-07-02 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Superconducting magnet for alternating current |
| US5633588A (en) * | 1994-09-16 | 1997-05-27 | Hitachi Medical Corporation | Superconducting magnet apparatus using superconducting multilayer composite member, method of magnetizing the same and magnetic resonance imaging system employing the same |
| JPH0982518A (en) * | 1995-09-14 | 1997-03-28 | Hitachi Ltd | Dip cooling type superconducting device |
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