KR100775986B1 - Superconductor tape winding apparatus and the winding method - Google Patents
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Abstract
Description
도 1 - 본 발명에 따른 초전도 선재 권선장치에 대한 주요부에 대한 정면도.1-a front view of the main part for the superconducting wire winding device according to the present invention.
도 2 - 본 발명에 따른 초전도 선재 권선장치에 대한 개략적인 작동원리도.Figure 2-schematic operation principle diagram of the superconducting wire winding device according to the present invention.
<도면에 사용된 주요부호에 대한 설명><Description of Major Symbols Used in Drawings>
10 : 초전도 선재 20 : 절연지10: superconducting wire 20: insulating paper
30 : 더블팬케이크 코일 100 : 고정프레임30: double pancake coil 100: fixed frame
200 : 권선부 210 : 더블팬케이크 보빈200: winding 210: double pancake bobbin
300 : 1차권선공급부 310 : 1차카세트300: primary winding supply unit 310: primary cassette
400 : 2차권선공급부 410 : 2차카세트400: secondary winding supply unit 410: secondary cassette
500 : 1차권선가이드부 510 : 가이드롤러500: primary winding guide 510: guide roller
520 : 장력측정부 530 : 속도측정부520: tension measuring unit 530: speed measuring unit
600 : 2차권선가이드부 610 : 가이드롤러600: secondary winding guide part 610: guide roller
620 : 장력측정부 630 : 속도측정부620: tension measuring unit 630: speed measuring unit
700 : 절연지공급부 800 : 에폭시주사부700: insulating paper supply part 800: epoxy injection part
a : 회전축a: axis of rotation
본 발명은 초전도 선재 권선장치에 관한 것으로, 특히 두개의 권선공급부가 형성되어 초전도 선재가 권선되는 권선부에 어떠한 충격이나 영향이 미치지 않으면서 균일하게 권선될 수 있도록 하여 권선시 초전도 선재의 손상을 최소화하여 코일의 전자기적 특성이 우수한 초전도 선재 권선장치 및 권선방법 그리고 이에 의해 제조된 더블팬케이크 코일에 관한 것이다.The present invention relates to a superconducting wire winding device, and in particular, two winding supply parts are formed so that the superconducting wire can be uniformly wound without any impact or influence on the winding part to minimize the damage of the superconducting wire during winding. The present invention relates to a superconducting wire winding device and a winding method having excellent electromagnetic characteristics, and a double pancake coil manufactured by the same.
초전도 현상을 발견한 이후로 초전도 기술을 전력분야에 응용하고자 하는 노력들이 선진국을 비롯한 세계 곳곳에서 오늘날까지 계속되고 있으며, 고온초전도(HTS)의 발견은 액체헬륨을 이용하는 기존의 극저온 냉각방식에서 액체질소나 냉동기를 사용한 냉각방식을 채택하게 함으로써, 냉동기 부분의 부피와 유지비용 등을 대폭적으로 절감하는 것을 가능하게 하였다. 초전도 전력기기에 사용하는 고온초전도 도체의 재료는 부서지기 쉬운 금속산화물 세라믹으로 형성되어 금속피복재를 가진 테이프 형태의 장선으로 제작되게 되며, 더블팬케이크 코일 모양으로 권선되게 된다. 상기 더블팬케이크 코일은 사용목적에 따라 원형 또는 레이스트랙형 등 다양한 형태가 있다.Since the discovery of the superconductivity phenomenon, efforts to apply the superconductivity technology to the electric power field continue to this day in developed countries and around the world, and the discovery of high temperature superconductivity (HTS) is based on liquid nitrogen in the conventional cryogenic cooling method using liquid helium. By adopting a cooling method using a freezer, it is possible to significantly reduce the volume and maintenance cost of the freezer section. The material of the high temperature superconductor conductor used in the superconducting power equipment is made of brittle metal oxide ceramic, which is made of tape-type joists with metal coating material, and is wound in the shape of a double pancake coil. The double pancake coil has a variety of forms, such as circular or racetrack type, depending on the purpose of use.
상기 더블팬케이크 코일은 초전도 선재가 1, 2층으로 상호 반대방향으로 권선되어 있으며, 더블팬케이크 코일은 필요에 따라 1층 및 2층권선대가 동일하게 원통형으로 형성되거나 레이스트랙(racetrack)형으로 형성된다. 이러한 더블팬케이크 코일은 더블팬케이크 보빈에 직접 권선되거나, 소정의 권선틀에 권선한 후에 더블 팬케이크 코일만을 분리하여서 보빈에 적층하는 방법이 있으며, 이 경우에 초전도 선재의 손상을 최소화하는 것이 중요하다.The double pancake coil has superconducting wires wound in opposite directions to the first and second layers, and the double pancake coil is formed to have the same cylindrical shape or racetrack type in the first and second layer windings as needed. . Such a double pancake coil is directly wound on the double pancake bobbin, or after winding on a predetermined winding frame, there is a method of separating only the double pancake coil and stacking it on the bobbin. In this case, it is important to minimize damage to the superconducting wire.
이와 같이 초전도 선재는 인장응력이나 굽힘응력, 응력의 방향에 대해 전기적, 기계적 영향을 많이 받게 되며, 권선시 보빈의 유동이나 움직임에 의해 초전도 선재가 균일하게 감기지 않게 되면, 초전도 특성이 저하되거나 불안정하게 되므로 보빈에 초전도 선재의 권선시 선재에 손상을 최소화하면서 균일하게 권선하는 것은 초전도 선재 권선분야에서 매우 중요하다고 할 수 있다.As such, the superconducting wire is subjected to a lot of electrical and mechanical influences on the direction of tensile stress, bending stress, and stress. If the superconducting wire is not wound uniformly by the flow or movement of the bobbin during winding, the superconducting properties are deteriorated or unstable. Therefore, the winding of the superconducting wire to the bobbin while winding the wire while minimizing damage to the wire can be said to be very important in the field of superconducting wire winding.
종래의 초전도 선재 권선장치는 선재 공급측 회전축에 결합되며 선재를 공급시키는 2개의 카세트와, 권선부측 회전축에 결합되어 상기 카세트로부터 선재가 권선되는 더블팬케이크 보빈 또는 권선틀이 수평으로 형성되어 있다. 이의 작동원리를 살펴보면, 먼저, 2개의 카세트 중 하나의 카세트(이하 '1차카세트'라 한다)로부터 초전도 선재를 상기 더블팬케이크 보빈 또는 권선틀의 1층권선대에 권선시키게 된다. 이때 나머지 하나의 카세트(이하 '2차카세트'라 한다)는 상기 더블팬케이크 보빈 또는 권선틀과 동일한 권선부측 회전축에 결합되어 있으므로 2차카세트에 권선된 초전도 선재는 권선되지 않게 된다. 상기 1층권선대에 권선이 완료되게 되면, 이를 절단하고, 상기 더블팬케이크 보빈 또는 권선틀과 2차카세트를 분리시킨 후 2차카세트는 선재 공급부측 회전축에 결합시키고, 1층권선대에 권선이 완료된 더블팬케이크 보빈 또는 권선틀은 상기 선재 공급부측 회전축에 반대방향으로 끼워지게 되면서 나머지 2층권선대에 권선이 이루어지게 되는 것이다.In the conventional superconducting wire winding device, two cassettes coupled to the wire supply side rotating shaft and supplying wire rods, and a double pancake bobbin or a winding frame coupled to the winding side rotation shaft, the wire rods wound from the cassette are horizontally formed. Looking at its operation principle, first, a superconducting wire is wound from one of the two cassettes (hereinafter referred to as 'primary cassette') to the first-layer winding of the double pancake bobbin or winding frame. At this time, the other one cassette (hereinafter referred to as 'secondary cassette') is coupled to the same rotating shaft-side rotation shaft as the double pancake bobbin or the winding frame, so that the superconducting wire wound on the secondary cassette is not wound. When the winding is completed in the first floor winding, it is cut, and after separating the double pancake bobbin or the winding frame and the secondary cassette, the secondary cassette is coupled to the wire shaft supply side rotation shaft, and the winding on the first floor winding The completed double pancake bobbin or winding frame is fitted in the opposite direction to the wire shaft supply side rotation shaft, and the winding is performed on the remaining two-layer winding band.
그러나 종래의 이러한 권선장치는 더블팬케이크 코일의 1층의 권선이 완료되 게 되면, 상기 더블팬케이크 보빈 또는 권선틀을 선재 공급부측 회전축으로부터 분리하여 방향을 바꿔 끼운 후 다시 2층의 권선이 이루어지게 되는데, 이러한 과정에서 초전도 선재가 손상되거나 이미 권선된 1층 코일이 고정 위치에서 움직일 염려가 있어 균일한 권선이 이루어지지 않는 문제점이 있다.However, in the conventional winding device, when the winding of the first layer of the double pancake coil is completed, the double pancake bobbin or the winding frame is separated from the rotating shaft of the wire supply part side, and the direction of the winding is changed again. In this process, the superconducting wire is damaged or there is a concern that the already wound one-layer coil may move in a fixed position, thereby preventing uniform winding.
또한 더블팬케이크 보빈은 수동으로 옮기기에는 무게가 상당하여 방향을 바꿔 끼울 때 취급이 용이하지 않을 뿐만 아니라, 이에 의해 권선 시간이 지연되는 문제점이 발생하게 된다.In addition, the double pancake bobbin has a considerable weight to be manually moved, so that the handling of the double pancake bobbin is not easy, and the winding time is delayed.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 두개의 권선공급부가 형성되어 초전도 선재가 권선되는 권선부에 어떠한 충격이나 영향이 미치지 않으면서 균일하게 권선될 수 있도록 하여 권선시 초전도 선재의 손상을 최소화하여 코일의 전자기적 특성이 우수한 초전도 선재 권선장치 및 권선방법 그리고 이에 의해 제조된 더블팬케이크 코일의 제공을 그 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, the two winding supply is formed so that the superconducting wire can be wound uniformly without any impact or influence on the winding portion of the superconducting wire winding of the superconducting wire It is an object of the present invention to provide a superconducting wire winding device and a winding method having excellent electromagnetic characteristics of a coil with a minimum of damage, and a double pancake coil manufactured thereby.
상술한 바와 같은 목적 달성을 위해 본 발명은, 고정프레임과; 상기 고정프레임 중심부에 결합되며, 1층권선대 및 2층권선대로 이루어진 더블팬케이크 보빈이 회전되면서 초전도 선재가 감기는 권선부와; 상기 권선부 일측의 상기 고정프레임에 결합되며, 초전도 선재의 1층권선방향에 대응되도록 회전되어 상기 더블팬케이크 보빈의 1층권선대에 초전도 선재를 공급하는 1차카세트로 이루어진 1차권선공급부와; 상기 권선부 타측의 상기 고정프레임에 결합되며, 초전도 선재의 2층권선방 향에 대응되도록 회전되어 상기 더블팬케이크 보빈의 2층권선대에 초전도 선재를 공급하는 2차카세트로 이루어진 2차권선공급부와; 상기 권선부와 1차권선공급부 사이에 상기 고정프레임에 결합되고, 권선되는 초전도 선재의 벤딩방향에 대응되게 배치되며, 초전도 선재에 일정한 장력이 인가되도록 이송을 보조하는 1차권선가이드부와; 상기 권선부와 2차권선공급부 사이에 상기 고정프레임에 결합되고, 권선되는 초전도 선재의 벤딩방향에 대응되게 배치되며, 초전도 선재에 일정한 장력이 인가되도록 이송을 보조하는 2차권선가이드부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 초전도 선재 권선장치를 기술적 요지로 한다.The present invention to achieve the object as described above, the fixed frame; A winding unit coupled to the center of the fixed frame, the superconducting wire being wound while the double pancake bobbin made of a first-layer winding and a two-layer winding is rotated; A primary winding supply unit coupled to the fixed frame at one side of the winding part and configured to rotate to correspond to the first floor winding direction of the superconducting wire and to supply a superconducting wire to the first floor winding of the double pancake bobbin; A secondary winding supply unit coupled to the fixed frame on the other side of the winding unit, the secondary winding supply unit being rotated to correspond to the two-layer winding direction of the superconducting wire and supplying the superconducting wire to the two-layer winding of the double pancake bobbin; A primary winding guide unit coupled to the fixed frame between the winding unit and the primary winding supply unit and disposed to correspond to the bending direction of the superconducting wire to be wound and assisting the transfer so that a constant tension is applied to the superconducting wire; A secondary winding guide unit coupled to the fixed frame between the winding unit and the secondary winding supply unit and disposed to correspond to the bending direction of the superconducting wire to be wound, and assisting the transfer so that a constant tension is applied to the superconducting wire. The superconducting wire winding device characterized in that the configuration is made to the technical gist.
여기에서, 상기 권선부, 1차권선공급부, 2차권선공급부 및 1차권선가이드부 및 2차권선가이드부는 상기 고정프레임에서 전후, 좌우, 상하 위치조절이 되는 것이 바람직하며, 또한 상기 권선부, 1차권선공급부 및 2차권선공급부는 서보모터에 연동되게 결합되어 회전되며, 회전방향 전환이 가능하도록 형성되는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the winding unit, the primary winding supply unit, the secondary winding supply unit, the primary winding guide unit, and the secondary winding guide unit be adjusted to the front, rear, left, and right positions in the fixing frame. The primary winding supply unit and the secondary winding supply unit are rotatably coupled to the servo motor, and are preferably formed to be capable of changing the rotation direction.
또한 상기 1차권선가이드부 및 2차권선가이드부는, 적어도 3개의 가이드롤러로 형성되어 초전도 선재의 벤딩방향에 대응되게 배치되는 것이 바람직하며, 여기에서 상기 1차권선가이드부 및 2차권선가이드부의 가이드롤러 중 최상측에 형성된 가이드롤러에는 장력측정부가 연결되고, 나머지 적어도 하나의 가이드롤러에는 초전도 선재의 이동속도를 측정하는 속도측정부가 연결되는 것이 바람직하다.In addition, the primary winding guide portion and the secondary winding guide portion is formed of at least three guide rollers and disposed to correspond to the bending direction of the superconducting wire, wherein the primary winding guide portion and the secondary winding guide portion It is preferable that the tension measuring unit is connected to the guide roller formed on the uppermost side of the guide rollers, and the speed measuring unit measuring the moving speed of the superconducting wire is connected to the remaining at least one guide roller.
또한, 상기 1차권선공급부 및 2차권선공급부 상측의 상기 고정프레임에는 절연지공급부가 더 형성되어 절연지가 초전도 선재와 함께 공급되어 권선되는 것이 바람직하며, 상기 권선부 양측의 상기 고정프레임에는 에폭시주사부가 더 형성되어 에폭시가 표면에 주사된 절연지 및 초전도 선재가 함께 공급되어 권선되는 것이 더욱 바람직하다.In addition, the fixing frame on the upper side of the primary winding supply unit and the secondary winding supply unit is further formed with an insulating paper supply unit is preferably insulated paper is supplied with the superconducting wire and wound, and the fixing frame on both sides of the winding portion epoxy injection unit It is more preferable that the insulating paper and the superconducting wire rod which is further formed so that the epoxy is injected into the surface are supplied together and wound.
또한, 상기 목적 달성을 위해 본 발명은, 더블팬케이크 코일의 사양으로부터 길이가 계산된 초전도 선재를 1차카세트에 감아 1차권선공급부측 서보모터의 회전축에 고정시키는 제1단계와; 상기 1차카세트로부터 더블팬케이크 코일의 2층에 권선될 길이만큼 초전도 선재를 2차카세트에 감고, 더블팬케이크 보빈의 최내층에 상기 1차카세트 및 2차카세트 사이에 연결된 초전도 선재를 양단이 반대방향으로 향하도록 감은 후 상기 더블팬케이크 보빈과 2차카세트를 동시에 권선부측 서보모터의 회전축에 고정시키되, 상기 더블팬케이크 보빈과 1차카세트 사이에 연결된 초전도 선재는 1차권선가이드부를 통과하도록 위치시키는 제2단계와; 상기 더블팬케이크 코일의 1층에 권선되는 초전도 선재의 권선방향에 대응되게 회전되도록 상기 권선부측 서보모터 및 1차권선공급부측 서보모터를 작동시켜 더블팬케이크 보빈에 1층 코일을 권선시키는 제3단계와; 상기 더블팬케이크 보빈에 1층 코일의 권선이 완료되면 1차카세트와 연결된 초전도 선재를 절단시켜 고정시킨 후, 상기 권선부측 서보모터의 회전축으로부터 2차카세트를 분리시켜 2차권선공급부측 서보모터의 회전축에 고정시키되, 상기 더블팬케이크 보빈과 2차카세트 사이에 연결된 초전도 선재는 2차권선가이드부를 통과하도록 위치시키는 제4단계와; 상기 더블팬케이크 코일의 2층에 권선되는 초전도 선재의 권선방향에 대응되게 회전되도록 상기 권선부측 서보모터 및 2차권선공급부측 서보모터를 작동시켜 더블팬케이크 보빈에 2층 코 일을 권선시키는 제5단계와; 상기 더블팬케이크 보빈에 2층 코일의 권선이 완료되면 2차카세트와 연결된 초전도 선재를 절단시켜 고정시키는 제6단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 초전도 선재 권선방법을 또 다른 기술적 요지로 한다.In addition, to achieve the above object, the present invention includes a first step of winding a superconducting wire whose length is calculated from the specification of a double pancake coil in a primary cassette and fixed to a rotating shaft of a servomotor on a primary winding supply side; The superconducting wire is wound around the secondary cassette by the length to be wound from the primary cassette to the second layer of the double pancake coil, and the opposite ends of the superconducting wire connected between the primary cassette and the secondary cassette to the innermost layer of the double pancake bobbin. The second pancake bobbin and the secondary cassette are fixed to the rotating shaft of the winding-side servo motor at the same time, and the superconducting wire connected between the double pancake bobbin and the primary cassette is positioned to pass through the primary winding guide part. Steps; A third step of winding the first-layer coil on the double pancake bobbin by operating the winding-side servo motor and the primary winding supply-side servo motor so as to rotate corresponding to the winding direction of the superconducting wire rod wound on the first layer of the double pancake coil; ; When the winding of the first-layer coil is completed on the double pancake bobbin, the superconducting wire connected to the primary cassette is cut and fixed, and then the secondary cassette is separated from the rotation shaft of the servo motor of the winding part side to remove the secondary cassette. A fourth step of fixing the superconducting wire between the double pancake bobbin and the secondary cassette so as to pass through the secondary winding guide part; A fifth step of winding the two-layer coil on the double pancake bobbin by operating the winding-side servo motor and the secondary winding supply-side servo motor to rotate corresponding to the winding direction of the superconducting wire wound around the second layer of the double pancake coil. Wow; When the winding of the two-layer coil to the double pancake bobbin is completed, the sixth step of cutting and fixing the superconducting wire connected to the secondary cassette; and a superconducting wire winding method characterized in that it comprises a.
여기에서, 상기 초전도 선재 권선방법은 상기 1차권선가이드부 및 2차권선가이드부에 연결된 장력측정부 및 속도측정부로부터 장력과 속도를 측정하여 이를 제어부에 입력시키고, 이로부터 각 서보모터의 회전속도 및 회전방향을 제어하는 단계가 더 이루어지는 것이 바람직하다.Here, the method of winding the superconducting wire rod measures the tension and the speed from the tension measuring unit and the speed measuring unit connected to the primary winding guide portion and the secondary winding guide portion, and inputs it to the control unit, from which the rotation of each servomotor Preferably, the step of controlling the speed and the direction of rotation is made further.
또한, 상기 1차권선공급부 및 2차권선공급부 상측의 상기 고정프레임에 형성된 절연지공급부에 의해 절연지를 초전도 선재와 함께 공급시키는 단계가 더 이루어지는 것이 바람직하며, 또한, 상기 권선부 양측의 상기 고정프레임에 형성된 에폭시주사부로부터 절연지 및 초전도 선재 표면에 에폭시를 주사시키는 단계가 더 이루어지는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the step of supplying the insulating paper together with the superconducting wire by the insulating paper supply unit formed in the fixed frame above the primary winding supply unit and the secondary winding supply unit, and further, to the fixing frame on both sides of the winding unit. Preferably, the step of injecting epoxy from the formed epoxy injection portion to the surface of the insulating paper and the superconducting wire is made.
이에 따라 상기 구성에 의한 본 발명은 권선부 양측에 두개의 권선공급부가 형성되어 더블팬케이크 코일의 1층권선대와 2층권선대에 상기 권선공급부로부터 초전도 선재가 연속적이면서 순차적으로 신속하게 감기게 되고, 이러한 과정에서 권선부에 어떠한 충격이나 영향이 미치지 않으므로 권선시 초전도 선재의 손상이 최소화되며 턴에 따라 초전도 선재가 균일하고 고르게 권선될 수 있도록 하여 완성된 더블팬케이크 코일의 초전도 특성이 매우 우수한 이점이 있다.Accordingly, the present invention according to the above configuration has two winding supply parts formed on both sides of the winding part, so that the superconducting wire is continuously and sequentially wound rapidly from the winding supply part on the first and second layer windings of the double pancake coil. In this process, since there is no impact or influence on the winding part, the damage of the superconducting wire is minimized during winding, and the superconducting property of the finished double pancake coil is very excellent by allowing the superconducting wire to be uniformly and evenly wound according to the turn. have.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하고자 한다. 도 1은 본 발명에 따른 초전도 선재 권선장치에 대한 주요부에 대한 정면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 초전도 선재 권선장치에 대한 개략적인 작동원리도이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. 1 is a front view of the main portion of the superconducting wire winding device according to the present invention, Figure 2 is a schematic operation principle diagram of the superconducting wire winding device according to the present invention.
도시된 바와 같이 본 발명은 고정프레임(100), 권선부(200), 1차권선공급부(300), 2차권선공급부(400), 1차권선가이드부(500) 그리고 2차권선가이드부(600)로 크게 구성된다. 상기 고정프레임(100) 상에 모든 구성요소가 결합되어 전후, 좌우, 상하로 움직이도록 형성되며, 상기 고정프레임(100) 중심부에 권선부(200)가 결합되어 있으며 상기 권선부(200)를 중심으로 일측에 1차권선공급부(300)와 1차권선가이드부(500)가 형성되고, 타측에 2차권선공급부(400)와 2차권선가이드부(600)가 형성된다.As shown in the present invention, the
먼저, 상기 고정프레임(100)에 대해 설명하고자 한다. 상기 고정프레임(100)은 전체적으로 바닥면에 안정적으로 위치되고 상기 권선부(200), 1차권선공급부(300) 및 2차권선공급부(400)가 대략 수평으로 배열되게 결합되도록 수평 방향으로 길게 형성된 수평프레임과, 1차권선가이드부(500) 및 2차권선가이드부(600)가 권선부(200) 상측에 형성되어 결합되도록 상기 수평프레임에 결합되어 수직 방향으로 길게 형성된 수직프레임의 형상을 띄고 있다.First, the
그리고 상기 고정프레임(100)은 권선부(200)를 이루는 더블팬케이크 보빈(210) 또는 권선틀의 형상이나 크기, 코일의 사양에 따라 초전도 선재(10)가 더블팬케이크 보빈(210) 또는 권선틀의 정중심에서 수평으로 감길 수 있도록 상기 권 선부(200), 1차권선공급부(300), 2차권선공급부(400), 1차권선가이드부(500), 2차권선가이드부(600)가 전후, 좌우, 상하로 움직이도록 형성된다. 즉, 상기 권선부(200), 1차권선공급부(300), 2차권선공급부(400), 1차권선가이드부(500) 및 2차권선가이드부(600)가 결합되어 고정프레임(100) 상에서 이동되는 위치에는 상기 권선부(200) 등의 구성요소가 움직일 수 있도록 가이드로가 형성되며, 이 가이드로에 결합된 상기 권선부(200) 등의 구성요소는 상기 가이드로와 상기 권선부(200) 등의 구성요소가 나사결합되어 수동으로 위치조절을 할 수 있도록 형성되거나, 상기 가이드로에서 상기 권선부(200) 등의 구성요소가 리니어모터(linear motor)와 결합되어 자동으로 위치조절을 할 수 있도록 형성된다.And the
다음으로 상기 권선부(200)에 대해 설명하고자 한다. 상기 권선부(200)는 상기 고정프레임(100) 중심부에 결합되는 것으로, 일반적으로 1층권선대 및 2층권선대로 이루어진 더블팬케이크 보빈(210)이 회전되면서 초전도 선재(10)가 감기도록 형성된다. 여기에서 상기 더블팬케이크 보빈(210)은 초전도 선재(10)를 감을 수 있는 대상을 말하는 것으로 직접적으로 초전도 선재(10)가 권선되는 보빈이나 권선틀을 모두 포함한다. 상기 권선부(200)는 권선부측 서보모터의 회전축(a)에 더블팬케이크 보빈(210)이 연동 결합되므로써, 상기 더블팬케이크 보빈(210)은 서보모터의 작동에 따라 특정방향 및 속도로 회전되어 후술할 1차권선공급부(300) 및 2차권선공급부(400)에서 공급되는 초전도 선재(10)가 자동으로 감기게 된다.Next, the winding
다음으로 상기 1차권선공급부(300) 및 2차권선공급부(400)는 상기 권선부(200) 양측의 고정프레임(100)에 각각 소정 길이의 초전도 선재(10)가 감긴 1차 카세트(310) 및 2차카세트(410)가 결합되어 상기 더블팬케이크 보빈(210)의 1층권선대 및 2층권선대에 초전도 선재(10)를 공급하는 것이다. 상기 1차권선공급부(300) 및 2차권선공급부(400)의 1차카세트(310) 및 2차카세트(410)는 각각 권선공급부측 서보모터의 회전축(a)에 연동되게 결합되어, 더블팬케이크 코일(30)의 1층 및 2층의 권선방향에 대응되게 회전되도록 형성된다.Next, the primary winding
즉, 상기 더블팬케이크 보빈(210)의 1층권선대에 감기는 초전도 선재(10)가 시계방향으로 감기게 되면 이에 초전도 선재(10)를 공급하는 1차권선공급부(300)의 1차카세트(310)는 이에 대응되게 회전되게 된다. 그리고 이와 반대로 초전도 선재(10)가 감기는 2층권선대는 이에 대응되게 반시계방향으로 회전되게 되는 것이다.That is, when the
여기에서 상기 1차카세트(310)에는 1층권선대에 권선되는 초전도 선재(10)의 길이 만큼 감겨져 있으며, 2차카세트(410)에는 2층권선대에 권선되는 초전도 선재(10)의 길이 만큼 감겨져 있게 된다. 이는 처음에 1차카세트(310)에는 1,2층의 초전도 선재(10)의 길이를 모두 더한 길이 만큼 감겨져 있는 상태에서 상기 1차카세트(310)를 1차권선공급부측 서보모터의 회전축(a)에 결합시키고, 1차카세트(310)로부터 2차권선공급부측 서보모터의 회전축(a)에 결합되어 있는 2차카세트(410)에 2층 권선 길이만큼을 감는 방식으로 초전도 선재(10)가 감긴 1차카세트(310) 및 2차카세트(410)를 형성시키게 된다. 여기에서 상기 1차카세트로(310)로부터 2차카세트(410)에 2층 권선 길이만큼 초전도 선재를 감을 때, 필요에 따라서는 처음부터 권선부측 서보모터의 회전축에 2차카세트(410)를 결합시켜 감을 수도 있으며, 이에 의해 1차카세트로(310)부터 1층 코일의 권선작업시, 2차카세트(410)를 권선부측으로 옮겨 결합시키지 않아도 권선 작업이 진행될 수 있게 되는 것이다.In this case, the
그리고, 상기의 과정에서 소정의 길이 만큼 초전도 선재(10)가 감긴 1차카세트(310) 및 2차카세트(410) 사이의 초전도 선재(10)를 잘라 상기 더블팬케이크 보빈(210)의 1층권선대 및 2층권선대에 권선 후 초전도 선재(10)의 단부가 반대방향으로 향하도록 접착시키거나, 아니면 이 위치에서 초전도 선재(10)를 한바퀴 정도 감아 초전도 선재(10)의 단부가 반대방향으로 향하도록 감겨져 있는 상태를 만든 후, 2차카세트(410)는 상기 더블팬케이크 보빈(210)이 결합되어 있는 권선부측 서보모터의 회전축(a)에 동축 결합시키고, 1차카세트(310) 및 더블팬케이크 보빈(210)을 1층 코일의 권선방향으로 회전시키므로써 더블팬케이크 코일(30)의 1층의 권선이 완료되게 되는 것이다.In the above process, the
다음으로 상기 1차권선가이드부(500) 및 2차권선가이드부(600)에 대해 설명하고자 한다. 상기 1차권선가이드부(500) 및 2차권선가이드부(600)는 상기 권선부(200)와 1차권선공급부(300), 권선부(200)와 2차권선공급부(400) 사이의 상기 고정프레임(100)에 결합되어 형성되는 것으로, 다수개의 가이드롤러(510),(610)가 상기 초전도 선재(10)의 벤딩방향에 대응되게 배치되어 형성되며, 초전도 선재(10)에 일정한 장력이 인가되도록 이송을 보조하게 되는 역할을 하게 된다.Next, the primary winding guide unit 500 and the secondary winding
상기 1차권선가이드부(500) 및 2차권선가이드부(600)는 적어도 3개의 가이드롤러(510),(610)로 형성되는 것이 바람직하며, 이는 초전도 선재(10)가 더블팬케이크 보빈(210)에 권선될 때, 구부려지는 방향 즉, 벤딩방향에 대응되게 미리 구부림 으로써 초전도 선재(10)의 손상을 최소화하기 위한 것으로, 더욱 바람직하게는 상기 초전도 선재(10)가 위로 볼록하게 벤딩되도록 3개의 가이드롤러(510),(610)로 형성되어 각각의 가이드롤러(510),(610)가 삼각형으로 배치되게 형성된다. 즉, 상기 1차권선공급부(300) 및 2차권선공급부(400)에서 공급되는 초전도 선재(10)는 상기 1차권선가이드부(500) 및 2차권선가이드부(600)를 각각 통과하여 권선부(200)에 감기게 되는 것이다.The primary winding guide portion 500 and the secondary winding
여기에서 초전도 선재(10)의 벤딩방향에 따라 적절한 갯수로 형성된 가이드롤러(510),(610) 중에 최상측에 형성된 가이드롤러(510),(610)에는 장력측정부(520),(620)가 연결되고, 나머지 적어도 하나의 가이드롤러(510),(610)에는 초전도 선재(10)의 이동속도를 측정하는 속도측정부(530),(630)가 연결되어 형성된다.Herein, the
일반적으로 상기 장력측정부(520),(620)는 가이드롤러(510),(610)에 연결된 로드셀로 형성되며, 설정된 장력보다 권선시 장력이 더 높거나 낮은 장력이 초전도 선재(10)에 작용하게 되면, 상기 로드셀로부터 신호가 출력되어 제어부(미도시)로 입력되어 다시 이 신호는 권선부측, 1차권선공급부측 및 2차권선공급부측의 서보모터의 전류값으로 출력되어 장력에 따라 회전속도 및 회전방향을 제어하게 되는 것이다. 그리고 일반적으로 상기 속도측정부(530),(630)는 가이드롤러(510),(610)의 회전에 따른 회전속도를 측정하게 되는 엔코드장치로 형성되며, 시간에 따른 회전수를 측정하여 초전도 선재(10)의 속도를 측정하게 된다. 이는 일정한 속도로 선재가 공급되도록 하는 것으로, 이는 제어부(미도시)에 의해 실행되게 된다.In general, the
또한, 상기 1차권선공급부(300) 및 2차권선공급부(400) 상측의 고정프레 임(100)에는 절연지공급부(700)가 더 형성되어 절연지(20)가 초전도 선재(10)와 함께 공급되도록 하여 더블팬케이크 보빈(210)에 함께 권선되도록 한다. 여기에서 상기 절연지(20)는 초전도 선재(10)의 벤딩방향에 대응되게 공급되도록 상기 1차권선가이드부(500) 및 2차권선가이드부(600)에 유사한 배치 형태의 절연지가이드부(710), (720)가 상기 고정프레임(100) 상에 각각 형성되도록 한다.In addition, the insulating
또한, 상기 권선부(200) 양측의 상기 고정프레임(100)에는 에폭시주사부(800)가 더 형성되어 에폭시가 표면에 주사된 절연지(20) 및 초전도 선재(10)가 상기 권선부(200)에 함께 공급되도록 한다. 상기 에폭시주사부(800)는 에폭시가 들어가 있는 카트리지(주사기)에 에어를 주입하여 그 압력으로 노즐을 통해 에폭시가 토출되는 것으로, 일반적으로 초전도 선재 권선시 사용되는 장치이다.In addition, the fixing
여기에서, 상기 절연지공급부(700) 및 에폭시주사부(800)는 초전도 선재(10)가 제조시에 절연코팅이 되어 있지 않은 경우에 사용하는 것으로, 절연지공급부(700)는 절연지(20)가 감겨있는 롤러로 형성되어 초전도 선재(10) 공급 속도와 동일한 속도로 공급되며, 공급된 초전도 선재(10)와 절연지(20)는 에폭시주사부(800)에 의해 에폭시가 표면에 주사된 상태에서 함께 권선되게 되는 것이다.Here, the insulating
그리고 더블팬케이크 보빈(210)에 초전도 선재(10)의 권선이 완료되게 되면, 초전도 선재(10)의 단부를 고정시키고, 에폭시를 경화시킴으로써 초전도 선재(10)가 고정된 형태를 이루게 되어 더블팬케이크 코일(30)의 형태가 유지되게 되면서 초전도 선재(10)로 이루어진 더블팬케이크 코일(30)이 완성되게 되는 것이다.When the winding of the
이하에서는 본 발명의 작용에 대해 설명하고자 한다.Hereinafter will be described the operation of the present invention.
먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이, 더블팬케이크 코일(30)의 사양(크기, 턴수)으로부터 길이를 계산하여 초전도 선재(10)를 미리 1차카세트(310)에 감는다. 그리고 상기 1차카세트(310)를 1차권선공급부측 서보모터의 회전축(a)에 고정시키고, 권선부측 서보모터의 회전축에 더블팬케이크 보빈을 결합시킨 상태에서, 2차카세트(410)를 2차권선공급부측 서보모터의 회전축(a)에 결합시켜 상기 1차카세트(310)로부터 초전도 선재(10)를 더블팬케이크 코일(30)의 2층에 권선될 길이만큼 감는다. 여기에서 상기 1차카세트로(310)로부터 2차카세트(410)에 2층 권선 길이만큼 초전도 선재를 감을 때, 필요에 따라서는 처음부터 권선부측 서보모터의 회전축에 2차카세트(410)를 결합시켜 감을 수도 있으며, 이에 의해 1차카세트(310)로부터 1층 코일의 권선시, 2차카세트(410)를 권선부측으로 옮겨 결합시키지 않아도 권선 작업이 진행될 수 있으며, 이는 사용자가 작업과정에서 좀 더 효율적인 방법을 선택하여 사용하도록 한다.First, as shown in FIG. 2A, the
그리고, 도 2b에 도시된 바와 같이, 더블팬케이크 보빈(210)의 최내층에 상기 1차카세트(310) 및 2차카세트(410) 사이에 연결된 초전도 선재(10)를 양단이 반대방향으로 향하도록 감은 후 상기 더블팬케이크 보빈(210)과 2차카세트(410)를 동시에 권선부측 서보모터의 회전축(a)에 고정시키되, 상기 더블팬케이크 보빈(210)과 1차카세트(310) 사이에 연결된 초전도 선재(10)는 1차권선가이드부(500)의 가이드롤러(510)를 통과하도록 위치시킨다. 여기에서 상기 초전도 선재(10)가 1차권선가이드부(500)를 통과하여 권선부(200)에 권선되기 전에, 절연지공급부(700)로부터 공급된 절연지(20)와 1차권선공급부로부터 공급된 초전도 선재(10)의 표면에 에폭시주사부(800)에 의해 에폭시를 주사시킨 후 함께 공급시킨다. And, as shown in Figure 2b, both ends of the
그리고, 상기 더블팬케이크 코일(30)의 1층에 권선되는 초전도 선재(10)의 권선방향에 대응되게 회전되도록 상기 권선부측 서보모터 및 1차권선공급부측 서보모터를 작동시켜 1차카세트(310)로부터 더블팬케이크 보빈(210)에 1층 코일을 권선시킨다.In addition, the
그리고, 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 더블팬케이크 보빈(210)에 1층 코일의 권선이 완료되면 1차카세트(310)와 연결된 초전도 선재(10)를 절단시켜 고정시킨 후, 상기 권선부측 서보모터의 회전축(a)으로부터 2차카세트(410)를 분리시켜 2차권선공급부측 서보모터의 회전축(a)에 고정시키되, 상기 더블팬케이크 보빈(210)과 2차카세트(410) 사이에 연결된 초전도 선재(10)는 2차권선가이드부(600)를 통과하도록 위치시킨다. 여기에서 상기 초전도 선재(10)가 2차권선가이드부(600)를 통과하여 상기 권선부(200)에 권선되기 전에, 상기 권선부(200)로 절연지공급부(700)로부터 공급된 절연지(20) 및 2차권선공급부(400)으로부터 공급된 초전도 선재(10)의 표면에 에폭시주사부(800)에 의해 에폭시를 주입시킨 후 함께 공급시킨다.As shown in FIG. 2C, when the winding of the first-layer coil is completed on the
그리고, 상기 더블팬케이크 코일(30)의 2층에 권선되는 초전도 선재(10)의 권선방향에 대응되게 회전되도록 상기 권선부측 서보모터 및 2차권선공급부측 서보모터를 작동시켜 더블팬케이크 보빈(210)에 2층 코일을 권선시키고, 상기 더블팬케이크 보빈(210)에 2층 코일의 권선이 완료되면 2차카세트(410)와 연결된 초전도 선 재(10)를 절단시켜 고정시킨다.In addition, the double-
이러한 과정은 권선부측 서보모터, 권선공급부측 서보모터 그리고 권선가이드부와 연결된 장력측정부(520),(620) 및 속도측정부(530),(630)는 각종 신호의 입출력이 가능한 터치패널이 형성된 제어부(미도시)와 전기적으로 연결되어, 상기 권선가이드부와 연결된 장력측정부(520),(620) 및 속도측정부(530),(630)로부터 측정된 초전도 선재(10)의 장력 및 속도에 대한 출력신호는 제어부로 입력되고, 이 신호값과 상기 터치패널로부터 미리 설정된 장력이나 속도값과 어긋나는 경우에는 제어부에서 소정의 출력신호(전류값)를 상기 서보모터로 입력시키므로써 서보모터의 회전속도 및 방향을 제어하게 되고, 이에 의해 자동으로 일정한 장력 및 이송속도로 초전도 선재(10)의 권선이 이루어지도록 하는 것이다.This process is the
마지막으로, 에폭시가 주사된 초전도 선재(10)와 절연지(20)가 함께 권선된 더블팬케이크 코일(30)은 권선부측 회전축(a)으로부터 분리시켜(도 2d에 도시), 에폭시의 경화조건으로부터 전기로 혹은 상온에서 경화시켜 더블팬케이크 코일(30)의 형태를 고정시킨다. 여기에서 더블팬케이크 코일(30)이 보빈에 직접 권선된 경우에는 이를 그대로 초전도 기기 즉 초전도 발전기, 초전도 모터, 초전도 에너지 저장장치, 초전도 자석 등의 초전도권선부(200)로 사용하고, 권선틀에 권선된 경우에는 권선틀로부터 더블팬케이크 코일(정확하게는 서브코일, sub coil)(30)을 분리하여 초전도 기기 즉 초전도 발전기, 초전도 모터, 초전도 에너지 저장장치, 초전도 자석 등의 권선부(200) 구조물에 직접 적층할 수 있는 보빈이 없는 더블팬케이크 코일로 사용하게 된다.Finally, the
상기 구성에 의한 본 발명은 권선부 양측에 두개의 권선공급부가 형성되어 더블팬케이크 코일의 1층권선대와 2층권선대에 상기 권선공급부로부터 초전도 선재가 연속적이면서 순차적으로 신속하게 감기게 되고, 이러한 과정에서 권선부에 어떠한 충격이나 영향이 미치지 않으므로 권선시 초전도 선재의 손상이 최소화되며 턴에 따라 초전도 선재가 균일하고 고르게 권선될 수 있도록 하여 완성된 더블팬케이크 코일의 초전도 특성이 매우 우수한 효과가 있다.According to the present invention, two winding supply parts are formed on both sides of the winding part so that the superconducting wire is continuously and sequentially rapidly wound from the winding supply part to the first and second windings of the double pancake coil. Since there is no impact or influence on the winding part in the process, the damage of the superconducting wire is minimized during winding, and the superconducting properties of the finished double pancake coil are very excellent by allowing the superconducting wire to be uniformly and evenly wound according to the turn.
Claims (11)
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KR1020060101833A KR100775986B1 (en) | 2006-10-19 | 2006-10-19 | Superconductor tape winding apparatus and the winding method |
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KR1020060101833A KR100775986B1 (en) | 2006-10-19 | 2006-10-19 | Superconductor tape winding apparatus and the winding method |
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