KR101281779B1 - 초전도 선재의 권선 방법 및 그 방법에 의해 제조된 마그넷 - Google Patents

초전도 선재의 권선 방법 및 그 방법에 의해 제조된 마그넷 Download PDF

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강재식
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Abstract

초전도 선재의 권선 방법 및 그 방법에 의해 제조된 마그넷이 제공된다. 상기 초전도 선재의 권선 방법은 초전도 선재가 권선되어 있는 소오스 릴(source reel)과, 제1 래인(lane)과 제2 래인을 포함하는 제1 보빈(bobbin)과, 제3 래인과 제4 래인을 포함하는 제2 보빈을 제공하고, 상기 소오스 릴로부터 초전도 선재를 제1 보빈의 제1 래인에 제1 횟수만큼 제1 방향으로 권선하고, 상기 제1 보빈과 상기 제2 보빈을 서로 고정시키고, 상기 소오스 릴로부터 상기 초전도 선재를 상기 제2 보빈의 제3 래인에 제2 횟수만큼 상기 제1 방향으로 권선하고, 상기 제1 보빈과 상기 제2 보빈을 분리시키고, 상기 제1 보빈의 제1 래인으로부터 상기 초전도 선재를 상기 제2 보빈의 제4 래인에 제3 횟수만큼 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 권선하면서, 상기 제2 보빈의 제3 래인으로부터 상기 초전도 선재를 상기 소오스 릴에 상기 제3 횟수만큼 상기 제2 방향으로 권선하는 것을 포함한다.

Description

초전도 선재의 권선 방법 및 그 방법에 의해 제조된 마그넷{Winding method of superconducting wires and magnet fabricated by the same}
본 발명은 초전도 선재의 권선 방법 및 그 방법에 의해 제조된 마그넷에 관한 것이다.
초전도 물체는 온도, 자기장의 세기, 및 전류 밀도 등의 일정 조건에서 무저항(저항=0) 상태가 되고, 일정 조건을 벗어나면 큰 저항을 갖는다.
따라서, 초전도 물체를 전력 계통과 직렬 연결하면, 초전도 물체는 전력 계통의 갑작스러운 고장시 발생하는 전류를 막을 수 있다. 즉, 전력 계통에서 발생한 사고 전류가 초전도 물체의 임계 전류를 초과하면, 초전도 물체는 큰 저항을 갖게 된다. 따라서, 이러한 초전도 물체의 큰 저항은 사고 전류의 흐름을 방지할 수 있다.
이러한 초전도 물체는 제작 및 구매가 용이하고, 용량이나 크기를 쉽게 조절할 수 있는 선재 형태로 주로 이용된다.
한편, 더블 팬케이크(double pancake) 권선법이 널리 이용되고 있다. 더블 팬케이크 권선법은 얇은 테이프 형태인 선재 형태에 용이하다. 여러 개의 더블 팬케이크 보빈(bobbin)을 접합하여 마그넷(magnet)을 제작할 수 있는데, 열이나 기계적 외란에 손상된 일부 더블 팬케이크 보빈을 교체할 수 있다. 하지만, 각 더블 팬케이크 보빈에 권선된 초전도 물체 사이에는 반드시 접합 부분이 있다. 이러한 접합 부분은 불필요한 저항 성분이 되면, 저항 성분에 의해 발생하는 열로 인해서 원치 않는 냉매 손실이 발생할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 초전도 선재의 접합 부분을 최소화한 권선 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 초전도 선재의 접합 부분을 최소화한 마그넷을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해 될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 태양에 따른 접합 방법은 초전도 선재가 권선되어 있는 소오스 릴(source reel)과, 제1 래인(lane)과 제2 래인을 포함하는 제1 보빈(bobbin)과, 제3 래인과 제4 래인을 포함하는 제2 보빈을 제공하고, 상기 소오스 릴로부터 초전도 선재를 제1 보빈의 제1 래인에 제1 횟수만큼 제1 방향으로 권선하고, 상기 제1 보빈과 상기 제2 보빈을 서로 고정시키고, 상기 소오스 릴로부터 상기 초전도 선재를 상기 제2 보빈의 제3 래인에 제2 횟수만큼 상기 제1 방향으로 권선하고, 상기 제1 보빈과 상기 제2 보빈을 분리시키고, 상기 제1 보빈의 제1 래인으로부터 상기 초전도 선재를 상기 제2 보빈의 제4 래인에 제3 횟수만큼 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 권선하면서, 상기 제2 보빈의 제3 래인으로부터 상기 초전도 선재를 상기 소오스 릴에 상기 제3 횟수만큼 상기 제2 방향으로 권선하는 것을 포함한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 태양에 따른 접합 방법은 소오스 릴(source reel)과, 제1 래인(lane)과 제2 래인을 포함하는 제1 보빈(bobbin)과, 제3 래인과 제4 래인을 포함하는 제2 보빈을 제공하되, 초전도 선재는 상기 제1 래인에 제2 횟수만큼 제1 방향으로 권선되고, 상기 제2 래인에 제1 횟수만큼 제2 방향으로 권선되고, 상기 제3 래인에는 상기 제2 횟수만큼 제1 방향으로 권선되고, 상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 서로 다르고, 상기 초전도 선재는 연속되고, 상기 제1 보빈의 제1 래인으로부터 상기 초전도 선재를 상기 제2 보빈의 제4 래인에 제1 횟수만큼 제2 방향으로 권선하면서, 상기 제2 보빈의 제3 래인으로부터 상기 초전도 선재를 상기 소오스 릴에 상기 제1 횟수만큼 상기 제2 방향으로 권선하는 것을 포함한다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 태양에 따른 마그넷은 제1 래인(lane)과 제2 래인을 포함하는 제1 보빈(bobbin), 제3 래인과 제4 래인을 포함하고, 상기 제1 보빈에 접하여 고정된 제2 보빈, 및 상기 제1 래인 내지 상기 제4 래인에 권선된 초전도 선재를 포함하되, 상기 초전도 선재는 연속되고 상기 제1 래인과 상기 제3 래인에 제1 방향으로 권선되고, 상기 제2 래인과 상기 제4 래인에 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 권선된다.
도 1 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 권선 방법을 설명하기 위한 중간단계 도면들이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 권선 방법을 이용하여 제조된 마그넷을 설명하기 위한 도면이다.
도 12 내지 도 21은 본 발명의 다른 실시예에 따른 권선 방법을 설명하기 위한 중간단계 도면들이다.
도 22는 본 발명의 다른 실시예에 따른 권선 방법을 이용하여 제조된 마그넷을 설명하기 위한 도면이다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에서 사용되는 소오스 릴을 설명하기 위한 사시도이다.
도 24는 본 발명의 일 실시예에서 사용되는 보빈을 설명하기 위한 사시도이다.
도 25는 도 24에 도시된 보빈에 초전도 선재가 권선되는 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도 26는 도 11 에 도시된 마그넷 중에서 보빈이 적층된 형상을 설명하기 위한 사시도이다.
도 27은 도 11 에 도시된 마그넷에 초전도 선재가 권선된 형상을 설명하기 위한 사시도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
하나의 소자(elements)가 다른 소자와 "접속된(connected to)" 또는 "커플링된(coupled to)" 이라고 지칭되는 것은, 다른 소자와 직접 연결 또는 커플링된 경우 또는 중간에 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 소자가 다른 소자와 "직접 접속된(directly connected to)" 또는 "직접 커플링된(directly coupled to)"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자를 개재하지 않은 것을 나타낸다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
도 1 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 권선 방법을 설명하기 위한 중간단계 도면들이다. 도 23은 본 발명의 일 실시예에서 사용되는 소오스 릴을 설명하기 위한 사시도이다. 도 24는 본 발명의 일 실시예에서 사용되는 보빈을 설명하기 위한 사시도이다. 도 25는 도 24의 보빈에 초전도 선재가 권선되는 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 23을 참조하면, 소오스 릴(source reel)(50)로부터 초전도 선재(10)를 보조 릴(60)에 제1 횟수(N)만큼 제1 방향(예를 들어, 순방향)으로 권선한다.
구체적으로, 소오스 릴(50)은 초전도 선재(10)가 권선되어 있다. 보조 릴(60)은 소오스 릴(50)과 실질적으로 동일한 형상일 수 있고, 최초의 보조 릴(60)에는 초전도 선재(10)가 권선되어 있지 않을 수 있다. 소오스 릴(50)과 보조 릴(60)은 원통 형상일 수 있고, 내부에 중공을 구비할 수 있다. 도시된 것과 같이, 소오스 릴(50)이 회전되면서, 초전도 선재(10)가 풀려나와 보조 릴(60)에 권선될 수 있다.
초전도 선재(10)는 BSCCO(Bi-Sr-Ca-Cr-O) 계열의 선재 및 CC(Coated Conductor) 계열의 선재 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도면에서는, 제1 방향(순방향)으로 권선되는 것을, 우측 방향으로(→) 권선되는 것으로 도시하였으나 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2, 도 24를 참조하면, 보조 릴(60)과 제1 보빈(bobbin)(100)을 서로 고정시킨다.
도시된 것과 같이, 보조 릴(60)의 아래에 제1 보빈(100)을 서로 고정시킬 수 있다.
제1 보빈(100)은 초전도 선재(10)가 권선되는 곳으로, 원통 형상을 가질 수 있다. 또한, 제1 보빈(120)의 내부는 중공을 구비할 수 있다. 제1 보빈(120)의 재질은 자기장에 영향을 받지 않아야 한다. 예를 들어, 유리섬유강화플라스틱(GFRP, Glass Fiber Reinfoeced Plastic) 및 베이클라이트(Bakelite), 절연 처리가 된 알루미늄 등일 수 있다.
제1 보빈(100)은 제1 래인(lane)(120a)과 제2 래인(120b)을 포함할 수 있다. 제1 래인(120a), 제2 래인(120b)은 각각 하단 래인, 상단 래인일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 래인(120a)과 제2 래인(120b)은 스페이서(130)에 의해서, 서로 분리될 수 있다.
이러한 스페이서(130)는 제1 보빈(120)에 초전도 선재(10)를 권선할 때 가이드하는 역할을 하며, 부채꼴 형상의 외주면을 가질 수 있다. 스페이서(130)가 제1 보빈(120)의 외주면에 일정 간격으로 위치할 수 있다.
보조 릴(60)과 같이 고정될 때 제1 보빈(100)에는 초전도 선재(10)가 권선되어 있지 않을 수 있다. 즉, 제1 래인(120a)과 제2 래인(120b)에 초전도 선재(10)가 권선되지 않을 수 있다.
보조 릴(60)과 제1 보빈(100)을 고정하는 방식은, 볼트/너트 결합일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 보조 릴(60)과 제1 보빈(100)을 고정할 때, 소오스 릴(50)과 보조 릴(60)은 여전히 초전도 선재(10)를 통해서 연결되어 있다.
도 3, 도 25를 참조하면, 소오스 릴(50)로부터 초전도 선재(10)를 제1 보빈(100)의 제1 래인(120a)에 제2 횟수(2N)만큼 제1 방향(예를 들어, 순방향)으로 권선한다.
결과적으로, 소오스 릴(50)로부터 풀린 초전도 선재(10)는 보조 릴(60)에 제1 횟수(N)만큼 권선되고 제1 보빈(100)의 제1 래인(120a)에 제2 횟수(2N)만큼 권선된 상태가 된다. 즉, 초전도 선재(10)는 끊기지 않고, 소오스 릴(50)로부터 보조 릴(60), 제1 보빈(100)에 권선된다.
도 4를 참조하면, 보조 릴(60)과 제1 보빈(100)을 분리시킨다.
도 5를 참조하면, 보조 릴(60)로부터 초전도 선재(10)를 제1 보빈(100)의 제2 래인(120b)에 제3 횟수(N)만큼 제1 방향(순방향)과 다른 제2 방향(예를 들어, 역방향)으로 권선하면서, 제1 보빈(100)의 제1 래인(120a)으로부터 초전도 선재(10)를 소오스 릴(50)에 제3 횟수(N)만큼 제2 방향(역방향)으로 권선한다.
구체적으로 설명하면, 소오스 릴(50), 보조 릴(60), 제1 보빈(100)은 초전도 선재(10)를 통해서 서로 연결되어 있다. 따라서, 소오스 릴(50)이 제2 방향(역방향)으로 회전하면, 보조 릴(60)과 제1 보빈(100)은 제2 방향으로 회전한다. 그 결과, 제1 보빈(100)의 제1 래인(120a)으로부터 초전도 선재(10)가 소오스 릴(50)에 권선되고, 보조 릴(60)로부터 초전도 선재(10)가 제1 보빈(100)의 제2 래인(120b)에 권선된다. 즉, 제1 보빈(100)의 제1 래인(120a)의 초전도 선재(10)가 풀리면서 소오스 릴(50)에 권선되고, 보조 릴(60)의 초전도 선재(10)가 풀리면서 제1 보빈(100)의 제2 래인(120b)에 권선된다.
결과적으로, 제1 보빈(100)의 제1 래인(120a)에, 초전도 선재(10)가 제2 횟수(2N)에서 제3 횟수(N)를 뺀 만큼(즉, 2N - N = N) 권선된다. 또한, 제1 보빈(100)의 제2 래인(120b)에, 초전도 선재(10)가 제3 횟수(N)(즉, N)만큼 권선된다.
도면에서는, 제2 방향(역방향)으로 권선되는 것을, 좌측 방향으로(←) 권선되는 것으로 도시하였으나 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1 내지 도 5의 과정에서, 제2 횟수(2N)는 예를 들어, 제1 횟수(N)의 2배일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제3 횟수(N)는 예를 들어, 제1 횟수와 서로 동일할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다만, 제2 횟수(2N)가 제1 횟수(N)의 2배이고, 제1 횟수(N)와 제3 횟수(N)가 동일한 경우에, 제1 보빈(100)의 제1 래인(120a)에 초전도 선재(10)가 순방향 N회 권선되고, 제1 보빈(100)의 제2 래인(120b)에 초전도 선재(10)가 역방향 N회 권선된다.
도 6을 참조하면, 소오스 릴(50)로부터 초전도 선재(10)를 제1 보빈(100)의 제1 래인(120a)에 제1 횟수(N)만큼 제1 방향(예를 들어, 순방향)으로 권선한다.
따라서, 제1 보빈(100)의 제1 래인(120a)에 초전도 선재(10)가 순방향 2N회(= N회 + N회) 권선된다.
도 7을 참조하면, 제1 보빈(100)과 제2 보빈(101)을 서로 고정시킨다.
구체적으로, 제2 보빈(101)은 제1 보빈(100)과 실질적으로 동일한 구성을 가질 수 있다. 즉, 제2 보빈(101)은 제3 래인(120c), 제4 래인(120d)을 포함할 수 있고, 제3 래인(120c), 제4 래인(120d)은 각각 하단 래인, 상단 래인일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제3 래인(120c)과 제4 래인(120d)은 스페이서(130)에 의해서, 서로 분리될 수 있다.
도시된 것과 같이, 제1 보빈(100)의 아래에 제2 보빈(101)을 고정시킬 수 있다. 제1 보빈(100)과 제2 보빈(101)을 같이 고정될 때 제2 보빈(101)에는 초전도 선재(10)가 권선되어 있지 않을 수 있다. 제1 보빈(100)과 제2 보빈(101)을 고정하는 방식은, 볼트/너트 결합일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 8을 참조하면, 소오스 릴(50)로부터 초전도 선재(10)를 제2 보빈(101)의 제3 래인(120c)에 제2 횟수(2N)만큼 제1 방향으로 권선한다.
결과적으로, 소오스 릴(50)로부터 풀린 초전도 선재(10)는 제1 보빈(100)의 제1 래인(120a)에 순방향 2N회만큼 권선되고 제1 보빈(100)의 제1 래인(120a)에 역방향 N회만큼 권선되고, 제2 보빈(101)의 제3 래인(120c)에 순방향 제2 횟수(2N)만큼 권선된다. 즉, 초전도 선재(10)는 끊기지 않고, 소오스 릴(50)로부터 제1 보빈(100), 제2 보빈(101)에 권선된다.
도 9을 참조하면, 제1 보빈(100)과 제2 보빈(101)을 분리시킨다.
도 10을 참조하면, 제1 보빈(100)의 제1 래인(120a)으로부터 초전도 선재(10)를 제2 보빈(101)의 제4 래인(120d)에 제3 횟수(N)만큼 제1 방향과 다른 제2 방향(예를 들어, 역방향)으로 권선하면서, 제2 보빈(101)의 제3 래인(120c)으로부터 초전도 선재(10)를 소오스 릴(50)에 제3 횟수(N)만큼 제2 방향으로 권선한다.
구체적으로 설명하면, 소오스 릴(50), 제1 보빈(100), 제2 보빈(101)은 초전도 선재(10)를 통해서 서로 연결되어 있다. 따라서, 소오스 릴(50)이 제2 방향으로 회전하면, 제1 보빈(100)과 제2 보빈(101)은 제2 방향으로 회전한다. 그 결과, 제2 보빈(101)의 제3 래인(120c)으로부터 초전도 선재(10)가 소오스 릴(50)에 권선되고, 제1 보빈(100)의 제1 래인(120a)으로부터 초전도 선재(10)가 제2 보빈(101)의 제4 래인(120d)에 권선된다. 즉, 제2 보빈(101)의 제3 래인(120c)의 초전도 선재(10)가 풀리면서 소오스 릴(50)에 권선되고, 제1 보빈(100)의 제1 래인(120a)의 초전도 선재(10)가 풀리면서 제2 보빈(101)의 제4 래인(120d)에 권선된다.
결과적으로, 제2 보빈(101)의 제3 래인(120c)에, 초전도 선재(10)가 제2 횟수(2N)에서 제3 횟수(N)를 뺀 만큼(즉, 2N - N = N) 권선된다. 또한, 제2 보빈(101)의 제4 래인(120d)에, 초전도 선재(10)가 제3 횟수(N)(즉, N)만큼 권선된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 권선 방법에 따르면, 여러 개의 보빈(100, 101)에 연속하여 초전도 선재(10)를 권선할 수 있다. 즉, 커팅된 초전도 선재(10)를 접합하지 않아도 된다. 따라서, 접합 부분에 의해서 발생할 수 있는, 불필요 저항 성분을 최소화할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 권선 방법을 이용하여 제조된 마그넷을 설명하기 위한 도면이다. 즉, 도 1 내지 도 10의 과정 후에, 도 6 내지 도 10의 과정을 반복적으로 진행하여 마그넷을 완성할 수 있다. 도 26는 도 11의 마그넷 중에서 보빈이 적층된 형상을 설명하기 위한 사시도이다. 도 27은 도 11의 마그넷에 초전도 선재가 권선된 형상을 설명하기 위한 사시도이다.
도 11 및 도 26을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마그넷(200)은 적층된 다수의 보빈(100, 101) 및 초전도 선재(10)를 포함한다. 다수의 보빈(100, 101) 각각은 2개의 래인(120a, 120b, 120c, 120d)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 보빈(100)은 제1 래인(120a), 제2 래인(120b)을 포함하고, 제2 보빈(101)은 제3 래인(120c)과 제4 래인(120d)을 포함한다. 제2 보빈(101)은 제1 보빈(100)에 접하여(예를 들어, 제1 보빈(100)의 아래에 접하여) 고정될 수 있다.
도 11 및 도 27을 참조하면, 초전도 선재(10)는 다수의 보빈(100, 101)의 각 래인(120a, 120b, 120c, 120d)에 권선될 수 있다. 특히, 초전도 선재(10)는 다수의 보빈(100, 101)의 각 래인(120a, 120b, 120c, 120d)에 권선되면서도, 연속될 수 있다. 여기서, 초전도 선재(10)가 연속된다는 의미는, 초전도 선재(10)를 서로 다른 보빈(100, 101)에 권선하면서 커팅하지 않고 연결하는 것을 의미한다. 즉, 초전도 선재(10)가 연속되는 경우에, 초전도 선재(10)에 접합 부분이 없을 수 있다.
도 11을 참조하면, 초전도 선재(10)는 각 래인마다 동일한 횟수만큼(N회) 권선될 수 있다. 또한, 초전도 선재(10)는 위에서부터 교대로 순방향(→) N회, 역방향(←) N회 권선될 수 있다. 구체적으로, 제1 보빈(100)의 제1 래인(120a)과 제2 보빈(101)의 제3 래인(120c)에 제1 방향(순방향)으로 N회 권선되고, 제1 보빈(100)의 제2 래인(120b)과 제2 보빈(101)의 제4 래인(120d)에 제1 방향과 다른 제2 방향(역방향)으로 N회 권선될 수 있다.
다수의 보빈(100, 101)은 서로 볼트, 너트에 의해서 고정될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 12 내지 도 21은 본 발명의 다른 실시예에 따른 권선 방법을 설명하기 위한 중간단계 도면들이다. 설명의 편의상, 도 1 내지 도 10을 이용하여 설명한 것과 다른 부분을 위주로 설명한다.
도 12를 참조하면, 소오스 릴(50)로부터 초전도 선재(10)를 보조 릴(60)에 제1 횟수(N)만큼 제1 방향(예를 들어, 순방향)으로 권선한다.
도 13을 참조하면, 보조 릴(60)과 제1 보빈(100)을 서로 고정시킨다.
도시된 것과 같이, 보조 릴(60)의 위에 제1 보빈(100)을 서로 고정시킬 수 있다.
보조 릴(60)과 제1 보빈(100)을 고정할 때, 소오스 릴(50)과 보조 릴(60)은 여전히 초전도 선재(10)를 통해서 연결되어 있다.
도 14를 참조하면, 소오스 릴(50)로부터 초전도 선재(10)를 제1 보빈(100)의 제2 래인(120b)에 제2 횟수(2N)만큼 제1 방향(예를 들어, 순방향)으로 권선한다.
결과적으로, 소오스 릴(50)로부터 풀린 초전도 선재(10)는 보조 릴(60)에 제1 횟수(N)만큼 권선되고 제1 보빈(100)의 제2 래인(120b)에 제2 횟수(2N)만큼 권선된 상태가 된다. 즉, 초전도 선재(10)는 끊기지 않고, 소오스 릴(50)로부터 보조 릴(60), 제1 보빈(100)에 권선된다.
도 15를 참조하면, 보조 릴(60)과 제1 보빈(100)을 분리시킨다.
도 16를 참조하면, 보조 릴(60)로부터 초전도 선재(10)를 제1 보빈(100)의 제1 래인(120a)에 제3 횟수(N)만큼 제1 방향과 다른 제2 방향(예를 들어, 역방향)으로 권선하면서, 제1 보빈(100)의 제2 래인(120b)으로부터 초전도 선재(10)를 소오스 릴(50)에 제3 횟수(N)만큼 제2 방향(역방향)으로 권선한다.
구체적으로 설명하면, 소오스 릴(50), 보조 릴(60), 제1 보빈(100)은 초전도 선재(10)를 통해서 서로 연결되어 있다. 따라서, 소오스 릴(50)이 제2 방향으로 회전하면, 보조 릴(60)과 제1 보빈(100)은 제2 방향으로 회전한다. 그 결과, 제1 보빈(100)의 제2 래인(120b)으로부터 초전도 선재(10)가 소오스 릴(50)에 권선되고, 보조 릴(60)로부터 초전도 선재(10)가 제1 보빈(100)의 제1 래인(120a)에 권선된다. 즉, 제1 보빈(100)의 제2 래인(120b)의 초전도 선재(10)가 풀리면서 소오스 릴(50)에 권선되고, 보조 릴(60)의 초전도 선재(10)가 풀리면서 제1 보빈(100)의 제1 래인(120a)에 권선된다.
결과적으로, 제1 보빈(100)의 제2 래인(120b)에, 초전도 선재(10)가 제2 횟수(2N)에서 제3 횟수(N)를 뺀 만큼(즉, 2N - N = N) 권선된다. 또한, 제1 보빈(100)의 제1 래인(120a)에, 초전도 선재(10)가 제3 횟수(N)(즉, N)만큼 권선된다.
도 17을 참조하면, 소오스 릴(50)로부터 초전도 선재(10)를 제1 보빈(100)의 제2 래인(120b)에 제1 횟수(N)만큼 제1 방향(예를 들어, 순방향)으로 권선한다.
따라서, 제1 보빈(100)의 제2 래인(120b)에 초전도 선재(10)가 순방향 2N회(= N회 + N회) 권선된다.
도 18을 참조하면, 제1 보빈(100)과 제2 보빈(101)을 서로 고정시킨다.
제1 보빈(100)과 제2 보빈(101)을 서로 고정시키는 것은, 제1 보빈(100)의 위에 제2 보빈(101)을 고정시킬 수 있다.
도 19를 참조하면, 소오스 릴(50)로부터 초전도 선재(10)를 제2 보빈(101)의 제4 래인(120d)에 제2 횟수(2N)만큼 제1 방향으로 권선한다.
결과적으로, 소오스 릴(50)로부터 풀린 초전도 선재(10)는 제1 보빈(100)의 제2 래인(120b)에 순방향 2N회만큼 권선되고 제1 보빈(100)의 제1 래인(120a)에 역방향 N회만큼 권선되고, 제2 보빈(101)의 제4 래인(120d)에 순방향 제2 횟수(2N)만큼 권선된 상태가 된다. 즉, 초전도 선재(10)는 끊기지 않고, 소오스 릴(50)로부터 제1 보빈(100), 제2 보빈(101)에 권선된다.
도 20을 참조하면, 제1 보빈(100)과 제2 보빈(101)을 분리시킨다.
도 21을 참조하면, 제1 보빈(100)의 제2 래인(120b)으로부터 초전도 선재(10)를 제2 보빈(101)의 제3 래인(120c)에 제3 횟수(N)만큼 제1 방향과 다른 제2 방향으로 권선하면서, 제2 보빈(101)의 제4 래인(120d)으로부터 초전도 선재(10)를 소오스 릴(50)에 제3 횟수(N)만큼 제2 방향으로 권선한다.
구체적으로 설명하면, 소오스 릴(50), 제1 보빈(100), 제2 보빈(101)은 초전도 선재(10)를 통해서 서로 연결되어 있다. 따라서, 소오스 릴(50)이 제2 방향으로 회전하면, 제1 보빈(100)과 제2 보빈(101)은 제2 방향으로 회전할 수 있다. 그 결과, 제2 보빈(101)의 제4 래인(120d)으로부터 초전도 선재(10)가 소오스 릴(50)에 권선되고, 제1 보빈(100)의 제2 래인(120b)으로부터 초전도 선재(10)가 제2 보빈(101)의 제3 래인(120c)에 권선된다. 즉, 제2 보빈(101)의 제4 래인(120d)의 초전도 선재(10)가 풀리면서 소오스 릴(50)에 권선되고, 제1 보빈(100)의 제2 래인(120b)의 초전도 선재(10)가 풀리면서 제2 보빈(101)의 제3 래인(120c)에 권선된다.
결과적으로, 제2 보빈(101)의 제4 래인(120d)에, 초전도 선재(10)가 제2 횟수(2N)에서 제3 횟수(N)를 뺀 만큼(즉, 2N - N = N) 권선된다. 또한, 제2 보빈(101)의 제3 래인(120c)에, 초전도 선재(10)가 제3 횟수(N)(즉, N)만큼 권선된다.
도 22는 본 발명의 다른 실시예에 따른 권선 방법을 이용하여 제조된 마그넷을 설명하기 위한 도면이다.
도 22를 참조하면, 초전도 선재(10)는 아래에서부터 교대로 역방향(←) N회, 순방향(→) N회 권선될 수 있다. 구체적으로, 제1 보빈(100)의 제1 래인(120a)과 제2 보빈(101)의 제3 래인(120c)에 제1 방향과 다른 제2 방향(역방향)으로 N회 권선되고, 제1 보빈(100)의 제2 래인(120b)과 제2 보빈(101)의 제4 래인(120d)에 제1 방향(순방향)으로 N회 권선될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 초전도 선재 50: 소오스 릴
60: 보조 릴 100: 제1 보빈
101: 제2 보빈 120a: 제1 래인
120b: 제2 래인 120c: 제3 래인
120d: 제4 래인

Claims (18)

  1. 초전도 선재가 권선되어 있는 소오스 릴(source reel)과, 제1 래인(lane)과 제2 래인을 포함하는 제1 보빈(bobbin)과, 제3 래인과 제4 래인을 포함하는 제2 보빈을 제공하고,
    상기 소오스 릴로부터 초전도 선재를 제1 보빈의 제1 래인에 제1 횟수만큼 제1 방향으로 권선하고,
    상기 제1 보빈과 상기 제2 보빈을 서로 고정시키고,
    상기 소오스 릴로부터 상기 초전도 선재를 상기 제2 보빈의 제3 래인에 제2 횟수만큼 상기 제1 방향으로 권선하고,
    상기 제1 보빈과 상기 제2 보빈을 분리시키고,
    상기 제1 보빈의 제1 래인으로부터 상기 초전도 선재를 상기 제2 보빈의 제4 래인에 제3 횟수만큼 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 권선하면서, 상기 제2 보빈의 제3 래인으로부터 상기 초전도 선재를 상기 소오스 릴에 상기 제3 횟수만큼 상기 제2 방향으로 권선하는 것을 포함하는 권선 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 횟수와 상기 제3 회수는 서로 동일한 권선 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제2 횟수는 상기 제1 횟수의 2배인 권선 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 보빈의 제1 래인, 제2 래인은 각각 하단 래인, 상단 래인이고,
    상기 제2 보빈의 제3 래인, 제4 래인은 각각 하단 래인, 상단 래인인 권선 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제1 보빈과 상기 제2 보빈을 서로 고정시키는 것은, 상기 제1 보빈의 아래에 상기 제2 보빈을 고정시키는 권선 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 보빈의 제1 래인, 제2 래인은 각각 상단 래인, 하단 래인이고,
    상기 제2 보빈의 제3 래인, 제4 래인은 각각 상단 래인, 하단 래인인 권선 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제1 보빈과 상기 제2 보빈을 서로 고정시키는 것은, 상기 제1 보빈의 위에 상기 제2 보빈을 고정시키는 권선 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 소오스 릴, 상기 제1 보빈, 상기 제2 보빈에 권선되는 초전도 선재는, 연속된 초전도 선재인 권선 방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 소오스 릴로부터 초전도 선재를 보조 릴에 제1 횟수만큼 제1 방향으로 권선하고,
    상기 보조 릴과 상기 제1 보빈을 서로 고정시키고,
    상기 소오스 릴로부터 상기 초전도 선재를 상기 제1 보빈의 제1 래인에 제2 횟수만큼 상기 제1 방향으로 권선하고,
    상기 보조 릴과 상기 제1 보빈을 분리시키고,
    상기 보조 릴로부터 상기 초전도 선재를 상기 제1 보빈의 제2 래인에 제3 횟수만큼 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 권선하면서, 상기 제1 보빈의 제1 래인으로부터 상기 초전도 선재를 상기 소오스 릴에 상기 제3 횟수만큼 상기 제2 방향으로 권선하는 것을 더 포함하는 권선 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제1 횟수와 상기 제3 회수는 서로 동일한 권선 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제2 횟수는 상기 제1 횟수의 2배인 권선 방법.
  12. 소오스 릴(source reel)과, 제1 래인(lane)과 제2 래인을 포함하는 제1 보빈(bobbin)과, 제3 래인과 제4 래인을 포함하는 제2 보빈을 제공하되, 초전도 선재는 상기 제1 래인에 제2 횟수만큼 제1 방향으로 권선되고, 상기 제2 래인에 제1 횟수만큼 제2 방향으로 권선되고, 상기 제3 래인에는 상기 제2 횟수만큼 제1 방향으로 권선되고, 상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 서로 다르고, 상기 초전도 선재는 연속되고,
    상기 제1 보빈의 제1 래인으로부터 상기 초전도 선재를 상기 제2 보빈의 제4 래인에 제1 횟수만큼 제2 방향으로 권선하면서, 상기 제2 보빈의 제3 래인으로부터 상기 초전도 선재를 상기 소오스 릴에 상기 제1 횟수만큼 상기 제2 방향으로 권선하는 것을 포함하는 권선 방법.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 제2 횟수는 상기 제1 횟수의 2배인 권선 방법.
  14. 제1 래인(lane)과 제2 래인을 포함하는 제1 보빈(bobbin);
    제3 래인과 제4 래인을 포함하고, 상기 제1 보빈에 접하여 고정된 제2 보빈; 및
    상기 제1 래인 내지 상기 제4 래인에 권선된 초전도 선재를 포함하되,
    상기 초전도 선재는 연속되고 상기 제1 래인과 상기 제3 래인에 제1 방향으로 권선되고, 상기 제2 래인과 상기 제4 래인에 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 권선되는 마그넷.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 제1 보빈의 제1 래인, 제2 래인은 각각 하단 래인, 상단 래인이고,
    상기 제2 보빈의 제3 래인, 제4 래인은 각각 하단 래인, 상단 래인인 마그넷.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 제1 보빈은 상기 제1 래인과 상기 제2 래인 사이에 배치된 제1 스페이서를 더 포함하고,
    상기 제2 보빈은 상기 제3 래인과 상기 제4 래인 사이에 배치된 제2 스페이서를 더 포함하는 마그넷.
  17. 제 14항에 있어서,
    상기 초전도 선재는 상기 제1 내지 제4 래인에 동일한 횟수로 권선되는 마그넷.
  18. 제 14항에 있어서,
    상기 제1 보빈과 상기 제2 보빈은 볼트, 너트에 의해서 고정된 마그넷.
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