KR101385746B1 - 고온초전도 팬케이크 코일 간의 전기적 접합 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고온초전도 팬케이크 코일 간의 전기적 접합 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 고온초전도 팬케이크 코일 간의 전기적 접합 방법은 고온초전도 팬케이크 코일 간의 전기적 접합 방법에 있어서, 고온초전도 선재의 단부를 전기전도성을 지진 재질로 제작된 보빈에 전기적으로 접합시키는 단계와, 상기 보빈에 팬케이크 형태로 코일을 권선시켜서 상층 팬케이크 코일과 하층 팬케이크 코일 각각을 완성시키는 단계와, 상기 보빈에 형성된 관통공에 다수 개의 볼트를 체결시켜서 상층 팬케이크 코일과 하층 팬케이크 코일을 전기적으로 결합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 고온초전도 팬케이크 코일 간의 전기적 접합 방법에 관한 것으로서, 고온 초전도 선재를 이용하여 더블 팬 케이크 형태의 코일을 제작하는 과정을 개선한 고온초전도 팬케이크 코일 간의 전기적 접합 방법에 관한 것이다.
고도화되고 정보화된 사회로 발전함에 따라 정보통신 기기, 전산 기기, 온라인 서비스 기기, 자동생산라인 및 정밀제어 기기가 확충되면서, 이러한 민감하고 중요한 부하에 고품질의 전력을 공급할 목적으로 초전도 전력저장 장치(SMES : superconducting magnetic energy storage)에 대해 연구 및 개발이 활발히 진행되고 있다.
초전도 전력저장 장치의 주요 부분은 초전도 코일로 구성되는 초전도 자석과, 초전도 자석을 수용하는 저온 유지 장치(cryostat)와, 초전도 자석의 두 단자를 저온 유지 장치 외부로 인출하는 전류 리드(current lead)와, 전력계통으로부터 전력을 변환시켜 공급하는 전력 변환기로 구성된다.
제작과정상의 이유로 얇은 테이프 모양으로 제작되는 고온초전도 코일 선재를 권선하여 팬케이크 형태로 초전도 코일을 형성한 후, 한 쌍을 함께 사용함으로써 더블팬케이크 형태를 이룬다.
이러한 더블팬케이크 형태의 코일들은 최종적으로 전기적으로 접합하여 전체 코일을 제작하는 방식을 채태가고 있다.
이러한 초전도 코일과 관련된 선행기술에는 본출원인에 의해 대한민국 특허청에 출원된 출원번호 제10-2010-0003046호, 제10-2009-0019669호, 제10-2008-0103509호와 초전도 변압기에 관련된 출원번호 제10-2003-0035582호, 출원번호 제10-2003-0037691호 등이 있다.
도 1은 이러한 더블팬케이크 코일을 도시하는 사시도이다.
종래의 더블팬케이크 제작 방법은 하층의 팬케이크 코일이 감겨질 동안 상층의 팬케이킁 사용되는 고온초전도 선재가 코일의 보빈(bobbin)과 함께 회전되어야 하며, 하층의 팬케이크 코일이 권선된 후에 상층에 사용되는 선재를 떨어져 있는 반대편의 권선기 릴(reel)에 옮겨야 하는 등의 번거로움이 존재한다.
특히, 특히 고온초전도 선재를 권선기 반대편으로 옮기는 도중에 외부 충격에 의하여 선재가 꺾이기 쉽고, 그 부위의 임계전류가 크게 감소하여 절단 후 다시 납땜 등의 전기적 접합을 해서 사용해야 하는 단점이 있다.
또한, 대형 코일의 경우에 상층의 팬케이크에 사용되는 고온초전도 선재를 사람이 권선기 반대쪽으로 옮기기가 매우 번거로우며 옮기는 도중 고온초전도 선재가 손상되기가 매우 쉽다.
또한 이러한 대형 더블팬케이크 코일 하나를 제작하는 데는 초전도 선재가 수 km 가 소요되기 때문에 고온초전도 선재간의 전기적 접합 없이 더블팬케이크 코일을 제작할 수가 없다.
그리고 더블팬케이크 코일은 상층 코일과 하층 코일을 권선 도중에 절연해야 하는 번거로움이 있다.
본 발명에 따른 고온초전도 팬케이크 코일 간의 전기적 접합 방법은 더블팬케이크 형태로 권선되는 코일의 문제점을 해결한 팬케이크 코일 간의 전기적 접합 방법을 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명에 따른 고온초전도 팬케이크 코일 간의 전기적 접합 방법은 고온초전도 팬케이크 코일 간의 전기적 접합 방법에 있어서, 고온초전도 선재의 단부를 전기전도성을 지닌 재질로 제작된 보빈에 전기적으로 접합시키는 단계와, 상기 보빈에 팬케이크 형태로 코일을 권선시켜서 상층 팬케이크 코일과 하층 팬케이크 코일 각각을 완성시키는 단계와, 상기 보빈에 형성된 관통공에 다수 개의 볼트를 체결시켜서 상층 팬케이크 코일과 하층 팬케이크 코일을 전기적으로 결합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 보빈은 구리 또는 알루미늄 재질로 제작되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 볼트는 상기 보빈과 동일한 전기전도성을 지닌 재질로 제작되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 보빈은 레이스트랙 형태인 것을 특징으로 하고, 레이스트랙 형태의 보빈은 양측 곡선 구간에 볼트가 체결되는 관통공이 형성되는 것을 특징으로 한다.
마지막으로, 상기 볼트가 결합된 관통공에 납 또는 인듐을 녹여서 스며들게 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 고온초전도 팬케이크 코일 간의 전기적 접합 방법은 더블팬케이크 코일의 권선 과정에서 발생되는 선재의 손상과 단락 문제를 해결할 수 있는 장점이 있다.
또한, 전기전도도가 높은 구리 또는 알루미늄으로 보빈과 볼트를 제작하여 접촉저항이 낮아서 주울 열로 인한 퀀치(quench)가 발생할 가능성이 크게 줄게 되고, 수 Km 이상의 대형 코일을 제작하기 용이하다는 장점이 있다.
도 1은 더블팬케이크 코일을 도시하는 사시도.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 고온초전도 팬케이크 코일 간의 전기적 접합 방법을 예시하는 개념사시도.
도 3은 도 2에 예시된 팬케이크 코일의 접합 후 상태의 도시하는 개념사시도.
도 4는 본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따른 고온초전도 팬케이크 코일 간의 전기적 접합 방법을 예시하는 개념사시도.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 고온초전도 팬케이크 코일 간의 전기적 접합 방법을 예시하는 개념사시도.
도 3은 도 2에 예시된 팬케이크 코일의 접합 후 상태의 도시하는 개념사시도.
도 4는 본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따른 고온초전도 팬케이크 코일 간의 전기적 접합 방법을 예시하는 개념사시도.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시 예를 상세하게 설명하고자 한다.
본 발명에 따른 고온초전도 팬케이크 코일 간의 전기적 접합 방법은 보빈에 고온초전도 선재의 단부를 접합시키는 단계, 각각의 팬케이크 코일을 완성시키는 단계와, 볼트를 통해서 팬케이크 코일을 결합시키는 단계를 포함하여 이루어진다.
먼저, 보빈에 고온초전도 선재의 단부를 접합시키는 단계는 고온초전도 선재의 단부를 전기전도도가 높은 재질로 제작된 각각의 보빈에 전기적으로 접합시키는 단계이다.
이 단계는 첫 번째 턴을 권선하기 전에 고온초전도 선재를 보빈에 납 또는 인듐을 이용하여 땜을 하여 전기적으로 접합하는 것이다.
종래의 더블팬케이크 코일의 권선 방법와 달리 권선시에는 상층 팬케이크 코일과 하층 팬케이크 코일을 동일한 방법으로 각각 권선하면 된다.
특히, 더블팬케이크에서와 같이 하층 팬케이크 코일이 권선된 후에 상층 팬케이크 코일을 권선할 고온초전도 선재를 권선기 반대편으로 옮기는 불편함을 해소 할 수 있고 옮기는 과정에서 고온초전도 선재가 손상되는 문제점도 해결할 수 있다.
그리고, 권선되는 보빈 주위에 권선시 방해되는 부착물이 없어지게 된다.
다음으로, 각각의 팬케이크 코일을 완성시키는 단계는 상층 팬케이크 코일과 하층 팬케이크 코일을 각각 전기전도도가 높은 구리나 알루미늄 보빈에 고온초전도 선재의 권선 시작부를 보빈에 인듐이나 납땜을 통하여 전기적으로 접합한 후 권선기를 통해서 권선하여 제작한다.
그리고, 볼트를 통해서 팬케이크 코일을 결합시키는 단계는 둘(상층 팬케이크 코일과 하층 팬케이크 코일)의 전기적인 접합을 위해서는 보빈에 보빈과 같은 재질의 여러 개의 볼트를 체결하여 전기적으로 연결한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 고온초전도 팬케이크 코일 간의 전기적 접합 방법을 예시하는 개념사시도이다.
도 2에 도시된 보빈(3)은 레이스트랙(racetrack) 형태이며, 레이스트랙 형태의 보빈(3)의 양측 곡선 구간에는 볼트가 체결되는 관통공(4)이 형성되어 있다.
도 3은 도 2에 예시된 팬케이크 코일의 접합 후 상태의 도시하는 개념사시도이다.
도 3에 도시된 바와 같이 볼트(5)가 관통공을 통해서 상층 팬케이크 코일과 하층 팬케이크 코일을 연결시킨 후에는 납 또는 인두를 녹여서 볼트 주위에 스며들게 하여 접촉저항이 줄인다.
접촉저항에 의한 주울 열이 보빈에서 발생하게 되면 보빈은 극저온의 코일 중심축에 직접적으로 접촉되어 냉각되므로 접촉저항에 의한 주울 열로 인하여 고온초전도 코일에 퀀치(quench)가 발생할 가능성이 크게 줄게 된다.
이러한 레이스트랙형태의 보빈은 고온초전도 전동기나 발전기의 계자코일 등에 사용하는 것이며, 다른 형태로도 응용가능하다.
도 4는 본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따른 고온초전도 팬케이크 코일 간의 전기적 접합 방법을 예시하는 개념사시도이다.
원 형태의 보빈(8)에 팬케이크 코일이 권선되고, 볼트 구멍을 여러 개 형성하여 상층 팬케이크 코일(6)과 하층 팬케이크 코일(7)을 볼트로 체결하여 전기적으로 연결한다.
이상과 같이 본 발명은 고온초전도 팬케이크 코일 간의 전기적 접합 방법을 제공하는 것을 주요한 기술적 사상으로 하고 있으며, 도면을 참고하여 상술한 실시 예는 단지 하나의 실시 예에 불과하므로 본 발명의 진정한 범위는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.
1, 6: 상층 팬케이크 코일
2, 7: 하층 팬케이크 코일
3: 레이스트랙 형태의 보빈
4: 관통공
5: 볼트
8: 원 형태의 보빈
2, 7: 하층 팬케이크 코일
3: 레이스트랙 형태의 보빈
4: 관통공
5: 볼트
8: 원 형태의 보빈
Claims (6)
- 고온초전도 팬케이크 코일 간의 전기적 접합 방법에 있어서,
고온초전도 선재의 단부를 전기전도성을 지닌 재질로 제작된 보빈에 전기적으로 접합시키는 단계와;
상기 보빈에 팬케이크 형태로 코일을 권선시켜서 상층 팬케이크 코일과 하층 팬케이크 코일 각각을 완성시키는 단계와;
상기 보빈에 형성된 관통공에 다수 개의 볼트를 체결시켜서 상층 팬케이크 코일과 하층 팬케이크 코일을 전기적으로 결합시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고온초전도 팬케이크 코일 간의 전기적 접합 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 보빈은,
구리 또는 알루미늄 재질로 제작되는 것을 특징으로 하는 고온초전도 팬케이크 코일 간의 전기적 접합 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 볼트는 상기 보빈과 동일한 전기전도도를 가지는 재질로 제작되는 것을 특징으로 하는 고온초전도 팬케이크 코일 간의 전기적 접합 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 보빈은 레이스트랙 형태인 것을 특징으로 하는 고온초전도 팬케이크 코일 간의 전기적 접합 방법.
- 제 4 항에 있어서,
레이스트랙 형태의 보빈은 양측 곡선 구간에 볼트가 체결되는 관통공이 형성되는 것을 특징으로 하는 고온초전도 팬케이크 코일 간의 전기적 접합 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 볼트가 결합된 관통공에 납 또는 인듐을 녹여서 스며들게 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고온초전도 팬케이크 코일 간의 전기적 접합 방법.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10483025B2 (en) | 2016-02-03 | 2019-11-19 | Korea University Research And Business Foundation | Superconductive coil module including a shaking coil |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20000007386A (ko) * | 1998-07-02 | 2000-02-07 | 윤문수 | 코일이 권취된 레이스트랙형 초전도 자석 및레이스트랙형 보빈 |
| KR100764867B1 (ko) | 2006-12-07 | 2007-10-09 | 한국전기연구원 | 모듈형 초전도 계자코일 |
| KR101142537B1 (ko) | 2010-12-01 | 2012-05-08 | 한국전기연구원 | 초전도 모터 계자코일 |
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2012
- 2012-07-11 KR KR1020120075455A patent/KR101385746B1/ko not_active IP Right Cessation
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| US10483025B2 (en) | 2016-02-03 | 2019-11-19 | Korea University Research And Business Foundation | Superconductive coil module including a shaking coil |
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| KR20140008663A (ko) | 2014-01-22 |
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