KR101454455B1 - 공동권선 구조의 초전도 더블 팬케이크 코일 보빈 - Google Patents

공동권선 구조의 초전도 더블 팬케이크 코일 보빈 Download PDF

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Abstract

본 발명은 초전도 더블 팬케이크 코일 보빈에 관한 것으로서, 강한 장력으로 초전도선재를 권선하여 코일을 구조적으로 단단히 고정할 수 있는 공동권선(Co-Winding) 구조의 초전도 더블 팬케이크 코일 보빈이 개시된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 초전도선재가 더블 팬케이크 형태로 권선되는 한 쌍의 제1센터링 및 제2센터링과, 상기 제1센터링 및 제2센터링 사이에 개재되는 미들플레이트와, 상기 초전도선재를 수용하도록 상기 제1센터링 및 제2센터링의 외측면에 각각 설치되는 제1사이드플레이트 및 제2사이드플레이트를 포함하는 초전도 더블 팬케이크 코일 보빈에 있어서, 상기 초전도선재를 감싸며 공동권선되는 테이핑선재를 더 포함하되, 상기 테이핑선재는 상기 초전도선재보다 인장 강도가 상대적으로 큰 재질로 이루어져 일정 장력 이상으로 권선되는 것을 기술적 요지로 한다.
이에 따른 본 발명에 의하면, 고온 초전도선재보다 현저히 강한 인장 강도를 가지는 테이핑선재가 상기 초전도선재를 강한 권선 장력으로 감싸면서 공동권선되므로 전류 인가시 강한 전자력에도 코일이 움직이지 않고 견고히 고정된다. 이에 따라 전자력에 의한 퀀치 현상도 발생하지 않게 되므로 초전도코일의 특성 저하를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

공동권선 구조의 초전도 더블 팬케이크 코일 보빈{DOUBLE PANCAKE COIL BOBBIN OF CO-WINDING STRUCTURE}
본 발명은 초전도 더블 팬케이크 코일 보빈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 강한 장력으로 초전도선재를 권선하여 코일을 구조적으로 단단히 고정할 수 있는 공동권선(Co-Winding) 구조의 초전도 더블 팬케이크 코일 보빈에 관한 것이다.
일반적으로 초전도코일에 전류를 인가하면 전자력이 발생하게 되고 전자력에 의해 코일이 움직이게 된다. 이러한 코일의 움직임은 국지적 발열로 이어지고 퀀치(quench)를 유발시켜 초전도코일의 특성을 저하시키게 된다.
이러한 이유로 인해 초전도코일을 기계적으로 단단히 고정할 수 있는 구조의 코일 보빈이 요구되고 있다.
한편, 기존의 저온 초전도코일은 초전도도체가 니오븀티타늄(NbTi)이라는 금속계 재료이므로 약 70kgf의 강한 장력으로 권선 가능하기 때문에 초전도 성능에 이상이 없다.
그러나, 고온 초전도선재는 선재 재료가 세라믹이나 얇은 막으로 층층이 겹쳐놓은 구조이므로 인장 강도가 매우 약해 강한 장력으로 권선할 수 없는 문제점이 있다. 이러한 문제점으로 인해 초전도코일을 극저온 에폭시로 함침하여 초전도코일이 움직이지 않게 고정하는 방법이 있으나, 이 경우 박막형으로 적층된 선재가 극저온에서 박리현상이 발생하므로 퀀치 현상으로 인한 초전도코일의 특성이 저하되는 문제점이 있다.
KR 10-0549195 B1 KR 10-1243310 B1 KR 10-1198305 B1
앞선 배경기술에서 도출된 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 고온 초전도선재가 가지는 인장 강도보다 현저히 강한 장력으로 초전도선재를 권선하여 강한 전자력에도 코일이 움직이지 않게 고정할 수 있도록 하는 공동권선 구조의 초전도 더블 팬케이크 코일 보빈을 제공하는 것이다.
상기한 목적은, 본 발명의 실시예에 따라, 초전도선재가 더블 팬케이크 형태로 권선되는 한 쌍의 제1센터링 및 제2센터링과, 상기 제1센터링 및 제2센터링 사이에 개재되는 미들플레이트와, 상기 초전도선재를 수용하도록 상기 제1센터링 및 제2센터링의 외측면에 각각 설치되는 제1사이드플레이트 및 제2사이드플레이트를 포함하는 초전도 더블 팬케이크 코일 보빈에 있어서, 상기 초전도선재를 감싸며 공동권선되는 테이핑선재를 더 포함하되, 상기 테이핑선재는 상기 초전도선재보다 인장 강도가 상대적으로 큰 재질로 이루어져 일정 장력 이상으로 권선되는 것을 특징으로 하는 공동권선 구조의 초전도 더블 팬케이크 코일 보빈에 의해 달성된다.
바람직하게는, 상기 미들플레이트에는 상기 초전도선재 및 테이핑선재가 통과가능하도록 개구된 슬롯부가 형성되며, 상기 제1센터링에는 일정 길이의 초전도선재 및 테이핑선재가 상기 슬롯부를 통과하여 먼저 공동권선되고, 상기 제2센터링에는 상기 슬롯부를 통과하지 않은 나머지 길이의 초전도선재 및 테이핑선재가 공동권선되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 테이핑선재는 상기 초전도선재보다 적어도 1회전 이상 더 권선되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제1사이드플레이트 및 제2사이드플레이트는 외주연 일측이 절개된 절개홈이 각각 형성되며, 상기 절개홈에는 각각 제1전류단자 체결블록 및 제2전류단자 체결블록이 고정 거치되어 상기 초전도선재와 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기한 실시예에 따른 본 발명의 공동권선 구조의 초전도 더블 팬케이크 코일 보빈에 의하면, 고온 초전도선재보다 현저히 강한 인장 강도를 가지는 테이핑선재가 상기 초전도선재를 강한 권선 장력으로 감싸면서 공동권선되므로 전류 인가시 강한 전자력에도 코일이 움직이지 않고 견고히 고정된다. 이에 따라 전자력에 의한 퀀치 현상도 발생하지 않게 되므로 초전도코일의 특성 저하를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 공동권선 구조의 초전도 더블 팬케이크 코일 보빈을 도시하는 사시도이고,
도2는 도1의 분해 사시도이고,
도3은 본 발명의 실시예에 따른 미들플레이트를 설명하기 위한 사시도이고,
도4는 본 발명의 실시예에 따른 전류단자 체결블록을 설명하기 위한 확대 사시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 한편, 해당 기술분야의 통상적인 지식을 가진자로부터 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 도시 및 상세한 설명은 간략히 하거나 생략하고 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 상세히 설명하도록 한다.
본 발명의 실시예에 따른 공동권선 구조의 초전도 더블 팬케이크 코일 보빈은, 도1 및 도2에 도시된 바와 같이, 초전도선재(100)가 더블 팬케이크 형태로 권선되는 한 쌍의 제1센터링(320) 및 제2센터링(340)과, 상기 제1센터링(320) 및 제2센터링(340) 사이에 개재되는 미들플레이트(520)와, 상기 초전도선재(100)를 수용하도록 상기 제1센터링(320) 및 제2센터링(340)의 외측면에 각각 설치되는 제1사이드플레이트(540) 및 제2사이드플레이트(560)를 포함한다.
상기한 구성의 본 발명은 바람직한 실시예에 따라, 상기 초전도선재(100)를 감싸며 공동권선되는 테이핑선재(200)를 더 포함하되, 상기 테이핑선재(200)는 상기 초전도선재(100)보다 인장 강도가 상대적으로 큰 재질로 이루어져 일정 장력 이상으로 권선되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 인장 강도가 약한 고온 초전도선재(100)를 테이핑선재(200)로 감싸면서 강한 장력(대략 70kgf 이상)으로 권선할 수 있게 되므로 전류 인가시 강한 전자력에도 초전도선재(100)가 권선된 형태의 코일이 움직이지 않고 견고히 고정될 수 있다.
한편, 도2 및 도3을 참조하면 알 수 있듯이, 상기 미들플레이트(520)에는 상기 초전도선재(100) 및 테이핑선재(200)가 통과가능하도록 개구된 슬롯부(522)가 형성된다. 여기서, 상기 제1센터링(320)에는 일정 길이의 초전도선재(100) 및 테이핑선재(200)가 상기 슬롯부(522)를 통과하여 먼저 공동권선되고, 상기 제2센터링(340)에는 상기 슬롯부(522)를 통과하지 않은 나머지 길이의 초전도선재(100) 및 테이핑선재(200)가 공동권선된다. 여기서, 도2를 보면 상기 초전도선재(100) 및 테이핑선재(200)가 미들플레이트(520)를 사이에 두고 끊겨져 있는 것으로 보이나, 이는 분해 사시도를 보다 쉽게 표현하기 위해 분리 표현한 것이며, 실제로는 제1센터링(320) 및 제2센터링(340)에 권선되는 초전도선재(100) 및 테이핑선재(200)가 상기 슬롯부(522)를 통과하여 서로 연결되어 있다.
그리고, 도4를 참조하면 알 수 있듯이, 상기 테이핑선재(200)는 상기 초전도선재(100)보다 적어도 1회전 이상 더 권선되는 것이 바람직하며, 상기 테이핑선재(200)는 상기 초전도선재(100)의 권선이 끝난 지점보다 수 회전 더 권선되어 코일의 중심방향으로 권선 장력이 더 중첩되게 함으로써 이미 권선된 초전도선재(100)가 상기 테이핑선재(200)로부터 더 견고히 지지받을 수 있도록 한다.
또한, 도2 및 도4를 참조하면 알 수 있듯이, 상기 제1사이드플레이트(540) 및 제2사이드플레이트(560)는 외주연 일측이 절개된 절개홈(542,562)이 각각 형성되며, 상기 절개홈(542,562)에는 각각 제1전류단자 체결블록(740) 및 제2전류단자 체결블록(760)이 고정 거치되어 상기 초전도선재(100)와 연결된다. 여기서, 상기 제1 및 제2 전류단자 체결블록(740,760)과 상기 초전도선재(100) 사이에는 조인트용 초전도부재(742,762)를 납땜하여 서로 연결 고정될 수 있도록 한다. 이때 상기 조인트용 초전도부재(100)를 납땜할 때에는 상기 초전도선재(100)에 장력이 걸려있는 상태에서 하고 캡톤 테이프 등으로 상기 초전도선재(100)를 고정한다.
지금까지 설명한 본 발명에 따르면, 고온 초전도선재보다 현저히 강한 인장 강도를 가지는 테이핑선재가 상기 초전도선재를 강한 권선 장력으로 감싸면서 공동권선되므로 전류 인가시 강한 전자력에도 코일이 움직이지 않고 견고히 고정된다. 이에 따라 전자력에 의한 퀀치 현상도 발생하지 않게 되므로 초전도코일의 특성 저하를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
전술한 내용은 후술할 발명의 청구범위를 더욱 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 상술하였다. 상술한 실시예들은 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상의 범위에서 다양한 수정 및 변경이 가능할 것이다. 이러한 다양한 수정 및 변경 또한 본 발명의 기술적 사상의 범위 내라면 하기에서 기술되는 본 발명의 청구범위에 속한다 할 것이다.
100: 초전도선재 200: 테이핑선재
320: 제1센터링 340: 제2센터링
520: 미들플레이트 522: 슬롯부
540: 제1사이드플레이트 542: 절개홈
560: 제2사이드플레이트 562: 절개홈
740: 제1전류단자 체결블록 742: 조인트용 초전도부재
760: 제2전류단자 체결블록 762: 조인트용 초전도부재

Claims (4)

  1. 초전도선재가 더블 팬케이크 형태로 권선되는 한 쌍의 제1센터링 및 제2센터링과, 상기 제1센터링 및 제2센터링 사이에 개재되는 미들플레이트와, 상기 초전도선재를 수용하도록 상기 제1센터링 및 제2센터링의 외측면에 각각 설치되는 제1사이드플레이트 및 제2사이드플레이트를 포함하는 초전도 더블 팬케이크 코일 보빈에 있어서,
    상기 초전도선재를 감싸며 공동권선되는 테이핑선재를 더 포함하되, 상기 테이핑선재는 상기 초전도선재보다 인장 강도가 상대적으로 큰 재질로 이루어져 일정 장력 이상으로 권선되는 것을 특징으로 하는 공동권선 구조의 초전도 더블 팬케이크 코일 보빈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 미들플레이트에는 상기 초전도선재 및 테이핑선재가 통과가능하도록 개구된 슬롯부가 형성되며,
    상기 제1센터링에는 일정 길이의 초전도선재 및 테이핑선재가 상기 슬롯부를 통과하여 먼저 공동권선되고,
    상기 제2센터링에는 상기 슬롯부를 통과하지 않은 나머지 길이의 초전도선재 및 테이핑선재가 공동권선되는 것을 특징으로 하는 공동권선 구조의 초전도 더블 팬케이크 코일 보빈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 테이핑선재는 상기 초전도선재보다 적어도 1회전 이상 더 권선되는 것을 특징으로 하는 공동권선 구조의 초전도 더블 팬케이크 코일 보빈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1사이드플레이트 및 제2사이드플레이트는 외주연 일측이 절개된 절개홈이 각각 형성되며,
    상기 절개홈에는 각각 제1전류단자 체결블록 및 제2전류단자 체결블록이 고정 거치되어 상기 초전도선재와 연결되는 것을 특징으로 하는 공동권선 구조의 초전도 더블 팬케이크 코일 보빈.
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