KR101498319B1 - 자기장 발생 가능한 코일과 상기 코일 제조방법 - Google Patents

Abstract

자기장 발생 가능한 코일과 상기 코일 제조방법
본 발명은 전류가 코일에 흐를 때 발생하는 강한 장으로 알려진 자기장을 발생할 수 있는 코일의 제조방법에 관한 것이며, 원통형 튜브에 권선을 형성하는 하는 단계에서, 열원에 의한 열적 힘과 전자기력에 의하여 발생한 기계적 스트레스를 흡수하기 위하여 상기 코일에 적어도 하나의 권선에 적어도 하나의 볼록부와 인접한 권선에 적어도 하나의 오목부를 형성하되, 볼록부는 상기 오목부에 수직되게 연장되게 형성하는 단계를 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 전류가 코일에 흐를 때 발생하는 강한 장으로 알려진 자기장을 발생할 수 있는 코일에 관한 것이며, 상기 코일은 전도성 물질로 만들어진 튜브와 나선형으로 커팅된 라인(4)을 따라서 커팅하되, 코일의 적어도 하나의 권선은 인접한 권선에서 형성된 상응하는 오목부에 수직으로 연장되어 형성된 적어도 하나의 볼록부를 구비함을 특징으로 한다.
(요약서의 도면. 도 1)

Description

자기장 발생 가능한 코일과 상기 코일 제조방법{Coil capable of generating a magnetic field and method for manufacturing said coil}

본 발명은 강한 자기장 발생 및/또는 큰 기계적 스트레스 하에서 성능을 유지하기 위하여 특별히 채택된 자기장 발생 가능한 코일에 관한 것이다.

상기 코일은 일반적으로 도체 또는 초전도체 재질로 제조된 원통형 튜브로 구성되고, 전체 나선형으로 커팅된 라인(cut out line)을 따라 일정한 혹은 일정치 않은 경사도로 커팅된(cut-out) 권선을 형성한다. 강한 자기장을 위한 이러한 코일은 현재 거의 강한 자기장 실험실에서만 독점적으로 사용되고 있으며, 자기공명장치를 통한 이미지 생성을 위해, NMR(Nuclear Magnetic Resonance)로 알려진 핵 자기장 공명장치에 유용할 수도 있을 것이다.

이러한 NMR장치는 보통 환자를 위해 마련한 중앙공간이 있는 터널구조와 중앙 관찰 공간에 균일하게 강한 주 자기장을 만드는 수단과 무선주파수 여기 수단 및 여기 결과에 상응하여 중앙 관찰 공간에 위치한 환자의 몸에서 다시 보내지는 신호처리를 위한 무선주파수 처리 수단을 통합하는 환상의 구조를 가진다. 보내진 무선주파수신호를 미분하여 이미지를 만들기 위해 이 장치들은 또한 강한 균일한 자기장 위에 추가적인 자기장이 겹치도록 경사코일로 알려진 코일을 구비하며, 그 추가적인 자기장의 값은 적용 장소의 공간적 좌표에 따라 달라진다.

그런 NMR장치는 프랑스 특허 출원번호 FR2 892 524의 예에 개시되어 있다. 자기장을 발생하는 경사진 코일 혹은 강한 자기장을 발생하는 그러한 코일은 기계적 스트레스를 일으키는 강한 전자기력을 받아 코일의 권선이 변형되기 쉽다. 권선의 변형은 기계를 신뢰할 수 없게 하고, 비균일하게 생성된 자기장은 고품질의 이미지를 생성하는데 해가 된다.

미국특허 US 제2,592,802호, 유럽특허 EP 제0 146 494호 및 미국특허 US 제3,466,743호는 유도 코일을 설명하고 있는 것으로 알려져 있다. 미국특허 US 제2,592,802호는 도체 재질로 만들어진 튜브를 구성하고, 권선 사이의 분리를 보증하는 수직부분에 의해 권선이 분리되도록 다수의 전체 나선형으로 커팅된 라인을 따라 형성된 유도 코일을 설명하고 있다. 상기의 분리 부분은 원통형 구멍 양쪽에 절연물질로 만들어진 막대가 편리하게 삽입되게 간격을 두는 부분이 한 쌍 생성되도록 커팅된다.

유럽특허 EP 제0 146 494호는 원통형 튜브 속에 만들어진 불완전한 환상형 커팅에 의하여 구성된 유도코일을 설명하고 있고, 상기의 불완전한 환상 형상은 두 개의 수직적 커팅에 의해 연결되어 있다. 이러한 유형의 유도코일은 원자로의 역전류기를 대체하기 위한 것이며, 고강도 전류를 받아 강한 자기장을 형성하기 위한 것은 아니다. 미국특허 US 제3,466,743호는 전도성 재질로 만들어진 튜브를 구성하고, 전체 나선형으로 커팅된 라인을 따라 커팅되어 권선을 형성하는 코일을 설명하고 있으며, 상기의 코일은 튜브를 따라 만들어진 구멍을 지나게 되고, 커팅된 라인은 절연물질로 채워져 고강도 전류가 코일을 지날 때 어떠한 변형도 예방 할 수 있다.

이 문헌들에 개시된 어떠한 코일도 어느 것도 강한 장으로 알려진 자기장을 형성할 목적은 아니었으며, 전자기력에 의해 코일의 권선에 발생하는 스트레스를 흡수할 수도 없다.

본 발명이 해결하려는 과제 중 하나는 자기장, 특히 강한 자기장을 발생시킬 수 있는 하나의 혹은 한 세트의 코일 및 그런 간단한 디자인의 코일을 만들어 전자기력에 의해 코일의 권선 위에 발생하는 스트레스를 흡수하는 방법을 제안함으로써 이러한 모든 문제점을 해결하기 위한 것이다.

본 발명 과제의 해결 수단은 전류가 흐를 때 강한 장으로 알려진 자기장을 발생할 수 있는 코일을 제조하는 방법을 제안한다. 원통형 튜브 안에 상기 코일의 적어도 하나의 권선에 적어도 하나의 볼록부와 그리고 인접한 권선에 적어도 하나의 상응한 형태의 오목부를 가지고, 볼록부는 수직으로 상기의 오목부로 연결되는 것을 특징으로 하는 권선 배열 방법을 가져 전자기력과 열을 발생하는 역학적 힘에 의해 발생하는 기계적 스트레스를 흡수하도록 구성되어 있다.

본 발명 또 다른 과제의 해결 수단은 볼록부 또는 볼록부들 오목부 또는 오목부들을 우선적으로 최적화하는 방법은 튜브와 권선의 형상을 특징짓는 커팅을 위한 기하학적인 모형제작단계와, 권선과 상기 기하학적 모형으로부터 볼록부 혹은 볼록부들 그리고 오목부 혹은 오목부들의 메싱(meshing) 결정단계와, 상기 메싱으로부터 생기는 온도의 상승 및/혹은 전자기장 및/혹은 기계동작의 시뮬레이션 단계와, 볼록부를 갖고 있지 않은 기준 모델로 알려진 그런 모형들과 온도의 상승 및/혹은 전자기장 및/혹은 기계적 변형을 비교단계로 이루어져 있다.

본 발명은 자기장, 특히 강한 자기장을 발생시킬 수 있는 하나의 혹은 한 세트의 코일 및 그런 간단한 디자인의 코일을 만들어 전자기력에 의해 코일의 권선 위에 발생하는 스트레스를 흡수하는 작용효과가 있다.

도 1은 발명에 따른 코일의 투시도이다.
도 2는 발명에 따른 코일의 다른 실시예의 투시도이다.
도 3은 발명에 따른 코일의 부분적 투시도이다.
도 4는 절연판의 압착에 앞서 도3에서 설명된 발명에 따른 코일의 세부 투시도이다.
도 5는 절연판의 압착에 뒤이어 도3에서 설명된 발명에 따른 코일의 세부 투시도이다.
도 6은 발명에 따라 코일을 만드는 단계를 설명하는 다이야그램이다.

본 발명은 강한 자기장 발생 및/또는 큰 기계적 스트레스 하에서 성능을 위하여 특별히 채택된 자기장 발생 가능한 코일에 관한 것이다.

자기장 생산 분야에서, 하나 또는 그 이상 의 코일로 구성된 자석에 강한 전류가 흐를 때 강한 자기장이 발생하며 상기 코일은 냉각되는 것으로 알려져 있다.

앞서 기술한 종래의 문헌들에 개시된 어떠한 코일도 어느 것도 강한 장으로 알려진 자기장을 형성할 목적은 아니었으며, 전자기력에 의해 코일의 권선에 발생하는 스트레스를 흡수할 수도 없다.

본 발명의 목적중 하나는 자기장, 특히 강한 자기장을 발생시킬 수 있는 하나의 혹은 한 세트의 코일 및 그런 간단한 디자인의 코일을 만들어 전자기력에 의해 코일의 권선 위에 발생하는 스트레스를 흡수하는 방법을 제안함으로써 이러한 모든 문제점을 해결하기 위한 것이다.

본 발명에 따라 이러한 목적을 이루기 위해 전류가 흐를 때 강한 장으로 알려진 자기장을 발생할 수 있는 코일을 제조하는 방법을 제안한다. 원통형 튜브 안에 상기 코일의 적어도 하나의 권선에 적어도 하나의 볼록부와 그리고 인접한 권선에 적어도 하나의 상응한 형태의 오목부를 가지고, 볼록부는 수직으로 상기의 오목부로 연결되는 것을 특징으로 하는 권선 배열 방법을 가져 전자기력과 열을 발생하는 역학적 힘에 의해 발생하는 기계적 스트레스를 흡수한다.

본 발명에 따른 본질적인 특징에 의하면, 후반부는 볼록부 또는 볼록부들 오목부 또는 오목부들을 우선적으로 최적화하는(또는 결정하는) 방법으로 구성되어 있다.

이러한 최적화 방법은 다음 단계로 구성되어있다:

- 튜브와 권선의 형상을 특징짓는 커팅을 위한 기하학적인 모형제작단계

- 권선과 상기 기하학적 모형으로부터 볼록부 혹은 볼록부들 그리고 오목부 혹은 오목부들의 메싱(meshing) 결정단계

- 상기 메싱으로부터 생기는 온도의 상승 및/혹은 전자기장 및/혹은 기계동작의 시뮬레이션 단계
- 온도의 상승 및 전자기장 중 적어도 하나를 볼록부를 가지지 않은 기준 메싱에서 얻은 값과 비교하는 단계
- 권선의 전자기장 및 열적 부하 하에서의 변위(displacements)를 볼록부를 가지지 않은 기준 메싱에서 얻은 값과 비교하는 단계

로 구성되어 있다.

삭제

부가적으로, 권선의 연속적인 볼록부들은 각지게 간격을 두고 형성하여 전자기적 스트레스 흡수를 최적화하고 권선의 지나친 변위를 예방할 수 있는 이점이 있다.

상기 볼록부들은 각 볼록부의 오목한 형상이 동일한 방향성을 갖도록 제작된다.

다양한 실시 예에 따르면, 적어도 하나의 볼록부의 오목형상은 적어도 하나의 두 번째 볼록부의 오목형상의 방향성과 반대의 방향성을 갖도록 제작한다.

권선과 볼록부 및 상응하는 오목부는 전체 나선형으로 커팅된 라인을 따라 원통형튜브를 커팅함에 의하여 제작되어진다.

그 외에도 각 권선의 폭은 일정하거나 가변적일 수 있다.

더 나아가, 절연물질은 두 개의 연속적인 권선들 사이에 커팅된 라인 안에 넣을 수 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 전류가 흐를 때 강한 장으로 알려진 자기장을 발생할 수 있는 하나의 권선 혹은 한 세트의 권선에 관한 것이다. 상기의 권선은 전도성 재질 및/혹은 초전도성 물질로 만들어진 하나의 혹은 한 세트의 튜브를 구성하며, 전체 나선형으로 커팅된 라인을 따라 커팅되고 적어도 하나의 권선이 적어도 하나의 볼록부를 가져 인접한 권선에 형성된 오목부로 수직으로 연장되어 전자기적 토크(torque)에 의해 권선에 생기는 기계적 스트레스를 흡수하는 것을 특징으로 한다.

이점으로, 권선의 연속적 볼록부들은 각지게 새겨져 전자기적 스트레스를 흡수하고 권선의 지나친 변형을 예방한다.

상기의 코일은 오목형상이 같은 방향성을 가지는 복수의 볼록부와 오목부를 구비한다.

다양한 실시 예에 따르면, 상기의 코일은 복수의 볼록부와 오목부 및 적어도 하나의 볼록부의 오목형상이 적어도 하나의 두 번째 볼록부의 오목형상의 방향성과 반대의 방향성을 가지는 오목형상을 구성한다.

각 볼록부는 예를 들면 반원형, 삼각형, 정사각형 및 직사각형 중에서 하나를 선택한 형상을 갖는다.

그 외에도 각 볼록부의 폭은 일정하거나 가변적이다.

게다가, 상기의 코일은 커팅라인을 덮는 절연물질을 구비한다.

상기 코일은 전도성 물질이나 초전도성 물질로 원통형 튜브로 만들어진다.

다른 이점과 특징은 다수의 다른 실시 예들이 나타나는데 예를 제한하지 않는다면 자기장, 특히 강한 자기장을 발생시키는 코일과 발명에 따른 코일을 제작하는 방법들을 들 수 있다.

도1에 기초하여, 코일(1)은 나선형으로 커팅된 라인(4)을 따라서 적당한 커팅 수단을 이용하여 권선(3)이 형성된 원통형 튜브(2)로 구성되어 있고, 상기 튜브(2)는 예를 들어 구리 같은 전도성 또는 대부분의 초전성도 물질로 만들어지며, 상기 코일은 이 기술분야에 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려진 방식으로 선택적으로 커팅된 라인(4)을 덮는 절연물질로 구성되어 있다.

나선형으로 커팅된 라인(4)은 직교 데카르트 시스템에서 파라메트릭 방정식에 의하여 만들어지며, 여기서, 축(Oz)은 튜브(2)의 회전축과 일치한다.

x = Rㆍcost, y = Rㆍsint, z = kㆍt 이며, 여기서, k 는 주어진 양의 상수로 정하여진다. R과 t는 평면 OxOy에서 극좌표에서의 변수에 해당한다. 코일(1)의 복수권선(3)에 형성된 볼록부(5)는 인접한 권선(3)에 형성된 대응되는 오목부(6)에 수직으로 확장되어 강한 전류가 코일을 통과할 때 권선(3)에 전자기 토크가 생성됨에 의하여 기계적인 스트레스를 흡수한다.

고유한 실시 예로 권선(3)의 볼록부(5)와 오목부(6)는 세로로 직선라인을 따라 전체적으로 배열되어 있다.

그러나 두개의 인접한 권선의 볼록부(5)는 각지게 새길 수 있다.

도1에서, 코일(1)의 상부는 상기 코일(1)의 하부 끝을 향하여 동일한 방향으로 오목하게 형성된 복수의 볼록부(5)와 오목부(6)로 구성되어 있다.

부가적으로, 코일(1)의 아래 부분 역시 상기 코일(1)의 상부 끝을 향하여,오목 형상이 동일한 방향으로 형성된 복수의 볼록부(5)와 오목부(6)로 구성되며, 상기 코일의 상부 권선(3)의 볼록부(5)의 오목형상의 방향은 서로 반대로 구성되어 있다.

이것은 코일(1)을 단지 하나의 볼록부와 오목부로 구성하거나 하나 또는 그 이상의 권선 상에 복수의 볼록부와 오목부로 구성할 수 있고, 적어도 하나의 볼록부의 오목한 형상(concavity)을 적어도 하나의 두 번째 볼록부의 오목한 형상의 회전 방향과 반대로 형성할 수 있으며, 이러한 구성은 본 발명의 보호범위를 벗어나지 않는다.

실시 예에 있어서, 결과적으로 각 볼록부(5)와 오목부(6)는 통상 반원의 형상을 가지며, 각 볼록부는 예를 들면 삼각형, 정사각형, 직사각형 중 어느 하나의 형상으로 형성할 수 있다.

부가적으로, 본 발명의 고유의 실시 예로, 각 권선(3)의 폭은 일정하나, 폭의 크기와 권선의 부분은 가변적일 수 있고, 인접한 두 권선을 분리하는 공간의 폭은 일정하며, 볼록부(5)와 오목부(6)에서도 역시 일정하다.

더 나아가, 코일을 복수의 튜브(2)로 구성하는 것 역시 본 발명의 보호범위를 벗어나지 않는다.

본 발명에 따른 코일의 변형된 실시 예에 따르면, 도2에 기초하여, 후자는 앞서 기술한 바와 같이 나선형으로 커팅된 라인(4)을 따라서 적당한 커팅 수단을 이용하여 권선(3)이 형성된 원통형 튜브(2)로 구성되어 있다.

나선형으로 커팅된 라인(4)은 직교 시스템에서 파라메트릭 방정식에 의하여 만들어지며, 여기서, 축(Oz)은 튜브(2)의 회전축과 일치한다.

x = Rㆍcosf(t), y = Rㆍsinf(t), z = kㆍg(t) 이며, 여기서, R과 k는 엄격하게 양의 상수로 정하여진다.

f(t)는 극좌표 평면에서 Oz를 따라서 커팅된 각도를 조정하기 위하여 f(t, θ)로 대치되어질 수 있다. 볼록부(5)와 오목부(6)는 원뿔 형상을 하며, 그들의 가장자리는 튜브(2)의 회전축에 수직하지는 않다.

함수 g(t)는 바람직하게는 삼각 함수의 형태이며, 예를 들면, x = Rㆍcos(t), y = Rㆍsin(t),

z = t/(2 *π)*(1 + a * cos(4t))이다.

그리하여 나선형 커팅(4)은 파라메틱 방정식에 의하여 얻은 나선형 기준에 비례하여 권선(3)에 볼록부(5)와 오목부(6)를 형성한다.

x = Rㆍcost, y = Rㆍsint, z = kㆍt 이며, 여기서, k 는 주어진 양의 상수로 정하여진다.

권선(3)의 튀어나온(projecting) 부분을 의미하는 볼록부는 나선형으로 커팅된 기준 라인에 의해 만들어진 권선에 대응된다.

본 발명에 따른 또 다른 변형된 실시 예로, 도3에 기초하여, 후자는 앞서 기술한 바와 동일하게, 권선(3)을 가진 원통형 튜브(2)는 전체적으로 나선형으로 커팅된 라인(4)을 따라서 커팅되며, 상기 권선은 볼록부(5)와 오목부(6)에 해당하는 형상을 구비하고 있다. 상기 볼록부(5)와 오목부(6)는 사다리꼴 형상을 가진다.

볼록부(5)와 오목부(6)의 단면은 튜브(3)의 외측 벽으로부터 내측 벽을 향하여 줄일 수 있다.

이러한 볼록부와 오목부의 형상은 얇은 권선 이용하기 및/또는 절연체 끼워넣기를 위해 특별히 채택 적용되어진다.

역시, 이러한 기술은 불균일한 전류 밀도의 코일에 적용할 수 있다.

부가적으로, 도4에 기초하여, 절연 평판은 'pre-impregnated'의 약어로 'pre-preg'로 알려진 파이버그라스 평판으로, 환상(고리모양)의 형상을 가진 상기 평판은 인접한 권선(3)사이에 위치할 수 있다. 절연평판(7)을 도입하기 위하여, 권선(3)은 어떤 적당한 수단(도4)으로 연장되어진다. 이러한 절연평판(도7)은 적어도 3개의 중첩된 얇은 절연시트(8, sheet)로 구성되는 절연의 이점을 가진다. 이 방법에서는, 도5에서와 같이, 일단 절연체가 압축되면 끊김이 없고, 권선(3)의 윤곽을 확인할 수 있다. 사실, 이러한 얇은 절연시트(8)의 중첩은 절연체의 내부 스트레스의 감소를 가져온다. 부가적으로, 중간에 삽입되는 절연시트(8)는 권선(3)의 금속 또는 초전도성 물질과 직접 접촉할 수 없어서, 전기적인 안정성이 보장된다.

절연평판(7)은 임의 개수의 시트(8)로 구성할 수 있고, 그들은 본 발명의 보호범위를 벗어나지 아니하는 임의의 절연 물질로 제조할 수 있다.

더 나아가, 연속되는 볼록부(5)와 오목부(6)사이에 절연 평판을 끼워 넣으면 상기 볼록부(5)와 오목부(6)(도5 참조)의 레벨에 냉각 액체의 통로를 만들 수 있고, 볼록부(5)와 오목부(6)의 레벨에 절연이 이루어지지 아니하는 코일(2)은 튜브의 내측과 외측 또는 그 반대사이의 액체 또는 냉각액체의 순환을 위하여 구멍(9)을 구비한다. 상기 냉각 액체는 예를 들면 저항성을 가진 자석인 경우에는 물을 사용하고, 초전도 물질일 경우에는 헬륨 또는 액체질소를 사용할 수 있다.

코일의 제조방법에 대하여 도6을 기초로 설명되어진다.

초기단계(100)에는 권선의 기하학적 모델은 CAD(computer-added design software)에 의하여 만들어지며, 예를 들면, CATIA or Open Cascade SAS 회사에서 상용화시킨 Open Cascade가 있다. 권선(3)의 메싱, 볼록부 또는 복수의 볼록부(5)의 메싱, 오목부 또는 복수의 오목부(6)에 대한 메싱은 단계 200에서 소프트웨어로 채택된 CAD 모델에 의하여 수행되어지며, 예를 들면, CATIA 또는 Distene 회사에 만든 Ghs3d mesher 이며, 그리고 단계 300에서는 앞서 수행한 메싱에 해당하는 온도의 증가 및/또는 전자기장 및/또는 기계적인 행위에 대한 시뮬레이션이 수행되어진다.

메싱에 의하여 발생되는 상기 온도의 증가 및/또는 전자기장 및/또는 기계적인 변위는 단계(400)에서 볼록부와 오목부를 가지지 아니한 기준 모델과 비교되어진다. 필요하다면, 변위는 권선의 기하학적 형상에서 만들어질 수 있다. 상기 절차는 적당한 모델을 얻기 위하여 반복되어진다.

동일한 절차가 기계적인 스트레스의 최적화를 위하여 사용되어질 수 있다.

단계(100)내지 단계(400)는 전자기장과 열적부하에 의한 최소의 온도 상승 및/또는 동종 또는 유사-동종의 자기장 및/또는 변위의 최소화를 이루기 위한 메싱을 얻기 위하여 반복될 수 있다.

단계(500)에서, 이 방법에 의하여 결정된 커팅 형상에 해당하는 파라메터화된 커브는 튜브(2)에 권선(3), 볼록부(5) 및 오목부(6)를 커팅하기 위하여 디지틀 절단 기계로 신호가 전송되어진다.

상기 메싱 단계(100)에서 권선의 수, 권선의 폭과 길이, 그리고 튜브의 길이와 두께, 외부 직경을 포함하는 튜브의 크기를 결정하는 단계는 「Magnet Calculations at the Grenoble High Magnetic Field Laboratory", Christophe Trophime, Konstantin Egorov, Francois Debray, Walter Joss and Guy Aubert, IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY. VOL< 12, NO1, MARCH 2002.」에 공보된 사항에 의하여 행하여질 수 있다.

부가적으로, 상기 볼록부(5) 및 오목부(6)는 권선이 중앙에 위치하도록 상호 작용하게 구성되어 있다.

튜브(3)는 튜브 세트로 구성할 수 있으며, 튜브세트는 전도성을 가진 물질 및/또는 대부분의 초전도성 물질로 구성된다. 선택적으로 튜브(2)는 예를 들면 구리 또는 스테인레스 스틸로 만들어진 지지 튜브로 구성할 수 있고, 초전도성 와이어 또는 케이블과 납땜에 의하여 연결하여 구성할 수 있다. 본 발명에 따라 볼록부(5) 및 오목부(6)가 형성된 지지튜브는 고의 또는 우연으로 초전도성 부분이 정상 상태로 돌아가지 않는 'quench'경우에 의하여 전자기력 및 열적 손실을 흡수할 수 있다.

최종적으로, 여기에 기술된 코일은 실험적인 목적 또는 핵자기 공명 영상 등의 자기장 발생분야에서 다양하게 응용할 수 있고, 앞서 기술한 발명의 특징적인 설명을 기술한 실시 예는 발명의 응용분야가 제한되지는 않는다.

도 7은 도 3의 둥근 원 부분을 확대하여 도시한 도 4 및 도 5와의 서로의 관계를 도시하기 위하여 별도로 부가한 것이다.

본 발명은 원통형 튜브 안에 상기 코일의 적어도 하나의 권선에 적어도 하나의 볼록부와 그리고 인접한 권선에 적어도 하나의 상응한 형태의 오목부를 가지고, 볼록부는 수직으로 상기의 오목부로 연결하는 권선 배열 방법을 구비하고 전자기력과 열을 발생하는 역학적 힘에 의해 발생하는 기계적 스트레스를 흡수할 수 있는 코일을 제공하므로 산업상 이용가능성이 매우 높다.

Claims (22)

1. 전류가 코일에 흐를 때 자기장을 발생할 수 있는 코일의 제조 방법에 있어서,
   원통형 튜브에 권선을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 단계는 코일의 적어도 하나의 권선에 적어도 하나의 볼록부(boss 또는 bosses) 및 인접한 권선에 적어도 하나의 상응하는 형태의 오목부(recess 또는 recesses)를 형성하여, 열원에 의한 기계적 힘과 전자기력에 의하여 발생한 기계적 스트레스(stress)을 흡수하도록 상기 볼록부는 상기 오목부에 수직으로 연장되게 형성하는 단계; 및
   상기 볼록부 및 오목부의 형성을 결정하는 단계를 포함하되,
   권선, 볼록부 또는 볼록부에 상응하는 오목부에 대하여 메싱(meshing)을 결정하는 단계;
   상기 메싱으로부터 온도의 상승 및 전자기장 중 하나에 대하여 시뮬레이션하는 단계;
   온도의 상승 및 전자기장 중 적어도 하나를 볼록부를 가지지 않은 기준 메싱에서 얻은 값과 비교하는 단계; 및
   권선의 전자기장 및 열적 부하 하에서의 변위(displacements)를 볼록부를 가지지 않은 기준 메싱에서 얻은 값과 비교하는 단계를 포함하는 자기장 발생 가능한 코일의 제조방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항1에 있어서,
   두개의 인접한 권선의 볼록부는 각지게(angular) 이격시켜 형성함을 특징으로 하는 자기장 발생 가능한 코일의 제조방법.
5. 청구항1에 있어서,
   상기 볼록부는 각 볼록부의 오목한 형상(concavity)이 동일한 방향으로 형성됨을 특징으로 하는 자기장 발생 가능한 코일의 제조방법.
6. 청구항1에 있어서,
   상기 볼록부는 적어도 하나의 볼록부의 오목한 형상을 적어도 하나의 두 번째 볼록부의 오목한 형상의 방향성과 반대의 방향성을 가지도록 형성함을 특징으로 하는 자기장 발생 가능한 코일의 제조방법.
7. 청구항1에 있어서,
   상기 권선은 볼록부와 볼록부에 대응되는 오목부를 나선형으로 커팅된(cut out) 라인을 따라서 원통형 튜브를 커팅함에 의하여 형성됨을 특징으로 하는 자기장 발생 가능한 코일의 제조방법.
8. 청구항7에 있어서,
   각 권선의 폭은 일정하게 형성됨을 특징으로 하는 자기장 발생 가능한 코일의 제조방법.
9. 청구항7에 있어서,
   각 권선의 폭이 가변되게 형성됨을 특징으로 하는 자기장 발생 가능한 코일의 제조방법.
10. 청구항7에 있어서,
    상기 코일의 제조방법은 절연 물질이 두개의 연속하는 권선사이에 융착시켜 이루어짐을 특징으로 하는 자기장 발생 가능한 코일의 제조방법.
11. 청구항1의 자기장 발생 가능한 코일의 제조 방법에 의하여 제조된 자기장 발생 가능한 코일에 있어서,
    전류가 흐를 때 자기장을 생성할 수 있는 상기 코일은 전도성 또는 초전도성 물질로 만들어지고, 권선을 형성하기 위하여 전체적으로 나선형의 커팅 라인(cut-out line)을 따라 커팅된(cut out) 적어도 하나의 튜브(2) 또는 튜브 어셈블리를 포함하며, 권선(3)에 전자기력에 의해 야기된 기계적 스트레스(stress)을 흡수하기 위하여, 상기 코일의 적어도 하나의 권선(3)은 인접한 권선(3)에 형성된 상응하는 형태의 오목부로 수직으로 연장되는 적어도 하나의 볼록부(5)를 포함함을 특징으로 하는 자기장 발생 가능한 코일.
12. 청구항11에 있어서,
    상기 권선(3)의 인접한 볼록부(5)는 서로 각지게 형성함을 특징으로 하는 자기장 발생 가능한 코일.
13. 청구항11에 있어서,
    상기 코일은 복수의 상기 볼록부(5)와 오목부(6)로 이루어지고, 오목한 형상은 동일한 방향성을 가짐을 특징으로 하는 자기장 발생 가능한 코일.
14. 청구항11에 있어서,
    상기 코일은 복수의 상기 볼록부(5)와 오목부(6)로 이루어지고, 적어도 하나의 오목한 형상은 적어도 하나의 두 번째 볼록부(5)의 오목한 형상의 방향성과 반대의 방향성을 가지도록 형성함을 특징으로 하는 자기장 발생 가능한 코일.
15. 청구항11에 있어서,
    상기 볼록부(5) 각각은 반원형, 삼각형, 정사각형 및 직사각형 중에서 하나를 선택하여 이루어짐을 특징으로 하는 자기장 발생 가능한 코일.
16. 청구항11에 있어서,
    각 권선의 폭은 일정하게 형성함을 특징으로 하는 자기장 발생 가능한 코일.
17. 청구항11에 있어서,
    각 권선의 폭이 가변되게 형성함을 특징으로 하는 자기장 발생 가능한 코일.
18. 청구항11에 있어서,
    상기 커팅된 라인(4)을 덮기 위한 절연물질을 구비함을 특징으로 하는 자기장 발생 가능한 코일.
19. 청구항11에 있어서,
    상기 코일은 전도성 물질의 원통형 튜브(2)로 만들어짐을 특징으로 하는 자기장 발생 가능한 코일.
20. 청구항11에 있어서,
    상기 코일은 초전도성 물질로 만들어짐을 특징으로 하는 자기장 발생 가능한 코일.
21. 청구항11내지 청구항20 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코일은 균일한 자기장을 형성하기 위한 자석에 형성함을 특징으로 하는 자기장 발생 가능한 코일.
22. 청구항11내지 청구항20 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코일은 핵자기공명 장치의 솔레노이드 코일로 제작됨을 특징으로 하는 자기장 발생 가능한 코일.

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