KR101706468B1 - Apparatus and Method for Measuring Critical Current of the High Temperature Superconducting Wire - Google Patents
Apparatus and Method for Measuring Critical Current of the High Temperature Superconducting Wire Download PDFInfo
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Abstract
Description
본 발명은 고온초전도 선재의 임계전류밀도를 측정하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 영구자석을 고온도천도 선재에 접근시킬 때 발생하는 반발력의 크기를 이용하여 고온초전도 선재의 임계전류밀도를 측정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and a method for measuring a critical current density of a high-temperature superconducting wire, and more particularly, to an apparatus and a method for measuring a critical current density of a high-temperature superconducting wire using a magnitude of a repulsive force generated when a permanent magnet approaches a high- And more particularly,
고온초전도 선재는 선재에 흐르는 전류, 온도, 자기장의 크기가 임계 값보다 작을 경우에는 초전도 상태가 되어 전기저항이 0이 되어 아주 큰 전류를 손실 없이 전송할 수 있는 재료이다. 이러한 고온초전도 선재는 다양한 분야에서 응용이 될 수 있는데 그 중에서도 특히, 고온초전도 선재를 계자코일로 사용하는 초전도 전동기의 경우, 기기의 효율 증가, 고자장화를 통한 고출력화를 통하여 기존 전동기에 비해 중량 및 부피를 절반 정도로 줄일 수 있어 많은 연구가 진행되고 있다. The high-temperature superconducting wire becomes a superconducting state when the current flowing through the wire rod, the temperature and the magnetic field are smaller than the threshold value, and the electric resistance becomes zero, thereby transmitting a very large current without loss. Such high-temperature superconducting wires can be applied in various fields. In particular, in the case of superconducting motors using high-temperature superconducting wires as field coils, it is possible to increase the weight of the superconducting motors by increasing the efficiency of the devices, A lot of research is being done because the volume can be reduced to about half.
일반적으로 고온초전도 선재의 임계전류 및 임계전류밀도를 측정하기 위해서는 4단자법이 주로 사용되었다. 4단자법은 고온초전도 선재의 양 끝을 통하여 전류를 직접 흘려주면서 고온초전도 선재의 걸리는 전압을 검출하여 선재의 임계전류를 측정하는 방법이다. 즉, 초전도 상태일 경우에는 저항이 0이기 때문에 검출되는 전압이 0이 되고 임계전류 이상에서는 초전도 상태가 아니기 때문에 저항이 생겨 0이상의 전압이 검출된다. 그러므로 0 이상의 전압이 검출되는 시점에 흐르는 전류값을 임계전류로 볼 수 있다.Generally, the 4-terminal method was used to measure the critical current and the critical current density of a high-temperature superconducting wire. The four-terminal method is a method of measuring the critical current of a wire by detecting the voltage applied to the high-temperature superconducting wire while directly passing current through both ends of the high-temperature superconducting wire. That is, in the superconducting state, since the resistance is zero, the detected voltage becomes zero, and since the superconducting state is not over the critical current, a resistance is generated and a voltage of zero or more is detected. Therefore, the value of the current flowing at the time when a voltage of zero or more is detected can be regarded as a threshold current.
그런데 이러한 4 단자법은 측정 장치와 고온초전도 선재 사이에 접촉을 이루기 위한 납땜 및 흘려주는 과전류에 의하여 고온초전도 선재가 손상되기 쉬운 단점이 있으며 또한 긴 부분에 대한 평균적인 임계전류를 확인하는 것일 뿐 측정 구간에서 특정 결함 위치나 부분부분의 임계전류 밀도의 평가는 가능하지 않는 단점이 있다. However, this 4-terminal method has a disadvantage that the high-temperature superconducting wire is liable to be damaged by the soldering and the over-current which flows to make contact between the measuring device and the high-temperature superconducting wire, and it is only to check the average critical current for the long portion There is a disadvantage in that it is not possible to evaluate the critical current density of a specific defect position or a partial region in the section.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 비접촉식 고온초전도 선재의 임계전류밀도를 측정하기 위한 방법 및 장치를 제공함에 있다. 또한, 동시에 결함위치 및 구간별 임계전류밀도를 측정할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for measuring critical current density of a non-contact high-temperature superconducting wire. It is another object of the present invention to provide an apparatus and a method for simultaneously measuring a defect position and a critical current density for each section.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 고온초전도 선재의 임계전류밀도 측정 장치는 고온초전도 선재에 자기장을 인가하는 자성체, 상기 자성체의 상기 고온초전도 선재로의 접근 또는 이탈 시에 발생하는 자성체에 가해지는 힘의 크기를 측정하는 힘검출수단, 및 상기 자성체의 접근 또는 이탈을 제어하고, 측정된 상기 힘의 크기를 바탕으로 상기 고온초전도 선재의 임계전류밀도를 평가하는 제어부를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for measuring a critical current density of a high-temperature superconducting wire, comprising: a magnetic body for applying a magnetic field to the high-temperature superconducting wire; And a control unit for controlling the approach or the departure of the magnetic body and for evaluating the critical current density of the HTS wires based on the measured magnitude of the force .
이에 더하여 고온초전도 선재의 임계전류밀도 측정 장치는 냉매를 채운 용기, 상기 고온초전도 선재를 상기 용기의 내부로 공급하고 회수하는 릴, 및 상기 용기의 내부 양측에서 상기 고온초전도 선재를 수평 방향으로 안내하는 롤러를 더 포함할 수 있다. 그리고 상기 롤러가 수평으로 평행을 유지하도록 제어하는 평행유지수단을 더 포함할 수 있다.In addition, the apparatus for measuring the critical current density of a high-temperature superconducting wire includes a container filled with a refrigerant, a reel supplying and recovering the high-temperature superconducting wire into the container, And may further include rollers. And a parallel holding means for controlling the rollers to keep the rollers horizontally parallel to each other.
여기서, 상기 자성체는 영구자석, 전자석 또는 초전도 자석 중의 어느 하나일 수 있다. Here, the magnetic body may be any one of a permanent magnet, an electromagnet, and a superconducting magnet.
고온초전도 선재의 임계전류밀도 측정 장치의 제어부는 상기 자성체의 위치를 상기 고온초전도 선재로부터 10mm에서 0mm로 변경시킬 수 있고, 임계전류밀도가 알려진 고온초전도 선재를 이용하여 미리 측정해 놓은 힘의 크기 대 임계전류밀도 상관관계표를 이용하여 상기 고온초전도 선재의 임계전류밀도를 평가할 수 있다.The control unit of the apparatus for measuring the critical current density of the high-temperature superconducting wire can change the position of the magnetic body from 10 mm to 0 mm from the high-temperature superconducting wire, and can measure the magnitude of the force previously measured using the high-temperature superconducting wire of which the critical current density is known The critical current density of the HTS wires can be evaluated by using the critical current density correlation table.
또한, 고온초전도 선재의 임계전류밀도 측정 장치는 상기 고온 초전도 선재의 긴 구간에 대한 임계전류밀도의 동시 평가를 위하여 복수의 자성체 및 힘검출수단를 구비할 수 있다.The apparatus for measuring critical current density of a high-temperature superconducting wire may further include a plurality of magnetic bodies and force detecting means for simultaneous evaluation of a critical current density for a long section of the high-temperature superconducting wire.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 고온초전도 선재의 임계전류밀도 측정 방법은 (a) 고온초전도 선재에 자속의 변화를 야기하기 위하여 자성체의 위치를 변경하는 단계, (b) 상기 위치 변경에 따라 상기 자성체에 가해지는 힘의 크기를 측정하는 단계, 및 (c) 측정된 상기 힘의 크기를 바탕으로 상기 고온초전도 선재의 임계전류밀도를 평가하는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of measuring a critical current density of a high-temperature superconducting wire, the method comprising: (a) changing a position of a magnetic body to cause a change in magnetic flux in the high- b) measuring a magnitude of a force applied to the magnetic body in accordance with the position change, and c) evaluating a critical current density of the HTS wires based on the magnitude of the measured force .
그리고 상기 (a) 단계는, 상기 자성체의 위치를 상기 고온 초전도 선재로부터 10mm에서 0mm로 변경하는 것일 수 있고, 상기 (c) 단계는 임계전류밀도가 알려진 고온초전도 선재를 이용하여 미리 측정해 놓은 힘의 크기 대 임계전류밀도 상관관계표를 이용하여 상기 고온초전도 선재의 임계전류밀도를 평가할 수 있다.In the step (a), the position of the magnetic body may be changed from 10 mm to 0 mm from the HTS wire, and the step (c) may be performed by using a high- The critical current density of the high-Tc superconducting wire can be evaluated by using a correlation-size-to-critical-current density correlation table.
고온초전도 선재의 길이 방향에서 임계전류의 공간적인 분포와 함께 결함유무, 결함의 위치와 결함의 형태를 검출할 수 있으므로, 고온초전도 선재의 기초 특성 평가가 가능하며, 고온초전도 선재를 응용하는 기기의 제작 이전에 선재의 사전 검수가 가능해지는 효과가 있다.Since the presence of defects, the position of defects and the type of defects can be detected along with the spatial distribution of the critical current in the longitudinal direction of the high-temperature superconducting wire, the basic characteristics of the high-temperature superconducting wire can be evaluated. There is an effect that pre-inspection of wire rod is possible before manufacturing.
도 1은 자성체에 의해 인가된 자속 변화에 의해 고온초전도 선재에서 발생하는 반발력을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 고온초전도 선재의 임계전류밀도 측정장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 고온초전도 선재의 임계전류밀도를 측정장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 고온초전도 선재의 긴 구간을 동시에 측정하는 장치를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 고온초전도 선재의 임계전류밀도를 측정하는 방법을 도시한 흐름도이다.1 is a view showing a repulsive force generated in a high-temperature superconducting wire by a magnetic flux change applied by a magnetic body.
FIG. 2 is a view showing a configuration of an apparatus for measuring critical current density of a high-temperature superconducting wire according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
3 is a diagram illustrating a configuration of an apparatus for measuring critical current density of a high-Tc superconducting wire according to another embodiment of the present invention.
4 is a view showing an apparatus for simultaneously measuring long sections of the HTS wires according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart illustrating a method of measuring a critical current density of a high-temperature superconducting wire according to an exemplary embodiment of the present invention.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail to avoid unnecessarily obscuring the subject matter of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 비록 특정 실시 예로 설명하더라도 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 의도는 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Although the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, But should be understood to include all modifications, equivalents, and alternatives.
이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 첨부도면을 참조하여 설명함에 있어 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대해 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to the like elements throughout.
고온초전도 선재 주위에 영구자석과 같은 자성체를 두고 위치를 변화시키면 고온초전도 선재에 걸리는 자속밀도가 변하게 된다. 고온초전도 선재 내부에서 이러한 외부 자속변화를 방해하는 방향으로 유기전압이 발생하게 되는데, 이를 멕스웰방정식(Maxwell's equation)으로 정리하면 다음 [수학식 1]과 같다.When a magnetic material such as a permanent magnet is placed around the high-temperature superconducting wire, the magnetic flux density applied to the high-temperature superconducting wire changes. In the high-temperature superconducting wire, an induced voltage is generated in a direction that interferes with the change in the external magnetic flux. This is expressed by the following equation (1) as Maxwell's equation.
여기서 는 유기전압이고 는 자속의 변화량이다. here Is an induced voltage Is the variation of magnetic flux.
상기 유기 전압에 의해서 초전도 선재 내부에서는 전류가 발생하게 되는데, 고온초전도 선재는 저항이 제로라고 하여 무한대의 전류를 흘릴 수 있는 것이 아니고 임계전류밀도라는 제한을 가지게 된다. 이로 인해, 상기 유기 전압에 의해 흘릴 수 있는 전류는 임계전류밀도에 의해서 제한 받게 된다. Current is generated in the superconducting wire by the induced voltage. The high-temperature superconducting wire has a limit of critical current density rather than being able to flow an infinite current because the resistance is zero. As a result, the current that can be flowed by the induced voltage is limited by the critical current density.
도 1은 자성체에 의해 인가된 자속변화에 의해 고온초전도 선재에서 발생하는 반발력을 보여주는 도면이다.1 is a view showing a repulsive force generated in a high-temperature superconducting wire by a magnetic flux change applied by a magnetic body.
도 1을 참조하면, 자성체(130)의 위치를 변경하면 고온초전도 선재(140)에 가해지는 자속이 변화하게 된다. 그러면 초전도 선재 내부에서는 변화하는 외부 자속밀도를 상쇄시키기 위하여 [수학식 2]와 같은 관계식을 가지게 된다.Referring to FIG. 1, when the position of the
여기서 는 고온초전도 선재(140)에 가해지는 자속의 변화를 상쇄시키기 위하여 고온초전도 선재 내부에서 발생하는 자속밀도이고, 는 공기중의 투자율(상수), 는 고온초전도 선재의 임계전류밀도(상수), 는 고온초전도 선재 박막의 두께(상수), 는 고온초전도 선재 내에서 유기 전류가 분포되는 폭(변수)이다. 고온초전도 선재 내에서의 유기 전류는 박막을 중심으로 대칭구조를 가지며, 분포의 최대값은 박막의 폭(w)의 1/2을 가질 수 있다. here Is a magnetic flux density generated in the high-temperature superconducting wire to cancel a change in magnetic flux applied to the high-temperature superconducting wire (140) (Constant) in the air, Is the critical current density (constant) of the high-temperature superconducting wire, (Constant) of the high-temperature superconducting thin film, Is a width (variable) in which the organic current is distributed in the high-temperature superconducting wire. The organic current in the high-temperature superconducting wire has a symmetrical structure centered on the thin film, and the maximum value of the distribution can have a half of the width (w) of the thin film.
그리고, 고온초전도 선재 박막의 자화율()은 상기 로부터 다음 [수학식 3]을 이용하여 구할 수 있다.Then, the susceptibility of the high-temperature superconducting thin film ), Can be obtained from the following equation (3).
여기서 는 자성체의 자성밀도, 은 고온초전도 선재 박막의 자화율, 는 공기중의 투자율, 는 자성체의 극부분의 면적을 의미한다.here The magnetic density of the magnetic body, The magnetic susceptibility of the high-temperature superconducting thin film, The permeability in the air, Means the area of the pole portion of the magnetic body.
상기 설명한 것과 같이 자성체의 위치 변화에 의한 자속의 변화에 의하여 고온초전도선재에서 전류밀도에 비례하는 상쇄자속()이 발생하고 그에 따라 자성체에 힘()이 가해지는 원리를 이용하여 본 발명에서 제안하는 고온초전도 선재의 임계전류밀도 측정장치를 이용하여 고온초전도 선재의 임계전류밀도를 측정할 수 있다.As described above, due to the change in the magnetic flux due to the change in the position of the magnetic material, the offset flux proportional to the current density in the high-temperature superconducting wire ) Is generated and the magnetic force (< RTI ID = 0.0 > ), It is possible to measure the critical current density of the high-temperature superconducting wire using the apparatus for measuring the critical current density of the high-temperature superconducting wire proposed in the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 고온초전도 선재의 임계전류밀도 측정장치의 구성을 보여주는 도면이다. FIG. 2 is a view showing a configuration of an apparatus for measuring critical current density of a high-temperature superconducting wire according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
도 2를 참조하면 일반적으로 고온초전도 선재(140)의 임계전류밀도를 측정하기 위한 장치는 고온초전도 선재(140)에 자기장의 변화를 야기하는 자성체(130), 자성체(130)가 고온초전도 선재(140)에 접근 또는 이탈 시에 자성체(130)에 가해지는 힘을 측정하는 힘검출수단(120), 및 자성체(130)의 움직임을 제어하고, 힘검출수단(120)에서 측정된 힘을 바탕으로 고온초전도 선재(140)의 임계전류밀도를 평가하는 제어부(110)로 구성될 수 있다.2, an apparatus for measuring a critical current density of a high-temperature
자성체(130)는 영구자석이나 전자석, 또는 초전도 자석일 수 있다. 자성체(130)를 고온초전도 선재(140)로 접근시키거나 이탈시키면 고온초전도 선재(140)는 자속 변화를 겪게 되고, 이를 상쇄하기 위한 자속을 발생시키면서 자성체(130)에 힘을 가하게 된다. 이러한 고온초전도 선재(140)의 상쇄자속에 의해 자성체(130)에 가해지는 힘의 크기는 힘검출수단(120)에 의하여 측정될 수 있다. The
힘검출수단(120)의 일 예는 로드셀일 수 있다. 로드셀은 힘을 검출하는 센서로서 힘을 가하면, 그것을 전기신호로 변환하여 출력하는 기능을 수행한다. 여기서 힘을 측정할 수 있는 센서는 용수철 혹은 PVDF를 이용한 센서, 압축소자, 변위센서 외 다양한 센서를 사용할 수 있다. One example of the force detecting means 120 may be a load cell. The load cell is a sensor that detects the force, and when it applies a force, it converts it into an electric signal and outputs it. Here, the sensor capable of measuring the force can use various sensors such as a spring, a PVDF sensor, a compression element, and a displacement sensor.
제어부(110)는 고온초전도 선재(140)에 자속의 변화를 야기하기 위하여 자성체(130)의 위치를 변화시킬 수 있다. 이때 제어부(110)는 자성체(130)의 위치를 고온초전도 선재(140)로부터 0 mm에서 10 mm 로 변경시킬 수 있고, 이 때 자성체(130)에 가해지는 힘의 크기를 힘검출수단(120)을 이용하여 추정할 수 있다. 힘검출수단(120)은 측정된 힘을 전기신호로 변경하여 전송하기 때문에 제어부(110)는 힘검출수단(120)으로부터 오는 전기신호를 힘의 크기로 변환하고, 이전에 측정해 놓은 힘의 크기 대 임계전류밀도의 상관관계 표를 이용하여 고온초전도 선재(140)의 임계전류밀도를 평가할 수 있다. The
상기 측정되는 힘의 크기는 자성체(130)와 고온초전도 선재(140) 사이의 간격 및 주변 환경에 의하여 바뀔 수 있기 때문에 상기한 기본 수식에 의하여서는 정확한 값을 얻기가 힘들다. 그래서 각 측정장치 별로 가지게 되는 힘의 크기 대 임계전류밀도 상관관계표를 이용하여 고온초전도 선재(140)의 임계전류밀도를 평가할 수 있다. Since the magnitude of the force to be measured can be changed by the gap between the
힘의 크기 대 임계전류밀도의 상관관계표는 임계전류밀도의 크기를 알고 있는 고온초전도 선재를 이용하여 미리 구해놓을 수 있다. 임계전류밀도가 알려져 있는 고온초전도 선재(140)를 본 발명에 의한 측정장치를 이용하여 측정하여 이때 발생하는 힘의 크기를 추출한다. 그러면 특정 힘의 크기에 대한 임계전류밀도를 알 수 있고, 상기 수학식들을 이용하면 힘의 크기와 임계전류밀도 사이에 1차 방정식 형태의 관계를 가지므로 몇 번의 측정을 통하여 힘의 크기에 대한 임계전류밀도의 상관관계표를 구할 수 있다.The correlation table of the magnitude of the force verses the critical current density can be obtained in advance using the high-temperature superconducting wire whose critical current density is known. The high-temperature
그리고 평가된 임계전류밀도가 특정한 값 이하이면 고온초전도 선재(140)에 결함이 있다고 볼 수 있다. 즉, 고온초전도 선재(140)의 경우 초전도 상태에서는 일반적인 구리나 금속보다 훨씬 많은 양의 전류를 흘릴 수 있고, 그러기 위해서는 임계전류밀도가 커야 한다. 그러므로 임계전류밀도가 특정 값 이하인 경우에는 고온초전도 선재(140)에 결함이 있다고 판단할 수 있다.If the evaluated critical current density is lower than a specific value, the high-
도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 고온초전도 선재의 임계전류밀도를 측정장치의 구성을 보여주는 도면이다.3 is a diagram illustrating a configuration of an apparatus for measuring critical current density of a high-Tc superconducting wire according to another embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면 일반적으로 고온초전도 선재(140)가 초전도 특성을 가지려면 임계온도 이하로 떨어져야 한다. 그래서, 액체질소와 같은 냉매를 수용할 수 있는 용기(210)에 냉매(220)를 구비하고 고온초전도 선재(140)를 냉매(220)에 담가 고온초전도 선재(140)의 온도를 임계온도 이하로 떨어뜨린 후에 임계전류밀도의 크기를 측정할 수 있다. 또한 고온초전도 선재(140)는 생산품이 두루마리 형태를 가지기 때문에 릴(230)에 고온초전도 선재(140)를 끼우고 릴(230)과 용기 내부 양측에서 고온초전도 선재(140)를 수평방향으로 안내하는 롤러(240)을 이용하여 냉매(220)안으로 공급하고 회수할 있다. 그리고 임계전류밀도의 정밀한 측정을 위해서는 힘의 크기를 정확히 측정하여야 하는데 이러한 힘은 고온초전도 선재(140)와 자성체(130) 사이의 간격에 반비례한다. 따라서 측정의 정확도를 높이기 위하여는 고온초전도 선재(140)를 수평방향으로 안내하는 롤러(240)의 평형을 유지할 필요가 있다. 따라서 상기 측정장치는 롤러(240)가 수평으로 평행을 유지하도록 제어하는 평행유지수단을 더 포함할 수 있다. Referring to FIG. 3, in general, the
하지만 1개의 자성체(130) 및 힘검출수단(120)을 이용하여 고온초전도 선재(140)의 일부 구간에 대한 임계전류밀도를 측정하는 것은 효율성이 떨어지기 때문에 고온초전도 선재(140)의 긴 구간을 동시에 측정하는 장치를 제시한다.However, since it is not efficient to measure the critical current density for a certain section of the high-
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 고온초전도 선재의 긴 구간을 동시에 측정하는 장치를 보여주는 도면이다.4 is a view showing an apparatus for simultaneously measuring long sections of the HTS wires according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면 고온초전도 선재(140)의 긴 구간을 동시에 측정하기 위한 장치는 고온초전도 선재(140)의 긴 구간의 일부분을 각각 측정하기 위한 다수 개의 자성체(130)과 동일한 수의 힘검출수단(120)을 포함할 수 있다. 그리고 하나 이상의 제어부(110)를 포함할 수 있는데, 각 자성체(130) 및 힘검출수단(120) 별로 별도의 제어부(110)를 둘 수도 있고, 하나의 제어부(110)로 전 자성체(130) 및 힘검출수단(120)을 제어할 수도 있다. 제어부(110)는 연결되어 있는 모든 자성체(130)를 고온초전도 선재(140)로 접근 또는 이탈시킬 수 있고, 이때 각 힘검출수단(120)에서 측정되는 힘의 크기를 나타내는 전기신호를 입력 받아 각 측정부분의 전류임계밀도를 추정할 수 있다. Referring to FIG. 4, an apparatus for simultaneously measuring a long section of the
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 고온초전도 선재의 임계전류밀도를 측정하는 방법을 도시한 흐름도이다.FIG. 5 is a flowchart illustrating a method of measuring a critical current density of a high-temperature superconducting wire according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면 측정장치의 제어부(110)는 고온초전도 선재에 자속의 변화를 야기하기 위하여 자성체(130)의 위치를 변경할 수 있다(S510). 일 실시 예로서 자성체(130)의 위치를 고온초전도 선재(140)로부터 10 mm 떨어진 위치에서 0 mm 떨어진 위치로 변경하였다가 다시 10 mm 떨어진 위치로 변경할 수 있다. 힘검출수단(120)은 상기 위치 변경에 따른 힘의 크기를 측정할 수 있다(S520). 제어부(110)는 측정된 힘의 크기를 바탕으로 고온초전도 선재(140)의 임계전류밀도를 평가할 수 있다(S530). 이때, 임계전류밀도는 미리 구해놓은 힘의 크기 대 임계전류밀도 상관관계표를 이용하여 평가할 수 있으며, 특히 임계전류밀도가 일정값 이하인 경우에는 고온초전도 선재(140)의 측정 위치에 결함이 있는 것으로 판단할 수 있다.Referring to FIG. 5, the
본 발명은 고온초전도 선재의 가장 중요한 특성 중의 하나인 임계전류밀도를 고온초전도 선재에 손상을 가함이 없이 측정할 수 있도록 하여주는 측정장치를 제안한 것으로서 앞으로 그 용도가 무궁무진한 고온초전도 선재의 양산을 위해서는 반드시 필요한 장치이다.The present invention proposes a measuring device for measuring a critical current density, which is one of the most important characteristics of a high-temperature superconducting wire, without damaging the high-temperature superconducting wire. In order to mass-produce high-temperature superconducting wire, It is a necessary device.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims and their equivalents. Only. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.
Claims (10)
상기 자성체의 상기 고온초전도 선재로의 접근 또는 이탈 시에 발생하는 자속의 변화에 의하여 자성체에 가해지는 힘의 크기를 측정하는 힘검출수단; 및
상기 자성체의 접근 또는 이탈을 제어하고, 측정된 상기 힘의 크기를 바탕으로 상기 고온초전도 선재의 임계전류밀도를 평가하는 제어부;
를 포함하는 고온초전도 선재의 임계전류밀도 측정 장치.A magnetic body for causing a change in magnetic flux to the high-temperature superconducting wire by the position change;
A force detecting means for measuring a magnitude of a force applied to the magnetic body by a change in magnetic flux generated when the magnetic body approaches or leaves the high-temperature superconducting wire; And
A control unit for controlling the approach or departure of the magnetic body and for evaluating the critical current density of the HTS wires based on the magnitude of the measured force;
Wherein the critical current density of the high-temperature superconducting wire is measured.
냉매를 채운 용기;
상기 고온초전도 선재를 상기 용기의 내부로 공급하고 회수하는 릴; 및
상기 용기의 내부 양측에서 상기 고온초전도 선재를 수평 방향으로 안내하는 롤러;
를 더 포함하는 고온초전도 선재의 임계전류밀도 측정 장치.The method according to claim 1,
A container filled with refrigerant;
A reel supplying and recovering the high-temperature superconducting wire to the inside of the vessel; And
A roller for horizontally guiding the high-temperature superconducting wire at both inner sides of the vessel;
Wherein the critical current density measuring device further comprises:
상기 롤러가 수평으로 평행을 유지하도록 제어하는 평행유지수단;
을 더 포함하는 고온초전도 선재의 임계전류밀도 측정 장치.3. The method of claim 2,
Parallel holding means for controlling the roller so as to maintain parallelism in the horizontal direction;
Wherein the critical current density of the high-Tc superconducting wire is at least one of the following:
상기 자성체는 영구자석, 전자석 또는 초전도 자석 중의 어느 하나인,
고온초전도 선재의 임계전류밀도 측정 장치.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the magnetic body is one of a permanent magnet, an electromagnet, and a superconducting magnet,
An apparatus for measuring critical current density of high temperature superconducting wire.
상기 제어부는 상기 자성체의 위치를 상기 고온초전도 선재로부터 10 mm에서 0 mm로 변경시키는,
고온초전도 선재의 임계전류밀도 측정 장치.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the control unit changes the position of the magnetic body from 10 mm to 0 mm from the HTS wire,
An apparatus for measuring critical current density of high temperature superconducting wire.
상기 제어부는 임계전류밀도가 알려진 고온초전도 선재를 이용하여 미리 측정해 놓은 힘의 크기 대 임계전류밀도 상관관계표를 이용하여 상기 고온초전도 선재의 임계전류밀도를 평가하는,
고온초전도 선재의 임계전류밀도 측정 장치.6. The method of claim 5,
Wherein the controller evaluates the critical current density of the HTS wires using a correlation table of force magnitudes versus critical current density measured in advance using the HTS wire with a known critical current density,
An apparatus for measuring critical current density of high temperature superconducting wire.
상기 고온 초전도 선재의 긴 구간에 대한 임계전류밀도의 동시 평가를 위하여 복수개의 자성체 및 힘검출수단를 구비하는,
고온초전도 선재의 임계전류밀도 측정 장치.The method according to claim 2 or 3,
And a plurality of magnetic bodies and force detection means for simultaneous evaluation of a critical current density for a long section of the high-temperature superconducting wire,
An apparatus for measuring critical current density of high temperature superconducting wire.
(b) 상기 위치 변경에 따른 자속의 변화에 의하여 상기 자성체에 가해지는 힘의 크기를 측정하는 단계; 및
(c) 측정된 상기 힘의 크기를 바탕으로 상기 고온초전도 선재의 임계전류밀도를 평가하는 단계;
를 포함하는 고온초전도 선재의 임계전류밀도 측정 방법.(a) changing the position of the magnetic body to cause a change in magnetic flux in the high-temperature superconducting wire;
(b) measuring magnitude of a force applied to the magnetic body by a change in magnetic flux according to the position change; And
(c) evaluating the critical current density of the HTS wires based on the magnitude of the measured force;
Wherein the critical current density of the high-Tc superconducting wire is measured.
상기 자성체의 위치를 상기 고온 초전도 선재로부터 10 mm에서 0 mm로 변경하는,
고온초전도 선재의 임계전류밀도 측정 방법.9. The method of claim 8, wherein step (a)
The position of the magnetic body is changed from 10 mm to 0 mm from the high-temperature superconducting wire,
A Method for Measuring Critical Current Density of High Temperature Superconducting Wire.
임계전류밀도가 알려진 고온초전도 선재를 이용하여 미리 측정해 놓은 힘의 크기 대 임계전류밀도 상관관계표를 이용하여 상기 고온초전도 선재의 임계전류밀도를 평가하는,
고온초전도 선재의 임계전류밀도 측정 방법.
The method as claimed in claim 8 or 9, wherein the step (c)
Wherein the critical current density of the high-temperature superconducting wire is evaluated by using a correlation magnitude vs. a critical current density correlation table measured in advance using a high-temperature superconducting wire having a known critical current density,
A Method for Measuring Critical Current Density of High Temperature Superconducting Wire.
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KR1020150124303A KR101706468B1 (en) | 2015-09-02 | 2015-09-02 | Apparatus and Method for Measuring Critical Current of the High Temperature Superconducting Wire |
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---|---|---|---|---|
JP2012503209A (en) * | 2009-11-20 | 2012-02-02 | 韓国産業技術大学 校産学協力団 | Estimation method of threshold current density of superconducting wire using measurement of magnetization loss |
KR20140049289A (en) * | 2012-10-17 | 2014-04-25 | 한국전기연구원 | Apparatus for non-contact continuous magnetic field dependence of measuring critical current of supperconducting tape |
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2015
- 2015-09-02 KR KR1020150124303A patent/KR101706468B1/en active IP Right Grant
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KR20140049289A (en) * | 2012-10-17 | 2014-04-25 | 한국전기연구원 | Apparatus for non-contact continuous magnetic field dependence of measuring critical current of supperconducting tape |
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