KR101753614B1 - Joint-less superconducting solenoid coil magnet and manufacuring method for the same - Google Patents
Joint-less superconducting solenoid coil magnet and manufacuring method for the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR101753614B1 KR101753614B1 KR1020160164993A KR20160164993A KR101753614B1 KR 101753614 B1 KR101753614 B1 KR 101753614B1 KR 1020160164993 A KR1020160164993 A KR 1020160164993A KR 20160164993 A KR20160164993 A KR 20160164993A KR 101753614 B1 KR101753614 B1 KR 101753614B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- solenoid
- temperature superconducting
- pair
- wire
- bobbin
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
- H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
- H01F41/04—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing coils
- H01F41/048—Superconductive coils
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F6/00—Superconducting magnets; Superconducting coils
- H01F6/06—Coils, e.g. winding, insulating, terminating or casing arrangements therefor
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S505/00—Superconductor technology: apparatus, material, process
- Y10S505/825—Apparatus per se, device per se, or process of making or operating same
- Y10S505/917—Mechanically manufacturing superconductor
- Y10S505/924—Making superconductive magnet or coil
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
본 발명은 고온초전도 솔레노이드 자석 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 테이프 형태의 2세대 고온 초전도선재를 준비하고, 상기 고온초전도 선재의 양끝단부분을 제외한 선재의 중간부분을 선재의 길이방향을 따라 절단하여 2분할된 고온초전도 선재를 준비하는 단계와, 상기 2분할된 고온초전도 선재의 분할된 부분 각각을 일정 길이를 가지며 실린더 형상으로 형성된 한 쌍의 솔레노이드 자석용 보빈에 권선하되 상기 한 쌍의 솔레노이드 자석용 보빈의 일측끝단으로부터 타측을 향하여 순차적으로 적층하여 복수회 권선하고, 서로 대칭으로 권선한 후, 상기 한 쌍의 솔레노이드 자석용 보빈 중 어느 하나의 솔레노이드 자석용 보빈을 길이방향으로 180°회전시켜 상기 한 쌍의 솔레노이드 자석용 보빈에 형성되는 솔레노이드 자석이 동일한 전류방향을 가지도록 한다. 본 발명에 의하면, 초전도 접합이 불가능한 테이프 형태의 2세대 고온 초전도 선재를 이용하여 영구전류 모드 운전이 가능한 솔레노이드 형태의 자석을 제조할 수 있고, 폭이 넓은 초전도 선재나 초전도 시트를 필요로 하지 않고 일반적인 테이프 형태의 고온 초전도 선재를 이용하여 레이어 권선 방식을 적용하여 대형의 영구전류 모드운전이 가능한 초전도 폐루프를 가지는 솔레노이드 형태의 자석을 제조할 수 있다. The present invention relates to a high-temperature superconducting solenoid magnet and a method of manufacturing the same, wherein a tape-shaped second-generation high-temperature superconducting wire is prepared, and an intermediate portion of the wire except for both ends of the high-temperature superconducting wire is cut along the longitudinal direction of the wire The method comprising the steps of: preparing two divided high-temperature superconducting wires; winding each of the divided portions of the two-divided high-temperature superconducting wires on a pair of solenoid magnet bobbins having a predetermined length and formed in a cylinder shape, The bobbin for solenoid magnets for one of the pair of solenoid magnets is rotated by 180 ° in the longitudinal direction to be wound on one of the pair of solenoid magnet bobbins by winding them one after another from the one end to the other end of the bobbin, The solenoid magnets formed in the bobbin for the pair of solenoid magnets have the same current direction And so kind. According to the present invention, it is possible to manufacture a solenoid-type magnet capable of permanent-current mode operation using a tape-shaped second-generation high-temperature superconducting wire which can not be superconductively joined, It is possible to manufacture a solenoid type magnet having a superconducting closed loop capable of operating in a large permanent current mode by applying a layer winding method using a tape type high-temperature superconducting wire.
Description
본 발명은 고온초전도 솔레노이드 자석 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 초전도 접합이 불가능한 테이프 형태의 2세대 고온 초전도 선재를 이용하여 영구전류 모드 운전이 가능한 솔레노이드 형태의 자석 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a high-temperature superconducting solenoid magnet and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a solenoid-type magnet capable of operating in a permanent current mode using a tape-shaped second-generation high-temperature superconducting wire, will be.
일반적으로, 초전도체는 초전도 전이온도(Tc) 이하와 임계자장(Hc) 이하에서만 저항이 없이 전류를 흘릴수 있고, 이때 저항이 없이 흘릴 수 있는 최대 통전전류밀도인 임계전류밀도(Jc)가 존재하는데, 이러한 초전도체를 응용하는데 있어 선 혹은 테이프 형태로 가공하여 높은 자장을 생성시키는 초전도 전자석에 널리 사용되고 있다. Generally, a superconductor can flow a current without a resistance only below a superconducting transition temperature (Tc) and below a critical magnetic field (Hc), and there exists a critical current density (Jc) which is the maximum current density that can flow without resistance , And these superconductors are widely used in superconducting electromagnets for producing high magnetic fields by processing them into a line or tape form.
상기 전자석은 선재를 여러 기하학적 형태의 코일로 권선하여 제작되며, 선재를 통해 전류를 흘리면 자장이 코일로부터 발생하게 되는데, 선재가 초전도체이면 저항에 의한 전력 손실이 발생하지 않는다. 상기 초전도 자석은 MRI(Magnetic Resonance Imaging)와 NMR(Nuclear Magnetic Resonance)의 Spectroscopy 등에 사용되며, 상기 장비가 규정된 특성을 발휘하기 위해서는 일정하고 안정한 자장상태가 요구되는데, 초전도 코일을 이루는 끝이 서로 초전도 접합되어 영구전류 모드의 폐회로가 형성되어야 한다. The electromagnet is manufactured by winding a wire with a plurality of geometric coils. When a current is passed through the wire, a magnetic field is generated from the coil. If the wire is a superconductor, no power loss due to resistance occurs. The superconducting magnets are used for MRI (Magnetic Resonance Imaging) and NMR (Nuclear Magnetic Resonance) spectroscopy. In order for the equipment to exhibit the specified characteristics, a constant and stable magnetic field state is required. A closed circuit of a permanent current mode should be formed.
이상적인 초전도 접합이 이루어지면 자석이나 접합부에서 전기저항에 의한 에너지 손실 없이 통전 전류가 흐를 수 있고, 자석에서 생성되는 자장이 일정하게 유지하여, 초전도 자석은 원하는 자장을 일정하고 안정적으로 유지하는 영구전류 모드로 된다.When an ideal superconducting junction is made, the current can flow without loss of energy due to electrical resistance at the magnet or junction, and the magnetic field generated by the magnet is kept constant. Thus, the superconducting magnet has a permanent current mode .
이러한 초전도 선재의 접합방법으로서 종래에는 금속 재질의 자석 가공선재를 코일(Coil) 형상으로 제작한 후, 양단부를 압착이나 접합부재 등을 이용하여 기계적인 방법으로 접합하거나 단부의 이격부위에 동일한 물질로된 로드를 가열하여 그 틈을 채워 접합하였으나, 초전도 선재를 구성하는 초전도체가 취성이 있어, 초전도체끼리 접촉시킨 후 압력을 가해 서로 접합하는 Butt Joining만으로는 초전도접합을 달성할 수 없는데, 고온초전도 산화물에 금속계 초전도체를 접합할 때와 같이 많은 변형을 가져오는 압력을 가하면 초전도 결정립이 파괴되어 초전도체내에 초전도 전류가 흐르는 것이 제한되는 문제점이 있었다. As a method of joining such a superconducting wire, conventionally, a magnetically processed wire rod made of a metal material is formed into a coil shape, and then both ends are mechanically joined to each other using a compression bonding or a joining member, However, the superconducting wire composing the superconducting wire is brittle. However, the superconducting joint can not be achieved by simply joining the superconductors to each other by applying the pressure after the superconductors are contacted with each other. However, The superconducting grains are destroyed by applying a pressure that causes a lot of deformations as in the case of bonding the superconductors, so that the superconducting current can not flow in the superconductors.
이에, 도 1a에 나타낸 바와 같이 2세대 고온초전도체를 팬케이크형으로 적층하고 권선 및 적층된 고온초전도체를 솔더(solder)나 필러(filler) 같은 중간 매개체 없이 ReBCO 고온 초전도체층의 직접 접촉에 의한 접합을 수행하는 방법이 제시되고 있다. 그러나, 도 1a에 나타낸 초전도체의 접합방식은 적층된 각층이 전기적으로 연결되어 있지 않기 때문에 동시에 여자시키기 위한 운전방법이 필요하고 팬케이크 코일사이를 연결하는 초전도 접합기술을 필요로 할 뿐만 아니라, 적층된 초전도체의 층간 접합 및 열처리를 수행해야하는 등 복잡한 과정이 필요하고 실용적으로 적용할 수 있을 정도의 충분한 임계전류의 확보에 대한 검증이 부족한 문제점이 있다. Thus, as shown in FIG. 1A, a second-generation high-temperature superconductor is stacked in a pancake type, and the high-temperature superconductor formed by winding and lamination is bonded by direct contact of the ReBCO high-temperature superconductor layer without an intermediate medium such as a solder or a filler Is proposed. However, since the laminated layers are not electrically connected to each other, an operation method for exciting the superconductors at the same time is required and a superconducting junction technique for connecting the pancake coils is required, It is necessary to perform the interlayer bonding and the heat treatment. Further, there is a problem in insufficiency of verification of securing a sufficient threshold current to be practically applicable.
또한, 도 1b에 나타낸 바와 같은 무접합 방식이 제안되고 있으나, 도 2에 나타낸 무접합 방식은 솔레노이드 자석을 제조하기 위하여 다수의 코일과 보빈, 전원장치를 필요로 하며, 넓은 폭의 고온 초전도 시트를 필요로 하며 복잡한 형태의 시트 가공이 필요하고 여자방법이 어렵다고 하는 문제점이 있었다. 도 1b에 나타낸 무접합 방식을 이용하여 실제 응용가능한 자석으로 만들기 위해서는 여러 더블 팬케이크 코일들로 이루어진 솔레노이드 형태로 적층되어야 하는데 코일의 구조상 각각의 코일은 전기적으로 분리되어 있어 코일의 여자를 위해서는 PCS나 Flux Pump 와 같은 전원장치가 코일의 수 만큼 필요하고, 필드쿨링 방식을 이용하기 위해서는 부하 코일을 포함하는 대형 외부 자석이 필요한 점 등 자석의 여자에 어려움이 있다.1B, the non-bonding method shown in FIG. 2 requires a plurality of coils, a bobbin, and a power supply to manufacture a solenoid magnet, and a wide-width high-temperature superconducting sheet There is a problem that it is necessary to process a complicated shape of a sheet and it is difficult to form a female. 1b, it is necessary to stack them in the form of a solenoid composed of a plurality of double pancake coils. However, since each coil is electrically separated from the coil structure, a coil of PCS or Flux A power supply such as a pump is required for the number of coils, and a large external magnet including a load coil is required to use the field cooling method.
또한, 도 1c에 나타낸 바와 같은 영구전류자석 제조방법이 제안되고 있으나, 이는 일반적으로 사용되고 있는 초전도 테이프 형태의 선재가 아닌 매우 넓은 폭의 초전도 시트가 필요할 뿐만 아니라, 중앙에 홀을 가지는 초전도 시트를 적층시켜서 자석을 제조하여야 하는데 제조된 자석을 여자시키는 방법이 제한적이라는 문제점이 있었다. 1C, a superconducting sheet having a very wide width is required instead of a commonly used superconducting tape type wire, and a superconducting sheet having a hole in the center is laminated So that there is a problem that the method of exciting the manufactured magnet is limited.
또한, 외부 자석을 이용한 필드 쿨링 방식의 경우 위와 같은 시트를 이용한 자석이나, 복수의 무접합 코일의 동시 여자가 가능하나, 이러한 방법 또한 실용적인 수준의 크기를 가지는 솔레노이드 코일에 적용하기 위해서는 매우 큰 여자용 외부 자석이 필요하고, 운전 전류의 조절이나 전류분포 예측 등 운영의 어려움이 있다.In the case of the field cooling method using an external magnet, it is possible to simultaneously excite a magnet using a sheet or a plurality of non-coils. However, in order to apply this method to a solenoid coil having a practical level, External magnets are needed, and operation difficulties such as control of the operating current and prediction of the current distribution are difficult.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 본 발명의 목적은 초전도 접합이 불가능한 테이프 형태의 2세대 고온 초전도 선재를 이용하여 영구전류 모드 운전이 가능한 솔레노이드 형태의 자석 및 그 제조방법을 제공하는 것이다. Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and an object of the present invention is to provide a solenoid-type magnet capable of operating in a permanent current mode using a tape-shaped second generation high temperature superconducting wire, .
또한, 본 발명은 일반적인 테이프 형태의 고온 초전도 선재를 이용하여 레이어 권선 방식을 적용하여 대형의 영구전류 모드운전이 가능한 초전도 폐루프를 가지는 솔레노이드 형태의 자석 및 그 제조방법을 제공하는 것이다. The present invention also provides a solenoid-type magnet having a superconducting closed loop capable of operating in a large permanent current mode by applying a layer winding method using a general tape-shaped high-temperature superconducting wire, and a manufacturing method thereof.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 무접합 고온초전도 솔레노이드 자석의 제조방법은, 테이프 형태의 2세대 고온 초전도선재를 준비하고, 상기 고온초전도 선재의 양끝단부분을 제외한 선재의 중간부분을 선재의 길이방향을 따라 절단하여 2분할된 고온초전도 선재를 준비하는 단계와, 상기 2분할된 고온초전도 선재의 분할된 부분 각각을 일정 길이를 가지며 실린더 형상으로 형성된 한 쌍의 솔레노이드 자석용 보빈에 권선하되 상기 한 쌍의 솔레노이드 자석용 보빈의 일측끝단으로부터 타측을 향하여 순차적으로 적층하여 복수회 권선하는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, a method of manufacturing a non-bonded high temperature superconducting solenoid magnet according to the present invention comprises: preparing a tape-shaped second generation high temperature superconducting wire; preparing a middle portion of the wire rod excluding both end portions of the high temperature superconducting wire A method of manufacturing a high-temperature superconducting wire, comprising the steps of: preparing a high-temperature superconducting wire segmented into two parts by cutting along a longitudinal direction of the wire rod; winding each of the divided portions of the bisected superconducting wire rod on a bobbin for a pair of solenoid magnets, Wherein the plurality of solenoid bobbins are stacked in order from the one end to the other end of the bobbin for the solenoid magnet, and then wound a plurality of times.
여기서, 상기 한 쌍의 솔레노이드 자석용 보빈에 권선되는 방향은 서로 대칭으로 권선한 후, 상기 한 쌍의 솔레노이드 자석용 보빈 중 어느 하나의 솔레노이드 자석용 보빈을 길이방향으로 180°회전시켜 상기 한 쌍의 솔레노이드 자석용 보빈에 형성되는 솔레노이드 자석이 동일한 전류방향을 가지도록 하는 것을 특징으로 한다. Here, the winding directions of the pair of solenoid magnet bobbins are symmetrical to each other, and then one of the solenoid magnet bobbins for the pair of solenoid magnets is rotated by 180 degrees in the longitudinal direction, And the solenoid magnet formed on the bobbin for the solenoid magnet has the same current direction.
여기서, 상기 2분할된 고온초전도 선재의 권선수는 하나의 솔레노이드 자석용 보빈에서 위치에 따라 권선되는 권선수를 서로 다르게 하여 자기장의 균일도를 향상시키도록 전류 분포를 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다.Here, the winding of the high-temperature superconducting wire is divided into a plurality of bobbins wound on the bobbin for one solenoid magnet, and the current distribution can be adjusted to improve the uniformity of the magnetic field.
본 발명에 의한 무접합 고온초전도 솔레노이드 자석은, 일정 길이를 가지며 실린더 형상으로 형성되고 외주면에 초전도선재가 일정간격으로 권선되도록 안내하는 권선홈이 형성된 한 쌍의 솔레노이드 자석용 보빈과, 테이프 형태의 2세대 고온 초전도선재로 형성되되, 통전전류에 대하여 폐루프를 형성하도록 양끝단은 초전도 상태로 연결되며 양끝단부분을 제외한 선재의 중간부분은 선재의 길이방향을 따라 절단되고, 절단되어 2분할된 고온초전도선재는 상기 솔레노이드 자석용 보빈에 권선되도록 구성된 2분할된 고온초전도 선재를 구비하는 것을 특징으로 한다. The non-coherent high-temperature superconducting solenoid magnet according to the present invention comprises a pair of solenoid magnet bobbins having a predetermined length and formed in a cylindrical shape and having a winding groove for guiding the superconducting wires to be wound at regular intervals on the outer circumferential surface, And both ends are connected in a superconducting state so as to form a closed loop with respect to the energizing current. The middle portion of the wire except for both end portions is cut along the longitudinal direction of the wire, Wherein the superconducting wire comprises two divided high-temperature superconducting wires configured to be wound on the bobbin for the solenoid magnet.
여기서, 상기 한 쌍의 솔레노이드 자석용 보빈은 중공의 실린더 형상으로 형성되며, 상기 한 쌍의 솔레노이드 자석용 보빈의 중공부분에 삽입되어 한 쌍의 솔레노이드 자석용 보빈을 지지하면서 서로 연결하시키는 지지연결부를 더욱 구비하는 것을 특징으로 한다. The pair of solenoid magnet bobbins are formed in a hollow cylinder shape and inserted into hollow portions of the pair of solenoid magnet bobbins to support a pair of solenoid magnet bobbins and to connect the support connecting portions to each other .
여기서, 상기 2분할된 고온초전도 선재는 이티륨계 또는 가돌리늄계 2세대 고온 초전도선재로 형성되고, 상기 지지연결부 및 상기 한 쌍의 솔레노이드 자석용 보빈에는 체결용 홀이 형성된 것을 특징으로 한다. Here, the two-divided HTS wires are formed of an ITM-based or Gadolinium-based second generation high-temperature superconducting wire, and the fastening holes are formed in the support connection part and the bobbin for the pair of solenoid magnets.
상술한 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 초전도 접합이 불가능한 테이프 형태의 2세대 고온 초전도 선재를 이용하여 영구전류 모드 운전이 가능한 솔레노이드 형태의 자석을 제조할 수 있다. According to the present invention having the above-described configuration, it is possible to manufacture a solenoid-type magnet capable of permanent-current mode operation by using a tape-shaped second-generation high-temperature superconducting wire which can not be superconducting.
또한, 본 발명에 의하면 폭이 넓은 초전도 선재나 초전도 시트를 필요로 하지 않고 일반적인 테이프 형태의 고온 초전도 선재를 이용하여 레이어 권선 방식을 적용하여 대형의 영구전류 모드운전이 가능한 초전도 폐루프를 가지는 솔레노이드 형태의 자석을 제조할 수 있다. According to the present invention, there is provided a solenoid type having a superconducting closed loop capable of operating in a large permanent current mode by applying a layer winding method using a general taped high-temperature superconducting wire without needing a wide superconducting wire or superconducting sheet Of magnets can be manufactured.
도 1은 종래기술에 의한 초전도 선재의 접합방법을 나타내는 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 의한 무접합 고온초전도 솔레노이드 자석을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 2분할된 고온초전도 선재를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 의한 무접합 고온초전도 솔레노이드 자석을 제조하기 위한 2분할된 고온초전도 선재의 권선방법을 나타내는 도면이다.
도 5a 내지 도 7은 본 발명에 의한 무접합 고온초전도 솔레노이드 자석을 제조하기 위한 2분할된 고온초전도 선재의 다양한 권선방법을 나타내는 도면이다. BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a view showing a conventional superconducting wire joining method. FIG.
2A and 2B are views showing a non-bonded high temperature superconducting solenoid magnet according to the present invention.
3 is a view showing the high-temperature superconducting wire of the present invention.
FIG. 4 is a view showing a method of winding a high-temperature superconducting wire into two parts to produce a non-bonded high-temperature superconducting solenoid magnet according to the present invention.
5A to 7 are views showing various winding methods of the high-temperature superconducting wire segmented into two to manufacture the non-spliced high-temperature superconducting solenoid magnet according to the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 무접합 고온초전도 솔레노이드 자석 및 그 제조방법에 대하여 실시예로써 상세하게 설명한다. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a non-bonded high temperature superconducting solenoid magnet and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2a 내지 도 7에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 의한 무접합 고온초전도 솔레노이드 자석(20)은, 한 쌍의 솔레노이드 자석용 보빈(21, 22)과, 고온초전도 선재(10)를 구비한다. 2A to FIG. 7, the non-junction high temperature
상기 한 쌍의 솔레노이드 자석용 보빈(21, 22)은, 도 2a에 나타낸 바와 같이, 일정 길이를 가지는 실린더 형상으로 형성된다. 상기 한 쌍의 솔레노이드 자석용 보빈(21, 22) 각각은 외주면에 권선홈(24)이 복수 개 일정간격으로 형성되어 있다. 상기 복수의 권선홈(24)은 후술하는 2분할된 고온초전도 선재(13a, 13b)가 상기 솔레노이드 자석용 보빈에 안정적으로 권선될 수 있도록 안내한다. The pair of
또한, 상기 한 쌍의 솔레노이드 자석용 보빈(21, 22)은 중공의 실린더 형상으로 형성되어, 도 2b에 나타낸 바와 같이, 상기 중공부분에 후술하는 지지연결부를 삽입하여 상기 한 쌍의 솔레노이드 자석용 보빈(21, 22)을 하나의 몸체로 연결하여 사용할 수 있도록 구성할 수 있다. The pair of
상기 지지연결부(23)는 대략 중공의 실린더 형상으로 형성되며, 상기 한 쌍의 솔레노이드 자석용 보빈의 내경과 상기 지지연결부의 외경은 대략 동일하게 형성되어, 상기 지지연결부(23)가 상기 한 쌍의 솔레노이드 자석용 보빈의 중공부분에 삽입되도록 구성된다. The inner diameter of the pair of solenoid magnet bobbins and the outer diameter of the support connection part are formed to be substantially equal to each other so that the support connection part (23) And is inserted into the hollow portion of the bobbin for solenoid magnet.
또한, 상기 한 쌍의 솔레노이드 자석용 보빈(21, 22)과 상기 지지연경부(23)에는, 도 2a에 나타낸 바와 같이, 서로 상응하는 부분에 체결용 홀(25)을 형성하고, 상기 체결용 홀(25)에 볼트 등의 체결용 수단을 삽입하여 상기 한 쌍의 자석용 보빈과 상기 지지연결부를 하나의 몸체로 연결할 수 있도록 구성한다. As shown in Fig. 2A, the pair of
한편, 본 실시예에 있어서, 상기 고온초전도 선재는 이티륨계 또는 가돌리늄계 2세대 고온 초전도선재로 형성되는 것을 예로 한다. 상기 고온초전도 선재(10)는, 테이프 형태의 2세대 고온 초전도선재로 형성되되, 도 3에 나타낸 바와 같이, 2분할된 고온초전도 선재로 구성된다. On the other hand, in the present embodiment, it is exemplified that the high-temperature superconducting wire is formed of an itrium-based or gadolinium-based second-generation high-temperature superconducting wire. The high-temperature
상기 고온초전도 선재(10)는, 통전전류에 대하여 폐루프를 형성하도록 양끝단(11, 12)은 초전도 상태로 연결되며 양끝단부분을 제외한 선재의 중간부분은 선재의 길이방향을 따라 절단되어 2분할된 고온초전도선재(13a, 13b)로 구성된다. Both
여기서, 상기 양끝단(11, 12)은 대략 초전도 선재의 폭과 동일하거나 조금 더 큰 길이를 가지도록 구성되어 초전도 상태로 연결되는 2개의 터미널을 형성하도록 구성되고, 상기 2분할된 고온초전도선재(13a, 13b)의 폭(L/2)은 상기 고온초전도 선재의 폭(L)의 절반이 되도록 2분할되는 것이 바람직하다. The two
상기 2분할된 고온초전도 선재(13a, 13b) 각각은 상기 한 쌍의 솔레노이드 자석용 보빈(21, 22)에 각각 권선되며, 상기 양끝단은 Cu터미널 등을 통해 연결되지 않는 구조로서 영구전류 모드 운전이 가능하도록 구성되며, 단일 PCS, 플럭스 펌프 등의 초전도 전원장치를 이용하여 영구전류 모드 여자가 가능하도록 구성된다. The two divided high-temperature
상술한 구성을 가지는 본 발명에 의한 무접합 고온초전도 솔레노이드 자석을 제조하는 방법에 대하여 설명한다. A method for manufacturing a non-bonded high temperature superconducting solenoid magnet according to the present invention having the above-described structure will be described.
본 발명에 의한 무접합 고온초전도 솔레노이드 자석의 제조방법은, 우선 2분할된 고온초전도 선재를 준비한다. 이를 위하여, 테이프 형태의 2세대 고온 초전도선재를 준비하고, 상기 고온초전도 선재의 양끝단부분을 제외한 선재의 중간부분을 선재의 길이방향을 따라 절단하여 2분할된 고온초전도 선재를 준비한다. 본 실시예에 있어서, 상기 2세대 고온초전도 선재는 폭이 넓은 초전도선재를 이용하지 않고 일반적으로 사용되는 12mm폭을 가지는 sus테이프를 이용하여 준비한다. In the method of manufacturing a non-bonded high-temperature superconducting solenoid magnet according to the present invention, first, the high-temperature superconducting wire is divided into two parts. For this purpose, a tape-shaped second-generation high-temperature superconducting wire is prepared, and the middle portion of the wire except for both ends of the high-temperature superconducting wire is cut along the longitudinal direction of the wire to prepare a two-divided high-temperature superconducting wire. In the present embodiment, the second-generation high-temperature superconducting wire is prepared by using a sus tape having a width of 12 mm which is generally used without using a superconducting wire having a wide width.
그런 다음, 도 4에 나타낸 바와 같이, 소스릴에 권선된 상기 고온초전도 선재의 일끝단(11)으로부터 상기 2분할된 고온초전도 선재를 풀어내어 상기 한 쌍의 솔레노이드 자석용 보빈에 권선한다. Then, as shown in Fig. 4, the two divided high-temperature superconducting wires are unwound from one
상기 2분할된 고온초전도 선재의 분할된 부분 각각을 일정 길이를 가지며 실린더 형상으로 형성된 한 쌍의 솔레노이드 자석용 보빈에 권선하되, 상기 한 쌍의 솔레노이드 자석용 보빈의 일측끝단으로부터 타측을 향하여 순차적으로 적층하여 복수회 권선한다. Wherein each of the divided portions of the two divided HTS wires is wound on a pair of solenoid magnet bobbins formed in a cylinder shape having a predetermined length, and sequentially stacked from one end of the bobbin for solenoid magnets to the other side And wind it a plurality of times.
본 실시예에 있어서, 상기 2분할된 고온초전도 선재는 상기 한 쌍의 솔레노이드 자석용 보빈에 각각 13회 권선되어 13층의 솔레노이드 자석으로 형성되는 것을 예로 한다. In this embodiment, the two-divided high-temperature superconducting wires are each formed of a 13-layer solenoid magnet, which is wound on the bobbin for a pair of solenoid magnets 13 times each.
그런 다음, 상기 양끝단(11, 12)에 단일 PCS, 플럭스 펌프 등의 초전도 전원장치를 이용하여 영구전류 모드 여자가 가능한 자석형태로 구성할 수 있다. Then, the permanent magnets may be formed in permanent magnets by using a superconducting power source such as a single PCS or a flux pump at both ends 11 and 12.
한편, 도 5a 및 도 5b에 나타낸 바와 같이, 상기 한 쌍의 솔레노이드 자석용 보빈에 권선되는 방향은 서로 대칭으로 권선한 후(도 5a 참조), 상기 한 쌍의 솔레노이드 자석용 보빈 중 어느 하나의 솔레노이드 자석용 보빈을 길이방향으로 180°회전시켜(도 5b 참조), 상기 한 쌍의 솔레노이드 자석용 보빈에 형성되는 솔레노이드 자석이 동일한 전류방향을 가지도록 구성할 수 있다. On the other hand, as shown in Figs. 5A and 5B, the winding directions of the pair of solenoid magnet bobbins are symmetrical to each other (refer to Fig. 5A), and then one of the pair of solenoid magnet bobbins The magnet bobbin may be rotated 180 degrees in the longitudinal direction (see FIG. 5B) so that the solenoid magnets formed in the pair of solenoid bobbins have the same current direction.
또한, 상기 2분할된 고온초전도 선재의 권선수는 하나의 솔레노이드 자석용 보빈에서 위치에 따라 권선되는 권선수를 서로 다르게 하여 전류 분포를 조절할 수 있도록 구성하여 자기장의 균일도를 향상시킬 수 있다. In addition, the winding of the high-temperature superconducting wire of the two halves can be configured so that the current distribution can be adjusted by making the winding windings according to the positions of the bobbin for one solenoid magnet different from each other, so that the uniformity of the magnetic field can be improved.
도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 한 쌍의 솔레노이드 자석용 보빈에 권선되는 2분할된 고온초전도 선재는 상기 한 쌍의 솔레노이드 자석용 보빈의 일측끝단으로부터 타측을 향하여 순차적으로 적층된 후 상기 적층된 고온초전도 선재의 위에 다시 일측끝단으로부터 타측을 향하여 A부분에서 순차적으로 적층되도록 구성하여, 하나의 솔레노이드 자석에서 상하부에서 A부분과 그 이외의 부분에서 전류 분포를 조절할 수 있도록 구성하여 자기장의 균일도를 향상시킬 수 있다. As shown in FIG. 6, the two divided high-temperature superconducting wires wound on the bobbin for solenoid magnets are sequentially stacked from one end of the bobbin for solenoid magnet to the other end of the bobbin for solenoid magnet, The current distribution can be adjusted in the portion A and the other portions in the upper and lower portions of the single solenoid magnet so that the uniformity of the magnetic field can be improved have.
또한, 도 7에 나타낸 바와 같이, 하나의 솔레노이드 자석용 보빈에서 위치에 따라 권선되는 권선수를 서로 다르게 함과 동시에 권선되는 방향을 한 쌍의 솔레노이드 자석용 보빈에서 서로 대칭이 되도록 구성하여 솔레노이드 자석이 전류 분포를 조절하여 자기장의 균일도를 향상시키면서 서로 동일한 전류방향을 갖도록 구성할 수 있다. In addition, as shown in Fig. 7, the solenoid magnet bobbins are made to have different winding directions according to their positions, and the winding directions are symmetrical with each other in a pair of solenoid magnet bobbins, The current distribution can be adjusted so as to have the same current direction while improving the uniformity of the magnetic field.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the inventions. It will be apparent to those of ordinary skill in the art.
10 : 고온 초전도 선재
20 : 무접합 고온초전도 솔레노이드 자석
21, 22 : 솔레노이드 자석용 보빈10: High temperature superconducting wire
20: Non-bonded high temperature superconducting solenoid magnet
21, 22: Solenoid magnet bobbin
Claims (6)
상기 2분할된 고온초전도 선재의 분할된 부분 각각을 일정 길이를 가지며 실린더 형상으로 형성된 한 쌍의 솔레노이드 자석용 보빈에 권선하되 상기 한 쌍의 솔레노이드 자석용 보빈의 일측끝단으로부터 타측을 향하여 순차적으로 적층하여 복수회 권선하고,
상기 한 쌍의 솔레노이드 자석용 보빈에 권선되는 방향은 서로 대칭으로 권선한 후, 상기 한 쌍의 솔레노이드 자석용 보빈 중 어느 하나의 솔레노이드 자석용 보빈을 길이방향으로 180°회전시켜 상기 한 쌍의 솔레노이드 자석용 보빈에 형성되는 솔레노이드 자석이 동일한 전류방향을 가지도록 하는 것을 특징으로 하는 무접합 고온초전도 솔레노이드 자석의 제조방법.
Preparing a second type high temperature superconducting wire in the form of a tape and cutting the middle portion of the wire except for both ends of the high temperature superconducting wire along the longitudinal direction of the wire to prepare two divided high temperature superconducting wires,
Each of the divided portions of the two divided high temperature superconducting wires is wound on a pair of solenoid magnet bobbins having a predetermined length and formed in a cylinder shape and sequentially stacked from one end to the other end of the pair of solenoid magnet bobbins Winding multiple times,
Wherein the winding directions of the pair of solenoid magnet bobbins are symmetrical to each other and then the solenoid magnet bobbin for one pair of solenoid magnets is rotated by 180 degrees in the longitudinal direction to rotate the pair of solenoid magnets Wherein the solenoid magnet formed in the bobbin for bobbin has the same current direction.
상기 2분할된 고온초전도 선재의 권선수는 하나의 솔레노이드 자석용 보빈에서 위치에 따라 권선되는 권선수를 서로 다르게 하여 자기장의 균일도를 향상시키도록 전류 분포를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 무접합 고온초전도 솔레노이드 자석의 제조방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the winding of the two-divided high-temperature superconducting wire is capable of adjusting the current distribution so as to improve the uniformity of the magnetic field by making the winding windings different in position from each other in the bobbin for one solenoid magnet. A method of manufacturing a solenoid magnet.
테이프 형태의 2세대 고온 초전도선재로 형성되되, 통전전류에 대하여 폐루프를 형성하도록 양끝단은 초전도 상태로 연결되며 양끝단부분을 제외한 선재의 중간부분은 선재의 길이방향을 따라 절단되고, 절단되어 2분할된 고온초전도선재는 상기 솔레노이드 자석용 보빈에 권선되도록 구성된 2분할된 고온초전도 선재를 구비하며,
상기 한 쌍의 솔레노이드 자석용 보빈은 중공의 실린더 형상으로 형성되며,
상기 한 쌍의 솔레노이드 자석용 보빈의 중공부분에 삽입되어 한 쌍의 솔레노이드 자석용 보빈을 지지하면서 서로 연결시키는 지지연결부를 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 무접합 고온초전도 솔레노이드 자석.
A pair of solenoid magnet bobbins having a predetermined length and formed in a cylindrical shape and having winding grooves formed on the outer circumferential surface thereof for guiding the superconducting wire to be wound at regular intervals;
Tape-shaped second-generation high-temperature superconducting wires, both ends of which are connected in a superconducting state so as to form a closed loop with respect to the energizing current, and the middle portion of the wire except for both ends is cut along the longitudinal direction of the wire, The two divided high-temperature superconducting wires are provided with two divided high-temperature superconducting wires configured to be wound on the bobbin for the solenoid magnet,
The pair of solenoid magnet bobbins are formed in the shape of a hollow cylinder,
Further comprising a support connection portion inserted into the hollow portion of the bobbin for the pair of solenoid magnets to connect and support the pair of solenoid bobbins while supporting the bobbin for the solenoid magnet.
상기 2분할된 고온초전도 선재는 이티륨계 또는 가돌리늄계 2세대 고온 초전도선재로 형성되고,
상기 지지연결부 및 상기 한 쌍의 솔레노이드 자석용 보빈에는 체결용 홀이 형성된 것을 특징으로 하는 무접합 고온초전도 솔레노이드 자석.
6. The method of claim 5,
The two-divided high-temperature superconducting wires are formed of an itrium-based or gadolinium-based second-generation high-temperature superconducting wire,
Wherein a coupling hole is formed in the support connection portion and the bobbin for the pair of solenoid magnets.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160164993A KR101753614B1 (en) | 2016-12-06 | 2016-12-06 | Joint-less superconducting solenoid coil magnet and manufacuring method for the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160164993A KR101753614B1 (en) | 2016-12-06 | 2016-12-06 | Joint-less superconducting solenoid coil magnet and manufacuring method for the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101753614B1 true KR101753614B1 (en) | 2017-07-06 |
Family
ID=59354419
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020160164993A KR101753614B1 (en) | 2016-12-06 | 2016-12-06 | Joint-less superconducting solenoid coil magnet and manufacuring method for the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101753614B1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111627641A (en) * | 2020-06-17 | 2020-09-04 | 上海大学 | Magnetic field shielding system based on multi-group special-shaped closed-loop superconducting coils |
| KR20210086079A (en) | 2019-12-31 | 2021-07-08 | 한국전력공사 | Joint-less high temperature superconducting solenoid magnet and manufacturing method for the same |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002336215A (en) * | 2001-05-17 | 2002-11-26 | Mitsubishi Electric Corp | Superconductive magnet device and magnetic field uniformity adjusting method |
-
2016
- 2016-12-06 KR KR1020160164993A patent/KR101753614B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002336215A (en) * | 2001-05-17 | 2002-11-26 | Mitsubishi Electric Corp | Superconductive magnet device and magnetic field uniformity adjusting method |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210086079A (en) | 2019-12-31 | 2021-07-08 | 한국전력공사 | Joint-less high temperature superconducting solenoid magnet and manufacturing method for the same |
| CN111627641A (en) * | 2020-06-17 | 2020-09-04 | 上海大学 | Magnetic field shielding system based on multi-group special-shaped closed-loop superconducting coils |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4677032B2 (en) | Superconducting magnet for permanent current and manufacturing method thereof | |
| US9117576B2 (en) | Winding support, electrical coil and method to produce an electrical coil | |
| JP2006313924A (en) | High temperature superconducting coil, and high temperature superconducting magnet and high temperature superconducting magnet system employing it | |
| JP2009043912A (en) | Superconducting coil | |
| US10008314B2 (en) | Electric coil, apparatus having at least two subcoils and manufacturing method therefor | |
| KR101753614B1 (en) | Joint-less superconducting solenoid coil magnet and manufacuring method for the same | |
| JP2015532526A (en) | Superconducting coil device and manufacturing method thereof | |
| US9171660B2 (en) | Superconducting coil, superconducting magnet, and method for manufacturing superconducting coil | |
| CN201674471U (en) | Thermal control superconducting switch with superconducting joints | |
| JP2010109287A (en) | Superconducting coil apparatus | |
| Mizuno et al. | Fabrication of 5 T magnet using 2G wires directed at maglev application | |
| US10510484B2 (en) | Forming an electrical coil device by cutting a strip conductor winding into at least two partial coils | |
| JP2017063083A (en) | High temperature superconducting coil not having insulation for each turn and manufacturing method therefor | |
| JP2006313923A (en) | High temperature superconducting coil and high temperature superconducting magnet using the same | |
| JP2012114162A (en) | Oxide superconducting solenoid wound coil and manufacturing method thereof | |
| US10249420B2 (en) | Continuous winding magnets using thin film conductors without resistive joints | |
| US10545206B2 (en) | Superconductive magnet coil assembly comprising a plurality of layer-wound strip-like superconductors | |
| KR102393462B1 (en) | superconducting magnet | |
| JP2007081254A (en) | Superconductive electromagnet and method for manufacturing the same | |
| CN110136913B (en) | Superconducting magnet based on D-shaped annular sheets and device and method using superconducting magnet | |
| KR101505851B1 (en) | Method of manufacturing double pancake type persistent current mode magnet | |
| US8035933B2 (en) | Structure of persistent current switch and that of control method | |
| KR101385746B1 (en) | electrical contact method between high-temperature superconducting pancake coil | |
| KR101618977B1 (en) | Superconductive electromagnet | |
| JP2014099440A (en) | Permanent current switch, and superconducting magnet device with permanent current switch |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |