KR101883711B1 - 다중차동층 권선 장치, 권선 방법, 다중차동층 권선 방식으로 제조된 초전도 자석, 및 초전도 직류 유도가열 장치 - Google Patents

다중차동층 권선 장치, 권선 방법, 다중차동층 권선 방식으로 제조된 초전도 자석, 및 초전도 직류 유도가열 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101883711B1
KR101883711B1 KR1020170021788A KR20170021788A KR101883711B1 KR 101883711 B1 KR101883711 B1 KR 101883711B1 KR 1020170021788 A KR1020170021788 A KR 1020170021788A KR 20170021788 A KR20170021788 A KR 20170021788A KR 101883711 B1 KR101883711 B1 KR 101883711B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
superconducting
wire
winding
bobbin
reels
Prior art date
Application number
KR1020170021788A
Other languages
English (en)
Inventor
조상호
박민원
최종호
Original Assignee
수퍼코일 (주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 수퍼코일 (주) filed Critical 수퍼코일 (주)
Priority to KR1020170021788A priority Critical patent/KR101883711B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101883711B1 publication Critical patent/KR101883711B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/06—Control, e.g. of temperature, of power
    • H05B6/062—Control, e.g. of temperature, of power for cooking plates or the like
    • H05B6/065—Control, e.g. of temperature, of power for cooking plates or the like using coordinated control of multiple induction coils
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F6/00—Superconducting magnets; Superconducting coils
    • H01F2006/001—Constructive details of inductive current limiters

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

본 발명은 다중차동층 권선 장치, 권선 방법, 다중차동층 권선 방식으로 제조된 초전도 자석, 및 초전도 직류 유도가열 장치에 관한 것으로, 상기의 권선 장치는 다수의 초전도 선재 중 적어도 하나를 공급하는 다수의 선재 공급 릴; 상기 다수의 선재 공급 릴로부터 공급되는 초전도 선재를 적층시켜 다중 선재를 생성하는 다중 선재 생성장치; 보빈의 외측면에 상기 다중 선재를 권선시키는 회전 장치; 및 상기 다중 선재의 권선 위치를 기반으로 상기 다수의 선재 공급 릴의 초전도 선재 공급 개수를 증가 또는 감소시키는 제어 장치를 포함할 수 있다.

Description

다중차동층 권선 장치, 권선 방법, 다중차동층 권선 방식으로 제조된 초전도 자석, 및 초전도 직류 유도가열 장치{Cowinding device, cowinding method based multi-differential layers, superconducting magnet manufactured by the same, and superconducting DC induction heating apparatus}
본 발명은 초전도 자석의 권선 장치에 관한 것으로, 특히 초전도 자석의 임계 전류를 증가시킬 수 있도록 하는 새로운 권선 방법을 제안함으로써, 초전도 자석이 제공 가능한 자기장 세기 또한 증가될 수 있도록 하는 다중차동층 권선 장치, 권선 방법, 다중차동층 권선 방식으로 제조된 초전도 자석, 및 초전도 직류 유도가열 장치에 관한 것이다.
초전도 직류 유도 가열 장치는 균일한 자장 내에서 가열하고자 하는 금속 제품을 회전시켜 원하는 온도까지 가열하는 장치이다.
균일한 자장은 초전도 자석에 DC 전류를 흘려줌으로써 얻을 수 있으며, 자석에서 발생되는 자기장이 클수록 더 큰 에너지 전달이 가능하며, 자기장 세기는 자석에 흐르는 전류와 턴수, 자석의 개수에 비례하여 증가하고 가열하고자 하는 제품과의 거리에 반비례하여 감소한다.
따라서 같은 길이의 초전도 선재로 만들어진 자석일 때, 자석과 가열하고자하는 제품과의 거리가 더 가까울수록 더 큰 자기장을 얻을 수 있고 전달가능 에너지가 크게 된다. 즉, 자석의 형태와 권선 방식에 따라 최대로 얻을 수 있는 자기장의 크기가 달라진다.
초전도 자석은 각 턴당 동일한 전류가 흐르면서 자기장선속을 증가시킨다. 이는 결과적으로 자기장의 세기를 증가시키는 효과를 유발한다. 그러나 초전도의 특성상 전류가 흐르면 자기장이 그 주변에 발생하고 발생된 자기장에 의해 초전도 선에 흐를 수 있는 전류의 양이 감소한다. 즉, 자기장의 센 자석이 만들어질수록 자석에 흘릴 수 있는 전류의 양은 감소하게 되고, 최종적으로는 자기장의 세기까지 감소하게 되는 현상이 발생한다.
도 1은 종래의 기술에 따른 초전도 자석을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참고하면, 보빈(1), 보빈(1)의 외측면에 형성된 초전도 코일(2)을 구비하되, 초전도 코일(2)는 하나의 초전도 선재를 통해 권선된 구조를 가짐을 알 수 있다.
이러한 경우, 초전도 자석은 모든 턴에 동일한 전류가 흐르지만, 모든 턴에서 동일한 임계전류를 가지는 것은 아니다. 즉, 도 2에서와 같이 자석의 형상에 따라 초전도 자석의 턴별로 경험하는 자기장의 세기가 달라지고 결과적으로 임계전류의 차이를 발생시킨다. 일반적으로 초전도 자석은 첫 번째 턴에서 최고치의 자기장 세기를 가지되 중심으로 갈수록 점차 감소한 후, 중심을 통과하면 자기장 세기가 다시 증가하는 패턴을 보인다. 그리고 임계 전류도 첫 번째 턴에서 최소치를 가지다가 중심으로 갈수록 점차 증가한 후, 중심을 통과하면 다시 감소하는 패턴을 보인다.
초전도 자석의 전체 전류는 임계전류 최소치에 의해 결정된다. 이에 종래의 초전도 자석에서와 같이 첫 번째 턴에서의 임계전류 최소치에 의해 초전도 자석이 발생 가능한 자기장 세기가 비정상적으로 감소되는 문제가 발생하게 된다.
국내공개특허 10-2013-0033790(2011년09월27일 공개)
이에 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 초전도 자석의 임계 전류를 증가시킬 수 있도록 하는 새로운 권선 방법을 제안함으로써, 초전도 자석이 제공 가능한 자기장 세기 또한 증가될 수 있도록 하는 다중차동층 권선 장치, 권선 방법, 다중차동층 권선 방식으로 제조된 초전도 자석, 및 초전도 직류 유도가열 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 제1 실시 형태에 따르면, 다수의 초전도 선재 중 적어도 하나를 공급하는 다수의 선재 공급 릴; 상기 다수의 선재 공급 릴로부터 공급되는 초전도 선재를 적층시켜 다중 선재를 생성하는 다중 선재 생성장치; 보빈의 외측면에 상기 다중 선재를 권선시키는 회전 장치; 및 상기 다중 선재의 권선 위치를 기반으로 상기 다수의 선재 공급 릴의 초전도 선재 공급 개수를 증가 또는 감소시키는 제어 장치를 포함하는 다중차동층 권선 장치를 제공한다.
상기 제어 장치는 상기 다중 선재의 첫 번째 및 마지막 턴에서 최대치의 선재 적층 개수를 가지고, 중간 턴에서 최소치의 선재 적층 개수를 가질 수 있도록, 상기 다수의 선재 공급 릴의 초전도 선재 공급 개수를 순차적으로 증가 또는 감소시키는 것을 특징으로 한다.
상기 권선 장치는, 모든 턴에서의 전류는 동일한 값을 가지도록 하되, 적층된 n개의 초전도 선재를 통해서는 각 턴의 전류가 나누어져 흐르도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 다중 선재 생성장치는 상기 다중 선재를 구성하는 초전도 선재의 개수가 n(n은 1 이상의 자연수)에서 m(m은 n을 제외한 1 이상의 자연수)개에 변경되면, 납땜을 통해 상기 n개의 초전도 선재와 상기 m개의 초전도 선재간을 전기적으로 접합시키는 것을 특징으로 한다.
상기 회전 장치는 상기 보빈을 회전시키는 것을 특징으로 한다.
다르게는, 상기 회전 장치는 상기 보빈을 중심축으로 하여, 상기 다수의 선재 공급 릴을 대회전시키는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 권선 장치는, 상기 다수의 선재 공급 릴로부터 공급되는 초전도 선재 각각의 장력을 센싱하는 다수의 장력 측정 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어 장치는 상기 다수의 장력 측정 장치 각각의 장력 측정 결과에 따라 상기 다수의 선재 공급 릴 각각의 장력을 제어하는 기능을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 제2 실시 형태에 따르면, 다중 선재의 권선 위치를 기반으로 다수의 선재 공급 릴의 초전도 선재 공급 개수를 결정하는 제어 단계; 상기 다수의 선재 공급 릴로부터 공급되는 적어도 하나의 초전도 선재를 적층시켜 보빈의 외측면에 권선시키는 권선 단계; 및 상기 다중 선재의 권선 위치를 확인 및 업데이트한 후, 상기 제어 단계에 재진입하는 재진입 단계를 포함하는 다중차동층 권선 방법을 제공한다.
상기 제어 단계는 상기 다중 선재의 첫 번째 및 마지막 턴에서 최대치의 선재 적층 개수를 가지고, 중간 턴에서 최소치의 선재 적층 개수를 가질 수 있도록, 상기 다수의 선재 공급 릴의 초전도 선재 공급 개수를 순차적으로 증가 또는 감소시키는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 제3 실시 형태에 따르면, 보빈; 및 상기 보빈의 외측면에 형성된 초전도 코일을 포함하며, 상기 초전도 코일의 첫 번째 턴과 마지막 턴에서는 선재 적층 개수를 가지고, 임계전류가 최대가 되거나 자기장 세기가 최소가 되는 턴 위치에서는 최소치의 선재 적층 개수를 가지도록, 초전도 선재의 적층 개수가 순차적으로 증가 되는 감소되는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 초전도 자석을 제공한다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 제4 실시 형태에 따르면, 가열 대상 부재를 중심으로 기설정된 거리만큼 서로 대칭되게 위치하고, 인가되는 직류 전류에 따라 자기장을 발생시키는 초전도 자석; 상기 초전도 자석의 내부를 관통하면서 상기 가열 대상 부재와 서로 마주보는 방향으로 이동하여 상기 발생된 자기장을 상기 가열 대상 부재에 유도시키는 이동형 부재; 및 상기 가열 대상 부재와 회전축을 통해 연결되어 상기 가열 대상 부재를 회전시키는 회전부를 포함하며, 상기 초전도 자석은 보빈; 및 상기 보빈의 외측면에 형성된 초전도 코일을 포함하며, 상기 초전도 코일의 첫 번째 턴과 마지막 턴에서는 선재 적층 개수를 가지고, 임계전류가 최대가 되거나 자기장 세기가 최소가 되는 턴 위치에서는 최소치의 선재 적층 개수를 가지도록, 초전도 선재의 적층 개수가 순차적으로 증가 되는 감소되는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 초전도 직류 유도가열 장치.
본 발명에 따르면, 임계 전류 또는 자기장 세기에 따라 선재 적층 개수를 가변하면서 초전도 코일을 권선함으로써, 초전도 코일의 임계 전류가 모든 턴 위치에서 증가될 수 있도록 한다. 그리고 이에 따라 초전도 자석이 제공 가능한 자기장 세기 또한 증가될 수 있도록 해준다.
도 1은 종래의 기술에 따른 초전도 자석을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 종래의 기술에 따른 초전도 자석의 턴 위치에 따른 자기장 세기 및 임계 전류 변화 패턴을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 자석을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 자석의 전류 패턴을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중차동층 권선 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 자석의 임계 전류를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 선재 생성 장치의 다중 선재 생성 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중차동층 권선 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 자석이 적용된 초전도 직류 유도가열 장치를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복된 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 자석을 설명하기 위한 도면이다.
도 3의 (a)을 참고하면, 본 발명의 초전도 자석은 보빈(10), 및 보빈(10)의 외측면에 형성된 초전도 코일(20) 등을 포함할 수 있다. 이때, 보빈(10)은 원형 형상, 레이스 트랙 형상, 사각 형상, 접시 형상 및 나팔 형상 중 어느 하나의 형상을 가질 수 있으며, 특정 형상으로 한정되지 않는다.
본 발명에서는 다중차동층 권선기법을 이용하여 초전도 코일(20)을 형성하는 데, 이는 다수개의 초전도 선재를 적층하여 초전도 코일(20)을 권선하되, 임계 전류(또는 자기장 세기)에 따라 선재 적층 개수를 달리하는 권선 기법을 의미한다.
즉, 본 발명의 초전도 코일(20)은 도 3의 (b)와 같이, 임계전류가 최소(또는 자기장 세기가 최대)가 되는 턴 위치(예를 들어, 첫 번째 턴과 마지막 턴)에서는 선재 적층 개수가 최대가 되도록 하고, 임계전류가 최대(또는 자기장 세기가 최소)가 되는 턴 위치(예를 들어, 중간턴)에서는 선재 적층 개수가 최소가 되는 구조를 가지도록 한다.
그리고 도 4에 나타낸 바와 같이 모든 턴에서의 전류는 동일 값을 가지도록 하되, 동시 적층된 n개의 초전도 선재를 통해서는 각 턴의 전류가 나누어 흐를 수 있도록 함으로써, 초전도 선재의 적층 개수에 비례하여 임계 전류가 증가될 수 있도록 한다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 임계 전류(또는 자기장 세기)에 따라 선재 적층 개수를 가변하면서 초전도 코일을 권선함으로써, 도 5에서와 같이 초전도 코일의 임계 전류가 모든 턴 위치에서 증가될 수 있도록 하고, 이에 따라 초전도 자석이 제공 가능한 자기장 세기 또한 증가될 수 있도록 해준다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중차동층 권선 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 권선 장치는 다수의 선재 공급 릴(110), 다중 선재 생성장치(120), 회전 장치(130), 다수의 장력 측정 장치(140), 및 제어 장치(150) 등을 포함할 수 있다.
선재 공급 릴(110) 각각은 보빈(10)로부터 소정 거리 간격을 두고 설치되어, 자신에 구비된 선재 카세트에 감겨진 초전도 선재를 권취시켜 보빈(10)측으로 공급하도록 한다.
특히, 본 발명의 선재 공급 릴(110)은 제어 장치(140)의 제어 하에 초전도 선재 공급 여부를 수시 가변하도록 함으로써, 다수의 선재 공급 릴(110)이 보빈(10) 측으로 동시 공급하는 초전도 선재 개수가 수시로 가변되도록 한다. 즉, 다수의 선재 공급 릴(110)은 1개의 초전도 선재만을 제공할 수도, 4개의 초전도 선재를 동시 제공할 수도 있도록 한다.
다중 선재 생성장치(120)는 다수의 선재 공급 릴(110)로부터 다수의 초전도 선재가 동시 제공되는 경우, 다수의 초전도 선재를 수직 또는 수평방향으로 순차 적층시켜 다중 선재를 생성하도록 한다.
본 발명의 다중 선재 생성장치(120)는 납땜 장치 등을 구비하며, 다중 선재를 구성하는 초전도 선재의 개수가 n(n은 1 이상의 자연수)에서 m(m은 n을 제외한 1 이상의 자연수)개에 변경될 때마다, 도 7에서와 같이 납땜 등을 통해 n개의 초전도 선재와 m개의 초전도 선재간을 전기적으로 접합시킴으로써, n개의 초전도 선재를 통해 흐르던 전류가 m개의 초전도 선재 각각을 통해 분기 또는 통합되어 흐를 수 있도록 한다.
회전 장치(130)는 보빈(10) 또는 다수의 선재 공급 릴(110)을 회전시켜, 보빈(10)의 외측면에 다중 선재를 권선될 수 있도록 한다. 이러한 회전 장치장치(130)는 보빈(10)의 크기에 따라 구현 형태가 달라질 수 있으며, 예를 들어 보빈(10)이 중소형인 경우에는 보빈(10)의 회전축에 결합되어, 보빈(10)을 자체 회전시키는 회전 모터로 구현될 수 있다. 반면, 보빈(10)이 대형인 경우에는 다수의 선재 공급 릴(110) 각각을 지지시키며, 보빈(10)을 중심축을 하여 다수의 선재 공급 릴(110)을 대회전시키는 회전 장치는 구현될 수도 있다.
장력 측정 장치(140) 각각은 다수의 선재 공급 릴(110)로부터 공급되는 선재 각각에 접하여, 선재 공급 릴(110) 각각의 장력을 측정하도록 한다.
제어 장치(150)는 권선 동작을 전반적으로 제어하기 위해, 다수의 선재 공급 릴(110), 다중 선재 생성장치(120), 회전 장치(130), 다수의 장력 측정 장치(140) 각각의 동작 상태를 모니터링하고 제어하도록 한다.
특히, 제어 장치(150)는 다중 선재의 권선 위치를 기반으로 다수의 선재 공급 릴(110)의 초전도 선재 공급 개수를 증가 또는 감소시키도록 한다. 예를 들어, 코일(20)의 첫 번째 턴에서는 최대 개수의 선재가 공급되도록 하되 중심으로 갈수록 점차 감소시키고, 임계전류가 최대(또는 자기장 세기가 최소)가 되는 턴 위치(예를 들어, 중간 턴) 이후에는 초전도 선재 공급 개수를 다시 점차적으로 증가시키는 방식으로, 다수의 선재 공급 릴(110)의 초전도 선재 공급 개수를 제어하도록 한다.
또한, 제어 장치(150)는 장력 측정 장치(140) 각각의 장력 측정 결과를 기반으로 선재 공급 릴(110) 각각의 장력을 제어함으로써, 보빈(10)에 공급되는 초전도 선재 모두의 장력이 균일해지도록 한다.
도 8는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중차동층 권선 장치를 설명하기 위한 도면이다.
만약, 사용자에 의해 초전도 자석 제작이 요청되면, 제어 장치(150)는 초전도 코일(20)의 권선 위치를 확인한다(S1).
단계 S1의 확인 결과, 초전도 코일(20)의 권선 위치가 첫 번째 턴임이 확인되면, 다수의 선재 공급 릴(110) 모두를 구동시켜 최대 개수의 초전도 선재가 보빈(10)에 공급되도록 한다(S2).
그리고 회전 장치(130)를 통해 보빈(10) 또는 다수의 선재 공급 릴(110)을 회전시켜, 다수의 선재 공급 릴(110)로부터 공급되는 초전도 선재가 동시 적층되면서 보빈(10)의 외측면에 권선될 수 있도록 한다(S3).
그리고 초전도 코일(20)의 권선 위치를 확인한 후, 현재 권선 위치가 마지막 턴이면 동작 종료하도록 한다(S4).
반면, 현재 권선 위치가 마지막 턴이 아니면(S4), 단계 S1에 진입하여 초전도 코일(20)의 권선 위치를 재확인한 후, 재확인된 초전도 코일(20)의 권선 위치에 따라 다수의 선재 공급 릴(110)을 통해 공급되는 초전도 선재의 개수를 순차적으로 증가 또는 감소시킴으로써, 초전도 코일(20)이 앞서 설명한 바와 같은 구조를 가지도록 한다. 즉, 임계전류가 최소(또는 자기장 세기가 최대)가 되는 턴 위치(예를 들어, 첫 번째 턴과 마지막 턴)에서는 선재 적층 개수가 최대가 되도록 하고, 임계전류가 최대(또는 자기장 세기가 최소)가 되는 턴 위치(예를 들어, 중간턴)에서는 선재 적층 개수가 최소가 되는 구조를 가지도록 한다.
이와 같은 본 발명의 다중차동층 권선 장치 또는 방법에 의해 제작되는 초전도 자석은 초전도 직류 유도가열 동작을 수행하는 장치에 적용될 수 있을 것이다. 즉, 초전도 직류 유도가열 장치가 초전도 자석이 생성하는 자기장내에서 장착된 금속 빌렛을 소정의 온도로 고온 가열할 수 있도록 한다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 자석이 적용된 초전도 직류 유도가열 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 9 및 도 10을 참고하면, 본 발명의 장치는 앞서 설명된 바와 같이 제작되어, 가열 대상 부재를 중심으로 기설정된 거리만큼 서로 대칭되게 위치하고, 인가되는 직류 전류에 따라 자기장을 발생시키는 초전도 자석(210), 상기 초전도 자석의 내부를 관통하면서 상기 가열 대상 부재와 서로 마주보는 방향으로 이동하여 상기 발생된 자기장을 상기 가열 대상 부재에 유도시키는 이동형 부재(220), 상기 가열 대상 부재와 회전축을 통해 연결되어 상기 가열 대상 부재를 회전시키는 회전부(230), 가열 대상 부재가 회전축을 통해 회전되도록 회전축을 파지하는 파지부(240), 이동형 부재와 각각 연결된 단일 구조 형상을 가지는 지지구조를 통해 상기 발생된 자기장의 누설이 최소가 되도록 상기 초전도 자석 및 상기 이동형 부재를 지지하는 단일 지지부(250) 등을 포함할 수 있다.
즉, 초전도 직류 유도가열 장치는 본 발명의 원리에 따라 제작된 초전도 자석을 통해 보다 센 자기장을 발생할 수 있게 되며, 이에 따라 보다 효과적으로 가열 대상 부재를 원하는 온도까지 가열할 수 있게 된다.
상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다.
따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. 또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (12)

  1. 다수의 초전도 선재 중 적어도 하나를 공급하는 다수의 선재 공급 릴;
    상기 다수의 선재 공급 릴로부터 공급되는 초전도 선재를 적층시켜 다중 선재를 생성하는 다중 선재 생성장치;
    보빈의 외측면에 상기 다중 선재를 권선시키는 회전 장치; 및
    상기 다중 선재의 권선 위치를 기반으로 상기 다수의 선재 공급 릴의 초전도 선재 공급 개수를 증가 또는 감소시키는 제어 장치를 포함하고,
    상기 제어장치는
    초전도 코일의 자기장이 최대가 되는 턴 위치에서는 기설정된 최대 선재 적층 개수로 권선하고 상기 자기장이 최소가 되는 턴 위치에서는 상기 초전도 코일이 기설정된 최소 선재 적층 개수로 권선되도록 하는 다중차동층 권선 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어 장치는
    상기 다중 선재의 첫 번째 및 마지막 턴에서 최대치의 선재 적층 개수를 가지고, 상기 다중 선재의 중간 턴에서 최소치의 선재 적층 개수를 가질 수 있도록, 상기 다수의 선재 공급 릴의 초전도 선재 공급 개수를 순차적으로 증가 또는 감소시키는 것을 특징으로 하는 다중차동층 권선 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    모든 턴에서의 전류는 동일한 값을 가지도록 하되, 적층된 n개(n은 1 이상의 자연수)의 초전도 선재를 통해서는 각 턴의 전류가 나누어져 흐르도록 하는 것을 특징으로 하는 다중차동층 권선 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 다중 선재 생성장치는
    상기 다중 선재를 구성하는 초전도 선재의 개수가 n(n은 1 이상의 자연수)에서 m(m은 n을 제외한 1 이상의 자연수)개로 변경되면, 납땜을 통해 상기 n개의 초전도 선재와 상기 m개의 초전도 선재간을 전기적으로 접합시키는 것을 특징으로 하는 다중차동층 권선 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 회전 장치는
    상기 보빈을 회전시키는 것을 특징으로 하는 다중차동층 권선 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 회전 장치는
    상기 보빈을 중심축으로 하여, 상기 다수의 선재 공급 릴을 대회전시키는 것을 특징으로 하는 다중차동층 권선 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 선재 공급 릴로부터 공급되는 초전도 선재 각각의 장력을 센싱하는 다수의 장력 측정 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중차동층 권선 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제어 장치는
    상기 다수의 장력 측정 장치 각각의 장력 측정 결과에 따라 상기 다수의 선재 공급 릴 각각의 장력을 제어하는 기능을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중차동층 권선 장치.
  9. 다중 선재의 권선 위치를 기반으로 다수의 선재 공급 릴의 초전도 선재 공급 개수를 결정하는 제어 단계;
    상기 다수의 선재 공급 릴로부터 공급되는 적어도 하나의 초전도 선재를 적층시켜 보빈의 외측면에 권선시키는 권선 단계; 및
    상기 다중 선재의 권선 위치를 확인 및 업데이트한 후, 상기 제어 단계에 재진입하는 재진입 단계를 포함하고,
    상기 제어 단계는
    초전도 코일의 임계전류가 최소가 되는 턴 위치에서는 기설정된 최대 선재 적층 개수로 권선하고 상기 임계 전류가 최대가 되는 턴 위치에서는 기설정된 최소 선재 적층 개수로 권선되도록 결정하는 다중차동층 권선 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제어 단계는
    상기 다중 선재의 첫 번째 및 마지막 턴에서 최대치의 선재 적층 개수를 가지고, 상기 다중 선재의 중간 턴에서 최소치의 선재 적층 개수를 가질 수 있도록, 상기 다수의 선재 공급 릴의 초전도 선재 공급 개수를 순차적으로 증가 또는 감소시키는 것을 특징으로 하는 다중차동층 권선 방법.
  11. 보빈; 및
    상기 보빈의 외측면에 형성된 초전도 코일을 포함하며,
    상기 초전도 코일은
    상기 초전도 코일의 임계전류가 최소가 되는 턴 위치에서는 기설정된 최대 선재 적층 개수로 권선하고 상기 임계 전류가 최대가 되는 턴 위치에서는 기설정된 최소 선재 적층 개수로 권선되도록, 적층 개수가 순차적으로 증가 되는 감소되는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 초전도 자석.
  12. 가열 대상 부재를 중심으로 기설정된 거리만큼 서로 대칭되게 위치하고, 인가되는 직류 전류에 따라 자기장을 발생시키는 초전도 자석;
    상기 초전도 자석의 내부를 관통하면서 상기 가열 대상 부재와 서로 마주보는 방향으로 이동하여 상기 발생된 자기장을 상기 가열 대상 부재에 유도시키는 이동형 부재; 및
    상기 가열 대상 부재와 회전축을 통해 연결되어 상기 가열 대상 부재를 회전시키는 회전부를 포함하며,
    상기 초전도 자석은
    상기 제11항의 초전도 자석인 것을 특징으로 하는 초전도 직류 유도가열 장치.
KR1020170021788A 2017-02-17 2017-02-17 다중차동층 권선 장치, 권선 방법, 다중차동층 권선 방식으로 제조된 초전도 자석, 및 초전도 직류 유도가열 장치 KR101883711B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170021788A KR101883711B1 (ko) 2017-02-17 2017-02-17 다중차동층 권선 장치, 권선 방법, 다중차동층 권선 방식으로 제조된 초전도 자석, 및 초전도 직류 유도가열 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170021788A KR101883711B1 (ko) 2017-02-17 2017-02-17 다중차동층 권선 장치, 권선 방법, 다중차동층 권선 방식으로 제조된 초전도 자석, 및 초전도 직류 유도가열 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101883711B1 true KR101883711B1 (ko) 2018-08-29

Family

ID=63434535

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170021788A KR101883711B1 (ko) 2017-02-17 2017-02-17 다중차동층 권선 장치, 권선 방법, 다중차동층 권선 방식으로 제조된 초전도 자석, 및 초전도 직류 유도가열 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101883711B1 (ko)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6457605A (en) * 1987-08-28 1989-03-03 Hitachi Ltd Superconducting device
KR20130033790A (ko) 2011-09-27 2013-04-04 한국전기연구원 무유도 권선을 이용한 고온 초전도 자석의 조기 켄치 검출 방법
JP2014236092A (ja) * 2013-05-31 2014-12-15 株式会社東芝 超電導コイルの製造装置およびその製造方法
KR101658727B1 (ko) * 2015-03-11 2016-09-21 창원대학교 산학협력단 이동형 철심을 이용한 초전도 자석 장치 및 그의 유도가열장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6457605A (en) * 1987-08-28 1989-03-03 Hitachi Ltd Superconducting device
KR20130033790A (ko) 2011-09-27 2013-04-04 한국전기연구원 무유도 권선을 이용한 고온 초전도 자석의 조기 켄치 검출 방법
JP2014236092A (ja) * 2013-05-31 2014-12-15 株式会社東芝 超電導コイルの製造装置およびその製造方法
KR101658727B1 (ko) * 2015-03-11 2016-09-21 창원대학교 산학협력단 이동형 철심을 이용한 초전도 자석 장치 및 그의 유도가열장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2462001C2 (ru) Способ индукционного нагрева
JP5052329B2 (ja) 電磁誘導加熱装置
CN105229899B (zh) 固定件以及使用该固定件的电动机
US9543754B2 (en) Superconducting coil protection method and superconducting magnet device
US6278094B1 (en) Induction heating for thermal rollers
JPS5938456B2 (ja) 回転部分を駆動しかつセンタリングして支承する電磁装置
CN108320858B (zh) 一种高温超导均流缆线及实现均流的方法
US10113253B2 (en) Method and apparatus for fabricating susceptor coil assemblies
US3448233A (en) Induction heating assembly
KR101597685B1 (ko) 팬케이크 코일 공동권선 장치 및 이를 이용한 더블팬케이크 코일 공동권선 방법
KR101883711B1 (ko) 다중차동층 권선 장치, 권선 방법, 다중차동층 권선 방식으로 제조된 초전도 자석, 및 초전도 직류 유도가열 장치
CN105009688B (zh) 感应加热线圈以及使用了该感应加热线圈的感应加热装置
JP6581672B2 (ja) 磁気コアを監視するための装置、および監視対象の磁気コアの飽和挙動を検出するための方法
CN103683608A (zh) 轴向间隙型无刷电动机
JP5974278B2 (ja) 超電導回転機
CN103440953A (zh) 一种超导波荡器磁体
US2748299A (en) Automatic torque controller
US3441702A (en) Method and apparatus for heating thread-like products
JP5973671B2 (ja) 電磁気安定化装置
CN103229592A (zh) 连续纵向工件的电感应加热处理
US8344835B1 (en) Method of winding superconducting wire and magnet fabricated using the method
KR101823591B1 (ko) 집중 분포되는 코어리스 권선
KR20130132127A (ko) 태양광 발전용 전류센서 및 그 전류센서 제조방법
JP2017143173A (ja) 超電導コイルの製造装置及びその製造方法並びに超電導コイル
JP2007005055A (ja) 誘導加熱ローラ装置

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant