KR102217260B1 - 병렬저항이 개재된 초전도 코일 - Google Patents

병렬저항이 개재된 초전도 코일 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 피복부재를 포함하는 고온초전도선재와, 상기 피복부재보다 높은 저항을 가지는 금속절연선재가 상기 고온초전도선재와 함께 권선되는, 병렬저항이 개재된 초전도 코일에 있어서, 상기 병렬저항은 고온초전도선재가 권선된 상기 초전도 코일의 상부 또는 하부에서 상기 고온초전도선재를 병렬로 연결하여 전류를 바이패스시키는 금속소재의 바이패스부재이고, 상기 바이패스부재는 상기 코일을 향하는 방향으로의 가압에 의해 권선된 상기 고온초전도선재와 상기 금속절연선재 사이에 일부가 삽입 배치되도록 상기 금속절연선재보다 연질의 금속소재인 것을 기술적 요지로 한다. 이에 의해 고온초전도선재와 금속절연선재를 함께 권선한 초전도 코일의 상부 또는 하부에 바이패스부재를 개재하여 임계전류 이상의 전류가 흐르거나, 고온초전도선재에 Quench가 발생했을 때 전류를 고온초전도선재의 해당 턴으로부터 다음 턴으로 바이패스할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Description

병렬저항이 개재된 초전도 코일 {Superconducting coils interposed parallel resistance}
본 발명은 병렬저항이 개재된 초전도 코일에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고온초전도선재의 전류를 해당 턴으로부터 다음 턴으로 바이패스가능한 병렬저항이 개재된 초전도 코일에 관한 것이다.
초전도선재는 물체의 전기저항이 0인 물질을 의미하며, 액체헬륨의 온도인 4K 근처에서 전류저항이 0에 가까운 물질을 저온초전도선재(Low temperature superconductor, LTS), 액체 헬륨보다 고온의 액체질소 온도인 77K에서 초전도 현상을 보이는 물질을 고온초전도선재(High temperature superconductor, HTS)라 일컫는다. 초전도선재는 높은 임계온도, 임계전류밀도 및 임계자기장을 나타내기 때문에 초전도 마그네트, 초전도 케이블, 초전도 모터 또는 초전도 발전기 등과 같은 전력용 기기에 적용이 기대되고 있다. 그 중 고온초전도선재를 사용하는 초전도 마그네트(Superconducting magnet)는 주로 얇은 테이프 모양의 초전도선재를 권선하여 팬케이크 형상으로 형성된다.
이와 같이 초전도 선재를 권선할 때 종래기술 '대한민국특허청 등록특허 제10-0775986호 초전도 선재 권선장치 및 권선방법'과 같이 초전도선재 권선을 위해 보빈으로부터 초전도선재를 공급할 때 절연소재를 함께 공급하여 권선하는 기술이 알려져 있다. 이와 같이 절연소재를 공급하여 초전도선재 사이에 절연소재를 배치하게 되면 초전도선재의 길이방향을 따라 전류가 흐르게 되며, 초전도선재가 권선된 턴과 턴 사이로 전류가 건너뛰어 흐르는 것이 방지된다. 하지만 초전도선재에 임계전류 이상의 전류가 흐르거나 Quench가 발생하는 등과 같은 상황이 발생하게 되면 초전도선재가 전류의 양을 견디지 못하여 손상될 가능성이 매우 높다.
이와 같은 단점을 해결하기 위해 최근에는 '미국특허청 공개특허 제4760365호 METALLIC INSULATION FOR SUPERCONDUCTING COILS'와 같이 초전도선재에의 피복부재에 비해 저항이 크나 전류가 흐를 수 있는 금속절연선재를 사용하여 금속절연(Metallic insulation)를 이용한다. 금속절연은 종래의 절연소재 대신 금속소재를 초전도선재와 함께 권선하여 초전도 코일을 형성하는 것으로, 이는 금속소재가 전류를 전달할 수 있기 때문에 초전도선재에 임계전류 이상의 전류가 흐르거나 Quench가 발생하게 되면 권선된 초전도선재의 해당 턴(Turn)으로부터 다음 턴으로 전류가 건너뛰어 흐를 수 있게 된다. 하지만 이와 같은 초전도 코일은 초기에 전류를 공급할 때에 초전도선재의 길이방향을 따라 전류가 흐르도록 조절하여야 하기 때문에 전류를 인가하는 시간(Ramp rate)이 길어진다는 단점이 있다.
대한민국특허청 등록특허 제10-0775986호 미국특허청 공개특허 제4760365호
따라서 본 발명의 목적은 고온초전도선재와 금속절연선재를 함께 권선한 코일의 상부 또는 하부에 바이패스부재를 개재하여 임계전류 이상의 전류가 흐르거나, 고온초전도선재에 Quench가 발생했을 때 전류를 고온초전도선재의 해당 턴으로부터 다음 턴으로 바이패스할 수 있는 병렬저항이 개재된 초전도 코일을 제공하는 것이다.
상기한 목적은, 피복부재를 포함하는 고온초전도선재와, 상기 피복부재보다 높은 저항을 가지는 금속절연선재가 상기 고온초전도선재와 함께 권선되는, 병렬저항이 개재된 초전도 코일에 있어서, 상기 병렬저항은 고온초전도선재가 권선된 상기 초전도 코일의 상부 또는 하부에서 상기 고온초전도선재를 병렬로 연결하여 전류를 바이패스시키는 금속소재의 바이패스부재이고, 상기 바이패스부재는 상기 코일을 향하는 방향으로의 가압에 의해 권선된 상기 고온초전도선재와 상기 금속절연선재 사이에 일부가 삽입 배치되도록 상기 금속절연선재보다 연질의 금속소재인 것을 특징으로 하는, 병렬저항이 개재된 초전도 코일에 의해 달성된다.
여기서, 상기 코일 중 기계적인 응력이 집중되는 곡률반경이 상대적으로 작은 영역 또는 자장이 집중되어 임계전류(Ic) 값이 낮은 영역에 상기 바이패스부재가 선택적으로 형성되거나, 상기 코일이 권선된 후 상기 코일 내의 저항이 일정하지 않을 경우 저항 크기 조절이 필요한 영역에 상기 바이패스부재가 선택적으로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 바이패스부재는 상기 코일을 향하는 방향으로의 가압에 의해 권선된 상기 고온초전도선재와 상기 금속절연선재 사이에 일부가 삽입 배치되도록 상기 금속절연선재보다 연질의 금속소재이며, 상기 바이패스부재는 상기 고온초전도선재 및 상기 금속절연선재 폭의 0.01 내지 0.5배 만큼 상기 고온초전도선재 및 상기 금속절연선재 사이에 삽입 배치되는 것이 바람직하다.
상술한 본 발명의 구성에 따르면 고온초전도선재와 금속절연선재를 함께 권선한 코일의 상부 또는 하부에 바이패스부재를 개재하여 임계전류 이상의 전류가 흐르거나, 고온초전도선재에 Quench가 발생했을 때 전류를 고온초전도선재의 해당 턴으로부터 다음 턴으로 바이패스할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 초전도 코일을 포함하는 보빈유니트의 사시도 및 정면도이고,
도 3은 초전도 코일 및 바이패스부재의 정면도이고,
도 4는 초전도 코일 및 바이패스부재의 단면도이고,
도 5는 비교예에 따른 초전도 코일의 전압 및 전류 그래프이고,
도 6은 실시예에 따른 초전도 코일의 전압 및 전류 그래프이다.
이하 본 발명의 실시예에 따른 병렬저항이 개재된 초전도 코일(100)을 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 금속절연선재(110)를 포함하는 초전도 코일(100)은 보빈유니트(10)에 배치된다. 이러한 보빈유니트(10)는 판 형상의 베이스플레이트(300)와, 베이스플레이트(300)에 결합고정되며 둘레부의 일측에는 고온초전도선재(130) 및 금속절연선재(110)가 권선되어 코일형상을 가지는 보빈본체(500)를 포함한다. 보빈본체(500)의 양측에는 고온초전도선재(130) 및 금속절연선재(110)의 장력을 유지할 수 있도록 고온초전도선재(130) 및 금속절연선재(110)를 고정하는 한 쌍의 고정블럭(700)이 설치된다. 또한 보빈본체(500)에 고온초전도선재(130) 및 금속절연선재(100)가 권선될 때 보빈본체(500)의 외부로 이탈되는 것을 방지하기 위해 고온초전도선재(130) 및 금속절연선재(110) 각각을 가이드하는 라인가이드(900)를 포함하는 보빈유니트(10)에 형성된다.
이와 같은 보빈유니트(10)에 권선된 초전도 코일(100)은 고온초전도선재(130)와 금속절연선재(110)가 함께 권선된다. 여기서 고온초전도선재(130)는 안정화의 목적으로 일반적으로 무산소구리 등과 같이 저항이 작은 금속으로 이루어진 피복부재가 외부에 형성된다.
고온초전도선재(130) 만을 권선하여 초전도 코일(100)을 형성할 경우 초전도 코일(100)에 흐르는 전류가 고온초전도선재(130)의 길이방향으로 흐르지 않고, 전류의 일부가 원하지 않게 권선된 초전도 코일(100)의 중심축으로부터 반경방향으로 흐르는 경우가 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해 종래에는 고온초전도선재와 함께 전류가 흐르지 않는 절연선재를 함께 권선하였으나 이는 고온초전도선재에 Quench가 발생하거나, 고온초전도선재에 임계전류 이상의 전류가 흐르는 문제가 발생하였을 때 고온초전도선재가 손상될 위험이 있었다. 이를 방지하기 위해 전류가 흐를 수는 있으나 고온초전도선재(130)의 피복부재보다 저항이 높아 평소에는 고온초전도선재(130)에만 전류가 흐르도록 하고, Quench나 임계전류 이상의 전류가 흐르는 문제가 발생하였을 때 전류가 고온초전도선재(130)의 피복부재와 같이 분배되어 흐를 수 있도록 금속소재로 이루어진 금속절연선재(110)를 사용한다. 여기서 금속절연선재(110)는 무산소구리 등과 같은 고온초전도선재(130)의 피복부재보다 저항이 크며, 권선 시 장력에 의해 끊어질 위험이 없는 스테인레스 스틸(Stainless steel)이 가장 바람직하나, 이는 한정되지 않는다.
고온초전도선재(130)와 금속절연선재(110)가 보빈본체(500)에 권선되면 초전도 코일(100) 형상이 도 3에 도시된 바와 같이 고온초전도선재(130)-금속절연선재(110)-고온초전도선재(130)-금속절연선재(110)와 같이 배치되어 고온초전도선재(130) 사이에 금속절연선재(110)가 고온초전도선재(130)를 절연하는 역할을 한다. 이와 같이 공동 권선되는 고온초전도선재(130)와 금속절연선재(110)는 5 내지 20kgf의 장력으로 권선되는 것이 바람직하다. 장력이 5kgf 미만일 경우 고온초전도선재(130)와 금속절연선재(110) 간에 접촉이 제대로 이루어지지 않으며, 장력이 20kgf를 초과할 경우 고온초전도선재(130)와 금속절연선재(110)에 무리가 가서 선재(110, 130)가 손상이 발생할 수 있다. 따라서 고온초전도선재(130)와 금속절연선재(110)가 용이하게 접촉할 수 있으면서 초전도 코일(100)이 움직이지 않고 견고히 고정될 수 있는 5 내지 20kgf의 장력으로 초전도 코일(100)을 권선하는 것이 바람직하다. 이와 같은 장력은 고온초전도선재(130) 및 금속절연선재(110)의 단면적에 따라 조절 가능한데, 단면적이 클 경우 장력을 높게 가하고 단면적이 작을 경우 장력을 낮게 가하는 것이 바람직하다.
초전도 코일(100)의 상부 또는 하부에는 고온초전도선재(130)의 전류를 바이패스할 수 있는 바이패스부재(150)가 형성된다. 바이패스부재(150)는 고온초전도선재(130)로 흐르는 전류가 임계전류를 초과하거나, 고온초전도선재(130)가 Quench되었을 때 고온초전도선재(130)가 견딜 수 없는 양의 전류를 바이패스(Bypass)하여 다른 턴(Turn)의 고온초전도선재(130) 영역으로 전달하는 역할을 한다. 이러한 바이패스부재(150)는 바이패스가 필요한 고온초전도선재(130)의 영역에서 다른 고온초전도선재(130)의 영역으로 전류를 바이패스시킬 수 있도록 공동으로 권선된 고온초전도선재(130) 및 금속절연선재(110)를 병렬로 연결한다.
바이패스부재(150)는 초전도 코일(100) 중 기계적인 응력이 집중되는 곡률반경이 상대적으로 작은 영역 또는 자장이 집중되어 임계전류(Ic) 값이 낮은 영역에 선택적으로 형성되는 것이 바람직하다. 원형의 초전도 코일(100)일 경우 고온초전도선재(130)의 굽힘 정도가 권선 영역에 관계없이 동일하지만, 타원형의 초전도 코일(100)일 경우 위치에 따라 굽힘 정도가 상이하다. 특히 굽힘 정도가 큰 영역일 경우 고온초전도선재(130)의 손상이 발생할 수 있는데 이 위치에 바이패스부재(150)를 형성하여 손상이 발생하더라도 전류를 바이패스시켜 초전도 코일의 과부하를 막을 수 있다. 또한 원형의 초전도 코일(100)이더라도 고온초전도선재(130)의 Quench가 발생할 우려가 있는 곳에는 바이패스부재(150)를 어디든 형성할 수 있다. 필요에 따라서 바이패스부재(150)는 복수 개가 설치될 수 있으며, 원할 경우 초전도 코일(100)의 상부 또는 하부 전체를 덮도록 형성할 수도 있다.
고온초전도선재(130)와 금속절연부재(110)를 공동 권선하여 제작되는 초전도 코일(100)은 제작될 때마다 동일한 저항을 가지고 있어야 한다. 하지만 제작과정에서 일부 저항이 다른 초전도 코일(100)이 제작될 수 있는데 이를 확인하더라도 제작 후에는 초전도 코일(100)의 저항을 변경할 수 없다. 따라서 초전도 코일(100)을 제작한 후 초전도 코일(100) 각 영역의 저항을 측정하고, 저항이 균일하지 않을 경우 저항값을 조절하기 위하여 바이패스부재(150)를 추가할 수도 있다. 즉, 다른 영역보다 저항값이 높은 영역의 상부 또는 하부에 바이패스부재(150)를 설치하게 되면 바이패스부재(150)가 고온초전도선재(130)의 피복부재보다 저항이 높고 금속절연부재(110)의 저항보다 낮기 때문에 고온초전도선재(130) 턴-턴 사이의 저항을 금속절연부재(110)의 저항보다 감소시킬 수 있다.
바이패스부재(150)의 넓이 및 두께의 조절을 통해 바이패스부재(150)의 저항을 세밀하게 조절할 수 있다. 바이패스부재(150)의 넓이 및 두께가 증가하면 금속절연부재(110)의 저항에 비해 바이패스부재(150)의 저항이 작기 때문에 그에 따른 저항이 감소하고, 반대로 바이패스부재(150)의 넓이 및 두께가 감소하면 저항은 작게 감소한다. 바이패스부재(150)는 고온초전도선재(130)의 길이방향을 따라 형성된 가로폭이 초전도 코일(100)이 권선된 두께의 0.5 내지 3배로 이루어지며, 초전도 코일(100)의 중심축으로부터 반경방향을 따라 형성된 세로폭이 초전도 코일(100)의 권선된 두께의 1 내지 1.2배로 이루어지는 것이 바람직하다. 바이패스부재(150)의 가로폭이 0.5배 미만일 경우 폭이 좁아 전류의 바이패스 역할이 원활하게 수행되지 못하며, 3배를 초과할 경우 별다른 이상은 없지만 바이패스부재(150)가 낭비될 수 있다. 또한 바이패스부재(150)의 세로폭이 1배 미만일 경우 가장 안쪽과 가장 바깥쪽에 권선된 고온초전도선재(130)와 접촉하지 못하여 바이패스 역할을 제대로 수행할 수 없으며, 1.2배를 초과할 경우 초전도 코일(100)의 두께로부터 바이패스부재(150)가 튀어나와 외관상 미려하지 못하며 바이패스부재(150)가 낭비될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이 바이패스부재(150)는 초전도 코일(100)의 상부 또는 하부에 배치되며 초전도 코일(100)을 향하는 방향으로 바이패스부재(150)를 가압하여 고온초전도선재(130)와 금속절연선재(110)의 사이에 일부가 삽입 배치되도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 바이패스부재(150)를 고온초전도선재(130)와 금속절연선재(110)의 사이에 배치하게 되면 고온초전도선재(130) 및 금속절연선재(110)와 접촉면적이 넓어져 바이패스부재(150)가 전류를 바이패스하기 용이해진다. 고온초전도선재(130)와 금속절연선재(110)는 서로 면접촉이 아닌 점접촉을 하기 때문에 이들 사이에는 어느 정도의 여유공간이 존재한다. 따라서 이 여유공간 사이에 바이패스부재(150)가 가압에 의해 삽입되어 전류를 바이패스할 수 있게 된다. 바이패스부재(150)가 가압에 의해 삽입할 수 있도록 금속절연선재(110)보다 연질의 금속소재로 이루어지는 것이 바람직하다. 특히 인듐(In), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 아연(Zn), 납(Pb), 은(Ag), 주석(Sn), 비스무트(Bi), 갈륨(Ga), 탈륨(Tl) 및 이의 혼합으로 이루어진 군으로 선택되는 것이 바람직하다.
바이패스부재(150)의 두께 중 고온초전도선재(130) 및 금속절연선재(110) 폭의 0.01 내지 0.5배만큼 사이에 삽입 배치되는 것이 바람직한데, 이는 0.01배 미만일 경우 고온초전도선재(130) 및 금속절연선재(110)와의 접촉면적이 좁아 전류가 바이패스 잘 되지 않을 수 있으며, 0.5배를 초과할 경우 고온초전도선재(130)와 금속절연선재(110) 사이에 삽입되는 폭이 커 고온초전도선재(130)와 금속절연선재(110)가 서로 접촉하지 못하고 이격될 우려가 있다.
이와 같이 바이패스부재(150)가 삽입되는 두께를 고려하여 바이패스부재(150)의 전체두께는 고온초전도선재(130) 및 금속절연선재(110) 폭의 0.1 내지 0.5배인 것이 바람직하다. 바이패스부재(150)의 두께가 0.1배 미만일 경우 두께가 얇아 전류를 충분히 바이패스 시키지 못하며, 0.5배를 초과할 경우 초전도 코일(100)의 상부 또는 하부로 너무 튀어나와 외부의 자극에 노출될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예 및 비교예를 좀 더 구체적으로 설명한다.
<비교예>
폭 12mm×0.1t의 고온초전도선재와, 폭 12mm×0.12t의 스테인레스 스틸(Stainless steel) 테이프를 금속절연선재로 사용하였으며, 고온초전도선재와 금속절연선재를 공동으로 보빈본체에 100턴(turn)을 권선하였다. 이때 고온초전도선재는 7kgf의 장력으로 권선하였으며, 금속절연선재는 10kgf의 장력으로 권선하였다. 또한 보빈본체는 켑톤 테이프(Kapton tape)와 경질의 아노다이징된 금속 테이프를 이용하여 절연하였다. 별도의 바이패스부재는 구비되지 않은 초전도 코일을 형성하였다.
권선된 초전도 코일의 각 턴마다 고온초전도선재의 전압을 측정하기 위한 전압탭(VT)은 고온초전도선재와 금속절연재 사이에서 고온초전도선재 방향을 향하도록 접촉하며, 전압탭은 10턴마다 배치하였다.
도 5는 병렬저항인 바이패스부재가 형성되지 않는 비교예의 초전도 코일에 관한 그래프이다. 초전도 코일의 시간에 따른 전류 및 전압을 나타낸 그래프로, 5A/초의 Ramping rate로 전류를 인가하였다. 코일 임계전류(Ic)는 183A로 이 이상의 전류를 가할 경우 초전도 코일이 손상될 우려가 있다. 초전도 코일에 전류를 인가하면 권선된 고온초전도선재 중 가장 안 쪽에 권선된 영역부터 전압이 발생하기 시작한다. 100턴으로 권선된 초전도 코일을 각각의 턴에 설치된 전압탭을 이용하여 전압을 측정한 결과 전류가 증가할수록 고온초전도선재의 전압이 계속 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 200A 이상의 전류를 흘릴 경우 Quench가 발생할 것으로 예상할 수 있다. 이와 같이 비교예의 경우 바이패스부재가 없기 때문에 전류를 다른 고온초전도선재 영역으로 전달할 수 없어 임계전류 이상의 전류를 흘리기 어렵다.
<실시예>
폭 12mm×0.1t의 고온초전도선재와, 폭 12mm×0.12t의 스테인레스 스틸 테이프를 금속절연선재로 사용하였으며, 고온초전도선재와 금속절연선재를 공동으로 보빈본체에 100턴(turn)을 권선하였다. 이때 고온초전도선재는 7kgf의 장력으로 권선하였으며, 금속절연선재는 10kgf의 장력으로 권선하였다. 또한 보빈본체는 켑톤 테이프(Kapton tape)와 경질의 아노다이징된 금속 테이프를 이용하여 절연하였다. 초전도 코일의 상부에는 인듐으로 이루어진 바이패스부재를 병렬로 놓고 초전도 코일 내부로 바이패스부재가 일부 삽입되도록 가압하여 바이패스부재를 설치하였다.
권선된 초전도 코일의 각 턴마다 고온초전도선재의 전압을 측정하기 위한 전압탭은 고온초전도선재와 금속절연선재 사이에서 고온초전도선재 방향을 향하도록 접촉하며, 전압탭은 10턴마다 배치하였다.
실시예의 경우 병렬저항인 바이패스부재가 초전도 코일의 상부에 형성된 것으로, 이러한 초전도 코일의 시간에 따른 전류 및 전압 곡선을 도 6의 그래프를 통해 확인할 수 있다. 비교예와 동일하게 5A/초의 Ramping rate로 초전도 코일에 전류를 인가하였으며, 최대 400A까지 전류를 흘렸다. 180A 근처부터 초전도 코일의 가장 안쪽의 고온초전도선재 영역에서부터 전압이 증가하기 시작했다. 일시적으로 전압이 감소하는 구간도 있었으나, 200A 이상에서는 다른 턴 구간에서도 전압이 상승하는 경향이 나타났다. 400A까지 전류를 흘리더라도 일정하게 전압이 상승하는 것이 아니라 상승 및 감소가 일정하지 않은 것으로 보아 고온초전도선재에 Quench가 발생하였을 때 바이패스부재로 전류분류가 발생하여 바로 회복되고 Quench되는 현상들이 반복되어 일어나게 되면서 임계전류 이하의 전류만이 초전도 코일로 흐르는 것을 확인할 수 있었다. 초전도 코일에 최고 400A까지 전류를 흘렸다가 전류의 양을 서서히 감소시켰으며, 감소된 전류가 200A 이하로 내려가면서 각 구간의 전압들이 다시 줄어들기 시작했다. 이를 통해 임계전류가 183A인 고온초전도선재에서 400A까지 전류를 흘린 뒤 전류를 감소시킬 때 전압도 함께 감소하는 것으로 보아 전원장치의 총 전류가 줄어들면서 바이패스부재로 제대로 바이패스되어 흐르는 전류가 줄어들고 전원장치의 총 전류가 초전도 코일의 임계전류 이하로 줄어들면서 초전도 코일에 발생한 Quench가 사라진다는 것을 확인할 수 있다. 즉 400A까지 전류를 흘리더라도 실시예의 고온초전도선재가 권선된 초전도 코일이 안정하다는 것을 확인할 수 있었다.
이와 같은 본발명의 초전도 코일(100)은 고온초전도선재(130)와 금속절연선재(110)를 함께 권선한 초전도 코일(100)의 상부 또는 하부에 바이패스부재(150)를 개재하여, 임계전류 이상의 전류가 흐르거나 고온초전도선재(130)에 Quench가 발생했을 때 전류를 고온초전도선재(130)의 해당 턴으로부터 다음 턴으로 바이패스할 수 있다. 이를 통해 초전도 코일(100)의 손상을 방지할 수 있다.
10: 보빈유니트
100: 초전도 코일
110: 금속절연선재
130: 고온초전도선재
150: 바이패스부재
300: 베이스플레이트
500: 보빈본체
700: 고정블럭
900: 라인가이드

Claims (11)

  1. 피복부재를 포함하는 고온초전도선재와, 상기 피복부재보다 높은 저항을 가지는 금속절연선재가 상기 고온초전도선재와 함께 권선되는, 병렬저항이 개재된 초전도 코일에 있어서,
    상기 병렬저항은 고온초전도선재가 권선된 상기 초전도 코일의 상부 또는 하부에서 상기 고온초전도선재를 병렬로 연결하여 전류를 바이패스시키는 금속소재의 바이패스부재이고,
    상기 바이패스부재는 상기 초전도 코일을 향하는 방향으로의 가압에 의해 권선된 상기 고온초전도선재와 상기 금속절연선재 사이에 일부가 삽입 배치되도록 상기 금속절연선재보다 연질의 금속소재인 것을 특징으로 하는, 병렬저항이 개재된 초전도 코일.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 초전도 코일 중 기계적인 응력이 집중되는 곡률반경이 상대적으로 작은 영역 또는 자장이 집중되어 임계전류 값이 낮은 영역에 상기 바이패스부재가 선택적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 병렬저항이 개재된 초전도 코일.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 초전도 코일이 권선된 후 상기 초전도 코일 내의 저항이 일정하지 않을 경우 저항 크기 조절이 필요한 영역에 상기 바이패스부재가 선택적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 병렬저항이 개재된 초전도 코일.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 바이패스부재는 상기 고온초전도선재 및 상기 금속절연선재 폭의 0.01 내지 0.5배 만큼 상기 고온초전도선재 및 상기 금속절연선재 사이에 삽입 배치되는 것을 특징으로 하는 병렬저항이 개재된 초전도 코일.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 연질의 금속소재는,
    인듐(In), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 아연(Zn), 납(Pb), 은(Ag), 주석(Sn), 비스무트(Bi), 갈륨(Ga), 탈륨(Tl) 및 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 병렬저항이 개재된 초전도 코일.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 바이패스부재는 상기 고온초전도선재의 길이방향을 따라 형성된 가로폭이 상기 초전도 코일이 권선된 두께의 0.5 내지 3배로 이루어지며,
    상기 초전도 코일의 중심축으로부터 반경방향을 따라 형성된 세로폭이 상기 초전도 코일의 권선된 두께의 1 내지 1.2배로 이루어지는 것을 특징으로 하는 병렬저항이 개재된 초전도 코일.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 바이패스부재의 두께는 상기 고온초전도선재 및 상기 금속절연선재 폭의 0.1 내지 0.5배인 것을 특징으로 하는 병렬저항이 개재된 초전도 코일.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 금속절연선재는 스테인레스 스틸(Stainless steel)인 것을 특징으로 하는 병렬저항이 개재된 초전도 코일.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 고온초전도선재 및 상기 금속절연선재는 단면적이 커질수록 권선되는 장력이 증가하는 것을 특징으로 하는 병렬저항이 개재된 초전도 코일.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 고온초전도선재 및 상기 금속절연선재는 5 내지 20 kgf의 장력으로 권선된 것을 특징으로 하는 병렬저항이 개재된 초전도 코일.

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