KR102645782B1 - Slitting apparatus of substrate for superconducting wire and superconducting wire slitting method using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 초전도 선재의 슬리팅 장치 및 이를 이용한 슬리팅 방법에 관한 것으로, 기판상에 버퍼층과 초전도층 및 보호층이 형성된 초전도 선재를 공급하는 공급부와, 공급부에서 공급되는 초전도 선재를 슬리팅하는 슬리팅부를 포함하고, 슬리팅부는 슬리팅레이저를 이용하여 초전도 선재를 슬리팅하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a slitting device for superconducting wires and a slitting method using the same, comprising a supply unit that supplies superconducting wires with a buffer layer, a superconducting layer, and a protective layer formed on a substrate, and a slitting device that slits the superconducting wires supplied from the supply unit. It includes a slitting part, and the slitting part is characterized by slitting the superconducting wire using a slitting laser.
Description
본 발명은 초전도 선재의 슬리팅 장치 및 이를 이용한 슬리팅 방법에 관한 것으로서, 초전도 선재의 슬리팅시 발생되는 손상을 저감하여 초전도 선재의 성능을 향상시킬 수 있는 초전도 선재의 슬리팅 장치 및 이를 이용한 슬리팅 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a slitting device for superconducting wires and a slitting method using the same. A slitting device for superconducting wires that can improve the performance of superconducting wires by reducing damage occurring during slitting of superconducting wires, and a slitting method using the same. It's about how to chat.
초전도체는 전력의 손실 없이 전류를 흘릴 수 있다. 예를 들어 초전도체는 임계온도 이하에서 저항이 0이 되는 특성을 갖는다. 이러한 특성으로 초전도체는 케이블, 변압기, 발전기, 한류기, 핵융합장치 및 모터와 같은 전력기기들과 자기공명영상(MRI) 및 핵자기공명(NMR)등과 같은 의료/바이오 응용기기로 상용화되기 위한 연구 개발이 활발히 이루어지고 있다.Superconductors can conduct current without loss of power. For example, superconductors have the characteristic of having zero resistance below the critical temperature. Due to these characteristics, superconductors are being researched and developed for commercialization in power devices such as cables, transformers, generators, current limiters, nuclear fusion devices, and motors, as well as medical/bio application devices such as magnetic resonance imaging (MRI) and nuclear magnetic resonance (NMR). This is being actively done.
특히, 산화물 초전도체인 고온 초전도체(High Temperature Superconductor, HTS) 재료는 액체질소 온도(77K)에서 극히 낮는 손실량으로 많은 양의 전류를 운반하기 위한 수단을 제공한다.In particular, high temperature superconductor (HTS) materials, which are oxide superconductors, provide a means to transport large amounts of current with extremely low losses at liquid nitrogen temperature (77K).
초전도 선재는 하스텔로이 또는 STS 재질의 금속기판 위에 Al2O3, Y2O3, MgO, LaMnO3로 구성된 버퍼층을 형성한 후, 초전도막인 ReBaCuO층을 형성하고, Ag가 선재의 전면을 감싸도록 형성하며, 최종적으로 Cu를 도금하여 선재 제작을 완료한다.The superconducting wire is made by forming a buffer layer composed of Al 2 O 3 , Y 2 O 3 , MgO, and LaMnO 3 on a metal substrate made of Hastelloy or STS, then forming a ReBaCuO layer, which is a superconducting film, and Ag covers the entire surface of the wire. It is formed as follows, and finally Cu is plated to complete the wire production.
일반적으로 초전도 선재의 슬리팅은 기계적 슬리팅커터를 이용함으로써, 초전도 선재의 절단면에 소성변형이 발생하고, 절단면 내부에 크랙이 발생할 수 있다.In general, slitting of superconducting wire uses a mechanical slitting cutter, which may cause plastic deformation on the cut surface of the superconducting wire and cause cracks to occur inside the cut surface.
이로 인해 초전도 선재의 기계적 및 전기적 특성을 열화시켜 최종적으로 초전도 선재의 층간 박리 및 임계전류 열화를 일으킬 수 있는 문제점이 있다. As a result, there is a problem that the mechanical and electrical properties of the superconducting wire may deteriorate, ultimately causing delamination and critical current deterioration of the superconducting wire.
따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다. Therefore, there is a need to improve this.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-1593101호 등록, 발명의 명칭 : 세라믹 선재, 그의 제조방법, 및 그를 제조하는 장치) 게시되어 있다. The background technology of the present invention is published in Republic of Korea Patent Publication No. 10-1593101, title of the invention: Ceramic wire, method of manufacturing the same, and device for manufacturing the same.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 초전도 선재의 슬리팅시 발생되는 손상을 저감하여 초전도 선재의 성능을 향상시킬 수 있는 초전도 선재의 슬리팅 장치 및 이를 이용한 슬리팅 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention was made to improve the above problems, and provides a slitting device for superconducting wires that can improve the performance of superconducting wires by reducing damage generated during slitting of superconducting wires, and a slitting method using the same. The purpose is to
본 발명에 따른 초전도 선재의 슬리팅 장치는 기판상에 버퍼층과 초전도층 및 보호층이 형성된 초전도 선재를 공급하는 공급부와, 상기 공급부에서 공급되는 상기 초전도 선재를 슬리팅하는 슬리팅부를 포함하고, 상기 슬리팅부는 슬리팅레이저를 이용하여 상기 초전도 선재를 슬리팅할 수 있다. The slitting device for superconducting wire according to the present invention includes a supply unit for supplying a superconducting wire on which a buffer layer, a superconducting layer, and a protective layer are formed on a substrate, and a slitting unit for slitting the superconducting wire supplied from the supply unit, The slitting unit may slit the superconducting wire using a slitting laser.
또한, 상기 공급부는 진공상태의 공급진공챔버 및 상기 공급진공챔버 내에 구비되고 상기 초전도 선재가 권출되는 권출롤러를 포함할 수 있다. Additionally, the supply unit may include a supply vacuum chamber in a vacuum state and an unwinding roller provided in the supply vacuum chamber from which the superconducting wire is unwinded.
또한, 상기 슬리팅부는 상기 공급부로부터 공급되는 상기 초전도 선재가 관통하는 슬리팅진공챔버를 포함하고, 상기 슬리팅레이저는 상기 초전도 선재에 절단홈을 형성하는 제1슬리팅레이저 및 상기 절단홈 내에서 상기 초전도 선재를 슬리팅하는 제2슬리팅레이저를 포함할 수 있다. In addition, the slitting unit includes a slitting vacuum chamber through which the superconducting wire supplied from the supply unit passes, and the slitting laser includes a first slitting laser that forms a cutting groove in the superconducting wire and within the cutting groove. It may include a second slitting laser for slitting the superconducting wire.
또한, 상기 슬리팅부는 상기 슬리팅레이저에 의한 상기 초전도 선재의 슬리팅 시 발생되는 열에 의한 변형을 방지하도록 상기 초전도 선재를 냉각하는 냉각블럭을 포함할 수 있다. Additionally, the slitting unit may include a cooling block that cools the superconducting wire to prevent deformation due to heat generated during slitting of the superconducting wire by the slitting laser.
또한, 상기 제1슬리팅레이저는 이온빔로 이루어지고, 상기 제1슬리팅레이저에 의해 형성되는 상기 절단홈은 양측 모서리가 라운딩 형상으로 형성될 수 있다. Additionally, the first slitting laser may be made of an ion beam, and the cutting groove formed by the first slitting laser may have rounded edges on both sides.
또한, 상기 제2슬리팅레이저는 상기 제1슬리팅레이저에 의해 형성된 상기 절단홈의 중심부를 슬리팅하는 펨토초 펄스 레이저일 수 있다.Additionally, the second slitting laser may be a femtosecond pulse laser that slits the center of the cutting groove formed by the first slitting laser.
또한, 상기 제1슬리팅레이저는 상기 슬리팅진공챔버 내부에 구비되고, 상기 제2슬리팅레이저는 상기 슬리팅진공챔버 외부에 구비될 수 있다.Additionally, the first slitting laser may be provided inside the slitting vacuum chamber, and the second slitting laser may be provided outside the slitting vacuum chamber.
또한, 상기 슬리팅부는 상기 공급부로부터 공급되는 상기 초전도 선재가 관통하는 슬리팅진공챔버를 포함하고, 상기 슬리팅레이저는 펨토초 펄스 레이저인 것일 수 있다. Additionally, the slitting unit may include a slitting vacuum chamber through which the superconducting wire supplied from the supply unit passes, and the slitting laser may be a femtosecond pulse laser.
또한, 상기 슬리팅부에 의해 슬리팅된 각각의 상기 초전도 선재를 권취하는 권취부를 포함하고, 상기 권취부는 권취진공챔버 및 상기 권취진공챔버 내에 수직방향으로 배열되고, 슬리팅된 각각의 초전도 선재를 권취하는 권취롤러를 포함할 수 있다. In addition, it includes a winding part for winding each of the superconducting wires slit by the slitting part, wherein the winding part is arranged in a vertical direction in a winding vacuum chamber and the winding vacuum chamber, and winds each of the slitted superconducting wires. It may include a take-up roller.
또한, 상기 권취부는 상기 권취진공챔버 내의 상기 초전도 선재를 코팅하는 코팅부를 포함할 수 있다.Additionally, the winding part may include a coating part that coats the superconducting wire in the winding vacuum chamber.
또한, 상기 코팅부는 상기 권취진공챔버 내에 질소를 충진시켜 상기 초전도 선재 절단면을 질소코팅할 수 있다. Additionally, the coating unit may fill the winding vacuum chamber with nitrogen to coat the cut surface of the superconducting wire with nitrogen.
본 발명에 따른 초전도 선재의 슬리팅 방법은 기판상에 버퍼층과 초전도층 및 보호층이 형성된 초전도 선재를 공급하는 공급단계 및 공급되는 상기 초전도 선재를 슬리팅레이저에 의해 슬리팅하는 슬리팅단계를 포함할 수 있다.The slitting method of a superconducting wire according to the present invention includes a supply step of supplying a superconducting wire on which a buffer layer, a superconducting layer, and a protective layer are formed on a substrate, and a slitting step of slitting the supplied superconducting wire using a slitting laser. can do.
또한, 상기 슬리팅단계는 제1슬리팅레이저에 의해 상기 기판상의 상기 버퍼층과 상기 초전도층을 제거하여 상기 초전도 선재에 절단홈을 형성하는 제1슬리팅단계 및 상기 절단홈 내에서 제2슬리팅레이저에 의해 상기 기판을 절단하는 제2슬리팅단계를 포함할 수 있다. In addition, the slitting step includes a first slitting step of removing the buffer layer and the superconducting layer on the substrate by a first slitting laser to form a cutting groove in the superconducting wire, and a second slitting within the cutting groove. It may include a second slitting step of cutting the substrate with a laser.
또한, 상기 제1슬리팅레이저는 이온빔으로 이루어지고, 상기 제1슬리팅레이저에 의해 형성되는 상기 절단홈은 양측 모서리가 라운딩 형상으로 형성될 수 있다. Additionally, the first slitting laser may be made of an ion beam, and the cutting groove formed by the first slitting laser may have rounded edges on both sides.
또한, 상기 제2슬리팅레이저는 펨토초 펄스 레이저로 이루어지고, 상기 제2슬리팅단계는 상기 제1슬리팅레이저에 의해 형성된 상기 절단홈의 중심부를 슬리팅할 수 있다. In addition, the second slitting laser is made of a femtosecond pulse laser, and the second slitting step can slit the center of the cutting groove formed by the first slitting laser.
또한, 상기 슬리팅레이저에 의해 슬리팅된 상기 초전도 선재를 권취하는 권취단계를 포함하고, 상기 권취단계는 슬리팅된 상기 초전도 선재가 수직배열된 권취롤러에 권취될 수 있다.Additionally, it may include a winding step of winding the superconducting wire slit by the slitting laser, and in the winding step, the slit superconducting wire may be wound on a vertically arranged winding roller.
또한, 상기 초전도 선재는 진공상태에서 공급, 슬리팅 및 권취가 이루어질 수 있다. Additionally, the superconducting wire may be supplied, slitted, and wound in a vacuum state.
또한, 상기 권취단계 이후 슬리팅된 상기 초전도 선재의 절단면을 코팅하는 코팅단계를 더 수행할 수 있다. In addition, a coating step of coating the cut surface of the superconducting wire slit after the winding step may be further performed.
또한, 상기 코팅단계는 상기 초전도 선재의 권취가 완료된 후 상기 권취진공챔버 내에 질소가 충진되어 상기 초전도 선재의 절단면을 질소코팅할 수 있다.Additionally, in the coating step, after winding of the superconducting wire is completed, nitrogen is filled in the winding vacuum chamber to coat the cut surface of the superconducting wire with nitrogen.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 초전도 선재의 슬리팅 장치 및 이를 이용한 슬리팅 방법은 초전도 선재를 슬리팅레이저에 의해 슬리팅함으로써, 초전도 선재의 손상을 저감하고, 초전도 선재의 성능을 향상시킬 수 있다. As described above, the slitting device for superconducting wire according to the present invention and the slitting method using the same can reduce damage to the superconducting wire and improve the performance of the superconducting wire by slitting the superconducting wire with a slitting laser. .
특히, 슬리팅레이저에 의해 초전도층을 슬리팅함으로써, 소성변형을 방지할수 있어 유효전류 전달면적을 최대한 유지할 수 있다.In particular, by slitting the superconducting layer with a slitting laser, plastic deformation can be prevented and the effective current transfer area can be maintained as much as possible.
또한, 본 발명은 슬리팅레이저가 이온빔으로 이루어진 제1슬리팅레이저와 펨토초 펄스 레이저로 이루어진 제2슬리팅레이저로 이루어져 제1슬리팅레이저에 의한 용융을 통한 절단홈을 형성한 후 제2슬리팅레이저에 의해 슬리팅됨으로써, 초전도층이 잘려나가지 않거나, 일부만 제거될 수 있어 초전도 선재의 성능을 향상시킬 수 있다. In addition, in the present invention, the slitting laser consists of a first slitting laser made of an ion beam and a second slitting laser made of a femtosecond pulse laser, and after forming a cutting groove through melting by the first slitting laser, the second slitting laser is used. By slitting with a laser, the superconducting layer is not cut off or only a part of it can be removed, thereby improving the performance of the superconducting wire.
또한, 본 발명은 공급진공챔버, 슬리팅진공챔버 및 권취진공챔버가 구비되어 초전도 선재의 공급, 슬리팅, 권취 시 모든 과정이 진공상태에서 이루어지므로 수분부착으로 인한 초전도 선재 절단면의 부식을 방지할 수 있다.In addition, the present invention is equipped with a supply vacuum chamber, a slitting vacuum chamber, and a winding vacuum chamber, so that all processes for supplying, slitting, and winding the superconducting wire are carried out in a vacuum state, thereby preventing corrosion of the cut surface of the superconducting wire due to moisture adhesion. You can.
또한, 본 발명은 권취진공챔버에서 권취가 완료된 후 질소충진부로부터 질소가 충진됨으로써, 진공파기 시 압력수평을 유지할 수 있고, 초전도 선재의 절단면에 질소코팅이 이루어짐으로 대기 노출시에도 수분 부착 등으로 인한 부식을 방지할 수 있다. In addition, in the present invention, nitrogen is filled from the nitrogen filling section after completion of winding in the winding vacuum chamber, so that the pressure can be maintained horizontally when vacuum is broken, and nitrogen coating is applied to the cut surface of the superconducting wire, preventing moisture adhesion even when exposed to the atmosphere. Corrosion due to corrosion can be prevented.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 선재의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 선재의 슬리팅 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 선재의 슬리팅 장치의 제1슬리팅레이저에 의한 절단홈 형성을 보인 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 선재의 슬리팅 장치의 제1슬리팅레이저에 의한 절단홈 형성을 보인 측단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 선재의 슬리팅 장치의 제1슬리팅레이저에 의한 절단홈을 보인 사진이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 선재의 슬리팅 장치의 슬리팅부에 의한 절단과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예 따른 초전도 선재의 슬리팅 장치의 슬리팅레이저의 변형예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8는 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 선재의 슬리팅방법을 보인 흐름도이다. 1 is a diagram for explaining the structure of a superconducting wire according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram for explaining the configuration of a slitting device for superconducting wire according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a front view showing the formation of cutting grooves by the first slitting laser of the slitting device for superconducting wire according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a side cross-sectional view showing the formation of cutting grooves by the first slitting laser of the slitting device for superconducting wire according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a photograph showing the cutting groove by the first slitting laser of the slitting device for superconducting wire according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a diagram for explaining the cutting process by the slitting unit of the slitting device for superconducting wire according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a diagram for explaining a modification of the slitting laser of the superconducting wire slitting device according to an embodiment of the present invention.
Figure 8 is a flowchart showing a slitting method for superconducting wire according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 초전도 선재의 슬리팅 장치 및 이를 이용한 슬리팅 방법에 대한 바람직한 실시 예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.Hereinafter, a preferred embodiment of a slitting device for superconducting wire and a slitting method using the same according to the present invention will be described with reference to the attached drawings. In this process, the thickness of lines or sizes of components shown in the drawing may be exaggerated for clarity and convenience of explanation.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In addition, the terms described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, and may vary depending on the intention or custom of the user or operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 선재의 구조를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 선재의 슬리팅 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 선재의 슬리팅 장치의 제1슬리팅레이저에 의한 절단홈 형성을 보인 정면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 선재의 슬리팅 장치의 제1슬리팅레이저에 의한 절단홈 형성을 보인 측단면도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 선재의 슬리팅 장치의 제1슬리팅레이저에 의한 절단홈을 보인 사진이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 선재의 슬리팅 장치의 슬리팅부에 의한 절단과정을 설명하기 위한 도면이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예 따른 초전도 선재의 슬리팅 장치의 슬리팅레이저의 변형예를 설명하기 위한 도면이고, 도 8는 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 선재의 슬리팅방법을 보인 흐름도이다. FIG. 1 is a diagram for explaining the structure of a superconducting wire according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram for explaining the structure of a slitting device for a superconducting wire according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a front view showing the formation of cutting grooves by the first slitting laser of the slitting device for superconducting wires according to an embodiment of the present invention, and Figure 4 is a front view showing the formation of cutting grooves by the first slitting laser of the slitting device for superconducting wires according to an embodiment of the present invention. 1 is a side cross-sectional view showing the formation of a cutting groove by a slitting laser, and Figure 5 is a photograph showing a cutting groove formed by a first slitting laser of a slitting device for superconducting wire according to an embodiment of the present invention, and Figure 6 is a photograph showing the cutting groove formed by a first slitting laser. It is a diagram for explaining the cutting process by the slitting unit of the superconducting wire slitting device according to an embodiment of the present invention, and Figure 7 is a modification of the slitting laser of the superconducting wire slitting device according to an embodiment of the present invention. It is a drawing for explaining an example, and FIG. 8 is a flowchart showing a slitting method of a superconducting wire according to an embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 7를 참조하면, 본 발명에 일 실시예에 따른 초전도 선재(10)의 슬리팅 장치(100)는 공급부(110) 및 슬리팅부(120)를 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 1 to 7 , the
공급부(110)는 초전도 선재(10)를 제공하는 것으로, 진공상태의 공급진공챔버(112) 및 공급진공챔버(112) 내에 구비되어 초전도 선재(10)가 권출되는 권출롤러(114)로 구성된다. 초전도 선재(10)는 권출롤러(114)에 감겨져 있으며, 권출롤러(114)의 회전에 의해 초전도 선재(10)가 순차적으로 인출되어 슬리팅부(120)로 제공된다.The
이때, 공급부(110)에서 제공되는 초전도 선재(10)는 양면에 보호층(18)이 형성된 상태로 제공된다. At this time, the
보다 자세하게, 도 1을 참조하면, 기판(12)에 버퍼층(14)과 초전도층(16)이 형성되고, Ag가 전면을 감싸도록 형성한 보호층(18)이 초전도 선재(10)의 양면에만 형성된 상태에서 제공될 수 있다.In more detail, referring to FIG. 1, a
그리고, 공급진공챔버(112)는 진공상태이므로 수분에 약한 초전도 선재(10)가 부식되는 것을 방지할 수 있다.In addition, since the
슬리팅부(120)는 공급부(110)에서 공급되는 초전도 선재(10)를 슬리팅하는 것으로, 슬리팅레이저(124)를 이용하여 초전도 선재(10)를 슬리팅할 수 있다.The
도 2를 참조하면, 슬리팅레이저(124)는 초전도 선재(10)에 절단홈(19)을 형성하는 제1슬리팅레이저(125) 및 절단홈(19) 내에서 초전도 선재(10)를 슬리팅하는 제2슬리팅레이저(126)로 구성될 수 있다. Referring to FIG. 2, the slitting
제1슬리팅레이저(125)는 기판(12)상의 버퍼층(14)과 초전도층(16)을 제거하여 초전도 선재(10)에 절단홈(19)을 형성할 수 있다. The
그리고, 슬리팅부(120)는 공급부(110)로부터 공급되는 초전도 선재(10)가 관통하는 슬리팅진공챔버(122)를 포함할 수 있다. 이는 슬리팅레이저(124)에 의한 초전도 선재(10)의 슬리팅이 진공상태에서 진행될 수 있어 수분으로부터 초전도 선재(10)를 보호하여 부식을 방지할 수 있다.Additionally, the
제1슬리팅레이저(125)는 이온빔으로 이루어지고, 제1슬리팅레이저(125)에 의해 형성되는 절단홈(19)은 양측 모서리가 라운딩 형상으로 형성될 수 있다.The
보다 자세하게 도 3과 도 4에서 도시된 바와 같이 제1슬리팅레이저(125)는 이온밀링을 포함하고, 이온 밀링은 불활성 기체(Argon)의 이온을 넓은 빔 형태로 슬릿(S)이 형성된 패터닝 마스크(125a)를 이용하여 진공상태의 초전도 선재(10)의 표면으로 가속시켜 물질을 식각할 수 있다. 즉, 이온빔으로 이루어진 제1슬리팅레이저(125)에 의해 투과 깊이는 매우 작지만 산란됨이 없이 적은 범위에서 일시에 에너지를 방출하기 때문에 기판(12)상의 버퍼층(14)과 초전도층(16)을 급격히 용융 증발시켜 제거할 수 있다. In more detail, as shown in FIGS. 3 and 4, the
따라서, 도 5에서 도시된 바와 같이 역산 모양이 형성되고, 양측 모서리에 라운드를 형성할 수 있다. Accordingly, as shown in FIG. 5, an inverted mountain shape is formed, and rounds can be formed at both corners.
그리고, 제1슬리팅레이저(125)에 의한 슬리팅 시 발생되는 열에 의해 변형 및 파손을 방지하도록 초전도 선재(10)의 하부에는 냉각블럭(125b)이 구비된다. In addition, a
냉각블럭(125b)는 도 4에서 도시된 바와 같이 초전도 선재(10)의 진행방향으로 볼때, 중심부가 볼록한 단면형상으로 형성되어 초전도 선재(10)와의 접촉면적을 초소화된다. 이는 마찰 등에 의한 냉각블럭(125b)에 의한 초전도 선재(10)의 파손을 방지하기 위함이다.As shown in FIG. 4, the
이러한 냉각블럭(125b) 열전도성이 우수한 구리재질로 이루어지는 것이 바람직하다.It is preferable that this cooling block (125b) is made of copper material with excellent thermal conductivity.
제2슬리팅레이저(126)는 제1슬리팅레이저(125)에 의해 형성된 절단홈(19)의 중심부를 슬리팅하는 펨토초 펄스 레이저로 이루어진다.The
펨토초(femto second) 레이저 기술은 1000조 분의 1초라는 극히 짧은 시간의 폭을 갖는 펄스(pulse)를 발생시키는 레이저 시스템 기술이다.Femto second laser technology is a laser system technology that generates pulses with an extremely short time width of one quadrillionth of a second.
이러한 펨토초 펄스 레이저를 슬리팅 레이저로 사용할 경우, 충격파에 의한 왜곡이나, 표면의 파편 잔해, 열에 의한 주변재료 변질, 미세 크랙 발생 등을 방지할 수 있다.When using this femtosecond pulse laser as a slitting laser, distortion caused by shock waves, surface debris, deterioration of surrounding materials due to heat, and occurrence of micro cracks can be prevented.
본 실시예에 따르면, 도 6에서 도시된 바와 같이 제1슬리팅레이저(124)에 의해 버퍼층(14)와 초전도층(16)을 제거한 절단홈(19)를 형성하고, 절단홈(19) 내에서 제2슬리팅레이저(126)에 의해 기판(12)를 슬리팅함으로써, 초전도층(16)이 잘려나가지 않거나, 일부만 제거됨으로써, 초전도층(16)의 손실을 최소화할 수 있어 유효전류 전달면적을 최대한 유지할 수 있다.According to this embodiment, as shown in FIG. 6, a cutting
제1슬리팅레이저(125)는 슬리팅진공챔버(122) 내부에 구비되고, 제2슬리팅레이저(126)는 슬리팅진공챔버(122) 외부에 구비된다. 이때, 슬리팅진공챔버(122)는 일면에 레이저빔 도입부(127)가 형성되어 제2슬리팅레이저(126)의 레이저가 투과될 수 있다. The
본 실시예에서는 제1슬리팅레이저(125)를 이온 밀링으로 도시하였지만, 이에 한정한 것이 아니며, 제1슬리팅레이저(125)는 일반 레이저로 형성되고, 슬리팅진공챔버(122)의 외부에 구비되고, 슬리팅진공챔버(122) 상면의 글라스를 통해 투과될 수도 있다. 즉, 일반 레이저의 에너지양을 적게 하여 버퍼층(14)과 초전도층(16)을 급격히 용융 증발시켜 제거할 수도 있다. In this embodiment, the
이때, 슬리팅진공챔버(122)의 레이저 도입부(127)는 무반사코팅층이 형성되어 일반 레이저 및 제2슬리팅레이저(126)인 펨토초 펄스 레이저는 슬리팅진공챔버(122) 내부로 투과될 수 있다.At this time, the
그리고, 제1슬리팅레이저(125)와 제2슬리팅레이저(126)는 초전도 선재(10)의 진행방향의 수직방향으로 다수개 설치될 수 있다.In addition, a plurality of
슬리팅부(120)에 의해 슬리팅된 각각의 초전도 선재(10)는 권취부(130)에 의해 권취된다.Each
권취부(130)는 권취진공챔버(132) 및 권취진공챔버(132) 내에 수직방향으로 배열되고, 슬리팅된 각각의 초전도 선재(10)를 권취하는 권취롤러(134)를 포함한다. The winding
슬리팅된 초전도 선재(10)는 권취진공챔버(132) 내의 진공상태에서 권취되므로 수분으로부터 보호되어 부식을 방지할 수 있다.Since the
상기한 바와 같이 본 실시예에서 초전도 선재(10)는 공급, 슬리팅 및 권취가 진공상태에서 이루어질 수 있어 수분으로부터 보호될 수 있다.As described above, in this embodiment, the
그리고, 슬리팅된 초전도 선재(10)는 복수개의 가이드롤러에 의해 안내될 수 있다.Additionally, the
권취부(130)는 코팅부(140)를 포함할 수 있다. 코팅부(140)는 권취진공챔버(132) 내의 초전도 선재(10)를 코팅하는 것으로서, 권취진공챔버(132) 내에 질소를 충진시켜 초전도 선재(10)의 절단면을 질소코팅할 수 있다. 이는 권취롤러(134)에 의한 초전도 선재(10)의 권취완료 후 질소를 충진시켜, 진공파기시 압력수평을 가능하게 할 뿐만 아니라 질소코팅도 한번에 수행할 수 있다.The winding
이를 자세히 설명하면, 코팅부(140)는 MFC(Mass Flow Controller)를 통하여 권취진공챔버(132) 내부에 고순도(99.99% 이상) 질소 가스를 수분(5 ~ 10분) 동안 도입시켜 질소코팅을 수행한다. 질소 가스의 도입은 수회 반복할 수 있다.To explain this in detail, the
그리고, 질소코팅이 완료되면, 권취진공챔버(132)와 연결된 벤트밸브(141)를 열어서 권취진공챔버(132)의 내부 압력이 대기압과 일치하도록 한다.Then, when the nitrogen coating is completed, the
이로 인해, 슬리팅된 초전도 선재(10)의 절단면이 질소코팅됨으로써, 대기상태 노출시 산소에 의한 산화, 수분부착에 의해 부식으로부터 초전도 선재(10)를 보호할 수 있다.As a result, the cut surface of the
한편, 도 7에서 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 선재(10)의 슬리팅 장치(100)의 슬리팅레이저(124)의 변형에로서, 슬리팅레이저(124)는 펨토초 펄스 레이저일 수 있다. 즉, 슬리팅레이저(124)는 슬리팅진공챔버(122)의 외측에 구비되는 단일의 펨토초 펄스 레이저로 구성될 수 있다. 상기한 바와 동일하게 펨토초 펄스 레이저는 슬리팅진공챔버(122)의 일면에 형성된 레이저빔 도입부(127)를 통해 레이저가 투과되어 슬리팅진공챔버(122)의 내부를 지나는 초전도 선재(10)를 슬리팅 할 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 7, as a modification of the slitting
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 선재의 슬리팅 장치를 이용한 슬리팅 방법을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a slitting method using a slitting device for superconducting wire according to an embodiment of the present invention will be described.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 선재(10)의 슬리팅 장치(100)를 이용한 슬리팅 방법은 공급단계(S100) 및 슬리팅단계(S200)를 포함한다. Referring to FIG. 8, the slitting method of the
공급단계(S100)는 공급부(110)로부터 초전도 선재(10)를 제공하는 것으로, 초전도 선재(10)는 권출롤러(114)에 감져겨 있으며, 이러한 초전도 선재(10)는 순차적으로 인출되어 슬리팅부(120)로 공급된다.The supply step (S100) is to provide the
이때, 초전도 선재(10)는 압연된 기판(12)에 버퍼층(14)과 초전도층(16)이 형성되고, Ag가 전면을 감싸도록 형성한 보호층(18)이 초전도 선재(10)의 양면에만 형성된 상태에서 제공될 수 있다.At this time, the
버퍼층(14)은 상기한 전해연마 공정을 이용하여 표면을 처리한 후 하스텔로이 또는 STS 재질의 금속기판(12) 위에 Al2O3 확산방지층을 증착하고, 상부에 Y2O3 씨드층을 증착하며, MgO, LaMnO3층을 순차적으로 증착하여 형성된다. The
그리고, 초전도층(16)은 초전도막인 ReBaCuO층을 증착하여 형성된다.And, the
이처럼 기판(12)의 전면에 버퍼층(14)과 초전도층(16)을 형성한 이후, 제1보호층(18)을 형성한다. 제1보호층(18)은 희토류계 물질을 포함하는 ReBaCuO 초전도 금속 산화물을 보호하기 위해서 Ag가 기판(12)의 양면을 감싸도록 증착되어 형성된 상태로 슬리팅부(120)에 공급될 수 있다.After the
그리고, 권출롤러(114)는 공급진공챔버(112) 내에 구비된다. 따라서, 진공상태에서 초전도 선재(10)가 공급되므로 수분에 약한 초전도 선재(10)가 부식되는 것을 방지할 수 있다.And, the unwinding
슬리팅단계(S200)는 공급부(110)로부터 공급되는 초전도 선재(10)를 슬리팅레이저(124)에 의해 슬리팅하는 것으로서, 제1슬리팅레이저(125)에 의해 기판(12)상의 버퍼층(14)과 초전도층(16) 및 보호층(18)을 제거하여 초전도 선재(10)에 절단홈(19)을 형성하는 제1슬리팅단계(S210) 및 절단홈(19) 내에서 제2슬리팅레이저(126)에 의해 기판(12)을 슬리팅하는 제2슬리팅단계(S220)로 구성될 수 있다. The slitting step (S200) is to slit the
제1슬리팅레이저(125)는 이온빔으로 이루어지고, 제2슬리팅레이저(126)는 펨토초 펄스레이저로 이루어진다. 그리고, 제1슬리팅레이저(125)는 슬리팅진공챔버(122) 내에 구비되고, 제2슬리팅레이저(126)는 슬리팅진공챔버(122) 외부로 구비된다.The
따라서, 이온빔으로 이루어지는 제1슬리팅레이저(125)에 의해 진공상태에서 초전도 선재(10)의 표면으로 불활성 기체(Argon)의 이온을 넓은 빔 형태로 패터링 마스크(125a)를 이용하여 버퍼층(14)과 초전도층(16)을 급격히 용융 증발시켜 제거할 수 있다(S210).Therefore, the
이러한 제1슬리팅레이저(125)에 의해 도 5에서 도시된 바와 같이 역산 모양으로 양측 모서리가 라운드 형성될 수 있다. 이로 인해 초전도층(16)의 손실을 최소화할 수 있고, 절단면 모서리에 날카로운 모서리가 발생하지 않으며, 내부에도 크랙이 발생하지 않아 유효전류 전달면적을 최대한 유지할 수 있어 초전도 선재(10)의 기계적, 전기적 성능을 향상시킬 수 있다.By using this
이후, 펨토초 펄스 레이저로 이루어지는 제2슬리팅레이저(126)가 슬리팅진공챔버(122)의 레이저빔 도입부(127)를 통해 내부로 투과되어 제1슬리팅레이저(125)에 의해 형성된 절단홈(19)의 중심부를 슬리팅한다(S220).Afterwards, the
제2슬리팅레이저(126)에 의해 충격파에 의한 왜곡이나, 표면의 파편 잔해, 열에 의한 주변재료 변질, 미세 크랙 발생 등을 방지할 수 있어 소성변형 없는 절단면을 형성할 수 있다.The
이러한 슬리팅단계(S200) 또한, 슬리팅진공챔버(122) 내에서 이루어짐으로 대기중 수분으로부터 초전도 선재(10)를 보호할 수 있어 절단면의 부식을 방지할 수 있다.Since this slitting step (S200) is also performed within the slitting
한편, 본 실시예의 변형예로서, 도 7에서 도시된 바와 같이 슬리팅단계(S200)의 슬리팅레이저(224)는 슬리팅진공챔버(122)의 레이저빔 도입부(127)를 통해 내부로 레이저를 투과시키는 단일의 슬리팅레이저(224)로 이루어질 수 있다. 이때, 슬리팅레이저(224)는 펨토초 펄스 레이저로 이루어져 초전도 선재(10)를 일정크기로 절단면 주변에 크랙없이 슬리팅할 수 있다. Meanwhile, as a modification of this embodiment, as shown in FIG. 7, the slitting
이후, 슬리팅레이저(124,224))에 의해 슬리팅된 초전도 선재(10)를 권취하는 권취단계(S300)를 수행한다. 권취단계(S300)는 슬리팅된 초전도 선재(10)가 수직배열된 권취롤러(134)에 권취되는 것으로, 넓은 폭으로 공급되었던 초전도 선재(10)가 복수개로 슬리팅되어 수직배열된 각각의 권취롤러(134)에 권취될 수 있다.Afterwards, a winding step (S300) of winding the
이때, 권취단계(S300)는 권취진공챔버(132) 내의 진공상태에서 권취되므로 대기중 수분으로부터 초전도 선재(10)를 보호할 수 있다. At this time, in the winding step (S300), the
즉, 초전도 선재(10)는 공급(S100), 슬리팅(S200) 및 권취(S300)의 모든 공정이 진공상태에서 진행되므로 대기중의 수분으로부터 보호될 수 있다.In other words, the
권취단계(S300) 이후 슬리팅된 초전도 선재(10)의 절단면을 코팅하는 코팅단계(S400)를 더 수행한다. 코팅단계(S400)는 권취진공챔버(132) 내의 초전도 선재(10)를 코팅하는 것으로서, 초전도 선재(10)의 권취가 완료된 후 권취진공챔버(132) 내에 질소를 충진시켜 초전도 선재(10)의 절단면을 질소코팅할수 있다. After the winding step (S300), a coating step (S400) of coating the cut surface of the
이러한 코팅단계(S400)는 진공상태인 권취진공챔버(132)의 진공파시기 압력수평을 가능하게 하고, 초전도 선재(10)의 절단면을 코팅하는 것을 한번의 공정으로 수행할 수 있다. This coating step (S400) makes it possible to level the pressure of the vacuum release of the
이는 코팅부(140)는 MFC(Mass Flow Controller)를 통하여 권취진공챔버(132) 내부에 고순도(99.99% 이상) 질소 가스를 수분(5 ~ 10분) 동안 도입시켜 질소코팅을 수행할 수 있다. This means that the
이로 인해 초전도 선재(10)의 절단면이 질소코팅됨으로써, 대기상태 노출시 산소에 의한 산화, 수분부착에 의한 부식을 방지할 수 있다.As a result, the cut surface of the
이후, 질소코팅이 완료되면, 권취진공챔버(132)와 연결된 벤트밸브(141)를 열어서 권취진공챔버(132)의 내부 압력이 대기압과 일치시킨다.Afterwards, when the nitrogen coating is completed, the
상기한 바와 같이 본 발명에 의하면, 초전도 선재를 슬리팅레이저에 의해 슬리팅함으로써, 초전도 선재의 소성변형을 방지할수 있어 유효전류 전달면적을 최대한 유지할 수 있다.As described above, according to the present invention, by slitting the superconducting wire using a slitting laser, plastic deformation of the superconducting wire can be prevented and the effective current transfer area can be maintained as much as possible.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely exemplary, and those skilled in the art will recognize that various modifications and other equivalent embodiments are possible therefrom. You will understand.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the scope of the patent claims.
10 : 초전도 선재 12 : 기판
14 : 버퍼층 16 : 초전도층
18 : 보호층 19 : 절단홈
100 : 슬리팅 장치 110 : 공급부
112 : 공급진공챔버 114 : 권출롤러
120 : 슬리팅부 122 : 슬리팅진공챔버
124, 224 : 슬리팅레이저 125 : 제1슬리팅레이저
125a : 패터링 마스크 125b : 냉각블럭
126 : 제2슬리팅레이저 130 : 권취부
132 : 권취진공챔버 134 : 권취롤러
140 : 코팅부10: superconducting wire 12: substrate
14: buffer layer 16: superconducting layer
18: protective layer 19: cutting groove
100: slitting device 110: supply unit
112: Supply vacuum chamber 114: Unwinding roller
120: Slitting unit 122: Slitting vacuum chamber
124, 224: Slitting laser 125: First slitting laser
125a:
126: Second slitting laser 130: Winding unit
132: Winding vacuum chamber 134: Winding roller
140: coating part
Claims (19)
상기 슬리팅부는 슬리팅레이저를 이용하여 상기 초전도 선재를 슬리팅하며,
상기 슬리팅레이저는 상기 초전도 선재에 절단홈을 형성하는 제1슬리팅레이저; 및
상기 절단홈 내에서 상기 초전도 선재를 슬리팅하는 제2슬리팅레이저를 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 선재의 슬리팅 장치.
A supply unit that supplies superconducting wires on which a buffer layer, a superconducting layer, and a protective layer are formed on a substrate; And a slitting unit for slitting the superconducting wire supplied from the supply unit,
The slitting unit slits the superconducting wire using a slitting laser,
The slitting laser includes a first slitting laser that forms a cutting groove in the superconducting wire; and
A slitting device for superconducting wire, comprising a second slitting laser for slitting the superconducting wire within the cutting groove.
상기 공급부는 진공상태의 공급진공챔버; 및
상기 공급진공챔버 내에 구비되고 상기 초전도 선재가 권출되는 권출롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 선재의 슬리팅 장치.
According to clause 1,
The supply unit includes a supply vacuum chamber in a vacuum state; and
A slitting device for superconducting wire, comprising an unwinding roller provided in the supply vacuum chamber and unwinding the superconducting wire.
상기 슬리팅부는 상기 공급부로부터 공급되는 상기 초전도 선재가 관통하는 슬리팅진공챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 선재의 슬리팅 장치.
In paragraph 1
A slitting device for superconducting wire, wherein the slitting unit includes a slitting vacuum chamber through which the superconducting wire supplied from the supply unit passes.
상기 슬리팅부는 상기 슬리팅레이저에 의한 상기 초전도 선재의 슬리팅 시 발생되는 열에 의한 변형을 방지하도록 상기 초전도 선재를 냉각하는 냉각블럭을 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 선재의 슬리팅 장치.
According to clause 1,
The slitting unit is a slitting device for superconducting wire, characterized in that it includes a cooling block that cools the superconducting wire to prevent deformation due to heat generated during slitting of the superconducting wire by the slitting laser.
상기 제1슬리팅레이저는 이온빔으로 이루어지고,
상기 제1슬리팅레이저에 의해 형성되는 상기 절단홈은 양측 모서리가 라운딩 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 초전도 선재의 슬리팅 장치.
According to clause 1,
The first slitting laser consists of an ion beam,
A slitting device for superconducting wire, wherein the cutting groove formed by the first slitting laser has both edges formed in a rounded shape.
상기 제2슬리팅레이저는 상기 제1슬리팅레이저에 의해 형성된 상기 절단홈의 중심부를 슬리팅하는 펨토초 펄스 레이저인 것을 특징으로 하는 초전도 선재의 슬리팅 장치.
According to clause 1,
The second slitting laser is a femtosecond pulse laser that slits the center of the cutting groove formed by the first slitting laser.
상기 제1슬리팅레이저는 상기 슬리팅진공챔버 내부에 구비되고, 상기 제2슬리팅레이저는 상기 슬리팅진공챔버 외부에 구비되는 것을 특징으로 하는 초전도 선재의 슬리팅 장치.
According to clause 3,
A slitting device for superconducting wire, characterized in that the first slitting laser is provided inside the slitting vacuum chamber, and the second slitting laser is provided outside the slitting vacuum chamber.
상기 슬리팅부에 의해 슬리팅된 각각의 상기 초전도 선재를 권취하는 권취부를 포함하고;
상기 권취부는 권취진공챔버; 및
상기 권취진공챔버 내에 수직방향으로 배열되고, 슬리팅된 각각의 초전도 선재를 권취하는 권취롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 선재의 슬리팅 장치.
According to clause 1,
It includes a winding unit that winds each of the superconducting wires slit by the slitting unit;
The winding unit includes a winding vacuum chamber; and
A slitting device for superconducting wire, comprising a winding roller arranged vertically in the winding vacuum chamber and winding each slitted superconducting wire.
상기 권취부는 상기 권취진공챔버 내의 상기 초전도 선재를 코팅하는 코팅부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 선재의 슬리팅 장치.
According to clause 9,
A slitting device for a superconducting wire, wherein the winding unit includes a coating unit that coats the superconducting wire in the winding vacuum chamber.
상기 코팅부는 상기 권취진공챔버 내에 질소를 충진시켜 상기 초전도 선재 절단면을 질소코팅하는 것을 특징으로 하는 초전도 선재의 슬리팅 장치.
According to clause 10,
A slitting device for superconducting wire, wherein the coating unit fills the winding vacuum chamber with nitrogen to coat the cut surface of the superconducting wire with nitrogen.
공급되는 상기 초전도 선재를 슬리팅레이저에 의해 슬리팅하는 슬리팅단계를 포함하고,
상기 슬리팅단계는 제1슬리팅레이저에 의해 상기 기판상의 상기 버퍼층과 상기 초전도층을 제거하여 상기 초전도 선재에 절단홈을 형성하는 제1슬리팅단계; 및
상기 절단홈 내에서 제2슬리팅레이저에 의해 상기 기판을 절단하는 제2슬리팅단계를 포함하며,
상기 제2슬리팅단계는 상기 제1슬리팅레이저에 의해 형성된 상기 절단홈의 중심부를 슬리팅하는 것을 특징으로 하는 초전도 선재의 슬리팅 방법.
A supply step of supplying a superconducting wire having a buffer layer, a superconducting layer, and a protective layer formed on a substrate; and
A slitting step of slitting the supplied superconducting wire using a slitting laser,
The slitting step includes a first slitting step of removing the buffer layer and the superconducting layer on the substrate using a first slitting laser to form a cutting groove in the superconducting wire; and
A second slitting step of cutting the substrate within the cutting groove using a second slitting laser,
The second slitting step is a slitting method of a superconducting wire, characterized in that slitting the center of the cutting groove formed by the first slitting laser.
상기 제1슬리팅레이저는 이온빔으로 이루어지고,
상기 제1슬리팅레이저에 의해 형성되는 상기 절단홈은 양측 모서리가 라운딩 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 초전도 선재의 슬리팅 방법.
According to clause 12,
The first slitting laser consists of an ion beam,
A slitting method for a superconducting wire, wherein the cutting groove formed by the first slitting laser has both edges formed in a rounded shape.
상기 제2슬리팅레이저는 펨토초 펄스 레이저로 이루어지는 것을 특징으로 하는 초전도 선재의 슬리팅 방법.
According to clause 12,
A method of slitting a superconducting wire, characterized in that the second slitting laser is made of a femtosecond pulse laser.
상기 슬리팅레이저에 의해 슬리팅된 상기 초전도 선재를 권취하는 권취단계를 포함하고;
상기 권취단계는 슬리팅된 상기 초전도 선재가 수직배열된 권취롤러에 권취되는 것을 특징으로 하는 초전도 선재의 슬리팅 방법.
According to clause 12,
A winding step of winding the superconducting wire slit by the slitting laser;
The winding step is a slitting method of a superconducting wire, characterized in that the slitted superconducting wire is wound on a vertically arranged winding roller.
상기 초전도 선재는 진공상태에서 공급, 슬리팅 및 권취가 이루어지는 것을 특징으로 하는 초전도 선재의 슬리팅 방법.
According to clause 16,
A slitting method for a superconducting wire, characterized in that the superconducting wire is supplied, slitted, and wound in a vacuum state.
상기 권취단계 이후 슬리팅된 상기 초전도 선재의 절단면을 코팅하는 코팅단계를 더 수행하는 것을 특징으로 하는 초전도 선재의 슬리팅 방법.
According to clause 16,
A method of slitting a superconducting wire, characterized in that a coating step of coating a cut surface of the slitted superconducting wire after the winding step is further performed.
상기 코팅단계는 상기 초전도 선재의 권취가 완료된 후 권취진공챔버 내에 질소가 충진되어 상기 초전도 선재의 절단면을 질소코팅하는 것을 특징으로 하는 초전도 선재의 슬리팅 방법.According to clause 18,
The coating step is a slitting method of a superconducting wire, characterized in that after winding of the superconducting wire is completed, nitrogen is filled in the winding vacuum chamber to coat the cut surface of the superconducting wire with nitrogen.
Priority Applications (1)
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KR1020230121846A KR102645782B1 (en) | 2023-09-13 | 2023-09-13 | Slitting apparatus of substrate for superconducting wire and superconducting wire slitting method using the same |
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---|---|---|---|---|
US20050005846A1 (en) * | 2003-06-23 | 2005-01-13 | Venkat Selvamanickam | High throughput continuous pulsed laser deposition process and apparatus |
KR20140053119A (en) * | 2011-08-02 | 2014-05-07 | 후루카와 덴키 고교 가부시키가이샤 | Superconductor manufacturing method, superconductor, and superconductor substrate |
KR20210119572A (en) * | 2019-02-18 | 2021-10-05 | 수퍼파워, 인크. | Fabrication of superconducting wires |
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2023
- 2023-09-13 KR KR1020230121846A patent/KR102645782B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050005846A1 (en) * | 2003-06-23 | 2005-01-13 | Venkat Selvamanickam | High throughput continuous pulsed laser deposition process and apparatus |
KR20140053119A (en) * | 2011-08-02 | 2014-05-07 | 후루카와 덴키 고교 가부시키가이샤 | Superconductor manufacturing method, superconductor, and superconductor substrate |
KR20210119572A (en) * | 2019-02-18 | 2021-10-05 | 수퍼파워, 인크. | Fabrication of superconducting wires |
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