KR102666396B1 - Coil winding apparatus for superconducting coil assembly and control method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 초전도 코일 조립체용 권선 장치 및 이의 제어 방법에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 초전도 코일 조립체용 권선 장치는, 초전도선재를 공급하기 위한 초전도선재 카세트; 상기 초전도선재를 보빈에 권선하기 위해 회전 구동하는 회전 플레이트; 및 상기 초전도선재 카세트를 장착하고 상기 회전 플레이트에 대해 고정 상태로 결합하되, 상기 보빈과 상기 초전도선재 카세트에 감겨진 상기 초전도선재 간의 이격 거리를 조정하기 위한 암 프레임;을 포함한다.The present invention relates to a winding device for a superconducting coil assembly and a control method thereof. The winding device for a superconducting coil assembly according to an embodiment of the present invention includes a superconducting wire cassette for supplying a superconducting wire; a rotating plate that rotates to wind the superconducting wire into a bobbin; and an arm frame for mounting the superconducting wire cassette and fixedly coupled to the rotating plate, and for adjusting the separation distance between the bobbin and the superconducting wire wound around the superconducting wire cassette.
Description
본 발명은 초전도 코일 조립체용 권선 장치 및 이의 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 초전도선재의 권선을 진행함에 따라 보빈과 초전도선재 카세트에 감겨진 초전도선재 간의 이격 거리를 조정함으로써 굽힘 반경에 의한 균열 발생을 방지하고, 소용량 또는 대용량 초전도 코일 조립체를 제작하기 위한, 초전도 코일 조립체용 권선 장치 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a winding device for a superconducting coil assembly and a control method thereof. More specifically, the present invention relates to a winding device for a superconducting coil assembly and a control method thereof. More specifically, the present invention relates to cracking due to the bending radius by adjusting the separation distance between the bobbin and the superconducting wire wound on the superconducting wire cassette as the winding of the superconducting wire progresses. It relates to a winding device for a superconducting coil assembly and a method of controlling the same for preventing generation of superconducting coils and manufacturing small or large capacity superconducting coil assemblies.
초전도체는 극저온에서 전기적 저항이 '0'(zero)이 되는 소자이다. 이는 기존의 구리(cu)와 비교했을 때 고자장, 저손실, 그리고 소형화라는 이점을 제공하기 때문에, 이미 다양한 응용 분야에 활용되고 있다. A superconductor is a device whose electrical resistance becomes zero at extremely low temperatures. Because it offers the advantages of high magnetic field, low loss, and miniaturization compared to existing copper (cu), it is already being used in various application fields.
초전도 코일(superconducting coil)은 초전도체를 이용하여 만든 코일이다. 이러한 초전도 코일은 MRI, NMR, 입자가속기, 자기분리장치 등에 사용되어 효율과 성능을 향상시킨다. 또한 전력 케이블과 초전도 변압기, 초전도 모터 등과 같이 산업 전반에 걸쳐 그 응용기술이 지속적으로 연구되고 있다.A superconducting coil is a coil made using a superconductor. These superconducting coils are used in MRI, NMR, particle accelerators, magnetic separation devices, etc. to improve efficiency and performance. In addition, its application technologies, such as power cables, superconducting transformers, and superconducting motors, are continuously being researched throughout the industry.
근래에는 초전도체를 이용한 초전도 응용 기기들이 점진적으로 대용량화되는 추세이다. 그럴 경우 초전도 응용 기기에 사용되는 초전도 코일 역시 고자장 및 대전류화가 되어간다. 이때, 초전도 코일의 개수는 증가하고, 초전도 코일 하나의 크기가 커진다.In recent years, superconducting application devices using superconductors are gradually increasing in capacity. In that case, superconducting coils used in superconducting applications also become subject to high magnetic fields and large currents. At this time, the number of superconducting coils increases, and the size of one superconducting coil increases.
초전도 코일은 적절한 장력으로 초전도선에 작용하여 초전도선의 턴과 턴사이가 뜨지 않고 비틀림 없이 권선하는 것이 중요하다. 이는 초전도 코일을 초전도 응용 기기들에 적용하였을 때 기계적 안전성과 열적 안정화를 위해 필요하기 때문이다.It is important that the superconducting coil acts on the superconducting wire with appropriate tension so that the superconducting wire does not float between turns and is wound without twisting. This is because it is necessary for mechanical safety and thermal stabilization when superconducting coils are applied to superconducting applications.
그런데, 초전도 코일은 대부분의 경우에 수직형 권선기에 의해 권선된다. 즉, 수직형 권선기는 바닥면과 초전도선이 감겨있는 카세트 테입을 90°로 형성하면서 초전도 코일을 권선하게 된다.However, in most cases, superconducting coils are wound by a vertical winding machine. In other words, the vertical winding machine winds the superconducting coil while forming the bottom surface and the cassette tape around which the superconducting wire is wound at 90°.
그래서, 수직형 권선기를 이용하여 대용량의 초전도 코일을 권선할 경우에는 보빈(bobin)의 무게, 초전도선의 무게, 특수한 경우 초전도 코일 내부 철심의 무게를 권선기의 축이 지지해야 한다.Therefore, when winding a large capacity superconducting coil using a vertical winding machine, the axis of the winding machine must support the weight of the bobbin, the weight of the superconducting wire, and in special cases, the weight of the iron core inside the superconducting coil.
더욱이, 이 경우에는 초전도 코일의 무게로 인해 초전도선이 반복적인 위치에서 권선이 곤란하여 비틀어지는 경우를 가정하면, 이러한 초전도 코일이 초전도 응용 기기에 적용될 경우에 설계값과 일치하는 전기적 출력을 만족하기 어려울 뿐만 아니라, 초전도 코일 내의 로렌츠 힘(Lorentz force)로 인해 초전도 코일이 파손될 수도 있다.Moreover, in this case, assuming that the weight of the superconducting coil makes it difficult for the superconducting wire to be wound in a repetitive position and is twisted, when such a superconducting coil is applied to a superconducting application device, it is necessary to satisfy the electrical output consistent with the design value. Not only is it difficult, but the superconducting coil may be damaged due to Lorentz force within the superconducting coil.
따라서, 초전도 코일은 대용량의 초전도 응용 기기에 적용을 위해 대용량화되는 추세를 적합하고, 권선 시간을 줄일 수 있는 권선 방식이 마련될 필요가 있다.Therefore, for superconducting coils to be applied to high-capacity superconducting applications, it is necessary to provide a winding method that adapts to the trend of increasing capacity and reduces winding time.
본 발명의 목적은 초전도선재의 권선을 진행함에 따라 보빈과 초전도선재 카세트에 감겨진 초전도선재 간의 이격 거리를 조정함으로써 굽힘 반경에 의한 균열 발생을 방지하고, 소용량 또는 대용량 초전도 코일 조립체를 제작하기 위한, 초전도 코일 조립체용 권선 장치 및 이의 제어 방법을 제공하는데 있다.The purpose of the present invention is to prevent cracks due to bending radius by adjusting the separation distance between the bobbin and the superconducting wire wound on the superconducting wire cassette as the winding of the superconducting wire progresses, and to manufacture a small or large capacity superconducting coil assembly, The object is to provide a winding device for a superconducting coil assembly and a control method thereof.
본 발명의 일실시예에 따른 초전도 코일 조립체용 권선 장치는, 초전도선재를 공급하기 위한 초전도선재 카세트(110); 상기 초전도선재를 보빈(10)에 권선하기 위해 회전 구동하는 회전 플레이트(120); 및 상기 초전도선재 카세트를 장착하고 상기 회전 플레이트에 대해 고정 상태로 결합하되, 상기 보빈과 상기 초전도선재 카세트에 감겨진 상기 초전도선재 간의 이격 거리를 조정하기 위한 암 프레임(130);을 포함할 수 있다.A winding device for a superconducting coil assembly according to an embodiment of the present invention includes a
상기 초전도선재 카세트는, 지면에 평행하게 장착되고, 휠 형태의 외주면에 감긴 상기 초전도선재가 당겨지면서 회전되어 풀려지는 것일 수 있다.The superconducting wire cassette may be mounted parallel to the ground, and the superconducting wire wound around the outer peripheral surface of the wheel shape may be pulled and rotated to be released.
상기 회전 플레이트는, 지면에 평행하게 설치되어 상부면에 상기 보빈이 배치되고, 하부면에 플레이트 회전축이 연직방향으로 일체로 연결되는 것일 수 있다.The rotation plate may be installed parallel to the ground, the bobbin may be disposed on the upper surface, and the plate rotation axis may be integrally connected to the lower surface in the vertical direction.
상기 암 프레임은, 상기 보빈과 상기 초전도선재 카세트가 지면에 평행한 가상의 동일 평면상에서 이격 배치되도록 수평 권선 환경을 구현하되, 소정의 방향을 향하는 암(arm)의 길이를 조정하여 상기 보빈과 상기 초전도선재 카세트에 감겨진 초전도선재 간의 이격 거리를 조정하는 것일 수 있다.The arm frame implements a horizontal winding environment such that the bobbin and the superconducting wire cassette are spaced apart on the same virtual plane parallel to the ground, and adjusts the length of the arm facing a predetermined direction to connect the bobbin and the superconducting wire cassette. This may be to adjust the separation distance between the superconducting wires wound around the superconducting wire cassette.
상기 암 프레임은, 상기 보빈과 상기 초전도선재 카세트에 감겨진 초전도선재 간의 이격 거리를 상기 초전도선재의 최소 굽힘 반경(bending radius)을 기준으로 조정하는 것일 수 있다.The arm frame may adjust the separation distance between the bobbin and the superconducting wire wound around the superconducting wire cassette based on the minimum bending radius of the superconducting wire.
상기 암 프레임은, 상기 초전도선재가 휘어지는 지점에서의 굽힘 반경을 최소 굽힘 반경 보다 커지도록 상기 보빈과 상기 초전도선재 카세트에 감겨진 초전도선재 간의 이격 거리를 조정하는 것일 수 있다.The arm frame may adjust the separation distance between the bobbin and the superconducting wire wound around the superconducting wire cassette so that the bending radius at the point where the superconducting wire is bent is greater than the minimum bending radius.
실시예에 따르면, 상기 보빈과 상기 초전도선재 카세트에 감겨진 초전도선재 간의 이격 거리를 측정하기 위한 거리 측정 센서(210); 상기 거리 측정 센서에 의해 측정된 이격 거리와 최소 굽힘 반경을 토대로 환산된 초전도선재 간 임계 거리를 비교하여 암의 길이 조정을 제어하기 위한 제어부(220); 및 상기 제어부의 제어 신호에 따라 암을 단계별로 구동시키기 위한 암 구동부(230);를 더 포함할 수 있다.According to the embodiment, a
상기 암 프레임은, 상기 플레이트 회전축과 동축상에서 결합하되, 상기 플레이트 회전축의 외주면에 접촉하는 베어링을 내장하여 상기 플레이트 회전축의 회전에 대해 고정 상태를 유지하는 것일 수 있다.The arm frame may be coaxially coupled with the plate rotation axis, and may have a built-in bearing in contact with the outer peripheral surface of the plate rotation axis to maintain a fixed state relative to the rotation of the plate rotation axis.
상기 암 프레임은 암(arm)의 양 끝단에 판상 형태의 암 플레이트(131)를 형성하되, 상기 암 플레이트 상에 설치되어 상기 초전도선재 카세트를 장착하기 위한 카세트 장착부(140);를 더 포함할 수 있다.The arm frame may further include a plate-
상기 카세트 장착부는 상기 초전도선재 카세트의 중심에 체결되는 카세트 회전축을 포함하되, 상기 카세트 회전축은 상기 초전도선재 카세트의 상하 높이 조절이 가능한 것일 수 있다.The cassette mounting unit may include a cassette rotation axis fastened to the center of the superconducting wire cassette, and the cassette rotation axis may be capable of adjusting the vertical height of the superconducting wire cassette.
상기 암 프레임은 적어도 하나 이상의 암으로 구성하는 것일 수 있다.The arm frame may be composed of at least one arm.
실시예에 따르면, 상기 플레이트 회전축을 회전 구동시키기 위한 회전 구동부(150);를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, it may further include a
실시예에 따르면, 상기 회전 플레이트와 상기 암 프레임을 지면으로부터 일정한 높이에서 지지하고, 상기 플레이트 회전축과 상기 회전 구동부의 연결 구조가 설치되는 지지 프레임(160);을 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, it may further include a
실시예에 따르면, 상기 회전 플레이트의 회전에 의해 상기 초전도선재 카세트에서 상기 보빈으로 상기 초전도선재가 권선될 때, 상기 초전도선재의 장력 세기를 조절하기 위한 장력 조절부(170);를 더 포함할 수 있다.According to the embodiment, when the superconducting wire is wound from the superconducting wire cassette to the bobbin by rotation of the rotating plate, it may further include a
상기 장력 조절부는, 상기 초전도선재를 상기 보빈에 초기 결합시킨 다음 측정된 장력 세기를 기준으로 장력을 조절하는 것일 수 있다.The tension adjusting unit may initially couple the superconducting wire to the bobbin and then adjust the tension based on the measured tension intensity.
상기 장력 조절부는, 상기 초전도선재의 이동 경로를 형성하는 가이드 롤러(171); 및 상기 가이드 롤러 중 적어도 하나를 회전 구동시켜 상기 초전도선재의 장력을 일정한 세기로 작용시키는 장력 구동부(172);를 포함할 수 있다.The tension control unit includes a
또한, 본 발명의 실시예에 따른 초전도 코일 조립체용 권선 장치의 제어 방법은, 제어부에 의해, 거리 측정 센서에 의해 측정된 보빈과 초전도선재 카세트에 감겨진 초전도선재 간의 이격 거리를 확인하는 단계; 상기 제어부에 의해, 상기 거리 측정 센서에 의해 측정된 이격 거리와 최소 굽힘 반경을 토대로 환산된 초전도선재 간 임계 거리를 비교하는 단계; 상기 제어부에 의해, 상기 이격 거리가 상기 임계 거리보다 작은 경우에, 암 프레임을 구성하는 암의 길이 조정을 위한 제어신호를 생성하는 단계; 및 상기 제어부에 의해, 상기 제어 신호를 암 구동부로 전송하여 상기 암을 단계별로 구동하도록 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.In addition, a method of controlling a winding device for a superconducting coil assembly according to an embodiment of the present invention includes the steps of checking, by a control unit, the separation distance between the bobbin and the superconducting wire wound on the superconducting wire cassette, which is measured by the distance measuring sensor; Comparing, by the control unit, a separation distance measured by the distance measurement sensor and a critical distance between superconducting wires converted based on a minimum bending radius; generating, by the control unit, a control signal for adjusting the length of an arm constituting an arm frame when the separation distance is smaller than the threshold distance; and controlling, by the control unit, to drive the arm step by step by transmitting the control signal to the arm driving unit.
본 발명은 초전도선재의 권선을 진행함에 따라 보빈과 초전도선재 카세트에 감겨진 초전도선재 간의 이격 거리를 조정함으로써 굽힘 반경에 의한 균열 발생을 방지하고, 소용량 또는 대용량 초전도 코일 조립체를 제작할 수 있다.The present invention prevents the occurrence of cracks due to bending radius by adjusting the separation distance between the bobbin and the superconducting wire wound around the superconducting wire cassette as the winding of the superconducting wire progresses, and can manufacture a small or large capacity superconducting coil assembly.
또한, 본 발명은 초전도선재를 권선할 때 동시에 여러층의 초전도선재를 권선할 수 있다.Additionally, the present invention can simultaneously wind multiple layers of superconducting wire when winding the superconducting wire.
또한, 본 발명은 초전도선재를 권선할 때 초전도선재의 턴과 턴 사이의 절연재를 적용하는 것을 용이하게 할 수 있다.Additionally, the present invention can facilitate the application of an insulating material between turns of the superconducting wire when winding the superconducting wire.
또한, 본 발명은 초전도선재를 권선할 때 초전도선재의 비틀림에 대해 안정성을 제공할 수 있다.Additionally, the present invention can provide stability against twisting of the superconducting wire when winding the superconducting wire.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 초전도 코일 조립체용 권선 장치를 나타낸 도면,
도 4 및 도 5는 초전도 코일 조립체의 크기에 따라 이격 거리 조정을 설명하는 도면,
도 6은 DPC(Double Pancake Coil)를 구성하는 초전도선재 권선을 설명하는 도면,
도 7 및 도 8은 SPC(Single Pancake Coil)를 구성하는 초전도선재와 절연테이프 권선을 설명하는 도면,
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 초전도 코일 조립체용 권선 장치의 제어 방법에 대한 도면이다.1 to 3 are diagrams showing a winding device for a superconducting coil assembly according to an embodiment of the present invention;
4 and 5 are diagrams illustrating adjustment of the separation distance according to the size of the superconducting coil assembly;
Figure 6 is a diagram illustrating the superconducting wire winding constituting the DPC (Double Pancake Coil);
Figures 7 and 8 are diagrams explaining the superconducting wire and insulating tape windings that make up the SPC (Single Pancake Coil);
Figure 9 is a diagram of a control method of a winding device for a superconducting coil assembly according to an embodiment of the present invention.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 하기의 설명 및 첨부된 도면에서 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일한 도면 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. However, detailed descriptions of known functions or configurations that may obscure the gist of the present invention are omitted in the following description and attached drawings. Additionally, it should be noted that the same components throughout the drawings are indicated by the same reference numerals whenever possible.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위한 용어로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Terms or words used in the specification and claims described below should not be construed as limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor should appropriately define the term to explain his or her invention in the best way. It must be interpreted with meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be done.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only one of the most preferred embodiments of the present invention, and do not represent the entire technical idea of the present invention, so at the time of filing the present application, various methods that can replace them are available. It should be understood that equivalents and variations may exist.
첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 본 발명은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되어지지 않는다.In the accompanying drawings, some components are exaggerated, omitted, or schematically shown, and the size of each component does not entirely reflect the actual size. The present invention is not limited by the relative sizes or spacing depicted in the accompanying drawings.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.When it is said that a part "includes" a certain element throughout the specification, this means that, unless specifically stated to the contrary, it does not exclude other elements but may further include other elements. Additionally, when a part is said to be “connected” to another part, this includes not only the case where it is “directly connected,” but also the case where it is “electrically connected” with another element in between.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. Terms such as “include” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but do not include one or more other features, numbers, or steps. , it should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the presence or addition of operations, components, parts, or combinations thereof.
또한, 명세서에서 사용되는 "부"라는 용어는 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, "부"는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 "부"는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. "부"는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 "부"는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 "부"들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 "부"들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 "부"들로 더 분리될 수 있다.Additionally, the term “unit” used in the specification refers to a hardware component such as software, FPGA, or ASIC, and the “unit” performs certain roles. However, “wealth” is not limited to software or hardware. The “copy” may be configured to reside on an addressable storage medium and may be configured to run on one or more processors. Thus, as an example, “part” refers to software components, such as object-oriented software components, class components, and task components, processes, functions, properties, procedures, Includes subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuits, data, databases, data structures, tables, arrays, and variables. The functionality provided within the components and “parts” may be combined into smaller numbers of components and “parts” or may be further separated into additional components and “parts”.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Below, with reference to the attached drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts unrelated to the description are omitted, and similar parts are given similar reference numerals throughout the specification.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 초전도 코일 조립체용 권선 장치를 나타낸 도면이다.1 to 3 are diagrams showing a winding device for a superconducting coil assembly according to an embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 초전도 코일 조립체용 권선 장치(100)는, 대용량의 초전도 모터에 사용되는 레이스트랙형 계자코일에 권선 장치로서, 곡선부에 비해 직선부가 길게 형성된 형상의 레이스트랙형 보빈(bobin)(10)에 초전도선재가 수평으로 권선되는 형태를 이룬다. 여기서, 보빈(10)은 레이스트랙형의 둘레에 초전도선재가 감겨서 초전도 코일 조립체(superconductive coil assembly)를 형성하게 된다.As shown in FIGS. 1 to 3, the winding
이러한 초전도 코일 조립체는 초전도 마그네트(superconducting magnet), 초전도 케이블(superconducting cable), 초전도 모터(superconducting motor) 또는 초전도 발전기(superconducting generator) 등과 같은 전력용 기기에 적용될 수 있다.This superconducting coil assembly can be applied to power devices such as a superconducting magnet, superconducting cable, superconducting motor, or superconducting generator.
또한, 초전도 코일 조립체는 초전도 응용 기기에 따라 적어도 하나 이상의 레이어(layer)를 갖는 팬케이크 코일 조립체(pancake coil assembly)를 구성할 수 있다. 예를 들어, 초전도 코일 조립체는 1개 레이어로 구성되는 SPC(Single Pancake Coil), 2개 레이어로 구성되는 DPC(Double Pancake Coil) 및 4개 이상의 짝수 레이어로 구성되는 MPC(Multi Pancake Coil)일 수 있다. 4개 레이어로 구성되는 경우는 QPC(Quadruple Pancake Coil)일 수 있다. 결국, 다수 개의 레이어로 구성되는 경우에는 2의 배수개의 레이어로 구성된다.Additionally, the superconducting coil assembly may be configured as a pancake coil assembly having at least one or more layers depending on the superconducting application device. For example, a superconducting coil assembly can be a Single Pancake Coil (SPC) consisting of one layer, a Double Pancake Coil (DPC) consisting of two layers, and a Multi Pancake Coil (MPC) consisting of four or more even layers. there is. If it consists of four layers, it may be QPC (Quadruple Pancake Coil). Ultimately, when it is composed of multiple layers, it is composed of multiple layers of 2.
한편, 권선 장치(100)는 초전도선재의 권선을 진행함에 따라 보빈(10)과 초전도선재 카세트(110)에 감겨진 초전도선재 간의 이격 거리를 조정함으로써 굽힘 반경에 의한 균열 발생을 방지하고, 소용량 또는 대용량 초전도 코일 조립체를 제작할 수 있다.Meanwhile, the winding
즉, 권선 장치(100)는 초전도선재를 공급하기 위한 초전도선재 카세트(110), 초전도선재 카세트(110)로부터 제공된 초전도선재를 보빈(10)에 권선하기 위해 회전 구동하는 회전 플레이트(120), 초전도선재 카세트(110)를 장착하고 회전 플레이트(120)에 대해 고정 상태로 결합하되, 보빈(10)과 초전도선재 카세트(110)에 감겨진 초전도선재 간의 이격 거리를 조정 가능한 암 프레임(130)을 포함한다.That is, the winding
구체적으로, 초전도선재 카세트(110)는 지면과 평행하게 후술할 카세트 장착부(140)의 카세트 회전축에 회전 가능하게 설치되는 것으로, 휠(wheel) 형태의 외주면에 감긴 초전도선재가 당겨지면서 회전되어 초전도선재가 풀려진다.Specifically, the
여기서, 초전도선재는 물체의 전기저항이 0인 물질을 의미하되 예를 들어, BSCCO(BixSrxCaxCuxOx)계 도체 와이어일 수 있다. 이러한 초전도선재는 액체헬륨의 온도인 4K 근처에서 전류저항이 0에 가까운 물질을 저온 초전도선재(Low Temperature Superconductor, LTS), 액체헬륨보다 고온의 액체질소 온도인 77K에서 초전도 현상을 보이는 물질을 고온 초전도선재(High Temperature Superconductor, HTS)를 포함할 수 있다.Here, the superconducting wire refers to a material whose electrical resistance is 0. For example, it may be a BSCCO (Bi x Sr x Ca x Cu x O x )-based conductor wire. These superconducting wires are called low-temperature superconductors (LTS), which are materials that have a current resistance close to 0 at 4K, the temperature of liquid helium, and high-temperature superconductors (LTS), which are materials that show superconductivity at 77K, the temperature of liquid nitrogen, which is higher than liquid helium. It may include wire (High Temperature Superconductor, HTS).
다음으로, 회전 플레이트(120)는 지면에 평행하게 보빈(10)의 형상에 대응되는 레이스트랙형으로 형성된 작업 테이블로서, 상부면에 보빈(10)이 배치되고, 하부면에 플레이트 회전축(121)이 연직 방향으로 일체로 연결된다. Next, the
여기서, 보빈(10)은 초전도선재 권선시 회전 플레이트(120)의 상부면에 고정될 수 있고, 플레이트 회전축(121)은 후술할 회전 구동부(150)에 회전 가능하게 체결된다. Here, the
또한, 회전 플레이트(120)의 형상은 도 1과 같이 레이스트랙형으로 구현할 수 있으나, 이에 한정되지 않고 다양한 형상으로 구현할 수 있다.In addition, the shape of the
다음으로, 암 프레임(130)은 보빈(10)과 초전도선재 카세트(110)가 지면에 평행한 가상의 동일 평면상에서 이격 배치되도록 수평 권선 환경을 구현하는 것으로서, 소정의 방향을 향하는 암(arm)의 길이를 조정하여 보빈(10)과 초전도선재 카세트(110)에 감겨진 초전도선재 간의 이격 거리를 조정할 수 있게 한다.Next, the
도 1 및 도 2를 참조하면, 암 프레임(130)은 제1 방향을 향하는 제1 암과 제2 방향을 향하는 제2 암으로 구성하되, 제1 및 제2 암은 단계별로 전개 길이를 조정할 수 있는 형태일 수 있다.Referring to Figures 1 and 2, the
특히, 보빈(10)과 초전도선재 카세트(110)에 감겨진 초전도선재 간의 이격 거리는 초전도선재의 최소 굽힘 반경(bending radius)을 기준으로 조정된다.In particular, the separation distance between the
구체적으로, 초전도선재는 휘어지는 부분이 최소 굽힘 반경보다 작아지면 재질에 균열이 생길 수 있다.Specifically, cracks may occur in the superconducting wire material if the bent portion is smaller than the minimum bending radius.
그런데, 보빈(10)과 초전도선재 카세트(110) 각각에 감겨진 초전도선재는 보빈(10)에 초전도선재가 권선된 두께 만큼 이격 거리가 가까워지게 되므로, 초전도선재가 휘어지는 지점에서의 굽힘 반경은 최소 굽힘 반경 보다 작아질 수 있다. However, since the separation distance between the superconducting wires wound around each of the
그래서, 암 프레임(130)은 초전도선재가 휘어지는 지점에서의 굽힘 반경이 최소 굽힘 반경 보다 커지도록, 길이 조정을 통해 보빈(10)과 초전도선재 카세트(110)에 감겨진 초전도선재 간의 이격 거리를 늘려준다.Therefore, the
이는 소용량 또는 대용량 초전도 코일 조립체에 대해 초전도선재의 권선을 진행함에 따라 굽힘 반경에 의한 균열 발생을 방지하고, 초전도선재의 권선이 가능한 권선 환경을 제공할 수 있게 된다.This prevents the occurrence of cracks due to the bending radius as the superconducting wire is wound for a small-capacity or large-capacity superconducting coil assembly, and provides a winding environment in which the superconducting wire can be wound.
도 3을 참조하면, 권선 장치(100)는 보빈(10)과 초전도선재 카세트(110)에 감겨진 초전도선재 간의 이격 거리를 측정하기 위한 거리 측정 센서(210), 거리 측정 센서에 의해 측정된 이격 거리와 최소 굽힘 반경을 토대로 환산된 초전도선재 간 임계 거리를 비교하여 암의 길이 조정을 제어하기 위한 제어부(220), 제어부의 제어 신호에 따라 암을 단계별로 구동시키기 위한 암 구동부(230)를 더 포함한다.Referring to FIG. 3, the winding
여기서, 제어부(220)는 적어도 하나 이상의 프로세서와 컴퓨터 판독 가능한 명령들을 저장하기 위한 메모리를 포함한다. Here, the
이러한 제어부(220)는 적어도 하나의 프로세서에 의해 메모리에 저장된 컴퓨터 판독 가능한 명령들이 실행될 때, 본 발명의 실시예에 따른 초전도 코일 조립체용 권선 장치의 제어 방법을 수행하게 된다.This
여기서, 프로세서는 적어도 하나 이상의 프로세서로서, 컨트롤러(controller), 마이크로 컨트롤러(microcontroller), 마이크로 프로세서(microprocessor), 마이크로 컴퓨터(microcomputer) 등으로도 호칭될 수 있다. 그리고, 프로세서는 하드웨어(hardware) 또는 펌웨어(firmware), 소프트웨어, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다.Here, the processor is at least one processor and may also be called a controller, microcontroller, microprocessor, microcomputer, etc. Additionally, the processor may be implemented by hardware, firmware, software, or a combination thereof.
또한, 메모리는 하나의 저장 장치일 수 있거나, 또는 복수의 저장 엘리먼트의 집합적인 용어일 수 있다. 메모리에 저장된 컴퓨터 판독 가능한 명령들은 실행가능한 프로그램 코드 또는 파라미터, 데이터 등일 수 있다. 그리고, 메모리는 RAM(Random Access Memory)을 포함할 수 있거나, 또는 자기 디스크 저장장치 또는 플래시(flash) 메모리와 같은 NVRAM(Non-Volatile Memory)을 포함할 수 있다. Additionally, memory may be a single storage device, or may be a collective term for multiple storage elements. Computer-readable instructions stored in memory may be executable program codes, parameters, data, etc. Additionally, the memory may include Random Access Memory (RAM), or Non-Volatile Memory (NVRAM) such as magnetic disk storage or flash memory.
도 4 및 도 5를 참조하면, 도 4와 같이 소용량 초전도 코일 조립체를 제작하는 경우에는 보빈(10)과 초전도선재 카세트(110) 간의 이격 거리를 짧게 조정하고, 도 5와 같이 대용량 초전도 코일 조립체를 제작하는 경우에는 보빈(10)과 초전도선재 카세트(110) 간의 이격 거리를 짧게 조정한다. Referring to Figures 4 and 5, when manufacturing a small capacity superconducting coil assembly as shown in Figure 4, the separation distance between the
또한, 대용량 초전도 코일 조립체를 제작하는 경우에는 초전도선재의 권선을 진행하면서 도 4에서 도 5와 같이 보빈(10)과 초전도선재 카세트(110) 간의 이격 거리를 늘려줄 수도 있다.In addition, when manufacturing a large-capacity superconducting coil assembly, the separation distance between the
도 4 및 도 5는 초전도 코일 조립체의 크기에 따라 이격 거리 조정을 설명하는 도면이다.Figures 4 and 5 are diagrams explaining the adjustment of the separation distance according to the size of the superconducting coil assembly.
아울러, 암 프레임(130)은 중심을 관통하는 회전 플레이트(120)의 플레이트 회전축(121)과 동축상에서 결합할 수 있다. 이때, 암 프레임(130)은 플레이트 회전축(121)과 결합할 때, 플레이트 회전축(121)의 외주면에 접촉하는 베어링(미도시)을 내장하여 플레이트 회전축(121)의 회전에 대해 고정 상태를 유지할 수 있다.In addition, the
암 프레임(130)은 제1 및 제2 암의 양 끝단에 후술할 카세트 장착부(140)를 설치하기 위해 판상 형태의 암 플레이트(131)를 형성한다. 초전도선재 카세트(110)는 카세트 장착부(140) 상에 회전 가능하게 장착된다.The
이 경우, 제1 및 제2 암은 서로 180°의 전개 각도를 갖는 대칭 구조를 형성하는 일체형 또는 독립형 프레임일 수 있다. 여기서, 제1 및 제2 암은 독립형 프레임이라면 플레이트 회전축(121)을 중심으로 회전 가능하게 설계하여 전개 각도를 다양하게 구현할 수 있다.In this case, the first and second arms may be integrated or independent frames forming a symmetrical structure with a mutually unfolding angle of 180°. Here, if the first and second arms are independent frames, they can be designed to rotate around the
더욱이, 암 프레임(130)은 적어도 하나 이상의 암으로 구성할 수 있다. 도 1 및 도 2에서는 전술한 바와 같이 암 프레임(130)이 제1 및 제2 암 즉, 2개의 암으로 구성된 경우를 나타낸다. Furthermore, the
부가적으로, 암 프레임(130)은 3개의 암으로 구성하는 경우를 가정하면, 각 암의 전개 각도가 120°를 갖는 구조를 형성할 수 있다. 이는 3개 레이어 구조의 팬케이크 코일 조립체를 제작할 경우 각 레이어를 동시에 권선할 수 있다.Additionally, assuming that the
한편, 권선 장치(100)는 카세트 장착부(140), 회전 구동부(150), 지지 프레임(160), 장력 조절부(170)를 더 포함한다.Meanwhile, the winding
먼저, 카세트 장착부(140)는 암 프레임(130)의 끝단에 형성된 암 플레이트(131) 상에 설치되어 초전도선재 카세트(110)를 장착할 수 있다.First, the
그리고, 카세트 장착부(140)는 상하로 높이 조절이 가능한 카세트 회전축을 구비하되, 카세트 회전축에는 초전도선재 카세트(110)를 장착할 때 초전도선재 카세트(110)의 중심이 체결된다.In addition, the
이러한 카세트 장착부(140)는 회전 플레이트(120)의 회전에 의해 보빈(10)에 초전도선재가 권선될 때 초전도선재 카세트(110)를 풀어준다.This
또한, 카세트 장착부(140)는 DPC 또는 MPC를 구성하는 각각의 레이어에 따라 초전도선재 카세트(110)의 위치(높이)를 상이하게 조절하여 초전도선재를 동시에 권선할 수 있다. In addition, the
도 6을 참조하면, DPC를 구성하는 경우에, 제1 암에 설치된 제1 카세트 장착부는 보빈(10)의 제1 레이어(11)에 대응하는 높이(h1)로 제1 초전도선재 카세트(110a)의 위치를 조절하고, 제2 암에 설치된 제2 카세트 장착부는 보빈(10)의 제2 레이어(12)에 대응하는 높이(h2)로 제2 초전도선재 카세트(110b)의 위치를 조절한다. 이후, 회전 플레이트(120)의 회전에 의해 보빈(10)의 제1 레이어(11)와 제2 레이어(12)는 초전도선재가 동시에 권선된다.Referring to FIG. 6, when configuring a DPC, the first cassette mounting portion installed on the first arm is a first
도 6은 DPC(Double Pancake Coil)를 구성하는 초전도선재 권선을 설명하는 도면이다.Figure 6 is a diagram explaining the superconducting wire winding that constitutes a double pancake coil (DPC).
아울러, 카세트 장착부(140)는 SPC를 구성하는 1개 레이어에 대해 초전도선재 카세트(110)의 위치(높이)를 동일하게 조절하여 초전도선재 상에 절연테이프(예, 캡톤 테이프 또는 SUS 테이프 등)를 권선할 수 있다.In addition, the
도 7 및 도 8을 참조하면, SPC를 구성하는 경우에, 제1 암에 설치된 제1 카세트 장착부는 보빈(10)에 대응하는 높이(h1)로 초전도선재 카세트(110)의 위치를 조절하고, 제2 암에 설치된 제2 카세트 장착부는 보빈(10)의 대응하는 높이(h1)로 절연테이프 카세트(110b)의 위치를 조절한다. Referring to FIGS. 7 and 8, when configuring an SPC, the first cassette mounting unit installed on the first arm adjusts the position of the
이때, 절연테이프는 초전도선재의 권선 시작 시간차를 두고 초전도선재의 권선 시작 시간 이후에 권선을 시작하되, 회전 플레이트(120)의 회전에 의해 초전도선재의 시작점(SP)이 절연테이프 카세트측에서 볼 때 소정의 각도(θ)를 갖는 가시 영역 내에 위치하게 되면 초전도선재의 시작점(SP)부터 초전도선재 상에 권선을 시작하는 것이 바람직하다.At this time, the insulating tape starts winding after the winding start time of the superconducting wire with a difference in the winding start time of the superconducting wire, but the starting point (SP) of the superconducting wire is changed by the rotation of the
이를 통해, 초전도선재의 턴과 턴 사이에는 절연테이프가 함께 권선하여 초전도선재와 절연테이프의 나선형(spiral type) 권선 구조를 형성하게 된다. 즉, 이러한 나선형 권선 구조의 단면을 살펴보면, 초전도선재-절연테이프-…-초전도선재-절연테이프와 같이 초전도선재와 절연테이프가 교대로 적층되는 형태를 나타내게 된다.Through this, the insulating tape is wound together between turns of the superconducting wire to form a spiral type winding structure of the superconducting wire and the insulating tape. In other words, looking at the cross section of this spiral winding structure, superconducting wire - insulating tape -... -Superconducting wire-Insulating tape, like superconducting wire and insulating tape, is alternately laminated.
도 7 및 도 8은 SPC(Single Pancake Coil)를 구성하는 초전도선재와 절연테이프 권선을 설명하는 도면이다.Figures 7 and 8 are diagrams explaining the superconducting wire and insulating tape windings that make up the SPC (Single Pancake Coil).
다음으로, 회전 구동부(150)는 회전 플레이트(120)의 하부면에 일체로 형성된 플레이트 회전축(121)을 회전 구동시킨다. 이러한 회전 구동부(150)는 모터와 모터드라이버를 포함하고, 기어와 체인 연결을 통해 플레이트 회전축(121)에 연결된다. 회전 구동부(150)는 도 2와 같이 필요한 회전력에 따라 복수 개로 구성할 수 있다.Next, the
이와 같이, 회전 구동부(150)는 회전 플레이트(120)의 회전을 좌우한다. 회전 플레이트(120)의 회전은 초전도선재 카세트(110)에 감겨져 있는 초전도선재를 풀어주어 보빈(10)에 초전도선재를 계속해서 권선 가능하게 한다.In this way, the
다음으로, 지지 프레임(160)은 회전 플레이트(120)와 암 프레임(130)을 지면으로부터 일정한 높이에서 지지하는 프레임을 형성하고, 플레이트 회전축(121)과 회전 구동부(150)의 연결 구조를 설치 가능한 프레임을 구성한다.Next, the
다음으로, 장력 조절부(170)는 암 플레이트(131) 상에 설치되어, 회전 플레이트(120)의 회전에 의해 초전도선재 카세트(110)에서 보빈(10)으로 초전도선재가 권선될 때 초전도선재의 장력 세기를 조절하여 초전도선재를 보호하고 초전도선재의 권선에 따른 전기적, 기계적 영향을 최소화시켜 준다.Next, the
여기서, 장력 조절부(170)는 초전도선재를 보빈(10)에 초기 결합시킨 다음 측정된 장력 세기를 기준으로 장력을 조절할 수 있다. 여기서, 보빈(10)에는 초전도선재를 초기에 결합 가능하게 하는 결합홈(미도시)을 형성하되, 초전도선재의 권선이 시작되는 일단은 보빈(10)의 결합홈에 걸려서 고정된다.Here, the
이러한 장력 조절부(170)는 초전도선재의 이동 경로를 형성하는 가이드 롤러(171), 가이드 롤러(171) 중 적어도 하나를 회전 구동시켜 초전도선재의 장력을 일정한 세기로 작용시키는 장력 구동부(172)를 포함한다.This
그리고, 장력 구동부(172)에 연결된 가이드 롤러(171)에는 초전도선재에 밀착하여 힘을 가할 수 있는 재질(예, 고무, 에폭시 등)이 도포될 수 있다.Additionally, a material (eg, rubber, epoxy, etc.) that can apply force in close contact with the superconducting wire may be applied to the
또한, 장력 조절부(170)는 도면에 도시되어 있지 않지만, 초전도선재에 작용하는 장력 세기를 측정하기 위한 장력 측정 센서와 초전도선재의 권선 길이를 측정하기 위한 권선길이 측정 센서를 더 포함할 수 있다.In addition, although not shown in the drawing, the
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 초전도 코일 조립체용 권선 장치의 제어 방법에 대한 도면이다.Figure 9 is a diagram of a control method of a winding device for a superconducting coil assembly according to an embodiment of the present invention.
제어부(220)는 거리 측정 센서(210)를 통해 측정된 보빈(10)과 초전도선재 카세트(110)에 감겨진 초전도선재 간의 이격 거리를 확인한다(S301).The
이후, 제어부(220)는 거리 측정 센서(210)에 의해 측정된 이격 거리와 최소 굽힘 반경을 토대로 환산된 초전도선재 간 임계 거리를 비교한다(S302). 이때, 제어부(220)는 이격 거리가 임계 거리보다 작은 경우가 확인되면(S302), 암의 길이 조정을 위한 제어신호를 생성한다(S303).Thereafter, the
이후, 제어부(220)는 암 구동부(230)로 제어신호를 전송하여 암을 단계별로 구동하도록 암 구동부(230)를 제어한다(S304).Afterwards, the
일부 실시 예에 의한 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CDROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.Methods according to some embodiments may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded on a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc., singly or in combination. Program instructions recorded on the medium may be specially designed and constructed for the present invention or may be known and usable by those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CDROMs and DVDs, and magneto-optical media such as floptical disks. Includes magneto-optical media and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, etc. Examples of program instructions include machine language code, such as that produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter, etc.
비록 상기 설명이 다양한 실시예들에 적용되는 본 발명의 신규한 특징들에 초점을 맞추어 설명되었지만, 본 기술 분야에 숙달된 기술을 가진 사람은 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 상기 설명된 장치 및 방법의 형태 및 세부 사항에서 다양한 삭제, 대체, 및 변경이 가능함을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 상기 설명에서보다는 첨부된 특허청구범위에 의해 정의된다. 특허청구범위의 균등 범위 안의 모든 변형은 본 발명의 범위에 포섭된다.Although the above description focuses on novel features of the invention as applied to various embodiments, those skilled in the art will understand that the apparatus and methods described above do not depart from the scope of the invention. It will be understood that various deletions, substitutions, and changes may be made in the form and details of . Accordingly, the scope of the invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description. All modifications within the scope of equivalency of the claims are included in the scope of the present invention.
10 ; 보빈 100 ; 권선 장치
110 ; 초전도선재 카세트 120 ; 회전 플레이트
121 ; 플레이트 회전축 130 ; 암 프레임
131 ; 암 플레이트 140 ; 카세트 장착부
150 ; 회전 구동부 160 ; 지지 프레임
170 ; 장력 조절부 171 ; 가이드 롤러
172 ; 장력 구동부 210 ; 거리 측정 센서
220 ; 제어부 230 ; 암 구동부10 ;
110 ;
121 ;
131 ;
150 ;
170 ;
172 ;
220 ;
Claims (17)
상기 초전도선재를 보빈(10)에 권선하기 위해 회전 구동하는 회전 플레이트(120); 및
상기 초전도선재 카세트를 장착하고 상기 회전 플레이트에 대해 고정 상태로 결합하되, 상기 보빈과 상기 초전도선재 카세트에 감겨진 상기 초전도선재 간의 이격 거리를 조정하기 위한 암 프레임(130);을 포함하며,
상기 회전 플레이트는,
지면에 평행하게 설치되어 상부면에 상기 보빈이 배치되고, 하부면에 플레이트 회전축이 연직방향으로 일체로 연결되며,
상기 암 프레임은,
상기 플레이트 회전축과 동축상에서 결합하되, 상기 플레이트 회전축의 외주면에 접촉하는 베어링을 내장하여 상기 플레이트 회전축의 회전에 대해 고정 상태를 유지하는 초전도 코일 조립체용 권선 장치.
A superconducting wire cassette 110 for supplying superconducting wire;
a rotating plate 120 that rotates the superconducting wire to wind it around the bobbin 10; and
An arm frame 130 for mounting the superconducting wire cassette and fixedly coupled to the rotating plate, and adjusting the separation distance between the bobbin and the superconducting wire wound around the superconducting wire cassette,
The rotating plate is,
It is installed parallel to the ground, the bobbin is disposed on the upper surface, and the plate rotation axis is integrally connected to the lower surface in the vertical direction,
The arm frame is,
A winding device for a superconducting coil assembly that is coaxially coupled to the plate rotation shaft and has a built-in bearing in contact with the outer peripheral surface of the plate rotation shaft to maintain a fixed state relative to the rotation of the plate rotation shaft.
상기 초전도선재 카세트는,
지면에 평행하게 장착되고, 휠 형태의 외주면에 감긴 상기 초전도선재가 당겨지면서 회전되어 풀려지는 것인 초전도 코일 조립체용 권선 장치.
According to claim 1,
The superconducting wire cassette,
A winding device for a superconducting coil assembly that is mounted parallel to the ground and is rotated and unwound as the superconducting wire wound around the outer peripheral surface of the wheel shape is pulled.
상기 암 프레임은,
상기 보빈과 상기 초전도선재 카세트가 지면에 평행한 가상의 동일 평면상에서 이격 배치되도록 수평 권선 환경을 구현하되, 소정의 방향을 향하는 암(arm)의 길이를 조정하여 상기 보빈과 상기 초전도선재 카세트에 감겨진 초전도선재 간의 이격 거리를 조정하는 것인 초전도 코일 조립체용 권선 장치.
According to claim 1,
The arm frame is,
A horizontal winding environment is implemented so that the bobbin and the superconducting wire cassette are spaced apart on the same virtual plane parallel to the ground, and the length of the arm facing a predetermined direction is adjusted to be wound around the bobbin and the superconducting wire cassette. A winding device for a superconducting coil assembly that adjusts the separation distance between superconducting wires.
상기 암 프레임은,
상기 보빈과 상기 초전도선재 카세트에 감겨진 초전도선재 간의 이격 거리를 상기 초전도선재의 최소 굽힘 반경(bending radius)을 기준으로 조정하는 것인 초전도 코일 조립체용 권선 장치.
According to claim 4,
The arm frame is,
A winding device for a superconducting coil assembly, wherein the separation distance between the bobbin and the superconducting wire wound around the superconducting wire cassette is adjusted based on the minimum bending radius of the superconducting wire.
상기 암 프레임은,
상기 초전도선재가 휘어지는 지점에서의 굽힘 반경을 최소 굽힘 반경 보다 커지도록 상기 보빈과 상기 초전도선재 카세트에 감겨진 초전도선재 간의 이격 거리를 조정하는 것인 초전도 코일 조립체용 권선 장치.
According to claim 5,
The arm frame is,
A winding device for a superconducting coil assembly, wherein the separation distance between the bobbin and the superconducting wire wound around the superconducting wire cassette is adjusted so that the bending radius at the point where the superconducting wire is bent is greater than the minimum bending radius.
상기 보빈과 상기 초전도선재 카세트에 감겨진 초전도선재 간의 이격 거리를 측정하기 위한 거리 측정 센서(210);
상기 거리 측정 센서에 의해 측정된 이격 거리와 최소 굽힘 반경을 토대로 환산된 초전도선재 간 임계 거리를 비교하여 암의 길이 조정을 제어하기 위한 제어부(220); 및
상기 제어부의 제어 신호에 따라 암을 단계별로 구동시키기 위한 암 구동부(230);
를 더 포함하는 초전도 코일 조립체용 권선 장치.
According to claim 6,
A distance measuring sensor 210 for measuring the separation distance between the bobbin and the superconducting wire wound around the superconducting wire cassette;
A control unit 220 for controlling arm length adjustment by comparing the separation distance measured by the distance measurement sensor and the critical distance between superconducting wires converted based on the minimum bending radius; and
an arm driving unit 230 for driving the arm step by step according to the control signal from the control unit;
A winding device for a superconducting coil assembly further comprising:
상기 암 프레임은 암(arm)의 양 끝단에 판상 형태의 암 플레이트(131)를 형성하되,
상기 암 플레이트 상에 설치되어 상기 초전도선재 카세트를 장착하기 위한 카세트 장착부(140);
를 더 포함하는 초전도 코일 조립체용 권선 장치.
According to claim 1,
The arm frame forms plate-shaped arm plates 131 at both ends of the arm,
A cassette mounting portion 140 installed on the arm plate to mount the superconducting wire cassette;
A winding device for a superconducting coil assembly further comprising:
상기 카세트 장착부는 상기 초전도선재 카세트의 중심에 체결되는 카세트 회전축을 포함하되,
상기 카세트 회전축은 상기 초전도선재 카세트의 상하 높이 조절이 가능한 것인 초전도 코일 조립체용 권선 장치.
According to clause 9,
The cassette mounting unit includes a cassette rotation axis fastened to the center of the superconducting wire cassette,
A winding device for a superconducting coil assembly, wherein the cassette rotation axis is capable of adjusting the vertical height of the superconducting wire cassette.
상기 암 프레임은 적어도 하나 이상의 암으로 구성하는 것인 초전도 코일 조립체용 권선 장치.
According to clause 9,
A winding device for a superconducting coil assembly, wherein the arm frame is composed of at least one arm.
상기 플레이트 회전축을 회전 구동시키기 위한 회전 구동부(150);
를 더 포함하는 초전도 코일 조립체용 권선 장치.
According to claim 1,
a rotation driver 150 for rotating the plate rotation axis;
A winding device for a superconducting coil assembly further comprising:
상기 회전 플레이트와 상기 암 프레임을 지면으로부터 일정한 높이에서 지지하고, 상기 플레이트 회전축과 상기 회전 구동부의 연결 구조가 설치되는 지지 프레임(160);
을 더 포함하는 초전도 코일 조립체용 권선 장치.
According to claim 12,
A support frame 160 that supports the rotation plate and the arm frame at a certain height from the ground and on which a connection structure of the plate rotation axis and the rotation drive unit is installed;
A winding device for a superconducting coil assembly further comprising:
상기 회전 플레이트의 회전에 의해 상기 초전도선재 카세트에서 상기 보빈으로 상기 초전도선재가 권선될 때, 상기 초전도선재의 장력 세기를 조절하기 위한 장력 조절부(170);
를 더 포함하는 초전도 코일 조립체용 권선 장치.
According to claim 1,
A tension control unit 170 for controlling the intensity of tension of the superconducting wire when the superconducting wire is wound from the superconducting wire cassette to the bobbin by rotation of the rotating plate;
A winding device for a superconducting coil assembly further comprising:
상기 장력 조절부는,
상기 초전도선재를 상기 보빈에 초기 결합시킨 다음 측정된 장력 세기를 기준으로 장력을 조절하는 것인 초전도 코일 조립체용 권선 장치.
According to claim 14,
The tension control unit,
A winding device for a superconducting coil assembly, wherein the superconducting wire is initially coupled to the bobbin and then the tension is adjusted based on the measured tension intensity.
상기 장력 조절부는,
상기 초전도선재의 이동 경로를 형성하는 가이드 롤러(171); 및
상기 가이드 롤러 중 적어도 하나를 회전 구동시켜 상기 초전도선재의 장력을 일정한 세기로 작용시키는 장력 구동부(172);
를 포함하는 초전도 코일 조립체용 권선 장치.
According to claim 15,
The tension control unit,
A guide roller 171 forming a movement path of the superconducting wire; and
a tension driving unit 172 that rotates at least one of the guide rollers to apply tension to the superconducting wire at a constant intensity;
A winding device for a superconducting coil assembly comprising a.
상기 제어부에 의해, 상기 거리 측정 센서에 의해 측정된 이격 거리와 최소 굽힘 반경을 토대로 환산된 초전도선재 간 임계 거리를 비교하는 단계;
상기 제어부에 의해, 상기 이격 거리가 상기 임계 거리보다 작은 경우에, 암 프레임을 구성하는 암의 길이 조정을 위한 제어신호를 생성하는 단계; 및
상기 제어부에 의해, 상기 제어 신호를 암 구동부로 전송하여 상기 암을 단계별로 구동하도록 제어하는 단계;를 포함하며,
상기 초전도선재를 상기 보빈에 권선하기 위해 회전 구동하는 회전 플레이트가 구성되며,
상기 암 프레임은 상기 초전도선재 카세트를 장착하고 상기 회전 플레이트에 대해 고정 상태로 결합되며,
상기 회전 플레이트는,
지면에 평행하게 설치되어 상부면에 상기 보빈이 배치되고, 하부면에 플레이트 회전축이 연직방향으로 일체로 연결되며,
상기 암 프레임은,
상기 플레이트 회전축과 동축상에서 결합하되, 상기 플레이트 회전축의 외주면에 접촉하는 베어링을 내장하여 상기 플레이트 회전축의 회전에 대해 고정 상태를 유지하는 초전도 코일 조립체용 권선 장치의 제어 방법.
Confirming, by the control unit, the separation distance between the bobbin and the superconducting wire wound on the superconducting wire cassette measured by the distance measuring sensor;
Comparing, by the control unit, a separation distance measured by the distance measurement sensor and a critical distance between superconducting wires converted based on a minimum bending radius;
generating, by the control unit, a control signal for adjusting the length of an arm constituting an arm frame when the separation distance is smaller than the threshold distance; and
A step of controlling, by the control unit, to drive the arm step by step by transmitting the control signal to the arm driving unit,
A rotating plate is configured to rotate in order to wind the superconducting wire onto the bobbin,
The arm frame is equipped with the superconducting wire cassette and is fixedly coupled to the rotating plate,
The rotating plate is,
It is installed parallel to the ground, the bobbin is disposed on the upper surface, and the plate rotation axis is integrally connected to the lower surface in the vertical direction,
The arm frame is,
A control method of a winding device for a superconducting coil assembly that is coaxially coupled to the plate rotation shaft and includes a bearing in contact with the outer peripheral surface of the plate rotation shaft to maintain a fixed state relative to the rotation of the plate rotation shaft.
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|---|---|---|---|
| KR1020200018254A KR102666396B1 (en) | 2020-02-14 | 2020-02-14 | Coil winding apparatus for superconducting coil assembly and control method thereof |
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|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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