KR20040053360A - 초전도체 케이블 및 코일 - Google Patents

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KR20040053360A
KR20040053360A KR10-2004-7007858A KR20047007858A KR20040053360A KR 20040053360 A KR20040053360 A KR 20040053360A KR 20047007858 A KR20047007858 A KR 20047007858A KR 20040053360 A KR20040053360 A KR 20040053360A
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프리츠마이어레슬리지.
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아메리칸 수퍼컨덕터 코포레이션
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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Abstract

본 발명은 벤딩되었을 때 겹쳐지고 분리된 중립축(1150, 1250)을 갖는 다층 초전도체 테입(1100, 1200)을 포함하는 초전도체 물품을 개시한다. 본 발명의 초전도체 물품은 케이블 및 코일용으로 유용하다.

Description

초전도체 케이블 및 코일{SUPERCONDUCTOR CABLES AND COILS}
종래, 테입과 같이 다양한 구조를 갖는 다층 초전도체 물품이 개발되어 왔다. 그러한 물품은 통상 기판(substrate) 및 초전도체층을 포함한다. 일반적으로 상기 기판과 초전도체층 사이에는 하나 이상의 버퍼층(buffer layer)이 형성되어 있다.
본 발명은 초전도체 케이블 및 자기 장치에 관한 것이다.
도 1은 2개의 초전도체 테입을 포함하는 초전도체 물품의 일 실시예에 대한 단면도이다.
도 2는 벤딩된 상태에 있는 도 1의 초전도체 물품의 실시예에 대한 단면도이다.
도 3은 초전도체 테입의 일 실시예에 대한 평면도이다.
도 4는 도 3의 초전도체 테입의 단면도이다.
도 5(a)는 초전도체 테입의 일 실시예에 대한 평면도이다.
도 5(b)는 초전도체 테입의 일 실시예에 대한 평면도이다.
도 6은 초전도체 테입의 일 실시예에 대한 단면도이다.
도 7(a) 및 7(b)는 각각 초전도체 자기 코일의 일 실시예에 대한 사시도 및 평면도이다.
여러 가지 도면에서 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
일반적으로 본 발명은 초전도체 케이블 및 자기 장치에 관한 것이다.
일측면에서, 본 발명은 제1 초전도체 재료로 형성된 제1층 및 제1 전기 전도성 재료로 형성된 제2층을 포함하는 물품을 특징으로 한다. 상기 물품은 또한 제2 초전도체 재료로 형성된 제3층 및 제2 전기 전도성 재료로 형성된 제4층을 포함한다. 상기 제2층은 제1층에 기계적으로 결합되어 있고(예를 들면, 단부가 아닌 지점에서 기계적으로 결합됨), 상기 제4층은 제3층에 기계적으로 결합되어 있다(예를 들면, 단부가 아닌 지점에서 기계적으로 결합됨). 제2층과 제4층은 전기적으로 연통되어 있다. 제1층과 제2층은 벤딩(bending)되었을 때, 제3층과 제4층이 벤딩된 상태에서 갖는 기계적 중립축(neutral mechanical axis)과 상이한 기계적 중립축을가진다.
여기서 사용하는 "기계적으로 결합된다"라는 표현은 하나의 층이 다른 층과 독립적으로 이동할 수 있는 능력을 실질적으로 감소시키는(예를 들면 배제시키는) 2개의 층 사이에(예; 계면에) 가해지는 힘을 의미한다. 기계적 결합층의 일례는 화학적으로 서로 결합된 2개의 층이다. 기계적 결합층의 또 다른 예는 야금학적으로(metallurgically) 서로 접합된 2개의 층이다. 기계적 결합층의 또 다른 예는 접착층을 사이에 두고 각각 접착되어 있는 2개의 층이다. 2개의 층(또는 테입과 같은 기타 물품)은 그들 층(또는 물품)이 2개의 층 외부로부터(계면에서 대향하여) 작용되는 힘에 의해 서로 맞대어 압축 상태로 유지될 때에는 일반적으로 기계적으로 결합되지 않음을 알아야 한다. 예를 들면, 2개의 테입이 이들 테입을 서로 인접하게 유지시키는 압축력을 제공하는 절연체 내에 씌워질 경우, 상기 테입이 다른 방식으로 기계적 결합될 수는 있지만(예를 들면, 테입이 화학적 또는 야금학적으로 서로 결합될 경우), 상기 힘 자체는 테입을 기계적으로 결합시키지 못한다.
상기 물품은 제2층 및 제4층이 서로 독립적으로 이동될 수 있도록 구성될 수 있다.
상기 제1 및 제2 초전도체 재료는 동일할 수도 있고 상이할 수도 있다. 예를 들면, 초전도체 재료 중 어느 하나 또는 모두가 YBCO와 같은 희토류 초전도체 재료일 수 있다.
상기 제1 및 제2 전기 전도성 재료는 동일할 수도 있고 상이할 수도 있다. 예를 들면, 상기 제1 및 제2 전기 전도성 재료는 금속(예; 구리) 또는 합금(예; 구리 합금)일 수 있다.
상기 제1층 및 상기 제2층은 테입 형태일 수 있고, 상기 제2층 및 상기 제3층도 테입 형태일 수 있다.
상기 물품은 제1 기판 및 제2 기판을 추가로 포함할 수 있다. 제1층은 제1 기판과 제2층 사이에 제공되고, 상기 제3층은 제2 기판과 제3층 사이에 제공될 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 기판은 제1층, 제1 버퍼층 및 제2층의 두께의 합과 거의 동일한 두께를 가진다.
특정 실시예에서, 제4층은 제1층, 제2 버퍼층 및 제2 기판의 두께의 합과 거의 동일한 두께를 가진다.
상기 물품은 제1 및 제2 캡층(cap layer)을 추가로 포함할 수 있다. 제1 캡층은 제1층과 제2층 사이에 제공되고, 제2 캡층은 제3층과 제4층 사이에 제공될 수 있다.
상기 물품은 상기 제2층과 상기 제4층 사이에 계면층(interfacial layer)을 추가로 포함할 수 있다. 계면층은 일반적으로 전기 전도성 재료로 형성되며, 예를 들면, 제2층과 제4층의 산화를 감소시킬 수 있고, 및/또는 제2층과 제4층 사이의 마찰을 감소시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 계면층은 적어도 부분적으로는 흑연으로 형성된다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 제1 및 제2의 나선형으로 감긴 초전도체 테입을 포함하는 물품(예; 케이블)을 특징으로 한다. 상기 제1 테입은 초전도체층 및전기 전도층을 포함하고, 상기 제2 테입도 초전도체층 및 전기 전도층을 포함한다. 제1 및 제2 테입의 전기 전도층은 전기적으로 연통되어 있다(예를 들면, 2개 이상의 지점에서 서로 접촉함으로써 2개 이상의 위치에서 전기적 연통을 이룸). 제1의 나선형으로 감긴 초전도체 테입은 기계적 중립축을 가지며, 제2의 나선형으로 감긴 초전도체 테입은 상이한 기계적 중립축을 가진다.
제1 및 제2의 나선형으로 감긴 테입은 서로 독립적으로 이동될 수 있도록 구성될 수 있다.
상기 물품은 제1 및 제2 테입이 둘레에 나선형으로 감기는 성형 부재(forming element)를 추가로 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 및/또는 제2 초전도체 테입의 초전도체층은 기계적으로 압축된다.
제1 및 제2의 나선형으로 감긴 초전도체 테입은 공통의 나선형 축(helical axis)을 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 물품은 제3 및 제4의 나선형으로 감긴 초전도체 테입을 추가로 포함한다. 제3의 나선형으로 감긴 초전도체 테입은 초전도체층 및 전기 전도층을 포함하고, 제4의 나선형으로 감긴 초전도체 테입도 초전도체층 및 전기 전도층을 포함한다. 상기 제3 및 제4 초전도체 테입의 전기 전도층은 2개 이상의 전기적으로 연통하는 지점을 갖는다(예를 들면, 2개 이상의 지점에서 서로 접촉함으로써). 제3 및 제4의 나선형으로 감긴 초전도체 테입은 공통의 나선형 축을 가질 수 있다.
특정 실시예에서, 제1 및 제2 초전도체 테입의 전기 전도층은 적어도 부분적으로 중첩된다. 일부 실시예에서, 제1 및 제2 초전도체 테입의 전기 전도층은 거의 완전히 중첩된다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 제1 및 제2의 복수의 나선형으로 감긴 테입을 포함하는 물품을 특징으로 한다. 제1의 복수의 나선형으로 감긴 초전도체 테입에서, 각각의 테입은 초전도체 재료의 층과 전기 전도성 재료의 층을 포함하고, 각각의 테입은 제1 방향으로 평행을 이루어 감긴다. 제2의 복수의 나선형으로 감긴 초전도체 테입에서, 각각의 테입은 초전도체 재료의 층과 전기 전도성 재료의 층을 포함하고, 각각의 테입은 제1 방향과 반대되는 제2 방향으로 평행을 이루어 감긴다. 제1의 복수의 테입에 있는 각각의 테입 내의 전기 전도성 재료의 층은 제2의 복수의 테입의 각 테입 내의 전기 전도성 재료의 층과 2개 이상의 위치에서 전기적으로 연통된다(예를 들면, 2개 이상의 지점에서 서로 접촉함으로써).
일부 실시예에서, 제1 및 제2의 복수의 나선형으로 감긴 초전도체 테입은 공통의 나선형 축을 가진다.
특정 실시예에서, 제1의 복수의 초전도체 테입에 있는 각각의 테입의 전기 전도성층은 제2의 복수의 초전도체 테입에 있는 각각의 테입의 전기 전도성층과 적어도 부분적으로 중첩된다.
상기 물품의 각각의 테입은 벤딩되었을 때, 임의의 다른 테입이 벤딩된 상태에서 갖는 기계적 중립축과 상이한 기계적 중립축을 가진다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 제1 및 제2 코일형(coiled) 초전도체 테입을포함하는 초전도성 자기 코일(superconducting magnetic coil)을 특징으로 한다. 각각의 코일형 초전도체 테입은 개별적 코일축을 중심으로 코일을 형성한다. 제1 코일형 초전도체 테입은 초전도체층 및 전기 전도층을 포함한다. 제1 코일형 초전도체 테입의 전기 전도층은 제1 코일형 전도체 테입의 내측면을 형성하는 표면을 가진다. 제1 코일형 초전도체 테입의 내측면은 제1 코일형 초전도체 테입의 코일축을 향하고 있다. 제2 코일형 초전도체는 초전도체층 및 전기 전도층을 포함한다. 제2 코일형 초전도체 테입의 전기 전도층은 제2 코일형 초전도체 테입의 외측면을 형성하는 표면을 가진다. 제2 코일형 초전도체 테입의 외측면은 제2 코일형 초전도체 테입의 코일축에서 이격한 쪽을 향하고 있다. 상기 제1 및 제2 코일형 초전도체 테입은 제1 초전도체 테입의 내측면이 제2 초전도체 테입의 외측면에 인접하도록 형성되어 있다.
자기 코일 내의 제1 및 제2 초전도체 테입은 서로 상이한 기계적 중립축을 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 및 제2 코일형 초전도체 테입은 서로 접촉한다.
특정 실시예에서, 제1 및 제2 코일형 초전도체 테입은 함께 감겨 있다.
일부 실시예에서, 제1 초전도체 테입의 코일축은 제2 초전도체 테입의 코일축과 동일하다.
특정 실시예에서, 제1 및 제2 초전도체 테입은 서로 상대측 주위에 코일을 형성한다.
일부 실시예에서, 제1 초전도체 테입의 초전도체층 및 전기 전도층은 기계적으로 결합되고(예를 들면, 단부가 아닌 지점에서 기계적으로 결합됨), 제2 초전도체 테입의 초전도체층 및 전기 전도층은 기계적으로 결합된다(예를 들면, 단부가 아닌 지점에서 기계적으로 결합됨).
특정 실시예에서, 제1 및/또는 제2 초전도체 테입의 초전도체층은 기계적으로 압축된다.
상기 초전도성 자기 코일은 인접한 제1 및 제2 초전도체 테입 사이에 형성되어 있는 계면층을 추가로 포함할 수 있다.
상기 초전도성 자기 코일은 제3 및 제4 코일형 초전도체 테입을 추가로 포함할 수 있다. 제3 및 제4 코일형 초전도체 테입 각각은 개별적 코일축을 중심으로 코일을 형성한다. 제3 코일형 초전도체 테입은 초전도체층 및 전기 전도층을 포함한다. 제3 코일형 초전도체 테입의 전기 전도체층은 제3 코일형 초전도체 테입의 내측면을 형성하는 표면을 가진다. 제3 코일형 초전도체 테입의 내측면은 제3 코일형 초전도체 테입의 코일축을 향하고 있다. 제4 코일형 초전도체는 초전도체층 및 전기 전도층을 포함한다. 제4 코일형 초전도체 테입의 전기 전도층은 제4 코일형 초전도체 테입의 외측면을 형성하는 표면을 가진다. 제4 코일형 초전도체 테입의 외측면은 제4 코일형 초전도체 테입의 코일축에서 이격한 쪽을 향하고 있다. 제3 및 제4 코일형 초전도체 테입은 제3 초전도체 테입의 내측면이 제4 초전도체 테입의 외측면에 인접하도록 형성되어 있다.
상기 초전도체 물품(예를 들면, 테입, 케이블 및/또는 자기 코일)의 구조는, 상기 물품이 벤딩될 때, 다중 초전도체층이 동시에 압축되도록(예를 들면, 기계적중립축에서 또는 기계적 중립축 하부에 존재함으로써) 할 수 있다.
상기 초전도체 물품(예를 들면, 테입, 케이블 및/또는 자기 코일)의 구조는, 예를 들면, 1개 이상의 초전도체층에 존재하는 결함(defect)(예를 들면, 쿠랙, 그레인 경계 등과 같은 국부적 결함)으로 인해 전류 밀도가 감소되는 위험성을 낮출 수 있다.
상기 초전도체 물품(예를 들면, 테입, 케이블 및/또는 자기 코일)의 구조는, 예를 들면, 여분의 전도 경로(conducting path), 교류 조건 하의 낮은 자기이력 손실(hysteretic loss), 향상된 전기 안정성, 및/또는 향상된 열 안정성을 통해 전류 공유(current sharing)를 가져올 수 있다.
상기 초전도체 물품(예를 들면, 테입, 케이블 및/또는 자기 코일)의 구조는 바람직한 응력 프로파일 및/또는 향상된 기계적 성질을 가져올 수 있다.
상기 초전도체 물품(예를 들면, 테입, 케이블 및/또는 자기 코일)의 구조는 향상된 기계적 안정성, 향상된 전기적 안정성, 향상된 전류 수송, 및/또는 바람직한 제조 경제성을 제공할 수 있다.
상기 초전도체 물품(예를 들면, 테입, 케이블 및/또는 자기 코일)의 구조는 벤딩 공정중 작동되는 초전도체층(들)의 기계적 특성 저하를 감소시킬 수 있다.
상기 초전도체 물품(예를 들면, 테입, 케이블 및/또는 자기 코일)의 구조는 상기 물품을 비교적 용이하게 이어 맞추게(to splice) 할 수 있다.
상기 초전도체 물품(예를 들면, 테입, 케이블 및/또는 자기 코일)의 구조는 테입 적층 및/또는 전도체 부재의 말단 처리(termination)를 비교적 용이하게 달성하도록 할 수 있다.
상기 초전도체 물품(예를 들면, 테입, 케이블 및/또는 자기 코일)의 구조는, 예를 들면, 초전도체 재료 내의 국부적 결합으로 인한 가열을 감소시킬 수 있다.
상기 상기 초전도체 물품(예를 들면, 테입, 케이블 및/또는 자기 코일)은, 예를 들면, 전기적, 자기적, 전기 광학적, 유전체적, 열적, 기계적, 및/또는 환경적(예; 보호) 적용을 포함하는 다양한 적용에 이용될 수 있다.
본 발명의 기타 특성, 목적 및 이점은 이하의 상세한 설명, 도면 및 청구의 범위를 통해 명백해질 것이다.
도 1은 다층 초전도체 테입(1100, 1200)을 포함하는 초전도체 물품(1000)의 일 실시예의 단면도를 나타낸다. 테입(1100)은 기판(1110), 버퍼층(1120), 초전도체층(1130) 및 전기 전도성 안정화층(1140)을 포함한다. 마찬가지로, 테입(1200)은 기판(1210), 버퍼층(1220), 초전도체층(1230) 및 전기 전도성 안정화층(1240)을 포함한다. 테입(1100, 1200) 내의 상기 층들은 각층의 대응하여 인접한 층(예를 들면, 단부가 아닌 지점에서 기계적으로 결합됨)에 기계적으로 결합(예를 들면, 화학적으로 결합되거나 야금학적으로 접합됨)되어 있지만, 안정화층(1140, 1240)이 서로 접촉되어 있고 전기적으로 연통되는 상태에서, 안정화층(1140)의 표면이 안정화층(1240)의 표면(470)에 기계적으로 결합되어 있지 않기 때문에(예를 들면, 화학적으로 결합되거나 야금학적으로 접합되어 있지 않음), 테입(1100, 1200)은 서로 독립적으로 이동될 수 있도록 형성되어 있다.
물품(1000)의 상기 구조에서, 초전도체층(1130 및/또는 1230)에 국부적 결함이 존재할 경우에도 전류는 2개의 테입(1100, 1200)을 따라, 또한 테입 사이로 용이하게 흐를 수 있다. 예를 들면, 초전도체층(1130)에 국부적 결함(예를 들면, 크랙, 그레인 경계 등)이 존재할 경우에, 그러한 결함 부근에서 전류는 안정화층(1140, 1240) 및 초전도체층(1230)을 통해 진로가 바뀔 수 있다. 마찬가지로, 초전도체층(1230)에 국부적 결함이 존재할 경우, 전류는 상기 결함 부근에서 안정화층(1240, 1140)을 통해 진로가 바뀌어 초전도체층(1130)으로 들어갈 수 있다. 이에 따라, 인접한 테입의 초전도체층들이 서로 전기적으로 연통되지 않는 특정한 다른 초전도체 물품에 비해 물품(1000)의 전기 안정성 및/또는 전류 수송 능력을 높일 수 있게 된다.
또한, 상기 물품(1000)의 구조는 초전도체층(1130 및/또는 1230) 중 어느 하나에 국부적 결함이 없는 경우에도 향상된 전기 안정성 및/또는 향상된 전류 수송 능력을 제공할 수 있다. 그것은 이들 층이 안정화층(1140, 1240)을 통해 서로 전기적으로 연통되고, 그 결과 인접한 테입의 초전도체층들이 서로 전기적으로 연통되어 있지 않은 다른 시스템에 비해 물품(1000) 내에 전기적으로 연통되는 전기 전도성(초전도성을 포함) 재료의 체적이 증가되기 때문이다.
더 나아가, 테입(1100, 1200)이 서로 독립적으로 이동될 수 있게 함으로써, 테입(1100, 1200)이 특정한 응력 조건에 노출되었을 때(예를 들면, 케이블이나 자기 코일로 성형될 때와 같이 벤딩되었을 때) 각각 자체의 기계적 중립축을 가지도록, 테입(1100, 1200)을 설계할 수 있다. 이것은, 예로서, 테입(1100, 1200)이 벤딩되어 있는 도 2에 나타나 있다. 테입(1100)은 기계적 중립축(1150)을 가지며, 테입(1200)은 기계적 중립축(1250)을 가진다. 이론에 구속되기를 원하는 것은 아니지만, 초전도체층(1130, 1230)은 팽창되어 있을 때보다 압축되어 있을 때 더 높은 임계 전류 밀도(critical current density)를 갖는 것으로 믿어진다. 테입(1100, 1200)이 독립적인 기계적 중립축을 가지기 때문에, 테입(1100, 1200)은 벤딩되었을 때 초전도체층(1130, 1230)이 각각 기계적 중립축(1150, 1250)에 또는 그 하부에 위치하도록 설계될 수 있다. 이로써, 테입(1100, 1200)이 벤딩되었을때 초전도체층(1130, 1230)은 동시에 압축 상태에 놓일 수 있게 된다.
일부 실시예에서, 초전도체층이 기계적 중립층으로부터 이격한 거리는 테입 두께의 약 10% 미만(예를 들면, 약 9% 미만, 약 8% 미만, 약 7% 미만, 약 6% 미만, 약 5% 미만, 약 4% 미만, 약 3% 미만, 약 2% 미만, 약 1% 미만)이다.
특정 실시예에서, 테입(1100 및/또는 1200)에 있는 상기 층들의 두께는 각각, 테입(1100 및/또는 1200)이 벤딩될 때, 초전도체층(1130 및/또는 1230)이 각각 기계적 중립축(1150 및/또는 1250)에 또는 그 하부에 있도록 선택될 수 있다. 일례로서, 일부 실시예에서 기판(1110)의 두께는 안정화층(1140), 초전도체층(1130) 및 버퍼층(1120)의 두께의 합과 거의 동일하거나 그보다 크다. 예를 들면, 기판(1110)의 두께는 상기 층들(1140, 1130, 1120) 두께의 합보다 적어도 약 1% 더 클 수 있다(예; 적어도 약 2% 더 크거나, 적어도 약 3% 더 크거나, 적어도 약 4% 더 크거나, 적어도 약 5% 더 크거나, 적어도 약 8% 더 크거나, 적어도 약 10% 더 크다). 또 다른 예로서, 특정 실시예에서, 안정화층(1240)의 두께는 기판(1210), 버퍼층(1220) 및 초전도체층(1230)의 두께의 합과 거의 동일하거나 그보다 크다. 예를 들면, 안정화층(1240)의 두께는 상기 층들(1210, 1220, 1230) 두께의 합보다 적어도 약 1% 더 클 수 있다(예; 적어도 약 2% 더 크거나, 적어도 약 3% 더 크거나, 적어도 약 4% 더 크거나, 적어도 약 5% 더 크거나, 적어도 약 8% 더 크거나, 적어도 약 10% 더 크다).
일부 실시예에서, 상기 층(1110)의 두께는 약 20㎛ 내지 약 80㎛이다(예; 약 30㎛ 내지 약 70㎛의 두께, 약 40㎛ 내지 약 60㎛의 두께, 약 50㎛의 두께).
특정 실시예에서, 상기 층(1120)의 두께는 약 0.1㎛ 내지 약 0.5㎛이다(예; 약 0.2㎛ 내지 약 0.4㎛의 두께, 약 0.3㎛의 두께).
일부 실시예에서, 상기 층(1130)의 두께는 약 0.7㎛ 내지 약 1.3㎛이다(예; 약 0.8㎛ 내지 약 1.2㎛의 두께, 약 0.9㎛ 내지 약 1.1㎛의 두께, 약 1㎛의 두께).
특정 실시예에서, 상기 층(1140)의 두께는 약 45㎛ 내지 약 51㎛이다(예; 약 46㎛ 내지 약 50㎛의 두께, 약 47㎛ 내지 약 49㎛의 두께, 약 48.7㎛의 두께).
일부 실시예에서, 상기 층(2110)의 두께는 약 20㎛ 내지 약 80㎛이다(예; 약 30㎛ 내지 약 70㎛의 두께, 약 40㎛ 내지 약 60㎛의 두께, 약 50㎛의 두께).
특정 실시예에서, 상기 층(1220)의 두께는 약 0.1㎛ 내지 약 0.5㎛이다(예; 약 0.2㎛ 내지 약 0.4㎛의 두께, 약 0.3㎛의 두께).
일부 실시예에서, 상기 층(1230)의 두께는 약 0.7㎛ 내지 약 1.3㎛이다(예; 약 0.8㎛ 내지 약 1.2㎛의 두께, 약 0.9㎛ 내지 약 1.1㎛의 두께, 약 1㎛의 두께).
특정 실시예에서, 상기 층(1240)의 두께는 약 48㎛ 내지 약 53㎛이다(예; 약 49㎛ 내지 약 52㎛의 두께, 약 50㎛ 내지 약 52㎛의 두께, 약 51.3㎛의 두께).
기판(1110, 1210)은 일반적으로 종래의 기판 물질로 형성된다. 그러한 물질로는, 예를 들면, 니켈, 은, 구리, 아연, 알루미늄, 철, 크롬, 바나듐, 팔라듐, 몰리브덴 또는 이들의 합금과 같은 금속 및 합금이 포함된다.
버퍼층(1120, 1220)은 일반적으로 종래의 버퍼층 물질로 형성된다. 그러한 물질로는, 예를 들면, 은, 니켈, CeO2, Y2O3, TbOx, GaOx, 이트리아로 안정화된 지르코니아(YSZ), LaAlO3, SrTiO3, Gd2O3, LaNiO3, LaCuO3, SrTuO3, NdGaO3, NdAlO3, MgO, AlN, NbN, TiN, VN 및 ZrN과 같은 금속 및/또는 금속 산화물이 포함된다.
일반적으로, 초전도체층(1130, 1240)은 희토류 산화물 초전도체 물질이다. 그러한 물질의 예로는 희토류 바륨 구리 산화물(예; YBCO, GdBCO 및 ErBCO)와 같은 희토류 구리 산화물 초전도체가 포함된다.
일반적으로, 테입(1100, 1200)에서의 기판/버퍼층/초전도체층 배열은 에피택셜 성장을 통해 형성된다. 따라서, 기판(1110), 버퍼층(1120) 및 초전도체층(1130)의 표면(432, 434, 436)은 각각 통상적인 방식으로 텍스쳐(texture)된다(예; 2축 방식 텍스쳐 또는 큐브(cube) 텍스쳐). 마찬가지로, 따라서, 기판(1210), 버퍼층(1220) 및 초전도체층(1230)의 표면(484, 482, 470)은 각각 통상적인 방식으로 텍스쳐된다(예; 2축 방식 텍스쳐 또는 큐브 텍스쳐).
안정화층(1140, 1240)은 일반적으로 금속 및/또는 합금과 같은 전기 전도성 물질로 형성된다. 상기 층(1140, 1240)을 형성할 수 있는 물질의 예로는 구리, 니켈, 은 및 이들의 합금이 포함된다.
일반적으로, 테입은 폭 또는 넓이보다 실질적으로 더 큰 길이 치수를 갖는다. 예시적인 치수로는, 높이가 수 ㎛ 내지 수백 ㎛(예; 적어도 1㎛, 적어도 2㎛, 적어도 5㎛, 적어도 10㎛, 적어도 20㎛, 적어도 50㎛, 적어도 100㎛, 적어도 200㎛, 적어도 1000㎛)이고, 폭이 수 mm 내지 수 cm(예; 적어도 1mm, 적어도 2mm, 적어도 5mm, 적어도 10mm, 적어도 20mm)이고, 길이가 분수 값의 m 내지 수천 m(예;적어도 0.01m, 적어도 0.2m, 적어도 0.1m, 적어도 1m, 적어도 10m, 적어도 100m)이다.
일부 실시예에서, 초전도체 테입(1100, 1200)은 초전도체 케이블에 삽입시킬 수 있다. 도 3 및 도 4는 케이블(400)의 층(404)이 초전도체 테입(1100)으로 형성되어 있고, 케이블(400)의 층(406)이 초전도체 테입(1200)으로 형성되어 있는 초전도체 케이블(400)의 일 실시예의 일부분에 대한 평면도 및 단면도를 나타낸다. 테입(1100, 1200)은 서로 독립적으로 상대적 이동을 할 수 있도록 형성되어 있다(예를 들면, 상기 테입은 서로 기계적으로 결합되어 있지 않다). 테입(1100)은 나선형 축(420)을 중심으로 나선형으로 감겨 있어서, 테입(1100)의 표면(430)은 나선형 축(420) 방향으로 대면하고, 테입(1100)의 표면(440)은 나선형 축(420)으로부터 반대되는 방향과 대면한다. 테입(1100)이 형성하는 나선은 나선형 피치(pitch)(450)를 가지며, 이것은 360°에 걸쳐 테입(1100)이 감겨 있는 나선형 축(420)을 연한 거리에 대응한다. 일반적으로 피치(450)는 원하는 대로 변동될 수 있다. 일례로서, 피치(450)는 테입(1100)의 폭과 거의 같도록 함으로써 교대로 감기는 테입(1100)이 서로 인접하도록 할 수 있다. 또 다른 예로서, 피치(450)를 테입(1100)의 폭보다 훨씬 더 길거나 더 짧게 할 수 있다.
테입(1200)은 테입(1100)에 대해 반대 방향으로 테입(1100) 위에서 나선형 축(420)을 중심으로 나선형으로 감긴다. 테입(1200)은, 표면(470)이 나선형 축(420) 방향으로 대면하고 표면(480)이 나선형 축(420)으로부터 반대되는 방향과 대면한 상태로 감긴다. 테입(1200)은 일반적으로 원하는 바에 따라 변동될 수 있는 나선형 피치(490)를 가진다. 일례로서, 나선형 피치(490)는 교대로 감기는 테입(1200)이 서로 인접하도록 테입(1200)의 폭과 거의 동일할 수 있다. 나선형 피치(490)는 나선형 피치(450)과 거의 같을 수도 있고, 더 짧거나 더 길 수도 있다.
테입(1200)의 표면(470)은 지점(499)에서 케이블을 따라 주기적으로 테입(1100)의 표면(440)에 접촉한다. 지점(499)는 일반적으로 2개의 테입(1100, 1200)간의 전기적 연통점으로, 안정화층(1140, 1240)을 통해 2개의 테입(1100, 1200)간에 전류를 통하게 한다.
도 4를 참조하면, 케이블(400)은 성형 부재(401) 주위에 테입(1100, 1200)을 감아서 형성할 수 있다. 선택적으로, 성형 부재(401)는 테입을 감은 후 제거되거나, 케이블(400)의 구조 요소로서 남겨질 수 있다. 선택적 또는 부수적으로, 성형 부재(401)는 테입(1100 및/또는 1200)을 냉각(예를 들면, 초전도체층(1130 및/또는 12300의 임계 온도와 대략 동일하거나 그 이하의 온도로)하기 위해 케이블(400)에 극저온 유체를 공급하는 데 이용할 수 있다
초전도체 테입의 각 층이 설정된 방향으로 나선형 축을 중심으로 단일 테입을 나선형으로 감아서 형성되는 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다.
일례로서, 2개 이상(예를 들면, 2개, 4개, 5개, 6개, 7개, 8개 등)의 초전도체 테입을 나선형 축을 중심으로 동일한 방향으로 서로 이웃하여 나선형으로 감아서 초전도체 테입의 층을 형성할 수 있다. 도 5(a)는 동일한 방향으로 나선형 축(520)을 중심으로 서로 이웃하여 나선형으로 감겨 있는 2개의 초전도체테입(1100a, 1100b)을 포함하는 케이블(500)의 층의 실시예에 대한 평면도이다. 도 5(b)는 4개의 테입(810, 820, 830, 840)을 포함하는 초전도체 케이블(800)의 실시예에 대한 평면도이다. 2개의 테입(810, 820)은 성형 부재(801)를 중심으로 제1 나선형 방향으로 감겨 있다. 2개의 부가적 테입(830, 840)은 테입(810, 820) 상부에 성형 부재(801)를 중심으로 제1 나선형 방향과 반대인 제2 나선형 방향으로 감겨 있다. 테입(830, 840)은 평행하게 감겨 있다. 초전도체 케이블의 각 층에서 서로 이웃하여 나선형으로 감겨 있는 초전도체 테입의 수는 초전도체 케이블의 다른 층에서 이웃하여 나선형으로 감겨 있는 초전도체 테입의 수와 같을 수도 있고 다를 수도 있다. 일부 실시예에서, 초전도체 케이블의 1개층은 1개의 테입으로 형성될 수 있는 반면, 초전도체 케이블의 1개 이상의 다른 층은 서로 이웃하여 감겨 있는 다수의 테입으로 형성될 수 있다.
또 다른 예로서, 2개 이상(예를 들면, 2개, 3개, 4개, 5개, 6개, 7개, 8개 등)의 초전도체 테입을 서로의 상부에 적층시킨 다음, 동일한 방향으로 나선형 축을 중심으로 나선형으로 감아서 초전도체 테입의 층을 형성할 수 있다. 그러한 실시예에서, 초전도체 테입은, 안정화층이 서로 접촉해 있는 짝을 상기 테입이 형성하도록 적층된다. 도 6은 서로 적층되고 나선형 축(620)을 중심으로 동일한 방향으로 나선형으로 감겨 있는 2개의 초전도체 테입(1100, 1200)으로 형성되어 있는 케이블(600)의 층의 실시예를 나타낸다. 케이블(600)의 각 층에서 서로 적층되어 있는 초전도체 테입의 수는 케이블(600)의 다른 층에서 서로 적층되어 있는 초전도체 테입의 수와 같을 수도 있고 다를 수도 있다. 선택적으로, 전기 절연성 물질층을 두 테입(1100, 1200) 사이에 위치하여 감을 수 있다.
일부 실시예에서,충분한 전류 전달 터미네이션을 가진 케이블을 비교적 용이하게 제조할 수 있고, 이러한 케이블의 전체적 전류 밀도는 비교적 높을 수 있다. 일례로서, 전류 밀도는 약 6000 암페어보다 클 수 있다.
특정 실시예에서, 초전도체 케이블에 있는 1개 이상의 테입은 자유 표면을 가진 전기 전도성 안정화층을 가질 수 있고, 상기 테입층들은 자유 표면이 노출되도록 케이블 단부에서 분리시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 노출된 안정화층의 자유 표면은 초전도체 테입으로 들어 가고 및/또는 나오는 전류 전달을 위한 터미널로 이용될 수 있다.
본 명세서에 설명된 초전도체 테입은 초전도체 케이블에 사용되는 것에 관해 설명되었지만, 초전도체 테입은 또한, 예를 들면, 초전도체 코일(예; 자기 코일)과 같은 다른 응용에 이용될 수 있다.
도 7(a) 및 7(b)는, 매 회전(turn)이 초전도체 테입(1100, 1200)으로 형성되는 상태로 코일축(630)을 중심으로 감겨 있는 다중 회전(710, 715, 720, 725 등)을 포함하는 초전도체 코일(600)에 대한 사시도 및 평면도를 각각 나타낸다. 테입(1100, 1200)은 일반적으로 기계적 결합을 이루고 있지 않지만, 그들 각각의 단부에서 기계적으로 결합될 수 있다. 코일(600)의 각각의 회전에서, 테입(1100)의 표면(440)은 테입(1200)의 표면(470)에 접촉함으로써 테입(1100, 1200)이 전기적으로 연통된다. 또한, 코일(600)의 인접한 회전에서, 테입(1100)의 표면(430)은 인접한 회전에서 테입(1200)의 표면(480)에 접촉한다. 일부 실시예에서, 인접한회전 사이(예를 들면 인접 회전의 두 표면(430, 480) 사이)에 하나 이상의 물질(예를 들면, 전기 절연성 직물과 같은 전기 절연성 물질)로 코일을 형성할 수 있다.
각각의 회전이 하나의 초전도체 쌍으로 형성된 초전도체 코일의 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 일반적으로, 초전도체 코일은 임의로 원하는 수의 초전도체 테입 쌍(예를 들면, 2개의 테입 쌍, 4개의 테입 쌍, 6개의 테입 쌍, 8개의 테입 쌍 등)으로 형성된 회전을 가질 수 있다. 일반적으로, 한 회전 내 각각의 테입 쌍은, 안정화층이 서로 접촉하고, 각각의 테입 쌍 내에 있는 테입은 전기적으로 연통되며, 인접한 테입 쌍의 기판들은 서로 접촉하도록 형성된다.
이상과 같은 설명은 특정한 층(기판, 버퍼층, 초전도체층 및 안정화층)을 포함하는 초전도체 테입에 관한 것이었지만, 본 발명은 이 점에 한정되는 것은 아니다. 초전도체 테입은 그 밖의 층을 포함할 수 있다. 이들 실시예에서, 초전도체층(들)이 테입의 기계적 중립축 하부에 있도록 상기 층을 배열하는 것이 바람직하다. 일부 실시예에서, 이것은 테입 내 다른 층의 두께의 합과 거의 같거나 그보다 더 큰 두께를 갖는 안정화층을 이용하여 달성될 수 있다. 특정 실시예에서, 이것은 테입 내 다른 층의 두께의 합과 거의 같거나 그보다 더 큰 두께를 갖는 기판을 이용하여 달성될 수 있다.
일부 실시예에서, 초전도체 테입은 2개 이상의 버퍼층(예; 2개의 버퍼층, 3개의 버퍼층, 4개의 버퍼층 등)을 포함할 수 있다. 다중 버퍼층은 서로의 상부에 적층될 수 있다. 특정 실시예에서, 초전도체 테입은 2개 이상의 초전도체층을 포함할 수 있다. 다중 초전도체층은 서로의 상부에 적층될 수 있다. 초전도체 테입은 삽입된(intercalated) 버퍼층 및 초전도체층을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 초전도체 테입은 초전도체층과 안정화층 사이에 캡층을 포함할 수 있다. 캡층은, 예를 들면, 초전도체 물질과의 반응성이 안정화층이 형성되는 물질보다 낮은 전기 전도성 물질로 형성될 수 있다. 솔더(solder)를 형성할 수 있는 물질의 예로는 은, 금, 팔라듐 및 백금이 포함된다.
특정 실시예에서, 초전도체 테입은 캡층과 안정화층 사이에 솔더층을 포함할 수 있다. 솔더층은, 예를 들면, 캡층과 안정화층 사이의 접착을 보조할 수 있다. 솔더층을 형성할 수 있는 물질의 예로는 특정한 납-주석 솔더(예; 약 62%의 납, 약 36%의 주석, 및 약 2%의 은을 함유하는 솔더, 또는 약 95%의 납과 약 5%의 주석을 함유하는 솔더)를 포함할 수 있다. 그 밖의 적절한 솔더는 당업자에게 공지되어 있다.
또한, 이상의 설명은 인접한 테입의 안정화층이 접촉하고 있는 초전도체 물품에 관한 것이었지만, 다른 실시예도 가능하다. 보다 일반적으로, 안정화층이 접촉하고 있지 않아도 되고, 전기적으로 연통되어 있고, 각각의 테입이 자체의 기계적 중립축을 가지도록 배열되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 인접한 안정화층들 사이에 마찰을 감소시키는 전기 전도성 물질층 및/또는 인접한 안정화층 중 하나 또는 모두의 산화를 감소시키는 전기 전도성 물질층과 같은 물질층을 인접한 안정화층 사이에 위치시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 흑연층을 인접한 안정화층 사이에 위치시킬 수 있다. 특정 실시예에서, 이황화몰리브덴을 인접한 안정화층 사이에 위치시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 인접한 안정화층은 하나 이상의 그리스(예를 들면, 하나 이상의 전기 전도성 그리스)와 같은 적절한 윤활성 물질을 함유할 수 있다(예를 들면, 함침시킬 수 있다). 특정 실시예에서, 물질(예; 크롬, 니켈 및/또는 특정한 질화물과 같은 전기 전도성 물질)의 경질층(hard layer)(예; 얇고 딱딱한 층)을 인접한 안정화층 사이에 배치할 수 있다(예; 안정화층 중 하나 또는 모두의 상부에 추가적 층으로서 형성함).
특정 실시예에서(예를 들면, 안정화층이 나선형 축 방향으로 대면하도록 테입이 형성되는 경우), 안정화층의 두께는 기판, 버퍼층 및 초전도체층의 두께의 합과 거의 같거나 그보다 크다. 일부 실시예에서(예를 들면, 안정화층이 나선형 축으로부터 반대되는 방향과 대면하도록 테입이 형성되는 경우), 안정화층의 두께는 기판의 두께에서 버퍼층의 두께 및 초전도체층의 두께를 뺀 값과 거의 같거나 그보다 작다.
일반적으로, 2개의 층이 기계적으로 결합되어 있을 때, 그 층들은 단부가 아닌 지점에서 기계적으로 결합될 수 있다. 예로서, 그 층들은 접촉면 전체에 걸쳐 기계적으로 결합될 수 있다. 또 다른 예로서, 그 층들은 표면을 따라 간헐적 지점에서 기계적으로 결합될 수 있다.
그 밖의 실시예는 청구의 범위에 포함되어 있다.

Claims (57)

  1. 제1 초전도체 물질을 포함하는 제1층;
    제1 전기 전도성 물질을 포함하는 제2층으로서, 벤딩(bending)되었을 때 상기 제1층과 상기 제2층이 제1 기계적 중립축(neutral mechanical axis)을 갖도록 상기 제1층에 기계적으로 결합되어 있는 제2층;
    제2 초전도체 물질을 포함하는 제3층; 및
    제2 전기 전도성 물질을 포함하는 제4층으로서, 벤딩되었을 때 상기 제3층과 상기 제4층이 상기 제1 기계적 중립축과 상이한 제2 기계적 중립축을 갖도록 상기 제3층에 기계적으로 결합되어 있는 제4층
    을 포함하고,
    상기 제2층 및 상기 제4층이 전기적으로 연통되어 있는
    물품(article).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 초전도 물질은 제1 희토류 금속 산화물 초전도체를 포함하고, 상기 제2 초전도 물질은 제2 희토류 금속 산화물 초전도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 물품.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 희토류 금속 산화물 초전도체가 동일한 것을 특징으로 하는 물품.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 희토류 금속 산화물 초전도체가 YBCO를 포함하는 것을 특징으로 하는 물품.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전기 전도성 물질은 제1 금속을 포함하고, 상기 제2 전기 전도성 물질은 제2 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 물품.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 금속 및 상기 제2 금속이 동일한 것을 특징으로 하는 물품.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 금속 및 상기 제2 금속이 구리를 포함하는 것을 특징으로 하는 물품.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1층 및 제2층은 제1 테입(tape)의 형태로 되어 있고, 상기 제3층 및제4층은 제2 테입의 형태로 되어 있는 것을 특징으로 하는 물품.
  9. 제1항에 있어서,
    제1 기판(substrate) 및 제2 기판을 추가로 포함하고,
    상기 제1층은 상기 제1 기판과 상기 제2층 사이에 있고, 상기 제3층은 상기 제2 기판과 상기 제4층 사이에 있는 것을 특징으로 하는 물품.
  10. 제9항에 있어서,
    제1 버퍼층(buffer layer) 및 제2 버퍼층을 추가로 포함하고,
    상기 제1 버퍼층은 상기 제1 기판과 상기 제1층 사이에 있고, 상기 제2 버퍼층은 상기 제2 기판과 상기 제3층 사이에 있는 것을 특징으로 하는 물품.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 기판은, 상기 제1층, 상기 제1 버퍼층 및 상기 제2층의 두께의 합과 거의 동일한 두께를 가진 것을 특징으로 하는 물품.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제4층은, 상기 제3층, 상기 제2 버퍼층 및 상기 제2 기판의 두께의 합과 거의 동일한 두께를 가진 것을 특징으로 하는 물품.
  13. 제1항에 있어서,
    제1 캡층(cap layer) 및 제2 캡층을 추가로 포함하고,
    상기 제1 캡층은 상기 제1층과 상기 제2층 사이에 있고, 상기 제2 캡층은 상기 제3층과 상기 제4층 사이에 있는 것을 특징으로 하는 물품.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제2층과 상기 제4층 사이에 계면층(interfacial layer)을 추가로 포함하고,
    상기 계면층은 상기 제2층 및 상기 제4층의 산화(oxidation)를 감소시키는 제3 전기 전도성 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 물품.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제2층과 상기 제4층 사이에 계면층을 추가로 포함하고,
    상기 계면층은 상기 제2층 및 상기 제4층의 마찰을 감소시키는 제3 전기 전도성 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 물품.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 제2층과 상기 제4층 사이에 흑연층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 물품.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 물품은, 상기 제2층 및 제4층이 서로 독립적으로 이동될 수 있도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 물품.
  18. 초전도체층 및 전기 전도층을 포함하며, 벤딩되었을 때 제1 기계적 중립축을 갖는 제1의 나선형으로 감긴 초전도체 테입; 및
    초전도체층 및 전기 전도층을 포함하며, 벤딩되었을 때 상기 제1 기계적 중립축과 상이한 제2 기계적 중립축을 갖는 제2의 나선형으로 감긴 초전도체 테입
    을 포함하며,
    상기 제1 초전도체 테입 및 상기 제2 초전도체 테입의 전기 전도층이 전기적으로 연통되는 것을 특징으로 하는 물품.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 초전도체층 및 상기 제2 초전도체층이 희토류 금속 산화물 초전도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 물품.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 희토류 금속 산화물 초전도체가 YBCO를 포함하는 것을 특징으로 하는 물품.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 제1 전기 전도층 및 상기 제2 전기 전도층이 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 물품.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 금속이 구리를 포함하는 것을 특징으로 하는 물품.
  23. 제18항에 있어서,
    성형 부재(forming element)를 추가로 포함하고,
    상기 제1 초전도체 테입 및 상기 제2 초전도체 테입이 상기 성형 부재 둘레에 나선형으로 감겨 있는 것을 특징으로 하는 물품.
  24. 제18항에 있어서,
    상기 제1 초전도체 테입 및 상기 제2 초전도체 테입의 초전도체층이 기계적으로 압축되어 있는 것을 특징으로 하는 물품.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 제1 초전도체 테입 및 상기 제2 초전도체 테입이 각각 기판을 추가로 포함하고,
    상기 제1 초전도체 테입의 초전도체층은 상기 제1 초전도체 테입의 기판과상기 제1 초전도체 테입의 전기 전도층 사이에 위치하고,
    상기 제2 초전도체 테입의 초전도체층은 상기 제2 초전도체 테입의 기판과 상기 제2 초전도체 테입의 전기 전도층 사이에 위치하는
    것을 특징으로 하는 물품.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 제1 초전도체 테입 및 상기 제2 초전도체 테입이 각각 버퍼층을 추가로 포함하고,
    상기 제1 초전도체 테입의 버퍼층은 상기 제1 초전도체 테입의 기판과 상기 제1 초전도체 테입의 초전도체층 사이에 위치하고,
    상기 제2 초전도체 테입의 버퍼층은 상기 제2 초전도체 테입의 기판과 상기 제2 초전도체 테입의 초전도체층 사이에 위치하는
    것을 특징으로 하는 물품.
  27. 제18항에 있어서,
    상기 제1 초전도체 테입 및 상기 제2 초전도체 테입이 각각 캡층을 추가로 포함하고,
    상기 제1 초전도체 테입의 캡층은 상기 제1 초전도체 테입의 초전도체층과 상기 제1 초전도체 테입의 전기 전도층 사이에 위치하고,
    상기 제2 초전도체 테입의 캡층은 상기 제2 초전도체 테입의 초전도체층과상기 제2 초전도체 테입의 전기 전도층 사이에 위치하는
    것을 특징으로 하는 물품.
  28. 제18항에 있어서,
    상기 제2층과 상기 제4층 사이에 계면층을 추가로 포함하고,
    상기 계면층은 상기 제2층 및 상기 제4층의 산화를 감소시키는 제3 전기 전도성 물질을 포함하는
    것을 특징으로 하는 물품.
  29. 제18항에 있어서,
    상기 제2층과 상기 제4층 사이에 계면층을 추가로 포함하고,
    상기 계면층은 상기 제2층 및 상기 제4층 사이의 마찰을 감소시키는 제3 전기 전도성 물질을 포함하는
    것을 특징으로 하는 물품.
  30. 제18항에 있어서,
    상기 제2층과 상기 제4층 사이에 흑연층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 물품.
  31. 제18항에 있어서,
    상기 물품은, 상기 제1 및 제2의 나선형으로 감긴 초전도체 테입이 서로 독립적으로 이동될 수 있도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 물품.
  32. 제18항에 있어서,
    상기 제1 및 제2의 나선형으로 감긴 초전도체 테입이 공통의 나선형 축을 가진 것을 특징으로 하는 물품.
  33. 제18항에 있어서,
    초전도체층 및 전기 전도층을 포함하는 제3의 나선형으로 감긴 초전도체 테입; 및
    초전도체층 및 전기 전도층을 포함하는 제4의 나선형으로 감긴 초전도체 테입
    을 추가로 포함하고,
    상기 제3 및 제4 초전도체 테입의 전기 전도층은 2개 이상의 전기적 연통점(point of electrical communication)을 가진 것을 특징으로 하는 물품.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 제3 및 제4의 나선형으로 감긴 초전도체 테입이 공통의 나선형 축을 가진 것을 특징으로 하는 물품.
  35. 제18항에 있어서,
    상기 물품이 케이블 형태로 되어 있는 것을 특징으로 하는 물품.
  36. 제18항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 초전도체 테입의 전기 전도층이 적어도 부분적으로 중첩되어 있는 것을 특징으로 하는 물품.
  37. 제18항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 초전도체 테입의 전기 전도층이 실질적으로 완전히 중첩되어 있는 것을 특징으로 하는 물품.
  38. 제1 복수의 나선형으로 감긴 초전도체 테입; 및
    제2 복수의 나선형으로 감긴 초전도체 테입
    을 포함하고,
    상기 제1 복수의 나선형으로 감긴 초전도체 테입에 있는 각각의 테입은 초전도체 물질층 및 전기 전도성 물질층을 포함하고,
    상기 제1 복수의 나선형으로 감긴 초전도체 테입에 있는 각각의 테입은 제1 방향으로 평행하게 감겨 있고,
    상기 제2 복수의 나선형으로 감긴 초전도체 테입에 있는 각각의 테입은 초전도체 물질층 및 전기 전도성 물질층을 포함하고,
    상기 제1 복수의 나선형으로 감긴 초전도체 테입에 있는 각각의 테입은 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 평행하게 감겨 있고,
    상기 제1 복수의 나선형으로 감긴 초전도체 테입에 있는 각각의 테입 내 상기 전기 전도성 물질층은 상기 제2 복수의 테입에 있는 각각의 테입 내 상기 전기 전도성 물질층과 2개 이상의 전기적 연통점을 가진 것을 특징으로 하는
    물품.
  39. 제37항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 복수의 나선형으로 감긴 초전도체 테입이 공통의 나선형 축을 가진 것을 특징으로 하는 물품.
  40. 제37항에 있어서,
    상기 제1 복수의 나선형으로 감긴 초전도체 테입에 있는 각각의 테입의 전기 전도층은 상기 제2 복수의 초전도체 테입에 있는 각각의 테입의 전기 전도층과 적어도 부분적으로 중첩되어 있는 것을 특징으로 하는 물품.
  41. 제37항에 있어서,
    상기 물품에 있는 각각의 테입은 벤딩되었을 때, 임의의 다른 테입이 벤딩되었을 때 가지는 기계적 중립축과 상이한 기계적 중립축을 가지는 것을 특징으로 하는 물품.
  42. 코일축을 중심으로 코일을 형성한 제1 코일형 초전도체 테입; 및
    코일축을 중심으로 코일을 형성한 제2 코일형 초전도체 테입
    을 포함하고,
    상기 제1 코일형 초전도체 테입은
    초전도체층, 및
    상기 제1 코일형 초전도체 테입의 내측면을 형성하는 표면을 가진 전기 전도층을 포함하되, 상기 제1 코일형 초전도체 테입의 내측면은 상기 제1 코일형 초전도체 테입의 코일축 방향과 대면하고,
    상기 제2 코일형 초전도체 테입은
    초전도체층, 및
    상기 제2 코일형 초전도체 테입의 외측면을 형성하는 표면을 가진 전기 전도층을 포함하되, 상기 제2 코일형 초전도체 테입의 외측면은 상기 제2 코일형 초전도체 테입의 코일축과 반대되는 방향과 대면하고,
    상기 제1 및 제2 코일형 초전도체 테입은, 상기 제1 초전도체 테입의 내측면이 상기 제2 초전도체 테입의 외측면에 인접하도록 형성되어 있는
    초전도성 자기 코일(superconducting magnetic coil).
  43. 제42항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 코일형 초전도체 테입의 전기 전도층이 서로 접촉하고 있는것을 특징으로 하는 초전도성 자기 코일.
  44. 제42항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 코일형 초전도체 테입이 함께 감겨 있는 것을 특징으로 하는 초전도성 자기 코일.
  45. 제42항에 있어서,
    상기 초전도체층이 희토류 금속 산화물 초전도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도성 자기 코일.
  46. 제45항에 있어서,
    상기 희토류 금속 산화물 초전도체가 YBCO를 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도성 자기 코일.
  47. 제42항에 있어서,
    상기 전기 전도층이 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도성 자기 코일.
  48. 제47항에 있어서,
    상기 금속이 구리를 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도성 자기 코일.
  49. 제42항에 있어서,
    상기 제1 초전도체 테입의 코일축이 상기 제2 초전도체 테입의 코일축과 동일한 것을 특징으로 하는 초전도성 자기 코일.
  50. 제42항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 초전도체 테입이 서로 상대측 주위에 코일을 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 초전도성 자기 코일.
  51. 제42항에 있어서,
    상기 제1 초전도체 테입 및 상기 제2 초전도체 테입 각각의 초전도체층과 전기 전도층이 기계적으로 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 초전도성 자기 코일.
  52. 제42항에 있어서,
    상기 제1 초전도체 테입 및 상기 제2 초전도체 테입의 초전도체층이 기계적으로 압축되어 있는 것을 특징으로 하는 초전도성 자기 코일.
  53. 제42항에 있어서,
    인접한 상기 제1 초전도체 테입 및 상기 제2 초전도체 테입 사이에 형성되어 있는 계면층을 추가로 포함하고,
    상기 계면층은 전기 전도층을 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도성 자기 코일.
  54. 제42항에 있어서,
    상기 제1 코일형 초전도체 테입 및 상기 제2 코일형 초전도체 테입이 상이한 기계적 중립축을 가진 것을 특징으로 하는 초전도성 자기 코일.
  55. 제41항에 있어서,
    코일축을 중심으로 코일을 형성한 제3 코일형 초전도체 테입; 및
    코일축을 중심으로 코일을 형성한 제4 코일형 초전도체 테입
    을 추가로 포함하고,
    상기 제3 코일형 초전도체 테입은
    초전도체층, 및
    상기 제3 코일형 초전도체 테입의 내측면을 형성하는 표면을 가진 전기 전도층을 포함하되, 상기 제3 코일형 초전도체 테입의 내측면은 상기 제3 코일형 초전도체 테입의 코일축 방향과 대면하고,
    상기 제4 코일형 초전도체 테입은
    초전도체층, 및
    상기 제4 코일형 초전도체 테입의 외측면을 형성하는 표면을 가진 전기 전도층을 포함하되, 상기 제4 코일형 초전도체 테입의 외측면은 상기 제4 코일형 초전도체 테입의 코일축과 반대되는 방향과 대면하고,
    상기 제3 및 제4 코일형 초전도체 테입은, 상기 제3 초전도체 테입의 내측면이 상기 제4 초전도체 테입의 외측면에 인접하도록 형성되어 있는
    것을 특징으로 하는 초전도성 자기 코일.
  56. 제55항에 있어서,
    상기 제3 초전도체 테입의 코일축은 상기 제4 초전도체 테입의 코일축과 동일한 것을 특징으로 하는 초전도성 자기 코일.
  57. 제항에 있어서,
    상기 제3 초전도체 테입 및 상기 제4 초전도체 테입이 서로 상대측 주위에 코일을 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 초전도성 자기 코일.
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