KR20040060228A - 접합형 고온 초전도 선재의 이중 평형코일 권취 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도체 보빈에 권취되는 초전도 테이프의 길이 절감이 가능하면서 간단한 작업성으로 이중 평형코일이 형성될 수 있도록 하기 위한 접합형 고온 초전도 선재의 이중 평형코일 권취 방법을 제공한다. 이를 위해 본 발명은 이중 평형코일용 보빈의 주변으로 각각 별도의 초전도 테이프를 서로 반대방향을 따라 이층으로 순차 권취하여 이중 평형코일의 권취부를 형성하는 과정으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

접합형 고온 초전도 선재의 이중 평형코일 권취 방법{SOLDERED DOUBLE PANCAKE WINDING METHOD FOR HIGH TEMPERATURE SUPERCONDUCTOR}

본 발명은 접합형 고온 초전도 선재의 이중 평형코일 권취 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 보빈에 권취되는 초전도 테이프의 권취방식을 개선하여 초전도 선재의 가격 절감과 더불어 작업성의 간소화를 달성하기 위한 접합형 고온 초전도 선재의 이중 평형코일 권취 방법에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 고온 초전도 선재는 테이프의 형태로 제조되는 바, 이러한 고온 초전도 테이프를 구부리게 되면 임계 전류가 감소하여 인가되는 전류의 양이 감소하게 되므로, 둥근 선재로 코일을 생성하는 방식과 동일한 방식으로 초전도 테이프에 의해 코일을 생성하고자 하게 되면 초전도 특성의 감소가 야기된다.

따라서, 종래에는 초전도 테이프의 구부러짐을 방지하기 위한 일환으로서 평형코일(Pancake Coil) 권취 방식이 개발되어 사용되고 있는 바, 이는 도 1a 내지 도 1c에 도시된 바와 같다.

도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 종래의 평형코일 권취 방식에서는 부도체의 링 형상을 갖는 보빈(1)의 주변으로 초전도 테이프(2)를 그 내부 접촉단(3)으로 부터 순차적으로 권취하여 평형코일의 권취부(5)를 형성하고, 그 초전도 테이프(2)의 끝단에 해당되는 외부 접촉단(4)을 납땜 등과 같은 접합방식으로 접합시키도록 하고 있다.

또한, 도 1c에 도시된 바와 같이 복수개의 보빈에 각각 형성된 평형코일을 여러개로 연결하여 솔레노이드 코일(Solenoid Coil)을 형성하고자 하는 경우에는각각의 평형코일의 외부 접촉단(4) 간에 외부 접합용 도체(6)에 의해 상호 연결하여 사용할 수 있도록 하고 있다.

하지만, 이러한 종래의 평형코일 권취 방식의 경우에는 각각의 평형코일 간의 내부 접합을 위한 작업량이 증가되고, 내부 접합이 용이하지 않다는 문제점이 발생된다.

이러한 종래의 문제점을 해소하기 위해, 최근에는 각 평형코일 간의 내부 접합이 없이도 2개의 평형코일을 동시에 생성하는 것이 가능하도록 하는 이중 평형코일(Double Pancake Coil) 권취방식이 개발되어 이용되고 있는 바, 이는 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같다.

도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 이러한 이중 평형코일 권취방식은 상기 보빈(1)보다 높이가 적어도 2배인 이중 평형코일용 보빈(7)의 주변 전체 영역에 걸쳐서 단일의 초전도 테이프(2)를 권취할 수 있도록 되어 있는 바, 그 초전도 테이프(2)의 길이는 도 1a에 도시된 보빈(1)에 권취되는 초전도 테이프의 길이보다 적어도 2배의 길이를 갖추고 있다.

도 2a에서, 상기 이중 평형코일용 보빈(7) 주변부의 하단으로부터 상단까지 초전도 테이프(2)의 특정 부위가 가로질러서 권취되는 것을 시작으로 양 끝단이 서로 반대 방향으로 순차적으로 권취될 수 있도록 하고, 도 2b에 도시된 바와 같이, 초전도 테이프의 양측 외부 접촉단(4)이 각각 서로 다른 방향에서 만나도록 권취되어 있는 이중 평형코일의 권취부(8)를 형성하게 된다.

그러나, 이러한 이중 평형코일 권취방식에서는 이중 평형코일용 보빈의 주변에 초전도 테이프(2)의 특정 부위가 가로질러서 권취되도록 되어 있기 때문에, 해당 초전도 테이프(2)에 구부러진 부위(9)가 형성되고, 이러한 구부러진 부위(9)에 의한 특성 저하가 불가피하게 발생된다는 문제점이 있고, 구부러진 형태로 코일을 형성하는 작업에 대해 소요되는 시간이 증가됨은 물론 까다로운 작업조건에 의해 작업량이 증가한다는 문제점이 있다.

또한, 이중 평형코일을 단일의 초전도 테이프에 의해 형성하기 위해서는 기존의 단일 평형코일 방식보다 2배 길이의 연속된 초전도 선재가 필요하게 되고, 초전도 선재의 경우에 연속되는 길이가 길어질수록 선재의 단가가 기하급수적으로 증가하기 때문에, 선재의 가격이 크게 증가한다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해소하기 위해 이루어진 것으로서, 그 목적은 도체 보빈에 권취되는 초전도 테이프의 길이 절감이 가능하면서 간단한 작업성으로 이중 평형코일이 형성될 수 있도록 하기 위한 접합형 고온 초전도 선재의 이중 평형코일 권취 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 내경이 각각 상이한 단차 형태의 보빈에 길이 절감이 가능하면서 간단한 작업성으로 초전도 테이프를 권취하여 이중 평형코일을 형성하기 위한 접합형 고온 초전도 선재의 이중 평형코일 권취 방법을 제공하는 것이다.

도 1a 내지 도 1c는 종래의 평형코일 권취 방식을 나타낸 도면,

도 2a 및 도 2b는 종래의 이중 평형코일 권취 방식을 나타낸 도면,

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 접합형 고온 초전도 선재의 이중 평형코일 권취 방법이 구현되는 상태를 나타낸 도면,

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 접합형 고온 초전도 선재의 이중 평형코일 권취 방법이 구현되는 상태를 나타낸 도면,

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중 평형코일 권취 방법에 따른 응용예를 나타낸 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

2:초전도 테이프, 3:내부 접촉단,

4:외부 접촉단, 7:이중 평형코일용 보빈,

8:이중 평형코일의 권취부, 10:단차형 보빈.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일예에 따르면, 이중 평형코일용 보빈의 주변으로 각각 별도의 초전도 테이프를 서로 반대방향을 따라 이층으로 순차 권취하여 이중 평형코일의 권취부를 형성하는 과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 접합형 고온 초전도 선재의 이중 평형코일 권취 방법을 제공한다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 다른 예에 따르면, 내경이 각각 다른 단차가 형성된 보빈의 각 단차부 주변으로 각각 별도의 초전도 테이프를 서로 반대방향을 따라 다층으로 순차 권취하여 다중 평형코일의 권취부를 형성하는 과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 접합형 고온 초전도 선재의 이중 평형코일 권취 방법을 제공한다.

이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

즉, 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 접합형 고온 초전도 선재의 이중 평형코일 권취 방법이 구현되는 상태를 나타낸 도면이다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에서는 이중 평형코일용 보빈(7)의 표면 또는 그 내부를 예컨대 구리(Cu)와 같은 전기전도도가 우수한 금속도체로 형성하고, 상기 이중 평형코일용 보빈(7)의 주변에 이층으로 각각 별도의 초전도 테이프(2)를 순차적으로 권취할 수 있도록 하되, 각 초전도 테이프(2)의 내부 접촉단(3)이 상호 반대 방향으로 접합되고서, 각각 반대방향으로 권취할 수 있도록 한다.

여기서, 상기 각 초전도 테이프(2)의 내부 접촉단(3)은 예컨대 납땜 등과 같은 접합방식에 의해 고정적으로 접합할 수 있도록 한다.

또한, 상기 이중 평형코일용 보빈(7)은 전기전도도 및 열전도도가 좋은 금속재료의 특성에 따라, 그 내부에 예컨대 액체질소 등과 같은 냉매를 설치하여 냉각 효율을 높이는 것도 가능하고, 냉동기의 콜드헤드(Cold Head)를 해당 보빈에 직접 연결하여 냉매없이 전도 냉각을 수행하는 것도 얼마든지 가능하다. 이 때, 냉동기와 콜드헤드의 보빈 사이에는 전기 절연이 필요하다.

상기한 바와 같이, 이중 평형코일용 보빈(7)의 주변에 이층으로 각 초전도 테이프(2)를 상호 반대방향을 따라 순차적으로 권취하게 되면, 도 3b에 도시된 바와 같이 이중 평형코일의 권취부(8)가 형성되고, 각 초전도 테이프(2)의 외부 접촉단(4)은 납땜 등과 같은 접합방식으로 접합된다.

이어, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 대해 상세히 설명한다.

즉, 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 접합형 고온 초전도 선재의 이중 평형코일 권취 방법이 구현되는 상태를 나타낸 도면이다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에서는 내경이 각각 다르게 형성된 단차형 보빈(10)의 각 단차부 주변으로 각각 별도의 초전도 테이프(2)를 이층으로 권취할 수 있도록 하게 되는 바, 각 초전도 테이프(2)의 내부 접촉단(3)은 상호 반대 방향으로 접합되고서, 각각 반대 방향으로 권취할 수 있도록 한다.

여기서, 상기 각 초전도 테이프(2)의 내부 접촉단(3)은 예컨대 납땜 등과 같은 접합방식에 의해 고정적으로 접합할 수 있도록 한다.

상기한 바와 같이, 단차형 보빈(10)의 각 단차부 주변에 이층으로 각 초전도 테이프(2)를 상호 반대방향을 따라 순차적으로 권취하게 되면, 도 4b에 도시된 바와 같이 이중 평형코일의 권취부(8)가 형성되고, 각 초전도 테이프(2)의 외부 접촉단(4)은 납땜 등과 같은 접합방식으로 접합된다.

상기한 단차형 보빈의 이중 평형코일 형성방식에 따라, 도 5에 도시된 바와 같이 단차부가 많은 복잡한 형태의 보빈(7)에 대해서도 초전도 테이프에 의해 각 단차부 별로 각각 개별적인 권취가 가능하게 되면서, 다중 평형코일의 권취부(8)를 단차의 복잡한 형상에도 불구하고 용이하게 형성할 수 있게 된다.

한편, 본 발명은 전술한 전형적인 바람직한 실시예들에만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 개량, 변경, 대체 또는 부가하여 실시할 수 있는 것임은 당해 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 이러한 개량, 변경, 대체 또는 부가에 의한 실시가 이하의 첨부된 특허청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 보아야 한다.

이상과 같이 본 발명에 따르면, 도체의 보빈에 각각 개별적인 초전도 테이프를 서로 반대방향으로 권취하여 이중 평형코일을 형성할 수 있도록 함에 따라, 종래의 평형코일 권취방식에 비해서 권취작업이 간단해지게 되면서 작업성이 향상되고, 권취에 필요한 초전도 선재의 연속 길이가 짧아지게 되므로 제조 단가가 절감된다는 효과를 갖게 된다.

또한, 내경이 다른 단차형의 보빈에 대해서도 각각 개별적인 초전도 테이프를 서로 반대방향으로 권취하여 이중 평형코일을 형성할 수 있도록 함에 따라, 단차의 복잡한 형상과 무관하게 어떠한 단차형 보빈에 대해서도 평형코일의 형성이 가능하다는 효과를 갖게 된다.

Claims (6)

1. 이중 평형코일용 보빈의 주변으로 각각 별도의 초전도 테이프를 서로 반대방향을 따라 이층으로 순차 권취하여 이중 평형코일의 권취부를 형성하는 과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 접합형 고온 초전도 선재의 이중 평형코일 권취 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 각 초전도 테이프의 내부 접촉단은 서로 반대 방향에서 납땜에 의해 보빈에 이층으로 접합되고,

   상기 각 초전도 테이프의 외부 접촉단은 이중 평형코일의 권취부에서 서로 반대방향으로 납땜에 의해 이층으로 접합되는 것을 특징으로 하는 접합형 고온 초전도 선재의 이중 평형코일 권취 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 이중 평형코일용 보빈은 도전성의 금속재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 접합형 고온 초전도 선재의 이중 평형코일 권취 방법.
4. 내경이 각각 다른 단차가 형성된 보빈의 각 단차부 주변으로 각각 별도의 초전도 테이프를 서로 반대방향을 따라 다층으로 순차 권취하여 다중 평형코일의 권취부를 형성하는 과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 접합형 고온 초전도 선재의 이중 평형코일 권취 방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 각 단차부 별 초전도 테이프의 내부 접촉단은 서로 반대 방향에서 납땜에 의해 보빈에 다층으로 접합되고,

   상기 각 단차부 별 초전도 테이프의 외부 접촉단은 이중 평형코일의 권취부에서 서로 반대방향으로 납땜에 의해 다층으로 접합되는 것을 특징으로 하는 접합형 고온 초전도 선재의 이중 평형코일 권취 방법.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 단차형 보빈은 도전성의 금속재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 접합형 고온 초전도 선재의 이중 평형코일 권취 방법.