KR20100026288A - Current lead for variable capacity - Google Patents

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KR20100026288A KR1020080085244A KR20080085244A KR20100026288A KR 20100026288 A KR20100026288 A KR 20100026288A KR 1020080085244 A KR1020080085244 A KR 1020080085244A KR 20080085244 A KR20080085244 A KR 20080085244A KR 20100026288 A KR20100026288 A KR 20100026288A
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Abstract

PURPOSE: A normal conducting current lead is provided to minimize thermal conductivity by controlling the height of a normal temperature lead part according to current capacity. CONSTITUTION: A normal conducting current lead includes a normal temperature lead part(100), a low temperature lead part(200), and a pressure fixing unit(300). The normal temperature lead part is positioned on a normal temperature region and includes a combination hole(110). The lower side of the normal temperature lead part is received in a receiver(210) of the low temperature lead part. A low temperature lead part is positioned on the low temperature region and has a variable length. The pressure fixing unit combines the normal temperature lead part with the low temperature lead part. The screw thread of the normal temperature lead part is combined with the screw thread of the low temperature lead part.

Description

용량 가변형 상전도 전류리드{current lead for variable capacity}Capacity-conducting phase conducting current leads {current lead for variable capacity}

본 발명은 초전도 마그네트에 전류를 공급하기 위한 상전도 전류리드에 관한 것으로서, 특히 가변되는 전류 용량에 따라 최적화된 형상으로의 변동이 가능한 용량 가변형 상전도 전류리드에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a phase conducting current lead for supplying current to a superconducting magnet, and more particularly to a variable capacitance phase conducting current lead capable of changing to an optimized shape according to a variable current capacity.

일반적으로 초전도 전력 기기는 극저온에서 운전되는 특성을 갖고 있으므로 상온(300K)에서 극저온(77K)으로 대전류를 공급하는 전류리드 부분이 반드시 필요하게 된다.In general, since the superconducting power device has a characteristic of operating at an extremely low temperature, a current lead portion for supplying a large current from the room temperature (300K) to the cryogenic temperature (77K) is necessarily required.

이를 상세히 살펴보면, 도 1은 일반적 전도 냉각형 초전도 마그네트 장치의 구조를 나타낸 것으로, 도시된 바와 같이 극저온용기(1) 내부에 수용된 초전도 마그네트(2)에 극저온 냉각을 위해 극저온 냉동기(3)가 연결되어 있으며, 외부에서 초전도 마그네트(2)에 전류의 공급을 위해 300K에서 77K 사이 온도 영역에서는 외부의 전력 공급장치와 연결되는 상전도 전류리드(4)가 형성되고, 77K 이하의 극저온 온도 영역에서는 초전도 마그네트와 접속되는 초전도 전류리드(5)가 형성되어 있다.Looking at this in detail, Figure 1 shows the structure of a general conductive cooling superconducting magnet device, as shown in the cryogenic refrigerator (3) for cryogenic cooling to the superconducting magnet (2) accommodated inside the cryogenic container (1) In order to supply current to the superconducting magnet 2 from the outside, a phase conducting current lead 4 connected to an external power supply is formed in a temperature range of 300 K to 77 K, and a superconducting magnet in a cryogenic temperature range of 77 K or less. The superconducting current lead 5 which is connected to is formed.

여기에서 상기 상전도 전류리드(4)는 일정 정도 줄열이 발생되도록 하고, 최 소한의 열전도도를 가지도록 설계되어, 상기 초전도 전류리드(5)를 통해 상전도 전류리드(4)가 냉각되지 않도록 하고, 외부에서의 열칩입이 최소화되도록 하여야 한다. 이를 위해 일반적으로 상전도 전류리드는 최대 정격 전류에서 가장 최적화된 줄열 발생 및 열전도도의 최소화를 위해 그 형상이 정해지게 된다.Here, the phase conduction current lead 4 is designed to generate Joule heat to a certain degree, and is designed to have a minimum thermal conductivity, so that the phase conduction current lead 4 is not cooled through the superconducting current lead 5. In addition, thermal chipping from outside should be minimized. To this end, phase conduction current leads are typically shaped to minimize Joule heat generation and thermal conductivity at the maximum rated current.

즉, 최적화된 줄열 발생 및 열전도도의 최소화를 위해, 전류리드의 재질이 결정되면, IxL/A=상수(constant)(재질에 따라 결정)의 관계식에 따라 통전 전류(I), 전류리드 길이(L), 단면적(A)이 결정되게 되는 것이다. That is, in order to optimize the generation of joule heat and minimize the thermal conductivity, when the material of the current lead is determined, according to the relation of IxL / A = constant (depending on the material), the current carrying current (I) and the current lead length ( L), the cross-sectional area A is determined.

도 2는 종래의 상전도 전류리드를 도시한 것으로, 크게 상온과 접하고 외부의 전력 공급장치와 연결되도록 결합공(6a)이 형성된 상온리드부(6)와, 300K 내지 77K 영역에 존재하게 되는 저온리드부(7)로 구성된다.Figure 2 shows a conventional phase conduction current lead, the room temperature lead portion 6 formed with a coupling hole (6a) to be in contact with the room temperature largely and connected to the external power supply, and the low temperature to be present in the 300K to 77K region It consists of the lead part 7.

여기에서 도 2(a)의 경우는 구리와 황동 재질로 형성된 것이며, 일반적으로 구리의 경우 황동보다 최적화된 단면적이 약 1/5로 매우 작으므로, 비슷한 구리와 황동을 동시에 사용하게 될 경우에는 구리의 길이는 무시되게 된다. 따라서 도 2(a)에 도시된 바와 같이 황동의 길이 L만이 전류리드의 최적화된 길이가 되는 것이다. 도 2(b)는 황동 재질로 형성된 경우이고, 도 3(b)는 구리 재질로 형성된 경우로, 각 경우에 따라 최적화된 길이 L을 도시하였다. 도시된 바와 같이 상전도 전류리드의 최적화된 길이 L은 언제나 고정되어 있음을 알 수 있다.2 (a) is formed of copper and brass materials, and in general, copper has an optimized cross-sectional area of about 1/5 which is very small than that of brass. The length of is ignored. Therefore, as shown in FIG. 2 (a), only the length L of the brass becomes the optimized length of the current lead. Figure 2 (b) is a case formed of a brass material, Figure 3 (b) is a case formed of a copper material, showing an optimized length L according to each case. As shown, it can be seen that the optimized length L of the phase conducting current lead is always fixed.

따라서 특정 초전도 시스템을 설계할 경우 전류가 완전히 고정되는 상황일 경우에는 위의 식에 따라 전류리드 형상(길이 및 단면적)을 결정하면 되지만, 특성 평가 장치 혹은 부하가 변동하는 초전도 전력 기기의 경우 일반적으로 최대 정격전 류에 대하여 최적화하게 된다.Therefore, when designing a specific superconducting system, if the current is completely fixed, the current lead shape (length and cross-sectional area) can be determined according to the above equation. Optimized for maximum rated current.

이 경우 최대 정격 전류 이하에서는 낮은 전류 최적화 형상으로, 줄열의 최적화된 발생 및 열전도도의 최소화를 가지지 못해, 상전도 전류리드에서의 에너지 손실이 발생하게 된다. 즉, 상전도 전류리드를 통한 열전도도가 최소화되지 못하고 높아지거나 통전시 줄열이 최적화되지 못하고 감소하거나 증가하는 양상을 보이게 된다.In this case, below the maximum rated current, a low current optimization shape does not have optimized generation of joule heat and minimization of thermal conductivity, resulting in energy loss in the phase conduction current lead. In other words, the thermal conductivity through the phase conducting current leads is not minimized and increases, or the Joule heat is not optimized and decreases or increases when energized.

도 3은 일반적으로 300K-77K 전도 냉각 방식의 전류리드에 대한 최적화 설계 데이터(참고문헌:Handbook of applied superconductivity, edited by Bernd Seeber, Institute of Physics publishing Bristal and Philadelphia pp.810~811)이며, 일반적으로 구리(copper)의 경우에는 3.5x106[A/m]에서 최적화되며, 이 경우에 열발생은 42.5[W/kA]이고, 황동(brass)의 경우에는 6.5x105[A/m]에서 최적화되며, 이 경우에 열발생은 45.5[W/kA]이다.3 is generally optimized design data for current leads of 300K-77K conduction cooling (Reference: Handbook of applied superconductivity, edited by Bernd Seeber, Institute of Physics publishing Bristal and Philadelphia pp. 810-811). Optimized at 3.5x10 6 [A / m] for copper, heat generation at 42.5 [W / kA] in this case, and optimized at 6.5x10 5 [A / m] for brass In this case, the heat generation is 45.5 [W / kA].

따라서, 이러한 최적화된 전류리드에 대한 설계는 정확한 초전도 특성 평가를 위해서나 초전도 전력 기기 등의 연결장치의 열침입없이 안정적인 초전도 운전을 위해 필요한 실정이나, 종래의 상기 상전도 전류리드는 상술한 바와 같이 그 형상(길이 및 단면적)이 고정되어 있어, 용량이 가변되는 초전도 특성 평가 장치나 초전도 전력 기기 등의 사용시에는 최적화가 되지 않아 상전도 전류리드에 의한 열침입 및 최적화되지 않은 줄열의 발생으로 에너지 낭비를 초래하거나, 초전도 안전 운전에 지장을 초래하게 된다.Accordingly, the design of such optimized current leads is necessary for accurate superconductivity characteristics evaluation or stable superconducting operation without thermal intrusion of a connecting device such as a superconducting power device, but the conventional phase conducting current leads as described above Since the shape (length and cross-sectional area) is fixed, it is not optimized when using a superconducting characteristic evaluation device or a superconducting power device that has a variable capacity, and thus wastes energy due to thermal intrusion by phase conducting current leads and generation of unoptimized joule heat. Or impede the superconducting safe operation.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해, 상온영역에 존재하는 상온리드부와, 저온영역에 존재하는 저온리드부를 별개로 형성하여, 저온리드부에 결합되는 상온리드부의 높이를 조절하여, 전류 용량에 따라 최적화된 전류리드의 형상, 즉 전류리드의 길이를 가변되도록 하여, 최적화된 열전도도 및 줄열의 발생이 가능하도록 한 용량 가변형 상전도 전류리드를 그 과제로 한다.In order to solve the above problems, the room temperature lead portion existing in the room temperature region and the low temperature lead portion formed in the low temperature region are formed separately, and the height of the room temperature lead portion coupled to the low temperature lead portion is adjusted to provide the current capacity. Accordingly, the object of the present invention is to provide a capacitively variable phase-conducting current lead whose variable shape, i.e., the length of the current lead, is optimized, thereby enabling the generation of optimized thermal conductivity and Joule heat.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 극저온용기에 하측 일부가 수용되어 상측부는 상온영역에 위치되며 하측부는 최적화된 길이 및 단면적을 가지는 형상으로 저온영역에 위치되어, 초전도 전류리드에 전류를 전달하는 상전도 전류리드에 있어서, 상온영역에 위치하게 되며, 결합공이 형성된 상온리드부와; 상측부에 상기 상온리드부 하측부가 수용결합되도록 수용부가 형성되고, 상기 수용부 내부에서 상기 상온리드부가 승하강함에 따라 저온영역에 존재하게 되는 최적화된 길이가 가변되는 저온리드부와; 상기 상온리드부 및 상기 저온리드부가 밀착결합되도록 형성된 가압고정수단;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 용량 가변형 상전도 전류리드를 기술적 요지로 한다.In order to solve the above problems, the present invention, the lower portion is accommodated in the cryogenic container, the upper portion is located in the room temperature region and the lower portion is located in the low temperature region in the shape having an optimized length and cross-sectional area, to transfer the current to the superconducting current lead In the phase conduction current lead, It is located in the room temperature region, the room temperature lead portion formed with a coupling hole; A low temperature lead portion having an upper end portion in which an accommodating portion is formed to be accommodating the lower portion of the room temperature lead portion, and an optimized length varying in the low temperature region as the room temperature lead portion rises and falls inside the accommodating portion; The capacitive variable phase conduction current lead is characterized in that it comprises a; and the fixing means formed in close contact with the room temperature lead portion and the low temperature lead portion is a technical gist.

또한, 상기 가압고정수단은, 상기 상온리드부의 하측부 외주면에 형성된 나사산과, 상기 저온리드부의 수용부 측면에 형성된 나사산에 의해 상기 상온리드부와 상기 저온리드부가 나사결합되어 고정되는 것이 바람직하며, 여기에서, 상기 상 온리드부의 하면부 및 상기 저온리드부의 수용부 저면부를 결합시키는 탄성스프링이 더 형성되어, 상기 상온리드부 및 저온리드부의 나사결합부위가 밀착결합되도록 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the pressure fixing means, the room temperature lead portion and the cold lead portion is preferably screwed by a screw thread formed on the outer peripheral surface of the lower portion of the room temperature lead portion, and a thread formed on the side of the receiving portion of the low temperature lead portion, Here, it is preferable that the elastic spring for coupling the lower surface portion of the phase on-lead portion and the bottom surface portion of the accommodating portion of the low temperature lead portion is further formed, and the threaded portion of the room temperature lead portion and the low temperature lead portion is preferably closely coupled.

또한, 상기 상온리드부의 승하강 시 측면 유동되지 않도록 상기 상온리드부의 상측부에 파워슬립링이 더 형성되는 것이 바람직하며, 상기 상온리드부의 승하강은, 회전모터에 의해 이루어지는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that a power slip ring is further formed on the upper side of the room temperature lead part so that the room temperature lead part does not flow sideways while the room temperature lead part is raised and lowered.

또한, 상기 가압고정수단은, 상기 저온리드부의 수용부 측면에 플러그인소켓이 형성되어, 상기 상온리드부의 하측부 외주면과 밀착결합 고정되는 것이 바람직하며, 상기 상온리드부의 승하강 시 측면 유동되지 않도록 상기 상온리드부의 상측부에 플러그인소켓이 더 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the pressure fixing means, the plug-in socket is formed on the side of the accommodating portion of the low-temperature lead portion, it is preferable to be fixed in close contact with the outer peripheral surface of the lower portion of the room temperature lead portion, the side flow so as not to flow side It is preferable that a plug-in socket is further formed at an upper side of the room temperature lead portion.

여기에서, 상기 상온리드부의 승하강은, 리니어모터에 의해 이루어지는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the elevation of the room temperature lead portion is made of a linear motor.

또한, 상기 상온리드부는 구리(copper)로 형성되고, 상기 저온리드부는 황동(brass)으로 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the room temperature lead portion is formed of copper (copper), the low temperature lead portion is preferably formed of brass (brass).

상기 구성에 의해 본 발명은, 상온영역에 존재하는 상온리드부와, 저온영역에 존재하는 저온리드부를 별개로 형성하여, 저온리드부에 결합되는 상온리드부의 높이를 조절하여, 전류 용량에 따라 최적화된 전류리드의 형상, 즉 전류리드의 길이를 용이하게 가변되도록 하여, 최적화된 열전도도 및 줄열의 발생이 가능하도록 하여 열침입을 최소화시키는 효과가 있다.By the above configuration, the present invention, by forming the room temperature lead portion present in the room temperature region and the low temperature lead portion present in the low temperature region separately, by adjusting the height of the room temperature lead portion coupled to the low temperature lead portion, optimized according to the current capacity The shape of the current lead, that is, the length of the current lead can be easily changed, thereby enabling the generation of optimized thermal conductivity and joule heat, thereby minimizing thermal intrusion.

또한, 실험하고자 하는 전류 용량에 따라 상전도 전류리드의 길이를 가변함으로써 더욱 넓은 온도 범위에 대해 특성 평가를 수행할 수 있는 초전도 특성 평가기기에 사용할 수 있으며, 초전도 한류기, 케이블, 변압기 등 시간에 따라 부하(전류)가 변동하는 초전도 전력기기의 경우 변동부하에 따라 전류리드의 길이를 자동으로 가변함으로써 극저온 냉각시스템의 냉각 부하를 저감시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, by varying the length of the phase conducting current lead according to the current capacity to be tested, it can be used in a superconducting characteristic evaluation device capable of performing the characteristic evaluation over a wider temperature range. Accordingly, in the case of a superconducting power device having a variable load (current), the length of the current lead is automatically changed according to the variable load, thereby reducing the cooling load of the cryogenic cooling system.

본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이 극저온용기(1)에 하측 일부가 수용되어 상측부는 상온영역에 위치되며 하측부는 저온영역에 위치되어, 초전도 전류리드에 전류를 전달하는 상전도 전류리드에 관한 것이다.The present invention relates to a phase conduction current lead for transferring a current to a superconducting current lead, wherein a portion of the lower side is accommodated in the cryogenic vessel 1, the upper portion is positioned in the normal temperature region, and the lower portion is positioned in the low temperature region, as shown in FIG. 1. will be.

여기에서 상온영역이라 함은 일반적으로 극저온 냉동기에 의해 냉각되지 않은 극저온용기 외부를 말하며, 본 발명에서는 편의상 대략 300K 정도의 온도 영역을 상온영역이라 한다. 그리고 저온영역이라 함은 상온에서 극저온까지의 온도 영역을 말하며, 본 발명에서는 대략 300K 이하에서 77K까지의 온도 영역을 일컫는다. 한편, 77K 이하의 온도를 가지는 영역은 극저온영역이 된다.Here, the room temperature region generally refers to the outside of the cryogenic container which is not cooled by the cryogenic freezer. In the present invention, the temperature region of about 300K is referred to as a room temperature region for convenience. The low temperature region refers to a temperature range from room temperature to cryogenic temperature, and in the present invention, refers to a temperature range of about 300K or less to 77K. On the other hand, a region having a temperature of 77 K or less becomes a cryogenic region.

따라서, 본 발명에 따른 상전도 전류리드는 외부에서 극저온용기 내에 있는 초전도 마그네트에 전류를 공급하기 위한 것으로서, 일부는 극저온용기 외부의 상온영역에 존재하게 되며, 일부는 극저온용기 내부의 저온영역에 위치하게 된다.Therefore, the phase conduction current lead according to the present invention is for supplying a current to the superconducting magnet in the cryogenic vessel from the outside, some are present in the room temperature region outside the cryogenic vessel, some are located in the low temperature region inside the cryogenic vessel Done.

일반적으로 초전도 시스템에서의 상전도 전류리드는 열전도도를 최소화하고, 최적화된 줄열의 발생을 위해 길이 방향으로 길게 형성되며, 본 발명에서는 편의상 상전도 전류리드가 수직으로 설치된다고 보면, 상온영역에 위치하는 부분을 상전도 전류리드에서 상측부로 보고, 저온영역에 위치하는 부분을 상전도 전류리드에서 하측부로 본다. 경우에 따라서는, 극저온용기의 형태나 초전도 시스템의 종류에 따라 상전도 전류리드가 수평으로 설치될 수도 있으며, 이 때는 좌우측부로 상온영역 및 저온영역으로 나누어지게 된다.In general, the phase conduction current lead in the superconducting system is formed long in the longitudinal direction for minimizing the thermal conductivity and generating optimized Joule heat, and in the present invention, the phase conduction current lead is installed vertically for convenience, and is located in the room temperature region. The upper part of the phase conduction current lead is viewed as the upper part, and the part located in the low temperature region is viewed as the lower part of the phase conduction current lead. In some cases, the phase conducting current leads may be horizontally installed depending on the type of the cryogenic vessel or the type of the superconducting system. In this case, the left and right portions may be divided into a room temperature region and a low temperature region.

여기에서 저온영역에 위치하게 되는 저온리드부는, 극저온용기의 외부 또는 극저온영역에서의 초전도 전류리드로부터 전달되는 열이 최소화되도록 하고, 초전도 전류리드에 의해 전달된 냉기로 인해 냉각되는 것을 방지하기 위해 최적화된 줄열이 발생되어야 하므로, 전류리드의 재질이 결정되면, IxL/A=상수(constant)(재질에 따라 결정)의 관계식에 따라 통전 전류(I), 전류리드 길이(L), 단면적(A)이 결정되게 되는 것이다.Here, the low temperature lead portion located in the low temperature region is optimized to minimize the heat transferred from the superconducting current lead in the cryogenic vessel or the low temperature region, and to prevent cooling due to the cold air transferred by the superconducting current lead. Since the Joule heat should be generated, when the material of the current lead is determined, the conduction current (I), current lead length (L), and cross-sectional area (A) according to the relation of IxL / A = constant (depending on the material). This will be determined.

본 발명은 도시된 바와 같이 상온영역에 존재하는 상온리드부(100)와, 저온영역에 존재하는 저온리드부(200)를 별개로 형성하여, 저온리드부(200)에 결합되는 상온리드부(100)의 길이를 조절하여, 전류 용량에 따라 최적화된 전류리드의 형상, 즉 전류리드의 길이를 가변되도록 하여, 최적화된 열전도도 및 줄열의 발생이 가능하도록 한 것이다.According to the present invention, the room temperature lead portion 100 existing in the room temperature region and the low temperature lead portion 200 present in the low temperature region are separately formed, and the room temperature lead portion coupled to the low temperature lead portion 200 ( By adjusting the length of 100), the shape of the optimized current lead, that is, the length of the current lead is varied according to the current capacity, thereby enabling the generation of optimized thermal conductivity and joule heat.

상기 상온리드부(100)는 극저온용기의 외부 즉, 상온영역에 위치하게 되며, 상단부에는 결합공(110)이 형성되어 외부의 전력 공급 장치와 전기적으로 연결되게 된다. 즉, 상기 상온리드부(100)의 상측으로는 상기 결합공(110)을 통해 외부의 전력 공급 장치의 전선 등과 연결되어 전류를 공급하여, 하측부는 후술할 저온리드부(200)와 결합되어 저온영역에 위치하게 된다.The room temperature lead unit 100 is positioned outside the cryogenic vessel, that is, at a room temperature region, and a coupling hole 110 is formed at an upper end thereof to be electrically connected to an external power supply device. That is, the upper side of the room temperature lead portion 100 is connected to the wire of the external power supply device through the coupling hole 110 to supply a current, the lower portion is coupled to the low temperature lead portion 200 to be described later low temperature It is located in the area.

그리고, 상기 저온리드부(200)는 상측부에 상기 상온리드부(100) 하측부가 수용결합되는 수용부(210)가 형성되고, 상기 수용부(210) 내부에서 상기 상온리드부(100)가 승하강하도록 형성된다.In addition, the low temperature lead part 200 has an accommodating part 210 in which the lower part of the room temperature lead part 100 is accommodated and coupled to an upper side thereof, and the room temperature lead part 100 is formed inside the accommodating part 210. It is formed to descend.

상기 상온리드부(100) 및 저온리드부(200)의 결합은 가압고정수단(300)에 의해 전기적, 기계적으로 접촉되도록 밀착결합되어 고정되는 것이 바람직하다.The combination of the room temperature lead portion 100 and the low temperature lead portion 200 is preferably tightly coupled and fixed to the electrical and mechanical contact by the pressure fixing means (300).

상기 가압고정수단(300)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 바람직하게는 상기 상온리드부(100)의 하측부 외주면에 형성된 나사산(310)과, 이에 대응되어 상기 수용부(210) 측면에 형성된 나사산(310)에 의해 상기 상온리드부(100)의 회전에 의해 상기 저온리드부(200)와 나사결합되는 것이다.As shown in FIG. 4, the pressure fixing means 300 preferably includes a thread 310 formed on an outer circumferential surface of the lower part of the room temperature lead part 100, and correspondingly to the side of the receiving part 210. It is to be screwed with the low temperature lead portion 200 by the rotation of the room temperature lead portion 100 by the formed thread 310.

즉, 상기 저온리드부(200)의 수용부(210)로부터 상기 상온리드부(100)의 나사 풀림 및 잠금에 의해 상기 저온리드부(200)의 수용부(210) 내부에서 상기 상온리드부(100)가 승하강되도록 형성된다. 이러한 승하강 정도는 저온영역에 존재하게 되는 최적화된 형상 즉, 전류리드의 길이를 가변시키게 되는 것이다.That is, the room temperature lead portion (3) inside the accommodating portion 210 of the low temperature lead portion 200 by unscrewing and locking the room temperature lead portion 100 from the accommodating portion 210 of the low temperature lead portion 200. 100) is formed to move up and down. This degree of elevation is to vary the length of the current shape, that is, the optimized shape that exists in the low temperature region.

여기에서, 상기 가압고정수단(300)은, 상기 상온리드부(100)의 하면부 및 상기 저온리드부(200)의 수용부(210) 저면부를 결합시키는 탄성스프링(320)이 더 형성되어, 상기 상온리드부(100) 및 저온리드부(200)의 나사결합부위가 더욱 밀착결합되도록 하여, 상기 상온리드부(100) 및 저온리드부(200)가 전기적, 기계적으로 완전히 접촉되도록 한다.Here, the pressure fixing means 300 is further formed with an elastic spring 320 for coupling the lower surface portion of the room temperature lead portion 100 and the lower surface portion of the receiving portion 210 of the low temperature lead portion 200, The screw coupling portion of the room temperature lead portion 100 and the low temperature lead portion 200 is more closely coupled, so that the room temperature lead portion 100 and the low temperature lead portion 200 are completely in electrical and mechanical contact.

또한, 상기 상온리드부(100)의 승하강 시 상온리드부(100)가 측면으로 무단 유동되지 않도록 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 상온리드부(100)의 상측부 즉, 상온영역에 파워슬립링(power-slip ring)(330)이 더 형성되어 상기 상온리드부(100)의 상측부를 잡아주도록 한다. 이는 상기 상온리드부(100)가 저온리드부(200)에서의 나사결합 또는 해제시 중심에서 기울어지거나 유동되지 않도록 잡아주어 저온리드부(200)와 안정적인 접속이 이루어지도록 한다.In addition, as shown in FIG. 5 so that the room temperature lead unit 100 does not flow freely sideways when the room temperature lead unit 100 is elevated, the upper portion of the room temperature lead unit 100, that is, the power in the room temperature region A slip ring (power-slip ring) 330 is further formed to hold the upper side of the room temperature lead portion 100. This allows the room temperature lead part 100 to be inclined or flows from the center when screwing or releasing from the low temperature lead part 200 so that a stable connection with the low temperature lead part 200 is achieved.

여기에서, 상기 상온리드부(100)의 나사 결합 및 해제의 편의 및 정확성을 위해 상기 상온리드부(100) 상단에 회전모터(rotating motor)(400)를 연결시켜, 전류의 용량에 따라 최적화된 상온리드부(100)의 회전수를 미리 입력하여, 자동 제어되도록 형성시킬 수도 있다.Here, by connecting the rotating motor (400) to the top of the room temperature lead portion 100 for the convenience and accuracy of screwing and release of the room temperature lead portion 100, optimized according to the capacity of the current The rotational speed of the room temperature lead unit 100 may be input in advance to be automatically controlled.

또한, 상기 가압고정수단(300)의 또 다른 실시예로써, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 저온리드부(200)의 수용부(210) 측면에 플러그인소켓(plug-in socket)(340)이 형성되어, 상기 상온리드부(100)의 하측부 외주면과 밀착결합 고정되는 것이 바람직하다. 상기 플러그인소켓(340)은, 상기 수용부(210)에 판상스프링 형태로 형성되어, 상기 상온리드부(100)가 상기 저온리드부(200)의 수용부(210) 내부에서 승하강됨에 따라 상기 상온리드부(100)의 측면을 탄성가압하여, 상기 상온리드부(100)를 일정 위치에 고정시킴과 동시에 저온리드부(200)와 밀착결합되도록 한다.In addition, as another embodiment of the pressure fixing means 300, as shown in Figure 6, the plug-in socket (340) on the side of the receiving portion 210 of the low-temperature lead portion 200 Is formed, it is preferable to be in close contact with the outer peripheral surface of the lower portion of the room temperature lead portion 100. The plug-in socket 340 is formed in the shape of a plate-like spring on the receiving portion 210, the room temperature lead portion 100 is raised and lowered inside the receiving portion 210 of the low temperature lead portion 200 By elastically pressing the side surface of the room temperature lead portion 100, while fixing the room temperature lead portion 100 in a predetermined position to be in close contact with the low temperature lead portion 200.

또한, 상기 상온리드부(100)의 승하강 시 상온리드부(100)가 측면으로 무단 유동되지 않도록 상기 상온리드부(100)의 상측부 즉, 상온영역에 플러그인소켓(340)을 더 형성시켜, 상기 상온리드부(100)의 상측부를 잡아주도록 한다. 이는 상기 상온리드부(100)를 저온리드부(200)의 수용부(210) 내부로 밀어 넣거나 당길 때 중심에서 기울어지거나 유동되지 않도록 잡아주어 저온리드부(200)와 안정적인 접속이 이루어지도록 한다.In addition, the plug-in socket 340 is further formed on the upper part of the room temperature lead part 100, that is, the room temperature region, so that the room temperature lead part 100 does not flow to the side when the room temperature lead part 100 is elevated. , To hold the upper side of the room temperature lead portion (100). This ensures stable connection with the low temperature lead part 200 by holding the room temperature lead part 100 so as not to be tilted or flowed from the center when the room temperature lead part 100 is pushed into or pulled into the receiving part 210 of the low temperature lead part 200.

여기에서, 상기 상온리드부(100)의 상기 저온리드부(200)의 수용부(210) 내부로의 결합 및 해제의 편의 및 정확성을 위해 상기 상온리드부(100) 상단에 리니어모터(linear motor)(500)를 연결시켜, 전류의 용량에 따라 최적화된 상온리드부(100)의 유동거리를 미리 입력하여, 자동 제어되도록 형성시킬 수도 있다.Here, the linear motor (linear motor) on the top of the room temperature lead portion 100 for the convenience and accuracy of the coupling and release of the room temperature lead portion 100 into the receiving portion 210 of the low temperature lead portion 200 ) 500 may be connected to input the flow distance of the room temperature lead portion 100 optimized in accordance with the capacity of the current in advance, and may be formed to be automatically controlled.

상기와 같은 구성을 가지는 상온리드부(100)는 구리(copper)로 형성되고, 저온리드부(200)는 황동(brass)으로 형성되는 것이 바람직하다. 일반적으로, 구리의 경우 황동보다 최적화된 단면적이 약 1/5로 매우 작으므로, 비슷한 구리와 황동을 동시에 사용하게 될 경우에는 구리의 길이는 무시되게 된다.Room temperature lead portion 100 having the above configuration is formed of copper (copper), it is preferable that the low temperature lead portion 200 is formed of brass (brass). In general, the optimized cross-sectional area of copper is about 1/5 smaller than that of brass, so the length of copper is ignored when similar copper and brass are used simultaneously.

따라서 구리로 형성된 상온리드부(100)의 위치를 승하강시킴에 따라 최적화된 길이(L)가 가변되게 된다. 즉, 최적화된 길이(L)는 저온리드부(200)의 하측부에서 상기 상온리드부(100)의 하면까지이므로, 상온리드부(100)의 위치가 변함에 따라 최적화된 길이(L)가 변하게 되는 것이다. 일반적으로 최적화된 길이(L)는 전류 용량에 따라 달라지게 되며, 사용하는 전류 용량에 대응되어 상기 상온리드부(100)의 위치를 변화시켜 저온영역에 존재하는 최적화된 형상, 즉, 길이를 가변시킬 수 있는 것이다.Therefore, as the position of the room temperature lead portion 100 formed of copper is raised and lowered, the optimized length L is variable. That is, since the optimized length L is from the lower side of the low temperature lead part 200 to the lower surface of the room temperature lead part 100, the optimized length L is changed as the position of the room temperature lead part 100 is changed. It will change. In general, the optimized length L varies according to the current capacity, and the optimized shape existing in the low temperature region, that is, the length is varied by changing the position of the room temperature lead part 100 corresponding to the current capacity to be used. It can be done.

만약에, 상온리드부(100)나 저온리드부(200)가 동일한 재질로 형성된다면, 최적화된 길이(L)는 상온리드부(100)와 저온리드부(200) 전체의 길이가 될 것이며, 이 또한 상온리드부(100)의 높이의 조절에 의해 최적화된 길이(L)의 제어가 어느 정도 가능할 수도 있으나, 전기전도도가 높은 구리, 열전도도가 높은 황동에 의해 최적화된 길이(L)의 존재가 저온영역에 위치되도록 하여 에너지의 낭비를 줄일 수 있어 더욱 바람직하다.If the room temperature lead portion 100 or the low temperature lead portion 200 is formed of the same material, the optimized length (L) will be the entire length of the room temperature lead portion 100 and the low temperature lead portion 200, This may also be possible to some extent control of the optimized length (L) by adjusting the height of the room temperature lead portion 100, the presence of the length (L) optimized by copper with high electrical conductivity, brass with high thermal conductivity It is more preferable to be located in the low temperature region to reduce the waste of energy.

따라서, 최적화된 줄열 발생 및 열전도도의 최소화를 위해, 전류리드의 재질이 결정된 상태에서, IxL/A=상수(constant)의 관계식에 따라 통전 전류(I), 전류리드의 최적화된 길이(L) 및 단면적(A)이 결정되게 되는데, 상전도 전류리드의 길이를 가변시킴으로써 통전전류의 크기에 따라 용이하게 길이 대 단면적비를 바꿀 수 있는 것이다.Therefore, in order to optimize the generation of joule heat and minimize the thermal conductivity, in the state where the material of the current lead is determined, the energizing current (I) and the optimized length (L) of the current lead according to the relationship of IxL / A = constant. And the cross-sectional area (A) is determined, by varying the length of the phase conduction current lead it is possible to easily change the length to cross-sectional area ratio according to the size of the conduction current.

이에 의해 실험하고자 하는 전류 용량에 따라 전류리드의 길이를 가변함으로써, 더욱 넓은 온도 범위에 대해 특성 평가를 수행할 수 있는 초전도 특성 평가기기에 사용되거나, 초전도 한류기, 케이블, 변압기 등 시간에 따라 부하(전류)가 변동하는 초전도 전력기기의 경우 변동부하에 따라 상전도 전류리드를 자동으로 가변함으로써 극저온 냉각시스템의 냉각 부하를 저감시킬 수 있다.By varying the length of the current lead according to the current capacity to be tested, it is used in a superconducting characteristic evaluator that can perform characteristic evaluation over a wider temperature range, or loads according to time such as a superconducting current limiter, cable, transformer, etc. In the case of a superconducting power device having a variable current, the cooling load of the cryogenic cooling system can be reduced by automatically changing the phase conduction current lead according to the variable load.

도 1 - 일반적인 전도 냉각형 초전도 마그네트 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 도.1-schematically shows the structure of a typical conduction cooling superconducting magnet device.

도 2 - 종래의 상전도 전류리드의 단면도.2-A cross-sectional view of a conventional phase conducting current lead.

도 3 - 일반적인 300K~77K 전도 냉각 방식의 전류리드에 대한 최적화 설계 데이터를 나타낸 도.3 shows optimization design data for current leads of a typical 300K ~ 77K conduction cooling scheme.

도 4 - 본 발명에 따른 용량 가변형 상전도 전류리드에 대한 단면도.4 is a cross-sectional view of a capacitively variable phase conducting current lead according to the present invention.

도 5 - 본 발명의 다른 실시예에 따른 용량 가변형 상전도 전류리드에 대한 단면도.5 is a cross-sectional view of a capacitively variable phase conducting current lead according to another embodiment of the present invention.

도 6 - 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 용량 가변형 상전도 전류리드에 대한 단면도.6 is a cross-sectional view of a capacitive variable phase conducting current lead according to another embodiment of the present invention.

<도면에 사용된 주요부호에 대한 설명><Description of Major Symbols Used in Drawings>

100 : 상온리드부 110 : 결합공100: room temperature lead portion 110: coupling hole

200 : 저온리드부 210 : 수용부200: low temperature lead portion 210: receiving portion

300 : 가압고정수단 310 : 나사산300: pressure fixing means 310: thread

320 : 탄성스프링 330 : 파워슬립링320: elastic spring 330: power slip ring

340 : 플러그인소켓 400 : 회전모터340: plug-in socket 400: rotating motor

500 : 리니어모터 L : 최적화된 길이500: Linear Motor L: Optimized Length

Claims (9)

극저온용기에 하측 일부가 수용되어 상측부는 상온영역에 위치되며 하측부는 최적화된 길이 및 단면적을 가지는 형상으로 저온영역에 위치되어, 초전도 전류리드에 전류를 전달하는 상전도 전류리드에 있어서,In the low temperature container in which the lower part is accommodated in the cryogenic container, the upper part is located in the room temperature region, and the lower part is located in the low temperature region in a shape having an optimized length and cross-sectional area. 상온영역에 위치하게 되며, 결합공(110)이 형성된 상온리드부(100)와;It is positioned in the room temperature region, the room temperature lead portion 100 is formed with a coupling hole 110; 상측부에 상기 상온리드부(100) 하측부가 수용결합되도록 수용부(210)가 형성되고, 상기 수용부(210) 내부에서 상기 상온리드부(100)가 승하강함에 따라 저온영역에 존재하게 되는 최적화된 길이(L)가 가변되는 저온리드부(200)와;An accommodating part 210 is formed at an upper side to accommodate the lower part of the room temperature lead part 100 and is present in the low temperature region as the room temperature lead part 100 moves up and down inside the accommodating part 210. A low temperature lead part 200 having an optimized length L varying; 상기 상온리드부(100) 및 상기 저온리드부(200)가 밀착결합되도록 형성된 가압고정수단(300);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 용량 가변형 상전도 전류리드.Capacitively variable phase conduction current lead, characterized in that it comprises a; the room temperature lead portion 100 and the low-temperature lead portion 200 is formed in close contact with the pressing fixing means (300). 제 1항에 있어서, 상기 가압고정수단(300)은,The method of claim 1, wherein the pressure fixing means 300, 상기 상온리드부(100)의 하측부 외주면에 형성된 나사산(310)과, 상기 저온리드부(200)의 수용부(210) 측면에 형성된 나사산(310)에 의해 상기 상온리드부(100)와 상기 저온리드부(200)가 나사결합되어 고정되는 것을 특징으로 하는 용량 가변형 상전도 전류리드.The room temperature lead part 100 and the screw thread 310 are formed on the outer peripheral surface of the lower part of the room temperature lead part 100 and the thread 310 formed on the receiving part 210 side surface of the low temperature lead part 200. Capacitance variable phase conduction current lead characterized in that the low-temperature lead portion 200 is fixed by screwing. 제 2항에 있어서, 상기 가압고정수단(300)은,The method of claim 2, wherein the pressure fixing means 300, 상기 상온리드부(100)의 하면부 및 상기 저온리드부(200)의 수용부(210) 저면부를 결합시키는 탄성스프링(320)이 더 형성되어, 상기 상온리드부(100) 및 저온리드부(200)의 나사결합부위가 밀착결합되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 용량 가변형 상전도 전류리드.An elastic spring 320 is further formed to couple the bottom surface of the room temperature lead part 100 and the bottom surface portion of the accommodation part 210 of the low temperature lead part 200 to form the room temperature lead part 100 and the low temperature lead part ( A variable capacitance phase conduction current lead, characterized in that the screw coupling portion of the 200 is formed to be in close contact. 제 3항에 있어서, 상기 상온리드부(100)의 승하강 시 측면 유동되지 않도록 상기 상온리드부(100)의 상측부에 파워슬립링(330)이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 용량 가변형 상전도 전류리드.According to claim 3, Capacitive variable phase conduction characterized in that the power slip ring 330 is further formed on the upper side of the room temperature lead portion 100 so as not to flow sideways when the room temperature lead portion 100 is raised and lowered Current lead. 제 4항에 있어서, 상기 상온리드부(100)의 승하강은,The method of claim 4, wherein the rising and lowering of the room temperature lead portion 100, 회전모터(400)에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 용량 가변형 상전도 전류리드.Capacitively variable phase conduction current lead, characterized in that made by a rotating motor (400). 제 1항에 있어서, 상기 가압고정수단(300)은,The method of claim 1, wherein the pressure fixing means 300, 상기 저온리드부(200)의 수용부(210) 측면에 플러그인소켓(340)이 형성되어, 상기 상온리드부(100)의 하측부 외주면과 밀착결합 고정되는 것을 특징으로 하는 용량 가변형 상전도 전류리드.The plug-in socket 340 is formed on the side of the accommodating portion 210 of the low temperature lead portion 200, and the capacitive variable phase conducting current lead is fixed in close contact with the outer peripheral surface of the lower portion of the room temperature lead portion 100. . 제 6항에 있어서, 상기 상온리드부(100)의 승하강 시 측면 유동되지 않도록 상기 상온리드부(100)의 상측부에 플러그인소켓(340)이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 용량 가변형 상전도 전류리드.According to claim 6, Capacitive variable phase conduction current characterized in that the plug-in socket 340 is further formed on the upper side of the room temperature lead portion 100 so as not to flow sideways when the room temperature lead portion 100 is raised and lowered lead. 제 6항에 있어서, 상기 상온리드부(100)의 승하강은,According to claim 6, The rising and lowering of the room temperature lead portion 100, 리니어모터(500)에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 용량 가변형 상전도 전류리드.Capacitively variable phase conducting current lead, characterized in that made by a linear motor (500). 제 1항 내지 제 8항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 상온리드부(100)는 구리(copper)로 형성되고, 상기 저온리드부(200)는 황동(brass)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 용량 가변형 상전도 전류리드.According to any one of claims 1 to 8, wherein the room temperature lead portion 100 is made of copper (copper), the low temperature lead portion 200 is characterized in that the capacitance is formed of brass (brass) Variable phase conduction current leads.
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