KR20110067316A - 연속 임계전류 측정장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 초전도 선재의 임계전류를 측정하기 위한 장치에 관한 것으로서, 초전도 선재를 액체 질소 용기 내에서 이송하면서 초전도 선재의 임계전류를 측정하는 장치에 있어서, 릴투릴 장치에 의해 초전도 선재의 계속적인 공급과 이송이 이루어지며, 휠타입의 전류단자 및 전압단자를 적용하여 초전도 선재가 상기 전류단자 및 전압단자에 접촉되어 등선속으로 이송되면서 실시간 임계전류 측정이 이루어지는 것을 특징으로 하는 연속 임계전류 측정장치를 기술적 요지로 한다. 이에 의해 릴투릴 장치에 의해 초전도 선재를 연속적으로 공급하면서 휠타입의 전류단자에 의해 전류를 인가하고, 휠타입의 전압단자로 전압을 측정하여 초전도 선재의 손상없이 임계전류를 연속적으로 측정할 수 있으며, 전류단자 사이의 내부 전압단자에 의한 임계전류 특성 뿐만 아니라, 외부 전압단자를 구비하여 전류가 통전되는 전 구간에 대해 전압을 측정할 수 있으므로 초전도 선재의 손상을 방지할 수 있는 이점이 있다.
초전도 선재 임계전류 연속 전류단자 전압단자

Description

연속 임계전류 측정장치{measuring devices of continuous ctitical current}
본 발명은 초전도 선재의 임계전류를 측정하기 위한 장치에 관한 것으로서, 특히 릴투릴 장치에 의해 초전도 선재를 연속적으로 공급하면서 휠타입의 전류단자 및 전압단자에 의해 초전도 선재의 손상없이 임계전류를 연속적으로 측정할 수 있는 연속 임계전류 측정장치에 관한 것이다.
초전도 선재가 산업화되는 시점에 있어서 빠른 제조속도가 요구되고 있고, 이와 병행하여 초전도 선재의 품질을 결정하는 빠르면서 정확한 측정방법이 요구되고 있으며, 초전도 선재에 손상을 주지 않고 빠르고 정확하게 품질을 측정할 수 있는 방법이 요구되고 있다.
기존의 초전도 선재의 임계전류 측정방법으로는 4단자 임계전류 측정방법으로서, 초전도 선재에 전류단자 2개와 그 사이에 전압단자 2개를 배치하고 전류단자에 전류를 통전시켜 임계전류를 측정하는 것이다.
이러한 방법은 직접 선재에 통전시키므로 비교적 정확한 임계전류를 얻을 수 있는 반면에, 임계전류 측정시 과전류, 전류, 전압단자에 의한 선재에 가하는 하중, 측정을 위한 단자 형성시 납땜 작업 등에 의하여 초전도 선재가 손상되기 쉬운 단점이 있으며, 길이가 긴 선재의 임계전류를 측정하는 것으로는 부적절하다. 따라서 길이가 긴 테이프의 임계전류를 측정하기 위해서는 납땜을 하지 않고 각 단자의 물리적인 접촉에 의해 전류를 흘리면서 전압을 측정하는 접촉식 임계전류 측정 방법이 도입되어야 한다.
종래의 장선의 선재의 임계전류 측정하는 방법으로써, 크게 2가지 정도가 사용되고 있다.
첫째는 초전도 선재의 임계전류를 배치(batch)형으로 측정하는 것으로, 초전도 선재가 액체 질소 용기 내에 위치하고 있는 2개의 초전도 선재 가이드 롤러 사이를 지나가도록 한다. 그리고 초전도 선재의 아래에는 선재가 쳐지는 것을 방지하기 위하여 지지대가 형성되어 있다. 그리고 4단자법에 의한 임계전류 측정을 위하여 4개의 단자를 고온 초전도 테이프 상에 순서대로 (+)전류단자, (+)전압단자, (-)전압단자, (-)전류단자를 배치시켜 각 단자들이 위에서 아래로 내려와 초전도 선재와 접촉하게 되면, 전류단자에서 전류를 흘리면서 전압단자에서 초전도 선재의 전압을 측정하는 방법이다.
두번째 측정방법은 가이드롤러를 따라 테이프를 연속으로 보내면서 임계전류를 측정하는 장치로, 초전도 선재를 액체 질소 용기 내에 있는 가이드 롤러 사이를 지나가게 한다. 여기서, 상기 가이드 롤러는 (+)전류단자를 겸하고 있으며, 또한 다른 가이드 롤러는 (-)전류단자를 겸하고 있다. 이처럼 가이드 롤러가 초전도 선재를 이송시킬 뿐만 아니라 초전도 선재에 전류를 흘릴 수 있는 역할을 겸하고 있 다. 그래서 초전도 선재가 움직이는 상태에서 전압을 측정하기 위해서는 별도의 단자가 필요한데, (+)전압단자용 롤러와 (-)전압단자용 롤러가 전압단자 역할을 한다. 연속형 임계전류 측정 장치를 사용하기 위해서는 초전도 선재 가이드롤러 사이의 초전도 선재를 강하게 당겨 초전도 선재 가이드롤러와 초전도 선재의 밀착력을 높여야 접촉저항을 줄일 수가 있다. 따라서 이러한 방법은 강도가 높은 초전도 선재의 임계전류 측정에 적합하다.
그러나, 현재까지의 고온초전도 테이프는 외피가 대부분 은(Ag) 또는 은 합금을 사용하고 있어 강도가 약하다. 따라서 강도가 약한 특성을 지닌 초전도 선재의 특성상 연속형 임계전류 측정 장치는 사용이 거의 불가능하므로, 배치
(batch) 형 임계전류 측정 장치를 사용하여야 한다.
또한, 종래의 배치형 임계전류 측정 장치는 접촉식으로만 임계전류(Ic)를 측정할 수 있으며, 전류 및 전압단자에 인가되는 압력이 중요한 변수가 된다. 즉, 전류 통전을 위한 전류단자에서의 충분한 접촉면적을 확보하기 위해 압력을 인가하는 과정에서 과도한 압력에 의해 초전도 선재에 손상이 발생할 수 있으며 너무 압력이 약하면 전류 통전 때 접촉저항에 의한 측정 에러가 생기게 된다. 또한 전압단자에서도 마찬가지로 가하여지는 압력이 너무 낮으면 전압 측정에서 노이즈가 발생할 수 있으며, 너무 높으면 초전도 선재에 손상이 생길 수 있다. 따라서 임계전류(Ic) 측정의 정확성과 신뢰성을 확보할 수 있는 측정 장치를 구축하여야 한다.
이러한 배치형 임계전류 측정 장치와 연속형 임계전류 측정 장치를 이용한 종래기술로써, 대한민국등록특허 0513208호, 미국등록특허 US5936394호, US7554317B2호가 있다.
이러한 종래의 기술들은 엄밀한 의미에서 연속적인 임계전류 측정이 아니다. 즉, 연속적으로 선재가 이송되면서 측정이 되는 것이 아니고, 측정시에는 선재의 이송을 멈추고, 전류를 인가할 수 있는 평판단자와 전압을 측정하는 평판단자가 선재를 누른 상태에서 측정이 이루어지게 된다. 만약, 장선의 초전도 선재의 경우에는 이러한 go-and-stop 형식으로 전류 또는 전압단자를 올렸다 내렸다 하는 동작을 반복하여야 하므로, 특히 장선의 초전도 선재의 경우에는 임계전류 측정 시간이 많이 소요되는 단점이 있다. 또한, US7554317B2호 기술의 경우에는 전류단자를 휠타입으로 연속적으로 전류를 인가할 수 있게 하였으나, 전압단자의 형상이 휠타입이 아니어서 제대로 된 연속 공정을 진행할 수 없는 단점이 있다.
또한, 종래의 초전도 선재의 이송과 전압 또는 전류단자로 사용되는 가이드롤러 또는 휠타입의 단자는 전류의 공급이 주로 선접촉에 의해 이루어져 통전 전류가 높지 않을 뿐만 아니라, 회전 마찰이 증가하여 접촉저항이 높은 단점이 있다.
또한, 초전도 선재와 전류 및 전압단자 간의 밀착력이 떨어져 접촉저항이 증가하는 단점이 있으며, 전류단자와 전압단자 간의 전압의 측정이 불가능하여, 초전도 선재의 모든 영역에 대해 임계전류의 측정이 이루어지지 않는 단점이 있다.
본 발명은 릴투릴 장치에 의해 초전도 선재를 연속적으로 공급하면서 휠타입의 전류단자 및 전압단자에 의해 초전도 선재의 손상없이 임계전류를 연속적으로 측정할 수 있는 연속 임계전류 측정장치의 제공을 그 목적으로 한다.
또한, 상기 전류단자 사이의 전압단자에 의한 임계전류 특성 뿐만 아니라, 전류단자의 외측에도 전압단자를 구비하여 전류가 통전되는 전 구간에 대해 전압을 측정할 수 있는 연속 임계전류 측정장치의 제공을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 초전도 선재를 액체 질소 용기 내에서 이송하면서 초전도 선재의 임계전류를 측정하는 장치에 있어서, 릴투릴 장치에 의해 초전도 선재의 계속적인 공급과 이송이 이루어지며, 휠타입의 전류단자 및 전압단자를 적용하여 초전도 선재가 상기 전류단자 및 전압단자에 접촉되어 등선속으로 이송되면서 실시간 임계전류 측정이 이루어지는 것을 특징으로 하는 연속 임계전류 측정장치를 기술적 요지로 한다.
또한, 상기 전압단자는 상기 전류단자의 안쪽에 위치하는 내부 전압단자와, 상기 전류단자의 바깥쪽에 위치하는 외부 전압단자를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 내부 전압단자 사이에는 이송되는 초전도 선재를 지지하는 지지바 또는 지지롤러가 더 형성되는 것이 바람직하다.
여기에서, 상기 내부 전압단자 사이에 다수개의 이송릴이 형성되어 초전도 선재가 멀티턴되도록 하여 이에 해당되는 길이 만큼의 임계전류 측정이 가능하도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전류단자에 접촉되는 초전도 선재는, 상기 전류단자에 적어도 반바퀴 이상 접촉되어 이송되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전압단자에 접촉되는 초전도 선재는, 상기 전류단자에 접촉되는 초전도 선재의 접촉단부 지점에서의 접선의 기울기보다 작은 방향으로 이송되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전류단자 및 전압단자는, 휠타입으로 형성되며, 측면을 따라 선재수용홈이 형성되고, 중심부 후방측으로 돌출되어 전류인가 및 전압측정을 위한 브러쉬 접촉부가 형성되는 것이 바람직하며, 상기 전류단자 및 전압단자는, 각각 브러쉬형 전류인입구조 및 전압측정구조에 의해 전류인입 및 전압측정이 이루어지는 것이 바람직하다.
여기에서, 상기 브러쉬형 전류인입구조 및 전압측정구조는, 상기 브러쉬 접촉부의 곡률에 대응되어 접촉형성되는 적어도 하나 이상의 브러쉬부와; 상기 브러쉬부에 전류인입 및 전압측정을 위해 외부단자와 연결된 도선부;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 브러쉬부는 한쌍이 스프링으로 연결되어 브러쉬부의 접촉압력을 조절하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 브러쉬형 전류인입구조 및 전압측정구조는, 상기 브러쉬 접촉부의 곡률에 대응되어 접촉형성되며, 적어도 하나 이상의 짝을 이루며 형성되는 브러 쉬부와; 상기 짝을 이루는 브러쉬부와 각각 연결되어 소정 각을 이루며, 스프링으로 연결되어 상기 브러쉬부의 접촉압력을 조절시키고 균형을 유지하는 조절암과; 상기 조절암의 일측으로 인입되어 상기 브러쉬부와 전기적으로 연결되어 전류를 공급하는 도선부;를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 초전도 선재는 속도조절부에 의해 등속으로 이송되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 초전도 선재에 기준전압을 인가하고, 이에 의해 발생되는 전류를 임계전류로 설정하고, 이상 전류가 발생될 때에는 분류기로 전류가 흐르도록 형성되는 것이 바람직하다.
상기 과제 해결 수단에 의해 본 발명은, 릴투릴 장치에 의해 초전도 선재를 연속적으로 공급하면서 휠타입의 전류단자에 의해 전류를 인가하고, 휠타입의 전압단자로 전압을 측정하여 초전도 선재의 손상없이 임계전류를 연속적으로 측정할 수 있으며, 전류단자 사이의 내부 전압단자에 의한 임계전류 특성 뿐만 아니라, 외부 전압단자를 구비하여 전류가 통전되는 전 구간에 대해 전압을 측정할 수 있으므로 초전도 선재의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 브러쉬형 전류인입구조 및 전압측정구조에 의해 전류단자 및 전압단자와의 접촉저항을 최소화하고, 통전 전류를 높일 수 있어 안정적인 전류 공급 및 전압 측정이 가능한 효과가 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하고자 한다. 도 1은 본 발명에 따른 연속 임계전류 측정장치의 주요부에 대한 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 연속 임계전류 측정장치의 전류단자 또는 전압단자에 대한 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 연속 임계전류 측정장치의 브러쉬형 전류인입구조 또는 전압측정구조에 대한 일실시예를 나타낸 구성도이며, 도 4는 본 발명에 따른 연속 임계전류 측정장치의 브러쉬형 전류인입구조 또는 전압측정구조에 대한 다른 실시예를 나타낸 구성도이며, 도 5는 본 발명에 따른 연속 임계전류 측정장치의 이송릴에 대한 사시도이다.
본 발명은 초전도 선재(10) 특히 릴투릴(reel-to-reel)로 공급되는 장선의 초전도 선재(10)의 임계전류의 연속적인 측정이 가능한 장치에 관한 것으로서, 초전도 선재(10)를 액체 질소 용기 내에서 이송하면서 초전도 선재(10)의 임계전류를 연속적으로 측정하는 것이다.
여기에서 릴투릴 장치라 함은 초전도 선재(10)를 공급하는 공급릴(20)과, 특성측정이 완료된 초전도 선재(10)를 권취하는 권취릴(30)로 이루어지며, 권취릴(30) 측에 일정 속도로 회전하는 모터를 연결하여 초전도 선재(10)의 등선속 이송이 이루어지도록 하는 것이다.
상기 공급릴(20)과 권취릴(30)은 액체 질소 용기 내에 수용되지 않아도 무방하며, 상기 모터에 인가된 임의의 장력값에 대응하여 초전도 선재(10)를 장력이 조절되면서 회전되며, 초전도 선재(10)의 이송거리 및 속도를 실시간으로 측정하여 일정 속도로 이송시키기 위해 공급릴(20) 또는 권취릴(30)에 인접하여 엔코더(encoder)와 같은 속도조절부(530)가 형성되도록 한다.
이와 같이 릴투릴 장치에 의해 초전도 선재(10)의 계속적인 공급과 이송이 이루어지는 가운데, 상기 공급릴(20)과 권취릴(30) 사이의 초전도 선재(10)가 이동하는 경로 상에 휠타입의 전류단자(100) 및 전압단자(200)를 형성하여 초전도 선재(10)가 상기 전류단자(100) 및 전압단자(200)에 접촉되어 등선속으로 이송되면서 실시간 임계전류 측정이 이루어지도록 하는 것이다. 이는 초전도 선재(10)를 누르지 않고 감아서 임계전류를 측정하므로 초전도 선재(10)에 손상이 가지 않게 된다.
이러한 임계전류 측정을 위한 릴투릴 장치의 모든 구성요소는 액체 질소 속에 투입되어도 화학적으로 안정한 절연소재의 FRP판 등에 고정되어 형성되며, 임계전류 측정시에는 내부와 외부를 밀폐하고, 상기 모든 구성요소가 결합된 FRP판을 액체 질소 용기 내부에 엔코더 아래까지 잠기도록 하여 임계전류 측정이 이루어지도록 한다.
기본적으로 본 발명에 따른 임계전류는 4단자법에 의해 측정되며, 초전도 선재(10)의 임의의 구간 양단에 각각 (+),(-)전류단자(100)가 형성되고, 그 사이에 (+),(-)전압단자(200)가 형성되어, 인가된 전류에 따른 전압을 측정하여 임계전류를 측정하게 된다.
또한, 상기 전류단자(100)는 초전도 선재(10)의 통전특성 및 임계전류 측정을 위해 초전도 선재(10)로 전류를 보내는 휠로써, 금(Au)이 코팅된 구리(Cu)를 사용하며, 전압단자(200)는 초전도 선재(10)에서 발생하는 전압을 측정하기 위한 휠 로써, 내식성이 있는 금속인 스테인레스 스틸 등을 사용하여 제작한다.
또한, 상기 전압단자(200)는 상기 초전도 선재(10)의 이송방향에 대해 상기 전류단자(100)의 안쪽에 위치하는 내부 전압단자(210)와, 상기 전류단자(100)의 바깥쪽에 위치하는 외부 전압단자(220)로 구성된다. 상기 내부 전압단자(210)는 그 사이에 이송되는 초전도 선재(10)의 임계전류를 측정하고자 하는 것이며, 상기 외부 전압단자(220)는 내부 전압단자(210)와 전류단자(100) 사이의 영역에서 임계전류를 측정하기 위한 것이다. 일반적으로, 전류단자(100) 및 내부 전압단자(210)에 의해 이루어지는 4단자법은 내부 전압단자(210) 사이의 임계전류만 측정할 수 있는 것으로, 만약 내부 전압단자(210)와 전류단자(100) 사이의 초전도 선재(10)에 결함이 존재할 경우에는 이 지점의 특성을 잡아내지 못하여 초전도 선재(10)의 손상(burn out)이 발생하게 된다. 따라서, 상기 외부 전압단자(220)는 전류단자(100)의 바깥쪽에서도 전압단자를 설치하여 전류가 통전되는 전구간에 대해 전압을 측정하도록 하여 초전도 선재(10)의 손상을 막을 수 있도록 한 것이다.
또한, 상기 전류단자(100)에 접촉되는 초전도 선재(10)는 상기 전류단자(100)에 적어도 반바퀴 이상 접촉되어 이송되도록 하여, 초전도 선재(10)에 안정적인 전류가 공급되도록 한다. 여기에서 상기 전압단자(200)는 전류단자(100) 보다 안쪽에 위치하도록 하여, 상기 전압단자(200)에 접촉되는 초전도 선재(10)는 상기 전류단자(100)에 접촉되는 초전도 선재(10)의 접촉단부 지점에서의 접선의 기울기보다 작은 각도(방향)로 이송되도록 한다. 즉, 전류단자(100)에 공급되는 초전도 선재(10)는 내부 전압단자(210)에서 소정 각도로 휘어져 공급되고, 다시 외부 전압단자(220)에서 소정 각도로 휘어져 이송되게 되는 것이다. 이는 초전도 선재(10)의 전압단자(200) 및 전류단자(100)에의 안정적인 접촉력을 유도하여 안정적인 전류인가 및 전압의 측정이 가능하도록 하기 위한 것이다.
한편, 상기 전류단자(100) 및 전압단자(200)는 도 2에 도시된 바와 같이, 휠타입으로 형성되며, 측면을 따라 선재수용홈(310)이 형성되고, 중심부 후방측으로 돌출되어 전류인가 및 전압측정을 위한 브러쉬 접촉부(320)가 형성된 것이다. 즉, 상기 전류단자(100) 및 전압단자(200)는 전체적으로 축을 중심으로 회전하는 원판형으로 형성되고, 측면에는 선재수용홈(310)이 형성되어 초전도 선재(10)가 수용 접촉되며, 후방측으로는 원통형의 브러쉬 접촉부(320)가 돌출되게 형성되어 후술할 브러쉬부(410)가 접촉되어 전류단자(100) 및 전압단자(200)의 회전과 상관없이 안정적이고 균일한 전류의 인가가 가능하도록 하여 접촉저항을 최소화하게 된다.
또한, 상기 전류단자(100) 사이, 엄밀하게는 내부 전압단자(210) 사이에는 이송되는 초전도 선재(10)를 지지하는 지지바 또는 지지롤러(510)가 더 형성되도록 한다. 이는 장선 영역의 임계전류를 측정할 경우에 내부 전압단자(210) 사이가 너무 멀면 초전도 선재(10)가 처지기 때문에 이를 방지하기 위한 것이다.
또한, 상기 전류단자(100)에의 전류인가 및 전압단자(200)를 이용한 전압측정은 각각 브러쉬형 전류인입구조 및 전압측정구조에 의해 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 브러쉬형 전류인입구조 및 전압측정구조라 함은 상기 전류단자(100) 및 전압단자(200)의 브러쉬 접촉부(320)에 통전을 위한 브러쉬부(410)가 면접촉이 이 루어지도록 하고, 각 단자의 회전 여부와는 상관없이 일정한 전류의 인가 및 정확한 전압의 측정이 가능하도록 한 것이다. 또한, 브러쉬형 전류인입구조는 전류단자(100)의 중심축으로 전류를 인가하는 것이 아니라 초전도 선재(10)에 인접한 전류단자(100)의 에지에서 전류가 인가되도록 하여 전류손실을 최소화하고, 보다 정확한 전류값의 인입이 이루어지게 된다.
상기 브러쉬형 전류인입구조의 일실시예로 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 브러쉬 접촉부(320)의 곡률에 대응되어 접촉형성되는 적어도 하나 이상의 브러쉬부(410)와, 상기 브러쉬부(410)에 전류인입을 위해 외부단자와 연결된 도선부(430)로 이루어져, 상기 브러쉬부(410)에 의해 전류단자(100)에 전류를 인가하게 된다. 또한, 상기 전류단자(100)의 브러쉬부(410)는 필요에 따라 쌍으로 이루어져 두개씩 스프링으로 연결되어 브러쉬부(410)의 전류단자(100)의 브러쉬 접촉부(320)에의 접촉압력이 조절되도록 한다. 즉, 상기 브러쉬부(410)는 전류 용량에 따라 여러개로 형성시킬 수 있으며, 상기 브러쉬부(410)는 FRP판에 고정된 채 두개씩 쌍을 이루어 서로 스프링에 의해 결합되도록 하여 상기 전류단자(100)의 회전시 브러쉬 접촉부(320)에의 접촉 압력이 평행을 이루며 조절되도록 한다. 물론 이 형태는 브러쉬형 전압측정구조에도 적용될 수 있다.
또한, 상기 브러쉬형 전압측정구조의 일실시예로 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 브러쉬 접촉부(320)의 곡률에 대응되어 접촉형성되며, 적어도 하나 이상의 짝을 이루며 형성되는 브러쉬부(410)와, 상기 FRP판에 고정되고 짝을 이루는 브러쉬부(410)와 각각 연결되어 소정 각을 이루며, 스프링으로 연결되어 상기 브러쉬부(410)의 접촉압력을 조절시키고 서로 간에 균형을 유지시키는 조절암(420)과, 상기 조절암(420)의 일측으로 인입되어 상기 브러쉬부(410)와 전기적으로 연결되어 전류를 공급하는 도선부(430)로 구성되어, 상기 브러쉬부(410)에 의해 전압단자(200)로부터 전압을 측정하게 된다. 즉, 두개의 조절암(420)의 단부에 브러쉬부(410)가 형성되고, 상기 조절암(420)은 마치 탄성집게처럼 스프링으로 연결되어 브러쉬부(410)의 브러쉬 접촉부(320)에의 균일한 접촉압력을 유도하게 된다. 물론 이 형태는 브러쉬형 전류인입구조에도 적용될 수 있다.
특히, 전류단자(100)에 접촉되는 브러쉬형 전류인입구조에서 브러쉬부(410)가 적어도 2개 이상(2개, 4개, 6개)으로 형성되도록 하여 브러쉬부(410)와 브러쉬 접촉부(320)에의 접촉면적을 늘려 접촉저항을 낮추게 되고 통전전류를 높이게 되며, 쌍을 이루는 2개의 브러쉬부(410)는 스프링에 의해 접촉압력의 조절이 가능하여 휠타입의 전류단자(100)와 브러쉬부(410)와의 회전 마찰을 줄이게 된다. 그리고, 전류단자(100)에 접촉되는 브러쉬형 전압측정구조에서 브러쉬부(410)는 정확하고 안정적인 전압의 측정을 위해 2개 정도로 형성되는 것이 바람직하며, 각각의 브러쉬부(410)에 도선부(430)가 연결되지만 합쳐져 전압측정을 위한 외부단자와는 하나의 도선부(430)로 합쳐지게 된다.
여기에서, 상기 브러쉬부(410)는 회전하는 전류단자(100)에 전류를 공급하고, 회전하는 전압단자(200)로부터 전압을 측정하기 위한 것으로, 회전마찰이 적고, 접촉저항이 낮은 특징으로 가지고 있는 카본과 구리 합금의 금속재로 제작한다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 내부 전압단자(210) 사이에 다수개(도 5에는 2개)의 이송릴(520)이 형성되어 초전도 선재(10)가 멀티턴되도록 하여 이에 해당되는 길이 만큼의 임계전류 측정이 가능하여, 장선의 초전도 선재(10)의 임계전류 측정도 가능하게 된다. 즉, 상기 내부 전압단자(210) 사이에 다수개의 이송릴(520)이 예를 들어 위에 두 개 아래 두 개 총 4개가 형성되어 초전도 선재(10)가 멀티턴되어 이송되는 경우에는, 내부 전압단자(210) 사이에 그에 해당되는 만큼의 장선의 초전도 선재(10)가 존재하게 되어 양단의 내부 전압단자(210)로부터 임계전류 측정이 이루어지게 된다. 이에 대한 상세한 설명은 본 출원인이 출원(출원번호 10-2007-0110228)한 '초전도 테이프 이송장치'에 나타나 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 상기 초전도 선재(10)에 기준전압을 인가하고, 이에 의해 발생되는 전류를 임계전류로 설정하고, 이상 전류가 발생될 때, 즉, 급격한 임계전류 저하 및 단선 발생, 기준되는 전압에서 발생하는 저항 보다 높은 저항을 가진 전류가 발생될 때에는 분류기(by pass shunt)(540)로 전류가 우회하도록 하여 초전도 선재(10)의 손상을 막도록 한다.
이와 같이 릴투릴 장치에 의해 초전도 선재(10)를 연속적으로 공급하면서 휠타입의 전류단자(100)에 의해 전류를 인가하고, 휠타입의 전압단자(200)로 전압을 측정하여 연속적으로 초전도 선재(10)의 임계전류를 초전도 선재(10)의 손상없이 측정할 수 있으며, 전류단자(100) 사이의 내부 전압단자(210)에 의한 임계전류 특성 뿐만 아니라, 외부 전압단자(220)를 구비하여 전류가 통전되는 전 구간에 대해 전압을 측정할 수 있으므로 초전도 선재(10)의 손상을 방지할 수 있게 된다.
또한, 브러쉬형 전류인입구조 및 전압측정구조에 의해 전류단자(100) 및 전압단자(200)와의 접촉저항을 최소화하고, 통전 전류를 높일 수 있어 안정적인 전류 공급 및 전압 측정이 가능하게 된다.
도 1 - 본 발명에 따른 연속 임계전류 측정장치의 주요부에 대한 구성도.
도 2 - 본 발명에 따른 연속 임계전류 측정장치의 전류단자 또는 전압단자에 대한 사시도.
도 3 - 본 발명에 따른 연속 임계전류 측정장치의 브러쉬형 전류인입구조 또는 전압측정구조에 대한 일실시예를 나타낸 구성도.
도 4 - 본 발명에 따른 연속 임계전류 측정장치의 브러쉬형 전류인입구조 또는 전압측정구조에 대한 다른 실시예를 나타낸 구성도.
도 5 - 본 발명에 따른 연속 임계전류 측정장치의 이송릴에 대한 사시도.
<도면에 사용된 주요부호에 대한 설명>
10 : 초전도 선재 20 : 공급릴
30 : 권취릴 100 : 전류단자
200 : 전압단자 210 : 내부 전압단자
220 : 외부 전압단자 310 : 선재수용홈
320 : 브러쉬 접촉부 410 : 브러쉬부
420 : 조절암 430 : 도선부
510 : 지지롤러 520 : 이송릴
530 : 속도조절부 540 : 분류기

Claims (13)

  1. 초전도 선재(10)를 액체 질소 용기 내에서 이송하면서 초전도 선재(10)의 임계전류를 측정하는 장치에 있어서,
    릴투릴 장치에 의해 초전도 선재(10)의 계속적인 공급과 이송이 이루어지며, 휠타입의 전류단자(100) 및 전압단자(200)를 적용하여 초전도 선재(10)가 상기 전류단자(100) 및 전압단자(200)에 접촉되어 등선속으로 이송되면서 실시간 임계전류 측정이 이루어지는 것을 특징으로 하는 연속 임계전류 측정장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 전압단자(200)는 상기 전류단자(100)의 안쪽에 위치하는 내부 전압단자(210)와, 상기 전류단자(100)의 바깥쪽에 위치하는 외부 전압단자(220)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 연속 임계전류 측정장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 내부 전압단자(210) 사이에는 이송되는 초전도 선재(10)를 지지하는 지지바 또는 지지롤러(510)가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 연속 임계전류 측정장치.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 내부 전압단자(210) 사이에 다수개의 이송릴(520)이 형성되어 초전도 선재(10)가 멀티턴되도록 하여 이에 해당되는 길이 만큼의 임계전류 측정이 가능한 것을 특징으로 하는 연속 임계전류 측정장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 전류단자(100)에 접촉되는 초전도 선재(10)는, 상기 전류단자(100)에 적어도 반바퀴 이상 접촉되어 이송되는 것을 특징으로 하는 연속 임계전류 측정장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 전압단자(200)에 접촉되는 초전도 선재(10)는, 상기 전류단자(100)에 접촉되는 초전도 선재(10)의 접촉단부 지점에서의 접선의 기울기보다 작은 방향으로 이송되는 것을 특징으로 하는 연속 임계전류 측정장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 전류단자(100) 및 전압단자(200)는,
    휠타입으로 형성되며, 측면을 따라 선재수용홈(310)이 형성되고, 중심부 후방측으로 돌출되어 전류인가 및 전압측정을 위한 브러쉬 접촉부(320)가 형성된 것을 특징으로 하는 연속 임계전류 측정장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 전류단자(100) 및 전압단자(200)는,
    각각 브러쉬형 전류인입구조 및 전압측정구조에 의해 전류인입 및 전압측정이 이루어지는 것을 특징으로 하는 연속 임계전류 측정장치.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 브러쉬형 전류인입구조 및 전압측정구조는,
    상기 브러쉬 접촉부(320)의 곡률에 대응되어 접촉형성되는 적어도 하나 이상 의 브러쉬부(410)와;
    상기 브러쉬부(410)에 전류인입 및 전압측정을 위해 외부단자와 연결된 도선부(430);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 연속 임계전류 측정장치.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 브러쉬부(410)는 한쌍이 스프링으로 연결되어 브러쉬부(410)의 접촉압력을 조절하는 것을 특징으로 하는 연속 임계전류 측정장치.
  11. 제 8항에 있어서, 상기 브러쉬형 전류인입구조 및 전압측정구조는,
    상기 브러쉬 접촉부(320)의 곡률에 대응되어 접촉형성되며, 적어도 하나 이상의 짝을 이루며 형성되는 브러쉬부(410)와;
    상기 짝을 이루는 브러쉬부(410)와 각각 연결되어 소정 각을 이루며, 스프링으로 연결되어 상기 브러쉬부(410)의 접촉압력을 조절시키고 균형을 유지하는 조절암(420)과;
    상기 조절암(420)의 일측으로 인입되어 상기 브러쉬부(410)와 전기적으로 연결되어 전류를 공급하는 도선부(430);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 연속 임계전류 측정장치.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 초전도 선재(10)는 속도조절부(530)에 의해 등속으로 이송되는 것을 특징으로 하는 연속 임계전류 측정장치.
  13. 제 1항에 있어서, 상기 초전도 선재(10)에 기준전압을 인가하고, 이에 의해 발생되는 전류를 임계전류로 설정하고, 이상 전류가 발생될 때에는 분류기(540)로 전류가 흐르도록 형성된 것을 특징으로 하는 연속 임계전류 측정장치.
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