KR20160041145A - 인덕턴스 제어 가능한 초전도 코일 및 그 초전도 마그넷 - Google Patents

인덕턴스 제어 가능한 초전도 코일 및 그 초전도 마그넷 Download PDF

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KR20160041145A
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하동우
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Abstract

초전도 코일로 구성되는 초전도 마그넷의 인덕턴스의 제어를 위한 구조가 개시된다. 본 발명은 길이 방향으로 연장되는 초전도 선재의 적층 구조로 권선되며, 상기 초전도 선재의 적층 구조 중 일부에 부착되어 상기 초전도 선을 국부적으로 켄치(quench)하는 최소한 하나의 켄치 수단을 구비하는 초전도 코일을 제공한다. 본 발명에 따르면, 초전도 코일로서 요구되는 인덕턴스 및 시정수의 적응적 가변이 가능한 초전도 코일을 제공할 수 있고, 초전도 마그넷의 동작 응답성을 획기적으로 개선할 수 있게 된다.

Description

인덕턴스 제어 가능한 초전도 코일 및 그 초전도 마그넷{Inductance Controllable Superconducting Coil And Magnet}
본 발명은 초전도 선재의 적층 구조로 되는 초전도 코일 및 이로 구성되는 초전도 마그넷에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초전도 코일로 구성되는 초전도 마그넷에 있어서 인덕턴스의 제어 방식 및 그 구조에 관한 것이다.
일반적으로, 초전도 마그넷은 초전도 선재를 적층 구조로 권선한 것이 사용된다. 초전도 마그넷은 적은 소비전력으로 고자장을 발생시킬 수 있는 장점이 있다. 이와 같은 초전도 마그넷의 제어는 전류의 제어로 수행되는데, 초전도 코일은 저항이 0(zero)에 가까우므로 시정수(τ)가 매우 커서 응답 속도가 상당히 느리게 된다.
Figure pat00001
또한 반응 속도가 느리기 때문에 전류를 급상승시키기가 어렵다. 따라서, 빠른 기자력의 제어가 가능한 초전도 마그넷에 대한 요구가 있다.
JP 2014-60436 A
상기 종래 기술의 문제점을 달성하기 위하여 본 발명은, 초전도 코일의 인덕턴스의 적응적 가변이 가능한 초전도 코일을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 시정수의 가변이 가능한 초전도 코일을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 전술한 초전도 코일을 포함하는 초전도 마그넷을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일측면에 따르면, 길이 방향으로 연장되는 초전도 선재의 적층 구조로 권선되며, 상기 초전도 선재의 적층 구조 중 일부에 부착되어 상기 초전도 선을 국부적으로 켄치(quench)하는 최소한 하나의 켄치 수단을 구비하는 초전도 코일을 제공한다.
또한 상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 길이 방향으로 연장되는 초전도 선재의 적층 구조로 권선되며, 상기 초전도 선재의 적층 구조 중 일부에 부착되어 상기 초전도 선을 국부적으로 켄치(quench)하는 최소한 하나의 켄치 수단을 구비하고, 상기 초전도 선재의 적층 구조의 층간에는 최소한 하나의 절연층이 구비되는 것을 특징으로 하는 초전도 코일을 제공한다.
본 발명에서 상기 켄치수단은 히터일 수 있으며, 상기 히터에 의해 상기 초전도 선재의 일부를 임계 온도 이상으로 가열하는 방식이 적용될 수 있다.
또한, 이 때 상기 히터는 갖는 필름형 히터인 것이 바람직하며, 상기 켄치 수단은 상기 적층 구조의 층 간에 개재될 수 있다. 또한, 상기 히터는 기재 상에 저항성 물질이 패턴된 것일 수 있다.
본 발명에서 상기 켄치 수단은 상기 적층 구조의 복수개 층을 켄치하도록 동작할 수 있다. 이 때, 본 발명의 초전도 코일은 제1 켄치 수단 및 제2 켄치 수단을 포함하는 복수의 켄치 수단을 구비하고 제1 및 제2 켄치 수단이 적층 구조 중 상이한 층에 배치될 수 있다.
본 발명에서 상기 초전도 선재는 복층 구조이며, 기판, 초전도층 및 안정화층을 구비할 수 있으며, 부가적으로 외곽의 라미네이션층을 더 구비할 수도 있다.
또한 본 발명의 초전도 코일은 서로 이격되는 복수의 절연층을 구비할 수 있고 이 때 상기 켄치 수단은 인접하는 절연층 사이에 배치될 수 있다.
또한 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일측면에 따르면, 본 발명은 길이 방향으로 연장되는 초전도 선재가 적층된 구조로 권선되며, 상기 초전도 선재의 적층 구조 중 일부에 부착되어 상기 초전도 선재를 국부적으로 켄치(quench)하는 최소한 하나의 켄치 수단을 구비하는 초전도 코일; 상기 초전도 코일에 전류를 공급하기 위한 코일 구동부; 및 상기 켄치 수단의 동작을 제어하기 켄치수단 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 마그넷을 제공한다.
또한 다른 측면으로, 본 발명은 길이 방향으로 연장되는 초전도 선재가 적층된 구조로 권선되며, 상기 초전도 선재의 적층 구조 중 일부에 부착되어 상기 초전도 선재를 국부적으로 켄치(quench)하는 최소한 하나의 켄치 수단을 구비하고, 상기 초전도 선재의 적층 구조의 층간에는 최소한 하나의 절연층이 구비되는 초전도 코일; 상기 초전도 선재에 전류를 공급하기 위한 코일 구동부; 및 상기 켄치 수단의 동작을 제어하기 위한 켄치수단 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 마그넷을 제공한다.
본 발명에서 상기 켄치 수단은 상기 전원부로부터 공급되는 전류를 상기 적층 구조의 적층 방향으로 유도하도록 동작한다. 이 때, 상기 켄치 수단은 히터일 수 있고, 승온 및 강온 스케줄에 따라 히터의 전류는 제어 가능하다.
또한 본 발명의 마그넷은 복수의 켄치 수단을 포함하고, 요구되는 인덕턴스 또는 시정수에 따라 동작되는 켄치 수단이 선택되도록 동작할 수 있다.
본 발명에 따르면, 초전도 코일로서 요구되는 인덕턴스 및 시정수의 적응적 가변이 가능한 초전도 코일을 제공할 수 있다. 이에 따라 초전도 마그넷의 동작 응답성을 획기적으로 개선할 수 있게 된다.
또한 본 발명의 초전도 마그넷의 인덕턴스 및 시정수의 제어는 초전도 권선 구조에 켄치 수단을 부가하는 간단한 방법에 의해 달성될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 초전도 코일(100)의 구조를 모식적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시에에 따른 켄치 수단(120)의 일례를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 초전도 선재(110)와 켄치 수단(120)의 배치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5는 도 1의 초전도 코일의 동작을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예로서 도 4의 A-A' 방향으로의 초전도 선재의 단면을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 초전도 코일의 등가 회로를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 초전도 코일의 구조를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 초전도 코일의 구조를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 10은 도 9의 초전도 코일의 동작을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 도 9의 초전도 코일을 B-B' 방향으로 절단한 단면을 모식적으로 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일시시예에 따른 초전도 코일을 구비하는 초전도 마그넷의 구성 부분을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 실험예로서, 켄치 수단을 제어할 때에 발생하는 초전도 마그넷의 특성 변화를 측정하여 나타낸 그래프이다.
본 발명의 명세서에서 "켄치(quench)"란 어떠한 원인에 의하여 초전도 상태가 급격히 파괴되어, 상전도 상태로 되는 현상을 말한다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 초전도 코일(100)의 구조를 모식적으로 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 길이 방향으로 연장되는 시트 형태의 초전도 선재(110)가 시계 방향으로 권선되어 적층 구조를 형성하고 있다. 상기 초전도 코일(100)을 형성하는 권선의 턴수(turn number)는 적절히 설계될 수 있다. 상기 초전도 선재는 적층 방향으로 각 턴의 권선이 서로 맞닿아 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서 상기 초전도 선재(110)의 일부 턴에는 켄치(quench) 수단(120)이 구비된다. 상기 켄치 수단(120)은 국부적으로 상기 초전도 선재(110)의 상태를 상전도 상태로 변환할 수 있다. 초전도 현상은 임계 온도, 임계 자장 및 임계 전류 밀도 내에서만 나타난다. 따라서, 상기 켄치 수단(120)은 상기 초전도 선재의 일부를 임계 온도 이상으로 가열하거나 임계 자장 이상의 자장을 여기함으로써 상기 초전도 선재를 상전도 상태로 변화할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 본 발명에서 상기 켄치 수단은 바람직하게는 히터이다.
도 2는 본 발명의 일실시에에 따른 켄치 수단(120)의 일례를 예시적으로 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 상기 켄치 수단(120)은 소정의 플라스틱 기재(122) 상에 인쇄 등의 방법으로 형성된 저항 패턴(124)을 갖는 필름형 히터에 의해 구현될 수 있다. 도시하지는 않았지만, 상기 저항 패턴(124) 상에는 적절한 보호막이 구비될 수 있다.
또한, 상기 저항 패턴(124)의 양단에는 전원 공급을 위한 리드(126)가 구비될 수 있다.
본 실시예에서 기재의 종류, 저항 패턴(124)의 형상, 리드 구조 등은 모두 예시적인 것으로, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자라면 이를 다양한 형태로 변경하여 설계할 수 있을 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 초전도 선재(110)와 켄치 수단(120)의 배치를 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 3의 (a)를 참조하면, 켄치 수단(120)은 시트 형태의 초전도 선재의 일면에 부착되어 있다. 이에 따라, 상기 켄치 수단(120)은 적층 구조에서 코일의 인접하는 턴 사이에 배치되게 된다.
도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 켄치 수단(120)은 둘 이상의 복수의 턴에 대응하여 배치될 수 있다. 또한, 이와 달리 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이 권선된 복수의 초전도 선재의 측면에 부착될 수도 있다.
도 4 및 도 5는 도 1의 초전도 코일의 동작을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다. 편의상 도 4의 코일에서 개별 턴을 구성하는 초전도 선재는 따로 표시하지 않으며, 도 1과 마찬가지로 시계 방향으로 감겨진 권선 구조를 갖는다.
액화 질소와 같은 냉매에서 임계 온도 이상으로 냉각된 초전도 코일은 초전도 상태를 유지하며, 이를 초전도 영역(SA)으로 표시할 수 있다. 켄치 수단의 동작(예컨대 임계 온도 이상의 승온)에 의하여 초전도 코일을 구성하는 선재의 국부적 부분이 켄치되는 데, 이를 상전도 영역(HA)으로 표시하였다.
물론, 본 발명에서 상전도 영역(HA)의 적층 방향 크기는 코일의 권선 중 최소한 하나 이상의 턴을 포함하도록 설계될 수 있다. 개략적으로, 초전도 코일 중 상기 상전도 영역(HA)을 포함하는 해당 턴의 권선은 점선으로 표시된 영역으로 규정된다.
도 5의 상전도 영역(HA)를 확대하여 도시한 도면이다. 상전도 영역(HA)에 대응하는 상전도 전이된 권선 영역의 폭(tN) 내에는 하나 이상의 권선이 포함될 수 있다.
도시된 초전도 코일에서 초전도 선재는 그 길이 방향 즉 권선 방향(②)으로 연장되면서, 적층 방향(①)으로 초전도 선재는 인접하는 권선과 전기적으로 접촉한다. 그러나, 영역(HA)이 상전도 상태로 전이함으로 인해 선재는 초전도성을 상실하여 선재의 길이 방향(②)으로의 전류의 흐름이 억제된다. 바람직하게는 전류의 흐름이 보다 낮은 저항의 적층 방향(①) 즉 반경 방향으로 유도될 수 있다. 이에 따라 상전도 영역의 폭(tN)에 해당하는 권선만큼 코일 권선 수를 실질적인 감소시키는 것과 동일한 효과를 유발한다. 또한, 권선 수가 감소함에 따라 인덕턴스(L) 및 시정수(τ)는 감소하게 된다.
본 발명에서 초전도 선재로는 RABiTS(Rolling Assisted Bi-axially Textured Substrate) 기반 또는 IBAD(Ion Beam Assistes Deposition) 기반 등의 2세대 초전도 선재나 1세대 초전도 선재가 사용될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예로서 도 4의 A-A' 방향으로 절단한 초전도 선재의 단면을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 초전도 선재는 Ni 또는 Ni 합금 기판(112)상에 완충층(도시하지 않음), 초전도층(114) 및 안정화층(116)이 순차 형성된 구조를 갖는다. 상기 기판(112)와 안정화층(116)은 도전성 솔더(도시하지 않음)에 의해 결합될 수 있다. 또한, 선택적으로 상기 선재의 외곽은 도전성 라미네이션층(118)에 의해 커버될 수 있다.
완충층은 MgO, LMO, STO, ZrO2, CeO2, YSZ, Y2O3 및 HfO2로 이루어지는 그룹 중에서 선택된 최소한 1종의 물질로 구성될 수 있으며, 초전도 제품의 용도 및 제조 방법에 따라 단일층 또는 복수층으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 초전도층(114)은 이트륨 원소 도는 희토류(RE; Rare Earth) 원소를 포함하는 초전도 물질로 구성될 수 있다. 예컨대 YBa2Cu3O7으로 대표되는 Y123 또는 RE123 초전도 물질이 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 상기 초전도층(114)으로는 Bi계의 초전도 물질이 사용되어도 무방하다.
상기 안정화층(118)은 금, 은, 백금 및 팔라듐 등과 같은 귀금속 그룹 중에서 선택된 최소한 1종의 금속 또는 그 금속의 합금층이나, 구리 또는 알루미늄과 같은 도전성 금속 또는 그 금속의 합금층을 포함하는 복층 구조로 구성될 수 있다.
상기 라미네이션층(110)은 강성을 갖는 금속소재로 형성될 수 있다. 예컨대, 스테인레스 스틸, 브라스와 같은 구리 합금 또는 니켈 합금이 사용될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 초전도 선재는 기판(112), 안정화층(116) 및/또는 라미네이션층(118)에 의해 적층 방향으로 인접한 권선과 전기적으로 연결된다. 도 6의 초전도 선재는 본 발명의 예시로서, 적층 방향으로 전기적으로 결합될 수 있는 임의의 구조 및 형상을 갖는 초전도 선재가 사용될 수 있음은 물론이다.
또한, 본 발명에서 초전도 선재의 적층 구조는 부가적인 층구조를 더 포함할 수 있다. 예컨대, 안정화층 또는 라미네이션층 외곽과 같이 인접하는 선재간의 접촉 지점에는 전도성 폴리머층 예컨대 전도성 에폭시와 같은 층이 부가될 수 있다. 부가된 층은 적층 구조의 접촉 저항을 조절에 사용될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 초전도 코일의 등가 회로를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 코일의 각 권선의 저항 성분은 길이 방향 성분(Rθ)과 적층 방향 성분(RR)의 병렬 연결로 표현될 수 있다. 코일의 턴수 n에 대하여 각 권선의 저항 및 인덕턴스 성분은 각각 숫자 1, ..., n-1 및 n으로 표시되어 있다.
통상적인 초전도 상태에서 선재의 길이 방향으로 낮은 저항을 가지므로, 전류는 코일의 길이 방향(즉 Rθ)으로 흐른다. 그러나, 국부적 켄치로 인해 예컨대 n-1 번째 턴에서 상전도 전이가 발생하면, 해당 권선의 전류는 적층 방향(RR)으로 유도된다. 그 결과 도 7에 도시된 바와 같이 n-1번 째 턴에서 전류의 흐름은 저항 RRn-1로 유도된다.
이에 따라, 코일의 인덕턴스 및 저항의 변화가 발생하게 되며, 이에 따라 시정수가 변화하게 된다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 초전도 코일의 구조를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 코일(200)에는 두 개의 켄치 수단(120A, 120B)가 부착되어 있다. 두 켄치 수단(120A)는 서로 상이한 턴의 권선에 배치되어 있다.
내측 켄치 수단(120A)에 대응하는 턴의 권선 길이는 외측 켄치 수단(120B)에 대응하는 턴의 권선 길이에 비해 작다. 해당 턴의 권선 길이의 차이는 인덕턴스 및 저항의 차이를 발생시킨다.
내측 켄치 수단(120A) 또는 외측 켄치 수단(120B)을 선별적으로 켄치하거나 양자를 모두 켄치함으로써 요구되는 인덕턴스 및 저항값에 부응하여 적응적인 인덕턴스 및 저항의 조절이 가능해진다.
물론, 요구되는 인덕턴스, 저항 및 시정수의 제어를 위하여, 본 발명에서 코일의 적정 위치에 추가적인 켄치 수단이 부가될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 초전도 코일의 구조를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 실시예의 초전도 코일은 권선 간 부분 절연 구조에 기반한다. 초전도 코일(200)을 구성하는 권선들 중 일부 권선 사이에 절연층(230)이 구비되어 있다. 부분 절연은 초전도 코일의 소정 턴수를 기준으로 적층 구조의 층간에 절연층이 개재되는 방식을 말한다. 절연층(230)의 형성 위치 및 간격은 전기적 안정성 및 시정수의 관점에서 적절히 설계 가능하다.
본 발명에서 절연층은 다양한 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 폴리이미드 필름, 캡톤 필름 등의 필름류나 에폭시 수지 등의 높은 내열성 및 기계적 강도를 갖는 물질을 사용할 수 있다.
본 발명에서, 절연층(230)은 길이 방향으로 연장되되 적층 방향 즉 반경 반향으로 개구부(CP)를 형성하도록 배치되어 있다. 상기 개구부(S)는 켄치시 적층 방향으로의 전류 경로를 제공하게 된다. 도면에는 하나의 개구부(CP)가 형성된 것으로 도시되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 둘 이상의 복수개의 개구부를 포함하도록 형성될 수 있다.
도 10은 도 9의 초전도 코일의 동작을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 켄치 수단(220)의 동작에 의해 초전도 선재가 국부적으로 임계 온도 이상으로 가열되면 해당 부위에 상전도 영역(HA)이 형성된다. 마찬가지로 상전도 영역은 전류의 흐름을 보다 저항이 낮은 적층 방향으로 유도한다. 이 때, 권선 간에 형성된 절연층으로 인해 반경 방향으로는 소정 폭의 절연 영역(IA)이 형성되므로, 적층 방향 전류의 흐름은 개구부(CP)로 유도되게 된다.
부분 절연 구조 기반의 실시예는 절연층의 저항을 이용하여 코일이 보다 높은 시정수를 갖도록 설계할 수 있게 한다.
도 11은 도 9의 초전도 코일을 B-B' 방향으로 절단한 단면을 모식적으로 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 적층 구조를 형성하는 초전도 선재(210) 중 일부 선재는 외곽에 절연층(220)을 구비하고 있으며, 절연층(220)에 의해 인접하는 선재와 전기적으로 차단되어 있다. 도면에서 선재의 상방 및 하방에 모두 절연층(220)이 형성된 것으로 도시되어 있지만, 상방 또는 하방의 일측에만 절연층이 형성될 수도 있음은 당업자라면 누구나 알 수 있을 것이다.
도 12는 전술한 초전도 코일로 구성되는 초전도 마그넷의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
초전도 마그넷은 초전도 코일(100) 및 상기 초전도 코일(100)을 구동하기 위한 마그넷 구동부(300)를 포함하여 구성된다.
상기 마그넷 구동부(300)는 초전도 코일이 빠른 응답 속도를 갖도록 초전도 코일을 전반적으로 제어한다. 이를 위해 상기 마그넷 구동부(300)는 코일을 영구자석 모드로 운용하기 위한 코일 구동부(310) 및 초전도 코일의 켄치수단의 제어를 위한 켄치 수단 제어부(320)를 포함할 수 있다.
상기 켄치수단 제어부(320)는 히터의 종류, 초전도 선재의 특성, 절연층의 종류, 전원의 구동 방식 및 권선의 장력 등을 고려한 히팅 및 쿨링 스케쥴에 따라 켄치수단(120A, 120B)의 전류를 제어한다. 예를 들어, 장시간의 낮은 전류로 켄치하거나 단시간의 높은 전류로 켄치를 할 수 있다. 또한, 상기 켄치수단 제어부(320)는 요구되는 인덕턴스 및 시정수에 따라 복수의 켄치 수단(120A, 120B)을 개별적으로 제어할 수 있다.
도 13은 켄치 수단을 제어할 때에 발생하는 초전도 마그넷의 특성 변화를 측정하여 나타낸 그래프이다.
본 실험 방법은 다음과 같다.
먼저, 베이클라이트보빈에 ㈜서남의 2세대 고온 초전도선(GdBCO)을 권선하고 히터(Heater1, Heater2)는 초전도 마그넷의 특정 턴 사이에 부착하였다. 히터로는 1k저항값을 갖는 스트레인 게이지(Strain gauge)를 사용하였다.
우선, Heater1을 마그넷 동작 전류 50A, 히터 동작 전류 약 100mA에서 2~3초간 작동한 후 각 턴의 특정 위치에서 전압을 측정하고, 이어서 마찬가지로 Heater2를 작동한 후 전압을 측정하였다.
도 13의 (a)에 나타난 바와 같이, 1번 및 2번 턴 사이에 배치된 Heater1을 동작하는 경우, 지점 1 및 2 사이에서 측정한 전압값(V1-2)이 대폭 증가하고, 초전도 마그넷의 자장이 감소함을 알 수 있다. 즉 히터의 동작에 의해 코일의 특정 부분이 초전도성을 상실하며, 이로 인해 전압값의 증가 및 자장의 감소가 발생함을 알 수 있다.
또한 도 13의 (b)에서 알 수 있는 바와 같이, 두번째 히터인 Heater2를 작동하는 경우 전압값 V5 -6이 증가하며 자장의 감소가 더욱 두드러짐을 알 수 있다.
100 초전도 코일 110 초전도 선
112 기판 114 초전도층
116 안정화층 120, 120A, 120B 켄치수단
122 절연 기재 124 저항 패턴
126 리드 200 초전도 코일
210 초전도 선 220 켄치 수단
230 절연층 300 마그넷 구동부
310 코일 구동부 320 켄치수단 제어부

Claims (19)

  1. 길이 방향으로 연장되는 초전도 선재의 적층 구조로 권선되며,
    상기 초전도 선재의 적층 구조 중 일부에 부착되어 상기 초전도 선을 국부적으로 켄치(quench)하는 최소한 하나의 켄치 수단을 구비하는 초전도 코일.
  2. 길이 방향으로 연장되는 초전도 선재의 적층 구조로 권선되며,
    상기 초전도 선재의 적층 구조 중 일부에 부착되어 상기 초전도 선을 국부적으로 켄치(quench)하는 최소한 하나의 켄치 수단을 구비하고,
    상기 초전도 선재의 적층 구조의 층간에는 최소한 하나의 절연층이 구비되는 것을 특징으로 하는 초전도 코일.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 켄치 수단은 히터이며, 상기 초전도 선재의 일부를 임계 온도 이상으로 가열하는 것을 특징으로 하는 초전도 코일.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 히터는 갖는 필름형 히터인 것을 특징으로 하는 초전도 코일.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 켄치 수단은 상기 적층 구조의 층 간에 개재되는 것을 특징으로 하는 초전도 코일.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 히터는 기재 상에 저항성 물질이 패턴된 것을 특징으로 하는 초전도 코일.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 켄치 수단은 상기 적층 구조의 복수개 층을 켄치하는 것을 특징으로 하는 초전도 코일.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    제1 켄치 수단 및 제2 켄치 수단을 포함하는 복수의 켄치 수단을 구비하며,
    제1 및 제2 켄치 수단은 상기 적층 구조 중 상이한 층에 배치되는 것을 특징으로 하는 초전도 코일.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 초전도 선재는 복층 구조이며,
    기판, 완충층, 초전도층 및 안정화층을 구비하는 것을 특징으로 하는 초전도 코일.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 초전도 선재는 라미네이션층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 초전도 코일.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 초전도 선재의 적층 구조는 팬 케이크형, 레이스 트랙형 및 더블 팬케이크형 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 코일.
  12. 제2항에 있어서,
    복수의 절연층을 구비하며,
    상기 켄치 수단은 인접하는 절연층 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 초전도 코일.
  13. 제2항에 있어서,
    상기 절연층은 수지 필름인 것을 특징으로 하는 초전도 코일.
  14. 길이 방향으로 연장되는 초전도 선재가 적층된 구조로 권선되며, 상기 초전도 선재의 적층 구조 중 일부에 부착되어 상기 초전도 선재를 국부적으로 켄치(quench)하는 최소한 하나의 켄치 수단을 구비하는 초전도 코일;
    상기 초전도 코일에 전류를 공급하기 위한 코일 구동부; 및
    상기 켄치 수단의 동작을 제어하기 켄치수단 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 마그넷.
  15. 길이 방향으로 연장되는 초전도 선재가 적층된 구조로 권선되며, 상기 초전도 선재의 적층 구조 중 일부에 부착되어 상기 초전도 선재를 국부적으로 켄치(quench)하는 최소한 하나의 켄치 수단을 구비하고, 상기 초전도 선재의 적층 구조의 층간에는 최소한 하나의 절연층이 구비되는 초전도 코일;
    상기 초전도 선재에 전류를 공급하기 위한 코일 구동부; 및
    상기 켄치 수단의 동작을 제어하기 위한 켄치수단 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 마그넷.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 켄치 수단은 상기 전원부로부터 공급되는 전류를 상기 적층 구조의 적층 방향으로 유도하는 것을 특징으로 하는 초전도 마그넷.
  17. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 켄치 수단은 히터인 것을 특징으로 하는 초전도 마그넷.
  18. 제17항에 있어서,
    승온 및 강온 스케줄에 따라 히터의 전류를 제어하는 것을 특징으로 하는 초전도 마그넷.
  19. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    복수의 켄치 수단을 포함하고,
    요구되는 인덕턴스 또는 시정수에 따라 동작되는 켄치 수단이 선택되는 것을 특징으로 하는 초전도 마그넷.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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