KR20200128854A - 고온 초전도 선재용 시험장치 - Google Patents

고온 초전도 선재용 시험장치 Download PDF

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KR20200128854A
KR20200128854A KR1020190052898A KR20190052898A KR20200128854A KR 20200128854 A KR20200128854 A KR 20200128854A KR 1020190052898 A KR1020190052898 A KR 1020190052898A KR 20190052898 A KR20190052898 A KR 20190052898A KR 20200128854 A KR20200128854 A KR 20200128854A
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한국전력공사
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Abstract

테이프 형상을 갖는 고온초전도 선재의 비틀림 시험과 비틀림-인장 시험을 용이하게 할 수 있는 고온 초전도 선재용 시험장치에 대한 발명이 개시된다. 본 발명의 고온 초전도 선재용 시험장치는: 복수의 층으로 이루어지는 하우징부와, 하우징부에 설치되며 초전도 선재의 일측을 지지하는 제1지지부와, 초전도 선재의 타측을 지지하며 제1지지부와 마주하는 위치에 설치되는 제2지지부와, 제2지지부에 연결되며 하우징부에 회전 가능하게 설치되는 이동몸체부 및 이동몸체부의 측면에 접하는 상태로 설치되며 전기에너지를 공급받아 발생된 동력으로 이동몸체부를 회전시키는 제1구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

고온 초전도 선재용 시험장치{TEST EQUIPMENT FOR HIGH-TEMPERATURE SUPERCONDUCTING WIRE}
본 발명은 고온 초전도 선재용 시험장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 테이프 형상을 갖는 고온초전도 선재의 비틀림 시험과 비틀림-인장 시험을 용이하게 할 수 있는 고온 초전도 선재용 시험장치에 관한 것이다.
일반적으로, 고온초전도(HTS; High Temperature Superconductivity)는 임계온도(臨界溫度)가 높은 도체에 의한 초전도현상을 말하며, 이때의 도체가 산화물질이므로 산화물 초전도체라고도 불리운다.
고온초전도(HTS) 테이프 형상을 한 선재의 기기 적용을 위한 권선(Winding) 방법은 크게 팬 케이크형 권선과 솔레노이드형 권선으로 나눌 수 있다. 케이블의 경우 초기 장력을 가한 상태에서 특정 직경을 갖는 보빈에 대하여 초전도 선재의 권선이 이루어진다.
테이프 형상의 선재를 초전도 케이블 또는 대전류 리드와 같은 기기에 적용하는 경우, 테이프 형상의 선재는 원형단면을 갖는 도체의 경우와는 달리 현저한 비틀림 변형을 받게 된다. 따라서 초전도 특성의 열화는 물론 기기의 구조 및 설계조건의 제한을 수반한다.
이 경우 비틀림 하중을 받은 도체의 비틀림 변형에 따른 초전도 특성의 열화 거동을 파악하는 것이 필요하며, 이러한 평가는 전력기기의 신뢰성 확보 측면에서 중요하다.
이에 따라 테이프형상 도체의 비틀림 변형 아래 임계전류 측정 평가가 이루어져 오고 있다. 특히 솔레노이드 타입으로 도체를 권선하는 경우, 선재에 걸리는 초기장력의 고려 없이 순수 비틀림 상태에서 초전도 선재의 전기적 특성을 측정하거나, 초기 장력에 따른 초전도 특성을 주로 평가한다.
따라서 테이프형상 선재를 사용한 케이블링(cabling) 또는 코일링(coiling) 권선시 이들 결과를 단순 중첩하여 설계에 적용하므로 고온초전도 선재의 인장시험과 비틀림 시험의 측정값이 정확하지 않는 문제점이 있다. 따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2016-0077635호(2016.07.04 공개, 발명의 명칭: 초전도선재의 나선변형 특성 평가장치)에 게시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 테이프 형상을 갖는 고온초전도 선재의 비틀림 시험과 비틀림-인장 시험을 용이하게 할 수 있는 고온 초전도 선재용 시험장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 고온 초전도 선재용 시험장치는: 복수의 층으로 이루어지는 하우징부와, 하우징부에 설치되며 초전도 선재의 일측을 지지하는 제1지지부와, 초전도 선재의 타측을 지지하며 제1지지부와 마주하는 위치에 설치되는 제2지지부와, 제2지지부에 연결되며 하우징부에 회전 가능하게 설치되는 이동몸체부 및 이동몸체부의 측면에 접하는 상태로 설치되며 전기에너지를 공급받아 발생된 동력으로 이동몸체부를 회전시키는 제1구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 하우징부에 고정되며 전기에너지를 공급받아 회전동력을 공급하는 제2구동부 및 제2구동부와 이동몸체부를 연결하며 제2구동부의 동작에 의해 상하로 이동되는 커넥터부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 하우징부는, 제1구동부가 설치되는 제1플레이트와, 제1플레이트의 상측에 위치하며 제2구동부가 설치되는 제2플레이트 및 제1플레이트와 제2플레이트를 연결하며 상하 방향으로 연장되는 프레임부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 제1지지부는, 제1플레이트의 하측으로 연장되는 복수의 연장바와, 연장바를 수평방향으로 연결하는 베이스부 및 베이스부의 상측으로 연장되며 초전도 선재의 하측이 고정되는 제1시편고정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 이동몸체부는, 제2지지부에 연결되며 제1플레이트를 관통하며 상측으로 연장되는 제1로드부재와, 제1로드부재의 상측에 위치하며 커넥터부를 향한 방향으로 연장되는 제2로드부재와, 제1로드부재의 상측을 감싸며 제2로드부재를 향한 방향으로 연장되는 캡부재와, 캡부재의 외측 둘레를 따라 설치되는 웜기어 및 일측은 캡부재의 내측에 위치하며 타측은 제2로드부재의 내측에 삽입되는 코어연결부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 이동몸체부는, 코어연결부와 캡부재의 사이에 설치되며 구름운동을 하는 베어링부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 커넥터부는, 제2구동부의 출력축에 구비된 나선형의 기어와 맞물리는 기어가 구비되는 기어봉 및 기어봉의 하측에 연결되어 기어봉과 함께 상하로 이동되며 이동몸체부가 회전 가능하게 설치되는 커넥터몸체부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 커넥터몸체부와 이동몸체부의 사이에 위치하며, 이동몸체부로 전달되는 하중을 측정하는 로드셀부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 고온 초전도 선재용 시험장치는, 제1구동부와 제2구동부의 동작으로 테이프 형상을 갖는 고온초전도 선재의 인장시험과 비틀림 시험을 하므로 실험값의 정확도가 향상되는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 초전도 선재용 시험장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1구동부가 설치된 상태를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 초전도 선재용 시험장치의 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 초전도 선재용 시험장치의 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동몸체부를 도시한 정면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동몸체부의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 코어연결부가 설치된 상태를 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2구동부가 커넥터부에서 분리된 상태를 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 선재가 단일부재 상태에서 인장 및 비틀림 하중을 받는 상태를 도시한 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 선재가 복수부재 상태에서 인장 및 비틀림 하중을 받는 상태를 도시한 사시도이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 초전도 선재용 시험장치를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 초전도 선재용 시험장치를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1구동부가 설치된 상태를 도시한 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 초전도 선재용 시험장치의 정면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 초전도 선재용 시험장치의 측면도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동몸체부를 도시한 정면도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동몸체부의 단면도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 코어연결부가 설치된 상태를 도시한 단면도이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2구동부가 커넥터부에서 분리된 상태를 도시한 사시도이며, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 선재가 단일부재 상태에서 인장 및 비틀림 하중을 받는 상태를 도시한 사시도이며, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 선재가 복수부재 상태에서 인장 및 비틀림 하중을 받는 상태를 도시한 사시도이다.
도 1 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 초전도 선재용 시험장치(1)는, 복수의 층으로 이루어지는 하우징부(10)와, 하우징부(10)에 설치되며 초전도 선재(90)의 일측을 지지하는 제1지지부(20)와, 초전도 선재(90)의 타측을 지지하며 제1지지부(20)와 마주하는 위치에 설치되는 제2지지부(30)와, 제2지지부(30)에 연결되며 하우징부(10)에 회전 가능하게 설치되는 이동몸체부(40) 및 이동몸체부(40)의 측면에 접하는 상태로 설치되며 전기에너지를 공급받아 발생된 동력으로 이동몸체부(40)를 회전시키는 제1구동부(50)를 포함한다. 또한 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 초전도 선재용 시험장치(1)는 제2구동부(60)와 커넥터부(70)와 로드셀부재(80)를 더 포함할 수 있다.
테이프 형상을 갖는 고온초전도 선재의 비틀림 시험과 비틀림-인장 시험을 용이하게 할 수 있는 고온 초전도 선재용 시험장치(1)는, 상온에 위치한 2대의 서보모터인 제1구동부(50)와 제2구동부(60)를 사용한다. 제1구동부(50)는 비틀림 변형 부과용으로 사용되며, 제2구동부(60)는 인장하중 부과용으로 사용된다. 또한 제1구동부(50)와 제2구동부(60)는 각각 독립적으로 제어되므로, 제1구동부(50)와 제2구동부(60)가 연계하여 동작될 수 있으며, 필요에 따라 개별적으로 동작될 수도 있다.
또한 고온 초전도 선재용 시험장치(1)는, 액체질소 온도에서 테이프 형상을 갖는 초전도 선재(90)에 인장하중과 비틀림 변형을 가한 후에 초전도 특성의 측정이 가능할 수 있다. 또한 고온 초전도 선재용 시험장치(1)는, 테이프 형상의 초전도 선재(90)에 초기 장력을 유지한 상태에서 초전도 선재(90)에 비틀림 피치 및 비틀림 각도 부여가 가능하다.
따라서 연속적 또는 반복적 비틀림 변형을 가하면서 임계전류의 측정을 가능하게 하는 시험 장치인 고온 초전도 선재용 시험장치(1)는, 테이프 형상인 초전도 선재(90)의 케이블링 및 코일링 작업시, 초전도 선재(90)에 기계적 변형에 따른 전기적 특성의 비가역적 저감 없이 선재에 허용가능 초기장력과 비틀림 피치 등의 설계 인자 결정이 가능하다. 또한 전기-기계적 특성의 평가를 통하여 대용량 전력 케이블, 코일, 전류단자의 효율적이고 안정적 설계 및 콤팩트한 기기 구조 설계가 가능하다.
하우징부(10)는 복수의 층으로 이루어지며, 고정된 상태로 설치되는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 변형이 가능하다. 일 실시예에 따른 하우징부(10)는, 제1구동부(50)가 설치되는 제1플레이트(12)와, 제1플레이트(12)의 상측에 위치하며 제2구동부(60)가 설치되는 제2플레이트(14) 및 제1플레이트(12)와 제2플레이트(14)를 연결하며 상하 방향으로 연장되는 프레임부(16)를 포함한다.
제1플레이트(12)와 제2플레이트(14)는 판 형상이며, 제1플레이트(12)의 상측에 제2플레이트(14)가 위치한다. 그리고 프레임부(16)가 제1플레이트(12)와 제2플레이트(14)를 연결하며 고정된 상태로 설치된다.
제1지지부(20)는 하우징부(10)에 고정된 상태로 설치되며, 초전도 선재(90)의 일측(도 1기준 하측)을 지지하는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 변형이 가능하다. 일 실시예에 따른 제1지지부(20)는 연장바(22)와 베이스부(24)와 제1시편고정부(26)를 포함한다.
연장바(22)는 제1플레이트(12)의 하측으로 연장되며 복수의 부재로 이루어진다. 연장바(22)는 봉 형상이며, 연장바(22)의 상측은 제1플레이트(12)에 고정되며 하측은 베이스부(24)가 고정된다. 일 실시예에 따른 연장바(22)는 제1플레이트(12)의 하측을 향하여 2개가 나란히 설치된다.
베이스부(24)는 연장바(22)를 수평방향으로 연결하며 판 형상으로 이루어진다. 베이스부(24)의 상측으로 연장되는 제1시편고정부(26)에 초전도 선재(90)의 하측이 고정된다.
따라서 제1플레이트(12)와 제1지지부(20)의 이동이 구속되므로, 제1지지부(20)에 고정되는 초전도 선재(90)의 하측 이동도 구속된다.
제2지지부(30)는 초전도 선재(90)의 타측을 지지하며 제1지지부(20)와 마주하는 위치에 설치된다. 초전도 선재(90)는 상하 길이방향으로 설치되므로, 제2지지부(30)는 제1지지부(20)의 상측에 위치한다. 제2지지부(30)에도 초전도 선재(90)의 상측을 파지하기 위한 제2시편고정부(32)가 설치된다.
이동몸체부(40)는 제2지지부(30)에 연결되며, 하우징부(10)에 회전 가능하게 설치되는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 변형이 가능하다. 일 실시예에 따른 이동몸체부(40)는, 제1로드부재(41)와 제2로드부재(42)와 캡부재(43)와 웜기어(44)와 코어연결부(45)와 베어링부재(46)와 제1체결부재(47)와 제2체결부재(48)와 제3체결부재(49)와 부시부재(100)를 포함한다.
제1로드부재(41)는 제2지지부(30)에 연결되며 제1플레이트(12)를 관통하며 상측으로 연장되는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 변형이 가능하다. 일 실시예에 따른 제1로드부재(41)는 봉 형상이며, 하측은 제2지지부(30)에 연결되고 상측은 캡부재(43)의 내측으로 삽입된다.
제2로드부재(42)는 제1로드부재(41)의 상측에 위치하며 커넥터부(70)를 향한 방향으로 연장되는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 변형이 가능하다. 일 실시예에 따른 제2로드부재(42)는 봉 형상이며, 하측은 캡부재(43)와 마주하는 위치에 설치되고 상측은 로드셀부재(80)에 연결되거나 직접 커넥터부(70)에 연결된다.
캡부재(43)는 제1로드부재(41)의 상측을 감싸며 제2로드부재(42)를 향한 방향으로 연장되는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 변형이 가능하다. 일 실시예에 따른 캡부재(43)는 제2로드부재(42)를 기준으로 회전될 수 있으며, 제2체결부재(48)의 고정에 의해 고정될 수도 있다. 캡부재(43)의 하측에는 제1로드부재(41)의 상측이 삽입되기 위한 홈부가 구비되며, 캡부재(43)의 외측에는 웜기어(44)가 고정된다. 그리고 캡부재(43)의 상측에는 코어연결부(45)가 설치되기 위한 홈부가 구비된다.
웜기어(44)는 캡부재(43)의 외측 둘레를 따라 설치되며, 제1체결부재(47)의 체결에 의해 캡부재(43)의 외측에 고정된다.
코어연결부(45)의 일측은 캡부재(43)의 내측에 위치하며 타측은 제2로드부재(42)의 내측에 삽입되어 고정된다. 일 실시예에 따른 코어연결부(45)는 절연재료 또는 플라스틱으로 성형되며, 코어연결부(45)의 하측에 구비된 머리부재는 캡부재(43)의 내측에 걸려서 상측 이동이 구속된다. 또한 코어연결부(45)의 상측은 봉 형상이며, 외측에는 나선형의 기어가 형성되어 제2로드부재(42)의 하측에 구비된 암나사산에 체결된다.
부시부재(100)는 플라스틱 재질로 이루어지며, 베어링부재(46)의 상측에 위치한다. 또한 코어연결부(45)의 외측을 감싸는 형상으로 설치되며, 코어연결부(45)와 캡부재(43)의 사이에 위치한다.
베어링부재(46)는 코어연결부(45)와 캡부재(43)의 사이에 설치되며 구름운동을 하는 축방향 베어링이다. 베어링부재(46)는 코어연결부(45)의 머리부재 상측에 위치하며, 베어링부재(46)의 상측에는 캡부재(43)가 걸린다. 따라서 캡부재(43)가 웜기어(44)를 통해 회전할 경우 발생되는 마찰을 저감시킬 수 있다.
제1체결부재(47)는 웜기어(44)와 캡부재(43)를 차례로 관통한 후 제1로드부재(41)의 측면에 삽입된다. 제2체결부재(48)는 캡부재(43)의 측면과 부시부재(100)를 관통한 후 코어연결부(45)의 측면에 삽입된다. 그리고 제3체결부재(49)는 제2로드부재(42)의 측면을 관통한 후 제2로드부재(42)의 내측에 체결된 코어연결부(45)의 측면에 삽입된다.
필요에 따라 제1체결부재(47)와 제2체결부재(48)와 제3체결부재(49)는 선택적으로 분리 및 결합 체결 적용이 가능하다.
제1구동부(50)는 이동몸체부(40)의 측면에 접하는 상태로 설치되며, 전기에너지를 공급받아 발생된 동력으로 이동몸체부(40)를 회전시키는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 변형이 가능하다. 일 실시예에 따른 제1구동부(50)는 제1구동몸체(52)와 제1출력기어(54)와 회전지지판(56)을 포함한다.
제1구동몸체(52)는 제1플레이트(12)의 상측에 고정되며, 수평방향으로 설치되는 스테핑 또는 서보모터이다. 제1구동몸체(52)의 외측으로 돌출된 제1출력기어(54)는 이동몸체부(40)의 웜기어(44)에 기어 연결되며 수평방향으로 설치된다.
제1출력기어(54)의 양측은 회전지지판(56)에 회전 가능하게 설치된다. 그리고 회전지지판(56)은 제1플레이트(12)에 고정되며 상하 방향으로 연장된다.
제2구동부(60)는 하우징부(10)에 고정되며 전기에너지를 공급받아 회전동력을 공급하므로 제2지지부(30)를 포함한 이동몸체부(40)와 커넥터부(70)를 상하로 이동시키는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 변형이 가능하다. 일 실시예에 따른 제2구동부(60)는 제2구동몸체(62)와 제2출력기어(64)를 포함한다.
제2구동몸체(62)는 제2플레이트(14)의 상측에 고정되며, 수직방향으로 설치되는 스테핑 또는 서보모터이다. 제2구동몸체(62)의 하측으로 돌출된 제2출력기어(64)는 회전이 구속된 커넥터부(70)에 기어 연결되므로, 커넥터부(70)를 상하 방향으로 이동시킨다.
커넥터부(70)는 제2구동부(60)와 이동몸체부(40)를 연결하며, 제2구동부(60)의 동작에 의해 상하로 이동되는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 변형이 가능하다. 일 실시예에 따른 커넥터부(70)는 기어봉(72)과 커넥터몸체부(74)와 가이드봉(76)을 포함한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 기어봉(72)은 제2구동부(60)의 출력축인 제2출력기어(64)에 구비된 나선형의 기어와 맞물리는 기어가 구비되는 파이프 형상이다. 기어봉(72)의 내측에는 암나사산이 구비되며, 제2출력기어(64)가 내측에 기어 연결된다.
커넥터몸체부(74)는 기어봉(72)의 하측에 연결되어 기어봉(72)과 함께 상하로 이동되는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 변형이 가능하다. 일 실시예에 따른 커넥터몸체부(74)는 사각형의 틀 형상이다.
커넥터몸체부(74)의 상측에는 기어봉(72)이 연결되며 하측에는 이동몸체부(40)나 로드셀부재(80)의 상측이 회전 가능하게 연결된다.
가이드봉(76)은 제2플레이트(14)의 하측으로 연장되어 커넥터몸체부(74)를 수직방향으로 관통한다. 따라서 커넥터몸체부(74)는 가이드봉(76)의 가이드에 의해 회전은 구속되며 상하 방향 이동은 가능하다.
로드셀부재(80)는 커넥터몸체부(74)와 이동몸체부(40)의 사이에 위치하며, 이동몸체부(40)를 통해 초전도 선재(90)에 전달되는 인장 하중을 측정하는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 변형이 가능하다. 일 실시예에 따른 로드셀부재(80)의 하측은 이동몸체부(40)가 연결되므로 이동몸체부(40)와 함께 상하로 이동된다.
그리고 로드셀부재(80)의 상측은 커넥터몸체부(74)의 내측으로 삽입되어 걸리므로 상하로 이동되는 동작이 용이하게 이루어질 수 있다.
도 9와 도 10에 도시된 바와 같이, 고온초전도 케이블이나 대전류용 단자에 적용되는 테이프 형상의 초전도 선재(90)가 단일 선재 또는 적층 선재가 축방향을 따라서 비틀림을 받는 경우의 비틀림 피치(L) 및 비틀림 각도(Φ)의 정의를 위해 단일 및 적층 테이프 선재의 비틀림 변형 모습을 도식적으로 표현할 수 있다.
고온 초전도 선재용 시험장치(1)는 테이프 형상의 초전도 선재(90)의 권선시, 임계전류 측정을 위해 필요한 절연구조를 제공한다. 이를 위해 제1시편고정부(26)와 제2시편고정부(32)와, 캡부재(43)의 내부에 절연 재료인 유리섬유강화플라스틱 및 테프론 부시를 각각 사용하므로, 대전류 하에서도 임계전류 측정이 가능한 구조를 제공한다.
그리고 고온 초전도 선재용 시험장치(1)는 액체질소온도에서 HTS선재의 케이블링(cabling) 또는 코일링(coiling)을 위한 권선시, 선재에 가해지는 축방향 인장하중을 가변한 상태에서 비틀림 피치(twist pitch)와 비틀림 각도(twist angle)의 부여가 가능하도록, 베어링부재(46)와 플라스틱 재질의 부시부재(100)를 사용한다.
또한 고온 초전도 선재용 시험장치(1)는 테이프 형상을 갖는 초전도 선재(90)에 줄무늬 가공 등에 따른 교류손실 저감을 위해 요구되는 축방향 비틀림 피치의 결정을 가능하게 할 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 초전도 선재용 시험장치(1)의 작동상태를 상세히 설명한다.
초전도 선재(90)의 하측은 제1시편고정부(26)에 체결되며, 상측은 제2시편고정부(32)에 체결된다. 그리고 제1구동부(50)의 동작으로 제1출력기어(54)가 회전하면, 제1출력기어(54)에 맞물려 있는 웜기어(44)가 회전한다.
웜기어(44)의 회전으로 제1로드부재(41)가 함께 회전하므로 제1로드부재(41)의 하측에 연결된 제2지지부(30)가 회전한다. 따라서 초전도 선재(90)는 설정된 각도로 비틀림 변형이 전달된다.
그리고, 제2구동부(60)의 동작으로 제2출력기어(64)가 회전하면, 회전이 구속된 커넥터부(70)의 기어봉(72)은 상측 또는 하측으로 이동한다. 커넥터부(70)에 걸려 있는 로드셀부재(80)와 이동몸체부(40)는 커넥터부(70)와 상하 방향으로 이동되므로, 초전도 선재(90)에 가해지는 인장응력을 조절할 수 있다.
제1구동부(50)와 제2구동부(60)는 동시에 작동될 수 있으며, 필요에 따라 선별적으로 작동시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 제1구동부(50)와 제2구동부(60)의 동작으로 테이프 형상을 갖는 고온초전도 선재(90)의 인장시험과 비틀림 시험을 하므로 실험값의 정확도가 향상되는 효과를 갖는다.
그리고 고온 초전도 테이프 형상을 갖는 초전도 선재(90)를 전력기기에 적용하기 위해 케이블링 및 코일링 시 비틀림 피치와 각도에 따른 초전도 특성의 저하 및 열화거동을 파악할 수 있다. 그리고 고온 초전도 선재용 시험장치(1)를 사용하여 비가역 임계 비틀림 한도(irreversible torsional strain limit)를 결정하므로, 전력기기 설계시 보다 효율적인 기기 설계가 가능하며, 전기-기계적으로 안정한 시스템 구축을 통한 작업 효율의 향상을 기대할 수 있다.
그리고 테이프 형상의 초전도 선재(90)를 테스트하는 고온 초전도 선재용 시험장치(1)는, 초전도 선재(90)를 비트는 동작에 의해 시험을 하므로 적용 기기의 체적을 최소화할 수 있으며, 이로 인하여 콤팩트한 기기 설계 및 제작이 가능하다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1: 고온 초전도 선재용 시험장치
10: 하우징부 12: 제1플레이트
14: 제2플레이트 16: 프레임부
20: 제1지지부 22: 연장바
24: 베이스부 26: 제1시편고정부
30: 제2지지부 32: 제2시편고정부
40: 이동몸체부 41: 제1로드부재
42: 제2로드부재 43: 캡부재
44: 웜기어 45: 코어연결부
46: 베어링부재 47: 제1체결부재
48: 제2체결부재 49: 제3체결부재
50: 제1구동부 52: 제1구동몸체
54: 제1출력기어 56: 회전지지판
60: 제2구동부 62: 제2구동몸체
64: 제2출력기어 70: 커넥터부
72: 기어봉 74: 커넥터몸체부
76: 가이드봉 80: 로드셀부재
90: 초전도 선재 100: 부시부재

Claims (8)

  1. 복수의 층으로 이루어지는 하우징부;
    상기 하우징부에 설치되며 초전도 선재의 일측을 지지하는 제1지지부;
    상기 초전도 선재의 타측을 지지하며 상기 제1지지부와 마주하는 위치에 설치되는 제2지지부;
    상기 제2지지부에 연결되며, 상기 하우징부에 회전 가능하게 설치되는 이동몸체부; 및
    상기 이동몸체부의 측면에 접하는 상태로 설치되며, 전기에너지를 공급받아 발생된 동력으로 상기 이동몸체부를 회전시키는 제1구동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 초전도 선재용 시험장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징부에 고정되며, 전기에너지를 공급받아 회전동력을 공급하는 제2구동부; 및
    상기 제2구동부와 상기 이동몸체부를 연결하며, 상기 제2구동부의 동작에 의해 상하로 이동되는 커넥터부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 초전도 선재용 시험장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 하우징부는,
    상기 제1구동부가 설치되는 제1플레이트;
    상기 제1플레이트의 상측에 위치하며, 상기 제2구동부가 설치되는 제2플레이트; 및
    상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트를 연결하며 상하 방향으로 연장되는 프레임부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 초전도 선재용 시험장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제1지지부는,
    상기 제1플레이트의 하측으로 연장되는 복수의 연장바;
    상기 연장바를 수평방향으로 연결하는 베이스부; 및
    상기 베이스부의 상측으로 연장되며 상기 초전도 선재의 하측이 고정되는 제1시편고정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 초전도 선재용 시험장치.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 이동몸체부는,
    상기 제2지지부에 연결되며 상기 제1플레이트를 관통하며 상측으로 연장되는 제1로드부재;
    상기 제1로드부재의 상측에 위치하며 상기 커넥터부를 향한 방향으로 연장되는 제2로드부재;
    상기 제1로드부재의 상측을 감싸며 상기 제2로드부재를 향한 방향으로 연장되는 캡부재;
    상기 캡부재의 외측 둘레를 따라 설치되는 웜기어; 및
    일측은 상기 캡부재의 내측에 위치하며 타측은 상기 제2로드부재의 내측에 삽입되는 코어연결부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 초전도 선재용 시험장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 이동몸체부는,
    상기 코어연결부와 상기 캡부재의 사이에 설치되며, 구름운동을 하는 베어링부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 초전도 선재용 시험장치.
  7. 제 2 항에 있어서, 상기 커넥터부는,
    상기 제2구동부의 출력축에 구비된 나선형의 기어와 맞물리는 기어가 구비되는 기어봉; 및
    상기 기어봉의 하측에 연결되어 상기 기어봉과 함께 상하로 이동되며, 상기 이동몸체부가 회전 가능하게 설치되는 커넥터몸체부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 초전도 선재용 시험장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 커넥터몸체부와 상기 이동몸체부의 사이에 위치하며, 상기 이동몸체부로 전달되는 하중을 측정하는 로드셀부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 초전도 선재용 시험장치.
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