KR20230075211A - 다심선재 및 이의 제조 방법 - Google Patents
다심선재 및 이의 제조 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20230075211A KR20230075211A KR1020210161589A KR20210161589A KR20230075211A KR 20230075211 A KR20230075211 A KR 20230075211A KR 1020210161589 A KR1020210161589 A KR 1020210161589A KR 20210161589 A KR20210161589 A KR 20210161589A KR 20230075211 A KR20230075211 A KR 20230075211A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- core wire
- tube
- covering material
- hardness
- tubes
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 31
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 22
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 95
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 12
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 6
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 4
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 2
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 37
- 230000008569 process Effects 0.000 description 14
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 9
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 5
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 3
- -1 NbTi Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 230000006355 external stress Effects 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 2
- 244000043261 Hevea brasiliensis Species 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000010297 mechanical methods and process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229920003052 natural elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229920001194 natural rubber Polymers 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 238000007790 scraping Methods 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B12/00—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines
- H01B12/02—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines characterised by their form
- H01B12/10—Multi-filaments embedded in normal conductors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
- H01B13/0016—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables for heat treatment
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
- H01B13/0026—Apparatus for manufacturing conducting or semi-conducting layers, e.g. deposition of metal
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Insulated Conductors (AREA)
- Metal Extraction Processes (AREA)
Abstract
본 명세서는 복수개의 튜브, 상기 복수의 튜브 내부에 수용되는 단심선재, 상기 복수개의 튜브를 내부에 수용하는 외부 피복재;를 포함하는 다심선재에 있어서, 상기 단심선재는 상기 튜브가 열처리된 후, 열처리 되지 않은 상태로 내부에 수용되며, 상기 열처리된 튜브의 경도는, 상기 단심선재의 내부 피복재의 경도보다 더 낮은 것을 특징으로 하는 다심선재에 관한 것이다.
Description
본 발명은 각각의 단심 선재를 튜브로 보호하는 다심선재 및 이의 제조 방법에 관한것이다.
일반적으로 다심선재(Multi filament wire) 또는 초전도 다심선재는 전기 전도성이 우수한 Cu, Fe, Al, Mg, B, Nb, Ti 또는 NbTi, Nb3Sn, MgB2 등의 금속을 인발 압연등과 같은 소성가공을 통하여 단심 선재로 만들고, 복수의 단심 선재를 하나의 외부 피복재 내부에 수용하여 제조되는 특징이 있다.
이는, 대한민국 등록특허 제10-1006957호, 대한민국 등록특허 제10-2014254호, 일본 공개특허 제2006-331687호 등 다심선재를 포함하는 다수에 선행특허에서도 공통적으로 확인할 수 있다.
하지만, 상술한 방법은 다심선재를 열처리 하는 과정 또는 다심선재를 연신하는 과정에서 국부적인 내부 응력이 필연적으로 발생하게 된다. 상기 국부적인 내부 응력은 선재 내부에 국부적인 응력 편차를 발생시키고, 상기 편차로 인해 단선되거나 선재의 파손 및 변형으로 전기적 특성이 크게 감소 될 수 있다는 문제점이 있다.
이러한 이유로 다심선재 내부의 응력을 제어하고, 변형 및 파손을 최소화 할 수 있는 다심선재의 제조방법이 요구되고 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 단심선재를 튜브로 보호하여 변형 및 파손을 방지하는 다심선재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이 과정에서 본 발명은 튜브에만 선택적으로 열처리를 수행하여, 열처리로 인하여 선재 내부에 국부적인 응력편차가 발생하는 것을 방지할 수 있는 다심선재의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는 복수개의 튜브, 상기 복수의 튜브 내부에 수용되는 단심선재, 상기 복수개의 튜브를 내부에 수용하는 외부 피복재를 포함하는 다심선재에 있어서, 상기 단심선재는 상기 튜브가 열처리된 후, 열처리 되지 않은 상태로 내부에 수용되며, 상기 열처리된 튜브의 경도는, 상기 단심선재의 내부 피복재의 경도보다 더 낮은 다심선재에 관한 것이다.
상기 일 실시예에 있어서, 상기 열처리된 튜브의 경도는, 상기 내부 피복재를 완전풀림 하였을 때 갖는 경도의 1 내지 1.3배일 수 있다.
상기 일 실시예에 있어서, 상기 열처리 되지 않은 단심선재의 면적분(A)과 상기 열처리된 튜브의 면적분(B)은 하기 관계식 1을 만족할 수 있다.
[관계식 1]
25 ≤ A / (A + B)*100 ≤ 60
상기 일 실시예에 있어서, 상기 튜브와 상기 외부 피복재는 동일한 소재로 제조될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일 실시예는 복수의 튜브를 준비하는 제1 단계(S100), 단심선재를 준비하는 제2 단계(S200), 상기 복수의 튜브에 열처리를 수행하는 제3 단계(S300), 열처리된 튜브 내부에 상기 단심선재를 수용시키는 제4 단계(S400), 복수개의 튜브를 외부 피복재에 수용시키는 제5 단계(S500), 복수개의 튜브가 수용된 외부 피복재를 인발하는 제6 단계(S600)를 포함하는 다심선재의 제조 방법에 관한 것이다.
상기 일 실시예에 있어서, 상기 제2 단계 및 제3 단계 사이에 상기 단심선재의 외경을 조절하는 단계(S230)를 더 포함할 수 있다.
상기 일 실시예에 있어서, 상기 단심선재의 외경을 조절하는 단계(S230)는, 상기 단심선재를 기계적 또는 화학적인 방법으로 단심선재의 외부 두께를 절삭할 수 있다.
상기 일 실시예에 있어서, 상기 외부 피복재가 인발하면서 상기 열처리된 튜브가 변형되어 상기 외부 피복재의 내부 공간을 채우는 제7 단계(S700)를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 다심선재는 복수개의 튜브를 통하여 단심선재를 보호하고, 상기 튜브에만 선택적으로 열처리를 수행함으로써, 다심선재의 초기 인발 과정에서 단심선재의 특정 부분에 과도한 응력이 집중되는 것을 예방할 수 있다.
이를 통해, 다심선재 단면상의 단심선재의 불균일 변형 및 파손을 방지하여 전기 전도도를 유지할 수 있으며, 제조 과정에서 단심선재가 단선되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 다심선재의 사시도다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 다심선재의 단면도다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 다심선재의 제조방법을 설명하기 위한 순서도다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 단심선재의 외경을 조절하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 제4 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 제 6단계로 인하여 변형된 다심선재의 단면을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 다심선재의 단면도다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 다심선재의 제조방법을 설명하기 위한 순서도다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 단심선재의 외경을 조절하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 제4 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 제 6단계로 인하여 변형된 다심선재의 단면을 설명하기 위한 도면이다.
이하 본 발명에 따른 방향성이 있는 다심선재의 제조 방법에 대하여 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 이 때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
본 발명의 일 특징은 복수개의 튜브를 포함하는 다심선재의 제조 방법에 관한 것이다. 구체적으로 상기 튜브는 단심선재의 외부를 감싸 제조 과정에서 발생하는 내부 응력으로부터 상기 단심선재를 보호할 수 있다. 또한, 다심선재의 초기 인발과정에서 상기 튜브가 변형되어 다심선재의 내부 공간을 채움으로써, 공극이 채워지기 전 내부 응력이 특정 구간에 집중되어 응력 구배가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이를 통해 내부 응력이 특정 구간에 집중되어 단심선재가 불균일적으로 변형, 파손되어 전기적 특성이 크게 감소되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 특징은 상기 다심선재를 제조하는 방법에 있어서, 튜브를 열처리 한 후 열처리 되지 않은 단심선재를 삽입하여 다심선재의 초기 인발 과정에서 단심선재가 파손, 변형으로 인하여 단선되는 것을 방지할 수 있다.
이상 도 1 내지 2를 통해 본 발명의 실시 예에 따른 다심선재를 더욱 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 다심선재의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 다심선재의 단면도이다.
도 1 내지 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 다심선재는 단심선재(110), 복수개의 튜브(130) 및 외부 피복재(150)를 포함할 수 있다.
실시 예에 따르면, 본 발명의 다심선재(100)는 상기 복수개의 튜브(130) 내부에 상기 단심선재(110)를 수용한 후, 외부 피복재(150) 내에 상기 복수개의 튜브(130)를 삽입하여 제조될 수 있다. 다시 말해, 본 발명의 실시 예에 따른 다심선재(100)는 외부 피복재(150)내부에 복수개의 튜브(130)를 수용할 수 있으며, 상기 복수개의 튜브(130)는 단심선재(110)를 내부에 수용할 수 있다.
상기 단심선재(110)는 초전도 금속으로 이루어진 코어(111), 상기 코어를 둘러싸고 있는 내부 피복재를 포함할 수 있다. 또한 도면에는 개시되지 않았으나, 상기 단심선재는 상기 코어(111) 및 내부 피복재(113) 사이에 확산 방지층(미도시)을 더 포함할 수 있다.
실시 예에 따르면 상기 코어(111)는 NbTi, Nb3Sn, MgB2 등 초전도 금속의 분말 또는 빌렛을 인발하여 제조할 수 있으며, 상기 내부 피복재(113)는 Cu, Fe, Al, Mg, B, Nb, Ti 및 스테인레스 스틸로 구성된 군에서 선택되는 어느 하나의 금속을 포함할 수 있다.
상기 확산 방지층은 상기 내부 피복재(113)와 마찬가지로, Cu, Fe, Al, Mg, B, Nb, Ti 및 스테인레스 스틸로 구성된 군에서 선택되는 어느 하나의 금속을 포함할 수 있으나, 통상적으로 상기 내부 피복재(113)와 다른 소재를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 튜브(130)는 내부에 소정에 공간이 형성될 수 있으며, 상기 내부 공간을 통해 상기 단심선재(110)를 수용할 수 있다. 다시 말해, 상기 튜브(130)의 내부 공간으로 상기 단심선재(110)를 삽입하여 내부에 수용할 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 튜브(130)는 상기 내부 피복재(113)마찬가지로 Cu, Fe, Al, Mg, B, Nb, Ti 및 스테인레스 스틸로 구성된 군에서 선택되는 어느 하나의 금속을 포함할 수 있다. 또한, 상기 튜브(130)는 상기 내부 피복재(113)와 동일한 소재로 제조될 수 있으며, 다른 소재로 제조될 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 튜브(130)는 상기 내부 피복재(113)보다 경도가 낮을 수 있다. 이러한 이유로, 상기 튜브(130)와 상기 내부 피복재(113)와 동일한 소재로 제조되는 경우, 열처리를 통해 상기 튜브(130)의 경도를 낮출 수 있으며, 또는 상기 튜브(130)와 상기 내부 피복재(113)와 다른 소재로 제조되는 경우에는 상기 내부 피복재(113)보다 경도가 낮은 재료로 제조되거나 열처리를 통해 추가적으로 경도를 낮출 수 있다.
구체적으로, 상기 튜브(130)의 경도는 상기 내부 피복재(113)를 완전풀림 하였을 때 갖는 경도의 1 내지 1.3배일 수 있다. 통상적으로 내부 피복재(113)는 단심선재(110)를 제조하는 과정에서 수행되는 인발로 인하여 가공 경화가 발생되어 경도가 증가된다. 이에, 상기 튜브(130)는 상기 가공 경화로 인하여 경도가 증가된 내부 피복재(113)를 완전풀림하여 내부 응력이 완전히 제거된 내부 피복재의 경도값에 1 내지 1.3배의 경도를 가질 수 있다. 이 경우 상기 튜브(130)의 경도는 완전풀림을 수행하지 않은 단심선재(110)의 내부 피복재(113)보다 더 낮은 경도를 가질 수 있다.
또 다른 실시 예에 따르면, 상기 튜브(130)는 인발로 인하여 가공 경화가 발생된 단심 선재(110)를 기준으로, 상기 단심선재(110)의 내부 피복재(113)의 경도값의 35 내지 75%에 해당하는 경도를 가질 수 있다.
또 다른 실시 예에 따르면, 상기 튜브(130)는 상기 내부 피복재(113)를 완전풀림하여 내부 응력이 완전히 제거된 내부 피복재의 경도값에 1 내지 1.3배의 경도 범위와, 인발로 인하여 가공 경화가 발생된 단심 선재(110)를 기준으로, 상기 단심선재(110)의 내부 피복재(113)의 경도값의 35 내지 75%에 해당하는 경도 범위를 모두 만족하는 경도를 가질 수 있다.
다시 말해, 본 발명은 상기 튜브(130)의 경도를, 내부 피복재(113)의 경도값의 35 내지 75%, 또는 상기 내부 피복재(113)를 완전풀림 하여 내부 응력이 완전히 제거된 내부 피복재의 경도값에 1 내지 1.3배의 경도, 또는 이를 모두 만족하는 값으로 낮출 수 있다.
상기 튜브(130)의 경도를 상기 내부 피복재(113)의 경도보다 낮춤으로써, 본 발명은 상기 다심선재(100)를 인발할 때, 상기 튜브(130)가 먼저 변형되어 상기 다심선재(100)의 내부 공간을 채울 수 있다. 이로 인하여 상기 단심선재(110)에 특정 부분에 과도한 응력이 집중되는 것을 방지하고, 단심선재(110) 전체의 부분에 고른 응력을 받도록 제어할 수 있다.
이를 통해 상기 단심선재(110)의 불균일 변형 및 파손을 방지하여 전기 전도도를 유지할 수 있으며, 제조 과정에서 단심선재가 단선되는 것을 방지할 수 있다.
상기 외부 피복재(150)는 상기 단심선재(110)가 수용된 복수개의 튜브(130)를 내부에 수용할 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 외부 피복재(150)는 상기 내부 피복재(113), 상기 튜브(130)와 마찬가지로 Cu, Fe, Al, Mg, B, Nb, Ti 및 스테인레스 스틸로 구성된 군에서 선택되는 어느 하나의 금속을 포함할 수 있다. 또한, 상기 외부 피복재(150)는 상기 내부 피복재(113) 및 튜브(130)와 동일한 소재로 제조될 수 있으며, 다른 소재로 제조될 수 있다. 다시 말해, 상기 내부 피복재(113), 튜브 (130) 및 외부 피복재(150)는 서로 동일한 소재로 제조될 수 있다.
앞서 설명하였듯이, 본 발명은 상기 튜브(130)만을 선택적으로 열처리 할 수 있으며, 상기 튜브(130)가 열처리 된 상태에서 상기 단심선재(110)를 삽입할 수 있다. 즉, 상기 단심선재(110)는 열처리 되지 않은 상태로 상기 튜브(130) 내부에 수용될 수 있다. 이를 통해 상기 튜브(130)의 경도를 감소시켜 상기 단심선재(110)의 내부 피복재(113)의 경도 이하로 제조할 수 있다.
통상적으로 다심선재를 제조하는 경우, 복수의 단심선재를 외부 피복재내부에 수용하고 인발하여 하나의 선재로 만드는 과정을 거친다. 이 과정에서 상기 다심선재에 내부 공간이 형성되면, 상기 내부 공간(공극)으로 인하여 특정 부분에 응력이 집중되어 응력 구배가 형성될 수 있다.
구체적으로 상기 다심선재를 인발하는 과정에서 단심선재가 서로 접하고 있는 부분은 상대적으로 큰 응력을 받고, 단심선재가 내부 공간에 노출된 부분은 상대적으로 적은 응력을 받게된다. 이 때의 응력 차이로 인하여 단심선재가 불균일 변형되거나 파손되어 전기 전도도가 크게 감소 될 수 있다.
이를 방지하기 위해 본 발명은 단심선재(110)를 튜브(130)로 보호하되, 튜브(130)에만 선택적으로 열처리 하는 방법으로 튜브(130)의 경도를 낮추어 다심선재(100)가 인발하는 과정에서 상기 튜브(130)쉽게 변형될 수 있도록 유도하였다. 그 결과 상기 튜브(130)가 상기 다심튜브(100) 내부 공간을 균일하게 채워 상기 단심선재(110)가 특정 부분에 응력이 집중되지 않고 균일하게 응력을 받을 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 열처리된 튜브(130)의 경도는, 상기 내부 피복재(113)를 완전풀림 하여 내부 응력이 완전히 제거된 내부 피복재의 경도값에 1 내지 1.3배의 경도를 가질 수 있다.
상기 열처리 된 튜브(130)의 경도가 상기 내부 피복재(113)를 완전풀림 하여 내부 응력을 완전히 제거하였을 때 갖는 경도 보다 작으면, 상기 튜브(130)의 경도가 지나치게 낮아 단심선재(110)를 보호할 수 없다. 반대로, 상기 열처리 된 튜브(130)의 경도가 상기 내부 피복재(113)를 완전풀림 하였을 때 갖는 경도의 1.3배를 초과하면 상기 튜브(130)가 변형되지 않아 단심선재에 응력이 집중되는 것을 방지할 수 없다. 오히려, 상기 다심튜브(100)를 인발하는 과정에서 상기 튜브(130)가 변형되어 상기 단심선재(110)에 영향을 주어 응력집중을 유발할 수 있다. 이러한 이유로, 상기 열처리된 튜브(130)의 경도는, 상기 내부 피복재(113)를 완전풀림 하여 내부 응력이 완전히 제거된 내부 피복재의 경도값에 1 내지 1.3배의 경도를 가질 수 있다.
또 다른 실시 예에 따르면, 상기 열처리된 튜브(130)의 경도는, 상기 단심 선재(110)에 포함된 내부 피복재(113)의 경도값의 35 내지 75%에 해당하는 경도를 가질 수 있다.
또 다른 실시 예에 따르면, 상기 튜브(130)는 상기 내부 피복재(113)를 완전풀림 하여 내부 응력이 완전히 제거된 내부 피복재의 경도값에 1 내지 1.3배의 경도에 해당하는 범위와, 상기 단심 선재(110)에 포함된 내부 피복재(113)의 경도값의 35 내지 75%에 해당하는 경도 범위를 모두 만족하는 경도를 가질 수 있다.
다시 말해, 본 발명은 상기 튜브(130)의 경도를, 내부 피복재(113)의 경도값의 35 내지 75%, 또는 상기 내부 피복재(113)를 완전풀림 하였을 때의 경도값의 1 내지 1.3배, 또는 이를 모두 만족하는 값으로 낮출 수 있다.
상기 열처리된 튜브(130)의 경도가 해당된 기준 미만 또는 초과하였을 때 발생되는 현상은 내부 피복재(113)를 완전풀림 하였을 때를 기준으로 비교한 것과 동일하기 때문에 생략하도록 한다.
실시 예에 따르면, 열처리 되지 않은 단심선재(110)의 면적분(A)과 열처리된 튜브의 면적분(B)은 하기 관계식 1을 만족할 수 있다.
[관계식 1]
25 ≤ A / (A + B)*100 ≤ 60
상기 열처리 되지 않은 단심선재(110)의 면적분(A)이 전체 면적분의 25% 미만이면, 상대적으로 튜브가 너무 두꺼워지는 것을 의미한다. 이는 다심선재가 기존과 동일한 직경으로 제조되는 경우, 내부에 수용되는 단심선재의 수량이 감소되어 전기 전도성이 감소될 수 있음을 의미한다.
또는, 동일한 수량의 단심선재(110)가 수용되는 경우 다심선재(100)의 직경이 불필요하게 증가될 수 있다.
반면에, 상기 열처리 되지 않은 단심선재(110)의 면적분(A)이 전체 면적분의 60%를 초과하면, 튜브의 경도가 지나치게 낮아져 단심선재(110)를 보호할 수 없다. 이러한 이유로, 상기 열처리 되지 않은 단심선재의 면적분(A)과 상기 열처리된 튜브의 면적분(B)은 하기 관계식 1을 만족하는 것이 바람직하다.
도면에는 개시되지 않았으나, 본 발명의 실시 예에 따른 다심선재(100)는 상기 다심선재(100)내부에 삽입되는 소정의 스페이서(봉재)를 더 포함할 수 있다.
상기 스페이서는 상기 복수의 단심선재(110)가 위치한 사이 공간에 삽입되어, 상기 단심선재(110) 사이 공간을 최소화 할 수 있다. 이를 통해 상기 다심선재(100)의 내부공간을 더욱 균일하게 제조할 수 있으며, 응력편자를 더욱 더 감소시킬 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 스페이서는 Cu, Zn, Al 중에서 선택되는 금속의 합금 또는 스테인레스 스틸로 제조될 수 있으나 이에 한정되지 않으며 기 공개된 소재로 사용하여도 무방하다.
이상 본 발명의 실시 예에 따른 다심선재를 설명하였다. 이하 도 3 내지 6을 통해 본 발명의 실시 예에 다른 다심선재의 제조방법을 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 다심선재의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 단심선재의 외경을 조절하는 단계를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 제4 단계를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 제 6단계로 인하여 변형된 다심선재의 단면을 설명하기 위한 도면이다.
도 3를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 다심선재의 제조방법은 복수의 튜브를 준비하는 제1 단계(S100), 단심선재를 준비하는 제2 단계(S200), 상기 복수의 튜브에 열처리를 수행하는 제3 단계(S300), 상기 단심선재를 열처리된 튜브 내부에 수용시키는 제4 단계(S400), 복수개의 튜브를 외부 피복재에 수용시키는 제5 단계(S500), 복수개의 튜브가 수용된 외부 피복재를 인발하는 제6 단계(S600)를 포함할 수 있다.
상기 제1 단계(S100)는 튜브(130)를 준비하는 단계이다.
상기 튜브(130)는 천연 고무, 고분자 화합물 등 공지된 피복재용 소재로 제조할 수 있다.
상기 제2 단계(S200)는 단심선재(110)를 준비하는 단계이다.
상기 단심선재(110)를 준비하는 방법은, 내부 피복재(113) 내부에 NbTi, Nb3Sn, MgB2 등 초전도 금속으로 제공되는 코어를 삽입 또는 분말 상태로 충진하여 하여 제조할 수 있다. 또는 기 제조된 단심선재(110)를 사용하여 준비할 수 있다.
실시 예에 따르면, 본 발명은 후술할 제 6단계(S600)에서 인발로 인하여 튜브(130) 내경이 수축되는 것에 대응하기 위해, 상기 제2 단계(S200) 이 후, 더욱 바람직하게는 제2 단계(S200) 및 제3 단계(S300) 사이에 상기 단심선재의 외경을 조절하는 단계(S230)를 추가적으로 수행할 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 단심선재(110)의 외경을 조절하는 단계(S230)는 단심선재를 기계적 또는 화학적인 방법으로 단심선재(110)의 외부 두께를 미리 절삭할 수 있다. 이를 통해 단심선재(110)와 튜브(130)사이에 충분한 완충 공간을 형성하여 후술할 S600에서 인장으로 응력을 받아도 단심선재(110)에 과도한 응력이 집중되는 것을 방지하고, 튜브(130)가 변형될 공간을 확보할 수 있다.
만일, 상기 단심선재의 외경을 조절하는 단계(S230)가 포함되지 않으면, 제조 과정에서 코어(111) 및 내부 피복재(113)의 외경이 고정되기 때문에 단심선재(110)의 직경을 쉽게 가변하기 어렵다. 이는 후술할 S600에서 인장이 수행되는 경우, 인장으로 인해 발생되는 응력으로 인하여 상기 단심선재(110)에 과도한 응력이 집중되어 불균일 변형되거나 파손될 수 있다.
하지만, 본 발명은 상기 S230 단계를 통해 단심선재(110)의 직경을 제어함으로써, 사용자에 요구에 따라 다심선재(100)의 직경 또는 단심선재(110)의 직경을 자유롭게 가변할 수 있으며, 제조 과정에서 선재의 규격, 소재, 물성에 따라 인발 조건 또한 다양화 할 수 있다.
실시 예에 따르면 상기 단심선재의 외경을 조절하는 단계(S230)에서 기계적인 방법은 스크래핑, 절삭, 인발 등을 포함할 수 있으며, 화학적인 방법은 질산 또는 염산과 같은 산성 물질을 통해 상기 단심선재(110)를 식각하는 방법을 포함할 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 상기 제3 단계(S300)는 복수의 튜브(130)에 열처리를 수행하는 단계이다. 이를 통해 상기 튜브(130)의 경도를 낮춰 인발 시 상기 단심선재(110)를 보호할 수 있다.
실시 예에 따르면 상기 열처리는 400 내지 1000℃에서 적절한 시간에 따라 수행될 수 있으나 이에 한정되지 않으며, 상기 튜브(130)의 경도가 앞서 설명한 범위를 만족할 때 까지 충분한 온도와 시간으로 수행될 수 있다.
상기 제4 단계(S400)는 열처리된 튜브 내부에 상기 단심선재를 수용시키는 단계이다.
도 5를 참조하면, 상기 제 4단계(S400)에서 열처리된 튜브(130) 내부에 상기 단심선재(110)를 삽입(M)할 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 상기 제5 단계(S500)는 복수개의 튜브(130)를 외부 피복재(150)에 수용시키는 단계이다.
상기 제5 단계(S500)는 소정 넓이를 갖는 외부 피복재(150) 안에 열처리된 복수개의 튜브(130)를 위치시킨 상태로 상기 외부 피복재(150)를 O자형으로 성형한 후 이음부를 용접하여 상기 외부 피복재(150) 안에 복수개의 튜브(130)를 수용시킬 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 외부 피복재(150)는 상기 튜브(130)와 동일한 소재로 제조될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 서로 다른 소재로 제조되어도 무방하다.
마지막으로 상기 제6 단계(S600)는 복수개의 튜브(130)가 수용된 외부 피복재(150)를 인발하는 단계이다.
실시 예에 따르면, 복수개의 튜브(130)가 수용된 외부 피복재(150)를 인발하여 상기 다심선재(100)의 두께 및 길이를 조절할 수 있다.
이 과정에서 상기 다심선재(100)에 내부 응력이 발생하여 튜브(130) 및 단심선재(110)가 변형될 수 있다.
도 6을 참조하면, 내부 응력에 의해 튜브(130) 및 단심선재(110)가 변형될 수 있다. 이 과정에서 본 발명은 인발로 인하여 수축되는 튜브(130)의 단면을 고려하여 상기 단심선재(110)에 외경을 미리 적정 크기로 식각함으로써, 상기 단심선재(110)에 가해지는 외부 응력을 최소화 할 수 있으며, 외부 응력을 단심선재(110) 외면에 고르게 분산시킬 수 있다.
그 결과, 상기 단심선재(110)에 지나치게 많은 응력이 가해지거나, 특히 상기 단심선재(110)의 일 부분에 응력이 집중되는 것을 방지하여 상기 단심선재(110)가 파손, 변형으로 인하여 단선되거나 전기 전도도 등 전기적 특성이 감소되는 것을 방지할 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
100: 다심선재
110: 단심선재
111: 코어
113: 내부 피복재
130: 튜브
150: 외부 피복재
110: 단심선재
111: 코어
113: 내부 피복재
130: 튜브
150: 외부 피복재
Claims (9)
- 복수개의 튜브;
상기 복수의 튜브 내부에 수용되며, 코어 및 내부 피복재를 포함하는 단심선재;
상기 복수개의 튜브를 내부에 수용하는 외부 피복재;를 포함하는 다심선재에 있어서,
상기 단심선재는 상기 튜브가 열처리된 후, 열처리 되지 않은 상태로 내부에 수용되며,
상기 열처리된 튜브의 경도는, 상기 단심선재의 내부 피복재의 경도보다 더 낮은, 다심선재. - 제1항에 있어서,
상기 열처리된 튜브의 경도는, 상기 내부 피복재를 완전풀림 하여 내부 응력이 완전히 제거된 내부 피복재의 경도값에 1 내지 1.3배의 경도를 갖는 다심선재. - 제1항에 있어서,
상기 열처리 되지 않은 단심선재의 면적분(A)과 상기 열처리된 튜브의 면적분(B)은 하기 관계식 1을 만족하는, 다심선재.
[관계식 1]
25 ≤ A / (A + B)*100 ≤ 60 - 제1항에 있어서,
상기 내부 피복재, 상기 튜브 및 상기 외부 피복재는 동일한 소재로 제조되는, 다심선재. - 제1항에 있어서,
상기 다심선재는 상기 복수개의 튜브 사이에 삽입되는 스페이서를 더 포함하는, 다심선재. - 복수의 튜브를 준비하는 제1 단계(S100);
단심선재를 준비하는 제2 단계(S200) ;
상기 복수의 튜브에 열처리를 수행하는 제3 단계(S300);
열처리된 튜브 내부에 상기 단심선재를 수용시키는 제4 단계(S400);
복수개의 튜브를 외부 피복재에 수용시키는 제5 단계(S500);
복수개의 튜브가 수용된 외부 피복재를 인발하는 제6 단계(S600)를 포함하는 다심선재의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 제2 단계 및 제3 단계 사이에 상기 단심선재의 외경을 조절하는 단계(S230)를 더 포함하는, 다심선재의 제조 방법. - 제7항에 있어서,
상기 단심선재의 외경을 조절하는 단계(S230)는, 상기 단심선재를 기계적 또는 화학적인 방법으로 단심선재의 외부 두께를 절삭하는 방법을 포함하는, 다심선재의 제조 방법. - 제6항에 있어서,
상기 외부 피복재가 인발하면서 상기 열처리된 튜브가 변형되어 상기 외부 피복재의 내부 공간을 채우는 제7 단계(S700)를 더 포함하는 다심선재의 제조 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210161589A KR102552631B1 (ko) | 2021-11-22 | 2021-11-22 | 다심선재 및 이의 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210161589A KR102552631B1 (ko) | 2021-11-22 | 2021-11-22 | 다심선재 및 이의 제조 방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230075211A true KR20230075211A (ko) | 2023-05-31 |
| KR102552631B1 KR102552631B1 (ko) | 2023-07-05 |
Family
ID=86542767
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210161589A KR102552631B1 (ko) | 2021-11-22 | 2021-11-22 | 다심선재 및 이의 제조 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102552631B1 (ko) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006331687A (ja) | 2005-05-23 | 2006-12-07 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導線材の製造方法、超電導多芯線材の製造方法および超電導機器 |
| JP2008181795A (ja) * | 2007-01-25 | 2008-08-07 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 酸化物超電導線材およびその製造方法 |
| KR20100107184A (ko) * | 2009-03-25 | 2010-10-05 | 한국기계연구원 | ＭｇＢ2 초전도 막 형성 및 이를 이용한 초전도 선재 제조 방법 |
| JP2012022951A (ja) * | 2010-07-16 | 2012-02-02 | Hitachi Ltd | ＭｇＢ２超電導多芯線材の製造方法およびＭｇＢ２超電導多芯線材 |
| JP2013197072A (ja) * | 2012-03-23 | 2013-09-30 | Hitachi Ltd | ＭｇＢ２超電導多芯線材、超電導ケーブル、超電導マグネット |
| KR102014254B1 (ko) | 2018-04-04 | 2019-08-26 | 한국생산기술연구원 | 초전도 선재의 제조방법 |
-
2021
- 2021-11-22 KR KR1020210161589A patent/KR102552631B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006331687A (ja) | 2005-05-23 | 2006-12-07 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導線材の製造方法、超電導多芯線材の製造方法および超電導機器 |
| JP2008181795A (ja) * | 2007-01-25 | 2008-08-07 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 酸化物超電導線材およびその製造方法 |
| KR20100107184A (ko) * | 2009-03-25 | 2010-10-05 | 한국기계연구원 | ＭｇＢ2 초전도 막 형성 및 이를 이용한 초전도 선재 제조 방법 |
| KR101006957B1 (ko) | 2009-03-25 | 2011-01-12 | 한국기계연구원 | ＭｇＢ2 초전도 막 형성 및 이를 이용한 초전도 선재 제조 방법 |
| JP2012022951A (ja) * | 2010-07-16 | 2012-02-02 | Hitachi Ltd | ＭｇＢ２超電導多芯線材の製造方法およびＭｇＢ２超電導多芯線材 |
| JP2013197072A (ja) * | 2012-03-23 | 2013-09-30 | Hitachi Ltd | ＭｇＢ２超電導多芯線材、超電導ケーブル、超電導マグネット |
| KR102014254B1 (ko) | 2018-04-04 | 2019-08-26 | 한국생산기술연구원 | 초전도 선재의 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102552631B1 (ko) | 2023-07-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6425673B2 (ja) | Ｎｂ３Ｓｎを含有する超伝導線材のためのＰＩＴエレメントを有する半完成線材、及びこの半完成線材を製造する方法、並びに、半完成ケーブル、及び超電導線材又は超電導ケーブルを製造する方法 | |
| US7476280B2 (en) | Method for producing a superconductive element | |
| KR102552631B1 (ko) | 다심선재 및 이의 제조 방법 | |
| JP2014137917A (ja) | Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材、Ｎｂフィラメント素線、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材並びにその製造方法 | |
| JP2007311126A (ja) | 化合物超電導体及びその製造方法 | |
| JP2014143056A (ja) | 超電導線材の前駆体および超電導線材 | |
| US7476281B2 (en) | Method for producing a superconductive element | |
| JP2016126950A (ja) | 多芯超電導線材 | |
| US4983228A (en) | Contraction pre-annealing superconducting wire for length stabilization followed by reaction annealing | |
| JPWO2017141410A1 (ja) | 超電導線材の前駆体及び超電導線材の製造方法 | |
| JP4742843B2 (ja) | Ｎｂ３Ｓｎ超電導線用芯線、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線及びその製造方法 | |
| JP7129573B2 (ja) | Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材のための導体アセンブリ完成品及びＮｂ３Ｓｎ超電導線材のためのサブエレメントを製造する方法 | |
| WO2005124793A1 (ja) | 超電導線材の製造方法 | |
| JP3124448B2 (ja) | Ｎｂ▲３▼Ｓｎ超電導線の製造方法 | |
| US20230215604A1 (en) | Methods for manufacturing a superconductor | |
| JPS607014A (ja) | Ｎｂ↓３Ｓｎ超電導線の製造方法 | |
| JPS60253114A (ja) | Ｎｂ↓３Ｓｎ超電導線の製造方法 | |
| JP4476755B2 (ja) | Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材の製造方法およびそのための複合線材 | |
| JPH09139124A (ja) | 複合多芯超電導線およびその製造方法 | |
| JPH07282650A (ja) | 化合物超電導導体 | |
| JPH08190825A (ja) | Ａ３ ｂ型化合物超電導線の製造方法 | |
| JPS63271819A (ja) | Ｎｂ↓３Ｓｎ超電導線の製造方法 | |
| JP2003132749A (ja) | 酸化物超電導多芯線材の製造方法 | |
| JPH0458413A (ja) | Ｎｂ↓３Ｓｎ多芯超電導線の製造方法 | |
| JPH04132115A (ja) | Ｎｂ↓３Ｘ多芯超電導線の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |