KR20230133874A

KR20230133874A - 스택된 플레이트, 비절연 초전도 자석을 위한 조인트구조

Info

Publication number: KR20230133874A
Application number: KR1020237026437A
Authority: KR
Inventors: 빈센트 프라이; 루이 비에이라
Original assignee: 메사추세츠 인스티튜트 오브 테크놀로지
Priority date: 2021-01-29
Filing date: 2022-01-27
Publication date: 2023-09-19
Also published as: US20240071664A1; JP2024504726A; CA3203940A1; EP4285395A1; WO2022164980A1

Abstract

초전도 자석의 조인트 기하학 및 배치에 대한 체계가 설명되어 있다. 일부 양태에 따르면, 조인트는 나선형 초전도 경로를 포함하는 플레이트와 같은 초전도 자석의 모듈식 구성요소에서 구현될 수 있으며, 조인트는 인접한 플레이트의 초전도 경로 사이에 전기 전도성 연결을 제공한다. 조인트는 제작 후에 구성요소(예: 플레이트)에 설치 및 커플링될 수 있으므로 조인트와 구성요소 모두의 설계에 자유를 제공한다. 적어도 일부 경우에, 조인트는 컴포넌트에 설치한 후 컴포넌트의 표면과 동일 평면이 되도록 어레인지될 수 있어 컴포넌트의 이웃 인스턴스가 서로 같은 높이로 적층될 수 있어 이웃 구성요소의 조인트가 서로 긴밀하게 접촉하게 된다.

Description

스택된 플레이트, 비절연 초전도 자석을 위한 조인트 구조

초전도 자석 및/또는 그것이 커플링되는 시스템은 비초전도 전도체("일반 전도체"라고도 함)로 만들어진 전류 경로를 포함할 수 있다.　　예를 들어, 자석의 초전도체와 전원 공급 장치 사이의 인터페이스는 일반 전도체를 포함할 수 있다.　　다른 경우에는 자석의 구성을 용이하게 하기 위해 자석 내의 초전도체 영역 사이에 연결이 있을 수 있다.　　초전도 자석에 대한 및/또는 내부의 상호 연결은 때때로 "조인트"라고 한다.　　조인트는 위의 예에서와 같이 일반 전도체를 포함할 수 있지만, 다른 경우에는 초전도체의 이웃 영역 사이의 상호 연결일 수 있다.

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 미국법 35 U.S.C. § 119(e)에 따른 이익을 주장한다.　2021년 1월 29일에 제출된 "Joint Schemes for Stacked Plate, Non-Insulated Superconducting Magnets"라는 제목의 임시 특허 출원 번호 63/143,189는 전체 내용이 참조로 여기에 포함된다.

초전도체(superconductor)는 일부 임계 온도 이하의 전류에 대한 전기적 저항을 갖지 않는("초전도") 소재(material)이다.　　많은 초전도체에 대해, 임계 온도는 30K 미만이므로 이러한 소재의 초전도 상태에서의 작동은 액체 헬륨이나 초임계 헬륨과 같은 상당한 냉각이 필요하다.　　

하이 필드(high-field) 자석은 초전도체가 저항 없이 높은 전류를 전달할 수 있기 때문에 초전도체로 구성되는 경우가 많다.　　예를 들어, 이러한 자석은 5kA 이상의 전류를 전달할 수 있다.

일부 양태에 따르면, 제1 플레이트 및 제2 플레이트를 포함하는 스택으로 어레인지되는 복수의 플레이트를 포함하고, 상기 제1 플레이트는, 고온 초전도체(HTS) 재료를 포함하는 제1 전도 경로 - 상기 제1 전도 경로의 적어도 일부는 나선형 경로임 - ; 및 상기 제1 전도성 경로의 상기 나선형 경로의 내부 또는 외부에 어레인지되고, 상기 제1 전도성 경로의 상기 HTS 재료에 전기적으로 커플링되는 제1 전도성 조인트를 포함하고, 상기 제2 플레이트는, 상기 스택에서 상기 제1 플레이트 옆에 어레인지되고, 상기 HTS 재료를 포함하는 제2 전도 경로; 및 상기 제1 전도성 조인트에 인접하게 어레인지되고 상기 제1 전도성 조인트에 전기적으로 커플링되는 제2 전도성 조인트를 포함하고, 상기 제2 전도성 조인트는 상기 제2 전도성 경로의 상기 HTS 재료에 전기적으로 커플링되는, 자석이 제공된다.

전술한 장치 및 방법 실시예는 위에서 설명하거나 아래에서 더 상세하게 설명되는 양태, 특징 및 동작의 임의의 적절한 조합으로 구현될 수 있다.　　본 교시(teachings)의 이러한 양태 및 기타 양태, 실시예 및 특징은 함께 제공되는 도면과 함께 제공되는 다음 설명에서 더 완벽하게 이해될 수 있다.

다양한 양태 및 실시예가 다음 도면들을 참조하여 설명될 것이다.　　도면들이 반드시 스케일(scale)에 맞게 그려지는 것은 아니라는 점을 염두에 두어야 한다.　　도면에서 다양한 도면으로 표시된 동일하거나 거의 동일한 각 컴포넌트는 유사한 숫자로 표시된다.　　명확성을 위해 모든 도면에 모든 컴포넌트가 라벨링(labeled) 되는 것은 아니다.
도 1a는 일부 실시예에 따른 스택된 플레이트 초전도 자석에 사용하기에 적합한 예시 플레이트 일부의 단면도이다.
도 1b는 일부 실시예에 따른 교번하는(alternate) 조인트 설계를 갖는 스택된 플레이트 초전도 자석에 사용하기에 적합한 예시적인 플레이트의 일부의 단면도이다.
도 1c는 일부 실시예에 따라 두 번째 교번하는 조인트 설계를 갖는 스택된 플레이트 초전도 자석에 사용하기에 적합한 예시적인 플레이트의 일부의 단면도이다.
도 2는 일부 실시예에 따른 스택된 플레이트 초전도 자석의 2개의 예시적인 플레이트의 단면도이다.
도 3a는 일부 실시예에 따른 초전도 자석의 이웃 조인트의 단면이다.
도 3b는 일부 실시예에 따라 조인트의 전도성 채널 내에 초전도체가 제공된 도 3a에 도시된 자석을 도시한다.
도 4는 일부 실시예에 따른 초전도 자석의 이웃 조인트의 단면도이다.
도　5a 및 도 5b는 일부 실시예에 따른 스택된 플레이트 초전도 자석을 위한 베이스 플레이트의 상부 사시도를 도시한다.
도 6은 일부 실시예에 따라 내부 및 외부 측면에서 조인트를 포함하는 복수의 플레이트를 포함하는 초전도 자석의 단면도이다.
도 7은 일부 실시예에 따른, 중앙 평면 주위에 미러링된 복수의 플레이트를 포함하는 초전도 자석의 단면도이다.
도 8은 일부 실시예에 따른 발전소의 다양한 컴포넌트를 보여주는 컷어웨이 부분이 있는 융합 발전소의 3차원 그래픽이다.

하이필드 초전도 자석은 종종 다중 레이어 어레인지먼트(arrangement)로 그룹화된(grouped) 여러 개의 전기 절연 초전도체의 턴들을 포함한다.　초전도체가 임계 온도(재료의 전기 저항이 0으로 떨어지는 온도) 아래로 냉각되면 전기 저항으로 인해 일반적으로 발생하는 손실 없이 초전도 경로를 통해 전류가 흐를 수 있다.　　

일반적으로 초전도 자석의 조인트는 여러 가지 특성을 갖는 것이 바람직하다.　　첫째, 관절을 통해 흐르는 전류는 관절의 줄(joule) 가열을 유발하고 초전도 자석이 낮은 온도에서 작동하기 때문에 관절의 전기 저항은 가능한 한 낮아야 한다.　　둘째, 조인트는 기계적으로 견고해야 한다.　　작동 중에 초전도 자석은 구조 내에서 큰 힘(예: 로렌츠 힘)을 생성할 수 있으며, 이는 관절 및 구조의 다른 부분에 힘(예: 압축력)을 적용할 수 있다.　　이러한 이유로 초전도 자석의 조인트는 단순한 전기 전도체가 아니라 '전자기계적' 구조로 생각할 수 있다.　　셋째, 초전도 자석의 조인트는 제작이 용이한 것이 바람직하다.　　넷째, 조인트는 초전도 자석에서 상대적으로 적은 양의 공간(이상적으로는 최소한의 공간)을 차지하여 자석 내에 초전도체를 포함할 수 있는 더 많은 공간을 확보하는 것이 바람직하다.

기존의 초전도 자석 조인트는 일반적으로 초전도 코일을 함께 결합할 수 있도록 초전도체의 특수한 준비에 의존한다.　　위에서 언급한 바와 같이 조인트는 전기 저항이 낮은 것이 바람직하므로 초전도체의 서로 다른 영역을 직접 연결하는 것이 이 목표를 달성하는 한 가지 방법이다.　　그러나 이러한 접근 방식은 매우 복잡하고 오류가 발생하기 쉽다.　　예를 들어, 초전도체의 인접 영역은 결합 시 서로 긴밀하게 접촉할 수 있도록 측정되고 절단돼야 하며, 조인트 내에서 균일한 전류 분포를 보장하기 위해 동일한 접촉 저항을 가진다.　　이러한 접근 방식은 일단 구성되면 고정된 어셈블리를 생성할 수 있다 - 즉, 초전도체의 인접 영역이 서로 위에 장착되면 조인트를 손상시키거나 파괴하지 않고 분리하는 것이 어렵거나 불가능할 수 있다 - .

본 발명자들은 정상 전도체(즉, 초전도체가 아닌 것)를 이용하는 접합 설계를 인식하고 높이 평가했다.　　조인트 설계는 나선형 초전도 경로를 포함하는 플레이트와 같은 초전도 자석의 모듈식 컴포넌트에서 구현될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 조인트는 인접한 모듈식 컴포넌트의 초전도 경로 사이에 전기 전도성 연결을 제공한다(예: 플레이트 스택에서 인접한 플레이트 사이).　　조인트는 제작 후에 컴포넌트(예: 플레이트)에 설치 및 커플링될 수 있으므로 조인트와 컴포넌트 모두의 설계에 자유를 제공한다.　　적어도 일부의 경우, 조인트는 컴포넌트에 설치된 후 컴포넌트의 표면과 수평을 이루도록 어레인지되어 컴포넌트의 인접한 인스턴스가 서로 수평을 이루도록 스택될 수 있으므로, 인접한 컴포넌트의 조인트가 서로 밀접하게 접촉할 수 있다.　　더욱이, 이 설계는 컴포넌트들이 서로 커플링되기 전에 컴포넌트가 조인트를 포함하도록 제작될 수 있게 하여 유연하고 모듈식이며 편리한 제조 공정을 허용할 수 있다.

도 1a는 일부 실시예에 따른 스택된 플레이트 초전도 자석에 사용하기에 적합한 예시 플레이트 일부의 단면도이다.　　도 1의 예에서, 플레이트(100)는 전도 경로(112)가 형성되는 베이스 플레이트 재료(110)를 포함한다(예를 들어, 전통적인 가공 공정, 첨가제 및/또는 감산 공정 등을 통해).　　자석을 만들기 위해 베이스 플레이트(110)의 전도 경로에 초전도체를 삽입할 수 있다.　　전도 경로(112)는 채널, 홈 및/또는 초전도체가 제공될 수 있는 임의의 다른 공간을 포함할 수 있다.　　

도 1a의 예에서, 전도 경로는 나선형 경로 또는 복수의 동심원 경로와 같이(이에 제한되지는 않음) 이전 턴 내에 있는 경로의 연속적인 턴을 갖는 곡선 경로일 수 있다.　전도 경로의 외부 부분은 구리와 같은 일반 전도체를 포함하거나 구성되는 조인트(115)에 커플링된다.　　조인트(115)는 전도 경로(112)에 삽입될 초전도체가 또한 삽입될 수 있는 조인트 내의 내부 공간(예를 들어, 채널)인 전도 경로(116)를 포함한다.　　이와 같이, 조인트(115)가 베이스 플레이트(110)에 설치, 어레인지 또는 달리 제공될 때, 전도 경로(112)와 전도 경로(116)는 서로 인접하게 어레인지되어 연속적인 경로를 형성할 수 있다.　　따라서 초전도체는 전도 경로(112 및 116)의 조합에 의해 형성된 경로 내에 어레인지될 수 있다.

일부 실시예에 따르면, 플레이트(100)의 인접한 인스턴스(또는 유사한 플레이트의 인스턴스, 그 예는 아래에 설명됨)가 어레인지되어 플레이트의 조인트(115)가 서로 전기적으로 커플링될 수 있다.　　결과적으로, 전도 경로(112) 내의 초전도체는, 초전도체의 일 단부는 조인트(115)에 전기적으로 커플링되고(예를 들어, 종단), 이는 다른 플레이트의 조인트에 결합되고, 이는 그 플레이트 내의 다른 초전도체에 커플링되는 등, 하나의 플레이트 내에 복수의 턴으로 어레인지될 수 있다.　　이러한 방식으로, 플레이트(100)의 스택은 스택을 통해 연속적인 전류 경로를 형성하기 위해 초전도체의 복수의 영역과 함께 어레인지될 수 있으며, 조인트는 이웃하는 플레이트를 가로지르는 전류 경로를 제공한다.　　일부 실시예에서, 이 전류 경로는 내부 및 외부 나선형의 교번 시퀀스를 포함할 수 있으며, 각 플레이트는 내부 나선형 경로 또는 외부 나선형 경로인 전도 경로로 구성된다.　　이 경우, 조인트(115)는 스파이럴의 내부 또는 스파이럴의 외부에 어레인지될 수 있다.　　일부 실시예에서, 플레이트(100)는 전도 경로(112)의 외부에 제1 조인트(115)와 전도 경로의 내부에 제2 조인트를 포함할 수 있고, 두 조인트는 플레이트의 대향하는 면에 노출되도록 어레인지되어, 플레이트의 일측의 전도 경로의 외부 및 플레이트의 다른 일측의 전도 경로의 내부에서 인접한 플레이트에의 연결을 용이하게 할 수 있다.

일부 실시예에 따르면, 베이스 플레이트(110)는 강철, 인코넬®, 니트로닉® 40, 니트로닉® 50, 인콜로이® 또는 이들의 조합과 같은(그러나 이에 국한되지 않음) 높은 기계적 강도 소재를 포함할 수 있거나 이들로 구성될 수 있다.　　일부 실시예에서, 베이스 플레이트(110)는 니켈과 같은 금속으로 도금되어 아래에 설명된 솔더를 포함하여 플레이트에 다른 컴포넌트의 접착을 용이하게 할 수 있다.

도 1a의 예에서, 전도 경로(112)는 베이스 플레이트(110)의 제1 표면(여기서는 베이스 플레이트(110)의 외부 바닥 표면으로 도시됨)에 있는 것으로 도시되어 있지만, 전류 경로는 플레이트 내부 및/또는 플레이트(110)의 외부 상부 표면을 포함하여 플레이트 내의 임의의 적절한 위치에 어레인지될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

일부 실시예에 따르면, 조인트(115)는 구리를 포함하거나 구리를 포함할 수 있다.　　일부 실시예에서, 조인트는 볼트 또는 다른 패스너를 통해 베이스 플레이트(110)에 기계적으로 커플링될 수 있다.　　일부 실시예에서, 볼트는 베이스 플레이트와 조인트 사이에 어느 정도의 전기적 커플링을 제공할 수 있다.　추가로 또는 대안적으로, 조인트는 솔더로 베이스 플레이트에 조인트를 부착하거나 조인트를 플레이트에 브레이징 또는 용접하는 것과 같은 다른 수단을 통해 베이스 플레이트(110)에 커플링될 수 있다.　조인트와 베이스 플레이트 사이에 어레인지되고 이들을 기계적으로 커플링하는 솔더는 둘 사이에 전기적 커플링을 제공할 수도 있다.　　이와 같이, 플레이트 사이의 전기적 연속성은 예를 들어 조인트 주변을 솔더링함으로써 조인트 주위에 전기 전도성 재료를 추가함으로써 증가될 수 있다.

　조인트(115)의 기하학적 구조는, 일부 실시예에 따르면, 조인트(115)가 플레이트가 제조된 후에 베이스 플레이트(110)에 삽입되도록 허용할 수 있다.　　이 경우, 조인트를 플레이트에 고정적으로 커플링(예를 들어, 브레이징 또는 용접을 통해)하는 것보다 플레이트에 조인트를 기계적으로 커플링(즉, 제거 가능하게 커플링)하는 것이 유리할 수 있다.　　일부 실시예에서, 베이스 플레이트(110)에 조인트(115)를 설치한 후, 조인트와 플레이트 사이의 임의의 갭을 채우기 위해 용융 솔더가 플레이트에 도입될 수 있다.　　일부 경우에, 몰더 솔더 프로세스는 베이스 플레이트(110)와 경로에 도입된 초전도체 사이의 임의의 갭을 채우기 위해 전도 경로(112)에 도입될 수도 있다.

일부 실시예에 따르면, 플레이트(110) 내에 설치되기 전에, 조인트(115)의 일부 또는 전체(예를 들어, 전도 채널(116)의 내부 및/또는 베이스 플레이트(110)와 접촉할 조인트의 외부)가 금속(예를 들어, 은으로 도금된 PbSn 솔더 등)으로 미리 주석 도금되어 조인트와 이후에 증착된 땜납 사이의 양호한 결합(예를 들어, 기계적 및/또는 전기적 연결)을 촉진시킬 수 있다.　　조인트는 플레이트에 삽입(또는 달리 제공)될 수 있고 선택적으로 플레이트에 고정될 수 있다(예를 들어, 볼트와 같은 하나 이상의 기계적 패스너를 통해 플레이트에 파스닝됨).　　전도성 재료는 진공 압력 함침(VPI) 프로세스를 통해 조인트가 삽입된(또는 다른 방식으로 제공된) 그루브 내로 증착될 수 있다.　　이러한 공정은 다음 단계 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 산성 용액을 사용하여 플레이트 내의 빈 공간을 세척한 후 물로 헹구는 단계; 플레이트 내의 공간을 비우는 단계; 불활성 가스로 공간을 퍼징하는 단계; 조인트(115)를 코팅하기 위해 공간에 플럭스를 증착하는 단계; 플레이트에서 여분의 플럭스를 배출하는 단계; 플레이트의 적어도 일부를 증착될 합금의 용융 온도 이하, 온도 또는 그 이상으로 가열하는 단계; 용융 합금(예: PbSn 땜납)을 플레이트에 흐르게 하는 단계.

일부 실시예에 따르면, 베이스 플레이트(110)는 플레이트를 다른 플레이트 및/또는 다른 구조물에 부착하기 위한 하나 이상의 관통 홀(즉, 플레이트의 제1 표면으로부터 플레이트의 제2 반대쪽 표면으로 연장되는 하나 이상의 홀 - 도 1a에는 도시되지 않음)을 포함할 수 있다.　　일부 경우에, 관통 구멍은 플레이트 안으로 또는 플레이트를 통해 나사 또는 볼트와 같은 기계적 파스너(fasteners)를 쉽게 삽입할 수 있도록 내부 나사(thread)를 포함할 수 있다.

일부 실시예에 따르면, 베이스 플레이트(110)는 전도성 채널(112) 내에 어레인지된 초전도체로 냉각제를 전달하기 위한 하나 이상의 냉각 채널을 포함할 수 있다.　　냉각 채널은 전도성 채널(112)에 인접하게 어레인지될 수 있고/있거나 플레이트(100) 내의 다른 곳에 어레인지될 수 있다.　　일부 경우에, 조인트(115)는 조인트가 베이스 플레이트에 삽입된 후에 조인트와 베이스 플레이트(110) 사이에 빈 영역이 남도록 하는 기하학적 구조를 가질 수 있다.　　이러한 빈 영역은 냉각 채널로 사용될 수 있다.　　이에 따라 본 명세서에 설명된 조인트 설계는 플레이트 내의 냉각수 채널 설계에 유연성을 허용할 수 있다.

일부 실시예에 따르면, 조인트(115)는 매끄러운 상부 표면, 즉 다른 플레이트 내의 다른 조인트와 접촉할 노출된 표면을 갖도록 가공될 수 있다.　　매끄러운 표면은 접촉 저항을 감소시킬 수 있다(즉, 서로 접촉하는 두 기계 구조 사이의 전기 저항을 감소시킬 수 있음).　이 경우 매끄러운 표면은 조인트(115)와 다른 플레이트 내의 조인트 사이의 접촉 저항을 감소시켜 조인트 및/또는 인근 재료의 줄 가열을 줄인다.

도 1a의 예는 자석의 인접한 초전도 턴이 서로 절연되지 않고 대신 일반 도체(즉, 초전도체가 아닌)로 분리된 비절연(NI) 자석 설계에 사용하기에 적합할 수 있는 플레이트(무절연(NI) 자석이라고도 함)를 보여준다.　　이 경우, 정상 도체는 베이스 플레이트(110)이다.　　자석이 초전도체의 임계 온도 이하에서 작동할 때, 턴 사이에 있는 전도체의 유한 저항에 비해 초전도체의 저항이 0이기 때문에 전류가 턴을 가로지르지 않고 초전도체를 통해 유동한다.　　

그러나 퀀치 중에, 초전도체의 적어도 하나 이상의 부분이 "노멀"(비초전도) 상태에 있을 수 있다(즉, 초전도체의 적어도 하나 이상의 부분은 초전도체의 특징인 제로 저항 대신 유한 저항을 가짐).　　노멀 저항을 갖는 초전도체의 적어도 하나 이상의 부분은 때때로 초전도체의 "노멀 존"이라고 불린다.　　노멀 존이 나타나면 적어도 일부 제로 저항 전류 경로가 더 이상 존재하지 않아 그들의 상대적인 저항에 따라 이들 경로 간의 전류 흐름의 균형을 유지하면서 노멀 존 및/또는 턴 사이를 통해 전류가 흐른다.　　따라서 이러한 방식으로 이것이 노멀일 때 초전도성 소재로부터 적어도 일부 전류를 전환시킴으로써, NI 자석, 특히 비절연 고온 초전도체(NI-HTS) 자석(HTS를 포함하는 NI 자석)은 원칙적으로 퀀치 이벤트를 지속적으로 모니터링하고 및/또는 외부 퀀치 보호 메커니즘을 적극적으로 활용할 필요없이 퀀치 손상으로부터 수동적으로 보호될 수 있다.

도 1b는 일부 실시예에 따르면, 교번하는 조인트 설계를 갖는 스택된 플레이트 초전도 자석에 사용하기에 적합한 예시적인 플레이트의 일부 단면을 도시한 것이다.　　도 1b는 도 1a의 예에서와 동일한 베이스 플레이트(110)를 포함하지만(또한 동일한 전도 경로(112)를 포함함), 도 1a에 도시된 조인트(115)와 다른 기하학적 구조를 갖는 조인트(125)를 포함하는 플레이트(101)를 도시한다.　　그러나 조인트(125)의 상부 표면의 상이한 기하학적 구조에 대해서는, 도 1a에 대한 상기 모든 설명이 도 1b에도 적용되며, 전도 경로(126)는 도 1a의 예에서 전도 경로(116)와 마찬가지로 전도 경로(112)에 인접하여 어레인지될 수 있는 조인트(125) 내의 경로가 된다.　　

일부 실시예에 따르면, 조인트(125)의 상부 표면은 베이스 플레이트(110)의 상부 표면과 같은 높이로 어레인지되지 않을 수 있지만, 이웃하는 플레이트의 조인트에서 상보적인 특징과 정합하도록 설계된 노치 또는 다른 특징을 포함할 수 있다.　　예를 들어, 도 1b의 예에서, 조인트(125)는 베이스 플레이트(110)의 상부 표면 위로 돌출하는 섹션을 포함하고, 조인트의 나머지는 베이스 플레이트의 상부 표면과 같은 높이에 있다.　　베이스 플레이트(110)의 상부 표면 아래로 리세스지는(recessed) 섹션을 갖는 조인트를 포함하는 또 다른 플레이트가 제조될 수 있으며, 조인트의 나머지는 베이스 플레이트의 상부 표면과 같은 높이에 있다.　　그 결과, 플레이트가 서로 인접하게 어레인지될 때 이러한 조인트가 함께 결합될 수 있다.　　도 1b의 접근은 인접한 플레이트의 정렬을 증가시키거나 단순화할 수 있고 및/또는 도 1a의 예와 비교하여 2개의 플레이트 사이의 접촉 영역을 증가시킴으로써 2개의 조인트 사이에 더 견고한 전기 연결을 제공할 수 있다.　일부 실시예에서, 조인트(125)의 돌출부의 높이는 조인트(125)의 면 위로 0.02인치 미만(예를 들어, 0.015인치)일 수 있다.　임의의 규칙적이거나 불규칙한 기하학적 형상을 갖는 돌출부가 제공될 수 있음을 이해해야 한다.　돌출부의 형상은 특정 용도의 필요에 맞게 선택될 수 있다.

　도 1c는 일부 실시예에 따라 두 번째 교번 조인트 설계를 갖는 스택된 플레이트 초전도 자석에 사용하기에 적합한 예시적인 플레이트의 일부의 단면도이다.　　도 1c는 전도 경로(132)가 형성된 베이스 플레이트(130)를 포함하는 플레이트(102)를 도시한다.　　베이스 플레이트는 또한 조인트(135)가 삽입되는 채널을 포함한다.　　조인트(135)는 전도성 채널(136)을 포함하고 볼트(137)를 통해 베이스 플레이트(110)에 기계적으로 커플링된다.　　따라서 조인트(135)는 볼트용 관통 구멍을 포함하고 베이스 플레이트(130)는 볼트 삽입을 위한 조인트의 관통 구멍과 정렬된 구멍을 포함한다.

도 1a에 대한 상기 설명은 도 1c의 예에서 조인트(135), 베이스 플레이트(130), 전도 경로(132) 및 전도 경로(136) 및 조인트(105), 베이스 플레이트(110), 전도 경로(112) 및 전도 경로(116)에 대해서도 각각 적용될 수 있다.　　그러나 도 1c의 예에서 전도 경로(132 및 136)가 베이스 플레이트(130) 및 조인트(135)의 최상부 표면에 각각 어레인지된다는 것이 주목될 수 있다.　　이러한 베이스 플레이트 및 조인트 내의 경로의 위치는 도 1c에서 경로가 베이스 플레이트에 조인트를 설치한 후 플레이트의 상부에 노출되기 때문에,　도 1a 및 도 1b의 예에 비해 초전도체가 경로에 삽입되는 것을 단순화할 수 있다.

도 2는 일부 실시예에 따른 스택된 플레이트 초전도 자석의 2개의 예시적인 플레이트의 단면도이다.　　도 2의 예는 베이스 플레이트(210) 내에 전도 경로(212)를 포함하는 제2 플레이트(200)와 접촉하는 도 1a에 도시된 플레이트(100) 및 전도 경로(216)를 포함하는 조인트(215)를 포함하는 자석(201)을 도시한다.　　플레이트(100)의 예에서 전도 경로(116 및 112)와 같이, 조인트(215)의 전도 경로(216)는 전도 경로(212)에 인접하도록 어레인지될 수 있다.

일부 실시예에 따르면, 제1 초전도체는 전도 경로(112 및 116) 내에 어레인지될 수 있고, 제2 초전도체는 전도 경로(212 및 216) 내에 어레인지될 수 있다.　　결과적으로, 초전도체가 초전도되는 온도에서 작동하는 동안, 자석(201)의 전류 경로는 제1 초전도체, 조인트(115)를 통해 조인트(215)로, 그리고 제2 초전도체로 흐를 수 있다.　　조인트(115 및 215)는 자석 내의 플레이트의 내부 단부 또는 외부 단부에 어레인지될 수 있으며, 전술한 바와 같이, 도 2에 도시된 조인트가 플레이트의 외부 또는 내부 단부에 어레인지되는지 여부에 관계없이 플레이트의 반대쪽 단부에 추가적인 조인트가 어레인지될 수 있다.　　

일부 실시예에 따르면, 조인트(115, 215) 사이에 금속 레이어가 어레인지되어 조인트 사이의 친밀한 전기적 접촉을 용이하게 할 수 있다.　　금속은 예를 들어 압축되고 자석의 조립 동안 조인트의 표면에 일치하도록 구성된 연질 금속일 수 있다.　　일부 실시예들에서, 금속 레이어는 인듐을 포함하거나 인듐으로 구성될 수 있다.

도 3a는 일부 실시예에 따른 스택된 플레이트 초전도 자석의 이웃 조인트의 단면이다.　　도 3a의 예는 베이스 플레이트 및 조인트에 대한 교번 설계를 나타내며 여러 플레이트를 함께 고정하는 클램프를 포함한다.　　자석(300)은 플레이트(301) 및 플레이트(302)를 포함한다.　　플레이트(301)는 두 부분이 도 3a의 단면에 도시된 베이스 플레이트(310)를 포함하고, 플레이트(302)는 두 부분이 도 3a의 단면에 도시된 베이스 플레이트(320)를 포함한다.　　플레이트(301)는 전도성 채널(316)이 어레인지되는 조인트(315)를 포함한다.　플레이트(302)는 전도성 채널(326)이 어레인지되는 조인트(325)를 포함한다.　플레이트(301, 302)는 또한 각각 클램프(319, 329)를 포함하고, 여기서 볼트(331, 332)는 클램프를 통과하여 플레이트(301, 302)을 서로 부착한다.　　전술한 바와 같이, 볼트는 플레이트(301, 302) 중 하나 또는 둘 모두에 제공된 나사산과 정합하도록 완전히 또는 부분적으로 나사산이 형성되거나 너트와 정합하도록 나사산이 형성될 수 있다.

일부 실시예에 따르면, 자석(300)의 각 플레이트는 조인트를 베이스 플레이트에 삽입하고 선택적으로 조인트를 베이스 플레이트에 기계적으로 부착함으로써(예를 들어, 전술한 도 1c의 예에서와 같이) 조립될 수 있다.　　이어서 초전도체는 베이스 플레이트의 전도 경로(이 경로는 도 3a의 예에는 도시되지 않음) 및 각 조인트의 전도 경로(예를 들어, 경로(316 또는 326))에 삽입될 수 있다.　　선택적으로, 솔더는 위에서 설명된 VPI 프로세스와 같이 베이스 플레이트와 조인트의 전도 경로에 후속적으로 증착될 수 있다.　　그런 다음 이 방법을 통해 형성된 플레이트 스택이 어레인지될 수 있고 플레이트는 인접한 플레이트 쌍 사이(또는 2개 이상의 플레이트 사이)에 어레인지된 클램프를 통해 서로 커플링된다.　　선택적으로, 인듐과 같은 연질 금속 레이어가 스택 내 인접 플레이트의 조인트 사이에 어레인지되어 클램프에 의해 조인트-조인트 인터페이스에 힘이 가해질 때 금속이 인터페이스를 컨폼(conform)하고 조인트 간에 양호한 전기적 접촉을 제공할 수 있다.

예시를 위해, 도 3b는 조인트(315 및 325)(도 3a에서 볼 수 있음)의 전도성 채널 내에 초전도체가 제공된 도 3a에 도시된 스택된 플레이트를 도시한다.　　특히, 전도 채널에는 HTS 소재(122)와 캡(cap)(126) 사이에 전기적 접촉 및 열 접촉을 제공하는 HTS 소재(122), 캡(126) 및 중간 전도성 소재(124)가 어레인지된다.　　

도 3b의 예에서, HTS 재료는 HTS 테이프의 공동 권선 스택으로서 제공된다.　　일부 실시예에 따르면, HTS(322)는 이트륨(yttrium) 바륨 구리 산화물(YBCO)과 같은 희토류 바륨 구리 산화물 초전도체(REBCO)를 포함할 수 있다.　　실시예에서, HTS 테이프는 HTS 재료의 길고 가는 스트랜드를 포함할 수 있다.　실시예들에서, HTS 재료의 스트랜드는 두께(또는 높이)가 약 0.001 mm 내지 약 0.1 mm 범위의 단면 치수 및 약 1 mm 내지 약 12 mm 범위의 폭(및 도 3B의 예에서 페이지 안팎으로 연장되는 길이)을 갖는 것으로 제공될 수 있다.　　일부 실시예에 따르면, HTS 테이프의 각 가닥은 전기 전도성 물질(코-윈드라고 함)에 더하여 REBCO와 같은 HTS 물질을 포함할 수 있습니다.　　일부 실시예에서, 전기 전도성 소재는 REBCO 상에 배치될 수 있다.　일부 실시예에서, 전기 전도성 소재는 구리와 같은 클래딩 소재일 수 있다.　일부 실시예에서, HTS 테이프는 다결정질 HTS를 포함할 수 있고 및/또는 높은 수준의 그레인(grain) 정렬을 가질 수 있다.　　

일부 실시예에 따르면, 캡(336)은 구리를 포함할 수 있거나 구리로 구성될 수 있다.　　일부 실시예에 따르면, 전도성 소재(334)는 Pb 및/또는 Sn 솔더를 포함할 수 있다.　　일부 실시예에서, 전도성 소재(334)는 녹는점이 섭씨 200도 미만인 금속을 포함할 수 있으며, 여기서 금속의 50 중량% 이상은 Pb 및/또는 Sn이고, 적어도 0.1 중량%의 금속은 Cu이다.　　일부 실시예에서, 전도성 재료(334)는 위에서 논의된 바와 같이 VPI 프로세스를 통해 플레이트에 도입된 솔더일 수 있다.

도 4는 일부 실시예에 따른 초전도 자석의 이웃 조인트의 단면도이다.　　도 4는 도 3A 및 3B에 도시된 것에 대한 대체 설계를 도시하며,　냉각 채널, 조인트 장착 볼트 및 챔퍼 및 드레인을 포함하여 플레이트에 솔더를 도입하는 VPI 프로세스를 지원한다.

자석(400)은 플레이트(401) 및 플레이트(402)를 포함한다.　　플레이트(401)는 두 부분이 도 4a의 단면에 도시된 베이스 플레이트(410)를 포함하고, 플레이트(402)는 두 부분이 도 4a의 단면에 도시된 베이스 플레이트(420)를 포함한다.　　플레이트(401 및 402)는 각각 조인트(415 및 425)를 포함하며, 초전도체(432)는 그 내부의 채널 내에 어레인지된다.　플레이트(401, 402)는 또한 각각 클램프(419, 429)를 포함하고, 여기서 볼트(431, 433)는 클램프를 통과하여 플레이트(401, 402)을 서로 부착한다.　　인듐과 같은 연질 금속 레이어(427)가 조인트 사이에 어레인지된다.　　조인트 사이의 연질 금속 레이어는 조인트 사이에 높은 수준의 접촉을 생성할 수 있으며(예: 표면이 평평하도록 보장하기 위해 한 쪽 또는 양쪽 조인트 표면에 있는 결함을 채울 수 있음) 쉽게 분해하고 재조립할 수 있다.　일부 실시예에서, 조인트(425)와 클램프(429)의 조합의 두께(예를 들어, 도 4의 수직 방향)는 베이스 플레이트(420)의 두께와 동일하거나 대략 동일할 수 있다.

도 4의 예에서, 조인트(415, 425)는 냉각 채널(460)이 조인트와 각각의 베이스 플레이트 사이(및 플레이트(402)의 경우 추가로 조인트와 클램프(429) 사이)에 제공되도록 구성된다.　　도시된 바와 같이, 베이스 플레이트 및 조인트의 형상은 이들 요소들 사이에 냉각제를 위한 적절한 채널을 남기도록 선택될 수 있다.　　

도 4의 예에서, 조인트(415)를 베이스 플레이트(410)에 장착하고 조인트(425)를 베이스 플레이트(420)에 각각 장착하는 조인트 장착 볼트(441 및 442)가 포함된다.　　도 4의 예에서, 조인트(415 및 425)는 각각 드레인 영역(451 및 452)을 형성하거나 그렇지 않으면 제공하도록 성형된 부분을 가질 수 있다.　이 예에서, 조인트(415, 425)는 드레인 영역(451, 452)을 정의(또는 형성)하는 모따기 형상 부분을 갖는다.　물론, 조인트(415 및 425)는 드레인 영역(451, 452)을 정의할 수 있는 다른 형상(즉, 모따기 형상 이외의 형상을 갖는 부분)을 갖는 부분도 제공될 수 있다.　　일부 실시예에서, 드레인 영역(451)은 솔더 증착 공정(예를 들어, 전술한 VPI 공정) 동안 플레이트 표면 위로 흐를 수 있는 과잉 솔더 및/또는 플럭스를 포집하도록 배치될 수 있다.

도　5a 및 5b는 일부 실시예에 따른 스택된 플레이트 초전도 자석을 위한 베이스 플레이트의 상부 사시도를 도시한다.　　도 5a의 예에서는 베이스 플레이트만이 도시되어 있는 반면, 도 5b에서는 조인트가 있는 동일한 베이스 플레이트 및 베이스 플레이트 내에 어레인지된 초전도체가 도시되어 있다.　　

도 5a에 도시된 바와 같이, 베이스 플레이트(510)는 조인트가 삽입될 수 있는 홈(grooves) 또는 포켓(513 및 514)을 포함한다.　　베이스 플레이트는 또한 조인트를 베이스 플레이트에 고정하기 위한 장착 위치(518 및 519)를 포함한다(예를 들어, 장착 위치는 볼트용 나사산 또는 나사산이 없는 구멍을 포함할 수 있음).

도 5b는 초전도체(532)에 추가하여 조인트(515, 525)를 베이스 플레이트에 삽입한 후의 베이스 플레이트(510)을 도시한다.　　도 5b의 예에서, 조인트(515)는 노출된 상부 전도성 표면(예를 들어, 도 4에 도시된 플레이트(402)의 부분과 같이)을 갖도록 어레인지되는 반면, 조인트(525)는 노출된 하부 전도성 표면(예를 들어, 도 4에 도시된 플레이트(401)의 부분과 같이)을 갖도록 어레인지된다.　　도 5b에 도시된 바와 같이, 조인트(525)는 베이스 플레이트(510)에 조인트를 고정하는 볼트(541), 플레이트를 자석 내의 다른 플레이트에 부착하기 위한 조인트 클램프용 구멍(552) 및 플레이트를 다른 플레이트에 부착하기 위해 삽입되는 클램프용 홈 또는 포켓(549)을 포함한다.

도 6은 일부 실시예에 따라 각각 내부 및 외부 측면에서 조인트를 포함하는 복수의 플레이트를 포함하는 초전도 자석의 단면도이다.　　전술한 조인트 설계가 초전도 자석에서 구현될 수 있는 방법을 추가로 설명하기 위해, 도 6은 각각 내부 조인트 및 외부 조인트를 포함하는 다수의 플레이트를 포함하는 자석(600)을 도시한다.　　그림 6에서는 가장 위쪽과 가장 아래쪽 플레이트가 잘려져 있지만, 원하는 만큼 또는 필요한 만큼 많은 플레이트에 대해 예시된 배열(arrangement)을 반복할 수 있다는 점을 이해할 수 있을 것이다.　　자석(600)에서, 각 플레이트는 초전도체(634)의 4개의 턴들을 포함하고, 인접한 플레이트의 각 쌍은 내부 단부 또는 외부 단부에서 클램프(629)로 함께 고정되며, 클램프의 위치는 도시된 바와 같이 연속적인 플레이트 쌍마다 교번한다.　　절연 재료의 레이어(641)는 조인트가 서로 접촉하는 영역을 제외하고 인접 플레이트 사이에 어레인지된다(예를 들어, 도 3B의 예는 그러한 층을 포함하지 않기 때문에, 그러한 절연 재료 층이 필수적인 특징이 아닐 수 있음이 인식될 것이다).　　도 6에 도시된 바와 같이, 이 절연 레이어는 각각의 클램프 쌍에서 인접한 클램프 사이에 제공될 수 있다.

도 6의 예에서, 조인트 설계는 클램프를 조인트 안으로 리세스지게 만들기 때문에 조인트와 클램프의 두께는 플레이트 자체의 평균 두께와 동일(또는 거의 동일)하다.　　결과적으로, 모든 내부 조인트는 도 6과 같이 서로 겹쳐서 어레인지될 수 있고 모든 외부 조인트는 서로 겹쳐서 어레인지될 수 있다.　결과적으로, 자석(600)은 2개의 고유한 플레이트(예를 들어, 소위 A 플레이트 및 B 플레이트)로만 형성될 수 있으며, 이들 플레이트의 인접한 인스턴스는 내부 조인트 및 외부 조인트에서 만난다.　　위에서 언급했듯이 조인트와 클램프의 두께가 플레이트의 평균 두께와 같거나 거의 같을 수 있어 플레이트가 서로 중첩될 수 있으므로 이 어레인지먼트는 반복될 수 있다.　　따라서, 본 명세서에 기술된 조인트 설계 기술은 상대적으로 적은 수의 고유한 플레이트를 포함하는 자석을 만들 수 있게 한다(이 예에서는 두 개의 고유한 플레이트만 필요함).　　본 명세서에 기술된 조인트 설계는 또한 상대적으로 적은 전체 조인트 위치를 포함하는 자석을 만들 수 있게 하여 작은(그리고 이상적으로는 최소) 자석의 전체 부피가 조인트 부피에 할당된다.　　따라서, 본 명세서에 기술된 조인트 설계는 조립이 상대적으로 간단하고(유일한 플레이트가 상대적으로 적기 때문에) 자석 플레이트를 연결하는 조인트가 차지하는 부피가 상대적으로 작은 자석을 생성한다.

도 7은 일부 실시예에 따라 중앙 평면 주위에 미러링된 복수의 플레이트를 포함하는 초전도 자석의 단면도이다.　　일부 경우에, 전술한 바와 같은 조인트를 포함하는 플레이트는 미드플레인 주위에 반사되는 스택으로 어레인지될 수 있다.　　이러한 스택은 4가지 유형의 플레이트를 포함할 수 있으며, 2가지 유형의 플레이트는 미드플레인의 양쪽에 교대로 어레인지된다.

도 7의 예에 도시된 바와 같이, 플레이트 스택(700)("와인딩 팩(winding pack)"이라고도 함)은 전술한 조인트 커플링 기술을 통해 서로 기계적으로 및 전기적으로 커플링된 복수의 플레이트를 포함한다.　　도시된 바와 같이, 스택(700) 내의 각각의 플레이트는 내부 조인트 및 외부 조인트를 통해 인접한 플레이트에 커플링된다.　　도 7에 도시된 바와 같이, 스택(700)은 미드플레인 아래에 플레이트(701 및 702)의 반복된 교번 인스턴스 및 미드플레인 위의 플레이트(703 및 704)의 반복 교번 인스턴스를 포함한다.　　일부 실시예에서, 플레이트(701 및 702)는 각각 플레이트(703 및 704)의 거울 이미지일 수 있다.

도 6의 예에서와 같이, 도 7에서 조인트 설계는 클램프를 조인트 안으로 오목하게 만들고, 조인트와 클램프의 두께는 플레이트 자체의 평균 두께와 동일(또는 거의 동일)한다.　　그 결과, 모든 내부 조인트는 서로 겹쳐서 어레인지될 수 있고 모든 외부 조인트는 서로 겹쳐서 어레인지될 수 있다.　또한, 도 6에서와 같이, 도 7에 도시된 기술은 상대적으로 적은 수의 고유 플레이트를 포함하는 와인딩 팩을 만들 수 있게 한다(이 예에서는 고유 플레이트가 4개만 필요함).　　본 명세서에 기술된 조인트 설계는 또한 상대적으로 적은 수의 전체 조인트 위치를 포함하는 와인딩 팩을 만들 수 있게 하고 따라서 와인딩 팩의 작은(그리고 이상적으로는 최소) 전체 부피가 조인트 부피에 할당된다.　　따라서, 본 명세서에 기술된 조인트 설계는 조립이 비교적 간단하고(고유 플레이트가 상대적으로 적기 때문에) 와인딩 팩 플레이트를 연결하는 조인트가 차지하는 부피가 상대적으로 작은 와인딩 팩을 생성한다.

도 7의 예에서, 가단성(malleable) 전도성 금속(예를 들어, 인듐)은 와인딩 팩에서 플레이트 사이에 우수한 전기 연결을 제공하기 위해 플레이트 사이에 배치될 수 있다.　　이 특정 예에서, 가단성 금속(예를 들어, 인듐)은 고도로 압축되는 것이 바람직하다.　　여기에 설명된 조인트(예: 인듐 주위의 클램프(예: 강철 클램프)를 함께 당기는 볼트를 통해)를 통해 적절한 압축이 달성될 수 있다.　

도 8은 일부 실시예에 따른, 핵융합 발전소의 다양한 구성요소를 예시하는 컷어웨이 부분을 갖는 핵융합 발전소의 3차원 그래픽이다.　　융합 발전소 내의 자석은 상술한 바와 같은 초전도체 어레인지먼트로부터 형성될 수 있다.　　도 8은 발전소를 통과하는 단면을 도시하며, 자석 코일(814)을 포함하는데, 자석 코일(814)은 위에서 논의되고 설명된 바와 같은 플레이트들의 스택을 포함하는 초전도 자석, 중성자(neutron) 쉴드(812) 및 코어 영역(811)으로부터 제조되거나 그렇지 않으면 이들을 포함한다.　　일부 실시예에 따르면, 자석 코일(814)은 토로이달 필드 코일이거나 토로이달 필드 코일의 일부를 형성할 수 있다.　　자석 코일(813)은 위에서 논의되고 설명된 바와 같은 플레이트들의 스택을 포함하는 초전도 자석으로부터 제조되거나 그렇지 않으면 초전도 자석을 포함할 수 있다.　일부 실시예에 따르면, 자석 코일(813)은 중앙 솔레노이드 및/또는 다른 폴로이드 필드 솔레노이드 코일이거나 그 일부를 형성할 수 있다.

통상의 기술자는 본원에 개시된 개념, 결과 및 기법의 다른 실시예를 인식할 수 있다.　본원에 설명된 개념 및 기술에 따라 구성된 초전도 코일은 초전도 물질을 코일에 감아 자석을 형성하는 모든 응용 분야를 포함하여 다양한 응용 분야에 유용할 수 있음을 인식한다.　　예를 들어, 초전도 코일을 자석에 감아 고체 물리학, 생리학 또는 단백질에 대한 핵자기공명(NMR) 연구를 수행하는 것이 이러한 응용 분야 중 하나이다.　또 다른 응용 분야는 유기체 또는 그 일부의 의료 스캔을 위해 임상 자기 공명 영상(MRI)을 수행하는 것인데, 이를 위해서는 콤팩트한 하이 필드 자석이 필요하다.　또 다른 응용 분야는 대구경 솔레노이드가 필요한 하이필드 MRI이다.　또 다른 응용 분야는 물리학, 화학 및 재료 과학 분야의 자기 연구를 수행하는 것이다.　그 외에도 재료 가공 또는 심문용 입자 가속기용 자석, 전기 발전기, 양성자 치료, 방사선 치료 및 일반적으로 방사선 발생을 위한 의료용 가속기, 초전도 에너지 저장, 자기유체역학(MHD) 발전기, 광업, 반도체 제조 및 재활용과 같은 물질 분리 등에 응용되고 있다.　위의 응용분야 목록이 완전한 것은 아니며, 본원에 개시된 개념, 프로세스 및 기법을 그들의 범위를 벗어나지 않고 적용할 수 있는 추가 적용 분야도 있다는 점이 인정된다.

본원에 사용된 "고온 초전도체" 또는 "HTS"는 임계 온도가 30K 이상인 소재를 의미하며, 여기서 임계 온도는 소재의 전기 저항률이 0으로 떨어지는 온도를 의미한다.　　

전도 경로 채널의 예시적인 예가 본 명세서에 설명되어 있고 도면에 예시되어 있다.　　이러한 채널의 특정 크기 및 모양은 단지 예로만 제공되며 별도의 언급이 없는 한 특정 단면 모양이나 크기가 필요하거나 바람직하다고 암시되지 않는다는 점이 인정될 것이다.　　

설명된 개념들을 설명하는 적어도 하나의 실시예의 몇 가지 양태들이 이렇게 설명되었으므로, 다양한 변경, 수정 및 개선이 쉽게 일어날 수 있다는 것을 통상의 기술자도 알 수 있다.　　

이러한 변경, 수정 및 개선은 본 개시의 일부가 되도록 의도되었으며, 본원에 설명된 사상 및 개념의 범위 내에 있도록 의도되었다.　　또한, 본원에 설명된 개념들의 이점이 제시되어 있기는 하지만, 본원에 설명된 기술의 모든 실시예가 설명된 모든 이점을 포함하는 것은 아니라는 점이 이해되어야 한다.　　일부 실시예는 본원에서 유리한 것으로 설명된 어떤 특징도 구현하지 않을 수 있으며, 일부 경우에 설명된 특징 중 하나 이상이 추가 실시예를 달성하도록 구현될 수 있다.　　따라서 앞서 언급한 설명과 도면은 예시용으로만 제공된다.

본원에 설명된 개념의 다양한 양태들은 단독으로, 조합하여 또는 전술한 실시예에서 구체적으로 논의되지 않은 다양한 어레인지먼트들로 사용될 수 있으며, 따라서 전술한 설명에 제시되거나 도면에 예시된 컴포넌트 사항 및 어레인지먼트에 대한 어플리케이션이 제한되지 않는다.　　예를 들어, 일 실시예에서 설명된 양태들은 다른 실시예에서 설명된 양태들과 어떤 방식으로든 조합될 수 있다.

또한, 본 발명은 방법으로서 구현될 수 있으며, 그 중 예가 제공된다.　　이 방법의 일부로서 수행된 단계는 임의의 적절한 방식으로 오더될(ordered)수 있다.　　따라서, 단계들이 도시된 것과 다른 순서로 수행되는 실시예들이 구성될 수 있으며, 이는 예시적인 실시예에서 순차적인 단계들로 도시되더라도 일부 단계들을 동시에 수행하는 것을 포함할 수 있다.

또한 일부 작업은 "사용자"가 수행한 것으로 설명된다.　　"사용자"는 단일 개인일 필요는 없으며, 일부 실시예에서, "사용자"에 귀속되는 행위는 컴퓨터 지원 도구 또는 기타 메커니즘과 함께 개인 및/또는 개인으로 구성된 팀에 의해 수행될 수 있다는 점을 이해해야 한다.

클레임 요소를 수정하기 위한 클레임에서 "제1", "제2", "제3" 등과 같은 서수(ordinal)용어의 사용은 한 클레임 요소가 다른 클레임 요소보다 우선 순위에 있다거나 선행한다거나 순서를 의미하는 것은 아니고, 방법의 작동이 수행되는 시간적 순서를 의미하는 것도 아니지만, 단지 클레임 요소를 구분하기 위해, 특정 이름을 갖는 하나의 클레임 요소를 동일한 이름을 갖는 다른 요소(그러나 서수 용어만 사용)로부터 구분하기 위한 라벨로서만 사용된다.

"대략" 및 "약"이라는 용어는 일부 실시예에서 목표 값의 ±20% 이내, 일부 실시예에서 목표 값의 ±10% 이내, 일부 실시예에서 목표 값의 ±5% 이내, 및 일부 실시예에서 목표 값의 ±2% 이내를 의미하는 데 사용될 수 있다.　"대략" 및 "약"이라는 용어는 목표값을 포함할 수 있다.　　"실질적 동일"이라는 용어는 일부 실시예에서 서로 ±20% 이내, 일부 실시예에서 서로 ±10% 이내, 일부 실시예에서 서로 ±5% 이내, 및 일부 실시예에서 서로 ±2% 이내인 값을 지칭하는 데 사용될 수 있다.　　

"실질적으로"라는 용어는 일부 실시예에서 비교 측정의 ± 20% 이내, 일부 실시예에서는 ± 10% 이내, 일부 실시예에서는 ± 5% 이내, 그리고 일부 실시예에서는 ± 2% 이내의 값을 지칭하는데 사용될 수 있다.　　예를 들어, 제2 방향에 "실질적으로" 수직하는 제1 방향은 일부 실시예에서 제2 방향과 90° 각도를 이루는 것의 ± 20% 이내, 일부 실시예에서 제2 방향과 90° 각도를 이루는 것의 ± 10% 이내, 일부 실시예에서 제2 방향과 90° 각도를 이루는 것의 ± 5% 이내, 일부 실시예에서 제2 방향과 90° 각도를 이루는 것의 ± 2% 이내인 제1 방향을 가리킬 수 있다.

본 명세서의 설명 목적상, "어퍼(upper)", "로어(lower)", "우측(right)", "좌측(left)", "수직(vertical)", "수평(horizontal)", "상부(top)", "하부(bottom)" 및 그 파생 용어는 도면 그림에서 지시된 바와 같이 기술된 구조 및 방법과 관련된다.　"오버라잉(overlying)", "위에 있는(atop)", "상단에 위치된(on top)" 또는 "위에 위치된(positioned atop)"이라는 용어는 제1 구조와 같은 제1 요소가 제2 구조와 같은 제2 요소 상에 존재하는 것을 존재하며, 제1 요소와 제2 요소 사이에 인터페이스 구조와 같은 중간 요소가 존재할 수 있다는 의미이다.　'직접 접촉'이라는 용어는 제1 구조와 같은 제1 요소와 제2 구조와 같은 제2 요소가 두 요소의 인터페이스에서 중간 레이어 또는 구조 없이 연결됨을 의미한다.

또한, 본원에서 사용되는 어휘와 용어는 설명을 위한 것이므로 제한적인 것으로 간주되어서는 안 된다.　　본원에서 "포함(including)", "포함(comprising)" 또는 "가짐(having)", "함유(containing)", "포함(involving)" 및 그 변형의 사용은 그 뒤에 나열된 항목 및 이에 상응하는 항목 및 추가 항목을 포함하는 것으로 의미된다.

Claims

자석에 있어서,
제1 플레이트 및 제2 플레이트를 포함하는 스택으로 어레인지되는 복수의 플레이트를 포함하고,
상기 제1 플레이트는,
고온 초전도체(HTS) 재료를 포함하는 제1 전도 경로 - 상기 제1 전도 경로의 적어도 일부는 나선형 경로임 - ; 및
상기 제1 전도성 경로의 상기 나선형 경로의 내부 또는 외부에 어레인지되고, 상기 제1 전도성 경로의 상기 HTS 재료에 전기적으로 커플링되는 제1 전도성 조인트를 포함하고,
상기 제2 플레이트는,
상기 스택에서 상기 제1 플레이트 옆에 어레인지되고,
상기 HTS 재료를 포함하는 제2 전도 경로; 및
상기 제1 전도성 조인트에 인접하게 어레인지되고 상기 제1 전도성 조인트에 전기적으로 커플링되는 제2 전도성 조인트를 포함하고,
상기 제2 전도성 조인트는 상기 제2 전도성 경로의 상기 HTS 재료에 전기적으로 커플링되는, 자석.
제1항에 있어서,
상기 제1 전도성 조인트 및 제2 전도성 조인트 모두와 접촉하는 상기 제1 전도성 조인트 및 제2 전도성 조인트 사이의 전도성 금속 레이어를 더 포함하는, 자석.
제2항에 있어서,
상기 전도성 금속 레이어는 인듐(indium) 레이어인, 자석.
제1항에 있어서,
상기 제1 전도성 조인트를 상기 제1 플레이트에 커플링시키는 적어도 하나의 볼트를 더 포함하는, 자석.
제1항에 있어서,
상기 제1 플레이트를 상기 제2 플레이트에 커플링시키는 적어도 하나의 볼트를 더 포함하고,
상기 제1 플레이트를 상기 제2 플레이트에 커플링시키는 상기 적어도 하나의 볼트는 상기 제1 전도성 조인트 및 상기 제2 전도성 조인트를 통과하는, 자석.
제5항에 있어서,
상기 제1 플레이트 내에 어레인지되는 제1클램프; 및
상기 제2플레이트 내에 어레인지되는 제2 클램프를 더 포함하고,
상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트를 커플링 하는 상기 적어도 하나의 볼트는 상기 제1 클램프 및 상기 제2 클램프에도 커플링되는, 자석.
제6항에 있어서,
상기 제1 클램프 및 상기 제2 클램프는 서로 접촉하는, 자석.
제6항에 있어서,
상기 제1 클램프 및 제2 클램프 사이의 전기 절연 레이어를 더 포함하고,
상기 제1 클램프와 상기 제2 클램프는 상기 전기 절연 레이어의 반대되는 측면과 접촉하는, 자석.
제1항에 있어서,
상기 제1 전도 경로의 상기 HTS 재료는 상기 제2 전도성 조인트와 접촉하지 않고, 상기 제2 전도 경로의 상기 HTS 재료는 상기 제1 전도성 조인트와 접촉하지 않는, 자석.
제1항에 있어서,
상기 제2 전도 경로의 적어도 일부는 나선형 경로인, 자석.
제1항에 있어서,
상기 제1 전도 경로는 상기 HTS 재료과 접촉하는 제1 전도성 재료를 더 포함하는, 자석.
제1항에 있어서,
상기 제1 전도성 조인트에 인접한 상기 제1 플레이트 내에 어레인지된 적어도 하나의 냉각 경로를 더 포함하는, 자석.
제1항에 있어서,
상기 제1 전도성 조인트는 구리를 포함하는, 자석.
제1항에 있어서,
상기 스택에 어레인지된 상기 제1 플레이트의 복수의 인스턴스 및 상기 제2 플레이트의 복수의 인스턴스를 포함하고, 상기 스택 내의 상기 복수의 플레이트는 상기 제1 플레이트의 상기 인스턴스와 상기 제2 플레이트의 상기 인스턴스 사이에서 교번하는(alternate), 자석.
제1항에 있어서,
상기 제1 플레이트는 상기 제1 전도 경로가 형성된 제1 재료로 형성되고, 상기 제1 재료는 스틸을 포함하는, 자석.
제1항에 있어서,
상기 제1 전도 경로의 상기 나선형 경로는 레이스트랙(racetrack) 나선형인, 자석.
제1항에 있어서,
상기 HTS 재료는 HTS 테이프의 스택을 포함하는, 자석.
제17항에 있어서,
상기 HTS 테이프 스택의 각각의 HTS 테이프는 구리 클래딩(cladding)으로 싸인(wrapped) 희토류 바륨 구리 산화물(REBCO) 재료를 포함하는, 자석.
제1항에 있어서,
상기 제1 플레이트의 상기 전도 경로는 상기 HTS 재료과 접촉하는 Pb 및/또는 Sn 솔더(solder)를 더 포함하는, 자석.