KR101759269B1 - Local-insulation winding for high temperature superconducting magnets and manufacture method of the same - Google Patents
Local-insulation winding for high temperature superconducting magnets and manufacture method of the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR101759269B1 KR101759269B1 KR1020150168991A KR20150168991A KR101759269B1 KR 101759269 B1 KR101759269 B1 KR 101759269B1 KR 1020150168991 A KR1020150168991 A KR 1020150168991A KR 20150168991 A KR20150168991 A KR 20150168991A KR 101759269 B1 KR101759269 B1 KR 101759269B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- superconductor
- superconducting
- magnetic field
- superconducting wire
- current value
- Prior art date
Links
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
- H01B12/14—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines characterised by the disposition of thermal insulation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
- G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
- G01R31/081—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors
- G01R31/083—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors in cables, e.g. underground
-
- 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
-
- 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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Abstract
본 발명은 고온초전도(HTS) 코일의 안정성 향상 및 충ㆍ방전 시간 개선을 위한 방안으로 자장 해석 및 기초 실험 데이터를 기반으로 ??치 발생이 예상되는 취약 부분을 분석한 후 취약 부분에만 무절연 권선 기법을 적용하고 ??치 보호가 필요 없는 부분은 절연체를 삽입하여 권선하는 지역절연권선 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것으로서, 자장에 의해 마그넷이 취약한 상면에 절연물질이 제거되어 권선되는 초전도 선재와, 초전도체에 가해지는 조건이 임계치 이하로 발생되는 영역부터 상기 초전도 선재와 연속되어 권선되는 절연물질을 갖는 절연 선재로 구성되는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a method for enhancing the stability of a high-temperature superconducting (HTS) coil and improving the charging / discharging time. The analysis is based on magnetic field analysis and basic experimental data, And a method of manufacturing the same. The superconducting wire and the superconducting wire which are wound on the upper surface where the magnet is weak due to the magnetic field, And an insulated wire having an insulating material that is continuously wound with the superconducting wire from an area where a condition applied to the superconductor is less than or equal to a threshold value.
Description
본 발명은 고온초전도 코일에 발생이 예상되는 ??치(quench) 현상에 대한 대책에 관한 것으로, 특히 고온초전도 코일의 안정성 향상 및 충ㆍ방전 시간 개선을 위한 방안으로 자장 해석 및 기초 실험 데이터를 기반으로 ??치 발생이 예상되는 취약 부분을 분석한 후 취약 부분에만 무절연 권선 기법을 적용하고 ??치 보호의 필요성이 확률적으로 덜한 부분은 절연체를 삽입하여 권선하는 지역절연권선 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a countermeasure against quench phenomenon which is expected to occur in a high-temperature superconducting coil, and in particular, as a method for improving stability of a high-temperature superconducting coil and improving charge / discharge time, The insulated winding method is applied only to the vulnerable part and the part where the necessity of the protection is less probable is the area insulated winding which is insulated by insulator and the manufacturing method thereof .
고온초전도(High Temperature Superconductor : HTS) 선재를 이용한 응용기기로써 전력용 케이블, 변압기, 한류기 등을 제외한 거의 모든 기기가 초전도 코일의 형태로써 사용되고 있는 것이 현실정이다. 고온초전도 선재를 사용한 코일 또는 마그넷 응용에 있어서는 금속계 저온초전도(Low Temperature Superconductor : LTS) 코일에 비해 비교적 큰 열용량과 온도마진에 의해 열적인 안정성이 많이 향상되었다고는 하나 초전도 코일을 실용화하기 위해 극복해야 할 기본적인 결함에는 크게 변함이 없는 것이 사실이다.It is a practical application using high temperature superconductor (HTS) wire, and almost all devices except power cables, transformers, and current limiters are used as superconducting coils. In a coil or magnet application using a high-temperature superconducting wire, the thermal stability is improved by a relatively large heat capacity and a temperature margin compared to a metal low temperature superconductor (LTS) coil. However, a superconducting coil needs to be overcome It is true that basic defects do not change much.
초전도 코일의 실용화를 위해서는 몇 가지 기술적 장애를 극복해야만 하고 그 중에서 초전도 코일에 발생이 예상되는 ??치 현상에 대한 대책이 가장 중요하다고 할 수 있다. 참고로 ??치(quench)란 초전도체에 가해지는 조건(자기장, 온도, 전류밀도 등)의 변화로 초전도 코일의 일부분이 상전도 상태로 전이되어 마그넷의 동작이 비정상적으로 종료되는 현상으로, 상전도 저항에 따른 줄열의 발생으로 초전도체 주변의 온도를 급격하게 상승시키며 냉매 등이 급격하게 기화하는 현상이 일어나기도 한다.In order to put the superconducting coil into practical use, it is necessary to overcome some technical obstacles, and countermeasure against the phenomenon that the superconducting coil is expected to occur is the most important. As a reference, a quench is a phenomenon in which a part of a superconducting coil transitions to a phase transition state due to a change in conditions (magnetic field, temperature, current density, etc.) applied to a superconductor, Due to the resistance, the temperature around the superconductor rises sharply, and the refrigerant vaporizes rapidly.
고온초전도 코일 내부에서 어떤 요란(disturbance)에 의해 발생하는 핫스팟(hot spot) 및 냉각 장치의 고장이나 파괴, 과전류 등 열적, 기계적, 전자기적인 현상에 의해 초전도 코일에 ??치 현상이 발생하면, 발생된 상전도 영역에서 과대한 발열이 일어나게 되고 이러한 발열에 의해 코일의 구조물 파괴, 초전도 권선의 단선, 고전압 발생, 절연 파괴 등 치명적인 사고로 연결된다.If superconducting coils occur due to thermal, mechanical or electromagnetic phenomena such as breakdown or overcurrent of hot spots or cooling devices caused by any disturbance in a high temperature superconducting coil, Excessive heat is generated in the normal phase conductor region, and this heat is connected to a catastrophic accident such as destruction of coil structure, disconnection of superconducting winding, generation of high voltage, and insulation breakdown.
이처럼, 일반적인 고온초전도 코일은 코일의 보호효과가 떨어져 낮은 열적 안정성으로 인해 ??치 발생시 코일이 쉽게 손상되는 문제점이 있다. As such, a conventional high-temperature superconducting coil has a problem in that the coil is easily damaged when the coil is damaged due to low thermal stability due to a low protective effect of the coil.
이러한 코일의 보호효과를 높이기 위해 층간 절연체를 사용하지 않는 무절연 권선 기법이 제안되었으며, 이는 코일의 열적 안정도 및 기계적 강도를 향상시킬 수 있는 효과를 나타내고 있다.In order to enhance the protection effect of such a coil, a non-insulated winding method which does not use an interlayer insulator has been proposed, which has an effect of improving the thermal stability and mechanical strength of the coil.
그러나 무절연 권선 기법을 적용할 경우 층간 전류 분배에 의한 충ㆍ방전 시간의 필연적 지연이 발생하며, 이때 발생하는 열로 냉매의 소모가 증가하여 운전비용이 상승하는 문제점이 있다.However, when the non - insulated winding method is applied, there is inevitably delayed charge / discharge time due to the inter - layer current distribution, and the heat generated at this time increases the consumption of the refrigerant.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 고온초전도(HTS) 코일의 안정성 향상 및 충ㆍ방전 시간 개선을 위한 방안으로 자장 해석 및 기초 실험 데이터를 기반으로 ??치 발생이 예상되는 취약 부분을 분석한 후 취약 부분에만 무절연 권선 기법을 적용하고 ??치 보호가 필요 없는 부분은 절연체를 삽입하여 권선하는 지역절연권선 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Disclosure of the Invention The present invention has been made in order to solve the above problems, and it is an object of the present invention to improve stability of a high-temperature superconducting (HTS) coil and improve charge / discharge time, It is an object of the present invention to provide a local insulated reel for inserting and inserting an insulator and a method of manufacturing the insulated reel.
본 발명의 다른 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Other objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고온초전도마그넷을 위한 지역절연권선의 특징은 자장에 의해 마그넷이 취약한 상면에 절연물질이 제거되어 권선되는 초전도 선재와, 초전도체에 가해지는 조건이 임계치 이하로 발생되는 영역부터 상기 초전도 선재와 연속되어 권선되는 절연물질을 갖는 절연 선재로 구성되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a local insulation winding for a high-temperature superconducting magnet, including: a superconducting wire wound around an upper surface of the magnet, the insulator being wound on the superconducting wire; And the insulated wire having an insulating material that is wound continuously with the superconducting wire.
바람직하게 상기 초전도체에 가해지는 조건은 자기장, 온도, 전류밀도인 것을 특징으로 한다.Preferably, the condition applied to the superconductor is a magnetic field, a temperature, and a current density.
바람직하게 상기 임계치는 단위 길이당 전압의 허용 기준을 갖는 자기장의 크기로 전기장(Electric field)의 크기가 0.14[㎶/cm]인 것에 특징으로 한다.Preferably, the threshold value is a magnitude of a magnetic field having an allowable reference voltage per unit length, and the electric field has a magnitude of 0.14 [mm / cm].
바람직하게 상기 초전도체에 가해지는 조건의 검출은 초전도 선재의 양단 전압으로부터 상전도 전이를 실시간으로 측정하여 시간함수 관계로 정리하여 측정하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the detection of the condition applied to the superconductor is performed by measuring the phase transition transition from the voltage across both ends of the superconducting wire in real time and summing it in terms of a time function.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고온초전도마그넷을 위한 지역절연권선의 제조방법의 특징은 고온 초전도 코일을 제조하는 방법에 있어서, 절연물질이 제거된 초전도 선재를 권선시켜 코일을 생성하는 단계와, 전압 감지부를 이용하여 상기 초전도 선재에 부착된 양단 전압 탭으로부터 전압 신호를 감지하여 상전도 영역의 유무 및 상전도 영역 전파 및 전이 과정에 대해서 실시간으로 검출하는 단계와, 상기 검출되는 초전도체에 가해지는 조건을 미리 설정하고 있는 임계치와 비교하는 단계와, 상기 비교결과, 검출되는 초전도체에 가해지는 조건이 임계전류보다 크면, 상기 초전도 선재를 계속 권선시키는 단계와, 상기 비교결과, 검출되는 초전도체에 가해지는 조건이 임계전류 이하로 발생되는 영역부터 절연물질을 갖는 절연 선재를 이용하여 초전도 선재와 연속되게 권선시켜 고온초전도 마그넷을 제작하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a high-temperature superconducting coil for a high-temperature superconducting magnet, comprising the steps of: winding a superconducting wire having an insulating material removed therefrom to produce a coil; Detecting a voltage signal from both voltage tapes attached to the superconducting wire using the voltage sensing unit to detect the presence and absence of the normal conduction region and the propagation process of the normal conduction region in real time; A step of continuously winding the superconducting wire if the condition applied to the superconductor is greater than a threshold current as a result of the comparison; From the region in which the applied condition occurs below the critical current, And a step of continuously winding the superconducting wire together with the superconducting wire to manufacture a high-temperature superconducting magnet.
바람직하게 상기 임계전류 이하로 발생되는 영역부터 ??치 현상이 발생하면서 마그넷 동작이 비정상적으로 발생되는 영역인 것을 특징으로 한다.And is preferably a region in which magnetism is generated abnormally while a magnetization phenomenon occurs from a region generated below the threshold current.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 고온초전도마그넷을 위한 지역절연권선 및 그 제조방법은 ??치 발생이 예상되는 부분에만 무절연 기법을 적용하고 나머지 부분은 절연체를 삽입하는 지연절연 방식을 통해 선재소모량 최적화 및 코일 보호와 충ㆍ방전 지연 문제를 동시에 개선할 수 있는 효과가 있다.As described above, the local insulation winding for a high-temperature superconducting magnet according to the present invention and the method for manufacturing the same can be applied to a high-temperature superconducting magnet using a non-insulation technique only in a portion where an occurrence of a magnetic field is expected, The consumption amount optimization and the coil protection and the charge / discharge delay problem can be simultaneously improved.
특히, 기존의 고온초전도(HTS) 코일은 인덕턴스가 크므로 무절연 기법 적용 시 충전 지연 효과가 크고 그에 따라 기존의 절연방식에서는 나타나지 않는 코일의 불필요한 소비전력(충전 시, 각 턴 사이로 흐르는 전류에 의한 줄열)이 발생하므로 액체 헬륨 소비가 증가하여 결국 운전비용이 상승하므로 본 발명에 따른 지역절연 기법을 적용하여 마그넷 시스템의 운전비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.In particular, the conventional high temperature superconducting (HTS) coil has a large inductance, so that the charge delay effect is large when the non-insulated technique is applied. Therefore, unnecessary power consumption of the coil As a result, the operation cost of the magnet system increases. Therefore, the operation cost of the magnet system can be reduced by applying the local insulation technique according to the present invention.
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 고온초전도마그넷을 위한 지역절연권선의 구조를 나타낸 구성도
도 2 는 도 1에서 임계전류의 영역을 결정하기 위한 자장의 크기를 나타낸 도면
도 3 은 도 1의 구성으로 선재와 자기장의 수평방향(parallel)으로 입사된 자기장 및 수직방향(perpendicular)으로 입사된 자기장을 실시간으로 측정하여 나타낸 그래프
도 4a는 종래의 무절연 기법의 충전지연 문제를 나타낸 그래프이고, 도 4b는 본 발명의 지역절연권선을 통해 충전지연 문제를 해소한 경우를 나타낸 그래프
도 5 는 본 발명의 실시예에 따른 고온초전도마그넷을 위한 지역절연권선의 제조방법을 설명하기 위한 흐름도1 is a schematic view showing a structure of a local insulation winding for a high-temperature superconducting magnet according to an embodiment of the present invention;
Fig. 2 is a diagram showing the size of a magnetic field for determining a region of the threshold current in Fig. 1
FIG. 3 is a graph showing a magnetic field incident in a horizontal direction (parallel) of a wire and a magnetic field and a magnetic field obtained by measuring in real time a magnetic field incident in a perpendicular direction
FIG. 4A is a graph showing a charge delay problem of the conventional non-insulation technique, FIG. 4B is a graph showing a case where the charge delay problem is solved through the local insulation winding of the present invention
5 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a local insulation winding for a high-temperature superconducting magnet according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 다른 목적, 특성 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.Other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the detailed description of the embodiments with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 고온초전도마그넷을 위한 지역절연권선 및 그 제조방법의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록하며 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A preferred embodiment of a local insulation winding for a high-temperature superconducting magnet and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. It is provided to let you know. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and are not intended to represent all of the technical ideas of the present invention. Therefore, various equivalents It should be understood that water and variations may be present.
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 고온초전도마그넷을 위한 지역절연권선의 구조를 나타낸 구성도이다.FIG. 1 is a view showing the structure of a local insulation winding for a high-temperature superconducting magnet according to an embodiment of the present invention.
도 1에서 도시하고 있는 것과 같이, 본 발명의 고온초전도 마그넷은 높은 자장에 의해 마그넷이 취약한 상면에 절연물질이 제거되어 권선되는 초전도 선재(100)와, 초전도체에 가해지는 조건(자기장, 온도, 전류밀도 등)이 임계치 이하로 발생되는 영역부터 상기 초전도 선재(100)와 연속되어 권선되는 절연물질을 갖는 절연 선재(200)로 구성된다.As shown in FIG. 1, the high-temperature superconducting magnet according to the present invention includes a
이때, 임계치는 도 2에서 도시하고 있는 것과 같이 자장의 크기가 0.14[㎶/cm]인 것에 특징이 있다.At this time, the threshold value is characterized in that the magnetic field size is 0.14 [mm / cm] as shown in Fig.
상기 초전도체에 가해지는 조건(자기장, 온도, 전류밀도 등)을 검출하는 방법은 다음과 같다.A method of detecting the conditions (magnetic field, temperature, current density, etc.) applied to the superconductor is as follows.
초전도 선재(100)에서 열적, 기계적, 전자기적 현상에 의한 요란 및 줄열이 발생하면, 초전도 선재(100)의 양단 전압으로부터 상전도 전이를 시간함수 관계로 정리가 가능한데, 전압 감지부를 초전도 선재(100)의 양단에 연결함으로써, 선재와 자기장의 수평방향(parallel)으로 입사된 자기장 및 수직방향(perpendicular)으로 입사된 자기장을 실시간으로 측정하여 도 3에서 도시하고 있는 것과 같이 초전도 선재에 가해지는 조건을 검출한다. When the
그리고 측정된 데이터를 국제적으로 저명한 저자의 과학적인(technological) 수식에 해당하는 파라미터(parameter)를 찾아서 수식화하면 다음 수학식 1과 같이 선재 내부의 변화(
이때, 상기 
이어 상기 수학식 1에서 측정된 초전도 선재에 가해지는 조건을 임계치와 비교하여 마그넷의 취약한 부분을 검출한다. 즉, 검출된 조건의 출력이 임계치 이하로 발생되는 영역부터 절연 선재(200)로 권선시킨다.Then, a weak portion of the magnet is detected by comparing the condition applied to the superconducting wire measured in Equation (1) with a threshold value. That is, the winding is conducted from the region where the output of the detected condition is generated below the threshold value to the insulated
도 4a는 종래의 무절연 기법의 충전지연 문제를 나타낸 그래프이고, 도 3b는 본 발명의 지역절연권선을 통해 충전지연 문제를 해소한 경우를 나타낸 그래프이다.FIG. 4A is a graph illustrating a charge delay problem of the conventional non-insulation technique, and FIG. 3B is a graph illustrating a case where the charge delay problem is solved through the local insulation winding of the present invention.
도 4a에서 나타내고 있는 것과 같이, 입력전류는 코일을 타고 흐르는 전류에 턴을 넘어가는 전류로 인해 초기에 출력전류(자기장을 만드는 전류)의 일부가 빠져 나감으로 인하여 충전까지 3[s]의 지연이 발생됨을 알 수 있다.As shown in FIG. 4A, a delay of 3 [s] is required for the input current due to the fact that a portion of the output current (the current for generating the magnetic field) is initially discharged due to the current passing through the coil due to the current passing through the turn. Is generated.
이에 반해, 본 발명은 도 4b에서 나타내고 있는 것과 같이, 마그넷이 취약한 상면에 절연물질이 제거된 초전도 선재(100)가 권선됨에 따라, 턴을 넘어가는 전류가 감소되어 초기에 출력전류(자기장을 만드는 전류)의 감소를 최소화할 수 있어, 충전까지 1.25[s]의 지연만이 발생됨을 알 수 있다.On the contrary, as shown in FIG. 4B, as the
그리고 이후, 하부부터는 전연물질을 갖는 절연 선재(200)를 권선함으로써, 코일의 열적 안정도 및 기계적 강도를 향상시키고 있다.Then, by winding the insulated
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 고온초전도마그넷을 위한 지역절연권선을 제조하는 방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 1 또는 도 2와 동일한 참조부호는 동일한 기능을 수행하는 동일한 부재를 지칭한다. A method of manufacturing a local insulation winding for a high-temperature superconducting magnet according to the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in FIG. 1 or FIG. 2 denote the same members performing the same function.
도 5 는 본 발명의 실시예에 따른 고온초전도마그넷을 위한 지역절연권선을 제조하는 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a local insulation winding for a high-temperature superconducting magnet according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하여 설명하면, 먼저, 절연물질이 제거된 초전도 선재(100)를 권선시켜 코일을 생성한다(S10). 이 코일에는 저항이 거의 없고 인덕턴스만 가지는 전기 소자가 된다. 이때, 상기 초전도 코일에서 어떤 원인에 의해서 국소적인 부분의 초전도 상태가 변이(superconducting-to-normal transition)되면 상전도 영역이 발생함과 동시에 저항이 발생하게 되고, 초전도 코일 양단에서는 이 상전도 영역 저항에 비례하는 전압이 검출된다. Referring to FIG. 5, a coil is formed by winding a
이에, 전압 감지부를 이용하여 상기 초전도 선재(100)에 부착된 양단 전압 탭으로부터 전압 신호를 감지하고, 전압 감지부와 연결되는 이후의 기능부들에 의해 초전도 선재(100)에서 발생한 상전도 영역의 유무 및 상전도 영역 전파 및 전이 과정에 대해서 실시간으로 검출한다(S20). 이때, 상전도 영역 검출 및 전이 과정을 검출하기 위해, 전압 감지부는 상기 수학식 1을 통해 초전도 선재에 가해지는 조건을 검출하게 된다.The voltage sensing unit senses a voltage signal from a voltage tap on both ends of the
그리고 이렇게 검출되는 초전도체에 가해지는 조건(자기장, 온도, 전류밀도 등)을 미리 설정하고 있는 임계치와 비교한다(S30). 이때, 상기 임계전류 이하로 발생되는 영역부터 ??치 현상이 발생하면서 마그넷 동작이 비정상적으로 발생되는 영역이다. 상기 임계치는 전기장(Electric field)의 크기가 0.14[㎶/cm]인 것을 특징으로 한다. 이때, 자기장의 크기는 단위 길이당 전압의 허용 기준으로, 초전도 코일의 목적, 운전조건 및 사용자가 원하는 수준에 따라 달라 질 수 있다. Then, the condition (magnetic field, temperature, current density, etc.) applied to the superconductor thus detected is compared with a preset threshold value (S30). In this case, the magnetism is generated in a region where the magnetism is generated abnormally while the magnetism is generated from the region generated below the threshold current. The threshold value is characterized in that the size of the electric field is 0.14 [mm / cm]. At this time, the magnitude of the magnetic field is a permissible standard of the voltage per unit length, and can be changed depending on the purpose of the superconducting coil, the operating condition, and the level desired by the user.
이에 상기 비교결과, 검출되는 초전도체에 가해지는 조건이 임계전류보다 크면, 상기 초전도 선재(100)를 권선시켜 계속적으로 코일을 생성하고, 상기 검출되는 초전도체에 가해지는 조건이 임계전류 이하로 발생되는 영역부터 절연물질을 갖는 절연 선재(200)를 이용하여 초전도 선재(100)와 연속되게 권선시켜 고온초전도 마그넷을 제작한다(S40). As a result of the comparison, when the condition applied to the detected superconductor is larger than the threshold current, the coil is continuously generated by winding the
상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
Claims (7)
초전도체에 가해지는 출력전류값이 임계전류값 이하이면 검출되는 초전도체에 가해지는 조건이 임계치 이하로 발생되는 영역부터 상기 초전도 선재와 연속되어 권선되는 절연물질을 갖는 절연 선재로 구성되는 것을 특징으로 하는 고온초전도마그넷을 위한 지역절연권선.A superconducting wire rod in which an output current value applied to the superconductor exceeds a critical current value and the insulating material is wound on the upper surface where the magnet is weak due to the magnetic field,
And an insulated wire having an insulating material which is continuously wound with the superconducting wire from an area where a condition applied to the superconductor detected when the output current value applied to the superconductor is equal to or lower than a threshold current value is less than a threshold value, Local insulation windings for superconducting magnets.
상기 초전도체에 가해지는 조건은 자기장, 온도, 전류밀도인 것을 특징으로 하는 고온초전도마그넷을 위한 지역절연권선.The method according to claim 1,
Wherein the condition applied to the superconductor is magnetic field, temperature, and current density.
상기 임계치는 단위 길이당 전압의 허용 기준을 갖는 자기장의 크기인 것을 특징으로 하는 고온초전도마그넷을 위한 지역절연권선.The method according to claim 1,
Wherein the threshold is a magnitude of a magnetic field having a permissible reference voltage per unit length. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
상기 초전도체에 가해지는 조건의 검출은 초전도 선재의 양단 전압으로부터 상전도 전이를 실시간으로 측정하여 시간함수 관계로 정리하여 측정하는 것을 특징으로 하는 고온초전도마그넷을 위한 지역절연권선.The method according to claim 1,
Wherein detection of a condition applied to the superconductor is performed by real time measurement of phase transition transition from voltage across both ends of the superconducting wire, and the measured values are summed up in a time function relationship.
절연물질이 제거된 초전도 선재를 권선시켜 코일을 생성하는 단계와,
전압 감지부를 이용하여 상기 초전도 선재에 부착된 양단 전압 탭으로부터 전압 신호를 감지하여 상전도 영역의 유무 및 상전도 영역 전파 및 전이 과정에 대해서 실시간으로 검출하는 단계와,
상기 검출되는 초전도체에 가해지는 조건을 미리 설정하고 있는 임계치와 비교하는 단계와,
상기 비교결과, 검출되는 초전도체에 가해지는 출력전류값이 임계전류값을 초과하면 상기 초전도 선재를 계속 권선시키는 단계와,
상기 비교결과, 검출되는 초전도체에 가해지는 출력전류값이 임계전류값 이하이면 검출되는 초전도체에 가해지는 조건이 임계전류 이하로 발생되는 영역부터 절연물질을 갖는 절연 선재를 이용하여 초전도 선재와 연속되게 권선시켜 고온초전도 마그넷을 제작하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고온초전도마그넷을 위한 지역절연권선 제조방법.A method of manufacturing a high-temperature superconducting coil,
Winding a superconducting wire having an insulating material removed therefrom to produce a coil,
Detecting a voltage signal from both voltage taps attached to the superconducting wire using a voltage sensing unit to detect the presence and absence of the normal conduction region and the propagation of the normal conduction region in real time;
Comparing the condition applied to the detected superconductor with a preset threshold;
And continuously winding the superconducting wire when the output current value applied to the superconductor is greater than a critical current value as a result of the comparison,
As a result of the comparison, if the output current value applied to the detected superconductor is equal to or less than the threshold current value, the insulated wire having the insulating material is continuously wound on the superconducting wire, Thereby producing a high-temperature superconducting magnet. The method of manufacturing a local insulation winding for a high-temperature superconducting magnet according to claim 1,
상기 임계전류 이하로 발생되는 영역부터 ??치 현상이 발생하면서 마그넷 동작이 비정상적으로 발생되는 영역인 것을 특징으로 하는 고온초전도마그넷을 위한 지역절연권선 제조방법.6. The method of claim 5,
Wherein the region is an area in which magnet motion occurs abnormally while a magnetization phenomenon occurs from a region generated below the critical current.
상기 임계치는 단위 길이당 전압의 허용 기준을 갖는 자기장의 크기인 것을 특징으로 하는 고온초전도마그넷을 위한 지역절연권선 제조방법.The method according to claim 6,
Wherein the threshold is a magnitude of a magnetic field having an allowable reference voltage per unit length. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150168991A KR101759269B1 (en) | 2015-11-30 | 2015-11-30 | Local-insulation winding for high temperature superconducting magnets and manufacture method of the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150168991A KR101759269B1 (en) | 2015-11-30 | 2015-11-30 | Local-insulation winding for high temperature superconducting magnets and manufacture method of the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20170063050A KR20170063050A (en) | 2017-06-08 |
| KR101759269B1 true KR101759269B1 (en) | 2017-07-19 |
Family
ID=59221479
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020150168991A KR101759269B1 (en) | 2015-11-30 | 2015-11-30 | Local-insulation winding for high temperature superconducting magnets and manufacture method of the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101759269B1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102490080B1 (en) * | 2021-05-31 | 2023-01-18 | 서울대학교산학협력단 | Superconducting coil module |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101042002B1 (en) * | 2010-01-25 | 2011-06-16 | 한국전기연구원 | Quench detection apparatus and method for high temperature superconducting coil |
| JP2012182265A (en) * | 2011-03-01 | 2012-09-20 | Railway Technical Research Institute | Graded high temperature superconducting coil |
| JP5229868B2 (en) * | 2005-10-24 | 2013-07-03 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | Method for manufacturing MgB2 superconducting wire |
-
2015
- 2015-11-30 KR KR1020150168991A patent/KR101759269B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5229868B2 (en) * | 2005-10-24 | 2013-07-03 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | Method for manufacturing MgB2 superconducting wire |
| KR101042002B1 (en) * | 2010-01-25 | 2011-06-16 | 한국전기연구원 | Quench detection apparatus and method for high temperature superconducting coil |
| JP2012182265A (en) * | 2011-03-01 | 2012-09-20 | Railway Technical Research Institute | Graded high temperature superconducting coil |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20170063050A (en) | 2017-06-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wang et al. | Analyses of transient behaviors of no-insulation REBCO pancake coils during sudden discharging and overcurrent | |
| US9463879B2 (en) | Systems and methods for predicting and controlling ice formation | |
| JP4733989B2 (en) | Kenting monitoring control system and operation method thereof | |
| Kim et al. | The characteristics of the normal-zone propagation of the HTS coils with inserted Cu tape instead of electrical insulation | |
| JP4689413B2 (en) | Method and apparatus for detecting quench of superconducting conductor | |
| JP2007158292A (en) | Resistive superconducting fault current limiter | |
| Kim et al. | The normal-zone propagation properties of the non-insulated HTS coil in cryocooled operation | |
| US9121879B2 (en) | Techniques for improving reliability of a fault current limiting system | |
| Ariyama et al. | Quench protection of YBCO coils: Co-winding detection method and limits to hot-spot temperature | |
| WO2012062024A1 (en) | Device and method for measuring quenching propagation speed of superconducting coil | |
| Xiang et al. | Influencing factors on quench and recovery of YBCO tapes for DC superconducting fault current limiter | |
| WO2013035669A1 (en) | Superconducting coil protection method and superconducting magnet device | |
| Miyazaki et al. | Over-current test of REBCO pancake coils impregnated with electrically conductive epoxy resin under conduction-cooled conditions | |
| KR101118746B1 (en) | Quench detection apparatus for high temperature superconducting coil | |
| KR101759269B1 (en) | Local-insulation winding for high temperature superconducting magnets and manufacture method of the same | |
| Tsukamoto et al. | Study on stabilization and quench protection of coils wound of HTS coated conductors considering quench origins–Proposal of criteria for stabilization and quench protection | |
| JP2012248725A (en) | Superconducting magnet device, and quenching detector and detection method of superconducting coil | |
| Paasi et al. | Stability and quench of a HTS magnet with a hot spot | |
| Matsumoto et al. | Excitation test of solenoid MgB 2 coil under external magnetic field immersed in liquid hydrogen | |
| Kim et al. | Normal zone propagation in 2-dimensional YBCO winding pack models | |
| Nanato et al. | Development of quench protection system for HTS coils by active power method | |
| Nanato et al. | Study on a magnetic flux detection coil for detection of normal transitions in a hybrid single-phase Bi2223 superconducting transformer by the active power method | |
| Kwon et al. | Quench phenomena in a conduction-cooled fast-ramping high temperature superconducting magnet | |
| Takeuchi et al. | Fundamental studies for the application of quench protection systems based on an active power method for cryocooled LTS coils | |
| Duchateau et al. | Quench detection in ITER superconducting magnet systems |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |