KR910009286B1 - 초전도 코일 및 그 제조법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

초전도 코일 및 그 제조법

제1도는 본 발명의 실시예 사용하는 초전도 링으로 코일을 형성하는 상태의 분리사시도.

제2도는 본 발명에서 제1도와 같이 구성된 직경이 서로 다른 4개의 코일을 서로 연결하여서 된 초전도 코일의 구성을 나타낸 확대단면도.

제3도는 제2도의 우측면도.

제4도는 제2도에서 A-A선을 따라 취한 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1e,1f,1g,1h : 초전도 링 3e,3f,3g,3h : 초전도 층

A,B,C,D : 적층통 링 5 : 다중 코일

본 발명은 초전도 처리후의 가공 변형이 곤란한 초전물질을 사용한 초전도 코일 및 그 제조방법에 관한 것이다.

종래, 산화물질을 사용한 초전도 선재화가 시도되고, 현재에 있어서, 코일 직경 60㎜ 이하에 있어서, 권수 100회로, 임계 전류밀도 100A/㎠이 한도로 되어 있다.

종래, 금속 시스(sheath)(관)내에 초전물질을 충전시켜 신선(神線)하는 방법에 의하지 않고, 알몸으로 초전물질을 소성하여 소성된 것을 초전도체에 결선 결합시키는 방법은, 인듐에 의한 온간압접, 은페이스트 도포 또는 초음파 작용으로 연납질을 접착시키는 방법이 강구되고 있다.

초전도 물질을 각종 기기에 응용하는 데는, 여러 층으로 감는 코일로 하는 것이 필요하고, 여러 층으로 감는 코일을 얻기 위해서는 초전도 선의 길이가 긴 것을 필요로 하게 된다. 그래서 초전도 재료의 선재화를 위해서 은시스 내부로 산화물 초전도 물질을 분말로 하여 안에 넣고 밀봉하며, 다음에 은시스와 함께 압연, 신선공정을 반복하여 세선화 하고, 최종공정에서 목적으로 하는 치수의 선재를 얻은 시점에서 소성처리 하는 초전도선의 제조법이 있다.

상기한 방법에 의한 선재는, 굵으면(예를 들면 직경 2㎜ 이상)코일 상으로 감는 것이 곤란하게 될 뿐만 아니라, 열처리시에 은시스 내의 초전도 물질에 균열이 생길 우려가 있고, 또한 세선가공에 따라서 임계 전류 밀도가 낮아지는 문제점이 있었다.

또 초전도 물질 분말에 유기물질을 혼합시켜서, 이것을 선상화(線狀化)하고, 이것에 의하여 얻은 선재를 내화물질로써 이루어진 원통에 감아서 열처리하는 방법은, 선재 자체에 균열이 생길 우려가 적으며, 임계 전류 밀도도 은시스 선의 경우보다 향상할 수 있다는 보고가 있으나, 코일 본래의 다층권선을 실현하기 위해서는 여러 가지의 문제점이 있고, 실용화의 목적을 이룰 수 없는 현상이다.

따라서, 출원인은 다수의 초전도 링을 적층하여 코일을 제조하였으나, 종래의 초전도선의 접합 기술을 그대로 초전도 링의 적층구조를 채용하고 있어서, 수백 개소 또는 수천 개소, 직렬로 결합시키는 것을 접합부에서 저항이 있으므로 전체로서 초전도의 특성을 상실하는 것이 되어 사용하는 것이 곤란하였다.

즉 초전도 링의 적층에 의한 초전도 코일의 제조에 있어서는 초전도의 성질을 모두 상실하지 않은 결합부와, 비초전도 결합부와를 설치하지 않으면, 초전도 코일이 완벽하게 구성됐다고는 할 수 없으므로, 종래의 결합방법으로는 초전도 특성을 상실하지 않게 하는 목적을 달성할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 링에 형성된 슬릿을 경계로

은 초전도 분말을 가압성형하여 초전도 층을 형성하며 나머지

은 비초전도 층을 형성한 다수의 초전도 링을 첨부도면 제1도와 같이 코일형으로 엇갈리게 적층하고, 인접링의 당접부 일부를 전기적으로 접속함으로서 전체를 직렬로 접속하여 일체적 코일을 형성한 것이다. 따라서 신선에 의한 임계 전류밀도의 저하는 없고, 열처리후의 변형 또는 열팽창 차에 의한 균열 발생 등의 우려가 없으므로, 설계와 같은 형상 및 전류밀도를 얻을 수가 있는 등, 상기한 종래의 문제점을 해결할 수가 있었던 것이다.

즉, 본 발명의 하나는, 1개소의 통전 차단부인 슬릿을 마련한 링의

은 초전도 층을 형성하고 나머지

은 비초전도 층을 형성한 다수의 초전도 링을 통전 차단부를 기준으로 한 초전도 층이 순차로 엇갈리게 적층하여 각 링의 초전도 층이 서로 연결되게 전기적으로 접촉시켜 초전도 코일을 구성한 초전도 코일의 제조법이다.

또 본 발명의 다른 하나는, 상기와 같이 형성된 초전도 코일을 각기 그 직경이 다르게 형성하여 내외 2층 또는 짝수층으로 끼워서 첨부도면 제2도와 같이 내외층을 순차로 코일의 시단과 종단과를 전기적으로 접속하여 결합함으로서 권회수를 보다 많게 한 초전도 코일의 제조법이다.

또 각 초전도 링의 초전도 결합은 산화물 초전도 물질로 하였을 경우에, 그 초전도성이 물질 내에 있어서의 산소가 점유하는 위치 또는 산소의 양에 깊이 관련이 있는 어떤 물질에 대하여 사용되는 초전도 코일 및 그 제조법이다.

상기와 같이 본 발명은 복수로 겹쳐 쌓은 초전도 링의 각각의 당접면이 초전도 결합부와 비초전도 결합부가 서로 엇갈리게 하여 코일을 형성토록 설치함으로써, 길고 큰 초전도 코일을 제조하는 데에 성공하였다.

즉, 본 발명은 초전도 코일을 구성하는 초전도 링 하나 하나는 재소성함으로써 초전도 결합과 비초전도 결합시키는 것에 의하여 초전도 링의 제조법을 완성하는 것인데 상기 이와 같은 초전도 링의 초전도 결합은, 그 초전도 링과 동질의 분말층을 개재시켜서 재소성함으로써 달성할 수가 있다. 또 비초전도 결합은 순동 미분말층의 소성에 의하여 초전도 링의 당접면에 절연층이 형성됨으로써 달성되고 또는 지르코니아 분말층을 개재 시켜서 재소성함으로써 절연층이 형성된다.

또한 상기와 같이 초전도 결합과 비초전도 결합이 완성된 링은 초전도 층과 비초전도 층의 경계부위 한 곳에 통전 차단부를 방사상으로 설치하여 초전도 링을 구성하였다. 상기 통전 차단부는 슬릿 또는 절연 층으로 한 것이다. 다음에 본 발명은 1개소에 방사상 통전 차단부를 설치한 초전도 링을 초전도 층이 코일처럼 엇갈리게 다수 개 적층하여 초전도 코일을 형성하는 적층체를 구성하였다. 상기와 같이 초전도 코일 구성한 직경이 서로 다른 적층체로 된 초전도 코일을 내외 다층에 끼워 장치하고, 코일의 시단과 종단과는 초전도 접속하고 있다.

또한 본 발명은, 복수의 초전도 링을 겹쳐 쌓아 이루어진 초전도 코일에 있어서, 상기 각 초전도 링은 각각 초전도 결합과 비초전도 결합에 의하여 직렬로 결합되어, 일체화되어 있는 것으로서 초전도 코일 구성하였다.

상기한 바와 같이, 미리 예비소성된 초전도 링의 당접면에, 초전도 결합부와 비초전도 결합부를 설치한 것이지만, 그 방법으로서 초전도 결합부는 초전도 링과 동질의 활성도가 높은 분말층을 개재시켜, 소성에 의하여 형성하였다. 또, 비초전도 결합부에는 순동 미분말층을 개재시켜 소성에 의한 절연층을 생성하고, 또는 지르코니아 분말층을 개재시켜서 절연층을 형성한다.

상기한 바와 같이, 전체의 재소성에 의하여 초전도 링과 동질의 분말층은 초전도 섬유를 구성하고, 또한 일체화하여 소결한다. 또, 순동 미분말층은 동이 초전도 링 측의 산소를 빼았으므로, 당접부가 비초전도 층으로 되며, 전기적으로는 절연층으로 된다.

한편, 지르코니아 분말층은 소성후도 절연층을 형성하고 있다. 상기한 바와 같이 순동 미분말은 소성에 의하여 역학적으로 결합함과 동시에, 당접면에 비초전도 층을 생성하여 절연층을 형성하지만, 지르코니아 분말층은 원래의 절연 성능을 보유하고 개재하는 데에 끝나고 역학적인 결합력은 없다. 따라서 초전도 링은 당접부의 1개에서 절연하고 있으므로, 전체로서 긴 선재를 빽빽하게 감은 경우와 같이 되고, 초전도 코일을 형성하는 것이다.

여기에서는 비초전도 결합에 이용하기 위하여 순동 미분말을 예시하였으나, 요는 산화에 의하여 초전도 링 측으로부터 산소를 빼앗는 성질을 갖는 금속분이며 어떤 것이나 같은 작용효과를 기대할 수가 있다.

본 발명에 의하면, 1개소에 통전 차단부를 설치한 초전도 링을 상기 통전 차단부를 엇갈리게 적층하여 초전도 층이 서로 코일형상으로 연결토록 링의 당접부의 일부를 전기적으로 접속하였으므로, 초전도 처리한 링을 번형함이 없이 그대로 직렬로 접속하는 것이 되어 소정 길이의 코일을 형성할 수가 있다.

상기 코일에 의하여, 권수 및 권경의 제약을 현저히 경감할 수가 있다.

본 발명에 의한 초전도 결합은, 각 초전도 링의 전기적 결합부에 초전도 링과 동질의 분말을 개재시키고, 다른 부분에 절연층을 생성시키는 분말을 개제하여 복수의 초전도 링을 겹쳐 맞추어 재소성함으로써, 각 당접부에 초전도 결합부와 비초전도 결합부를 설치하였으므로, 다수의 초전도 링을 결합하였을 경우에, 전체가 그대로 초전도 코일로 된다. 즉, 초전도 결합부에는 전기적 저항이 생기지 않으므로, 전체가 초전도 코일로 된다. 또, 이 초전도 결합은, 재소성에 의하여 자동적으로 이루어지는 것이다.

[실시예 1]

본 발명의 실시예를 제1도 내지 제4도에 대해서 설명한다.

산화물질로써 되는 초전도 분말을 가압성형하여, 외경 35㎜, 내경 25㎜, 두께 2㎜의 링(1e),(1f),(1g),(1h)를 형성하고, 각 링에는 통전 차단용의 슬릿(4e),(4f),(4g),(4h)를 방사상으로 설치함과 동시에 각 링의 단면측에 거의

의 범위로 활성이 큰 초전도 분말층(3e),(3f),(3g),(3h)을 형성한다. 상기 활성이 큰 초전도 분말층(3e),(3f),(3g),(3h) 이외의 링면은 모두 순동으로 피복하여 미분말층(비초전도 층)(6e),(6f),(6g),(6h)으로 형성한다. 이와 같이 형성된 각 링 (1e),(1f),(1g),(1h)를 첨부도면 제1도와 같이 여러 겹으로 적층하여 코일을 구성한 다음에 직경이 다른 링의 적층통(A),(B),(C),(D)를 첨부도면 제2도와 같이 서로 끼워서 절연층이 형성토록 결합하고 이들 각 적층통(A),(B),(C),(D)를 첨부도면 제3도 및 제4도에 표시한 바와 같이, 각 끝면에 있어서 W,X,Y,Z로 접속하여, 전체로서 1개의 다중 코일(5)을 형성한 것으로 각 층간에는 절연층(7)이 개장하고 있다.

제1도에 있어서, 초전도 링(1e),(1f),(1g),(1h)이 결합되었을 때에, 전류가 화살표 (2e),(2f),(2g),(2h)와 같이 흘러가도록 결합하는 것이다.

상기 제1도에 있어서는, 링(1h)의 전류가

회전하였을 때에 링(1g)와

오우버 랩하여 결합되는 것이 된다. 그래서, 링(1h)와 링(1g)의 결합면으로부터 링(1h)의 전류가 링(1f)로 흐르는 것이 된다.

상기와 같이 하여, 링(1h)로부터 링(1g)로, 링(1f)로, 링(1e)로 순차로 전류가 흐르는 것이 되고, 이렇게 해서 링 코일 전체에 전류가 흐르는 것이 된다. 상기에 있어서, 각 링은

오우버 랩하였으나, 오우버 랩의 길이는

에 한정되는 일은 없다. 예를 들면 소형 코일에 있어서는,

랩하는 경우도 있고, 대형 코일일수록 오우버 랩의 비율은 적게 된다.

상기 오우버 랩의 면적은, 전류의 허용량과 접합부의 상기 저항에 의하여 다르나, 현재로서는 링 폭과의 관계도 있으므로,

내지

의 랩이 적절하다고 생각한다.

상기 실시예에 있어서의 1개당의 임계 전류밀도는 550A/㎠으로 확인되었다. 또 내측 링은 외경 24㎜, 내경 15㎜, 두께 2㎜이고 임계 전류밀도는 550A/㎠ 이었다.

상기에 있어서의 순동 미분말은 밀도 5미크로 이하이다. 또, 재소결 온도는 본 소결온도의 거의 98% 부근을 사용하면 충분하다. 전기에 있어서, 초전도 분말층 또는 순동 미분말층을 설치할 방법으로서는 프로필렌, 글리콜을 사용하여 점성 액상으로서 사용하는 방법, 또는 프린트 하는 방법 등이 고려된다. 어떻든 재소결에 있어서, 구하는 초전도의 성질에 악영향이 없는 것이 바람직하다.

[실시예 2]

실시예 2는 실시예 1의 순동 미분말에 대신하여 지르코니아 분말을 개장한 것으로, 이외의 점은 완전히 동일하다.

지르코니아 분말은 소결에 의하여 역학적 결합력은 없으나, 안정한 성질의 절연층으로서 개재한다.

본 발명의 제조법에 의하면, 초전도 링을 맞추어 쌓아서 코일이 이루어짐으로, 길고 큰 코일로 한 경우에도 저항손실이 없는 효과가 있다. 더우기 비초전도 결합의 순동 미분말은 재소결에 의하여 각 초전도 링을 일체화하고, 전체의 코일을 고강도의 일체 코일로 하는 효과가 있다. 또 제조는 간단하며, 부품수도 적음으로, 제품에 대한 신뢰도가 높다는 등의 효과도 있다.

본 발명에 사용하는 초전도 링은 초전도 분말의 가압성형드에 의하여 고정도로 성형할 수 있음과 동시에, 대량생산을 할 수 있는 효과도 있다.

Claims (15)

1개소에 통전 차단부를 설치한 초전도 링을, 상기 통전 차단부가 순차로 엇갈리도록 하여 여러 겹으로 쌓고, 이 여러 겹으로 쌓은 링의 당접부의 일부를 전기적으로 접속시켜서 초전도 코일을 구성하는 것을 특징으로 한 초전도 코일의 제조법.

초전도 링을 여러 겹으로 쌓아서 이루어진 초전도 코일 전체의 재소성함으로써 전기적으로 접속시키는 개소를 초전도 결합시키는 것을 특징으로 한 초전도 코일의 제조법.

제2항에 있어서, 여러 겹으로 쌓은 초전도 링은 소성에 의하여 당접부에서 초전도 결합과 비초전도 결합이 동시에 이루어지는 것을 특징으로 한 초전도 코일의 제조법.

제3항에 있어서, 초전도 링이 초전도 결합은 초전도 링 사이에 끼운, 초전도 링과 동질의 분말층의 소성에 의하여 초전도 코일의 제조법.

제3항에 있어서, 초전도 링의 비초전도 결합은 초전도 링 사이에 끼운 순동 미분말의 재소성 중에 생성된 비초전도 층에 의하여 형성된 초전도 코일의 제조법.

제3항에 있어서, 초전도 링의 비초전도 결합은 지르코니아 분말층에 의하여 형성된 초전도 코일의 제조법.

1개소에 통전 차단부를 설치한 초전도 링을 상기 통전 차단부를 순차로 엇갈리게 하고, 여러 겹으로 쌓아, 이 여러 겹으로 쌓은 링의 맞닿은 부분의 일부를 전기적으로 접속시킨 초전도 코일을 내외 2층 또는 짝수층에 끼워 맞추고, 전기 내외층을 순차로 전기적으로 직렬로 접속하여 전체의 코일의 시단과 종단과를 초전도 결합하는 것을 특징으로 한 초전도 코일의 제조법.

1개소에 통전 차단부를 방사상으로 설치한 초전도 링.

제8항에 있어서, 통전 차단부는 실릿 또는 절연층으로한 초전도 링.

1개소에 통전 차단부를 방사상으로 설치한 초전도 링의 적층체로써 이루어진 초전도 코일.

1개소에 통전 차단부를 방사상으로 설치한 초전도 링의 적층체를 내외 다층에 감장하여 이루어진 초전도 코일.

1개소에 방사상 통전 차단부를 설치한 초전도 링의 적층체를 내외 다층에 감장하여 이루어진 코일의 시단과 종단과를 초전도 접속한 것을 특징으로 하는 초전도 코일.

복수의 초전도 링을 여러 겹으로 쌓아서 이루어진 초전도 코일에 있어서, 전기 각 초전도 링은 각각 초전도 결합과 비초전도 결합과에 의하여 직렬로 일체화되어 있는 것을 특징으로 한 초전도 코일.

제13항에 있어서, 초전도 결합은 초전도 링과 동질의 분말층의 소성에 의하여 형성된 초전도 코일.

제13항에 있어서, 비초전도 결합은 순동 미분말층의 소성에 의하여 생긴 절연층 또는 지르코니아 분말층에 의하여 형성된 초전도 코일.

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