KR102788258B1 - Fault Current Limiter having super-conductor tape winding structure to decrease inductance and Method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
초전도 테이프의 임계특성을 저하시키지 않는 최소 곡률반경을 유지하고 원통형 코어에 와인딩 되어 접속 단자를 생략할 수 있는 초전도 테이프 권선 구조를 갖는 한류기가 개시된다. 상기 한류기는, 가로 방향으로 서로 일정한 제 1 간격으로 배열되며, 세로 방향으로 서로 일정한 제 2 간격으로 배열되는 다수개의 절연물, 및 다수개의 상기 절연물의 외주면 일부에 권선되어 일단이 입력단(IN)이 되고 타단이 출력단(OUT)이 되는 초전도 테이프를 포함하는 것을 특징으로 한다.A current limiter having a superconducting tape winding structure that maintains a minimum radius of curvature that does not deteriorate the critical characteristics of a superconducting tape and that can omit a connection terminal by being wound on a cylindrical core is disclosed. The current limiter is characterized by including a plurality of insulators arranged at a constant first interval from each other in a horizontal direction and at a constant second interval from each other in a vertical direction, and a superconducting tape wound on a portion of an outer surface of the plurality of insulators such that one end becomes an input end (IN) and the other end becomes an output end (OUT).
Description
본 발명은 초전도 테이프 권선 기술에 관한 것으로서, 더 상세하게는 인덕턴스 저감을 위한 초전도 테이프 권선 구조를 갖는 한류기에 대한 것이다.The present invention relates to a superconducting tape winding technology, and more specifically, to a current limiter having a superconducting tape winding structure for reducing inductance.
또한, 본 발명은 임계전류 저하 방지 및 공간 활용성을 높여 소형화가 가능한 저항형 초전도 한류기용 테이프 권선법에 대한 것이다.In addition, the present invention relates to a tape winding method for a resistive superconducting current limiter that can be miniaturized by preventing a decrease in critical current and increasing space utilization.
최근 전력계통의 지속적인 부하 증가에 따라 사고시, 예상되는 고장전류의 레벨이 높아지고 있다. 이에 따라 차단기의 빠르고 안정적인 차단동작을 보조하고 고장전류 저감을 위해 한류기의 개발이 요구되고 있다. Recently, due to the continuous increase in the load of the power system, the level of fault current expected in the event of an accident is increasing. Accordingly, the development of a current limiter is required to assist the fast and stable breaking operation of the circuit breaker and to reduce the fault current.
현재 한류기는 초전도 한류기의 형태까지 개발이 되어 왔다. 초전도체는 임계온도, 임계자장, 임계전류밀도 내에서 초전도 상태이므로 전기 저항이 영(zero)인 특성을 보이다가, 임계값을 초과하게 되면 ??치(quench)현상과 함께 큰 저항을 가지는 특성이 있다.Current limiters have been developed in the form of superconducting current limiters. Superconductors are in a superconducting state within the critical temperature, critical magnetic field, and critical current density, so they exhibit the characteristic of having zero electrical resistance. However, when the critical value is exceeded, they exhibit the characteristic of having a large resistance along with a quench phenomenon.
이러한 특성으로 인해, 초전도 한류기를 계통에 직렬로 연결하게 되면, 계통의 정상상태에서 초전도 한류기는 영(zero) 저항을 유지하기 때문에 무손실로 통전할 수 있다. Due to these characteristics, when a superconducting current limiter is connected in series to a system, the superconducting current limiter can conduct current without loss because it maintains zero resistance in the normal state of the system.
그러나, 계통의 과도 상태에서 사고전류가 초전도체의 임계전류를 초과하면 초전도체의 저항이 급격하게 증가하여 사고전류의 레벨을 낮출 수 있다.However, when the fault current exceeds the critical current of the superconductor in a transient state of the system, the resistance of the superconductor increases rapidly, which can lower the level of the fault current.
초전도 테이프에 전류가 흐르면 히스테리시스 손실(hysteresis loss)이 발생한다. 히스테리시스 손실은 자기자계 손실과 외부자계 손실로 나뉘게 되는데, 이러한 자계 손실은 계통에 인덕턴스를 추가하고, 초전도 물질의 임계자장특성에 악영향을 미치게 된다. When current flows through a superconducting tape, hysteresis loss occurs. Hysteresis loss is divided into self-field loss and external magnetic field loss, and this magnetic field loss adds inductance to the system and adversely affects the critical magnetic field characteristics of the superconducting material.
이를 위해 일반적으로 저항형 초전도 한류기는 무유도 권선 방식이 채택된다. 이는 인접 테이프의 전류방향을 반대로 하여 자기장을 상쇄시켜 인던턱스에 의한 손실을 최소화하는 방식이다. For this purpose, a non-inductive winding method is generally adopted for resistive superconducting current limiters. This is a method that minimizes losses due to inductance by reversing the current direction of adjacent tapes to cancel out the magnetic field.
저항형 초전도 한류기는 초전도 테이프의 배치 또는 권선법에 따라 대표적으로 미엔더(meander)타입(도 1을 참조)과 바이-필라 팬케이크(bi-filar pancake)타입(도 2를 참조)이 있다.According to the arrangement or winding method of the superconducting tape, the resistive superconducting current limiter is typically divided into the meander type (see Fig. 1) and the bi-filar pancake type (see Fig. 2).
도 1에 도시된 바와 같이, 미엔더 타입에서 초전도 테이프는 높은 전도율을 갖는 단자를 통해 연결되어 전류가 지그재그 형태로 흐르게 된다. 인접한 테이프의 전류 방향은 반대이므로 자속이 상쇄되어 인덕턴스를 감소시킬 수 있다. As shown in Fig. 1, in the meander type, superconducting tapes are connected through terminals with high conductivity so that current flows in a zigzag pattern. Since the current directions of adjacent tapes are opposite, the magnetic flux is canceled out, which can reduce inductance.
그러나 상대적으로 제작이 어려우며, 공간 활용도가 낮기 때문에 대용량 한류기에 적용될 시 부피가 커질 수 있다. 또한, 테이프와 단자대 사이의 접촉저항은 초전도 상태에서 열손실(I2R)을 야기한다.However, since it is relatively difficult to manufacture and has low space utilization, its volume may increase when applied to a large-capacity current limiter. In addition, the contact resistance between the tape and the terminal causes heat loss (I 2 R) in the superconducting state.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 바이-필라 팬케이크 타입은 초전도 테이프가 이중 코일의 형태로 나선형으로 감기는 방식이다. 수직배열의 이중코일에서 인접한 테이프의 전류방향은 반대이므로 자속이 서로 상쇄되어 초전도 테이프의 전체적인 형상에서 기인되는 인덕턴스를 감소시킬 수 있다. Meanwhile, as shown in Fig. 2, the bi-pillar pancake type is a method in which the superconducting tape is wound spirally in the form of a double coil. Since the current directions of adjacent tapes in the vertically arranged double coil are opposite, the magnetic fluxes cancel each other out, which can reduce the inductance caused by the overall shape of the superconducting tape.
또한, 동일 부피의 타방식에 비해 사용되는 초전도 사용량이 많기 때문에 공간활용성이 높다. 그러나 인접 테이프간 공간이 거의 없어 테이프와 LN2의 접촉면이 적고 ??치 시 열에 의한 기포확산이 어려워 회복특성이 저하될 수 있다. 따라서, 테이프와 LN2의 접촉면을 넓히기 위해 특수 재질의 스페이서를 사용해야 하는 단점이 있다.In addition, since the amount of superconductor used is greater than that of other methods of the same volume, space utilization is high. However, since there is almost no space between adjacent tapes, the contact surface between the tape and LN 2 is small, and it is difficult to diffuse bubbles due to heat during ?? treatment, so the recovery characteristics may be deteriorated. Therefore, there is a disadvantage that a spacer made of a special material must be used to increase the contact surface between the tape and LN 2 .
언급된 문제점을 해결하기 위해 새로운 형태의 저항형 초전도 한류기를 개발하고, 언급한 문제점들을 개선할 필요성이 요구된다.In order to solve the mentioned problems, there is a need to develop a new type of resistive superconducting current limiter and improve the mentioned problems.
본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, 초전도 테이프의 임계특성을 저하시키지 않는 최소 곡률반경을 유지하고 원통형 코어에 와인딩되어 접속 단자를 생략할 수 있는 초전도 테이프 권선 구조를 갖는 한류기 및 이의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the problems according to the above background technology, and its purpose is to provide a current limiter having a superconducting tape winding structure that maintains a minimum radius of curvature that does not deteriorate the critical characteristics of a superconducting tape and can omit a connection terminal by being wound on a cylindrical core, and a method for manufacturing the same.
또한, 본 발명은 과도 상태에서 효과적인 기포확산을 통해 회복특성을 개선할 수 있는 초전도 테이프 권선 구조를 갖는 한류기 및 이의 제조 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.In addition, another purpose of the present invention is to provide a current limiter having a superconducting tape winding structure capable of improving recovery characteristics through effective bubble diffusion in a transient state and a method for manufacturing the same.
또한, 본 발명은 공간 활용성을 높여 소형화가 가능한 저항형 초전도 한류기 및 이의 제조 방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.In addition, another purpose of the present invention is to provide a resistive superconducting current limiter and a method for manufacturing the same that can be miniaturized by increasing space utilization.
본 발명은 위에서 제시된 과제를 달성하기 위해, 초전도 테이프의 임계특성을 저하시키지 않는 최소 곡률반경을 유지하고 원통형 코어에 와인딩되어 접속 단자를 생략할 수 있는 초전도 테이프 권선 구조를 갖는 한류기를 제공한다.In order to achieve the task presented above, the present invention provides a current limiter having a superconducting tape winding structure that maintains a minimum radius of curvature that does not deteriorate the critical characteristics of the superconducting tape and can omit a connection terminal by being wound on a cylindrical core.
상기 한류기는, The above Korean Wave period,
가로 방향으로 서로 일정한 제 1 간격으로 배열되며, 세로 방향으로 서로 일정한 제 2 간격으로 배열되는 다수개의 절연물; 및 A plurality of insulators arranged at a first constant interval from each other in the horizontal direction and at a second constant interval from each other in the vertical direction; and
다수개의 상기 절연물의 외주면 일부에 권선되어 일단이 입력단(IN)이 되고 타단이 출력단(OUT)이 되는 초전도 테이프;를 포함하는 것을 특징으로 한다.It is characterized by including a superconducting tape wound around a portion of the outer surface of a plurality of the above insulators, with one end becoming an input terminal (IN) and the other end becoming an output terminal (OUT).
이때, 상기 제 1 간격은, 다수개의 상기 절연물 중 제 1 절연물과 제 2 절연물, 제 5 절연물과 제 6 절연물이 서로 이격 배치되는 제 1-1 간격과, 다수개의 상기 절연물 중 제 3 절연물과 제 4 절연물이 서로 이격 배치되는 제 1-2 간격으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.At this time, the first gap is characterized by being formed by a 1-1 gap in which the first insulator and the second insulator, the fifth insulator and the sixth insulator among the plurality of insulators are spaced apart from each other, and a 1-2 gap in which the third insulator and the fourth insulator among the plurality of insulators are spaced apart from each other.
또한, 상기 제 1-2 간격은 상기 제 1-1 간격보다 큰 것을 특징으로 한다.In addition, the first-second interval is characterized by being larger than the first-first interval.
또한, 다수개의 상기 절연물은 원통형이며, 지름이 10mm인 것을 특징으로 한다.In addition, the plurality of said insulators are characterized by being cylindrical and having a diameter of 10 mm.
또한, 상기 제 1 간격, 상기 제 2 간격 및 상기 절연물의 수량은 한류기의 용량 및 냉각 설비의 환경에 따라 증거하거나 감소되는 것을 특징으로 한다.In addition, it is characterized in that the first gap, the second gap and the quantity of the insulator are increased or decreased depending on the capacity of the current limiter and the environment of the cooling facility.
또한, 상기 초전도 테이프는, 기판, 상기 기판의 표면에 형성되는 버퍼층, 상기 버퍼층의 표면에 형성되는 제 1 금속층, 상기 제 1 금속층의 표면에 형성되는 제 2 금속층, 상기 제 2 금속층의 표면에 형성되는 제 3 금속층, 및 상기 제 3 금속층의 표면에 형성되는 코팅층으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the superconducting tape is characterized by comprising a substrate, a buffer layer formed on a surface of the substrate, a first metal layer formed on a surface of the buffer layer, a second metal layer formed on a surface of the first metal layer, a third metal layer formed on a surface of the second metal layer, and a coating layer formed on a surface of the third metal layer.
또한, 상기 기판은 니켈 - 크롬 - 철 - 몰리브덴 합금(Hastelloy)으로, 50μm의 두께이고, 상기 버퍼층는 으로, 0.7μm의 두께이고, 상기 제 1 금속층은 GdBCO으로, 1.3μm의 두께이고, 상기 제 2 금속층은 은(silver)으로, 2.0μm의 두께이고, 상기 제 3 금속층은 구리(copper)로, 15μm의 두께이고, 상기 코팅층(306)은 폴리아미드로, 50μm의 두께인 것을 특징으로 한다. In addition, the substrate is made of nickel-chromium-iron-molybdenum alloy (Hastelloy) and has a thickness of 50 μm, and the buffer layer , the first metal layer is made of GdBCO and has a thickness of 1.3 μm, the second metal layer is made of silver and has a thickness of 2.0 μm, the third metal layer is made of copper and has a thickness of 15 μm, and the coating layer (306) is made of polyamide and has a thickness of 50 μm.
또한, 상기 한류기는, ??치시 기포 확산을 효과적으로 방지하고, 상기 제 1 간격 및 상기 제 2 간격을 조절하기 위한 지지대;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the current limiter is characterized by including a support for effectively preventing diffusion of ??chisi bubbles and adjusting the first gap and the second gap.
또한, 상기 지지대의 표면에는 일정한 직선 길이를 갖는 제 1 홈 및 제 2 홈이 교대로 형성되며, 상기 제 2 홈의 길이가 상기 제 1 홈의 길이 보다 큰 것을 특징으로 한다.In addition, the surface of the support is characterized in that first grooves and second grooves having a constant straight length are alternately formed, and the length of the second groove is greater than the length of the first groove.
또한, 상기 초전도 테이프는 하나로 이루어지거나 상단 초전도 테이프 및 상기 상단 초전도 테이프와 분리되며 나란히 배치되는 하단 초전도 테이프로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the superconducting tape is characterized in that it is formed as one piece or comprises an upper superconducting tape and a lower superconducting tape that is separated from the upper superconducting tape and arranged in parallel.
또한, 다수개의 상기 절연물의 외주면 일부에 상기 초전도 테이프의 두께 간격을 유지하도록 보조 절연 부재가 설치되는 것을 특징으로 한다.In addition, it is characterized in that an auxiliary insulating member is installed on a portion of the outer surface of a plurality of the above insulators to maintain the thickness interval of the superconducting tape.
다른 한편으로, 본 발명의 다른 일실시예는, 가로 방향으로 서로 일정한 제 1 간격으로 배열되며, 세로 방향으로 서로 일정한 제 2 간격으로 배열되는 다수개의 절연물; 다수개의 상기 절연물의 외주면 일부에 권선되어 일단이 입력단(IN)이 되고 타단이 출력단(OUT)이 되는 초전도 테이프; 및 상기 제 1 간격 및 상기 제 2 간격을 조절하기 위한 지지대;를 포함하는 레이어를 2개 내지 99개 중 어느 하나로 직결 또는 병렬 연결하는 것을 특징으로 하는 인덕턴스 저감을 위한 초전도 테이프 권선 구조를 갖는 한류기를 제공한다.On the other hand, another embodiment of the present invention provides a current limiter having a superconducting tape winding structure for reducing inductance, characterized in that the layers including a plurality of insulators arranged at a constant first interval from each other in a horizontal direction and a constant second interval from each other in a vertical direction; a superconducting tape wound around a portion of an outer surface of the plurality of insulators so that one end becomes an input terminal (IN) and the other end becomes an output terminal (OUT); and a support for adjusting the first interval and the second interval; are directly or in parallel connected in any one of 2 to 99 layers.
또 다른 한편으로, 본 발명의 또 다른 일실시예는, (a) 다수개의 절연물을 배치하는 단계; (b) 다수개의 상기 절연물 중 제 1 절연물에 일단이 입력단(IN)이 되고 타단이 출력단(OUT)이 되는 초전도 테이프의 총 길이의 절반(1/2)을 권선하는 단계; (c) 다수개의 상기 절연물 중 제 6 절연물에 권선하여 상기 제 6 절연물의 위치를 고정하는 단계; 및 (d) 상기 제 1 절연물과 상기 제 6 절연물 사이에 다수개의 상기 절연물 중 제 5 절연물부터 제 2 절연물까지 순차적으로 삽입하여, 다수개의 상기 절연물을 가로 방향으로 서로 일정한 제 1 간격으로 배열시키고, 세로 방향으로 서로 일정한 제 2 간격으로 배열시켜 각 절연물의 위치를 고정시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 테이프 권선 구조를 갖는 한류기의 제조 방법을 제공한다.On the other hand, another embodiment of the present invention provides a method for manufacturing a current limiter having a superconducting tape winding structure, characterized by including the steps of: (a) arranging a plurality of insulators; (b) winding half (1/2) of the total length of a superconducting tape, one end of which becomes an input terminal (IN) and the other end becoming an output terminal (OUT) around a first insulator among the plurality of insulators; (c) winding the superconducting tape around a sixth insulator among the plurality of insulators to fix the position of the sixth insulator; and (d) sequentially inserting a fifth insulator to a second insulator among the plurality of insulators between the first and sixth insulators, thereby arranging the plurality of insulators at a constant first interval in the horizontal direction and at a constant second interval in the vertical direction, thereby fixing the position of each insulator.
본 발명에 따르면, 초전도 테이프의 임계특성을 저하시키지 않는 최소 곡률반경 내에서 와인딩함으로써, 임계전류 저하 방지 및 공간 활용성을 높여 소형화가 가능한 저항형 초전도 한류기용 테이프 권선법을 제공할 수 있다.According to the present invention, a tape winding method for a resistive superconducting current limiter can be provided, which enables miniaturization by preventing a decrease in critical current and increasing space utilization by winding within a minimum radius of curvature that does not deteriorate the critical characteristics of the superconducting tape.
또한, 본 발명의 다른 효과로서는 4개의 초전도 테이프를 각기 다른 방향으로 전류를 흐르게 하여 인덕턱스를 최소화하는 기술을 채택함으로써 열 손실을 최소화하며 공간 활용성을 개선한다는 점을 들 수 있다. In addition, another effect of the present invention is that heat loss is minimized and space utilization is improved by adopting a technology that minimizes inductance by allowing current to flow in different directions through four superconducting tapes.
또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 초전도 테이프의 경로내에 접속단자가 없어 가공 및 제작이 용이하며, 정상상태에서 접촉저항을 최소화할 수 있다는 점을 들 수 있다.In addition, another effect of the present invention is that there is no connection terminal in the path of the superconducting tape, making processing and manufacturing easy, and minimizing contact resistance in a normal state.
또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 초전도 테이프간 충분한 이격이 확보되기 때문에 스페이서를 사용하지 않고도 회복 특성을 개선할 수 있어 열적 안정성이 높다는 점을 들 수 있다.In addition, another effect of the present invention is that since sufficient spacing is secured between superconducting tapes, recovery characteristics can be improved without using a spacer, resulting in high thermal stability.
도 1은 일반적인 미엔더 타입의 권선 개념도이다.
도 2는 일반적인 바이-필라 팬케이크(bi-filar pancake) 타입의 권선 개념도이다.
도 3a는 본 발명의 일실시예에 따른 6개의 원통형 절연물을 활용하여 구성된 멀티-필라 미엔더(multi-filar meander)방식의 저항형 초전도 한류기의 개념도이다.
도 3b는 도 3a에 도시된 초전도 테이프의 구조도이다.
도 4 내지 도 7은 도 3에 도시된 멀티-필라 미엔더(multi-filar meander)방식의 저항형 초전도 한류기의 와인딩 공정도이다.
도 8은 평행배치의 인접한 초전도 테이프에 흐르는 전류방향이 같을 경우에 인덕턴스 및 자속을 보여주는 그래프이다.
도 9는 이중배열 테이프가 평행으로 배치되어 4개의 인접한 초전도 테이프에 흐르는 전류 방향이 반대일 경우에 인덕턴스 및 자속을 보여주는 그래프이다.
도 10은 이중배열 테이프가 수직으로 배치되어 4개의 인접한 초전도 테이프에 흐르는 전류방향이 반대일 경우에 인덕턴스 및 자속을 보여주는 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 4개의 초전도 테이프가 인접한 초전도 한류기의 사시도이다.
도 12는 도 11에 도시된 절연물의 간격을 조절하기 위한 지지대의 사시도이다.
도 13은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 2개의 테이프가 상하단으로 구성되는 초전도 한류기의 사시도이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 원통형 절연물에 초전도 테이프의 두께 간격을 유지하며 보조 절연 부재(1410)를 수평으로 여러겹 추가한 초전도 한류기의 개념도이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 다층 레이어 구조를 갖는 초전도 한류기이다.Figure 1 is a schematic diagram of a typical meander type winding.
Figure 2 is a schematic diagram of a typical bi-filar pancake type winding.
FIG. 3a is a conceptual diagram of a multi-filar meander type resistive superconducting current limiter configured using six cylindrical insulators according to one embodiment of the present invention.
Figure 3b is a structural diagram of the superconducting tape illustrated in Figure 3a.
Figures 4 to 7 are winding process diagrams of a multi-filar meander type resistive superconducting current limiter illustrated in Figure 3.
Figure 8 is a graph showing the inductance and magnetic flux when the current flowing in adjacent superconducting tapes in a parallel arrangement is the same.
Figure 9 is a graph showing the inductance and magnetic flux when the dual array tapes are arranged in parallel and the current flowing in the four adjacent superconducting tapes is in opposite directions.
Figure 10 is a graph showing the inductance and magnetic flux when the double array tapes are arranged vertically and the current flowing in the four adjacent superconducting tapes is in opposite directions.
FIG. 11 is a perspective view of a superconducting current limiter having four superconducting tapes adjacent to each other according to one embodiment of the present invention.
Fig. 12 is a perspective view of a support for adjusting the spacing of the insulator shown in Fig. 11.
FIG. 13 is a perspective view of a superconducting current limiter having two tapes arranged at the upper and lower ends according to another embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a conceptual diagram of a superconducting current limiter in which multiple layers of auxiliary insulating material (1410) are added horizontally while maintaining the thickness interval of the superconducting tape in a cylindrical insulator according to another embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a superconducting current limiter having a multilayer structure according to another embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, with reference to the attached drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily practice the present invention. However, the present invention may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein. In addition, in order to clearly describe the present invention in the drawings, parts that are not related to the description are omitted, and similar parts are assigned similar drawing reference numerals throughout the specification.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. In order to clearly express the various layers and regions in the drawings, the thickness is enlarged and shown. Similar parts are designated by the same drawing reference numerals throughout the specification. When a part such as a layer, film, region, or plate is said to be "over" another part, this includes not only the case where it is "directly over" another part, but also the case where there are other parts in between.
반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한 어떤 부분이 다른 부분 위에 "전체적"으로 형성되어 있다고 할 때에는 다른 부분의 전체 면(또는 전면)에 형성되어 있는 것뿐만 아니라 가장 자리 일부에는 형성되지 않은 것을 뜻한다.Conversely, when we say that a part is "directly on" another part, we mean that there is no other part in between. Also, when we say that a part is "entirely" formed on another part, we mean that it is formed on the entire surface (or front) of the other part, but also that it is not formed on some of the edges.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 인덕턴스 저감을 위한 초전도 테이프 권선 구조를 갖는 한류기 및 이의 제조 방법을 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the attached drawings, a current limiter having a superconducting tape winding structure for reducing inductance according to an embodiment of the present invention and a method for manufacturing the same will be described in detail.
도 3a는 본 발명의 일실시예에 따른 6개의 절연물을 활용하여 구성된 멀티-필라 미엔더(multi-filar meander)방식의 저항형 초전도 한류기(300)의 개념도이다. 도 3a를 참조하면, 저항형 초전도 한류기(300)는, 제 1 내지 제 6 절연물(320-1 내지 320-n) 및 이 제 1 내지 제 6 절연물(320-1 내지 320-n)의 외주면 일부에 권선되는 초전도 테이프(310)로 구성된다.FIG. 3A is a conceptual diagram of a resistive superconducting current limiter (300) of a multi-filar meander type configured by utilizing six insulators according to one embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3A, the resistive superconducting current limiter (300) is configured with first to sixth insulators (320-1 to 320-n) and a superconducting tape (310) wound on a portion of the outer surface of the first to sixth insulators (320-1 to 320-n).
제 1 내지 제 6 절연물(320-1 내지 320-n)중 제 1 절연물(320-1)과 제 2 절연물(320-2), 제 5 절연물(320-5)과 제 6 절연물(320-6)은 가로방향으로 제 1-1 간격으로 서로 이격되게 배치된다.Among the first to sixth insulators (320-1 to 320-n), the first insulator (320-1), the second insulator (320-2), the fifth insulator (320-5), and the sixth insulator (320-6) are arranged horizontally spaced apart from each other by a 1-1 interval.
제 1 내지 제 6 절연물(320-1 내지 320-n)중 제 3 절연물(320-3)과 제 4 절연물(320-4)은 제 1-2 간격으로 서로 이격되게 배치된다. 이때, 제 1-2 간격은 제 1-1 간격 보다 크다.Among the first to sixth insulators (320-1 to 320-n), the third insulator (320-3) and the fourth insulator (320-4) are arranged to be spaced apart from each other by a 1-2 interval. At this time, the 1-2 interval is larger than the 1-1 interval.
또한, 제 3 절연물(320-3)과 제 4 절연물(320-4)은 제 1 절연물(320-1)과 제 2 절연물(320-2) 및 제 5 절연물(320-5)과 제 6 절연물(320-6)과 세로방향으로 일정한 제 2 간격으로 이격되게 배치된다.Additionally, the third insulator (320-3) and the fourth insulator (320-4) are arranged vertically spaced apart from the first insulator (320-1), the second insulator (320-2), the fifth insulator (320-5), and the sixth insulator (320-6) by a constant second interval.
제 1 내지 제 6 절연물(320-1 내지 320-n)은 절연물질의 원통형이며, 지름이 약 10mm이다. 절연물질의 재료로는 엔지니어링 플라스틱, 목재, 종이, 압축 고무 등이 사용될 수 있다. The first to sixth insulators (320-1 to 320-n) are cylindrical insulators with a diameter of about 10 mm. Materials for the insulating materials may include engineering plastics, wood, paper, and compressed rubber.
도 3a에서는 6개의 절연물을 사용하는 것으로 예시하였으나, 이에 한정되지 않으며, 초전도 한류기의 용량 및 냉각 설비의 환경에 따라 더 많은 원통형 절연물이 사용될 것이며 각 절연물의 간격이 증가하거나 감소할 수 있다.In Fig. 3a, six insulators are used as an example, but this is not limited thereto, and depending on the capacity of the superconducting current limiter and the environment of the cooling facility, more cylindrical insulators may be used, and the spacing between each insulator may increase or decrease.
도 3b는 도 3a에 도시된 초전도 테이프(310)의 구조도이다. 도 3b를 참조하면, 절연확보를 위해 초전도 테이프(310)의 최외각은 내열성 및/또는 전기 절연성이 우수한 물질로 코팅되어야 하며, 초전도 테이프는 수직 배열로 구성된다.Fig. 3b is a structural diagram of the superconducting tape (310) illustrated in Fig. 3a. Referring to Fig. 3b, in order to secure insulation, the outermost layer of the superconducting tape (310) must be coated with a material having excellent heat resistance and/or electrical insulation, and the superconducting tape is configured in a vertical arrangement.
부연하면, 초전도 테이프(310)는, 기판(301), 기판(301)의 표면에 형성되는 버퍼층(302), 버퍼층(302)의 표면에 형성되는 제 1 금속층(303), 제 1 금속층(303)의 표면에 형성되는 제 2 금속층(304), 제 2 금속층(304)의 표면에 형성되는 제 3 금속층(305), 제 3 금속층(305)의 표면에 형성되는 코팅층(306)으로 형성된다. In detail, the superconducting tape (310) is formed of a substrate (301), a buffer layer (302) formed on the surface of the substrate (301), a first metal layer (303) formed on the surface of the buffer layer (302), a second metal layer (304) formed on the surface of the first metal layer (303), a third metal layer (305) formed on the surface of the second metal layer (304), and a coating layer (306) formed on the surface of the third metal layer (305).
기판(301)은 니켈 - 크롬 - 철 - 몰리브덴 합금(Hastelloy)으로, 약 50μm의 두께이다. 버퍼층(302)은 재질이 이고, 약 0.7μm의 두께이다.The substrate (301) is made of a nickel-chromium-iron-molybdenum alloy (Hastelloy) and has a thickness of about 50 μm. The buffer layer (302) is made of a material , and has a thickness of approximately 0.7 μm.
제 1 금속층(303)은 GdBCo이고, 약 1.3μm의 두께이고, 제 2 금속층(304)은 은(silver)이고, 약 2.0μm의 두께이고, 제 3 금속층(305)은 구리(copper)이고, 약 15μm의 두께이다. 코팅층(306)은 폴리아미드이고, 약 50μm의 두께이다.The first metal layer (303) is GdBCo and has a thickness of about 1.3 μm, the second metal layer (304) is silver and has a thickness of about 2.0 μm, and the third metal layer (305) is copper and has a thickness of about 15 μm. The coating layer (306) is polyamide and has a thickness of about 50 μm.
도 4 내지 도 7은 도 3에 도시된 멀티-필라 미엔더(multi-filar meander)방식의 저항형 초전도 한류기의 와인딩 공정도이다. 먼저, 제 1 내지 제 6 절연물(320-1 내지 320-n)을 배치한다.Figures 4 to 7 are winding process diagrams of a multi-filar meander type resistive superconducting current limiter illustrated in Figure 3. First, the first to sixth insulators (320-1 to 320-n) are arranged.
이후, 도 4에 도시된 바와 같이, 사용하고자 하는 초전도 테이프(310)의 총 길이의 절반(1/2)을 제 1 절연물(320-1)에 와인딩(권선)한다.Thereafter, as shown in Fig. 4, half (1/2) of the total length of the superconducting tape (310) to be used is wound around the first insulator (320-1).
이후, 도 5에 도시된 바와 같이, 마지막 제 6 절연물(320-6)에 와인딩하여 제 6 절연물(320-6)의 위치에 고정시킨다. Thereafter, as shown in Fig. 5, the last sixth insulator (320-6) is wound and fixed at the position of the sixth insulator (320-6).
이후, 도 6에 도시된 바와 같이, 제 1 절연물(320-1)의 위치를 이동시킨다. 부연하면, 제 6 절연물(320-6)을 기준으로 제 1 절연물(320-1)의 위치를 제 6 절연물(320-6)의 바깥쪽으로 회전시키면서 도면 기준으로 수평방향을 따라 좌측으로 이동시킨다.Thereafter, as shown in Fig. 6, the position of the first insulator (320-1) is moved. In detail, the position of the first insulator (320-1) is moved to the left in the horizontal direction based on the drawing while rotating the position of the first insulator (320-1) toward the outside of the sixth insulator (320-6) based on the sixth insulator (320-6).
이후, 도 7에 도시된 바와 같이, 제 1 절연물(320-1)과 제 6 절연물(320-6) 사이에 제 5 절연물(320-5)부터 제 2 절연물(320-2)까지 순차적으로 삽입하여 배치하고 도 3에 도시된 바와 같이 각 절연물의 위치를 고정시킨다. Thereafter, as shown in Fig. 7, the fifth insulator (320-5) to the second insulator (320-2) are sequentially inserted and placed between the first insulator (320-1) and the sixth insulator (320-6), and the position of each insulator is fixed as shown in Fig. 3.
초전도 한류기는 설계시 초전도 테이프의 종류 및 배치에 의해 인덕턴스의 발생량, 자장침투의 깊이, 회복특성 등에 영향을 받는다. 본 발명의 일실시예에서는 한 경로에 전류 방향이 각기 다른 4개의 초전도 테이프가 인접해 있다.When designing a superconducting current limiter, the amount of inductance generated, the depth of magnetic field penetration, and the recovery characteristics are affected by the type and arrangement of superconducting tapes. In one embodiment of the present invention, four superconducting tapes with different current directions are adjacent to each other in one path.
도 8 내지 도 10은 4개의 초전도 테이프 배치에 따른 각 경로의 자기인덕턴스, 상호인덕턴스, 자속을 보여준다.Figures 8 to 10 show the self-inductance, mutual inductance, and magnetic flux of each path according to the arrangement of four superconducting tapes.
특히, 도 8은 평행배치의 인접한 초전도 테이프에 흐르는 전류방향이 같을 경우에 인덕턴스 및 자속을 보여주는 그래프이다. 도 8을 참조하면, 평행배치의 인접한 초전도 테이프에 흐르는 전류방향이 같을 경우에 인덕턴스 및 자속을 보여준다. In particular, Fig. 8 is a graph showing inductance and magnetic flux when the direction of current flowing in adjacent superconducting tapes in a parallel arrangement is the same. Referring to Fig. 8, inductance and magnetic flux are shown when the direction of current flowing in adjacent superconducting tapes in a parallel arrangement is the same.
모든 경로에서 전류 방향이 같기 때문에 자장이 상쇄되지 않으며 상대적으로 높은 인덕턴스와 자장을 발생시킨다. 이러한 배치로 수십 km의 초전도 테이프를 와인딩할시, 초전도 한류기는 높은 인덕턴스를 갖게 되며 강한 자속으로 인해 인접 초전도 테이프의 임계특성에 악영향을 미친다.Since the current direction is the same in all paths, the magnetic fields do not cancel each other out, which generates relatively high inductance and magnetic fields. When winding tens of kilometers of superconducting tape with this arrangement, the superconducting current limiter will have high inductance, and the strong magnetic flux will adversely affect the critical characteristics of the adjacent superconducting tape.
도 9는 이중배열 테이프가 평행으로 배치되어 4개의 인접한 초전도 테이프에 흐르는 전류 방향이 반대일 경우에 인덕턴스 및 자속을 보여주는 그래프이다. 도 9를 참조하면, 이중배열 테이프가 평행으로 배치되어 4개의 인접한 초전도 테이프에 흐르는 전류 방향이 반대일 경우에 인덕턴스 및 자속을 보여준다. Fig. 9 is a graph showing inductance and magnetic flux when the double array tapes are arranged in parallel and the directions of current flowing in four adjacent superconducting tapes are opposite. Referring to Fig. 9, inductance and magnetic flux are shown when the double array tapes are arranged in parallel and the directions of current flowing in four adjacent superconducting tapes are opposite.
인접한 모든 초전도 테이프의 전류 방향이 반대이기 때문에 자속을 효과적으로 상쇄시킬 수 있다.Since the current directions in all adjacent superconducting tapes are opposite, the magnetic flux can be effectively canceled.
도 10은 이중배열 테이프가 수직으로 배치되어 4개의 인접한 초전도 테이프에 흐르는 전류방향이 반대일 경우에 인덕턴스 및 자속을 보여주는 그래프이다. 도 10을 참조하면, 이중배열 테이프가 수직으로 배치되어 4개의 인접한 초전도 테이프에 흐르는 전류방향이 반대일 경우에 인덕턴스 및 자속을 보여준다. Fig. 10 is a graph showing inductance and magnetic flux when the double array tapes are arranged vertically and the current flowing in the four adjacent superconducting tapes is in the opposite direction. Referring to Fig. 10, the inductance and magnetic flux are shown when the double array tapes are arranged vertically and the current flowing in the four adjacent superconducting tapes is in the opposite direction.
이 경우, 평행배치보다 더 낮은 인덕턴스와 자장을 가질 수 있다.In this case, it is possible to have lower inductance and magnetic field than in a parallel arrangement.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 4개의 초전도 테이프(1130)가 인접한 초전도 한류기(1100)의 사시도이다. 도 11을 참조하면, 도 11의 (a)에 도시된 바와 같이 절연이 확보된 초전도 테이프(1130)를 이용하여 상기 예시와 같이 권선하면 한 경로에 최대 4개의 초전도 테이프가 인접하게 된다. Fig. 11 is a perspective view of a superconducting current limiter (1100) having four superconducting tapes (1130) adjacent to each other according to an embodiment of the present invention. Referring to Fig. 11, if superconducting tapes (1130) with secured insulation are wound as in the example above, as shown in (a) of Fig. 11, a maximum of four superconducting tapes can be adjacent to each other in one path.
이때 각 선재의 전류의 방향은 도 11의 b에 도시된 바와 같다. 인접한 4개의 테이프의 전류는 들어가는 방향과 나오는 방향이 교대로 생성된다. 따라서, 각각 반대방향으로 흐르게 되므로, 테이프의 형태에 기인되는 인덕턴스를 최소화할 수 있다. At this time, the direction of the current of each wire is as shown in Fig. 11b. The current of the four adjacent tapes is generated in the incoming and outgoing directions alternately. Therefore, since they flow in opposite directions, the inductance caused by the shape of the tape can be minimized.
또한, 도 11에 도시된 바와 같이, 초전도 한류기(1100)에는 6개 이상의 절연물(1120)이 고정되는 지지대(1110)가 구성된다. In addition, as illustrated in Fig. 11, a superconducting current limiter (1100) is configured with a support (1110) to which six or more insulators (1120) are fixed.
도 12는 도 11에 도시된 절연물의 간격을 조절하기 위한 지지대(1110)의 사시도이다. 도 12를 참조하면, ??치(quench)(초전도체나 초전도 장치에서, 초전도 상태가 상전도 상태로 통제할 수 없이 비가역적으로 전이되는 것을 의미함)시 기포 확산을 효과적으로 방지하고, 원통형 절연물의 간격을 조절하기 위해 지지대(1110)의 표면에는 일정한 직선 길이를 갖는 제 1 홈(1210-1) 및 제 2 홈(1210-2)이 교대로 형성된다. 물론, 제 2 홈(1210-2)의 길이가 제 1 홈(1210-1)의 길이 보다 크다. 이 지지대(1110)의 구조는 도 3에 도시된 초전도 한류기에도 적용된다.FIG. 12 is a perspective view of a support (1110) for adjusting the spacing of the insulator illustrated in FIG. 11. Referring to FIG. 12, in order to effectively prevent bubble diffusion during a quench (meaning that a superconducting state is irreversibly and uncontrollably transferred to a normal conducting state in a superconductor or a superconducting device) and to adjust the spacing of the cylindrical insulator, first grooves (1210-1) and second grooves (1210-2) having a constant straight length are alternately formed on the surface of the support (1110). Of course, the length of the second groove (1210-2) is greater than the length of the first groove (1210-1). This structure of the support (1110) is also applied to the superconducting current limiter illustrated in FIG. 3.
실사용시 초전도 테이프의 임계전류 및 계통의 정격전류를 고려하여 초전도 한류기를 직렬 또는 병렬 형태로 연결할 수 있다. 초전도 테이프는 극저온 내에서 전기 저항이 거의 영(zero)인 상태로 존재할 수 있다. In practical use, superconducting current limiters can be connected in series or parallel, considering the critical current of the superconducting tape and the rated current of the system. Superconducting tape can exist in a state where the electrical resistance is almost zero at cryogenic temperatures.
정상상태에서 전류는 초전도 테이프의 임계값 내에서 통전되기 때문에 초전도 한류기는 매우 낮은 인덕턴스 및 영(zero) 저항을 유지하여 손실 없이 통전시킬 수 있다. 사고시, 사고전류가 초전도 테이프의 임계전류를 초과하게 되면 초전도 테이프는 ??치하여 저항을 발생시킨다. In normal conditions, the current is passed within the critical value of the superconducting tape, so the superconducting current limiter can pass the current without loss by maintaining very low inductance and zero resistance. In case of an accident, if the accident current exceeds the critical value of the superconducting tape, the superconducting tape will break down and generate resistance.
이 ??치저항은 사고전류를 효과적으로 제한하여 전력기기 및 컨버터 등을 보호할 수 있다. 사고가 차단되고 계통 전류가 초전도 테이프의 임계전류보다 작아지면 초전도 테이프는 회복하여 다시 초전도 상태로 바뀌며 영(zero)저항을 유지하게 된다.This ??chi resistance can effectively limit the fault current to protect power devices and converters. When the fault is interrupted and the system current becomes smaller than the critical current of the superconducting tape, the superconducting tape recovers and changes to a superconducting state again, maintaining zero resistance.
도 13은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 2개의 초전도 테이프가 상하단으로 구성되는 초전도 한류기의 사시도이다. 도 13의 (a)에 도시된 바와 같이, 초전도 테이프는 상단 초전도 테이프(1311) 및 상기 상단 초전도 테이프(1311)와 분리되며 나란히 배치되는 하단 초전도 테이프(1312)로 구성된다. 2개의 테이프가 상하단 구성으로 배치될 수 있다. 이때 한 경로에 흐르는 전류 방향은 도 13의 (b)에 도시된 바와 같다. Fig. 13 is a perspective view of a superconducting current limiter configured with two superconducting tapes in an upper and lower configuration according to another embodiment of the present invention. As shown in (a) of Fig. 13, the superconducting tapes are configured with an upper superconducting tape (1311) and a lower superconducting tape (1312) that is separated from the upper superconducting tape (1311) and arranged parallel to it. The two tapes can be arranged in an upper and lower configuration. At this time, the direction of current flowing in one path is as shown in (b) of Fig. 13.
이와 같이 구성을 하였을 때 높이가 증가하나 수직배치로 구성되기 때문에 초전도 테이프 내에 자기장 침투가 개선되는 이점이 있다.When configured in this manner, the height increases, but because it is configured in a vertical arrangement, there is an advantage in that magnetic field penetration within the superconducting tape is improved.
도 14는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 원통형 절연물에 초전도 테이프의 두께 간격을 유지하며 보조 절연 부재(1410)를 수평으로 여러 겹 추가한 초전도 한류기의 개념도이다. FIG. 14 is a conceptual diagram of a superconducting current limiter in which multiple layers of auxiliary insulating material (1410) are added horizontally while maintaining the thickness interval of the superconducting tape in a cylindrical insulator according to another embodiment of the present invention.
도 14를 참조하면, 초전도 테이프가 와인딩되는 원통형 절연물의 외주면 일부에 초전도 테이프의 두께 간격을 유지하도록 보조 절연 부재(1410)를 수평으로 여려 겹 추가할 수 있다. 이러한 구조는 초전도 테이프를 절연물질로 코팅하지 않아도 인접 테이프간 절연을 확보할 수 있어 안정성이 높다. 보조 절연 부재(1410)의 재질로는 압축 고무, 플라스틱, 종이 등이 될 수 있다.Referring to Fig. 14, multiple layers of auxiliary insulating material (1410) can be added horizontally to a portion of the outer surface of a cylindrical insulator on which a superconducting tape is wound, so as to maintain the thickness gap of the superconducting tape. This structure has high stability because it can secure insulation between adjacent tapes without coating the superconducting tape with an insulating material. The material of the auxiliary insulating material (1410) can be compressed rubber, plastic, paper, etc.
도 15는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 다층 레이어 구조를 갖는 초전도 한류기이다. 도 15를 참조하면, 초전도 한류기를 계통에 적용하기 위해 수 개(즉 2개)에서 수십 개(즉 99개)의 레이어를 직렬 또는 병렬로 연결할 수 있다. Fig. 15 is a superconducting current limiter having a multilayer structure according to another embodiment of the present invention. Referring to Fig. 15, in order to apply the superconducting current limiter to a system, several (i.e., 2) to several dozen (i.e., 99) layers can be connected in series or in parallel.
부연하면, 절연물, 이 절연물에 권선되는 초전도 테이프, 절연물을 고정 배치하는 지지대를 하나의 레이어로 하고, 이 레이어를 수개 ~ 수십개로 직렬 또는 병렬로 연결한다.To elaborate, the insulator, the superconducting tape wound on the insulator, and the support for fixing the insulator are made into one layer, and several to several dozen of these layers are connected in series or in parallel.
300,1100: 초전도 한류기
310, 1130: 초전도 테이프
320-1 내지 320-6: 제 1 내지 제 6 절연물
1110: 지지대
1120: 절연물
1210-1: 제 1 홈 1210-2: 제 2 홈
1311: 상단 초전도 테이프 1312: 하단 초전도 테이프
1410: 보조 절연 부재300,1100: Superconducting current limiter
310, 1130: Superconducting Tape
320-1 to 320-6: Insulators 1 to 6
1110: Support
1120: Insulator
1210-1: Home 1 1210-2: Home 2
1311: Top superconducting tape 1312: Bottom superconducting tape
1410: Auxiliary insulation member
Claims (13)
다수개의 상기 절연물(320-1 내지 320-6)의 외주면 일부에 권선되어 일단이 입력단(IN)이 되고 타단이 출력단(OUT)이 되는 초전도 테이프(310); 를 포함하고,
다수개의 상기 절연물(320-1 내지 320-6)의 외주면 일부에 상기 초전도 테이프(310)의 두께 간격을 유지하도록 보조 절연 부재(1410)가 설치되는 것을 특징으로 하는 인덕턴스 저감을 위한 초전도 테이프 권선 구조를 갖는 한류기.
A plurality of insulators (320-1 to 320-6) arranged at a constant first interval from each other in the horizontal direction and at a constant second interval from each other in the vertical direction; and
A superconducting tape (310) is wound around a portion of the outer surface of a plurality of the above insulators (320-1 to 320-6) so that one end becomes an input terminal (IN) and the other end becomes an output terminal (OUT);
A current limiter having a superconducting tape winding structure for reducing inductance, characterized in that an auxiliary insulating member (1410) is installed on a portion of the outer surface of a plurality of the above insulators (320-1 to 320-6) to maintain the thickness interval of the superconducting tape (310).
상기 제 1 간격은, 다수개의 상기 절연물(320-1 내지 320-6) 중 제 1 절연물(320-1)과 제 2 절연물(320-2), 제 5 절연물(320-5)과 제 6 절연물(320-6)이 서로 이격 배치되는 제 1-1 간격과,
다수개의 상기 절연물(320-1 내지 320-6) 중 제 3 절연물(320-3)과 제 4 절연물(320-4)이 서로 이격 배치되는 제 1-2 간격으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인덕턴스 저감을 위한 초전도 테이프 권선 구조를 갖는 한류기.
In the first paragraph,
The above first interval is a 1-1 interval in which the first insulator (320-1) and the second insulator (320-2), the fifth insulator (320-5) and the sixth insulator (320-6) among the plurality of insulators (320-1 to 320-6) are spaced apart from each other,
A current limiter having a superconducting tape winding structure for reducing inductance, characterized in that among a plurality of insulators (320-1 to 320-6), the third insulator (320-3) and the fourth insulator (320-4) are spaced apart from each other at 1-2 intervals.
상기 제 1-2 간격은 상기 제 1-1 간격보다 큰 것을 특징으로 하는 인덕턴스 저감을 위한 초전도 테이프 권선 구조를 갖는 한류기.
In the second paragraph,
A current limiter having a superconducting tape winding structure for reducing inductance, characterized in that the first-second interval is larger than the first-first interval.
다수개의 상기 절연물(320-1 내지 320-6)은 원통형이며, 지름이 10mm인 것을 특징으로 하는 인덕턴스 저감을 위한 초전도 테이프 권선 구조를 갖는 한류기.
In the first paragraph,
A current limiter having a superconducting tape winding structure for reducing inductance, characterized in that a plurality of the above insulators (320-1 to 320-6) are cylindrical and have a diameter of 10 mm.
상기 제 1 간격, 상기 제 2 간격 및 상기 절연물(320-1 내지 320-6)의 수량은 한류기의 용량 및 냉각 설비의 환경에 따라 증거하거나 감소되는 것을 특징으로 하는 인덕턴스 저감을 위한 초전도 테이프 권선 구조를 갖는 한류기.
In the first paragraph,
A current limiter having a superconducting tape winding structure for reducing inductance, characterized in that the first gap, the second gap, and the quantity of the insulators (320-1 to 320-6) are increased or decreased depending on the capacity of the current limiter and the environment of the cooling facility.
상기 초전도 테이프(310)는, 기판(301), 상기 기판(301)의 표면에 형성되는 버퍼층(302), 상기 버퍼층(302)의 표면에 형성되는 제 1 금속층(303), 상기 제 1 금속층(303)의 표면에 형성되는 제 2 금속층(304), 상기 제 2 금속층(304)의 표면에 형성되는 제 3 금속층(305), 및 상기 제 3 금속층(305)의 표면에 형성되는 코팅층(306)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인덕턴스 저감을 위한 초전도 테이프 권선 구조를 갖는 한류기.
In the first paragraph,
A current limiter having a superconducting tape winding structure for reducing inductance, characterized in that the superconducting tape (310) comprises a substrate (301), a buffer layer (302) formed on a surface of the substrate (301), a first metal layer (303) formed on a surface of the buffer layer (302), a second metal layer (304) formed on a surface of the first metal layer (303), a third metal layer (305) formed on a surface of the second metal layer (304), and a coating layer (306) formed on a surface of the third metal layer (305).
상기 기판(301)은 니켈 - 크롬 - 철 - 몰리브덴 합금(Hastelloy)으로, 50μm의 두께이고, 상기 버퍼층(302)는 으로, 0.7μm의 두께이고, 상기 제 1 금속층(303)은 GdBCo으로, 1.3μm의 두께이고, 상기 제 2 금속층(304)은 은(silver)으로, 2.0μm의 두께이고, 상기 제 3 금속층(305)은 구리(copper)로, 15μm의 두께이고, 상기 코팅층(306)은 폴리아미드로, 50μm의 두께인 것을 특징으로 하는 인덕턴스 저감을 위한 초전도 테이프 권선 구조를 갖는 한류기.
In paragraph 6,
The above substrate (301) is made of nickel-chromium-iron-molybdenum alloy (Hastelloy) and has a thickness of 50 μm, and the buffer layer (302) is A current limiter having a superconducting tape winding structure for reducing inductance, characterized in that the first metal layer (303) is made of GdBCo and has a thickness of 1.3 μm, the second metal layer (304) is made of silver and has a thickness of 2.0 μm, the third metal layer (305) is made of copper and has a thickness of 15 μm, and the coating layer (306) is made of polyamide and has a thickness of 50 μm.
??치시 기포 확산을 효과적으로 방지하고, 상기 제 1 간격 및 상기 제 2 간격을 조절하기 위한 지지대(1110);를 포함하는 것을 특징으로 하는 인덕턴스 저감을 위한 초전도 테이프 권선 구조를 갖는 한류기.
In the first paragraph,
A current limiter having a superconducting tape winding structure for reducing inductance, characterized in that it includes a support (1110) for effectively preventing the diffusion of bubbles and adjusting the first gap and the second gap.
상기 지지대(1110)의 표면에는 일정한 직선 길이를 갖는 제 1 홈(1210-1) 및 제 2 홈(1210-2)이 교대로 형성되며, 상기 제 2 홈(1210-2)의 길이가 상기 제 1 홈(1210-1)의 길이 보다 큰 것을 특징으로 하는 인덕턴스 저감을 위한 초전도 테이프 권선 구조를 갖는 한류기.
In Article 8,
A current limiter having a superconducting tape winding structure for reducing inductance, characterized in that a first groove (1210-1) and a second groove (1210-2) having a constant straight length are alternately formed on the surface of the support (1110), and the length of the second groove (1210-2) is greater than the length of the first groove (1210-1).
상기 초전도 테이프(310)는 하나로 이루어지거나 상단 초전도 테이프(1311) 및 상기 상단 초전도 테이프(1311)와 분리되며 나란히 배치되는 하단 초전도 테이프(1312)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인덕턴스 저감을 위한 초전도 테이프 권선 구조를 갖는 한류기.
In the first paragraph,
A current limiter having a superconducting tape winding structure for reducing inductance, characterized in that the superconducting tape (310) is formed as one piece or is formed of an upper superconducting tape (1311) and a lower superconducting tape (1312) that is separated from the upper superconducting tape (1311) and arranged in parallel.
다수개의 상기 절연물(320-1 내지 320-6)의 외주면 일부에 권선되어 일단이 입력단(IN)이 되고 타단이 출력단(OUT)이 되는 초전도 테이프(310); 및
상기 제 1 간격 및 상기 제 2 간격을 조절하기 위한 지지대(1110);를 포함하는 레이어를 2개 내지 99개 중 어느 하나로 직결 또는 병렬 연결하고,
다수개의 상기 절연물(320-1 내지 320-6)의 외주면 일부에 상기 초전도 테이프(310)의 두께 간격을 유지하도록 보조 절연 부재(1410)가 설치되는 것을 특징으로 하는 인덕턴스 저감을 위한 초전도 테이프 권선 구조를 갖는 한류기.
A plurality of insulators (320-1 to 320-6) arranged at a first constant interval from each other in the horizontal direction and at a second constant interval from each other in the vertical direction;
A superconducting tape (310) wound on a portion of the outer surface of a plurality of the above insulators (320-1 to 320-6) so that one end becomes an input terminal (IN) and the other end becomes an output terminal (OUT); and
A layer including a support (1110) for adjusting the first interval and the second interval is directly or in parallel connected in one of two to 99 pieces,
A current limiter having a superconducting tape winding structure for reducing inductance, characterized in that an auxiliary insulating member (1410) is installed on a portion of the outer surface of a plurality of the above insulators (320-1 to 320-6) to maintain the thickness interval of the superconducting tape (310).
(b) 다수개의 상기 절연물(320-1 내지 320-6) 중 제 1 절연물(320-1)에 일단이 입력단(IN)이 되고 타단이 출력단(OUT)이 되는 초전도 테이프(310)의 총 길이의 절반(1/2)을 권선하는 단계;
(c) 다수개의 상기 절연물(320-1 내지 320-6) 중 제 6 절연물(320-6)에 권선하여 상기 제 6 절연물(320-6)의 위치를 고정하는 단계; 및
(d) 상기 제 1 절연물(320-1)과 상기 제 6 절연물(320-6) 사이에 다수개의 상기 절연물(320-1 내지 320-6) 중 제 5 절연물(320-5)부터 제 2 절연물(320-2)까지 순차적으로 삽입하여, 다수개의 상기 절연물(320-1 내지 320-6)을 가로 방향으로 서로 일정한 제 1 간격으로 배열시키고, 세로 방향으로 서로 일정한 제 2 간격으로 배열시켜 각 절연물의 위치를 고정시키는 단계; 를 포함하고,
다수개의 상기 절연물(320-1 내지 320-6)의 외주면 일부에 상기 초전도 테이프(310)의 두께 간격을 유지하도록 보조 절연 부재(1410)가 설치되는 것을 특징으로 하는 인덕턴스 저감을 위한 초전도 테이프 권선 구조를 갖는 한류기의 제조 방법.(a) a step of arranging a plurality of insulators (320-1 to 320-6);
(b) a step of winding half (1/2) of the total length of a superconducting tape (310) with one end being an input terminal (IN) and the other end being an output terminal (OUT) around a first insulator (320-1) among a plurality of insulators (320-1 to 320-6);
(c) a step of winding the sixth insulator (320-6) among the plurality of insulators (320-1 to 320-6) to fix the position of the sixth insulator (320-6); and
(d) a step of sequentially inserting the fifth insulator (320-5) to the second insulator (320-2) among the plurality of insulators (320-1 to 320-6) between the first insulator (320-1) and the sixth insulator (320-6), thereby arranging the plurality of insulators (320-1 to 320-6) at a constant first interval from each other in the horizontal direction and at a constant second interval from each other in the vertical direction, thereby fixing the position of each insulator; including;
A method for manufacturing a current limiter having a superconducting tape winding structure for reducing inductance, characterized in that an auxiliary insulating member (1410) is installed on a portion of the outer surface of a plurality of the above insulators (320-1 to 320-6) to maintain the thickness interval of the superconducting tape (310).
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