KR100388604B1 - Reactor having rectangular coil winded in elliptical edge-wise helicies and method of manufacturing thereof - Google Patents

Reactor having rectangular coil winded in elliptical edge-wise helicies and method of manufacturing thereof Download PDF

Info

Publication number
KR100388604B1
KR100388604B1 KR10-2001-0017394A KR20010017394A KR100388604B1 KR 100388604 B1 KR100388604 B1 KR 100388604B1 KR 20010017394 A KR20010017394 A KR 20010017394A KR 100388604 B1 KR100388604 B1 KR 100388604B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
reactor
winding
core
capacitance
flat coil
Prior art date
Application number
KR10-2001-0017394A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20020077619A (en
Inventor
임석규
Original Assignee
주식회사 코시드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 코시드 filed Critical 주식회사 코시드
Priority to KR10-2001-0017394A priority Critical patent/KR100388604B1/en
Publication of KR20020077619A publication Critical patent/KR20020077619A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100388604B1 publication Critical patent/KR100388604B1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24Magnetic cores
    • H01F27/26Fastening parts of the core together; Fastening or mounting the core on casing or support
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24Magnetic cores
    • H01F27/26Fastening parts of the core together; Fastening or mounting the core on casing or support
    • H01F27/263Fastening parts of the core together
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2804Printed windings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/0206Manufacturing of magnetic cores by mechanical means
    • H01F41/0213Manufacturing of magnetic circuits made from strip(s) or ribbon(s)
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/04Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing coils
    • H01F41/041Printed circuit coils

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)

Abstract

본 발명은 직류 및 교류회로에 사용하는 타원형 타권 핼리시스로 권선된 평각 코일을 갖는 리액터 및 이의 제조 방법을 개시한다.The present invention discloses a reactor having a flat coil wound with an elliptical cross winding halisis for use in direct current and alternating current circuits, and a method of manufacturing the same.

본 발명에 따른 타원형 타권 핼리시스로 권선된 평각 코일을 갖는 리액터는Reactor having a flat coil wound with an elliptical cross-border helisis according to the present invention is

2개의 외측 다리부와 1개의 중앙 다리부를 포함하는 E 자형 다층 철심 코어, 및An E-shaped multilayer iron core core comprising two outer legs and one central leg, and

평각 동선을 타원형 타권 핼리시스 형태로 권선하는 평각 코일을 포함하고, 상기 평각 코일이 상기 철심 코어의 중앙 다리부에 삽입되는 것을 특징으로 하는 리액터.Reactor comprising a flat coil for winding a flat copper wire in the form of an elliptical cross-border helisys, wherein the flat coil is inserted into the central leg of the core core.

Description

타원형 타권 핼리시스로 권선된 평각 코일을 갖는 리액터 및 이의 제조 방법{REACTOR HAVING RECTANGULAR COIL WINDED IN ELLIPTICAL EDGE-WISE HELICIES AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF}Reactor having a coil coiled with elliptic winding halixis and a method of manufacturing the same {REACTOR HAVING RECTANGULAR COIL WINDED IN ELLIPTICAL EDGE-WISE HELICIES AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF}

본 발명은 직류회로 및 교류회로에 사용하는 리액터(인덕터, 이하 리액터)에 관한 것으로, 특히, 타원형 타권 핼리시스로 권선된 평각 코일을 갖는 리액터에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reactor (inductor, hereinafter referred to as a reactor) for use in direct current circuits and alternating current circuits, and more particularly, to reactors having a flat coil wound with an elliptical other winding halisis.

일반적으로 리액터라 함은 전자기(電磁氣) 에너지의 축적에 의해 직류 전류 또는 교류 전류의 급격한 변화에 대하여 큰 유도성을 나타내는 전기,전자기기로서, 통상 도 1 (a)에 도시한 바와 같은 다층 철심 요크 코어에 평각 코일을 감은 코어 리액터가 사용되는데, 철심 코어가 없는 공심 리액터(도시하지 않음)도 사용되고 있다.In general, a reactor is an electric or electronic device that exhibits great inductance against a sudden change in direct current or alternating current due to the accumulation of electromagnetic energy, and is generally a multilayer iron core as shown in FIG. A core reactor with a flat coil wound around the yoke core is used. An air core reactor (not shown) without an iron core core is also used.

이러한 리액터는 자속의 흐름 형태에 따라 개자로(open magnetic path) 또는 폐자로(close magnetic path)로 구성될 수 있다.Such a reactor may be configured as an open magnetic path or a close magnetic path depending on the flow type of the magnetic flux.

이러한 리액터는 캐패시턴스(정전 용량)의 실효 분포 특성, 임피던스의 주파수 특성, 고주파에서의 표피 효과, 권선의 대류에 의한 방열 특성 및 과부하에 견딜 수 있는 전기적 특성에 따라 리액터 성능이 정해진다.The reactor performance is determined by the effective distribution characteristics of the capacitance (capacitance), the frequency characteristics of the impedance, the skin effect at high frequency, the heat dissipation characteristics due to the convection of the windings, and the electrical characteristics that can withstand the overload.

이러한 리액터는 전력용 외에 모터 구동용 리액터 또는 인버터용으로의 사용이 급증하고 있는데, 최근, 인버터 기술의 발전 등으로 점차 각종 전자 기기가 고주파화 되어 가는 경향이 있어서, 전자파 장애, 즉 EMI(Electro-magnetic Interference) 규제가 강화되므로, 이에 따라 리액터에 의한 고조파, 고주파 차단 및 리액터의 고주파 특성이 더욱 중요하게 대두 되었기 때문이다.The use of such reactors for motor-driven reactors or inverters in addition to power is increasing rapidly. Recently, various electronic devices tend to become high frequency gradually due to the development of inverter technology, and thus, electromagnetic interference, that is, EMI (Electro-) As regulation of magnetic interference is tightened, harmonics caused by the reactor, high frequency cut-off, and high frequency characteristics of the reactor have become more important.

그러나, 종래의 상용 주파수 대역 전용의 리액터로는 이러한 환경적 요구에 점차 부응하기 힘들어 진다. 또한, 이러한 특성상의 문제 이외에 종래 기술의 경우는 제조 원가상의 문제로 비경제적인 방식이라고도 할 수 있다.However, conventional reactors for commercial frequency bands are increasingly difficult to meet these environmental requirements. In addition, in the case of the prior art, in addition to such a characteristic problem, it may be said to be an uneconomical method due to a problem in manufacturing cost.

이하, 종래의 단상 외철형이고, 폐자로의 코어 리액터의 구조에 대해 도 1 (a), 도 2 (a), 및 도 3 (a)를 참조하여 설명한다.Hereinafter, the structure of the conventional single-phase outer iron type and core reactor to waste is demonstrated with reference to FIG. 1 (a), FIG. 2 (a), and FIG. 3 (a).

도 1 (a), 도 2 (a), 및 도 3 (a)에 있어서, 도면 부호(1)는 폐자로를 형성하기 위한 리액터의 상부 요크 코어부(upper yoke core)이고, 이 상부 요크 코어부(1)를 제거하면 개자로 리액터를 형성할 수 있다. 도면 부호(2)는 E 자형 다층 철심 요크 코어(10)의 중앙 다리부이고, 참조 부호(4)는 중앙 다리부의 양쪽에 형성되어 있는 외측 다리부이며, 참조 부호(3)는 중앙 다리부(2)의 외부를 감싸는 평각 코일(rectangular strip coil, 또는, 각형 동선 코일)이다. 일반적으로, 전자 기기에서는 전기의 도전성, 및 경제적인 면을 고려하여 전기 저항이 비교적 적은 동선을 많이 이용되고 있다.1 (a), 2 (a), and 3 (a), reference numeral 1 denotes an upper yoke core of a reactor for forming a closed furnace, and this upper yoke core By removing the part 1, it is possible to form a reactor with individual pieces. Reference numeral 2 denotes a central leg of the E-shaped multilayer iron core yoke core 10, reference numeral 4 denotes an outer leg formed on both sides of the central leg, and reference numeral 3 denotes a central leg ( It is a rectangular strip coil (or a rectangular copper wire coil) which surrounds the exterior of 2). In general, in the electronic devices, copper wires having relatively low electric resistance are frequently used in consideration of electrical conductivity and economical aspects.

이 평각 코일(3)은 도 2 (a)에 도시한 바와 같이, 넓은 폭이 일반적으로 3 개 또는 5 회 감겨지거나, 2 또는 4 층의 다층 평각 코일(3)의 넓은 폭 면이 철심 코어(10)의 중앙 다리 코어부(2)의 벽면에, 축방향과 나란하도록 권선하여 삽입될 수 있다. 다층의 평각 코일(3) 들 사이에는 절연재를 삽입하여 전기적으로 절연된다.As shown in Fig. 2 (a), the flat coil 3 is generally wound three or five times in a wide width, or the wide width surface of the two or four layers of the multilayer flat coil 3 is formed of an iron core core ( On the wall surface of the central leg core 2 of 10), it can be wound and inserted in parallel with the axial direction. An insulating material is inserted between the multilayer coils 3 to be electrically insulated.

도 3 (a)는 도 1 (a)에서 선 I - I를 따라 절취하여 도시한 종단면도이다.3 (a) is a longitudinal cross-sectional view taken along the line I-I of FIG. 1 (a).

이하, 도 4 (a), 도 5(a), 도 6 (a, b), 도 7 (a), 도 8 (a), 도 9 (a)를 참조하여, 리액터의 성능을 규정하는 리액터의 방열 특성, 와류 손실 및 순환 전류 손실 특성, 고조파 및 고주파에서의 표피 효과, 작업성, 정전 용량의 실효 분포 값 등을 설명한다. 리액터에 있어서, 정전 용량의 실효 분포 값이 커지면, 소정 주파수에서 공진하게 되고, 따라서, 공진 주파수 이상에서는 리액터가 전기적 특성을 잃어버려 리액터의 기능을 수행할 수 없게 된다.Hereinafter, with reference to FIGS. 4 (a), 5 (a), 6 (a, b), 7 (a), 8 (a) and 9 (a), a reactor defining the performance of the reactor Heat dissipation characteristics, eddy current loss and circulating current loss characteristics, skin effect at harmonic and high frequency, workability, effective distribution value of capacitance, etc. will be described. In the reactor, when the effective distribution value of the capacitance becomes large, the resonance occurs at a predetermined frequency. Therefore, the reactor loses electrical characteristics above the resonance frequency, and thus the reactor cannot function.

도 4 (a)는 도 1 (a)에 도시한 종래의 리액터의 외형도에 있어서 선 A-A를 따라 절취하여 도시한 리액터의 횡단면도이다.FIG. 4 (a) is a cross-sectional view of the reactor taken along line A-A in the outline view of the conventional reactor shown in FIG. 1 (a).

도 4 (a)에 있어서, E 자형 다층 철심 요크 코어(10)위에 상부 요크 코어부 (1)가 접합되어 폐자로형 리액터를 형성한다. E 자형 다층 철심 요크 코어(10)와 상부 요크 코어부(1) 사이에는 절연재를 삽입하여 적정 두께의 갭(5)을 설치한다.In Fig. 4 (a), the upper yoke core portion 1 is joined on the E-shaped multilayer iron core yoke core 10 to form a closed reactor. An insulating material is inserted between the E-shaped multilayer iron core yoke core 10 and the upper yoke core portion 1 to provide a gap 5 of an appropriate thickness.

또한, 도 4 (a)에 도시한 바와 같이, 철심 요크 코어(10)의 중앙 다리부(2)와의 사이에는 절연재(7)를 삽입하여 절연된다. 평각 코일(3) 다층, 예를 들어, 3 층으로 이루어진 평각 코일(3)들은 층과 층 사이에는 층간 절연재(6)를 삽입하여 절연된다. 이러한 평각 코일의 권선은 인접하는 코일 층간에는 상당한 전위차를 갖게 되고, 또한 권선시 층을 바꾸는 부분에서 평각 코일의 모서리 부분이 서로 엇갈리게 되어 절연이 파괴될 수 있으므로 항상 층간 절연재(6)를 넣어야 한다.In addition, as shown in FIG. 4A, an insulating material 7 is inserted and insulated between the center leg portions 2 of the iron core yoke core 10. Flat coils 3 The flat coils 3, for example three layers, are insulated by inserting an interlayer insulating material 6 between the layers. The winding of such a flat coil has a considerable potential difference between adjacent coil layers, and also the interlayer insulating material 6 should always be put in place because the edges of the flat coil may be staggered at each other in the part of the layer change during the winding, which may break the insulation.

따라서, 이러한 종래의 리액터의 경우, 도 5(a)에 도시한 바와 같이, 리액터에 발생하는 열은 평각 코일(3)의 일부만이 외부 공기와 직접 접하여 자연 대류 (CA)에 의해 자연 냉각된다. 다시 말하면, 도 5 (a)의 백색으로 표시된 평각 코일은 외부 공기에 직접 접하게되지만, 도 5 (a)에서 흑색으로 표시된 내측의 평각 코일에서 발생되는 열은 밀폐되어 있어 방열이 되지 않는다.Therefore, in the case of such a conventional reactor, as shown in Fig. 5 (a), only a part of the flat coil 3 is naturally cooled by natural convection (CA) in direct contact with the outside air. In other words, the flat coil shown in white in FIG. 5 (a) is in direct contact with outside air, but heat generated in the inner flat coil shown in black in FIG. 5 (a) is sealed and does not radiate heat.

따라서, 권선의 전체의 평균온도가 상승하며 이를 방지하기 위하여 보다 큰 단면적의 동선을 사용하거나 층과 층 사이에 냉각통로(Air duct)를 별도로 만들어주어야 하는 등, 온도 상승을 저하시키기 위해 여러 가지 부수적인 작업이 따르게 된다.Therefore, the average temperature of the whole winding rises, and in order to prevent this, it is necessary to use a copper wire of a larger cross-sectional area or to create a separate air duct between the layers. Work will follow.

따라서, 이러한 여러 부수적인 작업과 층간 절연재(6)의 사용 혹은 단면적이 큰 동선을 사용하는 등의 문제로 제조시간이 증가 및 제조원가가 크게 증가하는 문제점이 있다.Therefore, there is a problem that the manufacturing time is increased and the manufacturing cost is greatly increased due to such various additional operations and the use of the interlayer insulating material 6 or the use of copper wire having a large cross-sectional area.

한편, 상술한 바와 같은 리액터 내부의 온도 상승만을 감안하여 단순히 단면적이 큰 동선만을 사용하는 경우에는 도 6 (a)에와 같이, 평각 코일내에서 자계 등의 영향으로 와류 손실(Eddy-loss) 및 순환 전류 손실(Circulating Current loss)이 급증하게 된다. 또한 이러한 단일 동선으로 단면적을 키울 경우, 고조파 (Harmonics) 및 고주파(High Frequency)에서 전류가 외측으로 만 집중되는 현상 즉, 표피 효과(Skin Effect)가 증가하게 되어 동선의 실효 저항이 아주 급증하게 되므로, 오히려 리액터 자체의 손실이 더 증가하게 되어 심한 온도 상승을 초래하는 문제점이 발생하게 된다.On the other hand, when only the copper wire having a large cross-sectional area is used in consideration of the temperature rise inside the reactor as described above, as shown in FIG. 6 (a), Eddy-loss and Circulating current loss increases rapidly. In addition, when the cross-sectional area is increased by such a single copper wire, the current is concentrated only on the outside at harmonics and high frequency, that is, the skin effect is increased, and thus the effective resistance of the copper wire increases dramatically. On the contrary, the loss of the reactor itself is increased, resulting in a severe temperature rise.

이하, 이러한 종래의 리액터의 경우, 권선 작업의 특성상(리드 인출 및 권선에서 발생되는 문제에 대해, 도 6 (a, b)를 참조하여 설명한다.In the case of such a conventional reactor, the following description will be given with reference to Figs. 6 (a, b) due to the characteristics of the winding operation (the problems caused by the lead extraction and the winding).

도 6 (a)에 있어서, 평각 코일의 폭(W)과 두께(t)의 비율(W/t)은 통상 2 ∼ 4 범위를 사용하므로 작업성을 고려하여 평각 코일을 선택하는 경우, 고조파 및 고주파에서 전류가 외측으로만 집중되는 현상 즉, 표피 효과와, 와류 손실 등의 문제를 피하기 매우 어렵다. 따라서, 종래의 고조파, 고주파회로에 사용하는데는 많은 제약을 받는다.In FIG. 6 (a), since the ratio (W / t) of the width W and the thickness t of the flat coil is usually in the range of 2 to 4, when the flat coil is selected in consideration of workability, harmonics and It is very difficult to avoid problems such as the skin concentration and the eddy current loss at the high frequency where the current is concentrated only outward. Therefore, there are many limitations in using the conventional harmonic and high frequency circuits.

이러한 현상을 방지하기 위하여 도 6 (b)에서와 같이 여러 가닥의 평각 코일을 조합하여 사용하기도 하는데, 도 6 (b)는 4 가닥을 사용하는 경우를 예로 나타내고, 이 때, 화살표 방향으로 권선할 경우 (각각의 평각 코일(a, b, c, d)(이하, "소선" 이라고 함)을 반경방향으로 권선할 때, 소선(a, b)은 전체 길이가 같아져 「소선(c, d) 역시 서로 같음) 저항치가 같게 되지만 소선(a, b)과 소선(c, d)은 평각 코일의 길이가 달라지므로, 저항치가 서로 다르게 된다. 즉, 외측에서 감기는 소선은 내측에 감기는 소선보다 길이가 길어져 저항치가 증가하게 된다. 또한, 이처럼 반경방향으로 소선간 기하학적 평균거리가 틀리므로 리액터 자체에서 발생하는 누설 자속 등으로 평각 코일 내부에 순환전류가 발생하게 된다.In order to prevent this phenomenon, as shown in Fig. 6 (b) may be used in combination with a flat coil of several strands, Figure 6 (b) shows the case of using four strands as an example, in this case, winding in the direction of the arrow In the case (when each of the flat coils a, b, c, d) (hereinafter referred to as "element wires") are wound in a radial direction, the element wires a, b have the same overall length and thus the "element wires (c, d) ) Also have the same resistance value, but since the wires (a, b) and the wires (c, d) have different lengths of the flat coils, the resistances are different. That is, the element wire wound from the outside has a longer length than the element wire wound from the inside, thereby increasing the resistance value. In addition, since the geometric mean distance between the element wires in the radial direction is different, a circulating current is generated inside the flat coil due to leakage magnetic flux generated from the reactor itself.

그러므로, 이러한 2 가지 문제를 해결하기 위하여 각 소선의 위치를 서로 바꿔 주는 전위(Transposition) 작업을 실시하여야 한다.Therefore, in order to solve these two problems, it is necessary to perform a transposition operation in which the positions of the respective wires are interchanged.

전위 작업은 소선의 수 등에 따라 여러 방법이 있으며 실제 소선간 엇갈리는 부분 등이 생기고 평각동선을 여러 번 꺽고 절연하는 등, 대형의 리액터가 아닌 경우는 매우 어렵다.There are various methods of dislocation work depending on the number of wires, and it is very difficult for a large reactor not to have a cross section between wires, and to break and insulate a flat copper wire several times.

이하, 도 7(a)를 참조하여, 종래의 리액터의 정전용량(Capacitance)의 실효 분포에 대해 설명한다.Hereinafter, with reference to FIG. 7 (a), the effective distribution of the capacitance of the conventional reactor is demonstrated.

도 7 (a)는 종래의 다층 평각 코일의 권선에 있어서, 권선의 정전용량의 실효 분포를 도시한 도면이다.Fig. 7A is a diagram showing an effective distribution of capacitance of a winding in a conventional winding of a multilayer flat coil.

도 7 (a)에 있어서, 평각 코일(3)의 권선의 정전용량의 분포는 평각 코일(3)의 권선과 코어의 중앙 다리부(2)간의 정전용량(Cc)과, 평각 코일(3)의 층과 층간의 정전용량(Cl)과, 평각 코일의 턴 수 사이의 정전용량(Ct)이 존재하게 된다. 이러한 정전용량은 매우 복잡하게 되어 있으므로 간략히 권선 코일 전체의 정전용량으로 나타내면 아래와 같이 표시할 수 있다.In FIG. 7A, the distribution of the capacitance of the winding of the flat coil 3 is the capacitance Cc between the winding of the flat coil 3 and the center leg 2 of the core and the flat coil 3. There is a capacitance Ct between the layer and the layer of layers Cl and the number of turns of the flat coil. Since such capacitance is very complicated, it can be briefly expressed as the capacitance of the entire winding coil as follows.

첫째, 코어의 중심 다리부와 첫 평각 코일 층 사이의 정전용량(Cc)은 다음 식으로 나타낼 수 있다.First, the capacitance Cc between the center leg of the core and the first flat coil layer can be expressed by the following equation.

Cc =(0.0089 * MLT * ST * ε)/dCc = (0.0089 * MLT * ST * ε) / d

여기서, MLT: 권선 평균장, ST: 권선 길이, ε : 유전상수, d= 절연거리(절연재 두께)이다.Where MLT: average winding length, ST: winding length, ε: dielectric constant, d = insulation distance (insulation material thickness).

둘째, 권선 전체의 정전용량(Cp)의 실효 분포는 다음과 같은 수식으로 나타낼 수 있다.Second, the effective distribution of the capacitance (Cp) of the entire winding can be represented by the following equation.

Cp =(4 * Cc/3 * NL) * (1- 1/NL)Cp = (4 * Cc / 3 * NL) * (1- 1 / NL)

여기서, NL : 평각 코일의 층 수Where NL is the number of layers in the flat coil

정전용량(Cc)은 절연거리(d)를 크게 하고 권선의 평균장(MLT) 및 권선 길이 (ST)를 줄이고, 유전상수(ε)가 적은 재질의 절연재를 사용하여야 하는데 실제로 매우 어려운 일이다.The capacitance Cc has to increase the insulation distance d, reduce the average length MLT and winding length ST of the winding, and use an insulation material having a low dielectric constant ε.

대부분의 절연재질의 유전상수(ε) 값이 2 ∼ 5 정도의 값을 갖고 있으며(유전상수 표1 참조), 경제성, 치수, 작업성, 안전성을 고려하여, 권선의 평균장, 길이, 절연거리를 이상적으로 하기가 매우 어렵다.The dielectric constant (ε) of most insulating materials has a value of about 2 to 5 (see Table 1 of dielectric constant), and the average length, length, and insulation distance of the winding in consideration of economic efficiency, dimensions, workability, and safety. It is very difficult to make it ideal.

진공(vaccum)Vaccum 0.0885PF/c0.0885PF / c 화이버(FIBER)FIBER 55 변압기오일(OT)Transformer Oil (OT) 2.22.2 마이러(MYLAR)MYLAR 3.33.3 프레스보드(PB)Press Board (PB) 4.54.5 캡톤(KAPTON)Kapton 3.53.5

(표1) 유전상수 표(Table 1) Dielectric constant table

또한, 정전용량(Cp)의 산출 수식에서 권선의 층수를 증가시켜 정전용량을 줄이는 것도 불가능하다.It is also impossible to reduce the capacitance by increasing the number of layers of the winding in the calculation formula of the capacitance Cp.

저 전류의 리액터류에서 (최대 수 A 정도)라면 프로그래시브(Prograssive), 뱅크드(Banked), 단면(Sectioned) 권선법 등으로 정전 용량을 저감시킬 수 있으나, 평각 코일을 사용하는 전류가 수십 암페어급 리액터만 하여도 일반적인 권선 (Convential winding) 이외에 특별한 방법 적용이 매우 어렵다.In low current reactors (up to a few amps), the capacitance can be reduced by progressive, banked, sectioned windings, etc. Ampere-type reactors are very difficult to apply in a special way in addition to conventional windings.

도 7 (a)에서 권선의 턴 수 사이의 정전용량(Ct)은 동일 층의 권선의 턴 수 사이 및 다른 층의 권선의 턴과 형성되므로, 전체적으로는 턴간의 정전용량이 직, 병렬결선 되어 아주 복잡하게 되어 있으며 다층의 경우는 권선의 정전용량이 통상 권선의 턴 수 사이의 정전용량(Ct)에 비하여 매우 크게된다.In FIG. 7 (a), the capacitance Ct between the turns of the windings is formed between the turns of the windings of the same layer and the turns of the windings of another layer, so that the capacitance between turns is directly and in parallel. It is complicated and in the case of multilayers, the capacitance of the winding is usually very large compared to the capacitance Ct between the turns of the winding.

특히, 평각 코일의 층수가 짝수인 경우(2층, 4층, 6층..)는 시작부분과 끝 부분이 근접하게 되어 전체 권선의 정전용량이 매우 크게된다.In particular, when the number of layers of the flat coil is even (2, 4, 6 layers), the start and end portions are close to each other, and the capacitance of the entire winding is very large.

이러한 권선의 정전용량은 리액터가 리액터로 동작하는데 범위를 제한하게 되는데 리액터의 인덕턴스를 L, 정전용량을 C 라면 리액터는 공진 주파수 (Resonance frequency)(Fr)점을 가지게 된다.The capacitance of this winding limits the range in which the reactor operates as a reactor. If the inductance of the reactor is L and the capacitance is C, the reactor has a resonance frequency (Fr) point.

공진주파수(Fr)는 다음 식으로 나타낼 수 있다.The resonance frequency Fr can be expressed by the following equation.

Fr = 1/2p(LC)1/2Fr = 1 / 2p (LC) 1/2

즉, 공진주파수 이하에서는 리액터가 리액터(인덕터)로 동작하지만 공진주파수 이상에서는 리액터로서의 특성을 잃게 되 버린다.That is, the reactor operates as a reactor (inductor) below the resonance frequency, but loses the characteristics as a reactor above the resonance frequency.

본 발명은 이러한 종래 기술의 제반 단점인, 작업성, 경제성, 고주파 특성, 캐패시턴스 특성 등의 문제점을 해결한 작업성이 우수하고, 리액터내에 형성되는 캐패시턴스의 실효 분포를 감소시켜 임피던스의 고주파 특성이 현저하게 개선하고, 고주파수에서의 표피효과의 감소와 코일 권선의 자연 대류에 의한 방열의 극대화 및 과부하 내량의 증가를 통하여 전기적 특성을 개선하며, 동선 코일의 자재를 절감할 수 있는 리액터를 제공하기 위한 것이다.The present invention is excellent in workability, which solves the problems of workability, economical efficiency, high frequency characteristics, capacitance characteristics, etc., which are all disadvantages of the prior art, and reduces the effective distribution of capacitance formed in the reactor, thereby making the high frequency characteristic of impedance significant. To improve the electrical characteristics and reduce the material of the copper coil by reducing the skin effect at high frequency, maximizing heat dissipation due to the natural convection of the coil winding, and increasing the overload resistance. .

도 1 (a)는 종래의 다층 평각 코일을 갖는 리액터의 외형도,1 (a) is an external view of a reactor having a conventional multilayer flat coil,

도 1 (b)는 본 발명의 한 실시예에 따른 타원형 타권 핼리시스로 권선된 평각 코일을 갖는 리액터의 외형도,Figure 1 (b) is an external view of a reactor having a flat coil wound with an elliptical winding another helisis according to an embodiment of the present invention,

도 2 (a)는 도 1 (a)에 도시한 종래의 리액터의 분해 사시도,Figure 2 (a) is an exploded perspective view of the conventional reactor shown in Figure 1 (a),

도 2 (b)는 도 1 (b)에 도시한 본 발명에 따른 리액터의 분해 사시도,Figure 2 (b) is an exploded perspective view of the reactor according to the present invention shown in Figure 1 (b),

도 3 (a)는 도 1 (a)에 도시한 종래의 리액터의 외형도에 있어서 선 I-I를 따라 절취하여 도시한 리액터의 종단면도,FIG. 3 (a) is a longitudinal sectional view of the reactor taken along line I-I in the outline view of the conventional reactor shown in FIG. 1 (a);

도 3 (b)는 도 1 (b)에 도시한 본 발명에 따른 리액터의 외형도에 있어서 선 II-II를 따라 절취하여 도시한 리액터의 종단면도,Figure 3 (b) is a longitudinal cross-sectional view of the reactor cut along the line II-II in the outline of the reactor according to the present invention shown in Figure 1 (b),

도 4 (a)는 도 1 (a)에 도시한 종래의 리액터의 외형도에 있어서 선 A-A를 따라 절취하여 도시한 리액터의 횡단면도,4 (a) is a cross-sectional view of a reactor taken along line A-A in the outline of the conventional reactor shown in FIG. 1 (a),

도 4 (b)는 도 1 (b)에 도시한 본 발명에 따른 리액터의 외형도에 있어서 선 B-B를 따라 절취하여 도시한 리액터의 횡단면도,4 (b) is a cross-sectional view of the reactor cut along the line B-B in the outline of the reactor according to the present invention shown in FIG. 1 (b),

도 5 (a)는 도 4 (a)에 도시한 종래의 다층 평각 리액터의 열 방산을 설명하기 위한 부분단면도,FIG. 5 (a) is a partial cross-sectional view for explaining heat dissipation of the conventional multilayer flat reactor shown in FIG. 4 (a);

도 5 (b)는 도 4 (b)에 도시한 본 발명의 리액터의 열 방산을 설명하기 위한 부분단면도,5 (b) is a partial cross-sectional view for explaining the heat dissipation of the reactor of the present invention shown in FIG. 4 (b),

도 6 (a, b)는 종래의 리액터의 동선 코일내 와류 손실 및 복도체 관계를 설명하기 위한 도면,6 (a, b) is a view for explaining the eddy current loss and corridor relationship in the copper coil of a conventional reactor,

도 6 (c, d)는 본 발명의 리액터의 동선내 와류 손실 및 복도체 관계를 설명하기 위한 도,Figure 6 (c, d) is a view for explaining the in-line eddy current loss and corridor relationship of the reactor of the present invention,

도 7 (a)는 종래의 리액터의 권선내 정전용량 분포를 설명하기 위한 단면도,7 (a) is a cross-sectional view for explaining the distribution of capacitance in a winding of a conventional reactor;

도 7 (b)는 본 발명의 리액터의 권선내 정전용량 분포를 설명하기 위한 단면도,Figure 7 (b) is a cross-sectional view for explaining the capacitance distribution in the winding of the reactor of the present invention,

도 8은 종래 기술과 본 발명의 방식을 개자로에 적용시 인덕턴스의 주파수특성을 비교하기 위한 "개자로 리액터의 인덕턴스 vs 주파수특성" 그래프,8 is a graph of "Inductance vs. Frequency Characteristics of Reactor Furnace" for comparing the frequency characteristics of inductance when the prior art and the method of the present invention are applied to the individual furnace;

제 9 도는 종래 기술과 본 발명의 방식을 폐자로에 적용시 임피던스의 주파수특성을 비교하기 위한 "폐자로 리액터의 임피던스 vs 주파수특성" 그래프이다.FIG. 9 is a graph of "impedance vs. frequency characteristic of reactor with the reactor" for comparing the frequency characteristics of the impedance when applying the prior art and the scheme of the present invention to the reactor.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1 : 상부 요크 코어 2 : 요크 코어의 중앙 다리부1: upper yoke core 2: center leg of the yoke core

3 : 평각 코일 4 : 요크 코어의 외측 다리부3: flat coil 4: outer leg of yoke core

5 : 갭 6 : 평각 코일의 층간 절연재5: gap 6: interlayer insulation of flat coil

7 : 평각 코일의 내측 절연재 10 : E 자형 다층 철심 요크 코어7: Inner insulation of flat coil 10: E-shaped multilayer iron core yoke core

B : 코일 권선의 반경방향 두께 ST : 코일 권선의 축방향 길이B: radial thickness of coil winding ST: axial length of coil winding

MLT : 코일 권선의 평균길이 CW : 요크 코어의 창폭MLT: Average length of coil winding CW: Window width of yoke core

CS : 요크 코어의 코어 적층 두께 WH : 요크 코어의 창높이CS: Core lamination thickness of yoke core WH: Window height of yoke core

lm: 요크 코어의 평균 자로장 e:리액터에 인가되는 전압(단자전압)l m : Average magnetic field length of yoke core e: Voltage applied to reactor (terminal voltage)

I : 코일 권선에 흐르는 전류 R : 코일 권선의 저항I: Current flowing through coil winding R: Resistance of coil winding

N : 코일 권선의 턴 수 F : 요크 코어에 흐르는 자속N: Number of turns of coil winding F: Magnetic flux flowing in yoke core

NL : 코일 권선의 층 수 CA : 코일 권선 주변의 대류NL: number of layers of coil winding CA: convection around coil windings

W : 코일 권선용 동선의 폭 t : 코일 권선용 동선의 두께W: Width of copper winding for coil winding t: Thickness of copper winding for coil winding

Cc : 코일 권선과 요크 코어간 정전용량Cc: capacitance between coil winding and yoke core

Cl : 코일 권선의 층간 정전용량 Ct : 코일 권선의 턴간 정전용량Cl: Interlayer capacitance of coil winding Ct: Interturn capacitance of coil winding

Fr : 공진 주파수 Cp : 코일 권선의 실효 정전용량Fr: resonant frequency Cp: effective capacitance of coil winding

f : 주파수 L : 인덕턴스f: frequency L: inductance

Z : 임피던스 Ac: 요크 코어의 실효 단면적Z: Impedance A c : Effective cross section of yoke core

B : 요크 코어의 자속밀도 ε : 절연재의 유전상수B: magnetic flux density of yoke core ε: dielectric constant of insulating material

H : 리액터에서의 자계의 세기H: strength of magnetic field in reactor

본 발명의 한 실시예에 따른, 직류 및 교류회로에 사용하는 리액터는,According to one embodiment of the present invention, a reactor for use in DC and AC circuits,

2개의 외측 다리부와 1개의 중앙 다리부를 포함하는 E 자형 다층 철심 코어, 및An E-shaped multilayer iron core core comprising two outer legs and one central leg, and

평각 동선을 타원형 타권 핼리시스 형태로 권선하여 평각 코일Flat coil by winding flat copper wire in the form of oval cross-border halisys

을 포함하고, 상기 평각 코일이 상기 철심 코어의 중앙 다리부에 삽입되는 것을 특징으로 한다.It includes, characterized in that the flat coil is inserted into the central leg of the core core.

상기 리액터는, 개자로 방식을 구성하거나, 상부 요크 코어를 더 포함하여, 폐자로 방식을 구성한다.The reactor may be configured as a closed type system, or further including an upper yoke core to configure a closed type system.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 2개의 외측 다리부와 1개의 중앙 다리부를 포함하는 E 자형 다층 철심 코어, 및 평각 코일을 포함하고, 직류 및 교류회로에 사용하는 리액터를 제조하는 방법은,According to another embodiment of the present invention, a method for manufacturing a reactor for use in direct current and alternating current circuits, comprising an E-shaped multilayer iron core core comprising two outer legs and one central leg, and a flat coil,

상기 평각 코일의 넓은 면이 축방향과 수직하게 타원형으로 타권되고, 전체적으로 타원형 타권 핼리시스 구조로 권선하는 단계, 및Winding the wide face of the flat coil into an oval shape perpendicular to the axial direction and winding in an elliptical other winding helical structure as a whole; and

상기 타원형 타권 핼리시스로 권선된 평각 코일을 상기 철심 코어의 중앙 다리부에 삽입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.And inserting a flat coil wound with the elliptical cross winding halisis into a central leg of the core core.

(실시예)(Example)

이하, 본 발명의 한 실시예에 따른 리액터를, 도 1 (b), 도 2 (b), 도 3 (b)를 참조하여, 상세히 설명한다.Hereinafter, a reactor according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 (b), 2 (b) and 3 (b).

도 1 (b)는 본 발명의 한 실시예에 따른 타원형 타권 핼리시스로 권선된 평각 코일을 갖는 리액터의 외형도이고, 도 2 (b)는 도 1 (b)에 도시한 리액터의 분해 사시도이며, 도 3 (b)는 도 1 (b)에 도시한 본 발명에 따른 리액터의 외형도에 있어서, 선 II-II를 따라 절취하여 도시한 종단면도이다.Figure 1 (b) is an external view of a reactor having a flat coil coiled with an elliptical winding another helisis according to an embodiment of the present invention, Figure 2 (b) is an exploded perspective view of the reactor shown in Figure 1 (b) 3 (b) is a longitudinal cross-sectional view taken along the line II-II of the reactor according to the present invention shown in FIG. 1 (b).

도 1 (b)에 있어서, 설명의 편의를 위해, 도 1 (a)에 도시한 구성요소와 동일한 구성요소에는 동일한 참조 부호를 붙이고, 용어 등은 특별히 규정하지 않는다.In Fig. 1 (b), for convenience of explanation, the same reference numerals are given to the same components as those shown in Fig. 1 (a), and terms and the like are not particularly defined.

다시 말하면, 상부 요크 코어부(1), E 자형 다층 철심 요크 코어(10), 철심 요크 코어(10)의 중앙 다리부(2), 및 2개의 외측 다리부(4)와, 상부 요크 코어부 (1)과 각각의 다리부(2, 4)의 사이에 삽입되는 절연재에 의한 갭(5)는 도 1 (a)에 도시한 바와 같다.In other words, the upper yoke core portion 1, the E-shaped multilayer iron core yoke core 10, the center leg portion 2 of the iron core yoke core 10, and the two outer leg portions 4, and the upper yoke core portion The gap 5 by the insulating material inserted between (1) and each leg part 2 and 4 is as showing to FIG. 1 (a).

본 발명의 실시예에 따른 리액터의 타원형 타권 핼리시스로 권선된 평각 코일(3)은 일반적으로 동선 코일(3)로 제작된다. 그러나, 동선 코일에 한정되지 않는다는 것을 인지하여야 한다.The flat coil 3 wound by the elliptical cross-border halixi of the reactor according to the embodiment of the present invention is generally made of a copper wire coil 3. However, it should be appreciated that it is not limited to copper wire coils.

그러나, 본 발명에 따른 리액터에 사용되는 평각 코일은 도 2 (b) 및 도 3 (b)의 평각 동선을 타원형 타권 핼리시스(Elliptical edge-wise helicies) 형태로 권선한다. 여기서, 타원형 타권 핼리시스라 함은 종래의 리액터에서 통상 사용되는 평각 동선 코일의 넓은 면을 축 방향으로 구부리는 방법과는 달리, 평각 동선 코일의 좁은 면을 축 방향으로 구부림으로써, 평각 동선 코일의 넓은 면은 축방향과 수직하게 놓이게 되는 것으로 전체적으로는 도 2 (b)에 나타낸 바와 같은 나선형을 이루는 권선 방법을 말한다. 이러한 권선 방법을 위에서 보면, 도 3 (b)에 도시한 바와 같이 경기장의 트랙과 같은 형태를 취한다. 이하에서는 단순히, 이것을 타원형 타권 핼리시스로 권선된 평각 코일(3)이라 칭한다.However, the flat coil used in the reactor according to the present invention winds the flat copper wires of FIGS. 2 (b) and 3 (b) in the form of elliptical edge-wise helicies. Here, the elliptical other winding halisis is different from the method of bending the wide surface of the flat copper coil commonly used in the conventional reactor in the axial direction, and by bending the narrow surface of the flat copper coil in the axial direction, the wide of the flat copper coil The surface is placed perpendicular to the axial direction and refers to a spiral winding method as shown in FIG. 2 (b) as a whole. Looking at this winding method, as shown in Figure 3 (b) takes the form of a track of the stadium. In the following, this is simply referred to as a flat coil 3 wound with an ellipsoidal winding halisys.

이 타원형 타권 핼리시스로 권선된 평각 코일(3)은 도 2 (b)에 도시한 바와 같이, E 자형 철심 요크 코어(10)의 중앙 다리부(4)에 삽입한다. 타원형 타권 핼리시스로 권선된 평각 코일(3)을 삽입하고, 상부 요크 코어부(1)를 철심 요크 코어(10)의 각각의 다리 끝단부에 절연재를 삽입하여 조립하는 것은 종래의 리액터와 동일하다.The flat coil 3 wound by this elliptical winding halisis is inserted into the center leg 4 of the E-shaped iron core yoke core 10, as shown in FIG. Inserting the flat coil 3 wound with an elliptical winding halisys and assembling the upper yoke core portion 1 by inserting an insulation material at each leg end of the iron core yoke core 10 is the same as that of a conventional reactor. .

이하, 본 발명에 따른 타원형 타권 핼리시스 평각 코일을 갖는 리액터의 특성에 대해, 도 4 (b), 도 5 (b), 도 6 (c, d), 도 7 (b)를 참조하여, 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to Figure 4 (b), Figure 5 (b), Figure 6 (c, d), Figure 7 (b) with respect to the characteristics of the reactor having an elliptical winding Helicis flat coil according to the present invention; Explain.

먼저, 본 발명 리액터 특성을 상세히 설명하기 위하여 리액터 원리에 대해, 수식을 간단히 도입하여 설명하면,First, in order to explain the reactor characteristics of the present invention in detail, the reactor principle is briefly introduced with a formula,

첫째 패러데이 법칙(Faraday law)법칙에 의해 리액터의 전압(단자 전압은 아래와 같은 수식에 의해 구해질 수 있다.First, according to Faraday's law, the reactor's voltage (terminal voltage can be calculated by the following equation.

e=%IX=L(di/dt)=N(dΦ/dt)e =% IX = L (di / dt) = N (dΦ / dt)

LI = NΦ = NBAC… 식 1LI = NΦ = NBA C ... Equation 1

여기서, e : 리액터 전압(단자전압), %IX : % 리액턴스 강하, di/dt : 전류의 시간 변화율(미분), N : 리액터 권선의 턴 수, dΦ/dt : 자속의 시간적 변화율(미분), L : 인덕턴스, I : 전류, B : 자속밀도, AC: 코어의 실효 단면적이다.Where e: reactor voltage (terminal voltage),% IX:% reactance drop, di / dt: rate of change of current (differential), N: number of turns of reactor winding, dΦ / dt: rate of change of magnetic flux (differential), L: inductance, I: current, B: magnetic flux density, A C : effective cross-sectional area of the core.

또한, 암페어 법칙(Ampere Law)에서 다음의 식이 성립한다.Also, in Ampere Law, the following equation holds.

H lm= N I … 식 2H l m = NI. Equation 2

여기서, H : 자계의 세기, lm: 자로의 길이, N : 리액터 권선의 턴 수, I는 전류이다.Where H is the strength of the magnetic field, l m is the length of the path, N is the number of turns of the reactor winding, and I is the current.

식 1)에서, LI= NBAc→I= NBAc/L, 양변에 N을 곱하면,In equation 1), LI = NBA c → I = NBA c / L, multiply both sides by N,

NI= N2BAC/L이 유도된다. 이를 식 2)에 대입하면,NI = N 2 BA C / L is derived. Substituting this in equation 2),

H lm= NI = N2BAc/L, 그리고 B= μ0μσH 이므로H l m = NI = N 2 BA c / L, and B = μ 0 μ σ H

따라서,therefore,

L= N2BAc/Hlm= μ0μσN2Ac/lm… 식 3L = N 2 BA c / H m = μ 0 μ σ N 2 A c / l m . Expression 3

이 식 3)은 갭(5)이 없는(Gapless) 경우이며, 통상 갭(5)을 삽입하는 리액터의 경우 다음 식이 성립한다.This equation 3) is a case where there is no gap 5, and in the case of a reactor in which the gap 5 is inserted, the following equation is established.

L=(0.4 πAcN2* 10-8)/(lg+ lmσ)L = (0.4 πA c N 2 * 10 -8 ) / (l g + l m / μ σ )

여기서, lg: 갭(5)의 길이, μσ: 코어의 상대 투자율, μ0: 진공중의 투자율 =0.4 π* 10-8Where l g : length of the gap 5, μ σ : relative permeability of the core, μ 0 : permeability in vacuum = 0.4 π * 10-8

위의 식에서 리액터의 인덕턴스(L)은 권선 코일의 턴 수(N)의 제곱과, 코어의 단면적(Ac)의 곱에 비례하며 갭의 길이(lg)에 반비례함을 알 수 있다.In the above equation, it can be seen that the inductance L of the reactor is proportional to the product of the square of the turn number N of the winding coil and the cross-sectional area A c of the core and is inversely proportional to the length of the gap l g .

본 발명의 경우, 도 3 (b)에 도시한 바와 같이 권선 코일이 타원 구조이므로 코어 단면적 선택이 종래의 경우처럼 자유자재이다.In the case of the present invention, since the winding coil is an elliptic structure as shown in FIG.

즉, 종래 기술의 장점인 코어선택상의 넓은 범위를 그대로 갖고 있다.That is, it has a wide range of core selection phases, which is an advantage of the prior art.

식에서 권선의 턴 수(N)를 증가시킬 경우, 코어의 자속 밀도가 감소하여 소음 문제 및 코어 손실이 감소되는 장점이 있으나, 인덕턴스(L)가 증가함을 알 수 있다.In the equation, if the number of turns N of the windings is increased, the magnetic flux density of the core is reduced, and the noise problem and the core loss are reduced. However, it can be seen that the inductance L is increased.

따라서, 소정의 인덕턴스(L)를 얻기 위해서는 인덕턴스(L)가 갭(5)의 길이 (lg)에 반비례하므로, 갭(5)의 길이를 적정치로 증가시켜야 한다.Therefore, in order to obtain a predetermined inductance L, since the inductance L is inversely proportional to the length l g of the gap 5, the length of the gap 5 must be increased to an appropriate value.

그러므로, 이러한 경우에는 갭(5)을 다분할시켜야 하는 등 다른 문제점이 발생하며 갭을 1개소로 하여 갭이 클 경우, 자속 확대(Fringing Effect) 현상이 발생하여 손실이 급증하고, 인덕턴스 값이 계산치와 잘 맞지 않는 결과가 생기게 된다.Therefore, in this case, another problem arises, such as the need to divide the gap 5, and when the gap is large as one place, a magnetic flux enlargement phenomenon occurs and the loss rapidly increases, and the inductance value is calculated. The result does not fit well with.

자로의 길이(lm)와 갭(5)의 길이 등은 하나 방법(HANA Method)(Design of Reactances Transformer which carry direct current.- C.R. HANNA)에 따라 최적치를 선정하는데, 일반적으로 시판 중인 표준 코어 등을 사용시는 코어에서 동선(권선)이 들어 갈 수 있는 창(Window) 치수가 일정하므로 권선의 턴 수는 전류의 크기 등을 고려하여 볼 때, 매우 제한적이다. 따라서, 리액터에 있어서 코어의 단면적을 자유자재로 선택 할 수 있다는 것은 매우 큰 장점이다.The length of the furnace (l m ) and the length of the gap (5) are selected according to the HANA Method (Design of Reactances Transformer which carry direct current .-- CR HANNA). In the case of using, since the size of the window that the copper wire (winding) can enter from the core is constant, the number of turns of the winding is very limited in consideration of the magnitude of the current. Therefore, it is a great advantage to be able to freely select the cross-sectional area of the core in the reactor.

따라서, 본 발명의 경우 이러한 장점은 그대로 가지고 있으면서 권선상의 기술로 우수한 특성을 가지게 된다.Therefore, in the case of the present invention has the advantage as it is, while having the advantages as the technology on the winding.

이하, 도 4 (b), 도 5 (b), 도 6 (c, d), 도 7(b)를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 리액터의 여러 가지 특성에 대해 설명한다.Hereinafter, various characteristics of the reactor according to the exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4B, 5B, 6C, and 7B.

도 4 (b)에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 리액터는 동선의 폭이 반경방향(Radial Direction)과 나란하도록 권선되어 있다. 따라서 소정의 턴 수로 권선하기 위하여 도 6 (c)와 같이 평각 코일의 두께가 얇고 폭이 넓은 것을 사용하는고, 이것은 동선에서의 와류손, 순환 전류손 및 동선의 표피 효과를 저감하는데 매우 이상적이다.As shown in FIG. 4 (b), the reactor according to the embodiment of the present invention is wound so that the width of the copper wire is parallel to the radial direction. Therefore, in order to wind a predetermined number of turns, a thin coil having a wide thickness and a wide width as shown in FIG. 6 (c) are used, which is ideal for reducing eddy current loss, circulating current loss, and skin effect of copper wire in copper wire. .

또한 도 6 (d)에 도시한 바와 같이, 복도체를 사용시는 병렬로 사용하므로 별도의 전위(Transposition)작업 등이 필요 없게 되어, 리액터의 제조 작업성은 현저하게 높아짐을 알 수 있다.In addition, as shown in Fig. 6 (d), since the corridor is used in parallel, it is not necessary to perform a separate transposition work, and it can be seen that the manufacturing workability of the reactor is significantly increased.

도 6 (d)에 도시한 바와 같이, 소선(a, b, c, d)은 병렬로 구성되어, 권선방향(반경방향)으로 권선되어 있기 때문에, 아래와 같은 특징을 갖고 있다.As shown in Fig. 6D, the element wires a, b, c, and d are configured in parallel and are wound in the winding direction (radial direction), and thus have the following characteristics.

첫째로, 도 6 (a, b)에 도시한 종래의 리액터와 비교하여 볼 때, 각각의 소선이 동일한 평균장(길이)을 갖게 되고, 그러므로, 각각의 소선 저항이 동일하다. 따라서, 소선간 전위차에 의한 손실 발생이 전혀 없다.First, as compared with the conventional reactor shown in Figs. 6A and 6B, each element wire has the same average length (length), and therefore, each element wire resistance is the same. Therefore, there is no loss due to the potential difference between element wires.

둘째로, 누설 자계 등에 대하여 균등한 기하학적 거리를 유지하므로, 자계의변화를 상쇄하는 방향으로 발생하는 소선내의 순환 전류손이 극히 적다. 그러므로 본 발명의 경우, 부하 전류에 의한 순수 동 손실 이외에는 손실이 거의 없다고 할 수 있다. 따라서, 손실 측면에서 매우 우수하여 고효율 기기가 될 수 있다.Second, since the geometric distance is maintained equal to the leakage magnetic field, the circulating current loss in the element wire generated in the direction of canceling the change of the magnetic field is extremely small. Therefore, in the case of the present invention, there can be almost no loss other than pure copper loss by the load current. Therefore, it is very excellent in terms of loss and can be a high efficiency device.

즉, 본 발명에 따른 리액터에 있어서, 전류의 크기에 따라 동선 선택의 폭이 매우 넓게되므로 종래의 경우보다 매우 효과적이다.That is, in the reactor according to the present invention, since the width of the copper wire selection becomes very wide according to the magnitude of the current, it is more effective than the conventional case.

도 5 (b)는 리액터의 자연 대류(CA)에 의한 냉각 효과를 설명하기 위한 것으로, 도면에 있어서, 평각 코일(3)의 모든 부분이 공기와 접촉하여 자연 대류되므로, 도 5 (a)에 도시한 종래의 리액터와 같은 별도로 냉각 통로를 설치하지 않아도, 냉각 효과가 매우 우수함을 알 수 있다.FIG. 5 (b) is for explaining the cooling effect due to the natural convection CA of the reactor. In FIG. 5, since all parts of the flat coil 3 are naturally convection in contact with air, It is understood that the cooling effect is very excellent even without providing a separate cooling passage like the conventional reactor shown.

일반적인 주위 온도를 제외한 권선내의 온도 상승치(θ)는 다음 식으로 나타낼 수 있다.The temperature rise value θ in the winding excluding the general ambient temperature can be expressed by the following equation.

θ = K * (Wcu/Sc)0.8 θ = K * (Wcu / Sc) 0.8

여기서, θ :온도 상승치, K : 주위 온도 및 코어 구조 등에 따른 상수, Sc : 권선내의 방열 면적, Wcu : 손실Where θ: temperature rise value, K: constant according to ambient temperature and core structure, Sc: heat dissipation area in winding, Wcu: loss

이 식은 권선의 내외측 동선의 방열 조건을 동일하다고 가정한 경우이다. 즉, 종래 의 리액터의 경우, 내측 평각 코일과 외측 평각 코일이 동일한 방열 조건을 가질 수 없어 동일한 온도 상승치를 가질 수 없다. 권선의 방열 면적(Sc) 및 전체 손실(Wc)이 같다고 볼 경우, 그리고 코어 형상 및 기타 외부 조건이 같아 파라미터인 상수(K)가 같다고 가정하면, 본 발명의 경우, 도 5 (b)에서 나타낸 바와 같이 리액터의 전체 평각 코일이 자연 냉각 대류(CA)와 접촉되므로 권선 중의 한 부분에서 발생할 수 있는 국부 과열점(Hot spot)이 발생하지 않는다. 즉, 모든 동선이 동일한 방열 상태를 가진다고 볼 수 있으며, 권선 전체로 보면 평균적인 권선의 온도 상승이 종래의 기술보다 낮아진다는 것을 알 수 있다.This equation assumes the same heat dissipation conditions for the inner and outer copper wires of the winding. That is, in the conventional reactor, the inner flat coil and the outer flat coil cannot have the same heat dissipation condition and thus cannot have the same temperature rise value. In the case of the heat dissipation area Sc and the total loss Wc of the winding being the same, and assuming that the parameter K is the same as the core shape and other external conditions are the same, in the case of the present invention, it is shown in FIG. As such, the entire flat coil of the reactor is in contact with natural cooling convection (CA), so that there is no local hot spot that may occur in one part of the winding. That is, it can be seen that all the copper wires have the same heat dissipation state, and it can be seen that the temperature rise of the average winding is lower than that of the prior art in the whole winding.

따라서, 종래 기술의 경우, 내측 동선(도 5 (a)의 검정색 표시)이 거의 방열 할 수 없으므로, 실제 권선의 온도 상승이 증가하게 된다.Therefore, in the prior art, since the inner copper wire (black display in Fig. 5A) can hardly radiate heat, the temperature rise of the actual winding is increased.

아래의 표 2에 나타낸 "열전도성 표"를 보면 알미늄, 동, 은 등의 비철 금속류를 제외한 절연재 등은 열전도율이 매우 낮다. 따라서, 종래 기술의 경우 내측 동선은 층간 절연재 및 외측 동선 등으로 인하여 방열이 매우 어려운 반면, 본 발명의 경우는 방열 특성이 매우 우수하다는 것을 알 수 있다.Looking at the "thermal conductivity table" shown in Table 2 below, the insulating material except for non-ferrous metals such as aluminum, copper, silver, and the like has a very low thermal conductivity. Therefore, in the case of the prior art, the inner copper wire is very difficult to dissipate due to the interlayer insulating material and the outer copper wire.

알미늄(Al)Aluminum (Al) 5.14W/(in,0C)5.14 W / (in, 0C) 동(Copper)Copper 9.769.76 은(Silver)Silver 10.710.7 크라프트 지(Kraft paper)Kraft paper 0.0030.003 화이버(Fiber)Fiber 0.0070.007 폴리에스테르 필름(Polyester film)Polyester film 0.0040.004 공기(Air)Air 0.000750.00075

(표 2) 열전도성 비교표(Table 2) Thermal conductivity comparison table

이러한 방열 특성은 리액터의 제조 원가를 저감시키는데 매우 큰 비중을 차지한다. 시험 결과로 보면, 본 발명에 따른 리액터에서의 온도 상승은, 동일 단면적의 평각 코일을 사용한 종래의 리액터의 경우 보다 + 25%의 전류를 더 흘려도 규정된 온도 상승을 만족시킬 수 있다.This heat dissipation property is very important to reduce the manufacturing cost of the reactor. As a result of the test, the temperature rise in the reactor according to the present invention can satisfy the prescribed temperature rise even if a current of + 25% is further flowed than in the case of the conventional reactor using the flat coil having the same cross-sectional area.

즉, 1/1.25 = 0.8 이므로 종래의 경우 보다, 본 발명에 따른 리액터에 사용되는 평각 코일의 중량을 20 % 절감할 수 있다는 것이다. 따라서, 본 발명에 따른리액터는 매우 경제적인 제품 제작이 가능하다.That is, since 1 / 1.25 = 0.8, the weight of the flat coil used in the reactor according to the present invention can be reduced by 20% than in the conventional case. Therefore, the reactor according to the present invention can produce a very economical product.

한편, 본 발명에 따른 리액터는 동일한 단면적 기준이라면 과부하 내량이 우수하여 내구성이 매우 높다고 볼 수 있다.On the other hand, the reactor according to the present invention can be seen that the durability is very high because the overload resistance is excellent based on the same cross-sectional area.

이하, 도 7 (b)를 참조하여 본 발명에 의한 리액터의 정전용량의 실효 분포에 대해 설명한다.Hereinafter, the effective distribution of the capacitance of the reactor according to the present invention will be described with reference to FIG. 7B.

도 7 (b) 는 본 발명의 리액터에서 정전용량의 분포 상태를 설명하기 위한 단면도로이다.7 (b) is a cross-sectional view for explaining the distribution state of the capacitance in the reactor of the present invention.

도 7 (b)에 있어서, 코일 권선 자체의 정전 용량은 코일의 턴 사이의 정전 용량(Ct)만이 존재한다. 또한 턴 사이의 정전 용량(Ct)은 전체적으로 직렬 연결되어 있으므로, 본 발명의 경우 전권선의 정전 용량(Cp)은 다음 식으로 간단히 나타낼 수 있다.In Fig. 7 (b), the capacitance of the coil winding itself is only the capacitance Ct between turns of the coil. In addition, since the capacitance Ct between turns is entirely connected in series, in the present invention, the capacitance Cp of the whole winding can be simply expressed by the following equation.

Cp = Ct/N, 여기서, N : 턴 수, Ct : 턴 사이의 정전 용량Cp = Ct / N, where N is the number of turns and Ct is the capacitance between turns

따라서, 본 발명에 따른 리액터의 권선의 분포 정전용량이 매우 작게 된다.Thus, the distribution capacitance of the windings of the reactor according to the invention is very small.

즉, 본 발명의 리액터는 종래의 기술에 따른 리액터보다 더 높은 공진 주파수(Fr)을 갖게 되므로, 리액터에서의 동작 범위가 매우 커 진다는 것을 알 수 있다.That is, since the reactor of the present invention has a higher resonance frequency (Fr) than the reactor according to the prior art, it can be seen that the operating range in the reactor is very large.

이하, 본 발명에 따른 리액터와 종래의 리액터에서의 정전 용량의 분포 값을 비교 설명한다.Hereinafter, the distribution value of the capacitance in the reactor according to the present invention and the conventional reactor will be described.

상기에서 언급한 바와 같이 종래의 리액터에 있어서의 정전 용량의 실효 분포값은 다음과 같다.As mentioned above, the effective distribution value of the capacitance in the conventional reactor is as follows.

Cp =(4 * Cc/3 * NL) * (1- 1/NL),Cp = (4 * Cc / 3 * NL) * (1- 1 / NL),

여기서, NL은 코일 권선의 층 수로서 일반적으로 3∼4층이고, 그러므로 NL, 즉, 층수를 최대치인 4층으로 가정하는 경우, 정전 용량의 실효 분포 값은Here, NL is generally three to four layers as the number of layers of the coil winding, and therefore, when NL, i.e., the maximum number of layers is assumed to be four layers, the effective distribution value of the capacitance is

NL=4를 상기 식에 대입하면,Substituting NL = 4 into the above equation,

Cp =0.25 * Cc 이 된다Cp = 0.25 * Cc

즉, 최소값을 가정하여도 정전용량의 실효 분포는 철심 요크 코어(10)의 중앙 다리부와 권선 코일(3)의 첫 층의 정전용량(Cc)의 25%가 된다.That is, even if the minimum value is assumed, the effective distribution of the capacitance is 25% of the capacitance Cc of the central leg of the iron core yoke core 10 and the first layer of the winding coil 3.

한편, 본 발명에 따른 리액터에 있어서의 정전 용량의 실효 분포 값은On the other hand, the effective distribution value of the capacitance in the reactor according to the present invention is

Cp = Ct/N,Cp = Ct / N,

여기서, N : 턴수, Ct=턴 간의 정전용량Where N = number of turns, Ct = capacitance between turns

상기 식과 같으며, N, 즉 턴 수는 같은 구조, 용량 및 치수의 리액터의 경우 NL 값의 4∼7 배가되므로N, that is, the number of turns is four to seven times the NL value for reactors of the same structure, capacity and dimensions.

N = 4 * NL (최소값 가정)N = 4 * NL (assuming minimum value)

Cp = Ct/4 * NL, (N : 턴수), (Ct=턴간의 정전용량)Cp = Ct / 4 * NL, (N: number of turns), (Ct = capacitance between turns)

상기 기존의 리액터와 같은 조건으로 NL=4 라고 하면,If NL = 4 under the same conditions as the conventional reactor,

Cp = Ct/16 = 0.0625 CtCp = Ct / 16 = 0.0625 Ct

또한, 리액터의 구조상 코일 턴 사이의 정전용량(Ct)의 값은 요크 코어와 권선 사이의 정전 용량(Cc)의 값 보다 매우 작으므로, 종래의 리액터의 정전용량의 실효 분포값(Cp) = 1 로 가정하면In addition, since the value of the capacitance Ct between the coil turns is much smaller than the value of the capacitance Cc between the yoke core and the winding due to the structure of the reactor, the effective distribution value Cp of the capacitance of the conventional reactor = 1 Assuming

본 발명의 리액터에 있어서의 정전용량 분포값(Ct) = 0.25 Cp 이하가 된다.The capacitance distribution value Ct in the reactor of the present invention is 0.25 Cp or less.

즉, 종래의 리액터보다 최소한 75% 이상의 정전용량의 실효 분포를 낮출 수 있는 구조가 된다는 것을 알 수 있다.That is, it can be seen that the structure that can lower the effective distribution of the capacitance at least 75% or more than the conventional reactor.

(실제 계산의 예)(Example of actual calculation)

이하, 본 발명에 따른 리액터와 종래 리액터에 있어서의 정전 용량의 실효 분포값을 실제 계산에 대해 설명한다.The actual calculation of the effective distribution value of the capacitance in the reactor according to the present invention and the conventional reactor will be described below.

실제로 DC 94A, 0.4mH 리플주파수 360HZ인 리액터의 경우를 대상으로 실제 계산을 하면, 종래의 리액터의 경우,In fact, the actual calculations for the reactor with DC 94A and 0.4mH ripple frequency 360HZ,

Cc =(0.0089 * MLT * ST * ε)/dCc = (0.0089 * MLT * ST * ε) / d

여기서, MLT: 권선 평균장, ST: 권선길이, ε : 유전상수, d= 절연거리(절연재 두께)이다.Where MLT: winding average length, ST: winding length, ε: dielectric constant, d = insulation distance (insulation material thickness).

Cc =(0.0089 * 290 * 4 * 3.0)/0.2 = 154.86 PFCc = (0.0089 * 290 * 4 * 3.0) /0.2 = 154.86 PF

Cp =(4 * Cc/3 * NL) * (1- 1/NL) =(4 * 154.86/3 * 4) * (1- 1/4)Cp = (4 * Cc / 3 * NL) * (1- 1 / NL) = (4 * 154.86 / 3 * 4) * (1- 1/4)

= 38.715 PF= 38.715 PF

반면, 본 발명에 의한 리액터의 경우On the other hand, in the case of a reactor according to the present invention

Ct = εO* S/d = 0.0885 * 30.42/0.05 = 53.8 PFCt = ε O * S / d = 0.0885 * 30.42 / 0.05 = 53.8 PF

(MLT= 2 * 105 * +2 * π * 15=304.2mm)(MLT = 2 * 105 * +2 * π * 15 = 304.2mm)

그러므로,therefore,

Cp = Ct/N = 53.8/13.5 = 3.9884 PFCp = Ct / N = 53.8 / 13.5 = 3.9884 PF

여기서, S는 턴 사이의 대전 면적, S=30.42Cm2, εO는 공기중에서 0.0885PF/Cm 이며, 피치(Pitch)는 0.5mm적용한다.Here, S is a charge area between turns, S = 30.42Cm 2 , ε O is 0.0885PF / Cm in air, and a pitch of 0.5 mm is applied.

위와 같이 실제 유전율이나 구조 등을 반영하여 계산하면 정전용량의 분포 값은 더 차이가 있다는 것을 알 수 있다.If the calculation reflects the actual permittivity or structure as above, it can be seen that the distribution value of the capacitance is further different.

(개자로 방식 리액터의 고주파 특성 비교)(Comparison of the high frequency characteristics of the reactor type reactor)

이하, 도 8을 참조하여 개자로 방식의 리액터의 고주파 특성에 대해 설명한다.Hereinafter, with reference to FIG. 8, the high frequency characteristic of the reactor by an individual method is demonstrated.

도 8 은 개자로 방식의 경우, 종래의 리액터와 본 발명의 타원형 타권 핼리시스 코일 권선을 갖는 리액터의 주파수에 따른 인덕턴스(L) 값의 특성을 비교 시험한 것이다.8 is a comparative test of the characteristics of the inductance (L) value according to the frequency of the reactor having a conventional reactor and the elliptical cross-circulation helical coil winding of the present invention in the case of the open-air method.

여기서, 실험은 리액터 등가회로에 따른 임피던스 측정기(Impedance Analyzer)에 의해 이루어진 결과이다.Here, the experiment is a result made by the impedance analyzer according to the reactor equivalent circuit.

도 8에서 점선으로 표시한 종래의 리액터는 약 5.7MHz의 주파수에서 공진이 발생하지만, 도 8에서 점선으로 표시한 본 발명의 리액터는 약 20 MHz 에서 공진을 일으킨다는 것을 알 수 있다.In the conventional reactor indicated by the dotted line in FIG. 8, resonance occurs at a frequency of about 5.7 MHz, but it can be seen that the reactor of the present invention indicated by the dotted line in FIG. 8 causes resonance in about 20 MHz.

이는 주파수에 따른 인덕턴스(L) 특성을 나타낸 것으로 본 발명의 리액터는 약 20 MHz에서 공진을 일으킨다. 즉 20 MHz까지는 리액터로서 동작을 한다는 것으로 이는 권선 특성에서 매우 중요하다. 즉 전원라인(Power line)에서의 전도성 노이즈(Conductive Noise)는 고조파 영역에서 10 MHz 이하의 영역이므로 이러한 권선 코일의 특성은 상용주파 이외에 전원용 필터의 노멀(Normal) 및 코먼(Common) 모드 리액터(인덕터)로도 충분한 사용가능한 성능을 보여준다는 것이다.This shows the inductance (L) characteristics according to the frequency, the reactor of the present invention causes resonance at about 20 MHz. That is, it operates as a reactor up to 20 MHz, which is very important in winding characteristics. That is, the conductive noise in the power line is less than 10 MHz in the harmonic range, so the characteristics of the winding coils are normal and common mode reactors (inductors) of the power filter in addition to the commercial frequency. ) Shows sufficient usable performance.

특히, 도 8에 도시한 특성은 상용 주파용의 규소 강판을 사용한 것이고, 고주파용 소재의 페라이트 등을 사용할 경우에는 고주파 리액터로 충분한 성능을 가진다는 것이다.In particular, the characteristic shown in Fig. 8 is that a silicon steel sheet for commercial frequency is used, and when a ferrite or the like for high frequency material is used, it has sufficient performance as a high frequency reactor.

개자로 방식의 리액터는 특성상 자로의 종단 부분에서 누설 자속이 발생하므로, 사용 범위가 제한적이기는 하지만, 폐자로 방식의 리액터 보다 포화 특성이 우수하고, 고주파에서의 직렬 인덕턴스(Ls)와 직렬저항(Rs) 특성을 이용하여 써어지 전압(Surge Voltage) 억제에 사용한다.Due to the characteristics of the open reactor reactor, leakage flux occurs at the end of the furnace, but its use range is limited, but it has better saturation characteristics than the reactor reactor, and the series inductance (Ls) and series resistance (Rs) at high frequencies are higher. It is used to suppress surge voltage by using) characteristic.

종래의 리액터의 경우는 고주파에서의 특성 유지가 어려워 사용이 곤란한 단점이 있다.Conventional reactors have a disadvantage in that they are difficult to maintain characteristics at high frequencies.

이러한 공진현상은 리액터 권선의 분포 정전 용량에 의한 것으로 종래의 리액터 기술로 된 경우 낮은 주파수 영역에서 공진을 일으키므로 권선의 정전용량이 크다는 것을 의미하며 5.7 MHz 이상에서는 리액터로서의 특성을 상실하고 커패시턴스처럼 동작함을 의미한다.The resonance phenomenon is due to the distribution capacitance of the reactor winding, which means that the winding capacitance is large because the resonance occurs in the low frequency region in the conventional reactor technology.At the above 5.7 MHz, the characteristics of the reactor lose the characteristics as the reactor and operate like capacitance. It means.

따라서 기존의 리액터는 인버터 및 기타 전원라인용의 필터 등에 사용되는 인덕터(리액터) 등으로는 매우 부적합함을 의미한다.Therefore, conventional reactors are very unsuitable for inductors (reactors) used in filters for inverters and other power lines.

(폐자로 방식 리액터의 고주파특성 비교)(Comparison of High Frequency Characteristics of Reactor Type Reactor)

이하, 도 9를 참조하여 폐자로 방식의 리액터의 고주파 특성에 대해 설명한다. 도 9는 폐자로 방식에 적용한 경우의 임피던스(Z)의 주파수에 따른 특성을 보인 것이다. 여기서 리액터는 DC 94A, 0.4mH, 리플주파수 360HZ 리액터를 사용하였다.Hereinafter, with reference to FIG. 9, the high frequency characteristic of the reactor of a closed type system is demonstrated. Figure 9 shows the characteristics according to the frequency of the impedance (Z) in the case of applying the method to the closed. The reactor used was a DC 94A, 0.4mH, ripple frequency 360HZ reactor.

동일한 치수, 턴 수, 동일한 코어 치수 등 제반 조건이 같은 경우의 종래의 리액터와 본 발명의 리액터의 임피던스 특성을 보인 것이다.The impedance characteristics of the conventional reactor and the reactor of the present invention when the same conditions, the same number of turns, and the same core size are the same are shown.

여기서, 실험은 리액터 등가회로에 따른 임피던스 측정기를 사용하여 이루어졌고, 그 결과를 도 9에 도시하였다.Here, the experiment was performed using an impedance measuring device according to the reactor equivalent circuit, and the results are shown in FIG. 9.

이상적인(Ideal) 경우의 고주파 특성은 권선의 정전용량의 분포가 전혀 없이, 주파수 증가에 따라 임피던스(Z) 특성이 Z= 2 * p * f * L 로 지속적으로 증가한다. 그러나, 실제로는 권선 정전용량에 의하여 소정 주파수에서 공진을 일으키는데 종래의 리액터의 경우, 약 3.3 MHz에서 공진을 일으키고, 본 발명의 경우 약 7 MHz 에서 공진을 일으킨다.In the ideal case, the high frequency characteristic has no distribution of the capacitance of the winding, and the impedance (Z) characteristic continuously increases to Z = 2 * p * f * L with increasing frequency. However, in practice, the winding capacitance causes resonance at a predetermined frequency. In the conventional reactor, the resonance occurs at about 3.3 MHz, and in the present invention, at about 7 MHz.

이러한 고주파 특성은 종래의 리액터에 비하여 본 발명의 리액터가 2 배 이상의 넓은 영역에서 리액터로서 동작한다는 것이다.This high frequency characteristic is that the reactor of the present invention operates as a reactor in more than twice as large area as the conventional reactor.

제 9 도에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 경우 약 7MHz에서 공진을 일으키므로, 이는 인버터에서 발생되는 전도성 노이즈 감쇠에도 매우 효과적임을 알 수 있다.As shown in FIG. 9, in the case of the present invention, resonance occurs at about 7 MHz, which is very effective for attenuating conductive noise generated in an inverter.

또한 이러한 특성의 본 발명에 따른 리액터는 코어의 재질만 변경하므로써 직류 및 상용주파 및 고주파 영역까지 넓게 사용될 수 있다.In addition, the reactor according to the present invention having such characteristics can be widely used in direct current, commercial frequency, and high frequency regions only by changing the material of the core.

폐자로 리액터는 개자로인 경우, 보다 인덕턴스 값을 크게 얻을 수 있고, 누설자속이 극히 적은 점이 장점이므로 전자기기 장치내에 사용되는 경우가 많다.In the case of a closed reactor, the reactor has a large inductance value, and the leakage magnetic flux is extremely low, so it is often used in an electronic device.

최근의 인버터 기술의 발전 등으로 점차 각종 기기를 고주파화하며 전자파 장애, 즉 EMI(Electro-magnetic Interference) 규제가 강화되므로 리액터에 의한고조파, 고주파 차단 방법 및 리액터의 고주파 특성을 더욱 더 요구하게 되는데, 종래의 상용주파 대역 전용의 리액터 방식으로는 이러한 환경적 요구에 점차 부응하기 힘들어 진다.With the recent development of inverter technology, high frequency devices are gradually increased and electromagnetic interference, ie, electromagnetic-magnetic interference (EMI) regulation, is strengthened. Therefore, it requires more and more harmonics by the reactor, high-frequency blocking method, and high-frequency characteristics of the reactor. In the conventional commercial frequency band reactor, it is increasingly difficult to meet such environmental requirements.

그리고 이러한 특성상의 문제 이외에 종래 기술의 경우는 제조 원가상의 문제로 비경제적인 방식이라고도 할 수 있다.In addition to these problems, the prior art may be called an uneconomical method due to manufacturing cost.

따라서, 종래의 리액터의 경우, 상용주파수 이외에서는 적용이 매우 제한적이며, 비효율적이다.Therefore, in the case of the conventional reactor, application is very limited and inefficient except for the commercial frequency.

반면, 본 발명에 의한 리액터는 이러한 낮은 분포정전용량 특성과 위의 수식에서 중요한 응용 방법을 찾을 수 있다.On the other hand, the reactor according to the present invention can find such low distributed capacitance characteristics and important application method in the above formula.

도 7 (b)에 도시한 바와 같이 코일 권선을 균일하게 권선하지 않고 그룹화(섹션화)하여 그룹간을 조금 더 이격하는 방법, 및 도 7 (b)에서 소선 간에 적당한 간격(피치)을 줄 경우, 턴 수간 정전용량은 간격에 반비례하여 감소되므로, 전체의 실효 정전용량을 아주 작게 할 수 도 있다.As shown in (b) of FIG. 7, the coil windings are grouped (sectioned) without uniformly winding to further separate the groups, and in FIG. 7 (b), when the proper spacing (pitch) is provided between the element wires, Since the capacitance between turns decreases in inverse proportion to the interval, the overall effective capacitance can be made very small.

그리고 도 1 (b) 에서 도시한 바와 달리 즉 외철(Shell) 구조가 아닌 내철 (Core) 구조로 하여 권선을 2개로 분리하여 제작할 경우, 권선의 분포정전용량이 수식에서의 관계치 보다 더 작은 값으로 저하될 수 있으므로 본 발명에 의한 리액터는 기존의 리액터보다 고주파 특성이 아주 우수하게 되어 최근의 고주파화 하고있는 각종 인버터 등의 기기에 매우 효율적인 특성을 가진다.And unlike in Figure 1 (b), that is, when manufactured by separating the two windings in the core structure (Core structure, not shell structure), the value of the distribution capacitance of the winding is smaller than the relation value in the equation Since the reactor according to the present invention may have a very high frequency characteristic than that of the conventional reactor, the reactor according to the present invention has a very efficient characteristic for devices such as various inverters which have recently been high frequency.

본 발명에 따른 리액터에 따르면, 직류 및 교류회로에 사용하는 리액터이고, 특히 코일 권선내부 단면이 타원형 타권(Edge-wise) 핼리시스 방식으로, 권선함으로써, 아래와 같은 효과를 나타낸다.According to the reactor according to the present invention, it is a reactor used for direct current and alternating current circuit, and particularly, the coil winding inner cross section is wound in an elliptical edge-wise helical manner, thereby producing the following effects.

첫째, 정전용량의 실효 분포의 감소를 통하여 종래의 리액터에 비해 임피던스의 주파수 특성을 대폭 개선하며, 공진 주파수를 개자로 방식의 경우, 약 3배 이상, 폐자로방식의 경우, 약 2배 이상 확장시켜 넓은 주파대역에서 리액터로 동작이 가능하다.First, through the reduction of the effective distribution of capacitance, the frequency characteristics of impedance are greatly improved compared to conventional reactors, and the resonant frequency is extended by about 3 times or more in the open circuit method and about 2 times or more in the closed circuit method. It can be operated as a reactor in a wide frequency band.

둘째, 구조적으로 코일 권선의 대류에 의한 방열의 극대화를 가능하게 하여, 동일한 조건인 경우 동선의 중량을 약 20% 이상 절감할 수 있다.Second, it is possible to structurally maximize the heat dissipation by the convection of the coil winding, it is possible to reduce the weight of the copper wire by about 20% or more under the same conditions.

셋째, 고주파에서의 표피효과의 감소와 과부하 내량의 증가를 통하여 제반 전기적 특성을 개선한다.Third, all electrical properties are improved by reducing the skin effect and increasing the overload resistance at high frequency.

Claims (4)

직류 및 교류회로에 사용하는 리액터에 있어서,In reactors used for direct current and alternating current circuits, 2개의 외측 다리부와 1개의 중앙 다리부를 포함하는 E 자형 다층 철심 코어, 및An E-shaped multilayer iron core core comprising two outer legs and one central leg, and 평각 동선을 타원형 타권 핼리시스 형태로 권선한 평각 코일Flat coil wound flat copper wire in the form of oval cross-border halixis 을 포함하고, 상기 평각 코일이 상기 철심 코어의 중앙 다리부에 삽입되는 것을 특징으로 하는 리액터.And the flat coil is inserted into a central leg of the core core. 제 1 항에 있어서, 상부 요크 코어를 더 포함하고,The method of claim 1, further comprising an upper yoke core, 상기 리액터가 폐자로 방식을 구성하는 것을 특징으로 하는 리액터.Reactor characterized in that the reactor constitutes a waste. 2개의 외측 다리부와 1개의 중앙 다리부를 포함하는 E 자형 다층 철심 코어, 및An E-shaped multilayer iron core core comprising two outer legs and one central leg, and 평각 코일을 포함하고, 직류 및 교류회로에 사용하는 리액터를 제조하는 방법에 있어서,In the method of manufacturing a reactor comprising a flat coil, used for direct current and alternating current circuit, 상기 평각 코일의 넓은 면이 축방향과 수직하게 타원형으로 타권되고, 전체적으로 타원형 타권 핼리시스 구조로 권선하는 단계, 및Winding the wide face of the flat coil into an oval shape perpendicular to the axial direction and winding in an elliptical other winding helical structure as a whole; and 상기 타원형 타권 핼리시스로 권선된 평각 코일을 상기 철심 코어의 중앙 다리부에 삽입하는 단계Inserting a flat coil wound with the elliptical winding halisys into a central leg of the core core; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 리액터.Reactor comprising a. 삭제delete
KR10-2001-0017394A 2001-04-02 2001-04-02 Reactor having rectangular coil winded in elliptical edge-wise helicies and method of manufacturing thereof KR100388604B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2001-0017394A KR100388604B1 (en) 2001-04-02 2001-04-02 Reactor having rectangular coil winded in elliptical edge-wise helicies and method of manufacturing thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2001-0017394A KR100388604B1 (en) 2001-04-02 2001-04-02 Reactor having rectangular coil winded in elliptical edge-wise helicies and method of manufacturing thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20020077619A KR20020077619A (en) 2002-10-12
KR100388604B1 true KR100388604B1 (en) 2003-06-25

Family

ID=27699596

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2001-0017394A KR100388604B1 (en) 2001-04-02 2001-04-02 Reactor having rectangular coil winded in elliptical edge-wise helicies and method of manufacturing thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100388604B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230022611A (en) 2021-08-09 2023-02-16 김학민 iron core structure of transformer

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100882856B1 (en) * 2007-03-16 2009-02-10 김선호 Protection Circuit for Power Supply Line with Noise Filter
KR102207210B1 (en) * 2014-01-28 2021-01-25 삼성전자주식회사 Driving device including electromagnet and bearing using the same
CN109616293A (en) * 2018-12-29 2019-04-12 湖南福德电气有限公司 A kind of heat radiating type reactor

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4901048A (en) * 1985-06-10 1990-02-13 Williamson Windings Inc. Magnetic core multiple tap or windings devices
JPH08236364A (en) * 1995-02-28 1996-09-13 Origin Electric Co Ltd Surface-mounting type choke coil
JPH11307357A (en) * 1998-04-20 1999-11-05 Murata Mfg Co Ltd Surface mounted type choke coil
JP2000306750A (en) * 1999-04-21 2000-11-02 Tokin Corp Choke coil
KR20000076821A (en) * 1999-03-12 2000-12-26 무라타 야스타카 Coil and Surface-Mounting-Type Coil Component

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4901048A (en) * 1985-06-10 1990-02-13 Williamson Windings Inc. Magnetic core multiple tap or windings devices
JPH08236364A (en) * 1995-02-28 1996-09-13 Origin Electric Co Ltd Surface-mounting type choke coil
JPH11307357A (en) * 1998-04-20 1999-11-05 Murata Mfg Co Ltd Surface mounted type choke coil
KR20000076821A (en) * 1999-03-12 2000-12-26 무라타 야스타카 Coil and Surface-Mounting-Type Coil Component
JP2000306750A (en) * 1999-04-21 2000-11-02 Tokin Corp Choke coil

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230022611A (en) 2021-08-09 2023-02-16 김학민 iron core structure of transformer

Also Published As

Publication number Publication date
KR20020077619A (en) 2002-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6278354B1 (en) Planar transformer having integrated cooling features
US6750749B2 (en) Amorphous metal core transformer
US7911308B2 (en) Low thermal impedance conduction cooled magnetics
US6661327B1 (en) Electromagnetic inductor and transformer device and method making the same
US4897626A (en) Cooling electromagnetic devices
EP1829063A1 (en) Two part transformer core, transformer and method of manufacture
US8629746B2 (en) High frequency transformers
KR20080007311A (en) Multilayer inductor
CN102648503A (en) Winding arrangement for an inductive component
JP2013501369A (en) Current compensation choke and method of manufacturing current compensation choke
WO2015058299A1 (en) Cast coil assembly with fins for an electrical transformer
US4211957A (en) Amorphous metal lamp ballast having a capacitor integral with the magnetic core
KR100388604B1 (en) Reactor having rectangular coil winded in elliptical edge-wise helicies and method of manufacturing thereof
US5146198A (en) Segmented core inductor
JP2002353045A (en) Power transformer and power converter comprising it
US6650217B1 (en) Low profile magnetic component with planar winding structure having reduced conductor loss
EP1782440B1 (en) Coil form for forming an inductive element
CN108053979A (en) A kind of transformer and welding machine electric power
US20220108823A1 (en) Inductor
WO1991017556A1 (en) Magnetic core structures for matrix transformers and matrix inductors
US20240128007A1 (en) Electrical device
US4630018A (en) Molded case circuit breaker current transformer with spiral bus
KR0123392Y1 (en) Discharge lamp ballast using cut core
CA1078937A (en) Sheet-wound transformer coils
CA1159895A (en) Amorphous metal lamp ballast having a capacitor integral with the magnetic core

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
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130515

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140610

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150519

Year of fee payment: 13

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160527

Year of fee payment: 14

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170602

Year of fee payment: 15

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180604

Year of fee payment: 16