KR100701906B1 - 와이어 코어 유도 디바이스들을 이용하는 전력 변환 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 전력 변환 시스템은 유도 장치를 통해 연장하고 전기 권선 위로 연장하는 복수의 와이어로 형성된 자기 코어를 갖는 유도 장치를 이용하고 있다. 와이어의 단부는 저기 권선 주변에 형성되고 서로 일치하게 되어 함께 접속되어 자기 코어 및 권선을 덮고 완전한 자기 회로를 형성한다. 유도 장치는 두개 또는 그 이상의 권선을 갖는 전원, 인버터 또는 다른 장치에 사용되는 트랜스포머일 수 있고, 단지 하나의 권선을 갖는 안정기, 전원, 인버터 또는 다른 유도 장치에 사용되는 초크 코일일 수 있다. 전력 변환 시스템은 정류기, 필터 및 조정기를 추가로 포함하여 스위치 모드 시스템내의 아날로그 시스템 또는 구성 요소로 불린다. 전력 변환 시스템의 하나의 실시예에서, 정류, 필터링 또는 조정 구성 요소 또는 다른 구성 요소 중의 하나 또는 모두는 자기 코어에 의해 형성된 하우징내에 배치되어 물리적 보호와, 외부 소스로부터의 전자파 장애의 침투로부터의 보호를 할 수 있다.

Description

와이어 코어 유도 디바이스들을 이용하는 전력 변환 시스템{POWER CONVERSION SYSTEMS UTILIZING WIRE CORE INDUCTIVE DEVICES}

본 발명은 전력 변환 시스템에 관한 것으로, 특히 와이어 코어 유도 디바이스들을 이용하는 전원, 인버터 및 안정기에 관한 것이다.

대다수의 전자 회로는 적절한 동작을 보증하기 위해 일정한 전압을 필요로 하고 있다. 예컨대, 많은 마이크로컴퓨터는 10A∼100A의 전류를 제공할 수 있는 5V및 12V의 전원을 필요로 한다. 생성된 전류가 부하의 상태에 따라 변화하는 다른 신호 처리 시스템은 거의 일정한 레벨(예컨대, 5V,12V,15V)로 전원 전압을 유지하는 것이 필요하다. 이에 부가하여, 많은 모터 드라이브 및 제어 시스템은 전압 레벨이 원하는 동작 상태에 부합하도록 동적으로 조정되는 dc 전원을 필요로 한다.

휴대용 시스템에는 배터리가 사용될 수 있다. 그러나, 더욱 빈번하게 전자 회로는 하나 이상의 트랜스포머 또는 유도 디바이스를 이용하여 전원선(예컨대, 미국에서는 110V∼220V rms, 60㎐의 사인 곡선)으로부터 수신한 교류 파형을 일정한 진폭의 직류 전압으로 변환하는 회로, 즉 전원에 의해 가동된다. 종종, 이러한 시스템은 유도 디바이스에 전원을 공급하고 또한 배터리를 충전한다.

저주파수 공급 트랜스포머 및 다른 유도 디바이스가 복수의 강철 시트를 포함하는 자기 코어로 구성되는 것은 통상적이고 일반적인 경우이며, 상기 시트는 다이컷되고 적층되어 원하는 두께의 코어를 형성한다. 선택된 두께의 각각의 시트는 자기 코어 내의 와전류를 감소/최소화하기 위해 산화 코팅되거나, 니스칠되거나 다른 경우에는 서로 전기적으로 절연되어 있다. 수년 동안, 스탬핑의 두께(즉, 필요한 조각수)는 와전류의 크기와 필요한 조각수 간의 관계에 의해서 성립되는 제한점들의 엄격한 집합에 의해 결정되어 왔다.

트랜스포머 등의 자기 코어는 일반적으로 전기 권선의 중심부를 관통하고, 그 자체를 폐쇄하여 폐로된 자기 회로를 제공하고 있다. 그후, 자기 코어는 전기 권선을 지지하기 때문에, 자기 코어가 또한 트랜스포머에 대한 지지물로서 사용되는 것은 당연하다. 즉, 전기 권선은 트랜스포머를 지지하기 위해 자기 코어를 컨테이너 또는 베이스보드에 부착한다.

금속 시트의 적층이 유도 디바이스 용도의 자기 코어로서 사용되는 경우, E의 중심 지주 상에 전기 권선을 갖는 E 등과 같은 형상을 제공하는 것이 일반적이다. 권선이 적소에 위치한 후, 일반적으로 I 형의 시트의 추가 적층이 E의 단부에 접속되도록 제공되어 자기 회로를 완성한다. 그러한 기술을 이용함으로써, 권선은 필연적으로 분리하여 감겨야 하고, 그후 자기 코어 상에 배치된다는 것을 인식할 수 있을 것이다. 따라서, 권선은 자기 코어 상으로 지나가기에 충분하도록 커야만 한다.

또한, 권선의 형상은 필연적으로 환형이 아닌 직사각형으로, 최적의 동작을 손상시키게 된다. 전기 권선이 자기 코어 상에서 다소 느슨하기 때문에, 이러한 구성은 유도 디바이스의 고유의 소음의 원인이 되고, 이는 필연적으로 전력 변환 디바이스 고유의 소음을 발생시키는 원인이 되고 있다. 그 결과, 교번 전압이 전기 권선에 인가될 때, 자기 코어를 구성하는 시트는 교번 자계로 진동하거나 저조파(subharmonic)에 동조하여 진동하는 경향이 있다. 그로 인한 전기적 구성 요소 및 자기적 구성 요소 사이의 어떠한 갭 또는 공간은 또한 결합성 및 작용 효과를 감소시키게 된다.

트랜스포머 및 다른 유도 디바이스는 본래 전기 자기장을 생성한다. 유도 디바이스 외부의 이러한 전기 자기장은 효율성을 감소시킬 뿐만 아니라 즉시 주위 환경에 간섭을 발생시킨다. 이 전기 자기장의 세기가 트랜스포머로부터의 거리에 따라 감소하지만, 전기 자기장 소스 또는 이것에 영향받는 구성 요소 중의 어느 한쪽의 차폐 처리(쉴딩)가 종종 필요하게 된다. 현재의 가전 제품 내의 구성 요소가 더욱 민감해지고 있고 구성 요소의 패키징이 더욱 밀집해지고 있기 때문에, 전자기 상호 작용에 대한 민감성은 매우 증가하고 있다. 이러한 구성 요소의 최적의 성능을 보증하기 위해서, 산재해 있는 전기 자기장은 종종 상당한 비용으로 최소화되어야만 한다. 전술한 바와 같이, 이러한 전기 자기장을 최소화하는 하나의 방법은 전기 자기장을 억제하여 외부 소스로부터의 간섭을 방지하기 위해 전기 자기장 소스 주변을 쉴딩하는 방법이다.

따라서, 효과적이고 비용 효율적인 방식으로 제공될 수 있고, 고효율성 및 뛰어난 쉴딩 능력을 제공하는 트랜스포머 또는 다른 유도 디바이스를 이용하는 개선된 전력 변환 시스템에 대한 필요성이 존재한다.

따라서, 본 발명의 제1 목적은 특히, 효과적이고 비용 효율적인 방식으로 제조할 수 있도록 적합화되고 종래 기술의 한계를 극복할 수 있는 신규하고 개선된 전력 변환 시스템 및 관련된 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 특히, 복수의 와이어로 형성된 자기 코어를 갖는 유도 디바이스를 이용하도록 적합화되는 전력 변환 시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 뛰어난 쉴딩 능력을 제공하는 전력 변환 시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 유도 디바이스의 자기 코어내의 구성 요소 모두를 하우징하는 전력 변환 시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 자기 코어를 형성하기 위해 복수의 와이어를 사용하여 전력 변환 시스템을 제조하는 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 추가의 목적, 장점 및 다른 신규한 특징은, 일부는 다음의 설명에 개시될 것이고, 일부는 당업자에게 다음의 명세서의 내용을 고찰한 후에 분명해지거나 본 발명을 실시함으로써 터득될 수 있을 것이다. 본 발명의 목적 및 장점은 특히 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현되고 취득될 수 있을 것이다.

전술한 목적 및 다른 목적을 달성하기 위해, 본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 목적에 따르면, 본 발명은 복수의 와이어를 포함하는 자기 코어를 갖는 유도 디바이스를 이용하는 개선된 전력 변환 시스템을 제공하고 있다. 이 전력 변환 시스템은 부하와 호환불가능한 특성들을 가진 외부 전원으로부터 부하가 필요로하는 특성들을 기진 전력을 제공하는 회로일 수 있다, 즉 이 전력 변환 시스템은 부하를 사용가능한 외부 전원과 호환가능하게 만든다. 따라서, 전력 변환 시스템은 아날로그 전원 또는 스위치 모드 전원, 인버터 및 안정기 등을 포함하지만 이것으로 제한되지 않는 전원의 형태일 수 있다.

전기 권선, 즉 유도 디바이스에 의존하는 권선은 자기 코어를 형성하는 복수의 와이어 위로 직접 감긴다. 자기 코어를 형성하는 와이어의 단부는 펼쳐지고 전기 권선 위에 형성된다. 그리고 와이어의 두개의 단부는 만나서 완전한 자기 회로를 형성한다. 밴드 또는 다른 커넥터 수단은 와이어의 단부를 함께 고정시킨다. 유익하게도, 이러한 방식으로 형성된 와이어는 전기 권선 및 자기 코어를 덮어, 상기 시스템으로부터 방사되는 전기 자기장을 실질적으로 억제하고 외부 소스로부터의 전기 자기장의 침투를 감소시키는 쉴드를 제공한다. 밴드를 대신하여 가로로 감은 와이어로 쉴드를 형성하는 와이어의 적어도 일부를 묶음으로써 추가의 쉴딩을 제공할 수 있다.

본 발명의 중요한 특징에 따르면, 유도 디바이스의 자기 코어는 전력 변환 시스템의 잔여 구성 요소의 일부 또는 바람직하게는 모두에 대한 하우징을 형성할 수 있다. 예컨대, 일반적인 아날로그 전원은 퓨즈, 온/오프 스위치, 정류기, 필터 및/또는 조정기 등과 같은 추가의 구성 요소를 포함할 수 있다. 본 발명에 따르면, 이러한 구성 요소는 자기 코어에 의해 형성된 하우징 내에 하우징될 수 있을 것이다. 이러한 방식으로, 전력 변환 시스템의 구성 요소 뿐만 아니라 유도 디바이스는 물리적으로 보호되고 외부 소스로부터의 전자기 또는 무선 주파수 간섭의 침투에 대해 쉴딩될 수 있다. 트랜스포머 및 전자 구성 요소의 내부를 쉴드 플레이트로 둘러쌈으로써, 추가적인 쉴딩을 달성할 수 있다.

유도 디바이스는 자기 코어를 형성하고 그곳에서부터 전력 변환 디바이스의 마운팅을 지지하기 위해 연장되는 복수의 와이어내에 묶인 마운팅 포스트를 구비할 수 있다. 마운팅 포스트는 자기 코어의 한쪽 측면 또는 양쪽 측면으로부터 원하는 대로 연장될 수 있다. 또한, 자기 코어의 구성은 이와 달리 상당히 변경될 수 있다. 각종 직경의 와이어는 자기 코어의 밀도를 증가시키는데 사용될 수 있고, 약간 직경이 큰 와이어가 강도를 위해 자기 코어 주변에 이격되어 있을 수 있고, 하나 또는 그 이상의 관이 자기 코어 내에 포함될 수 있고, 이 관은 유도 디바이스 및 전력 변환 디바이스를 냉각시키기 위해 공기 또는 유체를 지니고 있다. 냉각관은 비자성 및 비전기성의 전도 물질로 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 추가의 특징으로 본 발명의 목적에 따라, 전력 변환 시스템을 제조하는 방법은 복수의 와이어로 자기 코어를 형성하는 단계와, 하나 이상의 전기 권선을 자기 코어의 길이를 따라 배치하는 단계와, 전기 권선을 전력 변환 시스템의 잔여 구성 요소에 접속하는 단계와, 자기 코어의 와이어를 하나 이상의 전기 권선 위에 형성하여 권선을 덮고 완전한 자기 회로를 형성함으로써 유도 디바이스를 쉴딩하는 단계를 포함하고 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 당업자에 의해 다음의 설명으로부터 분명해질 것이고, 다음 설명에는 단지 본 발명을 실행하는데 있어서 가장 적합한 일부의 실시예에 의해서 본 발명의 바람직한 실시예에 관하여 도시하고 설명하고 있다. 본 발명은 상이한 실시예를 수행할 수 있고 발명의 범주 및 사상을 벗어나지 않고서 각종 변경이 가능하다는 것을 인식할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 도면 및 설 명은 단지 예시를 위한 것으로 본 발명을 제한하기 위한 것은 아니다.

명세서의 일부를 형성하는 첨부 도면은 본 발명의 복수의 특징을 도시하고 본 발명의 원리를 설명하는데 도움이 될 것이다.

도 1은 일반적인 전력 변환 시스템의 개략적인 블록도.

도 2는 전력 변환 시스템에서 사용하기 위해 본 발명에 따라 구성된 유도 디바이스, 특히 트랜스포머의 투시도.

도 3은 본 발명에 따라 전기 권선 및 자기 코어를 덮고 있는 와이어의 자기 코어 상에 형성된 전기 권선을 도시하는 전력 변환 시스템용 유도 디바이스의 횡단면도.

도 4는 와이어의 자기 코어 상에 서로 나란히 형성되어 있는 전기 권선을 도시하는 유도 디바이스의 다른 실시예의 횡단면도.

도 5는 자기 코어에 의해 형성된 하우징을 도시하는 전력 변환 시스템용 유도 디바이스의 투시도.

도 6은 본 발명에 따라 와이어가 전기 권선 및 자기 코어를 덮고 있고, 자기 코어 및 전기 권선에 의해 형성된 하우징을 도시하는 전력 변환 시스템용 유도 디바이스의 횡단면도.

도 7a는 크릴로부터 끌어당긴 복수의 와이어를 모아 번들을 형성하고, 이 번들 와이어를 밴드로 고정시키고 번들 와이어를 절단하는 단계를 도시하는 도면.

도 7b는 전기 권선을 자기 코어 상에 직접 형성하는 단계를 도시하는 도면.

도 7c 및 도 7d는 하나 또는 복수의 와이어를 스핀들 상에 감고 자기 코어를 형성하기 위해 감긴 와이어를 절단함으로써 자기 코어를 형성하기 위한 다른 방법을 도시하는 도면.

도 7e는 자기 코어의 복수의 와이어를 전기 권선 위에 형성하여 전기 권선을 덮고 완전한 자기 회로를 형성함으로써 트랜스포머를 쉴딩하는 단계를 도시하는 도면.

본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기 위해 첨부된 도면을 참조한다.

본 발명의 예시 및 설명을 목적으로, 도 1을 참조하는데 이 도면은 전력 변환 시스템(10)에 관한 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있다. 바람직한 전력 변환 시스템(10)은 변환 수단(11)과, 정류기(12), 커패시터 필터(13) 및 조정기(14)를 구비하고 있다. 그러나, 본 발명의 가장 포괄적인 설명에 따르면, 전력 변환 시스템(10)은 부하(L)와 부합하지 않는 특성을 갖는 외부 전원(S)으로부터 부하(L)가 필요로 하는 특성을 가진 전력을 제공하는 전력 변환 시스템 분야에서 일반적으로 알려져 있는 어떠한 회로일 수 있고, 변환 수단(11)은 복수의 와이어(24)로 형성된 자기 코어(23)를 갖는 어떤 형태의 유도 디바이스(예컨대, 트랜스포머, 인버터, 안정기)일 수 있다.

예컨대, 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 바람직한 실시예의 변환 수단(11)은 트랜스포머(20)이고, 이 트랜스포머는 전원[(P), 도시하지 않음]을 트랜스포머(20)의 제1 권선에 접속시키기 위한 리드(21)와, 제2 권선을 부하[(L), 도시하지 않음]에 접속하기 위한 리드(22)를 갖고 있다. 당업자는 제1 권선 및 제2 권선의 지정이 다소 무작위적이고, 전원(P)에 접속하기 위해서는 리드(22)를 사용하고 부하(L)에 접속하기 위해서는 리드(21)를 사용할 수 있다는 점을 인식할 것이다. 따라서, "제1" 및 "제2"의 지정이 본 명세서에서 편의상 사용되었고, 권선의 지정을 역으로 할 수 있다는 점을 이해해야 할 것이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 트랜스포머(20)의 자기 코어(23)는 종래의 강철 시트가 아닌 복수의 와이어(24)로 만들어진다. 그러나, 평소와 같이 자기 코어(23)는 전기 권선(25,26)을 받치고 있다. 자기 코어(23)를 형성하기 위해 사용하는 복수의 와이어(24)는 거기서부터 외부로 향하여 연장되고 주변에 추가로 형성되어 전기 권선(25,26)을 덮고 있다. 복수의 와이어(24)의 단부는 하나로 합쳐지고 밴드(27)에 의해 서로 접속되어 완전한 자기 회로를 형성한다. 리드(21,22)는 전기 권선(25,26)을 각각 접속시키기 위해 복수의 와이어(24) 사이를 통과한다.

더욱 미세한 코어 와이어(24)와, 이 코어 와이어의 단부가 하나로 합쳐짐으로써 발생된 매우 작지만 분포되어 있는 갭을 사용하여 본 발명의 바람직한 실시예의 트랜스포머(20) 또는 다른 변환 수단(11)이 전형적인 시트형의 자기 코어 디바이스보다 더욱 높은 주파수에서 동작하도록 할 수 있다는 점이 중요하다. 트랜스포머(20) 및 다른 변환 수단(11)은 보다 높은 주파수를 필요로 하는 스위치모드 전원공급기와 다른 디바이스에서 이용되는 것이 유용하다. 예컨대, 변환 수단(11)은 3㎑ 이하의 초저 주파수로부터 30∼100㎑ 또는 그 이상 사이의 저주파수 까지의 출력의 위상 및 주파수를 제어하기 위한 스위칭 수단(도시하지 않음)을 구비할 수 있다.

본 발명의 또 다른 중요한 특징에 따르면, 와이어(24)는 트랜스포머(20)로부터 방사되는 전자기장을 실질적으로 포함하고 외부 소스로부터의 전자파 장애 및/또는 자속을 구비하는 전자기장의 침투를 실질적으로 줄이는 쉴드(28)를 형성한다. 도 4에 도시한 바와 같이, 쉴드(28)를 형성하는 와이어의 적어도 일부를 가로로 감은 와이어(29)로 묶음으로써 추가의 쉴딩을 제공할 수 있다. 와이어(29)는 와이어(23)의 단부 또는 쉴드(28)의 적어도 일부를 묶기 위해 미세한 철(iron) 또는 강철(steel) 와이어로서 밴드(27)를 대신하는 것이 바람직하다.

도 3을 다시 참조하면, 관통해 있는 것이 바람직한, 트랜스포머(20)에 용이한 마운팅 수단을 제공하는 마운팅 포스트(30)는 트랜스포머(20)의 하단부로부터 연장될 수 있다. 마운팅 포스트(30)는 자기 코어(23)를 형성하는 복수의 와이어(24) 내에 단순히 삽입됨으로써 자기 코어(23)의 중심부에 고정되어 있다. 물론, 마운팅 포스트(30)는 아래로부터 트랜스포머(20)를 지지할 수 있거나, 이와 달리 트랜스포머(32)의 상부로부터 연장될 수 있고(도시하지 않음), 이 트랜스포머(32)는 마운팅 포스트(30)에 의존하고 있다.

도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 전력 변환 시스템(10)에서 사용하기 위한 트랜스포머(32)의 다른 실시예는 트랜스포머(20)와 유사하지만, 전기 권선(33,34)은 트랜스포머(20)에서와 같이, 하나의 전기 권선이 나머지 하나의 전기 권선 위에 존재하지 않고 자기 코어(35) 상에 서로 나란히 위치하고 있다. 이에 부가하여, 마운팅 포스트(36)는 트랜스포머(32)의 상부 및 하부로부터 연장되어 있다. 트랜스포머(32)는 상부 또는 하부의 어느 한쪽으로부터 마운팅되거나, 양쪽 모두로부터 마운팅되는 것이 필요하다.

마운팅 포스트의 사용이 트랜스포머를 마운팅하는데 쉽고 편리한 방법을 제공하지만, 사람들은 종래의 세팅에 본 발명의 트랜스포머를 사용하기를 원할 수도 있고, 종래의 세팅에서 마운팅 포스트는 편리하지 않다. 종래의 트랜스포머는 일반적으로 트랜스포머의 자기 코어 구조물에 의해 지지된다. 본 발명의 바람직한 실시예의 트랜스포머(20)의 자기 코어가 유사한 지지를 제공하도록 적합화되지 않기 때문에, 사람들은 트랜스포머를 종래의 트랜스포머로 마운팅될 수 있는 브래킷에 고정시키기 위해 마운팅 포스트(30 또는 36)를 이용할 수 있다. 이와 달리, 자기 코어 영역은 스터드를 갖고 있지 않지만, 외부 스트래핑 등과 같은 다른 수단에 의해 고정된 마운팅과 함께 코어 와이어로만 채워질 수 있다.

본 발명의 또 다른 중요한 특징에 따르면, 유도 디바이스(20)의 자기 코어(23)는 전력 변환 시스템(10)의 잔여 구성 요소(도 5 참조)의 일부 또는 바람직하게는 잔여 구성 요소의 전체를 하우징하기 위해 하우징(40)을 형성할 수 있다. 예컨대, 일반적인 아날로그 전원은 퓨즈, 온/오프 스위치, 정류기, 커패시터 필터 및/또는 조정기 등과 같은 추가의 구성 요소(도시하지 않음)를 구비할 수 있다. 본 발명에 따르면, 이러한 구성 요소 또는 이러한 구성 요소 중 적어도 일부는 자기 코어(23)에 의해 형성된 하우징(40) 내에 하우징된다. 이러한 방식으로, 전력 변환 시스템(10)을 포함하는 잔여 구성 요소 뿐만 아니라 유도 디바이스(20)는 물리적으로 보호되고 외부 소스로부터의 전자파 장애 및 자속의 침투에 대하여 쉴딩된다.

본 발명의 가능한 한 포괄적인 설명에 따르면, 하우징은 일반적으로 어떠한 크기 및 형태로 형성될 수 있다. 예시 및 설명 목적으로, 본 발명의 바람직한 하우징(40)은 양쪽 단부에서 주위 환경에 개방되어 있는 일반적으로 원통형의 하우징이다. 도 6에 도시한 바와 같이, 플레이트(41,42)는 개구 상에 고정되어 추가의 물리적인 보호와, 외부 소스로부터의 전자파 장애 및 자속의 침투에 대해 쉴딩을 제공할 수 있다.

전술한 바와 같이, 도 1에 도시한 전력 변환 시스템(10)의 잔여 구성 요소는 정류기, 커패시터 필터(12) 및 조정기(14)를 포함하고 있다. 이러한 구성 요소의 각각은 종래 기술에 잘 알려져 있고 본 발명의 설명에 따라, 어떠한 알려져 있는 형태 또는 전력 변환 시스템(10)의 필요한 설계 파라미터에 의존하는 결합 형태로 사용될 수 있다. 예컨대, 정류기(12)는 일정한 파형이 아니지만 사인 곡선형의 입력 파형을 단일 방향성으로 전환하기 위해 단일 다이오드를 이용하는 반파 정류기, 또는 두 개의 반파 정류기를 포함하는 전파 정류기일 수 있다. 이와 유사하게, 커패시터 필터(13)는 리플 전압을 감소시키기 위해 부하(L) 양단에 분로를 만든 단순한 커패시터, 또는 더욱 효율적인 커패시터-입력 필터이거나 초크-입력 필터일 수 있고, 여기서 하나 이상의 수동 소자가 사용된다. 조정기(14)는 제너 다이오드, 차동 증폭기와 패스 트랜지스터를 구비하는 별개의 구성 요소의 결합체, 예컨대 모토로라 MC7800C 시리즈의 고정-전압 조정기 등과 같은 모놀리식 조정기 또는 많은 상이한 스위칭 조정기 중의 하나일 수 있다. 이러한 예는 본 발명의 설명에 따라 신규의 전력 변환 시스템을 형성하기 위해 유도 디바이스와 결합될 수 있는 다소 많은 형태의 정류기, 필터 및 조정기를 단지 예시하기 위해 나타낸 것으로 완전한 리스트를 의미하는 것은 아니다.

본 발명의 추가의 특징으로, 전력 변환 시스템을 제조하는 방법은 복수의 와이어로 구성된 자기 코어를 형성하는 단계, 하나 이상의 전기 권선을 자기 코어의 길이를 따라 배치하는 단계, 전기 권선을 외부 전원 및 하나 이상의 수동 소자에 접속시키는 단계 및 수동 소자를 외부 부하에 접속시키는 단계를 포함하고 있다.

상기 방법에 따르면, 도 7a는 크릴(도시하지 않음)로부터 끌어당긴 복수의 와이어(51)를 모아 번들(52)을 형성하고, 이 번들을 나이프(K) 등을 사용하여 소정의 길이로 절단하여 자기 코어(50)를 형성하는 단계를 도시하고 있다. 그로 인한 자기 코어(50)는 밴드(53) 등에 의해 함께 고정된다. 크릴로부터 끌어 당긴 복수의 와이어(51)는 모두 동일한 직경이거나 상이한 직경의 결합체일 수 있다는 것을 인식할 수 있을 것이다. 전술한 바와 같이, 상이한 직경의 와이어를 사용함으로써 자기 코어(50)의 더욱 밀집한 패킹이 가능하여, 자기 특성을 개선시킬 수 있다.

본 발명의 바람직한 방법에 따르면, 하나 이상의 전기 권선(54)이 자기 코어(50) 다음에 배치된다. 전기 권선은 종래 기술에 따라 자기 코어 위를 지나가도록 하기 위해 스핀들 상에서 와이어의 코일을 감음으로써 형성될 수 있다. 그러나, 바람직한 본 발명의 중요한 특징에 따르면, 전기 권선(54)은 도 7b에서 화살표(A) 작용으로 도시한 바와 같이, 자기 코어(50) 상에서 직접 감긴다. 전기 권선(54)을 환형 방식으로 자기 코어(50) 상에 직접 배설하는 것이 더욱 효과적이고, 따라서 종래 기술의 제조 방법에서의 단계를 제거함으로써 더욱 경제적인 제조 방법이기 때문에 더욱 유용하다.

또 다른 장점은 전기 권선(54)을 자기 코어(50) 상에 직접 감음으로써, 전기 권선(54)은 자기 코어를 서로 타이트하게 형성하는 와이어를 묶는데 도움이 되어 많은 기계적 장점 및 자기적 장점을 제공할 수 있다는 점이다. 이러한 장점은 보다 타이트한 전자기 커플링, 효율성 증대 및 자기 코어(50)로부터의 진동 잡음의 감소를 포함하고 있다.

도 7c는 본 발명에 따른 자기 코어를 형성하는 다른 방법을 도시하고 있다. 이 방법에서, 자기 코어(55)는 하나의 와이어 또는 복수의 와이어(56)를 와인더(W)에 공급함으로써 형성된다. 이러한 형태의 와인더(W)는 매우 고속도이기 때문에, 얇은 와이어를 사용하여 자기 코어(55)를 형성하는데 실용적이다. 그러나, 상이한 직경을 갖는 다수의 와이어를 또한 사용할 수 있고, 와이어들은 기하학적 크기이고 밀집하여 패킹되고 동시에 그 형태에 맞춰지도록 배설된다. 복수의 와이어(56)는 와인더(W)로부터 벗겨지고 소정의 길이로 절단되며 도 7d에 도시한 바와 같이 똑바로 펴진다. 절단하기 전에 감긴 와이어를 적절하게 변형함으로써, 단부는 실제로 정사각형이거나 권선 타래는 실제로 삼각형 단면을 형성하는 다수의 수평면을 가질 수 있다. 도 7a에 도시한 바람직한 방법에서, 밴드(53) 등은 복수의 와이어(56)를 함께 고정시켜 자기 코어(55)를 형성하고 있다.

전기 권선(54)이 바람직한 자기 코어(50) 상에 배치되어 있는 상태에서, 바람직한 방법의 다음 단계는 전기 권선(54) 주변의 자기 코어(50)로부터 연장하는 복수의 와이어(51)를 형성함으로서 유도 디바이스를 쉴딩하여 권선을 덮고 완전한 자기 회로를 형성하는 단계이다. 도 7e는 예컨대 와이어를 일반적으로 방사형으로 펼치기 위해 한쌍의 콘(C)을 사용함으로써 복수의 와이어(51)를 형성하는 하나의 방법을 도시하고 있다. 이와 달리, 보다 미세한 와이어는 원심력에 의해 펼쳐질 수 있다. 그후, 종래 수단은 완전히 전기 권선(54) 주변의 와이어(51)를 형성하여 일반적으로 도 2에 도시한 바와 같은 쉴드를 형성하는데 사용될 수 있다.

당업자는 유도 디바이스의 자기 코어가 완전한 자기 회로를 형성하는 것이 바람직하다는 것을 인식할 것이다. 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 전기 권선(25,26) 주변의 자기 코어(23)로부터 연장되는 복수의 와이어(24)를 형성함으로써 와이어의 단부가 일치하도록 할 수 있다. 본 발명의 방법에 따르면, 와이어(24)는 그 단부를 깨끗이 손질하여 준비하는 것이 바람직하고, 와이어의 단부가 일치하는 경우 와이어는 밴드(27)에 의해 함께 고정된다. 이와 달리, 밴드(27)는 디바이스(20) 주변에 가로로 감기거나 자기의 금속 베어링 에폭시 또는 아교에 의해 늘린 미세한 철 또는 강철 와이어(29)와 결합하거나, 교체하여 사용될 수 있다.

원하는 완전한 자기 회로를 제공하는 것에 부가하여, 트랜스포머(20)등과 같은 전체의 유도 디바이스는 이와 같이 쉴드(28)를 형성하는 와이어(24)에 의해 커버링된다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 방법에 따라 구성되는 유도 디바이스는 주변의 구성 요소에 역효과를 발생시키거나 또는 주변의 구성 요소에 의해 역효과가 발생되지 않고서 전기적인 잡음 환경하에서 사용될 수 있다.

따라서, 본 발명은 복수의 와이어(24)로 형성된 자기 코어(23)를 갖는 변환 수단(20)을 갖는 전력 변환 시스템(10)을 제조하는 매우 효율적인 방법을 제공하고 있다는 점을 인식할 수 있을 것이다. 본 발명의 변환 수단(20)의 코어 와이어(24)는 종래의 코어로 사용되는 실리콘 및 다른 강철과 실제로 동일한 실리콘 및 강철로 구성될 수 있다는 점에 유의해야 할 것이다. 또한, 와이어를 끌어당기는 공정은 예컨대, 그레인 지향성의 실리콘 강철을 이용하는 것이 바람직한 본 발명의 압형 시트에서 발견되는 바와 같이, 적절한 방향으로의 마찬가지로 원하는 그레인 구조를 생성한다. 본 발명의 와이어는 와전류를 감소시키기 위해 서로 전기적으로 절연되도록 코팅될 것이고, 와이어의 직경은 와전류를 감소시키도록 선택될 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 관한 전술한 설명은 단지 예시 및 설명 목적으로 나타내었다. 따라서, 전술한 설명이 본 발명의 전체를 의미하거나 제한하지 않고, 상기 설명을 기초하여 변경 및 수정이 가능하다. 바람직한 실시예는 당업자가 본 발명을 특정 실시예로서 이용하고 특정한 목적의 사용을 위해 각종 변경을 수행할 수 있도록 하기 위해 본 발명의 원리 및 실용적인 적용예를 적절히 설명하기 위해 선택되고 설명되었다. 공정하고 법적으로 자격이 부여되는 본 발명의 범위를 해석할 때 이러한 모든 수정 및 변경은 첨부한 청구항에 의해 결정되는 범주 및 사상내에 포함되어야 한다.

Claims (21)

1. 복수의 와이어의 일부를 포함하는 자기 코어 - 상기 일부는 중공형 하우징을 형성하고, 하나 이상의 권선이 상기 자기 코어 주위에 연장되며, 상기 복수의 와이어 각각은 상기 하나 이상의 전기 권선을 실질적으로 둘러쌈 - 를 갖는 유도 디바이스; 및

   상기 유도 디바이스에 전기적으로 접속되고 상기 중공형 하우징 내부에 배치되는 전기 디바이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 전기 장치는 교류 전류을 직류 전류로 변환하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 전기 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 유도 디바이스는 트랜스포머인 것을 특징으로 하는 전기 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 전기 장치는 상기 중공형 하우징 내부에 배치되는 정류기, 필터, 조정기 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 중공형 하우징은 하나의 단부에 개구를 가지는 것을 특징으로 하는 전기 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 전기 장치는 상기 개구를 실질적으로 커버하는 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 플레이트는 전자기적 쉴드인 것을 특징으로 하는 전기 장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 중공형 하우징은 반대쪽 단부들에 개구를 가지는 것을 특징으로 하는 전기 장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 전기 장치는 상기 개구들을 실질적으로 커버하는 개개의 플레이트들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 플레이트들 각각은 전자기적 쉴드인 것을 특징으로 하는 전기 장치.
11. 제1항에 있어서, 상기 복수의 와이어들 각각은 실질적으로 서로 인접하는 제1 단부 및 제2 단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 장치.
12. 제11항에 있어서, 각 와이어의 상기 제1 단부 및 제2 단부는 위치가 고정되는 것을 특징으로 하는 전기 장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 복수의 와이어들의 상기 제1 및 제2 단부들은 밴드에 의하여 고정되는 것을 특징으로 하는 전기 장치.
14. 제12항에 있어서, 상기 복수의 와이어들의 상기 제1 및 제2 단부들은 바인딩 와이어에 의하여 고정되는 것을 특징으로 하는 전기 장치.
15. 제12항에 있어서, 상기 복수의 와이어들의 상기 제1 및 제2 단부들은 에폭시에 의하여 고정되는 것을 특징으로 하는 전기 장치.
16. 제1항에 있어서, 상기 전기 장치는 상기 복수의 와이어들 사이에 배치되고 상기 복수의 와이어들로부터 연장되는 마운팅 포스트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 장치.
17. 제1항에 있어서, 상기 전기 장치는 상기 자기 코어 내부에 배치된 냉각관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 장치.
18. 제1항에 있어서, 상기 전기 장치는 상기 자기 코어 주위로 연장되는 제2 전기 권선을 더 포함하고, 상기 복수의 와이어들 각각은 상기 제2 권선을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 전기 장치.
19. 제1항에 있어서, 상기 하우징은 원통형인 것을 특징으로 하는 전기 장치.
20. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 전기 권선은 상기 자기 코어와 직접 접촉되는 것을 특징으로 하는 전기 장치.
21. 제1항에 있어서, 상기 복수의 와이어들은 상기 자기 코어의 밀도를 증가하도록 배치된 서로 다른 단면적의 와이어들을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 장치.

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