KR101145153B1 - 비접촉 변압기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제 1 본체부, 상기 제 1 본체부에서 연장되며 1차 권선이 권취되는 제 1 권취부, 및 상기 제 1 권취부와 이격되게 상기 제 1 본체부에서 연장되는 제 1 연장부를 구비하는 제 1 코어부; 및 상기 제 1 본체부와 대향되게 배치되는 제 2 본체부, 상기 제 2 본체부에서 상기 제 1 본체부 측으로 연장되는 제 2 연장부, 및 2차 권선이 권취되는 제 2 권취부를 구비하는 제 2 코어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉변압기에 관한 것이다.

Description

비접촉 변압기{Non-Contact Transformer}
본 발명은 비접촉 변압기에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 비접촉 변압기에서 제 1 코어부와 제 2 코어부 간의 자속 누설을 감소시킴으로써 전기 에너지의 전송 효율을 향상시킬 수 있는 비접촉 변압기에 관한 것이다.
변압기(變壓器, transformer)는 유도성 전기 전도체를 통해 전기 에너지를 전기적인 절연을 통해 한 회로에서 다른 회로로 전달하는 장치로서, 전기회로에서 전압을 증가 또는 감소시켜 다른 전기회로로 전기 에너지를 전달하기 위한 장치이다. 이와 같은 변압기는 전자기유도를 이용하여 전압을 변화시킨다. 즉, 변압기는 1차 코일에 흐르는 전류의 변화에 따라 자기력선이 증가?감소하게 되면 2차 코일이라고 부르는 또 다른 코일에 전류가 유도되어 전기 에너지를 전달하게 된다.
특히, 비접촉 변압기는 특수한 환경, 예를 들어 전기 제품에 대한 방수 특성 등을 확보하기 위한 비접촉식 에너지 전달장치, 비접촉식 충전 장치 등에 사용되고 있다.
도 1은 종래의 비접촉 변압기의 구조를 도시한 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 비접촉 변압기에서 제 1 코어부(10)는 제 1 본체부(11)와 제 1 권취부(12)를 포함하고 1차 권선(13)은 제 1 권취부(12)에 권취되며, 제 2 코어부(20)는 제 2 본체부(21), 제 2 권취부(24) 및 연장부(22)를 포함하고 2차 권선(23)은 제 2 권취부(24)에 권취된다.
그런데, 이러한 종래의 비접촉 변압기에서는 제 1 코어부(10)와 제 2 코어부(20) 간 이격 거리가 비교적 크다고 하는 비접촉식 변압기의 특성으로 인해 접촉식 변압기에 비하여 전기 에너지의 전달 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.
즉, 도 6의 좌측도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 종래의 비접촉식 변압기에서는 제 1 코어부(10)와 제 2 코어부(20) 간에 누설되는 자속이 비교적 많이 발생함으로 말미암아 1차 측에서 2차측으로의 에너지 전달과정에서 손실되는 전기 에너지의 양이 많아서 에너지 전달 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 비접촉 변압기에서 제 1 코어부와 제 2 코어부 간의 자속 누설을 감소시킴으로써 전기 에너지의 전달 효율을 향상시킬 수 있는 비접촉 변압기를 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 제 1 본체부, 상기 제 1 본체부에서 연장되며 1차 권선이 권취되는 제 1 권취부, 및 상기 제 1 권취부와 이격되게 상기 제 1 본체부에서 연장되는 제 1 연장부를 구비하는 제 1 코어부; 및 상기 제 1 본체부와 대향되게 배치되는 제 2 본체부, 상기 제 2 본체부에서 상기 제 1 본체부 측으로 연장되는 제 2 연장부, 및 2차 권선이 권취되는 제 2 권취부를 구비하는 제 2 코어부를 포함하며, 상기 제 2 연장부는 상기 제 1 연장부의 내측에 배치되는 것을 특징으로 하는 비접촉변압기를 제공한다.
본 발명에서, 상기 제 1 연장부는, 상기 제 1 본체부의 일측에 배치되어 상기 제 2 본체부 측으로 연장되는 일측연장부; 및 상기 제 1 본체부의 타측에 배치되어 상기 제 2 본체부 측으로 연장되는 타측연장부를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 제 2 연장부는 상기 제 2 본체부의 양측에서 상기 일측연장부 및 상기 타측연장부로 연장되는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 제 2 연장부는 상기 일측연장부 및 상기 타측연장부의 단부보다 상기 제 1 본체부에 가깝게 연장되는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 제 2 코어부는 자속 집중을 방지하는 자속 집중 방지부를 더 포함하며, 상기 자속집중 방지부는 상기 제 2 본체부와 상기 제 2 연장부 간의 모서리에 곡면으로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제 1 코어부는 자속 집중을 방지하는 제 2 자속 집중 방지부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
삭제
본 발명에 따른 비접촉 변압기는 제 1 코어부의 본체부에서 제 2 코어부를 향하여 연장되는 연장부를 추가적으로 설치함으로써, 제 1 코어부와 제 2 코어부 간의 누설 자속을 감소시켜 전기 에너지의 전달 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 추가적으로, 본 발명에 따른 비접촉 변압기는 자속이 코어부의 어느 특정 부분에 집중되지 않도록 하는 자속 집중 방지부를 포함함으로써, 비접촉 변압기에서의 열에 의한 에너지의 손실을 감소시켜 에너지 전달효율을 더욱 증가시킬 수 있다.
도 1은 종래 비접촉 변압기의 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 의한 일 실시예에 따른 비접촉 변압기의 구조를 도시한 단면도이다.
도 3a은 도 2의 비접촉 변압기에서의 제 1 코어부에 대한 간략화된 사시도이다.
도 3b는 도 2의 비접촉 변압기에서의 제 2 코어부에 대한 간략화된 사시도이다.
도 4는 도 3a 및 도 3b의 제 1 코어부와 제 2 코어부가 결합된 것을 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 하우징에 제 2 코어부가 설치된 상태를 도시한 단면도이다.
도 6은 종래의 비접촉 변압기와 본 발명에 의한 비접촉 변압기에서의 자속 분포를 비교하여 나타낸 것이다.
도 7은 종래의 비접촉 변압기와 본 발명에 의한 비접촉 변압기에서 각 위치별 자속 밀도의 크기를 비교하여 나타낸 것이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 권리 보호 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명에 의한 일 실시예에 따른 비접촉 변압기의 구조를 도시한 단면도이고, 도 3a은 도 2의 비접촉 변압기에서의 제 1 코어부에 대한 간략화된 사시도이며, 도 3b는 도 2의 비접촉 변압기에서의 제 2 코어부에 대한 간략화된 사시도이다.
도 2 내지 도 3b에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 비접촉 변압기는 제 1 본체부(111), 상기 제 1 본체부(111)에서 연장되며 1차 권선(113)이 권취되는 제 1 권취부(112), 및 상기 제 1 권취부(112)와 이격되게 상기 제 1 본체부(111)에서 연장되는 제 1 연장부(114a, 114b)를 구비하는 제 1 코어부(110); 및 상기 제 1 본체부(111)와 대향되게 배치되는 제 2 본체부(121), 상기 제 2 본체부(121)에서 상기 제 1 본체부(111) 측으로 연장되는 제 2 연장부(122a, 122b), 및 2차 권선(123)이 권취되는 제 2 권취부(124)를 구비하는 제 2 코어부(120)를 포함하여 구성될 수 있다.
이와 같이 구성된 본 실시예의 작용을 도 2 내지 도 8을 참조하여 구체적으로 설명한다.
우선, 본 실시예에 따른 비접촉 변압기는 제 1 코어부(110)를 포함하며, 제 1 코어부(110)는 제 1 본체부(111), 상기 제 1 본체부(111)에서 연장되며 1차 권선(113)이 권취되는 제 1 권취부(112), 및 상기 제 1 권취부(112)와 이격되게 상기 제 1 본체부(111)에서 연장되는 제 1 연장부(114a, 114b)를 구비한다. 그리고, 그 제 1 연장부(114a, 114b)는 제 1 본체부(111)의 일측에 배치되어 제 2 본체부(121) 측을 향하여 연장되는 일측연장부(114a); 및 제 1 본체부(111)의 타측에 배치되어 제 2 본체부(121) 측을 향하여 연장되는 타측연장부(114b)를 포함한다.
또한, 제 2 코어부(120)는 제 1 본체부(111)와 대향되는 위치에 배치되는 제 2 본체부(121), 상기 제 2 본체부(121)에서 상기 제 1 본체부(111) 측을 향하여 연장되는 제 2 연장부(122a, 122b), 및 2차 권선(123)이 권취되는 제 2 권취부(124)를 구비한다. 그리고, 제 2 연장부(122a, 122b)는 제 2 본체부(121)의 양측에서 일측연장부(114a) 및 타측연장부(114b)를 향하여 연장되도록 형성된다.
이 때, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 제 2 연장부(122a, 122b)는 상기 일측연장부(114a) 및 타측연장부(114b)의 단부보다 상기 제 1 본체부(111)에 가깝게 연장되며, 제 2 연장부(112a, 112b)는 제 1 연장부(114a, 114b)의 내측에 배치된다. 즉, 본 실시예의 비접촉 변압기에서 제 1 코어부(110)와 제 2 코어부(120)가 전기에너지 전달을 위해 결합될 때, 제 1 본체부(111)에서 연장되는 제 1 연장부의 일측연장부(114a)와 타측연장부(114b)는 제 2 연장부(112a, 112b)를 바깥에서 감싸는 형태로 형성된다.
이에 따라, 본 실시예에 따른 비접촉 변압기에서는 제 1 코어부(110)와 제 2 코어부(120) 간에 누설자속이 현저히 줄어든다. 즉, 본 실시예에서는, 전기 에너지 전달을 위하여 제 1 코어부(110)와 제 2 코어부(120)가 결합될 때, 제 2 코어부(120)의 제 2 연장부(122a, 122b)를 바깥에서 감싸고 있는 제 1 연장부의 일측연장부(114a)와 타측연장부(114b)가 1차와 2차 간 자속의 연결 경로 역할을 함으로 자속의 누설을 막아 누설 자속을 감소시키는 역할을 수행한다. 이는 도 6에서 더욱 명확히 알 수 있는 바, 도 6의 우측에 도시된 바와 같이 본 실시예에서는 변압기 바깥 방향으로 누설되는 자속이 좌측의 종래의 비접촉 변압기에 비하여 현저히 감소하게 된다. 또한, 이에 따라 도 7에 도시된 바와 같이, 좌측의 종래 비접촉 변압기와 비교할 때 우측에 도시된 본 실시예의 비접촉 변압기에서는 각 부분에서의 자속 밀도의 크기가 상대적으로 더 커져서 에너지 효율이 증가하게 된다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 하우징(125)에 제 2 코어부(120)가 설치된 상태를 도시한 단면도이다. 도 5에서는 제 2 권취부(124)가 하우징(125)과 일체형으로 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 실시예에 따라서는 제 2 코어부(120)를 보호하는 하우징(125)과 제 2 권취부(124)가 분리된 분리형 구조를 이룰 수도 있고 이 경우에는 제 2 권취부(124)는 적절한 연결수단, 연결부재 내지는 설치부재를 통하여 하우징(125)에 설치될 수 있다.
한편, 도 8에 도시된 바와 같이, 제 2 코어부(120)는 자속 집중을 방지하는 자속 집중 방지부(131)를 더 포함할 수 있다. 이 때, 자속집중 방지부(131)는 상기 제 2 본체부(121)와 제 2 연장부(122a, 122b) 간의 모서리 부분에 곡면으로 형성될 수 있다. 또한, 제 1 코어부(110)에서도 제 1 본체부(111)와 제 1 권취부(112) 간의 모서리 부분에 자속 집중을 방지하기 위한 자속 집중 방지부(132)가 더 설치될 수 있다. 이렇게 구성함으로써, 자속이 각 코어부의 특정 부분에 집중되지 않고 골고루 분산되고 자속밀도도 널리 고르게 분포하게 되며, 이른바 에지효과가 현저하게 줄어든다. 즉, 본 실시예에 따른 비접촉 변압기에서는 자속이 각 코어부의 특정부분(예를 들어 모서리 부위)에 밀집하여 흐르지 않고 자속밀도도 각 코어부에 널리 고르게 분포하게 되는데, 이는 각 모서리 부분에 있는 자속집중 방지부(131, 132)가 설치되어 있기 때문이다. 이에 따라, 본 실시예에 따른 비접촉 변압기에서는 각 코어부의 특정 부분에 열이 급격하게 증가하는 현상이 발생하지 않으므로 열에 의한 에너지 손실이 현저하게 감소하게 되고, 결과적으로 비접촉 변압기의 에너지 전달효율도 이에 비례하여 증가하게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에 따른 비접촉 변압기는 제 1 코어부의 본체부에서 제 2 코어부를 향하여 연장되는 연장부를 추가적으로 설치함으로써, 제 1 코어부와 제 2 코어부 간의 누설 자속을 감소시켜 전기 에너지의 전달 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 추가적으로, 본 실시예에 따른 비접촉 변압기는 자속이 코어부의 어느 특정 부분에 집중되지 않도록 하는 자속 집중 방지부를 포함함으로써, 비접촉 변압기에서의 열에 의한 에너지의 손실을 감소시켜 에너지 전달효율을 더욱 증가시킬 수 있다.
110 : 제 1 코어부
111 : 제 1 본체부 112 : 제 1 권취부
113 : 1차 권선 114a, 114b : 제 1 연장부
120 : 제 2 코어부
121 : 제 2 본체부 122a, 122b : 제 2 연장부
123 : 2차 권선 124 : 제 2 권취부
131, 132 : 자속 집중 방지부

Claims (9)

  1. 제 1 본체부, 상기 제 1 본체부에서 연장되며 1차 권선이 권취되는 제 1 권취부, 및 상기 제 1 권취부와 이격되게 상기 제 1 본체부에서 연장되는 제 1 연장부를 구비하는 제 1 코어부; 및
    상기 제 1 본체부와 대향되게 배치되는 제 2 본체부, 상기 제 2 본체부에서 상기 제 1 본체부 측으로 연장되는 제 2 연장부, 및 2차 권선이 권취되는 제 2 권취부를 구비하는 제 2 코어부를 포함하며,
    상기 제 2 연장부는 상기 제 1 연장부의 내측에 배치되는 것을 특징으로 하는 비접촉변압기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 연장부는,
    상기 제 1 본체부의 일측에 배치되어 상기 제 2 본체부 측으로 연장되는 일측연장부; 및
    상기 제 1 본체부의 타측에 배치되어 상기 제 2 본체부 측으로 연장되는 타측연장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉변압기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 연장부는 상기 제 2 본체부의 양측에서 상기 일측연장부 및 상기 타측연장부로 연장되는 것을 특징으로 하는 비접촉변압기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 연장부는 상기 일측연장부 및 상기 타측연장부의 단부보다 상기 제 1 본체부에 가깝게 연장되는 것을 특징으로 하는 비접촉변압기.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 코어부는 자속 집중을 방지하는 제 1 자속 집중 방지부를 더 포함하는 비접촉 변압기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 자속집중 방지부는 상기 제 2 본체부와 상기 제 2 연장부 간의 모서리에 곡면으로 형성되는 비접촉 변압기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 코어부는 자속 집중을 방지하는 제 2 자속 집중 방지부를 더 포함하는 비접촉 변압기.
  8. 삭제
  9. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 1차 권선과 상기 2차 권선은 이격되게 배치되는 것을 특징으로 하는 비접촉변압기.
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