KR101528072B1 - 다권선 엡스타인 장치 - Google Patents

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Abstract

본 출원은 다권선 엡스타인 장치에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 의한 다권선 엡스타인 장치는, 권선의 회전수가 서로 다른 복수개의 1차 권선; 상기 1차측 권선과 일대일로 대응하는 복수개의 2차 권선; 상기 1차 권선 및 2차 권선을 공통으로 관통하며, 기 설정된 규격에 따라 연결되어 자기폐회로를 형성하는 시험편; 입력되는 제어신호에 따라, 상기 복수개의 1차 권선 중 어느 하나를 전원공급부와 연결하는 스위치부; 및 상기 전원공급부가 출력하는 전원의 주파수를 설정하고, 상기 설정된 전원의 주파수에 대응하여 상기 제어신호를 생성하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

다권선 엡스타인 장치 {multiwinding Epstein apparatus}
본 출원은 다권선 엡스타인 장치에 관한 것으로서, 특히 복수개의 권선을 포함하여 측정주파수 범위의 가변에 대응할 수 있는 다권선 엡스타인 장치에 관한 것이다.
엡스타인 장치(Epstein apparatus)는 연자성 재질의 자기적 특성을 측정하는 자성시험을 수행하는 장치에 해당한다. 다만, 자성시험 결과는 인가하는 주파수에 따라 달라질 수 있으며, 특히 인가하는 주파수에 따라 상기 엡스타인 장치에 구비되는 권선의 회전수를 달리할 필요가 있다. 따라서, 종래는 인가하는 주파수에 따라 별도의 엡스타인 장치를 복수개 구비하고, 각각의 엡스타인 장치에 대하여 자성시험을 수행하였다.
최근들어 전기기기의 동작영역이 50~ 60Hz 대의 상용주파수 영역에서 고주파 영역으로 확장됨에 따라, 고주파 자성 측정에 대한 요구가 증대되고 있고, 또한 광범위한 주파수 대역의 자성을 측정할 필요가 높아지고 있다. 하지만, 종래의 엡스타인 장치의 경우에는, 각 주파수별로 시험편을 권선 내부에 삽입해야 하므로, 준비시간이 필요하게 되고, 삽입하는 동안에는 측정이 안되는 단점이 생기며, 삽입시 정렬이 바르지 않을 경우 오차가 발생하는 등의 문제가 있었다. 또한, 각 주파수별로 별개의 엡스타인 장치를 구비해야 하므로, 필요공간 또한 늘어나게 되어 로봇에 의한 시험편 삽입 등의 자동화가 어려워지는 등의 문제가 있었다.
본 출원은, 복수개의 권선을 포함하여 측정주파수 범위의 가변에 대응할 수 있는 다권선 엡스타인 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 다권선 엡스타인 장치는, 권선의 회전수가 서로 다른 복수개의 1차 권선; 상기 1차측 권선과 일대일로 대응하는 복수개의 2차 권선; 상기 1차 권선 및 2차 권선을 공통으로 관통하며, 기 설정된 규격에 따라 연결되어 자기폐회로를 형성하는 시험편; 입력되는 제어신호에 따라, 상기 복수개의 1차 권선 중 어느 하나를 전원공급부와 연결하는 스위치부; 및 상기 전원공급부가 출력하는 전원의 주파수를 설정하고, 상기 설정된 전원의 주파수에 대응하여 상기 제어신호를 생성하는 제어부를 포함할 수 있다.
여기서 상기 시험편은, 국제규격인 국제전기기술위원회(IEC: International Electro-technical Commission), 미국재료시험협회(ASTM: American Society for Testing and Materials), 일본공업표준법(JIS: Japanese Industrial Standard) 중 어느 하나의 규격에 따라 상기 자기폐회로를 형성할 수 있다.
여기서 상기 제어부는, 상기 설정된 주파수에 대응하는 회전수를 가지는 1차 권선을 상기 전원공급부와 연결하는 제어신호 생성하고, 상기 제어신호를 상기 스위치부로 전송할 수 있다.
여기서, 상기 다권선 엡스타인 장치는, 상기 제1 권선에 인가되는 1차측 전류 및 1차측 전압, 상기 제2 권선에 인가되는 2차측 전류 및 2차측 전압 중 적어도 어느 하나를 측정하는 측정부를 더 포함할 수 있다.
여기서 상기 복수개의 1차 권선은, 700턴의 회전수를 가지는 제1 권선; 100턴의 회전수를 가지는 제2 권선; 및 20턴의 회전수를 가지는 제3 권선을 포함할 수 있다.
여기서 상기 제어부는, 상기 전원공급부가 출력하는 전원의 주파수가 0 ~ 150Hz인 경우에는 상기 제1 권선을 상기 전원공급부와 연결하는 제1 제어신호를 출력하고, 상기 전원공급부가 출력하는 전원의 주파수가 150 ~ 1KHz인 경우에는 상기 제2 권선을 상기 전원공급부와 연결하는 제2 제어신호를 출력하며, 상기 전원공급부가 출력하는 전원의 주파수가 1KHz 이상인 경우에는 상기 제3 권선을 상기 전원공급부와 연결하는 제3 제어신호를 출력할 수 있다.
덧붙여 상기한 과제의 해결수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것이 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 다권선 엡스타인 장치는, 종래의 복수개의 엡스타인 장치를 사용할 때와 비교할 때, 자성시험의 준비에 필요한 소요시간을 현저히 줄일 수 있다. 즉, 종래의 엡스타인 장치의 경우에는, 각각의 엡스타인 장치별로 프로그램 셋업 및 시험편 삽입을 수행하기 때문에 시험 준비에 많은 시간이 소요되지만, 본 발명의 일 실시예에 의한 다권선 엡스타인 장치에 의하면, 한 번의 시험 준비로 복수개의 시험을 진행할 수 있으므로, 측정시간을 현저히 단축시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 다권선 엡스타인 장치에 의하면, 시험편에 대한 자성시험의 자동화가 용이하고, 상기 자성시험의 신뢰성을 높일 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 의한 다권선 엡스타인 장치는, 종래와 달리 각각의 엡스타인 장치별로 시험편을 삽입하거나 제거할 필요가 없으므로, 시험편 삽입 및 제거를 위한 동선과 필요공간의 최소화가 가능하고, 이에 따라 자동화가 용이하다. 또한, 상기 자동화에 의하여 시험편을 균일하게 삽입하므로, 시험편의 정렬시 발생할 수 있는 오차를 최소화할 수 있으며, 이에 따라 자성시험의 신뢰성을 높일 수 있다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 의한 다권선 엡스타인 장치를 나타내는 개략도이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 의한 다권선 엡스타인 장치를 나타내는 회로도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도1 및 도2는 본 발명의 일 실시예에 의한 다권선 엡스타인 장치를 나타내는 개략도 및 회로도이다.
도1 및 도2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 다권선 엡스타인 장치는 1차 권선(10), 2차 권선(20), 시험편(30), 스위치부(41 내지 43), 제어부(50) 및 측정부(61 내지 66)를 포함할 수 있다.
이하, 도1 및 도2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 다권선 엡스타인 장치를 설명한다.
도1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 다권선 엡스타인 장치는, 권선의 회전수가 서로 다른 복수개의 1차 권선(10)과 상기 1차 권선(10)과 일대일로 대응하는 복수개의 2차 권선(20)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 1차 권선(10)은, 700턴의 회전수를 가지는 제1 권선(11), 100턴의 회전수를 가지는 제2 권선(12) 및 20턴의 회전수를 가지는 제3 권선(13)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 권선(11)은 2차 권선 21과 대응하고, 상기 제2 권선(12)는 2차 권선 22와 대응하며, 상기 제3 권선(13)은 2차 권선 23과 각각 대응할 수 있다. 다만, 상술한 상기 1차 권선(10)의 개수와 각각의 회전수는 본 발명의 일 실시예에 의한 것으로서, 경우에 따라 상기 1차 권선(10)의 개수와 각각의 회전수를 달리하는 것도 가능하다.
이후, 상기 1차 권선(10)과 2차 권선(20)을 공통으로 관통하도록 시험편(30)을 삽입할 수 있으며, 상기 시험편(30)을 기 설정된 규격에 따라 연결하여 자기폐회로를 형성할 수 있다. 다권선 엡스타인 장치는 상기 시험편(30)의 자기적 특성을 측정하는 장치에 해당하므로, 상기 1차 권선(10) 및 2차 권선(20)을 미리 제작하고, 이후, 상기 시험편(30)을 상기 1차 권선(10) 및 2차 권선(20)에 삽입하는 방식으로 상기 엡스타인 장치를 구성할 수 있다.
여기서, 상기 시험편(30)에 대한 정확한 자기적 특성을 측정하기 위하여, 크기, 형상, 재질 등이 표준화, 규격화된 시험편(30)을 활용할 수 있으며, 상기 시험편(30)을 연결하여 형성하는 자기폐회로의 크기나 연결방법 등도 기 설정된 규격이나 표준 등에 따를 수 있다. 구체적으로, 상기 시험편(30)은 국제규격인 국제전기기술위원회(IEC: International Electro-technical Commission), 미국재료시험협회(ASTM: American Society for Testing and Materials), 일본공업표준법(JIS: Japanese Industrial Standard) 중 어느 하나의 규격에 따라, 상기 자기폐회로를 형성하는 것일 수 있다.
상기 시험편(30)은 전원공급부(VAC)가 공급하는 전원의 주파수에 따라 상이한 자기적 특성을 가질 수 있으므로, 각각 주파수에 대하여 개별적으로 상기 자기적 특성을 측정할 수 있다. 이때, 각각의 주파수에 따라 상기 1차 권선(10)의 회전수를 달리하여 상기 자기적 특성을 측정할 수 있으며, 각각의 주파수에 대응하는 권선의 회전수는 규정이나 표준 등에 의하여 미리 설정되어 있을 수 있다. 앞서 살핀 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 다권선 엡스타인 장치는 권선의 회전수가 서로 다른 복수개의 1차 권선(10)을 포함하므로, 상기 전원공급부(VAC)가 공급하는 전원의 주파수에 따라, 상기 복수개의 1차 권선(10) 중 어느 하나를 선택하는 것이 가능하다. 예를들어, 상기 주파수가 0(DC) ~ 150Hz인 경우에는 700턴의 회전수를 가지는 제1 권선(11)을 선택하고, 상기 주파수가 150Hz ~ 1Khz인 경우에는 100턴의 회전수를 가지는 제2 권선(12)를 선택할 수 있다. 또한, 상기 주파수가 1Khz 이상인 경우에는 20턴의 회전수를 가지는 제3 권선(13)을 선택할 수 있다.
여기서, 상기 주파수에 따라 상기 1차 권선(10) 중 어느 하나를 선택하기 위하여, 스위치부(41 내지 43)를 활용할 수 있다. 도2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 다권선 엡스타인 장치는, 스위치부(41 내지 43)를 이용하여, 상기 복수개의 1차 권선(10) 중 어느 하나를 전원공급부(VAC)와 연결하는 것이 가능하다. 즉, 입력되는 제어신호에 따라 각각의 제1 스위치(41), 제2 스위치(42) 및 제3 스위치(43)를 동작하여, 상기 복수개의 1차 권선(10)중 어느 하나를 선택적으로 상기 전원공급부(VAC)와 연결할 수 있다. 여기서, 상기 제어신호는 제어부(50)가 생성하는 것일 수 있다.
제어부(50)는, 상기 전원공급부(VAC)가 출력하는 전원의 주파수를 설정하고, 상기 설정된 전원의 주파수에 대응하여 상기 제어신호를 생성할 수 있다. 즉, 상기 제어부(50)는 사용자가 입력하는 설정신호 또는 기 설정된 알고리즘에 따라, 상기 전원공급부(VAC)가 출력하는 전원의 주파수를 설정할 수 있으며, 상기 설정된 주파수에 대응하는 1차 권선(10)이 연결되도록 하는 제어신호를 생성하여 출력할 수 있다. 즉, 상기 제어부(50)는, 상기 설정된 주파수에 대응하는 회전수를 가지는 1차 권선(10)을 상기 전원공급부(VAC)와 연결하는 제어신호를 생성할 수 있으며, 상기 생성한 제어신호를 상기 스위치부(40)로 전송할 수 있다. 여기서, 상기 각각의 주파수에 대응하여 연결되는 스위치 및 개방되는 스위치가 기재된 테이블표가 있을 수 있으며, 상기 테이블표를 이용하여 상기 제어신호를 생성할 수 있다.
구체적으로, 상기 제어부(50)는, 상기 전원공급부(VAC)가 출력하는 전원의 주파수가 0 ~ 150Hz인 경우에는 상기 제1 권선(11)을 상기 전원공급부(VAC)와 연결하는 제1 제어신호를 출력할 수 있다. 이 경우, 제1 스위치(41)가 연결되고, 제2 스위치(42) 및 제3 스위치(43)는 개방될 수 있다. 이후, 상기 전원공급부(VAC)가 출력하는 전원의 주파수가 150 ~ 1KHz인 경우에는, 상기 제2 권선(12)을 상기 전원공급부(VAC)와 연결하는 제2 제어신호를 출력하여, 제2 스위치(42)를 연결하고, 제1 스위치(41) 및 제3 스위치(43)를 개방할 수 있다. 마지막으로, 상기 전원공급부(VAC)가 출력하는 전원의 주파수가 1KHz 이상인 경우에는 상기 제3 권선(13)을 상기 전원공급부(VAC)와 연결하는 제3 제어신호를 출력할 수 있다. 즉, 제3 스위치(43)를 연결하고, 제1 스위치(41) 및 제2 스위치(42)를 개방시킬 수 있다.
측정부(61 내지 66)는, 상기 제1 권선(10)에 인가되는 1차측 전류 및 1차측 전압, 상기 제2 권선에 인가되는 2차측 전류 및 2차측 전압 중 적어도 어느 하나를 측정하는 것일 수 있다. 특히, 측정부(61 내지 66)를 이용하여, 1차측에서는 전류검출을 통하여 시험편(30)의 자화력을 측정하고, 2차측에서는 전압검출을 수행하여 자속밀도를 측정할 수 있으며, 이후 전력측정을 통하여 상기 시험편(30)에서의 철손을 측정할 수 있다. 구체적으로, 주파수측정기(61, frequency meter)를 이용하여 전원공급부(VAC)가 공급하는 주파수를 측정할 수 있으며, 전류계(62, rms ammeter)를 이용하여 1차측 권선(10)에 인가하는 1차측 전류의 RMS(Root Mean Square) 값을 측정할 수 있다. 또한, 파고측정기(63, crest voltmeter)를 이용하여 1차측 전압의 파고(crest)를 측정하고, 전압계(64, 65, 66)를 이용하여 2차측 전압의 평균값을 측정하는 것이 가능하다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 의한 다권성 엡스타인 장치에 의하면, 복수개의 권선 중에서 각각의 주파수에 맞는 권선을, 스위치를 이용하여 선택하는 것이 가능하다. 즉, 하나의 엡스타인 장치를 이용하여 복수개의 주파수 대역에 대한 측정을 수행할 수 있으므로, 측정시간을 현저히 단축시킬 수 있으며, 측정 정밀도 향상, 필요공간 축소, 자동화 설비 가능 등의 유리한 효과를 얻을 수 있다.
10: 1차 권선 20: 2차 권선
30: 시험편 41, 42, 43: 스위치부
50: 제어부 61 내지 66: 측정부

Claims (6)

  1. 권선의 회전수가 서로 다른 복수개의 1차 권선;
    상기 1차측 권선과 일대일로 대응하는 복수개의 2차 권선;
    상기 1차 권선 및 2차 권선을 공통으로 관통하며, 기 설정된 규격에 따라 연결되어 자기폐회로를 형성하는 시험편;
    입력되는 제어신호에 따라, 상기 복수개의 1차 권선 중 어느 하나를 전원공급부와 연결하는 스위치부; 및
    상기 전원공급부가 출력하는 전원의 주파수를 설정하고, 상기 설정된 전원의 주파수에 대응하여 상기 제어신호를 생성하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 설정된 주파수에 대응하는 회전수를 가지는 1차 권선을 상기 전원공급부와 연결하는 제어신호 생성하고, 상기 제어신호를 상기 스위치부로 전송하는 다권선 엡스타인 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 시험편은
    국제규격인 국제전기기술위원회(IEC: International Electro-technical Commission), 미국재료시험협회(ASTM: American Society for Testing and Materials), 일본공업표준법(JIS: Japanese Industrial Standard) 중 어느 하나의 규격에 따라 상기 자기폐회로를 형성하는 다권선 엡스타인 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 1차 권선에 인가되는 1차측 전류 및 1차측 전압, 상기 2차 권선에 인가되는 2차측 전류 및 2차측 전압 중 적어도 어느 하나를 측정하는 측정부를 더 포함하는 다권선 엡스타인 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 복수개의 1차 권선은
    700턴의 회전수를 가지는 제1 권선;
    100턴의 회전수를 가지는 제2 권선; 및
    20턴의 회전수를 가지는 제3 권선을 포함하는 다권선 엡스타인 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 전원공급부가 출력하는 전원의 주파수가 0 ~ 150Hz인 경우에는 상기 제1 권선을 상기 전원공급부와 연결하는 제1 제어신호를 출력하고,
    상기 전원공급부가 출력하는 전원의 주파수가 150 ~ 1KHz인 경우에는 상기 제2 권선을 상기 전원공급부와 연결하는 제2 제어신호를 출력하며,
    상기 전원공급부가 출력하는 전원의 주파수가 1KHz 이상인 경우에는 상기 제3 권선을 상기 전원공급부와 연결하는 제3 제어신호를 출력하는 다권선 엡스타인 장치.
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