KR101539376B1 - 다목적을 위한 로고스키 코일 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 로고스키 코일에 관한 것으로, 상세하게는 종래 로고스키 코일의 문제점인 저 전류 시의 측정이 어려우며, 코일의 턴(감김) 수가 많아짐으로써 발생하는 문제점을 해결하고, 다양한 목적 및 분야에서 사용될 수 있는 새로운 타입의 로고스키 코일에 관한 것이다.
이러한 본 발명인 새로운 타입의 로고스키 코일은, 로고스키 코일에 있어서, 하나 이상의 공극을 가지는 자성체로 이루어진 코어와; 상기 코어에 구비되는 코일을 포함하도록 이루어지며, 상기 공극에는 비자성체로 이루어진 보빈이 더 설치된다.
상기 코일은 넓은 전류 영역을 측정할 수 있도록 턴(감김) 수가 서로 상이한 다수의 코일로 이루어진다.

Description

다목적을 위한 로고스키 코일{Rogowski coil of multi-purpose}
본 발명은 로고스키 코일에 관한 것으로, 상세하게는 종래 로고스키 코일의 문제점인 저 전류 시의 측정이 어려우며, 코일의 턴(감김) 수가 많아짐으로써 발생하는 문제점을 해결하고, 다양한 목적 및 분야에서 사용될 수 있는 새로운 타입의 로고스키 코일에 관한 것이다.
일반적으로 전류을 변경하거나, 도체에 흐르는 전류를 측정하기 위하여 변류기(Current Transformer; CT)를 이용하거나 이를 응용한 장치를 사용한다.
종래에 사용되는 일반적인 변류기(Current Transformer; CT)는 도 1과 같이 자성체의 코어(1)에 코일(2', 2")을 감아 사용하는 것으로, 코일의 적은 턴(감김) 수로 사용한다는 장점이 있으나, 코어가 포화됨으로써 폭발의 위험성을 가지는 단점을 가진다.
이러한 단점을 해결하고자 제공된 기술이 로고스키 코일(Rogowski coil)이다.
도 2를 참조하면, 로고스키 코일(Rogowski coil)은 비자성체(μR=1)로 이루어진 코어(1')에 균일한 간격으로 다수의 코일(2)을 감은 형태이거나, 또는 상기 코어(1')가 없는 공심상태로 이루어진 형태를 가진다.
이러한 로고스키 코일(Rogowski coil)은 코어가 포화되지 않음으로써 포화에 의한 폭발 위험성이 없으나, 코어의 미사용 또는 비자성체 코어를 사용함으로써 역기전력이 작음으로써 코어(2)의 턴(감김) 수를 많이 필요로 하는 문제점을 가진다.
즉, 로고스키 코일(Rogowski coil)의 단점은 균일한 간격으로 많은 턴 수를 가지는 코어의 사용으로 제작이 어려워 제품비용이 상승하는 문제점과, 작은 크기의 제작이 어려운 문제점과, 작은 크기의 전류의 측정이 거의 불가능한 문제점을 가진다.
또한, 작은 크기의 제작이 어려움으로써 로고스키 코일(Rogowski coil)의 내경(d)과 측정하고자 하는 도체(I)의 외경(D)의 크기 차가 커 측정시 숙련자가 아닌 경우 오차의 발생이 크게 된다(도 9 (a) 참조).
즉, 측정시 로고스키 코일(Rogowski coil)가 도체(I)는 수직상태를 유지하여야 정확한 특정을 할 수 있으나, 로고스키 코일(Rogowski coil)의 내경(d)과 측정하고자 하는 도체(I)의 외경(D)의 크기 차에 의하여 비 숙련자의 경우 수직상태를 유지하기가 어려움으로써 정확한 측정을 할 수 없는 단점을 가진다.
또한, 로고스키 코일(Rogowski coil)은 역기전력이 작음으로써 발생하는 코어(2)의 많은 턴(감김) 수에 의하여 측정할 수 있는 전류의 폭이 작은 문제점이 있으며, 이로 인하여 측정 폭이 상이한 다수의 전류측정장치를 구비하여야 하는 단점이 있다.
변류기(Current Transformer; CT), 로고스키 코일(Rogowski coil) 및 이들이 이용한 종래기술문헌들로는 (KR) 특허공보 제10-0724101호 공심코어를 사용한 교류전류센서, (KR) 등록특허 제10-0966450호 비접촉식 전류측정장치, (KR) 등록특허 제10-0978434호 전류의 측정범위에 따라 자동 절체되는 2영역측정 CT장치, (KR) 등록특허 제10-1021242호 전류측정장치, (KR) 공개특허 제10-2011-0036708호 복합 전자 측정장치 및 (KR) 등록특허 제10-1169301호 로고스키 코일을 이용한 전류센서들과 같은 다양한 기술이 제공되어 있다.
(KR) 등록특허공보 10-0724101 (등록일; 2007.05.25) (KR) 등록특허공보 10-0966450 (등록일; 2010.06.18) (KR) 등록특허공보 10-0978434 (등록일; 2010.08.20) (KR) 등록특허공보 10-1021242 (등록일; 2011.03.03) (KR) 공개특허공보 10-2011-0036708 (공개일; 2011.04.08) (KR) 등록특허공보 10-1169301 (등록일; 2011.07.23)
종래의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 발명된 것으로,
본 발명은 제작을 용이하도록 하여 생산성 향상과 제품의 단가를 낮출 수 있도록 하며, 다양한 크기의 전류 측정이 가능할 수 있도록 이루어진 다목적을 위한 로고스키 코일을 제공하고자 한다.
또한, 저 전류 시에도 측정 가능하도록 함으로써 세밀한 측정이 가능하도록 이루어진 다목적을 위한 로고스키 코일을 제공하고자 한다.
즉, 본 발명은 제작성이 용이하여 제품의 단가를 낮출 수 있으며, 포화에 의한 폭발사고를 예방하는 한편, 저 전류의 측정이 가능할 수 있도록 이루어진 새로운 형태의 로고스키 코일(Rogowski coil)을 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명인 다목적을 위한 로고스키 코일은 로고스키 코일에 있어서, 하나 이상의 공극을 가지는 자성체로 이루어진 코어와; 상기 코어에 구비되는 코일을 포함함을 특징으로 한다.
또한, 상기 공극에는 비자성체로 이루어진 보빈이 더 설치될 수 있으며, 상기 보빈에 코일이 설치됨을 특징으로 한다.
상기 코일은 넓은 전류 영역을 측정할 수 있도록 턴(감김) 수가 서로 상이한 다수의 코일로 이루어짐을 특징으로 한다.
상기와 같이 이루어진 본 발명인 다목적을 위한 로고스키 코일은, 코일의 적은 턴(감김) 수에도 측정이 가능함으로써 로고스키 코일의 크기를 작게 형성할 수 있는 장점과, 코일을 균일하게 많은 수로 감아야 함으로써 발생하는 생산비 증가 및 크기의 증가 등을 해소할 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기와 같이 크기를 작게 형성할 수 있는 장점에 의하여 로고스키 코일의 내경의 크기를 작게 형성할 수 있음으로, 로고스키 코일의 내경 부분에 삽입되는 측정하기 위한 도체와 간격을 적게 할 수 있음으로, 측정시 로고스키 코일과 도체 사이의 수직 차이로 인하여 발생하는 오차를 줄일 수 있는 장점이 있다.
또한, 작은 크기의 코어 사용시에도 다양한 측정범위를 가질 수 있는 장점을 가진다.
도 1은 종래에 실시 중에 있는 변류기(Current Transformer; CT)에 대한 평면 개략도.
도 2는 종래에 실시 중에 있는 로고스키 코일(Rogowski coil)에 대한 평면 개략도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예를 나타낸 다목적을 위한 로고스키 코일에 대한 평면 개략도.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예를 나타낸 다목적을 위한 로고스키 코일에 대한 평면 개략도.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예를 나타낸 다목적을 위한 로고스키 코일의 코어에 대한 평면 개략도.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예를 나타낸 다목적을 위한 로고스키 코일의 코어에 대한 평면 개략도.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예를 나타낸 다목적을 위한 로고스키 코일의 코어에 대한 평면 개략도.
도 8은 본 발명인 다목적을 위한 로고스키 코일의 부분 상세 단면 개략도.
도 9는 본 발명인 다른 실시 예인 다목적을 위한 로고스키 코일의 부분 상세 단면 개략도.
도 10은 로고스키 코일을 이용하여 측정시에 대한 개략도로, (a)는 종래의 로고스키 코일을 이용한 측정시를 도시한 것이며, (b)는 본 발명인 다목적을 위한 로고스키 코일을 이용한 측정시를 도시한 것임.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 될 것이며, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명은 제작성이 용이하여 제품의 단가를 낮출 수 있으며, 포화에 의한 폭발사고를 예방하는 한편, 저 전류의 측정이 가능할 수 있도록 이루어진 새로운 형태인 다목적을 위한 로고스키 코일(Rogowski coil)이다.
이러한 본 발명인 다목적을 위한 로고스키 코일(A)은, 하나 이상의 공극(틈새)(11)을 가지는 자성체로 이루어진 코어(10)와, 상기 코어(10)에 구비되는 코일(20)을 포함하여 이루어진다(도 3 참조).
일반적인 종래에 사용되는 로고스키 코일(Rogowski coil)에 구비되는 코어는 비자성체로 이루어지는데 반하여 본 발명의 다목적을 위한 로고스키 코일(A)에 구비되는 코어(10)는 자성체를 사용하게 되며, 하나 이상의 공극(11)을 가진다.
상기 코어(10)를 자성체로 사용함으로써 역기전력의 낮음으로 발생하는 저 전류의 측정 불능현상을 해결할 수 있는 한편, 공극(11)에 의하여 포화로 인한 폭발의 위험성을 낮출 수 있다.
상기 공극(11)은 하나로 이루어질 수 있으며(도 3 참조), 또는 다수인 제1 공극(11a), 제2 공극(11b), 제3 공극(11c)으로 이루어질 수 있다(도 5 참조).
상기 코일(20)은 1개의 코어(10)에 1개의 코어가 구비될 수 있으며(도 3 참조), 또는 다양한 크기의 전류를 측정할 수 있도록 턴(감김) 수가 서로 상이한 다수의 제1 코일(21), 제2 코일(22), 제3 코일(23)로 이루어질 수도 있다(도 4와 도 6 참조).
상기 코일(20, 21, 22, 23)은 코어(10)에 형성된 공극(11) 부분에 구비되는 것이 바람직하다.
도 7과 도 8을 참조하면,
상기 코어(10)에 형성된 공극(11)에 비자성체로 이루어진 보빈(30)이 설치되며, 상기 보빈(30)에 코일(20)이 구비되도록 한다.
상기 코일(20)이 구비된 보빈(30)을 코어(10)에 형성된 공극(11)에 설치하도록 함으로써 제작성을 용이하도록 할 수 있다.
즉, 링형태로 이루어진 코어(10)에 코일(20)을 균일한 간격으로 감는 작업에 비하여 보빈(30)에 코일(20)을 균일한 간격으로 감는 작업은 용이한 장점을 가진다.
또한, 상기 보빈(30)에 다양한 크기의 전류를 측정할 수 있도록 턴(감김) 수가 서로 상이한 다수의 제1 코일(21), 제2 코일(22), 제3 코일(23)을 설치하되, 적층형태로 제작할 수 있다(도 9 참조).
상기 다수의 제1 코일(21), 제2 코일(22), 제3 코일(23) 사이에는 전류가 흐르지 않도록(절연이 유지될 수 있도록) 절연부재(24, 25)가 구비된다.
이와 같이 이루어진 본 발명인 새로운 타입의 다목적을 위한 로고스키 코일(A)은 코일의 적은 턴 수에도 저 전류의 측정이 가능하며, 코일의 적은 턴 수에 의하여 코어의 크기를 작게 형성할 수 있음으로 측정하고자 하는 도체(I)와의 틈새 차이를 작게 하여 비 숙련자의 경우에는 측정오차를 줄일 수 있도록 할 수 있다.
즉, 도 9를 참조하면,
도 9의 (a)와 같이 종래의 경우 코일의 턴 수가 많아 코어의 크기를 작게 할 수 없음으로써, 코어의 내경(d)과 도체(I)의 외경(D) 사이에 틈새가 크고, 이로 인하여 측정시 전류 측정기와 도체(I) 사이에 수직 맞추기가 어려워 비 숙련자일수록 측정오차가 커지는 문제점이 있으나,
도 9의 (b)와 같이 본 발명인 새로운 타입의 다목적을 위한 로고스키 코일(A)은 코일의 턴 수가 작아 코어의 크기를 작게 할 수 있음으로써 코어의 내경(d)과 도체(I)의 외경(D) 사이의 틈새를 작게 할 수 있으며, 이로 인하여 측정시 비 숙련자의 경우에는 전류 측정기와 도체(I) 사이에 수직을 맞추기 용이함으로써 측정오차를 줄일 수 있는 장점이 있다.
또한, 코일의 턴 수가 작음으로써 하나의 코어에 턴 수가 상이한 복수의 코일을 설치할 수 있음으로써, 다양한 크기의 전류를 측정할 수 있을 것이다.
본 발명인 새로운 타입의 다목적을 위한 로고스키 코일(A)은 종래의 변류기(Current Transformer; CT) 및 로고스키 코일(Rogowski coil)이 사용하는 모든 분야에 사용 가능하기 때문에 큰 경쟁력을 갖는다.
또한, 용량별 사이즈로 제작이 용이하며, 크기가 작기 때문에 설치 공간을 줄일 수 있으며, 종래의 로고스키 코일(Rogowski coil)이 가지고 있는 측정시 오차비율을 줄일 수 있다.
또한, 코일 및 사이즈를 줄일 수 있는 한편, 제작이 용이함으로써 원가 절감 및 제품의 가격 경쟁을 기대할 수 있다.
A : 다목적을 위한 로고스키 코일
10 : 코어 11, 11a, 11b, 11c : 공극
20, 21, 22, 23 : 코일 24 : 절연체
30 : 보빈

Claims (4)

  1. 로고스키 코일에 있어서,
    하나 이상의 공극(11)을 가지는 자성체로 이루어진 코어(10)와;
    상기 코어(10)에 구비되는 코일(20)을 포함하는 한편,
    상기 코일(20)은 턴(감김) 수가 서로 상이한 다수의 코일(21, 22, 23)로 이루어짐을 특징으로 하는 다목적을 위한 로고스키 코일.
  2. 로고스키 코일에 있어서,
    하나 이상의 공극(11)을 가지는 자성체로 이루어진 코어(10)와; 상기 코어(10)에 구비되는 코일(20)과; 상기 공극(11)에는 설치되는 비자성체로 이루어진 보빈(30)으로 이루어지되, 상기 보빈(30)에 코일(20)이 설치됨을 특징으로 하는 다목적을 위한 로고스키 코일.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 코일(20)은 턴(감김) 수가 서로 상이한 다수의 코일(21, 22, 23)로 이루어짐을 특징으로 하는 다목적을 위한 로고스키 코일.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 다수의 코일(21, 22, 23)은 적층 형태로 이루어지며, 다수의 코일(21, 22, 23) 사이에는 절연부재(24)가 구비됨을 특징으로 하는 다목적을 위한 로고스키 코일.
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