KR101747075B1

KR101747075B1 - 다층 피시비 코어 구조를 이용한 제어전원 생산이 가능한 내장형 씨티장치

Info

Publication number: KR101747075B1
Application number: KR1020170008543A
Authority: KR
Inventors: 주연숙
Original assignee: 주식회사 코본테크
Priority date: 2017-01-18
Filing date: 2017-01-18
Publication date: 2017-06-16

Abstract

본 발명은 다층 피시비 코어 구조를 이용한 제어전원 생산이 가능한 내장형 씨티장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다층 피시비 코어 구조를 가지는 전류 검출 소자를 이용하여 전류값 검출 및 전류 검출 소자에서의 출력을 이용하여 제어전원을 생산하여 공급함으로써, 중앙처리장치 혹은 컨트롤러에 별도의 전원 공급이 필요없는 다층 피시비 코어 구조를 이용한 제어전원 생산이 가능한 내장형 씨티장치에 관한 것이다.

Description

다층 피시비 코어 구조를 이용한 제어전원 생산이 가능한 내장형 씨티장치{Built-in control power supply CT device with PCB multi-layer core structure}

전류를 측정하는 방법에는 변류기, 션트(shunt), 홀 센서, 로고스키 코일 등 매우 다양한 방법으로 전류를 측정하는 소자와 방법이 개발되어 있다.

종래의 배전반 및 각종 고압 스위치 기어 등의 전력기기에서 부하전류 및 사고전류를 측정하기 위해 사용되는 가장 일반적인 전류 측정 방법은 철심에 코일을 감아 사용하는 CT를 사용하는 것이다.

그러나, CT는 철심을 사용하여 제작되기 때문에 철심이라는 물질 자체가 가지는 물리적 특성(전자 상호간 유도 현상, 히스테리 현상으로 인한 철손실)에 따라 전류측정범위가 높아지면 측정오차를 벗어나서 사용상 오동작 또는 부동작 하는 어려운 문제점이 있다.

또한, CT는 측정하고자 하는 측을 1차측이라 하고 측정하는 전류에 대하여 출력측을 2차측이라 한다.

상기 2차측에 접속되어지는 기기의 소비부담에 따라 대게 5VA, 15VA, 20VA ,40VA 정도의 부담을 가지는 CT가 제작되어지고 있다.

이러한 CT의 부담은 전력회로에서 설계되어질 당시에 접속할 기기의 부담을 고려하여 5VA, 15VA, 20VA, 40VA 등과 같이 정해지게 된다.

그러나 보호 계측기나 측정장비가 증설되어 지거나 또는 부담이 다른 기기를 변경하여 사용하거나 1차측 전원에 부하가 다른 종류가 접속되어지면 기 설정한 부담능력보다 더 큰 부담이 필요하게 된다.

만약, 이것을 적당한 부담 능력을 가진 기기로 교체하지 않으면 CT가 포화되어지게 되고 포화가 지속되어진다면 보호계전기는 당초의 목적을 달성할 수 없게 되며 계측기는 실제 값을 벗어난 값을 표시하게 된다.

이러한 포화의 원인은 사용하는 철심의 재질과 부하의 크기에 기인하고 있다.

CT에서 이러한 포화를 방지하기 위해서는 고급의 재질을 사용하거나 철심량을 늘이면 되나 일정량 이상을 초과하여 사용하면 CT 제작상 어려움이 있고 사용자는 CT을 수납하는 체적이 과다하게 증가되고 무거워서 사용상 많은 문제점을 갖게 된다.

따라서, 이와 같이 CT가 가벼우면서 포화도 되지 않게 사용하기 위하여 개발된 것 중의 하나가 로고스키(logowski)코일을 이용한 공심 CT이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 로고스키 코일은 일반 변류기와 달리 철심코어를 사용하지 않기 때문에 무한대까지 전류를 관통시켜도 포화가 되지 않는다.

이런 특성상 철심을 사용하지 않아 중량도 가볍고 권선되어진 코일의 외피를 절연하는 구조만 가지고 있으면 되기 때문에 고전류를 측정하는 것이라도 소형의 경량화된 구조에서 수용할 수 있으므로 일반적으로 기중 차단기, 로벗 용접기, 가스 절연 부하 개폐기 등 고전류를 필요로 하는 장치에 효과적으로 적용된다.

로고스키 코일을 이용한 공심 CT는 링 구조의 외피와 권선된 로고스키 코일을 포함하여 구성된다.

공심CT는 CT에 비하여 가볍고 유연하며, 전류측정범위가 매우 넓어 30A~ 100,000A 까지도 사용가능하며, 철심이 없어 고전류영역에서도 무한대의 직선성(Linearity)을 갖고 있다.

또한, 주파수 특성을 보면 철심코어가 없는 관계로 전달요소의 saturation 이 없어 변환속도가 거의 1:1 변환이 가능하여, 100kHz, 1000kHZ까지의 속도 변환영역이 가능하나, CT에서는 가능한 속도변환영역인 20KHz정도에 비하면 매우 우수한 성능을 가지고 있다.

그러나, 공심CT의 경우 철심을 사용하지 않기 때문에 저전류영역에서 실제 출력은 mV로 노이즈 신호수준으로 매우 미세하여 사용하기 어렵고, 공심CT를 이용한 신호처리가 난해하기 때문에 사실상 공심CT의 활용도는 미약할 수밖에 없는 한계를 갖고 있다.

또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 보호회로가 구성되어지게 되는데, 전기선로 계통에서는 상기한 보호회로가 반드시 필요한데, 부하가 쇼트시에는 전압이 0 V 수준이므로 제어 전원 생산이 불가능하다.

한편, 도선에 흐르는 전류를 측정하는 방법으로는, 전류 계측기를 그 도선에 전기적으로 직접 연결하여 측정하는 직접 측정방법과 그 도선의 전류에 의해 주변에 발생하는 전자기장을 전류 계측기로 검출하여 도선의 전류를 측정하는 간접측정방법이 있다.

여기서, 직접측정 방법은 계측기를 연결하기에 번거롭고 어려우며 회로적으로 분리할 수도 없는 등의 제약조건이 뒤따라, 최근에는 이러한 직접측정방법의 제약조건을 탈피하기 위한 간접측정방법이 대두되고 있다.

간접측정방법은 대표적인 예로서, 플럭스 게이트(Flux Gate) 방식을 이용하는 방법이 있다.

이러한 플럭스 게이트(Flux Gate) 방식을 이용한 전류 측정방법에 따르면 두개의 코어에 교류 자화 방향이 서로 반대가 되도록 교류전류를 인가하고, 두 개의 코어에 각각 권선한 코일에 발생하는 기전력 변화를 감지하여 도선에 흐르는 전류에 의한 직류 자속(Magnetic Flux)을 검출한다.

그리고, 도선의 전류에 의한 교류 자속은 별도의 코일을 이용하여 검출하고, 이와 같이 검출한 직류 자속 및 교류 자속에 대응되는 전류를 인가하여 도선에 흐르는 전류에 의한 전자기장을 상쇄하게 구성함으로써, 인가한 전류의 검출로 도선에 흐르는 전류를 측정한다.

이와 같이, 플럭스 게이트(Flux Gate) 방식으로 전류를 계측하는 종래기술들로서, 등록실용신안 제20-0283971호, 공개특허 제10-2010-0001504호, 공개특허 제10-2004-0001535호 등이 있었다.

상기 종래기술들에 따르면, 구형파 또는 정현파로 발진한 전류를 인가하여 서로 반대되는 방향으로 두 개의 코어를 자화시킨 상태에서 도선의 피측정 전류로 인한 전자기장의 영향에 의해 두 개의 코어에 발생하는 왜곡을 전압 신호로 감지하여 직류 성분을 검출하고, 교류 성분은 별도의 코어 또는 별도의 회로구성으로 검출한다.

그리고, 검출한 성분에 상응하는 보상전류로 자속을 가하여 피측정 전류에 의한 자속을 상쇄하도록 보상 전류를 수렴시키고, 그 수렴한 보상 전류를 측정하여 피측정 전류를 계측하였다.

하지만, 상기한 종래기술들에 따른 플럭스 게이트 방식의 전류 계측기는, 사인파 또는 구형파의 발진신호를 생성하는 구성을 코어에 권선한 코일과는 별도로 마련하여 그 구성에 의한 발진신호를 양 코어의 권선 코일에 동시 인가하였다.

이에 따라, 코어의 자성 특성에 따라 시정수가 달라지게 되고, 결국 코어의 자성 특성을 반영하지 아니한 고정된 주파수의 발진신호를 인가함에 따라 코어를 불완전하게 자화시켜 전류 계측의 정확도를 저하시키는 요인으로 나타나게 되었다.

이러한 요인을 제거하기 위해서는, 코어의 자성 특성에 맞는 발진신호를 생성하여야 하지만, 전류 계측기의 제작상 코어의 오차율 편차가 심하므로 발진신호를 생성하는 회로요소를 코어에 맞추기란 매우 어렵고, 생산하는 계측기마다 일일이 맞추는 것도 매우 번거로워서 생산성의 저하 및 성능 저하라는 문제점을 갖게 되었다.

더욱이, 상기한 종래기술들은 양측 코어를 반대 극성이 나타나도록 코일을 직렬(발진신호의 입력을 위해 연결하는 접속점에서 보면 병렬)로 연결한 후에 발진신호를 양 코일의 직렬 접속점에 인가하여 양측 코어를 서로 반대 방향으로 자화시키고 있어서, 양측 코어에 약간의 자화 오차가 발생하더라도 계측 성능에는 큰 편차로 나타나는 문제점이 있었다.

한편, 상기한 종래기술들에서 발진신호로 자화하려는 양측 코어가 도선에 흐르는 피측정 전류에 의해서도 자화되므로, 피측정 전류가 크면 계측 초기에 코어가 포화되어 발진신호의 주파수보다 매우 큰 고주파로 발진하므로, 플럭스 게이트 방식을 이용한 직류 성분의 검출이 불가능하게 되는 문제점도 있었다.

결국, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하고자 피시비코어구조형회로블럭을 이용하여 CT 검출과 제어 전원 생산 및 AC와 DC에서도 CT 검출이 가능한 기술을 제안하게 된 것이다.

KR 20-0283971 Y1 2002.07.19. KR 10-2010-0001504 A 2010.01.06. KR 10-2004-0001535 A 2004.01.07. KR 10-2011-0128686 A 2011.11.30.

따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로,

본 발명의 목적은 3상 전원에서 다층 피시비 코어 구조를 가지는 전류 검출 소자를 이용하여 전류값 검출을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 다층 피시비 코어 구조를 가지는 전류 검출 소자에서의 출력을 이용하여 제어전원을 생산하여 공급함으로써, 중앙처리장치 혹은 컨트롤러에 별도의 전원 공급이 필요없도록 하는데 있다.

본 발명의 또 따른 목적은 종래의 전류 검출소자의 로고스키 코일을 대체할 수 있게 되어 전기적 특성을 일정(균일)하게 하며, 대량 생산이 가능하여 이에 따른 제조원가를 절감시킬 수 있으며, 완제품을 만드는 친화성을 높일 수 있도록 하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 다층 피시비 코어 구조를 가지는 전류 검출 소자를 제공함에 있어 플럭스 게이트 방식의 다층 피시비 코어 구조를 가지도록 하여 직류 및 교류를 검출할 수 있도록 하는데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 다층 피시비 코어 구조를 이용한 제어전원 생산이 가능한 내장형 씨티장치는,

비자성체로 형성되며, 상측에서 하측, 하측에서 상측으로 교대로 비아홀(110)을 통해 연결되는 다수의 코일 패턴(120)이 형성되는 상부코일패턴형성층(100);

상기 상부코일패턴형성층의 하측에 위치하여 중앙코어층을 사이에 두고, 양측에 각각 수평하게 형성되며, 상기 비아홀(110)의 위치에 동일한 크기의 비아홀(210)이 다수 형성되는 통공층(200);

상기 통공층 사이에 코어 재질로 형성되는 중앙코어층(300);

상기 통공층과 중앙코어층의 하측에 위치하며, 비자성체로 형성되되, 상측에서 하측, 하측에서 상측으로 교대로 다수의 비아홀(410)을 통해 연결되는 다수의 코일 패턴(420)이 형성되어 있는 하부코일패턴형성층(400);을 포함하여 구성되되, 중앙에 통공홀(80)이 형성되는 형태를 취하고, 코일 패턴은 통공홀의 둘레를 따라 형성되어 상기 통공홀에 전류를 검출하고자 하는 전선(70)들을 관통시키는 피시비코어구조형회로블럭(3000),이 3상을 이루는 각각의 전선마다 설치 구성되어 있는 피시비코어형CT(3100)와,

비자성체로 형성되며, 상측에서 하측, 하측에서 상측으로 교대로 외측비아홀(510)을 통해 연결되는 다수의 외측용 코일 패턴(520)이 형성되는 최상부외측용코일패턴형성층(500)과;

비자성체로 형성되며, 상기 최상부외측용코일패턴형성층의 하측에 위치하며, 상측에서 하측, 하측에서 상측으로 교대로 비아홀(110)을 통해 연결되는 다수의 코일 패턴(120)이 형성되며, 상기 외측비아홀의 위치에 동일한 크기의 외측비아홀(130)이 다수 형성되는 상부코일패턴형성층(100)과,

상기 상부코일패턴형성층의 하측에 위치하여 중앙코어층을 사이에 두고, 양측에 각각 수평하게 형성되며, 상기 비아홀(110)과 외측비아홀(130)의 위치에 동일한 크기의 비아홀(210)과 외측비아홀(220)이 다수 형성되는 통공층(200)과,

상기 통공층 사이에 코어 재질로 형성되는 중앙코어층(300)과,

상기 통공층과 중앙코어층의 하측에 위치하며, 비자성체로 형성되되, 상측에서 하측, 하측에서 상측으로 교대로 다수의 비아홀(410)을 통해 연결되는 다수의 코일 패턴(420)이 형성되어 있으며, 상기 외측비아홀(130)의 위치에 동일한 크기의 외측비아홀(430)이 다수 형성되는 하부코일패턴형성층(400)을 포함하는 내부코어부(1000)와;

비자성체로 형성되며, 상기 내부코어부의 하측에 위치하며, 상측에서 하측, 하측에서 상측으로 교대로 외측비아홀(610)을 통해 연결되는 다수의 외측용 코일 패턴(620)이 형성되는 최하부외측용코일패턴형성층(600);을 포함하여 구성되는 전원생성용피시비코어구조형회로블럭(3500),이 3상을 이루는 각각의 전선마다 설치 구성되어 있는 전원생성용피시비(3600)와,

상기 전원생성용피시비(3600)에서 출력되는 전류에서 제어를 위한 제어전원을 생성하기 위한 제어전원생성부(4000),을 포함하여 구성됨으로써, 본 발명의 과제를 해결하게 된다.

본 발명에 따른 다층 피시비 코어 구조를 이용한 제어전원 생산이 가능한 내장형 씨티장치는,

3상 전원에서 다층 피시비 코어 구조를 가지는 전류 검출 소자를 이용하여 전류값 검출을 제공함으로써, 종래의 전류 검출소자의 로고스키 코일을 대체할 수 있게 되어 전기적 특성을 일정(균일)하게 하며, 대량 생산이 가능하여 이에 따른 제조원가를 절감시킬 수 있으며, 완제품을 만드는 친화성을 높일 수 있게 된다.

또한, 다층 피시비 코어 구조를 가지는 전류 검출 소자에서의 출력을 이용하여 제어전원을 생산하여 공급함으로써, 중앙처리장치 혹은 컨트롤러에 별도의 전원 공급이 필요없는 효과를 제공하게 된다.

또한, 다층 피시비 코어 구조를 가지는 전류 검출 소자를 제공함에 있어 플럭스 게이트 방식의 다층 피시비 코어 구조를 가지도록 하여 직류 및 교류를 검출할 수 있는 전류 검출 소자를 제공하게 되어 종래의 코일 방식의 플럭스 게이트 방식의 소자를 대체할 수 있으며, 인쇄 기법을 이용하여 균일한 품질과 기계적 에러 없이 대량 생산을 가능하게 한다.

도 1은 종래의 내장형 씨티장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 다층 피시비 코어 구조를 이용한 제어전원 생산이 가능한 내장형 씨티장치의 블럭 구성도이다.
도 3은 본 발명의 이실시예에 따른 다층 피시비 코어 구조를 이용한 제어전원 생산이 가능한 내장형 씨티장치의 블럭 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 다층 피시비 코어 구조를 이용한 제어전원 생산이 가능한 내장형 씨티장치의 피시비코어구조형회로블럭(3000) 의 각 층이 적층되는 것을 도시한 사시도이며, 도 5는 적층된 예시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 다층 피시비 코어 구조를 이용한 제어전원 생산이 가능한 내장형 씨티장치의 피시비코어구조형회로블럭(3500A), 전원생성용피시비코어구조형회로블럭(3500)의 각 층이 적층되는 것을 도시한 사시도이며, 도 7은 적층된 예시도이다.
도 8 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 다층 피시비 코어 구조를 이용한 제어전원 생산이 가능한 내장형 씨티장치에 구성되는 피시비코어구조형회로블럭(3500A), 전원생성용피시비코어구조형회로블럭(3500)의 각 층이 적층된 후의 평면도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 다층 피시비 코어 구조를 이용한 제어전원 생산이 가능한 내장형 씨티장치에 구성되는 피시비코어구조형회로블럭(3000), 피시비코어구조형회로블럭(3500A), 전원생성용피시비코어구조형회로블럭(3500)이 사각 형상을 이루는 것을 나타낸 사시도이며, 도 11은 삼각 형상을 이루는 것을 나타낸 사시도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 다층 피시비 코어 구조를 이용한 제어전원 생산이 가능한 내장형 씨티장치에 구성되는 피시비코어구조형회로블럭(3000), 피시비코어구조형회로블럭(3500A), 전원생성용피시비코어구조형회로블럭(3500)의 어느 한 영역을 절단한 도면 예시도이다.

이하, 본 발명에 의한 다층 피시비 코어 구조를 이용한 제어전원 생산이 가능한 내장형 씨티장치의 실시예를 통해 상세히 설명하도록 한다.

일반적으로 전력 품질 또는 전류/전압 측정시 중앙처리장치 혹은 컨트롤러가 반드시 필요하게 되므로 중앙처리장치 혹은 컨트롤러 구동을 위한 제어 전원이 필요하게 되었다.

따라서, 본 발명에서는 전류값 검출뿐만 아니라, 상기한 제어 전원을 제공하기 위한 씨티(CT) 장치를 개시하게 된 것이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 다층 피시비 코어 구조를 이용한 제어전원 생산이 가능한 내장형 씨티장치의 블럭 구성도이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 내장형 씨티장치는 피시비코어구조형회로블럭(3000)을 3상을 이루는 각각의 전선마다 설치 구성되어 있는 피시비코어형CT(3100)와,

전원생성용피시비코어구조형회로블럭(3500),이 3상을 이루는 각각의 전선마다 설치 구성되어 있는 전원생성용피시비(3600)와,

상기 전원생성용피시비(3600)에서 출력되는 전류에서 제어를 위한 제어전원을 생성하기 위한 제어전원생성부(4000),를 포함하여 구성하고 있다.

상기의 일실시예의 경우에는 AC 검출시 사용되며, 이는 원가 절감(경제성) 효과도 부수적으로 제공할 수 있다.

그리고, 로고스키 코일을 대체할 수 있게 되어 전기적 특성을 일정(균일)하게 하며, 대량 생산이 가능하여 이에 따른 제조원가를 절감시킬 수 있으며, 완제품을 만드는 친화성을 높일 수 있게 된다.

좀 더 구체적으로 설명하자면, 피시비코어구조형회로블럭(3000)은 중앙에 통공홀(80)이 형성되는 형태를 취하고, 코일 패턴은 통공홀의 둘레를 따라 형성되어 상기 통공홀에 전류를 검출하고자 하는 전선(70)을 관통시키는 구조를 가지고 있다.

그리고, 일반적으로 전류값검출회로부를 구성하여 이를 통해 피시비코어구조형회로블럭(3000)에 의해 감지된 전류값을 검출하게 되는 것이다.

상기 전류값검출회로부는 일반적인 전류값을 검출하는 회로부이므로 상세한 설명은 생략하겠다.

또한, 전원생성용피시비코어구조형회로블럭(3500),이 3상을 이루는 각각의 전선마다 설치 구성되어 있는 전원생성용피시비(3600)를 통해 전류를 출력하게 된다.

일반적으로 도 1에 도시한 바와 같이, 전기선로 계통에서는 보호기기가 반드시 구성되어야 하므로 부하가 쇼트시에는 전압이 0V 수준이므로 제어 전원 생성이 불가능하다.

이것을 방지하기 위하여 상기와 같이 전원생성용피시비코어구조형회로블럭(3500),이 3상을 이루는 각각의 전선마다 설치 구성되어 있는 전원생성용피시비(3600)를 통해 전류를 출력하게 된다.

이때, 제어전원생성부(4000)는 전원생성용피시비(3600)에서 출력되는 전류에서 제어를 위한 제어전원을 생성하게 되는 것이다.

상기 생성된 제어전원을 이용하여 제어를 수행하게 되는 것이므로 별도의 전원 공급장치가 필요없게 되는 것이다.

상기와 같이, 전류를 검출하는 피시비코어구조형회로블럭(3000)은 다층 피시비 코어 구조를 가지고 있어 협소한 공간만이 필요하게 되므로 부품의 크기를 대폭적으로 축소시킬 수가 있게 되며, 대량 생산 공정을 통해 제조되기 때문에 이에 따른 불량률을 제거할 수 있는 장점을 제공한다.

도 3은 본 발명의 이실시예에 따른 다층 피시비 코어 구조를 이용한 제어전원 생산이 가능한 내장형 씨티장치의 블럭 구성도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 이실시예에 따른 다층 피시비 코어 구조를 이용한 제어전원 생산이 가능한 내장형 씨티장치는,

피시비코어구조형회로블럭(3500A),이 3상을 이루는 각각의 전선마다 설치 구성되어 있는 피시비코어형CT(3100)와,

상기 전원생성용피시비(3600)에서 출력되는 전류에서 제어를 위한 제어전원을 생성하기 위한 제어전원생성부(4000),을 포함하여 구성되게 된다.

일실시예와의 차이점은 피시비코어형CT(3100)를 구성하는 피시비코어구조형회로블럭(3500A)이 플럭스 게이트 방식의 다층 피시비 코어 구조를 가지도록 하여 직류 및 교류를 검출할 수 있는 전류 검출 소자를 제공하게 되어 종래의 코일 방식의 플럭스 게이트 방식의 소자를 대체할 수 있으며, 인쇄 기법을 이용하여 균일한 품질과 기계적 에러 없이 대량 생산을 가능하게 하는 것이다.

상기한 피시비코어구조형회로블럭(3000), 피시비코어구조형회로블럭(3500A), 전원생성용피시비코어구조형회로블럭(3500)에 대한 구성 및 동작을 도 4 내지 도 12를 참조하여 구체적으로 설명하도록 하겠다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 다층 피시비 코어 구조를 이용한 제어전원 생산이 가능한 내장형 씨티장치의 피시비코어구조형회로블럭(3000) 의 각 층이 적층되는 것을 도시한 사시도이며, 도 5는 적층된 예시도이다.

도 4 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 다층 피시비 코어 구조를 가지는 피시비코어구조형회로블럭(3000)은, 상측부터, 상부코일패턴형성층(100)과; 통공층(200)과; 통공층과 동일 수평선상에 구성되는 중앙코어층(300)과; 하부코일패턴형성층(400);을 포함하여 구성하게 된다.

상기 상부코일패턴형성층(100)은 비자성체로 형성되며, 상측에서 하측, 하측에서 상측으로 교대로 비아홀(110)을 통해 연결되는 다수의 코일 패턴(120)이 형성되게 된다.

그리고, 상기 상부코일패턴형성층의 하측에 통공층(200)을 위치시키되, 두 개를 중앙코어층을 사이에 두고, 양측에 각각 수평하게 형성하게 된다.

이때, 상기 비아홀(110)의 위치와 수직으로 보았을 때, 동일한 크기의 비아홀(210)이 다수 형성되게 된다.

이때, 상기 통공층 사이에 코어 재질로 중앙코어층(300)을 형성하게 되는 것이다.

그리고, 하부코일패턴형성층(400)을 상기 통공층과 중앙코어층의 하측에 위치시키며, 비자성체로 형성시키게 된다.

그리고, 상측에서 하측, 하측에서 상측으로 교대로 다수의 비아홀(410)을 통해 연결되는 다수의 코일 패턴(420)이 형성되게 된다.

상기와 같은 구성을 통해 상부코일패턴형성층(100)의 코일 패턴은 통공층(200)에 형성된 비아홀과 하측의 하부코일패턴형성층(400)에 형성된 비아홀과 연결되어 하부에 형성된 코일 패턴과 3차원적 코일 형상을 제공하게 되는 것이다.

한편, 발명에서 설명하고 있는 자성체로는 Ni-Fe계의 퍼멀로이(pemalloy)를 사용하게 된다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 다층 피시비 코어 구조를 이용한 제어전원 생산이 가능한 내장형 씨티장치의 피시비코어구조형회로블럭(3500A), 전원생성용피시비코어구조형회로블럭(3500)의 각 층이 적층되는 것을 도시한 사시도이며, 도 7은 적층된 예시도이다.

도 8 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 피시비코어구조형회로블럭(3500A), 전원생성용피시비코어구조형회로블럭(3500)의 각 층이 적층된 후의 평면도이다.

도 6 내지 도 9에 도시한 바와 같이, 실시예에 따른 피시비코어구조형회로블럭(3500A), 전원생성용피시비코어구조형회로블럭(3500)은, 최상부외측용코일패턴형성층(500)과; 상부코일패턴형성층(100)과, 통공층(200)과, 중앙코어층(300)과, 하부코일패턴형성층(400)을 포함하는 내부코어부(1000)와; 최하부외측용코일패턴형성층(600);을 포함하여 구성하게 된다.

상기 최상부외측용코일패턴형성층(500)과 최하부외측용코일패턴형성층(600)의 사이에 내부코어부(1000)가 형성되게 된다.

좀 더 구체적으로 설명하자면, 상기 최상부외측용코일패턴형성층(500)은 비자성체로 형성되며, 상측에서 하측, 하측에서 상측으로 교대로 외측비아홀(510)을 통해 연결되는 다수의 외측용 코일 패턴(520)이 형성되게 된다.

또한, 상기 최하부외측용코일패턴형성층(600)도 마찬가지로 비자성체로 형성되며, 상기 내부코어부의 하측에 위치하게 배치하게 된다.

그리고, 상측에서 하측, 하측에서 상측으로 교대로 외측비아홀(610)을 통해 연결되는 다수의 외측용 코일 패턴(620)을 형성하게 된다.

이때, 내부코어부의 경우에는 상부코일패턴형성층(100)과, 통공층(200)과, 중앙코어층(300)과, 하부코일패턴형성층(400)을 포함하여 구성하게 되는데, 최상부외측용코일패턴형성층(500)과 최하부외측용코일패턴형성층(600)에 형성된 외측비아홀과 연결시키기 위한 외측비아홀을 수직 방향으로 동일한 위치에 비아홀을 형성하게 된다는 것이다.

구체적으로, 상기 상부코일패턴형성층(100)은 상기 최상부외측용코일패턴형성층의 하측에 위치하며, 상측에서 하측, 하측에서 상측으로 교대로 비아홀(110)을 통해 연결되는 다수의 코일 패턴(120)이 형성되며, 상기 최상부외측용코일패턴형성층에 형성된 외측비아홀의 수직 방향 위치에 동일한 크기의 외측비아홀(130)이 다수 형성되는 것이다.

또한, 상기 통공층(200)은 상부코일패턴형성층의 하측에 위치하여 중앙코어층을 사이에 두고, 양측에 각각 수평하게 형성되며, 상기 비아홀(110)과 외측비아홀(130)의 수직 위치에 동일한 크기의 비아홀(210)과 외측비아홀(220)이 다수 형성되는 것이다.

또한, 상기 하부코일패턴형성층(400)은 상기 통공층과 중앙코어층의 하측에 위치하며, 비자성체로 형성되되, 상측에서 하측, 하측에서 상측으로 교대로 다수의 비아홀(410)을 통해 연결되는 다수의 코일 패턴(420)이 형성되어 있으며, 상기 외측비아홀(130)의 수직 위치에 동일한 크기의 외측비아홀(430)이 다수 형성되는 것이다.

이때, 다층 피시비 코어 구조를 가지는 피시비코어구조형회로블럭(3500A)을 구성하는 내부코어부를 적어도 2개 이상 적층하여 플럭스 게이트 방식의 직류 및 교류 검출 기능을 수행하게 된다.

따라서, 플럭스 게이트 방식의 다층 피시비 코어 구조를 가지도록 하여 직류 및 교류를 검출할 수 있게 되는 것이다.

또한, 다층 피시비 코어 구조를 가지는 전원생성용피시비코어구조형회로블럭(3500)을 3상을 이루는 각각의 전선마다 설치 구성하여 전원생성용피시비(3600)를 구성하게 된다.

이때, 전원생성용피시비(3600)에서 출력되는 전류에서 제어를 위한 제어전원을 생성하기 위한 제어전원생성부(4000)를 통해 제어 전원을 생산하게 되는 것이다.

이를 위하여, 도 2에 도시한 바와 같이, 제어전원생성부는 다이오드와 정전압회로부를 포함하여 구성되게 되며, 1차전류에 비례하여 출력되는 2차전류에서 Vcc를 ±양전원으로 만든 직류전원을 생성하게 되는 것이다.

지금까지 설명한 일실시예의 경우에는 피시비코어구조형회로블럭(3000),이 3상을 이루는 각각의 전선마다 설치 구성되어 있는 피시비코어형CT(3100)와,

상기 전원생성용피시비(3600)에서 출력되는 전류에서 제어를 위한 제어전원을 생성하기 위한 제어전원생성부(4000),을 포함하여 구성됨으로써, 로고스키 코일을 대체하는 AC 검출 소자를 제공하게 되며, 제어전원을 생산하게 된다.

또한, 이실시예의 경우에는 피시비코어구조형회로블럭(3500A),이 3상을 이루는 각각의 전선마다 설치 구성되어 있는 피시비코어형CT(3100)와,

상기 전원생성용피시비(3600)에서 출력되는 전류에서 제어를 위한 제어전원을 생성하기 위한 제어전원생성부(4000),을 포함하여 구성됨으로써, 플럭스 게이트 방식의 직류 및 교류를 검출할 수 있는 전류 검출 소자를 제공하게 되어 종래의 코일 방식의 플럭스 게이트 방식의 소자를 대체할 수 있으며, 인쇄 기법을 이용하여 균일한 품질과 기계적 에러 없이 대량 생산을 가능하게 한다.

한편, 부가적인 양상에 따라 상기 본 발명의 적층 구조를 가지는 피시비코어구조형회로블럭(3000), 피시비코어구조형회로블럭(3500A), 전원생성용피시비코어구조형회로블럭(3500)은 중앙에 전선이 통과할 수 있는 중앙통과공이 형성되어 있는 원형, 삼각형, 사각형, 다각형 형상 중 어느 하나의 형상을 가지고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 실시예에서는 사각형을 구성하였다.

즉, 전류 검출 동작을 수행하기 위하여 전선을 통과시키기 위한 형상을 가지고 있어야 하므로 중앙에 전선이 통과할 수 있는 중앙통과공이 형성되어 있는 원형, 삼각형, 사각형, 다각형 형상을 가질 수도 있다.

상기 다각형 형상은 예를 들어, 마름모꼴, 육각형, 팔각형 등 중앙에 중앙통과공이 형성되어 있으면 어느 형상이라도 상관없을 것이며, 전선을 통과시킬 수 있는 어느 형상을 가지고 있더라도 본 발명의 권리범위에 속한다 할 것이다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 다층 피시비 코어 구조를 이용한 제어전원 생산이 가능한 내장형 씨티장치에 구성되는 피시비코어구조형회로블럭(3000), 피시비코어구조형회로블럭(3500A), 전원생성용피시비코어구조형회로블럭(3500)이 사각 형상을 이루는 것을 나타낸 사시도이며, 도 11은 삼각 형상을 이루는 것을 나타낸 사시도이다.

도 4 내지 도 9의 경우에는 도 12의 어느 일면의 일부를 절단한 도면을 나타낸 것으로서, 전선의 전류를 검출하기 위하여 중앙 부위에 중앙통과공이 형성되어 있게 되며, 도 10과 같이, 중앙통과공이 형성된 사각형상, 도 11과 같이, 중앙통과공이 형성된 삼각형상을 가지게 되는 것이다.

종래의 코일 혹은 로고스키 코일 방식의 전류 검출의 경우에는 권선기를 사용하여 코일을 감게 되므로 간격 불균형, 크로스 발생 등으로 인하여 특성이 변화할 수밖에 없었다.

그러나, 도 12에 도시한 바와 같이, 본 발명의 경우에는 일정한 간격을 유지하면서 패턴이 형성되게 되므로 패턴들의 전체적인 형상이 코일을 감은 형상을 가지고 있게 되므로 양산시에 균일한 특성을 제공할 수 있게 된다.

즉, 권선기나 수작업으로 코일을 감게 되면, 코일간의 간격이 일정하기 않을 수 있으며, 코일들이 뭉쳐있는 경우도 발생할 수 있으며, 특히 원형 이외의 형상에서도는 일정 간격을 유지하기가 힘들어지게 된다.

예를 들어, 권선기를 사용할 경우에는 원형 형태의 검출소자만 가능하지만, 타원형, 각진 모서리가 있는 사각형, 삼각형 등의 형태에서는 간격이 불균형할 수밖에 없어서 균일한 특성을 제공할 수가 없다.

또한, 산업 구조가 나날이 발전하면서 산업기계들의 구조가 다양한 형태로 변경되고 있다.

예를 들어, 태양광 인버터 내에 구성되는 전류 검출소자의 경우에는 원형이 부적합하다.

그러나, 본 발명의 경우에는 어떠한 산업 기계 구조에도 다양한 형상 적용이 가능하되, 제조 원가는 상승하지 않으면서 기존 산업 기계 구조와의 접목력이 탁월해지는 효과를 발휘한다.

즉, 사람의 개입이 없으며, 기계적 에러가 없으므로 균일한 품질을 제공하면서도 사이즈도 초소형화가 가능하며, 다양한 형태의 검출 소자를 제공할 수 있다는 상승 효과를 발휘하게 되는 것이다.

한편, 도 12의 경우에는 사각형 형상의 검출소자에서 어느 한 영역을 절단한 사시도이며, 절단한 사시도를 다시 분해한 사시도를 나타낸 것으로서, 도 4 내지 도 9를 통해 구체적으로 도시하였다.

지금까지 설명한 상기 이실시예의 경우에는 AC-CT 기능 및 DC-CT의 기능을 수행하게 된다.

즉, 복합 측정이 가능한 효과를 제공하게 된다.

상기와 같은 구성을 통해, 3상 전원에서 다층 피시비 코어 구조를 가지는 전류 검출 소자를 이용하여 전류값 검출을 제공함으로써, 종래의 전류 검출소자의 로고스키 코일을 대체할 수 있게 되어 전기적 특성을 일정(균일)하게 하며, 대량 생산이 가능하여 이에 따른 제조원가를 절감시킬 수 있으며, 완제품을 만드는 친화성을 높일 수 있게 된다.

상기와 같은 내용의 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시된 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.

100 : 상부코일패턴형성층
200 : 통공층
300 : 중앙코어층
400 : 하부코일패턴형성층
500 : 최상부외측용코일패턴형성층
600 : 최하부외측용코일패턴형성층
3000 : 피시비코어구조형회로블럭
3100 : 피시비코어형CT
3500 : 전원생성용피시비코어구조형회로블럭
3500A : 피시비코어구조형회로블럭
3600 : 전원생성용피시비
4000 : 제어전원생성부

Claims

다층 피시비 코어 구조를 이용한 제어전원 생산이 가능한 내장형 씨티장치에 있어서,
비자성체로 형성되며, 상측에서 하측, 하측에서 상측으로 교대로 비아홀(110)을 통해 연결되는 다수의 코일 패턴(120)이 형성되는 상부코일패턴형성층(100);
상기 상부코일패턴형성층의 하측에 위치하여 중앙코어층을 사이에 두고, 양측에 각각 수평하게 형성되며, 상기 비아홀(110)의 위치에 동일한 크기의 비아홀(210)이 다수 형성되는 통공층(200);
상기 통공층 사이에 코어 재질로 형성되는 중앙코어층(300);
상기 통공층과 중앙코어층의 하측에 위치하며, 비자성체로 형성되되, 상측에서 하측, 하측에서 상측으로 교대로 다수의 비아홀(410)을 통해 연결되는 다수의 코일 패턴(420)이 형성되어 있는 하부코일패턴형성층(400);을 포함하여 구성되되, 중앙에 통공홀(80)이 형성되는 형태를 취하고, 코일 패턴은 통공홀의 둘레를 따라 형성되어 상기 통공홀에 전류를 검출하고자 하는 전선(70)들을 관통시키는 피시비코어구조형회로블럭(3000),이 3상을 이루는 각각의 전선마다 설치 구성되어 있는 피시비코어형CT(3100)와,

비자성체로 형성되며, 상측에서 하측, 하측에서 상측으로 교대로 외측비아홀(510)을 통해 연결되는 다수의 외측용 코일 패턴(520)이 형성되는 최상부외측용코일패턴형성층(500)과;
비자성체로 형성되며, 상기 최상부외측용코일패턴형성층의 하측에 위치하며, 상측에서 하측, 하측에서 상측으로 교대로 비아홀(110)을 통해 연결되는 다수의 코일 패턴(120)이 형성되며, 상기 외측비아홀의 위치에 동일한 크기의 외측비아홀(130)이 다수 형성되는 상부코일패턴형성층(100)과,
상기 상부코일패턴형성층의 하측에 위치하여 중앙코어층을 사이에 두고, 양측에 각각 수평하게 형성되며, 상기 비아홀(110)과 외측비아홀(130)의 위치에 동일한 크기의 비아홀(210)과 외측비아홀(220)이 다수 형성되는 통공층(200)과,
상기 통공층 사이에 코어 재질로 형성되는 중앙코어층(300)과,
상기 통공층과 중앙코어층의 하측에 위치하며, 비자성체로 형성되되, 상측에서 하측, 하측에서 상측으로 교대로 다수의 비아홀(410)을 통해 연결되는 다수의 코일 패턴(420)이 형성되어 있으며, 상기 외측비아홀(130)의 위치에 동일한 크기의 외측비아홀(430)이 다수 형성되는 하부코일패턴형성층(400)을 포함하는 내부코어부(1000)와;
비자성체로 형성되며, 상기 내부코어부의 하측에 위치하며, 상측에서 하측, 하측에서 상측으로 교대로 외측비아홀(610)을 통해 연결되는 다수의 외측용 코일 패턴(620)이 형성되는 최하부외측용코일패턴형성층(600);을 포함하여 구성되는 전원생성용피시비코어구조형회로블럭(3500),이 3상을 이루는 각각의 전선마다 설치 구성되어 있는 전원생성용피시비(3600)와,
상기 전원생성용피시비(3600)에서 출력되는 전류에서 제어를 위한 제어전원을 생성하기 위한 제어전원생성부(4000),을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다층 피시비 코어 구조를 이용한 제어전원 생산이 가능한 내장형 씨티장치.
다층 피시비 코어 구조를 이용한 제어전원 생산이 가능한 내장형 씨티장치에 있어서,
비자성체로 형성되며, 상측에서 하측, 하측에서 상측으로 교대로 외측비아홀(510)을 통해 연결되는 다수의 외측용 코일 패턴(520)이 형성되는 최상부외측용코일패턴형성층(500)과;
비자성체로 형성되며, 상기 최상부외측용코일패턴형성층의 하측에 위치하며, 상측에서 하측, 하측에서 상측으로 교대로 비아홀(110)을 통해 연결되는 다수의 코일 패턴(120)이 형성되며, 상기 외측비아홀의 위치에 동일한 크기의 외측비아홀(130)이 다수 형성되는 상부코일패턴형성층(100)과,
상기 상부코일패턴형성층의 하측에 위치하여 중앙코어층을 사이에 두고, 양측에 각각 수평하게 형성되며, 상기 비아홀(110)과 외측비아홀(130)의 위치에 동일한 크기의 비아홀(210)과 외측비아홀(220)이 다수 형성되는 통공층(200)과,
상기 통공층 사이에 코어 재질로 형성되는 중앙코어층(300)과,
상기 통공층과 중앙코어층의 하측에 위치하며, 비자성체로 형성되되, 상측에서 하측, 하측에서 상측으로 교대로 다수의 비아홀(410)을 통해 연결되는 다수의 코일 패턴(420)이 형성되어 있으며, 상기 외측비아홀(130)의 위치에 동일한 크기의 외측비아홀(430)이 다수 형성되는 하부코일패턴형성층(400)을 포함하는 내부코어부(1000)와;
비자성체로 형성되며, 상기 내부코어부의 하측에 위치하며, 상측에서 하측, 하측에서 상측으로 교대로 외측비아홀(610)을 통해 연결되는 다수의 외측용 코일 패턴(620)이 형성되는 최하부외측용코일패턴형성층(600);을 포함하여 구성되는 피시비코어구조형회로블럭(3500A),이 3상을 이루는 각각의 전선마다 설치 구성되어 있는 피시비코어형CT(3100)와,

비자성체로 형성되며, 상측에서 하측, 하측에서 상측으로 교대로 외측비아홀(510)을 통해 연결되는 다수의 외측용 코일 패턴(520)이 형성되는 최상부외측용코일패턴형성층(500)과;
비자성체로 형성되며, 상기 최상부외측용코일패턴형성층의 하측에 위치하며, 상측에서 하측, 하측에서 상측으로 교대로 비아홀(110)을 통해 연결되는 다수의 코일 패턴(120)이 형성되며, 상기 외측비아홀의 위치에 동일한 크기의 외측비아홀(130)이 다수 형성되는 상부코일패턴형성층(100)과,
상기 상부코일패턴형성층의 하측에 위치하여 중앙코어층을 사이에 두고, 양측에 각각 수평하게 형성되며, 상기 비아홀(110)과 외측비아홀(130)의 위치에 동일한 크기의 비아홀(210)과 외측비아홀(220)이 다수 형성되는 통공층(200)과,
상기 통공층 사이에 코어 재질로 형성되는 중앙코어층(300)과,
상기 통공층과 중앙코어층의 하측에 위치하며, 비자성체로 형성되되, 상측에서 하측, 하측에서 상측으로 교대로 다수의 비아홀(410)을 통해 연결되는 다수의 코일 패턴(420)이 형성되어 있으며, 상기 외측비아홀(130)의 위치에 동일한 크기의 외측비아홀(430)이 다수 형성되는 하부코일패턴형성층(400)을 포함하는 내부코어부(1000)와;
비자성체로 형성되며, 상기 내부코어부의 하측에 위치하며, 상측에서 하측, 하측에서 상측으로 교대로 외측비아홀(610)을 통해 연결되는 다수의 외측용 코일 패턴(620)이 형성되는 최하부외측용코일패턴형성층(600);을 포함하여 구성되는 전원생성용피시비코어구조형회로블럭(3500),이 3상을 이루는 각각의 전선마다 설치 구성되어 있는 전원생성용피시비(3600)와,
상기 전원생성용피시비(3600)에서 출력되는 전류에서 제어를 위한 제어전원을 생성하기 위한 제어전원생성부(4000),을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다층 피시비 코어 구조를 이용한 제어전원 생산이 가능한 내장형 씨티장치.
제 2항에 있어서,
상기 피시비코어구조형회로블럭(3500A)을 구성하는 내부코어부를 적어도 두 개 이상을 적층하여 플럭스 게이트 방식의 직류 및 교류의 전압과 전류 검출을 수행하는 것을 특징으로 하는 다층 피시비 코어 구조를 이용한 제어전원 생산이 가능한 내장형 씨티장치.
제 1항에 있어서,
피시비코어구조형회로블럭(3000), 전원생성용피시비코어구조형회로블럭(3500)은,
중앙에 전선이 통과할 수 있는 통공홀(80)이 형성되어 있는 원형, 타원형, 다각형 형상 중 어느 하나의 형상을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 다층 피시비 코어 구조를 이용한 제어전원 생산이 가능한 내장형 씨티장치.