KR101946972B1 - 변류기용 코어 - Google Patents

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Abstract

상부 코어를 라운드 형성으로 형성하고, 상부 코어의 양단이 수용된 전력선의 중심보다 낮은 위치에 배치되어 자로의 스트레스 최소화하고 투자율을 높여 자기 유도 효율을 향상시키도록 한 변류기용 코어를 제시한다. 제시된 변류기용 코어는 반원 형상으로 만곡되어 수용 홈이 형성되고, 양단이 하부 방향으로 연장되어 상호 이격 배치된 상부 코어 및 상부 코어의 하부에 배치되고, 양단이 상부 방향으로 연장되어 상부 코어의 양단과 마주하도록 배치된 하부 코어를 포함한다.

Description

변류기용 코어{CORE FOR CURRENT TRANSFORMER}
본 발명은 변류기용 코어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자기 유도 현상을 이용한 전원 취득 및 전류 센싱을 위해 송전 또는 배전선로에서 설치되는 변류기에 실장되는 코어에 관한 것이다.
최근 자기 유도 현상을 이용한 전원 공급 방식에 대한 관심이 증가함에 따라 다양한 형태의 자기 유도 전원 공급 장치가 개발되고 있다.
자기 유도 방식의 전원 공급 장치는 송전선로, 배전 선로 등과 같이 대용량 전류가 흐르는 전력선에 설치되는 변류기를 포함한다. 자기 유도 방식 전원 공급 장치는 변류기에서 자기 유도 현상을 통해 취득한 전력을 직류로 변환하여 부하로 공급한다.
이때, 변류기는 자기 유도 현상을 통한 전력 취득을 위해서 전력선을 감싸는 코어와 코어에 감긴 코일을 포함하여 구성된다.
일례로, 도 1을 참조하면, 종래의 변류기용 코어(10)는 상부 코어(12)와 하부 코어(14)가 동일한 형상으로 형성된다. 이때, 상부 코어(12)와 하부 코어(14)에는 대략 90도 정도의 각도를 갖는 굴곡부가 형성되기 때문에 자로의 스트레스 영역이 발생하여 투자율이 저하되는 문제점이 있다.
또한, 종래의 변류기용 코어(10)는 투자율의 저하로 인해 인덕턴스가 감소하여 변류기에 실장시 전력 취득 효율이 저하되는 문제점이 있다.
한편, 도 2를 참조하면, 종래의 변류기용 코어(10)는 반원통형의 상부 코어(12) 및 하부 코어(14)를 포함하여 구성된다. 이때, 종래의 변류기용 코어(10)는 상부 코어(12) 및 하부 코어(14) 중 하나에 코일(20)을 직접 권선하기 때문에 코일(20) 턴수가 감소하여 인덕턴스가 감소하는 문제점이 있다.
또한, 종래의 변류기용 코어(10)는 인덕턴스의 감소로 인해 변류기에 실장시 전력 취득 효율이 저하되는 문제점이 있다.
한국등록특허 제10-1505873호(명칭: 분리형 전력용 전자기 유도 장치의 제조 방법)
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 상부 코어를 라운드 형성으로 형성하고, 상부 코어의 양단이 수용된 전력선의 중심보다 낮은 위치에 배치되어 자로의 스트레스 최소화하고 투자율을 높여 자기 유도 효율을 향상시키도록 한 변류기용 코어를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 변류기용 코어는 반원 형상으로 만곡되어 수용 홈이 형성되고, 양단이 하부 방향으로 연장되어 상호 이격 배치된 상부 코어 및 상부 코어의 하부에 배치되고, 양단이 상부 방향으로 연장되어 상부 코어의 양단과 마주하도록 배치된 하부 코어를 포함한다.
상부 코어는 반원 형상으로 만곡된 상부 베이스, 상부 베이스에서 하부 코어 방향으로 직선 형상으로 연장된 제1 상부 연장부 및 제1 상부 연장부와 이격되고, 상부 베이스에서 하부 코어 방향으로 직선 형상으로 연장된 제2 상부 연장부를 포함한다.
상부 베이스는 하단에 반원통 형상의 상부 수용 홈이 형성되고, 제1 상부 연장부 및 제2 상부 연장부 사이에 육면체 형상의 하부 수용 홈이 형성될 수 있다. 이때, 제1 상부 연장부 및 제2 상부 연장부는 평행하게 배치될 수 있다.
상부 코어의 양단은 수용 홈에 수용되는 전력선의 중심보다 하부에 위치하여, 수용 홈은 전력선의 단면을 모두 수용할 수 있다.
하부 코어는 하부 베이스, 하부 베이스에서 상부 코어 방향으로 연장된 제1 하부 연장부 및 제1 하부 연장부와 이격되고, 하부 베이스에서 상부 코어 방향으로 연장되는 제2 하부 연장부를 포함할 수 있다.
하부 베이스는 반원 형상으로 만곡되거나, 육면체 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 제1 하부 연장부는 하부 베이스의 일측부에서 상부 코어 방향으로 연장되어 형성되고, 제2 하부 연장부는 하부 베이스의 타측부에서 상부 코어 방향으로 연장되어 형성되고, 제1 하부 연장부 및 제2 하부 연장부는 평행하게 배치될 수 있다.
본 발명에 의하면, 변류기용 코어는 라운드 형상인 베이스의 양단에 연장부를 형성함으로써, 종래의 변류기용 코어에 비해 자로의 스트레스 영역이 감소하는 효과가 있다.
또한, 변류기용 코어는 종래의 변류기용 코어에 비해 체적이 감소하는 대신 자로의 스트레스 영역을 최소화함으로써, 종래의 변류기용 코어에 비해 인덕턴스 및 투자율이 동등 이상으로 증가하는 효과가 있다.
또한, 변류기용 코어는 종래의 변류기용 코어에 비해 인덕턴스 및 투자율이 증가하기 때문에 변류기에 설치시 전력 취득 효율이 증가하는 효과가 있다.
또한, 변류기용 코어는 종래의 변류기용 코어에 비해 자로장을 증가시킴으로써, 투자율이 증가하여 변류기에 설치시 전력 취득 효율을 증가하는 효과가 있다.
또한, 변류기용 코어는 상부 코어에 라운드 형상의 수용 홈을 형성하여 전력선이 수용 홈의 외주에 근접 수용됨으로써, 전력선이 수용 홈의 외주와 이격되는 종래의 변류기용 코어에 비해 상대적으로 작은 크기로 형성될 수 있는 효과가 있다.
또한, 변류기용 코어는 종래의 변류기용 코어와 동일 사이즈로 제작시 종래의 변류기용 코어보다 큰 하부 코어를 구성함으로써, 실장 가능한 보빈의 사이즈가 증가하고, 보빈의 권선 가능 턴수가 증가하는 효과가 있다.
또한, 변류기용 코어는 실장 가능한 보빈의 사이즈가 증가하고 권선 가능 턴수가 증가함으로써, 종래의 변류기용 코어에 비해 인덕턴스가 증가하여 변류기에 설치시 전력 취득 효율이 증가하는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 종래의 변류기용 코어를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 변류기용 코어를 설명하기 위한 도면.
도 4는 도 3의 상부 코어를 설명하기 위한 도면.
도 5 및 도 6은 도 3의 하부 코어를 설명하기 위한 도면.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 변류기용 코어와 종래의 변류기용 코어를 비교 설명하기 위한 도면.
도 10 내지 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 변류기용 코어의 제조 방법을 설명하기 위한 도면.
도 14 및 도 15는 본 발명의 실시예에 따른 변류용 코어가 실장되는 변류기를 설명하기 위한 도면.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 3을 참조하면, 변류기용 코어(100)는 전력선(200)이 수용되는 상부 코어(120) 및 코일(320)이 권선된 보빈(300)이 실장되는 하부 코어(140)를 포함하여 구성된다.
상부 코어(120)는 하부 코어(140)의 상부에 배치되고, 내부에 전력선(200)이 수용되는 수용 홈(124)이 형성된다. 이때, 상부 코어(120)는 중심에서 반원 형상으로 만곡되어, 전선의 둘레 일부를 감싸는 형상(예를 들면, ∩ 형상)으로 형성된다. 이를 통해 상부 코어(120)는 전력선(200)과 코어가 이격된 공간을 최소화한다.
이때, 상부 코어(120)의 수용 홈(124)에 전력선(200)이 수용되는 경우, 상부 코어(120)의 양단은 전력선(200)의 중심보다 낮은 위치(즉, 하부 코어(140)에 더 근접한 위치)에 위치한다. 그에 따라, 상부 코어(120)에 형성된 수용 홈(124)에 전력선(200)이 완전히 수용된다.
일례로, 도 4를 참조하면, 상부 코어(120)는 상부 베이스(121), 제1 상부 연장부(122) 및 제2 상부 연장부(123)를 포함하여 구성된다. 이하에서는 상부 코어(120)의 형상을 용이하게 설명하기 위해 상부 베이스(121) 내지 제2 상부 연장부(123)로 분리하여 설명하였으나, 상부 코어(120)는 일체형으로 형성된다.
상부 베이스(121)는 반원통형의 형상으로 형성된다. 상부 베이스(121)의 단면은 사각형 형상으로 형성될 수 있다. 상부 베이스(121)는 내부에 전력선(200)이 수용되는 반원통형 형상의 상부 수용 홈(125)이 형성된다. 즉, 상부 베이스(121)는 반원 형상으로 만곡되어 반원통 형상의 상부 수용 홈(125)가 형성한다. 이때, 상부 수용 홈(125)은 전력선(200)의 일부(즉, 전력선(200) 단면의 일부)를 수용한다.
제1 상부 연장부(122)는 상부 베이스(121)의 일단에서 하부 방향(즉, 하부 코어(140) 방향)으로 연장되어 형성된다. 이때, 제1 상부 연장부(122)는 직선 형상으로 연장되어 형성된다. 제1 상부 연장부(122)는 단면이 상부 베이스(121)의 단면과 동일한 형상으로 형성된 육면체 형상으로 될 수 있다.
제2 상부 연장부(123)는 상부 베이스(121)의 타단에서 하부 방향(즉, 하부 코어(140) 방향)으로 연장되어 형성된다. 이때, 제2 상부 연장부(123)는 직선 형상으로 연장되어 형성된다. 제2 상부 연장부(123)는 단면이 상부 베이스(121)의 단면과 동일한 형상으로 형성된 육면체 형상으로 될 수 있다. 여기서, 제2 상부 연장부(123)는 제1 상부 연장부(122)와 평행하게 배치될 수 있다.
한편, 제1 상부 연장부(122) 및 제2 상부 연장부(123)가 상부 베이스(121)의 양단에서 연장되어 상호 간 이격됨에 따라, 제1 상부 연장부(122) 및 제2 상부 연장부(123)의 사이에는 소정 형상(예를 들면, 직육면체 형상)의 하부 수용 홈(126)이 형성된다. 이때, 하부 수용 홈(126)은 전력선(200)에서 상부 수용 홈(125)에 수용된 일부를 제외한 나머지 부분을 수용한다.
이를 통해, 상부 코어(120)는 상부가 반원통형의 홈 하부에 직육면체 형상의 홈이 결합된 구조의 수용 홈(124)이 형성된다. 이때, 수용 홈(124)의 상부(즉, 반원통형 홈)에는 전력선(200)의 단면을 기준으로 절반이 수용되고, 하부(즉, 직육면체 형상의 홈)에는 나머지 절반의 전력선(200)이 수용될 수 있다.
하부 코어(140)는 상부 코어(120)의 하부에 배치되고, 양단이 상부 코어(120)의 양단과 접촉된다. 하부 코어(140)는 상부 코어(120)를 180도 회전시킨 형상(예를 들면, ∪ 형상)으로 형성된다. 이때, 하부 코어(140)의 양단 중 적어도 일단에는 코일(320)이 권선된 보빈(300; bobbin)이 실장된다. 여기서, 하부 코어(140)의 일단이 보빈(300)에 형성된 홈을 관통함에 따라, 하부 코어(140)에 보빈(300)이 실장된다.
일례로, 도 5를 참조하면, 하부 코어(140)는 하부 베이스(142), 제1 하부 연장부(144) 및 제2 하부 연장부(146)를 포함하여 구성된다. 이하에서는 하부 코어(140)의 형상을 용이하게 설명하기 위해 하부 베이스(142) 내지 제2 하부 연장부(146)로 구분하여 설명하였으나, 하부 코어(140)는 일체형으로 형성된다.
하부 베이스(142)는 반원통형의 형상으로 형성된다. 이때, 하부 베이스(142)의 단면은 사각형 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 하부 베이스(142)는 반원 형상으로 만곡되어 반원통 형상으로 형성된다.
제1 하부 연장부(144)는 하부 베이스(142)의 일단에서 상부 방향(즉, 상부 코어(120) 방향)으로 연장되어 형성된다. 이때, 제1 하부 연장부(144)는 단면이 하부 베이스(142)의 단면과 동일한 형상으로 형성된 육면체 형상으로 될 수 있다. 제1 하부 연장부(144)는 단면이 상부 코어(120)의 단면과 동일한 형상으로 형성될 수 있다.
제2 하부 연장부(146)는 하부 베이스(142)의 타단에서 상부 방향(즉, 상부 코어(120) 방향)으로 연장되어 형성된다. 이때, 제2 하부 연장부(146)는 단면이 하부 베이스(142)의 단면과 동일한 형상으로 형성된 육면체 형상으로 될 수 있다. 제2 하부 연장부(146)는 단면이 상부 코어(120)의 단면과 동일한 형상으로 형성될 수 있다. 여기서, 제2 하부 연장부(146)는 제1 하부 연장부(144)와 평행하게 배치될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 변류기용 코어(100)는 ∪ 형상으로 형성된 하부 코어(140)에 보빈(300)을 실장하면 하부 코어(140)와 보빈(300) 사이에 이격 공간이 발생하여 하부 코어(140)와 보빈(300) 간의 밀착률이 저하된다.
또한, 변류기용 코어(100)는 ∪ 형상으로 형성된 하부 코어(140)에 보빈(300)을 실장하는 경우, 라운드 부분(즉, 하부 베이스(142))에 보빈(300)을 실장할 수 없기 때문에 하부 코어(140)에 실장 가능한 보빈(300)의 사이즈가 감소하고, 보빈(300) 사이즈 감소로 인해 코일(320) 턴수가 감소한다.
그에 따라, 변류기용 코어(100)는 인덕턴스(Inductance)가 감소하여 출력 전압(즉, 전력선(200)으로부터 취득한 전압)이 감소하게 된다.
이에, 하부 코어(140)는 하부에 위치하는 코어(즉, 하부 베이스(142))를 육면체 형상으로 형성하여 하부 방향이 직선 형태로 형성될 수 있다. 즉, 변류기용 코어(100)는 하부 코어(140)의 하부를 직선 형태로 형성함으로써, 하부 코어(140)에 실장 가능한 보빈(300)의 사이즈가 증가하고, 보빈(300)의 사이즈 증가로 인해 코일(320) 턴수가 증가한다.
그에 따라, 변류기용 코어(100)는 인덕턴스가 증가하여 출력 전압(즉, 전력선(200)으로부터 취득한 전압)이 증가하게 된다.
일례로, 도 6을 참조하면, 하부 코어(140)는 하부 베이스(142) 내지 제2 하부 연장부(146)를 포함하여, 'ㄷ' 형상으로 형성될 수 있다.
하부 베이스(142)는 직육면체 형상으로 형성된다. 이때, 하부 베이스(142)의 양단에서 제1 하부 연장부(144) 및 제2 하부 연장부(146)가 형성되거나, 일면의 양단부에서 제1 하부 연장부(144) 및 제2 하부 연장부(146)가 형성될 수 있다.
제1 하부 연장부(144)는 하부 베이스(142)의 일면 일단부에서 상부 방향(즉, 상부 코어(120) 방향)으로 연장되어 형성된다. 제1 하부 연장부(144)는 하부 베이스(142)의 일단부에서 상부 방향으로 연장되어 형성될 수도 있다. 이때, 제1 하부 연장부(144)는 단면이 상부 코어(120) 일단의 단면과 동일한 형상으로 형성된 육면체 형상으로 형성된다.
제1 하부 연장부(144)는 육면체 형상으로 형성된다. 제1 하부 연장부(144)는 일단이 하부 베이스(142)의 일단 또는 일면의 일단부에 결합되거나, 일면의 일단부가 하부 베이스(142)의 일단 또는 일면의 일단부에 결합된다. 제1 하부 연장부(144)는 타단(즉, 상부 방향에 배치되는 일단)이 상부 코어(120)의 일단과 접촉된다.
제2 하부 연장부(146)는 하부 베이스(142)의 일면 타단부에서 상부 방향(즉, 상부 코어(120) 방향)으로 연장되어 형성된다. 제2 하부 연장부(146)는 하부 베이스(142)의 타단부에서 상부 방향으로 연장되어 형성될 수도 있다. 이때, 제2 하부 연장부(146)는 단면이 상부 코어(120) 타단의 단면과 동일한 형상으로 형성된 육면체 형상으로 형성된다.
제2 하부 연장부(146)는 육면체 형상으로 형성된다. 제2 하부 연장부(146)는 일단이 하부 베이스(142)의 타단 또는 일면의 타단부에 결합되거나, 일면의 일단부가 하부 베이스(142)의 타단 또는 일면의 타단부에 결합된다. 제2 하부 연장부(146)는 타단(즉, 상부 방향에 배치되는 일단)이 상부 코어(120)의 타단과 접촉된다.
이처럼, 변류기용 코어(100)는 하부 코어(140)의 하부에 위치하는 코어(즉, 하부 베이스(142))를 육면체 형상으로 형성하여 하부 코어(140)의 하부를 직선 형태로 형성함으로써, 하부 코어(140)의 하부가 라운드 형태로 형성된 변류기용 코어(100)에 비해 하부 코어(140)에 실장 가능한 보빈(300)의 사이즈가 증가하고, 보빈(300)의 사이즈 증가로 인해 코일(320) 턴수가 증가한다.
그에 따라, 변류기용 코어(100)는 인덕턴스가 증가하여 출력 전압(즉, 전력선(200)으로부터 취득한 전압)이 증가하게 된다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 변류기용 코어(100)는 종래의 변류기용 코어(100)에 비해 체적이 감소한다. 이때, 코어의 인덕턴스는 체적이 비례하므로 본 발명의 실시예에 따른 변류기용 코어(100)는 종래의 변류기용 코어(100)에 비해 인덕턴스가 감소한다.
하지만, 종래의 변류기용 코어(100)는 상부 코어(120)에 굴곡이 형성됨에 따라 자로의 스트레스 영역(400)이 발생하기 때문에 투자율이 저하된다.
이에 반해, 본 발명의 실시예에 따른 변류기용 코어(100)는 상부 코어(120)가 라운드 형태로 형성됨에 따라 종래의 변류기용 코어(100)에 비해 자로의 스트레스 영역(400)이 감소하는 효과가 있다.
이때, 자로의 스트레스 영역(400)의 증가는 코어의 인덕턴스 및 투자율을 저하시키는 원인이 되기 때문에, 본 발명의 실시예에 따른 변류기용 코어(100)는 체적이 감소하는 대신 자로의 스트레스 영역(400)을 최소화하여 종래의 변류기용 코어(100)에 비해 인덕턴스 및 투자율이 동등 이상으로 증가하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 변류기용 코어(100)는 종래의 변류기용 코어(100)에 비해 인덕턴스 및 투자율이 증가하기 때문에 변류기에 설치시 전력 취득 효율이 증가하는 효과가 있다.
도 8을 참조하면, 사이즈, 투자율 및 턴수의 동일하게 적용한 경우, 본 발명의 실시예에 따른 변류기용 코어(100)는 종래의 변류기용 코어(100)에 비해 자로장(500; magnetic path length)이 증가한다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 변류기용 코어(100)는 상부 코어(120)가 라운드 형상으로 형성되기 때문에 동일 사이즈로 제작시 종래의 변류기용 코어(100)에 비해 내경 및 외경이 감소한다. 이때, 하기 수학식 1과 같이, 자로장(500)은 코어의 내경 및 외경을 인자로 하기 때문에 내경 및 외경이 감소하면 자로장(500)이 증가하게 된다.
Figure 112017075141202-pat00001
여기서, le는 자로장이고, OD는 외경이고, ID는 내경이다.
한편, 코어의 투자율은 하기의 수학식 2와 같다. 이때, 자로장(500)은 투자율 공식의 분자에 위치하므로 자로장(500)이 클수록 투자율은 증가하게 된다.
Figure 112017075141202-pat00002
여기서, μi는 투자율이고, L은 인덕턴스이고, le는 자로장이고, μ0는 진공투자율이고, N은 코일의 턴수이고, Ae는 코어의 단면적이다.
이때, 본 발명의 실시예에 따른 변류기용 코어(100)는 동일 환경(사이즈, 코어 자체의 투자율, 턴수 등)에서 종래의 변류기용 코어(100)에 비해 대략 20% 내지 32% 정도 투자율이 증가한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 변류기용 코어(100)는 종래의 변류기용 코어(100)에 비해 투자율이 증가하기 때문에 변류기에 설치시 전력 취득 효율이 증가하는 효과가 있다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 변류기용 코어(100)는 상부 코어(120)에 라운드 형상의 수용 홈(124)이 형성되고, 종래의 변류기용 코어(100)는 상부 코어(120)에 사각형 형성의 수용 홈(124)이 형성된다.
이때, 본 발명의 실시예에 따른 변류기용 코어(100)는 전력선(200)이 수용 홈(124)의 외주에 근접하여 수용되는데 비해, 종래의 변류기용 코어(100)는 전력선(200)이 수용 홈(124)의 외주와 이격되어 수용된다.
그에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 변류기용 코어(100)는 종래의 변류기용 코어(100)에 비해 상대적으로 작은 크기로 형성될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 변류기용 코어(100)는 라운드 형상의 수용 홈(124)에 전력선(200)이 밀착하여 수용됨에 따라 측부의 길이를 최소화할 수 있어 종래의 변류기용 코어(100)에 비해 상대적으로 작은 크기로 형성될 수 있다.
이에, 본 발명의 실시예에 따른 변류기용 코어(100)는 동일 사이즈로 제작시 종래의 변류기용 코어(100)에 비해 상대적으로 큰 하부 코어(140)로 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 변류기용 코어(100)는 종래의 변류기용 코어(100)에 비해 하부 코어(140)의 사이즈를 크게 형성할 수 있기 때문에, 실장 가능한 보빈(300)의 사이즈가 커져 권선 가능 턴수가 증가하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 변류기용 코어(100)는 권선 가능 턴수가 증가함에 따라 종래의 변류기용 코어(100)에 비해 인덕턴스가 증가하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 변류기용 코어(100)는 인덕터스가 증가함에 따라 변류기에 실장시 종래의 변류기용 코어(100)에 비해 전력 취득 효율이 증가하는 효과가 있다.
도 10을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 변류기용 코어(100)는 금속 리본 권취(S100), 금형 삽입(S200), 열처리(S300), 함침(S400), 절단(S500) 및 표면 가공(S600)의 단계를 통해 제작된다. 이하에서는 반원통 형상의 코어 베이스(600)에 연장부가 형성된 구조의 상부 코어(120) 및 하부 코어(140)를 제조하는 방법을 예로 들어 설명한다.
금속 리본 권취 단계(S100)에서는 소정 두께 및 폭을 갖는 금속 리본을 권취한다. 일례로, 금속 리본 권취 단계(S100)에서는 두 개의 롤러를 이격시켜 배치하고, 두 개의 롤러를 통해 금속 리본을 권취하여 코어 베이스(600)를 제작한다. 즉, 금속 리본 권취 단계(S100)에서는 롤링 기법을 통해 코어 베이스(600)를 제작한다.
이를 통해, 도 11에 도시된 바와 같이, 금속 리본 권취 단계(S100)에서는 양단이 반원통 형상으로 형성된 직육면체 형상의 코어 베이스(600)를 제작한다. 이때, 코어의 내부에는 양단이 반원통 형상으로 형성된 직육면체 형상의 수용 홈(124)이 형성된다.
물론, 금속 리본 권취 단계(S100)에서는 양단이 반원통 형상으로 형성된 직육면체 형상의 금형 상에 금속 리본을 권취하여 코어 베이스(600)를 제작할 수도 있다.
금속 리본 권취 단계(S100)에서 금속 리본의 권취시 금속 리본들 사이에 에어갭이 형성되는 경우 코어의 투자율(permeability)이 감소된다.
이에, 금속 리본 권취 단계(S100)에서 롤링을 통해 금속 리본을 권취하여 금속 리본들 사이에서의 에어갭 형성을 최소화하여 투자율의 감소를 방지함으로써 코어의 특성 저하를 방지한다.
금형 삽입 단계(S200)에서는 금속 리본 권취 단계(S100)에서 제작된 코어 베이스(600)를 금형에 삽입한다. 이를 통해, 베이스 코어에 대한 열처리 및 함침시 코어 베이스(600)의 형상 변형을 방지한다.
열처리 단계(S300)에서는 금속 리본 권취 단계(S100)에서 제작된 코어 베이스(600)를 열처리한다. 즉, 열처리 단계(S300)에서는 코어 베이스(600)에 열을 가하여 코어 베이스(600)의 밀도를 균일하게 하고, 포화 유도 특성을 일정하게 유지하도록 한다.
함침 단계(S400)에서는 열처리된 코어 베이스(600)에 함침액을 함침한다. 즉, 함침 단계(S400)에서는 함침액(예를 들면, 바니쉬 함침액)을 코어 베이스(600)에 함침하여 코어 베이스(600)의 에어 갭을 최소화한다.
이때, 열처리 단계(S300) 후에 함침 단계(S400)를 수행하는 것으로 설명하였으나, 함침 단계(S400) 후에 열처리 단계(S300)을 수행할 수도 있다. 여기서, 열처리 단계(S300) 및 함침 단계(S400)에서는 일반적인 코어 제작 방법시 사용되는 조건을 통해 처리되기 때문에 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 12에 도시된 바와 같이, 절단 단계(S500)에서는 열처리 및 함침 처리된 코어 베이스(600)를 절단하여 상부 코어(120) 및 하부 코어(140)를 제작한다. 즉, 절단 단계(S500)에서는 권취 방향에 대해 직각 방향으로 코어 베이스(600)를 절단한다. 이때, 절단 단계(S500)에서는 코어 베이스(600)의 중심을 절단하여 동일한 크기를 갖는 상부 코어(120) 및 하부 코어(140)를 제작하거나, 코어 베이스(600)의 일단에 치우친 위치를 절단하여 서로 다른 크기를 갖는 상부 코어(120) 및 하부 코어(140)를 제작할 수 있다.
표면 가공 단계(S600)에서는 절단 단계(S500)에서 제작된 상부 코어(120) 및 하부 코어(140)의 양단(즉, 절단면)을 가공한다.
도 13에 도시된 바와 같이, 절단 단계(500)에서 절단된 상부 코어(120) 및 하부 코어(140)의 절단면은 표면이 표면이 거칠게 형성된다. 그에 따라, 절단 단계(500)에서 절단된 상부 코어(120) 및 하부 코어(140)를 결합하는 경우 갭이 발생할 수 있다.
이때, 갭이 발생한 상태에서 변류기에 실장되는 경우, 상부 코어(120)와 하부 코어(140)의 결합시 절단면 사이에서 발생하는 갭에 의해 전압 취득 효율이 저하된다.
따라서, 표면 가공 단계(S600)에서는 상부 코어(120)와 하부 코어(140)의 양단면(즉, 절단면)이 동일하게 되도록 표면 가공을 수행한다. 이때, 표면 가공 단계(S600)에서는 폴리싱(pllishing)을 통해 상부 코어(120)와 하부 코어(140)의 양단면을 가공할 수 있다.
한편, 하부 코어(140)가 직육면체의 하부 베이스(142)와 연장부들로 구성되는 경우, 금속 리본 권취 단계(S100)를 통해 직육면체의 내부에 직육면체의 수용 홈(124)이 형성된 제1 코어 베이스(600)와 상술한 제2 코어 베이스(600; 도 11 참조)를 각각 제조한다.
다음으로, 제1 코어 베이스(600) 및 제2 코어 베이스(600) 각각에 대해 금형 삽입 단계(S200), 열처리 단계(S300) 및 함침 단계(S400)를 통해 제1 코어 베이스(600) 및 제2 코어 베이스(600)를 각각 가공한 후 절단(S500)한다.
다음으로, 절단된 코어에 표면 가공(S600)을 수행한 후, 제1 코어 베이스(600)에서 절단된 하나의 코어를 하부 코어(140)로 하고, 제2 코어 베이스(600)에서 절단된 하나의 코어를 상부 코어(120)로 하여 변류기용 코어(100)를 제작한다.
도 14 및 도 15를 참조하면, 변류기(700)는 하부 코어(140)가 실장되는 본체 하우징(720), 상부 코어(120)가 실장되는 코어 하우징(740)을 포함하여 구성된다.
본체 하우징(720)과 코어 하우징(740)을 일측에 케이블 수용을 용이하게 하기 위해서 힌지 부재(760)가 형성되고, 타측에 상부 코어(120)와 하부 코어(140)의 정렬 및 체결을 용이하게 하기 위한 체결 부재(780; 예를 들면, 나사산이 형성된 홈)가 형성된다.
본체 하우징(720)은 변류기(700)의 고정을 위해 하면이 평면 형상으로 형성되기 때문에, 하부 코어(140)가 라운드 형상으로 형성되는 경우 실장 공간의 낭비가 발생할 수 있고, 외부 충격에 의해 하부 코어(140)가 이탈(이동)하여 상부 코어(120)와의 정렬 정확도가 저하될 수 있다.
이때, 상부 코어(120)와 하부 코어(140)의 정렬 정확도가 저하되면 변류기(700)의 전력 취득 효율이 저하된다.
따라서, 하부 코어(140)는 평면 형상으로 형성되는 것이 라운드 형상으로 형성되는 것에 비해 전력 취득 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 라운드 형상으로 형성된 하부 코어(140)를 변류기(700)에 실장하는 경우, 실장 공간에 낭비가 발생할 수 있는데 비해, 평면 형상의 하부 코어(140)를 변류기(700)에 실장하면 실장 공간의 낭비를 최소화할 수 있다.
또한, 하부 코어(140)가 평면 형상으로 형성되면, 라운드 부분(즉, 하부 베이스(142))에 보빈(300)을 실장할 수 없는 라운드 형상의 하부 코어(140)에 비해 실장 가능한 보빈(300)의 사이즈가 증가하고, 보빈(300) 사이즈 증가로 인해 코일(320) 턴수가 증가한다.
그에 따라, 변류기용 코어(100)의 인덕턴스가 증가하여 변류기(700)의 출력 전압(즉, 전력선(200)으로부터 취득한 전압)이 증가하게 된다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.
100: 변류기용 코어 120: 상부 코어
140: 하부 코어 200: 전력선
300: 보빈 320: 코일

Claims (12)

  1. 반원 형상으로 만곡되어 수용 홈이 형성되고, 양단이 하부 방향으로 연장되어 상호 이격 배치된 상부 코어; 및
    상기 상부 코어의 하부에 배치되고, 양단이 상부 방향으로 연장되어 상기 상부 코어의 양단과 마주하도록 배치된 하부 코어를 포함하고,
    상기 상부 코어는 전력선이 수용되는 홈이 형성된 코어 하우징에 실장되고,
    상기 수용 홈 및 상기 코어 하우징의 홈은 상기 전력선의 단면을 모두 수용하는 변류기용 코어.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상부 코어는,
    반원 형상으로 만곡된 상부 베이스;
    상기 상부 베이스에서 상기 하부 코어 방향으로 직선 형상으로 연장된 제1 상부 연장부; 및
    상기 제1 상부 연장부와 이격되고, 상기 상부 베이스에서 상기 하부 코어 방향으로 직선 형상으로 연장된 제2 상부 연장부를 포함하는 변류기용 코어.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 상부 베이스는 하단에 반원통 형상의 상부 수용 홈이 형성되는 변류기용 코어.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 상부 연장부 및 제2 상부 연장부 사이에 육면체 형상의 하부 수용 홈이 형성되는 변류기용 코어.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1 상부 연장부 및 제2 상부 연장부는 평행하게 배치된 변류기용 코어.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 상부 코어의 양단은 상기 수용 홈에 수용되는 전력선의 중심보다 하부에 위치하는 변류기용 코어.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 하부 코어는,
    하부 베이스;
    상기 하부 베이스에서 상기 상부 코어 방향으로 연장된 제1 하부 연장부; 및
    상기 제1 하부 연장부와 이격되고, 상기 하부 베이스에서 상기 상부 코어 방향으로 연장되는 제2 하부 연장부를 포함하는 변류기용 코어.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 하부 베이스는 반원 형상으로 만곡된 변류기용 코어.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 하부 베이스는 육면체 형상으로 형성된 변류기용 코어.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 하부 연장부는 상기 하부 베이스의 일측부에서 상기 상부 코어 방향으로 연장되어 형성되고,
    상기 제2 하부 연장부는 상기 하부 베이스의 타측부에서 상기 상부 코어 방향으로 연장되어 형성된 변류기용 코어.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제1 하부 연장부 및 상기 제2 하부 연장부는 평행하게 배치된 변류기용 코어.
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