KR102086355B1 - 선형 전자기 장치 - Google Patents

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Abstract

인덕터(202), 변압기 또는 유사한 장치와 같은, 선형 전자기 장치(200)는 자속(106 및 108)이 발생될 수 있는 코어를 포함할 수 있다. 장치는 또한 코어(204)를 관통하는 개구(208)를 포함할 수 있다. 장치는 부가적으로 개구(208)에 수용되고 코어(204)를 관통하여 연장되는 1차 콘덕터(212)를 포함할 수 있다. 1차 콘덕터(212)는 실질적으로 정사각형 또는 직사각형(206) 단면을 포함할 수 있다. 1차 콘덕터(212)를 통해 흐르는 전류는 1차 콘덕터(212)에 대해 자계를 발생시키고, 실질적으로 전체 자계가 코어(204)에서 자속을 발생시키기 위해 코어(204)에 의해 흡수된다.

Description

선형 전자기 장치{LINEAR ELECTROMAGNETIC DEVICE}
본 발명은 전기 변압기(electrical transformers) 및 인덕터(inductors)와 같은 전자기 장치에 관한 것으로, 특히 선형 변압기(liner transformer), 선형 인덕터(linear inductor) 또는 유사한 장치와 같은, 선형 전자기 장치(linear electromagnetic device)에 관한 것이다.
도 1은 인덕터 또는 변압기일 수 있는 전자기 장치(100)의 예이다. 전자기 장치(100)는 강자성 코어(104; ferromagnetic core) 주위를 감싸거나 권취하는 다수의 전기 콘덕터(electrical conductors)의, 배선(wires) 또는 권선(windings)(102)을 포함한다. 코어(104)는 전자기 재료이고, 권선(102)을 흐르는 전류에 응답하여 자화(magnetize)된다. 파선(106, 108)에 의해 도시된 자속(magnetic flux)은 또한 권선(102)을 통해 흐르는 전류에 응답하여 전자기 장치(100)에 의해 발생된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 자속(106, 108)은 코어(104)를 관통하는 경로와 전자기 장치(100)에 관한 자유 공간에서 흐르게 된다. 따라서, 전자기 장치(100)에 관한 자유 공간에서 흐르는 자속(106, 108)은 소정의 유용한 에너지 커플링(energy coupling) 또는 전달(transfer)을 생산하지 않고, 비능률적이다. 이러한 비능률 때문에, 이러한 종래의 전자기 장치, 인덕터, 변압기 등은 원하는 에너지 변환 또는 전달을 제공하기 위해 일반적으로 더 크고, 더 무거운 전자기 코어와 부가적인 권선을 요구한다.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 발명된 것으로, 선형 전자기 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
실시예에 따르면, 선형 인덕터, 변압기 또는 유사한 장치와 같은, 선형 전자기 장치는 자속이 발생될 수 있는 코어를 포함할 수 있다. 장치는 또한 코어를 관통하는 개구를 포함할 수 있다. 장치는 부가적으로 개구에 수용되고 코어를 관통하여 연장되는 1차 콘덕터(primary conductor)를 포함할 수 있다. 1차 콘덕터는 실질적으로 정사각형 또는 직사각형 단면을 포함할 수 있다. 1차 콘덕터를 통해 흐르는 전류는 1차 콘덕터에 대해 자계(magnetic field)를 발생시키고, 실질적으로 전체 자계는 코어에서 자속(magnetic flux)을 발생시키기 위해 코어에 의해 흡수된다.
다른 실시예에 따르면, 선형 전자기 장치는 자속이 발생될 수 있는 코어를 포함할 수 있다. 전자기 장치는 또한 코어를 관통하는 개구와 개구에 수용되고 코어를 관통하여 연장되는 1차 콘덕터를 포함할 수 있다. 1차 콘덕터는 실질적으로 정사각형 또는 직사각형 단면을 포함할 수 있다. 1차 콘덕터를 통해 흐르는 전류는 1차 콘덕터에 대해 자계를 발생시키고, 실질적으로 전체 자계는 코어에서 자속을 발생시키기 위해 코어에 의해 흡수된다. 전자기 장치는 또한 개구에 수용되고 코어를 관통하여 연장되는 2차 콘덕터를 포함할 수 있다. 2차 콘덕터는 코어에 의해 전달된 기전력을 받아들이기 위해 실질적으로 정사각형 또는 직사각형 단면을 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 전자기 장치로부터 자속을 증가시키는 방법은 자속이 발생될 수 있는 코어를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 또한 코어의 개구를 관통하여 1차 콘덕터를 연장하는 단계를 포함할 수 있다. 1차 콘덕터는 실질적으로 정사각형 또는 직사각형 단면을 포함할 수 있다. 방법은 1차 콘덕터에 대해 자계를 발생시기 위해 1차 콘덕터를 통해 전류를 지나가게 하는 단계를 더 포함할 수 있고, 실질적으로 전체 자계가 코어에서 자속을 발생시키기 위해 코어에 의해 흡수된다.
청구항들에 의해 단지 정의된 바와 같이, 본 발명의 다른 측면 및 특징은 첨부되는 도면과 함께 발명의 이하의 비-한정된 상세한 설명에 따라 당업자에게 명백하게 된다.
도 1은 종래 기술의 변압기의 예이다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 전자기 장치의 예의 투시도이다.
도 2b는 도 2a의 전자기 장치의 상면도이다.
도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 도 1a의 선형 인덕터를 포함하는 전기 회로의 예의 블록도이다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 선형 변압기로서 구성된 전자기 장치의 예의 투시도이다.
도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 도 3a의 선형 변압기를 포함하는 전기 회로의 예의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선형 인덕터의 예의 투시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선형 변압기의 예의 투시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 선형 변압기의 예의 도면이다.
도 7a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선형 변압기의 예의 도면이다.
도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 도 6의 선형 변압기를 포함하는 전기 회로의 블록도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 다른 선형 변압기의 예의 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 전자기 장치로부터 자속을 증가시키는 방법의 예의 플로우차트이다.
이하의 실시예의 상세한 설명은 발명의 특정 실시예를 설명하는 첨부되는 도면에 대해 언급된다. 다른 구조 및 동작을 갖춘 다른 실시예는 본 발명의 범위에서 벗어나지는 않는다. 같은 참조부호가 다른 도면에서 동일한 엘리먼트 또는 구성요소에 대해 언급될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 선형 변압기(linear transformer)는, 선형 1차 전기 콘덕터 또는 콘덕터들(linear primary electrical conductor or conductors) 및 하나 이상의 선형 2차 전기 콘덕터 또는 배선들(linear secondary electrical conductors or wires)이 자기 코어(magnetic core)를 관통하여 지나가는 자기 장치(magnetic device)이다. 코어는 하나의 단편(piece)일 수 있고 코어에 대해 1차 및 2차 전기 콘덕터의 턴(turns)이 요구되지 않는다. 코어가 하나의 단편일 수 있는 동안, 하나의 단편 코어는 다수의 적층된 판(stacked plates) 또는 박판(laminates)으로 형성될 수 있다. 교류가 1차측을 통해 도전될 수 있다. 1차측의 전류로부터의 자속이 코어에 의해 흡수된다. 1차측에서의 전류가 감소될 때, 코어는 2차측 배선으로 (방출되는) 기전력(electromotive force)을 전도한다. 선형 변압기의 특징은 코어를 관통하는 1차 및 2차 콘덕터의 선형 경로(linear pass)이다. 하나의 코어가 독립적 장치로서 이용될 수 있거나 2 이상의 코어가 더 긴 선형 노출(linear exposure)이 요구되는데 이용될 수 있다. 이 변압기의 다른 특징은 전체 자계 또는 1차측의 전류에 의해 발생된 자계의 적어도 실질적인 부분이 코어에 의해 흡수되고, 2차측으로 방출된다는 것이다. 변압기의 코어는 어떠한 크기일 있는데, 치수를 포함하여 실질적으로 전류에 의해 발생된 전체 자계는 코어에 의해 흡수되고, 따라서 자속은 실질적으로 완전하게 코어로 포함된다. 이는 매우 낮은 동 손실(copper losses), 높은 효율의 에너지 전달, 낮은 열 방사, 및 매우 낮은 복사된 방사(radiated emissions)를 갖는 고효율 변압기를 형성한다. 부가적으로, 선형 변압기는 기존 구성의 체적 및 무게에서 50% 더 낮은 최저이다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 전자기 장치(200)의 예의 투시도이다. 도 2a에 도시된 전자기 장치(200)는 선형 인덕터(202)로서 구성된다. 선형 인덕터(202)는 코어(204)를 포함할 수 있다. 코어(204)는 다수의 판(206; plates) 또는 서로에 대해 적층된 박판(laminations)을 포함할 수 있다. 판(206)은 실리콘 강철 합금(silicon steel alloy), 니켈-철 합금(nickel-iron alloy) 또는 여기서 원하는 자속과 유사한 자속을 발생시킬 수 있는 다른 금속 재료로 만들어질 수 있다. 예컨대, 코어(204)는 약 20 중량%의 철 및 약 80 중량%의 니켈을 포함하는 니켈-철 합금일 수 있다. 판(206)은 실질적으로 정사각형 또는 직사각형일 수 있고, 또는 전자기 장치의 적용 및 전자기 장치(200)가 위치할 수 있는 환경에 따라 몇몇 다른 기하하적 형상을 갖을 수 있다. 예컨대, 실질적으로 정사각형 또는 직사각형 판(206)은 소정의 적용에 맞추어지도록 소정의 형태의 다각형으로서 정의될 수 있다.
개구(opening)가 각 판(206)을 관통하여 형성되고, 판(206)이 서로 정렬되는 판 개구와 함께 서로에 대해 적층될 때 개구가 코어(204)를 관통하는 개구(208) 또는 통로(passage)를 형성하기 위해 정렬된다. 개구(208) 또는 통로는 실질적으로 코어(204)의 중앙 또는 중앙 부분에 형성되고 판(206) 또는 박판의 적층의 각 판(206)에 의해 정의된 평면에 대해 실질적으로 수직으로 연장될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 개구(208)는 특정 자속을 제공하는 목적을 위해 또는 소정 제약을 만족시키기 위해 각 판(206)에 의해 정의된 평면에서 코어(204)의 중앙 부분으로부터 중앙을 벗어나 형성될 수 있다.
전기 콘덕터(210) 또는 배선은 개구(208)에 수용될 수 있고, 각 판(206)의 평면에 대해 수직으로 코어(204)를 관통하여 연장될 수 있다. 전기 콘덕터(210)는 1차 콘덕터일 수 있다. 도 2a에 도시된 실례로 되는 실시예에 있어서, 전기 콘덕터(210)는 다수의 전기 콘덕터(212) 또는 배선이다. 다른 실시예에 있어서, 전기 콘덕터(210)는 단일 콘덕터일 수 있다.
또한, 도 2b를 참조하면, 도 2b는 도 1a의 선형 인덕터(202)의 상면도이다. 코어(204)를 관통하는 개구(208)는 긴 슬롯(214; elongated slot)일 수 있다. 앞에서 논의된 바와 같이, 개구(208) 또는 긴 슬롯은 상부 판(206)의 평면으로 바라볼 때 코어(204)의 중앙 또는 중앙 부분을 관통하여 형성될 수 있다. 개구(208) 또는 긴 슬롯(214)은 코어(204)의 반대 측으로부터 동일한 거리일 수 있고, 또는 도 2b에 도시된 바와 같이, 긴 슬롯(214)은 상쇄(off set)될 수 있고 코어(204)의 일측에 대해 더 가깝게 될 수 있다. 몇몇 적용에 대해, 개구(208)는 또한 코어에서 발생된 자속의 원하는 경로 및 적용에 따라 긴 슬롯(214) 이외의 형상으로 형성될 수 있다.
앞에서 논의된 바와 같이, 전기 콘덕터(210)는 서로 인접하게 정렬되거나 긴 슬롯(214) 내의 단일 행(216)에 배치된 다수의 1차 콘덕터(212)일 수 있다. 각 콘덕터(212)는 도 2b에 도시된 바와 같이 실질적으로 정사각형 또는 직사각형 단면을 포함할 수 있다. 실질적으로 정사각형 또는 직사각형 단면은 전류가 콘덕터(212)를 통해 흐를 때 코어(204)로 자속의 원하는 커플링 또는 전달 및 적용에 따라 정확하게 정사각형 또는 직사각형인 것으로 정의될 수 있거나 둥근 엣지(rounded edges) 또는 다른 형상을 갖을 수 있다. 콘덕터(210)는 또한 긴 슬롯(214) 내로 연장되는 단일의 긴 리본 콘덕터(single elongated ribbon conductor)일 수 있고, 긴 슬롯 또는 다른 개구 형상에 대응하는 단면을 갖는다.
각 1차 콘덕터(212)의 단면은 긴 슬롯(214)의 길이 "L" 또는 긴 치수에 대응하는 방향으로 소정의 폭 "W"을 갖을 수 있다. 콘덕터의 단일 행(216; single row)의 각 종단에서 종단 1차 콘덕터(218; end primary conductor)는 긴 슬롯(214)의 종단(220)으로부터 소정 폭 "W"의 약 1/2 이하이다. 각 콘덕터(212)는 또한 소정의 높이 "H"를 갖는다. 각 콘덕터(212)는 긴 슬롯(214)의 측벽(222)으로부터 소정 높이 "H"의 약 1/2 이하이다.
도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 선형 인덕터(226)를 포함하는 전기 회로(224)의 예의 블록도이다. 선형 인덕터(226)는 도 2a 및 도 2b에서의 선형 인덕터(202)와 동일할 수 있다. 발전기(208; generator)는 선형 인덕터(226)를 통해 전류를 도전시키도록 선형 인덕터(226)에 연결될 수 있다. 콘덕터 또는 콘덕터들에서 흐르는 전류에 응답하여 자계가 전기 콘덕터(210)(도 2a 및 도 2b) 또는 각 다수의 전기 콘덕터(212)에 대해 발생된다. 코어(204)는 어떠한 크기일 수 있어 실질적으로 전체 자계가 도 2a에서 파선(228, 230)에 의해 도시된 바와 같이 코어(204)에서 자속을 발생시키기 위해 코어(204)에 의해 흡수되고, 코어가 어떠한 크기일 수 있어 자속이 실질적으로 완전하게 코어 내에 포함된다. 실시예에 있어서, 코어(204)는 코어(204)에서 자속을 발생시키기 위해 자계의 적어도 약 96%를 흡수하도록 콘덕터 또는 콘덕터들에서 흐르는 전류 및 콘덕터 또는 콘덕터들에 비례하는 어떠한 크기일 수 있다. 자속은 또한 코어(204) 내에 포함된 적어도 약 96%일 수 있다. 코어(204) 외부에서 발생된 소정의 자속은 코어 내에 포함된 자속에 비해 매우 작을 수 있다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 선형 변압기(300)의 구성에서 전자기 장치의 예의 투시도이다. 선형 변압기(300)는 도 2a의 선형 인덕터(202)와 유사하지만, 2차 콘덕터 또는 다수의 2차 콘덕터를 포함한다. 따라서, 선형 변압기(300)는 자속이 발생될 수 있는 코어(304)를 포함한다. 앞에서 설명된 것과 마찬가지로, 코어(304)는 도 3a에서 설명된 바와 같이 서로에 대해 적층될 수 있는 다수의 판 또는 박판(306)을 포함할 수 있다. 각 판(306)은 코어(304)를 관통하는 개구(308) 또는 통로를 제공하도록 그 내에 형성된 개구를 갖는다. 코어(304)를 관통하는 개구(308) 또는 통로는 각 판(306)에 의해 정의된 판에 대해 실질적으로 수직일 수 있다. 2차 콘덕터 또는 콘덕터들(302)은 코어(304)를 관통하는 개구(308) 내에서 연장된다. 1차 콘덕터 또는 다수의 1차 콘덕터(310)는 코어(304)를 관통하는 개구(308) 내의 2차 콘덕터(302)에 인접하여 연장될 수 있다.
앞에서 설명된 것과 마찬가지로, 각 1차 콘덕터(310)는 실질적으로 정사각형 또는 직사각형 단면을 갖을 수 있다. 1차 콘덕터 또는 콘덕터들을 통해 흐르는 전류는 1차 콘덕터에 대해 자계를 발생시킨다. 코어(304)는 어떠한 크기일 수 있는데, 도 3a에서 파선(312, 314)에 의해 도시된 바와 같이 자속을 발생시키기 위해 실질적으로 전체 자계를 흡수하도록 판(306)의 길이 및 폭 치수를 포함하는 것이다. 코어(304)는 또한 어떠한 크기일 수 있는데, 길이 및 폭 치수를 포함하여 자속이 실질적으로 완전히 코어(304) 내에 포함된다. 실시예에 있어서, 코어(304)는 어떠한 크기일 수 있는데, 자계의 적어도 약 96%를 흡수 및/또는 자속의 적어도 약 96%를 포함하도록 판(306)의 폭 및 길이를 포함할 수 있다.
코어(304)를 관통하여 연장되는 각 2차 콘덕터(302)는 또한 코어(304)에 의해 전달된 기전력을 받아들이도록 실질적으로 정사각형 또는 직사각형 단면을 갖을 수 있다.
코어(304)를 관통하는 개구(308)는 도 2a 및 도 2b에서의 긴 슬롯(214)과 마찬가지로 긴 슬롯(316)일 수 있다. 다수의 1차 콘덕터(310) 및 다수의 2차 콘덕터(302)는 각각 긴 슬롯(316)에서의 단일 행에서 서로 인접하여 배치될 수 있다.
다수의 콘덕터의 각 1차 콘덕터(310) 및 다수의 콘덕터의 각 2차 콘덕터(302)의 단면은 도 2b에 도시된 것과 마찬가지로 긴 슬롯(316)의 길이에 대응하는 방향으로 소정의 폭 "W"를 갖을 수 있다. 긴 슬롯(316)의 하나의 종단에 인접하는 종단 1차 콘덕터는 긴 슬롯(316)의 하나의 종단으로부터 소정 폭 "W"의 약 1/2 이하이다. 긴 슬롯(316)의 대향하는 종단에 인접하는 종단 2차 콘덕터는 긴 슬롯의 대향하는 종단으로부터 소정 폭 "W"의 약 1/2 이하이다.
각 1차 콘덕터(310) 및 2차 콘덕터(302)의 단면은 소정의 높이 "H"를 갖을 수 있다. 각 1차 콘덕터(310) 및 2차 콘덕터(302)는 긴 슬롯(316)의 측벽으로부터 소정 높이 "H"의 약 1/2 이하이다.
도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 선형 변압기(320)를 포함하는 전기 회로(318)의 예의 블록도이다. 선형 변압기(320)는 도 3a의 선형 변압기(300)와 동일할 수 있다. 발전기(322)는 1차 콘덕터(310)에 연결될 수 있고, 부하(324)가 2차 콘덕터(302)에 연결될 수 있다. 선형 변압기(320)에 대해 발전기(322)에 의해 공급된 전압 및 전류는 1차 콘덕터 또는 권선(windings)의 수 및 특징과 2차 콘덕터 또는 권선의 수 및 특징과 코어(304)를 기초로 변환 또는 변압된다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선형 인덕터(400)의 예의 투시도이다. 선형 인덕터(400)는 선형 인덕터(400)가 2 이상의 코어(402, 404)를 포함할 수 있는 것을 제외하고 도 2a에서의 선형 인덕터(202)와 유사할 수 있다. 각 코어(402, 404)는 각 코어(402, 404)를 관통하여 형성된 각각의 개구(406, 408)를 갖는다. 전기 콘덕터(410)는 각 개구(406, 408)를 통해 연장된다. 각 개구(406, 408)는 앞에서 설명된 것과 마찬가지로 긴 슬롯일 수 있다. 전기 콘덕터(410)는 각 개구(406, 408)를 형성하는 긴 슬롯의 단일 행에서 서로 인접하게 배치된 다수의 콘덕터일 수 있다. 각 다수의 콘덕터는 실질적으로 정사각형 또는 직사각형 단면을 갖을 수 있다.
박판화된 코어(laminated core)를 관통하는 개구 또는 박판 슬롯(lamination slot)은 자속 저장(magnetic flux storage) 및 자속 흐름(magnetic flux flows) 사이에서 분리(separation)를 유지하도록 박판 코어(lamination core)에 대해 전형적으로 하나의 슬롯이다. 그러나, 공간이 있어 각 자속 저장 및 자속 흐름 영역이 인접하는 슬롯과 간섭되지 않으면 2 이상의 슬롯 또는 개구가 동일한 박판 또는 코어에 있을 수 있다. 각 슬롯 또는 개구에서의 전체 전류는 저장을 위해 코어 또는 박판의 영역 또는 체적을 정의한다. 각 슬롯을 위한 분리 박판 또는 코어는 간섭이 없음을 확실히 한다.
발전기(412) 또는 전력원(electrical power source)은 선형 인덕터(400)에 연결될 수 있다. 발전기(412)는 콘덕터(410)에 대해 자계를 발생시키기 위해 콘덕터(410) 또는 콘덕터들에 대해 전류를 공급할 수 있다. 자계는 각 코어(402, 404)에서 자속을 발생시키기 위해 코어(402, 404)에 의해 실질적으로 완전히 흡수되게 된다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선형 변압기(500)의 예의 투시도이다. 변압기(500)가 2 이상의 코어(502, 504)를 포함할 수 있는 것을 제외하고 선형 변압기(500)는 도 3a의 선형 변압기(300)와 동일할 수 있다. 선형 변압기(300)와 마찬가지로, 각 코어(502, 504)는 코어의 중앙 또는 실질적으로 중앙 부분을 관통하여 형성된 개구(506)를 갖을 수 있다. 각 개구(506)는 실질적으로 긴 슬롯일 수 있다.
1차 콘덕터(508) 및 2차 콘덕터(510)는 각 코어(502, 504)의 개구(506)를 관통하여 연장된다. 1차 콘덕터(508)는 도 5에서 설명된 바와 같이 단일 콘덕터 또는 다수의 전기 콘덕터 또는 배선일 수 있고, 2차 콘덕터(510)는 단일 콘덕터일 수 있거나 도 5에서 설명된 바와 같이 또한 다수의 전기 콘덕터 또는 배선을 포함할 수 있다. 각 1차 콘덕터(508) 및 2차 콘덕터(510)는 도 2b에서 설명된 콘덕터(212)와 마찬가지로 실질적으로 정사각형 또는 직사각형 단면을 갖을 수 있다. 1차 콘덕터(508)는 도 2b에서 설명된 것과 마찬가지로 긴 슬롯 내의 단일 행에서 서로 인접하여 배치될 수 있다. 2차 콘덕터(510)는 또한 긴 슬롯 내의 단일 행에서 서로 인접하여 배치될 수 있다. 다수의 2차 콘덕터(510)는 다수의 콘덕터 사이의 소정의 공간에서의 동일한 행에서 1차 콘덕터(508)와 인접하여 배치될 수 있다. 1차 및 2차 콘덕터(508, 510)는 콘덕터(508, 510) 및 코어(502, 504) 사이에서 실질적으로 완전한 자기 커플링(magnetic coupling)을 제공하기 위해 슬롯의 측면으로부터의 공간에서 긴 슬롯에 배치될 수 있다. 따라서, 전류가 1차 콘덕터(508) 또는 콘덕터들을 통해 지나갈 때, 실질적으로 1차 콘덕터 주위의 전체 자계는 코어(502, 504)에서 자속을 발생시키기 위해 코어(502, 504)에 결합된다. 코어(502, 504)는 또한 어떠한 크기일 수 있는데, 치수를 포함하여 자속의 적어도 96%가 코어(502, 504)에 결합되거나 코어(502, 504)에 의해 흡수된다. 마찬가지로, 2차 콘덕터(510) 또는 콘덕터들에서 전류를 발생시키기 위해 자속은 2차 콘덕터(510) 또는 콘덕터들에 실질적으로 완전히 또는 적어도 96%가 결합되게 된다.
발전기(512) 또는 전원은 1차 콘덕터에 대해 전류를 인가하기 위해 1차 콘덕터(508) 또는 콘덕터에 연결될 수 있다. 부하(514)는 선형 변압기(500)로부터 변압된 전력을 받아들이기 위해 2차 콘덕터(510) 또는 콘덕터들에 연결될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 선형 변압기(600)의 예의 도면이다. 선형 변압기(600)는 변압기(600)가 다수의 코어(602∼612)를 포함하는 것을 제외하고 도 3a의 선형 변압기(300)와 마찬가지일 수 있다. 각 코어(602∼612)는 코어를 관통하여 형성된 개구(614)를 갖을 수 있다. 개구(614)는 코어(602∼612)의 실질적으로 중앙 또는 중앙 부분을 관통할 수 있다. 각 개구(614)는 긴 슬롯 또는 다른 구성일 수 있다. 1차 콘덕터(616) 또는 콘덕터들 및 2차 콘덕터(618) 또는 콘덕터들은 각 코어(602∼612)에서 개구(614)를 통해 지나갈 수 있다. 각 1차 콘덕터(616) 또는 2차 콘덕터(618)는 실질적으로 정사각형 또는 직사각형 단면을 갖을 수 있고 단일 행에서 서로 인접하여 긴 슬롯에 배치될 수 있다. 전원(620)은 1차 콘덕터(616) 또는 콘덕터들에 연결될 수 있고, 부하(622)는 2차 콘덕터(618) 또는 콘덕터들에 연결될 수 있다.
도 7a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선형 변압기(700)의 예의 도면이다. 선형 변압기(700)는 변압기(700)가 다수의 코어(702∼712)를 포함하는 것을 제외하고 도 3a의 선형 변압기(300)와 마찬가지일 수 있다. 각 코어(702∼712)는 코어를 관통하여 형성된 개구(714)를 갖을 수 있다. 개구(714)는 코어(702∼712)의 실질적으로 중앙 또는 중앙 부분을 관통할 수 있다. 각 개구(714)는 긴 슬롯 또는 다른 구성일 수 있다. 단일 1차 콘덕터(716) 또는 다수의 1차 콘덕터들은 각 코어(702∼712)에서 개구(714)를 통해 지나갈 수 있다. 1차 콘덕터(716)는 전원(718)에 연결될 수 있다.
선형 변압기(700)는 또한 각 부하(726, 728, 730)에 대해 선택된 다수의 코어를 결합시키고 각 부하(726, 728, 730)에 대해 전기적 출력 전압 및 전류의 여러 크기를 공급하기 위해 다수의 제2 콘덕터(720, 722, 724)를 포함할 수 있다. 예컨대, 제2 콘덕터(720)는 코어(702, 704, 706)에서의 개구(714)를 통해 지나갈 수 있고 부하(726)에 연결될 수 있다. 2차 콘덕터(722)는 코어(708, 710)에서의 개구(714)를 통해 지나가서 부하(728)에 연결될 수 있다. 2차 콘덕터(724)는 코어(712)에서의 개구(714)를 통해 지나가서 부하(730)에 연결될 수 있다.
각 2차 콘덕터(720, 722, 724)는 단일 콘덕터 또는 배선 또는 다수의 콘덕터 또는 배선일 수 있다. 2차 콘덕터(720, 722, 724)가 각각 다수의 콘덕터를 포함하면, 각 2차 콘덕터(720, 722, 724)에서의 다수의 콘덕터 또는 배선은 2차측에 의해 공급되는 원하는 전압 및 전류에 따라 여러 다수의 콘덕터 또는 배선일 수 있다.
각 1차 콘덕터 또는 콘덕터들(716) 및 2차 콘덕터 또는 콘덕터들(720, 722, 724)은 실질적으로 정사각형 또는 직사각형 단면을 갖을 수 있고, 도 2a에 도시된 콘덕터(212)와 마찬가지로 단일 행에서 서로 인접하여 긴 슬롯에 배치될 수 있다.
도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 도 7a의 선형 변압기(700)를 포함하는 전기 회로(732)의 블록도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 다른 선형 변압기(800)의 예의 도면이다. 선형 변압기(800)는 또한 다수의 코어(802∼820)를 포함한다. 각 코어(802∼820)는 그 내에 형성된 적어도 하나의 개구(802)를 갖을 수 있다. 적어도 하나의 개구(822)는 각 코어(802∼820)의 중앙 또는 중앙 부분에 형성될 수 있다. 각 개구(822)는 실질적으로 긴 슬롯이다.
1차 콘덕터(824) 및 2차 콘덕터(826)는 각 코어(802∼820)에서 각 개구(822)를 관통하여 연장될 수 있다. 1차 콘덕터(824)는 단일 콘덕터 또는 배선 또는 다수의 콘덕터 또는 배선일 수 있다. 2차 콘덕터(826)는 또한 단일 콘덕터 또는 다수의 콘덕터일 수 있다.
1차 콘덕터(824) 또는 각 1차 콘덕터들 및 2차 콘덕터(826) 또는 각 2차 콘덕터들은 실질적으로 정사각형 또는 직사각형 단면을 갖을 수 있고 단일 행에서 서로 인접하는 긴 슬롯 또는 개구(822)에 배치될 수 있다. 전력원(828)은 1차 콘덕터(824)에 연결될 수 있고, 부하(830)는 2차 콘덕터(826)에 연결될 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 전자기 장치로부터 자속을 증가시키는 방법(900)의 예의 플로우차트이다. 블록(902)에서, 적어도 하나의 코어가 코어에 형성된 개구를 포함하여 제공될 수 있다. 개구는 실질적으로 코어의 중앙 또는 중앙 부분에 형성될 수 있다. 코어는 여기서 설명된 것과 유사한 다수의 박판 또는 적층된 판을 포함할 수 있다. 개구는 코어의 개구를 관통하여 연장되는 전기 콘덕터 및 코어 사이의 원하는 자기 커플링 및 적용에 따라 긴 슬롯 또는 다른 형상일 수 있다.
블록(904)에서, 단일 1차 콘덕터 또는 다수의 1차 콘덕터는 개구를 관통하여 연장될 수 있다. 콘덕터는 앞에서 논의된 바와 같이 실질적으로 정사각형 또는 직사각형 단면을 갖을 수 있다. 1차 콘덕터는 단일 행에서의 긴 슬롯 내에서 서로 인접하여 배치될 수 있다.
블록(906)에 있어서, 전자기 장치가 변압기이면, 단일 2차 콘덕터 또는 다수의 2차 콘덕터가 개구를 관통하여 연장될 수 있다. 2차 콘덕터 또는 콘덕터들은 또한 실질적으로 정사각형 또는 직사각형 단면을 갖을 수 있다. 2차 콘덕터는 단일 행에서의 긴 슬롯 내에서 서로 인접하여 배치될 수 있다. 2차 콘덕터의 그룹은 콘덕터들의 그룹 사이에서 소정 공간을 갖는 동일한 행에서의 1차 콘덕터의 그룹과 인접하여 배치될 수 있다.
블록(908)에서 1차 콘덕터 또는 콘덕터들은 전원에 연결될 수 있고, 전자기 장치가 2차 콘덕터를 포함하는 변압기이면, 2차 콘덕터는 부하에 연결될 수 있다.
블록(910)에 있어서, 전류는 콘덕터 또는 콘덕터들 주위에서 자계를 발생시키기 위해 1차 콘덕터 또는 콘덕터들을 통해 지나갈 수 있다. 실질적으로 코어의 중앙 또는 중앙 부분에서 개구를 관통하여 연장되는 콘덕터 또는 콘덕터들의 구성은 실질적으로 전체 자계 또는 코어에서 자속을 발생시키기 위해 코어에 의해 흡수되는 자계의 적어도 약 96%를 야기시킨다. 코어가 어떠한 크기일 수 있어 자속이 또한 실질적으로 완전하게 코어 내에 포함된다.
여기서 사용된 용어는 단지 특정 실시예를 설명하는 목적을 위한 것으로, 발명을 제한하는 것으로 의도되지는 않는다. 여기서 이용된 바와 같이, 단수 형태인 "하나("a", "an", "the")"는, 문맥이 명백히 다른 것을 나타내지 않는 한에는, 복수 형태를 포함하도록 의도되기도 한다. 용어 "구비하여 구성되는(comprises)" 및/또는 "구비하여 구성되는 것(comprising)"은, 본 명세서에서 이용될 때, 언급된 특징(stated features), 정수(integers), 단계(steps), 동작(operations), 엘리먼트(elements), 및/또는 구성요소(components)의 존재를 특정화하지만, 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 동작, 엘리먼트, 구성요소 및/또는 그 그룹의 존재 또는 부가를 배제하지는 않는 것으로 더욱 이해되어지게 된다.
특정 실시예가 여기서 도시되고 설명되었음에도 불구하고, 당업자는 동일한 목적을 달성하기 위해 계산된 소정의 구성이 도시된 특정 실시예를 대체할 수 있고 여기서의 실시예들은 다른 환경에서 다른 적용을 갖을 수 있음을 이해한다. 본 적용은 본 발명의 소정의 적응 또는 변형을 감당하도록 의도된다. 이하의 청구항들은 여기서 설명된 특정 실시예에 대한 발명의 범위를 제한하도록 의도되는 것은 아니다.
　　　

Claims (16)

  1. 자속이 발생될 수 있는 코어와;
    코어를 관통하는 개구; 및
    개구에 수용되고 코어를 관통하여 연장되는, 실질적으로 정사각형 또는 직사각형 단면을 포함하는, 1차 콘덕터를 구비하여 구성되고, 1차 콘덕터를 통해 흐르는 전류가 1차 콘덕터에 대해 자계를 발생시키고, 실질적으로 전체 자계가 코어에서 자속을 발생시키기 위해 코어에 의해 흡수되고,
    코어를 관통하는 개구가 긴 슬롯을 구비하여 구성되고, 전자기 장치가 긴 슬롯의 단일 행에 배치된, 각각 실질적으로 정사각형 또는 직사각형 단면을 포함하는, 다수의 1차 콘덕터를 더 구비하여 구성되며, 선형 전자기 장치가 선형 인덕터를 정의하고,
    다수의 콘덕터의 각 1차 콘덕터의 단면이 긴 슬롯의 길이에 대응하는 방향으로 소정의 폭을 갖추어 이루어지고 1차 콘덕터의 단일 행의 각 종단 상의 종단 1차 콘덕터는 긴 슬롯의 종단으로부터 소정 폭의 1/2 이하이며, 다수의 콘덕터의 각 1차 콘덕터의 단면이 소정의 높이를 갖추어 이루어지고, 각 1차 콘덕터는 긴 슬롯의 측벽으로부터 소정 높이의 1/2 이하인 것을 특징으로 하는 선형 전자기 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    코어가 서로에 대해 적층된 다수의 판을 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 선형 전자기 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    개구에 수용되고 코어를 관통하여 연장되는 2차 콘덕터를 더 구비하여 구성되고, 전자기 장치가 변압기를 정의하는 것을 특징으로 하는 선형 전자기 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 다른 코어를 더 구비하여 구성되고, 적어도 하나의 다른 코어는 1차 콘덕터가 적어도 하나의 다른 코어를 관통하여 연장되는 개구를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 선형 전자기 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    코어는 전류에 의해 발생된 전체 자계가 코어에 의해 흡수되어, 자속이 완전하게 코어로 포함되는 크기를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 선형 전자기 장치.
  8. 자속이 발생될 수 있는 코어와;
    코어를 관통하는 개구;
    개구에 수용되고 코어를 관통하여 연장되는, 실질적으로 정사각형 또는 직사각형 단면을 포함하는, 1차 콘덕터로서, 1차 콘덕터를 통해 흐르는 전류가 1차 콘덕터에 대해 자계를 발생시키고, 실질적으로 전체 자계가 코어에서 자속을 발생시키기 위해 코어에 의해 흡수되는, 1차 콘덕터; 및
    개구에 수용되고 코어를 관통하여 연장되는, 코어에 의해 전달된 기전력을 받아들이기 위해 실질적으로 정사각형 또는 직사각형 단면을 포함하는, 2차 콘덕터;를 구비하여 구성되고,
    코어를 관통하는 개구가 긴 슬롯을 구비하여 구성되고, 전자기 장치가:
    긴 슬롯에서의 단일 행에 배치된 다수의 1차 콘덕터와;
    긴 슬롯에서의 단일 행에 배치된 다수의 2차 콘덕터;를 더 구비하고,
    다수의 콘덕터의 각 1차 콘덕터 및 다수의 콘덕터의 각 2차 콘덕터의 단면이 긴 슬롯의 길이에 대응하는 방향으로 소정의 폭을 갖추어 이루어지고 긴 슬롯의 하나의 종단에 인접하는 종단 1차 콘덕터는 긴 슬롯의 종단으로부터 소정 폭의 1/2 이하이며, 긴 슬롯의 대향하는 종단에 인접하는 종단 2차 콘덕터는 긴 슬롯의 대향하는 종단으로부터 소정 폭의 1/2 이하이고, 각 1차 콘덕터 및 2차 콘덕터의 단면이 소정의 높이를 갖추어 이루어지고, 각 1차 콘덕터 및 2차 콘덕터는 긴 슬롯의 측벽으로부터 소정 높이의 1/2 이하인 것을 특징으로 하는 선형 전자기 장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제8항에 있어서,
    적어도 하나의 다른 코어를 더 구비하여 구성되고, 적어도 하나의 다른 코어는 1차 콘덕터 및 2차 콘덕터가 적어도 하나의 다른 코어를 관통하여 각각 연장되는 개구를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 선형 전자기 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    코어 및 적어도 하나의 다른 코어가 각각 서로에 대해 적층된 다수의 판을 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 선형 전자기 장치.
  13. 자속이 발생될 수 있는 코어를 제공하는 단계와;
    코어의 개구를 관통하여, 실질적으로 정사각형 또는 직사각형 단면을 포함하는, 1차 콘덕터를 연장하는 단계; 및
    1차 콘덕터에 대해 자계를 발생시기 위해 1차 콘덕터를 통해 전류를 지나가게 하는 단계로서, 실질적으로 전체 자계가 코어에서 자속을 발생시키기 위해 코어에 의해 흡수되는, 단계:를 갖추어 이루어지고,
    코어를 제공하는 단계가, 개구를 위한 긴 슬롯을 포함하는 코어를 제공하는 단계를 갖추어 이루어지고, 코어의 개구를 관통하여 1차 콘덕터를 연장하는 단계가, 긴 슬롯을 관통하여, 긴 슬롯의 단일 행에 배치되고, 각각 실질적으로 정사각형 또는 직사각형 단면을 포함하는, 다수의 1차 콘덕터를 연장하는 단계를 갖추어 이루어지고,
    코어의 긴 슬롯을 관통하여, 긴 슬롯의 단일 행에 배치되고, 각각 실질적으로 정사각형 또는 직사각형 단면을 포함하는, 다수의 2차 콘덕터를 연장하는 단계를 더 갖추어 이루어지고,
    각 1차 콘덕터 및 2차 콘덕터가 긴 슬롯의 측벽으로부터 콘덕터의 단면의 치수를 1/2 이하로 공간지우는 단계를 더 갖추어 이루어진 것을 특징으로 하는 전자기 장치로부터 자속을 증가시키는 방법.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
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