KR102139004B1 - Variable-capacity transformer structure using magnetic flux assist slot and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 자속 보조용 페라이트 코어를 이용한 용량 가변형 변압기 구조체 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 변압기의 모서리 부분이 가장 빨리 포화가 되므로 적층 방법을 다르게 하면서 페라이트 코어를 삽입하여 자속 포화 현상을 억제하고 철판의 규소 함량을 변경한 자속 보조용 페라이트 코어를 이용한 용량 가변형 변압기 구조체 및 그 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a variable-capacity transformer structure using a ferrite core for magnetic flux assisting and a method for manufacturing the same, and more specifically, since a corner portion of the transformer is saturated most quickly, a ferrite core is inserted with different lamination methods to prevent magnetic flux saturation. The present invention relates to a variable-capacity transformer structure using a magnetic flux assisted ferrite core having a suppressed and changed silicon content of an iron plate, and a method for manufacturing the same.
일반적으로 전기강판(Electrical steel)은 전기와 자기용 철심(Core)으로 사용되는 연자성(Soft magnetic) 강판으로, 일반 탄소강에 비해 높은 규소(Si)를 첨가하여 제조되므로 규소강판(Silicon steel)이라고 불린다.In general, electrical steel is a soft magnetic steel sheet used as an iron core for electricity and magnetism, and is manufactured by adding silicon (Si) higher than that of ordinary carbon steel, so it is called silicon steel. Is called.
또한 변압기(Transformer)등의 정지기에 사용되는 방향성(Grain-oriented) 전기강판과 모터(Motor)등의 회전기에 사용되는 무방향성(Non-oriented) 전기강판으로 나눈다.In addition, it is divided into grain-oriented electrical steel sheets used in stoppers such as transformers and non-oriented electrical steel sheets used in rotors such as motors.
다수의 전기 변압기는 전기 에너지를 동일한 주파수에서 유도에 의해 하나 또는 그 이상의 회로로부터 하나 또는 그 이상의 회로로 전이시키며, 전압 및 전류 값에서 통상 변전을 이루는 것으로 알려져 있다.Many electric transformers are known to transfer electrical energy from one or more circuits to one or more circuits by induction at the same frequency, and are commonly known to make voltage and current values.
단상 변압기는 하나의 코일과 2개의 코어 또는 2개의 코일과 하나의 코어로 이루어지며, 3상 변압기는 3개의 코일과 3개 또는 4개의 코어로 이루어진다. A single-phase transformer consists of one coil and two cores or two coils and one core, and a three-phase transformer consists of three coils and three or four cores.
그 목적은 전기 및 자기 회로를 코어 및 코일 내에 각각 근접시키기 위한 것이며, 이러한 타입의 변압기는 당업계에서 가장 일반적으로 사용되는 것 중 하나다.The purpose is to bring electrical and magnetic circuits into proximity to the core and coil, respectively, and this type of transformer is one of the most commonly used in the art.
변압기 코어는 두께, 피복제 및 품질이 다른 자성 강, 일반적으로는 방향성 규소강으로 만들어진다. 코어 재질의 품질이 좋아지면 전기손실이 작아진다.The transformer core is made of magnetic steel of different thickness, coating, and quality, usually oriented silicon steel. When the quality of the core material is improved, the electrical loss is reduced.
코어 손실은 부하의 여부에 관계없이 변압기가 전선에 접속되어 있는 동안에는 항상 존재하기 때문에 " 엠프티(empty)" 또는 " 무부하(no-load)" 손실로 알려져 있다. 이러한 손실은 와트(watt)로 측정된다.Core losses are known as “empty” or “no-load” losses because the transformer is always present while the transformer is connected to the wire, whether or not it is loaded. This loss is measured in watts.
코일 제조공정은 단면이 사각형 또는 원형이거나 스트립의 형태이며 절연되거나 절연되지 않은 구리 또는 알루미늄 와이어 또는 도선(lead)을 수백회 또는 수천회 감는 것이다. The coil manufacturing process involves winding hundreds or even thousands of copper or aluminum wires or leads that are insulated or non-insulated in the form of a square or round section or strip.
통상의 실시는 저전압 도전체를 먼저 권선한 다음, 변압기와 전기기계의 법칙과 전통적 원리를 항상 관측하면서 고전압 전도체를 권선하는 것이다. A common practice is to wind a low voltage conductor first, then winding a high voltage conductor while always observing the laws and traditional principles of transformers and electrical machines.
전통적 코일 조립체는 최종 사용자에 의해 요구되는 변환의 요건에 따라서 저전압-고전압 및 저전압-고전압-저전압과 같은 설계안을 포함한다.Traditional coil assemblies include designs such as low voltage-high voltage and low voltage-high voltage-low voltage depending on the conversion requirements required by the end user.
도 1에 도시된 바와 같이 강자성체에 자장을 가하면 자장의 세기(H)가 증가하면서 O-A-B-C 곡선을 따라서 자화된다.As illustrated in FIG. 1, when a magnetic field is applied to a ferromagnetic material, the magnetic field strength increases (H) and magnetizes along the O-A-B-C curve.
포화자화 상태(C)에 도달 후 다시 자장을 반대 방향으로 걸어주면 C-D-E로 되어 재료에 자화가 남아 있지 않도록 하려면 OE만큼의 반대 방향의 자장이 필요하다.If the magnetic field is again applied in the opposite direction after reaching the saturation magnetization state (C), it becomes C-D-E, and a magnetic field in the opposite direction as OE is required to prevent magnetization from remaining in the material.
반대 방향의 포화자화 상태(F)에 도달 후 다시 반대 방향의 자장을 걸어주면 F-G-C로 되어 포화된다.After reaching the saturation magnetization state (F) in the opposite direction, if a magnetic field in the opposite direction is applied again, it becomes F-G-C and becomes saturated.
그러나 도 1(b)에서처럼 자화가 남아 있지 않도록 반대 방향의 자장을 걸어 주고 다시 자장을 가하면 자속 포화 현상으로 인해 적색 화살표 방향으로 상승할 수 없게 된다. However, as shown in Fig. 1(b), if a magnetic field in the opposite direction is applied and a magnetic field is applied again so that no magnetization remains, it cannot be raised in the direction of the red arrow due to the magnetic flux saturation phenomenon.
즉 전류가 증가함에 따라 자속 밀도도 증가하나 코아 크기에 따라 내부에 보유하고 있는 자속 밀도가 한정되어 있어 어느 시점(적색 화살표)에는 포화가 되는 문제가 발생한다.That is, as the current increases, the magnetic flux density increases, but the magnetic flux density held inside is limited according to the size of the core, resulting in a problem of saturation at some point (red arrow).
이러한 포화 원인 및 개선 방법이 많이 제안되고 있으나 크게 나누어 개선 방법으로 (1) 재질, (2) 제품, (3) 회로로 구분하여 설명한다.Although many of these causes of saturation and improvement methods have been proposed, they will be divided into (1) material, (2) product, and (3) circuit as an improvement method.
(1) 재질면에서 보면 재질적 자속 밀도 증가에 따라 High B 재질의 개발이 필요하다.(1) In terms of materials, it is necessary to develop High B materials as the material magnetic flux density increases.
(2) 제품면에서 보면 전체 제품 크기 증가와 Gap 증가에 의해 Slim화가 어렵고, 용량 증가(P=1/2LI2)가 필요한 문제가 있다.(2) In terms of the product, it is difficult to slim due to the increase in the overall product size and the increase in the gap, and there is a problem that a capacity increase (P=1/2LI2) is required.
(3) 회로면에서 보면 전류 감소, 주파수 감소에 따라 용량 감소의 문제가 있다.(3) In terms of circuit, there is a problem of capacity reduction according to current reduction and frequency reduction.
한편 종래의 규소강판에는 최고 3.5%의 Si(규소)가 첨가되어 있다. 이 Si의 양을 증가시키면 자기특성이 향상되고, 6.5%에서 최고가 되는 것은 오래 전부터 잘 알려진 사실이다. 그러나 Si가 3.5% 이상이 되면 강(鋼)이 딱딱하고 물러지기 때문에 박판 형태로 하는 것은 불가능하였다. Meanwhile, up to 3.5% Si (silicon) is added to the conventional silicon steel sheet. Increasing the amount of Si improves magnetic properties, and it has been well known for a long time that it becomes the best at 6.5%. However, when Si is 3.5% or more, it is impossible to form a thin plate because the steel is hard and soft.
즉 종래에는 양면의 표층부 부근이 6.5% 규소, 중심부는 저규소의 조성을 갖는 경사 고규소강판이 아니라 강판의 내부가 모두 균일한 6.5% 규소의 조성을 갖는 고규소강판을 사용하여 변압기를 제조하였으나 상술한 자속 포화 문제를 전혀 해결하지 못하고 있었다.That is, in the past, the transformer was manufactured using a high-silicon steel sheet having a composition of 6.5% silicon in which all of the inside of the steel sheet was uniform, rather than an inclined high-silicon steel sheet having a composition of 6.5% silicon in the vicinity of the surface layer on both sides and a low silicon composition. The problem of magnetic flux saturation was not solved at all.
또한 일체형 변압기, 리액터(인덕터)가 일반 변압기에 비해 포화 현상이 빈번하게 일어나 열이 발생하므로 포화 현상으로 인한 열이 발생하지 않도록 크기를 선정하는 것이 중요하며 자속 포화 현상은 코어부의 재질이 외에 모서리 부분이 좀 더 큰 영향을 미치는 문제가 있었다.In addition, since the integral transformer and reactor (inductor) generate saturation more frequently than normal transformers, heat is generated, so it is important to select the size so that heat due to saturation does not occur. There was a problem that affected this a little more.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 변압기의 모서리 부분이 가장 빨리 포화가 되므로 각 모서리 부분의 특정 위치에 EI 코어부를 관통하는 페라이트를 삽입하여 좀 더 높은 전력에서 사용이 가능한 구조체를 제공하는 데 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and since the corner portions of the transformer are saturated most quickly, a structure capable of being used at a higher power is inserted by inserting ferrite through the EI core at a specific location of each corner portion. The purpose is to provide.
또한 본 발명은 변압기 코어부에 규소 재질을 추가 첨가하여 원하는 용량으로 맞추면서 인덕턴스 또는 자기저항을 저하시키기 위한 방법 또는 장치를 제공하는 데 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to provide a method or apparatus for reducing inductance or magnetoresistance while adding a silicon material to a transformer core portion to match a desired capacity.
또한 본 발명은 코어부 철판의 전면에서부터 후면을 관통하는 가장 빨리 포화되는 각 모서리 홀에 페라이트 코어를 삽입하여 변압기의 인덕턴스 또는 자기저항을 저하시키기 위한 방법 또는 장치를 제공하는 데 목적이 있다.It is also an object of the present invention to provide a method or apparatus for reducing the inductance or magnetoresistance of a transformer by inserting a ferrite core into each of the fastest saturated corner holes penetrating from the front side to the rear side of the core portion iron plate.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 E 코어부 또는 I 코어부가 복수개 밀착되어 부착되는 EI 코어부; 상기 E 코어부의 제1 바깥쪽 다리를 감싸는 형태로 배치된 제1 코일부; 상기 E 코어부의 안쪽 다리를 감싸는 형태로 배치된 제2 코일부; 상기 E 코어부의 제2 바깥쪽 다리를 감싸는 형태로 배치된 제3 코일부;를 포함하는 자속 보조용 페라이트 코어를 이용한 용량 가변형 변압기 구조체에 있어서,In order to solve the above problems, the present invention provides an EI core portion to which a plurality of E core portions or I core portions are closely adhered and attached; A first coil portion disposed in a form surrounding the first outer leg of the E core portion; A second coil portion disposed in a form surrounding the inner leg of the E core portion; In the E-core portion of the third coil portion disposed in a form surrounding the outer leg; In the variable-capacity transformer structure using a ferrite core for magnetic flux assisting, comprising:
상기 E 코어부 또는 I 코어부는 철 및 규소로 이루어지며, 상기 철은 85 내지 90 중량부이고 상기 규소는 10 내지 15 중량부이다.The E core portion or the I core portion is made of iron and silicon, and the iron is 85 to 90 parts by weight and the silicon is 10 to 15 parts by weight.
상기 EI 코어부의 4개 모서리에서 일정 거리 이격된 부분에 4개의 상기 EI 코어부를 관통한 모서리홀을 형성하고, 상기 모서리홀 내부에 일정 재질을 삽입한다.Corner holes penetrating the four EI core parts are formed at portions spaced apart from the four corners of the EI core part, and a certain material is inserted into the corner holes.
상기 E 코어부 및 I 코어부는 철 및 규소 구성되며 상기 철은 85 내지 90 중량부이고 상기 규소는 10 내지 15 중량부이다.The E core portion and the I core portion are composed of iron and silicon, and the iron is 85 to 90 parts by weight and the silicon is 10 to 15 parts by weight.
상기 코어부 중에서 E 코어부는 철로 이루어지며, 상기 코어부 중에서 I 코어부는 페라이트로 이루어진다.Among the core parts, the E core part is made of iron, and among the core parts, the I core part is made of ferrite.
상기 철은 85 내지 90 중량부 및 상기 규소는 10 내지 15 중량부로 이루어진 상기 E 코어부 또는 I 코어부는 다른 재질의 E 코어부 또는 I 코어부와 교대로 겹쳐 적층된다.The iron is 85 to 90 parts by weight and the silicon is 10 to 15 parts by weight of the E core part or I core part alternately stacked with E core parts or I core parts of different materials.
상기 코어부 중에서 E 코어부는 페라이트로 이루어지며, 상기 코어부 중에서 I 코어부는 철로 이루어진다.Among the core parts, the E core part is made of ferrite, and among the core parts, the I core part is made of iron.
상기 EI 코어부의 4개 모서리에서 일정 거리 이격된 부분에 4개의 모서리홀을 형성시키고, 상기 모서리홀에 페라이트 코어를 삽입한다.Four corner holes are formed at a part spaced apart from the four corners of the EI core part, and a ferrite core is inserted into the corner holes.
상기 E 코어부의 중앙에 1개 모서리홀 및 상기 I 코어부의 중앙에 1개 모서리홀을 형성시키고 상기 모서리홀에 페라이트 코어를 삽입한다.One corner hole is formed in the center of the E core part and one corner hole is formed in the center of the I core part, and a ferrite core is inserted into the corner hole.
상기 4개의 모서리홀 사이의 공간 중 어느 하나에 추가로 EI 코어부를 관통하는 모서리홀을 형성시켜 페라이트 코어를 추가 삽입한다.A ferrite core is additionally inserted by forming an edge hole penetrating the EI core part in any one of the spaces between the four corner holes.
본 발명은 자속 보조용 페라이트 코어를 이용한 용량 가변형 변압기 구조체 제조 방법에 있어서, 철은 85 내지 90 중량부이고 규소는 10 내지 15 중량부로 이루어진 EI 코어부의 E 코어부 또는 I 코어부를 복수개 밀착하여 부착하는 단계; The present invention is a method for manufacturing a variable-capacity transformer structure using a ferrite core for magnetic flux assisting, wherein iron is 85 to 90 parts by weight and silicon is 10 to 15 parts by weight to attach a plurality of E-core parts or I-core parts in close contact with each other. step;
상기 제1 코일부를 E 코어부의 제1 바깥쪽 다리를 감싸는 형태로 배치하는 단계; 상기 제2 코일부를 E 코어부의 안쪽 다리를 감싸는 형태로 배치하는 단계; Disposing the first coil part in a form surrounding the first outer leg of the E core part; Disposing the second coil part in a form surrounding the inner leg of the E core part;
상기 제3 코일부를 E 코어부의 제2 바깥쪽 다리를 감싸는 형태로 배치하는 단계;로 이루어진다.The third coil portion is arranged in a form surrounding the second outer leg of the E core portion.
상기 E 코어부 및 I 코어부는 철 및 규소 구성되며 상기 철은 85 내지 90 중량부이고 상기 규소는 10 내지 15 중량부이다.The E core portion and the I core portion are composed of iron and silicon, and the iron is 85 to 90 parts by weight and the silicon is 10 to 15 parts by weight.
상기 코어부 중에서 E 코어부는 철로 이루어지며, 상기 코어부 중에서 I 코어부는 페라이트로 이루어진다.Among the core parts, the E core part is made of iron, and among the core parts, the I core part is made of ferrite.
상기 철은 85 내지 90 중량부 및 상기 규소는 10 내지 15 중량부로 이루어진 상기 E 코어부 또는 I 코어부는 다른 재질의 E 코어부 또는 I 코어부와 교대로 겹쳐 적층된다.The iron is 85 to 90 parts by weight and the silicon is 10 to 15 parts by weight of the E core part or I core part alternately stacked with E core parts or I core parts of different materials.
상기 E 코어부 또는 I 코어부와 철 및 규소, 또는 페라이트로 이루어진 다른 재질의 아래층 E 코어부 또는 I 코어부와 교대로 겹쳐 적층된다.The E core part or I core part and the lower layer E core part or I core part made of iron, silicon, or ferrite are alternately stacked.
상기 코어부 중에서 E 코어부는 페라이트로 이루어지며, 상기 코어부 중에서 I 코어부는 철로 이루어진다.Among the core parts, the E core part is made of ferrite, and among the core parts, the I core part is made of iron.
상기 EI 코어부의 4개 모서리에서 일정 거리 이격된 부분에 4개의 모서리홀을 형성시키는 단계; 상기 모서리홀에 페라이트 코어를 삽입하는 단계;를 포함한다.Forming four corner holes in a part spaced apart from the four corners of the EI core by a certain distance; And inserting a ferrite core into the corner hole.
상기 E 코어부의 중앙에 1개 모서리홀 및 상기 I 코어부의 중앙에 1개 모서리홀을 형성시키는 단계; 상기 모서리홀에 페라이트 코어를 삽입하는 단계;를 포함한다.Forming one corner hole in the center of the E core part and one corner hole in the center of the I core part; And inserting a ferrite core into the corner hole.
상기 페라이트 코어의 길이는 적층된 EI 코어부의 길이보다 길어 외부로 돌출된다.The length of the ferrite core is longer than the length of the stacked EI cores and protrudes to the outside.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은 철판의 규소 함량과 페라이트 코어를 삽입하여 자속 포화 문제를 해결하여 최적의 변압기를 얻는 효과가 있다.The present invention made as described above has an effect of obtaining an optimal transformer by solving a problem of magnetic flux saturation by inserting a silicon content of a steel plate and a ferrite core.
또한 본 발명은 코어부의 겹층 방법을 다양화하여 자속 포화 문제를 해결할 수 있다.In addition, the present invention can solve the magnetic flux saturation problem by diversifying the layer layer method of the core portion.
또한 본 발명은 모서리홀을 형성시키고, 모서리홀에 페라이트 코어를 삽입하여 저렴한 비용으로 자속 포화 문제를 해결할 수 있다.In addition, the present invention can solve the magnetic flux saturation problem at a low cost by forming a corner hole and inserting a ferrite core in the corner hole.
또한 본 발명은 모서리홀의 모양을 다양화하여 모서리 부분의 포화가 더 집중되는 자속 포화 문제를 용이하게 해결할 수 있다.In addition, the present invention can easily solve the problem of magnetic flux saturation in which saturation of the corners is more concentrated by diversifying the shape of the corner holes.
또한 본 발명은 변압기 코어부의 모서리 부분에 다른 재질을 삽입하여 소비자가 원하는 용량을 맞출 수 있으므로 설계 및 제작에 있어서도 용이하다.In addition, the present invention is easy to design and manufacture because a different material can be inserted into the corner portion of the transformer core to match the capacity desired by the consumer.
도 1은 종래 발명에 따른 자속 포화 문제(히스테리시스 곡선)를 설명하기 위한 그래프이다.
도 2는 종래 발명의 문제와 개선 방법 등을 보여주는 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 자속 보조용 페라이트 코어를 이용한 용량 가변형 3상 변압기 구조체의 외관을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자속 보조용 페라이트 코어를 이용한 용량 가변형 3상 변압기 구조체의 분해도를 보여주는 도면이다.
도 5는 (a) 모서리 부분의 포화가 더 집중되고, (b) 일반적인 변압기 안정상태시 피크(pk) 전류에서의 자속밀도를 보여주는 도면이다.
도 6은 (a) 변압기 코어 재질인 50JN270의 B-H 커브, (b) 용량 가변형 변압기 슬롯 재질 B-H 커브를 보여주는 도면이다.
도 7은 (a) 일반적인 변압기 전압, (b) 용량 가변형 변압기 전압을 보여주는 도면이다.
도 8은 (a) 일반적인 변압기 출력 전류, (b) 용량 가변형 변압기 전류를 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 코어부의 제조 방법을 설명하기 위한 조립 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 페라이트 코어의 조립 방법을 설명하기 위한 조립 도면이다.1 is a graph for explaining a magnetic flux saturation problem (hysteresis curve) according to the conventional invention.
2 is a conceptual diagram showing a problem, an improvement method, and the like of the conventional invention.
3 is a view showing the appearance of a variable-capacity three-phase transformer structure using a ferrite core for magnetic flux assistance according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing an exploded view of a variable-capacity three-phase transformer structure using a ferrite core for assisting magnetic flux according to another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a view showing magnetic flux density at peak (pk) current in (a) the saturation of the corners is more concentrated, and (b) in a typical transformer steady state.
6 is a view showing a BH curve of (a) a transformer core material of 50JN270, and (b) a BH curve of a variable capacity transformer slot material.
7 is a view showing (a) a typical transformer voltage and (b) a variable-capacity transformer voltage.
8 is a view showing (a) a typical transformer output current and (b) a variable-capacity transformer current.
9 is an assembly diagram for explaining a method of manufacturing a core portion according to the present invention.
10 is an assembly diagram for explaining a method of assembling a ferrite core according to the present invention.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.In order to fully understand the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments of the present invention can be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described in detail below. This embodiment is provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art. Therefore, the shape of the elements in the drawings may be exaggerated to emphasize a clearer description. It should be noted that in each drawing, the same members may be indicated by the same reference numerals. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations that are judged to unnecessarily obscure the subject matter of the present invention are omitted.
도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명은 E 코어부 또는 I 코어부가 복수개 밀착되어 부착되는 EI 코어부(20), 상기 E 코어부의 제1 바깥쪽 다리(21)를 감싸는 형태로 배치된 제1 코일부(11), 상기 E 코어부의 안쪽 다리(22)를 감싸는 형태로 배치된 제2 코일부(12), 상기 E 코어부의 제2 바깥쪽 다리(23)를 감싸는 형태로 배치된 제3 코일부(13)를 포함한다.3 and 4, the present invention is arranged in a form surrounding the first
상기 E 코어부(22) 또는 I 코어부(24)는 철 및 규소로 이루어지며, 상기 철은 85 내지 90 중량부이고 상기 규소는 10 내지 15 중량부이다.The
상기 E 코어부 및 I 코어부는 철 및 규소 구성되며 상기 철은 85 내지 90 중량부이고 상기 규소는 10 내지 15 중량부이다.The E core portion and the I core portion are composed of iron and silicon, and the iron is 85 to 90 parts by weight and the silicon is 10 to 15 parts by weight.
상기 코어부 중에서 E 코어부는 철로 이루어지며, 상기 코어부 중에서 I 코어부는 페라이트로 이루어진다. 여기에서와 이하에서 페라이트는 자성이 없는 페리이트 코어이다. Among the core parts, the E core part is made of iron, and among the core parts, the I core part is made of ferrite. Here and below, ferrite is a ferrite core without magnetism.
또한 상기 페라이트에 다른 불순물, 예를 들면, SiO2, Al2O3, CaO, V2O5, Bi2O3, Ta2O5, ZrO2, SnO2, TiO2, CoO, MgO 등을 집어넣어 투자율, 밀도 등을 조절할 수 있다.In addition, other impurities in the ferrite, for example, SiO 2 , Al 2 O 3, CaO, V 2 O 5 , Bi 2 O 3 , Ta 2 O 5 , ZrO 2 , SnO 2 , TiO 2 , CoO, MgO, etc. You can adjust the permeability and density by inserting it.
상기 철은 85 내지 90 중량부 및 상기 규소는 10 내지 15 중량부로 이루어진 상기 E 코어부 또는 I 코어부는 다른 재질의 E 코어부 또는 I 코어부와 교대로 겹쳐 적층된다.The iron is 85 to 90 parts by weight and the silicon is 10 to 15 parts by weight of the E core part or I core part alternately stacked with E core parts or I core parts of different materials.
이 때 상기 철은 85 내지 90 중량부 및 상기 규소는 10 내지 15 중량부로 이루어진 상기 E 코어부 또는 I 코어부를 적층한 후 3.5%의 Si(규소)가 첨가되어 있는 E 코어부 또는 I 코어부를 교대로 겹쳐 적층할 수도 있고, 6.5% 정도의 규소로 이루어진 E 코어부 또는 I 코어부를 겹쳐 적층할 수 있으며, 각 3.5%와 6.5% 규소 강판을 겹쳐 적층할 수도 있다.At this time, the iron is 85 to 90 parts by weight and the silicon is 10 to 15 parts by weight of the E core part or I core part, and then the E core part or I core part in which 3.5% Si (silicon) is added is alternated. Alternatively, the E core portion or the I core portion made of about 6.5% silicon may be superimposed, and each 3.5% and 6.5% silicon steel sheet may be superimposed.
본 발명의 일실시예로서 상기 코어부 중에서 E 코어부는 페라이트로 이루어지며, 상기 코어부 중에서 I 코어부는 철로 이루어진다.As an embodiment of the present invention, the E core portion of the core portion is made of ferrite, and the I core portion of the core portion is made of iron.
시뮬레이션 결과 이러한 페라이트로 이루어진 E 코어부 또는 I 코어부는 자속 포화가 전 부분에 걸쳐 양호한 상태로 분포된 것으로 판별되었다.As a result of the simulation, it was determined that the E core portion or the I core portion made of the ferrite was distributed in a good state throughout the magnetic saturation.
또한 상기 EI 코어부의 4개 모서리에서 일정 거리 이격된 부분에 4개의 모서리홀(26-1, 26-2, 26-3, 26-4)을 형성시킨다.In addition, four corner holes 26-1, 26-2, 26-3, and 26-4 are formed at a part spaced apart from the four corners of the EI core.
또한 상기 E 코어부의 중앙에 1개 모서리홀(26-5) 및 상기 I 코어부의 중앙에 1개 모서리홀(26-6)을 형성시킬 수 있어, 최대한 많은 모서리홀을 하나의 코어부에 형성시켜 인덕턴스 또는 자기저항을 저하시킬 수 있다.In addition, one corner hole 26-5 in the center of the E core part and one corner hole 26-6 in the center of the I core part can be formed, thereby forming as many corner holes as possible in one core part. It can reduce inductance or magnetoresistance.
그리고 각 모서리홀에는 상기 페라이트로 이루어진 페라이트 코어(28-1, 28-2, 28-3, 28-4, 28-5, 28-6)를 삽입한다.Then, a ferrite core (28-1, 28-2, 28-3, 28-4, 28-5, 28-6) made of the ferrite is inserted into each corner hole.
이 때 모서리홀은 상기 EI 코어부를 겹쳐 적층한 후 컷팅 가공하거나 미리 모서리홀이 컷팅된 EI 코어부를 겹쳐 적층하여, 컷팅에 의한 홀과 겹쳐 적층된 코어부 간의 공극이 줄어들어 소음을 현저히 감소시킬 수 있다. 이를 위해 상기 모서리홀의 절단면은 곡면 또는 다각형 형태로 변형할 수도 있다.At this time, the edge hole may be cut after laminating the EI core portion, or by overlapping the EI core portion with the edge hole cut beforehand, thereby reducing the voids between the hole and the overlapped core portion, thereby significantly reducing noise. . To this end, the cut surface of the corner hole may be transformed into a curved or polygonal shape.
또한 코어부의 규소 등의 함량에 따라 자속 포화 문제를 해결하기 위해 4개 모서리홀(26-1, 26-2, 26-3, 26-4)의 각 지름을 서로 다르게 형성할 수 있거나, 내부 모서리홀(26-5, 26-6)의 지름을 상기 4개 모서리홀(26-1, 26-2, 26-3, 26-4) 지름 보다 작게 하거나 크게 할 수 있다.In addition, each of the four corner holes 26-1, 26-2, 26-3, 26-4 can be formed to have different diameters to solve the magnetic flux saturation problem depending on the content of silicon in the core portion, or the inner edge The diameters of the holes 26-5 and 26-6 may be smaller or larger than the diameters of the four corner holes 26-1, 26-2, 26-3, and 26-4.
구체적으로 살펴보면 도 5에 도시된 바와 같이 (a) 모서리 부분의 포화가 더 집중되고, (b) 일반적인 변압기 안정 상태 시 피크 전류에서의 자속밀도를 볼 수 있다.Specifically, as shown in FIG. 5, (a) the saturation of the corners is more concentrated, and (b) the magnetic flux density at the peak current in the normal transformer steady state can be seen.
도 6에 도시된 바와 같이 (a) 변압기 코어 재질(50JN270)의 B-H 커브, (b) 용량 가변형 변압기 슬롯 재질 B-H 커브를 볼 수 있다.As shown in FIG. 6, (a) B-H curve of the transformer core material (50JN270), (b) B-H curve of the variable capacity transformer slot material can be seen.
X 축은 자기장(Magnetic Field, A/m)이고 Y 축은 자속 밀도(Flux Density)이다.The X-axis is the magnetic field (A/m) and the Y-axis is the flux density.
그래프에서 보듯이 변압기 코어 재질(50JN270)의 B-H 커브는 2T(Flux Density) 이상이지만, 본 발명에 따른 용량 가변형 변압기 슬롯 재질 B-H 커브는 0.5 T를 보여주어 자속 밀도가 낮아 자속 포화도가 양호하다.As shown in the graph, the B-H curve of the transformer core material (50JN270) is greater than or equal to 2T (Flux Density), but the variable-capacity transformer slot material B-H curve according to the present invention shows 0.5 T, so the magnetic flux density is low and the magnetic flux saturation is good.
도 7에 도시된 바와 같이 (a) 일반적인 변압기 전압, (b) 용량 가변형 변압기 전압을 볼 수 있다.As shown in FIG. 7, (a) general transformer voltage and (b) variable capacity transformer voltage can be seen.
일반적인 변압기 전압은 턴수비에 맞게 전압비가 잘 나오는지 확인을 위해 1차 2차 모두 확인하였고, 50:5로 10:1의 비율로 U 상만 봤을 때 100V : 8.9 V 이다.In general, the transformer voltage is 100V: 8.9 V when only the U phase is viewed at a ratio of 10:1 to 50:5 in order to check whether the voltage ratio comes out properly according to the turn ratio.
그러나 본 발명에 따른 용량 가변형 변압기 전압은 10 V 이상으로 매우 좋은 출력을 보여준다.However, the variable voltage transformer according to the present invention shows a very good output of 10 V or more.
도 8에 도시된 바와 같이 (a) 일반적인 변압기 출력 전류, (b) 용량 가변형 변압기 전류를 보여준다.As shown in Figure 8 (a) typical transformer output current, (b) shows a variable-capacity transformer current.
(a) 용량은 출력 전압 전류가 각각 8.9V * 148.5A = 1,321 VA, 1321 * 3상 = 3,963 W로 약 4kW를 출력하고,(a) The capacity of the output voltage current is 8.9V * 148.5A = 1,321 VA, 1321 * 3 phase = 3,963 W, and outputs about 4kW,
(b) 용량은 출력 전압 전류가 각각 9.54V * 159A = 1,516.86 VA, 1,517 * 3상 = 4,550 W, 약 4.5kW를 출력한다(여기에서는 용량 가변형 변압기 전압 10 V를 9.5 V로 한정함).(b) The output of the output voltage is 9.54V * 159A = 1,516.86 VA, 1,517 * 3 phase = 4,550 W, and about 4.5kW, respectively (limited to 10V of the variable-capacity transformer voltage to 9.5V).
따라서 본 발명의 재질(예 : 페라이트)에 의해 전체적인 특성이 달라져 같은 부하설정이라도 출력이 다르게 나올 수 있음을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that the overall characteristics are changed by the material of the present invention (eg, ferrite), so that the output may be different even with the same load setting.
이하 본 발명의 실시를 위한 자속 보조용 페라이트 코어를 이용한 용량 가변형 변압기 구조체 제조 방법에 대하여 자세히 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a variable-capacity transformer structure using a ferrite core for assisting magnetic flux for carrying out the present invention will be described in detail.
먼저 철은 85 내지 90 중량부이고 규소는 10 내지 15 중량부로 이루어진 EI 코어부의 E 코어부 또는 I 코어부를 복수개 밀착하여 부착한다.First, iron is 85 to 90 parts by weight, and silicon is adhered to a plurality of E-core parts or I-core parts of the EI core part consisting of 10 to 15 parts by weight.
그리고 상기 제1 코일부를 E 코어부의 제1 바깥쪽 다리를 감싸는 형태로 배치한다.Then, the first coil part is disposed in a form surrounding the first outer leg of the E core part.
계속하여 상기 제2 코일부를 E 코어부의 안쪽 다리를 감싸는 형태로 배치한다.Subsequently, the second coil part is disposed in a form surrounding the inner leg of the E core part.
마지막으로 상기 제3 코일부를 E 코어부의 제2 바깥쪽 다리를 감싸는 형태로 배치하는 단계;로 이루어진다.Finally, the third coil portion is arranged in a form surrounding the second outer leg of the E core portion.
상기 E 코어부 및 I 코어부는 철 및 규소 구성되며 상기 철은 85 내지 90 중량부이고 상기 규소는 10 내지 15 중량부이다.The E core portion and the I core portion are composed of iron and silicon, and the iron is 85 to 90 parts by weight and the silicon is 10 to 15 parts by weight.
상기 코어부 중에서 E 코어부는 철로 이루어지며, 상기 코어부 중에서 I 코어부는 페라이트로 이루어진다.Among the core parts, the E core part is made of iron, and among the core parts, the I core part is made of ferrite.
상기 철은 85 내지 90 중량부 및 상기 규소는 10 내지 15 중량부로 이루어진 상기 E 코어부 또는 I 코어부는 다른 재질의 E 코어부 또는 I 코어부와 교대로 겹쳐 적층된다.The iron is 85 to 90 parts by weight and the silicon is 10 to 15 parts by weight of the E core part or I core part alternately stacked with E core parts or I core parts of different materials.
이 외에도 종래의 규소강판인 최고 3.5%의 Si(규소)가 첨가되어 있는 E 코어부 또는 I 코어부를 사용할 수 있다.In addition to this, an E core portion or an I core portion in which Si (silicon) of up to 3.5%, which is a conventional silicon steel sheet, is added can be used.
상기 규소의 양을 증가시키면 자기특성이 향상되는 데, 6.5% 정도의 규소로 이루어진 E 코어부 또는 I 코어부를 사용할 수도 있다.Increasing the amount of silicon improves magnetic properties, and an E core portion or an I core portion made of about 6.5% silicon may be used.
상기 코어부 중에서 E 코어부는 페라이트로 이루어지며, 상기 코어부 중에서 I 코어부는 철로 이루어진다.Among the core parts, the E core part is made of ferrite, and among the core parts, the I core part is made of iron.
도 9와 도 10에 도시된 바와 같이 상기 EI 코어부의 4개 모서리에서 일정 거리 이격된 부분에 4개의 모서리홀(26-1, 26-2, 26-3, 26-4)을 형성시킨다.9 and 10, four corner holes 26-1, 26-2, 26-3, and 26-4 are formed at a part spaced apart from the four corners of the EI core by a predetermined distance.
이 때 상기 모서리홀(26-1, 26-2, 26-3, 26-4)은 EI 코어부의 E 코어부 또는 I 코어부를 복수개 밀착하여 부착한 후 형성할 수 있지만, 부착하기 전 E 코어부 또는 I 코어부를 제조할 때 형성할 수도 있다.At this time, the corner holes 26-1, 26-2, 26-3, 26-4 may be formed after closely attaching a plurality of E core portions or I core portions of the EI core portion, but the E core portion before attachment Alternatively, it may be formed when manufacturing the I core portion.
상기 각 4개의 모서리홀(26-1, 26-2, 26-3, 26-4)에는 페라이트 코어(28-1, 28-2, 28-3, 28-4)를 삽입한다.Ferrite cores 28-1, 28-2, 28-3, and 28-4 are inserted into the four corner holes 26-1, 26-2, 26-3, and 26-4.
상기 E 코어부의 중앙에 1개 모서리홀(26-5) 및 상기 I 코어부의 중앙에 1개 모서리홀(26-6)을 형성시킨다.One corner hole 26-5 is formed in the center of the E core part and one corner hole 26-6 is formed in the center of the I core part.
그리고 상기 모서리홀(26-5)에 페라이트 코어(28-5)를 삽입하고, 상기 모서리홀(26-6)에도 페라이트 코어(28-6)를 삽입한다.Then, a ferrite core 28-5 is inserted into the corner hole 26-5, and a ferrite core 28-6 is also inserted into the corner hole 26-6.
이 외에도 E 코어부 의 양측에 형성되는 바깥쪽 다리 면적에 비해, 안쪽 다리 면적이 넓도록 형성되거나, 상기 안쪽 다리 면적에 비해, 상기 상기 I 코어부의 면적이 넓도록 형성할 수도 있다.In addition to this, compared to the outer leg area formed on both sides of the E core part, the inner leg area may be formed to be larger, or the I core part may be formed to have a larger area than the inner leg area.
또한 상기 페라이트 코어의 길이는 적층된 EI 코어부의 길이보다 길어 외부로 돌출된다. In addition, the length of the ferrite core is longer than the length of the stacked EI core portion and protrudes to the outside.
또는 상기 페라이트 코어의 길이가 적층된 EI 코어부의 길이 보다 작지만 EI 코어부 상측부의 외부로 돌출 시킬 수도 있다.Alternatively, although the length of the ferrite core is smaller than the length of the stacked EI cores, it may protrude outside the upper portion of the EI cores.
이 때 돌출된 길이를 조절하여 모서리 부분의 포화가 더 집중되는 자속 포화 문제를 더 용이하게 해결할 수 있다.At this time, by adjusting the protruding length, the problem of magnetic flux saturation in which saturation of the corners is more concentrated can be more easily solved.
11 : 제1 코일부
12 : 제2 코일부
13 : 제3 코일부
20 : EI 코어부
22 : E 코어부
24 : I 코어부
26-1, 26-2, 26-3, 26-4, 26-5, 26-6 : 모서리홀
28-1, 28-2, 28-3, 28-4, 28-5, 28-6 : 페라이트 코어11: 1st coil part
12: second coil part
13: third coil portion
20: EI core part
22: E core part
24: I core part
26-1, 26-2, 26-3, 26-4, 26-5, 26-6: Corner hole
28-1, 28-2, 28-3, 28-4, 28-5, 28-6: ferrite core
Claims (15)
상기 E 코어부의 제1 바깥쪽 다리를 감싸는 형태로 배치된 제1 코일부;
상기 E 코어부의 안쪽 다리를 감싸는 형태로 배치된 제2 코일부; 및
상기 E 코어부의 제2 바깥쪽 다리를 감싸는 형태로 배치된 제3 코일부;
를 포함하고,
상기 EI 코어부는,
4개 모서리에서 일정 거리 이격된 부분이 각각 관통되어 4개의 모서리홀이 형성되고,
상기 모서리홀은,
내부에 페라이트 코어가 삽입되고,
상기 EI 코어부는,
상기 4개의 모서리홀 사이의 공간 중 어느 하나의 위치에서 추가로 관통되어 모서리홀이 형성되어 페라이트 코어가 추가 삽입되고,
상기 모서리홀은,
상기 EI 코어부 간의 공극이 줄어들어 소음이 현저히 감소되도록 상기 EI 코어부를 겹쳐 적층한 후 컷팅 가공되거나, E1 코어부를 겹쳐 적층하기 전에 컷팅되는 것을 특징으로 하는 자속 보조용 페라이트 코어를 이용한 용량 가변형 변압기 구조체.An EI core portion to which a plurality of E core portions or I core portions are closely attached;
A first coil portion disposed in a form surrounding the first outer leg of the E core portion;
A second coil portion disposed in a form surrounding the inner leg of the E core portion; And
A third coil portion disposed in a form surrounding the second outer leg of the E core portion;
Including,
The EI core portion,
Four corner holes are formed through each part spaced apart from the four corners by a certain distance,
The corner hole,
The ferrite core is inserted inside,
The EI core portion,
A ferrite core is additionally inserted by additionally penetrating the corner hole at any one of the spaces between the four corner holes,
The corner hole,
The variable-capacity transformer structure using a ferrite core for magnetic flux assisting, characterized in that the EI core portion is cut and stacked after the EI core portion is stacked so that the noise between the EI core portion is reduced and noise is significantly reduced, or before the E1 core portion is stacked.
상기 E 코어부 및 I 코어부는 철 및 규소 구성되며 상기 철은 85 내지 90 중량부이고 상기 규소는 10 내지 15 중량부인 것을 특징으로 하는 자속 보조용 페라이트 코어를 이용한 용량 가변형 변압기 구조체.According to claim 1,
The E core portion and the I core portion is composed of iron and silicon, the iron is 85 to 90 parts by weight, and the silicon is a variable capacity transformer structure using a ferrite core for magnetic flux assisting, characterized in that 10 to 15 parts by weight.
상기 코어부 중에서 E 코어부는 철로 이루어지며, 상기 코어부 중에서 I 코어부는 페라이트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자속 보조용 페라이트 코어를 이용한 용량 가변형 변압기 구조체.According to claim 1,
Among the core portion, the E core portion is made of iron, and among the core portions, the I core portion is made of ferrite.
상기 코어부 중에서 E 코어부는 페라이트로 이루어지며, 상기 코어부 중에서 I 코어부는 철로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자속 보조용 페라이트 코어를 이용한 용량 가변형 변압기 구조체.According to claim 1,
E core portion of the core portion is made of ferrite, I core portion of the core portion is a variable-capacity transformer structure using a ferrite core for magnetic flux assisting, characterized in that made of iron.
상기 모서리홀의 절단면은 곡면 또는 다각형 형태인 것을 특징으로 하는 자속 보조용 페라이트 코어를 이용한 용량 가변형 변압기 구조체.According to claim 1,
A variable-capacity transformer structure using a ferrite core for magnetic flux assisting, wherein the cutting surface of the corner hole is curved or polygonal.
철은 85 내지 90 중량부이고 규소는 10 내지 15 중량부로 이루어진 EI 코어부의 E 코어부 또는 I 코어부를 복수개 밀착하여 부착하는 단계;
상기 제1 코일부를 E 코어부의 제1 바깥쪽 다리를 감싸는 형태로 배치하는 단계;
상기 제2 코일부를 E 코어부의 안쪽 다리를 감싸는 형태로 배치하는 단계;
상기 제3 코일부를 E 코어부의 제2 바깥쪽 다리를 감싸는 형태로 배치하는 단계;
상기 EI 코어부의 4개 모서리에서 일정 거리 이격된 부분에 4개의 모서리홀을 형성시키는 단계;
상기 E 코어부의 중앙에 1개 모서리홀 및 상기 I 코어부의 중앙에 1개 모서리홀을 더 형성시키는 단계; 및
상기 모서리홀에 페라이트 코어를 삽입하는 단계;
를 포함하는 자속 보조용 페라이트 코어를 이용한 용량 가변형 변압기 구조체 제조 방법.In the method of manufacturing a variable-capacity transformer structure using a ferrite core for magnetic flux assisting,
Iron is 85 to 90 parts by weight, and silicon is adhered to a plurality of E-core parts or I-core parts of the EI core part consisting of 10 to 15 parts by weight;
Disposing the first coil part in a form surrounding the first outer leg of the E core part;
Disposing the second coil part in a form surrounding the inner leg of the E core part;
Disposing the third coil part in a form surrounding the second outer leg of the E core part;
Forming four corner holes in a part spaced apart from the four corners of the EI core by a certain distance;
Forming one corner hole in the center of the E core part and one corner hole in the center of the I core part; And
Inserting a ferrite core into the corner hole;
Method for manufacturing a variable-capacity transformer structure using a ferrite core for magnetic flux assisting.
상기 E 코어부 및 I 코어부는 철 및 규소 구성되며 상기 철은 85 내지 90 중량부이고 상기 규소는 10 내지 15 중량부인 것을 특징으로 하는 자속 보조용 페라이트 코어를 이용한 용량 가변형 변압기 구조체 제조 방법.The method of claim 8,
The E core portion and the I core portion is composed of iron and silicon, the iron is 85 to 90 parts by weight and the silicon is 10 to 15 parts by weight, method for manufacturing a variable-capacity transformer structure using a ferrite core for magnetic flux assisting.
상기 코어부 중에서 E 코어부는 철로 이루어지며, 상기 코어부 중에서 I 코어부는 페라이트로 이루어진 것을 특징으로 하는 자속 보조용 페라이트 코어를 이용한 용량 가변형 변압기 구조체 제조 방법.The method of claim 8,
A method of manufacturing a variable-capacity transformer structure using a ferrite core for magnetic flux assisting, wherein the E-core portion of the core portion is made of iron, and the I-core portion of the core portion is made of ferrite.
상기 E 코어부 또는 I 코어부와 철 및 규소, 또는 페라이트로 이루어진 다른 재질의 아래층 E 코어부 또는 I 코어부와 교대로 겹쳐 적층되는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자속 보조용 페라이트 코어를 이용한 용량 가변형 변압기 구조체 제조 방법.The method of claim 8,
The E core portion or the I core portion and the iron and silicon, or the lower layer of the other material made of ferrite E core portion or I core portion alternately stacked; and further comprising; magnetic flux assisted ferrite core further comprising Method for manufacturing a variable-capacity transformer structure.
상기 코어부 중에서 E 코어부는 페라이트로 이루어지며, 상기 코어부 중에서 I 코어부는 철로 이루어져 교대로 겹쳐 적층되는 것을 특징으로 하는 자속 보조용 페라이트 코어를 이용한 용량 가변형 변압기 구조체 제조 방법.The method of claim 8,
A method of manufacturing a variable-capacity transformer structure using a ferrite core for magnetic flux assisting, wherein the E-core portion of the core portion is made of ferrite, and the I-core portion of the core portion is made of iron and alternately stacked.
상기 페라이트 코어의 길이는 적층된 EI 코어부의 길이보다 길어 외부로 돌출되는 것을 특징으로 하는 자속 보조용 페라이트 코어를 이용한 용량 가변형 변압기 구조체 제조 방법.The method of claim 8,
The length of the ferrite core is longer than the length of the stacked EI core portion, the method of manufacturing a variable-capacity transformer structure using a ferrite core for magnetic flux assisting, characterized in that it protrudes to the outside.
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