KR102263569B1 - Magnetic energy harvesting module - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 자기 에너지 하베스팅 모듈에 관한 것으로서, 특히 버스바에 장착되어 자기력선을 효과적으로 집속하여 유도기전력을 발생시킬 수 있는 자기 에너지 하베스팅 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a magnetic energy harvesting module, and more particularly, to a magnetic energy harvesting module mounted on a bus bar to effectively focus lines of magnetic force to generate an induced electromotive force.
일반적으로 공장, 중공업 플랜트, 지하철, 석유단지, 화학단지, 제철소 등에는 한전에서 제공되는 주전원을 통제하면서 각종 전력기기에서 사용 가능한 단위 전원으로 분전하는 수배전반이 설치된다.In general, in factories, heavy industry plants, subways, petroleum complexes, chemical complexes, and steel mills, a switchboard is installed that controls the main power provided by KEPCO and distributes power to the unit power that can be used in various power devices.
이러한 수배전반은 통상적으로 베이스패널의 전면에 설치되어 주전원을 통제하는 적어도 하나 이상의 메인차단기와 함께 단위전원을 통제하는 복수개의 서브차단기가 설치된다.Such a switchgear is usually installed on the front of the base panel, and at least one main circuit breaker for controlling the main power and a plurality of sub circuit breakers for controlling the unit power are installed.
그리고 메인차단기와 서브차단기는 주전원을 단위전원으로 분전하기 위한 선로를 제공하는 적어도 하나 이상의 메인 버스바(MAIN BUSBAR)와 복수개의 서브 버스바(SUB BUSBAR)에 의해 상호 전기적으로 연결 접속된다.In addition, the main circuit breaker and the sub circuit breaker are electrically connected to each other by at least one main bus bar (MAIN BUSBAR) and a plurality of sub bus bars (SUB BUSBAR) that provide a line for distributing the main power to the unit power.
상기한 바와 같이 메인 버스바와 서브 버스바를 포함하는 수배전반의 버스바는 금속판 형태로 표면적이 넓어 방열이 우수하고, 임피던스 저감으로 인한 발열량이 감소함으로 전력케이블 대체하여 주전원을 단위전원으로 분전하기 위한 선로를 안정적으로 제공하는 것이다.As described above, the bus bar of the switchboard including the main bus bar and the sub bus bar has a large surface area in the form of a metal plate, so it has excellent heat dissipation. to provide a stable
여기서 버스바에 흐르는 전류량은 수용가측에서 단위전원을 사용하는 전력기기의 부하 변동에 따라 변화하는데, 전류량이 증가하거나 부하전류가 과도하게 작용하면 버스바의 온도가 상승하게 된다.Here, the amount of current flowing through the bus bar changes according to the load change of the power device using the unit power on the consumer side. If the amount of current increases or the load current acts excessively, the temperature of the bus bar rises.
이러한 버스바의 온도 상승은 전력공급설비의 안정성에 중대한 영향을 미치므로 이를 감시해야 한다.This increase in the temperature of the bus bar has a significant effect on the stability of the power supply facility, so it should be monitored.
종래의 온도 측정은 비접촉식으로 적외선온도 센서 또는 열화상 카메라가 사용되고, 접촉식으로는 써미스터 등이 사용되고 있다.In the conventional temperature measurement, an infrared temperature sensor or a thermal imager is used as a non-contact type, and a thermistor or the like is used as a contact type.
비접촉 센서의 경우, 보이는 범위 안에서만 관측이 가능하기 때문에 사각지대에서의 열화에 의한 전기 사고를 사전에 예방하지 못하는 문제점이 있어 접촉식이 개발되고 있다.In the case of a non-contact sensor, since it is possible to observe only within a visible range, there is a problem that an electric accident due to deterioration in a blind spot cannot be prevented in advance, so a contact type is being developed.
접촉식 센서의 경우, 유선형과 무선형이 있고, 유선형의 경우 버스바가 많이 필요한 대형 공장에서 다수의 온도 센서를 원하는 버스바에 설치 후 전원 및 통신용 배선 작업이 필요하여 번거롭고 작업시간이 오래 걸린다는 문제점이 있다.In the case of contact sensors, there are wired and wireless types, and in the case of the wired type, a large number of temperature sensors are installed on the desired bus bar in a large factory that requires a lot of bus bars, and wiring for power and communication is required, which is cumbersome and takes a long time. have.
무선형의 경우 온도센서 및 송수신 모듈의 전원 공급을 위해서 각각의 모듈별로 건전기 또는 배터리 등의 독립 전원이 필요하므로 주기적으로 건전지 또는 배터리를 교체해야 하고, 특히 전기안전사고 방지를 위해서 반드시 정전 후에 건전지 또는 배터리 전원을 교체해야 하므로 운영상 문제로 사용자가 기피하는 실정이다.In the case of the wireless type, since independent power sources such as batteries or batteries are required for each module to supply power to the temperature sensor and transmission/reception module, the batteries or batteries must be replaced periodically. Alternatively, since the battery power needs to be replaced, users avoid it due to operational problems.
한편, 전술한 버스바 외에도 옥외변압기 터미널, 버스덕트, 송전가공선, 케이블 트레이 및 지중케이블 등 전류가 흐르는 설비는 전류량이 증가하거나 부하전류가 과도하게 작용하면 전력설비의 온도가 상승하게 된다.On the other hand, in addition to the above-mentioned bus bar, the temperature of the power equipment rises when the amount of current increases or the load current acts excessively in equipment through which current flows, such as outdoor transformer terminals, bus ducts, power transmission overhead lines, cable trays, and underground cables.
이러한 온도상승은 전력설비에 손상을 일으키고 화재 등을 발생시켜 안정성에 중대한 영향을 미치므로 이를 감시해야 한다.This temperature rise causes damage to power facilities and causes fire, etc., which has a significant effect on stability, so it must be monitored.
이러한 전력설비는 복잡하게 설치되거나 사람들의 접근이 어려운 곳에 설치되므로, 다수의 온도센서를 원하는 설비에 설치 후 전원 및 통신용 배선 작업이 필요하여 번거롭고, 작업시간이 오래 걸린다는 문제점이 있다.Since such power equipment is installed in a complex or difficult-to-access place, a number of temperature sensors are installed in a desired facility, and wiring work for power and communication is required, which is cumbersome and takes a long time.
또한, 전술한 바와 같이 무선형의 경우 온도센서 및 송수신 모듈의 전원 공급을 위해서 각각의 모듈별로 건전기 또는 배터리 등의 독립 전원이 필요하므로 주기적으로 건전지 또는 배터리를 교체해야 하고, 전기안전사고 방지를 위해서 반드시 정전 후에 건전지 또는 배터리 전원을 교체해야 하는 문제점이 있다.In addition, as described above, in the case of the wireless type, since independent power sources such as dry cells or batteries are required for each module in order to supply power to the temperature sensor and the transmission/reception module, the batteries or batteries must be periodically replaced and to prevent electrical safety accidents. For this reason, there is a problem that the battery or battery power must be replaced after a power outage.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 코일을 이용하여 자기에너지를 전기에너지로 변환하고, 이를 이용하여 무선으로 온도를 측정하는 장치가 개발되고 있다.In order to solve this problem, a device for converting magnetic energy into electrical energy using a coil and wirelessly measuring temperature using this is being developed.
그러나, 소전류가 흐르는 전력선의 온도를 측정하기 위해서는 주변의 많은 자속을 수집하기 위해서 코어의 크기가 커져야 하며, 전력 부족 시 다수 개의 코어를 직렬로 연결하여 사용해야 하므로 공간점유율이 증가하고 설치 비용 역시 증가하는 문제점이 있다.However, in order to measure the temperature of a power line through which a small current flows, the size of the core must be increased in order to collect a large amount of magnetic flux in the vicinity. There is a problem that
그리고, 일반적으로 에너지 하베스팅 코일의 코어 형상은 원통구조로, 이러한 경우 누설자속의 집속 성능이 떨어지고 결국 생성되는 전력이 약해지므로 자가발전을 통한 온도감지장치 구동이 어려운 문제점 역시 있다.In addition, in general, the core shape of the energy harvesting coil is a cylindrical structure, and in this case, the focusing performance of the leakage magnetic flux is lowered and the generated power is weakened. Therefore, there is also a problem in that it is difficult to drive the temperature sensing device through self-generation.
이러한 문제점들을 해결하기 위한 자기 에너지 하베스팅 코일이 특허등록 제10-1979631호에 개시되어 있다.A magnetic energy harvesting coil for solving these problems is disclosed in Patent Registration No. 10-1979631.
위 선행기술에는, 직육면체 기둥 형상을 갖는 코어부의 상단과 하단에 각각 집속부가 결합되어 있고, 코어부의 외주면에는 나선형태로 코일이 권취되어 있어, 버스바에 흐르는 전류가 작은 경우에도 이를 에너지원으로 사용하여 온도감지장치의 구동을 가능하게 하고, 외부 전원 공급 없이 자가 발전을 통해 버스바의 온도를 측정할 수 있도록 하는 기술이 나타나 있다.In the above prior art, a focusing part is coupled to the upper and lower ends of the core part having a rectangular columnar shape, and a coil is wound around the outer circumferential surface of the core part in a spiral form. Even when the current flowing through the bus bar is small, it is used as an energy source. A technology that enables the operation of the temperature sensing device and measures the temperature of the bus bar through self-generation without external power supply has been shown.
그러나, 이러한 종래기술에서는 상기 코어부, 집속부 및 코일의 형상 및 구조로 인해, 버스바에서 발생되는 자기력선을 집속하는데 한계가 있었고, 그 부피 및 크기도 큰 단점이 있었다.However, in this prior art, due to the shape and structure of the core part, the focusing part, and the coil, there was a limitation in focusing the magnetic force lines generated in the bus bar, and the volume and size thereof were also large.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 버스바에서 발생되는 자기력선을 보다 효과적으로 집속하여 높은 유도기전력을 발생하도록 하고, 전체적인 부피 및 크기를 줄일 수 있는 자기 에너지 하베스팅 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a magnetic energy harvesting module capable of more effectively concentrating magnetic force lines generated from a bus bar to generate a high induced electromotive force, and reducing the overall volume and size. have.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 자기 에너지 하베스팅 모듈은, X축방향으로 길게 배치되고 두께가 Y축방향으로 배치된 버스바의 일면에 결합되는 하우징과; 상기 하우징의 내부에 삽입 배치되고, Z축방향인 상하방향으로 길게 배치되며, Z축방향 단면이 직사각형상으로 이루어진 코어부와; 상기 코어부의 상단과 하단에 각각 결합되고, Z축방향 단면이 직사각형상으로 이루어진 집속부와; 상기 코어부에 권취된 코일;을 포함하여 이루어지되, 상기 코어부와 집속부는 일체로 이루어지고, 상기 코어부의 Z축방향 단면 및 상기 집속부의 Z축방향 단면은, 상기 버스바의 일면과 대면하는 X축방향의 길이가 두께 방향인 Y축방향의 길이보다 길고, 상기 집속부의 Z축방향 단면의 크기는 상기 코어부의 Z축방향 단면의 크기보다 크며, 상기 코일이 권취되는 상기 코어부의 모서리는 라운딩처리되어 있고, 상기 코어부에 권취된 상기 코일은, X축방향의 길이가 Y축방향의 길이보다 길며, 상기 버스바의 일면과 대면하는 X축방향으로 긴 직선구간을 형성하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a magnetic energy harvesting module of the present invention includes: a housing coupled to one surface of a bus bar having a length in the X-axis direction and a thickness in the Y-axis direction; a core part inserted into the housing, disposed elongated in the vertical direction in the Z-axis direction, and having a rectangular cross-section in the Z-axis direction; a focusing portion coupled to the upper end and the lower end of the core portion, respectively, and having a rectangular cross-section in the Z-axis direction; and a coil wound on the core part, wherein the core part and the focusing part are integrally formed, and the Z-axis direction cross-section of the core part and the Z-axis direction cross-section of the focusing part face one surface of the bus bar The length in the X-axis direction is longer than the length in the Y-axis direction, which is the thickness direction, the size of the Z-axis cross-section of the focusing part is larger than the size of the Z-axis direction cross-section of the core part, and the edge of the core part on which the coil is wound is rounded. The coil wound around the core is characterized in that the length in the X-axis direction is longer than the length in the Y-axis direction, and a long straight section is formed in the X-axis direction facing one surface of the bus bar. .
상기 코어부에 권취되는 상기 코일의 권취 두께는 상기 집속부의 Y축방향의 두께보다 작다.A winding thickness of the coil wound on the core portion is smaller than a thickness of the focusing portion in the Y-axis direction.
상기 코어부의 Y축방향 두께와 상기 집속부의 Z축방향 두께는 동일하다.The thickness in the Y-axis direction of the core part and the thickness in the Z-axis direction of the focusing part are the same.
상기 코어부의 X축방향 단면은, Y방향의 길이와 Z축방향의 길이비가 1:9 ~ 1:10 이고, 상기 집속부의 X축방향 단면은, Z축방향의 길이와 Y축방향의 길이비가 1:4 ~ 1:5 이며, 상기 코어부의 X축방향의 길이와 상기 집속부의 X축방향 길이비는 1:1.5 ~ 1:1.6임이 바람직하다.The cross section in the X-axis direction of the core portion has a Y-direction length and a length ratio in the Z-axis direction of 1:9 to 1:10, and the X-axis direction cross section of the focusing portion has a length ratio in the Z-axis direction to the length in the Y-axis direction. 1:4 to 1:5, and the ratio of the length in the X-axis direction of the core part to the length in the X-axis direction of the focusing part is preferably 1:1.5 to 1:1.6.
일체로 이루어진 상기 코어부 및 집속부는, Ni : 80~81wt%, Mo : 4.5~6wt%, Si : 0.05~0.4wt%, Mn : 0.05~0.5wt%, C : 0.01~0.02wt%, Fe : 13~15wt%의 화합물로 이루어짐이 바람직하다.The core portion and the focusing portion integrally formed, Ni: 80 to 81 wt%, Mo: 4.5 to 6 wt%, Si: 0.05 to 0.4 wt%, Mn: 0.05 to 0.5 wt%, C: 0.01 to 0.02 wt%, Fe: It is preferable to consist of 13-15 wt% of the compound.
상기 하우징에 Y축방향으로 장착되고, 상기 버스바에 접촉하여 버스바의 온도를 측정하는 온도탐촉자;를 더 포함하여 이루어지되, 상기 코어부, 집속부 및 코일은 상기 온도탐촉자가 장착된 방향과 직교되는 X방향으로 길게 배치되어 있다.and a temperature probe mounted on the housing in the Y-axis direction and contacting the bus bar to measure the temperature of the bus bar; the core part, the focusing part and the coil are orthogonal to the direction in which the temperature probe is mounted. It is arranged long in the X direction.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 자기 에너지 하베스팅 모듈에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.According to the magnetic energy harvesting module of the present invention as described above, there are the following effects.
본 발명은 버스바에서 발생되는 자기력선을 보다 효과적으로 집속하여 높은 유도기전력을 발생하도록 할 수 있고, 전체적인 부피 및 크기를 줄일 수 있다.According to the present invention, a high induced electromotive force can be generated by more effectively focusing the magnetic force lines generated from the bus bar, and the overall volume and size can be reduced.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자기 에너지 하베스팅 모듈의 사시도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자기 에너지 하베스팅 모듈을 버스바에 장착한 상태의 사시도.1 is a perspective view of a magnetic energy harvesting module according to an embodiment of the present invention;
2 is a perspective view of a state in which a magnetic energy harvesting module according to an embodiment of the present invention is mounted on a bus bar;
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자기 에너지 하베스팅 모듈의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자기 에너지 하베스팅 모듈을 버스바에 장착한 상태의 사시도이다.1 is a perspective view of a magnetic energy harvesting module according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view of a state in which the magnetic energy harvesting module according to an embodiment of the present invention is mounted on a bus bar.
도 2에서는 본 발명의 자기 에너지 하베스팅 모듈의 구성 중 하우징을 생략하여 간략하게 도시하였다.In FIG. 2, the housing is omitted from the configuration of the magnetic energy harvesting module of the present invention, and is briefly illustrated.
본 발명의 자기 에너지 하베스팅 모듈(10)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 하우징(11)과, 코어부(12)와, 집속부(13)와, 코일(14)과, 온도탐촉자(15)를 포함하여 이루어진다.As shown in FIGS. 1 and 2, the magnetic
상기 하우징(11)은 대략 육면체 형상으로 이루어지고, 버스바(1)의 일면에 탈착 가능하게 결합된다.The
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 버스바(1)는 X축방향으로 길게 배치되어 있고, 두께가 Y축방향으로 배치되어 있다.As shown in FIG. 2 , the bus bar 1 is disposed long in the X-axis direction and has a thickness in the Y-axis direction.
상기 코어부(12), 집속부(13) 및 코일(14)은 모두 상기 하우징(11)의 내부에 삽입 배치된다.The
상기 코어부(12)는 상기 하우징(11)의 내부에서 Z축방향인 상하방향으로 길게 배치된다.The
이러한 상기 코어부(12)는 Z축방향 단면이 정사각형이 아닌 X축방향으로 긴 형상으로 갖는 직사각형상으로 이루어진다.The
보다 구체적으로, 상기 코어부(12)의 Z축방향 단면은 상기 버스바(1)의 일면과 대면하는 X축방향의 길이가 두께 방향인 Y축방향의 길이보다 길게 형성되어 있다.More specifically, the Z-axis direction cross-section of the
그리고, 상기 코어부(12)는 X축방향 단면도 직사각형상으로 형성되는데, Z축방향으로 긴 형상의 직사각형상으로 이루어진다.In addition, the
따라서 상기 코어부(12)는 넒은 면적을 갖는 타면이 상기 버스바(1)의 일면과 넓은 면적에서 대면하여 배치되게 된다.Accordingly, the
상기 집속부(13)는 상기 코어부(12)의 상단과 하단에 각각 결합된다.The focusing
상기 코어부(12)와 집속부(13)는 용접 등을 통해 결합되지 않고, 일체로 이루어짐이 바람직하다.The
상기 코어부(12)와 집속부(13)가 일체로 이루어짐으로서, 자기력선의 집속이 장애없이 효율적으로 이루어지도록 할 수 있다.Since the
상기 집속부(13)는 Z축방향 단면이 X축방향으로 긴 직사각형상으로 이루어져 있다.The focusing
보다 구체적으로, 상기 집속부(13)의 Z축방향 단면은 상기 버스바(1)의 일면과 대면하는 X축방향의 길이가 두께 방향인 Y축방향의 길이보다 길게 형성되어 있다.More specifically, the Z-axis direction cross-section of the focusing
그리고, 상기 집속부(13)의 Z축방향 단면의 크기는 상기 코어부(12)의 Z축방향 단면의 크기보다 크게 형성되어 있다.In addition, the size of the cross section in the Z-axis direction of the focusing
따라서, 상기 집속부(13)는 상기 코어부(12)보다 X축 및 Y축 방향으로 더 돌출되어 있다.Accordingly, the focusing
또한, 상기 코어부(12)의 Y축방향 두께와 상기 집속부(13)의 Z축방향 두께는 동일하도록 형성됨이 바람직하다.In addition, the thickness of the Y-axis direction of the
위와 같이 일체로 이루어진 상기 코어부(12) 및 집속부(13)는 다양한 재질로 이루어질 수 있는데, Ni : 80~81wt%, Mo : 4.5~6wt%, Si : 0.05~0.4wt%, Mn : 0.05~0.5wt%, C : 0.01~0.02wt%, Fe : 13~15wt%의 화합물로 이루어짐이 바람직하다.The
상기 코어부(12) 및 집속부(13)가 위와 같은 성분의 화합물로 이루어짐으로서, 높은 투자율과, 낮은 보자력장(coercive fields)과, 낮은 자력손실을 가지게 되는 효과가 있다.Since the
상기 코일(14)은 상기 코어부(12)를 감싸면서 권취되어 있다.The
본 실시예의 도면에서는 상기 코어부(12)의 모서리가 라운딩 처리되게 도시되어 있지 않았지만, 상기 코일(14)이 권취되는 상기 코어부(12)의 모서리는 라운딩처리되어 상기 코어부(12)에 권취되는 상기 코일(14)이 단선되는 것을 방지하도록 함이 바람직하다.Although it is not shown in the drawings of this embodiment that the edge of the
상기 코어부(12)에 권취된 상기 코일(14)은, X축방향의 길이가 Y축방향의 길이보다 길게 형성된다.The
그리고, 상기 코일(14)은 상기 버스바(1)의 일면과 대면하는 X축방향으로 긴 직선구간을 형성하게 된다.In addition, the
본 발명에서는 상기 코일(14)이 상기 코어부(13)를 감을 때, 곡선형상이 아닌 직선구간이 X축방향으로 길게 형성되어 있다.In the present invention, when the
이러한 형상에 의해, 상기 버스바(1)에 교류 전류가 인가될 때, 상기 코어부(12) 및 상기 코일(14)이 상기 버스바(1)의 일면과 대면하는 면적이 커져, 자기력선의 집속 효율을 증대시킬 수 있고, 이로 인해 유도기전력의 발생을 향상시킬 수 있게 된다.Due to this shape, when an alternating current is applied to the bus bar 1 , the area in which the
특히, 상기 버스바(1) 및 코일(14)이 X축방향으로 길게 배치되고, 두께 방향인 Y축 방향으로는 얇게 되어 있기 때문에, 하베스팅 모듈(10)의 전체적인 부피 및 크기를 납작하게 하여 줄일 수 있고, 상기 버스바(1)와의 이격거리를 더욱 줄여 자기력선의 집속 효율 및 발생되는 유도기전력을 크기를 증대시킬 수 있다.In particular, since the bus bar 1 and the
또한, 상기 코어부(12)에 권취되는 상기 코일(14)의 권취 두께는 상기 집속부(13)의 Y축방향의 두께보다 작도록 하여, 상기 코어부(12)에 권취된 코일(14)이 상기 집속부(13)의 두께를 넘어서지 않도록 한다.In addition, the thickness of the
상기 온도탐촉자(15)는 상기 하우징(10)에 Y축방향으로 장착되고, 상기 버스바(1)에 접촉하여, 상기 버스바(1)의 온도를 측정한다.The
이러한 상기 온도탐촉자(15)는 상기 코일(14)과 연결되어, 상기 코일(14)에서 발생되는 유도기전력을 이용하여 작동된다.The
본 발명의 하베스팅 모듈(10)을 버스바(1)에 장착하였을 때, 상기 온도탐촉자(15)는 상기 버스바(1)의 일면에 접하도록 Y축방향으로 배치되고, 상기 코어부(12), 집속부(13) 및 코일(14)은 모두 상기 온도탐촉자(15)가 장착된 방향과 직교되는 X방향으로 길게 배치되어 있다.When the
한편, 상기 코어부(12)의 X축방향 단면은, Y방향의 길이와 Z축방향의 길이비가 1:9 ~ 1:10 이 되도록 한다.On the other hand, the cross-section in the X-axis direction of the
상기 코어부(12)의 X축방향 단면의 길이비가 상술한 수치보다 큰 경우에는, 상기 코일(14)이 유도기전력의 증대에 관여함 없이 상기 코어부(12)에 감기는 코일(14)의 길이만 불필요하게 증대되어 재료의 낭비가 되거나, 상기 코어부(12)의 Y방향의 길이 즉 두께가 얇아져 견고하게 못하게 되어 바람직하지 않다.When the length ratio of the cross-section in the X-axis direction of the
그리고, 상기 코어부(12)의 X축방향 단면의 길이비가 상술한 수치보다 작은 경우에는, 상기 코어부(12)에 대한 코일(14)의 권취량이 적어져 발생되는 유도기전력이 감속하게 되어 바람직하지 않다.In addition, when the length ratio of the cross-section in the X-axis direction of the
상기 집속부(13)의 X축방향 단면은, Z축방향의 길이와 Y축방향의 길이비가 1:4 ~ 1:5 이 되도록 한다.The cross section in the X-axis direction of the focusing
위와 같은 상기 집속부(13)의 X축방향 단면의 길이비가 상술한 수치보다 큰 경우에는, Y축방향으로 배치되는 상기 코어부(12)와 상기 버스바(1)의 이격거리가 멀어져 유도기전력의 발생을 향상시킬 수 없다.When the length ratio of the cross-section in the X-axis direction of the focusing
그리고, 상기 집속부(13)의 X축방항 단면의 길이비가 상술한 수치보다 작은 경우에는, 상기 코어부(12)에 권취되는 코일(14)의 두께가 상기 집속부(13)의 Y축방향 길이보다 작아야 되기 때문에 상기 코어부(12)에 코일(14)을 충분히 감을 수 없어 바람직하지 않다.In addition, when the length ratio of the cross-section in the X-axis direction of the focusing
상기 코어부(12)의 X축방향의 길이와 상기 집속부(13)의 X축방향 길이비는 1:1.5 ~ 1:1.6이 되도록 한다.The ratio of the length in the X-axis direction of the
위와 같은 상기 코어부(12)와 집속부(13)의 길이비가 상술한 수치보다 크게 되면, 상기 집속부(13)에 집속된 자기력선들의 궤적에 상기 코어부(12)가 배치되지 않은 부분이 발생하여 상기 집속부(13)에 집속된 자기력선들의 일부의 자기력선들이 상기 코어부(12)에 유도되지 않고 외부로 누설되어 원하는 유도기전력을 얻을 수 없어서 바람직하지 않다.When the length ratio of the
그리고 상기 코어부(12)와 집속부(13)의 길이비가 상술한 수치보다 작게 되면, 상기 집속부(13)를 통해 집속되는 자기력선의 수가 줄어들어 유도기전력이 작아지게 된다.In addition, when the length ratio of the
위와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 자기 에너지 하베스팅 모듈(10)은, 아래와 같이 작동하게 된다.The magnetic
X축방향으로 길게 배치된 상기 버스바(1)에 교류 전류가 인가되면, 앙페르 법칙에 의해 버스바(1)의 길이방향을 따라 자기력선들이 버스바(1)의 주위로 도 2에 도시된 바와 같이 발생하게 된다.When an alternating current is applied to the bus bar 1 arranged long in the X-axis direction, magnetic force lines along the longitudinal direction of the bus bar 1 are formed around the bus bar 1 according to Ampere's law. will occur as
이때, 교류 전류에 의해 상기 자기력선들의 극방향이 주기적으로 바뀌어서 상기 자기력선들의 궤도가 시계방향과 반시계방향으로 주기적으로 바뀌게 된다.At this time, the pole directions of the magnetic force lines are periodically changed by the alternating current, so that the orbits of the magnetic force lines are periodically changed in clockwise and counterclockwise directions.
위와 같이 상기 자기력선들의 극방향이 주기적으로 바뀜에 따라, 상기 코어부(12)에 권취된 상기 코일(14) 내로 상기 자기력선들이 유입되었다가 밖으로 유출됨에 의해 자기력선의 수(자속)가 변화하게 되어, 페러데이법칙 또는 렌츠법칙에 의해 상기 코일(14)에 전류가 흐르게 하는 유도기전력이 발생하게 된다.As the pole directions of the lines of magnetic force are periodically changed as described above, the number of lines of magnetic force (magnetic flux) is changed by flowing in and outflowing the lines of magnetic force into the
이때, 상기 코어부(12) 및 집속부(13)가 X축방향으로 긴 직사각형상으로 이루어져 있으면서, 상기 코어부(12)의 넒은 면적을 갖는 타면이 상기 버스바(1)의 일면과 대면하게 배치되고, 상기 코어부(12)에 권취된 상기 코일(14)이 X축 방향으로 긴 직선구간을 형성하게 됨으로서, 자기력선의 집속이 많아지게 되면서 상기 코일(14)에서 보다 큰 유도기전력을 발생시킬 수 있게 된다.At this time, the
특히, 큰 유도기전력을 발생시키면서 상기 코어부(12)와 상기 버스바(1)의 이격거리를 줄일 수 있어, 하베스팅 모듈(10)의 전체적인 부피 및 크기도 줄일 수 있다.In particular, it is possible to reduce the separation distance between the
본 발명인 자기 에너지 하베스팅 모듈은 전술한 실시예에 국한하지 않고, 본 발명의 기술 사상이 허용되는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.The magnetic energy harvesting module according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications may be made within the scope of the technical spirit of the present invention.
1 : 버스바,
10 : 하베스팅 모듈,
11 : 하우징, 12 : 코어부, 13 : 집속부, 14 : 코일, 15 : 온도탐촉자.1: bus bar,
10: harvesting module,
11: housing, 12: core part, 13: focusing part, 14: coil, 15: temperature probe.
Claims (6)
상기 하우징의 내부에 삽입 배치되고, Z축방향인 상하방향으로 길게 배치되며, Z축방향 단면이 직사각형상으로 이루어진 코어부와;
상기 코어부의 상단과 하단에 각각 결합되고, Z축방향 단면이 직사각형상으로 이루어진 집속부와;
상기 코어부에 권취된 코일과;
상기 하우징에 Y축방향으로 장착되고, 상기 버스바에 접촉하여 버스바의 온도를 측정하는 온도탐촉자;를 포함하여 이루어지되,
상기 코어부와 집속부는 일체로 이루어지고,
상기 집속부의 Z축방향 단면의 크기는 상기 코어부의 Z축방향 단면의 크기보다 크고,
상기 코일이 권취되는 상기 코어부의 모서리는 라운딩처리되어 있으며,
상기 코어부의 Z축방향 단면은 상기 버스바의 일면과 대면하는 X축방향의 길이가 두께 방향인 Y축방향의 길이보다 길고,
상기 집속부의 Z축방향 단면은 상기 버스바의 일면과 대면하는 X축방향의 길이가 두께 방향인 Y축방향의 길이보다 길며,
상기 코어부에 권취된 상기 코일은, X축방향의 길이가 Y축방향의 길이보다 길며, 상기 버스바의 일면과 대면하는 X축방향으로 긴 직선구간을 형성하고, 상기 코일의 권취 두께는 상기 집속부의 Y축방향의 두께보다 작으며,
상기 코어부의 Y축방향 두께와 상기 집속부의 Z축방향 두께는 동일하고,
상기 코어부의 X축방향 단면은, Y방향의 길이와 Z축방향의 길이비가 1:9 ~ 1:10 이고,
상기 집속부의 X축방향 단면은, Z축방향의 길이와 Y축방향의 길이비가 1:4 ~ 1:5 이며,
상기 코어부의 X축방향의 길이와 상기 집속부의 X축방향 길이비는 1:1.5 ~ 1:1.6이고,
일체로 이루어진 상기 코어부 및 집속부는,
Ni : 80~81wt%, Mo : 4.5~6wt%, Si : 0.05~0.4wt%, Mn : 0.05~0.5wt%, C : 0.01~0.02wt%, Fe : 13~15wt%의 화합물로 이루어지며,
상기 코어부, 집속부 및 코일은 상기 온도탐촉자가 장착된 방향과 직교되는 X방향으로 길게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 자기 에너지 하베스팅 모듈.
a housing coupled to one surface of the bus bar arranged long in the X-axis direction and having a thickness in the Y-axis direction;
a core part inserted into the housing, disposed elongated in the vertical direction in the Z-axis direction, and having a rectangular cross section in the Z-axis direction;
a focusing portion coupled to the upper end and the lower end of the core portion, respectively, and having a rectangular cross-section in the Z-axis direction;
a coil wound on the core part;
A temperature probe mounted on the housing in the Y-axis direction and contacting the bus bar to measure the temperature of the bus bar;
The core part and the focusing part are integrally formed,
The size of the Z-axis cross-section of the focusing portion is larger than the size of the Z-axis cross-section of the core portion,
The edge of the core part on which the coil is wound is rounded,
The Z-axis cross-section of the core has a length in the X-axis direction facing one surface of the bus bar is longer than a length in the Y-axis direction in the thickness direction,
The Z-axis direction cross-section of the focusing portion has a length in the X-axis direction facing one surface of the bus bar is longer than the length in the Y-axis direction in the thickness direction,
The coil wound on the core has a length in the X-axis direction longer than the length in the Y-axis direction, and forms a long straight section in the X-axis direction facing one surface of the bus bar, and the winding thickness of the coil is It is smaller than the thickness of the focusing part in the Y-axis direction,
The thickness in the Y-axis direction of the core part and the thickness in the Z-axis direction of the focusing part are the same,
The cross section in the X-axis direction of the core part has a Y-direction length and a Z-axis length ratio of 1:9 to 1:10,
The X-axis direction cross-section of the focusing part has a length ratio of a length in a Z-axis direction and a length in the Y-axis direction of 1:4 to 1:5,
The ratio of the length of the core part in the X-axis direction to the length of the focusing part in the X-axis direction is 1:1.5 to 1:1.6,
The core part and the focusing part made integrally,
Ni: 80~81wt%, Mo: 4.5~6wt%, Si: 0.05~0.4wt%, Mn: 0.05~0.5wt%, C: 0.01~0.02wt%, Fe: 13~15wt% of compound,
The magnetic energy harvesting module, characterized in that the core part, the focusing part, and the coil are long arranged in an X direction perpendicular to a direction in which the temperature probe is mounted.
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KR1020200183068A KR102263569B1 (en) | 2020-12-24 | 2020-12-24 | Magnetic energy harvesting module |
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