KR102651504B1 - Field magnet unit having cooling fucntion - Google Patents
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Abstract
본 발명은 냉매 순환구조를 갖추어 열축적을 저하시킬 수 있도록 구성된 냉각 기능을 갖춘 계자 유니트에 관한 것이다. 본 발명에 따른 냉각 기능을 갖춘 계자 유니트는 하우징(10)과, 하우징(10)에 결합되는 코일 부재(20)를 구비한다. 하우징(10)은 링 부재(11)를 구비하고, 링 부재(11)의 상측 및 하측에는 각각 제1 및 제2 덕트 부재(14, 15)와 더불어 덮개(12, 13)가 구비된다. 하우징(10)은 코일 부재(20)를 위한 자로를 구성한다. 제1 및 제2 덕트 부재(14, 15)에는 각각 외주연으로부터 내측 방향으로 복수 개의 제1 및 제2 절개홈(142, 152)이 마련되고, 링 부재(11)에는 이들 절개홈(142, 152)과 상응하는 위치에 홈(111, 112)이 형성된다. 상기 제1 및 제2 절개홈(142, 152)은 코일 부재(20)의 상면과 하면을 각각 경유한 후 하우징(10) 내부에서 상호 연통된다. 상기 제1 및 제2 절개홈(142, 152)은 냉매의 순환을 위한 통로를 구성한다.The present invention relates to a field unit with a cooling function configured to reduce heat accumulation by providing a refrigerant circulation structure. A field unit with a cooling function according to the present invention includes a housing 10 and a coil member 20 coupled to the housing 10. The housing 10 is provided with a ring member 11, and first and second duct members 14 and 15, as well as covers 12 and 13, are provided on the upper and lower sides of the ring member 11, respectively. The housing 10 constitutes a magnetic path for the coil member 20. The first and second duct members 14 and 15 are provided with a plurality of first and second cut grooves 142 and 152, respectively, from the outer periphery toward the inside, and the ring member 11 has these cut grooves 142, Grooves 111 and 112 are formed at positions corresponding to 152). The first and second cut grooves 142 and 152 pass through the upper and lower surfaces of the coil member 20, respectively, and then communicate with each other inside the housing 10. The first and second cut grooves 142 and 152 form passages for circulation of refrigerant.
Description
본 발명은 전력변환장치에 적용가능한 계자 유니트에 관한 것으로, 특히 냉매 순환구조를 갖추어 열 축적을 저하시킬 수 있도록 구성된 냉각 기능을 갖춘 계자 유니트에 관한 것이다.The present invention relates to a field unit applicable to a power conversion device, and particularly to a field unit with a cooling function configured to reduce heat accumulation by providing a refrigerant circulation structure.
일반적으로 계자 또는 계자 유니트는 전동기나 발전기 등의 전기 기기에서 자기장을 생성하는 자성 디바이스를 지칭한다. 통상적으로 자성 디바이스는 예컨대 페라이트로 구성되는 보빈에 코일이 권취되는 구성으로 이루어진다. 계자 유니트의 다른 구현 예로서 원통형상의 하우징 내부에 코일이 수납되는 형태의 것이 제안된 바 있다. 예를 들어, 대한민국 등록특허 제10-1735860호(명칭: 전자석 및 전자기 코일 어셈블리)에는 평판형상으로 구성된 전자석에 대해 개시하고 있다. 여기에 개시된 전자석 또는 전자기 코일 어셈블리는 자화될 수 있는 재질로 구성되는 폴 피스에 환형의 홈을 형성하고, 여기에 코일 어셈블리를 장착하며, 그 상측에 전기자 플레이트를 설치한 구조로 구성된다.Generally, a field or field unit refers to a magnetic device that generates a magnetic field in an electrical device such as a motor or generator. Typically, magnetic devices are configured such that a coil is wound around a bobbin made of ferrite. As another example of implementing a field unit, one in which a coil is stored inside a cylindrical housing has been proposed. For example, Republic of Korea Patent No. 10-1735860 (title: electromagnet and electromagnetic coil assembly) discloses an electromagnet composed of a flat plate shape. The electromagnet or electromagnetic coil assembly disclosed herein has a structure in which an annular groove is formed in a pole piece made of a magnetizable material, a coil assembly is mounted there, and an armature plate is installed on the upper side.
계자 유니트의 적용 예로서 비회전식 전력변환장치가 있다. 도 1은 비회전식 전력변환장치의 일례를 개략적으로 나타낸 구성도이다. 도면에서 전력변환장치(100)는 계자 유니트(100A)와 전기자 유니트(100B)가 적층된 형태로 구성된다. 이러한 구조를 갖는 전력변환장치(100)에 대해서는 대한민국 등록특허 제10-2332747호(명칭: 비회전식 직류 발전기), 공개특허 제10-2021-0150835호(명칭: 비회전식 교류 발전장치), 공개특허 제10-2021-0161811호(명칭: 전력변환장치) 등에 개시되어 있다.An example of application of a field unit is a non-rotating power conversion device. Figure 1 is a schematic diagram showing an example of a non-rotating power conversion device. In the drawing, the power conversion device 100 is composed of a field unit 100A and an armature unit 100B in a stacked form. Regarding the power conversion device 100 having this structure, Republic of Korea Patent No. 10-2332747 (name: non-rotating direct current generator), published patent No. 10-2021-0150835 (name: non-rotating alternating current generator), and published patent It is disclosed in No. 10-2021-0161811 (name: Power conversion device).
일반적으로 계자 유니트는 도전성 선로가 권취된 코일 부재를 구비한다. 코일 부재는 교류 또는 직류에 의해 구동되고, 적절하게 스위칭 구동된다. 일부 적용 예에서 코일 부재는 고주파로 구동된다. 코일 부재는 기본적으로 저항손(Resistance Loss)이나 와전류(eddy current)에 의해 열이 발생된다. 특히 코일 부재는 계자 전류의 주파수가 높아지거나 구동 주파수가 높아지는 경우에는 표피 효과와 근접 효과의 증가에 의해 열 발생이 비약적으로 증가된다. 코일 부재에서 발생되는 열은 코일 부재에 축적될 수 있다, 특히 하우징 내부에 수납되는 코일 부재의 경우에는 과도한 열 축적이 진행될 수 있다. 코일 부재에서의 열 축적은 코일 부재를 구성하는 도선의 온도상승을 초래한다. 그리고, 도선의 온도 상승은 그것의 저항값 상승을 초래하여, 코일 부재에서의 열 발생을 더욱 증가시키게 된다. 이러한 부적절한 연쇄적인 영향은 계자 유니트의 자기장 생성 효율을 저하시킴은 물론 코일 부재의 단락이나 화재 등을 초래할 수 있다.Generally, a field unit includes a coil member around which a conductive line is wound. The coil member is driven by alternating current or direct current, and is suitably driven by switching. In some applications the coil member is driven at high frequencies. Coil members basically generate heat by resistance loss or eddy current. In particular, when the frequency of the field current or the driving frequency of the coil member increases, heat generation increases dramatically due to an increase in the skin effect and proximity effect. Heat generated from the coil member may accumulate in the coil member. In particular, in the case of a coil member stored inside a housing, excessive heat accumulation may occur. Heat accumulation in the coil member results in an increase in temperature of the conductors constituting the coil member. Additionally, an increase in the temperature of the conductor leads to an increase in its resistance value, further increasing heat generation in the coil member. This inappropriate chain effect not only reduces the magnetic field generation efficiency of the field unit, but can also cause a short circuit in the coil member or a fire.
본 발명은 상기한 사정을 감안해서 창출된 것으로서, 냉각 기능을 갖추어 코일 부재에서의 과도한 열 축적을 방지할 수 있도록 구성된 계자 유니트를 제공함에 기술적 목적이 있다.The present invention was created in consideration of the above circumstances, and its technical purpose is to provide a field unit configured to have a cooling function and prevent excessive heat accumulation in the coil member.
상기 목적을 실현하기 위한 본 발명의 제1 관점에 따른 냉각 기능을 갖춘 계자 유니트는 계자 전류가 공급되면 자기장을 생성하는 계자 유니트에 있어서, 중앙 부분에 중공부가 구비되는 하우징과, 절연물질이 코팅된 도선이 권취되어 구성됨과 더불어 계자 전류의 공급을 위한 단자를 구비하고, 상기 하우징에 결합되는 코일 부재를 포함하여 구성되고, 상기 하우징은 중공된 링 형상으로 이루어지고, 상측 및 하측에는 제1 및 제2 절개홈과 대응하는 위치에 홈이 구비되며, 내측에 코일 부재가 안착되는 링 부재와, 상기 링 부재의 일측에 배치되고, 원판 형상으로 이루어짐과 더불어 중앙 부분에 중공부를 구성하기 위한 관통공이 형성되고, 외주연으로부터 내측 방향으로 2개 이상의 제1 절개홈이 구비되는 제1 덕트 부재 및, 상기 링 부재의 타측에 배치되고, 원판 형상으로 이루어짐과 더불어 중앙 부분에 중공부를 구성하기 위한 관통공이 형성되고, 외주연으로부터 내측 방향으로 2개 이상의 제2 절개홈이 구비되는 제2 덕트 부재를 구비하여 구성되며, 상기 제1 절개홈과 제2 절개홈은 상기 하우징 내측에서 상호 연통되는 것을 특징으로 한다.A field unit with a cooling function according to the first aspect of the present invention for realizing the above object is a field unit that generates a magnetic field when a field current is supplied, comprising a housing provided with a hollow portion in the center and coated with an insulating material. It is configured by winding a conductor, has a terminal for supplying field current, and includes a coil member coupled to the housing. The housing has a hollow ring shape, and first and second electrodes are provided on the upper and lower sides. 2 A ring member is provided with a groove at a position corresponding to the incision groove and on which the coil member is seated on the inside, and is disposed on one side of the ring member and has a disk shape, and a through hole for forming a hollow portion is formed in the central portion. A first duct member is provided with two or more first cut grooves in the inner direction from the outer periphery, and is disposed on the other side of the ring member and has a disk shape, and a through hole for forming a hollow portion is formed in the central portion. It is configured to include a second duct member provided with two or more second cut grooves in the inner direction from the outer periphery, and the first cut groove and the second cut groove are characterized in that they communicate with each other on the inside of the housing. .
또한, 상기 제1 및 제2 덕트 부재의 외측에는 각각 덮개가 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, covers are provided on the outside of the first and second duct members, respectively.
또한, 상기 제1 및 제2 덕트 부재는 상기 링 부재에 압입되는 것을 특징으로 한다.Additionally, the first and second duct members are press-fitted into the ring member.
또한, 상기 덮개는 상기 링 부재에 압입되는 것을 특징으로 한다.Additionally, the cover is press-fitted into the ring member.
또한, 상기 링 부재의 내주면에는 상기 제1 및 제2 덕트 부재를 지지하기 위한 단턱부가 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, the inner peripheral surface of the ring member is characterized in that a stepped portion for supporting the first and second duct members is provided.
또한, 상기 제1 및 제2 덕트 부재는 절연물질이 피복되는 것을 특징으로 한다.Additionally, the first and second duct members are characterized in that they are coated with an insulating material.
또한, 상기 하우징이 자화될 수 있는 재질로 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the housing is characterized in that it is made of a material that can be magnetized.
또한, 상기 냉각 기능을 갖춘 계자 유니트는 원판 형상으로 이루어짐과 더불어 중앙 부분에 중공부를 구성하기 위한 관통공이 형성되고, 상기 코일 부재의 내측에 안착되어 설치되며, 상기 제1 및 제2 덕트 부재를 지지하는 지지 부재를 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the field unit with the cooling function has a disk shape, has a through hole formed in the center to form a hollow portion, is seated and installed inside the coil member, and supports the first and second duct members. It is characterized in that it is configured to additionally include a support member.
또한, 상기 지지 부재의 외주연의 지름은 상기 코일 부재의 내주면의 지름과 상응하는 크기로 설정되고, 상기 지지 부재는 외주연으로부터 내주연 측으로 제3 절개홈이 구비되며, 상기 제1 및 제2 절개홈은 상기 제3 절개홈을 통해서 상호 연통되는 것을 특징으로 한다.In addition, the diameter of the outer circumference of the support member is set to a size corresponding to the diameter of the inner circumference of the coil member, the support member is provided with a third cut groove from the outer circumference to the inner circumference, and the first and second The cut grooves are characterized in that they communicate with each other through the third cut groove.
또한, 상기 제1 및 제2 절개홈 중 적어도 하나는 상기 코일 부재의 단자를 하우징 외측으로 안내하는 안내홈으로서 채용되는 것을 특징으로 한다.In addition, at least one of the first and second cut grooves is characterized in that it is employed as a guide groove that guides the terminal of the coil member to the outside of the housing.
또한, 상기 코일 부재를 구성하는 도선은 단면이 정방형 또는 장방향의 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.In addition, the conductive wire constituting the coil member is characterized in that the cross-section is square or has a longitudinal shape.
또한, 상기 링 부재의 내주면에는 상기 코일 부재의 외측 단자를 상측 또는 하측 방향으로 안내하기 위한 안내홈이 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, the inner peripheral surface of the ring member is characterized in that a guide groove is provided for guiding the outer terminal of the coil member in an upward or downward direction.
또한, 상기 제1 및 제2 절개홈에는 냉매의 순환을 위한 튜브가 설치되는 것을 특징으로 한다.Additionally, tubes for circulation of refrigerant are installed in the first and second cut grooves.
본 발명의 제2 관점에 따른 냉각 기능을 갖춘 계자 유니트는 계자 전류가 공급되면 자기장을 생성하는 계자 유니트에 있어서, 중앙 부분에 중공부가 구비되는 하우징과, 절연물질이 코팅된 도선이 권취되어 구성됨과 더불어 계자 전류의 공급을 위한 단자를 구비하고, 상기 하우징에 결합되는 코일 부재를 포함하여 구성되고, 상기 하우징은 중공된 링 형상으로 이루어지고, 상측 및 하측에는 제1 및 제2 절개홈과 대응하는 위치에 홈이 구비되며, 내측에 코일 부재가 안착되는 링 부재와, 상기 링 부재의 일측에 배치되고, 원판 형상으로 이루어짐과 더불어 중앙 부분에 중공부를 구성하기 위한 관통공이 형성되고, 외주연으로부터 내측 방향으로 2개 이상의 제1 유동홈이 구비되는 제1 덮개 및, 상기 링 부재의 타측에 배치되고, 원판 형상으로 이루어짐과 더불어 중앙 부분에 중공부를 구성하기 위한 관통공이 형성되고, 외주연으로부터 내측 방향으로 2개 이상의 제2 유동홈이 구비되는 제2 덮개를 구비하여 구성되며, 상기 제1 유동홈과 제2 유동홈은 상기 하우징 내측에서 상호 연통되는 것을 특징으로 한다.A field unit with a cooling function according to the second aspect of the present invention is a field unit that generates a magnetic field when a field current is supplied, and is composed of a housing having a hollow portion in the center, and a conductor coated with an insulating material wound, In addition, it is provided with a terminal for supplying field current, and is configured to include a coil member coupled to the housing, wherein the housing is made of a hollow ring shape and has first and second cut grooves corresponding to the upper and lower sides. A ring member is provided with a groove at the position, on which the coil member is seated, and is disposed on one side of the ring member, has a disk shape, and has a through hole formed in the center to form a hollow portion, and an inner portion from the outer periphery. A first cover provided with two or more first flow grooves in each direction, disposed on the other side of the ring member, has a disk shape, and has a through hole formed in the center to form a hollow portion, and is directed inward from the outer periphery. It is configured to include a second cover provided with two or more second flow grooves, and the first flow groove and the second flow groove are characterized in that they communicate with each other inside the housing.
또한, 상기 냉각 기능을 갖춘 계자 유니트는 원판 형상으로 이루어짐과 더불어 중앙 부분에 중공부를 구성하기 위한 관통공이 형성되고, 상기 코일 부재의 내측에 안착되어 설치되며, 상기 제1 및 제2 덮개를 지지하는 지지 부재를 추가로 포함하여 구성되고, 상기 지지 부재는 외주연으로부터 내주연 측으로 절개홈이 구비되며, 상기 제1 및 제2 유동홈은 상기 절개홈을 통해서 상호 연통되는 것을 특징으로 한다.In addition, the field unit with the cooling function has a disk shape, has a through hole formed in the center to form a hollow portion, is seated and installed inside the coil member, and supports the first and second covers. It is configured to further include a support member, wherein the support member is provided with a cut groove from the outer periphery to the inner periphery, and the first and second flow grooves are characterized in that they communicate with each other through the cut groove.
상기한 구성으로 된 본 발명에 의하면, 하우징은 자화될 수 있는 재질로 구성되고, 코일 부재는 하우징에 밀착되면서 설치된다. 이에 따라 코일 부재에서 생성되는 자기장이 하우징을 통해 인접하는 다른 디바이스로 고효율로 투사될 수 있게 된다.According to the present invention having the above-described configuration, the housing is made of a material that can be magnetized, and the coil member is installed in close contact with the housing. Accordingly, the magnetic field generated by the coil member can be projected with high efficiency to other adjacent devices through the housing.
또한, 하우징에는 코일 부재의 외측면을 전체적으로 감싸면서 다수 개의 덕트가 마련된다. 코일 부재에서 열이 발생되면 열 전도와 열 복사에 의해 하우징과 그 내부의 온도가 상승되고, 이에 따라 하우징의 내부와 외부 사이에 공기의 유동이 발생된다. 공기의 대류는 상기한 덕트를 통해서 이루어진다. 그리고 덕트를 통한 공기의 유동에 의해 하우징 내부의 열 에너지가 외부로 방출됨으로써 하우징 및 코일 부재에 과도한 열 에너지가 축적되는 것이 방지된다.Additionally, a plurality of ducts are provided in the housing while entirely surrounding the outer surface of the coil member. When heat is generated from the coil member, the temperature of the housing and its interior rises due to heat conduction and heat radiation, and thus a flow of air occurs between the inside and outside of the housing. Convection of air occurs through the ducts described above. Additionally, heat energy inside the housing is released to the outside due to the flow of air through the duct, thereby preventing excessive heat energy from accumulating in the housing and coil member.
첨부된 도면은 본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 것이다. 따라서 실시 예의 효율적인 설명을 위해서 일부 구성이 과장되게 묘사되거나 생략될 수 있음을 이해하여야 할 것이다.
도 1은 계자 유니트(100A)와 전기자 유니트(100B)를 구비하는 전력변환장치(100)의 일례를 개략적으로 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 냉각 기능을 갖춘 계자 유니트(1)의 외관 형상을 나타낸 사시도.
도 3은 도 2에 나타낸 계자 유니트(1)의 분리 사시도.
도 4는 도 3에서 제1 또는 제2 덕트 부재(14, 15)에 대한 지지 부재(14)의 배치 상태를 나타낸 평면도.
도 5는 하우징(10)에 구비되는 덮개(50)의 다른 구성 예를 나타낸 사시도.
도 6은 도 2에서 선 A-A'에 따른 단면 구성을 나타낸 단면도.The attached drawings are for explaining embodiments of the present invention. Therefore, for efficient description of the embodiment, it should be understood that some components may be exaggeratedly described or omitted.
Figure 1 is a configuration diagram schematically showing an example of a power conversion device 100 including a field unit 100A and an armature unit 100B.
Figure 2 is a perspective view showing the external shape of a field unit 1 with a cooling function according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is an exploded perspective view of the field unit 1 shown in Figure 2.
FIG. 4 is a plan view showing the arrangement of the
Figure 5 is a perspective view showing another configuration example of the
Figure 6 is a cross-sectional view showing the cross-sectional configuration along line A-A' in Figure 2.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 설명한다. 다만 이하에서 설명하는 실시 예는 본 발명의 하나의 바람직한 구현 예를 예시적으로 나타낸 것으로서, 이러한 실시 예의 예시는 본 발명의 권리범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 발명은 그 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형시켜 실시할 수 있음을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다.Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiments described below illustratively show one preferred embodiment of the present invention, and the examples of these embodiments are not intended to limit the scope of the present invention. Those skilled in the art will easily understand that the present invention can be implemented with various modifications without departing from its technical spirit.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 냉각 기능을 갖춘 계자 유니트(1)를 나타낸 사시도이다. 도면에서 계자 유니트(1)는 하우징(10)을 구비한다. 하우징(10)의 내부에는 자기장을 생성하기 위한 코일 부재(20: 도 3)가 구비된다. 하우징(10)은 링 부재(11)와, 이 링 부재(11)의 상측 및 하측에 결합되는 덮개(12, 13)를 포함한다.Figure 2 is a perspective view showing a field unit 1 with a cooling function according to an embodiment of the present invention. In the drawing, the field unit 1 includes a
하우징(10)의 중앙 부분에는 중공부(10a)가 구비된다. 도면에 구체적으로 나타내지 않았으나 중공부(10a)에는 원기둥 형상의 코어 부재가 삽입된다. 계자 유니트(1)는 전기자 유니트와 함께 코어 부재에 설치 및 결합된다. 코어 부재에 대한 계자 유니트와 전기자 유니트의 결합 구조에 대해서는 대한민국 등록특허 제10-2332747호(명칭: 비회전식 직류 발전기) 등에 개시되어 있다.A
또한, 하우징(10)의 상부 및 하부, 보다 구체적으로 링 부재(11)의 상측 및 하측에는 각각 테두리를 따라 다수 개의 홈(111, 112)이 구비된다. 이 홈(111, 112)은 하우징(10)의 외부와 내부 사이의 냉매, 예컨대 공기의 순환을 위한 것이다. 그리고 상기 홈(111, 112) 중 적어도 하나는 코일 부재(20)의 단자(20a, 20b)를 하우징(10) 외측으로 인출하기 위한 인출홈으로서 기능한다. 하우징(10)의 내부에는 상기 홈(111, 112)과 연통되면서 냉매의 순환을 위한 덕트가 구비된다. 덕트는 바람직하게 코일 부재(20)의 상면과 내측면 및 하면을 경유하도록 구성된다.In addition, a plurality of
도 3은 도 2에 나타낸 계자 유니트(1)의 분리 사시도이다. 도면에서, 상기한 바와 같이 계자 유니트(1)는 하우징(10)과 코일 부재(20)를 구비하고, 하우징(10)은 링 부재(11)와 상부 및 하부 덮개(12, 13)를 구비한다. 코일 부재(20)는 단자(20a, 20b)를 통해 외부에서 공급되는 계자 전류에 의해 자기장을 생성하고, 하우징(10)은 코일 부재(20)를 안정적으로 지지 및 수납함과 더불어 코일 부재(20)에서 생성되는 자기장을 위한 자로를 구성하는 것이다. 더우기, 하우징(10)은 제1 및 제2 덕트 부재(14, 15)와 지지 부재(16)를 구비한다. 이들은 하우징(10) 내부에서 냉매의 순환을 위한 덕트를 구성함과 더불어, 코일 부재(20)와 하우징(10) 사이의 이격 공간을 제거하여 이격 공간에 의한 자속 손실을 최소화 하기 위한 것이다.FIG. 3 is an exploded perspective view of the field unit 1 shown in FIG. 2. In the drawing, as described above, the field unit 1 has a
코일 부재(20)는 에나멜 등의 절연물질이 코팅된 도선이 권취된 구성으로 이루어진다. 또한, 바람직하게 코일 부재(20)의 외측에는 코일 부재(20)와 하우징(10) 사이의 보다 확실한 절연을 위해 코일 부재(20)를 전체적으로 감싸면서 절연 필름이 피복될 수 있다. 코일 부재(20)에는 계자 전류의 공급을 위한 단자(20a, 20b)가 마련된다. 여기서 일측 단자(20a)는 코일 부재(20)의 내주연 측에 연결되고, 타측 단자(20b)는 코일 부재(20)의 외주연 측에 연결된다. 이후에 설명하는 바와 같이 이들 단자(20a, 20b)는 제1 및 제2 덕트 부재(14, 15)의 절개홈(142, 152)을 통해 링 부재(11)의 내주연 측으로 안내된 후 홈(111, 112)을 통해 하우징(10)의 외측으로 인출된다. 이하에서는 코일 부재(20)의 내주연 측에 연결되는 단자(20a)를 내측 단자, 코일 부재(20)의 외주연 측에 연결되는 단자(20b)를 외측 단자라 칭하기로 한다.The
또한, 본 발명의 바람직한 구현 예에서 코일 부재(20)는 단면이 정방형 또는 장방형의 형상을 갖는 도선으로 구성된다. 단면이 정방형 또는 장방형의 도선은 그 폭과 동일한 지름을 갖는 원형의 도선에 비해 표면적이 크게 되므로 표피 효과의 증가에 의한 열 발생을 저감하는 효과를 제공할 수 있다. Additionally, in a preferred embodiment of the present invention, the
링 부재(11)는 내부가 중공된 링 형상으로 이루어지고, 상부 및 하부에는 상기한 바와 같이 테두리를 따라 다수 개의 홈(111, 112)이 구비된다. 링 부재(11)는 바람직하게 자화될 수 있는 재질로 구성되고, 보다 바람직하게 열처리된 순철로 구성된다. 링 부재(11)의 내주면의 지름은 코일 부재(20)의 외주면의 지름과 상응하는 크기로 설정된다. 코일 부재(20)는 링 부재(11)의 내측에 안착되면서 배치되고, 링 부재(11)의 내주면은 코일 부재(20)의 외주면을 지지한다. 링 부재(11)의 상단부 및 하단부에는 각각 내주면을 따라 단턱부(113, 114)가 마련된다. 이 단턱부(113, 114)는 제1 및 제2 덕트 부재(14, 15)를 지지하기 위한 것이다. 단턱부(113, 114) 사이의 길이는 바람직하게 코일 부재(20)의 높이와 상응하는 크기로 설정된다. 또한, 단턱부(113, 114)는 필요에 따라 제거될 수 있다. 이 경우 제1 및 제2 덕트 부재(14, 15)는 코일 부재(20)의 상측 및 하측에 밀착되면서 설치된다.The
또한, 링 부재(11)의 내주면에는 바람직하게 코일 부재(20)의 외측 단자(20b)를 상측 또는 하측 방향으로 안내하기 위한 안내홈(115)이 마련된다. 안내홈(115)은 링 부재(11)의 소정의 홈(111, 112)에 상응하는 위치에 배치된다. 이에 따라 코일 부재(20)의 외측 단자(20b)는 안내홈(115)을 통해 상측 또는 하측 방향으로 안내된 후, 홈(111, 112)을 통해 하우징(10)의 외측으로 인도된다. 안내홈(115)은 코일 부재(20)를 구성하는 도선의 굵기가 일정 이하인 경우 제거될 수 있다.In addition, a
코일 부재(20)의 상측 및 하측에는 각각 제1 및 제2 덕트 부재(14, 15)가 구비된다. 본 실시 예에서 제1 및 제1 덕트 부재(14, 15)는 실질적으로 동일한 구성으로 이루어진다. 제1 및 제2 덕트 부재(14, 15)는 바람직하게 자화될 수 있는 재질로 구성되고, 보다 바람직하게 열처리된 순철로 구성된다. 제1 및 제2 덕트 부재(14, 15)는 원판 형상으로 이루어지고, 그 외경은 링 부재(11)의 내경과 상응하는 크기로 설정된다. 바람직한 구현 예에서 제1 및 제2 덕트 부재(14, 15)는 링 부재(11)의 내주면에 압입되면서 설치된다. 제1 및 제2 덕트 부재(14, 15)는 각각 중앙 부분에 중공부(10a)를 구성하기 위한 관통공(141, 151)이 형성되고, 외주연으로부터 내측 방향으로 복수 개의 절개홈(142, 152)이 마련된다. 본 실시 예에서 절개홈(142, 152)은 제1 및 제2 덕트 부재(14, 15)에 방사상으로 설치된다, 그러나 본 발명에서 절개홈(142, 152)의 크기 및 형상은 특정되지 않는다. 또한 제1 덕트 부재(14)와 제2 덕트 부재(15)에 구비되는 절개홈(142, 152)의 형상 및 크기도 상호 다르게 구성될 수 있다.First and
지지 부재(16)는 원판 형상으로 이루어지고, 중앙 부분에는 중공부(10a)를 구성하기 위한 관통공(161)이 형성된다. 지지 부재(16)는 덕트 부재(14, 15)와 마찬가지로 자화될 수 있는 재질로 구성되고, 바람직하게 열처리된 순철로 구성된다. 바람직한 구현 예에서 지지 부재(16)는 예컨대 테프론 등의 절연물질이 전체적으로 피복된다. 지지 부재(16)의 외주연의 지름은 코일 부재(20)의 내주면의 지름과 상응하는 크기로 설정된다. 지지 부재(16)는 코일 부재(20)의 중앙 부분에 안착되면서 배치되고, 지지 부재(16)의 외주연은 코일 부재(20)의 내주면을 지지한다. 또한, 지지 부재(16)의 두께는 코일 부재(20)의 두께와 상응하는 크기로 설정된다.The
특히, 지지 부재(16)에는 외주연으로부터 내주연 측으로 복수 개의 절개홈(162)이 마련된다. 도 4는 제1 또는 제2 덕트 부재(14, 15)와 지지 부재(16)의 배치 상태를 나타낸 평면도이다. 도면에 나타낸 바와 같이, 지지 부재(16)의 절개홈(162)은 제1 및 제2 덕트 부재(14, 15)에 구비되는 절개홈(142, 152)과 상응하는 위치에 마련되고, 덕트 부재(14, 15)의 절개홈(142, 152)의 길이는 지지 부재(16)의 절개홈(162)과 연통될 수 있는 크기로 설정된다. 이에 따라 절개홈(142, 152)은 지지 부재(16)의 절개홈(162)을 통해 상호 연통된다. 그리고 절개홈(142, 152) 사이의 냉매의 원활한 순환을 위해 바람직하게 절개홈(162)의 폭은 절개홈(142, 152)의 폭에 비해 동등 이상의 크기로 설정된다. 또한, 도면에 구체적으로 나타내지 않았으나, 코일 부재(20)의 내측 단자(220a)는 상기 절개홈(162)을 통해 상측 또는 하측 방향으로 안내된 후, 절개홈(142, 152)을 통해 하우징(10)의 외측으로 인도된다. 지지 부재(14)는 필요에 따라 제거될 수 있다.In particular, the
제1 및 제2 덕트 부재(14, 15)의 외측에는 각각 덮개(12, 13)가 설치된다. 덮개(12, 13)는 필요에 따라 제거될 수 있다. 덮개(12, 13)는 실질적으로 동일한 구성으로 이루어진다. 덮개(12, 13)는 바람직하게 자화될 수 있는 재질로 구성되고, 보다 바람직하게 열처리된 순철로 구성된다. 덮개(12, 13)는 원판 형상으로 이루어지고, 중앙 부분에는 중공부(10a)를 구성하기 위한 관통공(121, 131)이 마련된다. 또한, 바림직한 구현 예에서 보다 확실한 절연을 위해 덮개(12, 13)는 예컨대 테프론 등의 절연물질이 전체적으로 피복된다. 덮개(12, 13)의 외경은 링 부재(11)의 내경과 상응하는 크기로 형성된다. 바람직하게 덮개(12, 13)는 링 부재(11)의 내측에 압입된다.
또한, 본 발명의 다른 실시 예에서 덮개(12, 13)와 덕트 부재(14, 15)는 일체적으로 구성된다. 도 5는 하우징(10), 즉 링 부재(11)의 상측 및 하측에 결합되는 덮개(50)의 다른 구성 예를 나타낸 사시도이다. 도면에서 덮개(50)는 자화될 수 있는 재질, 바람직하게 열처리된 순철로 구성된다. 또한, 바람직하게 덮개(50)는 전체적으로 예컨대 테프론 등의 절연물질이 피목된다. 덮개(50)의 중앙 부분에는 중공부(10a)를 형성하기 위한 관통공(51)이 마련되고, 내측면, 즉 코일 부재(20)와 대향하는 측면에는 공기 등의 냉매의 유동을 위한 유동홈(52)이 다수 개 마련된다. 유동홈(52)은 덮개(52)의 외주연으로부터 내측 방향으로 방사상으로 형성된다. 유동홈(52)의 개수와 크기 및 형상은 특정되지 않는다. 다만, 유동홈(52)의 길이는 지지 부재(16)의 절개홈(162)과 연통될 수 있는 크기로 설정된다. 또한, 덮개(50)의 외경은 링 부재(11)의 내경과 상응하는 크기로 설정되고, 바람직하게 덮개(50)는 링 부재(11)에 압입된다.Additionally, in another embodiment of the present invention, the
도 6은 도 2에서 선 A-A'에 따른 단면 구성을 나타낸 단면도이다. 도면에서 코일 부재(20)의 내측면에는 지지 부재(16)가 밀착되면서 배치되고, 코일 부재(20)의 외측면에는 링 부재(11)가 밀착되면서 배치된다. 그리고, 코일 부재(20)의 상측 및 하측에는 각각 덕트 부재(14, 15)와 덮개(12, 13)가 밀착되면서 배치된다. 링 부재(11)와 덕트 부재(14, 15), 덮개(12, 13) 및 지지 부재(16)는 하우징(10)을 구성하는 것이다. 이에 따라 코일 부재(20)는 하우징(10)에 밀착되면서 장착된다. 상기한 바와 같이 하우징(10)을 구성하는 일체의 구성은 자회될 수 있는 재질, 보다 바람직하게는 순철 등의 투자율이 높은 재질로 구성되어, 코일 부재(20)에서 생성되는 자기장의 투사를 위한 자로를 제공하게 된다. 이에 따라 코일 부재(20)에서 생성되는 자기장은 인접하는 다른 디바이스, 예컨대 전기자 유니트에 효율적으로 제공될 수 있게 된다.FIG. 6 is a cross-sectional view showing the cross-sectional configuration along line A-A' in FIG. 2. In the drawing, the
특히, 하우징(10)은 링 부재(11)의 상측 및 하측에 구비되는 홈(111, 112)이 제1 덕트 부재(14)의 절개홈(142)과 지지 부재(16)의 절개홈(162) 및 제2 덕트 부재(15)의 절개홈(152)을 통해 연통된다. 이들의 연통 구조는 공기 등의 냉매 순환을 위한 냉매 순환용 통로, 즉 냉매용 덕트를 구성한다. 냉매용 덕트는 코일 부재(20)의 상면과 내주면 및 하면을 경유하면서 형성된다. 즉, 냉매용 덕트는 냉매가 코일 부재(20)의 외측면을 전체적으로 감싸면서 유동될 수 있도록 구성된다. 코일 부재(20)가 구동되면, 코일 부재(20)로부터 다량의 열이 발생된다. 코일 부재(20)에서 열이 발생되면 열 전도와 열 복사에 의해 하우징(10)과 그 내부의 온도가 상승된다. 하우징(10) 내부의 공기 온도가 상승되면 하우징(10) 내부와 외부 사이에 공기 밀도의 차이가 발생되고, 그 밀도 차이에 의해 하우징(10)의 내부와 외부 사이에 공기의 유동, 즉 대류가 발생하게 된다. 이때 공기의 유동량 및 유동 속도는 하우징(10) 내부와 외부 사이의 공기 밀도의 차이에 비례하게 된다. 즉, 하우징(10) 내부의 온도가 상승하게 되면 그에 비례하여 공기의 유동량 및 유동속도는 증가하게 된다. 공기의 대류는 도면에 점선으로 나타낸 바와 같이 냉매용 덕트를 통해서 이루어진다. 그리고 냉매, 즉 공기의 유동에 의해 하우징(10) 내부의 열 에너지가 외부로 방출됨으로써 하우징(10) 및 코일 부재(20)에 과도한 열 에너지가 축적되는 것이 방지된다.In particular, the
이상으로 본 발명에 따른 실시 예를 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않는다. 본 발명은 그 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형시켜 실시할 수 있다.Above, embodiments according to the present invention have been described. However, the present invention is not limited to the above embodiments. The present invention can be implemented with various modifications without departing from its technical spirit.
예를 들어, 상술한 실시 예에 있어서 링 부재(11)의 홈(111, 112) 사이에 구성되는 연통 구조에는 냉매의 순환을 위한 튜브가 설치될 수 있다.For example, in the above-described embodiment, a tube for circulation of refrigerant may be installed in the communication structure formed between the
또한, 상기 지지 부재(16)의 형상 및 구조는 특정되지 않는다. 지지 부재(16)로서는 코일 부재(20)와 덕트 부재(14, 15)를 안정적으로 지지하고, 절개홈(142, 152)의 사이를 연통시킬 수 있는 어떠한 구조의 것도 바람직하게 채용할 수 있다.Additionally, the shape and structure of the
1: 계자 유니트, 10: 하우징,
10a: 중공부, 11: 링 부재,
12, 13: 덮개, 14, 15: 덕트 부재,
16: 지지 부재, 20: 코일 부재,
20a, 20b: 단자. 111, 112: 홈.1: field unit, 10: housing,
10a: hollow part, 11: ring member,
12, 13: cover, 14, 15: duct member,
16: support member, 20: coil member,
20a, 20b: terminal. 111, 112: Home.
Claims (15)
중앙 부분에 중공부가 구비되는 하우징과,
절연물질이 코팅된 도선이 권취되어 구성됨과 더불어 계자 전류의 공급을 위한 단자를 구비하고, 상기 하우징에 결합되는 코일 부재를 포함하여 구성되고,
상기 하우징은 중공된 링 형상으로 이루어지고, 상측 및 하측에는 제1 및 제2 절개홈과 대응하는 위치에 홈이 구비되며, 내측에 코일 부재가 안착되는 링 부재와,
상기 링 부재의 일측에 배치되고, 원판 형상으로 이루어짐과 더불어 중앙 부분에 중공부를 구성하기 위한 관통공이 형성되고, 외주연으로부터 내측 방향으로 2개 이상의 제1 절개홈이 구비되는 제1 덕트 부재 및,
상기 링 부재의 타측에 배치되고, 원판 형상으로 이루어짐과 더불어 중앙 부분에 중공부를 구성하기 위한 관통공이 형성되고, 외주연으로부터 내측 방향으로 2개 이상의 제2 절개홈이 구비되는 제2 덕트 부재를 구비하여 구성되며,
상기 제1 절개홈과 제2 절개홈은 상기 하우징 내측에서 상호 연통되는 것을 특징으로 하는 냉각기능을 갖춘 계자 유니트.In the field unit that generates a magnetic field when field current is supplied,
A housing having a hollow portion in the central portion,
It is constructed by winding a conductor coated with an insulating material, has a terminal for supplying field current, and includes a coil member coupled to the housing,
The housing has a hollow ring shape, has grooves on the upper and lower sides at positions corresponding to the first and second cut grooves, and includes a ring member on the inside of which the coil member is seated,
A first duct member disposed on one side of the ring member, having a disk shape, a through hole formed in the central portion to form a hollow portion, and provided with two or more first cut grooves in the inner direction from the outer periphery, and
A second duct member is disposed on the other side of the ring member, has a disk shape, has a through hole formed in the central portion to form a hollow portion, and is provided with two or more second cut grooves in the inner direction from the outer periphery. It is composed of
A field unit with a cooling function, wherein the first cut groove and the second cut groove communicate with each other inside the housing.
상기 제1 및 제2 덕트 부재의 외측에는 각각 덮개가 구비되는 것을 특징으로 하는 냉각기능을 갖춘 계자 유니트.According to paragraph 1,
A field unit with a cooling function, characterized in that covers are provided on the outside of the first and second duct members, respectively.
상기 제1 및 제2 덕트 부재는 상기 링 부재에 압입되는 것을 특징으로 하는 냉각기능을 갖춘 계자 유니트.According to paragraph 1,
A field unit with a cooling function, wherein the first and second duct members are press-fitted into the ring member.
상기 덮개는 상기 링 부재에 압입되는 것을 특징으로 하는 냉각기능을 갖춘 계자 유니트.In paragraph 2
A field unit with a cooling function, wherein the cover is press-fitted into the ring member.
상기 링 부재의 내주면에는 상기 제1 및 제2 덕트 부재를 지지하기 위한 단턱부가 구비되는 것을 특징으로 하는 냉각기능을 갖춘 계자 유니트.According to paragraph 1,
A field unit with a cooling function, characterized in that a stepped portion for supporting the first and second duct members is provided on the inner peripheral surface of the ring member.
상기 제1 및 제2 덕트 부재는 절연물질이 피복되는 것을 특징으로 하는 냉각기능을 갖춘 계자 유니트.According to paragraph 1,
A field unit with a cooling function, wherein the first and second duct members are covered with an insulating material.
상기 하우징이 자화될 수 있는 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 냉각기능을 갖춘 계자 유니트.According to paragraph 1,
A field unit with a cooling function, wherein the housing is made of a material that can be magnetized.
원판 형상으로 이루어짐과 더불어 중앙 부분에 중공부를 구성하기 위한 관통공이 형성되고, 상기 코일 부재의 내측에 안착되어 설치되며, 상기 제1 및 제2 덕트 부재를 지지하는 지지 부재를 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 냉각기능을 갖춘 계자 유니트.According to paragraph 1,
In addition to having a disk shape, a through hole is formed in the central portion to form a hollow portion, is seated and installed on the inside of the coil member, and further includes a support member for supporting the first and second duct members. A field unit with a cooling function, characterized in that:
상기 지지 부재의 외주연의 지름은 상기 코일 부재의 내주면의 지름과 상응하는 크기로 설정되고,
상기 지지 부재는 외주연으로부터 내주연 측으로 제3 절개홈이 구비되며,
상기 제1 및 제2 절개홈은 상기 제3 절개홈을 통해서 상호 연통되는 것을 특징으로 하는 냉각기능을 갖춘 계자 유니트.According to clause 8,
The diameter of the outer circumference of the support member is set to a size corresponding to the diameter of the inner circumference of the coil member,
The support member is provided with a third cut groove from the outer periphery to the inner periphery,
A field unit with a cooling function, wherein the first and second cut grooves communicate with each other through the third cut groove.
상기 제1 및 제2 절개홈 중 적어도 하나는 상기 코일 부재의 단자를 하우징 외측으로 안내하는 안내홈으로서 채용되는 것을 특징으로 하는 냉각기능을 갖춘 계자 유니트.According to paragraph 1,
A field unit with a cooling function, wherein at least one of the first and second cut grooves is employed as a guide groove that guides the terminal of the coil member to the outside of the housing.
상기 코일 부재를 구성하는 도선은 단면이 정방형 또는 장방향의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 냉각기능을 갖춘 계자 유니트.According to paragraph 1,
A field unit with a cooling function, wherein the conductors constituting the coil member have a square or long cross-section.
상기 링 부재의 내주면에는 상기 코일 부재의 외측 단자를 상측 또는 하측 방향으로 안내하기 위한 안내홈이 구비되는 것을 특징으로 하는 냉각기능을 갖춘 계자 유니트.According to paragraph 1,
A field unit with a cooling function, characterized in that a guide groove is provided on the inner peripheral surface of the ring member to guide the outer terminal of the coil member in an upward or downward direction.
상기 제1 및 제2 절개홈에는 냉매의 순환을 위한 튜브가 설치되는 것을 특징으로 하는 냉각기능을 갖춘 계자 유니트.According to paragraph 1,
A field unit with a cooling function, characterized in that tubes for circulation of refrigerant are installed in the first and second cut grooves.
중앙 부분에 중공부가 구비되는 하우징과,
절연물질이 코팅된 도선이 권취되어 구성됨과 더불어 계자 전류의 공급을 위한 단자를 구비하고, 상기 하우징에 결합되는 코일 부재를 포함하여 구성되고,
상기 하우징은 중공된 링 형상으로 이루어지고, 상측 및 하측에는 제1 및 제2 절개홈과 대응하는 위치에 홈이 구비되며, 내측에 코일 부재가 안착되는 링 부재와,
상기 링 부재의 일측에 배치되고, 원판 형상으로 이루어짐과 더불어 중앙 부분에 중공부를 구성하기 위한 관통공이 형성되고, 외주연으로부터 내측 방향으로 2개 이상의 제1 유동홈이 구비되는 제1 덮개 및,
상기 링 부재의 타측에 배치되고, 원판 형상으로 이루어짐과 더불어 중앙 부분에 중공부를 구성하기 위한 관통공이 형성되고, 외주연으로부터 내측 방향으로 2개 이상의 제2 유동홈이 구비되는 제2 덮개를 구비하여 구성되며,
상기 제1 유동홈과 제2 유동홈은 상기 하우징 내측에서 상호 연통되는 것을 특징으로 하는 냉각기능을 갖춘 계자 유니트.In the field unit that generates a magnetic field when field current is supplied,
A housing having a hollow portion in the central portion,
It is constructed by winding a conductor coated with an insulating material, has a terminal for supplying field current, and includes a coil member coupled to the housing,
The housing has a hollow ring shape, has grooves on the upper and lower sides at positions corresponding to the first and second cut grooves, and includes a ring member on the inside of which the coil member is seated,
A first cover disposed on one side of the ring member, having a disk shape, a through hole formed in the center to form a hollow portion, and provided with two or more first flow grooves in the inner direction from the outer periphery, and
A second cover is disposed on the other side of the ring member, has a disk shape, has a through hole formed in the center to form a hollow portion, and is provided with two or more second flow grooves in the inner direction from the outer periphery. It is composed,
A field unit with a cooling function, wherein the first flow groove and the second flow groove communicate with each other inside the housing.
원판 형상으로 이루어짐과 더불어 중앙 부분에 중공부를 구성하기 위한 관통공이 형성되고, 상기 코일 부재의 내측에 안착되어 설치되며, 상기 제1 및 제2 덮개를 지지하는 지지 부재를 추가로 포함하여 구성되고,
상기 지지 부재는 외주연으로부터 내주연 측으로 절개홈이 구비되며,
상기 제1 및 제2 유동홈은 상기 절개홈을 통해서 상호 연통되는 것을 특징으로 하는 냉각기능을 갖춘 계자 유니트.According to clause 14,
It has a disk shape, has a through hole formed in the central portion to form a hollow portion, is installed and seated on the inside of the coil member, and further includes a support member for supporting the first and second covers,
The support member is provided with a cut groove from the outer periphery to the inner periphery,
A field unit with a cooling function, wherein the first and second flow grooves communicate with each other through the cut groove.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020220135260A KR102651504B1 (en) | 2022-10-19 | 2022-10-19 | Field magnet unit having cooling fucntion |
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020220135260A KR102651504B1 (en) | 2022-10-19 | 2022-10-19 | Field magnet unit having cooling fucntion |
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KR102651504B1 true KR102651504B1 (en) | 2024-03-26 |
Family
ID=90472817
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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KR1020220135260A KR102651504B1 (en) | 2022-10-19 | 2022-10-19 | Field magnet unit having cooling fucntion |
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US20060145803A1 (en) * | 2003-01-29 | 2006-07-06 | Sukjae Chung | Assembling structure of field coil |
KR20190070011A (en) * | 2017-12-12 | 2019-06-20 | 주식회사 아모센스 | wireless power transmission device |
KR20210141811A (en) * | 2020-05-13 | 2021-11-23 | 최우희 | Power Converting Apparatus |
-
2022
- 2022-10-19 KR KR1020220135260A patent/KR102651504B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20060145803A1 (en) * | 2003-01-29 | 2006-07-06 | Sukjae Chung | Assembling structure of field coil |
KR20190070011A (en) * | 2017-12-12 | 2019-06-20 | 주식회사 아모센스 | wireless power transmission device |
KR20210141811A (en) * | 2020-05-13 | 2021-11-23 | 최우희 | Power Converting Apparatus |
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