KR200302681Y1 - 전자기연속주조시스템코일의자기장차폐장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 전자기 연속주조시스템에 있어서 몰드주위에 배치되는 전자기유도 코일로부터의 자기장을 외부에 대해 차폐하기 위한 자기장 차폐 장치에 관한 것으로, 특히 자기유전물질을 이용하여 효율적인 자기장 차폐작용을 제공하도록 된 전자기 연속주조시스템 코일의 자기장 차폐장치에 관한 것이다.

본 고안의 장치는 몰드(1)와, 이 몰드(1)주위에 배치되는 전자기유도 코일(2)을 포함하여 구성되는 전자기 연속주조시스템에 있어서, 상기 코일(2)주위에 자기유전물질로 이루어진 자기장 차폐재(3)를 배치하되 상기 코일(2)과 자기장 차폐재(3)사이를 열전도도가 큰 결합재(4)로 연결하고, 각 코일(2)에 대한 차폐재(3) 사이에 절연재(6)를 삽입설치하여서 된 구성을 특징으로 한다.

Description

전자기 연속주조시스템 코일의 자기장 차폐 장치{MAGNETIC SHILEDING DEVICE UTILIZING MAGNETODIELECTRIC MATERIAL FOR USE IN ELECTROMAGNETIC CASTING COIL}

본 고안은 전자기 연속주조시스템 코일의 자기장 차폐 장치에 관한 것으로, 특히 자기유전물질로 된 자기장 차폐재를 코일 주위에 배치하여 효율적인 자기장 차폐작용을 제공하도록 된 전자기 연속주조시스템 코일의 자기장 차폐 장치에 관한 것이다.

전자기 연속주조시스템은 구리 또는 구리 합금으로 만들어진 몰드와 몰드주위에 배치된 전자기유도 코일을 포함하는 구성으로 되어 있으며, 몰드내에는 용융상태의 금속이, 몰드주위에는 공기가 존재하게 되는 시스템이다. 그런데, 상기 요소들을 이루는 물질들의 자기투자율은 모두 특정한 부분에 국한되지 않고 외부 공간으로 무한히 퍼져나가는 형태의 분포를 가지고 있다.

정상적인 주조 상태에서 시스템의 동작 주파수는 수십 kHz이고, 전자기 연속주조몰드 내부의 자속밀도의 최대값은 수백G, 코일 외부의 자속밀도은 수십 G정도의 값을 갖는다. 따라서, 외부 자기장의 세기가 그렇게 크지는 않지만 동작 주파수가 크기 때문에 주변의 금속에서는 유도전류에 의한 열로 인해 문제가 발생할 수 있다. 또한, 전자기적인 원리로 동작하는 주변의 센서나 기기들이 그 영향으로 오동작할 수 있으며 장치근처에서 일하는 작업자들도 피해를 입을 수 있다. 따라서, 전자기 연속주조시스템을 사용하는 경우 이로부터 발생하는 자기장이 외부로 퍼져나가지 못하도록 차폐해야 할 필요가 있는 것이다.

기존의 일반적인 자기장 차폐 방법은 관련장치 또는 기기를 미세한 전자파의 영향으로부터 차단하기 위한 것이 대부분으로, 차폐재로는 금속을 이용하는 것이 일반적이다. 반면, 본 고안이 관련된 연속주조시스템에서 금속을 차폐재로 사용할 경우 전자기유도로 인한 과도한 발열을 방지하기 위해 냉각을 위한 설계가 추가로 고려되어야 하는 문제점이 있다.

본 고안은 이러한 배경에서 연구된 것으로, 그 목적은 전자기 연속주조시스템의 코일 주위에 자기유전물질로 이루어진 자기장 차폐재를 배치한 효율적인 구성에 의해 시스템 외부에 대해 자기장을 효율적으로 차폐함으로써, 주변의 센서나 전자기기 및 인체에 미치는 영향을 최소화할 수 있는 전자기 연속주조시스템 코일의 자기장 차폐장치를 제공하고자 하는 것이다.

도1은 본 고안에 따라 자기유전물질로 된 자기장 차폐재를 코일 주위에 배치하여 외부에 대해 자기장을 차폐한 구조를 갖는 전자기 연속주조시스템의 요부 단면도이다.

* 도면중 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 몰드 2 : 코일

3 : 자기장 차폐재 4 : 결합재

5 : 냉각수통로 6 : 절연재

이하에서, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안을 첨부도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도1은 본 고안이 적용된 전자기 연속주조시스템의 요부구성을 도식적인 방법으로 나타낸 단면도인데, 여기에 도시된 바와 같이 본 고안의 장치는 몰드(1)에 감겨 있는 코일(2)주위에 자기유전물질로 이루어진 자기장 차폐재(3)을 배치한 형태로구성된다. 상기 코일(2)과 차폐재(3)는 열전도도가 큰 결합재(4)로 연결되어 차폐재(3)에서 발생한 열이 코일(2)의 냉각수통로(5)를 흐르는 냉각수에 의해 방열될 수 있게 한다. 또한, 코일(2)간의 단락을 방지하기 위해 각각의 코일(2)에 부착된 차폐재(3)는 절연재(6)를 통해 전기적으로 절연되도록 한다.

아울러, 상기 자기유전물질은 강자성체인 Fe, Ni, Co 또는 Permalloy 분말 등을 절연체로 도금한 후에 소정의 크기로 뭉쳐 놓은 것이 바람직하며 상기 열전도도가 큰 결합재는 접착제류에 Ag 또는 Au 분말을 과량 분산시켜서 전기적으로 절연되면서 열전도도를 확보할 수 있는 소재를 사용함이 바람직하다.

작용에 있어서, 상기 차폐재(3)를 이루는 자기유전물질은 자성체 입자를 절연된 상태로 결합하여 만든 것으로서, 그 자기투자율이 공기의 약 10∼60배이며, 전기비저항은 약 0.5∼200㏀-cm정도이다. 따라서, 상기 차폐재(3)는 유도전류에 의한발열을 작게 유지하면서 자기장을 집속할 수 있다. 상기 본 고안에 적용된 전자기 연속주조시스템에서 코일(2)의 전류는지면에 수직인 방향으로 흐르며, 전류에 의한 자기장은 몰드내부에서 상하방향으로 형성된다. 자기유전물질로 이루어진차폐재(3)를 상기 코일(2)주위에 설치하면 코일(2)주위의 자속통로가 공기와 차폐재(3)로 이루어지게 되므로 대부분의 자기장이 차폐재(3)로 집중되어 통과하게 된다. 따라서, 차폐재(3)가 없을 경우에 비해 시스템 외부의 자기장을 크게 감소시킬 수 있다.

한편, 상기 코일(2)과 차폐재를 열전도도가 큰 결합재(4)로 연결하면 유도전류에 의해 차폐재(3)에서 발생한 열이 코일(2)의 냉각수통로(5)를 흐르는 냉각수에 의해 방열되므로 차폐재(3)에 대한 별도의 냉각장치없이 차폐재(3)의 온도가 과도하게 상승하는 것을 방지할 수 있다. 그런데, 열전도도가 큰 결합재(4)는 전기전도도 또한 크기 때문에 차폐재(3)를 일체형으로 만들면 코일(2)끼리 단락될 수 있다. 이를 방지하기 위해 절연재(6)를 이용하여 각각의 코일(2)에 부착된 차폐재(3)를 전기적으로 절연하여 자기장 차폐 장치를 구성하도록 한다.

[실시예]

본 고안을 적용한 전자기 연속주조시스템의 몰드(1)의 내부 단면적은 100×100mm2, 길이는 400mm, 코일(2)의 턴수는 6, 동작 주파수는 20kHz이다. 정상적인 주조상태에서 전류는 약 1000A, 몰드 내부의 자속밀도는 약 600 G이며, 차폐재(3)가 설치되지 않은 경우 코일에서 50mm 떨어진 부분의 자속밀도는 약 80 G이다. 두께 5mm의 차폐재(3)를 도면에 보인 바와 같이설치한 경우 동일한 조건에서 코일 외부의 자속밀도는 약 30 G로서 차폐재가 없는 경우에 비해 약 60% 감소하였다. 또한차폐재의 온도는 약 80℃로서 유도전류에 의한 발열이 그다지 심각하지 않은 것으로 나타났다.

따라서, 상술한 바와 같은 본 고안을 이용하면 자기장 차폐재에 대한 별도의 냉각장치를 설치구비하지 않아도 전자기 연속주조시스템의 외부에 대해 자기장을 매우 효율적으로 차폐할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 몰드(1)와 이 몰드(1)주위에 배치되는 전자기유도 코일(2)을 포함하는 전자기 연속주조시스템에 있어서, 상기 코일(2)의 내부에는 냉각수통로(5)가 설치되고 그 주위에 자기유전물질로 이루어진 자기장 차폐재(3)를 배치하되 상기 코일(2)과 자기장 차폐재(3) 사이를 열전도도가 큰 결합재(4)로 연결하고 상기 자기장 차폐재(3) 사이에는 절연재(6)가 삽입설치된 것을 특징으로 하는 전자기 연속주조 시스템 코일의 자기장 차폐 장치.