KR20120100399A - 연성 인쇄회로기판을 이용한 전자기 유도 코일 및 제작 방법 - Google Patents

연성 인쇄회로기판을 이용한 전자기 유도 코일 및 제작 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연성 인쇄회로기판을 이용한 전자기 유도 코일 및 제작 방법에 관한 것으로서, 연성 인쇄회로기판의 일측면에 형성된 제1 코일, 연성 인쇄회로기판의 타측면에 형성된 제2 코일 및 연성 인쇄회로기판에 코어가 관통할 수 있도록 일정간격으로 형성된 적어도 둘 이상의 관통부를 포함한다.

Description

연성 인쇄회로기판을 이용한 전자기 유도 코일 및 제작 방법{Manufacturing Method of Induction Coil using Flexible Printed Circuit Board}
본 발명은 연성 인쇄회로기판을 이용한 전자기 유도 코일 및 제작 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 연성 인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board)에 전자기 유도 코일을 패턴으로 프린트하여 사용목적에 맞게 형태를 변환하여 전자기 유도 코일을 제공할 수 있는 연성 인쇄회로기판을 이용한 전자기 유도 코일 및 제작 방법에 관한 것이다.
일반적으로 배전반 및 각종 고압 스위치 기어 등의 전력기기에 있어서 운전전류 및 사고전류를 측정하는 수단으로서 자성체 코일을 사용하는 전류변성기(current transformer, CT)가 사용되어 왔으나 철심의 자속포화, 2차측 개방사고, 소형 경량화가 어려운 등 적용상 많은 문제점이 발생하여 최근 전력기기의 디지털화에 따라 전자식 전류변성기로 로고스키 코일(Rogowski Coil)을 이용한 전류센서가 사용되고 있다.
로고스키 코일은 철심포화가 없어 측정의 선향성이 우수할 뿐만 아니라, 피측정 전류 크기 제한으로 일정한 정격전류 및 이에 따른 사고전류와 같이 용도에 따라 별도의 철심형 CT를 적용하는 것과는 다르게 하나의 로고스키 코일로 이러한 다른 용도에 모두 적용 가능한 특성을 가짐에 따라 일반적으로 기중차단기, 가스절연부하 개폐기 등과 같은 고압의 전류가 흐르는 전력기기 장치들에 효과적으로 적용되고 있다.
도 1은 종래의 전류측정을 위하여 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB)을 이용한 로고스키 코일의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 전류측정을 위하여 인쇄회로기판을 이용한 로고스키 코일은 도면부호 A, B가 나타내는 두 개의 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB)을 일렬로 배치하고, 각 인쇄회로기판(A, B)에 코일(10)이 권선된다.
도시된 바와 같이, 종래에는 하나의 인쇄회로기판(A)에 권선되는 코일(10)과 다른 하나의 인쇄회로기판(B)에 권선되는 코일(10)의 권선 방향을 서로 다르게 하여 두 개의 인쇄회로기판(A, B)을 관통하는 전도체(20)에서 발생되는 잔류를 상쇄시킨다.
이와 같이, 종래에는 전도체(20)에서 발생되는 잔류를 상쇄하기 위하여 두 개의 인쇄회로기판(A, B)에 코일(10)을 서로 반대 방향으로 권선해야 하는 번거로움이 존재한다. 또한, 종래의 전자기 유도 코일은 사용목적에 맞게 전자기 유도 코일의 형태를 변형하여 제작해야 하는 번거로움 및 비용적인 소모가 발생하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 연성 인쇄회로기판에 전자기 유도 코일을 프린트하여 사용자의 사용목적에 맞게 연성 인쇄회로기판의 형태를 변환하여 다양한 형태의 전류센서로 활용할 수 있고, 전자기 유도 코일이 활용되는 다양한 전기 및 전자 기기에 활용할 수 있는 연성 인쇄회로기판을 이용한 전자기 유도 코일 및 제작 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 연성 인쇄회로기판을 이용한 전자기 유도 코일은 연성 인쇄회로기판의 일측면에 형성된 제1 코일, 상기 연성 인쇄회로기판의 타측면에 형성된 제2 코일 및 상기 연성 인쇄회로기판에 코어가 관통할 수 있도록 일정간격으로 형성된 적어도 둘 이상의 관통부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 코일은, 상기 관통부의 한쪽 둘레를 따라 일정 패턴으로 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2 코일은, 상기 관통부의 한쪽 둘레를 따라 일정 패턴으로 형성되되 상기 제1 코일과 반대의 형상으로 형성되어 전도체에서 발생되는 잔류를 상쇄하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 연성 인쇄회로기판은, 상기 적어도 둘 이상의 관통부 사이에 형성되어 상기 연성 인쇄회로기판의 절첩기준이 되는 표식부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명에 따른 연성 인쇄회로기판을 이용한 전자기 유도 코일 제작 방법은 코어가 관통할 수 있도록 연성 인쇄회로기판에 일정간격으로 적어도 둘 이상의 관통부가 형성되는 단계, 상기 연성 인쇄회로기판의 일측면에 제1 코일이 형성되는 단계 및 상기 연성 인쇄회로기판의 타측면에 제2 코일이 형성되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 코일이 형성되는 단계는, 상기 표식부를 통과하며 상기 관통부의 한쪽 둘레를 따라 일정 패턴으로 형성되는 단계인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2 코일이 형성되는 단계는, 상기 표식부를 통과하며 상기 관통부의 한쪽 둘레를 따라 일정 패턴으로 형성되되 전도체에서 발생되는 잔류를 상쇄하도록 상기 제1 코일과 반대의 형상으로 형성되는 단계인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 관통부가 형성되는 단계 이전에, 상기 연성 인쇄회로기판의 절첩기준이 되는 표식부가 상기 적어도 둘 이상의 관통부 사이에 형성되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명의 구조를 따르면 본 발명은 연성 인쇄회로기판에 전자기 유도 코일을 패턴으로 프린트하여 사용자가 연성 인쇄회로기판의 사용목적에 따라 연성 인쇄회로기판의 형태를 용이하게 변환함으로써, 다양한 형태의 전류센서로 활용할 수 있고, 전자기 유도 코일이 활용되는 다양한 전기 및 전자 기기에 활용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 전류측정을 위하여 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB)을 이용한 로고스키 코일의 일 예를 나타내는 도면
도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연성 인쇄회로기판을 이용한 전자기 유도 코일의 형성과정을 나타내는 도면
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 연성 인쇄회로기판을 이용한 전자기 유도 코일의 적용예시를 나타내는 도면
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연성 인쇄회로기판을 이용한 전자기 유도 코일의 형성과정을 나타내는 도면이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 연성 인쇄회로기판을 이용한 전자기 유도 코일은 하기와 같은 과정으로 형성된다.
연성 인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board, 100)에 일정한 간격으로 복수 개의 표식부(140)가 형성된다.
연성 인쇄회로기판(100)에는 형성된 표식부(140)를 기준으로 코어(core)가 관통할 수 있는 복수 개의 관통부(130)가 일정간격으로 형성된다. 형성된 복수 개의 관통부(130)는 표식부(140)를 기준으로 지그재그 형태로 절첩될 수 있다.
이후, 연성 인쇄회로기판(100)에는 관통부(130)와 표식부(140)를 기준으로 제1 코어(150)와 제2 코어(150)가 형성된다.
보다 구체적으로, 연성 인쇄회로기판(100)의 일측면에는 관통부(130)의 둘레를 따라 일정 패턴으로 제1 코일(110)이 형성된다. 이때, 제1 코일(110)은 도 4에 도시된 바와 같이, 사인(sin) 함수의 형태로 형성될 수 있다.
한편, 연성 인쇄회로기판(100)의 타측면에는 관통부(130)의 둘레를 따라 일정 패턴으로 제2 코일(120)이 형성되고, 제2 코일(120)은 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 코일(110)과 반대의 형상으로 형성된다. 즉, 제2 코일(120)은 코사인(cos) 함수의 형태로 형성될 수 있다. 이로 인해, 제1 코일(110)과 제2 코일(120)은 전도체(160)에서 발생되는 잔류를 상쇄할 수 있다.
이는 도 1에 도시된 바와 같이 서로 다른 인쇄회로기판(A, B)에 코일(10)이 서로 반대방향으로 권선된 것과 동일한 효과를 도출할 수 있는 것으로, 제1 코일(10)과 제2 코일(20)을 서로 반대 방향으로 권선해야 하는 번거로움을 해소할 수 있는 효과가 있다.
아울러, 본 발명의 실시예에서 제1 코일(110)은 사인함수의 형태, 제2 코일(120)은 코사인함수의 형태, 관통부(130)는 원형태로 형성되는 것을 예로 설명하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 당업자에 따라 관통부(130)의 형태를 변경할 수 있고, 관통부(130)의 형태에 따라 제1 코일, 제2 코일(120)의 형태도 변경적용이 가능하다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 표식부(140), 관통부(130), 제1 코일(110) 및 제2 코일(120)이 순서대로 형성되는 것으로 기재되어 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 당업자에 의해 표식부(140), 관통부(130), 제1 코일(110) 및 제2 코일(120)의 형성 순서는 변경 가능하고, 표식부(140)는 당업자의 편의에 의해 형성되지 않을 수도 있다.
아울러, 본 발명의 실시예에서는 하나의 연성 인쇄회로기판(100)에 제1 코일(110)과 제2 코일(120)을 형성하는 것을 예로 설명하고 있으나, 다수의 연성 인쇄회로기판(100)에 각각 제1 코일(110)과 제2 코일(120)을 형성할 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 연성 인쇄회로기판을 이용한 전자기 유도 코일의 적용예시를 나타내는 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 형성이 완료된 연성 인쇄회로기판을 이용한 전자기 유도 코일은 도 5에서와 같이 표식부(140)에 의해 절첩되어 3D형상의 전자기 유도 코일을 형성할 수 있다.
전자기 유도 코일은 도 6과 같이 전도체(160)의 전류를 측정할 수 있는 전류센서로 사용될 수 있다. 특히, 전류센서로 사용할 시에는 연성 인쇄회로기판(100)에 형성된 관통부(130)에 코어(150)를 삽입함으로써 판형의 연성 인쇄회로기판(100)의 형태를 변형하여 전류센서로 사용할 수 있다.
그리고 전류센서 내부에 형성된 공간에는 전도체(160)가 삽입될 수 있고, 도시되진 않았지만 전류측정장치를 전류센서에 연결하여 전도체(160)에 흐르는 전류값을 측정할 수 있다.
특히, 연성 인쇄회로기판(100)의 양측면에 서로 반대로 형성된 제1 코일(110)과 제2 코일(120)에 의해 전도체(160)에서 발생되는 잔류가 상쇄되므로 보다 정확한 전류값을 측정할 수 있다.
또한, 연성 인쇄회로기판(100)을 사용하였기 때문에 전류센서 형성 시 사용목적에 따라 연성 인쇄회로기판(100)의 형태를 용이하게 변환함으로써, 다양한 형태의 전류센서로 활용할 수 있는 효과가 있다.
아울러, 본 발명에 따른 전자기 유도 코일은 변압기 등과 같이 전자기 유도 코일이 활용되는 다양한 전기 및 전자 기기에 적용이 가능하고, 특히나 연성 인쇄회로기판을 이용하였기 때문에 소형 경량화되고 있는 전기 및 전자 기기에 용이하게 적용할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 연성 인쇄회로기판을 이용한 전자기 유도 코일은 로고스키 코일, 각종 변압기 권선, 솔레노이드 코일, 트로이드 코일, 유도 혹은 무유도 저항 등 다양한 분야에 적용이 가능한 전자기 유도 코일이다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 하기에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100: 연성 인쇄회로기판 110: 제1 코일
120: 제2 코일 130: 관통부
140: 표식부 150: 코어
160: 전도체

Claims (8)

  1. 연성 인쇄회로기판의 일측면에 형성된 제1 코일;
    상기 연성 인쇄회로기판의 타측면에 형성된 제2 코일; 및
    상기 연성 인쇄회로기판에 코어가 관통할 수 있도록 일정간격으로 형성된 적어도 둘 이상의 관통부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 연성 인쇄회로기판을 이용한 전자기 유도 코일.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 코일은,
    상기 관통부의 한쪽 둘레를 따라 일정 패턴으로 형성된 것을 특징으로 하는 연성 인쇄회로기판을 이용한 전자기 유도 코일.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 코일은,
    상기 관통부의 한쪽 둘레를 따라 일정 패턴으로 형성되되 상기 제1 코일과 반대의 형상으로 형성되어 전도체에서 발생되는 잔류를 상쇄하는 것을 특징으로 하는 연성 인쇄회로기판을 이용한 전자기 유도 코일.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 연성 인쇄회로기판은,
    상기 적어도 둘 이상의 관통부 사이에 형성되어 상기 연성 인쇄회로기판의 절첩기준이 되는 표식부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연성 인쇄회로기판을 이용한 전자기 유도 코일.
  5. 코어가 관통할 수 있도록 연성 인쇄회로기판에 일정간격으로 적어도 둘 이상의 관통부가 형성되는 단계;
    상기 연성 인쇄회로기판의 일측면에 제1 코일이 형성되는 단계; 및
    상기 연성 인쇄회로기판의 타측면에 제2 코일이 형성되는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 연성 인쇄회로기판을 이용한 전자기 유도 코일 제작 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 코일이 형성되는 단계는,
    상기 표식부를 통과하며 상기 관통부의 한쪽 둘레를 따라 일정 패턴으로 형성되는 단계인 것을 특징으로 하는 연성 인쇄회로기판을 이용한 전자기 유도 코일 제작 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 코일이 형성되는 단계는,
    상기 표식부를 통과하며 상기 관통부의 한쪽 둘레를 따라 일정 패턴으로 형성되되 전도체에서 발생되는 잔류를 상쇄하도록 상기 제1 코일과 반대의 형상으로 형성되는 단계인 것을 특징으로 하는 연성 인쇄회로기판을 이용한 전자기 유도 코일 제작 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 관통부가 형성되는 단계 이전에,
    상기 연성 인쇄회로기판의 절첩기준이 되는 표식부가 상기 적어도 둘 이상의 관통부 사이에 형성되는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연성 인쇄회로기판을 이용한 전자기 유도 코일 제작 방법.
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