KR20210115273A - 무부하손실이 적은 권철심, 권철심 변압기 및 이들의 제조방법 - Google Patents

무부하손실이 적은 권철심, 권철심 변압기 및 이들의 제조방법 Download PDF

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KR20210115273A
KR20210115273A KR1020200030793A KR20200030793A KR20210115273A KR 20210115273 A KR20210115273 A KR 20210115273A KR 1020200030793 A KR1020200030793 A KR 1020200030793A KR 20200030793 A KR20200030793 A KR 20200030793A KR 20210115273 A KR20210115273 A KR 20210115273A
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Abstract

본 발명은, 양 말단이 서로 마주하는 방향성 전기강판의 적층체를 포함하고, 상기 적층체를 상기 방향성 전기강판의 적층 방향으로 자른 사각 형상의 단면을 기준으로, 상기 단면의 어느 한 변과 평행한 제1 방향으로의 최단 거리 및 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로의 최단 거리의 비가 0.9:1~1.1:1이고, 상기 적층체는 계단의 수가 9~12개가 되도록 계단식으로 방향성 전기강판을 적층한 부분을 포함하는 권철심, 권철심 변압기 및 이들의 제조방법에 관한 것이다.

Description

무부하손실이 적은 권철심, 권철심 변압기 및 이들의 제조방법{WOUND CORE WITH A LOW NO-LOAD LOSSES, WOUND CORE TRANSFORMER AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
무부하손실이 적은 권철심, 권철심 변압기 및 이들의 제조방법에 관한 것이다.
변압기는 전자기 유도현상을 이용하여 교류 전압과 전류 값을 변화시키는 장치로서 전자제품에 반드시 필요한 부품 중 하나이다. 이들은 자성을 지닌 철심 주위를 전기 전도체인 권선(또는 코일)으로 와이딩하여 제조된다. 상기 코일 중 1차 코일은 전압을 변경해야 할 입력 회로에 연결되고, 2차 코일은 변경된 전압이 사용되는 출력 회로에 연결된다. 여기서, 1차 코일과 2차 코일의 전기적인 에너지를 서로 연결하기 위해 자기적인 에너지를 사용한다. 이때, 자기적인 손실이 적은 방향성 전기강판이나 아몰퍼스를 철심 코어로 사용한다. 그 철심은 적철심과 권철심으로 나뉘는데, 본 발명은 권철심에 관한 것이다.
한편, 변압기의 손실은 무부하손실과 부하손실으로 나뉜다. 무부하손실은 변압기 동작 여부와 상관없이 항상 일정하게 발생하고 철심에서 소모되는 전력 손실이다. 반면, 부하손실은 2차 전기 전도체인 권선에 연결된 부하단에서 전력을 사용할 때 발생하고 권선에서 소모되는 줄열(Joule loss)이다. 따라서, 친환경 정책에 따라 변압기 설치 후 매순간 발생하는 전력 손실인 무부하손실을 절감하는 것은 세계적인 추세이고, 에너지 절감을 강화하기 위해 점차 국제 규제가 강화되고 있다.
무부하손실을 감소시키는 방안으로 철손(iron loss)이 우수한 방향성 전기강판을 철심으로 사용한다. 방향성 전기강판의 두께가 두꺼워질수록 철손이 증가하기 때문에, 최대한 얇은 두께의 재료를 선택할 수 있으나, 가장 많이 사용되는 두께는 0.23㎜, 또는 0.2㎜ 정도이고 더욱 얇은 두께로 개발 중이다.
과거에는 전기강판의 철손을 감소시키는 기술이 다양했고 매년 5%씩 개선된 소재가 개발되었다. 2000년대 들어 방향성 전기강판 제조 기술이 급격히 발전하였고, 그 배경에는 과거에 제시되었던 아이디어를 양산 기술로 정착시키면서 대부분의 제조 공정이 선진화되면서 대량 생산의 품질도 안정화된 것에 있다. 종래 철손 수준에서 5% 더 낮추는 데 필요한 연구기간이 최근에는 최소 2~3년으로 방향성 전기강판의 신제품 개발이 지연되고 있다. 이로 인해, 철손이 더 낮은 소재를 채용하여 변압기의 무부하손실을 저감하는 방법은 기술적 한계에 봉착하게 되었다.
차선책으로는 철심 사용량을 늘려 철심 내 동작 자속밀도가 낮도록 설계하여 변압기 무부하손실을 감소시키는 방안이 있다. 그러나, 이는 변압기 제조 가격이 상승하고 전체 체적이 증가하는 문제가 발생한다. 저손실 설계로 인해 효율이 상승한 고효율 변압기의 제조 가격이 상승하는 것은 경제 논리로 수용 가능하나, 권철심 변압기의 경우 체적이 증가하고 중량이 상승하는 문제가 심각해진다. 권철심 변압기는 주로 전봇대 위에 설치되거나 수용가 주변의 협소한 공간에 설치하여 가정이나 공장에서 필요로 하는 낮은 전압으로 변압하는 용도로 사용된다. 따라서 철심의 중량 및 크기가 변압기 제작에 있어 큰 제약으로 작용한다.
이를 해결하기 위해 종래의 기술로 철심을 구성하는 방법에 있어서, 다수의 ⊂형상으로 철심부를 성형하고 ⊂철심부와 마주하도록 다른 ⊃철심부를 조립하는 권철심 변압기가 소개되었다(특허문헌 1). 상기 기술은 제작 용이성은 우수하지만 철심부의 절단 부위가 종래의 1개소에서 2개소로 증가하여 철심에서 발생하는 손실이 상승하게 되는 부작용이 있다.
또 다른 방식으로는 투자율이 다른 2종류 이상의 자성 재료를 이용하여 투자율이 높은 자성 재료를 외곽(외측 둘레)이 되도록 적층하는 권철심 변압기가 소개되었다(특허문헌 2). 그러나, 실용성 측면에서 2종류의 자성 재료 중 우수한 저철손 재료만 사용하는 것이 무부하손실에 효과적이다.
한편, 변압기 저압측 2차 권선에 새로운 방법의 전위를 적용하여 부하 손실을 절감하거나 절감된 부하손실을 설계에 반영하여 도체, 전기강판 및 전기절연유 등의 소재 사용량을 감소시켜 변압기를 소형화할 수 있는 기술이 제시되기도 하였다(특허문헌 3). 이는 무부하손실이 아닌 부하손실을 개선하는 방안으로 일부 도체 형상을 V자형으로 절곡한 권선부 구성에 관한 것이다.
등록공보 10-1853795호 등록공보 10-5216536호 등록공보 10-1481057호
본 발명의 일 측면에 따르면, 종래와 동일한 철심 재료 및 철심량을 사용함에도 불구하고, 무부하손실이 보다 적은 권철심, 권철심 변압기 및 이들의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 과제는 전술한 내용에 한정하지 아니한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 누구라도 본 발명 명세서 전반에 걸친 내용으로부터 본 발명의 추가적인 과제를 이해하는 데 어려움이 없을 것이다.
본 발명의 일 측면은,
양 말단이 서로 마주하는 방향성 전기강판의 적층체를 포함하고,
상기 적층체를 상기 방향성 전기강판의 적층 방향으로 자른 사각 형상의 단면을 기준으로, 상기 단면의 어느 한 변과 평행한 제1 방향으로의 최단 거리 및 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로의 최단 거리의 비가 0.9:1~1.1:1이고,
상기 적층체는 계단의 수가 9~12개가 되도록 계단식으로 방향성 전기강판을 적층한 부분을 포함하는, 권철심을 제공한다.
본 발명의 또 다른 일 측면은,
계단의 수가 9~12개가 되도록 방향성 전기강판을 계단식으로 적층한 부분을 포함하는 구조체를 준비하는 단계;
상기 구조체의 양 말단이 서로 마주하도록 가공하여, 가공된 구조체를 형성하는 단계;
상기 가공된 구조체의 최외곽에 구비된 방향성 전기강판의 양 말단을 고정하여, 양 말단이 고정된 구조체를 형성하는 단계;
상기 양 말단이 고정된 구조체에 대하여, 상기 방향성 전기강판의 적층 방향으로 자른 사각 형상의 단면을 기준으로, 상기 단면의 어느 한 변과 평행한 제1 방향으로의 최단 거리 및 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로의 최단 거리의 비가 0.9:1~1.1:1을 충족하도록 형상 가공하는 단계; 및
상기 형상 가공 후, 열처리하여 응력제거 소둔을 실시하는 단계;
를 포함하는, 권철심의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 측면은, 상기 권철심; 및 권철심의 주위에 감겨서 구비되는 권선부;를 포함하는 권철심 변압기를 제공한다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 측면은, 상기 권철심을 제조하는 단계; 및 상기 권철심의 주위에 코일을 감아 권선부를 형성하는 단계를 포함하는, 권철심 변압기의 제조방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 종래 기술과 동일한 철심 재료 및 철심량을 사용하더라도, 무부하손실이 보다 저감된 권철심, 권철심 변압기 및 이들의 제조방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않고, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 권철심을 제조하는 과정에 따른 코어(또는 철심)의 형상을 단계적으로 나타낸 것이다. 구체적으로, 도 1(a)는 형상 가공 전의 원형 코어에 대한 단면도를 나타낸다. 또한, 도 1(b)는 상기 원형 코어를 형상 가공하여 얻어지는 직사각형 코어의 사시도를 나타낸다. 또한, 도 1(c) 및 도 1(d)는 철심 이격부가 구비되는 측의 방향성 전기강판의 적층 단면에 있어서, 철심 이격부의 배치 방식을 나타낸다.
도 2는 권철심의 제작 과정을 모식적으로 나타낸 것이다. 구체적으로, 도 2(a)는 방향성 전기강판을 적층한 후, 양 말단이 서로 마주하는 구조체를 형성하는 단계를 나타낸다. 또한, 도 2(b)는 상기 구조체를 형상 가공하는 단계를 나타내고, 도 2(c)는 열처리하는 단계를 나타낸다. 또한, 도 2(d)는 철심 이격부를 개방하는 단계를 나타내고, 도 2(e)는 개방된 철심 이격부로 권선부를 삽입하는 단계를 나타낸다.
도 3은 원형 코어를 가공 지그에 삽입하여 사각 형상으로 성형하는 과정을 모식적으로 나타낸 것이다.
도 4는 사각 형상으로 가공된 코어에 철손이 급격히 증가하는 영역을 나타낸 것이다.
도 5는 방향성 전기강판의 절단면에 대하여 압연 방향으로 압축하였을 때 압축 응력에 따른 철손 증가율을 나타낸 것이다.
도 6은 여러 형상으로 가공된 권철심의 예시적인 구조를 나타낸 것으로서, 도 6(a) 및 도 6(b)는 종래 기술에 따른 권철심을 강판의 적층 방향으로 자른 단면이 직사각 형상인 경우를 나타내고, 도 6(c)는 본 발명의 일 측면에 따른 권철심을 강판의 적층 방향으로 자른 단면이 정사각 형상인 경우를 나타낸다.
도 7은 열처리로 내에서의 시간에 따른 코어의 온도 변화 패턴을 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 일 측면에 따른 방향성 전기강판을 계단식으로 적층한 부분을 포함하는 구조체의 예시적인 구조를 나타낸 것으로서, 도 8(a)는 하나의 계단을 이루는 방향성 전기강판의 수가 1개인 경우를 나타내고, 도 8(b)는 하나의 계단을 이루는 방향성 전기강판의 수가 2개인 경우를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 일 측면에 따른 방향성 전기강판을 계단식으로 반복적으로 적층한 경우의 예시적인 구조를 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명의 일 측면에 따른 권철심 변압기에 있어서, 방향성 전기강판의 적층 방향으로 자른 단면의 형상을 모식적으로 나타낸 것이다.
도 11은 본 발명의 일 측면에 따른 권철심에 있어서, 철심 이격부가 구비하는 측에 대한 방향성 전기강판의 적층 방향으로 자른 단면을 모식적으로 나타낸 것이다.
도 12는 본 발명의 일 측면에 따른 권철심에 있어서, 방향성 전기강판의 적층 방향으로 자른 단면을 기준으로, 제1 방향으로의 최단 거리 및 제2 방향으로의 최단 거리를 측정하는 방법을 모식적으로 나타낸 것이다.
본 발명은 동일한 철심 재료 및 철심량을 사용하여 변압기의 체적이 증가하지 않으면서도, 무부하손실이 보다 저감된 권철심, 권철심 변압기 및 이들의 제조방법을 제공하고자 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.
[권철심]
본 발명의 일 측면은,
양 말단이 서로 마주하는 방향성 전기강판의 적층체를 포함하고,
상기 적층체를 상기 방향성 전기강판의 적층 방향으로 자른 사각 형상의 단면을 기준으로, 상기 단면의 어느 한 변과 평행한 제1 방향으로의 최단 거리 및 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로의 최단 거리의 비가 0.9:1~1.1:1이고,
상기 적층체는 계단의 수가 9~12개가 되도록 계단식으로 방향성 전기강판을 적층한 부분을 포함하는, 권철심을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 권철심은 양 말단이 서로 마주하는 방향성 전기강판의 적층체를 포함한다. 즉, 상기 적층체는 다수의 방향성 전기강판을 적층한 구조체를 형성한 후, 상기 구조체의 양 말단이 서로 마주하도록(혹은, 상기 구조체에 포함되는 각 방향성 전기강판의 양 말단이 서로 마주하도록) 가공함으로써 형성된 것일 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 적층체에 포함되는 각 방향성 전기강판의 양 말단은 서로 마주하고 있을 수 있고, 이러한 예시적인 구조를 도 12에 나타내었다. 즉, 본 발명의 일 측면에 따른 권철심(200)은 다수의 방향성 전기강판(1)을 적층한 부분을 포함하는 적층체(301)를 포함하고, 상기 적층체(301)에 포함되는 각 방향성 전기강판(1)의 양 말단(2)은 서로 마주하고 있을 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 권철심은 상기 적층체의 내부에 구비되는 중공부를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 중공부는 공기층으로 이루어질 수도 있고, 혹은 상기 중공부는 빈 공간일 수도 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 적층체는 다수의 방향성 전기강판을 적층한 후, 각 방향성 전기강판의 양 말단이 서로 마주하도록 가공됨으로써 형성될 수 있다. 따라서, 상기 방향성 전기강판의 적층 방법으로는 당해 기술분야에서 통상적으로 사용되는 방법을 제한 없이 적용할 수 있다. 예를 들어, 계단식(step lap method) 적층 방법과, 연귀식(mitered method) 적층 방법을 포함한 모든 방법이 적용 가능하다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 적층체 중, 방향성 전기강판의 적층수의 하한은 9개일 수 있다. 한편, 방향성 전기강판의 적층수가 높을수록 철손의 저감 측면에서 바람직하므로, 상기 적층수의 상한을 별도로 한정하지 않을 수 있다.
다만, 본 발명의 일 측면에 따르면, 방향성 전기강판의 적층수가 높을수록 철심 부피가 증가하고, 철심을 감싸는 권선부의 사용량 역시 증가할 수 있다. 이에 따라, 재료 비용이 상승할 수 있고, 제조 공정 역시 길어져 변압기 제조 원가가 상승할 가능성이 있다. 따라서, 재료 사용량과 철손과의 상관 관계를 고려하여 방향성 전기강판의 적층수를 결정할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 적층체는 계단의 수가 9~12개가 되도록 계단식(step lap method)으로 방향성 전기강판을 적층한 부분을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 계단식으로 적층했다는 것은, 1개 이상의 방향성 전기강판을 하나의 계단을 이루는 단위로 하여, 방향성 전기강판의 적층 방향을 따라, 각 단위들의 말단을 상기 적층 방향과 수직인 어느 일 방향으로 특정 간격을 두면서 계단식으로 배치했다는 의미일 수 있다. 예를 들어, 도 8에 전술한 방향성 전기강판의 적층 방향을 X(대문자)로 표시하였고, 전술한 방향성 전기강판의 적층 방향과 수직인 어느 일 방향을 Y(대문자)로 표시하였다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 특정 간격을 두었다는 것은, 방향성 전기강판의 적층 방향으로 인접한 어느 2개의 단위의 각 말단끼리의 간격이 모두 동일한 경우만을 의미하는 것은 아니다.
다시 말해, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 특정 간격을 두었다는 것은, 방향성 전기강판의 적층 방향으로 인접한 어느 2개의 단위의 각 말단끼리의 간격이 모두 동일한 경우뿐만 아니라, 상이한 경우도 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 인접한 어느 2개의 단위의 각 말단끼리의 간격을 도 8(a)의 Z로 표시하였다.
전술한 계단식으로 적층한 부분의 예시적인 구조를 도 8에 나타내었다(다만, 도 8은 다수의 방향성 전기강판을 적층한 구조체를 나타내고, 상기 구조체의 양 말단이 서로 마주 하도록 가공되는 것은 도 8에서 편의상 생략하였다). 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 방향성 전기강판을 계단식으로 적층한다는 것은, 도 8(a)와 같이 방향성 전기강판의 적층 방향(도 8(a)의 X 방향에 해당)을 따라 상기 적층 방향과 수직인 어느 일 방향(도 8(a)의 Y 방향에 해당)으로 특정 간격을 두면서, 단일의 강판을 계단식으로 적층한 경우를 포함할 수 있다. 뿐만 아니라, 본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 도 8(b)와 같이, 강판의 적층 방향(도 8(b)의 X 방향에 해당)을 따라 상기 적층 방향과 수직인 어느 일 방향(도 8(b)의 Y 방향에 해당)으로 일정 간격을 두면서, 2개 이상의 강판을 계단식으로 적층하는 경우도 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 계단의 수가 9~12개라는 의미는, 강판의 적층 방향을 따라 상기 적층 방향의 수직인 어느 일 방향으로 특정 간격을 두고 적층되는 계단의 수가 9개 이상 12개 이하라는 것을 뜻한다.
따라서, 본 발명의 일 측면에 따르면, 하나의 계단을 이루는 방향성 전기강판의 수는 1개 이상일 수 있다. 혹은, 하나의 계단을 이루는 방향성 전기강판의 수는 2개 이상일 수도 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 측면에 따르면, 하나의 계단을 이루는 방향성 전기강판의 수를 1개로 하여, 방향성 전기강판의 적층 방향을 따라, 단일의 방향성 전기강판을 계단식으로 적층할 수 있다. 이 때, 각 방향성 전기강판의 양 말단 사이에 구비되는 철심 이격부인 공기층을 최대한 협소하게 만들 수 있으므로, 철심 이격부로부터 발생되는 저항을 최소화하여 철손을 보다 저감할 수 있다.
혹은, 본 발명의 일 측면에 따르면, 하나의 계단을 이루는 방향성 전기강판의 수를 2개 이상으로 하여, 강판의 적층 방향을 따라, 2개 이상의 방향성 전기강판을 계단식으로 적층한 경우를 포함할 수 있다. 이 때, 제조 공정을 단축함으로써, 제조 속도 상승으로 인한 인건비 절약 및 생산량 확대로 인한 제조 원가의 절감을 도모할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 적층체는 계단의 수가 9~12개가 되도록 계단식으로 방향성 전기강판을 적층한 부분을 하나의 반복 단위로 하여, 상기 반복 단위를 반복적으로 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 적층체는 계단의 수가 9~12개가 되도록 계단식으로 방향성 전기강판을 적층한 부분을 하나의 반복 단위로 하여, 상기 반복 단위를 1개 이상(또는 2개 이상) 포함할 수 있다. 한편, 상기 반복 단위의 수 하한은 1개일 수 있으나, 상기 반복 단위의 수 상한은 적층된 방향성 전기강판의 수가 클수록 철손이 감소하므로 특별히 한정하지 않을 수 있다. 즉, 상기 반복 단위의 수 상한은 전술한 방향성 전기강판의 적층수에 의해 적절히 결정될 수 있다.
혹은, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 적층체는 계단의 수가 9~12개가 되도록 계단식으로 방향성 전기강판을 적층한 부분을 하나의 반복 단위로 하여, 상기 반복 단위로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 반복 단위의 수 하한은 1개일 수 있으나, 상기 반복 단위의 수 상한은 전술한 바와 마찬가지로 특별히 한정하지 않을 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 적층체는 반복되는 계단의 수가 9~12개가 되도록 계단식으로 방향성 전기강판을 적층한 부분으로 이루어지는 경우, 철손 저감의 효과가 보다 우수하다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 반복 단위로 이루어진다는 것은 방향성 전기강판을 적층하는 방법에 있어서, 계단의 수가 9~12개가 되도록 계단식으로 방향성 전기강판을 적층한 부분만을 포함한다는 의미이다. 다시 말해, 상기 반복 단위로 이루어진다는 것이 방향성 전기강판 외에 권철심에서 추가로 포함될 수 있는 구성을 완전히 배제한다는 의미는 아니다. 따라서, 상기 반복 단위로 이루어진다고 표현하더라도, 상기 권철심에 있어서 방향성 전기강판 외에 당해 기술분야에서 통상적으로 추가될 수 있는 구성을 포함할 수도 있다.
한편, 본원 도 9에는, 본 발명의 일 측면에 따른 방향성 전기강판을 계단식으로 반복적으로 적층한 경우의 예시적인 구조를 나타내었다. 구체적으로, 상기 도 9는 하나의 계단을 이루는 방향성 전기강판의 수가 1개이고, 계단의 수가 9개이며, 반복단위의 수가 2개인 경우를 나타낸다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 반복 단위를 2개 이상 포함하는 경우(혹은, 2개 이상의 반복 단위만으로 이루어지는 경우)는, 각 반복 단위에 포함되는 계단의 수는 각각 독립적으로 서로 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다. 즉, 각 반복 단위에 있어서, 계단의 수가 9~12개의 범위 내이기만 하면 족하고, 반드시 각 반복 단위에서의 계단의 수가 모두 동일해야 하는 것은 아니다. 예를 들어, 어느 하나의 반복단위에 있어서 계단의 수가 9개이고, 다른 하나의 반복단위에 있어서 계단의 수가 10개인 경우도 본 발명의 범위에 포함될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 적층체에 계단의 수가 9~12개인 부분을 포함함으로써, 변압기의 철손을 보다 저감할 수 있다. 통상 변압기는 권선부에 정현파 전압이 인가되어 철심 소재인 방향성 전기강판에 정현파의 자기장이 형성되는 것이 일반적이다. 하지만, 철심 조립 시 필히 발생되는 공기층인 철심 이격부에 의해 고조파 자기장이 생성되고, 여기서 고조파는 기존 정현파의 주파수 대비 정수배의 파형을 의미한다. 그런데, 전기강판 소재는 자기장의 주파수가 상승하거나 자기장의 세기가 증가하면 철손이 급격히 증가하는 특성을 가지고 있다. 따라서, 상기 적층체 중에, 계단의 수가 9개 이상인 부분을 포함함으로써, 철심으로 흐르는 자기장 파형에 고조파 함유량을 적절히 제어하여 철손을 보다 저감할 수 있다. 또한, 상기 적층체 중에, 계단의 수가 12개 이하인 부분을 포함함으로써, 자기 저항으로 작용하는 철심 이격부인 공기층의 개소를 적게 제어하여 철손을 저감할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 측면에 따르면, 적층 조건에 따라 고조파 생성분과 공기층의 자기 저항이 최소화되는 조건으로 적층체 포함되는 부분 중의 계단의 수를 9~12개로 제어하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10~12개로 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 적층체는 양 말단이 서로 마주할 수 있고, 상기 적층체의 양 말단 사이에는 철심 이격부가 구비될 수 있다. 이때, 상기 철심 이격부는 공기층으로 이루어진 공간을 의미할 수도 있고, 빈 공간을 의미할 수도 있다.
혹은, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 적층체를 구성하는 각 방향성 전기강판의 양 말단 사이에는 각각의 철심 이격부가 개별적으로 구비될 수 있다. 예를 들어, 방향성 전기강판의 적층 방향을 따라 하부에서 상부로 갈수록, 제1 방향성 전기강판; 제2 방향성 전기강판; 및 제3 방항성 전기강판이라 할 때, 각 방향성 전기강판의 양 말단 사이에 각각 구비되는 제1 철심 이격부; 제2 철심 이격부; 및 제3 철심 이격부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 철심 이격부는 상기 방향성 전기강판의 적층 방향을 따라 계단식으로 배치된 부분을 포함할 수 있다. 혹은, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 철심 이격부는 상기 방향성 전기강판의 적층 방향을 따라 계단식으로 배치될 수도 있다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 철심 이격부가 계단식으로 배치된다는 것은 상기 적층 방향을 따라 계단식으로 경사지게 배치된 것을 말한다.
혹은, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 철심 이격부가 계단식으로 배치된다는 의미에 대해서는 전술한 방향성 전기강판을 계단식으로 적층하는 경우에 대한 설명을 동일하게 적용할 수 있다. 즉, 상기 철심 이격부는 각 방향성 전기강판의 양 말단 사이에 배치되는 것이므로, 전술한 방향성 전기강판의 적층 방법에 상응하도록 각 방향성 전기강판의 양 말단 사이에 각 철심 이격부가 구비될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 적층체에 있어서, 각 방향성 전기강판의 양 말단 사이에 개별적으로 구비되는 각 철심 이격부의 간격은 각각 독립적으로 서로 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다. 즉, 상기 적층체에 있어서, 각 방향성 전기강판의 양 말단 사이에 개별적으로 구비되는 각 철심 이격부의 간격이 서로 상이하다고 하여 본 발명의 범위를 벗어나는 것은 아니다.
한편, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 철심 이격부의 간격이라 함은 상기 적층체에 있어서 각 방향성 전기강판의 양 말단 사이의 최단 거리를 의미할 수 있다. 보다 구체적으로는, 각 방향성 전기강판의 양 말단 사이에 강판의 적층 방향과 수직인 방향으로의 최단 거리를 의미할 수도 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 철심 이격부의 간격은 1.5㎜ 이하일 수 있고, 보다 바람직하게는 1㎜ 이하일 수 있다. 이렇듯, 상기 철심 이격부의 간격을 1.5㎜ 이하로 제어함으로써 고조파 자기장이 급격이 증가함에 따른 누설 자기장의 발생을 억제하여 철손을 저감시킬 수 있다. 한편, 상기 철심 이격부로 인해 발생되는 저항을 최소화하여 철손을 저감한다는 측면에서, 상기 철심 이격부의 간격은 이상적으로는 0㎜인 경우를 포함할 수 있다(즉, 철심 이격부가 존재하지 않는 경우를 포함할 수 있다). 따라서, 상기 철심 이격부의 간격에 대한 하한은 별도로 한정하지 않을 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 각 방향성 전기강판의 양 말단 사이에 구비되는 각각의 철심 이격부는 하나의 방향성 전기강판을 기준으로 1개 존재할 수 있다. 하나의 방향성 전기강판을 기준으로 철심 이격부가 많이 존재할수록 자기저항이 증가할 수 있고, 이에 따라, 철심 내 자기장 누설이 많아지고 자기장 흐름이 원활하지 않아 손실이 증가할 가능성이 있다. 따라서, 하나의 방향성 전기강판을 기준으로 철심 이격부는 1개 존재할 수 있으나, 특별히 이를 한정하는 것이 아니다.
한편, 도 1에는 종래의 권철심을 제조하는 과정에 따른 코어(또는 철심)의 형상을 단계적으로 나타낸 것이다. 즉, 도 1(a)는 다수의 방향성 전기강판(1)을 적층한 구조체의 양 말단이 서로 마주하도록 가공하여 얻어지는 가공된 구조체로서, 상기 가공된 구조체를 방향성 전기강판(1)의 적층 방향으로 자른 단면이 원 형상인 원형 코어(10)에 대한 단면도를 나타낸다. 또한, 도 1(b)는 상기 원형 코어(10)를 형상 가공하여 얻어지는 직사각형 코어(20)의 사시도를 나타낸 것이다. 이 때, 상기 직사각형 코어(20)을 방향성 전기강판(1)의 적층 방향으로 자른 단면이 직사각 형상을 나타낸다.
통상 전술한 직사각 형상의 단면을 기준으로, 상기 단면의 좁은 변 측으로 철심 이격부(11)이 구비되는데, 이렇게 철심 이격부(11)가 구비되는 측의 방향성 전기강판의 적층 단면(A)를 도 1(c) 및 도 1(d)에 도시하였다. 이때, 방향성 전기강판의 적층 방법에 따라, 연귀식(mitered method) 방법으로 적층한 예를 도 1(c)에 나타내었고, 계단식(step lap method) 방법으로 적층한 예를 도 1(d)에 나타내었다.
권철심에 있어서, 방향성 전기강판의 적층 방법은 전술한 연귀식 방법과 계단식 방법으로 구분된다. 그런데, 상기 연귀식 방법은 다수의 방향성 전기강판(1)의 양 말단 사이에 구비되는 철심 이격부(11)가 도 1(c)에 도시된 바와 같이, 지그재그 형태로 나타나게 된다. 이러한 연귀식 방법은 제작이 용이하고 제작 시간의 단축에는 효과적이라는 장점이 있지만, 코어의 철손 저감에는 효과적이지 못하다. 이에, 본 발명은 전술한 연귀식 방법을 보완하기 위해, 계단식으로 방향성 전기강판을 적층하는 방식을 포함한다. 도 1(d)는 하나의 계단을 이루는 방향성 전기강판의 수를 2개로 하여, 계단의 수가 4개가 되도록 계단식으로 적층한 예시적인 구조를 나타낸 것이다.
한편, 종래에는 계단식 방법에 따라 방향성 전기강판을 적층하는 경우, 주로 계단의 수가 2개 내지 6개로 한정되었다. 이렇듯, 종래 기술에서 계단의 수가 한정적인 이유는 권철심의 제조 과정으로부터 비롯된다. 즉, 권철심의 제조 과정 중, 권선부를 삽입하는 과정에서, 상기 권철심에 대한 직사각 형상의 단면을 기준으로 상대적으로 길이가 좁은 변을 활용해야 하기 때문이다.
구체적으로, 도 2에는 종래 기술에 따른 권철심의 제작 과정을 단계적으로 나타내었다. 종래의 권철심은 다수의 방향성 전기강판(1)을 적층한 후 양 말단이 서로 마주하도록 가공하여, 강판의 적층 방향으로 자른 단면이 원 형상인 원형 코어(10)를 형성한다(도 2(a) 참조). 이후, 상기 원형 코어(10)을 가압부(100)로 가압하여 직사각 형상의 코어를 형성하고(도 2(b) 참조), 상기 직사각 형상의 코어를 열처리로(110) 내에서 열처리를 행한다(도 2(c) 참조). 이어서, 직사각 형상의 코어의 철심 이격부(30)을 개방하여, 철심 이격부가 개방된 코어(40)를 형성하고(도 2(d) 참조), 상기 개방된 철심 이격부로 권선부(50)를 삽입한다(도 2(e) 참조).
이 때, 도 2(d)의 개방되는 철심 이격부(30)를 배치함에 있어서, 직사각 형상의 단면의 좁은 변이 아닌 긴 변 측에 철심 이격부를 계단식으로 배치하면, 권선부(50)를 삽입하기 위해서는 상기 긴 변이 아닌 다른 변(즉, 좁은 변) 측에 권선부를 위치시킬 수 밖에 없게 된다. 그런데, kg당 소재 가격은 철심 소재인 방향성 전기강판 대비 권선부의 소재인 구리의 가격이 약 3~4배 정도 고가이다. 통상 변압하고자 하는 전압은 변압기 사용처에 의해 고정되어 있고, 철심량을 동일하게 설계할 때, 철심을 감싸는 권선수(N)은 동일해야 한다. 이 때, 전압(V) ∝ [철심 단면적 Х 권선수(감은 수)]이므로, 철심 이격부의 위치가 긴 변 측에 존재하게 되면, 권선수가 동일하다고 하더라도 권선의 감은 길이가 훨씬 길어지게 된다. 이에 따라, 제조 원가가 급격히 상승하는 결과가 초래된다. 그러므로, 상기 직사각 형상의 단면을 기준으로 긴 변 측에 철심 이격부를 위치시키면 권선부의 제조 비용이 증가하므로, 종래에는 상기 직사각 형상의 단면을 기준으로 좁은 변 측에만 철심 이격부를 배치하였다.
즉, 종래에는 상기 직사각 형상의 단면을 기준으로 길이가 좁은 변에 철심 이격부를 계단식으로 배치한 후 이를 개방함으로써, 권선부의 삽입이 용이하고 권선부의 체적도 감소할 수 있었다. 따라서, 권철심에 있어서, 방향성 전기강판의 적층 방향으로 자른 직사각 형상의 단면을 기준으로, 좁은 변에 철심 이격부를 배치해야 권선부의 체적 감소에 유리하므로, 종래 기술에서 계단의 수는 2개 내지 6개로 한정되었고, 계단의 수가 9개 내지 12개인 구성을 적용하기에는 한계가 있었다.
반면, 본 발명은, 원형 코어로부터 사각형 코어로 성형하는 과정 중에 발생하는 철심 변형과, 응력에 의해 상승하는 철손분에 대하여 예의 검토한 결과, 철심 변형과 철손분을 최소화하기 위하여 강판의 적층 방향으로 자른 단면이 정사각 형상인 권철심을 제안하기에 이르렀다. 이로 인해, 종래의 직사각 형상의 단면의 좁은 변보다 한 변의 길이가 길어져서, 계단의 수를 9~12개로 증가시킬 수 있게 되었다.
한편, 본 발명자는 다년간 사각 형상의 코어에 의해 손실이 변화하는 영향을 조사하고 최적의 형상을 찾는데 중점을 두어, 도 3과 같이 성형하는 과정과, 도 4와 같이 성형된 권철심의 철손이 급격히 상승하는 부위(B)를 분석하게 되었다. 구체적으로, 도 3에는 원형 코어의 형상 가공 과정을 모식적으로 나타내었다.
즉, 본 발명의 일 측면에 따르면, 원형 코어의 형상 가공은, 3(a)의 원형 코어를 도 3(b) 및 도 3(c)와 같이 가공 지그(jig)에 삽입하여 4면의 가압부에 힘을 가하여 사각형으로 성형하게 된다. 이 때, 본 발명의 일 측면에 따르면, 가공에 자유도를 부여하고 각형의 균형을 잡기 위해, 좌우의 가압부를 먼저 움직여서 초기 구조를 형성하고(1차 가압; 도 3(b) 참조), 이어서 상하부의 가압부를 활용하여 사각 형태의 코어로 형상 정밀도를 향상시킬 수 있다(2차 가압; 도 3(c) 참조).
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 방향성 전기강판은 압연방향으로 자기장이 잘 흐르고 이로 인해 철손이 매우 낮은 소재로 goss texture(조직)가 95% 이상 생성되는 고가의 철심 재료이다. 반면, 외부 응력을 가하거나 특정 힘으로 구부리는 등의 성형을 하면 철손이 급격히 상승하는 단점이 있다. 원형에서 사각형으로 형상 가공(성형)을 하면 도 4와 같이 굽힘이 발생하는 영역(B)에는 매우 큰 압축 응력이 발생하고 이로 인해 철손이 급격히 상승한다. 이러한 영향을 정량적으로 분석하기 위해, 방향성 전기강판의 단면에 압축 응력을 부여한 상태에서 철손을 측정하는 장치를 개발하였고, 이를 활용하여 평가한 결과를 도 5에 나타내었다.
도 5는 하나의 방향성 전기강판을 절단한 후, 이를 압연 방향으로 압축하였을 때, 압축 응력 세기에 따른 철손이 증가하는 비율을 나타내고 있다. 이는 50Hz의 주파수로 전기강판에 1.7T 자속밀도가 유기될 때 전기강판에서 발생하는 철손(iron loss, W17/50)을 측정하였다. 압축 응력 세기에 따라 방향성 전기강판의 철손 상승율이 변화하고, 이러한 변화가 선형적으로 나타나지 않는 점에서 착안하여 본 발명에 이르렀다.
즉, 본 발명자는 권철심의 형상 가공 시, 4개의 모서리(B)에 가해지는 힘의 총 합이 같다고 할 때, 4개의 모서리에 균일하게 응력을 부여하면 국부적인 가해지는 최고 응력 크기가 감소하고, 이로 인해 철손 상승율을 최소화시킬 수 있음을 발견하였다. 결국 권철심의 단면 형상을 원형에서 사각형으로 성형할 때, 도 6(a) 및 도 6(b)의 종래의 직사각형 코어의 형태보다, 도 6(c)와 같은 본 발명의 정사각형 코어의 형태가 손실을 최소화하는 형태라는 것을 도출하였다. 이때, 권철심의 단면을 사각 형태로 구성하기 위해 가해지는 응력의 세기 범위를 도출하고자 시도하였다. 그러나, 변압기 제조 시 잔류 응력 측정이 불가하고 각형으로 가공하는 동안 다양한 응력이 무차별하게 가해지는 점을 인지하여, 본 발명에서 가공 응력 조건을 제한하지는 않는다.
한편, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 적층체를 상기 방향성 전기강판의 적층 방향으로 자른 사각 형상의 단면을 기준으로, 상기 단면의 어느 한 변과 평행한 제1 방향으로의 최단 거리 및 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로의 최단 거리의 비가 0.9:1~1.1:1의 범위일 수 있다. 혹은, 보다 바람직하게는 상기 제1 방향으로의 최단 거리 및 상기 제2 방향으로의 최단 거리의 비가 0.95:1~1.05:1 범위일 수 있다. 혹은, 가장 바람직하게는 상기 제1 방향으로의 최단 거리 및 상기 제2 방향으로의 최단 거리의 비가 0.99:1~1.01:1 범위일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 사각 형상의 단면을 기준으로, 상기 제1 방향은 가로 방향일 수 있고, 상기 제2 방향은 세로 방향일 수 있다. 혹은, 상기 제1 방향은 세로 방향일 수 있고, 상기 제2 방향은 가로 방향일 수 있다.
한편, 종래에는 전술한 사각 형상의 단면을 기준으로, 상기 제1 방향으로의 최단 거리 및 상기 제2 방향으로의 최단 거리의 비가 본 발명의 범위를 충족하지 않는 구성(즉, 상기 단면이 직사각 형상인 경우)밖에 존재하지 않았다. 이는 당해 기술분야에서 사용되는 변압기는 모두 전봇대 등의 위에 설치하였고, 이러한 변압기는 상하 길이가 길고 폭이 좁은 워통형 외관이 무게 중심을 잡기에 유리했기 때문이다. 그럼에도 불구하고, 본 발명자는 종래에 따른 권철심 변압기의 과거 환경에 구속되지 않고, 직사각 형상의 단면을 가지는 권철심이 최적이 아님을 인지하여 본 발명에 이른 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 제1 방향으로의 최단 거리 및 상기 제2 방향으로의 최단 거리의 비는, 전술한 사각 형상의 단면에 있어서, 상기 적층체를 구성하는 어느 하나의 방향성 전기강판의 외선(또는 내선)이 형성하는 사각 형상을 기준으로, 상기 제1 방향으로의 최단 거리와 상기 제2 방향으로의 최단 거리를 각각 측정하여 그 비를 계산한 값을 의미할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 적층체를 구성하는 어느 하나의 방향성 전기강판은 양 말단이 서로 마주하도록 가공되어 있으므로, 상기 사각 형상의 단면을 기준으로, 상기 어느 하나의 방향성 전기강판의 외선(61) 또는 내선(62)은 각각 사각 형상으로 형성되어 있을 수 있다(도 12 참조).
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 외선(61) 또는 내선(62)이 각각 형성하는 사각 형상은, 4개의 모서리 부분이 굴곡진 형태로 구비되는 굴곡부(Q)와 직선부(R, S)로 나뉜다. 이 때, 상기 직선부(R, S)는 상기 굴곡부(Q)를 제외한 영역을 의미할 수 있다(도 12 참조).
한편, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 외선(61)(또는 내선(62))에 대한 직선부(R, S)를 기준으로, 제1 방향은 어느 하나의 직선부와 평행한 방향을 의미할 수 있고, 제2 방향은 상기 제1 방향과 수직인 방향을 의미할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 제1 방향으로의 최단 거리는, 상기 제1 방향으로 측정한 거리로서, 상기 제2 방향과 평행한 2개의 직선부 간의 최단 거리를 의미할 수 있다. 또한, 상기 제2 방향으로의 최단 거리는, 상기 제2 방향으로 측정한 거리로서, 상기 제1 방향과 평행한 2개의 직선부 간의 최단 거리를 의미할 수 있다.
전술한 제1 방향으로의 최단 거리(M) 및 제2 방향으로의 최단 거리(N)의 예시적인 측정 방법을 도 12에 나타내었다. 구체적으로, 도 12(a)는 본 발명의 일 측면에 따른 권철심(200)의 예시적인 구조를 나타낸다(한편, 도 12(a)는 계단의 수가 4개이지만, 본 발명은 계단의 수가 9개 내지 12개인 것을 범위로 하므로, 상기 4개 이상의 부분에 대해서는 편의상 생략하였다).
본 발명의 일 측면에 따른 권철심(200)은 적층체(301); 및 상기 적층체(301)의 내부에 구비되는 중공부(302);를 포함한다. 여기서, 상기 적층체(301)를 구성하는 다수의 방향성 전기강판들(1) 중에서 선택된 어느 하나의 방향성 전기강판(303)을 기준으로, 상기 M, N을 측정한다.
이때, 도 12(b)에 상기 어느 하나의 방향성 전기강판(303)만을 기준으로 상기 M, N을 측정하는 예시적인 방법을 나타내었다. 도 12(b)에서 선택된 어느 하나의 방향성 전기강판(303)의 외선(61)과 내선(62)은 각각 사각 형상을 형성하고 있다. 일례로서, 상기 외선(61)을 기준으로 M, N을 측정할 수 있고, 상기 외선(61)이 형성하는 사각 형상은 4개의 모서리 부분에 구비되는 굴곡부(Q)와 직선부(R, S)로 구성된다. 상기 M, N은 굴곡부를 제외한 직선부(R, S)만을 기준으로 측정할 수 있다. 여기서, 어느 하나의 직선부(S)와 평행한 방향을 제1 방향(x)이라 하고, 상기 제1 방향과 수직인 방향을 제2 방향(y)이라 할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 제1 방향으로의 최단 거리(M)는, 상기 제1 방향(x)으로, 상기 제2 방향(y)과 평행한 2개의 직선부(R) 사이의 최단 거리를 의미할 수 있다. 마찬가지로, 상기 제2 방향으로의 최단 거리(N)는, 상기 제2 방향(y)으로, 상기 제1 방향(x)과 평행한 2개의 직선부(S) 사이의 최단 거리를 의미할 수 있다.
다만, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 M과 N을 측정함에 있어서, 철심 이격부가 구비되는 부분은 외선(또는 내선)이 방향성 전기강판(303)의 양 말단 사이에 이어져 있는 것으로 가정하고, 상기 M 및 N을 각각 측정할 수 있다.
혹은, 본 발명의 일 측면에 따르면, 도 12의 외선(61)에 대한 직선부를 기준으로, 상기 제1 방향(x)으로의 최단 거리(M)는 좌우에 구비되는 직선부(R) 간의 최단 거리를 의미할 수 있다. 또한, 상기 제2 방향(y)으로의 최단 거리(N)는 상하에 구비되는 직선부(S) 간의 최단 거리를 의미할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 권철심을 90°회전하는 경우에도 본 발명의 범위에 포함될 수 있고, 이 때, M 및 N은 전술한 바와 동일한 방법에 의해 측정할 수 있다.
혹은, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 적층체를 상기 방향성 전기강판의 적층 방향으로 자른 사각 형상의 단면을 기준으로, 제1 방향으로의 최단 거리(M) 및 제2 방향으로의 최단 거리(N)의 비율인 M/N이 0.9~1.1 범위일 수 있다. 보다 바람직하게 상기 M/N은 0.95~1.05 범위일 수 있고, 가장 바람직하게 상기 M/N은 0.99~1.01 범위일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 중공부를 상기 방향성 전기강판의 적층 방향과 동일한 방향으로 자른 사각 형상의 단면을 기준으로, 제1 방향으로의 최단 거리 및 제2 방향으로의 최단 거리의 비는 0.9:1~1.1:1의 범위일 수 있다. 혹은, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 중공부를 상기 방향성 전기강판의 적층 방향과 동일한 방향으로 자른 사각 형상의 단면을 기준으로, 제1 방향으로의 최단 거리(m) 및 제2 방향으로의 최단 거리(n)의 비율인 m/n은 0.9~1.1 범위일 수 있다. 이때, 상기 중공부를 상기 방향성 전기강판의 적층 방향과 동일한 방향으로 자른 사각 형상의 단면을 기준으로, 제1 방향으로의 최단 거리(m) 및 상기 제2 방향으로의 최단 거리(n)를 측정하는 방법은, 전술한 도 12에서 하나의 방향성 전기강판을 기준으로 측정하는 방법을 동일하게 적용할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 적층체를 상기 방향성 전기강판의 적층 방향으로 자른 단면은 정사각 형상일 수 있다. 예를 들어, 상기 단면에 있어서 제1 방향으로의 최단 거리 및 제2 방향으로의 최단 거리의 비가 1:1일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 적층체를 상기 방향성 전기강판의 적층 방향으로 자른 단면이 정사각 형상이라 함은 상기 1:1인 경우뿐만 아니라, 상기 1:1인 경우에서 제조 과정에서 불가피하게 발생될 수 있는 오차 범위(예를 들어, 비율로 ±0.1인 경우)를 포함하는 의미일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 중공부를 상기 방향성 전기강판의 적층 방향과 동일한 방향으로 자른 단면은 정사각 형상일 수 있다. 예를 들어, 상기 중공부를 상기 방향성 전기강판의 적층 방향과 동일한 방향으로 자른 단면에 있어서, 제1 방향으로의 최단 거리 및 제2 방향으로의 최단 거리의 비는 1:1일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 중공부를 상기 방향성 전기강판의 적층 방향과 동일한 방향으로 자른 단면이 정사각 형상이라 함은 전술한 1:1인 경우뿐만 아니라, 상기 1:1인 경우에서 제조 과정에서 불가피하게 발생될 수 있는 오차 범위(예를 들어, 비율로 ±0.1인 경우)를 포함하는 의미일 수 있다.
한편, 본 발명의 일 측면에 따르면, 전술한 제1 방향으로의 최단 거리 및 제2 방향으로의 최단 거리의 비가 0.9:1~1.1:1이라 함은, 제2 방향으로의 최단 거리를 1이라고 할 때, 상기 제2 방향으로의 최단 거리 대비 제1 방향으로의 최단 거리가, 0.9~1.1 범위 내의 실수인 경우를 의미한다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 권철심은 하기 관계식 1을 충족할 수 있다.
[관계식 1]
(IL×0.5)/Ns - Lg < Lovl < (IL×0.95)/Ns - Lg
(상기 관계식 1 중, IL(inner length)은 중공부를 방향성 전기강판의 적층 방향과 동일한 방향으로 잘랐을 때 형성된 사각 형상의 단면을 기준으로, 상기 단면의 어느 한 변과 평행한 제1 방향으로의 최단 거리 및 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로의 최단 거리의 평균값을 나타낸다. 또한, Ns는 계단의 수를 나타내고, Lg는 철심 이격부의 간격을 나타낸다. 또한, Lovl은 방향성 전기강판의 적층 방향을 따라 인접한 2개의 강판을 기준으로, 상기 2개의 강판에 각각 구비되는 철심 이격부의 사이에 중첩되는 강판의 짧은 측의 간격을 나타낸다.)
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 관계식 1의 Ns, Lg 및 Lovl은, 상기 적층체에 있어서, 계단의 수가 9~12개가 되도록 계단식으로 방향성 전기강판을 적층한 부분을 기준으로 측정한 값일 수 있다.
혹은, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 관계식 1을 충족하는 경우, 상기 적층체는 계단의 수가 9~12개가 되도록 계단식으로 방향성 전기강판을 적층한 부분을 하나의 반복 단위로 하여, 상기 반복 단위로 이루어질 수도 있다.
한편, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 관계식 1 중, IL은 상기 중공부를 상기 방향성 전기강판의 적층 방향과 동일한 방향으로 자른 사각 형상의 단면을 기준으로, 제1 방향으로의 최단 거리 및 제2 방향으로의 최단 거리의 평균값을 나타낼 수 있다. 한편, 상기 단면이 정확한 정사각 형상이 되는 경우에는 제1 방향으로의 최단 거리 및 제2 방향으로의 최단 거리의 비가 1:1이 되므로, IL은 중공부의 한변 길이를 의미할 수도 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 중공부를 상기 방향성 전기강판의 적층 방향과 동일한 방향으로 자른 사각 형상의 단면을 기준으로, 제1 방향으로의 최단 거리(이하, ILa라고 한다) 및 제2 방향으로의 최단 거리(이하, ILb라고 한다)를 측정하는 방법은, 전술한 적층체를 방향성 전기강판의 적층 방향으로 자른 사각 형상의 단면에 대하여 제1 방향으로의 최단 거리(M) 및 제2 방향으로의 최단 거리(N)를 측정하는 방법을 동일하게 적용할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 중공부를 상기 방향성 전기강판의 적층 방향과 동일한 방향으로 잘랐을 때 형성되는 중공부의 외곽선을 기준으로 하여, 전술한 바와 같이 4개의 모서리 부분에 구비되는 굴곡부를 제외한 직선부를 이용하여 상기 ILa 및 ILb를 측정할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 중공부의 외곽선을 기준으로, 제2 방향(y)과 평행한 2개의 직선부(R) 사이의 제1 방향으로의 최단 거리를 측정한 값을 제1 방향으로의 최단 거리(ILa)로 할 수 있다. 마찬가지로, 제1 방향(x)과 평행한 2개의 직선부(S) 사이의 제2 방향으로의 최단 거리를 측정한 값을 제2 방향으로의 최단 거리(ILb)로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 중공부와 인접하는 방향성 전기강판에 철심 이격부가 구비되므로, 상기 철심 이격부가 구비되는 부분은 상기 중공부의 외곽선이 방향성 전기강판의 양 말단 사이에 서로 이어져 있는 것으로 가정하고, 상기 ILa 및 ILb를 측정할 수 있다.
한편, 도 10에는 본 발명의 일 측면에 따른 권철심의 예시적인 구조를 나타내었다. 구체적으로, 상기 중공부를 자른 단면이 정사각 형상인 경우에(즉, ILa와 ILb가 같으므로, IL은 중공부를 자른 단면이 형성하는 정사각 형상의 한변 길이가 됨), IL을 도시하였다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 관계식 1 중, Ns는 계단의 수를 의미할 수 있다. 한편, 상기 Ns는 계단의 수가 9~12개가 되도록 계단식으로 방향성 전기강판을 적층한 부분을 기준으로 측정한 값이므로, Ns는 9 이상 12 이하의 정수 중 어느 하나를 의미할 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 상기 적층체는 계단의 수가 9~12개가 되도록 계단식으로 방향성 전기강판을 적층한 부분을 하나의 반복 단위로 하여, 상기 반복 단위로 이루어질 수 있다. 이 경우, 상기 Ns가 의미하는 "계단의 수"는, 각 반복 단위에서의 계단의 수에 대한 평균값을 의미할 수 있다. 따라서, 상기 Ns는 각 반복 단위에서의 계단의 수를 모두 합한 값을 반복 단위의 개수로 나눈 값을 의미할 수 있다.
예를 들어, 반복 단위가 3개라고 가정할 때, 제1 반복 단위에서 계단의 수가 9개이고, 제2 반복 단위에서 계단의 수가 10개이고, 제3 반복 단위에서 계단의 수가 11개인 경우, 상기 Ns는 10[=(9+10+11)/3]일 수 있다.
한편, 본 발명의 일 측면에 따르면, 각 반복 단위에서의 계단의 수가 동일한 경우, 상기 Ns는 각 반복 단위에서의 계단의 수를 의미할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 관계식 1 중, Lg는 철심 이격부의 간격을 나타낼 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 철심 이격부는 적층체를 구성하는 각 방향성 전기강판의 양 말단 사이에 개별적으로 구비되는 것이므로, 상기 Lg가 나타내는 "철심 이격부의 간격"은, 각 철심 이격부의 간격을 개별적으로 측정한 후, 이러한 개별적인 측정값들에 대한 평균값을 의미할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 적층체에 있어서, 각 철심 이격부의 간격이 모두 동일한 경우에는 상기 Lg는 어느 하나의 철심 이격부의 간격을 의미할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 Lovl은 방향성 전기강판의 적층 방향을 따라 인접한 2개의 강판을 기준으로, 상기 2개의 강판에 각각 구비되는 철심 이격부들 사이에 중첩되는 강판의 짧은 측의 간격을 나타낸다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 Lovl이 나타내는 "강판의 짧은 측의 간격"은, 방향성 전기강판의 적층 방향을 따라 순서대로 인접한 2개의 강판을 기준으로 개별적으로 측정한 후, 이러한 개별적인 측정값들에 대한 평균값을 의미할 수 있다.
예를 들어, 단일의 강판을 계단의 수 4개로 하여 계단식으로 적층하였을 때, 강판의 적층 방향을 따라 하부에서부터 상부로 갈수록, 각 강판을 순서대로, 제1 강판, 제2 강판, 제3 강판 및 제4 강판이라고 한다. 제1 강판과 제2 강판에 각각 구비되는 철심 이격부들 사이에 중첩되는 강판의 짧은 측의 간격을 Lovl1이라 한다. 또한, 제2 강판과 제3 강판에 각각 구비되는 철심 이격부들 사이에 중첩되는 강판의 짧은 측의 간격을 Lovl2이라 한다. 또한, 제3 강판과 제4 강판에 각각 구비되는 철심 이격부들 사이에 중첩되는 강판의 짧은 측의 간격을 Lovl3이라 한다. 이 때, 상기 Lovl은 (Lovl1 + Lovl2 + Lovl3)/3을 의미할 수 있다.
혹은, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 적층체가 전술한 반복 단위로 이루어지는 경우에는, 상기 Lovl은 각 반복 단위에서의 Lovl값들을 전술한 방법에 따라 측정한 후, 이들에 대한 평균값을 의미할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 적층체가 전술한 반복 단위로 이루어지는 경우에는, 우선적으로 각 반복단위를 기준으로 Lovl값들을 계산한다.
예를 들어, 3개의 반복 단위로 이루어진 적층체로서, 제1 반복 단위, 제2 반복 단위 및 제3 반복 단위로 이루어진 적층체를 가정한다. 여기서, 제1 반복단위에 포함되는 계단의 수가 w이고, 강판의 적층 방향을 따라 하부에서부터 상부로 갈수록 인접한 2개를 기준으로 측정한 Lovl값들을 Lovln(여기서, n은 1 내지 w-1의 상수)이라고 가정한다. 상기 제1 반복 단위의 Lovl은 (Lovl1 + Lovl2 + Lovl3 + … + Lovlw-1)/(w-1)]일 수 있다. 마찬가지로, 다른 반복 단위에 대하여, 제2 반복 단위의 Lovl, 및 제3 반복 단위의 Lovl을 전술한 방법과 동일하게 각각 측정한다. 마지막으로, 전술한 제1 반복 단위의 Lovl, 제2 반복 단위의 Lovl 및 제3 반복 단위의 Lovl에 대한 평균값을 계산하여, 이를 상기 관계식 1의 Lovl으로 할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 적층체에 있어서, 상기 Lovl값이 모두 동일한 경우에는, 방향성 전기강판의 적층 방향을 따라 인접한 어느 2개의 강판을 선택하여 측정한 값을 나타낼 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 권철심이 관계식 1을 충족함으로써, 적정 Lovl 크기를 충족하면서 방향성 전기강판을 적층할 수 있으므로, 철심 내 자기장이 원활하게 흐를 수 있다. 이로 인해, 국부적으로 자기장이 집중되어 철손이 증가하는 문제를 해소할 수 있고, 고조파 생성을 억제하여 철손이 감소하는 효과를 발휘할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 특별히 한정하는 것은 아니나, 총 계단의 길이(Total step lap length; Ltsl)는 상기 IL에 대하여 50% 이상 95% 이하일 수 있다. 이때, 총 계단의 길이(Ltsl)는 상기 방향성 전기강판을 계단식으로 적층한 하나의 반복 단위에 포함되는, 다수의 철심 이격부의 간격(Lg)과 다수의 중첩 길이(Lovl)를 합한 영역을 나타낸다. 다시 말해, 상기 Ltsl은 하나의 반복단위에 포함되는 모든 Lg 및 Lovl에 대하여, 각 Lg값들의 합과, 각 Lovl값들의 합을 합한 값일 수 있다.
즉, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 권철심은 하기 관계식 2를 충족할 수 있다.
[관계식 2]
0.5×IL ≤ Ltsl ≤ 0.95×IL
한편, 본 발명의 일 측면에 있어서, 상기 Ltsl을 상기 IL에 대하여 50% 이상으로 함으로써, 상기 Ltsl이 너무 협소한 경우에 고조파 자기장이 급격히 생성되고 철심 이격부의 간격과 인접하여 누설 자기장이 증가하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 Ltsl을 상기 IL에 대하여 95% 이하로 함으로써, 철심 이격부의 형상이 고정되지 않아 자기장 누설로 인해 손실이 급격히 증가하는 것을 억제할 수 있고, 철심 이격부의 일부가 펼쳐져 가공 시 꺾임으로 인해 작업자의 상해가 일어나는 것을 방지할 수 있다. 다만, 상기 Ltsl을 IL에 대하여 50% 이상 95% 이하로 하는 경우 보다 바람직한 효과가 얻어지는 것일 뿐이고, 본 발명에 대하여 상기 Ltsl이 IL에 대하여 50% 이상 95% 이하인 것으로 한정하는 것은 아니다.
한편, 본 발명의 일 측면에 따른 권철심의 적층 단면을 도 11에 나타내었고, 전술한 Lg, Ns, Lovl 및 Ltsl을 각각 도시하였다. 다만, 도 11은 계단의 수가 4개로 도시되었지만, 이는 편의상 계단의 수를 생략한 것이고 실제로는 계단의 수가 9~12개일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 방향성 전기강판은 두께 0.1~0.65㎜ 범위일 수 있다. 또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 방향성 전기강판은 중량%로, 실리콘(Si): 1~7%, 알루미늄(Al): 0.1% 이하, 망간(Mn): 0.2% 이하, 크롬(Cr): 0.15% 이하, 구리(Cu): 0.13% 이하, 인(P): 0.05% 이하, 주석(Sn): 0.1% 이하, 안티몬(Sb): 0.05% 이하, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.
이하에서는 본 발명에 의한 권철심을 제조하는 방법에 대하여 구체적으로 설명한다. 다만, 후술하는 제조방법은 전술한 권철심을 제조하기 위한 일 예시일 뿐이고, 본 발명에 의한 권철심이 반드시 본 제조방법에 의해서만 제조되어야 한다는 것은 아니고, 어떠한 제조방법이라도 본 발명의 청구범위를 충족하는 방법이라면 본 발명의 각 구현례를 구현하는데 아무런 문제가 없다는 것에 유의할 필요가 있다.
[권철심의 제조방법]
본 발명의 또 다른 일 측면은,
계단의 수가 9~12개가 되도록 방향성 전기강판을 계단식으로 적층한 부분을 포함하는 구조체를 준비하는 단계;
상기 구조체의 양 말단이 서로 마주하도록 가공하여, 가공된 구조체를 형성하는 단계;
상기 가공된 구조체의 최외곽에 구비된 방향성 전기강판의 양 말단을 고정하여, 양 말단이 고정된 구조체를 형성하는 단계;
상기 양 말단이 고정된 구조체에 대하여, 상기 방향성 전기강판의 적층 방향으로 자른 사각 형상의 단면을 기준으로, 상기 단면의 어느 한 변과 평행한 제1 방향으로의 최단 거리 및 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로의 최단 거리의 비가 0.9:1~1.1:1을 충족하도록 형상 가공하는 단계; 및
상기 형상 가공 후, 열처리하여 응력제거 소둔을 실시하는 단계;
를 포함하는, 권철심의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 권철심의 제조방법에 있어서, 권철심에 관하여 전술한 설명을 동일하게 적용할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 먼저 계단의 수가 9~12개가 되도록 방향성 전기강판을 계단식으로 적층한 부분을 포함하는 구조체를 준비한다.
이 때, 상기 계단의 수가 9~12개가 되도록 방향성 전기강판을 계단식으로 적층한 부분을 포함한다는 것은, 양 말단이 서로 마주한다는 점을 제외하고는 전술한 적층체에 관한 설명을 동일하게 적용할 수 있다(권철심 관련 설명 부분 참조).
따라서, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 구조체는 계단의 수가 9~12개가 되도록 다수의 방향성 전기강판을 계단식으로 적층한 부분을 포함하면 충분하고, 상기 부분 이외에는 통상의 방법으로 방향성 전기강판을 적층할 수 있다. 이때, 적층 방법에 대해서는 전술한 설명을 동일하게 적용할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 구조체를 준비하는 단계에 있어서, 권철심과 관련하여 전술한 적층체를 형성하기 위해 방향성 전기강판을 적절히 배치할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 구조체를 준비하는 단계는, 전술한 관계식 1을 충족하도록 방향성 전기강판을 적층하는 단계를 포함할 수 있다.
혹은, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 구조체를 준비하는 단계는, 전술한 관계식 2를 충족하도록 방향성 전기강판을 적층하는 단계를 포함할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 구조체를 형성하기 위하여 방향성 전기강판을 적층할 때, 상기 관계식 1 및 관계식 2 중 적어도 하나를 충족하도록 강판의 적층 방향을 따라 각 방향성 전기강판을 배치할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 권철심의 제조방법은, 상기 구조체의 양 말단이 서로 마주하도록 가공하여, 가공된 구조체를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 구조체의 양 말단이 서로 마주하도록 가공하는 방법은 당해 기술분야에서 일반적으로 알려진 방법을 동일하게 적용할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 가공된 구조체를 형성하는 단계는, 상기 가공된 구조체를 상기 방향성 전기강판의 적층 방향으로 자른 단면이 원 형상이 되도록 가공함으로써 수행될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 단면이 원 형상이라 함은, 상기 가공된 구조체에 포함되는 어느 하나의 방향성 전기강판을 기준으로, 상기 어느 하나의 방향성 전기강판의 외선(또는 내선)이 원 형상인 것을 의미할 수 있다.
다만, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 단면이 원 형상이라는 것은, 반드시 단면의 원 중심을 기준으로 반경이 정확하게 일치하는 경우로 한정되는 것은 아니다. 즉, 상기 단면이 원 형상이라는 것은 원 중심을 기준으로 반경이 정확하게 모두 일치하는 형태뿐만 아니라, 완벽하지 않은 원 형태인 경우도 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 가공된 구조체를 형성하는 단계를 통해, 원통형으로 형상이 가공된 구조체(즉, 단면이 원 형상으로 가공된 구조체)를 형성할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 가공된 구조체를 형성하는 단계에 있어서, 상기 가공된 구조체의 양 말단 사이에 철심 이격부를 구비하면서 가공될 수 있다. 즉, 상기 적층체의 양 말단 사이에는 철심 이격부가 존재하도록 어느 정도 빈 공간(또는 공기층)을 마련해두고 가공될 수 있다. 이 때, 상기 철심 이격부에 대해서는 권철심과 관련하여 전술한 설명을 동일하게 적용할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 가공된 구조체를 형성하는 단계에 있어서, 상기 가공된 구조체를 구성하는 각 방향성 전기강판의 양 말단 사이에 구비되는 철심 이격부의 간격이 1.5㎜ 이하가 되도록 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 가공된 구조체를 형성하는 단계에 있어서, 상기 가공된 구조체를 구성하는 각 방향성 전기강판의 양 말단 사이에 구비되는 철심 이격부가 계단식으로 경사지게 배치되도록 제어할 수 있다. 이때, 상기 철심 이격부의 배치 방법에 대해서는 전술한 설명을 동일하게 적용할 수 있다.
혹은, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 가공된 구조체를 형성하는 단계에 있어서, 권철심과 관련된 전술한 적층체를 형성하기 위해 방향성 전기강판을 적절히 배치할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 가공된 구조체를 형성할 때, 전술한 관계식 1을 충족하도록, 구조체를 구성하는 각 방향성 전기강판의 양 말단 사이에 구비되는 각 철심 이격부의 간격을 적절히 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 가공된 구조체를 형성할 때, 전술한 관계식 2를 충족하도록, 구조체를 구성하는 각 방향성 전기강판의 양 말단 사이에 구비되는 각 철심 이격부의 간격을 적절히 제어할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 가공된 구조체를 형성할 때, 상기 관계식 1 및 관계식 2 중 적어도 하나를 충족하도록 각 철심 이격부의 간격을 제어할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 가공된 구조체의 최외곽에 구비된 방향성 전기강판의 양 말단을 고정하여, 양 말단이 고정된 구조체를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 양 말단이 구조체의 형성은, 상기 가공된 구조체의 최외곽에 구비된 방향성 전기강판의 양 말단을 용접하거나, 상기 가공된 구조체의 최외곽에 구비된 방향성 전기강판의 양 말단을 클립 등의 체결부를 이용하여 고정함으로써 수행될 수 있다. 이는 가공된 구조체가 펼쳐지지 않도록 권철심의 제조 과정 중에, 임의로 고정하는 목적으로 수행되는 것이다. 따라서, 후술하는 형상 가공 및 열처리 단계 후에, 전술한 고정하는 목적으로 사용되었던 최외곽에 구비된 방향성 전기강판은 제거될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 양 말단이 고정된 구조체에 대하여, 상기 방향성 전기강판의 적층 방향으로 자른 사각 형상의 단면을 기준으로, 상기 단면의 어느 한 변과 평행한 제1 방향으로의 최단 거리 및 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로의 최단 거리의 비가 0.9:1~1.1:1을 충족하도록 형상 가공하는 단계를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 형상 가공하는 단계를 통해 형성되는 구조체(즉, 형상 가공된 구조체)는, 권철심과 관련하여 전술한 적층체에 대응될 수 있다. 따라서, 상기 형상 가공된 적층체에 대한 설명은 전술한 권철심에 대한 설명(예를 들어, 적층 방향, 사각 형상의 단면, 제1 방향, 제2 방향 등)을 동일하게 적용할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 형상 가공하는 단계는, 상기 양 말단이 고정된 구조체를 가공 지그에 삽입하여 4면의 가압부에 힘을 가하여 사각 형상으로 가공하되, 사각 형상의 네 모서리에 가해지는 응력이 동일하도록 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 형상 가공하는 단계는, 상기 양 말단이 고정된 구조체를 가공 지그에 삽입하여 좌우의 가압부로 먼저 1차 가압하는 단계; 및 상하의 가압부로 2차 가압하는 단계를 포함함으로써 수행될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 형상 가공하는 단계는, 상기 양 말단이 고정된 구조체를 가공 지그에 삽입한 후, 좌우의 가압부로 먼저 1차 가압하여 초기 구조를 형성하고, 이어서 상하의 가압부로 2차 가압하는 것을 하나의 주기로 하여, 상기 주기를 2회 이상 반복할 수 있다. 이러한 과정을 통해, 상기 단면을 기준으로 제1 방향으로의 최단 거리 및 제2 방향으로의 최단 거리의 비가 0.9:1~1.1:1인 사각 형상으로 가공된 적층체를 용이하게 형성할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 주기의 하한은 2회일 수 있으나, 상기 주기의 상한은 작업자의 숙련도에 따라 달라지는 것이므로 이를 별도로 한정하지 않을 수 있다.
단면이 직사각 형상인 종래의 권철심을 제조하는 경우보다, 본 발명에 따른 단면이 정사각 형상인 권철심을 제조하는 경우에, 보다 정교한 작업이 요구된다.
따라서, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 주기를 2회 이상 반복적으로 행할 수 있고, 각 주기마다 상기 단면을 기준으로 제1 방향으로의 최단 거리 및 제2 방향으로의 최단 거리를 비를 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 주기를 2회 이상 반복적으로 행하면서, 측정되는 적층체의 단면을 기준으로, 제1 방향으로 최단 거리 및 제2 방향으로의 최단 거리의 비가 0.9:1~1.1:1의 범위를 충족될 때의 주기를 마지막으로 하여 형상 가공을 마칠 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 형상 가공 시에, 상기 관계식 1 및 관계식 2 중 하나 이상을 충족하도록 제어할 수 있고, 이를 통해 철손이 보다 저감된 권철심을 용이하게 제조할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 형상 가공 후, 열처리하여 응력제거 소둔을 실시하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 응력제거 소둔(Stress Relief Annealing)을 행함으로써, 단면이 정사각 구조로 형상 가공된 구조체가 펼쳐지지 않도록 고정함과 동시에, 형상 가공시 발생한 응력으로 철손이 급격히 증가하는 문제를 해소할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 응력제거 소둔을 실시하는 단계는, 환원성 분위기의 열처리로 내에 상기 형상 가공된 구조체를 배치하는 단계; 및 열처리를 하여 형상 가공된 구조체의 온도를 780~800℃로 상승시키고 1~2시간 동안 유지한 후, 열처리로 내에서 냉각하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 환원성 분위기를 형성하기 위하여, 열처리로 내에 질소 가스를 주입하거나 진공 상태로 만들 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 냉각은 열처리로 내에서 기본적으로 로냉을 실시할 수 있다. 다만, 로냉이 진행되면서 냉각 속도가 저하될 가능성이 있으므로, 특별히 상기 냉각을 로냉으로만 한정하는 것은 아니다.
즉, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 냉각은 300℃ 이상의 고온 구간에서 1차 냉각 속도로 1차 냉각하는 단계; 및 이어서 300℃ 이하의 저온 구간에서 상기 1차 냉각 속도보다 빠른 냉각 속도로 2차 냉각하는 단계를 포함하여 수행될 수 있다.
즉, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 1차 냉각 시에는 로냉을 행할 수 있고, 상기 2차 냉각 시에는 열처리 설비를 개방하여 공냉으로 전환할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 측면에 따르면, 전술한 사각 형상으로 형상 가공된 구조체는 다시 원상태로 펼쳐지려는 복귀 성질이 있고, 또한 가공에 의해 발생한 응력에 의해 철손이 상승할 수 있다. 이러한 문제를 해소하기 위하여 일반적으로 형상 가공 후 열처리를 행하는 데, 이러한 열처리의 패턴을 도 7에 나타내었다. 분위기 가스를 가열하여 코어에 열을 전달하기 때문에, 핵심 제어 인자는 열처리로 내의 분위기 가스, 가열 구역(soaking zone)의 철심의 최대 온도(온도_s), 및 가열 구역 유지 시간(시간_s)이다. 여기서, 분위기 가스는 환원성 성질을 가진 질소를 주입하거나 열처리로 내에 진공 상태를 만드는 것이 일반적이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 열처리 과정 중, 가열 구역에서 코어 최대 온도(온도_s)를 780~800℃ 범위로 제한하고, 유지 시간(시간_s)을 1~2시간 범위로 제어한다. 도 2(c)의 열처리 설비와 같이, 열처리로가 대부분 배치 타입(batch type)으로 적게는 수개의 철심으로부터 많게는 몇십개의 철심을 넣고 열처리를 실시하기 때문에, 최고 온도까지 상승하는데 필요로 하는 시간을 한정하지는 않는다. 역시 최고 온도에서 상온까지 냉각시키는 시간도 한정할 수 없다. 다만, 냉각 과정에 있어서, 환원성 가스가 유지되는 로 내에서 냉각하는 로냉을 행하는 것이 바람직하고, 이후 로 뚜껑을 제거하여 공기 상태에서 냉각하는 공냉을 행할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 특별히 한정하는 것은 아니나, 상기 철심의 최고 온도(온도_s)를 780℃ 이상으로 제어함으로써, 가공에 의해 발생한 응력 풀림을 충분한 범위로 제공하여 소재의 철손을 저감할 수 있고, 또한 성형한 철심의 형상을 유지 가능하게 하여 제작 불량을 저감할 수 있다. 또한, 상기 철심의 최고 온도(온도_s)를 800℃ 이하로 제어함으로써, 소재 내에 산화층이 국부적으로 발생하는 것을 억제하여 철손을 저감시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 특별히 한정하는 것은 아니나, 상기 유지 시간(시간_s)을 1시간 이상으로 제어함으로써, 성형한 철심의 형태를 유지할 수 있고, 펼쳐지는 불량을 억제할 수 있다. 또한, 상기 유지 시간(시간_s)을 2시간 이하로 제어함으로써, 소재 내에 산화층이 증가하는 것을 방지하여 철손을 저감할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 응력제거 소둔 후에, 상기 양 말단이 고정된 구조체를 형성하는 단계에서 고정하기 위해 사용된 최외곽에 구비된 방향성 전기강판(혹은, 마지막 장의 방향성 전기강판)을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 측면은, 상기 권철심; 및 권철심의 주위를 감은 권선부;를 포함하는 권철심 변압기를 제공한다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 측면은, 상기 권철심을 제조하는 단계; 및 상기 권철심의 주위에 코일을 감아 권선부를 형성하는 단계를 포함하는, 권철심 변압기의 제조방법을 제공할 수 있다.
이때, 상기 권선부를 형성하는 방법은 당해 기술분야에서 통상의 방법을 적용할 수 있다. 또한, 상기 권철심 변압기에 대해서는 당해 기술분야에서 통상의 구성 및 방법을 동일하게 적용할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 하기의 실시예는 예시를 통하여 본 발명을 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 제한하기 위한 것이 아니라는 점에서 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.
(실시예)
철심 소재로서 두께 0.23㎜인 방향성 전기강판을 사용하여, 하기 표 1 및 2에 기재된 계단의 수를 갖도록 반복적으로 적층하여 방향성 전기강판의 적층체를 형성하였다. 이후, 상기 적층체의 양 말단이 서로 마주하도록 원형으로 가공한 후, 원형 가공된 적층체의 최외곽에 구비된 방향성 전기강판의 양 말단을 용접하여 고정하였다. 이렇게 고정된 적층체에 대하여, 상기 가공체의 내부에 구비되는 중공부를 방향성 전기강판의 적층방향과 동일한 방향으로 자른 사각 형상의 단면을 기준으로, 가로 방향으로의 최단거리(L) 및 세로 방향으로의 최단거리(W)의 비가 하기 표 1 및 2에 기재된 범위가 되도록 형상 가공하였다(이때, 상기 L 및 W의 비를 측정 시에는 도 12에 기재된 방법으로 측정하였다). 이어서, 응력 제거 소둔을 위해 열처리를 실시하였고, 열처리의 조건은 하기 표 1 및 2에 기재된 철심의 최고온도 및 유지시간을 충족하도록 행하였다. 이후, 철심을 열처리로 내에서 로냉한 후, 열처리 로를 개방하여 공냉을 행하였다. 마지막으로, 상기 최외곽에 구비되고 고정을 위해 사용된 한장의 방향성 전기강판을 제거하여 권철심을 제작하였다. 이렇게 제조된 권철심을 이용한 변압기를 제조하여, 변압기 권선부의 1차측 혹은 2차측 중, 전압이 낮은 단자측을 기준으로 해당 권선에 정격 전압을 흘리고, 다른 권선은 개방한 상태에서 발생하는 전력 손실을 측정하였다. 이로부터 측정된 값을 무부하손실로서 하기 표 1, 2에 기재하였다.
한편, 효과의 비교를 위해, 본원 실시예 1의 무부하손실 값을 100%로 설정하였고, 실시예 1을 기준으로 동일한 철심 소재 및 철심 사용량을 사용하되, 표 1, 2에 기재된 조건만을 달리하여 각 실험예에 대한 무부하손실의 상대적인 값을 나타내었다.
No. 계단의 수 철심 형상 (L:W) 열처리 시, 철심의 최고온도 및 유지시간 무부하손실
비교예 1 4개 직사각형 (1.6:1) 820℃, 2시간 108.6%
비교예 2 6개 직사각형 (1.6:1) 820℃, 2시간 106.7%
비교예 3 6개 직사각형 (1.6:1) 840℃, 2시간 107.7%
비교예 4 6개 직사각형 (1.6:1) 860℃, 2시간 109.1%
비교예 5 6개 직사각형 (2.25: 1) 820℃, 2시간 107.3%
실시예 1 10개 정사각형 (1:1) 800℃, 1시간 100%
실시예 2 9개 정사각형 (1:1) 800℃, 1시간 101.1%
실시예 3 12개 정사각형 (1:1) 800℃, 1시간 100.7%
비교예 6 8개 직사각형 (1.6:1) 800℃, 1시간 105.7%
비교예 7 8개 정사각형 (1:1) 800℃, 1시간 103.8%
비교예 8 13개 직사각형 (1.6:1) 800℃, 1시간 106.3%
비교예 9 13개 정사각형 (1:1) 800℃, 1시간 104.2%
비교예 10 14개 정사각형 (1:1) 820℃, 2시간 105.2%
비교예 11 6개 직사각형 (1.6:1) 760℃, 2시간 108.2%
비교예 12 8개 정사각형 (1:1) 800℃, 40분 형상불량
비교예 13 8개 정사각형 (1:1) 800℃, 3시간 105.1%
상기 표 1에 따르면, 본원 실시예 1~3은 방향성 전기강판의 적층 방향으로 자른 적층체의 단면이 정사각 형상이고, 동시에 계단의 수가 9~12개를 충족함으로써, 대량 생산 기술로서 적합하였다. 뿐만 아니라, 무부하손실 역시 가장 적어 변압기 성능이 우수함을 확인하였다.
반면, 종래의 방법으로 제조된 비교예 1~5의 경우, 방향성 전기강판의 적층 방향으로 자른 적층체의 단면이 직사각 형상이고, 계단의 수가 4~6개인 경우로서, 무부하손실이 큼을 확인하였다.
또한, 비교예 6 및 8은 방향성 전기강판의 적층 방향으로 자른 적층체의 단면이 직사각 형상이면서, 계단의 수가 각각 8개 및 13개인 경우로서, 계단의 수가 너무 많아 적층체의 단면을 직사각 형상으로 제작하는 것이 용이하지 않았을 뿐만 아니라, 양산 기술로는 적합하지 못한 것이었다. 또한, 무부하 손실 역시 본원 실시예들에 비해 큰 것을 확인하였다.
또한, 비교예 7, 9 및 10은 방향성 전기강판의 적층 방향으로 자른 적층체의 단면이 정사각 형상이지만, 계단의 수가 9개 미만이거나 12개를 초과하여 본 발명의 범위를 충족하지 못하는 경우이다. 상기 비교예 7, 9 및 10의 경우, 상기 단면 형상이 정사각 형상을 충족하더라도 무부하손실이 본원 실시예들에 비해 커서 성능이 좋지 못하였다. 상기 실험예를 통해, 상기 단면 형상이 정사각 형상인 경우로서, 고조파 생성분과 철심 이격부의 자기 저항이 최소화 되는 조건은 계단의 수가 9~12개 범위인 것을 확인하였다.
한편, 비교예 11은 방향성 전기강판의 적층 방향으로 자른 적층체의 단면이 직사각 형상이고, 계단의 수가 6개인 경우로서, 열처리 시 최고 온도의 조건을 충족하지 못하였고, 이에 따라 무부하손실이 급격히 증가하였다.
또한, 비교예 12는 방향성 전기강판의 적층 방향으로 자른 적층체의 단면이 정사각 형상이고, 계단의 수가 8개인 경우로서, 열처리 시의 유지시간이 너무 짧아서 가공 형상이 고정되지 않는 형상 불량이 발생하였고, 무부하손실의 측정이 불가능했다.
또한, 비교예 13은 방향성 전기강판의 적층 방향으로 자른 적층체의 단면이 정사각 형상이고, 계단의 수가 8개인 경우로서, 열처리 시의 유지시간이 너무 길어 무부하손실이 증가함을 확인하였다.
이어서, 상기 표 1의 제조방법과 동일한 방법으로 철심 형상이 정사각 형상(L:W=1:1)이고, 계단의 수가 10개인 권철심을 제작하되, 하기 표 2의 조건으로 철심 이격부의 간격, 중공부의 한변 길이, 중첩길이 및 총 계단길이를 제어하는 것 외에는, 전술한 표 1의 실험예들과 동일한 방법으로 권철심을 제조하였다. 이 때 열처리 시 최고 온도는 800℃이고, 유지 시간은 1시간이었다. 이렇게 제조된 권철심을 이용하여 변압기를 제작하고, 이에 대한 무부하손실을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
이때, 하기 표 2에서는 실시예 8의 무부하손실을 기준 값으로 설정하여 100%로 정의하였고, 나머지 실시예 4~7은 상기 실시예 8에 대한 상대적인 무부하손실 값을 측정하여 나타내었다.
No. 철심 형상 (L:W) 계단의 수 철심 이격부의 간격(Lg)
[㎜]		 중공부의 한 변 길이(IL)
[㎜]		 중첩 길이 (Lovl)
[㎜]		 총 계단의 길이 (Ltsl)
[㎜]		 무부하 손실
실시예 4 정사각형 (1:1) 10개 2㎜ 230 20.54 225.4 103.1%
실시예 5 정사각형 (1:1) 10개 2㎜ 230 8.35 103.5 103.6%
실시예 6 정사각형 (1:1) 10개 1㎜ 230 21.54 225.4 102.2%
실시예 7 정사각형 (1:1) 10개 1㎜ 230 17.4 184 99.6%
실시예 8 정사각형 (1:1) 10개 1㎜ 230 19.7 207 100%
비교예 14 정사각형
(1:1)		 8개 2㎜ 230 8.35 103.5 106.1%
상기 표 2에서와 같이, 철심의 간격이 1.5㎜ 이하인 실시예 6~8은, 철심의 간격이 1.5㎜를 초과하는 실시예 4 및 5에 비하여 무부하손실이 보다 저감됨을 확인하였다.
또한, 전술한 관계식 1 및 2 중 적어도 하나를 충족하는 실시예 7 및 8의 경우, 실시예 4~6에 비하여 무부하손실이 보다 저감됨을 확인하였다.
한편, 방향성 전기강판의 적층 방향으로 자른 적층체의 단면이 정사각 형상이나, 계단의 수가 본 발명의 범위를 충족하지 않는 비교예 14의 경우, 무부하손실이 가장 컸고, 이에 따라 성능이 가장 좋지 않음을 확인하였다.
1: 방향성 전기강판
2: 각 방향성 전기강판의 양 말단
10: 원형으로 가공된 구조체 (또는 원형 코어)
11: 철심 이격부
20: 직사각 형상으로 가공된 구조체 (또는 직사각형 코어)
A: 철심 이격부가 구비되는 측의 방향성 전기강판의 적층 단면
B: 성형된 권철심의 철손이 급격히 상승하는 부위
100: 가압부
110: 열처리로
30: 철심 이격부
40: 철심 이격부가 개방된 코어
50: 권선부
X: 방향성 전기강판의 적층 방향
Y: 방향성 전기강판의 적층 방향과 수직인 어느 일 방향
Z: 인접한 어느 2개의 단위의 각 말단끼리의 간격
61: 방향성 전기강판의 외선
62: 방향성 전기강판의 내선
M: 제1 방향으로의 최단 거리
N: 제2 방향으로 의 최단 거리
x: 제1 방향
y: 제2 방향
200: 권철심
301: 적층체
302: 중공부
303: 선택된 어느 하나의 방향성 전기강판
Q: 굴곡부
R: 제2 방향과 평행한 2개의 직선부
S: 제1 방향과 평행한 2개의 직선부
400: 권선부
500: 권철심 변압기

Claims (15)

  1. 양 말단이 서로 마주하는 방향성 전기강판의 적층체를 포함하고,
    상기 적층체를 상기 방향성 전기강판의 적층 방향으로 자른 사각 형상의 단면을 기준으로, 상기 단면의 어느 한 변과 평행한 제1 방향으로의 최단 거리 및 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로의 최단 거리의 비가 0.9:1~1.1:1이고,
    상기 적층체는 계단의 수가 9~12개가 되도록 계단식으로 방향성 전기강판을 적층한 부분을 포함하는, 권철심.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 적층체에 있어서, 각 방향성 전기강판의 양 말단 사이에는 각각의 철심 이격부가 구비되고,
    상기 철심 이격부는 상기 방향성 전기강판의 적층 방향을 따라 계단식으로 경사지게 배치되는, 권철심.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 철심 이격부의 간격은 1.5㎜ 이하인, 권철심.
  4. 청구항 1에 있어서,
    하나의 계단을 이루는 방향성 전기강판의 수는 1개 이상인, 권철심.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 적층체에 있어서, 각 방향성 전기강판의 양 말단 사이에 구비되는 각각의 철심 이격부는 하나의 방향성 전기강판을 기준으로 1개 존재하는, 권철심.
  6. 청구항 1에 있어서,
    하기 관계식 1을 충족하는, 권철심.
    [관계식 1]
    (IL×0.5)/Ns - Lg < Lovl < (IL×0.95)/Ns - Lg
    (상기 관계식 1 중, IL은 상기 적층체의 내부에 구비된 중공부를 방향성 전기강판의 적층 방향과 동일한 방향으로 잘랐을 때 형성된 사각 형상의 단면을 기준으로, 상기 단면의 어느 한 변과 평행한 제1 방향으로의 최단 거리 및 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로의 최단 거리의 평균값을 나타낸다. 또한, Ns는 계단의 수를 나타내고, Lg는 철심 이격부의 간격을 나타낸다. 또한, Lovl은 방향성 전기강판의 적층 방향을 따라 인접한 2개의 강판을 기준으로, 상기 2개의 강판에 각각 구비되는 철심 이격부의 사이에 중첩되는 강판의 짧은 측의 간격을 나타낸다.)
  7. 청구항 1에 있어서,
    하기 관계식 2를 충족하는, 권철심.
    [관계식 2]
    0.5×IL ≤ Ltsl ≤ 0.95×IL
    (상기 관계식 2 중, IL은 적층체의 내부에 구비된 중공부를 방향성 전기강판의 적층 방향과 동일한 방향으로 잘랐을 때 형성된 사각 형상의 단면을 기준으로, 상기 단면의 어느 한 변과 평행한 제1 방향으로의 최단 거리 및 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로의 최단 거리의 평균값을 나타낸다. 또한, Ltsl는 상기 방향성 전기강판을 계단식으로 적층한 하나의 반복 단위에 포함되는, 다수의 철심 이격부의 간격(Lg)과 다수의 중첩 길이(Lovl)를 합한 영역을 나타낸다. 이때, 상기 다수의 중첩 길이(Lovl)은 강판의 적층 방향을 따라 인접한 2개의 강판을 기준으로, 상기 2개의 강판에 각각 구비되는 철심 이격부의 사이에 중첩되는 강판의 짧은 측의 간격을 나타낸다.)
  8. 계단의 수가 9~12개가 되도록 방향성 전기강판을 계단식으로 적층한 부분을 포함하는 구조체를 준비하는 단계;
    상기 구조체의 양 말단이 서로 마주하도록 가공하여, 가공된 구조체를 형성하는 단계;
    상기 가공된 구조체의 최외곽에 구비된 방향성 전기강판의 양 말단을 고정하여, 양 말단이 고정된 구조체를 형성하는 단계;
    상기 양 말단이 고정된 구조체에 대하여, 상기 방향성 전기강판의 적층 방향으로 자른 사각 형상의 단면을 기준으로, 상기 단면의 어느 한 변과 평행한 제1 방향으로의 최단 거리 및 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로의 최단 거리의 비가 0.9:1~1.1:1을 충족하도록 형상 가공하는 단계; 및
    상기 형상 가공 후, 열처리하여 응력제거 소둔을 실시하는 단계;
    를 포함하는, 권철심의 제조방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 형상 가공하는 단계는 상기 양 말단이 고정된 적층체를 가공 지그에 삽입하여 4면의 가압부에 힘을 가하여 사각 형상으로 가공하되, 사각 형상의 네 모서리에 가해지는 응력이 동일하도록 제어하는, 권철심의 제조방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 형상 가공하는 단계는 상기 양 말단이 고정된 구조체를 가공 지그에 삽입한 후, 좌우의 가압부로 먼저 1차 가압하여 초기 구조를 형성하고, 이어서 상하의 가압부로 2차 가압하는 것을 하나의 주기로 하여, 상기 주기를 2회 이상 반복하는, 권철심의 제조방법.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 응력제거 소둔을 실시하는 단계는, 환원성 분위기의 열처리로 내에 상기 가공체를 배치하는 단계; 및 열처리를 하여 가공체의 온도를 780~800℃로 상승시키고 1~2시간 동안 유지한 후, 열처리로 내에서 냉각하는 단계를 포함하는, 권철심의 제조방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 냉각은 300℃ 이상의 고온 구간에서 1차 냉각 속도로 1차 냉각하는 단계; 및 300℃ 이하의 저온 구간에서 상기 1차 냉각 속도보다 빠른 냉각 속도로 2차 냉각하는 단계를 포함하여 수행되는, 권철심의 제조방법.
  13. 청구항 8에 있어서,
    응력제거 소둔 후에, 상기 양 말단이 고정된 구조체를 형성하는 단계에서 고정하기 위해 사용된 최외곽에 구비된 방향성 전기강판을 제거하는 단계를 더 포함하는, 권철심의 제조방법.
  14. 청구항 1의 권철심; 및 권철심의 주위에 감겨서 구비되는 권선부;를 포함하는 권철심 변압기.
  15. 청구항 8의 권철심을 제조하는 단계; 및 상기 권철심의 주위에 코일을 감아 권선부를 형성하는 단계;를 포함하는 권철심 변압기의 제조방법.
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