KR20220030413A - 전자파 차폐필터 - Google Patents

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KR20220030413A
KR20220030413A KR1020200110167A KR20200110167A KR20220030413A KR 20220030413 A KR20220030413 A KR 20220030413A KR 1020200110167 A KR1020200110167 A KR 1020200110167A KR 20200110167 A KR20200110167 A KR 20200110167A KR 20220030413 A KR20220030413 A KR 20220030413A
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Abstract

전자파 차폐필터를 개시한다.
본 실시예는 필터의 내부에 차폐면의 외부와 내부를 결정하는 차폐경계면이 높은 전기 도전성을 가지며 상자성체 또는 반자성체 성질을 갖는 소재로 구성이 되어 교류 또는 고주파 자기장을 외부에서 내부로 전달하며 전자파차폐시설 외부와 내부의 전기장과 자기장을 차폐하는 구조를 갖는 전력 및 통신용 전자파 차폐필터를 제공한다.

Description

전자파 차폐필터{Filter for Shielding Electro-Magnetic Wave}
본 발명의 일 실시예는 전자파 차폐필터에 관한 것이다.
이하에 기술되는 내용은 단순히 본 실시예와 관련되는 배경 정보만을 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것이 아니다.
일반적으로 전자파 차폐시설의 차폐효과 성능을 검증하기 위해서는 EEEE-std-299 또는 MIL-STD-188-125-1/2, 국립전파연구원 고시 제2016-10와 같은 규격에 따라 차폐시험 실시하여 전자파 차폐시설의 차폐 성능을 확인한다.
전자파 차폐시설은 기본적으로 외부와 내부가 전기적으로 분리가 되어 있으며, 외부의 전자파 환경에서 시설 내부의 서버나 통신 장비가 영향을 받지 않도록 설계가 된 시설로 인력이나 장비의 이동을 위한 차폐도어와 내부로 전력 공급이나 통신을 하기 위한 차폐필터를 이용하여 차폐시설 내부와 외부가 연결이 된다.
여기서, 사용되는 기존의 일반적인 전자파 차폐필터는 저역통과필터를 사용하여 전자파 차폐를 원하는 10kHz~100kHz 이상부터 수~18 GHz까지 대역의 고대역은 차단하고, 전력공급과 같이 60Hz 의 낮은 주파수는 통과하는 저역통과 필터를 일반적으로 사용하고, 저역통과필터의 차단주파수보다 높은 통신 대역 주파수(예; 300MHz)인 경우는 광전 변환 후 광케이블을 통하여 입력하고 다시 전광 변환을 하여 전자파 차폐를 유지하는 방식으로 차폐시설 내부와 외부를 연결한다.
일반적으로 군용 EMP 차폐필터로 사용되는 저역통과방식 전자파 차폐필터는 3dB 손실을 갖는 차단주파수가 10kHz 부근이다.
본 실시예는 필터의 내부에 차폐면의 외부와 내부를 결정하는 차폐경계면이 높은 전기 도전성을 가지며 상자성체 또는 반자성체 성질을 갖는 소재로 구성이 되어 교류 또는 고주파 자기장을 외부에서 내부로 전달하며 전자파차폐시설 외부와 내부의 전기장과 자기장을 차폐하는 구조를 갖는 전력 및 통신용 전자파 차폐필터를 제공하는 데 목적이 있다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 전자파 차폐시설의 한쪽 차폐 벽면에 설치되는 도전성 상자성체 또는 반자성체; 상기 도전성 상자성체 또는 반자성체를 중심으로 서로 대칭으로 대치되는 형태로 배치되는 1차 코어와 2차 코어; 상기 1차 코어에 권취되는 1차 코일; 상기 2차 코어에 권취되는 2차 코일; 및 상기 1차 코어, 상기 1차 코일, 상기 2차 코어, 상기 2차 코일, 상기 도전성 상자성체 또는 반자성체를 포함하는 외곽 함체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐필터를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 필터의 내부에 차폐면의 외부와 내부를 결정하는 차폐경계면이 높은 전기 도전성을 가지며 상자성체 또는 반자성체 성질을 갖는 소재로 구성이 되어 교류 또는 고주파 자기장을 외부에서 내부로 전달하며 전자파차폐시설 외부와 내부의 전기장과 자기장을 차폐하는 구조를 갖는 전력 및 통신용 전자파 차폐필터를 제공하는 효과가 있다.
도 1은 본 실시예에 따른 E형 코어를 포함하는 전자파 차폐필터를 나타낸 도면이다.
도 2는 일반적으로 사용되는 저역통과필터형 전자파 차폐필터를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 실시예에 따른 I형 코어를 포함하는 전자파 차폐필터를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 실시예에 따른 ㄷ형 코어를 포함하는 전자파 차폐필터를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 실시예에 따른 E형 코어를 사용하는 3상 전원 공급용 전자파 차폐필터를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 실시예에 따른 차폐시설의 차폐벽면이 상자성체, 반자성체, 또는 차폐섬유로 구성된 경우 직접 접촉하는 방식으로 전자파 차폐를 유지하면서 전원 공급 및 통신을 하는 전자파 차폐필터를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 실시예에 따른 차폐 필터를 구성하기 위한 자장을 전달하기 위한 1차 및 2차 E코어를 입체적인 원형으로 변형한 코어를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 실시예에 따른 전자파 차폐필터용 E형 원형코어의 예시도이다.
이하, 본 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 실시예에 따른 E형 코어를 포함하는 전자파 차폐필터를 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 E형 코어를 포함하는 전자파 차폐필터(100)는 전자파 차폐시설(101), E형 1차 코어(102), 1차 코일(103), E형 2차 코어(104), 2차 코일(105), 도전성 상자성체 또는 반자성체(106), 전자파 차폐 도어(107), 전자파 차폐 필터의 외곽 함체(108), 홀(109)을 포함한다. E형 코어를 포함하는 전자파 차폐필터(100)에 포함된 구성요소는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
E형 코어를 포함하는 전자파 차폐필터(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 전자파 차폐시설의 한쪽 차폐 벽면에 필터를 설치할 때 1차 코일(103)과 1차 코어(102) 및 2차 코일(105)과 2차 코어(104)의 중심에 도전성 저투자율 물질(106,306,406,506)(예컨대, 상자성체나 반자성체인 알루미늄 판이나 구리판)을 설치하여 전자파 차폐는 유지하면서 1차 코일(103)과 2차 코일(105) 간의 자기장은 통과할 수 있도록 한다.
1차 코일(130)과 1차 코어(102) 측에 전력이나 통신을 위한 신호를 인가하면 자기장으로 변경이 되어 도전성 저투자율 물질(106)을 통과하여 2차 코일(105)과 2차 코어(104)로 전달된다. 도전성 저투자율 물질(106)도 전기 전도도가 높은 도전성을 유지하기 때문에 전자파는 통과를 하지 못하므로 전자파 차폐를 유지 가능하다.
본 실시예에 따른 E형 코어를 포함하는 전자파 차폐필터(100)를 구성하는 경우, 도 2에 도시된 바와 같은 저역통과필터(200)에 포함되는 필요한 커먼초크(201), 노멀초크(205,206) X-캐패시터(202,204), Y-캐피시터(203), 낙뢰보호기(207,208)를 구비한 필요가 없게된다.
저역통과필터(200)는 더욱이 낮은 주파수부터 차폐를 하기 위해서 X-캐패시터(202,204)의 용량이 커져야 되고, 낙뢰나 EMP 보호를 위하여 어레스터나 MOV와 같은 고전압 보호기(207,208) 등이 필요하고, 이렇게 되면 누설 전류가 증가하여 무부하시에도 소비되는 전력이 증가하게 된다.
본 실시예에 따른 전자파 차폐필터(100)는 1차 코일단(102,103)과 2차 코일단(104,105)이 차폐 경계면(106,306,406,506)을 중심으로 이격되어 자기 회로의 불연속점구간이 발생함으로써 자기 손실이 발생하여 효율이 저하되는 현상이 있겠지만 일정 손실(10~30%)을 용인할 수 있다.
전력용 필터의 경우도 일부 전력효율이 저하되는 문제가 발생하겠지만, 저역통과필터(200)는 상시 누설전류(X-캐패시터에 기인하는 현상)가 이보다 훨씬 더 크고, 2차측에 1:1 변압기를 적용해야 하므로 상시 소비하는 전력이 더 크기 때문에 본 실시예에 따른 자계통과방식 전자파 차폐필터가 전체적이고 상대적인 효율이 더 좋다.
더욱이 저역통과필터(200)에 포함되는 소자들 특히 낙뢰보호기(207,208), X-캐패시터 등은 수명이 있어 영구적으로 사용이 불가능하고, 손상시 주기적으로 교체가 필요한 부품들인데, 이러한 부품들이 본 실시예에 따른 전자파 차폐필터(100)를 적용하여 필요없어지므로, 차폐시설 내부의 장비들을 중단없이 사용이 가능하다.
도전성 상자성체 또는 반자성체(106)는 전자파 차폐시설(101)의 한쪽 차폐 벽면에 설치된다.
1차 코어(102)는 도전성 상자성체 또는 반자성체(106)를 중심으로 2차 코어(104)와 서로 대칭으로 대치되는 형태로 배치된다. 1차 코일(103)는 1차 코어(102)에 권취된다. E형 1차 코어(102) 중 분기되는 하나의 코어에만 1차 코일(103)이 세로형태로 권취된다.
2차 코어(104)는 도전성 상자성체 또는 반자성체(106)를 중심으로 1차 코어(102)와 서로 대칭으로 대치되는 형태로 배치된다. 2차 코일(105)는 2차 코어(104)에 권취된다. E형 2차 코어(104) 중 분기되는 하나의 코어에만 2차 코일(105)이 세로형태로 권취된다.
외곽 함체(108)는 1차 코어(102), 1차 코일(103), 2차 코어(104), 2차 코일(105), 도전성 상자성체 또는 반자성체(106)를 포함한다. 도전성 상자성체 또는 반자성체(106)는 도전성 저투자율 물질로 구성된다.
전자파 차폐 도어(107)는 전자파 차폐시설(101)의 다른 벽면에 설치된다. 도전성 상자성체 또는 반자성체(106)는 중심에 도전성 저투자율 물질(106,306,406,506)(예컨대, 상자성체나 반자성체인 알루미늄 판이나 구리판)을 설치하여 전자파 차폐를 유지하면서 1차 코일(103)과 2차 코일(105) 간의 자기장을 통과시킨다.
외곽 함체(108, 308, 408, 508)의 일측에 형성되어 1차 인입선을 1차 코일(103)에 연결하도록 형성되는 홀(109), 외곽 함체(108, 308, 408, 508)의 타측에 형성되어 2차 인입선을 2차 코일(105)에 연결하도록 형성되는 홀(109)이 형성된다. 홀(109,309,409,509)이 외곽 함체(108, 308, 408, 508)에 존재해도 코일 구성 성분이 (구리나 알루미늄과 같은) 저투자율을 갖는 상자성체나 반자성체인 도체인 경우 차폐필터 함체(108, 308, 408, 508)로 인입해도 자기장이 유기되지 않아 자기장 차폐가 유지되도록 한다.
외곽 함체(108, 308, 408, 508)는 철, 니켈 중 적어도 하나 이상을 포함하는 강자성체로 구성하여 자기장 차폐도 보완한다.
E형 1차 코어(102, 502, 602), ㄷ형 1차 코어(402), I형 1차 코어(302), E형 2차 코어(104, 504, 604), ㄷ형 2차 코어(404), I형 2차 코어(304)는 전력용으로 적용될 때 적층형 강판 재질이 적용되며, 고주파수 통신용으로 적용될 때 ZnMn, NiMn 중 적어도 하나를 포함하는 페라이트 재질이 적용된다.
도 2는 저역통과필터를 포함하는 전자파 차폐필터를 나타낸 도면이다.
저역통과필터(200)는 낙뢰보호기(207,208), 노멀초크(205,206), X-캐패시터(202,204), Y-캐피시터(203), 커먼초크(201), 변압기(213)를 포함한다. 저역통과필터(200)에 포함된 구성요소는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2에 도시된 바와 같이, 저역통과필터(200)는 저역통과필터를 이용하여 전력 또는 전기적인 통신신호를 통과시키고, 차폐하고자 하는 신호를 저역통과필터의 차단대역에서 차폐가 되도록 한다.
저역통과필터(200)는 자기장을 통과시키면서 전기장을 차단하는 변형된 변압기(Transformer) 구조의 필터로 바꾸면 구조가 매우 간단해진다. 저역통과필터(200)의 구조변경에 따라 경제적인 비용도 낮아지며 낮은 주파수부터 높은 주파수의 전자파를 구분하지 않고 전주파수 대역에서 고감쇄 차폐가 가능해진다.
저역통과필터(200)의 구성시 낮은 주파수의 차단을 위해서는 큰 값의 용량성 소자가 필요하여 누설전류가 커지는 에너지 손실 문제도 해결된다. 차폐시설이 필터의 구성이 기인한 특성으로 완전히 분리되어 있기 때문에 서지 보호소자나 낙뢰보호기(207,208) 등이 필요하지 않으며, 이들 소자들은 주기적으로 교체가 필요한 반면, 고안한 방법으로 필터를 구성할 경우 반영구적으로 사용이 가능하며 유지비가 필요하지 않다.
더욱이 HEMP(High-attitude Electro-Magnetic Pule, 고고도 핵분열 상황)와 같은 군시설 보호에서는 요구하는 주파수 스펙트럼은 10kHz ~ 400MHz이지만 실제 펄스의 스펙트럼은 직류(0Hz) ~ 400MHz이고 저역통과필터 방식으로는 이를 해결할 수 없기 때문에 어쩔 수 없이 차단 시작 주파수를 10kHz로 설정하고 고전압 제한기 등을 적용하고 있다.
저역통과필터(200)를 이용한 전자파 차폐필터(220)는 차폐 경계면에 도전성 상자성체 또는 반자성체를 활용하여 자기장은 통과하면서 전기장은 차단하는 변압기 구조의 1차 코일과 2차 코일을 분리하는 형태로 변경하면 구조가 간단해지게 된다. 전자파 차폐필터(220) 내의 저역통과필터(200)의 구조를 변경하면 경제적인 방법으로 구성이 가능하며 전자파 차폐시설 내부와 외부를 직류대역부터 초고주파 대역(30GHz 이상) 까지 모든 대역을 완벽하게 전자파 환경으로부터 분리할 수 있다.
전자파 차폐필터(100)는 필터 구성상 필요한 용량성 소자와 유도성 소자가 필요 없고, 특히 외부 강한 임펄스성 충격에 의한 보호 장치인 낙뢰보호기나 EMP 보호장치(207)가 필요가 없어진다. 전자파 차폐필터(100) 내부의 소자들은 수명이 있는 소자들로 주기적인 교체가 필요하여 전자파 차폐시설 내부에서 운영 중인 장비의 전원을 차단해야 소모품을 교체할 수 있으나 이러한 불필요한 조치를 하지 않아도 되는 것이 가장 큰 장점이다.
기존 낮은 주파수부터(예; 10kHz~100kHz) 차단하는 저역통과필터(200)를 적용할 경우 X-캐패시터(202,204)의 용량을 크게 해야 차폐특성을 확보할 수 있기 때문에 이에 수반하여 전자파 차폐시설 내부의 2차 측의 누설전류가 커진다.
차폐시설(210) 내의 인력 안전이나 장비 보호를 위하여 누전차단기를 설치해야 하는데 어떤 조치 없이 누전차단기기를 설치하면 누설 전류로 인하여 누전차단기가 차단되어 정상적으로 동작을 하지 못하는 문제가 있어서 차폐시설 내부에 1-2차단을 분리하는 1:1 변압기(213)도 추가로 설치해야 될 필요가 있는데, 본 실시예와 같은 구조를 가질 경우 1-2차가 완벽하게 분리가 되어 1:1 분리 변압기(213)도 설치할 필요가 없어진다.
저역통과필터(200) 방식 대비 본 실시예에 따른 전자파 차폐필터(100)의 가장 확연하게 달라질 수 있는 차이점은 20Hz ~ 100kHz 대역부터 차폐를 100dB 이상 유지할 수 있다. 저역통과필터(200)는 100dB의 차폐성능을 갖으려면 100kHz 이상부터는 가능하지만 고차 필터로 설계를 하더라도 차단주파수가 20Hz~10kHz 대역 주파수부터 차단하는 특성을 갖는 필터의 특성상 이 대역에서 고감쇄 차폐를 유지하는 것은 불가능하다. 따라서, 20Hz ~ 10kHz 대역에서 저역통과필터 방식으로는 전자파 차폐가 어렵기 때문에 고출력 임펄스가 인입되면 고전압 제한기 역할을 하는 낙뢰보호기(Arrestor)나 MOV 등 EMP 보호기를 사용하여 고전압을 제한하여 입력된 고전압을 그라운드로 경로를 바꾸어 출력쪽으로 가지 않고 그라운드로 보내는 보호용 소자를 사용한다.
하지만, 자계 전달방식 전자파 차폐필터(100)는 전자파 차폐방식의 구조자체가 완전히 다르기 때문에 낙뢰보호기나 EMP 보호회로 없이도 10kHz는 물론이고 직류부터 고감쇄(100dB 이상) 차폐가 가능하다.
저주파 대역(10kHz~20MHz)의 자기장의 차폐의 경우 거리에 민감하기 때문에서 본 고안에서 제시한 자계를 이용한 필터의 외부함(108,308,409,508)을 충분히 크게 만들면(예컨대, 0.6x0.6x0.6m) 자기장 차폐율을 더 개선할 수 있다.
전자파 차폐필터(100)는 전력공급용 전원선뿐 아니라 유선 전화선의 전자파 차폐와 차동신호(Differential Signal) 또는 고주파수를 사용하는 통신 신호선의 전자파 차폐에도 적용이 가능한데, 전송하려는 주파수가 높아지면 전력용으로 사용하는 철심코어 대신 ZnMn이나 NiMn 타입의 페라이트 재질의 코어를 적용해야 한다.
자계전달형 전자파차폐 필터는 손상되기가 어려운 수동소자만으로 구성이 되기 때문에 2차측 코일이 과부하로 탄화되지만 않는다면 영구적으로 사용이 가능하고, 1차 코일단과 2차 코일단으로만 구성이 되기 때문에 유지 보수가 거의 필요 없는 간단한 구조를 갖는다.
도 3은 본 실시예에 따른 I형 코어를 포함하는 전자파 차폐필터를 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 I형 코어를 포함하는 전자파 차폐필터(300)는 전자파 차폐시설(301), I형 1차 코어(302), 1차 코일(303), I형 2차 코어(304), 2차 코일(305), 도전성 상자성체 또는 반자성체(306), 전자파 차폐 도어(307), 전자파 차폐 필터의 외곽 함체(308), 홀(309)을 포함한다. I형 코어를 포함하는 전자파 차폐필터(300)에 포함된 구성요소는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3과 같이 I형 코어를 사용하여 전자파 차폐필터를 적용하는 것이 가능하며 1차 코일(303), 1차 코어(302), 2차 코일(305), 2차 코어(304), 도전성 저투자율 물질(306)로 구성 가능하다. I형 1차 코어(302)에 1차 코일(303)이 세로형태로 권취된다. I형 2차 코어(304)에 2차 코일(305)이 세로형태로 권취된다.
도 4는 본 실시예에 따른 ㄷ형 코어를 포함하는 전자파 차폐필터를 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 ㄷ형 코어를 포함하는 전자파 차폐필터(400)는 전자파 차폐시설(401), ㄷ형 1차 코어(402), 1차 코일(403), ㄷ형 2차 코어(404), 2차 코일(405), 도전성 상자성체 또는 반자성체(406), 전자파 차폐 도어(407), 전자파 차폐 필터의 외곽 함체(408), 홀(409)을 포함한다. ㄷ형 코어를 포함하는 전자파 차폐필터(400)에 포함된 구성요소는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
도 4에 도시된 바와 같이, ㄷ형 코어를 사용하여 전자파 차폐필터를 적용하는 것이 가능하며 1차 코일(403) 과 1차 코어(402) 및 2차 코일(405)과 2차 코어(404) 도전성 저투자율(406) 소재로 구성 가능하다. ㄷ형 1차 코어(402)에 1차 코일(403)이 가로형태로 권취된다. ㄷ형 2차 코어(404)에 2차 코일(405)이 가로형태로 권취된다.
도 5는 본 실시예에 따른 E형 코어를 사용하는 3상 전원 공급용 전자파 차폐필터를 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 E형 코어를 포함하는 전자파 차폐필터(500)는 전자파 차폐시설(501), E형 1차 코어(502), 1차 코일(503), E형 2차 코어(504), 2차 코일(505), 도전성 상자성체 또는 반자성체(506), 전자파 차폐 도어(507), 전자파 차폐 필터의 외곽 함체(508), 홀(509)을 포함한다. E형 코어를 포함하는 전자파 차폐필터(500)에 포함된 구성요소는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
도 5에 도시된 바와 같이, E형 코어를 사용하여 3상 전력용 전자파 차폐필터를 적용하는 것도 가능하다. 상자성체나 반자성체로만 구성할 경우 자기장 차폐가 안 되기 때문에 도 1, 도 3, 도 4, 도 5에 도시된 외부 함체(108, 308, 408, 508)는 강자성체 소재를 사용하여 구성하여 내부 도전성 저투자율 소재가 막지 못하는 자계 성분을 차단하는 역할을 할 수 있다. 구성 함체 1차 인입선과 2차 인입선으로 인한 홀(109,309,409,509)이 존재해도 코일 구성 성분이 구리나 알루미늄과 같은 저투자율을 갖는 상자성체나 반자성체인 도체인 경우 차폐필터 함체(108, 308, 408, 508)로 인입해도 자기장이 유기되지 않아 자기장 차폐가 유지된다. 3상 전원 공급용으로 적용되는 E형 1차 코어(502) 중 분기되는 세 개의 코어 모두에 1차 코일(503)이 세로형태로 권취된다. 3상 전원 공급용으로 적용되는 E형 2차 코어(504) 중 분기되는 세 개의 코어 모두에 2차 코일(505)이 세로형태로 권취된다.
도 6은 본 실시예에 따른 차폐시설의 차폐벽면이 상자성체, 반자성체 또는 차폐섬유로 구성된 경우 직접 접촉하는 방식으로 전자파 차폐를 유지하면서 전원 공급 및 통신을 하는 전자파 차폐필터를 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 전자파 차폐필터(600)는 상자성체나 반자성체 또는 차폐섬유로 구성된 전자파 차폐시설(601), E형 1차 코어(602), 1차 코일(603), E형 2차 코어(604), 2차 코일(605), 전자파 차폐 도어(607), 상자성체나 반자성체 또는 비도전체로 구성된 전자파 차폐 필터의 외곽 함체(608), 홀(609), 영구 자석(611,612,613,614)을 포함한다. 전자파 차폐필터(600)에 포함된 구성요소는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
차폐시설의 차폐벽면이 상자성체(예컨대, 알루미늄)나 반자성체(예컨대, 구리) 또는 차폐섬유로 구성된 경우 직접 접촉하는 방식으로 전자파 차폐를 유지한다.
도 6에서의 차폐시설의 벽면(601)은 자계 차폐 등급이 낮은 경우 알루미늄이나 도전성 차폐섬유(주로 이동용 시설)를 이용하여 차폐벽면을 구성할 수 있는데, 이 경우 차폐필터의 외부 함체(608)는 알루미늄 등 도전성 소재는 물론이고 저렴한 폴리에틸렌, 폴리카보네이트, 아세탈 등의 비전도성 소재를 사용하여 구성할 수 있고, 1차 코일(603) 및 1차 코어(602)와 2차 코일(605) 및 2차 코어(604)가 차폐 벽면(601)과 대칭으로 접촉하는 것만으로도 자계를 전달할 수 있기 때문에 전자파를 차폐하면서 전력 공급이나 통신을 할 수 있는 차폐 필터의 역할을 한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 영구 자석(611,612,613,614)이나 걸쇠(클램프)를 활용하여 1차 코일단(602,603)과 2차 코일단(604,605)을 결합할 수 있다.
차폐시설(601)의 차폐벽면이 상자성체(예컨대, 알루미늄), 반자성체(예컨대, 구리) 또는 차폐섬유로 구성된 경우, 외부 함체(608)는 도전성 소재, 폴리에틸렌, 폴리카보네이트, 아세탈 중 적어도 하나를 포함하는 비전도성 소재를 포함하여 구성된다.
1차 코일(603), 1차 코어(602)와 2차 코일(605), 2차 코어(604)가 차폐시설(601)의 차폐벽면과 대칭으로 접촉하는 것만으로도 자계를 전달하고 전자파를 차폐하면서 전력 공급이나 통신을 수행하도록 한다. 영구 자석(611,612,613,614) 또는 걸쇠(클램프)를 적용하여 1차 코어(602)와 2차 코어(604)가 전자파차폐면에 대칭하는 형태로 직접 접촉하여 결합한다.
차폐시설(601)의 차폐벽면이 상자성체(예컨대, 알루미늄), 반자성체(예컨대, 구리) 또는 차폐섬유로 구성된 경우, 1차 코어(602)와 2차 코어(604)를 연결 홀 없이 차폐면에 대칭으로 직접 접촉하는 방식으로 자계 에너지를 전달한다.
도 7은 본 실시예에 따른 차폐 필터를 구성하기 위한 자장을 전달하기 위한 1차 및 2차 E코어를 입체적인 원형으로 변형한 코어를 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 E형 코어(700)는 원형 E 코어(701,702,703), 코일방(704), 코일 인입구(705,706)를 포함한다. E형 코어(700)에 포함된 구성요소는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
도 7에서는 E 코어를 입체구조인 원기둥형 구조로 변형하여 1차 코일과 2차 코일의 결합 각도가 맞지 않아 발생할 수 있는 자기 손실을 없애기 위하여 고안된 방법이며, 자계의 경로를 최대한 전달할 수 있는 구조이기 때문에 자기장의 전달 효율을 극대화할 수 있고, 자기장의 불연속점을 최소화하며, 자기장이 외부로 누출되는 것을 막을 수 있다. 측면상측도(701), 상측도(702), 측면도(703) 과 같은 형태로 구성이 되며 코일방(704)은 코일이 들어가는 위치이며, 코일 인입구(705,706)를 통하여 1차코일과 2차코일은 1차코어와 2차코어의 외부와 연결이 된다. 이 방식은 적층형 강판 코어 방식으로는 구성이 어려울 수 있으나 금속분말 코어 재질이나 페라이트 재질의 소재로는 구성이 가능하다.
E형 1차 코어(102, 502, 602), E형 2차 코어(104, 504, 604)는 내측 원기둥 코어와 외측의 원형태 코어로 형성된다. 내측 원기둥 코어 및 외측의 원형태 코어에 코일 인입구(705, 706)가 형성된다.
도 8은 본 실시예에 따른 전자파 차폐필터용 E형 원형코어의 예시도이다.
본 실시예에 따른 전자파 차폐필터용 E형 원형코어(800)는 1차 코일(802), 1차 코어(803), 2차 코일(804), 2차 코어(805)를 포함한다. 전자파 차폐필터용 E형 원형코어(800)에 포함된 구성요소는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
전자파 차폐필터용 E형 원형코어(800)는 코일에서 발생하는 자기장을 온전히 감싸는 구조가 되어 자계를 최대한 전송할 수 있고, 불연속 경로가 없도록 고안된 코어로 자계 불연속 경로가 최소화되어 자계 누설도 최소가 되며, 이에 따라 자계 전달 효율도 더욱 개선이 된다.
더욱이 자계전달형 차폐 필터의 1차단과 2차단 결합시 결합각도에 의하여 발생할 수 있는 자기장 전달 및 결합 손실도 최소화할 수 있다. 자계전달형 차폐필터를 구성하는 이 원형 E 코어는 전력용으로는 금속분말형태로 제작할 수 있고, 고주파수용 코어로는 페라이트 재질로 구성할 수 있다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
101, 210, 301, 401, 501 : 전자파 차폐시설
102, 302, 402, 502, 602,802 : 1차 코어(자기회로)
103, 303, 403, 503, 603,803 : 1차 코일
104, 304, 404, 504, 604,804 : 2차 코어(자기회로)
105, 305, 405, 505, 605,805 : 2차 코일
106, 306, 406, 506 : 도전성 상자성체 또는 반자성체(저투자율 물질)
107, 211, 307, 407, 507, 607 : 전자파 차폐 도어
108, 308, 408, 508 : 전자파 차폐필터의 외곽 함체
601 : 상자성체나 반자성체 또는 차폐섬유로 구성된 전자파 차폐시설
608 : 상자성체나 반자성체 또는 비도전체로 구성된 전자파 차폐필터의 외곽 함체
701,702,703,802,804 : 원형 E코어

Claims (15)

  1. 전자파 차폐시설의 한쪽 차폐 벽면에 설치되는 도전성 상자성체 또는 반자성체;
    상기 도전성 상자성체 또는 반자성체를 중심으로 서로 대칭으로 대치되는 형태로 배치되는 1차 코어와 2차 코어;
    상기 1차 코어에 권취되는 1차 코일;
    상기 2차 코어에 권취되는 2차 코일; 및
    상기 1차 코어, 상기 1차 코일, 상기 2차 코어, 상기 2차 코일, 상기 도전성 상자성체 또는 반자성체를 포함하는 외곽 함체;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐필터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 상자성체 또는 반자성체는
    중심에 도전성 저투자율 물질을 설치하여 전자파 차폐를 유지하면서 상기 1차 코일과 상기 2차 코일 간의 자기장을 통과시키는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐필터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 1차 코어는 E형 1차 코어, ㄷ형 1차 코어, I형 1차 코어 중 어느 하나가 적용되며, 상기 2차 코어는 E형 2차 코어, ㄷ형 2차 코어, I형 2차 코어 중 어느 하나가 적용되는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐필터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 E형 1차 코어 중 분기되는 하나의 코어에만 상기 1차 코일이 세로형태로 권취되며, 상기 E형 2차 코어 중 분기되는 하나의 코어에만 상기 2차 코일이 세로형태로 권취되는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐필터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 I형 1차 코어에 상기 1차 코일이 세로형태로 권취되며, 상기 I형 2차 코어에 상기 2차 코일이 세로형태로 권취되는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐필터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 ㄷ형 1차 코어에 상기 1차 코일이 가로형태로 권취되며, 상기 ㄷ형 2차 코어에 상기 2차 코일이 가로형태로 권취되는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐필터.
  7. 제6항에 있어서,
    3상 전원 공급용으로 적용되는 상기 E형 1차 코어 중 분기되는 세 개의 코어 모두에 상기 1차 코일이 세로형태로 권취되며,
    3상 전원 공급용으로 적용되는 상기 E형 2차 코어 중 분기되는 세 개의 코어 모두에 상기 2차 코일이 세로형태로 권취되는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐필터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 차폐시설의 차폐벽면이 상자성체, 반자성체 또는 차폐섬유로 구성된 경우,
    상기 외부 함체는 저투자율 도전성 소재, 폴리에틸렌, 폴리카보네이트, 아세탈 중 적어도 하나를 포함하는 비전도성 소재를 포함하여 구성되며,
    상기 1차 코일, 상기 1차 코어, 상기 2차 코일, 상기 2차 코어가 상기 차폐시설의 차폐벽면과 대칭으로 접촉하는 것만으로도 자계를 전달하고 전자파를 차폐하면서 전력 공급이나 통신을 수행하도록 하며,
    영구 자석 또는 걸쇠를 적용하여 상기 1차 코어와 상기 2차 코어가 전자파차폐면에 대칭하는 형태로 직접 접촉하여 결합하는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐필터.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 차폐시설의 차폐벽면이 상자성체, 반자성체 또는 차폐섬유로 구성된 경우, 상기 1차 코어와 상기 2차 코어를 연결 홀 없이 차폐면에 대칭으로 직접 접촉하는 방식으로 자계 에너지를 전달하는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐필터.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 E형 1차 코어, 상기 E형 2차 코어는 내측 원형 E 코어와 외측의 원형태 코어로 형성되어, 상기 내측 원기둥 코어 및 상기 외측의 원형태 코어에 코일 인입구가 형성되는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐필터.
  11. 제3항에 있어서,
    상기 E형 1차 코어, 상기 ㄷ형 1차 코어, 상기 I형 1차 코어, 상기 E형 2차 코어, 상기 ㄷ형 2차 코어, 상기 I형 2차 코어는 전력용으로 적용될 때 적층형 강판 재질이 적용되며, 고주파수 통신용으로 적용될 때 ZnMn, NiMn 중 적어도 하나를 포함하는 페라이트 재질이 적용되는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐필터.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 상자성체 또는 반자성체는 도전성 저투자율 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐필터.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 외곽 함체는 철, 니켈 중 적어도 하나 이상을 포함하는 강자성체로 구성하여 자기장 차폐도 보완하는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐필터.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 외곽 함체의 일측에 형성되어 1차 인입선을 상기 1차 코일에 연결하도록 형성되는 홀, 상기 외곽 함체의 타측에 형성되어 2차 인입선을 상기 2차 코일에 연결하도록 형성되는 홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐필터.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 홀이 상기 외곽 함체에 존재해도 코일 구성 성분이 저투자율을 갖는 상자성체나 반자성체 도체인 경우 차폐필터 함체의 강자성체 성질로 인해 차폐필터 함체로 인입하더라도 자기장이 유기되지 않아 자기장 차폐가 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐필터.
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