KR20220098742A - 전자기 유도 장치 - Google Patents

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KR20220098742A
KR20220098742A KR1020227017012A KR20227017012A KR20220098742A KR 20220098742 A KR20220098742 A KR 20220098742A KR 1020227017012 A KR1020227017012 A KR 1020227017012A KR 20227017012 A KR20227017012 A KR 20227017012A KR 20220098742 A KR20220098742 A KR 20220098742A
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제라드 드레트
세르쥬 루도
울리히 소우프레마니엔
임마누엘 카르독스
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꼼미사리아 아 레네르지 아또미끄 에 오 에네르지 알떼르나띠브스
르노 에스.아.에스.
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Abstract

본 발명은 방열수단이 구비된 가변 에어 갭을 구비한 전자기 유도 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명에 따른 전자기 유도 장치는 상기 가변 에어 갭이 하우징되는 코어를 포함한다. 상기 에어 갭은 상기 코어에서 비롯될 수 있고 집합적으로 상기 코어의 포화 자기장보다 작은 포화 자기장을 지닐 수 있는 자속을 안내하도록 의도된 제1 강자성 플레이트들을 더 포함한다. 본 발명의 용어에 따른 가변 에어 갭은 방열 수단을 형성하고 상기 제1 강자성 플레이트들의 측면들로부터 연장되는 측면 돌출부들을 더 포함한다.

Description

전자기 유도 장치
본 발명은 전자 및 전기 분야에 관한 것이다. 구체적으로는, 본 발명은 자기 및 열 손실이 선행기술로부터 공지된 장치들에 비해 감소된, 가변 인덕턴스를 지니는 자기 인덕터에 관한 것이다.
유리하게는, 본 발명에 따른 상기 자기 인덕터는 AC/DC 또는 DC/DC 전력 변환기, 특히 DAB("Dual Active Bridge") 변환기에서 구현된다.
자기 인덕터들은 당업자에게 잘 알려진 장치들이며 수많은 응용분야에서 구현된다.
일반적으로 자기 인덕터는 강자성체(ferromagnetic material)로 이루어진 코어와 코어의 일부를 둘러싸는 권선으로 구성된다. 상기 코어는 또한 에어 갭(air gap)을 포함할 수 있다. 이러한 장치는 자화 인덕턴스(L)라 불리는 특징량(characteristic quantity)에 의해 특징화되며, 이는 상기 강자성체, 상기 코어의 기하학적 구조(및 상기 코어의 에어 갭), 권선, 특히 이러한 권선을 형성하는 권수(number of turns)에 의존한다.
일부 응용분야, 특히 전자식 변환기는 공칭(公稱) 작동에 대해 높은 자화 인덕턴스(L) 값을 요구할 수 있고 일부 작동 지점에 대해 낮은 자화 인덕턴스를 요구할 수 있다.
이는 특히 소위 LLC 공진 변환기 토폴로지들의 경우이다.
실제로 LLC 변환기의 변압기 자화 인덕턴스는 스위칭 손실을 제한하고 양호한 효율을 보장하기 위해 공칭 작동 전압에서 높아야 하지만, 입력 전압이 강하할 때(참조. 서버 전력 공급 시스템이 구체적인 내용 끝부분에 인용된 문헌 [1]에 기재된 것과 같이 정전(power outage) 시 데이터 백업을 보장해야 하는 경우) 부하에 전달되는 전력의 연속성을 보장하기 위해 크게 감소될 수 있어야 한다.
이러한 문제는 상기 백업 기능을 보장하기 위해 낮은 인덕턴스 값으로 이러한 유형의 변환기들을 사이징하면 효율성을 떨어뜨릴 수 있게 된다.
DAB 변환기 토폴로지들의 경우, 상기 변압기 자화 인덕턴스와 직렬 배치된 소위 "직렬" 인덕턴스 값은 상기 변환기의 작동 범위를 결정한다.
전송된 전력은 상기 직렬 인덕턴스(L) 값과 구동기에 의해 설정된 입력 및 출력 전압 간 위상 시프트(phase shift)에 반비례한다.
경우에 따라, 상기 직렬 인덕터 기능은 변압기와는 다른 구성요소에 의해 구현될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 다른 경우에는, 상기 직렬 인덕턴스 기능이 동일한 변압기의 누출 인덕턴스에 의해 보장된다.
양자 모두의 경우, 단일 직렬 인덕턴스 값은 구체적인 내용 끝부분에 인용된 문헌 [2]에 기재된 것과 같이 작동 범위를 제한하고 DAB 변환기를 구동하는 데 덜 유연한 것임을 알 수 있다. 이러한 문제들을 극복하기 위해 자속(결과적으로는 권선에 흐르는 전류(I))에 따라 자화 인덕턴스(L) 또는 가변 직렬 인덕턴스를 지니는 자기 인덕터를 구현하는 것이 고려될 수 있다. 더 구체적으로는, 낮은 전류(I)에서 높은 자화 인덕턴스(L) 또는 직렬 인덕턴스를 지니고 높은 전류(I)에서 낮은 자화 인턴턴스 또는 직렬 인덕턴스를 지니는 자기 인덕터를 갖는 것이 요구될 수 있다.
그러나, 자기 인덕터는 일반적으로 강자성 코어가 포화되지 않은 포화 전류(Isat)보다 낮은 권선에 흐르는 전류(I)의 범위에서 동작하도록 사이징된다.
이러한 영역에서, 전류(I)가 포화 전류(Isat)보다 낮은 한은, 상기 자화 인덕턴스(L)는 상기 전류(I)와 독립적으로 유지된다. 그럼에도 불구하고, 상기 전류(I)가 상기 포화 전류(Isat)의 값을 초과하자마자, 상기 강자성 코어의 자기 포화가 발생하고 상기 강자성 코어의 자기 투자율, 결과적으로는 자화 인덕턴스(L)가 급격히 감소하게 된다.
따라서, 자기 인덕턴스의 작동 중에 자화 인덕턴스(L)의 가변성이 요구되는 한은, 다른 해결수법들이 고려될 수 있다. 일반적으로, 이러한 해결수법들은 강자성체가 완전히 포화되기 전에 자기 인덕터의 작동 범위를 비선형 모드에 이르기까지 확장하는 것을 제안한다. 그러므로, 이를 위해, 낮은 자기 투자율 및/또는 에어 갭의 리사이징(resizing)을 고려하는 것이 가능하다.
이러한 2가지 해결수법 중 하나가 구현되는 한은, 포화 전류(Isat)보다 높은 전류(I) 값에 대해 상기 강자성 코어 전반에 걸쳐 균일하게 포화가 발생한다.
그럼에도 불구하고, 이러한 해결수법들은 만족스럽지 않다.
실제로, 자기 인덕터에 고주파 전류(I)(일반적으로 10kHz보다 높은 고주파 전류(I)가 걸리게 될 경우 전체 강자성 코어의 포화는 상기 자기 인덕터에서 그리고 상기 자기 인덕터가 합체되는 구성요소 전반에 걸쳐 상당한 체적 자기 손실의 원인이 될 수 있을 것이다.
또한, 이러한 손실은 상기 강자성 코어의 가열로 이어질 수 있다.
더군다나, 포화 모드에서 더 이상 상기 강자성 코어에 국한되지 않는 자속선들은 자기 인덕터에 근접 배치된 구성요소들을 방해할 수 있을 것이다. 특히, 이러한 방해는 전자기 비-호환성 및/또는 와전류에 의한 손실의 원인이 될 수 있을 것이다.
따라서 구체적인 내용 끝부분에 인용된 문헌 [3] 내지 [7]에서 강자성 코어, 특히 에어 갭을 사이징하여 상기 에어 갭에서 상기 강자성 코어의 포화 위치를 찾는 것을 허용하기 위한 수법을 제안하는 것이 가능하였다.
그럼에도 불구하고, 제안된 사이징 수법은 만족스럽지 않다.
실제로, 비록 강자성 코어의 포화 상태가 상기 에어 갭 부근에 국부화되어 있다 하더라도, 상기 에어 갭에는 전체 구성요소의 작동을 방해할 수 있는 자기 손실 및 과열의 위치가 남아있게 된다.
또한, 이러한 자기 및 가열 손실은 이러한 자기 인덕터의 구현을 고주파수, 특히 500kHz에 이를 수 있는 전류(I)로 제한한다.
따라서, 본 발명의 한 목적은 자기 손실 및 가열이 선행기술로부터 공지된 장치에 비해 감소된, 가변 자화 인덕턴스(L)를 지니는 전자기 유도 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 한 목적은 또한 선행기술로부터 공지된 장치보다 높은 주파수에서 작동할 수 있는 전자기 유도 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 적어도 부분적으로,
- 강자성 코어;
- 상기 강자성 코어에, 본질적으로 나란하고 상기 강자성 코어에 흐를 수 있는 자기장 라인들과 나란한 방향으로 배열된 메인 강자성 플레이트들이 배치된 체적(V)을 정의하는, 가변 에어 갭(variable air gap)이라고 하는 적어도 하나의 에어 갭(air gap) - 상기 메인 강자성 플레이트들은 상기 메인 강자성 플레이트들 모두가 상기 강자성 코어의 포화 자기장보다 낮은 포화 자기장을 지니도록 구성된 단면을 지니고, 상기 메인 강자성 플레이트들에는 또한 측면 돌출부들이 제공되어 있으며, 상기 메인 강자성 플레이트들이 상기 메인 강자성 플레이트들의 포화 자기장보다 높은 자기장에 의해 횡단될 경우에 상기 측면 돌출부들이 상기 메인 강자성 플레이트들 내에서 생성될 수 있는 열을 확산시키도록 의도되고, 상기 측면 돌출부들은 상기 메인 강자성 플레이트들의 측면들에 실질적으로 직교하는 방향에 따라 상기 메인 강자성 플레이트들의 측면들로부터 연장됨 -;
을 포함하는, 전자기 유도 장치에 의해 달성된다.
일 실시 예에 의하면, 상기 측면 돌출부들은 상기 메인 강자성 플레이트들에 수직인 2차 플레이트들을 형성하기 위해 쌍으로 상기 메인 강자성 플레이트들을 연결한다.
일 실시 예에 의하면, 상기 강자성 코어, 상기 메인 강자성 플레이트들 및 상기 측면 돌출부들은 동일한 강자성체로 만들어진다.
일 실시 예에 의하면, 모든 메인 강자성 플레이트들은 동일하다.
일 실시 예에 의하면, 상기 메인 강자성 플레이트들 및 상기 측면 돌출부들에 의해 비워지게 된 체적(V)을 지니는, 빈 체적(Vv)은 적어도 부분적으로 히트 싱크 재료로 충전되며, 상기 히트 싱크 재료는 10 W/m/K보다 높은 열전도율을 지니고, 바람직하게는 상기 히트 싱크 재료가 알루미나를 포함한다.
일 실시 예에 의하면, 상기 강자성 코어는 FeX 유형의 금속 합금 중에서 선택된 강자성체를 포함하며, 여기서 X는, Si, Al, Co, Ni, A = (Mn, Ni) B=(Co, Cu, Al,..)일 때 A(Fe,B)2O4 유형의 스피넬 구조를 지니는 페라이트 산화물 중에서 선택된 원소들 중 하나를 포함한다.
일 실시 예에 의하면, 상기 강자성 코어는 2개의 평면 단부를 포함하며, 상기 2개의 평면 단부는 본질적으로 서로 나란하고, 서로 마주보며, 그리고 표면 영역(S)을 지니고, 상기 2개의 평면 단부는 가변 에어 갭의 범위를 정하며, 상기 메인 강자성 플레이트들은 상기 2개의 평면 단부에 수직으로 배치되고, 유리하게는 상기 강자성 코어는 다각형 형상의 프레임을 포함하며, 더 유리하게는 직사각형 형상의 프레임을 포함한다.
일 실시 예에 의하면, 상기 메인 강자성 플레이트들은 단면 표면 영역(St)을 갖는 단면을 지니며, 모든 메인 강자성 플레이트들의 단면 표면 영역들의 합은 표면적(S)보다 작다.
일 실시 예에 의하면, 상기 강자성 코어는 2개의 베이스를 포함하며, 상기 2개의 베이스 각각에는 본질적으로 나란한 내부 면 및 외부 면으로 각각 불리는 2개의 주요 면이 제공되고, 상기 2개의 베이스는 상기 2개의 베이스의 내부 면을 따라 서로 대면하며, 상기 가변 에어 갭은 상기 2개의 베이스 중 하나의 베이스에 형성되고, 상기 강자성 코어는, 2개의 내부 면 사이에 연장되는, 본질적으로 서로 나란한 복수 개의 레그들을 추가로 포함하며, 상기 복수 개의 레그들은 적어도 하나의 메인 레그, 적어도 하나의 측면 레그 및 적어도 2개의 누출 레그를 포함하고,
상기 전자기 유도 장치는 적어도 하나의 1차 권선 및 적어도 하나의 2차 권선을 더 포함하며, 상기 1차 권선 및 상기 2차 권선 각각은, 각각 1차 누출 섹션 및 2차 누출 섹션이라 불리는 상기 메인 레그 주위에 감긴 메인 섹션, 및 누출 섹션을 포함하고, 상기 메인 섹션 및 상기 누출 섹션 각각은 상이한 누출 레그 상에 감겨진다.
일 실시 예에 의하면, 상기 가변 에어 갭은 상기 2개의 누출 레그 사이에 배치되고, 상기 1차 플레이트들은 핀들의 형태로 이루어진다.
일 실시 예에 의하면, 상기 핀들은 상기 에어 갭이 사이에 배치되는 2개의 누출 레그를 이어주는 축에 의해 정의된 방향에 따라 배향된다.
일 실시 예에 의하면, 리세스(recess)는 고려된 베이스의 내부 면 상으로 개방된다.
일 실시 예에 의하면, 리세스는 고려된 베이스의 외부 면 상으로 개방된다.
일 실시 예에 의하면, 상기 적어도 하나의 메인 레그는 단일 메인 레그를 포함하고, 상기 적어도 2개의 누출 레그는 4개의 누출 레그를 포함하며, 상기 1차 누출 섹션은 상기 1차 권선이 상기 1차 누출 섹션들 중 하나, 메인 섹션 및 나머지 1차 누출 섹션을 순서대로 포함하도록 2개의 1차 누출 섹션을 포함하며, 상기 1차 누출 섹션들 각각은 상이한 누출 레그 주위에 감겨지고, 상기 2차 누출 섹션은 상기 2차 권선이 상기 2차 누출 섹션들 중 하나, 메인 섹션 및 나머지 2차 누출 섹션을 순서대로 포함하도록 2개의 2차 누출 섹션을 포함하며, 상기 2차 누출 섹션들 각각은 상이한 누출 레그 주위에 감겨진다.
일 실시 예에 의하면, 상기 적어도 하나의 측면 레그는 4개의 측면 레그를 포함하고, 상기 4개의 측면 레그 및 상기 4개의 누출 레그는 상기 메인 레그를 중심으로 하는 원을 묘사하며, 상기 측면 레그들 및 상기 누출 레그들은 규칙적인 방식으로 번갈아 나타나게 되고, 각각의 섹션은 상기 메인 레그에 대해 2차 누출 섹션과는 정반대로 배치된다.
일 실시 예에 의하면, 상기 적어도 하나의 측면 레그는 2개의 측면 레그를 포함하고, 상기 적어도 2개의 누출 레그는 4개의 누출 레그를 포함하여, 각각 제1 그룹 및 제2 그룹이라 불리는 2개의 누출 레그의 2개 그룹을 형성하며, 4개의 누출 레그 및 2개 측면 레그는 상기 메인 레그를 중심으로 하는 원을 묘사하고, 상기 측면 레그들 및 상기 그룹들은 규칙적인 방식으로 번갈아 나타나게 된다.
일 실시 예에 의하면, 상기 적어도 하나의 에어 갭은 제1 그룹 및 제2 그룹 각각의 누출 레그들 사이의 중간에 배치된 제1 에어 갭 및 제2 에어 갭을 포함한다.
일 실시 예에 의하면, 상기 1차 누출 섹션들 각각은 상기 제1 그룹의 누출 레그들 중 어느 하나의 주위에 각각 형성되고, 상기 2차 누출 섹션들 각각은 상기 제2 그룹의 누출 레그들 중 어느 하나 주위에 각각 형성된다.
일 실시 예에 의하면, 그루브(groove)는 각각의 누출 레그로부터 그리고 그 둘레에서 거리를 두고 상기 내부 면들 중 어느 하나상에 형성되고, 상기 그루브는 상기 누출 레그와 상기 메인 레그 사이에 개재(介在)된다.
다른 특징들 및 이점들은 첨부도면들을 참조하여 비-제한적인 예들로서 제공된 이하 본 발명에 따른 전자기 유도 장치의 설명에서 나타나게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 가변 에어 갭을 개략적으로 보여주는 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 가변 에어 갭의 다른 구성을 개략적으로 보여주는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 맥락에서 구현될 수 있는 강자성 코어를 보여주는 도면이다.
도 4는 코일에 흐르는 전류(I)(수평축, 단위 "A")의 함수로서 전자기 유도 장치의 인덕턴스(L)(수직 축, 단위 "H")의 변화를 그래프로 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전자기 유도 장치의 개략도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 맥락에서 구현될 수 있는 측면도(도 6a) 및 평면도(도 6b)에 따른 절반-코어의 개략도들이다.
도 7은 도 6a 및 6b에 도시된 바와 같은 2개의 절반 코어를 구현하는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전자기 유도 장치의 개략도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시 예의 제1 변형 예에 따른 전자기 유도 장치의 개략도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시 예의 제2 변형 예에 따른 내부 면에 따른 절반 코어 단면의 개략도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시 예의 제2 변형 예에 따른 절반 코어를 개략적으로 보여주는 사시도이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시 예의 제2 변형 예에 따른 내부 면에 따른 권선이 제공된 절반 코어 단면의 개략도이다.
도 12는 저열원(cold source)와 접촉하는 베이스의 외부 면에서의 에어 갭 개구부의 개략도이다.
본 발명은 방열 수단이 구비된 가변 에어 갭이 구비된 전자기 유도 장치에 관한 것이다.
특히, 본 발명에 따른 전자기 유도 장치는 가변 에어 갭이 하우징(housing)되는 코어를 포함한다. 더욱이, 상기 에어 갭은 상기 코어에서 비롯될 수 있는 자속을 안내하도록 의도되고 상기 코어의 포화에 필요한 값보다 낮은 자속 값에 대해 포화 모드에서 작동하도록 의도된 제1 강자성 플레이트들을 포함하며, 상기 자속은 자기 회로 전반에 걸쳐 보수적(conservative)이다.
본 발명의 용어에 따른 가변 에어 갭은, 상기 방열 수단을 형성하고 상기 제1 플레이트들의 측면들로부터 연장되는 측면 돌출부들을 더 포함한다.
더 구체적으로, 본 발명은 전자기 유도 장치(100)(도 1 내지 도 3)에 관한 것이다.
상기 전자기 유도 장치(100)는 AC/DC 또는 DC/DC 전력 변압기, 특히 DAB 변환기에 일체화된 인덕턴스(L)를 지니는 자기 인덕터일 수 있다.
상기 전자기 유도 장치(100)는 강자성 코어(200)(도 1, 2 및 3에 도시됨)를 포함한다.
상기 강자성 코어(200)는 FeX 유형의 금속 합금 중에서 선택된 강자성체를 포함하며, 여기서 X는, Si, Al, Co, Ni, A = (Mn, Ni) B=(Co, Cu, Al,..)일 때 A(Fe,B)2O4 유형의 스피넬 구조를 지니는 페라이트 산화물 중에서 선택된 원소들 중 하나를 포함한다.
상기 강자성 코어(200)는, 상기 강자성 코어(200)의 일부를 둘러싸고 주축(XX')을 따라 연장되는 적어도 하나의 전도성 코일(300)(또는 권선)에 흐르는 전류(I)에 의해 유도된 자기장 라인에 의해 횡단될 수 있다.
"주축(main axis)"은 상기 전도성 코일의 대칭 축으로 이해되어야 한다.
특히, 상기 전도성 코일(300)은 상기 강자성 코어(200)의 일부를 전도성 와이어, 예를 들어 구리 와이어가 둘러싸는 권선으로 이루어진다.
상기 강자성 코어(200)는 또한 에어 갭, 더 구체적으로는 가변 에어 갭(400)(도 1 및 도 2)을 포함한다.
특히, 상기 에어 갭(400)은 상기 강자성 코어(400) 내 리세스(recess) 또는 재료의 부재에 의해 형성된다.
상기 리세스 또는 재료의 부재는 상기 강자성 코어(400)를 형성하는 강자성체의 연속성이 단절되는 결과를 초래한다.
상기 가변 에어 갭(400)은 상기 강자성 코어(200)에서 재료가 제거되거나 부재한 체적에 상응하는 체적(V)를 정의한다.
상기 가변 에어 갭(400)에 의해 정의된 체적(V)에는 강자성체로 만들어진 메인 플레이트들(500)이 배치된다.
"플레이트(plate)"는 일반적으로 평면 형상이고 얇은 요소로 이해되어야 한다. 특히, 플레이트는 본질적으로 서로 나란하고 경로(contour)에 의해 연결된 2개의 측면(501)을 포함한다.
또한, 상기 메인 플레이트들(500)은 본질적으로 서로 나란하며, 상기 강자성 코어(200)에서 흐를 수 있는 자기장 라인들과 나란한 방향에 따라 배치된다.
본 발명에 의하면, 플레이트, 특히 메인 플레이트의 배향은 상기 메인 플레이트의 측면(501) 배향에 의해 정의된다. 다시 말하면, 상기 자기장 라인들은 상기 메인 플레이트들(500)의 측면들에 의해 형성되는 평면들의 방향과 나란하다.
상기 메인 플레이트들(500)은 또한 상기 메인 플레이트들(500) 모두가 제2 자기장(Bsat2)이라 불리는 상기 강자성 코어(200)의 포화 자기장보다 낮은 제1 자기장(Bsat1)이라 불리는 포화 자기장을 갖도록 구성된 표면 영역(St)을 갖는 단면을 지닌다.
"단면(cross-section)"은 메인 플레이트들을 횡단하는 자기장 라인들에 수직인 단면 평면에 따른 단면으로 이해되어야 한다.
상기 강자성 코어(200)를 횡단하는 자기장(B)의 진폭은 상기 코일(300)에 흐르는 전류(I)에 의존한다. 특히, 상기 제1 자기장(Bsat1) 및 제2 자기장(Bsat2)은 상기 코일(300)에 흐르는 전류(I)가 각각 제1 포화 전류(Isat1) 및 제2 포화 전류(Isat2)와 같을 때 도달된다.
따라서, 상기 전자기 유도 장치(100)의 작용, 보다 구체적으로 상기 전자기 유도 장치(100)의 자화 인덕턴스(L)의 작용은 상기 코일(300)에 흐르는 전류(I)에 의존하게 된다.
이와 관련하여, 도 4는 메인 플레이트들(500)이 모두 동일한 전자기 유도 장치(100)의 상이한 작동 모드를 그래프로 보여준다.
"동일한 메인 플레이트들"은 동일한 형상, 동일한 치수 및 동일한 재질의 플레이트들로 이해되어야 한다.
이러한 전자기 유도 장치(100)는, 각각 상기 제1 포화 전류(Isat1)보다 낮고, 상기 제1 포화 전류(Isat1)와 상기 제2 포화 전류(Isat2) 사이에 포함되며, 그리고 상기 제2 포화 전류(Isat2)보다 큰, 상기 코일(300)에 흐르는 전류(I)에 연관된 3가지 작동 모드 또는 레벨 "A", "B" 및 "C"를 지닌다.
더 구체적으로, 상기 모드 "A"는 상기 강자성 코어(200) 및 상기 메인 플레이트들(500)이 포화되지 않은 선형 모드에 상응한다. 이러한 모드에서, 상기 강자성 코어(200) 및 상기 메인 플레이트들(500)의 투자율은 상기 코어에 흐르는 자기장에 거의 의존하지 않거나 상기 코어에 흐르는 자기장에 의존하지 않으므로 유도(L)도 본질적으로 일정하게 되고 제1 유도(L1)와 동일하게 된다.
모드 "B"는 제2 유도(L2)에 대한 상기 자화 인덕턴스(L)의 강하에 의해 특징화된다.
특히, 이러한 강하는 상기 제1 자기장(Bsat1)보다 높은 자기장의 영향 하에서 상기 메인 플레이트들(500)의 투자율이 상당히 감소하여 1에 가까운 값에 도달하게 하는 상기 메인 플레이트들(500)의 포화에 기인한 것이다.
마지막으로, 모드 "C"는 상기 제2 포화 전류(Isat2)보다 높은 상기 코일(300)에 흐르는 전류에 기인한 상기 강자성 코어(200) 및 상기 메인 플레이트들(500)의 포화 모드에 상응한다. 이러한 모드에서, 상기 자화 인덕턴스(L)는 다시 값(L3)으로 강하된다.
본 발명에 의하면, 상기 메인 플레이트들(500)에도 강자성 측면 돌출부들(600)이 제공된다.
"돌출부"는 상부에 배치되는 표면에 돌출된 부재들로 이해되어야 한다.
상기 측면 돌출부들(600)은 특히 상기 메인 플레이트들(500)이 상기 메인 플레이트들(500)의 포화 자기장(Bsat1)보다 높은 자기장에 의해 횡단될 때 상기 메인 플레이트들(500) 내에서 생성될 가능성이 있는 열을 확산시키도록 의도된다.
특히, 상기 측면 돌출부들(600)은 상기 측면들(501)(도 1 및 도 2))에 본질적으로 직교하는 방향에 따라 상기 메인 플레이트들(500)의 측면들(501)로부터 연장된다.
상기 측면 돌출부들(600)은 직사각형, 원형, 정사각형, 삼각형 단면을 지닐 수 있다.
상기 측면 돌출부들(600)은 상기 메인 플레이트들(600)에 수직인 2차 플레이트들(700)(도 2)을 형성하도록 상기 메인 플레이트들(500)을 쌍으로 연결할 수 있다.
특히 유리한 방식으로, 상기 2차 플레이트들(700)은 상기 코어에 흐르는 자기장이 상기 제2 자기장(Bsat2)보다 낮을 때 포화되지 않도록 사이징된다. 따라서, 상기 메인 플레이트들(500)이 포화될 때, 상기 제2 플레이트들(700)은 상기 에어 갭 영역 주변의 자속의 오버플로우(overflow)를 제한한다. 다시 말하면, 상기 2차 플레이트들(700)은 상기 에어 갭에서 자속의 안내를 보장하고 자기장의 임의의 측면 복사(lateral radiation)를 사실상 제한한다.
더욱이, 상기 측면 돌출부들은 상기 가변 에어 갭에 의해 정의된 체적(V)로 제한될 수 있다.
유리하게는, 상기 강자성 코어(200), 상기 제1 플레이트들(500) 및 상기 측면 돌출부들(600)은 동일한 강자성 재료로 만들어진다.
여전히 유리하게는, 상기 제1 플레이트들(500) 및 상기 측면 돌출부들(600)에 의해 비워지게 된 체적(V)을 지니는, 빈 체적(Vv)은 적어도 부분적으로 방열 재료에 의해 충전될 수 있으며, 상기 방열 재료는 10 W/m/K보다 높은 열전도율을 지니고, 유리하게는 상기 방열 재료가 알루미나를 포함한다.
상기 방열 재료의 존재는 히트 싱크를 향해 상기 에어 갭에서 생성된 열을 배출함으로써 상기 측면 돌출부들(600)에 의한 냉각을 돕는 것을 허용한다.
상기 전자기 유도 장치(100)의 제1 실시 예에 의하면, 상기 강자성 코어(200)는 서로 마주보는 본질적으로 나란한 표면 영역(S)을 지니는 2개의 평면 단부(200a, 202b)를 포함한다.
상기 평면 단부들(200a, 200b)은 상기 가변 에어 갭(400)의 범위를 정하며, 상기 메인 플레이트들(500)은 상기 평면 단부들(200a, 200b)에 수직으로 배치된다.
상기 메인 플레이트들(500)은 단면 표면 영역(St)을 갖는 단면을 지니며, 상기 메인 플레이트들(500) 모두의 단면 표면 영역들의 합은 상기 표면 영역(S)보다 작다.
상기 강자성 코어는 다각형 형상, 더 유리하게는 직사각형 형상을 지니는 프레임을 포함할 수 있다.
예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 자기 코어(200)는 직사각형 프레임을 형성하기 위해 단부들에 의해 쌍으로 이어지는 강자성체들로 이루어진 5개의 평행 6면체 섹션(201-205)을 포함한다. 2개의 섹션(204 및 205)은 직사각형 프레임의 한 측면을 형성하고 그들의 단부들(200a 및 200b)에서 에어 갭(400)(간격(g)을 지님) 만큼 이격되어 있다.
본 발명에 따른 장치의 사이징 원리는 정사각형 측면 프레임을 형성하는 상기 코어에 기초하여 이하에 제시되고 도 5에 예시되어 있다. 그럼에도 불구하고, 이러한 사이징 원칙은 이러한 구성에만 국한되지 않으며, 당업자는 이를 다른 유형의 코어 기하 구조들에 쉽게 적용할 수 있다.
이러한 예에서, 동일한 1차 플레이트들(500)은 간격(g)을 갖는 단부들(200a, 200b)을 연결시켜준다. 상기 1차 플레이트들의 섹션들에 의해 덮힌 단부 표면 영역들(200a, 200b)의 비율은 f 로 표기된다.
투자율(μs)를 갖는 강자성체로 만들어진 1차 플레이트들만이 제공된 에어 갭 구조의 자기 저항(reluctance)(Re)은 하기 수학식과 같이 표기된다.
Figure pct00001
Np 개의 2차 플레이트들이 고려되는 한은, 에어 갭 구조의 자기 저항이 상기 구조의 구성요소들 각각에 자기 저항 네트워크 방법을 적용하여 간단하게 계산된다. e p 로 표기된 이러한 플레이트들의 두께는 간격(g)에 비해 작다(ep << g).
더욱이, 상기 2차 플레이트들은 투자율(μp)을 갖는 강자성체를 포함하고 상기 에어 갭을 직렬로 배치된 여러 2차 에어 갭으로 분할한다.
따라서 각각의 2차 에어갭의 자기 저항(R es )은 하기 수학식과 같이 표기된다.
Figure pct00002
상기 1차 플레이트와 상기 2차 플레이트를 포함하는 에어 갭 구조의 총 자기 저항은 상기 플레이트들을 분리하는 Np 개의 2차 자기 저항의 합이다. 다시 말하면,
Figure pct00003
이러한 수학식들을 통해 도 5에 도시된 전자기 유도 장치의 인덕턴스 L(μc, μs)을 추론할 수 있으며 이는 하기 수학식과 같이 표기된다.
Figure pct00004
상기 인덕턴스의 이러한 수학식은 간격(g)이 F( μ s , f) 라는 항에 의해 가중되는 일정한 에어 갭으로 획득된 것과 동일한다.
따라서 이러한 항은 자기 회로의 기하학적 구조를 수정하지 않고 상기 인덕턴스의 값에 나타나는 에어 갭 거리를 변조하는 것을 허용한다. 이를 위해, 인가된 전류의 함수로서 상기 1차 플레이트들의 투자율(μs)의 변화를 생성할 필요가 있다.
표면 영역(S)에 비해 상대적으로 작은 표면 영역을 갖는 단면을 지니는 1차 플레이트들은 자속 보존 법칙에 따라 상기 코어를 횡단하는 것보다 높은 자기 유도에 의해 횡단된다. 그러한 고려는 국부적으로, 특히 상기 1차 플레이트들(500)에서 포화 효과를 생성하는 것을 허용한다.
상기 1차 플레이트들(Bst)에서의 자기 유도는 강자성 코어에서의 자기 유도(Bc)의 증폭에 상응한다. 이러한 증폭은 표면 영역 분율 f의 함수이며 이하의 관계로 제공된다.
Figure pct00005
상기 코일에 흐르는 전류(I)가 증가하면, 자기 유도도 증가한다. 그럼에도 불구하고, 상기 코일에 흐르는 전류(I)가 포화 전류(I sat )에 도달하는 즉시, 상기 1차 플레이트들의 자기 유도는 포화 값(Bsat)에 도달하는 반면에 상기 강자성 코어는 선형 모드를 유지한다.
이와 관련하여, 상기 포화 전류의 값은 이하의 관계로 제공된다.
Figure pct00006
상기 포화 전류(lsat)보다 높은 전류(I)에 대해, 상기 1차 플레이트들의 투자율(μs)은 1과 같다. 전류 제어로 도달 가능한 인덕턴스 변동의 진폭을 결정하기 위해, 포화를 제외한, 낮은 유도(I<<Isat)에서의 공칭 작동이 고려되고, 이어서 포화가 상기 1차 플레이트들에서 발생할 경우(μs=1) 높은 유도(I>>Isat)에서의 작동이 고려된다. 이러한 2가지 극단적인 경우 간의 인덕턴스 변동은 이하의 수학식에 의해 제공된다.
Figure pct00007
도 6a, 도 6b 및 도 7은 전자기 유도 장치(100)의 제1 실시 예에 관련된 강자성 코어의 다른 구성을 제안한다. 이러한 다른 구성에서, 상기 강자성 코어는 당업자에게 잘 알려져 있는 ETD 유형(원통형 중앙 레그를 갖는 이중 E)을 지니는 2개의 절반 코어(2001 및 2002)를 포함한다.
상기 강자성 절반 코어의 측정은 도 6a 및 도 6b와 관련하여 제공되며 하기 표에서 보고된다.
Figure pct00008
2개의 동일한 절반 코어는 중앙 기둥(207)(도 7)에 형성된 에어 갭에 대해 서로 대향하여 장착된다. 이러한 예에서 상기 에어 갭의 간격(g)은 5mm이다.
상기 에어 갭 구조는 0.41mm 두께의 5개의 1차 플레이트(21.65mm x 5mm)와 1mm 두께의 2개의 2차 플레이트(21.65mm x 21.65mm)로 구성된다.
상기 강자성체의 투자율은 1500이고 포화 유도는 430mT이다. 중앙 기둥(207)은 전도성 와이어의 5-턴 권선으로 감겨진다.
이러한 조건 하에서, 포화 전류는 6A이다. Isat보다 낮은 전류의 경우, 상기 코어의 인덕턴스는 16mH이고 1차 플레이트들이 포화된 후 3mH로 감소한다. 상기 2차 플레이트들에 의해 생기게 되는 열교환 표면은 자연 공기 대류에 의한 냉각을 개선하고 상기 구조에서의 가열을 100°C로 제한하는 것을 허용한다.
구체적인 내용의 나머지 부분은 상기 전자기 유도 장치(100)의 제2 실시 예에 관한 것이다.
특히, 이러한 제2 실시 예에 따른 전자기 유도 장치(100)는 DAB(Dual Active Bridge) 유형의 전력 변환기의 구성요소로 구현될 수 있으며, 본질적으로 이전에 설명한 요소들을 내장하고 있다.
이와 관련하여, 도 8 및 도 9 내지 도 11은 이러한 제2 실시 예의 제1 변형 예 및 제2 변형 예에 따라 각각 구현될 수 있는 절반 코어(2003, 2004)를 개략적으로 보여주는 평면도이다.
이러한 제2 실시 예에 의하면, 상기 강자성 코어(200)는 2개의 절반 코어(2003, 2004)의 조립체를 포함한다.
이와 관련하여, 상기 강자성 코어(200)는 2개의 베이스(101)를 포함하며, 상기 2개의 베이스(101) 각각에는 본질적으로 나란한 내부 면(101a) 및 외부 면(101b)으로 각각 불리는 2개의 주요 면이 제공된다.
상기 2개의 베이스는 상기 2개의 베이스의 내부 면(101a)에 따라 서로 마주보며, 상기 가변 에어 갭(400)은 상기 2개의 베이스 중 하나, 더 구체적으로는 그의 체적 내에 있다.
상기 코어는 본질적으로 서로 나란하고 2개의 내부 면(101a) 사이에서 연장되는 복수 개의 레그들을 더 포함한다.
상기 복수 개의 레그들은 적어도 하나의 메인 레그(102), 적어도 하나의 측면 레그(103) 및 적어도 2개의 누출 레그(104, 105)를 포함한다.
상기 전자기 유도 장치는 적어도 하나의 1차 권선(301) 및 적어도 하나의 2차 권선(302)을 더 포함한다.
상기 1차 권선(301) 및 상기 2차 권선(302) 각각은, 각각 1차 누출 섹션 및 2차 누출 섹션이라 불리는, 상기 메인 레그(102) 주위에 감긴 메인 섹션, 및 누출 섹션을 포함하고, 상기 메인 섹션 및 상기 누출 섹션 각각은 상이한 누출 레그 상에 감겨진다.
유리하게는, 상기 가변 에어 갭(400)은 상기 2개의 누출 레그 사이에 배치되고, 상기 1차 플레이트들은 핀들의 형태로 이루어진다.
여전히 유리하게는, 상기 핀들은 상기 에어 갭이 사이에 배치되는 2개의 누출 레그를 이어주는 축에 의해 정의된 방향에 따라 배향된다.
더욱이, 리세스(recess)는 상기 에어 갭을 포함하는 상기 베이스의 내부 면 및 외부면 중 어느 하나를 초래할 수 있다.
이와 관련하여, 도 12는 저열원(cold source)와 접촉하는 베이스(101)의 외부 면(101b)에서의 에어 갭 개구부를 개략적으로 보여준다.
상기 강자성 코어는 단일 메인 레그(102) 및 4개의 누출 레그(104, 105)를 포함할 수 있다.
이와 관련하여, 상기 1차 누출 섹션은 2개의 1차 누출 섹션을 포함하고, 그럼으로써 상기 1차 권선(301)은 상기 1차 누출 섹션(301a), 상기 메인 섹션(301b) 및 다른 1차 누출 섹션(301c) 중 하나를 순서대로 포함하게 되며, 상기 1차 누출 섹션들 각각은 상이한 누출 레그 주위에 감겨진다.
동일한 방식으로, 상기 2차 누출 섹션은 2개의 2차 누출 섹션을 포함하고, 그럼으로써 상기 2차 권선(302)은 상기 2차 누출 섹션(302a), 상기 메인 섹션(302b) 및 다른 2차 누출 섹션(302c) 중 하나를 순서대로 포함하게 되고, 상기 2차 누출 섹션들 각각은 상이한 누출 레그 주위에 감겨진다.
상기 제1 변형 예(도 8)에 의하면, 상기 적어도 하나의 측면 레그(103)는 4개의 측면 레그(103)를 포함한다.
더 구체적으로, 상기 4개의 측면 레그(103) 및 상기 4개의 누출 레그(104, 105)는 상기 메인 레그(102)를 중심으로 하는 원을 묘사하며, 상기 측면 레그들 및 상기 누출 레그들은 규칙적인 방식으로 번갈아 나타나게 된다. 각각의 1차 누출 섹션은 상기 메인 레그에 대해 상기 2차 누출 섹션들 중 하나와는 정반대로 추가 배치된다.
따라서 설명된 전자기 유도 장치는 변압기 기능과 직렬 인덕터 기능을 포함한다.
상기 변압기 기능은 상기 메인 레그 주위에 둘러싸인 상기 1차 권선(301) 및 상기 2차 권선(302)의 주요 섹션들(301b 및 302b)에 의해 각각 보장된다.
상기 1차 권선 및 상기 2차 권선에서 생성된 직렬 인덕턴스들은 상기 1차 누출 섹션들(301a 및 301c)과 상기 2차 누출 섹션(302a 및 302c)에 의해 보장된다.
따라서, 상기 1차 권선에 전류가 흐름으로써 상기 메인 레그에서 생성되는 "변압기 자속"이라 불리는 자속은 상기 베이스, 상기 측면 레그, 상기 다른 베이스를 차례로 통과하는 루프 경로를 따라 상기 메인 레그를 다시 횡단하게 된다.
동일한 방식으로, 1차 "누출" 흐름은 상기 1차 회로의 2개의 누출 레그를 연결하고 상기 2개의 1차 누출 레그의 베이스를 연결하는 라인을 따라 두께를 가로질러 원통형 베이스를 횡단하는 상이한 경로(contour)를 따른다. 상기 2차 누출 흐름은 상기 2개의 2차 누출 레그에 의해 묘사되는 유사한 경로를 따른다.
2개의 1차 누출 레그 간 가변 에어 갭의 구현에 의해, 상기 전자기 유도 장치 상에 가변 누출 인덕터 특성을 부여하는 것이 허용된다.
동일한 방식으로, 2개의 2차 누출 레그 간 가변 에어 갭의 구현에 의해, 상기 전자기 유도 장치 상에 가변 누출 인덕터 특성을 부여하는 것이 허용된다.
상기 제2 변형 예(도 9 내지 도 11)에 의하면, 상기 강자성 코어는 2개의 측면 레그(103)와 4개의 누출 레그(104 및 105)를 포함한다.
상기 2개의 누출 레그(104) 및 상기 2개의 누출 레그(105)는 각각 제1 그룹(106) 및 제2 그룹(107)이라 불리는 2개의 누출 레그의 2가지 그룹을 형성한다.
또한, 상기 4개의 누출 레그와 상기 2개의 측면 레그는 상기 메인 레그를 중심으로 하는 원을 묘사하며, 상기 측면 레그들과 상기 그룹들이 규칙적인 방식으로 번갈아 나타나게 된다.
유리하게는, 상기 적어도 하나의 에어 갭(400)은 상기 제1 그룹(106) 및 상기 제2 그룹(107)의 누출 레그들 사이의 중간에 각각 배치된 제1 에어 갭(401) 및 제2 에어 갭(402)을 포함한다.
특히, 상기 1차 누출 섹션들 각각은 상기 제1 그룹의 누출 레그들 중 하나 및 상기 제1 그룹의 누출 레그들 중 다른 하나 주위에 각각 형성된다.
동일한 방식으로, 상기 2차 누출 섹션들 각각은 상기 제2 그룹(107)의 누출 레그들 중 하나 및 상기 제2 그룹(107)의 누출 레그들 중 다른 하나 주위에 각각 형성된다.
이러한 제2 변형 예에 의하면, 동일한 누출 레그 그룹의 누출 레그들 간의 근접성은 누출들을 보다 정확하게 제어할 수 있게 한다.
상기 누출 레그들과 상기 측면 레그들 간의 자속을 제한하기 위해 상기 베이스들(101) 내에 자속 장벽(800)이 형성될 수도 있다. 특히, 이러한 자속 장벽(800)은 상기 제1 그룹(106)의 요소들과 상기 제2 그룹(107)의 요소들 각각과 상기 측면 레그들 간 리세스 영역을 포함할 수 있다.
특히, 상기 리세스 영역은 에지(edge)로부터 그리고 고려된 베이스의 반경에 따라 확장될 수 있다.
마지막으로, 고려된 변형 예에 관계없이, 그루브(groove)는 각각의 누출 레그로부터 그리고 그 둘레에서 거리를 두고 상기 내부 면들 중 어느 하나상에 형성되고, 상기 그루브는 상기 누출 레그와 상기 메인 레그 사이에 개재(介在)된다.
본 발명에 따른 상기 코어의 제조 프로세스는 사출 성형 기법("PIM" 또는 "분말 사출 성형(Powder Injection Moulding)")을 포함할 수 있다. 이러한 기법은 복잡한 기하학적 형상들을 갖는 부품들의 대량 생산에 특히 적합하다.
사출 성형은 먼저 공급 원료를 형성하는 단계를 구현한다.
특히, 상기 공급 원료는 최종 부품을 형성하도록 의도된 유기 재료(또는 중합체 결합제) 및 무기 분말(금속 또는 세라믹)의 혼합물을 포함한다.
상기 공급 원료는 당업자에게 공지된 기술인 사출 성형기에 주입된다. 상기 사출 성형기는 캐비티(cavity)에 분말이 주입된 폴리머를 용융시키고 상기 분말 상에 원하는 형상을 부여하는 것을 허용한다.
이러한 방식으로 성형 및 용융된 공급 원료는 냉각되게 하여 이를 응고시키고 사출 성형 프레스에 의해 부여된 형상으로 고정시킨다.
그 후, 상기 공급 원료에 의해 형성된 부품은 유기 재료를 제거하기 위해 탈형(demold) 및 탈결합(debind)된다.
그 후, 상기 부품은 소결(sintering)에 의해 통합될 수 있다.
[문헌들]
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[2] Saeed et al., "Extended Operational Range of Dual-Active-Bridge Converters by using Variable Magnetic Devices", 2019 IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition, March 17th-21th, 2019
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[4] US5440225
[5] US4728918
[6] US2015/0109086
[7] US2010/0085138

Claims (18)

  1. 전자기 유도 장치(100)로서,
    상기 전자기 유도 장치(100)는,
    - 강자성 코어(200);
    - 상기 강자성 코어에, 본질적으로 나란하고 상기 강자성 코어에 흐를 수 있는 자기장 라인들과 나란한 방향으로 배열된 메인 강자성 플레이트들(500)이 배치된 체적(V)을 정의하는, 가변 에어 갭(variable air gap)(400)이라 하는 적어도 하나의 에어 갭(air gap) - 상기 메인 강자성 플레이트들(500)은 상기 메인 강자성 플레이트들 모두가 상기 강자성 코어(200)의 포화 자기장보다 낮은 포화 자기장을 지니도록 구성된 단면을 지니고, 상기 메인 강자성 플레이트들(500)에는 또한 측면 돌출부들(600)이 제공되어 있으며, 상기 메인 강자성 플레이트들(500)이 상기 메인 강자성 플레이트들(500)의 포화 자기장보다 높은 자기장에 의해 횡단될 경우에 상기 측면 돌출부들(600)이 상기 메인 강자성 플레이트들(500) 내에서 생성될 수 있는 열을 확산시키도록 의도되고, 상기 측면 돌출부들(600)은 상기 메인 강자성 플레이트들(500)의 측면들(501)에 실질적으로 직교하는 방향에 따라 상기 메인 강자성 플레이트들(500)의 측면들(501)로부터 연장됨 -;
    을 포함하는, 전자기 유도 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 측면 돌출부들(600)은 상기 메인 강자성 플레이트들(500)에 수직인 2차 플레이트들(700)을 형성하기 위해 쌍으로 상기 메인 강자성 플레이트들(500)을 연결하는, 전자기 유도 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 강자성 코어(200), 상기 메인 강자성 플레이트들(500) 및 상기 측면 돌출부들은 동일한 강자성체로 만들어지는, 전자기 유도 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 한 항에 있어서,
    모든 메인 강자성 플레이트들(500)은 동일한, 전자기 유도 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 한 항에 있어서,
    상기 메인 강자성 플레이트들(500) 및 상기 측면 돌출부들에 의해 비워지게 된 체적(V)을 지니는, 빈 체적(Vv)은 적어도 부분적으로 히트 싱크 재료로 충전되며, 상기 히트 싱크 재료는 10 W/m/K보다 높은 열전도율을 지니고, 바람직하게는 상기 히트 싱크 재료가 알루미나를 포함하는, 전자기 유도 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 한 항에 있어서,
    상기 강자성 코어(200)는 FeX 유형의 금속 합금 중에서 선택된 강자성체를 포함하며, X는, Si, Al, Co, Ni, A = (Mn, Ni) B=(Co, Cu, Al,..)일 때 A(Fe,B)2O4 유형의 스피넬 구조를 지니는 페라이트 산화물 중에서 선택된 원소들 중 하나를 포함하는, 전자기 유도 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 한 항에 있어서,
    상기 강자성 코어(200)는 2개의 평면 단부(200a, 200b)를 포함하며, 상기 2개의 평면 단부(200a, 200b)는 본질적으로 서로 나란하고, 서로 마주보며, 그리고 표면 영역(S)을 지니고, 상기 2개의 평면 단부(200a, 200b)는 상기 가변 에어 갭(400)의 범위를 정하며, 상기 메인 강자성 플레이트들(500)은 상기 2개의 평면 단부(200a, 200b)에 수직으로 배치되고, 유리하게는 상기 강자성 코어(500)는 다각형 형상의 프레임을 포함하며, 더 유리하게는 직사각형 형상의 프레임을 포함하는, 전자기 유도 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 메인 강자성 플레이트들(500)은 단면 표면 영역(St)을 갖는 단면을 지니며, 모든 메인 강자성 플레이트들(500)의 단면 표면 영역들의 합은 표면적(S)보다 작은, 전자기 유도 장치.
  9. 제1항 내지 제6항 중 한 항에 있어서,
    상기 강자성 코어(200)는 2개의 베이스(101)를 포함하며, 상기 2개의 베이스(101) 각각에는 본질적으로 나란한 내부 면(101a) 및 외부 면(101b)으로 각각 불리는 2개의 주요 면이 제공되고, 상기 2개의 베이스(101)는 상기 2개의 베이스(101)의 내부 면(101a)을 따라 서로 대면하며, 상기 가변 에어 갭(400)은 상기 2개의 베이스(101) 중 하나의 베이스에 형성되고, 상기 강자성 코어(200)는, 2개의 내부 면 사이에 연장되는, 본질적으로 서로 나란한 복수 개의 레그들을 추가로 포함하며, 상기 복수 개의 레그들은 적어도 하나의 메인 레그(102), 적어도 하나의 측면 레그(103) 및 적어도 2개의 누출 레그(104, 105)를 포함하고,
    상기 전자기 유도 장치는 적어도 하나의 1차 권선(301) 및 적어도 하나의 2차 권선(302)을 더 포함하며, 상기 1차 권선(301) 및 상기 2차 권선(302) 각각은, 각각 1차 누출 섹션(301a, 301c) 및 2차 누출 섹션(302a, 302c)이라 불리는 상기 메인 레그(102) 주위에 감긴 메인 섹션(301a, 302b), 및 누출 섹션(302a, 302c)을 포함하고, 상기 메인 섹션 및 상기 누출 섹션 각각은 상이한 누출 레그 상에 감겨w지는, 전자기 유도 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 가변 에어 갭(400)은 상기 2개의 누출 레그 사이에 배치되고, 상기 1차 플레이트들은 핀들의 형태로 이루어지는, 전자기 유도 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 핀들은 상기 에어 갭이 사이에 배치되는 2개의 누출 레그를 이어주는 축에 의해 정의된 방향에 따라 배향되는, 전자기 유도 장치.
  12. 제9항 내지 제11항 중 한 항에 있어서,
    리세스(recess)는 고려된 베이스의 내부 면(101a) 상으로 개방되는, 전자기 유도 장치.
  13. 제9항 내지 제12항 중 한 항에 있어서,
    리세스는 고려된 베이스의 외부 면(101b) 상으로 개방되는, 전자기 유도 장치.
  14. 제9항 내지 제13항 중 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 메인 레그(102)는 단일 메인 레그(102)를 포함하고, 상기 적어도 2개의 누출 레그는 4개의 누출 레그를 포함하며, 상기 1차 누출 섹션은 상기 1차 권선이 상기 1차 누출 섹션들 중 하나(301a), 메인 섹션(301b) 및 나머지 1차 누출 섹션(301c)을 순서대로 포함하도록 2개의 1차 누출 섹션을 포함하고, 상기 1차 누출 섹션들 각각은 상이한 누출 레그 주위에 감겨지고, 상기 2차 누출 섹션은 상기 2차 권선이 상기 2차 누출 섹션들 중 하나(302a), 메인 섹션(302b) 및 나머지 2차 누출 섹션(302c)을 순서대로 포함하도록 2개의 2차 누출 섹션을 포함하며, 상기 2차 누출 섹션들 각각은 상이한 누출 레그 주위에 감겨지는, 전자기 유도 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 측면 레그는 4개의 측면 레그를 포함하고, 상기 4개의 측면 레그 및 상기 4개의 누출 레그는 상기 메인 레그(102)를 중심으로 하는 원을 묘사하며, 상기 측면 레그들 및 상기 누출 레그들은 규칙적인 방식으로 번갈아 나타나게 되고, 각각의 섹션은 상기 메인 레그(102)에 대해 2차 누출 섹션과는 정반대로 배치되는, 전자기 유도 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 측면 레그는 2개의 측면 레그를 포함하고, 상기 적어도 2개의 누출 레그는 4개의 누출 레그를 포함하여, 각각 제1 그룹(106) 및 제2 그룹(107)이라 불리는 2개의 누출 레그의 2개 그룹을 형성하며, 상기 4개의 누출 레그 및 상기 2개 측면 레그는 상기 메인 레그(102)를 중심으로 하는 원을 묘사하고, 상기 측면 레그들 및 상기 그룹들(106, 107)은 규칙적인 방식으로 번갈아 나타나게 되는, 전자기 유도 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 에어 갭은 상기 제1 그룹(106) 및 상기 제2 그룹(107) 각각의 누출 레그들 사이의 중간에 배치된 제1 에어 갭(401) 및 제2 에어 갭(402)을 포함하는, 전자기 유도 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 1차 누출 섹션들 각각은 상기 제1 그룹(106)의 누출 레그들(104) 중 어느 하나의 주위에 각각 형성되고, 상기 2차 누출 섹션들 각각은 상기 제2 그룹(107)의 누출 레그들(105) 중 어느 하나 주위에 각각 형성되는, 전자기 유도 장치.
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