KR20230054787A - 투자율 조절장치를 갖는 자기 코어 및 자기 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 신호선 또는 전원선이 권선되는 자기 코어에 연결되어 투자율을 조절하는 자기 코어 투자율 조절장치로서 상기 자기 코어의 적어도 일부를 감싸도록 구비되는 밴드부 및 상기 밴드부와 회로적으로 연결되는 가변 저항과 상기 가변 저항과 연결되어 상기 가변 저항의 저항 값을 조절할 수 있는 가변 저항 조절기를 포함하도록 구성되며, 상기 밴드부는 상기 자기 코어를 감는 도선으로 이루어지며, 1 바퀴 감거나 혹은 2 바퀴 이상 n 바퀴 감겨지므로서 투자율 조절장치를 갖는 자기 코어 및 자기 장치에 의하면 자기 코어의 형상이 고정된 상태에서도 자기 코어에 인가되는 권선 수 및 저항을 변경할 수 있어 투자율을 미세하게 조절할 수 있게 되었다.

Description

투자율 조절장치를 갖는 자기 코어 및 자기 장치{MAGNETIC CORE WITH PERMEABILITY CONTROL DEVICE AND MAGNETIC DEVICE WITH THE SAME}

본 발명은 투자율 조절장치를 갖는 자기 코어 및 자기 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 코어와 연결된 도선의 저항 성분을 조절하여 자성 코어를 정밀하게 조절하는 투자율 조절장치를 갖는 자기 코어 및 자기 장치에 관한 것이다.

자기 코어(magnetic core)는 전자석, 변압기, 전기 모터, 발전기, 인덕터, 자기 기록 헤드 및 자기 어셈블리와 같은 전기, 전기 기계 및 자기 장치에서 자기장을 제한하고 안내하는 데 사용되는 높은 자기 투자율을 가진 자성 재료 조각이다.

자기 코어는 제작시 열처리 작업에 의해 자기 투자율이 정해지는 제품이기 때문에 자기 코어에 도선의 감는 횟수(권선수)를 조절하는 방법 외에는 투자율을 변경할 수 있는 방법이 없는 소자이다. 권선수를 늘리면 노이즈가 감쇄되어 코어의 투자율을 높일 수 있지만 너무 많은 코일을 감을 경우 소음과 열이 발생된다.

현재 업계에서는 소음과 열이 발생되지 않는 범위 내에서 권선 수를 최대한 감는 방식으로 투자율을 높이고 있다. 하지만, 동일한 제조 공정을 통해서 동일한 형상으로 제조되는 자기 코어들이라 하더라도 약간의 투자율 차이를 나타내므로 권선수로 투자율을 정밀하게 조절하는 데는 많은 어려움이 있었다.

한편, 새롭게 개발하는 전자제품의 경우 일반 소비자에게 출시되기 전에 EMC/EMI 등의 전자파 인증을 거쳐야 한다. 통상적으로 이러한 전자파 인증은 제품 개발이 완료된 이후 수행되는데 테스트 결과 부적합하다는 판정이 내려지면 코어를 변경하거나 권선수를 변경해야 한다. 그런데 개발이 완료된 후 양산 직전의 개발 제품에서 코어를 변경하거나 권선을 변경하는 것은 생산성을 저하시키며, 코어 및 권선수 변경에 의해 해결되지 않을 경우 나머지 회로의 설계를 변경해야 하는 등 많은 문제를 일으키게 된다.

대한민국공개특허 제10-2007-0074059호 (2007년07월12일, 공개)

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 열처리 과정을 거쳐 제작이 완료된 자기 코어의 투자율을 권선 수를 변경함이 없이도 전자파 적합성에 부합하도록 투자율을 조절할 수 있는 투자율 조절장치가 구비된 자기 코어 및 이를 구비하는 자기 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 상기 목적은 신호선 또는 전원선이 권선되는 자기 코어에 연결되어 투자율을 조절하는 자기 코어 투자율 조절장치로서 상기 자기 코어의 적어도 일부를 감싸도록 구비되는 밴드부 및 상기 밴드부와 회로적으로 연결되는 가변 저항과 상기 가변 저항과 연결되어 상기 가변 저항의 저항 값을 조절할 수 있는 가변 저항 조절기를 포함하도록 구성되며, 상기 밴드부는 상기 자기 코어를 감는 도선으로 이루어지며, 1 바퀴 감거나 혹은 2 바퀴 이상 n 바퀴 감겨지므로서 해결 가능하다.

그리고 상기 밴드부에는 연결핀과 연결홈이 구비되고, 상기 밴드부는 FPCB 형태로 되어 있다,

또한 상기 밴드부에 형성된 도선이 상기 자기 코어를 2회 이상 n회 감기도록 만들어질 경우, 제 1 라인부터 제 n 까지 존재하고 상기 밴드부가 연결핀과 연결홈으로 상호 연결되어 상기 자기 코어를 감기도롤 할 때, 제 n-1 라인의 끝 부분이 제 n 라인의 앞 부분에 연결되도록 하고, 도선의 감긴 길이 혹은 회전수를 조절하는 도선 조절 스위치를 더 포함한다.

또한 자기 코어가 더 구비되고, 상기 밴드부가 자기 코어에 감겨지고, 상기 밴드부는 밴드부 케이스가 감싸고, 상기 투자율 조절 장치는 투자율 조절부가 케이스가 감싸고, 상기 투자율 조절부 케이스에는 도선 조절 스위치가 구비되는 창 혹은 가변 저항 조절기가 구비되는 창이 만들어진다,

또한 상기 밴드부와 상기 가변 저항은 직열 연결된다.

본 발명에 따른 투자율 조절장치를 갖는 자기 코어 및 자기 장치에 의하면 자기 코어의 형상이 고정된 상태에서도 자기 코어에 인가되는 권선 수 및 저항을 변경할 수 있어 투자율을 미세하게 조절할 수 있게 되었다.

도 1은 솔레노이드 자기 코어에 본 발명에 따른 일 실시예의 자기 코어 투자율 조절장치가 부착된 상태를 나타내는 정면도.
도 2A 및 도 2B는 도 1에 제시된 자기 코어 투자율 조절장치에서 밴드부를 구체적으로 제시한 실시예에 대한 도면.
도 3A는 본 발명에 따른 일 실시예의 투자율조절부의 회로 구성도.
도 3B는 본 발명에 따른 일 실시예의 투자율조절부의 회로 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 일 실시예의 투자율조절부 회로 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 일 실시예의 투자율조절부 회로 구성도.
도 6은 본 발명에 따른 일 실시예의 투자율조절부 회로 구성도.
도 7은 자성 코어에 본 발명에 다른 투자율조절부를 설치하지 않은 상태에서 LCR 미터 측정기 부착한 상태도.
도 8은 자성 코어에 투자율조절부 및 LCR 미터 측정기를 부착한 상태도.
도 9는 자기 코어에 감기는 도선의 원리를 나타낸 실시예의 도면.
도 10내지 도 12는 감겨지는 도선의 설계 방법을 나타낸 실시예의 도면.
도 13과 도 14는 본원 발명의 투자율 조절 장치 제조 실시예를 나타낸 도면.
도 15와 도16은 본원 발명의 방법에 의하여 제작된 시작품의 개요도와 실제로 제작된 제품 사진.

본 발명에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 본 명세서에서, "~ 상에 또는 ~ 상부에" 라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다. 또한, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에 또는 상부에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 상에 또는 상부에" 접촉하여 있거나 간격을 두고 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.

또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

또한, 본 명세서에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

먼저, 자기 장치에 대해 정의하기로 한다. 본 발명에서는 자기 코어를 포함하는 장치를 자기 장치라 칭하기로 한다. 일반적으로 자기 코어는 전자석, 변압기, 전기 모터, 발전기, 인덕터, 자기 기록 헤드 및 자기 어셈블리와 같은 전기 장치, 전자기 장치 또는 자기 장치의 부품으로 사용된다. 통상적으로 전기장치는 주로 정지 상태에서 사용하는 전기 기구 또는 소형 전기 기구를 의미하며, 예로는 믹서기를 들 수 있다. 전자기 장치(electromagnetic device)는 전기를 이용하여 자기를 발생시키고 발생된 자기를 이용하는 장치를 의미하는 것으로서, 예로서 MRI 장치를 들 수 있다. 자기장치(magnetic equipment)는 자기를 이용하는 장치로서, 예로서 자기 기록 헤드를 들 수 있다. 그런데 전기 장치, 전자기 장치 및 자기 장치는 엄격하게 구분하기 어렵다. 본 발명에서는 자기 코어를 포함하는 장치를 통칭하여 자기 장치라 칭하기로 한다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예, 장점 및 특징에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

자기 코어는 다양한 형상 및 재질로 형성된다. C코어, 토로이드, PQ, EI, EE, EER, EP, EFD, RM, PLANAR 등 여러 형상으로 제조될 수 있으며, 페라이트, 메탈, 아몰포스(amorphous), 나노 크리스타린(nano crytaline), 철 등 다양한 재질로 만들어질 수 있다. 자기 코어에는 하나 이상의 코일이 권선된다. 예를 들어, 인덕터로 사용할 경우에는 하나의 코일이 자기 코어에 권선되며, DC 변압기로 사용할 경우에는 두 개의 코일(1차측 코일 및 2차측 코일)이 권선되며, 3상 변압기로 사용할 경우에는 세 개의 코일(1차측, 2차측 및 3차측 코일)이 권선될 수 있다. 자기 코어에 권선되는 선은 데이터를 전달하기 위한 신호선일 수도 있고 전력을 전달하기 위한 전력선일 수도 있다.

솔레노이드 형상의 자기 코어를 이용하여 본 발명에 따른 일 실시예의 자기 코어 투자율 조절장치에 대해 설명하기로 한다.

- 실시예 1 -

도 1은 솔레노이드 자기 코어에 본 발명에 따른 일 실시예의 자기 코어 투자율 조절장치가 부착된 상태를 나타내는 정면도이다. 자기 코어(100)에 연결되어 투자율을 조절하는 자기 코어 투자율 조절장치(30)는 밴드부(10) 및 투자율조절부(20)로 구성된다.

밴드부(10)는 코어 외측 테두리를 감싸는 복수 개 도선으로 구성된다. 도 2A 및 도 2B에 밴드부(10)를 구체적으로 도시하였다. 밴드부(10)는 자기 코어 내부 빈 공간(110)을 관통하도록 설치되는 일 단과 타 단을 갖는 복수 개 도선으로 구성된다. 예로서, 도 2A에 제시된 실시예에서는 밴드부(10)를 양 단이 투자율조절부(20)와 각각 연결되는 여섯 개 도선으로 구성하고, 도 2B에 제시된 실시예에서는 밴드부(10)를 양 단이 투자율조절부(20)와 각각 연결되는 네 개 도선으로 구성하였다. 도 2B의 실시예에서 첫 번째 도선은 자기 코어의 내부 빈 공간(100)을 세 바퀴 감는 방식으로 설치하였다.

이하, 도 2A에 도시된 실시예와 같이 밴드부(10)가 여섯 개 도선으로 형성되는 자기 코어 투자율 조절장치(30)를 대상으로 이에 구비되는 투자율조절부(20)에 대해 설명하기로 한다.

도 3A는 본 발명에 따른 일 실시예의 투자율조절부(20)의 회로 구성도이다. 투자율조절부(20)는 복수 개 입력단자(1a, 2a, ..., 6a), 복수 개 출력단자(1b, 2b, ..., 6b) 및 단자연결부(29)로 구성된다. 복수 개 입력단자(1a, 2a, ..., 6a)는 밴드부를 구성하는 각 도선의 일 단과 연결되며, 복수 개 출력단자(1b, 2b, ..., 6b)는 밴드부를 구성하는 각 도선의 타 단과 연결되며, 단자연결부(29)는 복수 개 입력단자(1a, 2a, ..., 6a)를 복수 개 출력단자(2b, 3B, ..., 6b, 1b) 사이의 연결을 설정하는 회로부이다. 도 3A의 실시예에서 단자연결부(29)는 입력단자 1a와 출력단자 2b 사이, 입력단자 2a와 출력단자 3b 사이, 입력단자 3a와 출력단자 4b 사이, 입력단자 4a와 출력단자 5b 사이, 입력단자 5a와 출력단자 6b 사이 및 입력단자 6a와 출력단자 1b 사이를 각각 연결하는 sw11, sw12, sw13, sw14, sw15 및 sw16로 구성되는 온/오프 2단 스위치(21)를 포함하도록 구성된다. 온/오프 2단 스위치(21)는 딥 스위치로 구현할 수 있음은 물론이다. 도 3A에서 온/오프 2단 스위치(21)를 모두 온 상태로 전환하면 자기 코어에는 입력단자 1a부터 출력단자 1b까지 순환되도록 구성되어 하나의 권선이 자기 코어에 6번 감겨진 것과 유사한 효과를 갖게 된다.

도 3B는 본 발명에 따른 일 실시예의 투자율조절부(20) 회로 구성도이다. 도 3B의 실시예에서 단자연결부(29)는 입력단자 1a와 출력단자 2b 사이, 입력단자 2a와 출력단자 3b 사이, 입력단자 3a와 출력단자 4b 사이, 입력단자 4a와 출력단자 5b 사이 및 입력단자 5a와 출력단자 6b 사이를 각각 연결하는 sw11, sw12, sw13, sw14 및 sw15로 구성되는 온/오프 2단 스위치(21)를 포함한다. 또한, 단자연결부(29)에는 입력단자 6a와 출력단자 1b 사이에 가변 저항(23)을 포함하도록 구성된다. 가변 저항(23)의 입력단(1)은 입력단자 6a와 연결되고, 출력단(2)은 출력단자 1b와 연결된다. 가변 저항(23)의 접지단자(3)는 자기 코어를 갖는 자기 장치의 접지 단자와 연결하는 것이 바람직하며, 자기 장치의 접지 단자와 연결이 쉽지 않을 경우에는 플로우팅(floating) 상태로 두어도 무방하다. 도 3B에서 온/오프 2단 스위치(21)를 모두 온 상태로 전환하면 자기 코어에는 입력단자 1a부터 출력단자 1b까지 6바퀴 감겨지면서 가변 저항(23)에서 설정한 저항값을 갖는 구조가 되므로 투자율을 조절할 수 있게 된다.

도 4는 본 발명에 따른 일 실시예의 투자율조절부(20) 회로 구성도이다. 도 4의 실시예에서 단자연결부(29)는 입력단자 1a와 출력단자 2b 사이, 입력단자 2a와 출력단자 3b 사이 및 입력단자 3a와 출력단자 4b 사이는 별도 회로소자 없이 직접 연결되며, 입력단자 4a와 출력단자 5b 사이 및 입력단자 5a와 출력단자 6b 사이는 이들 사이를 각각 연결하는 온/오프 2단 스위치(21)를 포함하며, 입력단자 6a와 출력단자 1b 사이에는 온/오프 2단 스위치(21) 및 가변저항(23)이 직렬로 연결되는 구성을 포함한다.

도 5는 본 발명에 따른 일 실시예의 투자율조절부(20) 회로 구성도이다. 도 5의 실시예에서 단자연결부(29)는 각 입력단자(1a, 2a, 3a, 4a, 5a, 6a)에 저항(R1, R2, R3, R4, R5, R6)의 일 단을 연결하고, 저항(R1, R2, R3, R4, R5, R6)의 타 단과 각 출력단자(2b, 3b, 4b, 5b, 6b 및 1b) 사이를 각각 연결하는 온/오프 2단 스위치(21)를 포함한다.

도 6은 본 발명에 따른 일 실시예의 투자율조절부(20) 회로 구성도이다. 도 6의 실시예에서는 연결단자부(29)는 제1 온/오프 2단 스위치(21a), 제2 온/오프 2단 스위치(21b) 및 가변저항(23)을 포함하도록 구성된다. 제1 온/오프 2단 스위치(21a)는 입력단자 1a와 출력단자 2b 사이, 입력단자 2a와 출력단자 3b 사이, 입력단자 3a와 출력단자 4b 사이, 입력단자 4a와 출력단자 5b 사이 및 입력단자 5a와 출력단자 6b 사이를 각각 연결하는 sw11, sw12, sw13, sw14 및 sw15로 구성된다. 제2 온/오프 2단 스위치(21b)는 입력단자 1a, 입력단자 2a, 입력단자 3a, 입력단자 4a 및 입력단자 5a 및 입력단자 6a를 각각 가변저항의 입력단자(1)와 연결하는 sw21, sw22, sw23, sw24, sw25 및 sw26로 구성된다. 가변저항(23)의 출력단자(2)는 제1출력단자(1b)와 연결된다. 도 6에서는 자기 코어에 감기는 권선 수를 6이하로 마음대로 설정할 수 있고, 저항도 임의로 부여하여 투자율을 조절할 수 있다. 예를 들어 sw11, sw12, sw13 및 sw24를 온 상태로 유지하고 나머지 스위치를 오프 상태로 절환시키도록 동작시키면, "1a -> 2b -> 2a -> 3b -> 3a -> 4b -> 4a -> 가변저항 -> 1b"로 이어지는 권선을 자성 코어에 형성할 수 있다. 즉, 자성 코어에 3바퀴 권선을 감고 권선에 가변 저항에 의해 출력되는 저항값이 인가되도록 조절함으로써 투자율을 조절할 수 있게 된다.

지금까지 설명한 바와 같이 자기 코어 투자율 조절장치를 이용하면 자기 코어에 감기는 권선 수 및 저항값을 손쉽게 변경할 수 있음을 알 수 있다.

솔레노이드 형태(원통 형태 자기 코어에 도선이 N회 감긴 경우)에서 인덕턴스는 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.

수학식 1에서 μ0는 진공 중의 투자율, N은 권선수, S는 솔레노이드 단면을 이루는 원의 면적, l은 길이(l=2πr, r은 솔레노이드의 중간 반경)이다.

수학식 1에서 역기전력을 알 수 있을 경우 인덕턴스는 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.

수학식 2에서 N은 권선수, Φ는 자속, I는 전류를 나타낸다.

수학식 1 및 수학식 2에서 확인할 수 있는 바와 같이 솔레노이드 형태를 갖는 자기 코어에서 인덕턴스가 변하면 투자율도 변한다는 것을 확인할 수 있다.

이하에서는 솔레노이드 형상 자기 코어에 본 발명에 따른 자기 코어 투자율 조절장치를 부착한 상태에서 자기 코어 투자율 장치에 의한 도선의 권선 수 및 저항을 변경시킬 경우 투자율을 조절한 실험 결과를 제시하도록 한다.

표 1은 나노 크리스탈로 형성되고 외경이 102mm인 솔레노이드 코어에 대한 인덕턴스 측정값을 나타낸 것이다. 도선은 30AWG 굵기를 사용하였다. 먼저 본 발명에 따른 자기 코어 투자율 조절장치를 설치하지 않은 상태에서 도 7과 같이 2회 권선한 도선 양 단에 LCR 미터 측정기로 측정된 인덕턴스 값은 428H이었다.

표 1은 도 8에 도시된 바와 같이 LCR 미터 측정기를 동일하게 부착한 상태에서 본 발명에 따른 자기 코어 투자율 조절장치를 부착하여 밴딩부의 권선 수 및 저항값을 다양하게 조절하는 경우에 측정된 인덕턴스 값을 표시한다. 저항값의 단위는 Ω이며, 인덕턴스의 단위는 H이다.

밴딩부 권선 수	저항값	L값	밴딩부 권선 수	저항값	L값	밴딩부 권선 수	저항값	L값
4회	10	154	5회	10	85	6회	13	46
	20	295		20	216		20	148
	30	349		30	289		30	226.7
	40	375		40	332		40	281.9
	50	390		50	357		50	314.7
	60	398		60	372		60	338.8
	70	403.9		70	383		70	356
	80	407.9		80	391		80	367.8
	90	410.8		90	396		90	376.4

표 2는 페라이트로 제조된 솔레노이드 코어를 사용하였다는 차이점 외에는 표 1과 동일한 조건에서 실험한 결과치이다.

밴딩부 권선 수	저항값	L값
4회	5	74
	10	141.1
	15	156.3
	20	163
	25	166.4
	30	168
	35	169
	40	169
	45	170
	48.3	170

표 1 및 표 2에 제시된 바와 같이 본 발명에 따른 자기 코어 투자율 조절장치를 이용하여 권선수 및/또는 저항값을 변경시키면 인덕턴스가 변함을 알 수 있고 이로부터 투자율을 변경시킬 수 있음을 확인할 수 있다.

- 실시예 2 -

도 9는 자기 코어에 감기는 도선의 원리를 나타낸 실시예의 도면이다.

도 9의 (A)는 구리, 합금 구리, 혹은 합금으로 만들어진 전기가 흐르는 도선이 투명한 병에 감겨진 것으로 가정하여 도시된 도면이다. 투명한 병은 도면에 도시 생략되었다. 이때 본원 발명에서는 상기 투명한 병은 자기 코어(100)가 된다. 이때, 상기 자기 코어(100)에 도선이 한 바퀴 감길 수도 있고 두 바퀴 감길 수도 있으며, 세바퀴 감길 수도 있다, 즉 n 바퀴 감길 수도 있다.

도 9의 (B)는 투명한 병(본원 발명에서는 자기 코어(100))에 도선이 n 바퀴 감겨져 있고, 상기 감겨진 도선을 병(혹은 자기 코어(100))) 앞 쪽에서 절단하였을 때를 가정하여 도시한 도면이다. 즉, 상기 도면에서와 같이 제 1 라인이 a와 b에서 끊기고, 제 2 라인도 a와 b에서 끊기고, 마찬가지로 제 n 라인에서도 a와 b에서 끊기게 된다.

감겨진 도선의 시작점(S로 표시)은 하나이고, 도선의 끝점(E로 표시)도 하나이다.

도 10내지 도 12는 감겨지는 도선의 설계 방법을 나타낸 실시예의 도면이다.

도 9의 (B)에서처럼 투명한 병(도면에서 도시 생략)에 복수 바퀴로 감겨진 도선의 앞 부분을 절단하면, 각각 a 부분과 b 부분으로 분리됨을 가정할 수 있다. 그러면, 도 10의 (A)에서처럼 제 1 라인, 제 2 라인, 제 3 라인 혹은 제 n 라인처럼 복수개의 라인이 만들어진다.

그리고, 상기 제 1 라인, 제 2 라인, 제 3 라인 혹은 제 n 라인을 펼치면 도 10과 같이 직선 라인이 된다.

즉, 제 1 라인의 끝단은 시작점(S)과 b, 제 2 라인의 끝단은 a, b ,그리고 제 n 라인의 끝단도 a, b가 존재하게 된다.

그리고, 상기 도 10 (A)의 도선을 다시 도 9의 (A)처럼 연결하기 위하여서는, 제 1 라인의 b 는 제 2 라인의 a, 제 2 라인의 b는 제 3 라인의 a와 연결하여 주면 된다. 즉, 제 n-1 라인의 b(끝나는 부분)은 제 n 라인의 a(시작 부분)과 연결하여 주면된다.

한편, 도 10의 (B)는 도선의 감겨지는 횟수를 조절하는 방법을 나타내는 실시예의 도면이다. 제 2 라인의 시작 부분에 인출선 E-1, 제 3 라인의 시작 부분에 인출선 E-2를 연결한다. 마차가지고 각각의 라인에 인출선 E-n을 연결할 수 있다.

그리고 도선 조절 스위치(21)를 통하여 E-1, E-2, E-3 혹은 E 를 선택할 수 있도록 하면, 도선이 감겨진 횟수를 조절할 수 있게 된다. 즉, E-1 을 투자율 조절 회로와 연결하면 1 바퀴 감긴 효과가 존재하고, E-2 를 투자율 조절 회로와 연결하면 2 바퀴 감긴 효과가 존재하고, E-3 를 투자율 조절 회로와 연결하면 3 바퀴 감긴 효과가 존재하고, E 를 투자율 조절 회로와 연결하면 4 바퀴 감긴 효과가 존재한다.

한편, 상기 인출선을 각각 도선의 시작 부분에 연결하지 않고 각각의 도선의 끝 부분에 연결하여도 된다. 그렇게 되면 제 1 라인의 끝 부분이 E-1 인출선이 연결되고, 제 2 라인의 끝 부분이 E-2 인출선이 연결되고, 제 n 라인의 끝 부분에 E-n 인출선이 연결된다. 그리고, 상기 인출선 중에 하나가 도선 조절 스위치(21)를 통하여 연결된다.

도 11은 밴드부와 가변 저항이 연결되는 방법을 나타내는 도면이다. 밴드부(10)에서 도선이 감기는 횟수를 조절하는 방법은 앞의 실시예의 원리가 적용된다. 그리고, 상기 감기는 횟수를 조절하기 위한 스위치로서 도선 조절 스위치(21)가 구비된다. 그리고, 상기 밴드부(10)는 도선 조절 스위치를 통과하여 가변 저항(23)과 연결되며, 상기 가변 저항(23)은 가변 저항 조절기(스위치)(23a)를 통하여 저항 값이 조절되게 된다.

이때, 상기 가변 저항(23)과 밴드부(10)는 직열 연결되며, 폐회로를 이루게 된다.

도 12은 연결핀과 연결홈의 원리를 나타낸 실시예의 도면이다. n-1 라인의 b(각 라인의 끝 부분)를 n 라인의 a(각 라인의 시작 부분)과 연결되도록 한다. 그리고, 만일 각 라인의 끝 부분(b)를 연결핀(20c)와 연결되도록 하고, 각 라인의 앞 부분(a)를 연결홈(20d)와 연결되도록 한 다음, 상기 연결핀(20c)와 상기 연결홈(20d)을 서로 연결하면, 도 9의 (A)와 처럼 n 바뀌 감겨진 도선이 복원되게 된다.

즉, 도 12은 연결핀(20c)의 제 1 라인의 b를, 연결홈(20d)의 제 2 라인의 a와 연결됨을 보인다, 마찬가지로 제 n-1 라인의 a와 제 n 라인의 b가 연결되는 원리를 보이는 것이다.

한편, 인출선을 중간 중간에 더 많이 설치하게 되면, 단순히 자기 코어를 감아 회전되는 숫자만 조절하는 것이 아니라, 자기 코어에 감기는 도선의 길이도 조절이 가능하다. 예를들어, 도 11의 실시예에서는 1 개의 라인에 1 개의 인출선(E-1, E-n)을 구비하였지만, 1 개의 라인에 복수개의 인출선을 구비할 수가 있다. 즉, 제 1 라인의 시작부에도 인출선을 구비되고, 중간 단계에서도 인출선이 끝 부분에서도 인출선이 구비되도록 할 수 있다. 그러면 자기 코어를 감는 도선의 길이를 조절할 수 있게 된다.

도 13과 도 14는 본원 발명의 투자율 조절 장치 제조 실시예를 나타낸 도면이다.

도 10 내지 도 12의 실시예에 따른 도선을 FPCB 형태의 도선으로 만들어 밴드부 도선(10b)를 만들었고, 상기 밴드부 도선(10b)은 연결핀(20c)와 연결홈(20d)을 통하여 연결되어, n 바퀴 감긴 도선을 구현하게 된다.

즉, 도 13에서처럼 도선 시작부(20b)에 고정된 밴드부 도선(10b) 끝 단에 연결핀(20c)이 구비되고, 상기 연결핀은 도 14에 구비된 연결홈(20d)에 연결된다. 그렇게 하므로서 도 9의 (A) 같이 n 회 감긴 도선을 구현한다. 이때 도 12의 실시예에서처럼, 상기 밴드부 도선(10b)이 연결핀(20c)와 연결홈(20d)을 통하여 연결된다.

아울러, 본원 발명의 앞의 실시예에 설명된 가변 저항(23)의 저항 값을 조절하는 가변 저항 조절기(23a)가 PCB 기판(20e)에 구비된다. 또한, 도 11의 실시예에서 설명된 원리에 의하여, 도선이 감긴 횟수를 조절하게 되는 방법이 구현되도록 조절하는 도선 조절 스위치(21)도 구비된다, 상기 도선 조절 수위치(21)가 조절되므로서, 상기 도선이 자기 코어(100)에 감긴 횟수(예를들어, 1바퀴에서 n 바퀴)가 조절되게 된다.

한편, 도 13과 도 14에서처럼 연결홈(20d)와 도선 시작부(20b)는 PCB 기판(20e)을 중심으로 해서 서로 반대 방향에 위치하게 된다.

도 15와 도16은 본원 발명의 방법에 의하여 제작된 시작품의 개요도와 실제로 제작된 제품 사진이다.

도 15에 도시된 바와 같이, 자기 코어(100)는 자기 코어 케이스(100a)에 담겨진다. 그리고, 상기 자기 코어(100)를 감는 밴드부(10)로서, 도13과 도 14의 실시예의 방법에 의한 FPCB 방식의 밴드부 도선(10b)가 사용된다. 그리고, 상기 밴드부 도선(10b)이 연결핀(20c)과 연결홈(20d)의 연결을 통하여, 상기 자기 코어가 도선으로 감겨지는 형태의 밴드부(10)가 완성이 된다.

그리고, PCB 기판(20e)과 그 위에 장착된 부품은 투자율 조절부 케이스(20a)에 담겨진다. 그리고 상기 투자율 조절부 케이스(20a)에는 개구가 만들어지고, 상기 개구에는 가변 저항 조절기(23a)와 도선 조절 스위치(21)가 위치하게 된다.

한편, 도선은 자기 코어(100)에 1 바퀴 감길 수 있고, 2 바퀴 이상 n 바뀌 감길 수가 있다. 1 바퀴 감길 경우에는 상기 도선 조절 스위치(21)는 on/off 스위치가 된다. 2 바퀴 이상n 바퀴 감길 경우에는 상기 도선 조절 스위치는 도 11의 실시예의 방법에 따른 감긴 횟수를 조절하는 스위치가 된다.

아울러, 도 16은 본원 발명의 실시예의 방법에 따라 실제 제작된 사진을 나타낸 도면이다.

- 본원 발명의 실시 예 -

결과적으로 본원 발명은 다음과 같은 경우의 수로 만들어 질 수 있다.

1) 투자율 조절 장치로서, 도선이 자기 코어에 1바퀴 감겨지고, 가변 저항이 연결된다.

- 가변 저항 조절기가 구비되고, 상기 도선이 연결되는 on/off 스위치가 구비된다.

2) 투자율 조절장치로서, 도선이 2 바퀴 이상 n 바귀 감겨지고, 가변 저항이 연결된다.

- 가변 저항 조절기가 구비되고, 도선이 감긴 횟수가 조절되는 도선 조절 스위치(on/off 기능 포함될 수 있다.)가 구비된다.

- 1)항목과 2) 항목은 도 13과 도 14의 실시예가 해당된다.

3) 상기 1)항의 경우로서 도선이 밴드부를 형성하고, 상기 도선이 자기 코어(100)에 감겨진 형태로 제작될 수 있다.

- 가변 저항 조절기가 구비되고, 상기 도선이 연결되는 on/off 스위치가 구비된다.

4) 상기 2)항의 경우로서 도선이 밴드부를 형성하고, 상기 도선이 자기 코어(100)에 감겨진 형태로 제작될 수 있다.

- 가변 저항 조절기가 구비되고, 도선이 감긴 횟수가 조절되는 도선 조절 스위치(on/off 기능 포함될 수 있다.)가 구비된다.

- 상기 3)항과 4)항목은 본원 발명의 도 15 실시예가 해당된다.

- 변화되는 조절 값 -

사용되는 가변 저항의 최대 저항 값(저항 값 조절로 얻을 수 있는 최대 저항 값)은 투자율 조절장치가 적용되는 자기 코어(100)의 헨리 값에 관련이 된다,

즉, 적용되는 자기 코어의 헨리 값이 "A H" 라면, 가변 저항의 최대 저항값(저항 값 조절로 얻을 수 있는 최대 저항 값)은 "A Ω" 이다. 물론 상기 두개의 값 상호 간에 ±20 %의 오자 범위는 존재한다. 예를들어 자기 코어의 헨리 값이 10 H 라면, 가변 저항의 최대 저항 값은 10 Ω이 된다는 것이다.

이때, 상기 저항 값은 밴드부(10)에서 도선이 감신 횟수에 비례하게 된다, 예를들면, 도선이 1회 감기었을 때 저항이 10 Ω이면, 도선이 2외 감기면 저항은 20 Ω이 된다. 즉 저항 값은 도선이 감긴 횟수에 비례하게 된다.

또한, 본원 발명의 투자율 조절 장치가 조절할 수 있는 투자율도 정해지게 된다. 즉, 본원 발명의 수학식(1)에 의하여 투자율은 아래와 같다,(상기 수식의 부호는 본원 발명의 앞의 실시예와 동일하다.)

따라서, 본원 발명에서 투자율이 조절되는 범위는 본원 발명의 투자율 조절 장치가 부착되는 자기 코어의 특성과 관련이 된다. 즉, 투자율 조절 장치가 조절할 수 있는 최대 투자율 값의 크기는 자기 코어의 인덕턴스 값과 솔레노이드 길이(l)의 값과 비례하고, 권선수의 제곱과 솔레노이드 단면적과는 반비례한다.

또한, 투자율 조절 장치가 조절할 수 있는 최대 투자율 값 "Max" 는 아래와 같다.

결과적으로, 투자율 조절 장치가 조절할 수 있는 투자율 값의 범위는 0부터 Max 까지가 된다.

상기에서 본 발명의 바람직한 실시예가 특정 용어들을 사용하여 설명 및 도시되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확히 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러 가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.

10 :밴드부 10a : 밴드부 케이스
10b : 밴드부 도선 15 : 결합 장치
20 :투자율조절부 20b : 도선 시작부
20a :투자율 조절부 케이스 20c :연결핀
20d : 연결홈 20e : PCB 기판
21 : 도선 조절 스위치 22 : 받침부
23 : 가변 저항 23a : 가변 저항 조절기
29: 단자연결부 30: 자기 코어 투자율 조절장치
100 : 자기 코어 110: 자기 코어 내부 빈 공간
100a : 자기 코어 케이스

Claims (5)

1. 신호선 또는 전원선이 권선되는 자기 코어에 연결되어 투자율을 조절하는 자기 코어 투자율 조절장치로서,
   상기 자기 코어의 적어도 일부를 감싸도록 구비되는 밴드부 및
   상기 밴드부와 회로적으로 연결되는 가변 저항과 상기 가변 저항과 연결되어 상기 가변 저항의 저항 값을 조절할 수 있는 가변 저항 조절기를 포함하도록 구성되며,
   상기 밴드부는 상기 자기 코어를 감는 도선으로 이루어지며,
   1 바퀴 감거나 혹은 2 바퀴 이상 n 바퀴 감겨지는 것을 특징으로 하는 자기 코어 투자율 조절장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 밴드부에는 연결핀과 연결홈이 구비되고, 상기 밴드부는 FPCB 형태로 되어 있는 것을 특징으로 하는 자기 코어 투자율 조절장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 밴드부에 형성된 도선이 상기 자기 코어를 2회 이상 n회 감기도록 만들어질 경우,
   제 1 라인부터 제 n 까지 존재하고 상기 밴드부가 연결핀과 연결홈으로 상호 연결되어 상기 자기 코어를 감기도롤 할 때, 제 n-1 라인의 끝 부분이 제 n 라인의 앞 부분에 연결되도록 하고,
   도선의 감긴 길이 혹은 회전수를 조절하는 도선 조절 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 코어 투자율 조절장치.
4. 제 1항에 있어서, 자기 코어가 더 구비되고, 상기 밴드부가 자기 코어에 감겨지고, 상기 밴드부는 밴드부 케이스가 감싸고, 상기 투자율 조절 장치는 투자율 조절부가 케이스가 감싸고,
   상기 투자율 조절부 케이스에는 도선 조절 스위치가 구비되는 창 혹은 가변 저항 조절기가 구비되는 창이 만들어지는 것을 특징으로 하는 자기 코어 투자율 조절장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 밴드부와 상기 가변 저항은 직열 연결되는 것을 특징으로 하는 자기 코어 투자율 조절장치.
   
   
   
   
   

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