KR20230063479A

KR20230063479A - 철도 차량용 필터 리액터 및 그 제작방법

Info

Publication number: KR20230063479A
Application number: KR1020210148599A
Authority: KR
Inventors: 최규철; 석한조
Original assignee: 주식회사 우성마그네트; 석한조
Priority date: 2021-11-02
Filing date: 2021-11-02
Publication date: 2023-05-09

Abstract

본 발명은 철도 차량용 필터 리액터에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 추진력을 발생 및 제어하는 전력변환장치의 입력부에 설치하여 입력전압을 평활하고 고조파를 제거하며 전력변환장치에서 발생된 고조파가 전원 측으로 유출되는 것을 억제하고, 필터 리액터와 인접하게 설치된 각종 전자기기에 미치는 영향을 최소화하고, 전력변환장치의 우연한 사고에 의한 큰 단락전류가 발생하더라도 일정 이상의 인덕턴스를 유지하고, 인접한 철 기구의 영향을 최소화하도록 강자성체의 철심 내부에 전기코일을 삽입하고, 눈이나 비 혹은 분진이 필터 리액터 내부로 침투되지 않도록 필터 리액터 내부를 고분자화합물 혹은 실리콘 수지로 완전히 충진하는 철도 차량용 필터 리액터를 제안한다.

Description

철도 차량용 필터 리액터 및 그 제작방법{Filter Reactor For Railway Vehicle And Manufacturing Method Thereof}

본 발명은 철도 차량용 필터 리액터 및 그 제작방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 추진력을 발생 및 제어하는 전력변환장치의 입력부에 설치하여 입력전압을 평활하고 고조파를 제거하며 전력변환장치에서 발생된 고조파가 전원 측으로 유출되는 것을 억제하고, 필터 리액터와 인접하게 설치된 각종 전자기기에 미치는 영향을 최소화하며, 전력변환장치의 우연한 사고에 의한 큰 단락전류가 발생하더라도 일정 이상의 인덕턴스를 유지하고, 인접한 철 기구의 영향을 최소화하도록 강자성체의 철심 내부에 전기코일을 삽입하고, 눈이나 비 혹은 분진이 필터 리액터 내부로 침투되지 않도록 필터 리액터 내부를 고분자화합물 혹은 실리콘 수지로 완전히 충진하는 철도 차량용 필터 리액터 및 그 제작방법에 관한 것이다.

철도차량에 사용되는 필터 리액터는 추진용 전동기를 제어하기 위한 인버터나 혹은 컨버터의 입력부에 설치하여 고조파가 함유된 가선전압을 평활함과 동시에 고조파를 제거하고, 인버터 혹은 컨버터에서 발생된 고조파가 가선 측으로 유출되는 것을 억제하고, 우연한 사고에 의한 단락전류가 발생하더라도 일정 이상의 인덕턴스를 유지할 수 있도록 공심형 필터 리액터를 차량의 언더프레임 하부에 설치하고 있다.

관련선행문헌으로는 대한민국 공개특허 제10-2009-0074931호(2009.07.08.)에서 건식 공심형 자기차폐 리액터를 개시하고 있다. 상기 문헌에서는 필터 리액터의 전기코일에서 발생되는 자기장이 외부로 누설되는 것을 차폐하기 위한 목적으로 전기코일의 양측, 즉 x축으로 강자성체의 철판을 설치하고 있으나 y축은 공기 중에 노출되어 있어 y축으로 누설되는 자기장은 차폐할 수 없을 뿐만 아니라 전기코일이 공기 중으로 노출되어 있어 비나 눈 혹은 분진이 침투할 수 있어 성능 및 품질의 저하를 초래할 수 있으며, 인접한 철 기구에 의해 인덕턴스의 변화를 초래할 수 있게 된다는 문제점이 있었다.

또한, 관련선행문헌으로는 대한민국 공개특허 제10-2012-0023187호(2012.03.12.)에서 리액터를 개시하고 있다. 상기 문헌에서는 철심 내부에 전기코일을 내장하는 것으로 작은 기자력으로 큰 인덕턴스를 얻을 수 있고, 전기코일에서 발생된 자기장이 외부로 유출되지 않는 장점이 있으나 리액터의 반지름(R)과 권선 높이(W)의 비를 크게 설정함으로써 부하단락에 의한 큰 단락전류가 발생하는 경우 철심의 자기포화로 인해 매우 작은 인덕턴스를 가지는 단점이 있다.

또한, 종래기술의 리액터를 철도차량의 언더프레임 하부에 설치하는 경우 눈이나 비, 분진에 노출되어 전기코일의 절연품질을 떨어뜨리고, 인접한 전자기기 혹은 레일 측에 설치된 각종 센서, 객실에 설치된 차량의 제어기기, 휴대폰, 노트북, 와이파이 등 전자기기의 오동작을 유발하는 문제점이 있었다.

대한민국 공개특허 제10-2009-0074931호(2009.07.08.) 대한민국 공개특허 제10-2012-0023187호(2012.03.12.)

본 발명은 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 제안된 것으로, 자기장이 외부로 누설되지 않고, 눈이나 비, 분진에 대해서 그 성능과 품질을 유지하도록 전기코일을 철심 내부에 밀폐하고, 우연한 단락사고에도 제2차 사고를 방지하기 위해 일정 이상의 큰 인덕턴스를 유지하도록 필터 리액터의 폭 보다는 높이를 크게 함으로써 그 성능과 품질이 유지되는 철도차량용 필터 리액터 및 그 제작방법을 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 철도 차량용 필터 리액터는 철도차량에 탑재되는 필터 리액터의 크기와 부피, 중량, 경년변화에 의한 성능 및 품질의 저하를 억제하고, 인접한 전자기기에 미치는 전자기장의 영향을 최소화하고, 우연한 부하단락사고 시에도 큰 인덕턴스를 가질 수 있도록 필터 리액터의 전기코일을 강자성체의 철심 내부에 삽입하고 그 빈 공간을 고분자화합물 혹은 실리콘 수지로 충진하고, 필터 리액터의 폭보다는 높이를 크게 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 철도 차량용 필터 리액터는, 추진력을 발생 및 제어하는 전력변환장치의 입력부에 설치하여 입력전압을 평활하고 고조파를 제거하며, 전력변환장치에서 발생한 고조파가 전원 측으로 유출되는 것을 억제하기 위한 필터 리액터에 있어서, 강자성체인 하판; 상기 하판의 상부에 위치하며 강자성체인 측판; 상기 측판의 상부에 위치하며 강자성체인 상판; 상기 측판의 내부에 결합되는 전기코일; 상기 전기코일에 전력을 공급하기 위한 리드선; 상기 전기코일을 상기 측판 내부에 삽입하여 결합하고, 상기 상판과 측판 및 하판이 서로 맞닿는 부분을 용접하며, 그 빈 공간을 고분자화합물 또는 실리콘 수지로 충진하여 상기의 전기코일을 절연함과 동시에 상기의 전기코일이 외부의 진동에 대해 흔들리지 않도록 고정하는 충진재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 일 실시예로서, 본 발명에 따른 철도 차량용 필터 리액터는, 추진력을 발생 및 제어하는 전력변환장치의 입력부에 설치하여 입력전압을 평활하고 고조파를 제거하며 전력변환장치에서 발생된 고조파가 전원 측으로 유출되는 것을 억제하기 위한 필터 리액터에 있어서, 중심부에 관통 홀을 가지는 강자성체인 하판; 상기 하판의 상부에 위치하며 강자성체인 측판; 상기 측판의 상부에 위치하며 중심부에 관통 홀을 가지는 강자성체인 상판; 상기 측판의 내부에 결합되는 전기코일; 상기 전기코일에 전력을 공급하기 위한 리드선; 상기 전기코일을 상기 측판 내부에 삽입하여 결합하고, 상기 상판과 측판 및 하판이 서로 맞닿는 부분을 용접하며, 그 빈 공간을 고분자화합물 또는 실리콘 수지로 충진하여 상기의 전기코일을 절연함과 동시에 상기의 전기코일이 외부의 진동에 대해 흔들리지 않도록 고정하는 충진재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 일 실시예로서, 본 발명에 따른 철도 차량용 필터 리액터는, 상기 상판 및 상기 하판의 형태가 원형이며, 상기 하판과 측판 및 상판이 조립된 총 높이(H)에 대한, 상기 상판 또는 상기 하판의 중심으로부터 끝단까지의 거리(R)의 비(R/H)는 1 미만인 것을 특징으로 한다.

또한 일 실시예로서, 본 발명에 따른 철도 차량용 필터 리액터는, 상기 상판 또는 상기 하판의 형태가 장방형이며, 상기 하판과 측판 및 상판이 조립된 총 높이(H)에 대한, 상기 상판 또는 하판의 중심으로부터 그 끝단까지의 최소 길이(Rs)의 비(Rs/H)는 1미만인 것을 특징으로 한다.

또한 일 실시예로서, 본 발명에 따른 철도 차량용 필터 리액터는, 상기 상판과 상기 측판과 상기 전기코일과 상기 하판의 중심부를 관통하여 삽입되는 보강재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 일 실시예로서, 본 발명에 따른 철도 차량용 필터 리액터는, 상기 전기코일의 리드선은 상판, 하판, 측판 및 보강재 중 적어도 하나를 관통하여 인출될 수 있도록 상기 상판, 하판, 측판 및 보강재 중 적어도 하나에 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한 일 실시예로서, 본 발명에 따른 철도 차량용 필터 리액터 제작방법은, 강자성체인 하판과 강자성체인 상판 및 강자성체인 측판을 제작하는 제작단계; 상기 하판, 상판 및 측판 중 어느 하나 이상에 전기코일의 리드선이 인출될 수 있도록 관통홀을 형성하는 관통홀 형성단계; 상기 하판, 측판, 전기코일 및 상판을 조립하는 조립단계; 상기 하판과 측판 및 상판이 서로 맞닿는 부분을 용접하는 용접단계; 및

상기 조립단계 이후에 조립된 리액터 내부의 빈 공간을 충진재로 충진하고 경화하는 충진단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 일 실시예로서, 본 발명에 따른 철도 차량용 필터 리액터 제작방법은, 상기 제작단계는, 하판, 상판 및 측판의 형태가 원형 또는 장방형 중 어느 하나로 제작되어 형성될 수 있으며; 원형으로 형성되는 경우, 하판과 측판 및 상판이 조립된 총 높이(H)에 대한, 상판 또는 하판의 중심으로부터 끝단까지의 거리(R)의 비(R/H)는 1 미만이 되도록 제작되며; 장방형으로 형성되는 경우, 하판과 측판 및 상판이 조립된 총 높이(H)에 대한, 상판 또는 하판의 중심으로부터 그 끝단까지의 최소 길이(Rs)의 비(Rs/H)는 1미만이 되도록 제작되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, X축과 Y축으로의 자기장 차폐가 가능하며, 눈이나 비, 분진의 침투를 방지하여, 경년변화에 의한 성능 및 품질 저하를 억제하고, 인접한 전자기기에 미치는 전자기장의 영향을 최소화할 수 있는 효과를 가진다.

또한, 본 발명에 따르면, 상판 또는 하판의 중심으로부터 끝단까지의 거리 R과 상판과 측판과 하판이 조립된 총 높이인 H의 비율이 1미만이 되도록 하여, 우연한 부하단락 사고시에도 큰 인덕턴스를 가질 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 종래기술 1의 구성을 나타내는 단면도
도 2는 종래기술 2의 구성을 나타내는 단면도
도 3은 본 발명의 원리도
도 4는 권선 폭과 권선 높이의 비율에 따른 인덕턴스 변화도
도 5는 본 발명의 주요 구성도
도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 조립 및 단면도
도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 상판 및 하판의 제1 형상도
도 8은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 상판 및 하판의 제2 형상도
도 9는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 관통 홀의 제1 형상도
도 10은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 관통 홀의 제2 형상도
도 11은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 리드선의 제1 인출도
도 12는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 리드선의 제2 인출도
도 13은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 구성도
도 14는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 조립 및 단면도
도 15는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 구성도
도 16은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 조립 및 단면도
도 17은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 상판 및 하판의 제1 형상도
도 18은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 상판 및 하판의 제2 형상도
도 19는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 관통 홀의 제1 형상도
도 20은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 관통 홀의 제2 형상도
도 21은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 리드선의 제1 인출도
도 22는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 리드선의 제2 인출도
도 23은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 리드선의 제3 인출도

이하, 본 이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 원리도이다. 전기코일(coil)을 강자성체의 철심(core)에 내장하여 외부의 전력공급장치(미도시)를 통해 전압을 인가하면 전기코일(coil)과 철심(core)의 합성임피던스에 의해 전류(current)가 흐르며, 전기코일(coil)에서 발생된 자속(F)은 공극(Air gap)을 거쳐 코어(core)를 통해 흐르게 된다.

권선의 횟수와 전류의 곱인 기자력(F)이 입력되면 공극의 자기저항(Rag)이 철심의 자기저항(Rc)보다 수십 만 배 커지게 됨으로써 인덕턴스의 크기는 결국 공극의 자기저항(Rag)의 크기에 의해 결정된다.

따라서 동일한 기자력을 가지는 경우 권선의 폭(W)보다는 권선의 높이(L)를 크게 함으로써 공극의 자기저항(Rag)이 증가하여 큰 부하단락전류에 의해 철심(core)에서 자기포화가 발생되더라도 인덕턴스의 급격한 감소를 방지할 수 있게 된다.

도 4는 권선 폭과 권선 높이의 비율에 따른 인덕턴스 변화도이다.

도 4는 도3에 있어 권선의 폭(W)과 권선의 높이(L)의 비율에 따라 동일한 기자력이 공급되는 경우 인덕턴스의 변화를 도시한 것으로, 권선의 폭(W)보다 권선의 높이(L)가 작은 경우(L=0.5W)에는 작은 전류가 흐르는 경우 큰 인덕턴스를 가지지만 큰 전류가 흐르는 경우 인덕턴스가 급격히 감소하며, 권선의 폭(W)보다는 권선의 높이(L)가 큰 경우(L=2W)는 전류의 변화에 대해 인덕턴스의 변화가 없으며 큰 전류가 흐르는 경우에도 인덕턴스의 변화는 작아지게 된다.

따라서, 우연한 단락사고에도 제2차 사고를 방지하기 위해 일정 이상의 큰 인덕턴스를 유지하도록 필터 리액터의 폭 보다는 높이를 크게 함으로써 그 성능과 품질이 유지될 수 있다.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 주요 구성도이다.

본 발명은 원형의 강자성체 하판(100)에 원통형상의 강자성체 측판(300)을 얹고, 측판(300)의 내부에 리드선(520, 530)을 갖는 전기코일(500)을 삽입하고, 리드선(520, 530)이 인출될 수 있는 관통홀(220)을 가지는 원형의 강자성체 상판(200)을 얹는 구조를 가진다.

도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 조립 및 단면도이다.

도 6(a)는 평단면도를 나타내고, 도 6(b)는 정면도를 나타내며, 도 6(c)는 측단면도를 나타낸다.

강자성체의 하판(100), 강자성체의 측판(300), 강자성체의 상판(200) 및 전기코일(500)을 조립하고, 리드선(520, 530)을 관통홀(220)을 통해 인출한 다음 측판(300)과 맞닿는 하판(100)과 상판(200)을 용접(710)하고, 리액터 내부의 빈 공간을 절연재인 고분자화합물이나 혹은 실리콘 수지와 같은 충진재(600)로 충진하게 된다.

이때 충진재의 충진 과정은, 하판(100), 측판(300), 전기코일(500)을 조립한 다음 충진재(600)를 충진하고 경화시킨 다음 상판(200)을 용접할 수 있다.

또한, 하판(100), 측판(300), 상판(200), 전기코일(500)을 조립하고 용접한 다음 리드선 관통홀(220)을 통해 충진재(600)를 충진할 수 있다.

또한 부하의 단락사고 발생 시 큰 인덕턴스를 갖도록 하판(100) 혹은 상판(200)의 반지름(R)과 완전히 조립된 이후의 리액터 높이(W)의 비율이 1미만이 되도록 설계단계에서 반지름(R)과 리액터 높이(W)가 결정되어야 함은 당연하다.

즉, 상판(200) 또는 하판(100)의 중심으로부터 끝단까지의 거리 R과 상판(200)과 측판(300)과 하판(100)이 조립된 총 높이인 H가 R/H<1인 것을 특징으로 한다.

도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 상판 및 하판의 제1 형상도이다.

도 5 내지 도 6과 같이 하판(100)과 상판(200)이 원형일 수도 있지만 도 7과 같이 장방형의 형상을 가지고 모서리를 곡면으로 하더라도 본 발명의 목적에 부합하게 되며, 하판(100) 혹은 상판(200)의 중심부에서 끝단까지의 최소거리(Rs)와 최대거리(Rm)에 있어서 최소거리(Rs)와 조립된 이후의 리액터 높이(H)의 비율이 1미만이 되도록 설계단계에서 반지름(R)과 리액터 높이(W)가 결정되어야 함은 당연하다.

도 8은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 상판 및 하판의 제2 형상도이다.

도 8과 같이 하판(100)과 상판(200)이 장방형의 형상을 가지되 모서리를 잘라낸 형태로 형성될 수 있다.

이때, 측판(300)의 형상은 원형이든 장방형이든 혹은 사각형이 되더라도 자기회로에 미치는 영향이 작으므로 형상에는 상관없이 하판과 상판과 조립되어 결합 후 용접되므로 본 발명의 목적에 부합하게 된다.

도 9 및 도 10은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 관통 홀을 나타내는 도면이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 전기코일(500)의 리드선(520, 530)을 리액터 외부로 인출하기 위한 관통홀(220)은 리드선(520, 530) 두 개가 한꺼번에 인출될 수 있도록 하나의 관통홀(220)을 가질 수 있으며, 도 10에 도시된 바와 같이, 전기코일(500)의 리드선(520, 530)을 리액터 외부로 인출하기 위한 관통홀(220)은 두 개의 리드선(520, 530)이 각각 관통될 수 있도록 두 개의 관통홀(220)을 가질 수 있다.

도 11은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 리드선의 제1 인출도이다.

전기코일(500)의 리드선(520, 530)은 도 6과 같이 상판(200) 측으로 모두 인출될 수도 있지만 두 개의 리드선 중 어느 하나인 리드선(520)은 상판(200) 측으로 인출될 수 있으며, 하판(100)에 관통홀(미도시)을 구비하여, 두 개의 리드선 중 어느 하나인 리드선(530)은 하판(100) 측으로 나뉘어 인출될 수 있다.

또한, 도 12는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 리드선의 제2 인출도를 나타내며, 전기코일(500)의 리드선(520, 530)은 측판(300)에 관통홀(미도시)을 구비하여 측판(300) 측으로 인출할 수 있다.

도 13은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 구성도이다.

중심부에 관통홀(110)을 갖는 원형의 강자성체 하판(100)에 원통형상의 강자성체 측판(300)을 얹고, 측판(300)의 내부에 리드선(520, 530)을 갖는 전기코일(500)을 삽입하고, 리드선(520, 530)이 인출될 수 있는 관통홀(220)을 가지고, 그 중심부에 또 다른 관통홀(210)을 가지는 원형의 강자성체 상판(200)을 얹는 구조를 가진다.

도 14는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 조립 및 단면도이다.

도 14(a)는 평단면도를 나타내고, 도 14(b)는 정면도를 나타내며, 도 14(c)는 측단면도를 나타낸다.

강자성체의 하판(100), 강자성체의 측판(300), 강자성체의 상판(200) 및 전기코일(500)을 조립하고, 리드선(520, 530)은 관통홀(220)을 통해 인출한 다음 측판(300)과 맞닿는 하판(100)과 상판(200)은 용접(710)하고, 리액터 내부의 공간을 절연재인 고분자화합물이나 혹은 실리콘 수지와 같은 충진재(600)로 충진하게 된다.

또한 도 8 내지 도 12에서와 같이 하판(100)과 상판(200)의 형상이 장방형을 가지더라도 또한 리드선(520, 530)의 인출방향이 하판(100)이나 혹은 상판(200) 혹은 측판(300)으로 한꺼번에 인출하거나 혹은 분산하더라도 또한 리드선(520, 530)을 인출하기 위한 관통홀이 하나이거나 혹은 하나 이상이 될 수 있다.

즉, 리드선(520,530)의 인출방향에 따라 하판(100), 상판(200) 및 측판(300) 중 어느 하나에 적어도 하나의 관통홀이 형성될 수 있다.

도 15는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 구성도이다.

중심부에 관통홀(110)을 갖는 원형의 강자성체 하판(100)에 원통형상의 강자성체 측판(300)을 얹고, 측판(300)의 내부에 전기코일(500)을 삽입하고, 리드선(520, 530)이 인출될 수 있는 관통홀(220)을 가지며 중심부에 또 다른 관통홀(210)을 가지는 원형의 강자성체 상판(200)을 얹고, 하판(100)의 관통홀(110)과 전기코일(500)의 관통홀(510)과 상판(200)의 관통홀(210)을 관통하여 삽입되며 중심부에 관통홀(410)을 가지는 보강재(400)를 가진다.

보강재(400)는 액상의 충진재가 흘러내리지 않도록 빈틈을 메우는 역할을 하며, 전기코일에 전류가 흐르는 경우, 하판(100)과 상판(200) 사이의 큰 흡착력이 발생되어 측판(300)과의 용접 부위가 파손될 우려가 있으므로, 흡착력에 의해 리액터가 파손되는 것을 방지하기 위해 스테인리스 스틸 소재로 구성되어 조립 및 용접되어 구비될 수 있다.

도 16은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 조립 및 단면도이다.

강자성체의 하판(100), 강자성체의 측판(300), 강자성체의 상판(200), 전기코일(500)을 조립하고, 리드선(520, 530)은 관통홀(220)을 통해 인출한 다음 측판(300)과 맞닿는 하판(100)과 상판(200)은 용접(710)하고, 보강재(400)와 맞닿는 하판(100)과 상판(200)을 각각 용접(720)하고, 리액터 내부의 빈 공간을 절연재인 고분자화합물이나 혹은 실리콘 수지와 같은 충진재(600)로 충진하게 된다.

이때 충진재의 충진 과정은, 또한, 하판(100), 측판(300), 전기코일(500) 및 보강재(400)을 조립한 다음 충진재(600)를 충진하고 경화시킨 다음 상판(200)을 용접할 수 있다.

또한, 하판(100), 측판(300), 상판(200), 전기코일(500) 및 보강재(400)를 조립하고 용접한 다음 리드선 관통홀(220)을 통해 충진재(600)를 충진할 수 있다.

도 17은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 상판 및 하판의 제1 형상도이다.

도 15 내지 도 16에서와 같이 하판(100)과 상판(200)이 원형일 수도 있지만 그 형상이 장방형을 가지며 그 모서리를 곡면으로 하더라도 본 발명의 목적에 부합하게 되며, 하판(100) 혹은 상판(200)의 중심부에서 끝단까지의 최소거리(Rs)와 최대거리(Rm) 중 최소거리(Rs)와 조립된 이후의 리액터 높이(H)의 비율이 1미만이 되도록 설계단계에서 반지름(R)과 리액터 높이(W)가 결정되어야 함은 당연하다.

도 18은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 상판 및 하판의 제2 형상도이다.

도 17과 같이 상판(200) 및 하판(100)이 장방형의 형상을 가지되 모서리를 잘라낸 형태로 형성될 수 있다.

도 19 및 도 20은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 관통 홀의 형상도이다.

도 19에 도시된 바와 같이, 전기코일(500)의 리드선(520, 530)을 리액터 외부로 인출하기 위한 관통홀(220)은 리드선(520)과 리드선(530) 두 개가 한꺼번에 인출될 수 있도록 하나의 관통홀(220)을 가질 수 있으며, 도 20에 도시된 바와 같이, 전기코일(500)의 리드선(520, 530)을 리액터 외부로 인출하기 위한 관통홀(220)은 리드선(520,530)이 각각 관통될 수 있도록 두 개의 관통홀(220)을 가질 수 있다.

도 21 내지 도 23은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 리드선의 인출도를 나타낸다.

전기코일(500)의 리드선(520, 530)은 도 16과 같이 상판(200) 측으로 모두 인출될 수도 있지만 도 21에 도시된 바와 같이, 두 개의 리드선(520, 530) 중 하나인 리드선(520)은 상판(200) 측으로, 다른 하나인 리드선(530)은 하판(100) 측으로 나뉘어 인출할 수 있으며,

또한, 전기코일(500)의 두 개의 리드선(520, 530)은 도 22에 도시된 바와 같이 측판(300) 측으로 인출될 수 있으며, 도 23에 도시된 바와 같이, 전기코일(500)의 두 개의 리드선(520, 530)은 보강재(400) 측으로 인출할 수 있다.

따라서 도 5 내지 도 22에서 리드선(520)과 리드선(530)을 하판(100) 혹은 상판(200) 혹은 측판(300) 혹은 보강재(400) 중 어느 쪽으로 인출하든 혹은 하나는 하판(100) 또 하나는 보강재(400)로 인출 방향을 각기 분산하여 형성할 있다.

본 발명에 따른 철도 차량용 필터 리액터 제작방법은, 하판(100)과 상판(200) 및 측판(300)을 제작하는 제작단계(S100)와, 하판(100), 상판(200) 및 측판(300) 중 어느 하나 이상에 전기코일(500)의 리드선(520,530)이 인출될 수 있도록 관통홀(220)을 형성하는 제1 관통홀 형성단계(S110)와, 하판(100), 측판(300), 전기코일(500) 및 상판(200)을 조립하는 조립단계(S200)와, 하판(100)과 측판(300) 및 상판(200)이 서로 맞닿는 부분을 용접하는 용접단계(S300)와, 리액터 내부의 빈 공간을 충진재(600)로 충진하고 경화하는 충진단계(S400)를 포함한다.

또한, 제작단계(S100)에서 하판, 상판 및 측판의 형태가 원형 또는 장방형 중 어느 하나로 제작되어 형성될 수 있으며, 원형으로 형성되는 경우, 하판과 측판 및 상판이 조립된 총 높이(H)에 대한, 상판 또는 하판의 중심으로부터 끝단까지의 거리(R)의 비(R/H)는 1 미만이 되도록 제작되고, 장방형으로 형성되는 경우 하판과 측판 및 상판이 조립된 총 높이(H)에 대한, 상판 또는 하판의 중심으로부터 그 끝단까지의 최소 길이(Rs)의 비(Rs/H)는 1미만이 되도록 제작된다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 철도 차량용 필터 리액터 제작 방법은, 하판(100), 상판(200), 측판(300) 및 보강재(400)을 제작하는 제작단계(S100)와, 하판(100), 상판(200), 측판(300) 및 보강재(400) 중 어느 하나 이상에 전기코일(500)의 리드선(520,530)이 인출될 수 있도록 관통홀(220)을 형성하는 제1 관통홀 형성단계(S110)와, 하판(100), 상판(200) 및 측판(300)에 보강재(400)를 삽입할 수 있도록 관통홀(110,210,310)을 형성하는 제2 관통홀 형성단계(S120)와, 하판(100), 측판(300), 전기코일(500) 및 상판(200)을 조립하고 보강재(400)를 삽입하는 조립단계(S200)와, 하판(100)과 측판(300) 및 상판(200)이 서로 맞닿는 부분과 하판(100)과 상판(200) 및 보강재(400)가 서로 맞닿는 부분을 용접하는 용접단계(S300)와 리액터 내부의 빈 공간을 충진재(600)로 충진하고 경화하는 충진단계(S400)를 포함한다.

충진단계(S400)는 하판(100), 측판(300), 전기코일(500) 및 보강재(400)을 조립한 다음 충진재(600)를 충진하고 경화시킨 다음 상판(200)을 용접할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 철도 차량용 필터 리액터는, 상판(200)과 하판(100), 측판(300), 도체를 감은 전기코일(500)로 구성되고, 측판(300) 내부에 전기코일(500)을 삽입하고, 측판(300)의 양쪽 측면에 상판(200)과 하판(100)이 각각 조립되고, 측판(300)과 상판(200), 하판(100)이 맞닿는 부분은 용접하여 하나의 철심으로 조립될 수 있다.

또한, 상판(200)과 하판(100), 측판(300) 내부에 전기코일(500)을 삽입하고, 전기코일(500)의 절연품질을 높이고 외부의 진동에 흔들리지 않도록 그 빈 공간을 액상의 고분자화합물 혹은 실리콘 수지의 충진재(600)로 충진하여 경화할 수 있다.

또한, 상판(200) 혹은 하판(100)의 중심부로부터 끝단까지의 거리(R)보다 상판(200)과 하판(100), 측판(300), 전기코일(500)이 조립된 총 높이(H)를 크게 하여, 부하의 단락사고 발생 시 큰 인덕턴스를 갖도록 할 수 있다.

또한, 상판(200) 혹은 하판(100)은 원형 혹은 장방형으로, 측판(300)은 철판을 절곡하여 원통형이나 사각형으로 제작될 수 있다.

또한, 상판(200)과 하판(100) 모두 그 중심부에 관통 홀(210,110)을 가지는 것이 바람직하나 상판(200)과 하판(100) 중 하나에만 관통홀을 가질 수도 있으며, 그 관통홀에 삽입되는 보강재(400)를 가질 수도 있다.

또한, 보강재(400)는 절연재 혹은 철이나 비철이 사용될 수 있으며 바람직하게는, 약자성체인 스테인리스 스틸을 사용하여 상판(200) 혹은 하판(100)에 용접할 수 있다.

또한, 전기코일(500)의 리드선(520,530)은 상판(200)이나 혹은 하판(100)을 관통하여 인출하거나 측판(300)이나 혹은 보강재(400)를 관통하여 인출될 수도 있다.

또한, 전기코일(500)의 리드선(520,530)을 인출하기 위한 상판(200), 하판(100), 측판(300), 보강재(400)의 관통홀은 하나가 바람직하나 하나 이상으로 분산될 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 철도 차량용 필터 리액터는, X축과 Y축으로의 자기장 차폐가 가능하며, 눈이나 비, 분진의 침투를 방지하여, 경년변화에 의한 성능 및 품질 저하를 억제하고, 인접한 전자기기에 미치는 전자기장의 영향을 최소화하며, 상판 또는 하판의 중심으로부터 끝단까지의 거리 R과 상판과 측판과 하판이 조립된 총 높이인 H의 비율이 1미만이 되도록 하여, 우연한 부하단락 사고 시에도 큰 인덕턴스를 가질 수 있는 효과를 가진다.

이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 하판
200 : 상판
300 : 측판
400 : 보강재
500 : 전기코일
520, 530 : 리드선
600 : 충진재
110, 210, 220, 310, 410, 510 : 관통홀
700, 710, 720 : 용접부

Claims

추진력을 발생 및 제어하는 전력변환장치의 입력부에 설치하여 입력전압을 평활하고 고조파를 제거하며, 전력변환장치에서 발생한 고조파가 전원 측으로 유출되는 것을 억제하기 위한 필터 리액터에 있어서,
강자성체인 하판;
상기 하판의 상부에 위치하며 강자성체인 측판;
상기 측판의 상부에 위치하며 강자성체인 상판;
상기 측판의 내부에 결합되는 전기코일;
상기 전기코일에 전력을 공급하기 위한 리드선;
상기 전기코일을 상기 측판 내부에 삽입하여 결합하고, 상기 상판과 측판 및 하판이 서로 맞닿는 부분을 용접하며, 그 빈 공간을 고분자화합물 또는 실리콘 수지로 충진하여 상기의 전기코일을 절연함과 동시에 상기의 전기코일이 외부의 진동에 대해 흔들리지 않도록 고정하는 충진재를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 필터 리액터.
추진력을 발생 및 제어하는 전력변환장치의 입력부에 설치하여 입력전압을 평활하고 고조파를 제거하며 전력변환장치에서 발생된 고조파가 전원 측으로 유출되는 것을 억제하기 위한 필터 리액터에 있어서,
중심부에 관통 홀을 가지는 강자성체인 하판;
상기 하판의 상부에 위치하며 강자성체인 측판;
상기 측판의 상부에 위치하며 중심부에 관통 홀을 가지는 강자성체인 상판;
상기 측판의 내부에 결합되는 전기코일;
상기 전기코일에 전력을 공급하기 위한 리드선;
상기 전기코일을 상기 측판 내부에 삽입하여 결합하고, 상기 상판과 측판 및 하판이 서로 맞닿는 부분을 용접하며, 그 빈 공간을 고분자화합물 또는 실리콘 수지로 충진하여 상기의 전기코일을 절연함과 동시에 상기의 전기코일이 외부의 진동에 대해 흔들리지 않도록 고정하는 충진재를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 필터 리액터.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 상판 및 상기 하판의 형태가 원형이며,
상기 하판과 측판 및 상판이 조립된 총 높이(H)에 대한, 상기 상판 또는 상기 하판의 중심으로부터 끝단까지의 거리(R)의 비(R/H)는 1 미만인 것을 특징으로 하는 철도 차량용 필터 리액터.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 상판 또는 상기 하판의 형태가 장방형이며,
상기 하판과 측판 및 상판이 조립된 총 높이(H)에 대한, 상기 상판 또는 하판의 중심으로부터 그 끝단까지의 최소 길이(Rs)의 비(Rs/H)는 1미만인 것을 특징으로 하는 철도 차량용 필터 리액터.
청구항 2에 있어서,
상기 상판과 상기 측판과 상기 전기코일과 상기 하판의 중심부를 관통하여 삽입되는 보강재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 필터 리액터.
청구항 5에 있어서,
상기 전기코일의 리드선은 상판, 하판, 측판 및 보강재 중 적어도 하나를 관통하여 인출될 수 있도록 상기 상판, 하판, 측판 및 보강재 중 적어도 하나에 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 필터 리액터.
철도 차량용 필터 리액터 제작방법은,
강자성체인 하판과 강자성체인 상판 및 강자성체인 측판을 제작하는 제작단계;
상기 하판, 상판 및 측판 중 어느 하나 이상에 전기코일의 리드선이 인출될 수 있도록 관통홀을 형성하는 관통홀 형성단계;
상기 하판, 측판, 전기코일 및 상판을 조립하는 조립단계;
상기 하판과 측판 및 상판이 서로 맞닿는 부분을 용접하는 용접단계; 및
상기 조립단계 이후에 조립된 리액터 내부의 빈 공간을 충진재로 충진하고 경화하는 충진단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 필터 리액터 제작방법.
청구항 7에 있어서,
상기 제작단계는,
하판, 상판 및 측판의 형태가 원형 또는 장방형 중 어느 하나로 제작되어 형성될 수 있으며;
원형으로 형성되는 경우, 하판과 측판 및 상판이 조립된 총 높이(H)에 대한, 상판 또는 하판의 중심으로부터 끝단까지의 거리(R)의 비(R/H)는 1 미만이 되도록 제작되며;
장방형으로 형성되는 경우, 하판과 측판 및 상판이 조립된 총 높이(H)에 대한, 상판 또는 하판의 중심으로부터 그 끝단까지의 최소 길이(Rs)의 비(Rs/H)는 1미만이 되도록 제작되는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 필터 리액터 제작방법.