KR20240007866A - Non-rotation type power converting apparatus - Google Patents

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유형주
최우희
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유형주
최우희
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Abstract

본 발명은 전력변환 효율을 제고할 수 있도록 구성된 비회전식 전력변환장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 비회전식 전력변환장치는 전기자(20)와 계자(10)의 적층 구조를 구비하는 비회전식 전력변환장치에 있어서, 상기 전기자(20)는 중앙 부분에 중공부(21)가 구비됨과 더불어 코일이 원형으로 권취되어 있는 제1 코일부재를 구비하여 구성되고, 상기 계자(10)는 중앙 부분에 중공부(111)가 구비됨과 더불어 코일이 원형으로 권취되어 있는 제2 코일 부재를 구비하여 구성되며, 상기 전기자(20) 또는 계자(10)의 일측 또는 양측에는 브릿지(130)가 구비되고, 상기 브릿지(30)는 자화될 수 있는 재질로 구성되고, 중앙 부분에 중공부(32)가 구비되는 원판 형상으로 구성되는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a non-rotating power conversion device configured to improve power conversion efficiency. The non-rotating power conversion device according to the present invention is a non-rotating power conversion device having a stacked structure of an armature 20 and a field 10, wherein the armature 20 is provided with a hollow portion 21 in the central portion and In addition, it is configured to include a first coil member in which the coil is wound in a circular shape, and the field 10 is provided with a hollow portion 111 in the central portion and is provided with a second coil member in which the coil is wound in a circular shape. A bridge 130 is provided on one or both sides of the armature 20 or the field 10, and the bridge 30 is made of a material that can be magnetized, and has a hollow portion 32 in the center. It is characterized in that it is composed of a disk shape.

Description

비회전식 전력변환장치{NON-ROTATION TYPE POWER CONVERTING APPARATUS}Non-rotating power converter {NON-ROTATION TYPE POWER CONVERTING APPARATUS}

본 발명은 전력변환 효율을 제고할 수 있도록 구성된 비회전식 전력변환장치에 관한 것이다. The present invention relates to a non-rotating power conversion device configured to improve power conversion efficiency.

전력변환장치는 직류를 다른 전력의 직류 또는 교류로 변환하거나, 교류를 다른 전력의 교류 또는 직류로 변환하는 장치를 말한다. 전력변환장치로서는 다양한 구조의 것이 있다. 이 중에서 계자와 전기자를 적층하여 구성한 비회전식 전력변환장치는 모터 등을 채용하는 다른 전력변환장치에 비하여 높은 전력변환효율을 제공할 수 있다는 점에서 주목받고 있다.A power conversion device refers to a device that converts direct current into direct current or alternating current of another power, or converts alternating current into alternating current or direct current of another power. There are various structures of power conversion devices. Among these, non-rotating power conversion devices constructed by stacking fields and armatures are attracting attention in that they can provide higher power conversion efficiency compared to other power conversion devices employing motors, etc.

비회전식 전력변환장치에 대해서는 대한민국 등록특허 제10-2332747호(명칭: 비회전식 직류 발전기), 공개특허 제10-2021-0140835호(명칭: 비회전식 교류 발전장치), 공개특허 제10-2021-0141811호(명칭: 전력변환장치) 등에 개시되어 있다. 비회전식 전력변환장치는 기본적으로 각각 코일 형태로 권취된 계자와 전기자를 적층하여 배치한 구성으로 이루어지고, 여기에 계자 전류의 듀티비를 제어하기 위한 제어수단이 구비된다. 제어수단은 원하는 전력에 상응하여 소정의 듀티비를 갖는 계자 전류를 계자에 공급하게 된다. 계자에서는 계자 전류에 상응하여 자기장이 생성되고, 이와 같이 생성된 자기장은 전기자 코일을 쇄교하게 된다. 이에 따라 전기자에서는 자기장의 변화량에 대응하는 유도 전류가 생성되어 외부로 출력되게 된다. Regarding non-rotating power conversion devices, Republic of Korea Patent No. 10-2332747 (name: non-rotating direct current generator), published patent No. 10-2021-0140835 (name: non-rotating alternating current generator), published patent no. 10-2021- It is disclosed in No. 0141811 (name: power conversion device). A non-rotating power conversion device basically consists of a stacked arrangement of a field and an armature each wound in the form of a coil, and is equipped with a control means for controlling the duty ratio of the field current. The control means supplies field current with a predetermined duty ratio to the field corresponding to the desired power. In the field, a magnetic field is generated corresponding to the field current, and the magnetic field thus generated crosses the armature coil. Accordingly, an induced current corresponding to the change in the magnetic field is generated in the armature and output to the outside.

상기한 비회전식 전력변환장치는 계자나 전기자를 회전 구동하기 위한 모터와 같은 물리적인 구동수단이 배제된다. 따라서 기계적인 마찰 등에 의한 물리적인 에너지 손실이 제거되어 전력변환 효율을 제고할 수 있다는 장점이 있다.The non-rotating power conversion device described above excludes physical driving means such as a motor for rotating the field or armature. Therefore, there is an advantage that physical energy loss due to mechanical friction, etc. is eliminated, thereby improving power conversion efficiency.

본 발명은 종래에 비해 전력변환 효율을 더욱 제고할 수 있는 비회전식 전력변환장치를 제공함에 기술적 목적이 있다.The technical purpose of the present invention is to provide a non-rotating power conversion device that can further improve power conversion efficiency compared to the prior art.

상기 목적을 실현하기 위한 본 발명의 제1 관점에 따른 비회전식 전력변환장치는 전기자와 계자의 적층 구조를 구비하는 비회전식 전력변환장치에 있어서, 상기 전기자는 중앙 부분에 중공부가 구비됨과 더불어 코일이 원형으로 권취되어 있는 제1 코일부재를 구비하여 구성되고, 상기 계자는 중앙 부분에 중공부가 구비됨과 더불어 코일이 원형으로 권취되어 있는 제2 코일 부재를 구비하여 구성되며, 상기 전기자 또는 계자의 일측 또는 양측에는 브릿지가 구비되고, 상기 브릿지는 자화될 수 있는 재질로 구성되고, 중앙 부분에 중공부가 구비되는 원판 형상으로 구성되는 것을 특징으로 한다.A non-rotating power conversion device according to the first aspect of the present invention for realizing the above object is a non-rotating power conversion device having a stacked structure of an armature and a field, wherein the armature has a hollow portion in the center and a coil. It is composed of a first coil member wound in a circular shape, and the field is provided with a hollow portion in the center and a second coil member whose coil is wound in a circular shape, and one side of the armature or the field Bridges are provided on both sides, and the bridge is made of a material that can be magnetized, and is characterized in that it has a disk shape with a hollow portion in the center.

또한, 상기 브릿지는 열처리된 순철로 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the bridge is characterized by being made of heat-treated pure iron.

또한, 상기 브릿지의 탈자화 시간은 계자 전류의 하나의 영교차점에서부터 다음의 영교차점에 이르는 시간 보다 작게 설정되는 것을 특징으로 한다.In addition, the demagnetization time of the bridge is set to be smaller than the time from one zero crossing point of the field current to the next zero crossing point.

또한, 상기 브릿지의 일측 또는 양측면에는 절연성 필름이 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, an insulating film is provided on one or both sides of the bridge.

또한, 상기 브릿지의 두께는 30mm 이하로 설정되는 것을 특징으로 한다.In addition, the thickness of the bridge is set to 30 mm or less.

본 발명의 제2 관점에 따른 비회전식 전력변환장치는 전기자와 계자의 적층 구조를 구비하는 비회전식 전력변환장치에 있어서, 상기 전기자는 중앙 부분에 중공부가 구비됨과 더불어 코일이 원형으로 권취되어 있는 제1 코일부재를 구비하여 구성되고, 상기 계자는 상기 전기자의 일측면에 배치되고, 중앙 부분에 중공부가 구비되는 원통 형상의 하우징과, 하우징 내부에 구비됨과 더불어 코일이 원형으로 권취되어 있는 제2 코일 부재를 포함하여 구성되며, 상기 전기자의 타측면에 배치되는 브릿지를 포함하여 구성되고, 상기 브릿지는 자화될 수 있는 재질로 구성되고, 중앙 부분에 중공부가 구비되는 원판 형상으로 구성되는 것을 특징으로 한다.The non-rotating power conversion device according to the second aspect of the present invention is a non-rotating power conversion device having a stacked structure of an armature and a field, wherein the armature has a hollow portion in the center and a coil wound in a circular shape. It is composed of a coil member, wherein the field is disposed on one side of the armature, a cylindrical housing with a hollow portion in the center, and a second coil provided inside the housing and having a coil wound in a circular shape. It is configured to include a member, and is configured to include a bridge disposed on the other side of the armature, wherein the bridge is made of a material that can be magnetized, and is characterized in that it is configured in the shape of a disk with a hollow portion in the central portion. .

또한, 상기 브릿지의 지름은 상기 하우징과 동등하게 설정되는 것을 특징으로 한다.In addition, the diameter of the bridge is set to be equal to that of the housing.

또한, 상기 하우징의 제1 코일 부재와 대향하는 측면에는 제1 절연 필름이 구비되고, 상기 브릿지의 제1 코일 부재와 대향하는 측면에는 제2 절연 필름이 구비되는 것을 특징으로 한다.Additionally, a first insulating film is provided on the side of the housing facing the first coil member, and a second insulating film is provided on the side of the bridge facing the first coil member.

본 발명의 제3 관점에 따른 비회전식 전력변환장치는 직류를 다른 전력의 직류 또는 교류로 변환하거나, 교류를 다른 전력의 교류 또는 직류로 변환하는 전력변환장치에 있어서, 자화될 수 있는 재질로 구성되는 코어 부재와, 상기 코어 부재에 결합되는 계자 유니트, 전기자 및 브릿지를 구비하여 구성되고, 상기 전기자는 중앙 부분에 상기 코어 부재의 삽입을 위한 중공부가 구비됨과 더불어 코일이 원형으로 권취되어 있는 제1 코일부재를 구비하여 구성되고, 상기 계자는 중앙 부분에 상기 코어 부재의 삽입을 위한 중공부가 구비되는 원통 형상의 하우징과, 하우징 내부에 구비됨과 더불어 코일이 원형으로 권취되어 있는 제2 코일 부재를 포함하여 구성되며, 상기 브릿지는 자화될 수 있는 재질로 구성되고, 중앙 부분에 상기 코어 부재의 삽입을 위한 중공부가 구비되는 원판 형상으로 구성되고, 상기 계자 유니트는 2개 이상 구비되며, 상기 계자 유니트의 사이에는 2개 이상의 전기자가 구비되고, 하나의 전기자와 그것에 인접하는 전기자의 사이에는 상기 브릿지가 구비되는 것을 특징으로 한다.The non-rotating power conversion device according to the third aspect of the present invention is a power conversion device that converts direct current into direct current or alternating current of another power, or converts alternating current into alternating current or direct current of other power, and is composed of a material that can be magnetized. It is composed of a core member, a field unit coupled to the core member, an armature, and a bridge, and the armature is provided with a hollow portion in the center for insertion of the core member, and a first coil in which the coil is wound in a circular shape. It is composed of a coil member, and the field includes a cylindrical housing having a hollow portion in the center for insertion of the core member, and a second coil member provided inside the housing and having a coil wound in a circular shape. The bridge is made of a material that can be magnetized and has a disk shape with a hollow portion for insertion of the core member in the center, and the field unit is provided with two or more, and the field unit Two or more armatures are provided between them, and the bridge is provided between one armature and an armature adjacent to it.

또한, 상기 계자 유니트에 계자 전류를 공급하는 제어수단을 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, it is characterized in that it is configured to further include control means for supplying field current to the field unit.

상기한 구성으로 된 본 발명에 의하면, 계자와 전기자의 사이 또는 전기자와 전기자의 사이에 브릿지가 구비된다. 브릿지는 자화될 수 있는 재질로 구성됨과 더불어 그 보자력과 탈자화 시간이 적절하게 설정된다. 브릿지는 계자로부터 전기자를 쇄교하면서 형성되는 자기장에 대해 보다 안정적인 자로를 제공하고, 계자로부터 전기자로 공급되는 자기장에 대해 버퍼로서의 기능을 수행한다. 브릿지는 계자와 전기자에 의한 전력변환 효율을 제고할 수 있는 효과를 제공한다.According to the present invention having the above-described configuration, a bridge is provided between the field and the armature or between the armature and the armature. The bridge is made of a material that can be magnetized, and its coercive force and demagnetization time are appropriately set. The bridge provides a more stable magnetic field for the magnetic field formed by linking the armature from the field and functions as a buffer for the magnetic field supplied from the field to the armature. The bridge provides the effect of improving power conversion efficiency by field and armature.

도면은 본 발명을 효과적으로 설명하기 위한 것이다. 따라서 보다 효과적인 설명을 위해 일부 구성이 과장되게 묘사되거나 생략될 수 있음을 이해하여야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 비회전식 전력변환장치의 요부 구성을 나타낸 구성도.
도 2는 도 1에서 계자 유니트(10)로 공급되는 계자 전류(I1)의 변동에 따른 전기자(20)로부터 얻어지는 유도 전류(I2, I3)의 변동 특성을 나타낸 그래프.
도 3은 순철의 냉각시간에 따른 탈자화 시간 특성을 나타낸 그래프.
도 4는 본 발명의 변형 예에 따른 전력변환장치의 요부 구성을 나타낸 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 비회전식 전력변환장치(100)의 전체적인 구성의 일례를 나타낸 구성도.The drawings are intended to effectively explain the present invention. Therefore, it should be understood that some components may be exaggerated or omitted for more effective explanation.
1 is a configuration diagram showing the main configuration of a non-rotating power conversion device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing the variation characteristics of the induced currents (I2, I3) obtained from the armature 20 according to the variation of the field current (I1) supplied to the field unit 10 in FIG. 1.
Figure 3 is a graph showing demagnetization time characteristics according to cooling time of pure iron.
Figure 4 is a configuration diagram showing the main configuration of a power conversion device according to a modified example of the present invention.
Figure 5 is a configuration diagram showing an example of the overall configuration of the non-rotating power conversion device 100 according to the present invention.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 설명한다. 다만, 이하에서 설명하는 실시 예는 본 발명의 하나의 바람직한 구현 예를 예시적으로 나타낸 것으로서, 이러한 실시 예의 예시는 본 발명의 권리 범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 발명은 그 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형시켜 실시할 수 있다.Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings. However, the examples described below illustratively show one preferred embodiment of the present invention, and the examples are not intended to limit the scope of the present invention. The present invention can be implemented with various modifications without departing from its technical spirit.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 비회전식 전력변환장치의 요부 구성을 나타낸 구성도이다. 도면에서 전력변환장치는 계자 유니트(10)와 전기자(20)를 구비한다. 계자 유니트(10)는 전기자(20)의 일측에 설치된다. 본 발명의 다른 바람직한 구현 예에서 계자 유니트(10)는 전기자(20)의 양측에 구비될 수 있다. 계자 유니트(10)는 중앙 부분에 중공부(111)가 형성된 원통 형상의 하우징(11)을 구비하고, 하우징(11) 내부에는 코일 부재(도시되지 않음)가 구비된다. 하우징(10)에는 코일 부재로 계자 전류를 공급하기 위한 한 개의 단자쌍(12)이 구비된다. 계자 유니트(10)의 구성은 전력변환장치의 동작방식이나 적용 분야에 따라 적절하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 본 예에서는 계자 유니트(10)에 한 개의 코일 부재가 구비되는 것으로 도시되어 있으나, 계자 유니트(10)에는 2개 이상의 코일 부재가 구비될 수 있다. 계자 유니트(10)의 상면에는 예컨대 테프론 등의 절연 필름(112)이 부착된다. 절연 필름(112)은 계자 유니트(10)와 전기자(20) 사이의 보다 효과적인 절연을 위한 것이다.Figure 1 is a configuration diagram showing the main configuration of a non-rotating power conversion device according to an embodiment of the present invention. In the drawing, the power conversion device includes a field unit 10 and an armature 20. The field unit 10 is installed on one side of the armature 20. In another preferred embodiment of the present invention, the field unit 10 may be provided on both sides of the armature 20. The field unit 10 has a cylindrical housing 11 with a hollow portion 111 formed in the center, and a coil member (not shown) is provided inside the housing 11. The housing 10 is provided with one terminal pair 12 for supplying field current to the coil member. The configuration of the field unit 10 may be appropriately modified depending on the operation method or application field of the power conversion device. For example, in this example, the field unit 10 is shown as being provided with one coil member, but the field unit 10 may be provided with two or more coil members. An insulating film 112, such as Teflon, is attached to the upper surface of the field unit 10. The insulating film 112 is for more effective insulation between the field unit 10 and the armature 20.

계자 유니트(10)에는 전기자(20)가 밀착되면서 배치된다. 전기자(20)는 에나멜 등의 절연물질이 코팅된 도선이 권취된 구성으로 이루어진다. 전기자(20)의 중앙 부분에는 바람직하게 계자 유니트(10)와 동등한 크기의 중공부(21)가 구비된다. 계자 유니트(10)와 전기자(20)의 중공부(111, 21)에는 바람직하게 코어 부재가 설치된다. 그리고 전기자(20)에는 여기에서 생성된 유도 전류를 외부로 인출하기 위한 한 개의 단자쌍(22)이 구비된다.The armature 20 is placed in close contact with the field unit 10. The armature 20 is composed of a coiled wire coated with an insulating material such as enamel. The central portion of the armature 20 is preferably provided with a hollow portion 21 of the same size as the field unit 10. A core member is preferably installed in the hollow portions 111 and 21 of the field unit 10 and the armature 20. And the armature 20 is provided with one terminal pair 22 for drawing the induced current generated here to the outside.

전기자(20)의 타측에는 브릿지(30)가 밀착되면서 배치된다. 브릿지(30)는 중앙 부분에 중공부(32)가 형성된 원판 형상으로 이루어진다. 브릿지(30)의 지름은 바람직하게 계자 유니트(10)의 지름과 동등하게 설정되고, 브릿지(30)의 두께는 상하 방향으로의 원활한 자속 투사를 위해 바람직하게 30mm 이하, 보다 바람직하게 10mm로 설정된다. 브릿지(1)는 예컨대 금속 등의 자화될 수 있는 재질로 구성된다. 바람직한 실시 예에서 브릿지(1)는 열처리된 순철로 구성된다. 브릿지(30)의 일측 또는 양측면에는 테프론 등의 절연 필름(33)이 부착된다. 절연 필름(33)은 전기자(20)나 또는 다른 부재와의 보다 안정적인 절연을 위한 것이다.A bridge 30 is placed in close contact with the other side of the armature 20. The bridge 30 has a disk shape with a hollow portion 32 formed in the central portion. The diameter of the bridge 30 is preferably set equal to the diameter of the field unit 10, and the thickness of the bridge 30 is preferably set to 30 mm or less, more preferably 10 mm, for smooth magnetic flux projection in the vertical direction. . The bridge 1 is made of a material that can be magnetized, such as metal. In a preferred embodiment the bridge 1 is made of heat treated pure iron. An insulating film 33 such as Teflon is attached to one or both sides of the bridge 30. The insulating film 33 is for more stable insulation from the armature 20 or other members.

브릿지(30)는 계자 유니트(10)로부터 전기자(20)를 쇄교하면서 형성되는 자기장에 대해 보다 안정적인 자로를 제공하고, 계자 유니트(10)로부터 전기자(20)로 공급되는 자기장에 대해 일종의 버퍼로서의 기능을 수행한다. 브릿지(30)는 계자 유니트(10)와 전기자(20)에 의한 전력변환 효율을 제고할 수 있는 효과를 제공한다.The bridge 30 provides a more stable magnetic field for the magnetic field formed by linking the armature 20 from the field unit 10, and functions as a kind of buffer for the magnetic field supplied from the field unit 10 to the armature 20. Perform. The bridge 30 provides the effect of improving power conversion efficiency by the field unit 10 and the armature 20.

도 2는 계자 유니트(10)로 공급되는 계자 전류의 변동에 따른 전기자(20)로부터 얻어지는 유도 전류의 변동 특성을 나타낸 그래프이다. 도 2에서 I1은 계자 유니트(10)로 공급되는 계자 전류, I2는 브릿지(30)를 적용하지 않은 상태에서 계자 유니트(10)에 계자 전류(I1)를 공급할 때 전기자(20)의 단자쌍(22)으로부터 출력되는 출력 전류, I3은 브릿지(30)를 적용한 상태에서 계자 유니트(10)에 계자 전류(I1)를 공급할 때 전기자(20)의 단자쌍(22)으로부터 출력되는 출력 전류를 나타낸다.Figure 2 is a graph showing the variation characteristics of the induced current obtained from the armature 20 according to the variation of the field current supplied to the field unit 10. In Figure 2, I1 is the field current supplied to the field unit 10, and I2 is the terminal pair ( The output current I3 output from 22) represents the output current output from the terminal pair 22 of the armature 20 when the field current I1 is supplied to the field unit 10 with the bridge 30 applied.

도 1에서 계자 유니트(10)의 단자쌍(12)을 통해 계자 전류를 공급하게 되면, 하우징(11) 내부의 코일 부재에 계자 전류가 흐르면서 이른 바 앙페어의(오른손 방향 나사) 법칙(Ampere's right hand screw rules)에 따라 계자 유니트(10)와 수직하는 방향, 즉 전기자(20)를 쇄교하는 방향으로 자기장이 형성되게 된다. 그리고 전기자(10)에서는 자기장의 변화량에 상응하여 유도 전류가 생성되고, 이와 같이 생성된 유도 전류는 그 단자쌍(22)을 통해 출력되게 된다.In FIG. 1, when a field current is supplied through the terminal pair 12 of the field unit 10, the field current flows to the coil member inside the housing 11, so-called Ampere's (right-handed screw) law. According to hand screw rules, a magnetic field is formed in a direction perpendicular to the field unit 10, that is, in a direction linking the armature 20. And in the armature 10, an induced current is generated corresponding to the change in the magnetic field, and the induced current thus generated is output through the terminal pair 22.

도 1에서 브릿지(30)를 적용하지 않은 상태에서, 계자 유니트(10)에 도 2(a)의 계자 전류(I1)를 공급하게 되면, 전기자(20)로부터는 도 2(b)의 유도 전류(I2)가 출력된다. 이때 유도 전류(I2)는 계자 전류가 증가하는 경우에는 전류값이 단조적으로 증가하다가 계자 전류가 감소하는 경우에는 그 값이 급격하게 저하되는 특성을 나타낸다. 한편, 도 1에 나타낸 바와 같이 전기자(20)의 타측면에 브릿지(30)를 채용하게 되면, 도 2(c)에 나타낸 바와 같이 유도 전류(I3)는 계자 전류가 감소할 때 유도 전류(I2)에 비해 완만하게 감소하는 특징을 나타낸다. 이에 따라 실효값을 기준으로 비교할 때 유도 전류(I3)가 유도 전류(I2)에 비하여 대체적으로 실효값이 커지는 특성을 나타낸다. 이는 브릿지(30)를 채용하는 경우에 전기자(20)로부터 보다 높은 전력을 얻을 수 있음을 의미한다. 다시 말하면, 전력변환장치의 전력변환 효율이 증가된다.In a state in which the bridge 30 in FIG. 1 is not applied, when the field current I1 of FIG. 2(a) is supplied to the field unit 10, the induced current of FIG. 2(b) is generated from the armature 20. (I2) is output. At this time, the induced current (I2) exhibits the characteristic that the current value monotonically increases when the field current increases, but its value rapidly decreases when the field current decreases. On the other hand, when the bridge 30 is adopted on the other side of the armature 20 as shown in FIG. 1, the induced current I3 increases with the induced current I2 when the field current decreases as shown in FIG. 2(c). ) is characterized by a gradual decrease compared to ). Accordingly, when comparing based on the effective value, the induced current (I3) generally exhibits a characteristic of having a larger effective value than the induced current (I2). This means that higher power can be obtained from the armature 20 when the bridge 30 is employed. In other words, the power conversion efficiency of the power conversion device is increased.

본 발명자의 연구에 의하면, 전기자(20)로부터 출력되는 유도 전류(I3)의 폭, 즉 유도 전류(I3)의 실효값은 브릿지(30)의 보자력이나 탈자화 시간을 증가시킴에 따라 점진적으로 증가된다. 다만, 전기자(30)의 탈자화 시간이 일정 시간, 즉 계자 유니트(10)의 스위칭 속도, 보다 정확하게는 계자 전류의 영교차점 시간 보다 길어지게 되면, 브릿지(30)에 의한 자기장이 계자 유니트(10)에 의한 자기장에 부정적인 영향을 미침으로써 전력변환장치의 전력변환 효율이 오히려 저하되게 된다.According to the present inventor's research, the width of the induced current I3 output from the armature 20, that is, the effective value of the induced current I3, gradually increases as the coercive force or demagnetization time of the bridge 30 increases. do. However, when the demagnetization time of the armature 30 becomes longer than a certain period of time, that is, the switching speed of the field unit 10, more precisely, the zero-crossing point time of the field current, the magnetic field by the bridge 30 becomes longer than the field unit 10. ) has a negative effect on the magnetic field, which actually reduces the power conversion efficiency of the power conversion device.

상기한 바와 같이, 브릿지(30)의 재질로서는 바람직하게 순철이 채용된다. 순철은 투자율이 높고 전기전도도가 우수하며 보자력이 비교적 높다. 또한 순철은 일정 온도 이상으로 가열한 후 그 냉각시간을 조정함으로써 탈자화 시간(demagnetization time)을 적절하게 설정할 수 있다. 도 3은 순철의 냉각시간에 따른 탈자화 시간 특성을 나타낸 그래프이다. 순철은 일정 온도, 예컨대 1000~1300도 이상으로 가열한 후 예컨대 10시간 이상의 충분한 시간 동안 점진적으로 냉각시키게 되면 그 냉각 시간에 상응하여 탈자화 시간이 점차 줄어들게 된다. 그리고 그 냉각 시간에 상응하여 투자율과 전기전도도는 향상되게 된다. 물론, 본 발명에서 브릿지(30)의 재질은 특정한 것에 한정되지 않고, 적절한 탈자화시간과 보자력을 갖춘 재질을 적절하게 채용할 수 있다.As described above, pure iron is preferably used as a material for the bridge 30. Pure iron has high magnetic permeability, excellent electrical conductivity, and relatively high coercive force. Additionally, the demagnetization time of pure iron can be appropriately set by heating it above a certain temperature and then adjusting the cooling time. Figure 3 is a graph showing demagnetization time characteristics according to cooling time of pure iron. When pure iron is heated to a certain temperature, for example, 1,000 to 1,300 degrees or higher, and then gradually cooled for a sufficient period of time, for example, 10 hours or more, the demagnetization time gradually decreases corresponding to the cooling time. And the permeability and electrical conductivity are improved corresponding to the cooling time. Of course, in the present invention, the material of the bridge 30 is not limited to a specific one, and a material with an appropriate demagnetization time and coercive force can be appropriately employed.

도 4는 본 발명의 변형 예에 따른 전력변환장치의 요부 구성을 나타낸 구성도이다. 도 1의 실시 예에서는 계자로서 계자 유니트(10)를 채용하도록 되어 있는데 대하여, 본 예에서는 계자로서 코일 부재(10A)가 채용된다. 그리고 계자(10A)와 전기자(30)의 사이에는 브릿지(30)가 구비된다. 또한, 다른 바람직한 구현 예에서 전기자(30)의 상측과 계자(10A)의 하측에도 동일한 방식으로 브릿지(30)가 배치된다. 본 예는 계자 유니트(10)의 하우징(11)을 대신하여 브릿지(30)를 채용한 것으로서, 그 밖의 다른 부분은 도 1의 실시 예와 실질적으로 동일하다.Figure 4 is a configuration diagram showing the main configuration of a power conversion device according to a modified example of the present invention. In the embodiment of FIG. 1, the field unit 10 is employed as the field, whereas in this example, the coil member 10A is employed as the field. And a bridge 30 is provided between the field 10A and the armature 30. Additionally, in another preferred embodiment, the bridge 30 is disposed on the upper side of the armature 30 and the lower side of the field 10A in the same manner. This example adopts a bridge 30 instead of the housing 11 of the field unit 10, and other parts are substantially the same as the embodiment of FIG. 1.

도 5는 본 발명에 따른 비회전식 전력변환장치(100)의 전체적인 구성의 일례를 나타낸 구성도이다. 도면에서 전력변환장치(100)는 베이스 부재(110)에 코어 부재(120)가 체결된다, 코어 부재(120)는 바람직하게 자화될 수 있는 재질로 구성된다. 코어 부재(120)에는 다수의 계자 유니트(10)와 전기자(20) 및 브릿지(30)가 적층 결합된다. 그리고, 이들은 체결부재(130)에 의해 코어 부재(120)에 안정적으로 고정된다. 또한, 도면에 구체적으로 나타내지 않았으나, 계자 유니트(20)에는 제어수단이 전기적으로 결합된다. 제어수단은 계자 유니트(20)에 계자 전류를 공급함과 더불어 그 계자 전류의 듀티비를 적절하게 제어하게 된다.Figure 5 is a configuration diagram showing an example of the overall configuration of the non-rotating power conversion device 100 according to the present invention. In the drawing, the power conversion device 100 has a core member 120 fastened to the base member 110. The core member 120 is preferably made of a material that can be magnetized. A plurality of field units 10, armatures 20, and bridges 30 are stacked and coupled to the core member 120. And, they are stably fixed to the core member 120 by the fastening member 130. In addition, although not specifically shown in the drawings, a control means is electrically coupled to the field unit 20. The control means supplies field current to the field unit 20 and appropriately controls the duty ratio of the field current.

상기 구성에서, 계자 유니트(10)와 전기자(20) 및 브릿지(30)를 적층함에 있어서 계자 유니트(10)의 사이에는 다수개의 전기자(20)가 배치된다. 도면에는 계자 유니트(100)의 사이에 2개의 전기자(20)가 배치되는 것으로 도시되어 있으나, 그 개수는 특정되지 않는다. 계자 유니트(10)의 사이에 배치되는 전기자(20)의 개수는 계자 유니트(10)에 의해 생성되는 자기장의 세기에 따라 적절하게 설정될 수 있다. 그리고 전기자(20)의 사이에는 브릿지(30)가 배치된다. 브릿지(30)는 전기자(20) 사이의 절연 기능을 제공하고, 계자 유니트(10)에서 생성된 자기장에 대한 자로를 형성하여 하나의 계자 유니트(10)에서 생성된 자기장이 인접하는 전기자(20) 및 계자 유니트(10)에 대해 효과적으로 전달될 수 있도록 하게 된다. 또한 브릿지(30)는 적절한 보자력 및 탈자회 시간을 갖추어 전기자(20) 및 다른 계자 유니트(10)에 대해 보다 유효한 자기장을 제공하는 기능을 수행하게 된다.In the above configuration, when the field unit 10, the armature 20, and the bridge 30 are stacked, a plurality of armatures 20 are disposed between the field units 10. In the drawing, two armatures 20 are shown disposed between the field units 100, but their number is not specified. The number of armatures 20 disposed between the field units 10 can be appropriately set according to the strength of the magnetic field generated by the field units 10. And a bridge 30 is disposed between the armatures 20. The bridge 30 provides an insulation function between the armatures 20 and forms a magnetic path for the magnetic field generated in the field unit 10, so that the magnetic field generated in one field unit 10 is transmitted to the adjacent armature 20. and the field unit 10. In addition, the bridge 30 has an appropriate coercive force and demagnetization time to perform the function of providing a more effective magnetic field to the armature 20 and other field units 10.

이상으로 본 발명에 따른 실시 예를 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시 예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형시켜 실시할 수 있다.Above, embodiments according to the present invention have been described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and may be implemented with various modifications without departing from the technical spirit of the present invention.

10: 계자 유니트, 11: 하우징,
12: 단자쌍, 20: 전기자,
21: 중공부, 22: 단자쌍,
30: 브릿지, 32: 중공부,
33: 절연 필름, 111: 중공부,
112: 절연 필름.10: field unit, 11: housing,
12: terminal pair, 20: armature,
21: hollow part, 22: terminal pair,
30: Bridge, 32: Hollow section,
33: insulating film, 111: hollow part,
112: Insulating film.

Claims (10)

전기자와 계자의 적층 구조를 구비하는 비회전식 전력변환장치에 있어서,
상기 전기자는 중앙 부분에 중공부가 구비됨과 더불어 코일이 원형으로 권취되어 있는 제1 코일부재를 구비하여 구성되고,
상기 계자는 중앙 부분에 중공부가 구비됨과 더불어 코일이 원형으로 권취되어 있는 제2 코일 부재를 구비하여 구성되며,
상기 전기자 또는 계자의 일측 또는 양측에는 브릿지가 구비되고,
상기 브릿지는 자화될 수 있는 재질로 구성되고, 중앙 부분에 중공부가 구비되는 원판 형상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 비회전식 전력변환장치.In a non-rotating power conversion device having a stacked structure of an armature and a field,
The armature is composed of a first coil member having a hollow portion in the central portion and a coil wound in a circular shape,
The field is configured to include a hollow portion in the central portion and a second coil member in which a coil is wound in a circular shape,
A bridge is provided on one or both sides of the armature or field,
The bridge is a non-rotating power conversion device characterized in that it is made of a material that can be magnetized and has a disk shape with a hollow portion in the center. 제1항에 있어서,
상기 브릿지는 열처리된 순철로 구성되는 것을 특징으로 하는 비회전식 전력변환장치.According to paragraph 1,
The bridge is a non-rotating power conversion device, characterized in that it is composed of heat-treated pure iron. 제1항에 있어서,
상기 브릿지의 탈자화 시간은 계자 전류의 하나의 영교차점에서부터 다음의 영교차점에 이르는 시간 보다 작게 설정되는 것을 특징으로 하는 비회전식 전력변환장치.According to paragraph 1,
A non-rotating power conversion device, characterized in that the demagnetization time of the bridge is set to be smaller than the time from one zero-crossing point of the field current to the next zero-crossing point. 제1항에 있어서,
상기 브릿지의 일측 또는 양측면에는 절연성 필름이 구비되는 것을 특징으로 하는 비회전식 전력변환장치.According to paragraph 1,
A non-rotating power conversion device, characterized in that an insulating film is provided on one or both sides of the bridge. 제1항에 있어서,
상기 브릿지의 두께는 30mm 이하로 설정되는 것을 특징으로 하는 비회전식 전력변환장치.According to paragraph 1,
A non-rotating power conversion device, characterized in that the thickness of the bridge is set to 30 mm or less. 전기자와 계자의 적층 구조를 구비하는 비회전식 전력변환장치에 있어서,
상기 전기자는 중앙 부분에 중공부가 구비됨과 더불어 코일이 원형으로 권취되어 있는 제1 코일부재를 구비하여 구성되고,
상기 계자는 상기 전기자의 일측면에 배치되고, 중앙 부분에 중공부가 구비되는 원통 형상의 하우징과, 하우징 내부에 구비됨과 더불어 코일이 원형으로 권취되어 있는 제2 코일 부재를 포함하여 구성되며,
상기 전기자의 타측면에 배치되는 브릿지를 포함하여 구성되고,
상기 브릿지는 자화될 수 있는 재질로 구성되고, 중앙 부분에 중공부가 구비되는 원판 형상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 비회전식 전력변환장치.In a non-rotating power conversion device having a stacked structure of an armature and a field,
The armature is composed of a first coil member having a hollow portion in the central portion and a coil wound in a circular shape,
The field is disposed on one side of the armature and includes a cylindrical housing with a hollow portion in the center, and a second coil member provided inside the housing and having a coil wound in a circular shape,
It is configured to include a bridge disposed on the other side of the armature,
The bridge is a non-rotating power conversion device characterized in that it is made of a material that can be magnetized and has a disk shape with a hollow portion in the center. 제6항에 있어서,
상기 브릿지의 지름은 상기 하우징과 동등하게 설정되는 것을 특징으로 하는 비회전식 전력변환장치.According to clause 6,
A non-rotating power conversion device, characterized in that the diameter of the bridge is set equal to that of the housing. 제6항에 있어서,
상기 하우징의 제1 코일 부재와 대향하는 측면에는 제1 절연 필름이 구비되고, 상기 브릿지의 제1 코일 부재와 대향하는 측면에는 제2 절연 필름이 구비되는 것을 특징으로 하는 비회전식 전력변환장치.According to clause 6,
A non-rotating power conversion device, characterized in that a first insulating film is provided on the side opposite to the first coil member of the housing, and a second insulating film is provided on the side opposite to the first coil member of the bridge. 직류를 다른 전력의 직류 또는 교류로 변환하거나, 교류를 다른 전력의 교류 또는 직류로 변환하는 전력변환장치에 있어서,
자화될 수 있는 재질로 구성되는 코어 부재와,
상기 코어 부재에 결합되는 계자 유니트, 전기자 및 브릿지를 구비하여 구성되고,
상기 전기자는 중앙 부분에 상기 코어 부재의 삽입을 위한 중공부가 구비됨과 더불어 코일이 원형으로 권취되어 있는 제1 코일부재를 구비하여 구성되고,
상기 계자는 중앙 부분에 상기 코어 부재의 삽입을 위한 중공부가 구비되는 원통 형상의 하우징과, 하우징 내부에 구비됨과 더불어 코일이 원형으로 권취되어 있는 제2 코일 부재를 포함하여 구성되며,
상기 브릿지는 자화될 수 있는 재질로 구성되고, 중앙 부분에 상기 코어 부재의 삽입을 위한 중공부가 구비되는 원판 형상으로 구성되고,
상기 계자 유니트는 2개 이상 구비되며,
상기 계자 유니트의 사이에는 2개 이상의 전기자가 구비되고,
하나의 전기자와 그것에 인접하는 전기자의 사이에는 상기 브릿지가 구비되는 것을 특징으로 하는 비회전식 전력변환장치.In a power conversion device that converts direct current into direct current or alternating current of another power, or converts alternating current into alternating current or direct current of other power,
A core member composed of a material that can be magnetized,
It is composed of a field unit, an armature, and a bridge coupled to the core member,
The armature is configured to include a first coil member in which a coil is wound in a circular shape, as well as a hollow part for insertion of the core member in the central portion,
The field is comprised of a cylindrical housing having a hollow portion in the center for insertion of the core member, and a second coil member provided inside the housing and having a coil wound in a circular shape,
The bridge is made of a material that can be magnetized and has a disk shape with a hollow portion in the center for insertion of the core member,
Two or more field units are provided,
Two or more armatures are provided between the field units,
A non-rotating power conversion device, characterized in that the bridge is provided between one armature and an armature adjacent to it. 제9항에 있어서,
상기 계자 유니트에 계자 전류를 공급하는 제어수단을 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 비회전식 전력변환장치.According to clause 9,
A non-rotating power conversion device, characterized in that it further includes control means for supplying field current to the field unit.
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