WO2017116211A1 - 변압기나 리액터용 철심 - Google Patents

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WO2017116211A1
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legs
yoke
steel sheet
iron core
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안현모
심동준
한세희
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주식회사 효성
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    • H01F27/24—Magnetic cores
    • H01F27/245—Magnetic cores made from sheets, e.g. grain-oriented
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    • H01F3/00—Cores, Yokes, or armatures
    • H01F3/10—Composite arrangements of magnetic circuits
    • H01F2003/106—Magnetic circuits using combinations of different magnetic materials

Definitions

  • the present invention relates to iron cores for transformers or reactors, and more particularly, to iron cores for transformers or reactors which are formed by stacking a plurality of steel sheets and form a magnetic path for magnetic flux generated by current applied to a winding.
  • magnetic flux is generated when a current flows in a primary winding wound around a leg of an iron core, whereby the secondary winding is induced with an electromotive force in a direction to prevent the change of the magnetic flux.
  • a high permeability silicon steel sheet having a specific permeability of several tens to tens of thousands is laminated to produce an iron core having a predetermined shape.
  • direct current magnetic flux occurs in the iron core.
  • the direct current magnetic flux does not generate organic electromotive force through electromagnetic induction in the opposite winding, there is no magnetic flux that cancels the generated direct current magnetic flux from the iron core so that the iron core is saturated.
  • the core is saturated since there is no counter winding to cancel the alternating magnetic flux caused by the alternating current of the winding.
  • a converter transformer or a reactor into which a direct current flows is used to design a low velocity density or to form a void in the iron core to prevent saturation of the iron core.
  • the size of the iron core is increased, which causes a problem of increasing the size of the transformer or reactor.
  • An object of the present invention is to solve the conventional problems as described above, and to provide an iron core for a transformer or a reactor in which magnetic saturation does not occur even when a DC current is mixed.
  • Another object of the present invention is to provide a relatively miniaturized iron core for a transformer or reactor without magnetic saturation.
  • the present invention is at least two legs made of at least one of the width direction rolled steel sheet or the non-oriented steel sheet is laminated, the winding is wound and arranged side by side, and And a first yoke connecting one end of the legs to allow the magnetic flux to pass between the legs, and a second yoke connecting the other ends of the legs to the magnetic flux between the legs.
  • the leg includes a first leg in which a first winding is wound and a second leg disposed in parallel with the first leg and in which a second winding is wound.
  • the leg includes a first leg in which a first winding is wound, a second leg disposed in parallel with the first leg and a second winding, and a third leg disposed in parallel with the second leg and winding in a third winding. It includes.
  • the length of the legs has a predetermined value and the length of the yoke corresponding to the legs is shorter than the length of the legs.
  • At least one of an unoriented steel plate, a width direction steel plate, or a longitudinal direction steel plate is used for the said 1st yoke and the 2nd yoke.
  • the present invention is at least two legs are made by stacking the steel sheet is wound and the winding is arranged side by side, the first yoke for connecting the ends of the legs to pass the magnetic flux between the legs, and And a second yoke for connecting the other ends of the legs to allow magnetic flux to pass between the legs, wherein at least one of the legs, the first yoke, and the second yoke must use at least one of a widthwise rolled steel sheet and a non-directional steel sheet, and the rest of the legs. Any one or more of widthwise rolled steel sheet, non-directional steel sheet, longitudinal rolled steel sheet is used.
  • the length of the legs has a predetermined value and the length of the yoke corresponding to the legs is shorter than the length of the legs.
  • the roll or the yoke wound around the winding uses a widthwise rolled steel sheet or a non-directional steel sheet to increase the magnetic resistance. It works.
  • the length of the yoke is made shorter than the length of the legs of the iron core.
  • the length of the yoke within the range that can secure the insulation distance between the windings wound on the leg, it is possible to miniaturize the transformer configuration as a whole.
  • FIG. 1 is a partial perspective view showing the configuration of a preferred embodiment of the iron core for a transformer or a reactor according to the present invention.
  • Figure 2 is a plan view showing that the winding is wound around the iron core of the embodiment shown in FIG.
  • 3 is a B-H curve showing the characteristics of the steel sheet used in the iron core.
  • Figure 4 is a partial perspective view showing the configuration of another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a plan view showing that the winding is wound around the iron core of the embodiment shown in FIG.
  • Figure 6 is a partial perspective view showing the configuration of another embodiment of the present invention.
  • the present invention aims to prevent magnetic saturation from occurring in a reactor using alternating current or a transformer in which a direct current is mixed. For this purpose, a magnetic resistance is relatively increased to design a transformer or a reactor core.
  • the magnitude of the magnetoresistance R may be varied according to the specific permeability ⁇ r .
  • the specific permeability ( ⁇ r ) is determined according to the B / H value. Referring to the graph shown in FIG. 3, the relative permeability of the non-oriented steel plate or the widthwise steel plate ( ⁇ r ) is longer than that of the longitudinal steel plate. You can see that it is small. Comparing the non-oriented steel sheet with the width-wise steel sheet, it can be seen that the width steel sheet is smaller. Therefore, the use of the widthwise steel plate or the non-oriented steel plate rather than the longitudinal steel plate can increase the magnetoresistance R, thereby preventing the magnetic saturation of the iron core for the transformer or the reactor into which the DC current is mixed.
  • the iron core of the present exemplary embodiment includes a first leg 10, a second leg 12, and a third leg 14 arranged side by side, and the first leg 10, the second leg 12, and the third leg ( There is a first yoke 16 to connect one ends of the 14 and a second yoke 18 to connect the other ends of the first leg 10, the second leg 12 and the third leg 14. There is.
  • These legs 10, 12, 14 and yokes 16, 18 are all made of a plurality of steel sheets are stacked.
  • a first winding 10 ′ including a primary side and a secondary side is wound around the first leg 10
  • a second winding 12 including a primary side and a secondary side is wound around the second leg 12.
  • ') Is wound around the third leg 14, and the third winding 14' including the primary side and the secondary side is wound.
  • the iron core is made by stacking a plurality of steel sheets, for example, silicon steel sheets.
  • the first leg 10, the second leg 12 and the third leg 14 are all made by stacking the widthwise rolled steel sheet (11).
  • the width direction rolling steel plate 11 means that the rolling direction of the steel plate became the width direction of these 1st leg 10, the 2nd leg 12, and the 3rd leg 14. As shown in FIG. That is, although the steel plate is made by rolling, it is the width direction rolling steel plate 11 which became the width direction as shown by the arrow a in FIG. 1 or FIG.
  • first yoke 16 and the second yoke 18 uses a longitudinally rolled steel plate 17, which is rolled in the longitudinal direction as indicated by an arrow b in FIG. 1 or FIG. 2.
  • the first yoke 16 and the second yoke 18 allow the magnetic flux to pass through between the legs 10, 12, 14.
  • both the leg and the yoke are made using longitudinally rolled steel sheet.
  • the characteristic curve associated with the widthwise rolled steel sheet 11 is a curve connecting triangles
  • the characteristic curve associated with the longitudinal rolled steel sheet 17 is a curve connecting circles
  • the characteristic curve associated with the non-oriented steel sheet 19 is a square. Is a curve connecting.
  • the steel sheet of the transformer in the region where the slope becomes low while the slope becomes low, that is, the A saturation region indicated by the dotted circle in FIG. 3.
  • the steel sheet of the transformer in the region where the slope is very large before.
  • the inclination of the magnetic field strength H is large in a region larger than that of the longitudinally rolled steel sheet 17. That is, in the case of the widthwise rolled steel sheet 11, the strength of the magnetic field is in the range of 200 to 300 [A / m], and in the case of the non-oriented steel sheet 19, the strength of the magnetic field is in the range of 100 to 200 [A / m]. In contrast, in the case of the longitudinally rolled steel sheet 17, it is 10 to 30 [A / m].
  • the widthwise rolled steel sheet 11 and the non-oriented steel sheet 19 rather than using the longitudinally rolled steel sheet 17, it is possible to increase the magnetic resistance of the iron core. Therefore, even if the direct current is mixed to increase the intensity value of the magnetic field, the widthwise rolled steel sheet 11 and the non-oriented steel sheet 19 can be sufficiently accommodated.
  • the iron core includes a first leg 110, a second leg 112, and a third leg 114 arranged side by side, and the first leg 110, the second leg 112, and the third leg ( There is a first yoke 116 to connect one end of the 114, and a second yoke 118 to connect the other ends of the first leg 110, the second leg 112, and the third leg 114. There is.
  • These legs 110, 112, 114 and yokes 116, 118 are all made of a plurality of steel sheets are stacked.
  • the non-oriented steel sheet 19 is used in the first leg 110, the second leg 112 and the third leg 114.
  • the first yoke 116 and the second yoke 118 use a longitudinally rolled steel sheet 17 as in the above embodiment.
  • first winding 110 ′ including the primary side and the secondary side is wound around the first leg 110
  • second winding 112 including the primary side and the secondary side is wound around the second leg 112.
  • Is wound around the third leg 114 is wound around the third winding 114' including the primary side and the secondary side.
  • the non-oriented steel sheet 19 is used, which means a steel sheet without a rolling direction. Accordingly, the non-oriented steel sheet 19 is not arrowed in the drawings of this embodiment.
  • the non-oriented steel sheet 19 is used in the first, second and third legs (110, 112, 114).
  • the non-oriented steel sheet 19 has a characteristic corresponding to about halfway between the longitudinally rolled steel sheet 17 and the widthwise rolled steel sheet 11 in view of the magnetic field strength. Therefore, the magnetoresistance may be relatively lower than that of the embodiment illustrated in FIG. 1.
  • the iron core is made of three legs 10, 12, 14 (110, 112, 114) and two yokes 16, 18 (116, 118), but in FIG. 6, the iron core has two legs 210, 212. And two yokes 216 and 218, the length of legs 210 and 212 being longer than the lengths of the yokes 216 and 218.
  • This length relationship is the same in the above two embodiments.
  • the lengths of the yokes 16, 18, 116, 118 in the above embodiments are, for example, between the first leg 10 and the second leg 12 and the second leg 12 and the third leg 14. The value between).
  • the first leg 210 and the second leg 212 of the two legs 210 and 212 each use a longitudinally rolled steel sheet 211.
  • the first yoke 216 and the second yoke 218 each use a non-oriented steel sheet 217.
  • the magnets 210 and 212 and the yokes 216 and 218 can each have a larger magnetoresistance compared to using a longitudinally rolled steel sheet, so that even if DC current is continuously mixed, the magnetic saturation does not occur and the function of the transformer can be achieved. This can be done.
  • This embodiment does not describe the winding of the windings (not shown) on the legs 210 and 212.
  • the first winding 10 ' is attached to the first leg 10, the second winding 12' is attached to the second leg 12, and the third winding is attached to the third leg 14. 14 ') is wound.
  • the first yoke 16 and the second yoke 18 allow the magnetic flux to pass through between the legs 10, 12, 14.
  • the first yoke 16 and the second yoke 18 used a longitudinally rolled steel sheet 17, but the first leg 10 and the second leg 12 used a widthwise rolled steel sheet 11. Therefore, when the magnetoresistance is obtained as a whole, the magnetoresistance becomes relatively large so that no magnetic saturation occurs even if a DC current is mixed.
  • the legs (110.112, 114) are made of an unoriented steel plate 19
  • the yoke (116, 118) is a longitudinally rolled steel sheet (17). Therefore, the total magnetoresistance value becomes relatively large compared to using only the longitudinally rolled steel sheet 17, so that no magnetic saturation occurs even if a DC current is mixed.
  • legs 10, 12, and 14 and two legs 210 and 212 are shown, but the entire plane becomes square while having multiple legs such as five legs. There may be iron cores.
  • One of the illustrated embodiments is made of the legs 10, 12, 14 made of the widthwise rolled steel sheet 11, the other is made of a non-oriented steel sheet 19, they may be mixed with each other.
  • the first leg 10 is made of a widthwise rolled steel sheet 11
  • the second leg 10 is made of an unoriented steel sheet 19
  • the third leg 10 is made of a widthwise rolled steel sheet ( 11) can be made in various combinations. That is, the legs and yokes must be at least one of the widthwise rolled steel sheet and the non-directional steel sheet, and the rest of the legs and yokes can be formed using one or more of the widthwise rolled steel sheet, the non-directional steel sheet, and the longitudinally rolled steel sheet. To manufacture.

Landscapes

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  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Manufacturing Cores, Coils, And Magnets (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)

Abstract

본 발명은 변압기나 리액터용 철심에 관한 것이다. 본 발명의 철심은 폭방향 압연강판(11)으로 만들어지는 제1 레그(10), 제2 레그(12) 및 제3 레그(14)와 이들 레그(10,12,14)의 일단부를 연결하여 자속이 흐르도록 하는 제1 요크(16)와 상기 레그(10,12,14)들의 타단부를 연결하여 자속이 흐르도록 하는 제2 요크(18)를 포함한다. 상기 제1 요크(16)와 제2 요크(18)는 길이방향 압연강판(17)을 사용하여 만들어진다. 상기 제1 레그(10)에는 제1권선(10')이 감아지고, 제2 레그(12)에는 제2권선(12')이 감아지며, 제3 레그(14)에는 제3권선(14')이 감아진다. 이와 같은 본 발명에서는 전체 자기저항값을 상대적으로 높게 할 수 있어 자기포화가 발생하지 않게 되는 이점이 있다.

Description

변압기나 리액터용 철심
본 발명은 변압기나 리액터용 철심에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다수개의 강판이 적층되어 형성되고 권선에 가해진 전류에 의해 발생하는 자속에 대한 자로를 형성하는 변압기나 리액터용 철심에 관한 것이다.
예를 들면, 변압기에서는, 철심의 레그에 감겨진 1차 측 권선에 전류가 흐르면 자속이 발생하고 이에 의해 2차 측 권선에는 이 자속의 변화를 방해하려는 방향으로 기전력이 유기되는 원리를 이용하고 있다.
일반적으로 변압기의 효율을 높이기 위해 비투자율이 수천에서 수만인 고투자율 규소강판을 적층하여 소정 형상의 철심을 제작하게 되는데, 철심의 레그에 감겨진 권선에 전류가 유입되면 인가된 직류전류 및 권선의 턴수에 비례하여 철심에 직류자속이 발생하게 된다. 하지만, 이러한 직류자속은 상대 측 권선에 전자기 유도를 통한 유기기전력을 발생시키지 못하므로 생성된 직류자속을 철심에서 상쇄시킬 자속이 없게 되어 철심이 포화된다. 이는 리액터에서도 권선의 교류전류에 의한 교류자속을 상쇄시킬 상대 측 권선이 없으므로 철심이 포화된다.
이와 같이 철심이 포화되면 무부하손이 커지게 되어 온도가 상승하게 되고, 이에 의해 변압기나 리액터의 철심에 인접하여 구비되는 절연물이 열화되어 절연파괴가 발생할 수 있는 문제점이 있다.
이 문제점을 해소하기 위해서 직류전류가 유입되는 컨버터 변압기 또는 리액터에서는 철심의 포화방지를 위하여 저자속밀도로 설계를 하거나 철심에 공극을 형성하는 방법을 이용하게 된다. 하지만, 저자속밀도로 설계를 하게 되면, 철심의 크기가 커지게 되어 변압기나 리액터의 크기가 커지는 문제점이 발생한다.
철심에 공극을 형성하는 것과 관련해서는 대한민국 등록특허 제10-0664898호에 잘 개시되어 있다. 철심에 공극을 두게 되면 공극에서 자기저항이 철심에 비해 훨씬 커지기 때문에, 권선에 직류전류가 유입되거나, 상대 측 권선이 없는 리액터에서 철심의 포화를 방지할 수 있다. 하지만, 공극을 형성하게 되면, 공극양단 철심의 전자기력에 의해 소음 및 진동이 크게 발생하게 되고, 공극을 유지하기 위해 부가적인 구조물이 필요하게 되는 등의 문제점이 있다.
위 선행문헌에서는 철심에 부분적으로 공극을 두어 위의 문제점을 해결하고는 있지만, 부분적으로라도 공극을 두기 위해서는 철심을 구성하는 강판에 공극을 형성하여야 하므로 철심을 제조하는 과정이 복잡하게 되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 직류전류가 혼입되더라도 자기포화가 발생하지 않는 변압기나 리액터용 철심을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 자기포화가 발생하지 않으면서도 상대적으로 소형화된 변압기나 리액터용 철심을 제공하는 곳이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 폭방향 압연강판 또는 무방향 강판중 적어도 어느 하나가 적층되어 만들어지고 권선이 감아지며 나란히 배치되는 적어도 2개의 레그와, 상기 레그들의 일단부를 연결하여 레그 사이에서 자속을 통과시키는 제1 요크와, 상기 레그들의 타단부를 연결하여 레그 사이에서 자속을 통과시키는 제2 요크를 포함한다.
상기 레그는 제1권선이 감아지는 제1 레그와 상기 제1 레그와 나란히 배치되고 제2권선이 감아지는 제2 레그를 포함한다.
상기 레그는 제1권선이 감아지는 제1 레그와, 상기 제1 레그와 나란히 배치되고 제2권선이 감아지는 제2 레그와, 상기 제2 레그와 나란히 배치되고 제3권선이 감아지는 제3 레그를 포함한다.
상기 레그들의 길이는 소정의 값을 가지고 상기 레그들 사이에 해당되는 상기 요크의 길이는 상기 레그의 길이보다 짧게 형성된다.
상기 제1 요크와 제2 요크는 무방향 강판, 폭방향 강판 또는 길이방향 강판중 적어도 어느 하나가 사용된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 강판이 적층되어 만들어지고 권선이 감아지며 나란히 배치되는 적어도 2개의 레그와, 상기 레그들의 일단부를 연결하여 레그 사이에서 자속을 통과시키는 제1요크와, 상기 레그들의 타단부를 연결하여 레그 사이에서 자속을 통과시키는 제2 요크를 포함하고, 상기 레그, 제1요크, 제2요크중 적어도 하나를 폭방향 압연강판과 무방향 강판중 하나를 반드시 사용하고 나머지를 폭방향 압연강판, 무방향 강판, 길이방향 압연강판 중 어느 하나 이상을 사용한다.
상기 레그들의 길이는 소정의 값을 가지고 상기 레그들 사이에 해당되는 상기 요크의 길이는 상기 레그의 길이보다 짧게 형성된다.
본 발명에 의한 변압기나 리액터용 철심에서는 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 의한 철심에서는 권선이 감아지는 레그 또는 요크에는 자기저항이 높아지도록 폭방향 압연강판이나 무방향 강판을 사용하였으므로 권선에 직류가 들어오더라도 철심의 자기저항이 높아졌기 때문에 자기포화가 발생하지 않는 효과가 있다.
그리고, 본 발명에서는 철심을 제조함에 있어서 사용되는 강판을 만들어서 소정형상으로 만들어내는 것 외에 별도의 공정이 필요하지 않고 부가적인 구조물이 필요하지 않게 되어 제조공정이 단순화되고, 철심에 공극과 같은 빈 공간이 없어 전자기력에 의한 소음 및 진동발생이 없어지게 되어 효과도 있다.
또한, 본 발명에서는 철심의 레그의 길이보다는 요크의 길이를 짧게 하였다. 특히 레그에 감아지는 권선 사이의 절연거리를 확보할 수 있는 범위 내에서 요크의 길이를 결정함에 의해 전체적으로 변압기의 구성을 소형화할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 변압기나 리액터용 철심의 바람직한 실시례의 구성을 보인 부분사시도.
도 2는 도 1에 도시된 실시례의 철심에 권선이 감겨지는 것을 보인 평면도.
도 3은 철심에서 사용되는 강판의 특성을 보인 B-H곡선.
도 4는 본 발명의 다른 실시례의 구성을 보인 부분사시도.
도 5는 도 4에 도시된 실시례의 철심에 권선이 감겨지는 것을 보인 평면도.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시례의 구성을 보인 부분사시도.
이하, 본 발명의 일부 실시례들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시례를 설명함에 있어, 관련된 공지구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시례에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시례의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 발명에서는 교류를 사용하는 리액터나 직류전류가 혼입되는 변압기에서 자기포화가 발생하지 않도록 하는 것을 목적으로 하는데, 이를 위해 자기저항을 상대적으로 높여 변압기나 리액터용 철심을 설계한다.
일반적으로 전류값(I)은 자계강도(H), 권선수(N), 자로의 길이(l)를 사용하여 I = Hl/N(식 1)로 표시된다. 자속밀도(B)는 권선수(N), 전류(I), 자로의 단면적(S) 및 자기저항 R에 의해 B = NI/RS(식 2)로 표 시된다. 비투자율(μr)은 자속밀도(B)와 자계강도(H) 및 투자율(μ0)를 통해 다음의 식으로 결정된다. 즉, μr = B/μ0H (식 3)이다.
위의 식들을 활용하면, 자계저항은 R = l/μ0μrS (식 4)로 구할 수 있다.
여기서, 자로 단면적(S)과 길이(l)는 설계조건에 따라 결정될 수 있으므로, 비투자율(μr)에 따라 자기저항(R)의 크기를 달리할 수 있다. 즉, 비투자율(μr)의 값이 작으면 자기저항을 크게 할 수 있다. 위의 식 3에 따르면 비투자율(μr)은 B/H 값에 따라 결정되는데, 도 3에 도시된 그래프를 참고하면 길이방향강판보다는 무방향강판이나 폭방향강판의 비투자율(μr)이 작음을 알 수 있다. 무방향강판과 폭방향강판을 비교하면 폭방향강판이 더 작음을 알 수 있다. 따라서, 길이방향강판을 사용하기 보다는 폭방향강판이나 무방향강판을 사용하는 것이 자기저항(R)을 크게 할 수 있어 직류 전류가 혼입되는 변압기나 리액터용 철심의 자기포화를 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 구체적인 실시례들을 도면을 참고하여 설명한다. 먼저, 도 1에서 도 2에 도시된 실시례를 살펴본다. 본 실시례의 철심은 제1 레그(10)와 제2 레그(12) 그리고 제3 레그(14)가 나란히 배치되고, 상기 제1 레그(10), 제2 레그(12) 그리고 제3 레그(14)의 일단부들을 연결하도록 제1 요크(16)가 있고, 상기 제1 레그(10), 제2 레그(12) 그리고 제3 레그(14)의 타단부들을 연결하도록 제2 요크(18)가 있다. 이들 레그(10,12,14)와 요크(16,18)들은 모두 다수개의 강판이 적층되어 만들어지는 것이다.
그리고, 상기 제1 레그(10)에는 1차측과 2차측을 포함하는 제1권선(10')이 감아지고, 상기 제2 레그(12)에는 1차측과 2차측을 포함하는 제2권선(12')이 감아지며, 상기 제3 레그(14)에는 1차측과 2차측을 포함하는 제3권선(14')이 감아진다. 상기 권선(10',12',14')의 1차측 또는 2차측에 전류가 가해지면 발생하는 자기장을 매개로 하여 2차측 또는 1차측에 전류가 발생된다.
철심은 다수개의 강판, 예를 들면 규소강판이 적층되어 만들어지는 것이다. 본 실시례에서 상기 제1 레그(10), 제2 레그(12) 그리고 제3 레그(14)는 모두 폭방향 압연강판(11)을 적층하여 만들어진다. 여기서 폭방향 압연강판(11)은 강판의 압연방향이 이들 제1 레그(10), 제2 레그(12) 그리고 제3 레그(14)의 폭방향으로 된 것을 말한다. 즉, 강판을 압연하여 만드는데, 압연방향이 도 1이나 도 2에 화살표 a로 표시된 것과 같이 폭방향으로 된 것이 폭방향 압연강판(11)이다.
그리고, 상기 제1 요크(16)와 제2 요크(18)는 도 1이나 도 2에 화살표 b로 표시된 것과 같이 길이방향으로 압연이 이루어진 길이방향 압연강판(17)을 사용한다. 제1 요크(16)와 제2 요크(18)는 레그(10,12,14) 사이에서 자속이 잘 통과할 수 있도록 하는 것이다. 참고로, 기존의 철심에서는 레그와 요크 모두를 길이방향 압연강판을 사용하여 만든다.
여기서, 상기 폭방향 압연강판(11), 길이방향 압연강판(17) 그리고 아래에서 설명될 무방향 강판(19)의 특성을 도 3을 참고하여 설명한다. 폭방향 압연강판(11)과 관련된 특성곡선은 삼각형을 연결한 곡선이고, 길이방향 압연강판(17)과 관련된 특성곡선은 원을 연결한 곡선이며, 무방향 강판(19)과 관련된 특성곡선은 사각형을 연결한 곡선이다.
참고로, 길이방향 압연강판의 특성곡선에서 큰 기울기 값을 가지다가 기울기가 낮아지는 영역, 즉 도 3에 점선의 원으로 표시된 A영역인 자기포화영역에서는 변압기의 강판으로 사용할 수 없다. 즉, 그 이전에 기울기가 매우 큰 영역에서 변압기의 강판으로 사용하는 것이다.
여기서, 폭방향 압연강판(11)과 무방향 강판(19)의 특성곡선을 보면 대체로 자계강도(H)가 길이방향 압연강판(17)의 특성곡선에서보다는 큰 영역에서 기울기가 크게 나타난다. 즉, 폭방향 압연강판(11)의 경우 자계의 세기가 200에서 300[A/m]의 영역이고, 무방향 강판(19)의 경우 자계의 세기가 100에서 200[A/m]이다. 이에 반해 길이방향 압연강판(17)의 경우 10에서 30[A/m]이다.
따라서, 길이방향 압연강판(17)을 쓰는 것보다는 폭방향 압연강판(11)과 무방향 강판(19)을 사용하면 철심의 자기저항을 높일 수 있다. 따라서 직류가 혼입되어 자계의 세기 값이 크게 되더라도 상기 폭방향 압연강판(11)과 무방향 강판(19)을 사용하면 충분히 수용할 수 있게 된다.
다음으로, 도 4에는 본 발명의 다른 실시례가 도시되어 있다. 본 실시례에서 철심은 제1 레그(110)와 제2 레그(112) 그리고 제3 레그(114)가 나란히 배치되고, 상기 제1 레그(110), 제2 레그(112) 그리고 제3 레그(114)의 일단부들을 연결하도록 제1 요크(116)가 있고, 상기 제1 레그(110), 제2 레그(112) 그리고 제3 레그(114)의 타단부들을 연결하도록 제2 요크(118)가 있다. 이들 레그(110,112,114)와 요크(116,118)들은 모두 다수개의 강판이 적층되어 만들어지는 것이다.
본 실시례에서는 무방향 강판(19)을 제1 레그(110), 제2 레그(112) 그리고 제3 레그(114)에서 사용한다. 제1 요크(116)와 제2 요크(118)는 위의 실시례에서와 마찬가지로 길이방향 압연강판(17)을 사용한다.
그리고, 상기 제1 레그(110)에는 1차측과 2차측을 포함하는 제1권선(110')이 감아지고, 상기 제2 레그(112)에는 1차측과 2차측을 포함하는 제2권선(112')이 감아지며, 상기 제3 레그(114)에는 1차측과 2차측을 포함하는 제3권선(114')이 감아진다. 상기 권선(110',112',114')의 1차측 또는 2차측에 전류가 가해지면 발생하는 자기장을 매개로 하여 2차측 또는 1차측에 전류가 발생된다.
본 실시례에서는 무방향 강판(19)을 사용하는데, 이는 압연방향이 없는 강판을 의미한다. 따라서, 본 실시례의 도면에서 상기 무방향 강판(19)에는 화살표시를 하지 않았다.
이와 같이, 본 실시례에서는 상기 무방향 강판(19)을 제1, 제2 및 제3 레그(110,112,114)에서 사용하였다. 도 3에서 알 수 있는 바와 같이 상기 무방향 강판(19)은 자계강도의 면에서 볼 때, 길이방향 압연강판(17)과 폭방향 압연강판(11)의 중간쯤에 해당되는 특성을 가진다. 따라서, 도 1에 도시된 실시례에 비해 상대적으로 자기저항이 낮을 수 있다.
한편, 위의 실시례들에서는 3개의 레그(10,12,14)(110,112,114)와 2개의 요크(16,18)(116,118)로 철심이 만들어져 있으나, 도 6에는 철심이 2개의 레그(210,212)와 2개의 요크(216,218)로 만들어지고, 레그(210,212)의 길이가 요크(216,218)의 길이보다 긴 경우가 도시되어 있다. 이와 같은 길이관계는 위의 2개의 실시례들에서도 마찬가지이다. 물론, 위의 실시례들에서 요크(16,18)(116,118)의 길이는 예를 들면 제1레그(10)와 제2레그(12) 사이 그리고 제2레그(12)와 제3레그(14) 사이에서의 값을 말한다.
본 실시례에서는 상기 2개의 레그(210,212)중에서 제1레그(210)와 제2레그(212)는 각각 길이방향 압연강판(211)을 사용한다. 상기 2개의 요크(216,218)중에서 제1요크(216)와 제2요크(218)는 각각 무방향 강판(217)을 사용한다. 여기서, 상기 요크(216,218)에서 사용하는 무방향 강판(217)은 길이방향 압연강판(211)보다 위에서 설명한 바와 같이, 자기저항값을 상대적으로 크게 할 수 있다. 따라서, 레그(210,212)와 요크(216,218) 모두를 길이방향 압연강판을 사용하는 것에 비해 상대적으로 자기저항값을 크게 할 수 있어, 지속적으로 직류전류가 혼입되는 경우라도 자기포화가 일어나지 않고 변압기의 기능이 수행되도록 할 수 있다. 본 실시례에 대해서는 레그(210,212)에 권선(도시되지 않음)이 감아지는 것을 설명하지 않는다.
이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 변압기나 리액터용 철심이 사용되는 것을 설명한다.
먼저, 도 1에 도시된 실시례를 참고하여 설명한다. 본 실시례의 철심에서 상기 제1 레그(10)에는 제1권선(10')이, 제2 레그(12)에는 제2권선(12')이, 제3 레그(14)에는 제3권선(14')이 감아진다. 상기 제1 요크(16)와 제2 요크(18)는 상기 레그(10,12,14)들 사이에서 자속이 잘 통과할 수 있도록 하는 것이다. 여기서 상기 제1요크(16)와 제2요크(18)는 길이방향 압연강판(17)을 사용했지만, 제1레그(10)와 제2레그(12)는 폭방향 압연강판(11)을 사용했으므로, 전체적으로 자기저항을 구해보면, 상대적으로 자기저항값이 커져서 비록 직류전류가 혼입되더라도 자기포화가 발생하지 않는다.
이와 같은 구성에서 예를 들어 상기 제1,2,3권선(10',12',14')의 1차측 혹은 2차측에 전류가 투입되면 자기장이 발생하여, 상기 레그(10,12,14)와 요크(16,18)를 통해서 자기장에 의한 자속이 흘러가서 상기 제1,2,3권선(10',12',14')의 2차측 혹은 1차측에서 전압이 발생하여 전류가 흐른다.
한편, 도 4에 도시된 실시례에서는 상기 레그(110.112,114)들이 무방향 강판(19)으로 만들어져 있고, 상기 요크(116,118)들이 길이방향 압연강판(17)으로 되어 있다. 따라서, 전체 자기저항값은 길이방향 압연강판(17)만을 쓰는 것에 비해 상대적으로 커지게 되어, 비록 직류전류가 혼입되더라도 자기포화가 발생하지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시례들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시례에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도시된 실시례에서는 레그(10,12,14)가 3개 있는 것과 레그(210,212)가 2개 있는 것이 도시되어 있으나, 레그가 5개 있는 것등 다수개의 레그를 가지면서 전체 평면이 사각형으로 되는 철심들이 있을 수 있다.
그리고, 도시된 실시례중 하나는 레그(10,12,14)를 상기 폭방향 압연강판(11)으로 만들고, 다른 하나는 무방향 강판(19)으로 만들었으나, 이들이 서로 혼합될 수도 있다. 예를 들면, 제1 레그(10)는 폭방향 압연강판(11)으로 만들고, 제2 레그(10)는 무방향 강판(19)으로 만들고, 상기 제3 레그(10)는 폭방향 압연강판(11)으로 만드는 등 다양한 조합으로 할 수 있다. 즉, 레그와 요크를 폭방향 압연강판과 무방향 강판중 적어도 하나를 반드시 사용하고 나머지의 레그와 요크들에는 폭방향 압연강판, 무방향 강판, 길이방향 압연강판중 어느 하나 이상을 사용하여 철심을 제조하게 된다.

Claims (7)

  1. 폭방향 압연강판 또는 무방향 강판중 적어도 어느 하나가 적층되어 만들어지고 권선이 감아지며 나란히 배치되는 적어도 2개의 레그와,
    상기 레그들의 일단부를 연결하여 레그 사이에서 자속을 통과시키는 제1 요크와,
    상기 레그들의 타단부를 연결하여 레그 사이에서 자속을 통과시키는 제2 요크를 포함하는 변압기나 리액터용 철심.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 레그는 제1권선이 감아지는 제1 레그와 상기 제1 레그와 나란히 배치되고 제2권선이 감아지는 제2 레그를 포함하는 변압기나 리액터용 철심.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 레그는 제1권선이 감아지는 제1 레그와, 상기 제1 레그와 나란히 배치되고 제2권선이 감아지는 제2 레그와, 상기 제2 레그와 나란히 배치되고 제3권선이 감아지는 제3 레그를 포함하는 변압기나 리액터용 철심.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 레그들의 길이는 소정의 값을 가지고 상기 레그들 사이에 해당되는 상기 요크의 길이는 상기 레그의 길이보다 짧게 형성되는 변압기나 리액터용 철심.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 요크와 제2 요크는 무방향 강판, 폭방향 강판 또는 길이방향 강판중 적어도 어느 하나가 사용되는 변압기나 리액터용 철심.
  6. 강판이 적층되어 만들어지고 권선이 감아지며 나란히 배치되는 적어도 2개의 레그와,
    상기 레그들의 일단부를 연결하여 레그 사이에서 자속을 통과시키는 제1요크와,
    상기 레그들의 타단부를 연결하여 레그 사이에서 자속을 통과시키는 제2 요크를 포함하고,
    상기 레그, 제1요크, 제2요크중 적어도 하나를 폭방향 압연강판과 무방향 강판중 하나를 반드시 사용하고 나머지를 폭방향 압연강판, 무방향 강판, 길이방향 압연강판 중 어느 하나 이상을 사용하는 변압기나 리액터용 철심.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 레그들의 길이는 소정의 값을 가지고 상기 레그들 사이에 해당되는 상기 요크의 길이는 상기 레그의 길이보다 짧게 형성되는 변압기나 리액터용 철심.
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