WO2018080129A1 - 변류기용 코어 및 이의 제조 방법 - Google Patents

변류기용 코어 및 이의 제조 방법 Download PDF

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WO2018080129A1
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current transformer
heat treatment
manufacturing
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나원산
박진표
김영준
고재준
탁수형
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주식회사 아모센스
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Definitions

  • the present invention relates to a current transformer core and a method for manufacturing the same, and more particularly, a current transformer core and a method for manufacturing the same mounted in a current transformer installed in a power line for power acquisition and current sensing using a magnetic induction phenomenon (CORE FOR CURRENT TRANSFORMER AND MANUFACTURING METHOD FOR THE SAME).
  • a magnetic induction phenomenon CORE FOR CURRENT TRANSFORMER AND MANUFACTURING METHOD FOR THE SAME.
  • the magnetic induction power supply includes a current transformer installed in a power line through which a large current flows, such as a transmission line and a distribution line.
  • the magnetic induction power supply converts the power acquired through the magnetic induction phenomenon from the current transformer into direct current and supplies it to the load.
  • the current transformer includes a core surrounding the power line and a coil wound around the core for power acquisition through magnetic induction.
  • the core for the current transformer to produce a core for the current transformer through a winding process, heat treatment process and cutting process.
  • the conventional core for a current transformer has a problem that the permeability of the current transformer core is reduced to about 3000 as the heat treatment process and the cutting process are performed.
  • the core can acquire the power required by the load when general power flows through the power line, but when the low current flows through the power line, the power acquisition efficiency is lowered to obtain the power required by the load. There is a problem that cannot be done.
  • the core for the current transformer has a problem in that the inductance is reduced as the permeability is lowered, thereby lowering the power acquisition efficiency when mounted in the current transformer.
  • the current transformer core cannot acquire power when low current flows through the power line, and there is a problem in that the required power cannot be obtained.
  • the present invention has been proposed to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a current transformer core and a manufacturing method thereof for forming a high dielectric constant in order to optimize power acquisition efficiency due to magnetic induction at low current. .
  • the present invention implements the shape through the first heat treatment within the set temperature range, and after performing the second heat treatment at a temperature higher than the first heat treatment within the set temperature range, the high dielectric constant characteristics through the impregnation, cutting and polishing process It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a current transformer core for improving the power acquisition efficiency at low current.
  • the present invention provides a method for manufacturing a core for a current transformer according to an embodiment of the present invention, comprising: winding a metal ribbon to prepare a core base, heat treating the core base to a set temperature, and impregnating the core base with the immersion liquid. Impregnating, cutting the core base impregnated with the impregnation solution to produce a core, and processing a cut surface of the core by a polishing process.
  • the current transformer core in accordance with an embodiment of the present invention is formed by extending both ends of the semi-cylindrical base in the lower direction, and both ends of the upper core and the base where the receiving groove is formed extend in the upper core direction. And a lower core to be formed, wherein the upper core and the lower core have a permeability of 20000 or more.
  • the upper core and the lower core may be formed of a nano-crystalline ribbon made of a Fe-based magnetic alloy.
  • the current transformer core and the current transformer core manufacturing method has a high dielectric constant of 20000 by manufacturing the core for the current transformer through the heat treatment of the core base at a set temperature, followed by impregnation, cutting and surface processing (that is, polishing).
  • a high dielectric constant of 20000 by manufacturing the core for the current transformer through the heat treatment of the core base at a set temperature, followed by impregnation, cutting and surface processing (that is, polishing).
  • the core base is inserted into the mold by implementing the shape through the first heat treatment, and then the core base is separated from the mold to perform the second heat treatment, thereby inserting the core into the mold.
  • the permeability of the heat-treated core base can form a permeability of a set value (for example, 40000) or more.
  • FIG. 1 is a view for explaining a core manufacturing method for a current transformer according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view for explaining a metal ribbon winding step of FIG. 1.
  • 3 to 6 are views for explaining the heat treatment step of FIG.
  • FIGS. 7 to 9 are diagrams for explaining the core base subjected to the heat treatment step and the impregnation step of Figure 1;
  • 10 to 12 are views for explaining the cutting step and the cutting surface processing step of FIG.
  • 13 and 14 are diagrams for explaining the optimum heat treatment conditions of the core manufacturing method for the current transformer according to an embodiment of the present invention.
  • 15 is a view for explaining a current transformer core in accordance with an embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a view for explaining the upper core of FIG. 15; FIG.
  • 17 and 18 are views for explaining the lower core of FIG.
  • the core manufacturing method for the current transformer is a step of winding the metal ribbon (S100), mold 20 (S200), heat treatment (S300), impregnation (S400), cutting (S500) and cutting surface processing (S600) Through to produce a core for the high current transformer current transformer.
  • a metal ribbon having a predetermined thickness and width is wound.
  • the metal ribbon winding step (S100) two rollers are spaced apart from each other, and the metal ribbon is wound around the two rollers to produce the core base 10. That is, in the step of winding the metal ribbon (S100), the core base 10 is manufactured by a rolling technique.
  • the metal ribbon is an example of a nanocrystalline ribbon.
  • the nanocrystalline ribbon may use a thin plate made of a Fe-based magnetic alloy, and the Fe-based magnetic alloy may be an alloy that satisfies Equation 1 below.
  • A is at least one element selected from Cu and Au
  • D is at least one selected from Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Ni, Co and rare earth elements
  • E represents at least one element selected from Mn, Al, Ga, Ge, In, Sn, and platinum group elements
  • Z represents at least one element selected from C, N, and P
  • c, d, e, f, g, and h are relations 0.01 ⁇ c ⁇ 8at%, 0.01 ⁇ d ⁇ 10at%, 0 ⁇ e ⁇ 10at%, 10 ⁇ f ⁇ 25at%, 3 ⁇ g ⁇ 12at%, 15 ⁇ It is a number which satisfy
  • fills f + g + h ⁇ 35at%, respectively, and 20% or more of the area ratio of an alloy structure consists of the microstructure of 50 nm or less of particle diameters.
  • the Fe-based magnetic alloy used in the preparation of the nanocrystalline ribbon may be a Fe-Si-B-Cu-Nb alloy, in which the Fe is 73-80 at%, the sum of Si and B is 15-26 at% It is preferable that the sum of Cu and Nb is 1-5 at%.
  • An amorphous alloy having such a composition range can be easily precipitated into grains of the nano phase by the heat treatment described later.
  • a rectangular parallelepiped core base 10 having both ends formed in a semi-cylindrical shape is manufactured.
  • the core base 10 has a rectangular parallelepiped groove formed at both ends in a semi-cylindrical shape, the cross section is formed in an elliptical shape.
  • the metal base is wound on the metal mold 20 having a rectangular parallelepiped formed at both ends in a semi-cylindrical shape to form a core base 10 (ie, a core base 10 having an elliptical cross section). You can also make.
  • Permeability of the core is reduced when an air gap is formed between the metal ribbons when the metal ribbon is wound in the metal ribbon winding step S100.
  • the metal ribbon is wound through rolling to minimize the formation of air gaps between the metal ribbons, thereby preventing a decrease in the permeability, thereby preventing the degradation of the characteristics of the core.
  • the core base 10 manufactured in the metal ribbon winding step S100 is inserted into the mold 20. This prevents the shape deformation of the core base 10 during heat treatment and impregnation of the core base 10.
  • the core base 10 manufactured in the metal ribbon winding step S100 is heat treated. That is, in the heat treatment step (S300) to apply heat to the core base 10 to make the density of the core base 10 uniform, and to maintain the saturation induction characteristics constant.
  • a temperature within a set temperature range is applied to the core base 10 inserted into the mold 20 (jig) to perform heat treatment.
  • a temperature within a set temperature range of about 530 °C to 550 °C is applied to the core base 10.
  • the heat treatment step (S300) when the heat treatment is performed in the state in which the core base 10 is inserted into the mold 20, the heat to be applied to the core base 10 is absorbed by the mold 20 so that the heat treatment may not proceed properly. Do not.
  • the permeability of the core base 10 was measured according to the heat treatment temperature, and the result is as shown in FIG. 3.
  • the core base 10 has a permeability of about 48100 to 51800 due to the influence of the mold 20.
  • the permeability of the core base 10 subjected to the heat treatment step (S300) is approximately when considering the permeability decrease It should be formed more than 40000.
  • the final core in order to acquire power even at a low current, the final core must have a permeability of about 20000 or more, so that the core base 10 that has undergone the impregnation step (S400) is about 40000 when the permeability decreases in the cutting step (S500).
  • the permeability must be formed above.
  • the permeability of the core base 10 heat-treated with the mold 20 inserted is about 51800 when the heat treatment is performed at about 530 ° C., about 51700 when the heat treatment is performed at about 540 ° C., and about When the heat treatment is performed at about 550 ° C to form approximately 48100.
  • the heat treatment step S300 may include a first heat treatment step S320 and a second heat treatment step S340.
  • the core base 10 is heat-treated through.
  • the core is applied by applying a first set temperature to the core base 10 into which the mold 20 is inserted during the first set time.
  • the shape of the base 10 is implemented.
  • the first set time is set to about 30 minutes or less
  • the first set temperature is set to about 530 ° C to 540 ° C.
  • the core base 10 from which the mold 20 is removed during the second set time is applied to the magnetic characteristics (ie, permeability) of the core base 10.
  • Magnetic properties of the core base 10 are realized by applying two set temperatures.
  • the second set temperature may be set to a temperature equal to or greater than the first set temperature
  • the second set time may be set to a time longer than the second set time.
  • the second set time is set to about 30 minutes or more and 90 minutes or less
  • the second set temperature is set to about 530 ° C to 560 ° C.
  • a temperature of about 540 ° C. is applied to the core base 10 into which the mold 20 is inserted for about 30 minutes to implement the shape of the core base 10.
  • a temperature of about 550 ° C. is applied to the core base 10 from which the mold 20 is removed for about 90 minutes to implement the shape of the core base 10.
  • the impregnating solution is impregnated into the heat-treated core base 10. That is, in the impregnation step (S400), the impregnation liquid (for example, varnish impregnation liquid) is impregnated into the core base 10 to minimize the air gap of the core base 10. Through this, in the impregnation step (S400) to form a core base 10 having a magnetic permeability of approximately 40000 to 60000.
  • the impregnation liquid for example, varnish impregnation liquid
  • the magnetic permeability of the core base 10 subjected to the first heat treatment step S320 and the second heat treatment step S340 and the core base 10 subjected to the impregnation step S400 was measured. 8 is shown.
  • the core base 10 heat-treated at about 530 ° C. forms a permeability of about 92600
  • the core base 10 heat-treated at about 540 ° C. is about 77000.
  • the core base 10 heat-treated at about 550 ° C. forms a permeability of about 67700
  • the core base 10 heat-treated at about 560 ° C. forms a magnetic permeability of about 51600.
  • the core base 10 that has undergone the impregnation step (S400) has a permeability of about 43300, 55400, 58300, and 45300, respectively, depending on the heat treatment temperature, so that a permeability of about 40000 or more is formed and the core base that has undergone the impregnation step (S400). It is confirmed that the permeability condition of (10) (that is, the permeability of approximately 40000 or more is satisfied.
  • the core base 10 when the core base 10 is heated to about 530 ° C. in the heat treatment step S300, the highest permeability (and inductance) is formed, and as the heat treatment temperature increases, the permeability (and inductance) is lowered. . That is, the core base 10 has the highest permeability (and inductance) at 530 ° C. in the heat treatment step S300, and the permeability (and inductance) decreases as the heat treatment temperature is sequentially increased to 560 ° C.
  • the permeability of the core base 10 after the impregnation step (S400) is lower than the permeability after performing the heat treatment step (S300) by the inductance drop (Drop) phenomenon.
  • the core base 10 has a different inductance drop rate according to the heat treatment temperature of the heat treatment step (S300). That is, in the core base 10 that has undergone the impregnation step (S400), the permeability increases as the heat treatment temperature of the heat treatment step (S300) increases from 530 ° C to 550 ° C, and the permeability decreases at 550 ° C or more.
  • the base 10 can be manufactured.
  • the heat treatment temperature (ie, the second set temperature) of the heat treatment step S300 it is preferable to set the heat treatment temperature (ie, the second set temperature) of the heat treatment step S300 to about 550 ° C. in order to form the core base 10 having the highest permeability.
  • the core subjected to the inductance of the core base 10 that has undergone the heat treatment step (S300) and the impregnation step (S400) after the heat treatment step (S300) after the heat treatment temperature (that is, the second set temperature) is set to about 550 ° C.
  • the inductance of the base 10 was measured 10 times, and the permeability was calculated using the measured result, and the result is shown in FIG. 5.
  • the core base 10 that has undergone the heat treatment step S300 and the impregnation step S400 has an average permeability of about 56180, and thus, about 550 ° C. has been determined as the most ideal heat treatment temperature.
  • the cutting step (S500) to cut the heat treatment and impregnated core base 10 to produce an upper core 120 and a lower core 140. That is, referring to FIG. 10, in the cutting step S500, the core base 10 is cut in a direction perpendicular to the winding direction. At this time, in the cutting step (S500) by cutting the center of the core base 10 to produce the upper core 120 and lower core 140 having the same size, or by cutting the position biased to one end of the core base 10 The upper core 120 and the lower core 140 having different sizes may be manufactured.
  • both ends (that is, cut surfaces) of the upper core 120 and the lower core 140 manufactured in the cutting step S500 are processed.
  • the cut surfaces of the upper core 120 and the lower core 140 cut in the cutting step 500 have a rough surface. Accordingly, a gap may occur when combining the upper core 120 and the lower core 140 cut in the cutting step 500.
  • the voltage acquisition efficiency is lowered by the gap generated between the cut surface when the upper core 120 and the lower core 140 are coupled.
  • the surface processing step (S600) the surface processing is performed so that both end surfaces (that is, the cut surface) of the upper core 120 and the lower core 140 are the same. At this time, in the surface processing step (S600) it is possible to process both end surfaces of the upper core 120 and the lower core 140 by polishing (polishing).
  • the inductance of the core base 10 subjected to (S500) and the core base 10 subjected to the surface processing step (S600) were respectively measured, and the permeability was calculated using the results, and the results are shown in FIG. 12.
  • the permeability of the core base 10 which has undergone the impregnation step S400 is formed to be approximately 50000 or more, but the core cut through the cutting step S500 has a gap occurring at the surface (ie, the cutting surface). Due to the impact, the permeability falls below approximately 10,000.
  • the permeability of the core is formed to about 20000 or more, and when a constant force is applied through the mechanism when mounting the current transformer, a permeability of about 30000 or more can be realized.
  • the current transformer core 100 heat-treated at 530 ° C. forms a magnetic permeability of approximately 18700
  • the current transformer core 100 heat-treated at 540 ° C. forms a magnetic permeability of approximately 18200.
  • the current transformer core 100 heat-treated with a permeability of about 18700 was formed to have a similar permeability, and then the BH curve of each current transformer core 100 was measured with a measuring device. Although similar values were formed in the magnetic flux density, a difference occurs in the coercive force (Hc).
  • the current transformer core 100 heat-treated at about 550 ° C. among the current transformer cores 100 forms the highest power induction ratio in a low current state.
  • the optimum temperature for manufacturing the current transformer core 100 having the highest power inductance is about 550 ° C. to be.
  • a current transformer core 100 includes an upper core 120 in which a power line 200 is accommodated and a lower core in which a bobbin 300 is wound around a coil 320. 140).
  • the core for the current transformer is manufactured by heat treatment at a set temperature of about 530 °C to 560 °C, and forms a permeability of about 20000 or more.
  • the upper core 120 is disposed above the lower core 140, and the receiving groove 124 in which the power line 200 is accommodated is formed.
  • the upper core 120 is formed in a shape (for example, a ⁇ shape) surrounding a portion of the circumference of the wire to minimize the space where the power line 200 and the core are spaced apart from each other.
  • both ends of the upper core 120 are lower than the center of the power line 200 (that is, the lower core 140 is further positioned). Adjacent locations). Accordingly, the power line 200 is completely received in the receiving groove 124 formed in the upper core 120.
  • the upper core 120 includes an upper base 121, a first upper extension 122, and a second upper extension 123.
  • the upper base 121 is separated into the second upper extension 123, but the upper core 120 is integrally formed.
  • the upper base 121 is formed in the shape of a semi-cylindrical shape. At this time, the cross section of the upper base 121 may be formed in a square shape.
  • the upper base 121 has an upper accommodating groove 125 having a semi-cylindrical shape in which the power line 200 is accommodated. In this case, the upper accommodating groove 125 accommodates a portion of the power line 200 (that is, a portion of the cross section of the power line 200).
  • the first upper extension 122 extends from one end of the upper base 121 in the lower direction (ie, the lower core 140 direction).
  • the first upper extension 122 may have a hexahedron shape having a cross section having the same shape as a cross section of the upper base 121.
  • the second upper extension 123 is formed extending from the other end of the upper base 121 in the lower direction (that is, the lower core 140 direction).
  • the second upper extension part 123 may have a hexahedron shape having a cross section having the same shape as a cross section of the upper base 121.
  • the lower accommodating groove 126 of a predetermined shape (for example, a rectangular parallelepiped shape) is formed between 123. As shown in FIG. In this case, the lower accommodating groove 126 accommodates a portion of the power line 200 except for a portion accommodated in the upper accommodating groove 125.
  • the upper core 120 is formed with a receiving groove 124 having a structure in which a groove having a rectangular parallelepiped shape is coupled to a lower portion of a semi-cylindrical groove.
  • a receiving groove 124 having a structure in which a groove having a rectangular parallelepiped shape is coupled to a lower portion of a semi-cylindrical groove.
  • half of the power line 200 is accommodated in the upper portion (ie, the semi-cylindrical groove) of the receiving groove 124 based on the cross section of the power line 200, and the other half of the power line 200 is accommodated in the lower portion (ie, the rectangular-shaped groove).
  • the lower core 140 is disposed below the upper core 120, and both ends thereof contact with both ends of the upper core 120.
  • the lower core 140 is formed in a shape (eg, a ⁇ shape) in which the upper core 120 is rotated 180 degrees.
  • a bobbin 300 in which the coil 320 is wound is mounted on at least one end of both ends of the lower core 140.
  • the bobbin 300 is mounted on the lower core 140.
  • the lower core 140 includes a lower base 142, a first lower extension 144, and a second lower extension 146.
  • the lower base 142 to the second lower extension part 146 have been described separately, but the lower core 140 is integrally formed.
  • the lower base 142 is formed in a semi-cylindrical shape. At this time, the cross section of the lower base 142 may be formed in a square shape.
  • the first lower extension part 144 extends from one end of the lower base 142 in the upper direction (ie, the upper core 120 direction).
  • the first lower extension part 144 may have a hexahedron shape having a cross section having the same shape as a cross section of the lower base 142.
  • the first lower extension 144 may have a cross section having the same shape as a cross section of the upper core 120.
  • the second lower extension part 146 extends from the other end of the lower base 142 in the upper direction (ie, the upper core 120 direction).
  • the second lower extension part 146 may have a hexahedron shape having a cross section having the same shape as a cross section of the lower base 142.
  • the second lower extension part 146 may have a cross section having the same shape as a cross section of the upper core 120.
  • the current transformer core 100 cannot mount the bobbin 300 on the round part (that is, the lower base 142).
  • the size of the bobbin 300 mountable on the lower core 140 is reduced, and the number of turns of the coil 320 is reduced due to the reduction in the size of the bobbin 300.
  • the inductance of the current transformer core 100 is reduced to reduce the output voltage (that is, the voltage acquired from the power line 200).
  • the lower core 140 may form a core (that is, the lower base 142) positioned below in a hexahedral shape, and thus may have a lower direction in a straight shape. That is, the current transformer core 100 forms a lower portion of the lower core 140 in a straight line shape, thereby increasing the size of the bobbin 300 mountable on the lower core 140 and increasing the size of the bobbin 300. The number of turns of the coil 320 is increased.
  • the inductance of the current transformer core 100 increases, so that the output voltage (ie, the voltage acquired from the power line 200) increases.
  • the lower core 140 may include a lower base 142 to a second lower extension 146 to have a 'c' shape.
  • the lower base 142 is formed in a rectangular parallelepiped shape.
  • the first lower extension part 144 and the second lower extension part 146 are formed at both ends of the lower base 142, or the first lower extension part 144 and the second lower extension part ( 146 may be formed.
  • the first lower extension part 144 extends from one end of one surface of the lower base 142 in the upper direction (ie, the upper core 120 direction).
  • the first lower extension part 144 may extend in an upward direction from one end of the lower base 142.
  • the first lower extension part 144 is formed in a hexahedral shape in which the cross section is formed in the same shape as the cross section of one end of the upper core 120.
  • the first lower extension 144 is formed in a hexahedron shape. One end of the first lower extension 144 is coupled to one end or one end of one side of the lower base 142, or one end of one side is coupled to one end or one end of one side of the lower base 142.
  • the first lower extension 144 has the other end (ie, one end disposed in the upper direction) in contact with one end of the upper core 120.
  • the second lower extension part 146 extends from the other end of one surface of the lower base 142 in the upper direction (ie, the upper core 120 direction).
  • the second lower extension part 146 may extend in an upward direction from the other end of the lower base 142.
  • the second lower extension part 146 is formed in a hexahedral shape whose cross section is formed in the same shape as the cross section of the other end of the upper core 120.
  • the second lower extension 146 is formed in a hexahedron shape. One end of the second lower extension part 146 is coupled to the other end of one end or one side of the lower base 142, or one end of one side is coupled to the other end or the other end of one side of the lower base 142.
  • the second lower extension 146 has the other end (ie, one end disposed in the upper direction) in contact with the other end of the upper core 120.

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Abstract

저전류에서 자기유도에 의한 전력 취득 효율을 최적화하기 위해 고유전율을 형성하도록 한 변류기용 코어 및 이의 제조 방법을 제시한다. 제시된 변류기용 코어 제조 방법은 금속 리본을 권취하여 코어 베이스를 설정 온도로 열처리한 후 함침, 절단 및 폴리싱 공정을 통해 변류기용 코어를 제조하되, 열처리 단계시 금형에 삽입된 코어 베이스를 제1 설정 온도로 열처리하여 형상을 구현한 후 금형에서 분리된 코어 베이스를 제2 설정 온도로 열처리하여 고유전율을 갖는 변류기용 코어를 제조한다.

Description

변류기용 코어 및 이의 제조 방법
본 발명은 변류기용 코어 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자기 유도 현상을 이용한 전원 취득 및 전류 센싱을 위해 전력선에서 설치되는 변류기에 실장되는 변류기용 코어 및 이의 제조 방법(CORE FOR CURRENT TRANSFORMER AND MANUFACTURING METHOD FOR THE SAME)에 관한 것이다.
최근 자기 유도 현상을 이용한 전원 공급 방식에 대한 관심이 증가함에 따라 다양한 형태의 자기 유도 전원 공급 장치가 개발되고 있다.
자기 유도 방식의 전원 공급 장치는 송전선로, 배전 선로 등과 같이 대용량 전류가 흐르는 전력선에 설치되는 변류기를 포함한다. 자기 유도 방식 전원 공급 장치는 변류기에서 자기 유도 현상을 통해 취득한 전력을 직류로 변환하여 부하로 공급한다.
이때, 변류기는 자기 유도 현상을 통한 전력 취득을 위해서 전력선을 감싸는 코어와 코어에 감긴 코일을 포함하여 구성된다.
일반적으로, 변류기용 코어는 권취 공정, 열처리 공정 및 절단 공정을 통해 변류기용 코어를 제작한다.
하지만, 종래의 변류기용 코어는 열처리 공정 및 절단 공정을 수행함에 따라 변류기용 코어의 투자율이 대략 3000 정도로 저하되는 문제점이 있다.
변류기용 코어는 투자율이 대략 3000 정도로 형성되는 경우 일반적인 전력이 전력선에 흐르는 경우 부하에서 요구되는 전력을 취득할 수 있지만, 전력선에 저전류가 흐르는 경우 전력 취득 효율이 저하되어 부하에서 요구되는 전력을 취득할 수 없는 문제점이 있다.
또한, 변류기용 코어는 투자율이 저하됨에 따라 인덕턴스가 감소하여 변류기에 실장시 전력 취득 효율이 저하되는 문제점이 있다.
그에 따라, 변류기용 코어는 전력선에 저전류가 흐르는 경우 전력을 취득할 수 없어가, 요구되는 전력을 취득할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 저전류에서 자기유도에 의한 전력 취득 효율을 최적화하기 위해 고유전율을 형성하도록 한 변류기용 코어 및 이의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
즉, 본 발명은 설정 온도 범위 내에서 1차 열처리를 통해 형상을 구현하고, 설정 온도 범위 내에서 1차 열처리보다 높은 온도로 2차 열처리를 수행한 후 함침, 절단 및 폴리싱 공정을 통해 고유전율 특성을 형성하여 저전류에서 전력 취득 효율이 향상되도록 한 변류기용 코어 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 변류기용 코어 제조 방법은 금속 리본을 권취하여 코어 베이스를 제작하는 단계, 코어 베이스를 설정 온도로 열처리하는 단계, 열처리된 코어 베이스에 함침액을 함침하는 단계, 함침액이 함침된 코어 베이스를 절단하여 코어를 제작하는 단계 및 폴리싱 공정으로 코어의 절단면을 가공하는 단계를 포함한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 변류기용 코어는 반원통형 베이스의 양단이 하부 방향으로 연장되어 형성되고, 수용 홈이 형성되는 상부 코어 및 베이스의 양단이 상부 코어 방향으로 연장되어 형성되는 하부 코어를 포함하고, 상부 코어 및 하부 코어는 투자율이 20000 이상으로 형성된다. 이때, 상부 코어 및 하부 코어는 Fe계 자성 합금으로 이루어진 나노 결정립 리본으로 형성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 변류기용 코어 및 변류기용 코어 제조 방법은 설정 온도로 코어 베이스를 열처리한 후 함침, 절단 및 표면 가공(즉, 폴리싱)을 통해 변류기용 코어를 제작함으로써, 20000 이상의 고유전율을 갖는 변류기용 코어를 제작하여 저전류에서 자기유도에 의한 전력 취득 효율을 최대화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 변류기용 코어 및 변류기용 코어 제조 방법은 코어 베이스가 금형에 삽입된 상태에서 1차 열처리를 통해 형상을 구현한 후 코어 베이스를 금형에서 분리하여 2차 열처리를 수행함으로써, 금형에 삽입된 상태로 코어 베이스를 열처리하는 종래에 비해 열처리된 코어 베이스의 투자율이 설정값(예를 들면, 40000) 이상의 투자율을 형성할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 변류기용 코어 제조 방법을 설명하기 위한 도면.
도 2는 도 1의 금속 리본 권취 단계를 설명하기 위한 도면.
도 3 내지 도 6은 도 1의 열처리 단계를 설명하기 위한 도면.
도 7 내지 도 9는 도 1의 열처리 단계 및 함침 단계를 거친 코어 베이스를 설명하기 위한 도면.
도 10 내지 도 12는 도 1의 절단 단계 및 절단면 가공 단계를 설명하기 위한 도면.
도 13 및 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 변류기용 코어 제조 방법의 최적 열처리 조건을 설명하기 위한 도면.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 변류기용 코어를 설명하기 위한 도면.
도 16은 도 15의 상부 코어를 설명하기 위한 도면.
도 17 및 도 18은 도 15의 하부 코어를 설명하기 위한 도면.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1을 참조하면, 변류기용 코어 제조 방법은 금속 리본 권취(S100), 금형(20) 삽입(S200), 열처리(S300), 함침(S400), 절단(S500) 및 절단면 가공(S600)의 단계를 통해 고유전율의 변류기용 코어를 제작한다.
금속 리본 권취 단계(S100)에서는 소정 두께 및 폭을 갖는 금속 리본을 권취한다. 일례로, 금속 리본 권취 단계(S100)에서는 두 개의 롤러를 이격시켜 배치하고, 두 개의 롤러를 통해 금속 리본을 권취하여 코어 베이스(10)를 제작한다. 즉, 금속 리본 권취 단계(S100)에서는 롤링 기법을 통해 코어 베이스(10))를 제작한다.
이때, 금속 리본은 나노 결정립 리본인 것을 일례로 한다. 나노 결정립 리본은 Fe계 자성 합금으로 이루어진 박판을 사용할 수 있으며, Fe계 자성 합금은 하기의 수학식1을 만족하는 합금을 사용하는 것이 바람직하다.
Figure PCTKR2017011755-appb-M000001
수학식 1에서, A는 Cu 및 Au로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를, D는 Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Ni, Co 및 희토류 원소로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를, E는 Mn, Al, Ga, Ge, In, Sn 및 백금족 원소로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를, Z는 C, N 및 P로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 나타내고, c, d, e, f, g 및 h는 관계식 0.01≤c≤8at%, 0.01≤d≤10at%, 0≤e≤10at%, 10≤f≤25at%, 3≤g≤12at%, 15≤f+g+h≤35at%를 각각 만족하는 수이며, 합금 구조의 면적비로 20% 이상이 입경 50㎚ 이하의 미세구조로 이루어져 있다.
나노 결정립 리본의 제조에 사용되는 Fe계 자성 합금은 Fe-Si-B-Cu-Nb 합금을 사용할 수 있으며, 이 경우, Fe가 73-80 at%, Si 및 B의 합이 15-26 at%, Cu와 Nb의 합이 1-5 at%인 것이 바람직하다. 이러한 조성 범위를 갖는 비정질 합금이 후술하는 열처리에 의해 나노상의 결정립으로 쉽게 석출될 수 있다.
금속 리본 권취 단계(S100)에서는 양단이 반원통 형상으로 형성된 직육면체 형상의 코어 베이스(10)를 제작한다. 이때, 도 2를 참조하면, 코어 베이스(10)는 내부에 양단이 반원통 형상으로 형성된 직육면체 형상의 홈이 형성되어, 단면이 타원형 형상으로 형성된다.
한편, 금속 리본 권취 단계(S100)에서는 양단이 반원통 형상으로 형성된 직육면체 형상의 금형(20) 상에 금속 리본을 권취하여 코어 베이스(10)(즉, 단면이 타원형 형상인 코어 베이스(10))를 제작할 수도 있다.
금속 리본 권취 단계(S100)에서 금속 리본의 권취시 금속 리본들 사이에 에어갭이 형성되는 경우 코어의 투자율(permeability)이 감소된다.
이에, 금속 리본 권취 단계(S100)에서 롤링을 통해 금속 리본을 권취하여 금속 리본들 사이에서의 에어갭 형성을 최소화하여 투자율의 감소를 방지함으로써 코어의 특성 저하를 방지한다.
금형(20) 삽입 단계(S200)에서는 금속 리본 권취 단계(S100)에서 제작된 코어 베이스(10)를 금형(20)에 삽입한다. 이를 통해, 코어 베이스(10)에 대한 열처리 및 함침시 코어 베이스(10)의 형상 변형을 방지한다.
열처리 단계(S300)에서는 금속 리본 권취 단계(S100)에서 제작된 코어 베이스(10)를 열처리한다. 즉, 열처리 단계(S300)에서는 코어 베이스(10)에 열을 가하여 코어 베이스(10)의 밀도를 균일하게 하고, 포화 유도 특성을 일정하게 유지하도록 한다.
열처리 단계(S300)에서는 금형(20)(지그)에 삽입된 코어 베이스(10)에 설정 온도 범위 내의 온도를 가하여 열처리를 수행한다. 이때, 열처리 단계(S300)에서는 대략 530℃ 내지 550℃ 정도의 설정 온도 범위 내의 온도를 코어 베이스(10)에 가한다.
열처리 단계(S300)에서는 코어 베이스(10)가 금형(20)에 삽입된 상태로 열처리를 수행하는 경우, 코어 베이스(10)에 가해져야할 열이 금형(20)이 흡수하여 열처리가 제대로 진행되지 않는다.
금형(20)이 삽입된 상태로 열처리를 수행한 후 열처리 온도에 따른 코어 베이스(10)의 투자율을 측정하였으며, 그 결과는 도 3에 도시된 바와 같다.
도 3을 참조하면, 코어 베이스(10)는 금형(20)의 영향으로 인해 투자율이 대략 48100 내지 51800 정도로 형성된다.
일반적으로 후술할 함침 단계(S400) 및 절단 단계(S500)를 수행하면 인덕턴스 드롭 현상에 의해 투자율이 저하되며, 열처리 단계(S300)를 거친 코어 베이스(10)의 투자율은 투자율 저하를 고려했을 때 대략 40000 이상으로 형성되어야 한다.
즉, 저전류에서도 전력을 취득하기 위해서는 최종 코어는 대략 20000 이상의 투자율을 형성해야 하므로, 절단 단계(S500)에서의 투자율 저하를 감안했을 때 함침 단계(S400)를 거친 코어 베이스(10)는 대략 40000 이상의 투자율을 형성해야 한다.
하지만, 금형(20)이 삽입된 상태로 열처리된 코어 베이스(10)의 투자율은 대략 530℃ 정도로 열처리를 수행했을 때 대략 51800 정도이고, 대략 540℃ 정도로 열처리를 수행했을 때 대략 51700 정도이고, 대략 550℃ 정도로 열처리를 수행했을 때 대략 48100 정도로 형성된다.
이때, 금형(20)이 삽입된 상태로 코어 베이스(10)를 열처리 및 함침하는 경우 열처리 온도에 따라 대략 46.6% 정도에서 52.3% 정도의 투자율 저하가 발생하여, 코어 베이스(10)는 열처리 온도에 따라 각각 대략 24700, 24900, 25700 정도로 투자율이 형성된다.
도 4를 참조하면, 함침 단계(S400)를 거친 코어 베이스(10)가 대략 40000 이상의 투자율을 형성하도록 하기 위해서, 열처리 단계(S300)는 1차 열처리(S320) 및 2차 열처리(S340) 단계를 통해 코어 베이스(10)를 열처리한다.
도 5를 참조하면, 1차 열처리 단계(S320)에서는 코어 베이스(10)의 형상을 구현하기 위해서 제1 설정 시간 동안 금형(20)이 삽입된 코어 베이스(10)에 제1 설정 온도를 가하여 코어 베이스(10)의 형상을 구현한다. 여기서, 제1 설정 시간은 대략 30분 이하로 설정되고, 제1 설정 온도는 대략 530℃ 내지 540℃ 정도로 설정된다.
도 6을 참조하면, 2차 열처리 단계(S340)에서는 코어 베이스(10)의 자성 특성(즉, 투자율)을 구현하기 위해서 제2 설정 시간 동안 금형(20)이 제거된 코어 베이스(10)에 제2 설정 온도를 가하여 코어 베이스(10)의 자성 특성을 구현한다. 이때, 제2 설정 온도는 제1 설정 온도 이상의 온도로 설정되고, 제2 설정 시간은 제2 설정 시간보다 긴 시간으로 설정될 수 있다. 여기서, 제2 설정 시간은 대략 30분 이상 90분 이하로 설정되고, 제2 설정 온도는 대략 530℃ 내지 560℃ 정도로 설정된다.
일례로, 1차 열처리 단계(S320)에서는 금형(20)이 삽입된 코어 베이스(10)에 대략 540℃ 정도의 온도를 대략 30분 동안 가하여 코어 베이스(10)의 형상을 구현한다. 2차 열처리 단계(S340)에서는 금형(20)이 제거된 코어 베이스(10)에 대략 550℃ 정도의 온도를 대략 90분 동안 가하여 코어 베이스(10)의 형상을 구현한다.
함침 단계(S400)에서는 열처리된 코어 베이스(10)에 함침액을 함침한다. 즉, 함침 단계(S400)에서는 함침액(예를 들면, 바니쉬 함침액)을 코어 베이스(10)에 함침하여 코어 베이스(10)의 에어 갭을 최소화한다. 이를 통해, 함침 단계(S400)에서는 대략 40000 내지 60000 정도의 투자율을 갖는 코어 베이스(10)를 형성한다.
1차 열처리 단계(S320) 및 2차 열처리 단계(S340)를 통해 열처리된 코어 베이스(10) 및 함침 단계(S400)를 거친 코어 베이스(10)의 투자율을 측정하였으며, 그 결과는 도 7 및 도 8에 도시한다.
도 7을 참조하면, 2차 열처리 단계(S340)에서 대략 530℃ 정도로 열처리된 코어 베이스(10)는 대략 92600 정도의 투자율을 형성하고, 대략 540℃ 정도로 열처리된 코어 베이스(10)는 대략 77000 정도의 투자율을 형성하고, 대략 550℃ 정도로 열처리된 코어 베이스(10)는 대략 67700 정도의 투자율을 형성하고, 대략 560℃ 정도로 열처리된 코어 베이스(10)는 대략 51600 정도의 투자율을 형성한다.
이후, 함침 단계(S400)를 거친 코어 베이스(10)는 열처리 온도에 따라 각각 43300, 55400, 58300, 45300 정도의 투자율이 형성되므로, 대략 40000 이상의 투자율이 형성되어 함침 단계(S400)을 거친 코어 베이스(10)의 투자율 조건(즉, 대략 40000 이상의 투자율을 만족하는 것으로 확인된다.
한편, 도 8을 참조하면, 코어 베이스(10)는 열처리 단계(S300)에서 대략 530℃ 정도로 가열할 경우 가장 높은 투자율(및 인덕턴스)이 형성되고, 열처리 온도가 증가할수록 투자율(및 인덕턴스)이 낮아진다. 즉, 코어 베이스(10)는 열처리 단계(S300)의 열처리 온도가 530℃에서 가장 높은 투자율(및 인덕턴스)을 가지며, 열처리 온도가 560℃까지 순차적으로 증가할수록 투자율(및 인덕턴스)이 저하된다.
여기서, 코어 베이스(10)의 투자율을 직접 측정하는 것이 어렵기 때문에, 도 4에서는 코어 베이스(10)의 인덕턴스를 측정하고, 측정한 인덕턴스를 이용하여 산출한 투자율을 기재한다.
한편, 함침 단계(S400)를 거친 코어 베이스(10)의 투자율은 인덕턴스 드롭(Drop) 현상에 의해 열처리 단계(S300)를 수행한 후의 투자율에 비해 저하된다.
이때, 코어 베이스(10)는 열처리 단계(S300)의 열처리 온도에 따라 다른 인덕턴스 드롭률을 가진다. 즉, 함침 단계(S400)를 거친 코어 베이스(10)는 열처리 단계(S300)의 열처리 온도가 530℃에서 550℃까지 증가할수록 투자율이 증가하고, 550℃ 이상에서는 투자율이 저하된다.
이는, 열처리 온도가 증가할수록 인덕턴스 드롭률이 저하되는 것을 의미하는 것이므로, 열처리 온도에 따른 코어 베이스(10)의 투자율과 인덕턴스 드롭률을 고려하면 대략 550℃ 정도에서 열처리를 수행하는 경우 가장 높은 투자율을 갖는 코어 베이스(10)를 제조할 수 있다.
이러한 특성을 고려하면, 가장 높은 투자율을 갖는 코어 베이스(10)를 형성하기 위해서 열처리 단계(S300)의 열처리 온도(즉, 제2 설정 온도)는 대략 550℃ 정도 설정하는 것이 바람직하다.
이를 확인하기 위해, 열처리 온도(즉, 제2 설정 온도)가 대략 550℃ 정도로 설정된 열처리 단계(S300)를 거친 코어 베이스(10)의 인덕턴스와 열처리 단계(S300) 이후 함침 단계(S400)를 거친 코어 베이스(10)의 인덕턴스를 10회 반복하여 측정하고, 측정한 결과를 이용하여 투자율을 산출하였으며, 그 결과는 도 5에 도시한다.
도 9를 참조하면, 열처리 단계(S300) 및 함침 단계(S400)를 거친 코어 베이스(10)는 평균적으로 대략 56180 정도의 투자율이 형성되어, 대략 550℃ 정도가 가장 이상적인 열처리 온도로 판단되었다.
절단 단계(S500)에서는 열처리 및 함침 처리된 코어 베이스(10)를 절단하여 상부 코어(120) 및 하부 코어(140)를 제작한다. 즉, 도 10을 참조하면, 절단 단계(S500)에서는 권취 방향에 대해 직각 방향으로 코어 베이스(10)를 절단한다. 이때, 절단 단계(S500)에서는 코어 베이스(10)의 중심을 절단하여 동일한 크기를 갖는 상부 코어(120) 및 하부 코어(140)를 제작하거나, 코어 베이스(10)의 일단에 치우친 위치를 절단하여 서로 다른 크기를 갖는 상부 코어(120) 및 하부 코어(140)를 제작할 수 있다.
표면 가공 단계(S600)에서는 절단 단계(S500)에서 제작된 상부 코어(120) 및 하부 코어(140)의 양단(즉, 절단면)을 가공한다.
도 11을 참조하면, 절단 단계(500)에서 절단된 상부 코어(120) 및 하부 코어(140)의 절단면은 표면이 거칠게 형성된다. 그에 따라, 절단 단계(500)에서 절단된 상부 코어(120) 및 하부 코어(140)를 결합하는 경우 갭이 발생할 수 있다.
이때, 갭이 발생한 상태에서 변류기에 실장되는 경우, 상부 코어(120)와 하부 코어(140)의 결합시 절단면 사이에서 발생하는 갭에 의해 전압 취득 효율이 저하된다.
따라서, 표면 가공 단계(S600)에서는 상부 코어(120)와 하부 코어(140)의 양단면(즉, 절단면)이 동일하게 되도록 표면 가공을 수행한다. 이때, 표면 가공 단계(S600)에서는 폴리싱(polishing)을 통해 상부 코어(120)와 하부 코어(140)의 양단면을 가공할 수 있다.
열처리 온도(즉, 제2 설정 온도)가 대략 550℃ 정도로 설정된 열처리 단계(S300)를 거친 코어 베이스(10), 열처리 단계(S300) 이후 함침 단계(S400)를 거친 코어 베이스(10), 절단 단계(S500)을 거친 코어 베이스(10) 및 표면 가공 단계(S600)를 거친 코어 베이스(10)의 인덕턴스를 각각 측정하고, 이를 이용하여 투자율을 산출하였으며, 그 결과는 도 12에 도시한다.
도 12를 참조하면, 함침 단계(S400)를 거친 코어 베이스(10)의 투자율은 대략 50000 이상으로 형성되지만, 절단 단계(S500)를 통해 절단된 코어는 표면(즉, 커팅면)에서 발생하는 갭에 의한 영향으로 인해 투자율이 대략 10000 이하로 떨어진다.
이에, 표면 가공 단계(S600)에서 폴리싱을 통해 코어 표면(즉, 서로 맞닿는 커팅면)의 갭을 줄여 투자율을 향상시키는 것이 바람직하다.
표면 가공 단계(S600)를 통해 코어 표면을 가공한 후에는 코어의 투자율이 대략 20000 이상으로 형성되며, 변류기에 실장시 기구를 통해 일정한 힘을 가하는 경우 대략 30000 이상의 투자율을 구현할 수 있다.
상술한 530℃, 540℃, 550℃로 각각 열처리하여 유사한 투자율을 갖도록 제조한 변류기용 코어(100)들의 B-H 커브를 측정하고, 각 변류기용 코어(100)를 실제 변류기에 실장한 후 저전류(예를 들면 0.4A 이하)가 전력선에 흐르는 상태에서 변류기용 코어(100)에서 유도된 전력을 측정하였으며, 그 결과는 도 13 및 도 14에 도시한다.
도 13을 참조하면, 530℃로 열처리한 변류기용 코어(100)는 대략 18700 정도의 투자율을 형성하고, 540℃로 열처리한 변류기용 코어(100)는 대략 18200 정도의 투자율을 형성하고, 550℃로 열처리한 변류기용 코어(100)는 대략 18700 정도의 투자율을 형성하여 유사한 투자율을 갖도록 형성한 후 각 변류기용 코어(100)의 B-H 커브를 측정기로 측정한 결과, 각 변류기용 코어(100)는 자속밀도에서 유사한 값을 형성하였으나, 보자력(Hc)에 차이가 발생한다.
한편, 도 14를 참조하면, 변류기용 코어(100)들 중 대략 550℃ 정도로 열처리된 변류기용 코어(100)가 저전류 상태에서 가장 높은 전력 유도율을 형성한다.
이는 투자율을 동일하게 설정한 경우 보자력(Hc)를 낮게 형성할수록 전력 유도율이 높아지는 것을 의미하므로, 대략 550℃ 정도가 가장 높은 전력 유도율을 갖는 변류기용 코어(100)를 제조하기 위한 최적의 온도이다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 변류기용 코어(100)는 전력선(200)이 수용되는 상부 코어(120) 및 코일(320)이 권선된 보빈(300)이 실장되는 하부 코어(140)를 포함하여 구성된다.
이때, 변류기용 코어는 대략 530℃ 내지 560℃ 정도의 설정 온도로 열처리하여 제작되며, 대략 20000 이상의 투자율을 형성한다.
상부 코어(120)는 하부 코어(140)의 상부에 배치되고, 내부에 전력선(200)이 수용되는 수용 홈(124)이 형성된다. 상부 코어(120)는 전선의 둘레 일부를 감싸는 형상(예를 들면, ∩ 형상)으로 형성되어 전력선(200)과 코어가 이격된 공간을 최소화한다. 이때, 상부 코어(120)의 수용 홈(124)에 전력선(200)이 수용되는 경우, 상부 코어(120)의 양단은 전력선(200)의 중심보다 낮은 위치(즉, 하부 코어(140)에 더 근접한 위치)에 위치한다. 그에 따라, 상부 코어(120)에 형성된 수용 홈(124)에 전력선(200)이 완전히 수용된다.
일례로, 도 16을 참조하면, 상부 코어(120)는 상부 베이스(121), 제1 상부 연장부(122) 및 제2 상부 연장부(123)를 포함하여 구성된다. 이하에서는 상부 코어(120)의 형상을 용이하게 설명하기 위해 상부 베이스(121) 내지 제2 상부 연장부(123)로 분리하여 설명하였으나, 상부 코어(120)는 일체형으로 형성된다.
상부 베이스(121)는 반원통형의 형상으로 형성된다. 이때, 상부 베이스(121)의 단면은 사각형 형상으로 형성될 수 있다. 상부 베이스(121)는 내부에 전력선(200)이 수용되는 반원통형 형상의 상부 수용 홈(125)이 형성된다. 이때, 상부 수용 홈(125)은 전력선(200)의 일부(즉, 전력선(200) 단면의 일부)를 수용한다.
제1 상부 연장부(122)는 상부 베이스(121)의 일단에서 하부 방향(즉, 하부 코어(140) 방향)으로 연장되어 형성된다. 이때, 제1 상부 연장부(122)는 단면이 상부 베이스(121)의 단면과 동일한 형상으로 형성된 육면체 형상으로 될 수 있다.
제2 상부 연장부(123)는 상부 베이스(121)의 타단에서 하부 방향(즉, 하부 코어(140) 방향)으로 연장되어 형성된다. 이때, 제2 상부 연장부(123)는 단면이 상부 베이스(121)의 단면과 동일한 형상으로 형성된 육면체 형상으로 될 수 있다.
한편, 제1 상부 연장부(122) 및 제2 상부 연장부(123)가 상부 베이스(121)의 양단에서 연장되어 상호 간 이격됨에 따라, 제1 상부 연장부(122) 및 제2 상부 연장부(123)의 사이에는 소정 형상(예를 들면, 직육면체 형상)의 하부 수용 홈(126)이 형성된다. 이때, 하부 수용 홈(126)은 전력선(200)에서 상부 수용 홈(125)에 수용된 일부를 제외한 나머지 부분을 수용한다.
이를 통해, 상부 코어(120)는 상부가 반원통형의 홈 하부에 직육면체 형상의 홈이 결합된 구조의 수용 홈(124)이 형성된다. 이때, 수용 홈(124)의 상부(즉, 반원통형 홈)에는 전력선(200)의 단면을 기준으로 절반이 수용되고, 하부(즉, 직육면체 형상의 홈)에는 나머지 절반의 전력선(200)이 수용될 수 있다.
하부 코어(140)는 상부 코어(120)의 하부에 배치되고, 양단이 상부 코어(120)의 양단과 접촉된다. 하부 코어(140)는 상부 코어(120)를 180도 회전시킨 형상(예를 들면, ∪ 형상)으로 형성된다. 이때, 하부 코어(140)의 양단 중 적어도 일단에는 코일(320)이 권선된 보빈(300; bobbin)이 실장된다. 여기서, 하부 코어(140)의 일단이 보빈(300)에 형성된 홈을 관통함에 따라, 하부 코어(140)에 보빈(300)이 실장된다.
일례로, 도 17을 참조하면, 하부 코어(140)는 하부 베이스(142), 제1 하부 연장부(144) 및 제2 하부 연장부(146)를 포함하여 구성된다. 이하에서는 하부 코어(140)의 형상을 용이하게 설명하기 위해 하부 베이스(142) 내지 제2 하부 연장부(146)로 구분하여 설명하였으나, 하부 코어(140)는 일체형으로 형성된다.
하부 베이스(142)는 반원통형의 형상으로 형성된다. 이때, 하부 베이스(142)의 단면은 사각형 형상으로 형성될 수 있다.
제1 하부 연장부(144)는 하부 베이스(142)의 일단에서 상부 방향(즉, 상부 코어(120) 방향)으로 연장되어 형성된다. 이때, 제1 하부 연장부(144)는 단면이 하부 베이스(142)의 단면과 동일한 형상으로 형성된 육면체 형상으로 될 수 있다. 제1 하부 연장부(144)는 단면이 상부 코어(120)의 단면과 동일한 형상으로 형성될 수 있다.
제2 하부 연장부(146)는 하부 베이스(142)의 타단에서 상부 방향(즉, 상부 코어(120) 방향)으로 연장되어 형성된다. 이때, 제2 하부 연장부(146)는 단면이 하부 베이스(142)의 단면과 동일한 형상으로 형성된 육면체 형상으로 될 수 있다. 제2 하부 연장부(146)는 단면이 상부 코어(120)의 단면과 동일한 형상으로 형성될 수 있다.
변류기용 코어(100)는 ∪ 형상으로 형성된 하부 코어(140)에 보빈(300)을 실장하면 하부 코어(140)와 보빈(300) 사이에 이격 공간이 발생하여 하부 코어(140)와 보빈(300) 간의 밀착률이 저하된다.
또한, 변류기용 코어(100)는 ∪ 형상으로 형성된 하부 코어(140)에 보빈(300)을 실장하는 경우, 라운드 부분(즉, 하부 베이스(142))에 보빈(300)을 실장할 수 없기 때문에 하부 코어(140)에 실장 가능한 보빈(300)의 사이즈가 감소하고, 보빈(300) 사이즈 감소로 인해 코일(320) 턴수가 감소한다.
그에 따라, 변류기용 코어(100)는 인덕턴스(Inductance)가 감소하여 출력 전압(즉, 전력선(200)으로부터 취득한 전압)이 감소하게 된다.
이에, 하부 코어(140)는 하부에 위치하는 코어(즉, 하부 베이스(142))를 육면체 형상으로 형성하여 하부 방향이 직선 형태로 형성될 수 있다. 즉, 변류기용 코어(100)는 하부 코어(140)의 하부를 직선 형태로 형성함으로써, 하부 코어(140)에 실장 가능한 보빈(300)의 사이즈가 증가하고, 보빈(300)의 사이즈 증가로 인해 코일(320) 턴수가 증가한다.
그에 따라, 변류기용 코어(100)는 인덕턴스가 증가하여 출력 전압(즉, 전력선(200)으로부터 취득한 전압)이 증가하게 된다.
일례로, 도 18을 참조하면, 하부 코어(140)는 하부 베이스(142) 내지 제2 하부 연장부(146)를 포함하여, 'ㄷ' 형상으로 형성될 수 있다.
하부 베이스(142)는 직육면체 형상으로 형성된다. 이때, 하부 베이스(142)의 양단에서 제1 하부 연장부(144) 및 제2 하부 연장부(146)가 형성되거나, 일면의 양단부에서 제1 하부 연장부(144) 및 제2 하부 연장부(146)가 형성될 수 있다.
제1 하부 연장부(144)는 하부 베이스(142)의 일면 일단부에서 상부 방향(즉, 상부 코어(120) 방향)으로 연장되어 형성된다. 제1 하부 연장부(144)는 하부 베이스(142)의 일단부에서 상부 방향으로 연장되어 형성될 수도 있다. 이때, 제1 하부 연장부(144)는 단면이 상부 코어(120) 일단의 단면과 동일한 형상으로 형성된 육면체 형상으로 형성된다.
제1 하부 연장부(144)는 육면체 형상으로 형성된다. 제1 하부 연장부(144)는 일단이 하부 베이스(142)의 일단 또는 일면의 일단부에 결합되거나, 일면의 일단부가 하부 베이스(142)의 일단 또는 일면의 일단부에 결합된다. 제1 하부 연장부(144)는 타단(즉, 상부 방향에 배치되는 일단)이 상부 코어(120)의 일단과 접촉된다.
제2 하부 연장부(146)는 하부 베이스(142)의 일면 타단부에서 상부 방향(즉, 상부 코어(120) 방향)으로 연장되어 형성된다. 제2 하부 연장부(146)는 하부 베이스(142)의 타단부에서 상부 방향으로 연장되어 형성될 수도 있다. 이때, 제2 하부 연장부(146)는 단면이 상부 코어(120) 타단의 단면과 동일한 형상으로 형성된 육면체 형상으로 형성된다.
제2 하부 연장부(146)는 육면체 형상으로 형성된다. 제2 하부 연장부(146)는 일단이 하부 베이스(142)의 타단 또는 일면의 타단부에 결합되거나, 일면의 일단부가 하부 베이스(142)의 타단 또는 일면의 타단부에 결합된다. 제2 하부 연장부(146)는 타단(즉, 상부 방향에 배치되는 일단)이 상부 코어(120)의 타단과 접촉된다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.

Claims (10)

  1. 금속 리본을 권취하여 코어 베이스를 제작하는 단계;
    상기 코어 베이스를 설정 온도로 열처리하는 단계;
    상기 열처리된 코어 베이스에 함침액을 함침하는 단계;
    상기 함침액이 함침된 코어 베이스를 절단하여 코어를 제작하는 단계; 및
    폴리싱 공정으로 상기 코어의 절단면을 가공하는 단계를 포함하는 변류기용 코어 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 코어 베이스를 제작하는 단계는,
    Fe계 자성 합금으로 이루어진 나노 결정립 리본을 권취하여 코어 베이스를 제작하는 단계를 포함하는 변류기용 코어 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 코어 베이스를 열처리하는 단계는,
    금형에 삽입된 코어 베이스를 제1 설정 온도로 열처리하는 단계를 포함하는 변류기용 코어 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 코어 베이스를 열처리하는 단계는,
    530℃ 이상 540℃ 이하의 온도를 제1 설정 온도로 설정하는 단계를 더 포함하는 변류기용 코어 제조 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 코어 베이스를 열처리하는 단계는,
    상기 금형에서 분리된 코어 베이스를 제2 설정 온도로 열처리하는 단계를 더 포함하는 변류기용 코어 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 코어 베이스를 열처리하는 단계는,
    530℃ 이상 560℃ 이하의 온도를 제2 설정 온도로 설정하는 단계를 더 포함하는 변류기용 코어 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 함침하는 단계에서 함침된 후의 코어 베이스는 40000 이상의 투자율이 형성되는 변류기용 코어 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 절단면을 가공하는 단계에서 가공된 후의 코어는 20000 이상의 투자율이 형성되는 변류기용 코어 제조 방법.
  9. 반원통형 베이스의 양단이 하부 방향으로 연장되어 형성되고, 수용 홈이 형성되는 상부 코어; 및
    베이스의 양단이 상기 상부 코어 방향으로 연장되어 형성되는 하부 코어를 포함하고,
    상기 상부 코어 및 상기 하부 코어는 투자율이 20000 이상인 변류기용 코어.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 상부 코어 및 하부 코어는 Fe계 자성 합금으로 이루어진 나노 결정립 리본으로 형성된 변류기용 코어 제조 방법.
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