KR200203543Y1 - 철심자로에 공극을 갖는 리액터 구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 공극의 위치를 권선으로부터 이격되도록 하여 자속상쇄에 의한 와류손 발생을 적게하면서 공극의 외곽부위에 발생되는 누설자속이 권선을 쇄교하지 않도록 하고, 권선뭉치 및 철심코어를 비자성체 크램프로 결박하여 고정하여서 조립의 안정과 편리성을 얻을 수 있도록 하는 철심자로에 공극을 갖는 리액터의 구조에 관한 것이다. 본 리액터의 구조는 사각형태로 이루어지는 철심의 상하 계철(繼鐵)코어 각 중앙부를 절단하여 형성된 철심의 좌우 다리코어에 코일이 권선된 권선코일이 형성되어 있고, 상기 계철코어의 절단면을 마주보는 사이에 비자성체를 배치하여 일정간격의 공극을 형성한 후 상기 한 쌍의 권선코일 및 철심코어를 비자성체 크램프로써 결박하여 구성된다. 이에 따라 계철코어의 중앙부에 형성된 공극을 권선코일로 부터 이격되도록 형성하여 자속의 자속쇄교에 의한 와류손 발생을 적도록 하고, 공극 내를 분할 하면서 배치되는 비자성체의 사용으로 공극조정을 이루게 함과 동시에 공극코어로 공극간의 간격을 줄여 공극의 외곽에 발생된 누설자속을 줄이고 누설된 자속이 권선을 쇄교하지 않도록 하여 동손(Coil Loss)을 줄이는 효과를 제공한다.

Description

철심자로에 공극을 갖는 리액터 구조{Reactor Structure With Air Gap on Magnetic Pass}

본 고안은 철심자로에 공극을 갖는 리액터구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공극의 위치를 권선으로부터 이격되도록 하여 공극의 외곽부위에 발생되는 누설자속이 권선을 쇄교하지 않도록 하고, 자속쇄교에 의한 와류손 발생을 적게하면서 권선뭉치 및 철심코어를 비자성체 크램프로 결박하여 고정함으로써 안전한 사용과 제작 및 관리의 편리성을 얻을 수 있도록 하는 철심자로에 공극을 갖는 리액터 구조에 관한 것이다.

일반적으로 철심자로(Magnetic Pass)에 공극(Air Gap)을 가지는 전자소자(Magnetic Componant)로서 전자·전기기기에 사용되는 리액터(Reactor)는 모터와 같은 전기 제품의 기동 시에 순간적으로 발생되는 기동전류를 감소시키는데 사용되고 있으며, 전력 변환기기의 주회로에 파형개선 목적이나, 고조파필터 목적으로 이용되고 있다. 또한 직류성분이 포함되어 있는 교류전원에 사용되어야 할 변압기는 직류분에 대한 편자내량을 증대시키기 위해 철심자로에 공극을 두어야 할 필요가 있었다.

종래에 사용되고 있는 공극을 가진 리액터나 변압기(이하, 리액터라고 한다)는 철심의 공극(Air Gap)부분에서 자속의 일부가 누설되어 누설자속이 됨으로써, 이 누설자속이 공극에 인접되어 있는 코일내부를 관통하면서 프레밍법칙에 의해 와류손(Eddy Current Loss)이 발생하게 된다. 이러한 와류손이 권선코일을 가열시키는데 특히, 리액터는 에어갭이 상당히 크기 때문에 누설자속 역시 다량으로 발생되고, 이에 따라 공극에 인접된 권선의 코일내에 다량의 와류손이 발생됨으로써 권선코일을 매우 가열시키는 문제가 있다. 또한 종래의 내철형 변압기 또는 리액터인 경우는 도 9의 (a)(b)와 같이 다리코아(1)(1a)의 중앙에 에어갭(2)이 형성되고 있어 에어갭(2)에서 누설(Leakage)된 자속(Flux)의 일부가 바로 인접된 권선(3)을 쇄교하므로 인접된 권선 내에 와류손(Eddy Current Loss)의 발생이 크며, 이로 인해 동손(Coil Loss)이 증가되어 권선의 온도가 상승되는 문제가 있다.

본 고안은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 리액터에 형성되는 에어갭을 권선으로 부터 이격되도록 하여 자속쇄교에 의한 와류손 발생을 적게 하여 안전한 사용을 이루게 하고, 공극코어를 자화력에 의하여 떨림이 없도록 완벽하게 비자성체에 고정시키고 공극간의 간격을 줄여 공극의 외곽에 발생된 누설자속을 줄이고 누설된 자속이 권선을 쇄교하지 않도록 하는 리액터의 구조를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 커트형 코어(Core) 또는 적층형 코어를 사용하며 자로에 공극(Air Gap)을 가진 내철형 변압기 또는 리액터에 있어서, 일정한 폭의 규소강대(Core Sheet)를 링(Ring)모양으로 감아 포밍(Forming)하여 형성된 사각형태 권철심의 상하 계철(繼鐵)코어 각 중앙부를 절단하여 형성된 철심의 좌우 다리코어에 코일이 권선된 권선코일이 형성되어 있고, 상기 계철코어의 절단면을 마주보는 사이에 비자성체를 배치하여 일정간격의 공극을 형성한 후 상기 한 쌍의 권선코일 및 철심코어를 비자성체 박판크램프로써 결박하여 구성되고 있다.

여기서, 규소강대를 특정한 형으로 찍어내어 낱개의 코어를 적층한 상기 사각형태로 이루어지는 철심은 계철코어의 절단된 중앙부가 디귿자(ㄷ자)형태로 적층되고 상하절단면을 마주하는 사이에 비자성체를 삽입하여 일정간격의 공극을 형성하되 상기 계철코어는 인접된 부위에 있는 조립구멍을 통하여 양쪽 외곽에 배치되며 동일위치에 결합구멍을 가진 비장성체 후판크램프와 볼트로써 공극이 자화력에 의한 떨림이 상쇄되도록 고정되어 구성되고 있다.

여기서, 상기 계철코어의 절단면을 마주보는 사이에 배치되어 일정간격을 공극을 형성하는 비자성체는 상하면이 계단면으로 이루어지고, 이 계단면 내부로 다수개의 적층된 공극코어를 수용하는 수용홈이 마련되어 있고, 수용홈과 나선결합되는 체결보울트에 의하여 공극코어가 설치되어 각개 공극간의 간격을 줄이도록 구성되고 있다.

도 1 은 본 고안에 따른 커트형 코어를 갖는 리액터의 사시도이고,

도 2 는 도 1의 A부 요부 단면 상세도이고,

도 3 은 본 고안에 따른 적층형 코어를 갖는 리액터의 사시도이고,

도 4 는 도 3의 B부 요부 단면 상세도이고,

도 5 는 본 고안의 다른 실시예의 커트형 코어를 갖는 리액터의 사시도이고,

도 6 은 도 5의 A부 요부 단면 상세도이고,

도 7 은 본 고안에 또 다른 실시예의 적층형 코어를 갖는 리액터의 사시도이고,

도 8 은 도 7의 B부 요부 단면 상세도이고,

도 9 는 종래의 철심자로에 공극을 형성한 리액터 구조를 나타내는 구성도로써,

(a)내철형 리액터이고, (b)는 외철형 리액터이다.

-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-

10 ; 코어 12 ; 계철코어

14,14a ; 다리(Lag)코어 16,16a ; 권선코일

20 ; 비자성체 30 ; 비자성체박판클램프

40 ; 비자성체후판클램프 50 ; 공극코어

52 ; 수용홈

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 고안에 따른 커트형 코어를 갖는 리액터의 사시도이고, 도 2 는 도 1의 A부 요부 단면 상세도이다.

본 고안의 리액터 구조는 일정 폭의 규소강대(Core Sheet)를 링(Ring)모양으로 감아 포밍하여 형성된 사각형태 철심(10)의 상하로 계철(繼鐵)코어(12)가 마련되어 있고, 상기 계철(繼鐵)코어(12)의 각 중앙부를 절단하여 형성된 좌우 다리(Leg)코어(14)(14a)에는 코일이 권선된 권선코일(16)(16a)이 형성되어 있다. 또한, 상기 계철코어(12)의 절단면을 마주보는 사이에는 비자성체(20)가 배치되어 일정간격의 공극을 형성하고 있으며, 계철코어(12)의 상면에는 비자성체 박판크램프(30)를 배치하여 상기 권선코일(16)(16a)과 철심코어(14)(14a)를 결박하여 구성되고 있다.

도 3 은 본 고안에 따른 적층형 코어를 갖는 리액터의 사시도이고, 도 4 는 도 3의 B부 요부 단면 상세도이다.

이들 도면을 참조하면 본 고안의 리액터의 구조는 좌우 권선코일(16)(16a)이 삽입된 다리코어(14)(14a)를 연결하는 상하 계철코어(12)의 중앙부를 절단하여 디귿자(ㄷ자)형상이 되도록 철심이 적층조립되어 있으며, 상기 계철코어(12)의 상하 절단면을 마주하는 사이에는 통상의 비자성체(20)를 삽입하여 일정간격의 공극을 형성한 후 상기 계철코어(12)의 절단부에 인접된 부위에 있는 조립구멍(32)을 통하여 양쪽 외곽에 배치된 비자성체후판크램프(40)와 볼트(42)로써 공극 조정이 가능하며 자화력을 상쇄하도록 계철코어(12)와 다리코어(14)(14a)를 상호 고정시키고 공극과 권선코일을 충분히 이격되도록 배치하여 공극의 외곽에 누설된 자속(41)이 권선을 쇄교하지 않도록 구성되고 있다.

한편, 상기 계철코어(12)의 절단면을 마주보는 사이에 배치되어 일정간격을 공극을 형성하는 비자성체(20)는 상하면이 계단면으로 이루어지고 있다.

도 5 는 본 고안의 다른 실시예의 커트형 코어를 갖는 리액터의 사시도이고, 도 6 은 도 5의 A부 요부 단면 상세도이며, 도 7 은 본 고안에 또 다른 실시예의 적층형 코어를 갖는 리액터의 사시도이고, 도 8 은 도 7의 B부 요부단면도이다.

이들 도면을 참고 하면 본 고안의 리액터의 구조는 공극을 수개로 분할하기 위해 공극사이에 수개의 공극코어(50)를 비자성체(20)의 수용홈(52)에 수직방향으로 적층하여 삽입하되 각각의 상기 공극코어(50)의 중앙부에 형성된 구멍을 통하여 비자성체(20)에 형성된 수직 나사구멍에 체결보울트(54)를 체결하여 공극코어(50)를 비자성체(20)에 고정시키고 공극 간의 간격을 줄여 공극의 외곽에 발생된 누설자속량을 줄이고 누설된 자속이 권선을 쇄교하지 않도록 배치되어 있다.

이와 같은 본 고안은 전원을 공급하여 권선코일(16)(16a)에 의해 자기력이 유도되게 되고, 그 자기력은 계철코어(12)의 절단부에 형성된 공극을 통하여 흐르게 되고, 이때의 자기력의 세기는 매질의 투자율에 따라 변화되어 공극의 길이를 변화시킴으로써 자기력에 의한 리액턴스 값이 변화하게 된다.

따라서, 커트코어가 적용될 경우에는 한 쌍의 비자성체박판크램프(30)를 조정하여 줌으로써 공극 간격을 조절하여 리액턴스 값을 변화시킬 수 있고, 적층코어인 경우에는 비자성체후판크램프(40)와 볼트(42)의 체결위치를 조정함으로써 공극의 유지를 이루게 되어 안정된 사용을 이루게 한다.

또한, 상기 공극에는 비자성체크램프(20)를 삽입하여서 전류가 흐를 때 안정된 자력을 이루게 하면서 와류손의 발생이 적게 하여 안정된 사용을 이룰 수 있게 한다.

상기의 설명은 리액터를 중심으로 이루어졌지만 변압기의 경우에도 동일한 구성르로 설명할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안은 계철코어의 중앙부에 형성된 공극을 권선코일로 부터 이격되도록 형성하여 자속의 쇄교에 의한 와류손 발생을 적도록 하고, 공극 내를 분할 하면서 배치되는 비자성체의 사용으로 공극조정을 이루게 함과 동시에 공극코어로 공극을 분할하여 공극간의 간격을 줄여 공극의 외곽에 발생된 누설자속을 줄이고 누설된 자속이 권선을 쇄교하지 않도록 하여 권선내에 와류손에 의한 동손의 발생을 줄이는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 커트형 코어(Core) 또는 적층형 코어를 사용하며 철심자로(Magnetic Pass)에 공극(Air Gap)을 갖는 내철형 리액터에 있어서;

   사각형태로 이루어지는 권철심의 상하 계철(繼鐵)코어 각 중앙부를 절단하여 형성된 좌우 철심의 다리코어에 코일이 권선된 권선코일이 형성되어 있고, 상기 계철코어의 절단면을 마주보는 사이에 비자성체를 배치하여 일정간격의 공극을 형성한 후 상기 한 쌍의 권선코일 및 철심코어를 비자성체 박판크램프로써 결박하여 구성되는 것을 특징으로 하는 철심자로에 공극을 갖는 리액터의 구조.
2. 제 1항에 있어서;

   상기 사각형태로 이루어지는 적철심의 다리코어에 권선코일이 형성되어 있고 상하 계철코어는 절단된 중앙부가 디귿자(ㄷ자) 형태로 각각 적층되고, 상기 상하절단면을 마주하는 사이에 비자성체를 삽입하여 일정간격의 공극을 형성하되, 상기 계철공극에 인접된 계철코어 부위에 있는 조립구멍을 통하여 양쪽 외곽에 배치되는 비자성체 후판크램프와 낱개의 계철코어를 볼트로써 공극이 조정되게 결박하여 구성되는 것을 특징으로 하는 철심자로에 공극을 갖는 리액터의 구조.
3. 제 1 항 또는 제 2항에 있어서;

   상기 계철코어의 절단면을 마주보는 사이에 배치되어 일정간격의 공극을 형성하는 비자성체는 상하면이 계단면으로 이루어지고, 이 계단면 내부로 다수개의 공극코어를 수용하는 수용홈이 마련되어 있고, 수용홈과 나선결합되는 체결보울트에 의하여 공극코어가 수직방형으로 적층 설치되어 공극간의 간격을 줄이도록 구성된 것을 특징으로 하는 철심자로에 공극을 갖는 리액터의 구조.