KR101701940B1

KR101701940B1 - Three phase transformer which can function as inductor

Info

Publication number: KR101701940B1
Application number: KR1020150074953A
Authority: KR
Inventors: 정대택
Original assignee: 주식회사 피앤이솔루션
Priority date: 2015-05-28
Filing date: 2015-05-28
Publication date: 2017-02-02
Also published as: KR20160139662A

Abstract

인덕터의 기능을 갖는 3상 변압기가 개시된다. 인덕터의 기능을 갖는 3상 변압기는 EI 코어 형상을 가지는 1차 코어부; 상기 1차 코어부와 서로 마주보도록 평행하게 배치되고 EI 코어 형상을 가지는 2차 코어부; 상기 1차 코어부의 제1 바깥쪽 다리를 감싸는 형태로 배치된 제1 코일부; 상기 1차 코어부의 중앙 다리를 감싸는 형태로 배치된 제2 코일부; 상기 1차 코어부의 제2 바깥쪽 다리를 감싸는 형태로 배치된 제3 코일부; 상기 제1 코일부와 상기 2차 코어부의 제1 바깥쪽 다리를 감싸는 형태로 배치된 제4 코일부; 상기 제2 코일부와 상기 2차 코어부의 중앙 다리를 감싸는 형태로 배치된 제5 코일부; 및 상기 제3 코일부와 상기 2차 코어부의 제2 바깥쪽 다리를 감싸는 형태로 배치된 제6 코일부를 포함한다. A three-phase transformer having the function of an inductor is disclosed. A three-phase transformer having an inductor function includes a primary core portion having an EI core shape; A secondary core portion disposed parallel to the primary core portion so as to face each other and having an EI core shape; A first coil part arranged to surround the first outer leg of the primary core part; A second coil portion arranged to surround the center leg of the primary core portion; A third coil portion arranged to surround the second outer leg of the primary core portion; A fourth coil portion arranged to surround the first coil portion and the first outer leg of the secondary core portion; A fifth coil part arranged to surround the second coil part and the center leg of the secondary core part; And a sixth coil portion arranged to surround the third coil portion and the second outer leg of the secondary core portion.

Description

[0001] THREE PHASE TRANSFORMER WHICH CAN FUNCTION AS INDUCTOR [0002]

본 발명은 3상 변압기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인덕터의 기능을 갖는 3상 변압기에 관한 것이다.
The present invention relates to a three-phase transformer, and more particularly to a three-phase transformer having the function of an inductor.

변압기는 전자기 유도 현상을 이용하여 교류 전압의 크기를 변환하는 장치이다. 주로 코일과 자성체의 코어로 구성되고 코일이 자성체의 코어에 감아 붙은 상태로 되어 있다. 코어의 양쪽에 코일을 감은 후, 한쪽 전원에서 공급되는 전류가 시간에 따라 변하면 자기장의 크기도 같이 변한다. 이때, 코어를 통해 자기장이 전달되어 반대편 코일을 통과하는 자기장의 세기도 시간에 따라 변한다. 반대편 코일에는 전자기 유도현상으로 인해 유도 기전력이 생기고 유도 전류가 흘러 교류 전류가 유도된다. 이 경우 코일의 권선비에 따라 전압의 크기를 변환할 수 있다. 또한 변압기는 전압의 1차측(입력측) 코일과 2차측(출력측) 코일이 연결되지 않고 전자 유도에 의해서 전력을 전달하기 때문에 변압기는 절연 역할도 수행한다. The transformer is a device for converting the magnitude of an AC voltage using electromagnetic induction phenomenon. It is composed mainly of a coil and a core of a magnetic body, and the coil is wound around the core of the magnetic body. After winding the coils on both sides of the core, the magnitude of the magnetic field changes as the current supplied from one power supply changes with time. At this time, the magnetic field is transmitted through the core, and the intensity of the magnetic field passing through the opposite coil also changes with time. In the opposite coil, induction electromotive force is generated due to electromagnetic induction phenomenon, and an induction current flows to induce an alternating current. In this case, the magnitude of the voltage can be changed according to the winding ratio of the coil. Also, since the transformer is not connected to the primary side (input side) coil of the voltage and the secondary side (output side) coil, the transformer also performs the insulation function because it transfers the electric power by the electromagnetic induction.

기존의 변압기를 포함하는 전력변환 장치의 경우에는 일반적으로 회로의 구조상 전력변환 장치 내부에 인덕터가 필요하기 때문에 전압변환을 위한 변압기와 인덕터가 각각 설치됨으로써 전력변환 장치의 자체의 부피가 커지게 되고, 무게가 무겁다는 문제점이 있다. In the case of a power conversion apparatus including an existing transformer, since an inductor is required in the power conversion apparatus due to the structure of the circuit, the transformer and the inductor for voltage conversion are installed, respectively, There is a problem that the weight is heavy.

이에 본 발명자는 인덕터를 별도로 설치하지 않고서도, 인덕터의 기능을 발휘할 수 있는 변압기를 개발하기에 이르렀다.
Therefore, the inventor of the present invention has developed a transformer capable of exhibiting the function of an inductor without separately installing an inductor.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 전압변환이 가능하면서도 동시에 인덕터의 기능을 수행할 수 있는 3상 변압기를 제공하는 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a three-phase transformer capable of performing voltage conversion and simultaneously performing an inductor function.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 인덕터의 기능을 갖는 3상 변압기는 EI 코어 형상을 가지는 1차 코어부; 상기 1차 코어부와 서로 마주보도록 평행하게 배치되고 EI 코어 형상을 가지는 2차 코어부; 상기 1차 코어부의 제1 바깥쪽 다리를 감싸는 형태로 배치된 제1 코일부; 상기 1차 코어부의 중앙 다리를 감싸는 형태로 배치된 제2 코일부; 상기 1차 코어부의 제2 바깥쪽 다리를 감싸는 형태로 배치된 제3 코일부; 상기 제1 코일부와 상기 2차 코어부의 제1 바깥쪽 다리를 감싸는 형태로 배치된 제4 코일부; 상기 제2 코일부와 상기 2차 코어부의 중앙 다리를 감싸는 형태로 배치된 제5 코일부; 및 상기 제3 코일부와 상기 2차 코어부의 제2 바깥쪽 다리를 감싸는 형태로 배치된 제6 코일부를 포함할 수 있다. According to an aspect of the present invention, there is provided a three-phase transformer having an inductor function, including: a primary core unit having an EI core shape; A secondary core portion disposed parallel to the primary core portion so as to face each other and having an EI core shape; A first coil part arranged to surround the first outer leg of the primary core part; A second coil portion arranged to surround the center leg of the primary core portion; A third coil portion arranged to surround the second outer leg of the primary core portion; A fourth coil portion arranged to surround the first coil portion and the first outer leg of the secondary core portion; A fifth coil part arranged to surround the second coil part and the center leg of the secondary core part; And a sixth coil portion arranged to surround the third coil portion and the second outer leg of the secondary core portion.

변압기에 사용되는 코어의 형상은 도너츠형, 도너츠형은 아니지만 연결고리가 없는 환상으로 단면이 원형에 가까운 것, E 글자와 I 글자가 1조가 된 형상을 가지는`EI`코어 등이 있으며, 본 발명의 1차 코어부 및 2차 코어부는 EI 코어의 형상을 가진다. The shape of the core used in the transformer is not a donut type or a donut type but an annular one with a circular cross section and a `EI` core having a shape in which a letter E and an letter I are one group. The primary core portion and the secondary core portion have the shape of an EI core.

1차 코어부는 서로 동일한 형상의 세개의 다리를 가질 수 있고, 좌측에 위치한 다리를 제1 바깥쪽 다리, 가운데 위치한 다리를 중앙 다리, 우측에 위치한 다리를 제2 바깥쪽 다리로 칭하기로 한다. 이러한 지칭방식은 2차 코어부에 동일하게 적용된다. The primary core portion may have three legs having the same shape, and the leg located on the left side is referred to as a first outer leg, the leg located in the middle is referred to as a center leg, and the leg located on the right side is referred to as a second outer leg. This designation applies equally to the secondary core portion.

하나의 실시예로 상기 제1 코일부 내지 상기 제3 코일부는 각각 R상, S상 및 T상 중에서 선택된 서로 다른 하나의 상을 가지며, 상기 제1 코일부와 상기 제1 코일부, 상기 제2 코일부와 상기 제5 코일부 및 상기 제 3코일부와 상기 제6 코일부는 각각 서로 동일한 상을 가질 수 있다.
In one embodiment, the first coil portion to the third coil portion each have a different one phase selected from an R phase, an S phase, and a T phase, and the first coil portion, the first coil portion, The coil portion, the fifth coil portion, and the third coil portion and the sixth coil portion may have the same phase, respectively.

상기와 같은 본 발명은 전압변환이 가능함은 물론 인덕터의 기능도 동시에 수행할 수 있는 효과가 있다. The present invention has the effect of simultaneously performing voltage conversion and also functioning as an inductor.

본 발명은 기존의 전력변환 장치의 구비되는 인덕터를 제거할 수 있어 전력변환 장치의 부피와 무게를 감소시킬 수 있는 효과가 있다. The present invention can eliminate the inductors included in the conventional power conversion apparatus, thereby reducing the volume and weight of the power conversion apparatus.

본 발명은 전력변환 장치의 인덕터를 제거할 수 있으므로 전력변환 장치를 설치하기 위한 공간 및 비용을 절약할 수 있는 효과가 있다.
Since the inductor of the power conversion device can be removed, space and cost for installing the power conversion device can be saved.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인덕터의 기능을 갖는 3상 변압기의 사시도이다.
도 2는 도 1의 1차 코어부 및 2차 코어부를 투명하게 표시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 인덕터의 기능을 갖는 3상 변압기의 저면도이다.
도 4는 도 3의 1차 코어부 및 2차 코어부를 투명하게 표시한 저면도이다. 1 is a perspective view of a three-phase transformer having an inductor function according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of the primary core portion and the secondary core portion of FIG. 1 in a transparent manner. FIG.
3 is a bottom view of a three-phase transformer having the function of an inductor according to an embodiment of the present invention.
Fig. 4 is a bottom view of the primary core portion and the secondary core portion of Fig. 3 in a transparent manner.

본 발명은 국토부와 국토교통과학기술진흥원의 "철도기술연구사업"의 지원을 받아 수행된 연구결과이다.The present invention is a result of research carried out with support from the Ministry of Land, Infrastructure and Transport Science and Technology Promotion Agency of Japan, "Railroad Technology Research Project".

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Wherein like reference numerals refer to like elements throughout.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인덕터의 기능을 갖는 3상 변압기의 사시도이고, 도 2는 도 1의 1차 코어부 및 2차 코어부를 투명하게 표시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 인덕터의 기능을 갖는 3상 변압기의 저면도이고, 도 4는 도 3의 1차 코어부 및 2차 코어부를 투명하게 표시한 저면도이다. FIG. 1 is a perspective view of a three-phase transformer having a function of an inductor according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view of a primary core portion and a secondary core portion of FIG. 3 is a bottom view of a three-phase transformer having the function of an inductor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a bottom view of a primary core portion and a secondary core portion of FIG.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 인덕터의 기능을 갖는 3상 변압기(1000)는 1차 코어부(100), 제1 코일부(110), 제2 코일부(120), 제3 코일부(130), 2차 코어부(200), 제4 코일부(210), 제5 코일부(220) 및 제6 코일부(230)를 포함할 수 있다. 1 to 4, a three-phase transformer 1000 having an inductor function according to an embodiment of the present invention includes a primary core unit 100, a first coil unit 110, a second coil unit 120 The third coil part 130, the second core part 200, the fourth coil part 210, the fifth coil part 220 and the sixth coil part 230. [

1차 코어부(100) 및 2차 코어부(200)는 각각 EI 코어 형상을 가질 수 있고, 서로 동일한 형상 및 사이즈를 가질 수 있다. 또한 1차 코어부(100)와 2차 코어부(200)는 평행하게 배치될 수 있다. 일 예로 1차 코어부(100)와 서로 마주보도록 평행하게 배치될 수 있다. The primary core portion 100 and the secondary core portion 200 may each have an EI core shape and may have the same shape and size. In addition, the primary core portion 100 and the secondary core portion 200 may be arranged in parallel. For example, parallel to the primary core portion 100 so as to face each other.

제1 코일부(110)는 1차 코어부(100)의 제1 바깥쪽 다리를 감싸는 형태로 배치될 수 있다. 일 예로 제1 코일부(110)는 전도성 코일로 이루어질 수 있다. 전도성 코일을 1차 코어부(100)의 제1 바깥쪽 다리에 복수회 와인딩하여 제1 코일부(110)를 형성할 수 있다. 일 예로 제1 코일부(110)는 중공이 형성된 사각기둥 형상을 가질 수 있고, 사각 기둥 각각의 모서리는 라운드처리된 형상을 가질 수 있다. The first coil part 110 may be arranged to surround the first outer leg of the primary core part 100. For example, the first coil part 110 may be formed of a conductive coil. The first coil part 110 may be formed by winding the conductive coil on the first outer leg of the primary core part 100 a plurality of times. For example, the first coil part 110 may have a square pillar shape with a hollow, and each corner of the square pillar may have a rounded shape.

제2 코일부(120)는 1차 코어부(100)의 중앙 다리를 감싸는 형태로 배치될 수 있다. 일 예로 제2 코일부(120)는 전도성 코일로 이루어질 수 있다. 전도성 코일을 1차 코어부(100)의 중앙 다리에 복수회 와인딩하여 제2 코일부(120)를 형성할 수 있다. 일 예로 제2 코일부(120)는 중공이 형성된 사각기둥 형상을 가질 수 있고, 사각 기둥 각각의 모서리는 라운드처리된 형상을 가질 수 있다. The second coil part 120 may be arranged to surround the center leg of the primary core part 100. For example, the second coil portion 120 may be formed of a conductive coil. The second coil part 120 can be formed by winding the conductive coil on the center leg of the primary core part 100 multiple times. For example, the second coil part 120 may have a square pillar shape with a hollow, and each corner of the square pillar may have a rounded shape.

제3 코일부(130)는 1차 코어부(100)의 제2 바깥쪽 다리를 감싸는 형태로 배치될 수 있다. 일 예로 제3 코일부(130)는 전도성 코일로 이루어질 수 있다. 전도성 코일을 1차 코어부(100)의 제2 바깥쪽 다리에 복수회 와인딩하여 제3 코일부(130)를 형성할 수 있다. 일 예로 제3 코일부(130)는 중공이 형성된 사각기둥 형상을 가질 수 있고, 사각 기둥 각각의 모서리는 라운드처리된 형상을 가질 수 있다. The third coil part 130 may be arranged to surround the second outer leg of the primary core part 100. For example, the third coil part 130 may be formed of a conductive coil. The third coil part 130 can be formed by winding the conductive coil on the second outer leg of the primary core part 100 a plurality of times. For example, the third coil part 130 may have a square pillar shape with a hollow, and each corner of the square pillar may have a rounded shape.

제1 코일부(110), 제2 코일부(120) 및 제3 코일부(130)에 전도성 코일이 와인딩된 횟수는 서로 동일할 수 있다. 또한 제1 코일부(110) 내지 상기 제3 코일부(130)는 각각 R상, S상 및 T상 중에서 선택된 서로 다른 하나의 상을 가질 수 있다. The number of times that the conductive coil is wound on the first coil part 110, the second coil part 120, and the third coil part 130 may be equal to each other. Further, the first coil part 110 to the third coil part 130 may have different phases, respectively, selected from R phase, S phase and T phase.

제4 코일부(210)는 제1 코일부(110)와 2차 코어부(200)의 제1 바깥쪽 다리를 감싸는 형태로 배치될 수 있다. 일 예로 제4 코일부(210)는 전도성 코일로 이루어질 수 있고, 제1 코일부(110)와 동일한 상을 가질 수 있다. 전도성 코일을 제1 코일부(110) 및 2차 코어부(200)의 제1 바깥쪽 다리에 복수회 와인딩하여 제4 코일부(110)를 형성할 수 있다. The fourth coil part 210 may be arranged to surround the first coil part 110 and the first outer leg of the secondary core part 200. For example, the fourth coil part 210 may be made of a conductive coil, and may have the same phase as the first coil part 110. The fourth coil part 110 can be formed by winding the conductive coil on the first coil part 110 and the first outer leg of the secondary core part 200 a plurality of times.

제5 코일부(220)는 제2 코일부(120)와 2차 코어부(200)의 중앙 다리를 감싸는 형태로 배치될 수 있다. 일 예로 제5 코일부(220)는 전도성 코일로 이루어질 수 있고, 제2 코일부(120)와 동일한 상을 가질 수 있다. 전도성 코일을 제2 코일부(120) 및 2차 코어부(200)의 중앙 다리에 복수회 와인딩하여 제5 코일부(220)를 형성할 수 있다. The fifth coil part 220 may be arranged to surround the second core part 120 and the center leg of the secondary core part 200. For example, the fifth coil portion 220 may be made of a conductive coil and may have the same phase as the second coil portion 120. The fifth coil part 220 may be formed by winding the conductive coil on the center legs of the second coil part 120 and the secondary core part 200 a plurality of times.

제6 코일부(230)는 제3 코일부(130)와 2차 코어부(200)의 제2 바깥쪽 다리를 감싸는 형태로 배치될 수 있다. 일 예로 제6 코일부(230)는 전도성 코일로 이루어질 수 있고, 제3 코일부(130)와 동일한 상을 가질 수 있다. 전도성 코일을 제3 코일부(130) 및 2차 코어부(200)의 제2 바깥쪽 다리에 복수회 와인딩하여 제6 코일부(230)를 형성할 수 있다. The sixth coil portion 230 may be disposed to surround the third coil portion 130 and the second outer leg of the secondary core portion 200. For example, the sixth coil portion 230 may be made of a conductive coil and may have the same phase as the third coil portion 130. The sixth coil part 230 may be formed by winding the conductive coil on the third coil part 130 and the second outer leg of the secondary core part 200 a plurality of times.

제4 코일부(210), 제5 코일부(220) 및 제6 코일부(230)에 전도성 코일이 와인딩된 횟수는 서로 동일할 수 있다. The number of times that the conductive coil is wound on the fourth coil part 210, the fifth coil part 220 and the sixth coil part 230 may be equal to each other.

제1 코일부(110)에 형성되는 자속(

)과 제1 코일부(110)에 전도성 코일이 와인딩된 횟수(

)을 이용하여 1차측 전압(

)을 구하면 아래 [수학식 1]과 같다.The magnetic fluxes formed in the first coil part 110

) And the number of times the conductive coil is wound on the first coil part 110 (

) To calculate the primary voltage (

), The following equation (1) is obtained.

제1 코일부(110)와 유도결합하는 제4 코일부(210)에 형성되는 자속(

)과 제4 코일부(210)에 전도성 코일이 와인딩된 횟수(

)을 이용하여 2차측 전압(

)을 구하면 아래 [수학식 2] 및 [수학식 3]과 같다.The magnetic flux generated in the fourth coil part 210 inductively coupling with the first coil part 110

And the number of times the conductive coil is wound on the fourth coil part 210

) To calculate the secondary voltage (

) Can be obtained by the following equations (2) and (3).

상기 [수학식 1] 및 [수학식 3]을 이용하여 식을 정리하면 아래 [수학식 4]와 같다. Using the above equations (1) and (3), the equations can be summarized as Equation (4) below.

[수학식 4]의 우변 첫 번째 항은 변압기의 전압식과 동일하고, [수학식 4]의 우변 두 번째 항은 인덕터의 전압공식과 동일하다. 이를 통하여 본 발명의 실시예에 따른 인덕터의 기능을 갖는 3상 변압기(1000)는 인덕터의 기능을 수행할 수 있음을 확인할 수 있다. The first term of the right side of Equation (4) is the same as the voltage formula of the transformer, and the second term of the right side of Equation (4) is the same as the voltage formula of the inductor. Accordingly, it can be seen that the three-phase transformer 1000 having the inductor function can perform the function of the inductor according to the embodiment of the present invention.

변압기에 사용되는 코어 1개와 코일 2개, 인덕터에 사용되는 코어 1개와 코일 1개 즉, 총 코어 2개와 코일 3개가 사용되는 기존의 전력변환 장치 구조에 본 발명의 실시예에 따른 인덕터의 기능을 갖는 3상 변압기(1000)를 적용하는 경우에는 인덕터 제거할 수 있으므로 기존과 동일한 기능을 발휘하면서도 전력변환 장치의 부피 및 공간을 줄여 줄 수 있는 효과가 있다.
In a conventional power converter structure using one core and two coils used in a transformer, one core used in the inductor and one coil, that is, two cores and three coils, the function of the inductor according to the embodiment of the present invention The inductor can be removed. Therefore, it is possible to reduce the volume and space of the power inverter while exhibiting the same function as the conventional one.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the following claims.

1000: 인덕터의 기능을 갖는 3상 변압기 100: 1차 코어부
110: 제1 코일부 120: 제2 코일부
130: 제3 코일부 200: 2차 코어부
210: 제4 코일부 220: 제5 코일부
230: 제6 코일부1000: a three-phase transformer having the function of an inductor 100:
110: first coil part 120: second coil part
130: third coil part 200: secondary core part
210: fourth coil part 220: fifth coil part
230: sixth coil portion

Claims

A primary core portion having an EI core shape;
A secondary core portion disposed parallel to the primary core portion so as to face each other and having an EI core shape;
A first coil part arranged to surround the first outer leg of the primary core part;
A second coil portion arranged to surround the center leg of the primary core portion;
A third coil portion arranged to surround the second outer leg of the primary core portion;
A fourth coil portion arranged to surround the first coil portion and the first outer leg of the secondary core portion;
A fifth coil part arranged to surround the second coil part and the center leg of the secondary core part; And
And a sixth coil portion arranged to surround the third coil portion and the second outer leg of the secondary core portion.

The method according to claim 1,
Wherein the first coil portion to the third coil portion each have one phase selected from the R phase, the S phase, and the T phase,
Wherein the first coil part and the fourth coil part, the second coil part and the fifth coil part, and the third coil part and the sixth coil part have the same phase with each other, .