KR101082576B1 - Controllable inductive device - Google Patents

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Abstract

A variable inductor device comprises a magnetic core with first and second coaxial and concentric cylindrical members 101, 102 formed from magnetic material which are arranged with a high permeability direction and a lower permeability direction. The ends of the cylindrical members 101,102 are magnetically interconnected by end coupling members 105, 106. A first winding 103 is wound around both of the magnetic cylinders with an axis perpendicular to that of the cylinders. A second winding 104 is wound around at least one of the cylindrical members and has an axis that coincides with that of the cylinders. The first winding 103 may provide a magnetic field which is aligned with the high permeability direction of the magnetic core and the second winding 104 may be orthogonal to the first winding and provide a magnetic field which is aligned with a lower permeability direction, or vise versa. A magnetic coupler device 105, 106 and a magnetic structure are also claimed. The magnetic coupler 105, 106 may be formed from anisotropic magnetic sheet or wire material and arranged to form a toroidal member for magnetically coupling two coaxial and concentric cylindrical magnetic core members. A non-magnetic spacer material may be used between the cylinders and the end couplers. The magnetic structure has two windings which are orthogonal to one another and act on a closed magnetic core formed from anisotropic material. The variable inductor device provides a low loss variable inductor for high power applications.

Description

제어가능한 유도 장치{CONTROLLABLE INDUCTIVE DEVICE}Controllable induction device {CONTROLLABLE INDUCTIVE DEVICE}

본 발명은 제어가능한 인덕터에 관한 것으로서, 특히 이방성 물질을 포함하고 자기 단부 커플러(magnetic end coupler)에 의해 양단부가 상호 연결되는 제 1 및 제 2 동축 및 동심 자기 파이프 요소; 상기 자기 파이프 요소 둘레에 감겨져 있는 제 1 권선; 및 상기 자기 파이프 요소들 중 적어도 하나의 자기 파이프 요소 둘레에 감겨져 있는 제 2 권선을 포함하여 구성하되, 상기 제 1 권선의 권선축은 상기 자기 파이프 요소들 중 적어도 하나의 자기 파이프 요소의 축에 수직으로 구비되고, 상기 제 2 권선의 권선축은 상기 자기 파이프 요소 축과 일치하고, 상기 제 1 권선은 여자시에, 제 1 투자율(magnetic permeability) 방향과 일치하는 제 1 방향으로 자기장을 발생시키고, 상기 제 2 권선은 여자시에, 제 2 투자율 방향과 일치하는 제 2 방향으로 자기장을 발생시키며, 그리고 상기 제 1 투자율은 상기 제 2 투자율보다 실제로 높은 것을 특징으로 하는 제어가능한 인덕터에 관한 것이다. The present invention relates to a controllable inductor, in particular comprising: first and second coaxial and concentric magnetic pipe elements comprising anisotropic material and whose ends are interconnected by magnetic end couplers; A first winding wound around the magnetic pipe element; And a second winding wound around at least one magnetic pipe element of the magnetic pipe elements, wherein the winding axis of the first winding is perpendicular to the axis of the magnetic pipe element of at least one of the magnetic pipe elements. And a winding axis of the second winding coincides with the magnetic pipe element axis, the first winding generating an magnetic field in excitation, in a first direction coinciding with a first magnetic permeability direction, The second winding relates to a controllable inductor, upon excitation, generating a magnetic field in a second direction coinciding with the second permeability direction, and wherein the first permeability is actually higher than the second permeability.

유도장치의 주 자기장(main field)을 제어하기 위해 제어 자기장(control field)의 사용에 대해 오랫동안 관심이 지속되어 왔다.There has long been interest in the use of control fields to control the main field of an induction device.

미국특허 제4,210,895호는 연결 요소에 의해 단부들이 상호 결합되는 내측 실린더 및 외측 실린더를 포함하는 장치를 기술하고 있다. 이 장치에서, 주 권선 부는 코어 주위에 감겨져 있고 실린더의 중앙 개구부를 통과한다. 권선축은 실린더의 주변부를 따라 형성된 경로와 이어져 있다. 이 권선은 실린더벽 내부에서 환상의 자기장을 생성하고 상기 연결 요소 내부에서 원형의 장(field)을 생성한다. 실린더 축 주위에는 제어 권선이 감겨져 있다. 따라서, 실린더의 장축 방향으로 장(field)이 생성된다. 자성물질에서와 같이, 코어의 투과율은 제어 권선에 인가되는 제어 전류의 작용에 의해 변한다. 실린더 및 연결요소가 동일한 물질로 제조되기 때문에, 투자율의 변화율은 두 가지 유형의 구성요소에서 동일하다. 결과적으로, 제어 자기장의 크기는 코어의 포화상태(saturation) 및 이 제어 자기장의 분해(decomposition)를 방지하도록 제한되어야 한다. 그 결과, 상기 인덕터의 제어범위가 제한되고, 미국특허 제4,210,895호의 장치는 출력 처리능력을 제한하는 비교적 작은 부피를 갖게 된다.US Pat. No. 4,210,895 describes a device comprising an inner cylinder and an outer cylinder whose ends are joined to each other by a connecting element. In this device, the main winding part is wound around the core and passes through the central opening of the cylinder. The winding shaft is connected to a path formed along the periphery of the cylinder. This winding produces an annular magnetic field inside the cylinder wall and a circular field inside the connecting element. The control winding is wound around the cylinder axis. Thus, a field is generated in the long axis direction of the cylinder. As with the magnetic material, the transmittance of the core is changed by the action of the control current applied to the control winding. Since the cylinder and the connecting element are made of the same material, the rate of change of permeability is the same in both types of components. As a result, the magnitude of the control magnetic field should be limited to prevent saturation of the core and decomposition of this control magnetic field. As a result, the control range of the inductor is limited, and the apparatus of US Pat. No. 4,210,895 has a relatively small volume which limits the output throughput.

다른 장치들은 주요 자속경로(flux path)의 일부만이 제어된 투자율을 포함한다. 그러나, 이 방법은 상기 장치의 제어범위를 크게 제한한다. 예컨대, 미국특허 제4,393,157호는 이방성 시트 스트립 물질(anisotropic sheet strip material) 로 이루어진 가변 인덕터(variable inductor)를 개시하고 있다. 이 인덕터는 제한된 교차영역을 가지면서 상호 수직으로 결합되는 두 개의 링 요소를 포함한다. 각각의 링 요소는 권선을 구비하고 있다. 자기장 제어가 수행될 수 있는 이 장치의 부분은 상기 링이 교차하는 영역으로 제한된다. 상기 제한된 자기장 제어가능 영역은 주 자기장 및 제어 자기장을 위한 폐쇄 자기회로의 비교적 작은 부분이다. 코어의 일부는 최초 포화되고(포화는 상이한 자기장들이 상이한 영역 위에서 작용 하기 때문에 코어의 모든 부분에 대해 동시에 달성되지 않을 것이다), 이러한 포화로 인해 주요 자속으로부터의 표유 자기장(stray field)에 의해 손실이 발생한다. 부분 포화(partial saturation)로 인해 장치가 매우 제한된 제어범위를 갖게 된다.Other devices contain only a controlled permeability portion of the main flux path. However, this method greatly limits the control range of the device. For example, US Pat. No. 4,393,157 discloses a variable inductor made of anisotropic sheet strip material. The inductor includes two ring elements that are coupled perpendicular to each other with a limited cross section. Each ring element has a winding. The part of the device in which magnetic field control can be performed is limited to the area where the rings intersect. The limited magnetic field controllable region is a relatively small part of the closed magnetic circuit for the main and control magnetic fields. Part of the core is initially saturated (saturation will not be achieved at the same time for all parts of the core because different magnetic fields operate above different regions), and this saturation causes losses due to stray fields from the main magnetic flux. Occurs. Partial saturation gives the device very limited control range.

따라서, 종래기술은 상당량의 손실을 초래하지 않고 실질적인 출력 처리 능력을 위해 코어 내부에서 투자율을 제어할 수 있는 수단을 구비하고 있지 않다. 이러한 종래기술의 문제점은 모든 유도장치의 구조, 특히 시트 스트립 금속으로 이루어진 만곡된 구조(curved structure)에 영향을 미치게 되는데, 그 이유는 이러한 만곡 구조에는 상당한 와전류(eddy current)와 히스테리시스 손실(hysteresis losses)이 발생하기 때문이다.Thus, the prior art does not have a means to control the permeability inside the core for substantial output throughput without incurring significant losses. This prior art problem affects the structure of all inductive devices, in particular the curved structure of sheet strip metal, because of the significant eddy current and hysteresis losses in this curved structure. ) Occurs.

본 발명은 이들 종래기술의 문제점을 해결하며 고출력 적용에 적합한 저손실의 제어가능한 유도장치로 구현될 수 있다. 일반적으로, 본 발명은 횡방향으로의 제어 도메인 변위를 통해 압연 방향(rolling direction)으로의 자속 전도(magnetic flux conduction)를 제어하는데 사용될 수 있다.The present invention solves these problems of the prior art and can be implemented as a low loss controllable induction device suitable for high power applications. In general, the present invention can be used to control magnetic flux conduction in the rolling direction through control domain displacement in the transverse direction.

본원의 일 양태에 따르면, 본 발명은 횡방향의 제어 자기장을 이용하여 압연 방향으로의 입자 지향 물질(grain-oriented material)의 투자율을 제어해 준다. 본 발명의 일 실시예에서, 입자 지향 스틸로 이루어진 제어가능한 유도장치는 횡방향으로 자화(magnetization)된다. 본 발명의 또 다른 실시예에서는, 제 1 및 제 2 동축 및 동심 파이프 요소를 포함하는 제어가능한 인덕터가 제공된다. 이들 파이프 요소는 자기 단부 커플러에 의해 그 양단부들이 상호 연결되어 있다. 상기 두 요소 주위에는 제 1 권선이 감겨져 있고, 상기 두 요소 중 적어도 하나의 요소 주위에는 제 2 권선이 감겨져 있다. 상기 제 1 권선의 권선축은 상기 파이프 요소에 수직으로 배열되고, 상기 제 2 권선의 권선축은 상기 파이프 요소의 축과 동일하게 배열되어 있다. 제 1 및 제 2 자기요소는 이방성 자기물질로 구성됨으로써, 제 1 권선에 의해 도입된 자기장 방향으로의 투자율은 제 2 권선에 의해 도입된 자기장 방향으로의 투자율보다 약간 높아진다. 본 실시예에서, 이방성 물질은 입자 지향성 실리콘 스틸과 도메인 제어 고 투자율 입자 지향성 실리콘 스틸로 구성된 그룹으로부터 선택된다.According to one aspect of the present invention, the present invention controls the permeability of the grain-oriented material in the rolling direction using a transversely controlled magnetic field. In one embodiment of the invention, the controllable induction device made of grain oriented steel is magnetized in the transverse direction. In yet another embodiment of the present invention, a controllable inductor is provided that includes first and second coaxial and concentric pipe elements. These pipe elements are interconnected at both ends by magnetic end couplers. A first winding is wound around the two elements, and a second winding is wound around at least one of the two elements. The winding axis of the first winding is arranged perpendicular to the pipe element, and the winding axis of the second winding is arranged identically to the axis of the pipe element. The first and second magnetic elements are composed of anisotropic magnetic materials such that the permeability in the direction of the magnetic field introduced by the first winding is slightly higher than the permeability in the direction of the magnetic field introduced by the second winding. In this embodiment, the anisotropic material is selected from the group consisting of grain oriented silicon steel and domain controlled high permeability grain oriented silicon steel.

본 발명의 일 실시예에서, 자기 단부 커플러는 이방성 물질로 이루어지고, 제 1 권선에 의해 발생한 자기장에 저 투자율 경로를 제공하고 제 2 권선에 의해 발생한 자기장에 고 투자율 경로를 제공한다. 또한, 제어가능한 인덕터는 자기 파이프 요소 에지부와 단부 커플러사이에 배치되는 얇은 절연시트(thin insulation sheet)를 구비한다.In one embodiment of the invention, the magnetic end coupler is made of anisotropic material and provides a low permeability path to the magnetic field generated by the first winding and a high permeability path to the magnetic field generated by the second winding. The controllable inductor also has a thin insulation sheet disposed between the magnetic pipe element edge and the end coupler.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 본 발명은 폐쇄 자기 회로를 구비한 제어가능 자기 구조물(controllable magnetic structure)을 제공한다. 상기 폐쇄 자기 회로는 제 1 자기 회로요소 및 제 2 자기 회로요소를 구비한다. 이들 각각의 자기 회로요소는 고 투자율 방향을 갖는 이방성 물질로 제조된다. 또한, 상기 제어가능 자기 구조물은 상기 폐쇄 자기회로의 제 1 부분 주위에 감겨지는 제 1 권선, 및 상기 제 1 권선에 직각으로 배향되는 제 2 권선을 구비한다. 상기 제 1 권선은 상기 제 1 자기 회로요소의 고 투자율 방향으로 제 1 자기장을 발생시키고, 상기 제 2 권선은 각각의 권선이 여기(excited)(즉, 여자(energized)) 될 때 상기 제 1 자기장 방향에 직각인 방향으로 제 2 자기장을 발생시킨다.In yet another embodiment of the present invention, the present invention provides a controllable magnetic structure having a closed magnetic circuit. The closed magnetic circuit has a first magnetic circuit element and a second magnetic circuit element. Each of these magnetic circuit elements is made of an anisotropic material with a high permeability direction. The controllable magnetic structure also has a first winding wound around a first portion of the closed magnetic circuit, and a second winding oriented perpendicular to the first winding. The first winding generates a first magnetic field in the high magnetic permeability direction of the first magnetic circuit element, and the second winding causes the first magnetic field when each winding is excited (ie, energized). The second magnetic field is generated in a direction perpendicular to the direction.

본 발명의 실시예에서, 상기 제어가능 자기 구조물은 파이프 부재인 제 1 자기 회로요소 및 제 1 자기 회로요소의 제 1 파이프 부재를 제 2 파이프 부재에 연결해주는 단부 커플러인 제 2 자기 회로요소를 포함한다. 여기서, 상기 제 1 파이프 부재 및 제 2 파이프 부재는 축 주위에 동축으로 배치되고, 상기 제 1 자기 회로요소의 고 투자율 방향은 상기 축에 대해 환상 방향(annular direction)으로 배향한다. 또한, 상기 제 2 자기 회로요소의 고 투자율 방향은 상기 축에 대해 방사상 방향으로 배향될 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에서, 상기 제어가능 자기 구조물은 입자 지향성 물질로 제조된다. 본 발명의 또 다른 실시예에서, 상기 제어가능 자기 구조물은 인덕터이다.In an embodiment of the invention, the controllable magnetic structure comprises a first magnetic circuit element which is a pipe member and a second magnetic circuit element which is an end coupler connecting the first pipe member of the first magnetic circuit element to the second pipe member. do. Here, the first pipe member and the second pipe member are disposed coaxially about an axis, and the high magnetic permeability direction of the first magnetic circuit element is oriented in an annular direction with respect to the axis. Further, the high magnetic permeability direction of the second magnetic circuit element can be oriented in the radial direction with respect to the axis. In another embodiment of the invention, the controllable magnetic structure is made of a particle directional material. In another embodiment of the invention, the controllable magnetic structure is an inductor.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 상기 제 1 자기 회로요소와 제 2 자기 회로요소간의 폐쇄 자기회로에는 절연물질이 배치된다. 또 다른 실시예에서, 상기 제 2 자기 회로요소는 상기 제 1 자기 회로요소의 부피의 10~20%에 해당하는 부피를 갖는다.In another embodiment of the present invention, an insulating material is disposed in the closed magnetic circuit between the first magnetic circuit element and the second magnetic circuit element. In another embodiment, the second magnetic circuit element has a volume corresponding to 10-20% of the volume of the first magnetic circuit element.

본 발명의 또 다른 실시예에서는, 자기 제어가능 인덕터에 코어(core)가 제공된다. 상기 코어는 제 1 및 제 2 동축 및 동심 파이프 요소를 구비하고, 이들 각각의 파이프 요소는 이방성 자기 물질로 제조된다.In another embodiment of the present invention, a core is provided in the magnetically controllable inductor. The core has first and second coaxial and concentric pipe elements, each of which is made of anisotropic magnetic material.

축은 각각의 파이프 요소에 의해 한정되고 상기 파이프 요소들은 자기 단부 커플러에 의해 양단부가 상호 연결된다. 또한, 상기 코어는 파이프 요소들의 축에 평행한 제 1 방향으로 제 1 투자율을 나타내는데, 이 제 1 방향은 상기 파이프 요소의 축에 직각인 제 2 방향으로 제 2 투자율보다 상당히 높다. 본 실시예에서, 상기 제 1 및 제 2 파이프 요소는 시트 단부 및 절연물질 코팅재를 포함하는 압연 시트재(rolled sheet material)로 이루어진다. 또 다른 실시예에서, 상기 제 1 파이프 요소는 상기 파이프 요소들의 축에 평행한 제 3 방향으로 갭(gap)을 구비하고 있고, 상기 제 1 및 제 2 파이프 요소는 이들 제 1 및 제 2 파이프 요소 사이에 위치하는 접합부(joint)에서 마이크로미터 박막 절연층에 의해 상호 결합된다. 또 다른 실시예에서, 각각의 파이프 요소에서 축방향으로 에어갭이 연장되고 제 1 요소의 제 1 자기저항(reluctance)는 제 2 요소의 제 2 자기저항과 동일하다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 절연물질은 MAGNETITE-S와 UNISIL-H로 구성되는 그룹으로부터 선택된다. 또한, 상기 제어가능 인덕터는 상기 요소들의 축에 대해 환상의 방향으로 상기 커플러 내부에 존재하는 제 3 투자율, 및 상기 요소들의 축에 대해 방사상의 방향으로 상기 커플러 내부에 존재하는 제 4 투자율을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 상기 제 4 투자율은 상기 제 3 투자율 보다 실제로 더 크다.The axis is defined by each pipe element and the pipe elements are interconnected at both ends by magnetic end couplers. The core also exhibits a first permeability in a first direction parallel to the axis of the pipe elements, which is considerably higher than the second permeability in a second direction perpendicular to the axis of the pipe element. In this embodiment, the first and second pipe elements consist of a rolled sheet material comprising a sheet end and an insulating coating. In yet another embodiment, the first pipe element has a gap in a third direction parallel to the axis of the pipe elements, and the first and second pipe elements are these first and second pipe elements. They are joined together by a micrometer thin film insulating layer at joints located therebetween. In yet another embodiment, the air gap extends axially in each pipe element and the first reluctance of the first element is equal to the second magnetoresistance of the second element. In one embodiment of the present invention, the insulating material is selected from the group consisting of MAGNETITE-S and UNISIL-H. The controllable inductor may also include a third permeability present inside the coupler in an annular direction relative to the axis of the elements, and a fourth permeability present inside the coupler in a radial direction relative to the axis of the elements. Can be. In this embodiment, the fourth permeability is actually greater than the third permeability.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 제 1 및 제 2 동축 및 동심 파이프 요소를 상호 연결하여 제어가능 인덕터에 자기 코어를 제공하도록 자기 커플러 장치가 제공된다. 상기 자기 단부 커플러는 이방성 물질로 제조되고, 제 1 권선에 의해 발생하는 자기장에 저 투자율 경로를 제공함은 물론, 제 2 권선에 의해 발생하는 자기장에 고 투자율 경로를 제공한다. 본 실시예에서, 상기 자기 커플러는 조립 코어 내부에 있는 파이프 요소들의 입자 지향성 방향에 해당하는 횡방향을 갖는 입자 지향성 시트 금속을 포함한다. 또한, 상기 자기 커플러의 입자 지향성 방향은 상기 조립 코어 내부에 있는 파이프 요소들의 횡방향에 대응함으로써, 단부 커플러들이 파이프 요소가 포화된 후에 포화되는 것이 보장된다. 본 실시예에서, 상기 자기 단부 커플러는 자기물질로 이루어진 단일 와이어로 제조된다. 또한, 본 실시예에서 다른 한편으로는 상기 자기 단부 커플러는 자기물질로 이루어진 스트랜드 와이어(stranded wires)로 제조된다.According to another aspect of the invention, a magnetic coupler device is provided to interconnect the first and second coaxial and concentric pipe elements to provide a magnetic core in a controllable inductor. The magnetic end coupler is made of anisotropic material and provides a low permeability path to the magnetic field generated by the first winding as well as a high permeability path to the magnetic field generated by the second winding. In this embodiment, the magnetic coupler comprises a grain directing sheet metal having a transverse direction corresponding to the grain directing direction of the pipe elements inside the assembly core. In addition, the particle directing direction of the magnetic coupler corresponds to the transverse direction of the pipe elements inside the assembly core, thereby ensuring that the end couplers are saturated after the pipe element is saturated. In this embodiment, the magnetic end coupler is made of a single wire made of magnetic material. In the present embodiment, on the other hand, the magnetic end coupler is made of stranded wires made of magnetic material.

상기 자기 단부 커플러는 다양한 수단에 의해 제조될 수도 있다. 본 발명의 일실시예에서, 상기 자기 단부 커플러는 자기 시트재를 압연시켜 제조됨으로써 토로이달 코어(toroidal core)를 형성한다. 이 코어는 상기 파이프 요소와 일치하도록 크기 및 형상이 정해지고, 자기 시트재의 입자 지향성(GO: Grain Orientation) 방향에 수직인 평면을 따라 두 개의 절반 부분으로 분할된다. 또한, 상기 단부 커플러의 폭은 상기 세그먼트들이 파이프 요소 단부에서 제 1 파이프 요소와 제 2 파이프 요소를 연결하도록 조절된다. 또 다른 실시예에서, 상기 자기 단부 커플러는 자기 물질로 이루어진 스트랜드 와이어 또는 단일 와이어로 제조되어 토러스(torus)를 형성하는데, 이 토러스는 모든 와이어에 수직인 평면을 따라 두 개의 절반 부분으로 분할된다.The magnetic end coupler may be manufactured by various means. In one embodiment of the invention, the magnetic end coupler is manufactured by rolling a magnetic sheet material to form a toroidal core. The core is sized and shaped to match the pipe element and is divided into two halves along a plane perpendicular to the grain orientation (GO) direction of the magnetic sheet material. In addition, the width of the end coupler is adjusted such that the segments connect the first pipe element and the second pipe element at the pipe element end. In another embodiment, the magnetic end coupler is made of a strand wire or a single wire of magnetic material to form a torus, which is divided into two halves along a plane perpendicular to all the wires.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 본 발명은 저 잔류 자기(low remanence)를 갖는 가변 유도 장치를 구현함으로써, 상기 가변 유도 장치는 AC 동작으로 동작 사이클 사이에서 용이하게 리셋될 수 있고 대략 선형인 큰 인덕턴스 변화치를 제공할 수 있다.In yet another embodiment of the present invention, the present invention implements a variable induction device having a low remanence, whereby the variable induction device can be easily reset between operating cycles in AC operation and is largely linear. Inductance change can be provided.

본 발명은 양호한 실시예와 첨부한 도면을 참조하여 이하에서 더욱 상세히 설명될 것이다.The invention will be explained in more detail below with reference to the preferred embodiments and the accompanying drawings.

도 1은 자기 물질 시트 및, 압연방향과 축방향간의 상대적 위치를 도시한 도면이다.1 is a diagram showing a magnetic material sheet and a relative position between the rolling direction and the axial direction.

도 2는 압연 코어, 및 이 압연 코어에서 한정되는 압연방향과 축방향을 도시한 도면이다.2 is a view showing a rolling core and a rolling direction and an axial direction defined in the rolling core.

도 3은 입자 지향성 물질 시트, 및 이 시트에서 한정되는 입자방향과 횡방향을 도시한 도면이다.FIG. 3 is a view showing a sheet of particle directivity material and the particle direction and the transverse direction defined in the sheet.

도 4는 입자 지향성 물질로 이루어진 압연 코어, 및 이 압연 코어에서 한정되는 입자방향과 횡방향을 도시한 도면이다.Fig. 4 is a diagram showing a rolling core made of a grain directing material, and a particle direction and a transverse direction defined in the rolling core.

도 5는 파이프 요소에서 서로 다른 방향의 상대적 위치를 도시한 도면이다.5 shows the relative position of the pipe elements in different directions.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 장치의 일부분을 도시한 개략도이다.6 is a schematic diagram illustrating a portion of an apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 7은 도 6의 실시예에 따른 장치를 도시한 것이다.FIG. 7 shows an apparatus according to the embodiment of FIG. 6.

도 8은 도 7에 도시된 장치의 단면도이다.8 is a cross-sectional view of the apparatus shown in FIG. 7.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 장치의 자기 단부 커플러와 원통형 코어 사이에 배치된 얇은 절연시트를 도시한 도면이다.9 illustrates a thin insulating sheet disposed between a magnetic end coupler and a cylindrical core of a device according to an embodiment of the present invention.

도 10은 자기 시트재에 기초한 자기 단부 커플러의 제조를 도시한 도면이다.Fig. 10 is a drawing showing the manufacture of the magnetic end coupler based on the magnetic sheet material.

도 11은 자기 물질 스트랜드에 기초한 자기 단부 커플러의 제조를 위한 토러스를 도시한 도면이다.11 shows a torus for the manufacture of a magnetic end coupler based on a magnetic material strand.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 자기 단부 커플러의 제조를 위한 토러스 형상의 자기물질의 단면도이다.12 is a cross-sectional view of a torus shaped magnetic material for manufacturing a magnetic end coupler according to an embodiment of the present invention.

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 자기 단부 커플러의 입자방향 및 횡방향을 도시한 도면이다.13 is a view showing the particle direction and the transverse direction of the magnetic end coupler according to an embodiment of the present invention.

도 14는 본 발명의 실시예에 따른 파이프 요소와 일치하도록 조절되는 형상을 갖는 자기 단부 커플러의 제조를 위한 토러스를 도시한 도면이다.14 illustrates a torus for the manufacture of a magnetic end coupler having a shape that is adjusted to match a pipe element according to an embodiment of the invention.

도 15는 본 발명의 실시예에 따른 자기 와이어로 제조된 토러스를 도시한 도면이다.15 illustrates a torus made of a magnetic wire according to an embodiment of the present invention.

도 16은 도 15에 도시된 토러스의 단면도이다.16 is a cross-sectional view of the torus shown in FIG. 15.

도 17은 입자 지향성 물질로 이루어진 도메인 구조물을 도시한 도면이다.17 shows a domain structure made of particle directional material.

자기 코어를 제조하기 위해 스트립 시트재가 사용된다. 이들 코어는 예컨대, 시트를 압연하여 실린더 형태로 만들거나 여러 장의 시트를 함께 적층한 다음, 상기 코어를 형성할 요소들을 절단하여 제조될 수 있다. "압연(rolled)" 코어를 생산하는데 사용되는 소재에 적어도 두 가지 방향, 예컨대 압연방향("RD") 및 축방향("AD")을 한정할 수 있다.Strip sheet material is used to produce the magnetic core. These cores can be produced, for example, by rolling the sheets into a cylinder or by stacking several sheets together and then cutting the elements that will form the cores. The material used to produce the "rolled" core can define at least two directions, such as the rolling direction ("RD") and the axial direction ("AD").

도 1 및 도 2는 각각 자기물질 시트 및 압연 코어를 도시한 도면이다. 도 1 및 도 2에는 압연방향 및 축방향(RD,AD)이 도시되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 압연 코어의 압연방향은 실린더의 원주를 따라 진행되며 상기 축방향은 실린더 축과 일치한다.1 and 2 show a magnetic sheet and a rolled core, respectively. 1 and 2, the rolling direction and the axial direction RD and AD are shown. As shown in Figure 2, the rolling direction of the rolling core runs along the circumference of the cylinder and the axial direction coincides with the cylinder axis.

자기물질의 방향에 따라 가변하는 자기특성을 갖는 물질을 이방성 물질이라 한다. 도 3 및 도 4는 입자 지향성 이방성 물질 시트에서 한정되는 방향을 도시하고 있다. 입자 지향성 ("GO") 물질은 최종 시트의 가열 및 냉각과정과 함께 여러 단계를 통해 롤러들 사이에 물질 덩어리를 압연시켜 제조된다. 이 제조과정 중에, 상기 물질은 절연층으로 피복되고, 이로 인해, 상기 물질의 도메인 감소 및 그에 따른 손실 감소에 영향을 미친다. 이 물질 변형과정의 결과로서, 입자 (및 그에 따른 자기 도메인)이 주로 한쪽 방향으로 배향되는 물질이 생성된다. 투자율은 이 방향으로 최대치에 도달한다. 일반적으로, 이 방향을 GO(입자 지향성) 방향이라 지칭한다. 상기 GO 방향에 직각인 방향을 횡방향("TD")이라 지칭한다. 예컨대, UNISIL 및 UNISIL-H는 자기 이방성 물질의 유형에 속한다. 일 실시예서, 상기 입자 지향성 물질은 상기 횡방향으로의 회전에 유용한 실제로 높은 도메인 비율을 제공한다. 그 결과, 이 물질은 낮은 손실을 갖게 되고, 상기 횡방향 TD의 제어 자기장의 적용을 통해 입자 지향성 방향으로의 투자율 제어의 향상을 허용한다.Materials having magnetic properties that vary depending on the direction of the magnetic material are called anisotropic materials. 3 and 4 show the directions defined in the sheet of particle oriented anisotropic material. Particle directivity ("GO") materials are made by rolling a mass of material between rollers through several steps with the heating and cooling of the final sheet. During this manufacturing process, the material is covered with an insulating layer, which affects the reduction of the domain of the material and thus the loss. As a result of this material deformation process, a material is produced in which the particles (and thus the magnetic domains) are mainly oriented in one direction. Permeability reaches its maximum in this direction. This direction is generally referred to as the GO (particle directivity) direction. The direction perpendicular to the GO direction is referred to as the transverse direction ("TD"). For example, UNISIL and UNISIL-H belong to the type of magnetic anisotropic material. In one embodiment, the particle directing material provides a substantially high domain ratio useful for rotation in the transverse direction. As a result, this material has a low loss and allows for improved permeability control in the particle directivity direction through the application of the control magnetic field of the transverse TD.

이방성 물질의 다른 유형으로는 비결정성 합금(armorphous alloys)을 들 수 있다. 이들 모든 유형의 이방성 물질의 공통 특성은, "용이한(easy or soft)" 자화방향(고 투자율) 및 "곤란한(difficult or hard)" 자화방향(저 투자율)을 한정할 수 있다는 점이다. 고 투자율 방향으로의 자화는 도메인 벽 이동(domain wall motion)에 의해 달성되는 반면, 저 투자율 방향으로의 자화는 자기장 방향의 도메인 자화의 회전에 의해 달성된다. 그 결과, 고 투자율 방향으로는 정방형의 m-h 루프가 생성되고, 저 투자율 방향으로는 선형의 m-h 루프가 생성된다 (여기서, m은 자기장 강도 h의 함수로서 자기 편극(magnetic polarization)임). 또한, 일 실시 예에서, 횡방향으로의 m-h 루프는 보자력(coercivity)을 나타내지 않고 제로 잔류 자기를 갖는다. 여기서, 용어 "GO"는 고 투자율 방향을 언급할 때 사용되는 반면, 용어 횡방향 "TD"는 저 투자율 방향을 언급할 때 사용된다. 이들 용어는 입자 지향성 물질뿐만 아니라, 본 발명에 따른 코어에서 사용되는 여타의 이방성 물질 용도로 사용된다. 일 실시예에서, GO 방향 및 RD 방향은 동일한 방향이다. 또 다른 실시예에서, 상기 TD 방향과 AD 방향은 동일한 방향이다. 또 다른 실시예에서, 상기 이방성 물질은 METGLAS 자기 합금 2605SC, METGLAS 자기 합금 2605SA1, METGLAS 자기 합금 2605CO, METGLAS 자기 합금 2714A, METGLAS 자기 합금 2826MB, 및 Nanokristallin R102로 구성된 비결정성 합금 그룹으로부터 선택된다. 또 다른 실시예에서, 상기 이방성 물질은 철계 합금(iron based alloys), 코발트계 합금, 및 철-니켈계 합금으로 구성된 비결정성 합금 그룹으로부터 선택된다.Other types of anisotropic materials include amorphous alloys. A common property of all these types of anisotropic materials is that they can define "easy or soft" magnetization directions (high permeability) and "difficult or hard" magnetization directions (low permeability). Magnetization in the high permeability direction is achieved by domain wall motion, while magnetization in the low permeability direction is achieved by rotation of the domain magnetization in the magnetic field direction. The result is a square m-h loop in the high permeability direction and a linear m-h loop in the low permeability direction (where m is magnetic polarization as a function of magnetic field strength h). Also, in one embodiment, the m-h loop in the transverse direction has zero residual magnetism without exhibiting coercivity. Here, the term "GO" is used when referring to a high permeability direction, while the term lateral direction "TD" is used to refer to a low permeability direction. These terms are used for particle oriented materials as well as for other anisotropic materials used in the cores according to the invention. In one embodiment, the GO direction and the RD direction are the same direction. In another embodiment, the TD direction and the AD direction are the same direction. In another embodiment, the anisotropic material is selected from the group of amorphous alloys consisting of METGLAS magnetic alloy 2605SC, METGLAS magnetic alloy 2605SA1, METGLAS magnetic alloy 2605CO, METGLAS magnetic alloy 2714A, METGLAS magnetic alloy 2826MB, and Nanokristallin R102. In another embodiment, the anisotropic material is selected from the group of amorphous alloys consisting of iron based alloys, cobalt based alloys, and iron-nickel based alloys.

비록, 이방성 물질의 사용에 대해 설명하고 있지만, 다음과 같은 특성의 적절한 조합을 갖는 다른 물질이 사용될 수도 있다: 1) RD에서의 고 피크 자기 편극 및 투자율; 2) 저손실; 3) TD에서의 저 투자율; 4) TD에서의 저 피크 자기 편극; 및 5) 횡방향에서의 회전 자화. 표 1은 시트 스트립이 구현될 수도 있는 물질의 부분 리스트 및 본 발명의 하나 또는 그 이상의 실시예와 관련한 물질의 일부 특성을 포함하고 있다.Although the use of anisotropic materials is described, other materials with suitable combinations of the following properties may be used: 1) high peak magnetic polarization and permeability in RD; 2) low loss; 3) low permeability in TD; 4) low peak magnetic polarization at TD; And 5) rotational magnetization in the transverse direction. Table 1 contains a partial list of materials in which the sheet strips may be implemented and some properties of the materials in connection with one or more embodiments of the invention.

표 1TABLE 1

물질matter 800A/m에서의 BmaxBmax at 800 A / m 1.5T, 50Hz에서의 손실Loss at 1.5T, 50Hz 물질 유형Substance type 두께thickness Unisil-H 103-27-P5Unisil-H 103-27-P5 1.93T1.93T 0.74W/kg0.74W / kg 입자 지향성Particle directivity 0.27mm0.27mm Unisil-H 105-30-P5Unisil-H 105-30-P5 1.93T1.93T 0.77W/kg0.77W / kg 입자 지향성Particle directivity 0.30mm0.30mm NO 20 gradeNO 20 grade 1.45T1.45T 2.7W/kg2.7 W / kg 비지향성Non-directional 0.2mm0.2mm Unisil-M 140-30-S5Unisil-M 140-30-S5 1.83T1.83T 0.85W/kg
최대투자율은 대략 60000.85 W / kg
Maximum Permeability is approximately 6000 입자 지향성Particle directivity 0.3mm0.3mm Unisil 140-30-S5,
횡방향에서의 AC자화 곡선Unisil 140-30-S5,
AC magnetization curve in the transverse direction 1.4T(120A/m에서의 1.15T)1.4T (1.15T at 120A / m) 최대 투자율은 대략 800Maximum Permeability is about 800

도 5는 본 발명에 따른 가변 인덕턴스를 갖는 파이프 요소의 실시예를 도시한 것이다. 이 파이프 요소는 이방성 물질 시트를 압연하여 제조되기 때문에, 압연방향(RD), 축방향(AD), 고 투자율(GO) 방향, 및 저 투자율(TD) 방향을 한정할 수 있다. 상기 파이프 요소에서 이들 방향간의 상대적 위치가 도 5에 도시되어 있다. 상기 파이프 요소는 단면 형상이 단순히 시트가 압연되는 파이프 요소의 형상에 좌우되기 때문에 여타의 단면을 가질 수 있다. 만약, 시트가 정방형의 단면을 갖는 평행육면체 위에서 압연되면, 이 파이프 요소는 정방향의 단면을 갖게 될 것이다. 이와 마찬가지로, 타원형 단면을 갖는 파이프 위에서 압연된 시트는 타원형 단면을 갖는 파이프로 형성될 것이다. 일 실시예에서, 상기 파이프 요소는 실린더이다.5 shows an embodiment of a pipe element with variable inductance according to the invention. Since this pipe element is produced by rolling an anisotropic material sheet, it can define the rolling direction RD, the axial direction AD, the high permeability GO direction, and the low permeability TD direction. The relative position between these directions in the pipe element is shown in FIG. 5. The pipe element may have other cross sections because the cross-sectional shape simply depends on the shape of the pipe element on which the sheet is rolled. If the sheet is rolled on a parallelepiped having a square cross section, this pipe element will have a forward cross section. Likewise, a sheet rolled over a pipe having an elliptical cross section will be formed of a pipe having an elliptical cross section. In one embodiment, the pipe element is a cylinder.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제어가능 유도 장치(100)의 일부분을 도시한 개략도이다. 이 장치(100)는 자기 단부 커플러에 의해 양단부가 상호 연결되는 제 1 파이프 요소(101) 및 제 2 파이프 요소(102)를 포함한다. 도시의 명료화를 위해, 상기 자기 단부 커플러는 도면에 도시되지 않는다. 상기 제 1 및 제 2 파이프 요소(101,102) 둘레에는 이들 파이프 요소의 축에 수직인 권선축을 갖는 제 1 권선(103)이 감겨져 있다. 작동시 이 제 1 권선에 의해 발생하는 자기장(Hf,Bf)은 상기 파이프 요소의 원주를 따른 방향, 즉 상기 파이프 요소의 축에 대해 환상의 방향을 갖게 될 것이다. 상기 제 2 파이프 요소(102) 둘레에는 이들 파이프 요소의 축에 평행한 권선축을 갖는 제 2 권선(104)이 감겨져 있다. 작동시 이 제 2 권선에 의해 발생하는 자기장(Hs,Bs)은 상기 파이프 요소의 축에 평행한 방향, 즉 상기 파이프 요소의 축에 대한 축방향을 갖게 될 것이다. 일 실시예에서, 상기 제 2 권선(104)의 권선축은 상기 파이프 요소의 축과 동일하다. 또 다른 실시예에서, 상기 파이프 요소들의 축은 상호 일치하지 않는다.6 is a schematic diagram illustrating a portion of a controllable induction device 100 according to an embodiment of the present invention. The device 100 comprises a first pipe element 101 and a second pipe element 102, both ends of which are interconnected by magnetic end couplers. For clarity of illustration, the magnetic end coupler is not shown in the figure. Around the first and second pipe elements 101, 102 are wound a first winding 103 having a winding axis perpendicular to the axis of these pipe elements. In operation the magnetic fields Hf, Bf generated by this first winding will have a direction along the circumference of the pipe element, ie an annular direction with respect to the axis of the pipe element. Around the second pipe element 102 is wound a second winding 104 having a winding axis parallel to the axis of these pipe elements. In operation, the magnetic fields Hs, Bs generated by this second winding will have a direction parallel to the axis of the pipe element, ie axially with respect to the axis of the pipe element. In one embodiment, the winding axis of the second winding 104 is the same as the axis of the pipe element. In another embodiment, the axes of the pipe elements do not coincide with each other.

만약, 도 6의 권선 및 자기장을 도 5의 압연 재질 코어와 결합한다면, 본 발명의 일 실시예에 따른 장치(100)가 형성된다. 본 실시예에서, 상기 제 1 권선(103)에 의해 발생한 자기장(Hf,Bf)의 방향(즉, GO, RD 방향)에서의 투자율은 상기 제 2권선(104)에 의해 발생한 자기장(Hs,Bs)의 방향(즉, TD, AD 방향)에서의 투자율 보다 상당히 높다.If the winding and magnetic field of FIG. 6 are combined with the rolled material core of FIG. 5, an apparatus 100 according to one embodiment of the invention is formed. In the present embodiment, the magnetic permeability in the direction of the magnetic fields Hf and Bf generated by the first winding 103 (that is, the GO and RD directions) is determined by the magnetic fields Hs and Bs generated by the second winding 104. ) Is significantly higher than the permeability in the direction (ie, TD, AD).

일 실시예에서, 상기 제 1 권선(103)은 주 권선을 구성하고 상기 제 2 권선(104)은 제어 권선을 구성한다. 여기서, 상기 주 자기장(Hf,Bf)은 고 투자율 방향(GO,RD)으로 발생하고, 상기 제어 자기장(Hs,Bs)은 저 투자율 방향(TD, AD)으로 발생한다. In one embodiment, the first winding 103 constitutes a main winding and the second winding 104 constitutes a control winding. Here, the main magnetic fields Hf and Bf are generated in the high permeability directions GO and RD, and the control magnetic fields Hs and Bs are generated in the low permeability directions TD and AD.

도 5 및 도 6을 참조하여 설명한 바와 같이, 상기 장치(100)를 제공하기 위해 이방성 물질이 사용될 경우 그 결과로서 최소 손실이 발생한다. 이들 결과는 상기 장치(100)가 선형 응용분야에 이용될 것인지 또는 스위칭 응용분야에 이용될 것인지의 여부에 무관하게 달성된다. 선형 응용의 경우, 상기 장치(100)는 스위치 온되고 인덕턴스로서 회로에 남게 된다. 스위칭 응용의 경우, 상기 장치(100)는 또 다른 장치를 전원에 연결하고 연결해제하는데 사용된다.As described with reference to FIGS. 5 and 6, minimal loss occurs as a result when anisotropic materials are used to provide the device 100. These results are achieved regardless of whether the apparatus 100 is used for linear applications or for switching applications. For linear applications, the device 100 is switched on and remains in the circuit as inductance. For switching applications, the device 100 is used to connect and disconnect another device from a power source.

저 손실로 인해 장치(100)는 고전력 응용분야, 예컨대 수백 kVA 내지 수 MVA 범위의 변압기를 이용할 수 있는 회로의 응용분야에 이용될 수 있다.The low loss allows the device 100 to be used in high power applications, for example in circuits that can use transformers in the range of several hundred kVA to several MVA.

수학식 44)에 도시된 바와 같이, 상기 코어의 전력 처리 능력은 고 투자율에서의 최대 차단전압 Ub 및 제어 투자율의 최소값에서의 최대 자화전류 Im에 좌우된다.As shown in Equation 44, the power processing capability of the core depends on the maximum breaking voltage Ub at high permeability and the maximum magnetizing current Im at the minimum value of the control permeability.

Ps = UbㆍIm 44)Ps = UbIm 44)

상기 자화전류 및 차단전압이 자기장 밀도 Bm의 함수로서 표현하면, 피상 전력(apparent power) Ps는 다음과 같이 표현될 수 있다:If the magnetizing current and the blocking voltage are expressed as a function of the magnetic field density Bm, the apparent power Ps can be expressed as follows:

Ps = πㆍf ㆍBm2ㆍVj/μ0ㆍμr 45)Ps = π and f 2 and Bm and Vj / μ 0 and μ r 45)

여기서, Vj는 코어의 주 자속 경로의 부피이고, μ0는 자유 공간의 투자율이고, μr는 코어의 상대 투자율이다. 수학식 45)는 전력 처리 능력이 코어의 부피 및 코어의 상대 투자율과 관련이 있다는 것을 보여준다. 매우 높은 투자율에서, 자화전류는 가장 낮은 레벨에 있게 되고, 소량의 전력만이 전도된다.Where Vj is the volume of the main flux path of the core, μ 0 is the permeability of free space, and μ r is the relative permeability of the core. Equation 45 shows that power processing capacity is related to the volume of the core and the relative permeability of the core. At very high permeability, the magnetizing current is at the lowest level and only a small amount of power is conducted.

수학식 45)으로 부터, 코어의 단위 부피당 피상 전력 Ps은 상대 투자율 μr 과 관련이 있다는 것을 명백히 알 수 있다. 두 개의 유사한 코어에서 제 1 코어의 최소상대 투자율이 제2 코어의 최소 상대 투자율의 절반에 해당하는 경우, 상기 제 1 코어의 피상 전력은 상기 제 2 코어의 두 배가 크다. 따라서, 주어진 코어 부피의 전력 처리 능력은 상기 코어 부피의 최소 상대 투자율에 의해 제한된다.From Eq. 45), it is clear that the apparent power Ps per unit volume of the core is related to the relative permeability μ r . If the minimum relative permeability of the first core corresponds to half of the minimum relative permeability of the second core in two similar cores, the apparent power of the first core is twice as large as the second core. Thus, the power handling capability of a given core volume is limited by the minimum relative permeability of that core volume.

따라서, 일 실시예에서, 자기 단부 커플러의 부피는 주 코어 부피의 대략 10~20%이지만, 한편으로 자기 단부 커플러의 부피는 상기 코어의 구성과 필요한 전력 처리 능력에 따라 상기 주 코어의 1/2 또는 1/4 로 더 감소될 수 있다. 금번 일 실시예에서, 자기 단부 커플러의 부피는 주 코어 부피의 5~10%이다. 또 다른 실시예에서, 상기 자기 단부 커플러의 부피는 상기 주 코어 부피의 2.5~5%이다.Thus, in one embodiment, the volume of the magnetic end coupler is approximately 10-20% of the main core volume, while the volume of the magnetic end coupler is one half of the main core depending on the configuration of the core and the required power handling capability. Or 1/4 more. In one embodiment, the volume of the magnetic end coupler is 5-10% of the main core volume. In another embodiment, the volume of the magnetic end coupler is 2.5-5% of the main core volume.

입자 지향성 (GO) 적층 구조물에서 자화 곡선 및 히스테리 손실에 관한 새로운 현상학적 이론(phenomenological theory)은 Fiorillo를 포함한 공동저자들이 작성하여 2002년 5월 IEEE 자기 학회지 Vol.38, No.3에 발표한 바 있는 "입자 지향성 Fe-Si에서 자화곡선, 히스테리시스 루프 및 방향손실의 총체적 모델(Comprehensive Model of Magnetization Curve, Hysteresis Loops, and Looses in Any Direction in Grain-Oriented Fe-Si)"이라는 제목의 논문에 설명되어 있다. Fiorillo를 포함한 공동저자들은 횡방향의 자화로 전개되는 부피가 압연방향의 자화용으로 점유된다는 사실의 이론적 및 실험적 증거를 제공한다. 따라서, 이 논문은 자기장에 의해 한쪽 방향의 투자율을 또 다른 방향으로 제어할 수 있다는 사실을 증명해주고 있다.A new phenomenological theory of magnetization curves and hysteresis losses in particle-oriented (GO) laminates was prepared by co-authors, including Fiorillo, and published in IEEE 2002 Vol.38, No.3. Described in the paper entitled "Comprehensive Model of Magnetization Curve, Hysteresis Loops, and Looses in Any Direction in Grain-Oriented Fe-Si" have. Co-authors, including Fiorillo, provide theoretical and experimental evidence of the fact that the volume developed in the transverse magnetization is occupied for the magnetization in the rolling direction. Thus, this paper demonstrates that magnetic field allows permeability in one direction to be controlled in another.

또한, Fiorillo를 포함한 공동저자들은 GO 물질의 처리 모델을 제공해준다. 예컨대, 이들 저자들은 GO 적층 구조물에서 임의 방향으로 자화곡선, 히스테리시스 루프 및 에너지 손실을 포함하는 모델을 제시하고 있다. 이 모델은 단결정 근사(법)(single crystal approximation)에 기초하고, 자기장이 TD를 따라 인가될 때 복잡한 방식으로 도메인이 전개된다는 사실을 설명해주고 있다. 도 17을 참조하면, GO 시트는 기본적으로 RD를 따라 배향하는 180도 도메인 벽의 패턴을 포함한다. 소자 상태(demagnetized state)(도 17a)는 [001] 및 [001]을 따라 배향하는 자화 Js에 그 특징이 있다. 자기장이 TD에 인가되면(도 17), 기본적인 180도 도메인은 90도 도메인 벽 공정(domain wall processes)을 통해 [100] 및 [010]을 따라 배향하는 자화를 갖는 (즉, 적층 구조물 평면에 대해 45도 각도를 형성하는) 벌크 도메인(bulk domains) 패턴으로 변형된다. 이 새로운 도메인 구조물이 부분 샘플 부피를 차지하면, 거시적 자화값(macroscopic magnetization value)은 다음과 같다:Co-authors, including Fiorillo, also provide a treatment model for GO materials. For example, these authors present a model that includes magnetization curves, hysteresis loops, and energy losses in arbitrary directions in GO laminate structures. The model is based on a single crystal approximation and illustrates the fact that domains develop in a complex way when a magnetic field is applied along the TD. Referring to FIG. 17, the GO sheet basically includes a pattern of 180 degree domain walls oriented along the RD. The demagnetized state (FIG. 17A) is characterized by magnetization Js oriented along [001] and [001]. When a magnetic field is applied to the TD (FIG. 17), the basic 180 degree domain has magnetizations oriented along [100] and [010] via 90 degree domain wall processes (ie, with respect to the laminate structure plane). It is transformed into a pattern of bulk domains (which form a 45 degree angle). If this new domain structure occupies a partial sample volume, then the macroscopic magnetization value is:

Figure 112006018491913-pct00001
46)
Figure 112006018491913-pct00001
46)

J90 = TD에서의 자화J 90 = magnetization at TD

Js = RD에서의 자화Js = magnetization in RD

V90= 부분 샘플 부피V 90 = partial sample volume

자화과정의 종료시에 얻을 수 있는 최대 자화는 J90 = 1.42 Telsa이고, 도메인의 모먼트 회전에 의해 추가 증가값이 얻어진다.The maximum magnetization attained at the end of the magnetization process is J 90 = 1.42 Telsa, and further increase is obtained by moment rotation of the domain.

또한, Fiorillo를 포함한 공동저자들은 90도 도메인의 성장으로 인해 180도도메인에 의해 점유된 샘플의 부피가 감소된다는 것을 보여준다. 따라서, 압연방 향에서 인가되는 자기장의 투자율 또는 자속 전도가 제어 자기장 및 횡방향에서의 제어 도메인 변위에 의해 제어될 수 있다.Co-authors, including Fiorillo, also show that the growth of the 90 degree domain reduces the volume of the sample occupied by the 180 degree domain. Thus, the magnetic permeability or magnetic flux conduction of the magnetic field applied in the rolling direction can be controlled by the control magnetic field and the control domain displacement in the transverse direction.

GO 스틸의 횡방향에서의 자화 거동(magnetization behavior)은 Hubert를 포함한 공동저자들에 의해 Springer 2000, 416-417쪽 및 532-533쪽에 실린 "자기 도메인(Magnetic Domain)" 에 설명되어 있다. 압연방향에서 투자율을 제어하기 위한 횡방향에서의 도메인 변위의 제어는, 자기장이 180도 벽에 수직으로 인가될 때 180도 벽의 이동이 방지되기 때문에 가장 바람직하다. 따라서, 주 자기장은 이미 TD 자화 부피에서 직각인 제어 자기장에 영향을 미치지 않는다.The magnetization behavior in the transverse direction of GO steels is described by Co-authors, including Hubert, in "Magnetic Domains" published in Springer 2000, pages 416-417 and 532-533. The control of the domain displacement in the transverse direction for controlling the permeability in the rolling direction is most preferable because the movement of the 180 degree wall is prevented when the magnetic field is applied perpendicular to the 180 degree wall. Thus, the main magnetic field does not affect the control magnetic field which is already perpendicular to the TD magnetization volume.

GO 방향 및 TD의 자화 메카니즘이 상이한 GO 스틸과 대조적으로, 비지향성 스틸의 자화는 주로 180도 도메인으로 구성된다. 따라서, 부피의 제어는 비지향성 스틸의 주 자기장 및 제어 자기장에 의해 연속적으로 영향을 받는다.In contrast to GO steels, which differ in the magnetization mechanism of the GO direction and the TD, the magnetization of non-oriented steels consists mainly of 180 degree domains. Thus, the control of volume is continuously influenced by the main and control magnetic fields of the non-directional steel.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 장치(100)를 도시한 것이다. 도 7은 제 1 파이프 요소(101), 제 1 권선(103), 및 자기 단부 커플러(105,106)를 도시하고 있다. 상기 파이프 요소의 자기물질의 이방성 특성은 이미 앞에서 설명되었고, 압연방향(RD)에서 용이한 자화 방향(GO)을 갖는 물질로 구성된다.7 shows an apparatus 100 according to an embodiment of the invention. FIG. 7 shows a first pipe element 101, a first winding 103, and magnetic end couplers 105, 106. The anisotropic property of the magnetic material of the pipe element has already been described above and consists of a material having an easy magnetization direction GO in the rolling direction RD.

상기 파이프 요소들은 GO 재질로 구성된 시트를 압연시켜 제조된다. 일 실시예에서, 상기 GO 재질은 예컨대, Cogent's Unihil HM105-30P5와 같은 최소 손실을 갖는 최고 품질의 스틸이다. The pipe elements are made by rolling a sheet made of GO material. In one embodiment, the GO material is a steel of the highest quality with a minimum loss such as, for example, Cogent's Unihil HM105-30P5.

횡방향에서의 GO 스틸의 투자율은 소재에 따라 GO 방향에서의 투자율의 약 1~10%이다. 그 결과, 횡방향에서 자기장을 발생시키는 권선의 인덕턴스는 GO 방향 에서 자기장을 발생시키는 주 권선의 인덕턴스의 1-10%에 불과하고, 이때 이들 두 개 권선은 동일한 권선수를 갖게 된다. 이 같은 인덕턴스 비율은 주권선에 의해 발생한 자기장의 방향에서의 투자율에 대해 높은 제어도(high degree of control)를 허용한다. 또한, 횡방향에서의 제어 자속을 통해, 피크 자기 편극은 GO 방향에서 보다 약 20% 낮다. 그 결과, 본 발명의 실시예에 따른 장치의 자기 단부 커플러는 주 자속(main flux) 또는 제어 자속(control flux)에 의해 포화되지 않고, 항상 재질 내부에 제어 자기장을 집중시킬 수 있다.The permeability of GO steel in the transverse direction is about 1 to 10% of the permeability in the GO direction, depending on the material. As a result, the inductance of the windings generating the magnetic field in the transverse direction is only 1-10% of the inductance of the main windings generating the magnetic field in the GO direction, where these two windings have the same number of turns. This inductance ratio allows a high degree of control over the permeability in the direction of the magnetic field generated by the sovereign. Also, through the control flux in the transverse direction, the peak magnetic polarization is about 20% lower than in the GO direction. As a result, the magnetic end coupler of the device according to the embodiment of the present invention is not saturated by the main flux or the control flux, and can always concentrate the control magnetic field inside the material.

와전류 및 제어 자기장을 위한 제 2 폐쇄 경로를 방지하기 위해, 일 실시예에서는, 절연층이 시트재의 인접층들 사이에 삽입배치된다. 이 절연층은 사기 시트재 표면의 코팅재로서 도포된다. 일 실시예에서, 상기 절연물질은 MAGNETITE 및 MAGNETITE-S로 구성되는 그룹으로부터 선택된다. 그러나, 렘브란틴 락 게엠베하(Rembrandtin Lack Ges.m.b.H)에서 제조한 C-5 및 C-6등과 같은 다른 절연물질이 이용될 수도 있는데, 이 경우 이들 물질은 제조공정을 견디기에 기계적으로 충분히 강해야 함은 물론, 인접한 호일 층 사이에 전기적 단락을 방지하기 위해 충분한 기계적 강도를 가져야 한다. 또한, 응력완화 어닐링(stress relieving annealing) 및 주입형 알루미늄 실링(poured aluminum sealing)의 적합성(suitability)은 절연물질의 유리한 특성이다. 일 실시예에서, 상기 절연물질은 크롬이 없는 유기/무기 혼합계를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 이 절연물질은 무기 충전제 및 염료를 포함하고 있고 열적으로 안정된 유기 중합체(organic polymer)를 포함한다.In order to prevent the second closed path for the eddy current and the control magnetic field, in one embodiment, an insulating layer is interposed between adjacent layers of sheet material. This insulating layer is applied as a coating material on the surface of the frying sheet material. In one embodiment, the insulating material is selected from the group consisting of MAGNETITE and MAGNETITE-S. However, other insulating materials such as C-5 and C-6 manufactured by Rembrandtin Lack Ges.mbH may be used, in which case they must be mechanically strong enough to withstand the manufacturing process. In addition, it must have sufficient mechanical strength to prevent electrical shorts between adjacent foil layers. In addition, the suitability of stress relieving annealing and poured aluminum sealing is an advantageous property of the insulating material. In one embodiment, the insulating material comprises an organic / inorganic mixed system free of chromium. In yet another embodiment, the insulator includes an inorganic filler and a dye and comprises a thermally stable organic polymer.

도 8은 본 발명에 따른 장치(100)의 단면도이다. 본 실시예에서, 상기 제 1 파이프 요소(101)는 제 1 파이프 층의 제 1 층과 제 2 층 사이에 위치하는 파이프 요소의 축방향으로 갭(107)을 포함하고 있다. 이 갭(107)의 주 기능은 재질의 부피 및 전력 처리 능력을 특정 응용분야에 적응시키는 것이다. 코어의 장방향으로 에어갭이 존재함으로써, 코어의 잔류자기가 감소될 것이다. 그 결과, 코어의 투자율이 제어 권선의 전류에 의해 저하될 때 주 권선의 전류의 고조파 성분(harmonic contents)이 감소될 것이다. 상기 제 1 파이프 요소의 두 개 부분 사이에의 갭(107)에는 얇은 절연층이 배치된다. 본 실시예에서, 자기 단부 커플러는 두 개 부분으로 분할되지 않는다.8 is a cross-sectional view of an apparatus 100 according to the present invention. In this embodiment, the first pipe element 101 comprises a gap 107 in the axial direction of the pipe element located between the first and second layers of the first pipe layer. The main function of this gap 107 is to adapt the volume and power handling capabilities of the material to a particular application. By the presence of an air gap in the longitudinal direction of the core, the residual magnetism of the core will be reduced. As a result, the harmonic contents of the current of the main winding will be reduced when the permeability of the core is lowered by the current of the control winding. A thin insulating layer is arranged in the gap 107 between the two parts of the first pipe element. In this embodiment, the magnetic end coupler is not divided into two parts.

도 9 내지 도 16은 자기 단부 커플러의 상이한 실시예에 관한 것이다. 일 실시예에서, 상기 자기 단부 커플러에 사용되는 재질은 이방성 재질이다. 본 실시예에서, 상기 자기 단부 커플러는 제 1 권선(103)에 의해 발생하는 주 자기장 Hf을 위한 곤란한 자화(저 투자율) 경로를 제공한다. 제 2 권선(104)(도 7에 미도시)에 의해 발생하는 상기 제어 자기장 Hs는 상기 자기 단부 커플러의 고 투자율 및 상기 파이프 요소의 저 투자율을 갖는 경로와 접할 것이다.9-16 relate to different embodiments of magnetic end couplers. In one embodiment, the material used for the magnetic end coupler is an anisotropic material. In this embodiment, the magnetic end coupler provides a difficult magnetization (low permeability) path for the main magnetic field Hf generated by the first winding 103. The control magnetic field Hs generated by the second winding 104 (not shown in FIG. 7) will be in contact with a path having a high permeability of the magnetic end coupler and a low permeability of the pipe element.

상기 자기 단부 커플러 또는 제어 자속 커넥터는 GO 방향에서의 제어 자기장 및 횡방향에서의 주 자기장을 갖는 자기물질로 이루어진 GO 시트 금속 또는 와이어로 제조될 수 있다. 이 와이어는 단일 와이어 또는 스트랜드 와이어가 될 수도 있다.The magnetic end coupler or control magnetic flux connector may be made of GO sheet metal or wire made of a magnetic material having a control magnetic field in the GO direction and a main magnetic field in the transverse direction. This wire may be a single wire or strand wire.

일 실시예에서, 자기 단부 커플러는 GO 스틸로 이루어짐으로써, TD에서의 파이프 요소 또는 실린더 코어가 파이프 요소를 통해 제어 자속을 집중시키기 전에 단부 커플러는 포화되지 않는다. 또 다른 실시예에서, 자기 커플러는 순수 철로 이루어진다.In one embodiment, the magnetic end coupler is made of GO steel so that the end coupler is not saturated before the pipe element or cylinder core in the TD concentrates the control flux through the pipe element. In another embodiment, the magnetic coupler is made of pure iron.

이하에서는, 도 7에 해당하는 장치의 실시예의 단부 커플러에서의 자기장 거동에 대해 설명하기로 한다. 초기에, 즉 상기 제 2 권선 또는 제어 권선(104)이 동작되지 않을 때에는, 자기 단부 커플러의 주 자기장 방향(TD)의 매우 낮은 투자율로 인해, 주 자기장 Hf의 매우 작은 부분(거의 0.04~0.25%)만이 자기 단부 커플러의 부피속으로 들어간다. 상기 주 자기장 방향 Hf,TD의 투자율은 사용된 재질 및 구성에 따라 단부 커플러를 통해 8~50이 된다. 그 결과, 주 자속 Bf은 파이프 요소 또는 실린더 코어 (101,102)의 부피속으로 들어간다. 또한, 상기 주 자속의 집중화로 인해 주 코어(101,102)의 투자율은 거의 10으로 하향 조절될 수 있다.In the following, the magnetic field behavior in the end coupler of the embodiment of the device corresponding to FIG. 7 will be described. Initially, ie when the second winding or the control winding 104 is not operated, due to the very low permeability of the main magnetic field direction TD of the magnetic end coupler, a very small portion of the main magnetic field Hf (almost 0.04 to 0.25%) Only into the volume of the magnetic end coupler. The permeability of the main magnetic field direction Hf, TD is 8 to 50 through the end coupler depending on the material and configuration used. As a result, the main magnetic flux Bf enters the volumetric flow of the pipe element or the cylinder cores 101, 102. In addition, due to the concentration of the main magnetic flux, the magnetic permeability of the main cores 101 and 102 can be adjusted to about 10.

제어 자속 경로(도 6 및 도 7의 Bs)는 파이프 요소(101,102) 중 한 파이프 요소의 코어벽 내부에서 축방향으로 상향이동하고 나머지 다른 파이프 요소의 코어벽 내부에서는 하향이동하며, 동심 파이프 요소(101,102)의 각 단부에서 자기 단부 커플러(105,106)에 의해 폐쇄된다.The control flux path (Bs of FIGS. 6 and 7) moves axially up inside the core wall of one of the pipe elements 101, 102 and down inside the core wall of the other pipe element. At each end of 101,102 it is closed by magnetic end couplers 105,106.

제어 자속(B)은 상기 자기 단부 커플러(105,106)사이의 얇은 절연시트(108)에 의해 제공된 매우 작은 에어갭, 및 원통형 코어의 원형 단부영역을 갖는다(도 9). 이것은 상기 제 1 및 제 2 파이프 요소(101,102) 및 자기 단부 커플러(105,106)에 의해 형성된 "권선"을 통해 상기 제 1 권선(103)으로부터 변압기 작용을 위한 폐쇄 전류 경로의 생성을 방지하는데 중요하다.Control magnetic flux B has a very small air gap provided by the thin insulating sheet 108 between the magnetic end couplers 105, 106, and a circular end region of the cylindrical core (FIG. 9). This is important to prevent the generation of a closed current path for transformer action from the first winding 103 via the "winding" formed by the first and second pipe elements 101, 102 and the magnetic end couplers 105, 106.

전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 단부 커플러는 여러 장 의 자기물질로 된 시트(적층 구조물)로 이루어진다. 금번 실시예는 도 10 내지 도 14에 도시되어 있다. 도 10은 GO 시트 스틸로 이루어진 자기 단부 커플러 및 상기 파이프 요소(101,102)를 도시하고 있다. 상기 자기 단부 커플러(105)의 각각의 부분[예컨대, 세그먼트 (105a,105b)]는 방사상 내향 단부(110)로부터 방사상 외향 단부(112)로 진행함에 따라 폭이 차차 넓어지고, 이 경우 상기 방사상 내향 단부(110)는 상기 방사상 외향 단부(112) 보다 더 좁아진다. 상기 단부 커플러의 각 세그먼트(105a,105b)에 적용되는 방향 GO 및 TD가 도 10에 도시되어 있다. 도 10의 좌우측상에 있는 단부 커플러(105)의 일 부분이 제거되어 내측 코어(102) 및 외측 코어(101)의 시트 단부(114)가 보이게 된다. 도 11은 두 개 부분으로 절단될 때 자기 단부 커플러를 제공하는 토러스 형상 부재(116)를 도시한 것이다. 도 12는 자기물질로 이루어진 시트(예컨대 적층 구조물)(105)의 상대위치 및 토러스의 단면을 도시한 것이다. 도 12 및 도 13은 주 자기장의 방향과 일치하는 자기 단부 커플러의 GO 방향을 도시한 것이다. 도 14는 자기 커플러 세그먼트(105a)의 크기 및 형상이 어떻게 조절되어 상기 커플러가 제 1 파이프 요소(101)(원통형의 외측코어)와 제 2 파이프 요소(102)(원통형의 내측코어)의 각 단부간의 연결을 보장해주는지를 보여준다. 도 14에는, 방사상 내향 단부(110)는 방사상 외향 단부(112) 보다 폭이 좁다. As described above, the magnetic end coupler according to the embodiment of the present invention is composed of sheets of a magnetic material (laminated structure). This embodiment is shown in FIGS. 10-14. 10 shows a magnetic end coupler made of GO sheet steel and the pipe elements 101, 102. Each portion of the magnetic end coupler 105 (eg, segments 105a and 105b) gradually widens as it progresses from the radially inward end 110 to the radially outward end 112, in which case the radial inwardly. End 110 is narrower than radially outward end 112. The directions GO and TD applied to each segment 105a, 105b of the end coupler are shown in FIG. A portion of the end coupler 105 on the left and right sides of FIG. 10 is removed so that the seat end 114 of the inner core 102 and outer core 101 are visible. FIG. 11 shows a torus shaped member 116 which provides a magnetic end coupler when cut into two parts. 12 shows the cross section of the torus and the relative position of the sheet (e.g., laminated structure) 105 made of magnetic material. 12 and 13 show the GO direction of the magnetic end coupler coinciding with the direction of the main magnetic field. 14 shows how the size and shape of the magnetic coupler segment 105a is adjusted so that the coupler is at each end of the first pipe element 101 (cylindrical outer core) and the second pipe element 102 (cylindrical inner core). Shows whether the connection is guaranteed. In FIG. 14, the radially inward end 110 is narrower than the radially outward end 112.

본 발명의 또 다른 실시예에서는, 도 15에 도시된 바와 같이, 자기 와이어를 이용하여 동일한 유형의 세그먼트가 만들어진다. 자기물질로 이루어진 스트랜드 또는 단일 와이어를 이용하여 단부 커플러가 제조된다. 자기물질에 의해 형성된 토로이달 형상(toroidal shape)은 도 15의 단면 A-A에 의해 표시된 두 개 부분으로 절단된다. 도 16은 자기 와이어의 단부들이 자기장 Hf를 위한 입구 및 출구 영역을 어떻게 제공하는지를 도시한 것이다. 이때, 각각의 와이어는 자기장 Hf의 경로를 제공한다.In another embodiment of the present invention, as shown in FIG. 15, segments of the same type are made using magnetic wires. End couplers are made using a single wire or strand of magnetic material. The toroidal shape formed by the magnetic material is cut into two parts indicated by cross section A-A of FIG. 15. 16 shows how the ends of the magnetic wire provide the inlet and outlet regions for the magnetic field Hf. Each wire then provides a path for the magnetic field Hf.

본 명세서에서 설명된 장치의 수정, 변형 및 기타 다른 구현은 본 발명의 사상 및 범위에서 일탈함이 없이 당업자에 의해 가능하다. 따라서, 본 발명은 예시된 전술한 설명에 의해 한정되지 않고 이하의 특허청구의 범위의 사상 및 범위에 의해 한정되어야 한다. Modifications, variations and other implementations of the devices described herein are possible by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the invention is not to be limited by the foregoing description, but rather should be limited by the spirit and scope of the following claims.

상기 제어가능 유도장치에 의해 처리되는 전력량을 증가하기 위해, 코어는 적층시트 스트립 재질로 제조될 수 있다. 또한, 이것은 투자율의 급속한 변화가 요구되는 스위칭 응용에서 유리할 것이다.In order to increase the amount of power processed by the controllable induction device, the core may be made of a laminated sheet strip material. This would also be advantageous in switching applications where rapid changes in permeability are required.

Claims (33)

이방성 물질을 포함하는 제1 자기 파이프 요소(101), 이방성 물질을 포함하며 상기 제1 자기 파이프 요소(101)와 서로 동축(coaxial) 및 동심(concentric) 관계에 있는 제2 자기 파이프 요소(102), 상기 제1 자기 파이프 요소(101) 및 상기 제2 자기 파이프 요소(102)의 양 단부에서 각각 상기 제1 자기 파이프 요소(101)와 상기 제2 자기 파이프 요소(102)를 연결하는 자기 단부 커플러(105, 106);A first magnetic pipe element 101 comprising an anisotropic material, a second magnetic pipe element 102 comprising an anisotropic material and in a coaxial and concentric relationship with the first magnetic pipe element 101. Magnetic end couplers connecting the first magnetic pipe element 101 and the second magnetic pipe element 102 at both ends of the first magnetic pipe element 101 and the second magnetic pipe element 102, respectively. (105, 106); 상기 제1 자기 파이프 요소(101) 및 상기 제2 자기 파이프 요소(102)의 둘레에 감겨져 있는 제 1 권선(103); 및A first winding (103) wound around the first magnetic pipe element (101) and the second magnetic pipe element (102); And 상기 제1 자기 파이프 요소(101) 및 상기 제2 자기 파이프 요소(102) 가운데 적어도 하나의 자기 파이프 요소의 둘레에 감겨져 있는 제 2 권선(104);을 포함하여 구성되며,And a second winding 104 wound around at least one of the first magnetic pipe element 101 and the second magnetic pipe element 102. 상기 제 1 권선(103)의 권선축은 상기 제1 자기 파이프 요소(101) 및 상기 제2 자기 파이프 요소(102) 가운데 적어도 하나의 자기 파이프 요소의 축에 수직으로 배열되고,The winding axis of the first winding 103 is arranged perpendicular to the axis of at least one magnetic pipe element of the first magnetic pipe element 101 and the second magnetic pipe element 102, 상기 제 2 권선(104)의 권선축은 상기 제1 자기 파이프 요소(101) 및 상기 제2 자기 파이프 요소(102)의 공통의 축과 일치하고,The winding axis of the second winding 104 coincides with a common axis of the first magnetic pipe element 101 and the second magnetic pipe element 102, 상기 제 1 권선(103)은 여자시에, 제 1 투자율 방향과 일치하는 제 1 방향으로 자기장을 발생시키고,The first winding 103, upon excitation, generates a magnetic field in a first direction coinciding with the first permeability direction, 상기 제 2 권선(104)은 여자시에, 제 2 투자율 방향과 일치하는 제 2 방향으로 자기장을 발생시키며, The second winding 104, upon excitation, generates a magnetic field in a second direction coinciding with the second permeability direction, 상기 제 1 투자율은 상기 제 2 투자율보다 높고,The first permeability is higher than the second permeability, 상기 자기 단부 커플러(105, 106)는 이방성 물질로 이루어지고, 상기 제 1 권선(103)에 의해 발생한 자기장에 저 투자율 경로를 제공하고 상기 제 2 권선(104)에 의해 발생한 자기장에 고 투자율 경로를 제공하는 것을 특징으로 하는 제어가능 인덕터.The magnetic end coupler 105, 106 is made of anisotropic material and provides a low permeability path to the magnetic field generated by the first winding 103 and provides a high permeability path to the magnetic field generated by the second winding 104. A controllable inductor characterized in that it provides. 제 1항에 있어서, 상기 이방성 물질은 입자 지향성 실리콘 스틸과 도메인 제어 고 투자율 입자 지향성 실리콘 스틸로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징 으로 하는 제어가능 인덕터.2. The controllable inductor of claim 1, wherein the anisotropic material is selected from the group consisting of grain oriented silicon steel and domain controlled high permeability grain oriented silicon steel. 삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 제1 자기 파이프 요소(101) 및 상기 제2 자기 파이프 요소(102)의 에지부와 상기 단부 커플러(105, 106) 사이에 배치되는 절연시트(108)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 제어가능 인덕터.Further comprising an insulating sheet (108) disposed between the edge portions of the first magnetic pipe element (101) and the second magnetic pipe element (102) and the end couplers (105, 106). Controllable inductor, characterized in that. 제 1항에 있어서, 상기 자기 단부 커플러(105, 106)의 부피는 상기 제1 자기 파이프 요소(101) 및 상기 제2 자기 파이프 요소(102)의 부피의 10~20%인 것을 특징으로 하는 제어가능 인덕터. 2. The control according to claim 1, wherein the volume of the magnetic end coupler 105, 106 is 10-20% of the volume of the first magnetic pipe element 101 and the second magnetic pipe element 102. Capable inductor. 제 1항에 있어서, 상기 자기 단부 커플러(105, 106)의 부피는 상기 제1 자기 파이프 요소(101) 및 상기 제2 자기 파이프 요소(102)의 부피의 25~50%인 것을 특징으로 하는 제어가능 인덕터.2. The control according to claim 1, wherein the volume of the magnetic end coupler 105, 106 is 25-50% of the volume of the first magnetic pipe element 101 and the second magnetic pipe element 102. Capable inductor. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 권선(103)에 의해 발생하는 자기장 방향은 상기 제1 자기 파이프 요소(101) 및 상기 제2 자기 파이프 요소(102) 가운데 적어도 하나의 자기 파이프 요소의 축에 대해 환상 방향으로 배향하는 것을 특징으로 하는 제어가능 인덕터. The magnetic field direction generated by the first winding 103 is relative to the axis of at least one magnetic pipe element of the first magnetic pipe element 101 and the second magnetic pipe element 102. A controllable inductor characterized in that it is oriented in an annular direction. 제 1항에 있어서, 상기 제 2 권선(104)에 의해 발생하는 자기장 방향은 상기 제1 자기 파이프 요소(101) 및 상기 제2 자기 파이프 요소(102) 가운데 적어도 하나의 자기 파이프 요소의 축에 대해 평행한 방향으로 배향하는 것을 특징으로 하는 제어가능 인덕터.The magnetic field direction generated by the second winding 104 is relative to the axis of at least one magnetic pipe element of the first magnetic pipe element 101 and the second magnetic pipe element 102. Controllable inductor, characterized in that it is oriented in a parallel direction. 이방성 물질을 포함하는 제1 자기 파이프 요소(101), 이방성 물질을 포함하며 상기 제1 자기 파이프 요소(101)와 서로 동축(coaxial) 및 동심(concentric) 관계에 있어서 상기 제1 자기 파이프 요소(101)와 함께 하나의 축을 정의하는 제2 자기 파이프 요소(102), 상기 제1 자기 파이프 요소(101) 및 상기 제2 자기 파이프 요소(102)의 양 단부에서 각각 상기 제1 자기 파이프 요소(101)와 상기 제2 자기 파이프 요소(102)를 연결하는 자기 단부 커플러(105, 106); 를 구비하고,A first magnetic pipe element 101 comprising an anisotropic material, the first magnetic pipe element 101 comprising an anisotropic material and in a coaxial and concentric relationship with the first magnetic pipe element 101. The first magnetic pipe element 101 at both ends of the second magnetic pipe element 102, the first magnetic pipe element 101 and the second magnetic pipe element 102, respectively, defining one axis with A magnetic end coupler (105, 106) connecting the second magnetic pipe element (102) with the other; And, 상기 제1 자기 파이프 요소(101) 및 상기 제2 자기 파이프 요소(102)의 상기 축에 평행한 제 1 방향에서 제 1 투자율을 나타내되, 상기 제 1 투자율은 상기 축에 직각인 제 2 방향에서의 제 2 투자율보다 낮고,Exhibit a first permeability in a first direction parallel to the axes of the first magnetic pipe element 101 and the second magnetic pipe element 102, wherein the first permeability is in a second direction perpendicular to the axis Lower than the second permeability of 상기 자기 단부 커플러(105, 106) 내부에는, 상기 축에 대해 환상의 방향으로 제 3 투자율이 존재하고, 상기 축에 대해 방사상의 방향으로 제 4 투자율이 존재하되, 상기 제 4 투자율은 상기 제 3 투자율 보다 더 큰 것을 특징으로 하는 자기 제어가능 인덕터용 코어.Inside the magnetic end coupler 105, 106, a third permeability exists in an annular direction with respect to the axis, and a fourth permeability exists in a radial direction with respect to the axis, wherein the fourth permeability is determined by the third permeability. A core for magnetically controllable inductors, characterized by greater than permeability. 제 9항에 있어서, 상기 제1 자기 파이프 요소(101) 및 상기 제2 자기 파이프 요소(102)는 시트 단부 및 절연물질 코팅재를 포함하는 압연 시트재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기 제어가능 인덕터용 코어용 코어. 10. The core of claim 9 wherein the first magnetic pipe element 101 and the second magnetic pipe element 102 comprise a rolled sheet material comprising a sheet end and an insulating coating. Core. 제 9항에 있어서, 상기 제 1 자기 파이프 요소(101)는 상기 축에 평행한 제 3 방향으로 제 1 층; 제 2 층; 및 갭(107)을 구비하고 있고, 상기 제 1 자기 파이프 요소(101)의 상기 제 1 층 및 상기 제 2 층은 상기 제 1 층 및 상기 제 2 층 사이에 위치하는 접합부의 절연층에 의해 상호 결합되는 것을 특징으로 하는 자기 제어가능 인덕터용 코어. 10. The device of claim 9, wherein the first magnetic pipe element (101) comprises: a first layer in a third direction parallel to the axis; Second layer; And a gap 107, wherein the first layer and the second layer of the first magnetic pipe element 101 are interconnected by an insulating layer of a junction located between the first layer and the second layer. A core for a self controllable inductor, characterized in that coupled. 제 9항에 있어서, 상기 제1 자기 파이프 요소(101) 및 상기 제2 자기 파이프 요소(102)에서 축방향으로 연장하는 에어갭을 추가로 포함하되, 상기 제 1 자기 파이프 요소(101)의 제 1 자기저항은 상기 제 2 자기 파이프 요소(102)의 제 2 자기저항과 동일한 것을 특징으로 하는 자기 제어가능 인덕터용 코어.10. The method of claim 9, further comprising an air gap axially extending from the first magnetic pipe element 101 and the second magnetic pipe element 102, wherein Wherein the first magnetoresistance is equal to the second magnetoresistance of the second magnetic pipe element (102). 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 자기 단부 커플러(105, 106)는 입자지향성(GO) 스틸이나 순수 철(iron)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기 제어가능 인덕터.2. The magnetically controllable inductor according to claim 1, wherein the magnetic end coupler (105, 106) is made of grain-oriented (GO) steel or pure iron. 제 1항 또는 제 30항에 있어서, The method of claim 1 or 30, 상기 자기 단부 커플러(105, 106)는 복수개의 세그먼트(105a, 105b)를 구비하고, 각각의 세그먼트(105a, 105b)는 방사상 외향 단부(112)와 방사상 내향 단부(110)를 가지면서, 상기 방사상 내향 단부(110)로부터 상기 방사상 외향 단부(112)로 갈수록 폭이 점차 넓어져서 상기 방사상 내향 단부(110)는 상기 방사상 외향 단부(112)보다 좁은 것을 특징으로 하는 자기 제어가능 인덕터. The magnetic end coupler 105, 106 has a plurality of segments 105a, 105b, each segment 105a, 105b having a radially outward end 112 and a radially inward end 110. The width is gradually wider from the inward end (110) to the radial outward end (112) such that the radial inward end (110) is narrower than the radial outward end (112). 제 9항에 있어서, 상기 자기 단부 커플러(105, 106)는 입자지향성(GO) 스틸이나 순수 철(iron)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기 제어가능 인덕터용 코어.10. The core of claim 9 wherein the magnetic end coupler (105, 106) is made of grain-oriented (GO) steel or pure iron. 제 9항 또는 제 32항에 있어서, 33. The method of claim 9 or 32, 상기 자기 단부 커플러(105, 106)는 복수개의 세그먼트(105a, 105b)를 구비하고, 각각의 세그먼트(105a, 105b)는 방사상 외향 단부(112)와 방사상 내향 단부(110)를 가지면서, 상기 방사상 내향 단부(110)로부터 상기 방사상 외향 단부(112)로 갈수록 폭이 점차 넓어져서 상기 방사상 내향 단부(110)는 상기 방사상 외향 단부(112)보다 좁은 것을 특징으로 하는 자기 제어가능 인덕터용 코어.The magnetic end coupler 105, 106 has a plurality of segments 105a, 105b, each segment 105a, 105b having a radially outward end 112 and a radially inward end 110. The width is gradually wider from the inward end (110) toward the radial outward end (112) such that the radial inward end (110) is narrower than the radial outward end (112).
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