KR102408264B1

KR102408264B1 - 적층형 코어 및 이를 이용한 유도 가열 장치

Info

Publication number: KR102408264B1
Application number: KR1020200128007A
Authority: KR
Inventors: 성병기; 성환진; 성환호
Original assignee: 주식회사 피에스텍
Priority date: 2019-10-01
Filing date: 2020-10-05
Publication date: 2022-06-13
Also published as: KR20210039313A

Abstract

적층형 코어 및 이를 이용한 유도 가열 장치를 개시한다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 적어도 일부가 제1방향을 따라 서로 나란하게 연장되는 한 쌍의 아암부를 포함하는 본체 코어; 아암부에 결합하도록 구성된 몸체 영역 및 몸체 영역으로부터 연장되는 권취 영역을 포함하는 한 쌍의 적층형 코어로서, 한 쌍의 적층형 코어의 권취 영역들 사이에 가열공간을 형성하는 적층형 코어; 및 권취 영역에 권취되도록 구성된 가열 코일을 포함하되, 적층형 코어는, 제1방향에 수직한 제2방향으로 적층되는 복수의 제1강판을 포함하는 제1영역 및 제1영역의 양측에 배치되며 제2방향으로 적층되는 복수의 제2강판을 포함하는 제2영역을 포함하고, 권취 영역은 제1영역의 적어도 일부 및 제2영역의 적어도 일부를 포함하고, 몸체 영역은 제1영역의 다른 적어도 일부를 포함하고, 권취 영역을 이루는 제2영역의 적어도 일부는 제1영역으로부터 멀어지는 방향으로 반원의 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 유도 가열 장치를 제공한다.

Description

적층형 코어 및 이를 이용한 유도 가열 장치{Stacked Core and Induction Heating Apparatus Using the Same}

본 개시는 적층형 코어 및 이를 이용한 유도 가열 장치에 관한 것이다.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 개시에 대한 배경정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.

금속 판재를 가열하기 위한 장치로서, 유도 가열 장치가 널리 이용되고 있다. 유도 가열 장치는, 가열 코일을 이용하여 금속 판재 내부에 유도 전류를 발생시킴으로써 금속 판재를 발열시킬 수 있다.

유도 가열 장치는, 가열 코일과 인접한 위치에 배치되는 코어를 포함할 수 있다. 코어는 코어 내부로 자기장을 집중시킴으로써, 금속 판재의 발열 효율을 향상시키고, 원하는 발열 패턴을 구현할 수 있게 된다.

한편, TF(transverse flux) 방식의 가열 코일은, 피가열부재와 자속 방향이 수직하게 배치되는 방식의 코일을 의미한다. TF 방식의 가열 코일을 이용하는 유도 가열 장치는, 자기 집중용 코어로서 내철형 코어를 이용할 수 있다. 내철형 코어는 가열 코일의 내부에 배치되는 코어를 의미한다.

도 1에서는 종래의 TF 방식의 가열 코일을 이용하는 유도 가열 장치(10, 이하, 종래의 유도 가열 장치)가 도시되어 있으며, 도 2에서는 종래의 유도 가열 장치(10)의 내철형 코어(140)가 도시되어 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 유도 가열 장치(10)는 상부 코어(120), 하부 코어(130), 내철형 코어(140), 및 가열 코일(150)을 포함할 수 있다.

구체적으로, 상부 코어(120) 및 하부 코어(130)는 전체로서 C 형 프레임(110)을 형성하며, 두 개의 내철형 코어(140)는 각각 상부 코어(120) 및 하부 코어(130)에 결합될 수 있다. 또한, 두 개의 가열 코일(150)은 각 내철형 코어(140)에 권취될 수 있다.

한편, 가열 코일(150)들 사이를 이동하는 금속 판재를 TF 방식으로 가열하는 경우, 가열 코일(150)은, 금속 판재의 이동방향으로 길게 늘어진 타원 내지 육상 트랙의 형상을 가지는 것이 유리하다. 이때, 자기장 집중 효율을 높이기 위해, 내철형 코어(140)는, 가열 코일(150)의 형상을 따라 타원 내지 육상 트랙의 형상을 가질 수 있다.

종래의 내철형 코어(140)는, 이러한 타원 내지 육상 트랙의 형상을 구현하기 위해, 중앙 영역(142)을 복수의 규소 강판을 단일 방향으로 적층하여 형성하고, 사이드 영역(144)을 복수의 규소 강판을 방사형으로 적층하여 형성하는 방식(이하, 방사형 레디얼 코어 방식)을 이용해 왔다.

그러나 종래의 방사형 레디얼 코어 방식은, 방사형으로 적층되는 코어들 사이에 빈 공극이 많아 유효 종단면적이 감소되는 문제점이 있다.

또한, 종래의 방사형 레디얼 코어 방식은, 방사형으로 적층되는 규소 강판과 그 사이에 배치되는 냉각 재킷(146) 사이의 열전달 결합성이 낮아서 코어를 적정하게 냉각하기 어려운 문제점이 있다. 이에 따라, 종래의 방사형 레디얼 코어 방식을 채용한 내철형 코어(140)는, 연속 가열시, 열 축적, 냉각 기능 저하 등으로, 코어가 소손(燒損)되기 쉬운 문제점이 있다.

또한, 종래의 방사형 레디얼 코어 방식은, 내철형 코어(140)의 중앙 영역(142)과 사이드 영역(144)의 경계에서, 유효 코어 단면적에 대한 자기장의 밀도 분포가 달라지는 문제점이 있다. 유효 코어 단면적의 자기장의 밀도 분포가 특정한 경계를 기점으로 급격히 달라지는 것은 코어의 발열과 자로(磁路) 설계에 있어서 악영향을 끼치게 된다.

또한, 타원 내지 육상 트랙의 형상을 가지는 가열 코일(150)의 경우, 사이드 영역에서의 자기장 밀도가 중앙 영역에서의 자기장 밀도보다 높은데, 종래의 방사형 레디얼 코어 방식을 채용한 내철형 코어(140)의 경우, 중앙 영역(142)에서의 자기장 밀도가 사이드 영역(144)에서의 자기장 밀도보다 높다. 이러한 측면에서, 종래의 방사형 레디얼 코어 방식은, 자로(磁路) 설계에 있어서 효율적이지 못하다.

이에, 본 개시는, 코어 사이의 유효 종단면적을 증가시키고 우수한 자속 밀도를 유지함으로써, 피가열부재를 보다 효과적으로 발열시킬 수 있는, TF 방식의 가열 코일에 적용 가능한 내철형 코어를 제공하는 데 주된 목적이 있다.

또한, 본 개시는, 내철형 코어의 발열량을 감소시키고 가열된 코어를 효과적으로 냉각시킴으로써, 코어의 소손을 방지할 수 있는, 내구성이 개선된 내철형 코어를 제공하는 데 주된 목적이 있다.

본 개시의 일 실시예에 의하면, 적어도 일부가 제1방향을 따라 서로 나란하게 연장되는 한 쌍의 아암부를 포함하는 본체 코어; 아암부에 결합하도록 구성된 몸체 영역 및 몸체 영역으로부터 연장되는 권취 영역을 포함하는 한 쌍의 적층형 코어로서, 한 쌍의 적층형 코어의 권취 영역들 사이에 가열공간을 형성하는 적층형 코어; 및 권취 영역에 권취되도록 구성된 가열 코일을 포함하되, 적층형 코어는, 제1방향에 수직한 제2방향으로 적층되는 복수의 제1강판을 포함하는 제1영역 및 제1영역의 양측에 배치되며 제2방향으로 적층되는 복수의 제2강판을 포함하는 제2영역을 포함하고, 권취 영역은 제1영역의 적어도 일부 및 제2영역의 적어도 일부를 포함하고, 몸체 영역은 제1영역의 다른 적어도 일부를 포함하고, 권취 영역을 이루는 제2영역의 적어도 일부는 제1영역으로부터 멀어지는 방향으로 반원의 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 유도 가열 장치를 제공한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 유도 가열 장치는 코어 사이의 유효 종단면적을 증가시키고 우수한 자속 밀도를 유지함으로써, 피가열부재를 효과적으로 발열시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 유도 가열 장치는, 코어의 발열량을 감소시키고 코어를 효과적으로 냉각함으로써, 내철형 코어의 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 C 형 코어를 가지는 유도 가열 장치의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 내철형 코어의 사시도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 유도 가열 장치의 분해 사시도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 적층형 코어의 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 적층형 코어의 일부를 전개한 분해 사시도이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 제2강판의 정면도이다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 가열코일 조립체의 사시도이다.
도 9는 도 8에 도시된 가열코일 조립체의 분해 사시도이다.

이하, 본 개시의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 개시를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 개시에 따른 실시예의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, i), ii), a), b) 등의 부호를 사용할 수 있다. 이러한 부호는 그 구성요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 부호에 의해 해당 구성요소의 본질 또는 차례나 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함' 또는 '구비'한다고 할 때, 이는 명시적으로 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치(20)의 사시도이다.

도 4는 도 3에 도시된 유도 가열 장치(20)의 분해 사시도이다.

도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 적층형 코어(220)의 사시도이다.

도3 및 도 4를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치(20)는 코어 부재(core member, 21) 및 코어 부재(21)에 권취되는 가열 코일(heating coil, 230)을 포함할 수 있다.

코어 부재(21)는 가열 코일(230)로부터 발생되는 자기장을 집중시켜주는 역할을 한다. 이를 통해, 피가열부재(미도시)의 발열 효율은 향상될 수 있다. 여기서, 피가열부재는 유도 가열 장치(20)를 통해 가열되는 부재를 지칭하는 것으로서, 금속 판재 또는 기타 유도 가열이 가능한 재료일 수 있다.

코어 부재(21)는 본체 코어(body core, 210) 및 적층형 코어(staked core, 220)를 포함할 수 있다.

본체 코어(210)는 상부 아암부(upper arm portion, 212), 하부 아암부(lower arm portion, 214), 상부 연결부(upper connecting portion, 216), 및 하부 연결부(lower connecting portion, 218)를 포함할 수 있으며, 전체로서 C 형상의 프레임(C shape frame)을 형성할 수 있다.

상부 아암부(212)의 적어도 일부 및 하부 아암부(214)의 적어도 일부는 제1방향(first direction)을 따라 서로 나란하게 연장될 수 있다. 도 3 및 도 4를 기준으로, 제1방향은 Y축과 평행한 방향이다.

상부 아암부(212) 및 하부 아암부(214)는, 상부 연결부(216) 및 하부 연결부(218)에 각각 연결될 수 있다.

상부 연결부(216)는 하부 연결부(218)에 대하여 회동(pivoting) 가능하게 연결될 수 있으나, 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상부 연결부(216) 및 하부 연결부(218)는 일체로서 형성되거나, 또는, 서로에 대하여 위치가 고정되도록 연결될 수 있다.

본체 코어(210)는 제2방향(second direction)으로 적층되는 복수의 강판(211)을 포함할 수 있다. 여기서, 제2방향은 제1방향과 수직한 방향으로서, 도 3 및 도 4를 기준으로, X축과 평행한 방향이다.

본체 코어(210)를 구성하는 복수의 강판(211)은 규소 강판을 포함할 수 있으나, 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니다.

본체 코어(210)를 구성하는 복수의 강판(211) 사이 또는 복수의 강판(211)의 일측에는, 코어의 냉각을 위한 냉각판(213)이 배치될 수 있다. 본체 코어(210)를 구성하는 냉각판(213)은 수냉식 동판을 포함할 수 있으나, 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니다.

도 5를 참조하면, 적층형 코어(220)는 몸체 영역(body part, P1) 및 몸체 영역(P1)으로부터 연장되는 권취 영역(winded part, P2)을 포함할 수 있다.

몸체 영역(P1)은 적층형 코어(220) 중 본체 코어(210)의 아암부(212, 214)에 결합되는 영역일 수 있으며, 권취 영역(P2)은 적층형 코어(220) 중 가열 코일(230)이 권취되는 영역일 수 있다.

몸체 영역(P1)이 아암부(216, 218)에 결합된 상태에서, 한 쌍의 적층형 코어(220)의 권취 영역(P2)들은 그 사이의 공간에 가열공간(heating space, G)를 형성할 수 있다.

여기서, 가열공간(G)은 피가열부재(미도시)가 통과하는 공간을 지칭하는 것으로서, 가열공간(G)의 크기는, 피가열부재의 치수 내지 피가열부재의 성질에 따라 달리 설정될 수 있다.

또한, 적층형 코어(220)는 제1영역(first area, 221) 및 제1영역(221)의 양측에 배치되는 제2영역(second area, 222)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 제2영역(222)은 제1영역(221)의 제2방향 양측에 각각 하나씩 배치될 수 있다.

권취 영역(P2)은 제1영역(221)의 적어도 일부 및 제2영역(222)의 적어도 일부를 포함하고, 결합 영역(P1)은 제1영역(221)의 다른 적어도 일부 및 제2영역(222)의 다른 적어도 일부를 포함할 수 있다.

제1영역(221)은 제2방향으로 적층되는 복수의 제1강판(first plate, 223)을 포함할 수 있으며, 제2영역(222)은 제2방향으로 적층되는 복수의 제2강판(second plate, 224)을 포함할 수 있다. 제1강판(223) 및 제2강판(224)은 규소 강판을 포함할 수 있으나, 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니다.

권취 영역(P2)을 이루는 제2영역(222)의 적어도 일부는, 제1영역(221)으로부터 멀어지는 방향으로 반원(semicircle)의 형상을 가질 수 있다.

제2영역(222)은 제1영역(221)의 제2방향 양측에 배치되므로, 적층형 코어(220)의 권취 영역(P2)은 전체로서 타원 내지 육상 트랙의 형상을 가질 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따른 적층형 코어(220)는, 복수의 강판(223, 224)을 단일 방향인 제2향으로 적층함으로써, 권취 영역(P2)의 타원 내지 육상 트랙의 형상을 구현한 것에 기술적 특징이 있다.

복수의 강판(223, 224)이 단일 방향인 제2방향으로 적층되므로, 코어 사이에 빈 공극이 발생하지 않으며, 이로써, 코어 사이의 유효 종단면적을 증가시킬 수 있다.

또한, 복수의 강판(223, 224)이 단일 방향인 제2방향으로 적층되므로, 권취 영역(P2)에서, 제1영역(221)과 제2영역(222) 사이의 경계 영역에서도, 자속 밀도는 일정하게 유지될 수 있다.

코어 사이의 유효 종단면적을 증가시키고 자속 밀도를 일정하게 유지되므로, 자속은 타원 내지 육상 트랙 형상의 권취 영역(P2) 내에서 고르게 분포될 수 있다. 이에 따라, 피가열부재(미도시)에 유도되는 전류의 궤적은 제2방향으로 충분히 길어질 수 있으며, 이로써, 피가열부재의 발열 효율은 보다 향상될 수 있다.

다시 도 3 및 도 4를 참조하면, 가열 코일(230)은 적층형 코어(220)의 권취 영역(P2)에 권취될 수 있다. 이때, 가열 코일(230)은, 권취 영역(P2)의 외형을 따라, 전체로서 타원 내지 육상 트랙의 형상으로 권취될 수 있다. 이 경우, 가열 코일(230)은 가열공간(G)을 지나는 피가열부재를 보다 효율적으로 가열할 수 있다.

도 6은 도 5에 도시된 적층형 코어(220)의 일부를 전개한 분해 사시도이다.

도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 제2강판(224)의 정면도이다. 구체적으로, 도 7(a)는 제1영역(221)과 가장 인접한 제2강판(224A)을 도시한 것이고, 도 7(b)는 제1영역(221)으로부터 가장 이격된 제2강판(224B)을 도시한 것이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 제2강판(224)은 바디부(body portion, 2242) 및 바디부(2242)로부터 연장되는 헤드부(head portion, 2244)를 포함할 수 있다.

바디부(2242)는 몸체 영역(P1)의 적어도 일부를 형성할 수 있으며, 헤드부(2244)는 권취 영역(P2)의 적어도 일부를 형성할 수 있다.

복수의 제2강판(224)의 헤드부(2244)의 제1방향 너비는 제1영역(221)으로부터 멀어질수록 감소할 수 있다. 예를 들어, 도 7을 참조하였을 때, 제1영역(221)에 인접한 제2강판(224A)의 제1방향 너비(H11)는, 제1영역(221)에 이격된 제2강판(224A)의 제1방향 너비(H21)보다 클 수 있다.

헤드부(2244)의 제1방향 너비를 제1영역(221)으로부터 멀어질수록 감소하도록 구성함으로써, 복수의 제2강판(224)의 헤드부(2244)는 반원의 형상을 가지는 제2영역(222)의 적어도 일부를 형성할 수 있다.

한편, 다시 도 1을 참조하면, 종래의 내철형 코어(140)는, 내철형 코어(140)의 중앙 영역(142)이 상부 코어(120) 또는 하부 코어(130)에 형성된 'ㄷ' 형의 함몰부(121, 131)에 삽입됨으로써, 상부 코어(120) 또는 하부 코어(130)에 결합될 수 있다.

다만, 이러한 방식으로 결합할 경우, 코어 간의 접합면에서 코아 실효 종단면적이 매우 크게 차이날 수 있으며, 코어의 적층 방향이 어긋나게 되어 코어의 진동 소음과 코어의 발열량이 급증하는 문제가 발생할 수 있다.

이와 관련하여, 다시 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치(20)는, 몸체 영역(P1)을 이루는 제1영역(221)의 다른 적어도 일부와 몸체 영역(P1)을 이루는 제2영역(222)의 다른 적어도 일부가, 전체로서 평평(flat)한 접합면을 형성할 수 있다. 여기서, 접합면은, 아암부(212, 214)와 제1방향으로 접촉하는 몸체 영역(P1)의 면을 지칭한다.

몸체 영역(P1)의 접합면은 본체 코어(210)의 아암부(212, 214)와 제1방향으로 면접촉할 수 있다. 이 경우, 복수의 제2강판(224)의 바디부(2242)는 아암부(212, 214)의 일측과 제1방향으로 면접촉할 수 있다.

몸체 영역(P1)의 접합면이 본체 코어(210)의 아암부(212, 214)와 면접촉함으로써, 본체 코어(210)를 구성하는 복수의 강판(211)은, 몸체 영역(P1)을 구성하는 복수의 강판(223, 224)과 자기적으로 접합될 수 있다.

구체적으로, 아암부(212, 214)를 구성하는 강판(211) 중 제2방향 양측에 배치된 강판은, 몸체 영역(P1)을 구성하는 제2강판(224)의 바디부(2242)와 자기적으로 접합될 수 있다.

따라서, 아암부(212, 214)를 구성하는 강판(211) 중 제2방향 양측에 배치된 강판을 타고 넘어온 자기장은, 제2강판(224)의 바디부(2242)를 통해 제2강판(224)의 헤드부(2244)에 전달될 수 있다.

이를 통해, 권취 영역(P2)의 반원 부분에 자기장이 집중되어 피가열부재에 형성된 유도전류의 폭이 커질 수 있으며, 이로써, 피가열부재의 발열 효율은 향상될 수 있다.

다시 도 6 및 도 7을 참조하면, 평평한 접합면을 형성하기 위해, 복수의 제2강판(224)의 바디부(2242)의 제1방향 너비는 서로 동일하도록 구성될 수 있다.

예를 들어, 도 7을 참조하면, 제1영역(221)에 인접한 제2강판(224A)의 바디부(2242A)의 제1방향 너비(H12)는, 제1영역(221)에 이격된 제2강판(224B)의 바디부(2242B)의 제1방향 너비(H22)와 동일할 수 있다.

또한, 평평한 접합면을 형성하기 위해, 복수의 제2강판(224)의 바디부(2242)의 제1방향 너비는 복수의 제2강판(224)의 헤드부(2244)의 제1방향 너비보다 크도록 구성될 수 있다.

예를 들어, 도 7을 참조하면, 제2강판(224A, 224B)의 바디부(2242A, 2242B)의 제1방향 너비(H12, H22)는, 제2강판(224A, 224B)의 헤드부(2244A, 2244B)의 제1방향 너비(H11, H21)보다 각각 클 수 있다.

도 6을 참조하면, 제1영역(221)은 복수의 제1강판(223) 사이 또는 복수의 제1강판(223)의 일측에 제2방향으로 적층되는 적어도 하나의 제1냉각판(first cooling plate, 225)을 포함할 수 있다.

또한, 제2영역(222)은 복수의 제2강판(224) 사이 또는 복수의 제2강판(224)의 일측에 제2방향으로 적층되는 적어도 하나의 제2냉각판(second cooling plate, 227)을 포함할 수 있다.

제1냉각판(225) 및 제2냉각판(227)은 적층형 코어(220)로부터 발생된 열을 제거할 수 있다. 제1냉각판(225) 및 제2냉각판(227)은 수냉 방식의 동판을 포함할 수 있으나, 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니다.

본 개시의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치(20)에서, 복수의 강판(223, 224)은 단일 방향인 제2방향으로 적층되고, 냉각판(225, 227)은 적층된 강판(223, 224)들 사이 또는 적층된 강판(223, 224)의 일측에 배치될 수 있다.

이러한 단일 방향으로의 적층 구조를 통해, 냉각판(225, 227)은 인접하는 강판(223, 224)과 보다 밀착될 수 있으며, 적층형 코어(220)로부터 발생된 열은 강판(223, 224)과 냉각판(225, 227) 사이에서 면 대 면으로 넓게 확산될 수 있다. 따라서, 냉각판(225, 227)에 의한 냉각 성능은 더 향상될 수 있다.

또한, 적층된 강판(223, 224)들 사이에 배치된 냉각판(225, 227)은, 자기장이 적층형 코어(220)의 일 영역으로부터 다른 영역으로 넘어가지 못하도록 하는 격벽 역할을 할 수 있다. 이를 통해, 외부 누설 자기장은 감소될 수 있으며, 이로써, 권취 영역(P2)의 반원 부분에 자기장이 집중되는 경향이 일부 완화될 수 있다.

또한, 강판(223, 224)과 냉각판(225, 227)은 단일 방향인 제2방향으로 적층되므로, 연속된 가열조업 등으로 강판(223, 224) 또는 냉각판(225, 227)이 열팽창하게 될 경우, 강판(223, 224)과 냉각판(225, 227) 사이의 밀착도는 더 향상될 수 있다. 따라서, 본 개시의 일 실시예에 따른 강판(223, 224)과 냉각판(225, 227)의 단일 방향 적층 구조는, 가열조업시 적층형 코어(220)가 열폭주하는 것을 효율적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 가열코일 조립체(80)의 사시도이다.

도 9는 도 8에 도시된 가열코일 조립체(80)의 분해 사시도이다.

도 8 및 도9를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치(20)는 추가적으로 에폭시 몰드(epoxy mold, 240) 및 고정부재(fitting member, 250)를 포함할 수 있다.

에폭시 몰드(240) 및 고정부재(250)는, 적층형 코어(220) 및 가열 코일(230)과 함께, 가열 코일 조립체(heating coil assembly, 80)를 구성할 수 있다.

에폭시 몰드(240)는 적층형 코어(220)의 권취 영역(P2)을 둘러쌀 수 있으며, 이를 통해, 적층형 코어(220)의 강판(223, 224)과 냉각판(225, 227)은 견고히 고정될 수 있다. 에폭시 몰드(240)는 절연체로 이루어지며, 에폭시 몰드(240)의 내부에는 가열 코일(230)이 배치될 수 있다.

고정부재(250)는 권취 영역(P2) 및 에폭시 몰드(240) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 고정부재(250)는 고정 본체(fitting body, 252) 및 복수의 쐐기부(wedge member, 254)를 포함할 수 있다.

고정 본체(252)는 권취 영역(P2)을 이루는 제2영역(222)의 적어도 일부의 외주면 상에 배치될 수 있으며, 복수의 쐐기부(254)는 고정 본체(252)의 외면과 에폭시 몰드(240)의 내주면 사이에 배치될 수 있다.

복수의 쐐기부(254)는, 에폭시 몰드(250)와 권취 영역(P2) 사이에서, 제2방향을 따라 다단으로 삽입 내지 압입(press-in)될 수 있다.

구체적으로, 에폭시 몰드(240)와 고정 본체(252)가 권취 영역(P2)에 결합된 상태에서, 쐐기부(254)는 에폭시 몰드(240)와 고정 본체(252) 사이에 하나씩 차례대로 삽입 내지 압입될 수 있다. 이 경우, 적층형 코어(220)의 강판(223, 224)과 냉각판(225, 227)은, 서로에 대해 더 강하게 밀착될 수 있으며, 이로써, 더 견고하게 고정될 수 있다.

이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

20: 유도 가열 장치 210: 본체 코어
212, 214: 아암부 220: 적층형 코어
221: 제1영역 222: 제2영역
223: 제1강판 224: 제2강판
225: 제1냉각판 227: 제2냉각판
230: 가열 코일 240: 에폭시 몰드
250: 고정 부재 252: 고정 본체
254: 쐐기부 2242: 바디부
2244: 헤드부 P1: 몸체 영역
P2: 권취 영역 G: 가열공간

Claims

적어도 일부가 제1방향(first direction)을 따라 서로 나란하게 연장되는 한 쌍의 아암부(arm portion)를 포함하는 본체 코어(body core);
상기 아암부에 결합하도록 구성된 몸체 영역(body part) 및 상기 몸체 영역으로부터 연장되는 권취 영역(winded part)을 포함하는 한 쌍의 적층형 코어(staked core)로서, 상기 한 쌍의 적층형 코어의 권취 영역들 사이에 가열공간(heating space)을 형성하는 적층형 코어; 및
상기 권취 영역에 권취되도록 구성된 가열 코일(heating coil)을 포함하되,
상기 적층형 코어는, 제1방향에 수직한 제2방향(second direction)으로 적층되는 복수의 제1강판(first plate)을 포함하는 제1영역(first area) 및 상기 제1영역의 양측에 배치되며 상기 제2방향으로 적층되는 복수의 제2강판(second plate)을 포함하는 제2영역(second area)을 포함하고,
상기 권취 영역은 상기 제1영역의 적어도 일부 및 상기 제2영역의 적어도 일부를 포함하고, 상기 몸체 영역은 상기 제1영역의 다른 적어도 일부를 포함하고,
상기 권취 영역을 이루는 상기 제2영역의 적어도 일부는 상기 제1영역으로부터 멀어지는 방향으로 반원(semicircle)의 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 유도 가열 장치.
제1항에 있어서,
상기 제2강판은 상기 몸체 영역의 적어도 일부를 형성하는 바디부(body portion) 및 상기 바디부로부터 연장되며 상기 권취 영역의 적어도 일부를 형성하는 헤드부(head portion)를 포함하되,
상기 복수의 제2강판의 헤드부의 제1방향 너비는 상기 제1영역으로부터 멀어질수록 감소하는 것을 특징으로 하는 유도 가열 장치.
제2항에 있어서,
상기 몸체 영역은 상기 제2영역의 다른 적어도 일부를 포함하되,
상기 복수의 제2강판의 바디부는 상기 아암부의 일측과 상기 제1방향으로 면접촉하는 것을 특징으로 하는 유도 가열 장치.
제2항에 있어서,
상기 복수의 제2강판의 바디부의 제1방향 너비는 서로 동일한 것을 특징으로 하는 유도 가열 장치.
제2항에 있어서,
상기 복수의 제2강판의 바디부의 제1방향 너비는 상기 복수의 제2강판의 헤드부의 제1방향 너비보다 큰 것을 특징으로 하는 유도 가열 장치.
제1항에 있어서,
상기 제2영역은, 상기 복수의 제2강판 사이 또는 상기 복수의 제2강판의 일측에 상기 제2방향으로 적층되는 적어도 하나의 냉각판(cooling plate)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 가열 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1영역은 상기 복수의 제1강판 사이 또는 상기 복수의 제1강판의 일측에 상기 제2방향으로 적층되는 적어도 하나의 제1냉각판(first cooling plate)을 더 포함하고,
상기 제2영역은 상기 복수의 제2강판 사이 또는 상기 복수의 제2강판의 일측에 상기 제2방향으로 적층되는 적어도 하나의 제2냉각판(second cooling plate)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 가열 장치.
제1항에 있어서,
상기 권취 영역을 둘러싸도록 구성된 에폭시 몰드(epoxy mold)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 가열 장치.
제8항에 있어서,
상기 권취 영역 및 상기 에폭시 몰드 사이에 배치되는 고정부재(fitting member)를 더 포함하되,
상기 고정부재는 상기 제2방향을 따라 다단으로 압입(press-in)되는 복수의 쐐기부(wedge member)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 가열 장치.
적어도 일부가 제1방향을 따라 서로 나란하게 연장되는 한 쌍의 아암부를 포함하는 C 형의 본체 코어에 결합되어 사용되도록 구성된 코어로서,
상기 아암부에 결합되도록 구성된 몸체 영역 및 상기 몸체 영역으로부터 연장되는 권취 영역을 포함하고,
상기 제1방향과 수직한 제2방향으로 적층되는 복수의 제1강판을 포함하는 제1영역 및 상기 제1영역의 양측에 배치되며 상기 제2방향으로 적층되는 복수의 제2강판을 포함하는 제2영역을 포함하되,
상기 권취 영역은 상기 제1영역의 적어도 일부 및 상기 제2영역의 적어도 일부를 포함하고, 상기 몸체 영역은 상기 제1영역의 다른 적어도 일부를 포함하고,
상기 권취 영역을 이루는 상기 제2영역의 적어도 일부는 상기 제1영역으로부터 멀어지는 방향으로 반원의 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 적층형 코어.
제10항에 있어서,
상기 제2강판은 상기 몸체 영역의 적어도 일부를 형성하는 바디부 및 상기 바디부로부터 연장되며 상기 권취 영역의 적어도 일부를 형성하는 헤드부를 포함하되,
상기 복수의 제2강판의 헤드부의 제1방향 너비는 상기 제1영역으로부터 멀어질수록 감소하는 것을 특징으로 하는 적층형 코어.
제11항에 있어서,
상기 복수의 제2강판의 바디부의 제1방향 너비는 서로 동일한 것을 특징으로 하는 적층형 코어.
제11항에 있어서,
상기 복수의 제2강판의 바디부의 제1방향 너비는 상기 복수의 제2강판의 헤드부의 제1방향 너비보다 큰 것을 특징으로 하는 적층형 코어.
제10항에 있어서,
상기 제2영역은 상기 복수의 제2강판 사이에서 상기 제2방향으로 적층되는 적어도 하나의 냉각판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 코어.
제10항에 있어서,
상기 제1영역은 상기 복수의 제1강판 사이에서 상기 제2방향으로 적층되는 적어도 하나의 제1냉각판을 더 포함하고,
상기 제2영역은 상기 복수의 제2강판 사이에서 상기 제2방향으로 적층되는 적어도 하나의 제2냉각판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 코어.