KR100434765B1 - 변압기 장치 및 변압기 장치의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 변압기가 수납되는 용기를 주름관으로 형성함으로써 냉각유가 주름관에서 냉각되는 냉각효율을 높이도록 하여 냉각유를 적정온도로 유지하도록 한 변압기 장치 및 변압기 장치의 제조방법을 제공한다.

상기 목적을 위하여 본 발명에는 판재를 주름지게 성형, 가공하여 형성된 주름관과 상기 주름관의 상부를 밀폐하는 상판과 상기 주름관의 하부를 밀폐하는 하판으로 이루어지는 용기; 상기 용기 내부에 설치되는 변압기; 상기 변압기를 냉각시키기 위하여 상기 용기내에 주입된 냉각유; 상기 변압기와 전기적으로 연결되고, 상기 용기에 설치되는 전기 입출력단자를 포함하는 기술구성이 개시된다.

Description

변압기 장치 및 변압기 장치의 제조방법{apparatus of transformer and manufacturing method thereof}

본 발명은 주름관과 주름관 내부에 수납되되 냉각유에 냉각되는 변압기로 이루어지는 변압기 장치 및 변압기 장치의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 변압기가 수납되는 용기를 주름관으로 형성함으로써 냉각유가 주름관에서 냉각되는 냉각효율을 높이도록 하여 냉각유를 적정온도로 유지하도록 한 변압기 장치 및 변압기 장치의 제조방법에 관한 것이다.

전자렌지용과 같은 고압의 전원을 필요로 하는 장치에는 고압변압기가 필수적으로 사용되나, 이러한 고압변압기는 코아와 코일에서 발생되는 높은 열과 소음을 수반하게 되고, 이러한 열과 소음을 방지하고자 국내 특허출원10-2002-0022109호와 같은 『전자렌지용 고압트랜스포머의 냉각방법 및 냉각장치』가 발명되게 되었다.

도 1, 도 2는 종래의 국내 특허출원10-2002-0022109호의 고압변압기 장치를 설명하기 위한 절단 사시도이다.

종래의 변압기 장치는 용기(1)내에 코일과 코어로 이루어진 변압기(2)가 수납되고, 용기(1) 내에 냉각유가 주입되어 변압기(2)에서 발생되는 열을 냉각유가 흡수하여 용기(1) 외부로 발산하게 된다. 또한, 용기(1)의 열을 외부로 원활히 발산하도록 하기 위해서 변압기 장치는 도 1과 같이 외측면에 방열판을 외향되게 설치하여 용기로부터 열이 외기로 방출되도록하거나, 도 2에서와 같이 용기의 외측면에 주름 형상을 형성하도록 하여 공기에 의하여 방열이 이루어지도록 한다.

또한, 종래의 변압기 장치는 용기(1)내에 변압기(2)를 고정시키기 위해서 용기상판과 변압기(2) 사이에 어퍼가이드(3)가, 용기밑판과 변압기 사이에 로어가이드(4)가 설치된다.

상기 구조의 종래의 변압기 장치에서와 같이 용기(1)의 외측면에만 주름을 형성하거나 방열판을 형성한 경우에 냉각유는 용기(1) 내측의 직벽면을 따라 접촉하게 되어 냉각효과를 기대할 수 없다. 또한, 냉각효과를 높이기 위하여 용기(1)의 내측면에 주름을 형성하거나 방열판을 형성할 수도 있으나, 용기의 제조공정이 어렵고 내측면에 형성된 주름과 방열판에는 공기가 직접 접촉되지 않아 냉각효과를 기대할 수 없다.

또한, 어퍼가이드(3)나 로어가이드(4)를 설치하여 용기에 변압기(2)를 고정시키는 것은 용기(1)와 어퍼가이드(3), 로어가이드(4)를 용접시켜 고정시킨 후 가이드들에 변압기(2)를 재차 고정시켜야 함으로 제조 공정이 복잡하여 원가상승과 제조시간이 장기화되는 문제점을 야기한다.

본 발명은 상기의 문제점을 고려하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 변압기 용기와 냉각유의 접촉면적을 최대로 높이는 한편, 용기 외측에 공기 접촉면적을 최대화시킴으로써 냉각유의 냉각이 원활히 이루어지도록 한 변압기 장치를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 구조가 견고하고, 단순하여 고장의 염려가 적고, 제조원가가 저렴한 변압기 장치 및 변압기 장치의 제조공정을 제공하기 위한 것이다.

도 1, 도 2는 종래의 국내 특허출원10-2002-0022109호의 고압변압기 장치를 설명하기 위한 절단 사시도이다.

도 3은 본 발명의 일실시예의 설명하기 위한 단면도이다.

도 4는 본 발명의 일실시예를 설명하기 위한 조립예시도이다.

도 5는 본 발명의 일실시예의 제조공정을 설명하기 위한 순서도이다.

상기의 목적을 위한 본 발명의 특징은 판재를 주름지게 성형, 가공하여 형성된 주름관과 상기 주름관의 상부를 밀폐하는 상판과 상기 주름관의 하부를 밀폐하는 하판으로 이루어지는 용기; 상기 용기 내부에 설치되는 변압기; 상기 변압기를냉각시키기 위하여 상기 용기내에 주입된 냉각유; 상기 변압기와 전기적으로 연결되고, 상기 용기에 설치되는 전기 입출력단자를 포함하는 것이다.

또한, 본 발명에서 상기 변압기 철심의 상부면은 상기 상판에 전기용접되어 결합되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서 상기 변압기 철심의 하부면은 상기 하판에 전기용접되어 결합되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서 상기 주름관의 임의의 주름에서 외부로 최대로 돌출되는 지점과 인접되는 주름의 외부로 최대로 돌출되는 지점과의 간격을 d라 하고, 상기 임의의 주름에서 내측으로 최대로 돌출되는 지점과 외측으로 최대로 돌출되는 지점간의 폭을 w이라 할 때, w/d는 1.2 ∼2.2인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서 상기 전기 입출력단자는 격판구조를 갖는 단자대 하우징내에 설치되며, 상기 단자대 하우징은 상기 상판에 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서 상기 단자대 하우징은 상기 상판의 상부면에 설치되며, 상기 상판의 하부면에는 격판 구조를 갖는 보호캡이 설치되며, 상기 보호캡의 상기 격판에 의하여 분할된 공간에 상기 전기 입출력단자의 일단이 돌출되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서 상기 주름관은 모서리가 곡면인 4각 기둥형상의 관인 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 큰 특징은 판재를 주름지게 성형, 가공하여 형성된 주름관과 상기 주름관의 상부면과 하부면이 상판, 하판에 의하여 밀폐되어 이루어지되,냉각유 주입구가 형성된 용기의 내부에 변압기가 설치된 상태에서 상기 냉각유 주입구를 통해서 용기외부로 공기를 배출시켜 용기내부를 저압상태로 만드는 진공단계; 상기 냉각유 주입구를 통해서 용기 내부로 냉각유를 주입하는 냉각유 주입단계; 상기 냉각유 주입이 완료된 상태에서 상기 냉각유 주입구를 밀봉하는 밀봉단계를 포함하는 것이다.

또한, 본 발명에서 상기 냉각유 주입구가 상기 상판에 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서 상기 밀봉단계에서 상기 냉각유 주입구에 전기가 인가됨으로써 밀봉되는 것이 바람직하다.본 발명의 또 다른 특징은 변압기, 상기 변압기가 수납되는 용기로 이루어진 변압기 장치에 있어서: 상기 용기의 측벽은 상기 용기의 내, 외부로 돌출되는 굴곡에 의하여 형성된 복수의 주름들이 형성되고, 상기 용기의 상, 하면중 적어도 하나의 면은 상기 변압기와 용접에 의하여 결합되고, 상기 용기 내부는 냉각유가 주입된 것이 바람직하다.이하, 첨부된 도면에 따라서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일실시예의 설명하기 위한 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예를 설명하기 위한 조립예시도이다.

용기의 측벽을 형성하는 주름관(10)은 강판을 비롯한 판재를 프레스 성형 및 용접에 의하여 형성된다. 주름관(10)의 형상은 원통형상, 4각 기둥형상을 비롯한 다각형상을 이룰 수 있으나, 내부에 수납되는 변압기의 형상이 4각 기둥형상을 이루기 때문에 4각 기둥형상이 바람직하다. 또한, 4각 기둥형상으로 형성 될 때, 4각 모서리는 소정의 반지름을 갖는 원호형상의 곡면으로 이루어지는 것이 제조시의 편리성과 제품의 안정성이 높다. 주름관(10)은 냉각유가 용기와 접촉되는 면적을 최대화시키면서 용기 외면에 공기와의 접촉면적을 최대화시키기 때문에 냉각유를 원활하게 냉각시킨다.

주름관(10)의 상부면에는 상판(20)이 커링 결합되어 밀폐되고, 하부면에는 하판(30)이 커링 결합되어 밀폐되어 용기를 형성한다. 주름관(10)의 하나의 주름에서 외부로 최대로 돌출되는 지점과 인접되는 주름의 최대로 돌출되는 지점과의 간격을 d라 하고, 하나의 주름에서 내측으로 최대로 돌출되는 지점과 외측으로 최대로 돌출되는 지점간의 폭을 w이라 할 때, w/d는 1.2 ∼2.2로 하는 것이 냉각효율을 높이는 데 적당하다. 1.2 보다 낮아지면 주름의 효과가 경감되어 냉각효율이 나빠져 주입된 냉각유의 온도가 크게 상승되고, 2.2 보다 커지게 되면 내부용적이 감소되어 주입되는 냉각유의 양이 제한되게 되어 적절히 냉각시킬 수 없다.

또한, 상판(20)과 하판(30)에는 절곡되어 융기된 형상의 절곡 보강부(21), (31)들이 형성된다. 또한, 상판(20)에는 냉각유를 주입시키기 위한 냉각유 주입구(22)가 형성되어져 있고, 냉각유 주입구(22)는 냉각유 주입이 완료된 후에는 전기용접에 의하여 밀봉된다.

용기 내부에는 변압기(40)가 설치된다. 변압기(40)는 코어(41)에 코일(42)이 권선되되, 코어(41)의 상부면은 상판(20)의 하면에 밀착되게 되고, 코어(41)의 하부면은 하판(30)의 상면에 밀착되게 되며, 코어(41)의 상부면과 상판(20)의 하면, 코어(41)의 하부면과 하판(30)의 상면들 중 선택된 한 접촉면 또는 모두의 접촉면에는 전기용접에 의하여 상호 결합되도록 함으로써 용기 내에 변압기(40)가 유동되지 못하도록 한다.

또한, 상판(20)에는 변압기(40)와 전기적으로 연결된 전기 입출력단자들이설치된 단자대(50)가 설치될 수 있도록 원형의 관통홀(23)이 복수 형성되어져 있다. 단자대(50)는 다수의 격판(51)으로 분할되며, 격판에 의하여 분할된 공간의 저면에는 상기 관통홀(23)과 대응되는 관통홀이 형성되는 단자대 하우징(52)과, 전단이 상판(20)의 관통홀(23)을 통과하여 용기 내부로 돌출되는 핀 구조로 이루어지며, 후단이 전선을 연결하기 용이한 홈이 형성되며, 후단과 전단 사이에 걸림턱이 형성되어 단자대 하우징(52)의 관통홀에 걸려지는 형상의 전기 입출력단자(53)로 이루어진다. 또한, 단자대(50)를 상판(20)에 체결시키기 위해서 상판 저면에는 상판(20)의 관통홀(23)에 압입되되 중심에 전기 입출력단자(53)가 통과되는 패킹(54)이 설치되며, 절연판(55)이 개재되어 보호캡(56)이 열가압에 의하여 상판(20)에 결착되게 된다. 보호캡(56)은 격판에 의하여 분할되어지고, 분할된 공간에 전기 입출력단자(53)가 돌출되도록 하여, 상호 전기 입출력단자들에 결선되는 전선이 상호 단락되는 현상을 방지하도록 한다.

이하, 본 발명의 일실시예의 제조공정을 도 5에 도시된 순서도에 따라서 설명하기로 한다.

주름관(10)에 하판(30)을 커링 결합시키고, 상판(20)에 변압기(40)와 단자대(50)를 설치한 상태에서 변압기(40)를 주름관(10)에 수납시킨 후 주름관(10)과 상판(20)을 커링결합한다(S1), (S2),(S3). 이때, 필요시에 변압기(40)와 하판(30)을 스폿용접에 의하여 결합시킬 수 있다. 또한, 상판(30)의 냉각유 주입구(22)를 통하여 용기 내부의 공기를 외부로 배출시켜 저압 또는 진공상태로 만든 후 냉각유를 주입한다(S4), (S5). 용기안이 대기압상태를 유지하는 경우에 하나의 주입구로 냉각유를 주입하는 것은 시간이 많이 소요되게 됨으로 통상 냉각유 주입을 위하여 냉각유 주입구와 냉각유가 주입되는 경우에 공기를 배출시키는 공기배출구를 형성하여야 하고, 냉각유 주입이 완료된 후에 냉각유 주입구와 공기배출구 모두를 밀봉시켜야 한다. 그러나, S4의 단계에서 냉각유 주입구를 통하여 외부로 공기를 배출시켜 용기내부를 저압 또는 진공에 가까운 상태로 만들면, 냉각유 주입이 용이하게 되고, 냉각유 주입시간이 매우 단축되게 된다.

냉각유 주입이 완료되면, 냉각유 주입구(22)를 전기용접 또는 전기용융에 의하여 밀봉시킨다(S6).

상기 목적과 구성의 본 발명에 따르면,

(1) 변압기의 열이 냉각유에 흡수되고, 냉각유와 접촉되는 면적이 많은 주름관에 의하여 냉각유의 열이 발산시키기 때문에 변압기를 적정온도로 유지할 수 있다.

(2) 또한, 변압기가 용기 내에 밀폐되기 때문에 전자파가 방출을 차폐할 수 있으며, 소음방출 또한 소음방지할 수 있다.

(3) 또한, 변압기가 용기에 전기용접에 의하여 고정되므로 공정이 간단하고, 견고하다.

(4) 또한, 변압기 장치 제조시에 냉각유주입시에 선행되어 용기내를 진공 또는 저압상태로 만들기 때문에 냉각유 주입이 신속히 이루어진다.

Claims (14)

1. 판재를 주름지게 성형하여 형성된 주름관으로 이루어진 측벽과 상기 주름관의 상부를 밀폐하는 상판과 상기 주름관의 하부를 밀폐하는 하판으로 이루어지는 용기;

   상기 용기 내부에 설치되는 변압기;

   상기 변압기를 냉각시키기 위하여 상기 용기내에 주입된 냉각유;

   상기 변압기와 전기적으로 연결되고, 상기 용기에 설치되는 전기 입출력단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 변압기는 코어와 상기 코어에 권선되는 코일로 이루어지도 상기 코어는 상기 상판과 상기 하판중 적어도 어느 하나에 전기용접되어 결합되는 것을 특징으로 하는 변압기 장치.
3. 삭제
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주름관의 임의의 주름에서 외부로 최대로 돌출되는 지점과 인접되는 주름의 외부로 최대로 돌출되는 지점과의 간격을 d라 하고, 상기 임의의 주름에서 내측으로 최대로 돌출되는 지점과 외측으로 최대로 돌출되는 지점간의 폭을 w이라 할 때, w/d는 1.2 ∼2.2인 것을 특징으로 하는 변압기 장치.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 입출력단자는 격판구조를 갖는 단자대 하우징내에 설치되며, 상기 단자대 하우징은 상기 상판에 설치되는 것을 특징으로 하는 변압기 장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 단자대 하우징은 상기 상판의 상부면에 설치되며, 상기 상판의 하부면에는 격판 구조를 갖는 보호캡이 설치되며, 상기 보호캡의 상기 격판에 의하여 분할된 공간에 상기 전기 입출력단자의 일단이 돌출되는 것을 특징으로 하는 변압기 장치.
7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주름관은 모서리가 곡면인 4각 기둥형상의 관인 것을 특징으로 하는 변압기 장치.
8. 판재를 주름지게 성형, 가공하여 형성된 주름관과 상기 주름관의 상부면과 하부면이 상판, 하판에 의하여 밀폐되어 이루어지되, 냉각유 주입구가 형성된 용기의 내부에 변압기가 설치된 상태에서

   상기 냉각유 주입구를 통해서 용기외부로 공기를 배출시켜 용기내부를 저압상태로 만드는 진공단계;

   상기 냉각유 주입구를 통해서 용기 내부로 냉각유를 주입하는 냉각유 주입단계;

   상기 냉각유 주입이 완료된 상태에서 상기 냉각유 주입구를 밀봉하는 밀봉단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기 장치 제조방법.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 냉각유 주입구가 상기 상판에 형성되는 것을 특징으로 하는 변압기 장치 제조방법.
10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 밀봉단계에서 상기 냉각유 주입구에 전기가 인가됨으로써 밀봉되는 것을 특징으로 하는 변압기 장치 제조방법.
11. 변압기, 상기 변압기가 수납되는 용기로 이루어진 변압기 장치에 있어서:

    상기 용기의 측벽은 상기 용기의 내, 외부로 돌출되는 굴곡에 의하여 형성된 복수의 주름들이 형성되고, 상기 용기의 상, 하면중 적어도 하나의 면은 상기 변압기와 용접에 의하여 결합되고, 상기 용기 내부에 냉각유가 주입된 것을 특징으로 하는 변압기 장치.
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