KR100664898B1 - 부분 공극을 갖는 변압기/리액터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부분 공극을 갖는 변압기/리액터에 관한 것으로, 특히, 변압기/리액터 철심에 펀칭, 절단 등의 가공방법을 이용해 상기 철심의 전면 또는 측면을 관통하는 복수 개의 부분 공극을 생성시킴으로써 철심의 포화를 방지함과 동시에 소음 및 진동을 줄일 수 있으며, 제작이 용이하도록 한 변압기(리액터)를 제공하고자 한 것이다.

변압기, 리액터, 부분 공극, 펀칭, 절단

Description

부분 공극을 갖는 변압기/리액터{Transformer/Reactor with partial airgap}

도 1a는 종래의 일반적인 공극을 갖는 변압기 철심을 개략적으로 도시한 정면도.

도 1b는 상기 도 1a의 측면도.

도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 부분 공극을 갖는 변압기 철심을 개략적으로 도시한 정면도.

도 2b는 상기 도 2a의 측면도.

도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 부분 공극을 갖는 변압기 철심의 분리사시도.

도 3a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 부분 공극을 갖는 변압기 철심을 개략적으로 도시한 정면도.

도 3b는 상기 도 3a의 측면도.

도 3c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 부분 공극을 갖는 변압기 철심의 분리사시도.

도 4는 부분 공극에서의 자속선 분포를 설명하기 위한 상태도.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

10 : 변압기(리액터) 철심 11 : 공극

12 : 부분 공극 20 : 자속선

본 발명은 복수 개의 규소강판이 다단 적층되어 형성되는 자기 철심과 적어도 하나의 권선을 포함하여 이루어지는 변압기 또는 리액터에 관한 것으로, 특히 변압기/리액터 철심에 복수 개의 부분 공극을 두어 철심의 포화를 방지할 수 있고, 소음을 개선시킬 수 있으며, 제작이 용이하도록 한 부분 공극을 갖는 변압기/리액터에 관한 것이다.

일반적으로 변압기의 효율을 높이기 위해 비투자율이 수천에서 수만인 고투자율 규소강판을 사용하여 성층하는 방식으로 철심을 제작하게 되는데, 변압기 권선에 직류전류가 유입되면 인가된 직류전류 및 권선의 턴수에 비례하여 철심에 직류 자속이 발생하게 되나, 이러한 직류 자속은 상대측 권선에 전자기유도를 통한 유기기전력을 발생시키지 못하므로 생성된 직류 자속을 철심에서 상쇄시킬 자속이 없게 되어 철심이 포화된다.

한편, 리액터에서도 마찬가지로 권선의 교류전류에 의한 교류자속을 상쇄시킬 상대측 권선이 없으므로 철심이 포화된다.

상기와 같이 철심이 포화되면 철손(무부하손)이 증가하여 온도상승에 의해 변압기 또는 리액터의 절연물이 열화되어 절연파괴를 야기할 수 있으며, 진동 및 소음 또한 커지게 된다.

따라서 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 종래에는 직류전류가 유입되는 컨버터 변압기 또는 리액터에서 철심의 포화 방지를 위하여 저자속밀도로 설계를 하거나 철심에 공극을 형성시키는 방법을 이용하게 되는데, 전자의 방법인 저자속밀도로 설계를 하게 되면 철심이 커지게 되어 변압기 또는 리액터의 전체적인 크기가 증대됨으로써 설치면적이 증가하는 단점이 있으므로, 통상 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이 후자의 방법인 철심(10)에 공극(11)을 줌으로써 철심포화를 방지한다.

즉, 철심(10)에 공극(11)을 두면, 공극(11)은 철심(10)에 비해 자기저항이 수천 ~ 수만 배 크기 때문에 권선에 직류전류가 유입이 되거나, 상대측 권선이 없는 리액터에서 철심의 포화를 방지할 수 있는 것이다.

그러나, 상기와 같이 철심(10)에 공극(11)을 두면 공극 양단 철심의 전자기력에 의해 소음 및 진동이 크게 발생하게 되며, 또한 공극을 유지하기 위해 부가적이 철구조물이 필요하고, 제작이 용이하지 않아 작업공수도 많이 투입되어야 하는 등의 경제성이 떨어지는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 변압기/리액터 철심에 펀칭, 절단 등의 가공방법을 이용해 상기 철심의 전면 또는 측면을 관통하는 복수 개의 부분 공극을 생성시킴으로써 철심의 포화를 방지함과 동시에 소음 및 진동을 줄일 수 있으며, 제작이 용이하도록 한 변압기/리액터를 제공함에 있다.

이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 각 도면을 설명함에 있어, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면 상에 도시되더라도 가능한 한 동일한 참조부호를 갖는다.

도 2a, 도 2b, 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 부분 공극이 형성된 철심을 개략적으로 도시한 정면도 및 측면도, 분리사시도이다.

상기 도 2a ~ 도 2c에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에서는 "日"자 형상을 한 복수 개의 규소강판이 다단 적층되어 이루어지는 변압기 철심(10)에 있어서, 규소강판의 전면에 중심 축을 따라 소정 크기를 갖는 복수 개의 원형 홀을 펀칭 방법으로 형성시킨 후, 상기 규소강판 상에 역시 펀칭 방법으로 동일한 위치에 원형 홀이 형성된 타 규소강판이 다단 적층됨으로써 철심(10)에 부분 공극(12)이 생성되는 것을 특징으로 한다.

즉, 변압기 철심(10)에 전면에서부터 후면을 관통하는 복수 개의 부분 공극(12)을 형성시킴으로써 종래의 일반적인 공극(11)을 갖는 철심(10)과 상응되게 철심(10)의 포화 현상을 효과적으로 방지할 수 있으며, 각 부분 공극(12) 사이의 공간에 의해 철심(10)이 분리되지 않으므로 공극을 유지하기 위한 별도의 철구조물을 필요로 하지 않게 되는 것이다.

한편, 도 3a, 3b, 3c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 부분 공극이 형성된 철심을 개략적으로 도시한 정면도 및 측면도, 분리사시도이다.

상기 도 3a ~ 도 3c에 도시된 바와 같이 본 발명의 또 다른 실시예에서는 " 日"자 형상을 한 복수 개의 규소강판이 다단 적층되어 이루어지는 변압기 철심(10)에 있어서, 다단 적층되는 복수 개의 규소강판 중 일부 규소강판은 온전한 "日"자 형상으로 이루어지며, 나머지 규소강판은 중심축을 따라"日"자의 세 군데 가로변이 소정 폭만큼 컷팅됨으로써 두 개의"E" 자가 마주보는 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

즉, 상기 온전한 "日"자 형상의 규소강판과 컷팅 가공된 규소강판이 도 3c에 도시된 바와 같이 소정 규칙에 따라 번갈아서 다단 적층 조립됨으로써 도 3b와 같이 변압기 철심(10)의 측면과 측면 사이를 관통하는 복수 개의 부분 공극(12)이 형성되는 것이다.

이에 따라, 종래의 일반적인 공극(12)을 갖는 철심(10)과 상응되게 철심의 포화 현상을 효과적으로 방지할 수 있으며, 상기와 같이 컷팅 가공되어 각 부분 공극(12)을 이루는 규소강판 사이에 컷팅 가공되지 않은 규소강판이 채워져 지지됨으로써 공극을 유지하기 위한 별도의 철구조물을 필요로 하지 않게 된다.

또한, 종래의 일반적인 공극(11)을 갖는 철심(10)의 경우 철심(10) 사이의 흡인력이 공극을 유지하기 위한 재료와 철판 사이에 진동을 발생시켜 소음이 커지는 문제가 있었지만, 컷팅을 이용한 부분 공극(12)을 갖는 철심(10)에서는 이러한 일반적인 공극(11)이 없으므로 소음이 현저히 줄어들게 되며, 특히, 컷팅에 의한 부분 공극(12) 철심(10)에서는 도 3c에 도시된 바와 같이 양측에서 공극을 지지해주는 구조가 되므로 종래의 일반적인 공극(11)을 갖는 철심(10)보다 소음 측면에서 유리하게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 부분 공극(12)을 갖는 변압기 철심(10)에 전원 인가 시 자속선(20) 분포를 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

변압기의 권선에 전원이 인가가 되면 철심(10)에 자속이 생성이 되는데, 상기 발생 자속은 자기저항이 작은 경로를 통해서 흐르게 되어 도 5에 도시된 바와 같이 중간에 공극(12)을 만나게 되면 공극(12)이 없는 철심(10)으로 흐르게 되어 두 공극(12) 사이의 철심(10)이 부분 포화를 일으키게 된다.

이 때 부분 포화를 일으킨 공극(12) 간의 철심(10)은 투자율이 현저히 낮아져 기존 공극(12)과 동등한 수준의 자기저항을 생성시켜 철심(10)의 포화를 막을 수 있다.

한편, 리액터에서는 철심(10)의 포화를 낮추기 위해 다수 개의 공극(12)이 필요하게 되므로 종래에는 통상 번들 형태로 철심(10)을 따로 제작하여 고정시켰지만, 본 발명에 따른 펀칭 또는 컷팅 가공방법을 이용하면 종래 번들 형태의 철심(10)을 대신할 수 있으므로 제작이 용이해지며, 또한, 철심(10) 고정을 위한 부가적인 철구조물도 필요없게 되는 것이다.

상술한 바와 같은 본 발명은, 종래의 변압기/리액터 철심에서의 공극 구현 방법을 개선하여 펀칭, 절단 등의 가공방법 변경을 통해 철심에 공극을 부분적으로 생성시킴으로써 철심의 소음을 효과적으로 낮추고, 공극 지지를 위한 부가적인 철구조물 사용이 필요없으며, 제작이 용이하게 되는 이점을 가진다.

Claims (3)

1. 삭제
2. 복수 개의 규소강판이 다단 적층되어 조립되는 자기 철심과 적어도 하나의 권선을 포함하여 이루어진 변압기/리액터에 있어서,

   상기 철심은 포화를 막기 위해 철심의 전면을 관통하는 복수 개의 부분 공극이 생성되고,

   상기 복수 개의 부분 공극은 다단 적층되는 각 규소강판의 중심 축을 따라 펀칭 가공에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 부분 공극을 갖는 변압기/리액터.
3. 복수 개의 규소강판이 다단 적층되어 조립되는 자기 철심과 적어도 하나의 권선을 포함하여 이루어진 변압기/리액터에 있어서,

   상기 철심은 포화를 막기 위해 철심의 측면을 관통하는 복수 개의 부분 공극이 생성되고,

   상기 복수 개의 부분 공극은 커팅 가공되지 않은 규소강판 및 중심 축을 따라 커팅 가공된 규소강판이 소정 규칙에 따라 다단 적층되어 생성되는 것을 특징으로 하는 부분 공극을 갖는 변압기/리액터.

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