KR101248376B1 - 밀폐형 구조의 트랜스포머 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 트랜스포머는, 대용량 전원공급장치에 사용되는 트랜스포머에 있어서, 외부와 차단되는 밀폐된 내부 공간을 형성하는 케이스부와, 상기 밀폐된 내부 공간 내에 위치하는 변압부를 포함하고, 상기 변압부는 2 차 코일로서 부스바가 사용되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 구조의 트랜스포머이다. 본 발명에 따른 밀폐형 구조의 트랜스포머는 대용량의 전기가 사용됨에도 불구하고 크기가 작고 무게가 가벼우며 동시에 대전류에 의해 발생하는 고열을 효율적으로 전달하여 방출시키는 효과가 있으며 밀폐형 구조로 제공되기 때문에 수냉식의 히트싱크에서 누수가 발생하더라도 트랜스포머의 기능을 정상적으로 유지할 수 있는 효과가 있다.

Description

밀폐형 구조의 트랜스포머{Enclosed Structure of the transformer assembly}

본 발명은 대용량 전기를 사용하는 전원공급장치에 장착되는 트랜스포머에 관한 것으로, 대용량 전기를 사용함에도 부품의 크기가 작고 가벼우며 대용량 전기에 의해 발생되는 고열을 효과적으로 전달하는 구조를 가지는 트랜스포머에 관한 것이다.

종래의 기술에 의해 제공되는 트랜스포머로서 대용량 전기를 사용하는 전원공급장치 내에 장착되는 구조의 트랜스포머는 크기가 크고 무거워서 운반하기가 용이하지 않았다.

또한 대용량 전기가 공급되는 대용량의 트랜스포머에는 고열이 발생하기 때문에 별도의 냉각장치를 사용하여 트랜스포머에서 발생하는 고열을 방출하고 트랜스포머 케이스를 냉각시키는 방법이 요구된다.

그런데 이러한 냉각장치는 수로를 통하여 물을 공급하여 트랜스포머 케이스에서 발열되는 열을 흡수 냉각하는 것이다. 따라서 수로의 일부 결손이 발생하는 경우 누수가 될 우려가 있으며, 수로의 공간 배치를 위해서 전원공급장치 내부에 밀폐시키는 구조로 제작하기에는 어려움이 없지 않았다. 또한 트랜스포머 내부의 절연체가 파손되는 경우 트랜스포머의 고장이 발생할 수 있을 것이다.

상술한 바와 같은 종래의 기술에 의해 제공되는 트랜스포머의 문제점으로서 크기가 크고 무거워서 운반하기가 용이하지 않은 점을 해결할 수 있도록 크기가 작고 가벼우면서도 열전달 효율이 높은 밀폐형 구조의 트랜스포머를 제공하는 것을 목적으로 한다.

대용랑의 트랜스포머는 크기가 증가하게 되므로 전원공급장치 내부에 장착되는 공간을 최소화하여 운반이나 작업이 용이한 구조로 구성될 필요가 있으며, 종래의 기술에 따른 수냉 방식의 히트싱크를 사용할 경우 누수의 위험에 대비할 수 있도록 밀폐되면서도 효과적으로 열전달이 가능하도록 구성될 필요가 있다. 본 발명은 이러한 필요를 충족시킨다.

본 발명에 따른 트랜스포머는, 대용량 전원공급장치에 사용되는 트랜스포머에 있어서, 외부와 차단되는 밀폐된 내부 공간을 형성하는 케이스부와, 상기 밀폐된 내부 공간 내에 위치하는 변압부를 포함하고, 상기 변압부는 2 차 코일로서 부스바가 사용되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 구조의 트랜스포머이다.

보다 바람직하게는 상기 트랜스포머에서 발생하는 열을 흡수하여 냉각시키는 히트싱크가 포함되고, 상기 히트싱크는 상기 부스바의 하방에 위치하는 하단 히트싱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 구조의 트랜스포머이며, 보다 바람직하게는 상기 히트싱크는, 상기 트랜스포머의 상방에 위치하는 상단 히트싱크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 구조의 트랜스포머이다.

아울러, 상기 케이스부와 상기 변압부 사이의 공간에는 절연체가 충전되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 구조의 트랜스포머가 제공될 수 있다.

보다 바람직하게는 상기 케이스부는 상기 변압부를 하방에서 지지하는 하단부를 포함하며, 상기 변압부의 부스바는 체결구를 통하여 상기 하단부에 체결되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 구조의 트랜스포머가 제공된다.

한편, 상기 부스바는 상기 케이스부의 외부로 돌출되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 구조의 트랜스포머가 제공될 수 있다.

보다 바람직하게는 상기 케이스부는, 상기 하단부의 상방 반대 측면에서 상기 변압부의 상방을 덮는 덮개부와, 상기 덮개부 및 상기 하단부와 결합되어 상기 변압부를 상기 케이스부의 내부 공간에 밀폐시키는 측면부를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 구조의 트랜스포머이다.

상기의 히트싱크는 수로를 통한 수냉식 장치를 포함할 수 있으며, 상기의 트랜스포머의 케이스부는 절연성이 있으면서 열전달이 잘 되는 소재가 사용되는 것이 바람직하다. 이러한 소재들은 당업계에 이미 공지된 소재들이 사용될 수 있음은 물론이다.

본 발명에 따른 밀폐형 구조의 트랜스포머는 대용량의 전기가 사용됨에도 불구하고 크기가 작고 무게가 가벼우며 동시에 대전류에 의해 발생하는 고열을 효율적으로 전달하여 방출시키는 효과가 있으며 밀폐형 구조로 제공되기 때문에 수냉식의 히트싱크에서 누수가 발생하더라도 트랜스포머의 기능을 정상적으로 유지할 수 있는 효과가 있다.

도 1 은 본 발명인 밀폐형 구조의 트랜스포머의 실시예를 도시한다.
도 2 는 도 1 에 도시된 밀페형 구조의 트랜스포머의 분해도를 도시한다.
도 3 은 도 1 에 도시된 밀폐형 구조의 트랜스포머에서의 열전달 경로를 도시한다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 본 발명의 구조 및 실시예를 설명한다.

도 1 은 본 발명인 밀폐형 구조의 트랜스포머의 실시예를 도시한다.

본 발명인 밀폐형 구조의 트랜스포머(100)는, 외부와 차단되는 케이스부(110)와 이러한 케이스부(110)에 의하여 외부와 차단되는 밀폐된 내부 공간 내에 위치하는 변압부(120)를 포함한다.

케이스부(110)는 밀폐형 구조의 트랜스포머(100)의 외부 형상을 이루는 구성 요소로서, 바람직하게는 알루미늄과 같이 가벼우며 열전달이 잘되는 재료를 사용하여 제조할 수 있다. 이러한 재료는 당업계에 공지된 모든 재료들이 적용될 수 있을 것이다.

변압부(120)는 1 차 코일(123)과 2 차 코일을 포함하고, 각각의 코일의 감은 수의 비율에 따라 2 차 코일의 출력 전압을 조절할 수 있는, 이른바 패러데이의 법칙에 따라 코일들의 감은 수의 상대적 비율에 의해 전압을 조정하는 기능을 제공하는 장치를 포함한다.

이러한 변압부(120)는 2 차 코일의 기능을 하는 소재로서 부스바(125)를 포함할 수 있다.

부스바(busbar)는 통상적으로 대용량의 전류를 공급하는 데에 사용되는 도전체로서 알루미늄이나 구리 등으로 제조되며 당업계에서 사용되는 통상적인 부스바는 본 발명에 적용될 수 있다.

1 차 코일(123)과 부스바(125)는 코어(121)에 결합된다. 코어(121)를 중심으로 하여 수직 방향으로 1 차 코일(123)이 상방에 결합되고, 2 차 코일의 기능을 제공하는 부스바(125)는 코어(121)의 하방에 결합된다. 이때 부스바(125)는 아래 기술할 히트싱크로의 열전달을 용이하게 하기 위하여 최대한 코어(121)의 하단에 결합되는 것이 바람직하다.

케이스부(110)와 변압부(120) 사이의 공간에는 절연체(127)가 충전된다. 절연체(127)는 열전달율이 높은 물질을 사용하는 것이 바람직하며 열전달을 용이하게 하면서 절연 기능을 제공하는 이상 당업계에 공지되어 있는 모든 물질들이 적용될 수 있을 것이다.

도 1 을 참조하면, 본 발명의 트랜스포머(100)는 바람직하게 히트싱크를 포함할 수 있다.

히트싱크는 열을 방출하는 장치와 직간접적으로 접촉하여 전달 또는 발산되는 열을 흡수하면서 장치를 냉각시키는 구성요소이며, 일반적으로 공지된 히트싱크 등이 적용될 수 있고 다양한 형상의 히트싱크가 종래의 기술에 의해 제공되고 있다.

도 1 에서는 하나의 실시예로서, 트랜스포머(100)의 하방에 위치하는 하단 히트싱크(200)가 개시된다. 이러한 하단 히트싱크(200)는 트랜스포머(100)에서 방출되는 열을 흡수하여 트랜스포머(100)를 냉각시키는 기능을 가지며, 바람직하게는 도 1 의 좌측에서 우측 방향으로의 화살표가 가리키는 것과 같이 냉각 매체를 공급하여 열흡수 및 냉각을 효과적으로 할 수 있도록 한다. 이러한 냉각 매체로는 물과 같이 비열이 높은 물질이 사용될 수 있을 것이며 물이 아니더라도 냉각 용도의 매체라면 폭 넓게 이용될 수 있을 것이다.

도 1 을 참조하면, 부스바(125)가 케이스부(110)로부터 외부로 돌출된 부분은 하단 히트싱크(200)와 접촉하므로 효과적으로 열전달을 시킬 수 있다. 본 발명에서의 열전달에 관해서는 후술하도록 한다.

한편, 히트싱크는 하단 히트싱크(200) 이외에도, 도면에는 도시하지 않았으나 상단 히트싱크를 더 포함할 수 있음은 물론이다. 여기서 상단이라는 의미는 수직 방향을 기준으로 하단의 반대 측면을 의미하는 것으로서 상대적인 의미로 이해하면 족하다. 이러한 상단 히트싱크 및 하단 히트싱크(200)로의 열전달 경로에 대해서는 후술하도록 한다.

도 2 는 도 1 에 도시된 밀페형 구조의 트랜스포머의 분해도를 도시한다.

도 2 를 참조하면, 케이스부(110)는 변압부(120)를 하방에서 지지하는 하단부(111d)를 포함하며, 변압부(120)의 부스바(125)는 체결구(125a)를 통하여 하단부(111d)에 최대한 밀착되게 결합될 수 있는 것이 바람직하다. 이는 상술한 열전달의 효과를 최대한으로 하기 위함이다.

케이스부(110)는 조립이 용이하도록, 하단부(111d)의 상방 반대 측면에서 변압부(120)의 상방을 덮는 덮개부(111a)와 변압부(120)를 케이스부(110)의 내부 공간에 밀폐시키는 측면부(111b, 111c)로 제공될 수 있다. 측면부(111b, 111c)는 덮개부(111a) 및 하단부(111d)와 결합되면서 변압부(120)를 밀폐시키는 공간을 형성하게 될 것이다.

도 2 에 개시된 바와 같이 측면부(111b, 111c) 및 덮개부(111a) 등에 형성된 체결구(112, 113)를 통하여 케이스부(110)는 나사 조립이 가능할 것이다. 다만 이러한 조립 방법은 나사 조립에 한정되는 것은 물론 아니며, 접착체 또는 나사가 없는 기계적 결합 방법 등(예를 들면 후크) 다양한 방법이 적용될 수 있을 것이다.

도 2 의 측면부(111c) 의 하단에는 부스바홈(111e)이 더 형성되어 부스바(125)가 외부로 돌출될 수 있도록 한다. 이로 인해, 본 발명은 히트싱크 뿐만 아니라 공기에 의한 냉각 효과를 제공할 수 있다.

이하에서는 도 3 을 참조하여 본 발명의 열전달 경로에 대하여 설명한다.

도 3 은 도 1 에 도시된 밀폐형 구조의 트랜스포머에서의 열전달 경로를 도시하며, 열전달의 방향은 도 3 에 도시된 화살표(10 내지 70)를 참조할 수 있을 것이다.

대용량의 트랜스포머는 코어뿐만 아니라 코일에도 대전류가 흐르기 때문에 고열을 발생하며, 1 차 코일과 2 차 코일을 분리하여 코어에 감기 때문에, 각 코일에서 열이 방출되는 위치가 다르다.

통상 1 차 코일은 트랜스포머의 상단에 위치하므로 하단 히트싱크(200)까지 열전달이 용이하게 될 수 있도록 열전달이 잘되는 절연체(127)를 충전함은 이미 상술하였다.

1 차 코일(127)에서 방출되는 열은 열전달이 잘되는 절연체(127)를 통하여 케이스부(110)를 따라 하단 히트싱크(200)로 방출된다.

2 차 코일의 기능을 하는 부스바(125)에서 방출되는 열은 도면에는 도시하지 않았으나 바람직하게는 상술한 상단 히트싱크가 제공되는 경우에는 절연체(127) 및 케이스부(110)를 따라 상단 히트싱크로 방출될 수 있을 것이다.

또 다른 경로로서, 부스바(125)에서 방출되는 열은 상술한 바와 같이 케이스부(110)의 하단부(111d)에 직접 접촉되므로 곧바로 하단 히트싱크(200)로 방출된다. 이러한 2 차 코일로서 기능을 제공하는 부스바(125)는 대용량의 전류에 의한 고열이 발생하기 때문에 이러한 열전달 경로는 효과적인 냉각 기능을 제공할 수 있다.

코어(121)에서 역시 고열이 발생하므로 1 차 코일의 열전달 경로와 같이 절연체(127) 및 케이스부(110)를 통하여 하단 히트싱크(200)로 열이 방출되며, 상단 히트싱크가 제공되면 이를 통해 열이 방출될 수 있음은 물론이다.

본 발명은 상기와 같은 다양한 열전달 경로를 통하여 효과적인 냉각을 제공할 수 있다. 또한 밀폐형 구조로 제공되기 때문에 운반이나 작업이 용이하며 수냉 방식의 히트싱크가 적용되는 경우에도 누수의 위험으로부터 트랜스포머를 보호할 수 있다.

100 : 밀폐형 구조의 트랜스포머 110 : 케이스부
111a : 덮개부 111b : 측면부
111c : 측면부 111d : 하단부
111e : 부스바홈 112 : 체결구 113 : 체결구 120 : 변압부 121 : 코어 123 : 1 차 코일 125 : 부스바 125a : 체결구 127 : 절연체 200 : 하단 히트싱크

Claims (7)

1. 대용량 전원공급장치에 사용되는 트랜스포머에 있어서,
   외부와 차단되는 밀폐된 내부 공간을 형성하는 케이스부와,
   상기 밀폐된 내부 공간 내에 위치하는 변압부를 포함하고,
   상기 변압부는 2 차 코일로서 부스바가 사용되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 구조의 트랜스포머.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 트랜스포머에서 발생하는 열을 흡수하여 냉각시키는 히트싱크가 포함되고,
   상기 히트싱크는 상기 부스바의 하방에 위치하는 하단 히트싱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 구조의 트랜스포머.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 히트싱크는,
   상기 트랜스포머의 상방에 위치하는 상단 히트싱크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 구조의 트랜스포머.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 케이스부와 상기 변압부 사이의 공간에는 절연체가 충전되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 구조의 트랜스포머.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 케이스부는 상기 변압부를 하방에서 지지하는 하단부를 포함하며,
   상기 변압부의 부스바는 체결구를 통하여 상기 하단부에 체결되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 구조의 트랜스포머.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 부스바는 상기 케이스부의 외부로 돌출되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 구조의 트랜스포머.
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 케이스부는,
   상기 하단부의 상방 반대 측면에서 상기 변압부의 상방을 덮는 덮개부와,
   상기 덮개부 및 상기 하단부와 결합되어 상기 변압부를 상기 케이스부의 내부 공간에 밀폐시키는 측면부를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 구조의 트랜스포머.

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