KR101363930B1 - 이중망 구조의 부싱용 쉴드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내측 쉴드몸체와 외측 쉴드몸체의 이중구조로 제공되어 외부충격에 견고하여 수명 보장과 에폭시 절연성능 변화에도 이중 차폐를 통해서 전기적 왜곡 현상을해결할 수 있는 이중망 구조의 부싱용 쉴드를 제공한다.
본 발명의 상기 목적은 에폭시 수지의 부싱에 인서트 성형되는 부싱용 쉴드에 있어서, 메탈라스로 되고 상, 하단부는 외향으로 절곡되어 형성된 라운드부를 구비한 원통형의 내측 쉴드몸체와, 상기 내측 쉴드몸체의 외주면을 감싸고 일측에 외측방향으로 돌출 결합된 단자를 포함하는 메탈라스로 된 원통형의 외측 쉴드몸체를 포함하는 이중망 구조된 부싱용 쉴드에 의해 달성된다.

Description

이중망 구조의 부싱용 쉴드{BUSHING SHIELD OF DOUBLE MESH STRUCTURE}

본 발명은 계기용 변성기, 리액터, 개폐기 등과 같은 전력기기의 전력을 인입/인출하는데 사용되는 부싱의 내부에 인서트 결속되어 고전압이 인가되는 전력기기의 전계집중을 완화하여 절연 파괴를 방지하는 부싱용 쉴드에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내측 쉴드몸체와 외측 쉴드몸체의 이중구조로 제공되어 외부충격에 견고하여 수명 보장과 에폭시 절연성능 변화에도 이중 차폐를 통해서 전기적 왜곡 현상을 해결할 수 있는 이중망 구조의 부싱용 쉴드에 관한 것이다.

일반적으로 부싱은 계기용 변성기, 리액터, 개폐기 등과 같은 전력기기의 전력을 인입 및 인출하는 곳에서 절연을 목적으로 사용되는 것으로, 이러한 부싱은 에폭시수지(Epoxy Regin) 등에 의해 형성되는 절연체 및 절연체 내부에 매립(인서트)되는 쉴드(shield)를 포함하고 있다.

이러한 부싱용 쉴드는 전압을 인가하는 도체로부터 적당한 절연체를 사이에 두고 설치되어어서 전력기기의 전계 집중을 완화하여 절연 파괴를 방지하는 역할을 한다.

또한, 부싱용 쉴드는 콘덴서 분압형 방식을 통한 선로의 활선 여부를 감시할 수 있는 전압검출 센서로서의 역할을 한다.

이와 같은 용도로 사용되는 부싱용 쉴드는 원통형 금속몸체와, 몸체에 결합되어 있는 전압검출용 단자로 이루어진다.

일 예로 특허문헌 1을 들 수 있는데, 이러한 특허문헌 1은 원통형의 금속몸체가 직선형태의 단면구조로 가는 철선을 이용하여 서로 교차 상태로 엮은 그물망 구조의 메쉬스크린 구조로 이루어져 있다

이러한 특허문헌 1은 몸체의 상, 하단 부위인 철선의 단부에 전계가 집중되어 부분 방전에 의해 몸체를 감싸고 있는 에폭시가 열화되어 절연 파괴의 소손사고를 일으키는 문제가 발생하기가 쉽다.

그리고 메쉬 스크린 구조의 몸체는 초기 제조공정에서 몸체를 이루는 철사들이 일정한 간격 상태를 유지하기가 어렵고, 제작 후에는 외력에 의해 철사들이 한 쪽으로 치우치기 쉽고, 인서트 사출로 몸체를 에폭시로 감싸는 과정에서 에폭시 수지의 금형 투입시에 한쪽으로 밀려 왜곡현상이 발생되거나 철사들이 일정간격을 유지하지 못하는 결과에 기인하여 제품 불량율이 높고, 제품 사용시에 오작동에 의한 대형사고를 야기시키는 요인으로 지적되었다.

또한, 몸체는 쉴드에 유도되는 전압을 검출하거나, 활선여부를 감시하거나, 접지를 위해 연결되는 단자가 납땜에 의해 결합으로 환경오염의 문제점은 물론, 몸체의 측면접합 역시도 납땜으로 결합되어 돌출부 형성에 의한 전계 집중의 단점이 있었다.

그리하여 본 출원인은 상기한 종래기술의 단점을 해소한 기술로서 특허문헌 2 내지 특허문헌 4에 대해 등록받은 바 있다.

특허문헌 2 및 3은 원통형 몸체의 단부(Edge)에 전계가 집중되지 않도록 몸체의 단부에 외측을 향해 라운드진 라운드부재를 구비하고, 몸체의 구조적 안전성을 높이기 위해 몸체를 메쉬 형태가 아닌 메탈라스(metal lath) 형태로 하고, 몸체의 측면 접합은 레이저용접의 기술에 의해 접합하는 기술(특허문헌 4)을 개시하였다.

또한, 몸체에 결합되는 전압검출용 단자는 리벳으로 결합시켜 환경오염을 방지하는 기술이 개시되었다.

이러한 선원문헌 중 특허문헌 2는 전계집중을 방지하기 위해 메탈라스 몸체의 상, 하단에 라운드부재가 일체로 이루어진 것이 특징이고,

특허문헌 3은 상기한 라운드부재의 변형을 방지하고자 내부에 링부재를 감싸 라운드부를 형성함으로서 라운드부의 변형을 방지하는 기술이 도모되었다.

그리고 특허문헌 4는 부시용 쉴드를 측면단부의 접합부가 돌출되지 않도록 레이저 용접을 이용하여 접합하여 쉴드몸체를 형성하여 돌출부의 형성이 없어 전계집중을 없앨 수 있는 부싱용 쉴드의 제조방법이 기재되어 있다.

특허문헌 1 : 대한민국 등록 실용신안공보 제20-0371468호 특허문헌 2 : 대한민국 등록 실용신안공보 제20-0444011호 특허문헌 3 : 대한민국 등록 실용신안공보 제20-0449360호 특허문헌 4 : 대한민국 등록 특허공보 제10-1100847호

상기한 특허문헌 2 내지 4는 쉴드를 구성하는 몸체가 단일 메탈라스(metal lath)구조의 몸체로서, 상, 하단부 직선구조 및 메쉬의 접기(라운드부 형성) 방식은 성형과정에서 동심특성이 좋지 않고, 에지 형성에 따른 전계의 집중 현상에 의해 22.9kV급 한전 배전선로에 사용되는 개폐기류 부싱의 품질을 저하하는 단점이 있다.

또한, 단일 쉴드 메탈라스 구조는 옥외의 환경에서 사용되는 개폐기류의 계절적인 온도변화와 일교차에 의한 온도 변화에 따른 에폭시 절연물의 절연특성 변화로 전압센서로 활용되는 쉴드부분의 전압오차가 심하게 변화하여 자동형 개폐기의 개폐동작 신호로 사용되는 전압이 일정하지 않아 개폐기기의 역활을 수행하지 못하는 경우가 빈번하게 발생되어 이를 방지하기 위하여 전압변화를 일정하게 하기위하여 별도의 저항을 접속하고, 이것을 일정한 전압을 유지할 수 있는 콘트롤러를 별도로 구비하여 기술적인 문제 해결은 하였으나 추가적인 비용이 발생하여 제품의 원가에 영향을 주는 요인이 되었다.

그래서 본 발명에서는 단일 메탈라스 쉴드 제작방식에서 발생하는 개폐기의외부영향(온도변화)에 따른 전압센서로서의 쉴드의 전기적 특성 왜곡현상을 별도의 콘트롤러를 적용하지 않고, 쉴드 전극 망구조 변경으로 에폭시 절연성능 변화에도이중차폐를 통해서 해결할 수 있고 쉴드 및 전압센서 기능을 동시에 수행할 수 있는 이중구조의 부싱용 쉴드를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에서는,

망구조로 된 원통형의 내측 쉴드몸체;

상기 내측 쉴드몸체의 외측을 감싸고 일측에 외측방향으로 돌출 결합된 단자를 포함하는 원통형의 외측 쉴드몸체; 를 포함하고,

상기 내측 쉴드몸체의 상, 하단부는 외향으로 절곡되어 라운드부를 구비하여 이중구조로 된 부싱용 쉴드가 제공된다.

여기서, 상기 내, 외측 쉴드몸체는 형상 구현이 용이한 알루미늄 메탈라스나 동(Cu) 메쉬 타입에 비해 동심특성이 양호한 스테인레스 스틸의 메탈라스가 적용됨이 바람직하다.

또한, 상기 내, 외측 쉴드몸체는 상호 간을 분리시켜 전기적으로 연결되지 않도록 절연막을 코팅하여 조립됨이 바람직하다.

이때, 상기 절연막 코팅은 에폭시 수지로 함침한 상태에서 오븐에 구워 경화 절연막을 형성함이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 개폐기의 외부 온도변화에 따른 전압센서로서의 쉴드의 전기적 특성의 왜곡현상 및 절연성능 변화에도 이중차폐를 통해 해결하여 제품의 신뢰성이 보장되는 효과가 제공된다.

또한, 본 발명에 의하면, 외부 충격에 강하여 사용수명이 보장되는 효과가 있고, 온도변화에 따른 보정장치가 불필요하며, 정밀한 전압검출을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 조립상태 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예로서 알루미늄의 메탈라스를 이용한 일부 발췌단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예로서, 스테인레스 스틸 메탈라스를 이용한 일부 발췌단면도이다.
도 4는 본 발명에 의해 실시된 사시사진이다.

본 발명은 단일의 망구조에 비롯되는 단점인 외부충격에 약한 점의 보강과 외부에 성형되는 에폭시 수지의 절연성능 변화에도 이중차폐를 통해서 전기적 특성 왜곡현상을 해결할 수 있는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부되는 도면과 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 설명에 있어, 도면 제시된 구성요소의 구조 및 크기는 발명의 설명에 문제되지 않는 한 단순화되거나 간략화될 수 있다.

도 1는 본 발명의 조립상태 단면도로서, 본 발명은 내측 쉴드몸체(10)와 상기 내측 쉴드몸체(10)의 외부에 조립되는 외측 쉴드몸체(30)의 이중구조로 구성된다.

상기 내측 쉴드몸체(10)는 메탈레스 망을 원통형상의 형성하는 길이(원주면)와 높이를 갖도록 절단하고 이의 길이방향의 양 측단부를 맞대기용접(레이저 용접)에 의해 이음매의 돌출부가 없이 원통형으로 형성한다.

상기 외측 쉴드몸체(30)는 상기 내측 쉴드몸체(30)의 외주면에 끼움되는 직경을 갖는 길이로 형성되고, 일측, 바람직하게는 양 측단부면 사이의 중앙부분에 단자조립공(31)을 절단 가공한다.

여기서 상기 내, 외측 쉴드몸체(10,30)는 형상 구현이 용이한 알루미늄 메탈라스 망이나 동 메탈라스 타입에 비해 동심특성이 좋은 스테인레스 스틸의 메탈라스 망이 적용됨이 바람직하다.

이러한 알루미늄 메탈라스 망이나 스테인레스 스틸 메탈라스 망의 성형은 종래와 동일하게 금형(미도시함)에 용융상태의 금속(알루미늄, 스테인레스 스틸)을 주입하여 사출하거나, 금속판을 프레스로 타공하여 망구조를 형성하는 것으로 이러한 메탈라스의 제조는 당업계에서 널리 알려져 있음으로 상세한 설명은 생략해도 충분히 이해될 것이다.

즉, 알루미늄재질이나 스테인레스 스틸의 메탈라스를 절단하여 내, 외측 쉴드몸체(10,30)을 형성할 수 있도록 소정의 직경과 높이로 프레스 또는 절단기 등에 의해 절단한다.

다시 말하여, 원통형상의 내, 외측 쉴드몸체(10,30)을 형성하기 위하여 직사각 형상으로 절단한다.

이러한 상태에서 내측 쉴드몸체(10)을 형성하기 위해 절단한 직사각형의 메탈라스는 양 측단부를 맞댄 상태에서 레이저 용접에 의해 접합부가 돌출되지 않은 상태로 원통형으로 형성하고, 이의 상단부 및 하단부에는 메탈라스 특성상 마름모꼴 관통공에 의해 절단부에 돌기가 형성되어 전계가 집중될 수 있음으로 이를 방지하기 위해서 외향으로 절곡하여 라운드부(20)를 형성한다.

그리고 외측 쉴드몸체(30)을 형성하기 위해 절단한 직사각형의 메탈라스는 양 측단부 사이의 중앙부에 단자조립공(31)을 절단하여 형성한다.

이러한 상태에서 상기 내,외측 쉴드몸체(10,30)는 조립 후에 상호 간이 전기적으로 연결되지 않도록 절연막(50)을 형성하게 된다.

이러한 절연막(50)은 내, 외측 쉴드몸체(10,30)을 인서트 결합하는 에폭시 절연체의 성형시에 계면분리가 없도록 절연수지로 피막된 상태에서 오븐에 의해 구워 경화 절연막을 형성함이 바람직하다.

이러한 절연막 형성 공정에서 불량이 생기면 일정한 전압센싱이 불가능해짐으로 코팅재료의 선정과 세심한 작업이 필수적으로 이루어진다.

즉 에폭시 절연체에 인서트 결속되는 쉴드는 계면분리가 없도록 상기 에폭시 절연체와 동일한 에폭시 수지에 1차 제작된 내, 외측 쉴드몸체(10,30)를 함침한 상태에서 상기 에폭시(Epoxy) 수지의 경화조건에 맞도록 오븐의 온도 조건을 설정한 상태에서 경화시키어 표면에 절연막(50)이 코팅한다.

이러한 절연막(50)의 형성은 상기 원통형으로 형성된 내측 쉴드몸체(10)의 상, 하단에 라운드부(20)를 형성한 후에 코팅되어 형성된다.

여기서, 상기 라운드부(20)는 상단부 및 하단부를 외측으로 기계적 가공에 의해 형성할 수 있다.

이러한 라운드부(20)는 도 2에 도시된 것과 같이, 알루미늄 메탈라스로 적용할 경우에는 변형성이 좋아 단부면을 말아 원형으로 형성할 수 있으나, 도 3에 도시된 것과 같이, 스테인레스 스틸 메탈라스를 이용할 경우에는 재질 특성상 절곡의 한계 및 절곡에 따른 변형문제로 외향의 라운드 절곡한 상태에서 단부는 하향 또는 상향의 쉴드몸체(10)의 중심축 방향으로 곧게 형성됨이 바람직하다.

그리고 외측 쉴드몸체(30)는 원통형상으로 형성 전, 즉 상기와 같이 단자조립공(31)을 가공한 상태에서 에폭시 수지를 함침하여 오븐에 의해 경화하여 경화 절연막(50)을 코팅 한 후에 단자 조립공(31)에 단자(40)를 조립하고 상기 내측 쉴드몸체(10)의 외주면을 감싸 원통형으로 감아 싼 상태에서 양 측단부를 맞대기용접에 의해 조립할 수 있다.

이러한 외측 쉴드몸체(30)의 조립은 상기와 같이 양 측단부를 맞대기 용접에 의해 조립할 수도 있으나, 양 단부 상호간을 겹쳐 말은 상태로 압착 결속으로 조립할 수도 있고, 상기 내측 쉴드몸체(10)의 외주면으로서 상, 하단의 라운드부(20)의 사이에 배치되는 높이로서 조립됨이 바람직하다.

그리고, 단자(40)의 조립은 선원 기술과 동일하게 리벳팅 결합방식에 의해 결속되는 것으로 이러한 단자(40)의 조립은 선원기술에 상세히 설명되어 있음으로 상세한 설명은 생략해도 무방할 것이다.

이렇게 상기 내측 쉴드몸체(10)와 외측 쉴드몸체(30)의 상호간은 절연된 상태로 이중구조로 형성된다.

상기 내측 쉴드몸체(10)는 부싱의 도전봉(60)과 일정한 거리(10mm 이상)를 유지하도록 원통형의 형상으로 이루어지고, 상기 도전봉(60)과 내측 쉴드몸체(10) 사이에는 에폭시와 같은 절연체가 채워져 상기 내, 외측 쉴드몸체(10,30)는 커패시터(Capacitor)로서 기능을 수행한다.

상기 내, 외측 쉴드몸체(10,30)를 알루미늄재 메탈라스로 이용할 경우에는 내, 외부를 감싸는 절연체인 에폭시와 선팽창계수가 비슷하여 에폭시의 성형수축 반응에 동조되어 수축됨으로서, 두 소재간의 계면에 갭(Gap)이 발생되는 것을 최대한 억제하여 전계가 집중되는 것을 최소화할 수 있다.

이러한 본 발명의 부싱용 쉴드는 외측 쉴드몸체(30)에 조립된 단자(40)에 의해 유도되는 전압을 검출, 활선여부의 감시 및 접지 기능을 수행한다.

이상에서 설명한 본 발명은 그 권리요지로 청구된 특허청구범위의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능하다.

10 : 내측 쉴드몸체 20 : 라운드부
30 : 외측 쉴드몸체 31 : 단자조립공
40 : 단자 50 : 절연막
60 : 도전봉

Claims (4)

1. 메탈라스로 되고 상, 하단부는 외향으로 절곡되어 형성된 라운드부를 구비한 원통형의 내측 쉴드몸체를 에폭시 수지의 부싱에 인서트 성형되는 부싱용 쉴드에 있어서,
   상기 내측 쉴드몸체의 외주면을 감싸고 일측에 외측방향으로 돌출 결합된 단자를 포함하는 메탈라스로 된 원통형의 외측 쉴드몸체를 구비하고, 상기 내측 쉴드몸체와 외측 실드몸체는 상호 간이 전기적으로 연결되지 않도록 상기 부싱의 재질과 동일한 에폭시 수지의 절연막을 각각 코팅된 것을 특징으로 하는 이중망 구조의 부싱용 쉴드.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 외측 쉴드몸체는 상기 내측 쉴드몸체의 상, 하단부에 형성된 라운드부 사이에 결합하는 높이의 원통형으로 형성된 것을 특징으로 하는 이중망 구조의 부싱용 쉴드.
   
4. 삭제

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