KR101658349B1 - 몰드변압기의 강도 및 절연 보강 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 몰드변압기의 강도 및 절연 보강 구조에 관한 것으로, 그 목적은 몰드 변압기 제조과정에서 권선간의 절연성능을 충분히 발휘하도록 에폭시레진의 두께를 보강하고, 에폭시 레진의 박리를 방지하기 위한 보강구조를 경제성 있게 형성하여 방지할 수 있는 몰드변압기의 강도 및 절연 보강 구조를 제공하는 데 있다.
본 발명의 구성은 몰드변압기를 구성하는 원통 베이스 둘레에 절연필름을 감싸 형성하여 절연하고, 다시 절연필름 둘레에 1차 유리섬유를 고정테이프로 감싸고, 다시 1차 유리섬유의 둘레방향으로 에폭시레진의 두께 보강을 위한 간극재 및 에폭시레진의 강성 보강용으로 사용되는 고체절연물 다수개를 원형 배열하여 감싼후 고정테이프로 고정하여 형성하고, 다시 고체절연물 둘레를 2차 유리섬유로 감싼후 고정테이프로 고정한 적층구조를 만든 후, 이 적층구조에 에폭시레진을 침투시켜 절연층을 형성하는 몰드변압기의 강도 및 절연 보강 구조를 발명의 특징으로 한다.

Description

몰드변압기의 강도 및 절연 보강 구조{Structure for reinforcing strength and insulation of molded transformer}

본 발명은 몰드변압기의 강도 및 절연 보강 방법에 관한 것으로, 다양한 절연용 보강재로 적층구조를 형성 후 에폭시레진을 형성시켜 절연강도와 기계적 강도를 강화하는 구조에 관한 것이다.

몰드변압기(mold transformer)는 기존의 유입식 및 건식변압기의 결점인 연소성, 화재의 위험성, 폭발성, 흡습성의 문제를 해결할 수 있으며, 최근 공장, 빌딩, 터널, 지하철, 각종 산업플랜트 등의 수배전 설비에서 요구되는 환경오염이나 화재로부터의 보호을 위한 높은 안정성, 신뢰성, 소형화, 경량화, 저전력손실, 보수 및 유지의 경제성 등의 조건에 부합되어 현재 널리 사용되고 있다.

이러한 일반적인 몰드 변압기는 권선을 에폭시수지로 감싸는 고체 절연방식의 변압기로서, 나염성 및 자기 소화성을 가져 화재 발생의 위험을 최소화 할 수 있는 변압기로서, 경화시 가스발생이 없고 반응수축이 적어 기계적으로 안정적이고, 내약품성, 내수성 내열성이 우수하여 장기간 방치하여도 변압기의 손상이 적다는 장점이 있다.

기본적인 몰드 변압기의 구조는 권선을 원통 형상의 몰드 금형에 삽입한 후, 고진공하에서 에폭시수지를 금형에 주입하고, 경화시켜 저압 및 고압 코일을 형성하게 된다.

이와 같은 몰드 변압기는 종래에는 절연성을 위해 실리콘 수지, 폴리에스테르 수지 또는 페놀 수지 등을 사용하였으나, 접착성, 반응성, 함침성, 전기적 특성 등이 좋지 않아 최근에는 이들 특성뿐 아니라 내열성, 난연성, 내크랙성, 열전도성 등이 우수한 에폭시 수지가 널리 사용되고 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 방법으로 제조된 몰드변압기는 고온 다습한 환경에서 장기간 사용할 경우 흡습에 의한 절연기능 저하로 부품이 파괴될 수 있으며, 또한 경화시의 열수축에 의해 크랙이 발생되어 열화, 아크 발생등의 결함이 나타날 수 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 종래의 몰드변압기 제조 과정에서 에폭시 레진에 절연강도 및 기계적 강도 강화 목적의 첨가재를 사용하곤 하였다.

예를 들자면 내습성 및 전기적 특성을 향상시키고 열팽창계수를 낮추기 위하여 실리카, 알루미나, 마이카, 유리섬유 등의 무기 충전제들과 입자상의 열가소성 수지를 에폭시 수지와 혼합하여 사용하거나, 에폭시 수지를 폴리에스테르 수지, 페놀 수지 등과 혼합하는 방법으로 물성 개선을 시도하고 있다.

하지만 상기와 같은 종래 방법에 의한 강도 보강방법은 여전히 에폭시에 첨가재를 혼합하여 강성을 보강하는 방법이어서 물리적 방법에 의한 보강 구조가 이루어지질 않아 충분한 레진의 절연두께를 확보하지 못해 절연성이 저하하고 레진이 박리되는 현상을 방지하지 못한다는 구조적인 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 몰드 변압기 제조과정에서 권선간의 절연성능을 충분히 발휘하도록 에폭시레진의 두께를 보강하고, 에폭시 레진의 박리를 방지하기 위한 보강구조를 경제성 있게 형성하여 방지할 수 있는 몰드변압기의 강도 및 절연 보강 구조를 제공하는 데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 몰드변압기를 구성하는 원통 베이스 둘레에 절연필름을 감싸 형성하고, 다시 절연필름 둘레에 1차 유리섬유를 고정테이프로 감싸고, 다시 1차 유리섬유의 둘레방향으로 에폭시레진의 두께 보강을 위한 간극재 및 에폭시레진의 강성 보강용으로 사용되는 고체절연물 다수 개를 원형 배열하여 감싼 후 고정테이프로 고정하여 형성하고, 다시 고체절연물을 2차 유리섬유로 감싼 후 고정테이프로 고정한 적층구조를 만든 후, 이 적층구조에 에폭시레진을 침투시켜 절연층을 형성하는 것을 특징으로 하는 몰드변압기의 강도 및 절연 보강 구조를 제공함으로써 달성된다.

또한 본 발명에서 상기 1차 및 2차 유리섬유는 가로방향 유리섬유와 세로방향 유리섬유가 틈새를 가지도록 직조된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에서 상기 프레스보드는 내부로 에폭시 레진이 스며들어 침투되는 물성을 가진 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에서 상기 고체절연물과 에폭시 레진을 일체형 몰드로 미리 제작한 것을 사용하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에서 상기 고체절연물 고정시 고정테이프가 아닌 접착제 혹은 끈과 같은 다른 방식으로 고정한 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에서 상기 몰드변압기를 구성하는 원통 베이스 둘레에 형성된 절연필름, 1차 유리섬유, 고체절연물, 2차 유리섬유 및 이를 고정하는 고정테이프로 고정한 적층구조를 반복하여 여러 층으로 구성되게 적층한 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 본 발명은 몰드변압기를 구성하는 원통 베이스에 절연 보강재를 보강한 상태에서 에폭시 레진을 형성한 후 권선을 감음으로써 절연물인 에폭시레진 층이 충분한 절연성능을 발휘할 정도의 두께를 확보할 수 있고, 또한 에폭시 레진간을 절연 보강재로 보강하여 골격을 형성함으로써 진동과 온도구배에 의한 응력에 잘 견디게 되어 에폭시 레진의 박리를 방지할 수 있다는 장점과,

또한 절연 보강재의 적층 구조를 제공하는 구성이 경제적이라는 장점을 가진 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명인 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 절연보강재가 포함된 몰드변압기의 에폭시 레진층 보강 구조도이다.

이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 절연보강재가 포함된 몰드변압기의 에폭시 레진층 보강 구조도이다.

도시된 바와 같이 본 발명은 몰드변압기 제조시 에폭시레진의 절연강도와 기계적 강도를 강화하기 위해 몰드변압기를 구성하는 원통 베이스(1) 둘레에 절연필름(2)을 감싸 형성하여 절연하였다.

이후 다시 절연필름 둘레에 1차 유리섬유(3)를 고정테이프(7)로 감싸고, 다시 1차 유리섬유(3)의 둘레방향으로 에폭시레진의 두께 보강을 위한 간극재 및 에폭시레진의 강성 보강용으로 사용되는 고체절연물(4) 다수개를 원형 배열하여 감싼후 고정테이프(7)로 고정하여 형성하였다.

이후 다시 2차유리섬유(5)로 고체절연물 둘레를 감은 후 고정테이프(7)로 고정하였다.

이와 같은 적층 보강작업이 끝나면 이후 권선을 절연층 위에 일정간격을 두고 원통베이스의 길이방향으로 다수개를 배열하여 감고, 이후 상기 적층구조에 에폭시레진(6)을 침투시켜 경화시킴으로써 에폭시레진에 의한 절연구조를 완성하였다.

상기 절연필름(2)은 원통 베이스(1) 둘레에 접착제를 도포하여 고정시킬 수도 있고, 절연필름 위에 고정테이프로 감싸 고정시킬 수도 있고, 직접 1차 유리섬유로 감싼 후 그 위를 고정테이프로 감싸 고정시킬 수도 있다.

상기 1차 유리섬유(3)는 가로방향 유리섬유와 세로방향 유리섬유가 직조된 것으로 직조 시 촘촘하지 않게 짜 틈새가 생기도록 하여 에폭시 레진을 침투 시 유리섬유와 그 상하간을 연결토록 하였다. 이러한 1차 유리섬유의 직조구조는 유리섬유의 가로방향과 세로방향에 걸리는 힘을 분산함과 동시에 기계적 강도가 보강되게 된다.

이로인해 1차 유리섬유 하부의 절연필름과 상부의 고체절연물이 1차 유리섬유를 사이에 두고 일체로 연결되게 된다.

또한 상기 2차 유리섬유(5)는 1차유리섬유와 같이 가로방향 유리섬유와 세로방향 유리섬유가 직조된 것으로 직조시 촘촘하지 않게 짜 틈새가 생기도록 하여 에폭시 레진을 침투시 유리섬유와 그 상하간을 연결토록 하였다. 이러한 2차 유리섬유의 직조구조는 유리섬유의 가로방향과 세로방향에 걸리는 힘을 분산함과 동시에 기계적 강도가 보강되게 된다.

이로인해 하부의 프레스보드와 1차 유리섬유 및 최하부 절연필름까지 에폭시 레진이 침투되게 된다.

상기 1차 및 2차 유리섬유를 감는 횟수는 특정횟수에 한정되지 않는다. 따라서 감는 횟수는 1번 또는 그 이상으로 필요한 목적에 따라 자유롭게 감을 수 있다.

상기 고체절연물(4)은 에폭시레진의 두께를 크게 하여 절연성능을 높이는 간극재 및 강성보강용으로 사용되는 절연재인데, 고체절연물 내부로 에폭시 레진이 스며들어 침투되는 물성을 가진 것을 사용한다. 이때 고체절연물 단독으로 에폭시 레진 수준의 절연강도를 만족하고 에폭시 레진과 접촉강도가 충분한 경우에는 침투되는 물성을 가지지 못하여도 사용 가능하다. 이로인해 고체절연물과 에폭시레진간의 접촉면적이 높아져 탈리 발생확률이 적어져 전체적인 절연구조의 내구성이 높아지게 된다.

또한 고체절연물은 원통 베이스(1)의 길이방향으로 형성된 직사각형태의 부재로 원형배열되는데, 이때 1차 유리섬유 전체를 덮지 않도록 일정 간격을 띄워 배열한다. 이와 같이 배열함으로써 고체절연물와 고체절연물간에 에폭시레진층이 두껍게 형성되어 절연성능을 높이게 된다.

또한 본 발명은 상기 고체절연물과 에폭시 레진을 일체형 몰드로 미리 제작하여 적용할수도 있는데, 이 경우 몰드변압기 제조 시간을 줄일 수 있다.

상기 고정용테이프(7)는 적층된 1차, 2차 유리섬유 및 프레스보드가 원통베이스에 감긴 상태를 유지하기만 하면 충분하므로 그 면적이 너무 크지 않도록 한다. 너무 크면 에폭시레진의 1차, 2차 유리섬유 및 고체절연물로의 침투면적이 적여져 서로간의 결합 보강력이 약해질 수 있기 때문이다.

또한 상기 고체절연물을 고정하는 경우 고정테이프가 아닌 접착제 혹은 끈과 같은 다른 방식으로 고정할 수도 있다.

상기와 같이 보강재(무기물계, 유기물계)인 1,2차 유리섬유, 고체절연물 및 고정테이프를 이용하여 일정한 형태로 적층한 구조를 가진 절연층은 에폭시 레진에 첨가되는 절연보강재 외에 권선과 권선간의 절연강도를 향상시키고 기계적 강도를 강화함으로써 절연성의 저하 및 레진과 박리가 발생하지 않게 된다.

또한 상기 몰드변압기를 구성하는 원통 베이스 둘레에 절연필름을 감싸 형성하고, 다시 절연필름 둘레에 1차 유리섬유를 고정테이프로 감싸고, 다시 1차 유리섬유의 둘레방향으로 에폭시레진의 두께 보강을 위한 간극재 및 에폭시레진의 강성 보강용으로 사용되는 고체절연물 다수 개를 원형 배열하여 감싼 후 고정테이프로 고정하여 형성하고, 다시 고체절연물 둘레를 2차 유리섬유로 감싼 후 고정테이프로 고정한 적층구조를 만든 후, 이 적층구조에 에폭시레진을 침투시켜 절연층을 형성한 구조를 반복하여 여러 층으로 구성되게 적층할수도 있다. 이때 에폭시레진은 각 층이 형성시마다 침투시킬수도 있고, 전체 층이 완성시 한번 침투시켜도 된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
(1) : 원통 베이스 (2) : 절연필름
(3) : 1차 유리섬유 (4) : 고체절연물
(5) : 2차 유리섬유 (6) : 에폭시레진
(7) : 고정테이프

Claims (6)

1. 몰드변압기를 구성하는 원통 베이스 둘레에 절연필름을 감싸 형성하고, 다시 절연필름 둘레에 1차 유리섬유를 고정테이프로 감싸고, 다시 1차 유리섬유의 둘레방향으로 에폭시레진의 두께 보강을 위한 간극재 및 에폭시레진의 강성 보강용으로 사용되는 고체절연물 다수 개를 원형 배열하여 감싼 후 고정테이프로 고정하여 형성하고, 다시 고체절연물 둘레를 2차 유리섬유로 감싼 후 고정테이프로 고정한 적층구조를 만든 후, 이 적층구조에 에폭시레진을 침투시켜 절연층을 형성하는 것을 특징으로 하는 몰드변압기의 강도 및 절연 보강 구조.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 1차 및 2차 유리섬유는 가로방향 유리섬유와 세로방향 유리섬유가 틈새를 가지도록 직조된 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 몰드변압기의 강도 및 절연 보강 구조.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 고체절연물은 내부로 에폭시 레진이 스며들어 침투되는 물성을 가진 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 몰드변압기의 강도 및 절연 보강 구조.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 고체절연물과 에폭시 레진을 일체형 몰드로 미리 제작한 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 몰드변압기의 강도 및 절연 보강 구조.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 고체절연물 고정시 고정테이프가 아닌 접착제 혹은 끈과 같은 다른 방식으로 고정한 것을 특징으로 하는 몰드변압기의 강도 및 절연 보강 구조.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 몰드변압기를 구성하는 원통 베이스 둘레에 형성된 절연필름, 1차 유리섬유, 고체절연물, 2차 유리섬유 및 이를 고정하는 고정테이프로 고정한 적층구조를 반복하여 여러 층으로 구성되게 적층한 것을 특징으로 하는 몰드변압기의 강도 및 절연 보강 구조.
   
   
   
   

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