KR101688840B1

KR101688840B1 - 변압기 철심

Info

Publication number: KR101688840B1
Application number: KR1020150109894A
Authority: KR
Inventors: 신강섭; 배찬식
Original assignee: 신강섭; 배찬식; 주식회사 한강기전
Priority date: 2015-08-04
Filing date: 2015-08-04
Publication date: 2017-01-02

Abstract

복수 개의 블록이 결합된 변압기의 철심이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기 철심은, 상기 변압기의 철심 상단에 배치되고 사다리꼴 형상의 복수의 강판이 너비 방향으로 어긋나도록 교번하여 적층된 제1 상단 블록 및 제2 상단 블록, 상기 변압기의 철심 하단에 배치되고 사다리꼴 형상의 복수의 강판이 너비 방향으로 어긋나도록 교번하여 적층된 제1 하단 블록 및 제2 하단 블록, 상기 제1 상단 블록 및 상기 제1 하단 블록 사이에 수직하게 결합되고, 사다리꼴 형상의 복수의 강판이 너비 방향으로 어긋나도록 교번하여 적층된 제1 측면 기둥, 상기 제2 상단 블록 및 상기 제2 하단 블록 사이에 수직하게 결합되고 사다리꼴 형상의 복수의 강판이 너비 방향으로 어긋나도록 교번하여 적층된 제2 측면 기둥 및 상기 제1 상단 블록 및 제2 상단 블록 사이에 상부가 결합되고, 상기 제1 하단 블록 및 제2 하단 블록 사이에 하부가 결합되며, 육각형의 복수의 강판이 적층된 중앙 기둥을 포함하되, 상기 육각형의 강판은, 상기 육각형의 상부를 형성하는 제1 변과 제2 변의 길이가 상이하고, 상기 육각형의 하부를 형성하는 제3 변과 제 4변의 길이가 상이하다.

Description

변압기 철심{CORE OF TRANSFORMER}

본 발명은 변압기 철심에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수의 강판이 적층된 블록 및 기둥으로 조립한 변압기 철심에 관한 것이다.

변압기(Transformer)는 전자기유도현상을 이용하여 교류의 전압 및 전류의 크기를 변화시키는 변환 장치이다.

일반적으로, 변압기는 자기 회로를 구성하는 철심, 전기 회로를 구성하는 권선, 절연을 위한 부싱과 절연유 및 본체를 이루는 외함과 커버 등으로 이루어진다.

이때, 철심은 자기 회로를 구성하여 1차 측에 인가된 전압이 2차 측에 다른 전압으로 나타나도록 하는 역할을 한다.

이러한 철심은 절연 피막이 입혀져 있는 규소강대에서 낱장철판을 특정한 형으로 찍어내고, 이 철판을 조립한 후 성층함으로써 생산된다.

그러나 종래 방식에 따른 변압기 철심 생산 방법의 경우, 규소 강판을 일일이 삽입 결합하여야 하므로 작업시간이 오래 걸릴 뿐만 아니라 정형화된 형태를 갖는 철심을 만들기 어렵다는 문제점이 있었다.

도 1은 내철형 3상 변압기 철심 구조를 도시한 도면이고 도 2는 도 내철형 3상 변압기 철심을 조립하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 1에 도시된 3상 변압기의 적철심을 생산하기 위해서는 도 2에 도시된 바와 같이 “E” 형상의 강판(21)을 x축 방향으로 복수개 적층하여 형성한 기둥에 “I” 형상의 강판(23)을 z축 방향으로 삽입 결합하여야 한다.

그러나, 상술한 바와 같이, “I” 형상의 강판(23)을 하나씩 삽입 결합해야 함에 따라 작업시간이 길어질 뿐만 아니라 정형화된 형상의 철심을 생산할 수 없게 된다는 문제점이 있었다.

이에, 작업 시간을 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라 자속의 흐름까지도 고려하여 변압기의 효율을 증대시킬 수 있는 새로운 변압기 철심 조립 방법의 필요성이 대두되었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 작업 시간을 단축시킬 수 있는 변압기 철심을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 고장이 발생된 경우 해당 부분을 용이하게 교체할 수 있는 변압기 철심을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 접착제를 사용하지 않고 규소강판을 조립함에 따라 제조단가를 낮출 수 있는 변압기 철심을 제공하는데 있다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기 철심은 상기 변압기의 철심 상단에 배치되고 사다리꼴 형상의 복수의 강판이 너비 방향으로 어긋나도록 교번하여 적층된 제1 상단 블록 및 제2 상단 블록, 상기 변압기의 철심 하단에 배치되고 사다리꼴 형상의 복수의 강판이 너비 방향으로 어긋나도록 교번하여 적층된 제1 하단 블록 및 제2 하단 블록, 상기 제1 상단 블록 및 상기 제1 하단 블록 사이에 수직하게 결합되고, 사다리꼴 형상의 복수의 강판이 너비 방향으로 어긋나도록 교번하여 적층된 제1 측면 기둥, 상기 제2 상단 블록 및 상기 제2 하단 블록 사이에 수직하게 결합되고 사다리꼴 형상의 복수의 강판이 너비 방향으로 어긋나도록 교번하여 적층된 제2 측면 기둥 및 상기 제1 상단 블록 및 제2 상단 블록 사이에 상부가 결합되고, 상기 제1 하단 블록 및 제2 하단 블록 사이에 하부가 결합되며, 육각형의 복수의 강판이 적층된 중앙 기둥을 포함하되, 상기 육각형의 강판은, 상기 육각형의 상부를 형성하는 제1 변과 제2 변의 길이가 상이하고, 상기 육각형의 하부를 형성하는 제3 변과 제 4변의 길이가 상이하다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 육각형의 강판은, 마주보는 변의 길이가 동일하도록 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 변과 마주보는 제4변의 길이가 동일하고, 상기 제2 변과 마주보는 제3 변의 길이가 동일할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 중앙 기둥은, 상기 제1 상단 블록 및 제2 상단 블록 사이에 형성된 V자 홈과 상기 제1 하단 블록 및 제2 하단 블록 사이에 형성된 V자 홈에 삽입되도록 소정의 각도를 갖는 쐐기 모양으로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 상단 블록 및 제2 상단 블록을 구성하는 강판이 상호 이격된 거리는 상기 중앙 기둥을 구성하는 강판 사이에 형성된 요철의 깊이와 동일할 수 있다.

*본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 하단 블록 및 제2 하단 블록을 구성하는 강판이 상호 이격된 거리는 상기 중앙 기둥을 구성하는 강판 사이에 형성된 요철의 깊이와 동일할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 중앙 기둥을 구성하는 육각형 강판의 양단 내각은 53.130˚일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 상단 블록 및 제2 상단 블록과 상기 제1 하단 블록 및 제2 하단 블록을 구성하는 사다리꼴 형상의 강판은 상기 사다리꼴 밑변에 형성된 내각이 45˚ 및 63.435˚일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 측면 기둥 및 상기 제2 측면 기둥을 구성하는 사다리꼴 형상의 강판은, 밑변에 형성된 내각이 45˚인 등변 사다리꼴일 수 있다.

상술한 본 발명의 일 실시예에 따라 복수개의 블록 및 기둥을 조립하여 변압기 철심을 생산하면 강판을 하나씩 삽입하여 조립하는 종래 방법에 비해 제작 시간을 단축할 수 있다는 효과를 달성할 수 있다.

또한, 접착제를 사용하지 않고 블록과 기둥을 결합시킴으로써 제조되는바, 변압기 코일에 결함이 발생되었을 때, 해당 부분을 용이하게 교체할 수 있다는 효과를 달성할 수 있다.

또한, 자력선이 끊김에 따라 발생하는 와류손을 최소화시킬 수 있게 된다는 효과를 달성할 수 있다.

도 1은 내철형 3상 변압기 철심 구조를 도시한 도면이고 도 2는 도 내철형 3상 변압기 철심을 조립하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기 철심을 구성하는 블록 및 기둥을 도시한 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙 기둥의 강판을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 육각형의 강판을 적층하여 생성한 중앙 기둥을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 중앙 기둥 A 부분의 확대한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 상단 블록의 B 부분을 확대한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 블록과 중앙 기둥의 결합부위를 확대한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 제1 상단 블록 및 제2 상단 블록이 결합된 중앙 기둥의 결합부위를 확대한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 블록과 기둥의 결합 각도를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 제작된 단상 내철형 변압기의 철심을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

또한, 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함될 수 있다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기 철심을 구성하는 블록 및 기둥을 도시한 정면도이다.

도 3에 도시된 변압기 철심(100)은 제1 상단 블록(110), 제2 상단 블록(120), 제1 하단 블록(130), 제2 하단 블록(140), 제1 측면 기둥(150), 제2 측면 기둥(160) 및 중앙 기둥(170)을 포함한다.

제1 상단 블록(110) 및 제2 상단 블록(120)은 변압기 철심(100)의 상부를 형성한다. 구체적으로, 제1 상단 블록(110) 및 제2 상단 블록(120)은 도 3에서 y축 방향으로 수평하게 배치될 수 있다.

이때, 제1 상단 블록(110) 및 제2 상단 블록(120)은 사다리꼴 형상의 복수의 강판이 너비 방향으로 어긋나도록 교번하여 적층된 것일 수 있다. 여기에서 너비 방향은 제1 상단 블록(110) 및 제2 상단 블록(120)을 구성하는 강판의 폭, 즉, y축 방향을 의미한다.

제1 상단 블록(110) 및 제2 상단 블록(120)의 구체적인 적층 구조는 이하에서 상세하게 설명하도록 한다.

제1 하단 블록(130) 및 제2 하단 블록(140)은 변압기 철심(100)의 하부를 형성한다. 상단 블록들과 마찬가지로, 제1 하단 블록(130) 및 제2 하단 블록(140)도 y축 방향으로 수평하게 배치될 수 있다.

또한, 1 하단 블록(130) 및 제2 하단 블록(140)도 사다리꼴 형상의 복수의 강판이 너비 방향으로 어긋나도록 교번하여 적층된 것일 수 있다.

상술한 상단 블록들(110, 120)과 하단 블록들(130, 140)은 자기회로를 형성하는 계철(yoke)로서의 역할을 수행한다.

제1 측면 기둥(150)은 제1 상단 블록(110) 및 제1 하단 블록(130) 사이에 수직하게 결합된다. 여기에서 수직 방향은 y축 방향으로 수평하게 배치된 제1 상단 블록(110) 및 제1 하단 블록(130)에 수직한 z축 방향을 의미한다.

마찬가지로, 제2 측면 기둥(160)도 제2 상단 블록(120) 및 제2 하단 블록(140) 사이에 수직하게 결합된다.

이때, 제1 측면 기둥(150)과 제2 측면 기둥(160)은 사다리꼴 형상의 복수의 강판이 너비 방향으로 어긋나도록 교번하여 적층된 것일 수 있다. 제1 측면 기둥(150)과 제2 측면 기둥(160)은 y축 방향과 수직하게 결합되므로, 제1 측면 기둥(150)과 제2 측면 기둥(160)의 너비 방향이라 함은 z축 방향이 될 수 있다.

제1 측면 기둥(150)과 제2 측면 기둥(160)을 구성하는 사다리꼴 형상의 강판은 서로 동일한 것일 수 있으나, 상단 블록들(110, 120)과 하단 블록들(130, 140)을 구성하는 사다리꼴 형상의 강판과는 그 형상과 크기가 상이할 수 있다.

중앙 기둥(170)은 제1 상단 블록(110) 및 제2 상단 블록 사이에 상부가 결합되고, 제1 하단 블록(130) 및 제2 하단 블록(140) 사이에 하부가 결합된다.

이때, 중앙 기둥(170)은 육각형의 복수의 강판이 적층된 것일 수 있다.

또한, 중앙 기둥(170)의 상단부는 제1 상단 블록(110)과 제2 상단 블록(120) 사이에 형성되는 “V”자 홈에 결합되도록 소정의 각도를 갖는 쐐기 모양으로 형성될 수 있다.

마찬가지로, 중앙 기둥(170)의 하단부도 제1 하단 블록(130)과 제2 하단 블록(140) 사이에 형성되는 “V”자 홈에 결합되도록 소정의 각도를 갖는 쐐기 모양으로 형성될 수 있다.

상술한 제1 측면 기둥(150), 제2 측면 기둥(160) 및 중앙 기둥(170)은 권선이 감기는 다리(leg)로서의 기능을 수행한다.

상술한 바와 같이, 복수개의 블록 및 기둥을 조립하여 변압기 철심을 생산하면 강판을 하나씩 삽입하여 조립하는 종래 방법에 비해 제작 시간을 단축할 수 있다는 효과를 달성할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙 기둥의 강판을 설명하기 위한 도면이다.

상술한 바와 같이 중앙 기둥(170)은 육각형의 복수의 강판이 적층되어 형성된다. 이때, 중앙 기둥(170)을 형성하는 육각형의 강판은 도 4에 도시된 바와 같은 형상일 수 있다.

구체적으로, 육각형의 상부를 형성하는 제1 변(411)과 제2 변(412)의 길이가 상이하고, 육각형의 하부를 형성하는 제3 변(415)의 길이와 제4 변(416)의 길이도 상이하되 마주보는 변의 길이는 동일하도록 형성될 수 있다.

도 4에 도시된 강판에서 제1 변(411)과 마주보는 변은 제4 변(416)이고, 제2 변(412)의 길이와 제3 변(415)이며, 제5 변(413)과 마주보는 변은 제6 변(414)이 된다.

따라서, 제1 변(411)의 길이는 제4 변(416)의 길이와 동일하고, 제2 변(412)의 길이는 제3 변(415)의 길이와 동일하며 제5 변(413)의 길이는 제6 변(414)의 길이와 동일하게 된다.

상술한 바와 같이 강판이 형성되는 이유는, 강판을 x축 방향으로 적층시켰을 때 강판과 강판 사이에 홈이 생성되도록 하기 위해서이다.

구체적으로, 좌우방향을 바꿔가며 도 4에 도시된 강판을 x축 방향으로 적층시켜 나가면 상단 블록들(110, 120) 및 하단 블록들(130, 140)을 결합할 수 있는 요철이 육각형의 강판 사이에 형성된다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 육각형의 강판을 적층하여 생성한 중앙 기둥을 설명하기 위한 도면이다.

도 4에 도시된 강판의 좌우방향을 바꿔가며 x 방향으로 적층하면 도 5에 도시된 바와 같은 중앙 기둥(170)을 만들 수 있다. 육각형의 강판의 상부를 이루는 제1 면(411) 및 제2 면(412)의 길이가 서로 상이하므로, 강판의 좌우를 바꿔가며 x축 방향으로 적층하면 상단에는 “V자”형의 홈이 형성되고 510 방향에서 바라봤을 때 요철이 생성된다.

중앙 기둥(170)의 하부에도 마찬가지로 “V자”형의 홈과 요철이 생성된다. 따라서, 상단 블록들(110, 120)과 하단 블록들(130, 140)을 용이하게 결합할 수 있게 된다.

도 6은 중앙 기둥 A 부분의 확대한 사시도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 중앙 기둥(170)은 도 6에 도시된 바와 같이 육각형의 복수의 강판이 좌우방향을 바꿔가며 x축 방향으로 적층되어 형성된다.

즉, 중앙 기둥(170)을 측면에서 봤을 때, 요철(凹凸)이 생성되도록 하여 동일한 방식으로 요철이 생성된 상단 블록들(110, 120) 및 하단 블록들(130, 140)과 결합될 수 있도록 한다.

또한, 중앙 기둥(170)의 일단에는 좌·우 측에서 상단 블록(110, 120) 또는 하단 블록(130, 140)들에 생성된 요철이 결합될 수 있도록 “V”자 형의 홈(610)이 형성되어 있을 수 있다.

한편, 육각형의 강판이 좌우방향이 바꿔가며 적층됨에 따라 형성된 요철의 깊이 d1은 상단 블록들(110, 120) 및 하단 블록들(130, 140)을 구성하는 사다리꼴 형상의 강판이 어긋나도록 적층됨에 따라 이격된 거리와 동일할 수 있다.

이는 중앙 기둥(170)과 블록들(110, 120, 130, 140)이 결합될 때 이격되는 틈이 발생됨에 따라 자속의 흐름이 끊기는 형상을 방지하기 위함이다.

이하에서는, 중앙 기둥(170)과 결합되는 블록들(110, 120, 130, 140)의 구조를 상세하게 설명하도록 한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 상단 블록의 B 부분을 확대한 사시도이다.

도 5에서는 상단 블록들(110, 120)만을 예로 들어 설명하나 하단 블록들(130, 140)도 동일한 구조를 가질 수 있다. 또한 제1 측면 기둥(150) 및 제2 측면 기둥(160)을 구성하는 강판의 모양과 크기만 일부 상이할 뿐, 복수의 강판이 어긋나도록 교번하여 적층된 구조는 B 부분과 동일하다.

상단 블록들(110. 120)을 구성하는 사다리꼴 형상의 강판들은 강판의 너비 방향, 즉, y축 방향으로 어긋나도록 교번하여 적층된다.

따라서, 상단 블록들(110, 120)을 측면에서 봤을 때 요철이 생성되도록 하여 동일한 방식으로 요철이 생성된 중앙 기둥(170) 및 측면 기둥들(150, 160)과 결합될 수 있도록 한다.

이때, 사다리꼴 형상의 강판이 어긋나도록 교번하여 적층됨에 따라 강판들끼리 이격된 거리 d2는 도 6에서 설명한 d1과 동일할 수 있다.

이는 블록들(110, 120, 130, 140)이 측변 기둥들(150, 160) 또는 중앙 기둥(170)과 이격되는 틈 없이 결합될 수 있도록 하기 위함이다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 블록과 중앙 기둥의 결합부위를 확대한 도면이다.

본 실시예에서는 중앙 기둥(170)과 제2 상단 블록(120)이 결합되는 경우를 예로 들어 설명한다. 다만, 결합되는 방법은 도 8에 도시한 실시예에 한정되지 않으며 다른 블록과 블록간의 결합, 블록과 측면 기둥도 동일한 방식으로 결합되도록 구현할 수 있음은 물론이다.

본 실시예에서는 중앙 기둥(170)은 제1 중앙 기둥 강판(171) 내지 제4 중앙 기둥 강판(174)이 좌우 방향을 바꿔가며 적층되어 있다. 다만, 이는 설명의 편의를 위한 것인바 더 많은 수의 강판을 적층할 수 있음은 물론이다.

마찬가지로, 제2 상단 블록(120)도 제1 상단 블록 강판(121) 및 제2 상단 블록 강판(122)이 교번하여 어긋나도록 적층되어 있는 것으로 도시하였으나 더 많은 수의 강판이 적층되도록 구현할 수도 있다.

중앙 기둥(170)을 형성하는 강판들이 좌우방향을 바꿔가며 적층되는바 제1 중앙 기둥 강판(171) 및 제3 중앙 기둥 강판(173) 사이에 요철이 생성된다.

제1 중앙 기둥 간판(171)과 제3 중앙 기둥 강판(173) 사이에 생성된 요철에는 제2 상단 블록 강판(122)이 삽입 결합된다. 이때, d1과 d2는 동일하므로 제2 상단 블록 강판(122)이 제2 중앙 기둥 강판(172)과 만나게 되고 제1 상단 블록 강판(121)은 제1 중앙 기둥 강판(171)과 만나게 된다.

마찬가지로 다른 상단 블록 강판들도 중앙 기둥 강판들 사이에 결합되어 제2 상단 블록(120)이 중앙 기둥(170)과 결합될 수 있도록 한다.

복수개의 강판들이 홈에 결합될수록, 강판들 사이에 작용하는 마찰력의 알짜힘이 커지므로 접착제를 도포하지 않더라도 제2 상단 블록(120)과 중앙 기둥(170)을 결합할 수 있게 된다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 제1 상단 블록 및 제2 상단 블록이 결합된 중앙 기둥의 결합부위를 확대한 도면이다.

구체적으로, 도 9는 중앙 기둥(170)에 제2 상단 블록(120)이 결합된 상태에서 제1 상단 블록(110)이 추가적으로 결합하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

본 실시예에서 제1 상단 블록(110)은 제3 상단 블록 강판(111) 및 제4 상단 블록 강판(112)으로 구성되는 것을 예로 들어 도시하였으나 이에 한정되지 않으며 더 많은 수의 강판이 적층되도록 구현할 수도 있다.

제1 상단 블록(110)의 제3 상단 블록 강판(111)은 중앙 기둥(170)의 제1 중앙 기둥 강판(171) 및 제2 상단 블록(120)의 제1 상단 블록 강판(121)과 동일한 평면에 있음을 알 수 있다.

또한, 제4 상단 블록 강판(112)은 제4 상단 블록 강판(111)에서 -x축 방향으로 적층된 것으로, 제2 중앙 기둥 강판(172) 및 제2 상단 블록 강판(122)과 동일한 평면에 있음을 알 수 있다.

즉, 제1 상단 블록(110)을 이루는 강판들도 중앙 기둥(170)을 구성하는 강판들이 교번하여 어긋나도록 적층됨에 따라 형성된 홈에 삽입됨으로써 제1 상단 블록(110)과 중앙 기둥(170)이 결합되도록 함을 알 수 있다.

한편, 도 8 및 도 9에서는 제1 상단 블록(110) 및 제2 상단 블록(120)이 중앙 기둥(170)과 결합되는 방식만을 예로 들어 설명하였으나, 블록들(110, 120, 130, 140)이 측면 기둥(150, 160)과 결합될 때도 동일한 방식에 의해 결합될 수도 있다.

상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기 철심(100)은 접착제를 사용하지 않고 블록과 기둥을 결합시킴으로써 제조되는바, 변압기 철심(100)에 결함이 발생되었을 때, 해당 부분을 용이하게 교체할 수 있다는 효과도 달성할 수 있다.

예를 들어, 중앙 기둥(170)에 존재하는 결함에 의해 불량이 발생되면, 제1 상단 블록(110) 및 제2 상단 블록(120)을 분리한 후, 중앙 기둥(170)을 교체하고 다시 제1 상단 블록(110) 및 제2 상단 블록(120)을 재조립하여 사용할 수 있게 된다.

마찬가지로, 다른 부분에 대해서도 결함이 있는 블록 또는 기둥만을 대체하면 변압기 철심으로서의 기능을 수행할 수 있게 되므로, 변압기 유지 비용을 낮출 수 있다는 효과를 달성할 수 있게 된다.

한편, 변압기의 철심은 자속이 통과하는 통로로서의 역할을 수행하는바 철손을 최소화하여 변압기 효율을 극대화시킬 수 있는 결합 각도를 결정하는 것이 매우 중요하다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 블록과 기둥의 결합 각도를 설명하기 위한 도면이다.

철손은 변압기의 2차측 권선이 개방된 상태에서 변압기의 철심에 의해 발생하는 손실을 의미한다. 구체적으로, 철손 중 와류손은 교번자계에 의해서 철심에 유기되는 와전류에 의해 주울열의 형태로 소모되는 에너지를 말한다.

종래 방법에 따라 제작된 변압기 철심의 경우 “E”형상의 규소 강판과 “I” 형상의 규소 강판을 겹쳐 생성함에 따라 그 결합부에서 자력선이 잘리게 되어 와류손이 생기게 되었다.

이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 블록 및 기둥들은 도 10에 도시된 바와 같은 각도로 결합될 수 있다.

구체적으로, 중앙 기둥(170)을 구성하는 육각형 강판은 그 양단의 내각 γ가 53.130˚가 되도록 형성될 수 있다. 또한, 제1 내지 제2 상단 블록(110, 120) 및 제1 내지 제2 하단 블록(130, 140)을 구성하는 사다리꼴 형상의 강판은 사다리꼴 밑변에 형성된 내각 α가 45˚가 되고, β가 63.435˚가 되도록 형성될 수 있다.

블록들(110, 120, 130, 140)을 이루는 강판의 내각의 크기가 63.435˚인 β는 중앙 기둥(170)을 구성하는 육각형 강판 중 내각의 크기가 53.130˚인 γ 와 결합된다.

이때, (63.435˚ x 2) + 53.130˚는 180˚가 되므로 블록들(110, 120, 130, 140)과 중앙 기둥(170)이 빈틈없이 결합될 수 있게 된다.

한편, 블록들(110, 120, 130, 140)을 이루는 강판의 내각의 크기가 45˚인 α는 각각 제1 측면 기둥(150) 및 제2 측면 기둥(160)과 된다.

이때, 제1 측면 기둥(150) 및 제2 측면 기둥(160)을 구성하는 사다리꼴 형상의 강판은 밑변에 형성된 내각의 크기가 45˚인 등변 사다리꼴일 수 있다.

따라서, 측면 기둥들(150, 160)과 블록들도 빈틈없이 결합될 수 있는 바 자력선이 끊김에 따라 발생되는 와류손을 최소화시킬 수 있게 된다는 효과를 달성할 수 있다.

한편, 단상 내철형 변압기의 철심과 3상 변압기의 철심은 도 10에 도시한 방법으로 제작할 수 있으나 단상 외철형 변압기의 철심의 형상은 도 10에 도시한 형상과는 상이하므로 철심을 구성하는 블록들의 형상이 도 10에 도시된 형태와는 다를 수 있다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 제작된 단상 내철형 변압기의 철심을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 단상 내철형 변압기는 상단 블록(1110), 하단 블록(1120), 제1 측면 기둥(1130) 및 제2 측면 기둥(1140)으로 구성된다. 각 블록들은 사다리꼴 형상의 강판이 너비 방향으로 교번하여 적층된 것일 수 있다.

복수의 강판들이 너비 방향으로 교번하여 적층됨에 따라 형성된 요철에 블록들이 상호 결합되는 방법은 도 1 내지 도 10에서 상세하게 설명하였으므로 중복되는 설명은 생략하도록 한다.

단상 외철형 변압기의 철심 및 3상 변압기의 철심과 마찬가지로 도 11에 도시된 바와 같은 방법으로 단상 내철형 변압기의 철심을 제작하면 변압기 철심에 고장이 발생된 경우 해당 블록만 교체하면 되므로 변압기 유지 비용을 낮출 수 있다는 효과를 달성할 수 있다.

본 실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

복수 개의 블록이 결합된 변압기의 철심에 있어서,
상기 변압기의 철심 상단에 배치되고 사다리꼴 형상의 복수의 강판이 너비 방향으로 어긋나도록 교번하여 적층된 제1 상단 블록 및 제2 상단 블록;
상기 변압기의 철심 하단에 배치되고 사다리꼴 형상의 복수의 강판이 너비 방향으로 어긋나도록 교번하여 적층된 제1 하단 블록 및 제2 하단 블록;
상기 제1 상단 블록 및 상기 제1 하단 블록 사이에 수직하게 결합되고, 사다리꼴 형상의 복수의 강판이 너비 방향으로 어긋나도록 교번하여 적층된 제1 측면 기둥;
상기 제2 상단 블록 및 상기 제2 하단 블록 사이에 수직하게 결합되고 사다리꼴 형상의 복수의 강판이 너비 방향으로 어긋나도록 교번하여 적층된 제2 측면 기둥; 및
상기 제1 상단 블록 및 제2 상단 블록 사이에 상부가 결합되고, 상기 제1 하단 블록 및 제2 하단 블록 사이에 하부가 결합되며, 육각형의 복수의 강판이 적층된 중앙 기둥을 포함하되,
상기 육각형의 강판은,
상기 육각형의 상부를 형성하는 제1 변과 제2 변의 길이가 상이하고, 상기 육각형의 하부를 형성하는 제3 변과 제 4변의 길이가 상이하며,
상기 중앙 기둥을 구성하는 육각형 강판의 양단 내각은 53.130˚이고, 상기 제1 상단 블록 및 제2 상단 블록과 상기 제1 하단 블록 및 제2 하단 블록을 구성하는 사다리꼴 형상의 강판은 상기 사다리꼴 밑변에 형성된 내각이 45˚ 및 63.435˚인 변압기 철심.
제1항에 있어서,
상기 육각형의 강판은,
마주보는 변의 길이가 동일하도록 형성되는 변압기 철심.
제2항에 있어서,
상기 제1 변과 마주보는 제4변의 길이가 동일하고, 상기 제2 변과 마주보는 제3 변의 길이가 동일한 변압기 철심.
제1항에 있어서,
상기 중앙 기둥은,
상기 제1 상단 블록 및 제2 상단 블록 사이에 형성된 V자 홈과 상기 제1 하단 블록 및 제2 하단 블록 사이에 형성된 V자 홈에 삽입되도록 소정의 각도를 갖는 쐐기 모양으로 형성되는 변압기 철심.
제1항에 있어서,
상기 제1 상단 블록 및 제2 상단 블록을 구성하는 강판이 상호 이격된 거리는 상기 중앙 기둥을 구성하는 강판사이에 형성된 요철의 깊이와 동일한 변압기 철심.
제1항에 있어서,
상기 제1 하단 블록 및 제2 하단 블록을 구성하는 강판이 상호 이격된 거리는 상기 중앙 기둥을 구성하는 강판사이에 형성된 요철의 깊이와 동일한 변압기 철심.
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제1항에 있어서,
상기 제1 측면 기둥 및 상기 제2 측면 기둥을 구성하는 사다리꼴 형상의 강판은, 밑변에 형성된 내각이 45˚인 등변 사다리꼴인 변압기 철심.