KR102135201B1 - 변압기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철심을 견고하게 고정시킬 수 있는 변압기에 관한 것으로, 이를 위한 본 실시예에 따른 변압기는, 권선이 배치되는 철심, 상기 권선의 상부와 하부에서 각각 배치되어 상기 철심에 결합되는 클램프, 및 상기 철심의 모서리 부분에서 상기 철심에 감겨 상기 철심을 가압하는 적어도 하나의 가압 밴드를 포함할 수 있다.

Description

변압기{Transformer}

본 발명은 변압기에 관한 것이다.

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

변압기는 소형의 전자 기기에서부터 대형의 변전 설비 또는 송전 설비까지 널리 사용되고 있다. 특히, 대형의 변전 설비 또는 송전 설비에서는 초고압 대용량 변압기가 주로 사용되고 있다.

일반적으로, 변압기는 공통된 철심의 둘레에 복수개의 권선이 감겨 있는 구조로 형성되며, 한 쪽의 권선으로 전력이 입력된 후 다른 쪽의 권선으로 전력이 출력되는 방식이다.

도 1은 종래 기술에 따른 변압기를 개략적으로 도시한 사시도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 변압기(10)는 외함(미도시) 내부에 권선(30)이 결합된 철심(20)과, 철심(20)을 외함(미도시)에 고정시키기 위해 외함과 결합되어 철심(20)의 양측을 가압하는 클램프(50)를 구비한다.

이러한 변압기는 철심이 조립된 클램프를 인양하거나 운송할 때, 철심(20)이 조립된 위치에서 이탈할 우려가 있다.

따라서 철심을 안정적으로 고정할 수 있는 구조가 요구되고 있다.

본 발명은 철심을 견고하게 고정시킬 수 있는 변압기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 변압기는, 권선이 배치되는 철심, 상기 권선의 상부와 하부에서 각각 배치되어 상기 철심에 결합되는 클램프, 및 상기 철심의 모서리 부분에서 상기 철심에 감겨 상기 철심을 가압하는 적어도 하나의 가압 밴드를 포함할 수 있다.

본 실시예에 있어서 상기 철심은, 상기 권선의 상부와 하부에 각각 배치되는 요크들 및 상기 요크들을 연결하는 다수의 레그를 포함하며, 상기 클램프는 상기 요크의 양측에 배치될 수 있다.

본 실시예에 있어서 상기 가압 밴드는 상기 요크에 배치될 수 있다.

본 실시예에 있어서 상기 가압 밴드는, 상기 요크와 상기 레그가 연결되는 연결부에 인접하게 배치될 수 있다.

본 실시예에 있어서, 상기 요크와 상기 클램프 사이에 배치되는 유로부를 더 포함할 수 있다.

본 실시예에 있어서 상기 유로부는, ′ㄷ′ 형상의 단면을 가지며 개방된 일면이 상기 클램프의 내측면에 의해 닫히는 형태로 상기 클램프에 결합될 수 있다.

본 실시예에 있어서 상기 유로부는, C-형강으로 형성되거나, 금속 판재를 절곡하여 형성될 수 있다.

본 실시예에 있어서, 상기 유로부와 상기 철심 사이에 배치되어 상기 유로부와 상기 철심 간의 절연을 확보하는 절연체를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 가압 밴드를 이용하여 철심의 연결부를 가압하므로 변압기를 인양하거나 운송할 때, 외부 충격 등으로 인해 철심이 기준 위치로부터 이탈하는 것을 최소화할 수 있다.

또한 C-형강을 이용하여 철심과 클램프 사이에 유로부를 형성하므로, 제조가 매우 용이하며 제조 비용을 줄일 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 변압기를 개략적으로 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 변압기를 개략적으로 도시한 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 변압기의 측면도.
도 4는 도 2에 도시된 변압기의 평면도.
도 5는 도 4의 A 부분을 확대하여 도시한 도면.
도 6은 도 2에 도시된 철심의 분해 사시도.
도 7은 도 6의 I-I′에 따른 단면을 개략적으로 도시한 단면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 더하여 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 변압기를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 변압기의 측면도이며, 도 4는 도 2에 도시된 변압기의 평면도이다. 또한 도 5는 도 4의 A 부분을 확대하여 도시한 도면이다.

여기서, 도 4는 설명의 편의를 위해 권선을 생략하고 도시하였다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 변압기(100)는 철심(120), 권선(130), 클램프(170), 유로부(140), 및 가압 밴드(160)를 포함한다.

철심(120)은 자기력선의 통로 역할을 수행하는 부재이다. 일반적으로, 철심(120)은 철손을 감소시키기 위하여 박강판을 적층시킨 구조로 형성된다. 본 실시예에 있어서 철심(120)은 전기강판들을 적층시킨 구조로써, 전기강판은 규소를 포함하는 박강판일 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.

도 6은 도 2에 도시된 철심의 분해 사시도이고, 도 7은 도 6의 I-I′에 따른 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 철심(120)은 요크들(150, 151) 그리고 레그들(152, 153)을 포함한다.

요크(150, 151)는 상부 요크(150) 하부 요크(151)로 구분될 수 있다.

상부 요크(150)는 철심(120)의 상부를 형성하는 부재로, 막대 형태로 형성되어 길게 배치될 수 있다.

하부 요크(151)는 철심(120)의 하부를 형성하는 부재이다. 하부 요크(151)는 상부 요크(150)의 하측에서 상부 요크(150)와 평행하게 배치될 수 있다. 예를 들어, 하부 요크(151)와 상부 요크(150)는 수평 방향을 따라 나란하게 배치될 수 있다.

레그(152, 153)는 상부 요크(150)와 하부 요크(151)의 사이에 수직하게 배치되는 부재이다. 레그(152, 153)는 상부 요크(150)와 하부 요크(151)의 사이에 수직 방향을 따라 복수개가 소정 간격으로 서로 이격되게 배치될 수 있다.

구체적으로 본 실시예에 따른 레그(152, 153)는 중심에 배치되는 메인 레그(153)와, 메인 레그(153)의 양측에 각각 배치되는 두 개의 사이드 레그(152)를 포함한다.

한편, 본 발명의 구성은 이에 한정되지 않으며 다양한 변형이 가능하다. 예를 들어 상기한 실시예에서는 메인 레그(153)가 하나로 구성되나 변압기를 3상용이나 병렬 구조로 구성하는 경우, 메인 레그(153)는 다수 개로 구성될 수 있다.

상부 요크(150)나 하부 요크(151)가 레그(152, 153)와 결합되는 부분에는 요크 결합부(154, 155)와 레그 결합부(156, 157)가 구비된다.

요크 결합부(154, 155)는 상부 요크(150)나 하부 요크(151)가 레그와 결합되는 부분이다. 따라서 요크 결합부(154, 155)는 레그(152, 153)와 동일한 개수로 상부 요크(150)와 하부 요크(151)에 각각 형성될 수 있다.

레그 결합부(156, 157)는 레그들(152, 153)의 양단에 각각 형성된다. 레그 결합부(156, 157)는 상부 요크(150)와 하부 요크(151)의 요크 결합부(154, 155)에 각각 결합된다.

즉, 요크 결합부(154, 155)와 레그 결합부(156, 157)는 서로 대면하며 결합되는 면을 의미한다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 요크 결합부(154, 155)와 레그 결합부(156, 157)가 결합되는 부분을 연결부(159)로 통칭하여 설명한다.

요크 결합부(154, 155)와 레그 결합부(156, 157)는 서로 맞물리며 결합될 수 있는 구조로 형성된다.

예를 들어 도 7에 도시된 바와 같이, 요크 결합부(154)와 레그 결합부(156)는 각각 적층된 전기강판들에 의해 형성되는 다수의 홈과 다수의 돌기를 구비하고, 레그 결합부(156)의 돌기들이 요크 결합부(154)의 홈들에 각각 삽입되며 서로 맞물리는 형태로 결합될 수 있다.

다시 도 2 내지 도 5를 참조하면, 권선(130)은 철심(120)에 감겨지는 와이어(wire) 형태 또는 포일(foil) 형태의 도전체일 수 있으며, 1차 권선과 2차 권선을 포함할 수 있다.

또한 1차 권선과 2차 권선은 철심(120)에 상호 적층되며 권선된다. 본 실시예의 경우 철심(120)에 인접하게 1차 권선이 먼저 배치되고, 1차 권선과 절연 거리를 확보하며 2차 권선이 배치된다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.

클램프(170)는 철심(120)의 양측에 배치되어, 철심(120)의 양측을 가압한다.

클램프(170)는 철심(120)의 양측에 배치되는 플레이트 형태의 부재로 이루어지며, 권선(130)의 상부에 배치되는 상부 클램프(170a)와, 권선(130)의 하부에 배치되는 하부 클램프(170b)로 구분될 수 있다.

본 실시예에 따른 변압기(100)는 클램프(170)가 철심(120)을 견고하게 가압할 수 있도록 철심(120) 양단의 클램프들(170)을 상호 연결하는 다수의 브릿지(171)와, 다수의 클램프 와이어(172)를 포함할 수 있다. 또한 클램프(170)는 변압기(100)의 외함(미도시)에 결합되어 외함 내에서 철심(120)과 권선(130)의 움직임을 고정시킨다.

클램프(170)와 철심(120) 사이에는 유로부(140)가 배치된다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 유로부(140)는 철심(120)과 클램프(170) 사이의 공간을 메움과 동시에, 변압기(100) 내에 채워지는 절연유가 이동하는 유로를 제공한다.

본 실시예에서 유로부(140)는 ′ㄷ′ 형상의 단면을 가지며 개방된 일면이 클램프(170)의 내측면에 의해 닫히는 형태로 클램프(170)에 결합된다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, ′∧′형상, ′∩′형상, ′□′ 형상 등 스스로 유로를 구비하거나 클램프(170)와 결합되어 유로를 제공할 수만 있다면 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

유로부(140)는 권선(130)의 내부를 통과하는 절연유가 클램프(170)의 외부로 이동하는 경로를 제공한다. 따라서 유로부(140)의 길이 방향은 권선(130)의 중심 축에 평행하게 배치된다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.

유로부(140)는 철심(120)과 클램프(170) 사이의 공간을 따라 다수개가 나란하게 배치된다.

유로부(140)는 금속 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어 유로부(140)는 C-형강을 이용하거나 금속 판재를 절곡하여 형성할 수 있다. 이 경우, 유로부(140)는 클램프(170)의 내측면에 용접 등의 방식을 통해 접합될 수 있다.

종래의 경우, 철심(120)과 클램프(170) 사이의 간극을 채우기 위해, 절연 판재에 유로로 이용되는 홈을 형성하여 철심(120)과 클램프(170) 사이의 공간 내에 배치하였다. 그러나 이 경우, 유로가 형성된 절연 판재를 별도로 제조하여 이용해야 하므로, 변압기의 제조가 복잡해지며 제조 비용도 증가된다는 단점이 있다.

그러나 본 실시예와 같이 C-형강을 이용하는 경우, 종래의 복잡한 제조 공정을 생략할 수 있으므로 제조가 매우 용이해지며, 제조 비용도 절감할 수 있다.

한편, 유로부(140)가 금속 재질로 형성됨에 따라, 유로부(140)와 철심(120) 사이에는 절연체(180)가 개재된다.

절연체(180)는 절연성 판재의 형태로 형성되며, 유로부(140)와 철심(120) 상호 간의 절연을 확보한다. 절연체(180)의 두께는 변압기의 용량에 대응하여 규정될 수 있다.

본 실시예에서는 유로부(140)를 금속 재질로 형성하는 경우를 예로 들고 있으나, 본 발명의 구성은 상기한 구성으로 한정되지 않는다. 예를 들어 수지와 같은 절연성 재질을 사출 성형하여 유로부(140)를 형성하는 등 다양한 변형이 가능하다. 이 경우, 유로부(140)는 절연성 재질로 형성되므로, 상기한 절연체(180)는 생략될 수 있다.

한편 전술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 철심(120)의 연결부(159)는 요크 결합부(154, 155)와 레그 결합부(156, 157)가 서로 맞물리며 결합된다. 따라서 철심(120)이 조립된 클램프(170)를 인양하거나 운송할 때, 외부 충격 등으로 인해 요크 결합부(154, 155)와 레그 결합부(156, 157)가 분리될 수 있다.

이를 방지하기 위해, 본 실시예에 따른 변압기(100)는 다수의 가압 밴드(160)를 구비한다.

가압 밴드(160)는 클램프(170) 사이에 배치된 철심(120)에 배치되며, 철심(120)을 감싸는 형태로 철심(120)에 결합된다.

또한 가압 밴드(160)는 철심(120)의 연결부(159)와 최대한 인접한 위치에 배치되며, 장력 또는 탄성력을 통해 서로 맞물리며 결합된 요크 결합부(154, 155)와 레그 결합부(156, 157)를 최대한 밀착시킨다. 이에 요크 결합부(154, 155)와 레그 결합부(156, 157)가 분리되는 것을 억제할 수 있다.

본 실시예에서 가압 밴드(160)는 다수 개가 요크(150, 151)에 배치된다. 따라서 유로부(140)는 요크(150, 151)와 클램프(170) 사이의 공간 중 가압 밴드(160)가 배치되는 부분을 제외한 나머지 공간에 배치된다.

가압 밴드(160)로는 수지(resin)나 섬유와 같은 절연성 재질의 밴드(160)가 이용된다. 따라서 가압 밴드(160)가 권선과 인접하게 배치되더라도 절연을 확보할 수 있다. 또한 도시되어 있지 않지만, 가압 밴드(160)에는 가압 밴드의 장력이나 탄성력을 조절할 수 있는 조절 유닛이 구비될 수 있다.

본 실시예에서는 상부 요크(150)와 하부 요크(151)에만 가압 밴드(160)가 배치되는 경우를 예로 들고 있다. 그러나 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 레그(152, 153)에 가압 밴드(160)를 배치하는 것도 가능하다.

이와 같이 구성되는 본 실시예에 따른 변압기는 가압 밴드를 이용하여 철심의 연결부를 가압한다. 따라서 변압기를 인양하거나 운송할 때, 외부 충격 등으로 인해 철심이 기준 위치로부터 이탈하는 것을 최소화할 수 있다.

또한 C-형강을 이용하여 철심과 클램프 사이에 유로부를 형성하므로, 제조가 매우 용이하며 제조 비용을 줄일 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

100: 변압기
120: 철심
130: 권선
140: 유로부
150: 상부 요크
151: 하부 요크
152: 사이드 레그
153: 메인 레그
160: 가압 밴드
170: 클램프
180: 절연체

Claims (8)

1. 권선이 배치되는 철심;
   상기 권선의 상부와 하부에서 각각 배치되어 상기 철심에 결합되는 클램프;
   상기 철심의 모서리 부분에서 상기 철심에 감겨 상기 철심을 가압하는 적어도 하나의 가압 밴드; 및
   상기 철심과 상기 클램프 사이에 배치되어 상기 권선의 내부를 통과하는 절연유가 상기 클램프의 외부로 이동하는 경로를 제공하는 유로부;
   를 포함하며,
   상기 유로부는 상기 철심과 상기 클램프 사이의 공간 중 상기 가압 밴드가 배치되는 부분을 제외한 나머지 공간에 배치되는 변압기.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 철심은,
   상기 권선의 상부와 하부에 각각 배치되는 요크들; 및
   상기 요크들을 연결하는 다수의 레그;
   를 포함하며,
   상기 클램프는 상기 요크의 양측에 배치되는 변압기.
   
3. 제2항에 있어서, 상기 가압 밴드는,
   상기 요크에 배치되는 변압기.
   
4. 제3항에 있어서, 상기 가압 밴드는,
   상기 요크와 상기 레그가 연결되는 연결부에 인접하게 배치되는 변압기.
   
5. 삭제
6. 제1항에 있어서, 상기 유로부는,
   ′ㄷ′ 형상의 단면을 가지며 개방된 일면이 상기 클램프의 내측면에 의해 닫히는 형태로 상기 클램프에 결합되는 변압기.
   
7. 제1항에 있어서, 상기 유로부는,
   C-형강으로 형성되거나, 금속 판재를 절곡하여 형성되는 변압기.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 유로부와 상기 철심 사이에 배치되어 상기 유로부와 상기 철심 간의 절연을 확보하는 절연체를 더 포함하는 변압기.

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