KR102170548B1 - 몰드 변압기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 본체를 다단의 분리형으로 제작함과 더불어 하부 지지대와 결합되는 일체형 코일 받침대를 구성함으로써 상부 코일 지지블럭을 생략하여 전체적인 원가 및 무게를 줄임과 함께 냉각 성능을 향상시키도록 한 몰드 변압기에 관한 것으로서, 제 1 본체 케이스와, 상기 제 1 본체 케이스와 분리된 상태에서 결합되는 제 2 본체 케이스와, 상기 제 1 본체 케이스와 제 2 본체 케이스는 각각 저면에 요부 또는 철부가 구성되어 암수 결합되고 상기 제 1, 제 2 본체 케이스의 결합된 주위를 따라 형성되는 접착제와, 상기 제 1, 제 2 본체 케이스의 내부에 각각 일정한 간격으로 사이에 코일 지지 블록을 구비하고 구성되는 코일층과, 상기 제 2 본체 케이스의 하단부에 구성되어 상기 코일을 지지하는 일체형 코일 받침대와, 상기 일체형 코일 받침대와 결합되어 지면에 안착되는 하부 지지대와, 상기 하부 지지대를 관통하여 상기 일체형 코일 받침대의 배면에 결합되어 상기 일체형 코일 받침대의 높낮이를 조절하는 높낮이 조절부와, 상기 제 1, 제 2 본체 케이스의 측면에 구성되는 탭 절환부를 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

몰드 변압기{Molded Transformer}

본 발명은 몰드 변압기에 관한 것으로, 특히 원가 절감 및 중량을 줄이고 공기 순환을 통해 온도를 낮추어 냉각 성능을 향상시키도록 한 몰드 변압기에 관한 것이다.

현재 전기철도에서 사용되는 단권 변압기는 A종 절연물을 사용한 종이절연 방식으로써 전차선에 전력을 공급하는 전력변환 기기이며, 철도 사업에서 매우 중요한 기기 중의 하나이다.

이러한 단권 변압기는 부하량이 불규칙적으로 변하고 때로는 과부하가 자주 일어나 과열 현상들을 야기하고 열화를 촉진하여 결과적으로 절연 파괴에 따른 소손 사고를 유발하게 된다.

또한, 현재에 단권 변압기는 주로 절연 및 단락 강도 특성이 취약한 상태로 제작되고 있으며, 이로 인하여 변압기 수명에 지대한 영향을 끼치고 있어서 품질 개선이 시급하다.

한편, 몰드 변압기는 유입 변압기가 지니는 단점인 사고 시에 화재 및 폭발의 위험성을 해소하고자 절연성 및 난연성이 우수한 에폭시 수지로 권선을 몰딩 처리하며, 일반적으로 고압권선과 저압권선을 분리함에 따라서 방열 면적이 넓고 변압기의 권선 내부에 아크가 발생하더라도 발화되지 않을 뿐만 아니라, 화재 발생 시에 자기소화(selfextinguishing)되는 특성을 갖고 있다.

그러나 상기와 같은 종래 기술에 의한 몰드 변압기는 전체적으로 사이즈가 커서 제작이 어렵고 상부 코일 지지블럭, 하부 코일 지지블럭 및 하부 지지부를 각각 구성하여 무게가 무겁고 냉각 성능이 저하된다는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로 본체를 다단의 분리형으로 제작함과 더불어 하부 지지대와 결합되는 일체형 코일 받침대를 구성함으로써 상부 코일 지지블럭을 생략하여 전체적인 원가 및 무게를 줄임과 함께 냉각 성능을 향상시키도록 한 몰드 변압기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 몰드 변압기는 제 1 본체 케이스와, 상기 제 1 본체 케이스와 분리된 상태에서 결합되는 제 2 본체 케이스와, 상기 제 1 본체 케이스와 제 2 본체 케이스는 각각 저면에 요부 또는 철부가 구성되어 암수 결합되고 상기 제 1, 제 2 본체 케이스의 결합된 주위를 따라 형성되는 접착제와, 상기 제 1, 제 2 본체 케이스의 내부에 각각 일정한 간격으로 사이에 코일 지지 블록을 구비하고 구성되는 코일층과, 상기 제 2 본체 케이스의 하단부에 구성되어 상기 코일을 지지하는 일체형 코일 받침대와, 상기 일체형 코일 받침대와 결합되어 지면에 안착되는 하부 지지대와, 상기 하부 지지대를 관통하여 상기 일체형 코일 받침대의 배면에 결합되어 상기 일체형 코일 받침대의 높낮이를 조절하는 높낮이 조절부와, 상기 제 1, 제 2 본체 케이스의 측면에 구성되는 탭 절환부를 구비한 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 하부 지지대는 상기 일체형 코일 받침대가 안착되도록 요부를 구비하고, 상기 제 1 본체 케이스에 형성된 철부와 상기 제 2 본체 케이스에 형성되는 요부는 라운드 형태를 갖는다.

또한, 상기 높낮이 조절부는 볼트와 너트로 구성되어 상기 일체형 코일 받침대의 높낮이를 조절하고, 상기 일체형 코일 받침대는 상기 하부 지지대의 요부에 안착될 수 있도록 소정높이로 돌출되게 일정한 간격을 갖고 지지부가 구성되어 있고, 상기 지지부의 배면 중심부에는 소정깊이로 내면에 일 방향으로 스크류가 형성된 체결홀이 형성되어 있다.

본 발명의 실시예에 의한 몰드 변압기는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본체를 다단의 분리 형태로 제작함과 더불어 하부 지지대와 일체형 코일 받침대를 결합하여 구성함으로써 상부 코일 지지블럭을 제거하여 원가절감을 실현함과 함께 전체적인 무게를 줄일 수 있다.

둘째, 상부 코일 지지블럭을 생략함으로써 전체적인 철심의 높이를 줄여 원가 및 무게를 줄일 수 있다.

셋째, 상부 코일 지지블럭을 생략함으로써 그 공간에서 공기순환을 통해 온도를 낮추어 냉각 성능을 향상시킬 수 있다.

넷째, 하부 지지대와 일체형 코일 받침대 사이에 높낮이 조절부를 구성함으로써 수평을 맞출 수 있다.

다섯째, 다단의 분리형태로 제작함으로써 변압기 설치시 이상발생으로 인해 코일이 손상되었을 때 손상된 코일만 대체하므로 손실비용을 최소로 할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 몰드 변압기를 개략적으로 나타낸 평면도
도 2는 도 1의 분리된 본체 케이스를 나타낸 평면도
도 3은 도 1의 일체형 코일 받침대를 보다 구체적으로 나타낸 도면
도 4는 도 1의 코일층과 코일 지지 블록을 나타낸 도면

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명에 의한 몰드 변압기를 개략적으로 나타낸 평면도이고, 도 2는 도 1의 분리된 본체 케이스를 나타낸 평면도이며, 도 3은 도 1의 일체형 코일 받침대를 보다 구체적으로 나타낸 도면이다. 또한, 도 4는 도 1의 코일층과 코일 지지 블록을 나타낸 도면이다.

본 발명에 의한 몰드 변압기(100)는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 본체 케이스(110)와, 상기 제 1 본체 케이스(110)와 분리된 상태에서 결합되는 제 2 본체 케이스(120)와, 상기 제 1 본체 케이스(110)와 제 2 본체 케이스(120)는 각각 저면에 요부(111) 또는 철부(121)가 구성되어 암수 결합되고 상기 제 1, 제 2 본체 케이스(110, 120)의 결합된 주위를 따라 형성되는 접착제(130)와, 상기 제 1, 제 2 본체 케이스의 내부에 각각 일정한 간격으로 사이에 코일 지지 블록(141)을 구비하고 구성되는 다수의 코일층(140)과, 상기 제 2 본체 케이스(120)의 하단부에 구성되어 상기 코일층(140)을 지지하는 일체형 코일 받침대(150)와, 상기 일체형 코일 받침대(150)와 결합되어 지면에 안착되는 하부 지지대(160)와, 상기 하부 지지대(160)를 관통하여 상기 일체형 코일 받침대(150)의 배면에 결합되어 상기 일체형 코일 받침대의 높낮이를 조절하는 높낮이 조절부(170)와, 상기 제 1, 제 2 본체 케이스(110, 120)의 측면에 구성되는 탭 절환부(180)를 구비한다.

여기서, 상기 제 1 본체 케이스(110)에 형성된 요부(111)는 상기 제 1 본체 케이스(110)의 배면 가장자리 중심을 따라 소정 높이로 돌출된 구조를 갖고, 상기 제 2 본체 케이스(120)에 형성된 철부(121)는 상기 제 1 본체 케이스(110)의 요부(111)와 대응되게 제 2 본체 케이스(120)의 상면 가장자리 중심을 따라 소정깊이로 컷팅된 구조를 갖는다.

상기 접착제(130)는 상기 제 1, 제 2 본체 케이스(110, 120)가 결합되었을 때 결합된 주위를 따라 본딩되어 상기 제 1, 제 2 본체 케이스(110, 120)의 이탈을 방지한다.

상기 접착제(130)는 접합 물질이 포함된 절연층을 의미한다. 그리고, 절연접착제는 제 1, 제 2 본체 케이스(110, 120)를 접착할 수 있는 어떠한 접착제도 이용 가능하므로, 그 구체적인 종류는 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 절연접착제는 고온에서 사용 가능한 접착제, 즉 열경화성 수지계로 내열성과 절연성이 우수한 접착제로서 에폭시 접착제 또는 세라믹 접착제를 사용할 수 있다. 또한, 절연접착제는 다양한 방식으로 강판에 도포될 수 있으며, 예를 들어 그루브 롤을 이용하여 절연 접착제층을 적층하여 형성할 수 있다.

여기서, 상기 코일층(140)은 시트형 도체(Sheet conductor)로 권선되어 형성될 수 있다. 상기 코일층(140)의 주변부는 프리-프레그 절연지(Pre-Preg Insulated Sheet) 등을 사용하여 절연성을 갖도록 할 수 있다.

한편, 상기 코일층(140)은 자기회로를 구성하는 철심을 감싸면서 고압코일과 저압코일로 이루어져 전기회로를 구성한다.

여기서, 상기 철심은 철심에서의 와류손을 적게 하기 위하여 규소강판을 성층(lamination)하고 여러가지 형으로 성형한다. 상기 철심 속의 자속이 시간에 따라 변화하면 와류손과 히스테리시스손이 생긴다. 철의 규소함유량과 어닐링은 히스테리시스손을 결정하는 중요한 요인이 된다.

일반적으로 규소함유량이 증가하면 투자율과 전기저항이 증가하여 좋은 자성체가 형성되나 4%가 넘으면 재료가 부러지기 쉽고 가동공정이 어려워진다. 따라서 본 발명의 실시예에서는 철심은 가공부분이 적으므로 4%정도의 고규소강판을 사용한다.

상기 코일층(140)은 고압권선과 저압권선 2개 부분으로 나누어져 있으며, 도체는 에폭시 수지와 열팽창 계수가 비슷한 알루미늄 시트(sheet)를 사용하고 있다. 상기 고압 및 저압권선은 각각 에폭시 수지로 몰딩하여 상기 철심에 동심원상으로 배치하며, 고압권선과 저압권선간은 냉각 덕트(duct)로 설계하여 권선의 열발산을 효과적으로 행하도록 하고 있다.

상기 하부 지지대(160)는 상기 일체형 코일 받침대(150)가 안착되도록 길이방향으로 요부를 구비하고, 상기 제 2 본체 케이스(120)에 형성되는 요부(121)는 라운드 형태를 갖는다. 이때 상기 제 1 본체 케이스(110)에 형성되는 철부(111)도 라운드 형태를 갖는다.

상기 하부 지지대(160)는 다수의 코일층(140)이 설치되는 바닥, 즉 몰드 변압기(100)가 설치되는 장소의 바닥에 안착되는 부재로서, 바람직하게는 2개, 즉 한 쌍으로 구성되며, 소정 간격을 두고 나란하게 배치될 수 있다. 다만, 이러한 상기 하부 지지대(160)는 반드시 2개로 구성되는 것으로 제한되지 않으며 이보다 많은 개수, 예를 들면, 3개 또는 그 이상의 개수로 구성될 수 있다.

상기 일체형 코일 받침대(150)는 상기 하부 지지대(160)의 상부에 결합되어 다수의 코일층(140) 하부를 지탱하도록 구성된다.

상기 일체형 코일 받침대(150)는 상기 하부 지지대(160)의 요부에 안착될 수 있도록 소정높이로 돌출되게 일정한 간격을 갖고 지지부(151)가 구성되어 있고, 상기 지지부(151)의 배면 중심부에는 소정깊이로 내면에 일 방향으로 스크류가 형성된 체결홀(152)이 형성되어 있다.

한편, 상기 일체형 코일 받침대(150)의 체결홀(152)와 대응되게 상기 하부 지지대(160)에 관통홀(도시되지 않음)이 형성되어 있다.

상기 높낮이 조절부(170)는 볼트(171)와 너트(172)로 구성되어 상기 일체형 코일 받침대(150)의 높낮이를 조절한다.

여기서, 상기 볼트(171)는 상기 하부 지지대(160)의 관통홀을 배면에서 관통하여 상기 체결홀(152)에 체결되고 일정 깊이로 체결되면 너트(172)를 회전시키면서 상기 하부 지지대(160)에 고정하게 된다. 이때 상기 너트(172)는 상기 하부 지지대(160)를 사이에 두고 2개로 구성되어 상기 볼트(171)를 고정하게 된다.

한편, 본 발명에 의한 몰드 변압기(100)는 삼상 몰드 변압기로서, 코어와, 코어의 길이 방향으로 3개의 코일이 일렬 배치되는 구조를 가질 수 있다. 여기에 도시된 몰드 변압기(100)는 삼상 몰드 변압기로서, 코어의 개수가 3개로 이루어져 있으나 이에 한정되지 않으며, 별도로 도시하진 않았으나 코일의 개수는 1개 또는 2개 등으로 구성될 수 있다.

상기 탭 절환부(180)는 1차전압이 인가되는 1차측단자와 2차전압이 인가되는 2차측단자가 각각 마련되고, 1차측 단자들은 결선을 위한 상간리드에 의해 연결되며, 코일조립체의 외면 적소에는 탭전압의 변경이 이루어지도록 한다.

즉, 상기 탭 절환부(180)는 2차권선의 부하전압이 높거나 낮을 경우 1차 권선을 탭을 조절하여 요구하는 부하전압으로 셋팅하기 위한 장치로서, 전원 차단 후 절환한다.

한편, 본 발명의 실시예에서 도면에 도시하지 않았지만, 몰드 변압기(100)에 온도감시장치를 설치하여 몰드 변압기 내부의 권선온도를 측정하여 이상온도 감지 및 경보, 차단의 회로 동작 기능을 추가할 수도 있다. 또한, 몰드 변압기(100)에 원격 감시 기능을 추가 즉, 무선통신이 가능하게 하여 외부의 작업자나 관리자가 몰드 변압기의 이상유무를 체크할 수도 있다.

한편, 이상에서와 같이, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것이다.

100 : 몰드 변압기 110 : 제 1 본체 케이스
120 : 제 2 본체 케이스 130 : 접착제
140 : 코일층 150 : 일체형 코일 받침대
160 : 하부 지지대 170 : 높낮이 조절부
180 : 탭 절환부

Claims (5)

1. 제 1 본체 케이스와,
   상기 제 1 본체 케이스와 분리된 상태에서 결합되는 제 2 본체 케이스와,
   상기 제 1 본체 케이스와 제 2 본체 케이스는 각각 저면에 요부 또는 철부가 구성되어 암수 결합되고 상기 제 1, 제 2 본체 케이스의 결합된 주위를 따라 형성되는 접착제와,
   상기 제 1, 제 2 본체 케이스의 내부에 각각 일정한 간격으로 사이에 코일 지지 블록을 구비하고 구성되는 코일층과,
   상기 제 2 본체 케이스의 하단부에 구성되어 상기 코일을 지지하는 일체형 코일 받침대와,
   상기 일체형 코일 받침대와 결합되어 지면에 안착되는 하부 지지대와,
   상기 하부 지지대를 관통하여 상기 일체형 코일 받침대의 배면에 결합되어 상기 일체형 코일 받침대의 높낮이를 조절하는 높낮이 조절부와,
   상기 제 1, 제 2 본체 케이스의 측면에 구성되는 탭 절환부를 구비하고,
   상기 하부 지지대는 상기 일체형 코일 받침대가 안착되도록 요부를 구비한 것을 특징으로 하는 몰드 변압기.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 본체 케이스에 형성된 철부와 상기 제 2 본체 케이스에 형성되는 요부는 라운드 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 몰드 변압기.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 높낮이 조절부는 볼트와 너트로 구성되어 상기 일체형 코일 받침대의 높낮이를 조절하는 것을 특징으로 하는 몰드 변압기.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 일체형 코일 받침대는 상기 하부 지지대의 요부에 안착될 수 있도록 소정높이로 돌출되게 일정한 간격을 갖고 지지부가 구성되어 있고, 상기 지지부의 배면 중심부에는 소정깊이로 내면에 일 방향으로 스크류가 형성된 체결홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 몰드 변압기.

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