KR102260064B1 - 변압기용 냉각 핀 - Google Patents

Abstract

본 기술은 변압기용 냉각 핀에 관한 것이다. 본 기술의 변압기용 냉각 핀은 유체를 수용하는 공간을 형성하는 양측 플레이트들이 부분적으로 서로 가까워지도록 변형된 하나 이상의 덴트부들;을 포함하되, 상기 덴트부는 상기 양측 플레이트들이 방향을 바꾸면서 절곡됨에 따라 형성되는 절곡부를 다수 개 구비한다. 본 기술은 구조적인 강성이 우수한 냉각 핀을 제공할 수 있다.

Description

변압기용 냉각 핀{Cooling fins for transformers}

본 발명은 변압기용 냉각 핀에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 절연유를 사용하는 변압기용 냉각 핀에 관한 것이다.

변압기는 동작시 많은 열을 발생시킨다. 이에 열을 효율적으로 방산하는 구조가 중요하다.

대용량의 변압기일수록 열 방산이 곤란하여 온도가 크게 상승하므로, 용량에 따라 건식자냉식, 건풍식냉식, 유입자냉식, 유입풍냉식, 유입수냉식, 유입송냉식 등 다양한 냉각 방식이 적용되고 있다.

냉각 핀이 적용되기도 한다. 냉각 핀은 내부 절연유가 외부 공기와 열교환을 수행함에 있어서 접촉 면적을 넓혀서 냉각 효율을 극대화한다.

또한 냉각 핀에는 구조 보강을 위해 덴트가 적용될 수 있다. 대한민국 등록실용신안공보 제20-0471025호(고안 명칭: 방열부를 구비한 변압기)는 방열핀의 좌,우측면을 눌러 형성되는 보강홈을 보여준다.

한편, 절연유는 온도에 따라 수축과 팽창을 반복한다. 그래서, 과열된 절연유가 덴트 부위에 침투하는 경우가 발생할 수 있다. 통상 냉각 핀이 부풀어오른다는 점에서 그러한 변형은 냉각 핀들 사이에 공기 유로를 좁게 한다. 이는 냉각 성능 저하로 이어진다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 덴트 부위에 스폿 용접을 할 수 있다. 대한민국 등록특허공보 제10-1845994호(발명 명칭: 냉각 케이스)는 오목하게 들어간 홈에 내벽면이 상호 접합되는 하나 이상의 스폿용접부를 형성함을 보여준다.

그러나, 스폿 용접은 오히려 구조적인 취약점을 유발한다. 덴트 부위에 응력이 집중되는 경우, 스폿 용접 부위부터 파손되는 문제가 발생한다.

특히, 태양광 발전과 같이 발전량 편차가 큰 경우에는 변압기 내 절연유의 부피 팽창량과 수축량도 그만큼 편차가 심해짐에 따라, 더욱 구조적인 취약점이 야기된다. 수만번 이상 반복되는 절연유의 팽창과 수축을 견뎌야 하는 구조가 요구된다.

이를 위해서는 냉각 핀 재질을 보다 두껍게 하거나 보다 견고한 재질을 사용할 수 있다. 그러나, 이는 제조 비용 증가로 이어진다.

본 발명의 발명자는 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 오랫동안 연구하고 시행착오를 거친 끝에 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

본 발명의 실시예는 태양광 발전기와 같은 발전량 편차가 큰 변압기에 적용시에도 구조적인 강성을 우수하게 유지하는 냉각 핀을 제공한다.

한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 변압기용 냉각 핀으로서, 유체를 수용하는 공간을 형성하는 양측 플레이트들이 부분적으로 서로 가까워지도록 변형된 하나 이상의 덴트부들;을 포함하되, 상기 덴트부는 상기 양측 플레이트들이 방향을 바꾸면서 절곡됨에 따라 형성되는 절곡부를 다수 개 구비할 수 있다.

상기 절곡부들은, 상기 양측 플레이트들 가운데에 정의되는 가상의 면을 기준으로 일측으로 절곡된 제1 절곡부와 타측으로 절곡된 제2 절곡부를 포함할 수 있다.

상기 제1 절곡부의 피크는 일측 플레이트에 의해 정의되는 제1 면과 상기 가상의 면 사이에 배치되고, 상기 제2 절곡부의 피크는 타측 플레이트에 의해 정의되는 제2 면과 상기 가상의 면 사이에 배치될 수 있다.

상기 제1 절곡부의 피크 반대편 밸리도 상기 제1 면과 상기 가상의 면 사이에 배치되고, 상기 제2 절곡부의 피크 반대편 밸리도 상기 제2 면과 상기 가상의 면 사이에 배치될 수 있다.

상기 제1 절곡부의 피크가 상기 가상의 면으로부터 이격된 거리와 상기 제2 절곡부의 피크가 상기 가상의 면으로부터 이격된 거리는 서로 동등할 수 있다.

상기 덴트부들은 제1 덴트부 및 상기 제1 덴트부보다 상기 변압기로부터 멀리 배치되는 제2 덴트부를 포함하되, 상기 제1 덴트부의 절곡부의 피크가 상기 가상의 면으로부터 이격된 거리(제1 거리)와 상기 제2 덴트부의 절곡부의 피크가 상기 가상의 면으로부터 이격된 거리(제2 거리)는 서로 상이할 수 있다.

상기 제1 거리는 상기 제2 거리보다 길 수 있다.

상기 제1 덴트부와 상기 제2 덴트부 사이에 배치되는 하나 이상의 제3 덴트부를 더 포함하되, 상기 제3 덴트부의 절곡부의 피크가 상기 가상의 면으로부터 이격된 거리는 상기 제1 거리 이상이고 상기 제2 거리 이하일 수 있다.

상기 제3 덴트부는 복수 개로 구비될 수 있다.

상기 제1 절곡부의 피크가 상기 가상의 면으로부터 이격된 거리는 상기 냉각 핀의 두께 절반의 20~95% 범위를 만족할 수 있다.

상기 덴트부들은 제1 덴트부, 상기 제1 덴트부보다 상기 변압기로부터 멀리 배치되는 제2 덴트부 및 상기 제1 덴트부와 상기 제2 덴트부 사이에 배치되는 하나 이상의 제3 덴트부들을 포함하되, 상기 제3 덴트부의 절곡부의 개수는 상기 제1 덴트부의 절곡부의 개수 또는 상기 제2 덴트부의 절곡부의 개수와 상이할 수 있다.

상기 제3 덴트부의 절곡부의 개수는 상기 제1 덴트부의 절곡부의 개수 또는 상기 제2 덴트부의 절곡부의 개수보다 많을 수 있다.

본 기술은 구조적인 강성이 우수한 냉각 핀을 제공할 수 있다.

또한 본 기술은 태양광 발전기와 같은 발전량 편차가 큰 변압기에 적용시에도 우수한 성능을 유자할 수 있다.

또한 본 기술은 원자재 사용량을 줄여 제조 비용을 절감할 수 있다.

또한 본 기술은 냉각 핀 제조 공정상 불량률을 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉각 핀이 적용된 변압기의 전체적인 구조를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 변압기용 냉각 핀의 상세한 구조를 도시하는 도면이다.
도 3은 도 2에서 AA선에 따른 단면도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 냉각 핀에 구비되는 덴트부들 중 어느 하나의 상세한 구조를 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 냉각 핀에 구비되는 덴트부들 어느 하나의 상세한 구조를 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 냉각 핀에 구비되는 덴트부들 어느 하나의 상세한 구조를 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 덴트부들이 적용된 냉각 핀의 효과를 보여주기 위한 시뮬레이션 결과로서, 도 7a는 비교예1, 도 7b는 비교예2, 도 7c는 실시예1, 도 7d는 실시예2, 도 7e는 실시예3, 그리고, 도 7f는 실시예4에 대한 시뮬레이션 결과를 각각 도시한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 냉각 핀의 제조 공정 일부를 보여주는 도면으로서, 도 8a는 해당 공정간 전체 금형들의 위치를, 도 8b는 도 8a에서 변형 중인 판재를 중심으로 한 확대도를 도시한다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.

이하에서는, 본 발명의 가장 바람직한 실시예가 설명된다. 도면에 있어서, 두께와 간격은 설명의 편의를 위하여 표현된 것이며, 실제 물리적 두께에 비해 과장되어 도시될 수 있다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지와 무관한 공지의 구성은 생략될 수 있다. 각 도면의 구성요소들에 참조 번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉각 핀이 적용된 변압기의 전체적인 구조를 개략적으로 도시하는 도면이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 변압기용 냉각 핀의 상세한 구조를 도시하는 도면이다.

그리고, 도 3은 도 2에서 AA선에 따른 단면도를 도시한다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 변압기(1)는 변압기 본체(10)와 복수의 냉각 핀(100)들을 포함한다.

냉각 핀(100)들은 변압기 본체의 외면을 따라 배치되어 변압기를 보다 효율적으로 냉각시킨다. 변압기 본체의 외면을 따라 냉각 장치가 설치될 수 있고, 냉각 핀들은 그러한 냉각 장치를 구성하는 요소일 수 있다. 냉각 장치는 변압기 본체를 감싸는 케이스 형태일 수 있다. 이에 한정되지 않으며, 방열 핀 방식의 냉각 장치이면 된다.

냉각 핀들 내부에는 절연유가 존재한다. 절연유는 열전달 매개체이다. 냉각 핀들은 외부 공기와 맞닿는 표면적을 넓혀서 냉각 효과를 높인다. 본 발명에서는 여러 냉각 핀들을 대표하여 하나의 냉각 핀의 구조에 대해 상세히 살펴본다. 이에 냉각 핀 하나를 도면부호 100으로 참조한다.

변압기 본체(10)는 전력용변압기, 배전용변압기, 주상변압기, 지상변압기, 또는 단권변압기일 수 있다. 열거된 예시에 본 발명이 한정되지 않으며, 유체를 이용한 냉각 방식이 적용되는 어떠한 종류의 변압기에도 적용될 수 있다. 유체 역시 열전달 매개체이면 되며, 변압기유, 절연유, 냉각수, 공기 등에 제한되지 않는다. 다만, 본 발명에서는 설명의 편의를 위해 절연유인 실시예를 중심으로 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 냉각 핀(100)은 절연유를 수용하는 공간을 형성하는 양측 플레이트들(110), 양측 플레이트들이 부분적으로 서로 가까워지도록 변형된 하나 이상의 덴트부들(120, 130, 140), 절연유의 상부 유로를 형성하는 상부 채널(150) 및 절연유의 하부 유로를 형성하는 하부 채널(160)을 포함할 수 있다.

복수의 냉각 핀들 내부에 수용된 절연유가 덴트부들 사이, 상부 채널 및 하부 채널을 통해 흐르며, 외부 공기와 열교환한다. 외부 공기가 냉각 핀들 사이를 쉽게 드나들 수 있도록 냉각 핀들 사이는 적정 이격 거리를 유지하는 것이 바람직하다.

본 발명에서는 냉각 핀 하나에 마련되는 덴트부들이 3개인 실시예를 중심으로 설명하나, 본 발명이 개수에 한정되지 않는다. 냉각 핀의 스케일에 따라 덴트부들의 개수는 증감될 수 있다. 예를 들면, 하나의 냉각 핀은 4개 이상의 덴트부들을 가질 수도 있다.

냉각 핀(100)은 변압기 본체(10)로부터 멀어지는 제1 방향(I)으로 길이를 갖는다. 제1 방향에 교차하는 제2 방향(II)으로 두께를 갖는다. 그리고, 제1 및 제2 방향에 교차하는 제3 방향(III)으로의 높이를 갖는다. 제1 내지 제3 방향들은 서로 직교할 수 있다.

양측 플레이트들(110)은 일측 플레이트(112)와 타측 플레이트(114)를 포함한다.

양측 플레이트들은 냉각 핀의 전체적인 외형을 결정한다. 스틸, 알루미늄 등 견고한 재질일 수 있다. 냉각 핀의 변압기 몸체쪽 단부가 도면에서 BE로, 그 반대쪽 단부가 도면에서 OE로 참조된다.

덴트부들(120. 130, 140)은 각각 제3 방향(III)으로 연장하는 길이를 갖는다. 덴트부들은 서로 대체로 동일한 길이를 가질 수 있다. 바람직하게는 동일할 수 있다. 덴트부들은 절연유의 흐름을 원활히 하도록 나란히 배열된다. 바람직하게는 평행할 수 있다. 그러면, 변압기 내부를 순환하는 절연유가 변압기 본체로부터 냉각 핀을 향해 도 2에 도시된 D1 방향으로 유입되어, 냉각 핀으로부터 변압기 본체쪽으로 D2 방향으로 유출될 수 있다.

변압기 본체로부터 멀어지는 방향으로 순서대로 제1 덴트부(120), 제2 덴트부(130) 및 제3 덴트부(140)로 참조한다.

한편, 가장 내측에 배치된 제1 덴트부(120)는 변압기 본체쪽으로부터 냉각 핀쪽으로 흐르는 절연유의 흐름 경로를 제한한다. 이로써 D1 방향으로 유입 및 D2 방향으로 유출이라는 절연유의 흐름 루프가 형성될 수 있다. 즉, 제1 덴트부를 가로질러 지나가지 않는 것이 절연유의 정상적인 흐름이다. 이 루프는 뜨거워진 절연유의 흐름을 냉각 핀 상부로부터 하부에 이르기까지 전체에 대해 고르게 분배함으로써 냉각 효율을 높인다. 변압기 동작간 이러한 루프가 깨지지 않고 유지되는 것은 중요하다.

덴트부들(120, 130, 140)은 양측 플레이트들(112, 114)이 일부 구간에서 서로 가까워지도록 변형된 부분으로서, 적어도 부분적으로 밀착된 구간을 포함할 수 있다. 즉, 도 3에 도시된 S1, S2 및 S3는 일측 플레이트(112)와 타측 플레이트(114)가 밀착된 구간일 수 있다. 이에, 덴트부는 절연유가 흐르지 않는 오일 프리 영역을 포함할 수 있다. 다만, 본 발명의 실시예에 따른 덴트부들은 고온에서 절연유의 팽창에 따라 변형이 이루어질 수 있고, 이는 덴트부들이 팽창된 절연유를 부분적으로는 수용할 수 있음을 의미한다. 이는 덴트부들의 변형을 수반할 수 있다. 후술한다.

도 3을 참조하면, 덴트부들(120, 130. 140)은 각각 절곡부를 구비한다. 양측 플레이트들이 방향을 바꾸면서 절곡됨에 따라 다수 개의 절곡부들이 구비된다.

제1 덴트부(120)는 구간(S1)에서 2개의 절곡부들을 구비한다. 제2 덴트부(130)는 구간(S2)에서 3개의 절곡부들을 구비한다. 제3 덴트부(140)는 구간(S3)에서 2개의 절곡부들을 구비한다. 2~3개의 절곡부들은 덴트부가 그 단면에서 지그재그 형상을 갖도록 한다. 본 발명이 개수에 한정되지 않는다. 예를 들면, 하나의 덴트부는 4개 이상의 절곡부들을 구비할 수도 있다.

각 구간은 양측 플레이트들이 밀착된 구간일 수 있다. 즉, 양측 플레이트들이 서로 가까워져 밀착된 지점부터 서로 멀어져 이격된 지점까지의 구간일 수 있다. 본 발명이 용어에 한정되지 않으며, 밀착된 내부가 완전히 붙어서 진공일 필요까지는 없다.

하나의 절곡부는 피크와 밸리를 갖는 것으로 정의될 수 있다. 제1 덴트부(120)에서 하나의 절곡부가 갖는 피크(P1) 및 밸리(V1)가 도시된다. 제2 덴트부(130)에서 하나의 절곡부가 갖는 피크(P2) 및 밸리(V2)가 도시된다. 제3 덴트부(140)에서 하나의 절곡부가 갖는 피크(P3) 및 밸리(V3)가 도시된다. 또한, 양측 플레이트들 가운데에 가상의 면(VCP)이 정의될 수 있다.

피크는 절곡된 부분의 최상단으로 정의될 수 있다. 밸리는 피크의 반대쪽으로 정의될 수 있다. 본 발명이 용어에 한정되지 않으며, 양측 플레이트들이 지그재그로 절곡됨에 따라 형성되는 요철의 최상단과 최하단을 가리키는 것이면 충분하다.

본 발명이 절곡부의 개수에 한정되지 않으며, 냉각 핀의 스케일에 따라 절곡부의 개수는 증감될 수 있다. 또한, 본 발명이 도시된 절곡부의 형상에 한정되지 않으며, 밀착된 양측 플레이트들이 방향을 바꾸면서 절곡됨으로써 도출되는 다양한 다른 형상도 가능하다.

본 발명의 실시예에 따르면, 하나의 냉각 핀에 마련되는 덴트부들은 모두 서로 다르게 형성될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 덴트부, 제2 덴트부 및 제3 덴트부는 형상이 약간씩 다르게 형성될 수 있다.

이는 절곡의 깊이가 서로 다르기 때문이다. 변압기 본체에 가까이 배치되는 제1 덴트부의 절곡부의 피크의 높이가 변압기 본체로부터 가장 멀리 배치되는 제3 덴트부의 절곡부의 피크의 높이보다 높다. 다른 관점으로는, 제1 덴트부의 절곡부의 밸리의 깊이가 제3 덴트부의 절곡부의 밸리의 깊이보다 깊다. 이들 가운데에 배치되는 제2 덴트부는 피크의 높이가 제1 덴트부의 것 이하이고 제3 덴트부의 것 이상의 범위에서 결정된다. 다른 관점으로는, 제2 덴트부는 밸리의 깊이가 제1 덴트부의 것 이하이고 제3 덴트부의 것 이상의 범위에서 결정된다.

즉, 덴트부들 중 변압기 본체쪽 덴트부가 가장 큰 절곡 깊이를 갖고, 변압기 본체 반대쪽 덴트부가 가장 작은 절곡 깊이를 갖는다. 가운데 덴트부는 이들 절곡 깊이의 범위로부터 결정된다. 하나의 냉각 핀에 구비되는 덴트부들의 개수가 증가하더라도, 이러한 경향성이 유지되는 것이 중요하다. 내측 덴트부(120)는 상술한 절연유의 흐름 루프 유지에 관여한다. 외측 덴트부(140)는 금형을 이용한 프레스 제조 과정상 원활한 이송에 관여한다. 가운데 덴트부(130)는 (그 개수는 하나 또는 2개 이상이라도 무방하다) 냉각 핀의 전체 스케일에 대한 센터 보강 구조 확보에 관여한다. 냉각 핀 전체에 대해 구조적으로 가장 많은 변형을 수반하는 곳이 센터이다. 이하 도 4 내지 도 8을 참조하여 보다 상세히 살펴본다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 냉각 핀에 구비되는 덴트부들 중 어느 하나의 상세한 구조를 도시하는 도면이다.

그리고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 냉각 핀에 구비되는 덴트부들 어느 하나의 상세한 구조를 도시하는 도면이다.

도 4는 상술한 제1 덴트부 또는 제3 덴트부에 적용되는 구조일 수 있다. 도 5는 상술한 제2 덴트부에 적용되는 구조일 수 있다. 본 발명에서는 설명의 편의를 위해, 이러한 배치의 실시예를 가정하나, 절곡부의 개수에 차이가 있을 뿐, 어느 것이 적용되어도 무방하다. 즉, 하나의 냉각 핀에 적용되는 모든 덴트부들이 도 4에 도시된 구조를 가질 수도 있고, 모든 덴트부들이 도 5에 도시된 구조일 수도 있으며, 또는 도 4와 도 5가 혼용된 구조일 수도 있다. 어느 경우에서나 상술한 경향성이 유지됨을 주목한다.

먼저, 도 4를 참조하면, 일측 플레이트(112)와 타측 플레이트(114)가 방향을 바꾸면서 절곡됨에 따라 형성되는 절곡부가 구간(S1)에 2개가 존재한다.

도면상 아래의 절곡부를 제1 절곡부, 위의 절곡부를 제2 절곡부로 참조한다. 양측 플레이트들 각각의 두께가 T로, 양측 플레이트들에 의해 형성되는 유체 수용 공간의 내부 너비가 IW로, 냉각 핀 외부 너비가 OW로 참조된다.

제1 절곡부(Ba)는 도면상 좌측으로의 절곡을 갖는다. 제2 절곡부(Bb)는 도면상 우측으로의 절곡을 갖는다. 절곡의 방향인 좌측과 우측은 서로 바뀌어도 무방하다.

이때, 양측 플레이트 가운데에 가상의 면(VCP)이 정의될 수 있다. 그러면, 제1 절곡부는 가상의 면을 기준으로 좌측으로의 절곡을 갖고, 제2 절곡부는 가상의 면을 기준으로 우측으로의 절곡을 갖는다. 한편, 일측 플레이트(112)에 의해 제1 면(VP1)이 정의되고, 타측 플레이트(114)에 의해 제2 면(VP2)이 정의될 수 있다. 따라서 가상의 면(VCP)은 제1 면(VP1)과 제2 면(VP2)의 가운데에 배치될 수 있다. 제1 면, 제2 면 및 가상의 면은 서로 대체로 평행할 수 있다.

제1 절곡부(Ba)의 피크(P1)는 제1 면(VP1)과 가상의 면(VCP) 사이에 배치될 수 있다. 피크를 지나는 선(VL1)이 제1 면과 가상의 면 사이에 배치됨을 확인할 수 있다. 제2 절곡부(Bb)의 피크(P1)는 제2 면(VP2)과 가상의 면(VCP) 사이에 배치될 수 있다. 피크를 지나는 선(VL2)이 제2 면과 가상의 면 사이에 배치됨을 확인할 수 있다.

한편, 절곡부들 각각의 밸리(V1)는 피크의 반대편에 위치하는 특성상 피크(P1)의 위치 및 양측 플레이트의 두께(T*2)에 따라 결정되나, 도면에서는 가상의 면에 거의 근접하게 배치됨을 확인할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 제1 절곡부의 피크(P1)가 가상의 면(VCP)으로부터 이격된 거리(이하, '제1 거리'로 참조한다)는 냉각 핀 두께 절반의 20~95% 범위를 만족할 수 있다. 이 비율이 20% 미만인 경우에는 절곡의 깊이가 얕아져 필요한 구조적 강성을 얻기 어렵다. 반대로, 95% 초과인 경우에는 금형을 이용한 프레스 제조 과정에서 원활한 금형의 이송을 보장하지 못한다.

도면에 도시된 예에서, 냉각 핀 두께(OW)가 9.4 mm이고, (즉, 그 절반이 4.7 mm이고), 제1 절곡부의 피크(P1)가 가상의 면(VCP)으로부터 이격된 제1 거리가 2.63 mm이면, 이들의 비율이 56%로서 (2.63/4.7 = 0.56) 상술한 범위를 만족한다.

다른 예로, 냉각 핀 두께(OW)가 8.4 mm이고, (즉, 그 절반이 4.2 mm이고), 제1 절곡부의 피크(P1)가 가상의 면(VCP)으로부터 이격된 제1 거리가 3.36 mm이면, 이들의 비율이 80%로서 (3.36/4.2 = 0.80) 상술한 범위를 만족한다.

또 다른 예로, 냉각 핀 두께(OW)가 8.4 mm이고, (즉, 그 절반이 4.2 mm이고), 제1 절곡부의 피크(P1)가 가상의 면(VCP)으로부터 이격된 제1 거리가 1.77 mm이면, 이들의 비율이 42%로서 (1.77/4.2 = 0.42) 상술한 범위를 만족한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 제1 절곡부의 피크(P1)가 제1 면과 가상의 면 사이에 배치될 때, 피크 반대편 밸리(V1) 역시 제1 면과 가상의 면 사이에 배치될 수 있다. 상술한 예에서, 양측 플레이트의 두께(T*2)가 2.4 mm이면, 제1 거리(2.63 mm)가 양측 플레이트의 두께보다 커서, 피크의 위치 및 양측 플레이트의 두께를 따르는 밸리가 가상의 면의 좌측으로 넘어가 배치됨을 확인할 수 있다. 이는 절곡의 깊이를 크게 한다. 덴트부의 구조적 강성을 높인다.

본 발명의 실시예에 따르면, 제1 절곡부의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리와 제2 절곡부의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리는 서로 동등할 수 있다. 이는 프레스 제조를 위한 금형들의 설계를 간소하게 하여 유지 및 보수 비용을 절감한다.

제2 절곡부의 피크(P1)와 밸리(V1)에 대해서도 절곡의 방향만 반대로 될 뿐 상술한 바와 동일한 설명이 적용될 수 있다. 즉, 제2 절곡부의 피크(P1)가 가상의 면(VCP)로부터 이격된 거리(이하, '제2 거리'로 참조한다)는 냉각 핀 두께 절반의 20~95% 범위를 만족할 수 있다. 이에 보다 상세한 설명은 생략한다.

도 4에서 상술한 구조는 절곡부의 개수가 상이한 도 5에도 동일하게 적용될 수 있다.

즉, 도 5를 참조하면, 일측 플레이트(112)와 타측 플레이트(114)가 방향을 바꾸면서 절곡됨에 따라 형성되는 절곡부가 구간(S2)에 3개가 존재한다.

도면상 아래의 절곡부를 제1 절곡부, 중간의 절곡부를 제2 절곡부, 위의 절곡부를 제3 절곡부로 참조한다.

제1 절곡부(Ba)가 도면상 우측으로의 절곡을 갖는다. 제2 절곡부(Bb)가 도면상 좌측으로의 절곡을 갖는다. 제3 절곡부(Bc)가 도면상 우측으로의 절곡을 갖는다. 절곡의 방향인 좌측과 우측은 서로 바뀌어도 무방하다. 지그재그이면 된다.

이때, 양측 플레이트 가운데에 가상의 면(VCP)이 정의될 수 있다. 그러면, 제1 절곡부는 가상의 면을 기준으로 우측으로의 절곡을 갖고, 제2 절곡부는 가상의 면을 기준으로 좌측으로의 절곡을 가지며, 제3 절곡부는 가상의 면을 기준으로 우측으로의 절곡을 갖는다.

제1 절곡부(Ba)의 피크(P2)는 제2 면(VP2)과 가상의 면(VCP) 사이에 배치될 수 있다. 피크를 지나는 선(VL2)이 제2 면과 가상의 면 사이에 배치됨을 확인할 수 있다. 제2 절곡부(Bb)의 피크(P2)는 제1 면(VP1)과 가상의 면(VCP) 사이에 배치될 수 있다. 피크를 지나는 선(VL1)이 제1 면과 가상의 면 사이에 배치됨을 확인할 수 있다. 그리고, 제3 절곡부(Bc)의 피크(P2)는 제2 면(VP2)과 가상의 면(VCP) 사이에 배치될 수 있다. 피크를 지나는 선(VL2)이 제2 면과 가상의 면 사이에 배치됨을 확인할 수 있다.

한편, 절곡부들 각각의 밸리(V2)는 피크의 반대편에 위치하는 특성상 피크(P2)의 위치 및 양측 플레이트의 두께(T*2)에 따라 결정되나, 도면에서는 가상의 면에 거의 근접하게 배치됨을 확인할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 제1 절곡부의 피크(P2)가 가상의 면(VCP)으로부터 이격된 거리(이하, '제1 거리'로 참조한다)는 냉각 핀 두께 절반의 20~95% 범위를 만족할 수 있다. 이 비율이 20% 미만인 경우에는 절곡의 깊이가 얕아져 필요한 구조적 강성을 얻기 어렵다. 반대로, 95% 초과인 경우에는 금형을 이용한 프레스 제조 과정에서 원활한 금형의 이송을 보장하지 못한다.

도면에 도시된 예에서, 냉각 핀 두께(OW)가 9.4 mm이고, (즉, 그 절반이 4.7 mm이고), 제1 절곡부의 피크(P2)가 가상의 면(VCP)으로부터 이격된 제1 거리가 2.63 mm이면, 이들의 비율이 56%로서 (2.63/4.7 = 0.56) 상술한 범위를 만족한다.

다른 예로, 냉각 핀 두께(OW)가 8.4 mm이고, (즉, 그 절반이 4.2 mm이고), 제1 절곡부의 피크(P2)가 가상의 면(VCP)으로부터 이격된 제1 거리가 3.36 mm이면, 이들의 비율이 80%로서 (3.36/4.2 = 0.80) 상술한 범위를 만족한다.

또 다른 예로, 냉각 핀 두께(OW)가 8.4 mm이고, (즉, 그 절반이 4.2 mm이고), 제1 절곡부의 피크(P2)가 가상의 면(VCP)으로부터 이격된 제1 거리가 1.77 mm이면, 이들의 비율이 42%로서 (1.77/4.2 = 0.42) 상술한 범위를 만족한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 제1 절곡부의 피크(P2)가 제2 면과 가상의 면 사이에 배치될 때, 피크 반대편 밸리(V2) 역시 제2 면과 가상의 면 사이에 배치될 수 있다. 상술한 예에서, 양측 플레이트의 두께(T*2)가 2.4 mm이면, 제1 거리(2.63 mm)가 양측 플레이트의 두께보다 커서, 피크의 위치 및 양측 플레이트의 두께를 따르는 밸리가 가상의 면의 우측으로 넘어가 배치됨을 확인할 수 있다. 이는 절곡의 깊이를 크게 한다. 덴트부의 구조적 강성을 높인다.

본 발명의 실시예에 따르면, 제1 절곡부의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리, 제2 절곡부의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리 및 제3 절곡부의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리는 서로 동등할 수 있다.

제2 절곡부의 피크(P2)와 밸리(V2)에 대해서도 절곡의 방향만 반대로 될 뿐 상술한 바와 동일한 설명이 적용될 수 있다. 또한, 제3 절곡부의 피크(P2)와 밸리(V2)에 대해서도 절곡의 방향만 반대로 된다는 점을 제외하고는 상술한 바와 동일한 설명이 적용될 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 냉각 핀에 구비되는 덴트부들 중 어느 하나의 상세한 구조를 도시하는 도면이다.

도 6은 상술한 제2 덴트부에 적용되는 구조일 수 있다. 절곡부의 개수가 3개에서 4개로 증가하였을 뿐(아래에서부터 순서대로 제1 절곡부(Ba), 제2 절곡부(Bb), 제3 절곡부(Bc) 및 제4 절곡부(Bd)로 참조된다), 상술한 도 5에서의 설명이 동일하게 적용될 수 있다.

도면에 도시된 예에서, 냉각 핀 두께(OW)가 8.4 mm이고, (즉, 그 절반이 4.2 mm이고), 제1 절곡부의 피크(P2)가 가상의 면(VCP)으로부터 이격된 제1 거리가 2.57 mm이면, 이들의 비율이 61%로서 (2.57/4.2 = 0.61) 상술한 범위를 만족한다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 덴트부들이 적용된 냉각 핀의 효과를 보여주기 위한 시뮬레이션 결과를 도시한다. 도 7a는 비교예1, 도 7b는 비교예2, 도 7c는 실시예1, 도 7d는 실시예2, 도 7e는 실시예3, 그리고, 도 7f는 실시예4에 대한 시뮬레이션 결과를 각각 도시한다.

비교예1(도 7a)은 절곡부가 없는, 평평한 형상의 덴트부에 스폿용접부를 형성하였다.

비교예2(도 7b)는 비교예1 대비 스폿용접부를 형성하지 않았다.

실시예1(도 7c)은 비교예2 대비 모든 덴트부들에 본 발명의 실시예에 따른 절곡부들을 형성하였다. 다만, 모든 덴트부들에 대해 동일한 구조를 적용하였다. 즉, 모든 덴트부들에 상술한 도 4의 구조가 적용된 실시예이다. 또한, 모든 덴트부들에 대한 절곡의 깊이를 본 발명의 실시예에 따른 범위를 만족하도록 설정하되, 모두 동일하게 설정하였다.

실시예2(도 7d)는 실시예1 대비 덴트부들의 구조와 절곡의 깊이에 변형을 가하였다. 즉, 상술한 도 3에서와 같은 구조의 덴트부들이 적용되었다. 즉, 내측 덴트부(제1 덴트부) 및 외측 덴트부(제3 덴트부)에 상술한 도 4의 구조가, 가운데 덴트부(제2 덴트부)에 상술한 도 5의 구조가 적용된 것이다. 또한, 모든 덴트부들에 대한 절곡의 깊이를 본 발명의 실시예에 따른 범위를 만족하도록 설정하되, 내측 덴트부의 절곡의 깊이를 외측 덴트부의 것보다 깊게 설정하였다. 또한, 가운데 덴트부에 대해 절곡의 개수를 다른 덴트부의 것보다 많게 하였다.

실시예3(도 7e)은 실시예2 대비 가운데 덴트부에 대해 변형을 가하였다. 즉, 가운데 덴트부를 2개로 마련하였고(그래서 총 덴트부의 개수는 4개이고, 덴트부들간 간격이 상대적으로 좁아졌다), 가운데 덴트부들에 대해 적용된 절곡의 개수를 다른 덴트부의 것과 동일하게 설정하였다.

실시예4(도 7f)는 실시예3 대비 가운데 덴트부에 대해 설계 변경을 하였다. 즉, 가운데 덴트부들을 복수개로 마련하되 절곡의 개수를 다른 덴트부의 것보다 더 많게 하였다.

<비교예1>

내측 덴트부 : 밀착된 구간에서 절곡부 없음. 덴트부 길이를 따라 100 mm 간격으로 나란하게 스폿용접부 6개소 형성

외측 덴트부 : 밀착된 구간에서 절곡부 없음. 덴트부 길이를 따라 100 mm 간격으로 나란하게 스폿용접부 6개소 형성

가운데 덴트부 : 밀착된 구간에서 절곡부 없음. 덴트부 길이를 따라 100 mm 간격으로 나란하게 스폿용접부 6개소 형성

<비교예2>

내측 덴트부 : 밀착된 구간에서 절곡부 없음.

외측 덴트부 : 밀착된 구간에서 절곡부 없음.

가운데 덴트부 : 밀착된 구간에서 절곡부 없음.

<실시예1>

내측 덴트부 : 밀착된 구간에서 2개의 절곡부들을 가짐. 2개의 절곡부들 각각의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 서로 동등하게 설정함. 그리고, 절곡부의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 냉각 핀 두께 절반의 20%로 형성함.

외측 덴트부 : 밀착된 구간에서 2개의 절곡부들을 가짐. 2개의 절곡부들 각각의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 서로 동등하게 설정함. 그리고, 절곡부의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 냉각 핀 두께 절반의 20%로 형성함.

가운데 덴트부 : 밀착된 구간에서 2개의 절곡부들을 가짐. 2개의 절곡부들 각각의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 서로 동등하게 설정함. 그리고, 절곡부의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 냉각 핀 두께 절반의 20%로 형성함.

<실시예2>

내측 덴트부 : 밀착된 구간에서 2개의 절곡부들을 가짐. 2개의 절곡부들 각각의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 서로 동등하게 설정함. 그리고, 절곡부의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 냉각 핀 두께 절반의 85%로 형성함.

외측 덴트부 : 밀착된 구간에서 2개의 절곡부들을 가짐. 2개의 절곡부들 각각의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 서로 동등하게 설정함. 그리고, 절곡부의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 냉각 핀 두께 절반의 60%로 형성함.

가운데 덴트부 : 밀착된 구간에서 3개의 절곡부들을 가짐. 3개의 절곡부들 각각의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 서로 동등하게 설정함. 그리고, 절곡부의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 냉각 핀 두께 절반의 85%로 형성함.

<실시예3>

내측 덴트부 : 밀착된 구간에서 2개의 절곡부들을 가짐. 2개의 절곡부들 각각의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 서로 동등하게 설정함. 그리고, 절곡부의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 냉각 핀 두께 절반의 90%로 형성함.

외측 덴트부 : 밀착된 구간에서 2개의 절곡부들을 가짐. 2개의 절곡부들 각각의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 서로 동등하게 설정함. 그리고, 절곡부의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 냉각 핀 두께 절반의 71%로 형성함.

가운데 덴트부들 중 하나 : 밀착된 구간에서 2개의 절곡부들을 가짐. 2개의 절곡부들 각각의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 서로 동등하게 설정함. 그리고, 절곡부의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 냉각 핀 두께 절반의 80%로 형성함.

가운데 덴트부들 중 다른 하나 : 밀착된 구간에서 2개의 절곡부들을 가짐. 2개의 절곡부들 각각의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 서로 동등하게 설정함. 그리고, 절곡부의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 냉각 핀 두께 절반의 80%로 형성함.

<실시예4>

내측 덴트부 : 밀착된 구간에서 2개의 절곡부들을 가짐. 2개의 절곡부들 각각의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 서로 동등하게 설정함. 그리고, 절곡부의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 냉각 핀 두께 절반의 80%로 형성함.

외측 덴트부 : 밀착된 구간에서 2개의 절곡부들을 가짐. 2개의 절곡부들 각각의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 서로 동등하게 설정함. 그리고, 절곡부의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 냉각 핀 두께 절반의 42%로 형성함.

가운데 덴트부들 중 하나 : 밀착된 구간에서 4개의 절곡부들을 가짐. 4개의 절곡부들 각각의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 서로 동등하게 설정함. 그리고, 절곡부의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 냉각 핀 두께 절반의 61%로 형성함.

가운데 덴트부들 중 다른 하나 : 밀착된 구간에서 4개의 절곡부들을 가짐. 4개의 절곡부들 각각의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 서로 동등하게 설정함. 그리고, 절곡부의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 냉각 핀 두께 절반의 61%로 형성함.

위 조건들을 제외하고, 냉각 핀의 스케일(길이, 두께, 높이), 덴트부의 길이 등 나머지 조건들은 모두 동일하게 설정하였다.

냉각 핀 내부에 입력되는 정수압으로 기계해석을 하였다. 냉각 핀에 대해 부위별 응력값(단위: MPa) 및 냉각 핀 센터 부근의 최대 변위값(단위: mm)을 측정하였다.

응력값/변위값	가운데 덴트 하단	핀 하단 (용접부위)	핀 끝단 (접힌부분)	핀 안쪽 (변압기본체쪽)	변위	용접부와 그 주변 응력 평균의 비
비교예1	206.0	107.8	65.96	63.83	1.53	2.41
비교예2	301.3	332.1	303.9	305.2	18.90	1.09
실시예1	348.7	239.2	293.3	267.1	14.06	0.79
실시예2	308.7	249.1	296.7	272.9	13.59	0.85
실시예3	237.0	214.3	306.9	246.1	13.48	0.81
실시예4	250.1	235.7	342.3	305.2	12.53	0.79

위 표 1로부터 확인할 수 있듯이, 기존과 같이 덴트부에 어떠한 절곡부도 형성하지 않고, 스폿용접부를 형성한 비교예1에서는 최대 변위값이 매우 작음을 확인할 수 있다. 스폿용접부의 효과이다. 가운데 덴트부가 내압을 버티는 힘이 크다. 그러나, 용접부와 그 주변에 대한 응력의 비가 매우 높게 나타난다. (여기서, 용접부: (206.0+107.8)/2, 용접 외 주변: (65.96+63.83)/2, 이들의 비: ((206+107.8)/2)/((65.96+63.8)/2)=2.41) 이는 용접부로 응력이 집중되어 방열핀의 수축과 팽창이 지속될 시에 그만큼 파손될 우려가 높음을 의미한다. 스폿용접부가 없는 비교예2에서는 비교예1 대비 용접부와 그 주변에 대한 응력의 비는 낮아졌다. (여기서, 용접부: 332.1, 용접 외 주변: (301.3+303.9+305.2)/3, 이들의 비: (332.1/((301.3+303.9+305.2)/3)=1.09) 하지만, 예상대로, 냉각 핀 센터 부근에서 측정된 최대 변위값이 18.90로서 매우 높게 나타났다. 이는 가운데 덴트부가 내압을 버티지 못하고 많이 벌어졌음을 의미한다. 변위가 크면 클수록 냉각 핀간 간격이 좁아져(즉, 냉각 통로가 좁아져) 방열 효과가 저하된다. 부위별 응력값들도 비교예1 및 실시예들에 비해 대체로 높게 나타났다. 응력값들이 부위별로 큰 편차를 보이지는 않으나, 그 값이 높다. 이는 냉각 핀 전반적으로 측정 부위 각각으로의 응력이 집중됨을 의미한다.

실시예1에서는 비교예1 대비 용접부와 그 주변에 대한 응력의 비가 305% 개선되었다. (여기서, 용접부: 239.2, 용접 외 주변: (348.7+293.3+267.1)/3, 이들의 비: (239.2/((348.7+293.3+267.1)/3)=0.79) 또한, 비교예2 대비 냉각 핀 센터 부근에서 측정된 최대 변위값도 25.6% 개선되었다. 비교예2 대비 몇몇 부위들에 대해 응력값 감소 효과가 얻어졌으나 오히려 특정 부위(가운데 덴트 하단)에서는 응력값이 증가하였다. 내압을 버티는 구조적 강성은 비교예2 대비 증가하였지만, 응력값이 분산되지 못하고, 냉각 핀과 절연유에 의한 자중이 더해지는 한 곳에 응력이 크게 집중되었다. 이는 절곡의 깊이가 20% 수준으로서 비교적 낮게 설정됨으로 인한 것으로 분석된다.

실시예2에서는 비교예1 대비 용접부와 그 주변에 대한 응력의 비가 284% 개선되었다. (여기서, 용접부: 249.1, 용접 외 주변: (308.7+296.7+272.9)/3, 이들의 비: (249.1/((308.7+296.7+272.9)/3)=0.85) 또한, 비교예2 대비 냉각 핀 센터 부근에서 측정된 최대 변위값도 28.1% 개선되었다. 비교예2 대비 모든 부위들에 대해 응력값 감소 효과가 얻어졌다. 이는 응력이 잘 분산됨을 의미한다. 비교예2 대비 응력값이 미소하게 증가한 부위(가운데 덴트 하단)가 있고, 실시예1 대비 응력값이 미소하게 증가한 부위(핀 하단, 핀 끝단, 핀 안쪽)가 있기는 하나, 전체적으로 낮은 수준의 응력값들로서 부위별 편차를 크게 낮추는 효과를 얻었다. 즉, 특정 부위에 피로도가 집중되지 않도록, 응력 평준화를 달성함을 알 수 있다. 또한, 냉각 핀 센터 부근에서 측정된 최대 변위값도 13.59로 비교예2 대비 크게 낮아졌다. 이는 모든 덴트부들에서 절곡부의 절곡의 깊이를 특정 수준 이상으로 하되 다변화함으로 인한 구조적 강성 확보의 효과로 해석된다. 또한, 가운데 덴트부의 구조를 내측 덴트부와 외측 덴트부와 다르게 절곡부의 개수를 증가시킴으로 인한 효과로 해석된다.

실시예3에서는 비교예1 대비 용접부와 그 주변에 대한 응력의 비가 298% 개선되었다. (여기서, 용접부: 214.3, 용접 외 주변: (237.0+306.9+246.1)/3, 이들의 비: (214.3/((237.0+306.9+246.1)/3)=0.81) 또한, 비교예2 대비 냉각 핀 센터 부근에서 측정된 최대 변위값도 28.7% 개선되었다. 비교예2 대비 모든 부위들에 대해 응력값 감소 효과가 얻어졌다. 이는 응력이 매우 잘 분산됨을 의미한다. 비교예2 대비 응력값이 미소하게 증가한 부위(핀 끝단)가 있기는 하나, 거의 모든 부위들에서 매우 낮은 수준의 응력값들을 보인다. 부위별 편차도 크지 않다. 또한, 냉각 핀 센터 부근에서 측정된 최대 변위값도 13.48로서, 매우 낮은 수준을 나타내었다. 이는 가운데 덴트부의 구조를 복수 개로 하여 총 덴트부의 개수를 증가시킴으로 인한 효과로 해석된다. 실시예2와 대비시, 덴트부 내에서 절곡의 개수를 늘이기보다는 덴트부의 개수를 증가시킴이 구조적 강성 확보에 유리함을 확인할 수 있다.

실시예4에서는 비교예1 대비 용접부와 그 주변에 대한 응력의 비가 305% 개선되었다. (여기서, 용접부: 235.7, 용접 외 주변: (250.1+342.3+305.2)/3, 이들의 비: (235.7/((250.1+342.3+305.2)/3)=0.79) 또한, 비교예2 대비 냉각 핀 센터 부근에서 측정된 최대 변위값도 33.7% 개선되었다. 실시예3 대비 부위별 응력값들은 다소 증가하였지만, 가운데 덴트부들에 대해 내압을 버티는 구조적 강성을 더욱 높게 기대할 수 있다. 더욱이, 실시예4는 다른 실시예들 대비 덴트부들 전체에 대해 절곡의 깊이를 낮은 수준으로 설정이 가능함을 의미한다. 낮은 수준의 절곡의 깊이로도 가장 우수한 변위값을 도출한다. 냉각 핀간 간격이 좁아짐에 따른 방열 효과 저하를 가장 효율적으로 방지한다. 낮은 수준의 절곡의 깊이는 후술하는 바와 같이, 제조 공정상 금형의 원활한 이송 효과를 높이기도 한다. 이는 프레스 공정에서 변형량이 적어 불량률을 줄이기도 한다.

본 발명의 실시예들은 모두 비교예들 대비 핀 하단 부위에서 낮은 응력값을 보인다. 용접부위에 해당하는 핀 하단은 압력이 많이 걸리면 수축 팽창으로 인해 크랙 발생 우려가 커진다. 다른 부위들보다 냉각 핀과 절연유에 의한 자중이 제일 크게 작용하는 부분이기도 하다. 실시예들은 모두 이 부위에 가장 낮은 압력이 걸리도록 설계하는 것을 가능하게 한다.

한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 내측 덴트부의 절곡의 깊이를 다른 덴트부들보다 깊게 설정하는 것은 변압기 본체쪽에 보다 높은 구조적 강도를 확보하여 상술한 절연유 흐름의 루프 유지에 보다 효과적이다. 내측 덴트부를 가로질러 이상 흐름이 발생할 우려를 낮춘다. 여러 덴트부들 중 변압기 본체쪽에 가장 인접한 내측 덴트부가 루프 유지에 결정적인 역할을 하기 때문이다. 또한, 절연유가 지나치게 과열되어 덴트부가 절연유의 팽창분을 수용하기 위해 변형되는 일이 발생하는 경우에도(즉, 덴트부가 필요에 따라 컨서베이터 역할을 하는 경우에도), 절곡의 깊이가 상대적으로 낮은 외측 덴트부가 다른 덴트부들보다 먼저 컨서베이터 역할을 할 수 있다. 이는 덴트부 변형이 일어나는 상황에서도 최대한 상술한 절연유의 흐름 루프를 유지할 수 있도록 한다.

위와 같은 효과들은 기존과 동일한 판재 두께로 기존 대비 보다 높은 구조적 강성을 얻을 수 있음을 의미한다. 다른 관점으로는, 요구되는 구조적 강성을 얻기 위해, 기존보다 판재 두께를 얇게 할 수 있음을 의미한다. 이는 원자재 사용량을 줄여 냉각 핀 제조 비용을 크게 절감시킨다. 변압기당 냉각 핀의 개수는 매우 많아서 비용 절감 효과는 더욱 크게 나타난다.

상술한 구조에 따른 제조 공정상 금형의 원활한 이송 효과에 대해 이하 보다 상세히 살펴본다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 냉각 핀의 제조 공정 일부를 보여주는 도면이다. 도 8a는 해당 공정간 전체 금형들의 위치를, 도 8b는 도 8a에서 변형 중인 판재를 중심으로 한 확대도를 도시한다.

도 8a에 도시된 바와 같이, 금형을 이용한 프레스 공정을 통해 냉각 핀이 제조될 수 있다. 이동단인 좌측 금형(LM)이 고정단인 우측 금형(RM)으로 d1 방향으로 진입한다. 그 전에 코어 금형(CM)이 판재를 상부로 밀어 올려 변형을 가한 상태이다.

좌측 금형(LM)이 판재를 우측 금형(RM)쪽으로 단단히 압착함에 따라 판재는 상술한 냉각 핀 형상(101)으로 제조된다. 변형을 마친 판재(102)는 우측으로 이동하며, 계속하여, 새로운 냉각 핀 형상들이 제조된다.

이때, 압착을 마친 좌측 금형(LM)이 원래의 위치로 돌아갈 때, 코어 금형(CM)도 원래의 위치인 아래로 빠져서 다음 공정을 준비하게 되는데, 여기서, 코어 금형이 원활히 복귀하는 것이 연속된 공정을 위해 중요하다. 그런데, 상술한 절곡부의 절곡의 깊이가 깊은 경우에는 코어 금형이 빠질 때 가공 중인 판재도 함께 따라 내려갈 우려가 있다. 즉, 가공 중인 판재가 금형으로부터 이탈될 우려가 있다.

더욱 상세하게, 도 8b를 참조하면, 코어 금형(CM)이 아래로 빠질 때에는 가공 중 판재가 좌우로(즉, d3 및 d4 방향으로) 약간 벌어질 수 있어서, 상대적으로 아래에 위치한 내측 덴트부의 절곡부는 쉽게 빠져나올 수 있다. 아래가 더 많이 벌어짐을 생각하면 된다. 그러나, 위로 올라갈수록, 즉, 외측 덴트부의 절곡부는 쉽게 빠져나오지 못하는 문제가 발생한다. 위는 붙어 있으므로 벌어지는 양이 제한됨을 생각하면 된다.

이에 본 발명의 실시예에 따른 덴트부들은 서로 상이한 절곡의 깊이를 갖도록 한다. 즉, 외측 덴트부에 대해서는 내측 덴트부 대비 (또는 자신을 제외한 나머지 덴트부들 모두에 대해) 상대적으로 낮은 절곡 깊이를 설정한다. 이는 코어 금형이 다음 공정을 위해 아래로 보다 쉽게 빠지도록 한다. 제조 공정상 판재의 이탈 등에 의해 발생하는 불량을 크게 줄인다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

1 : 변압기
10 : 변압기 본체
100 : 냉각 핀
110 : 양측 플레이트들
112, 114 : 일측 플레이트, 타측 플레이트
120 : 제1 덴트부, 내측 덴트부
130 : 제2 덴트부, 가운데 덴트부
140 : 제3 덴트부, 외측 덴트부
150 : 상부 채널
160 : 하부 채널
Ba, Bb, Bc : 절곡부
P1, P2, P3 : 피크
V1, V2, V3 : 밸리
VP1, VP2 : 제1 면, 제2 면
VCP : 가상의 면
VL1, VL2 : 피크를 지나는 선
S1, S2, S3 : 밀착된 구간
T : 플레이트 두께
IW : 유체 수용 공간의 내부 너비
IW : 냉각 핀 외부 너비

Claims (12)

1. 변압기용 냉각 핀으로서,
   유체를 수용하는 공간을 형성하는 양측 플레이트들이 부분적으로 서로 가까워지도록 변형된 하나 이상의 덴트부들;을 포함하되,
   상기 덴트부는 상기 양측 플레이트들이 방향을 바꾸면서 절곡됨에 따라 형성되는 절곡부를 다수 개 구비하고,
   상기 절곡부들은, 상기 양측 플레이트들 가운데에 정의되는 가상의 면을 기준으로 일측으로 절곡된 제1 절곡부와 타측으로 절곡된 제2 절곡부를 포함하며,
   상기 제1 절곡부의 피크는 일측 플레이트에 의해 정의되는 제1 면과 상기 가상의 면 사이에 배치되고,
   상기 제2 절곡부의 피크는 타측 플레이트에 의해 정의되는 제2 면과 상기 가상의 면 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각 핀.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1 절곡부의 피크 반대편 밸리도 상기 제1 면과 상기 가상의 면 사이에 배치되고,
   상기 제2 절곡부의 피크 반대편 밸리도 상기 제2 면과 상기 가상의 면 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각 핀.
5. 변압기용 냉각 핀으로서,
   유체를 수용하는 공간을 형성하는 양측 플레이트들이 부분적으로 서로 가까워지도록 변형된 하나 이상의 덴트부들;을 포함하되,
   상기 덴트부는 상기 양측 플레이트들이 방향을 바꾸면서 절곡됨에 따라 형성되는 절곡부를 다수 개 구비하고,
   상기 절곡부들은, 상기 양측 플레이트들 가운데에 정의되는 가상의 면을 기준으로 일측으로 절곡된 제1 절곡부와 타측으로 절곡된 제2 절곡부를 포함하며,
   상기 제1 절곡부의 피크가 상기 가상의 면으로부터 이격된 거리와 상기 제2 절곡부의 피크가 상기 가상의 면으로부터 이격된 거리는 서로 동등한 것을 특징으로 하는 냉각 핀.
6. 변압기용 냉각 핀으로서,
   유체를 수용하는 공간을 형성하는 양측 플레이트들이 부분적으로 서로 가까워지도록 변형된 하나 이상의 덴트부들;을 포함하되,
   상기 덴트부는 상기 양측 플레이트들이 방향을 바꾸면서 절곡됨에 따라 형성되는 절곡부를 다수 개 구비하고,
   상기 절곡부들은, 상기 양측 플레이트들 가운데에 정의되는 가상의 면을 기준으로 일측으로 절곡된 제1 절곡부와 타측으로 절곡된 제2 절곡부를 포함하며,
   상기 덴트부들은 제1 덴트부 및 상기 제1 덴트부보다 상기 변압기로부터 멀리 배치되는 제2 덴트부를 포함하되,
   상기 제1 덴트부의 절곡부의 피크가 상기 가상의 면으로부터 이격된 거리(제1 거리)와 상기 제2 덴트부의 절곡부의 피크가 상기 가상의 면으로부터 이격된 거리(제2 거리)는 서로 상이한 것을 특징으로 하는 냉각 핀.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제1 거리는 상기 제2 거리보다 긴 것을 특징으로 하는 냉각 핀.
8. 제6항에 있어서,
   상기 제1 덴트부와 상기 제2 덴트부 사이에 배치되는 하나 이상의 제3 덴트부들을 더 포함하되,
   상기 제3 덴트부의 절곡부의 피크가 상기 가상의 면으로부터 이격된 거리는 상기 제1 거리 이상이고 상기 제2 거리 이하인 것을 특징으로 하는 냉각 핀.
9. 제8항에 있어서,
   상기 제3 덴트부는 복수 개로 구비되는 것을 특징으로 하는 냉각 핀.
10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 절곡부의 피크가 상기 가상의 면으로부터 이격된 거리는 상기 냉각 핀의 두께 절반의 20~95% 범위를 만족하는 것을 특징으로 하는 냉각 핀.
11. 변압기용 냉각 핀으로서,
    유체를 수용하는 공간을 형성하는 양측 플레이트들이 부분적으로 서로 가까워지도록 변형된 하나 이상의 덴트부들;을 포함하되,
    상기 덴트부는 상기 양측 플레이트들이 방향을 바꾸면서 절곡됨에 따라 형성되는 절곡부를 다수 개 구비하고,
    상기 절곡부들은, 상기 양측 플레이트들 가운데에 정의되는 가상의 면을 기준으로 일측으로 절곡된 제1 절곡부와 타측으로 절곡된 제2 절곡부를 포함하며,
    상기 덴트부들은 제1 덴트부, 상기 제1 덴트부보다 상기 변압기로부터 멀리 배치되는 제2 덴트부 및 상기 제1 덴트부와 상기 제2 덴트부 사이에 배치되는 하나 이상의 제3 덴트부들을 포함하되,
    상기 제3 덴트부의 절곡부의 개수는 상기 제1 덴트부의 절곡부의 개수 또는 상기 제2 덴트부의 절곡부의 개수와 상이한 것을 특징으로 하는 냉각 핀.
12. 제11항에 있어서,
    상기 제3 덴트부의 절곡부의 개수는 상기 제1 덴트부의 절곡부의 개수 또는 상기 제2 덴트부의 절곡부의 개수보다 많은 것을 특징으로 하는 냉각 핀.

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