KR102278954B1 - Core of transformer - Google Patents

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현대일렉트릭앤에너지시스템(주)
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Abstract

본 발명은 변압기의 크기를 증대시키지 않고 철심의 자왜현상의 크기를 감소시켜 철심의 소음이 저감된 변압기의 철심을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 변압기의 철심은 상부요크, 하부요크 및 상기 상부요크와 상기 하부요크 간에 연결되는 적어도 하나의 레그를 포함하고, 상기 상부요크 및 상기 하부요크는 지름 또는 장축이 상기 레그의 지름과 동일한 원형 단면 또는 타원형 단면으로 이루어지되, 상기 상부요크 및 상기 하부요크는 단면의 일부가 외측으로 확장된 단면적 확장부를 구비한다.An object of the present invention is to provide an iron core of a transformer in which the noise of the iron core is reduced by reducing the size of the magnetostrictive phenomenon of the iron core without increasing the size of the transformer.
The iron core of the transformer according to an embodiment of the present invention includes an upper yoke, a lower yoke, and at least one leg connected between the upper yoke and the lower yoke, and the upper yoke and the lower yoke have a diameter or a long axis of the leg. Doedoe made of a circular cross-section or an elliptical cross-section equal to the diameter of the upper yoke and the lower yoke are provided with a cross-sectional area extension part of which is extended outwardly.

Description

변압기의 철심{CORE OF TRANSFORMER}Transformer's iron core

본 발명은 변압기의 철심에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자왜현상에 의해 발생하는 진동으로 인한 소음이 저감되는 변압기의 철심에 관한 것이다.The present invention relates to an iron core of a transformer, and more particularly, to an iron core of a transformer in which noise due to vibration caused by magnetostrictive phenomena is reduced.

변압기가 정상작동될 때 철심 속에 자속이 인가되면 자왜현상이 발생하여 철심에는 교류주파수의 2배에 해당하는 주파수를 기본 주파수로 하는 역학적 진동이 발생한다. When a magnetic flux is applied to the iron core during normal operation of the transformer, magnetostrictive phenomena occur, and mechanical vibration occurs in the iron core with a frequency equal to twice the AC frequency as the basic frequency.

이와 같이 철심에 진동이 발생하면 철심 및 이에 연결된 구조의 진동으로 인해 높은 소음이 발생하는 문제가 있다.When vibration occurs in the iron core as described above, there is a problem in that high noise is generated due to the vibration of the iron core and a structure connected thereto.

따라서, 변압기 작동시 철심에서 발생하는 자왜현상의 크기를 감소시켜 소음을 저감시킬 수 있는 기술이 필요한 실정이다.Therefore, there is a need for a technology capable of reducing the noise by reducing the magnitude of the magnetostrictive phenomenon occurring in the iron core during the operation of the transformer.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점 중 적어도 일부를 해결하고자 안출된 것으로, 일 측면으로서, 변압기의 크기를 증대시키지 않고 철심의 자왜현상의 크기를 감소시켜 철심의 소음이 저감된 변압기의 철심을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been devised to solve at least some of the problems of the prior art as described above, and as an aspect, the iron core of the transformer in which the noise of the iron core is reduced by reducing the size of the magnetostrictive phenomenon of the iron core without increasing the size of the transformer. intended to provide

상기한 목적 중 적어도 일부를 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은 상부요크, 하부요크 및 상기 상부요크와 상기 하부요크 간에 연결되는 적어도 하나의 레그를 포함하고, 상기 상부요크 및 상기 하부요크는 지름 또는 장축이 상기 레그의 지름과 동일한 원형 단면 또는 타원형 단면으로 이루어지되, 상기 상부요크 및 상기 하부요크는 단면의 일부가 외측으로 확장된 단면적 확장부를 구비하는 변압기의 철심을 제공한다.As an aspect for achieving at least some of the above objects, the present invention includes an upper yoke, a lower yoke, and at least one leg connected between the upper yoke and the lower yoke, wherein the upper yoke and the lower yoke have a diameter Alternatively, the long axis provides an iron core of a transformer having a circular cross-section or an elliptical cross-section equal to the diameter of the leg, wherein the upper yoke and the lower yoke have a cross-sectional area extension part of which is extended to the outside.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 의하면, 변압기 운전중 철심의 소음이 현저히 저감되는 효과를 얻을 수 있다.According to an embodiment of the present invention having such a configuration, it is possible to obtain the effect of significantly reducing the noise of the iron core during the operation of the transformer.

도 1의 (a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 철심의 사시도 및 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 철심의 사시도이다.
도 3의 (a) 및 (b)는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 철심의 사시도 및 단면도이다.
도 4는 일반적인 철심의 자기장 크기에 따른 소음의 크기를 나타내는 그래프이다.1 (a) and (b) is a perspective view and a cross-sectional view of an iron core according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view of an iron core according to another embodiment of the present invention.
3 (a) and (b) are a perspective view and a cross-sectional view of an iron core according to another embodiment of the present invention.
4 is a graph showing the magnitude of noise according to the magnitude of the magnetic field of a general iron core.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 또한, 본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
The terms used herein are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Also, in this specification, the singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 다양한 실시예들에 대하여 설명한다.
Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

먼저, 도 1을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 철심(100)에 대해서 설명한다.First, with reference to FIG. 1 , an iron core 100 according to an embodiment of the present invention will be described.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 철심(100)은 상부요크(110), 하부요크(120), 복수의 레그(130) 및 단면적 확장부(150)를 포함할 수 있다.
As shown in FIG. 1 , the iron core 100 according to an embodiment of the present invention may include an upper yoke 110 , a lower yoke 120 , a plurality of legs 130 and a cross-sectional area extension 150 . have.

상기 상부요크(110)는 다수의 강판이 적층되어 바 형태로 구성될 수 있고, 수평방향으로 배치될 수 있다.
The upper yoke 110 may be configured in a bar shape by stacking a plurality of steel plates, and may be disposed in a horizontal direction.

상기 하부요크(120)는 다수의 강판이 적층되어 바 형태로 구성될 수 있고, 상부요크(110)의 하방에 상부요크(110)와 평행하도록 배치될 수 있다.
The lower yoke 120 may be configured in a bar shape by stacking a plurality of steel plates, and may be disposed below the upper yoke 110 to be parallel to the upper yoke 110 .

상기 레그(130)는 다수의 강판이 적층되어 바 형태로 구성될 수 있고, 상부요크(110)와 하부요크(120) 간에 수직방향으로 연결될 수 있다. 이러한 레그(130)는 상부요크(110) 및 하부요크(120)에 하나 또는 복수개 결합될 수 있다. 예를 들어, 단상 변압기의 경우 레그(130)는 한 개로 구성될 수 있고, 3상 변압기의 경우 레그(130)는 3개로 구성될 수 있다. The leg 130 may be configured in a bar shape by stacking a plurality of steel plates, and may be vertically connected between the upper yoke 110 and the lower yoke 120 . One or a plurality of these legs 130 may be coupled to the upper yoke 110 and the lower yoke 120 . For example, in the case of a single-phase transformer, the leg 130 may be composed of one, and in the case of a three-phase transformer, the leg 130 may be composed of three.

또한, 레그(130)는 코일이 권취되는 부재로서, 원형 단면을 가지도록 구성될 수 있다. In addition, the leg 130 is a member on which a coil is wound, and may be configured to have a circular cross section.

이때, 상부요크(110) 및 하부요크(120)는 지름이 레그(130)의 지름과 동일한 원형 단면을 가지거나, 장축이 레그(130)의 지름과 동일한 타원형 단면을 가지도록 구성될 수 있다.
At this time, the upper yoke 110 and the lower yoke 120 may be configured to have a circular cross-section having a diameter equal to the diameter of the leg 130 , or an elliptical cross-section having a major axis equal to the diameter of the leg 130 .

상기 단면적 확장부(150)는 상부요크(110) 및 하부요크(120)의 단면적을 확장시키는 부분으로서, 상부요크(110) 및 하부요크(120)의 단면의 일부가 외측으로 확장되어 형성될 수 있다. The cross-sectional area expansion part 150 is a part that expands the cross-sectional area of the upper yoke 110 and the lower yoke 120, and a part of the cross-section of the upper yoke 110 and the lower yoke 120 is extended to the outside. have.

이러한 단면적 확장부(150)는 상부요크(110) 및 하부요크(120)에 분리 및 조립 가능하게 구성되는 것이 아니라, 상부요크(110) 및 하부요크(120)에 일체로 형성되는 것이 바람직하다. The cross-sectional area expansion part 150 is not configured to be detachably and assembled to the upper yoke 110 and the lower yoke 120 , but is preferably formed integrally with the upper yoke 110 and the lower yoke 120 .

일 실시예에서, 단면적 확장부(150)는 상부요크(110) 및 하부요크(120)의 자기장이 흐르는 유효단면적을 확장시켜서 상부요크(110) 및 하부요크(120)의 자속밀도의 크기를 저감시킬 수 있다.In one embodiment, the cross-sectional area expansion part 150 expands the effective cross-sectional area through which the magnetic field of the upper yoke 110 and the lower yoke 120 flows, thereby reducing the magnitude of the magnetic flux density of the upper yoke 110 and the lower yoke 120 . can do it

구체적으로, 본 발명에서, 상부요크(110) 및 하부요크(120)에는 레그(130)에 흐르는 자속과 동일한 크기의 자속이 흐른다. 이때, 상부요크(110) 및 하부요크(120)에 형성된 단면적 확장부(150)가 상부요크(110) 및 하부요크(120)의 단면적을 확장시키면, 자속(Φ) = 자속밀도(B)×유효단면적(A) 공식에 의해 상대적으로 상부요크(110) 및 하부요크(120)의 자속밀도(B)가 작아진다. Specifically, in the present invention, a magnetic flux having the same magnitude as that of the magnetic flux flowing in the leg 130 flows through the upper yoke 110 and the lower yoke 120 . At this time, when the cross-sectional area expansion part 150 formed in the upper yoke 110 and the lower yoke 120 expands the cross-sectional area of the upper yoke 110 and the lower yoke 120, magnetic flux (Φ) = magnetic flux density (B) × The magnetic flux density (B) of the upper yoke 110 and the lower yoke 120 is relatively reduced by the effective cross-sectional area (A) formula.

여기서, 자왜현상의 크기는 자속밀도(B)의 크기에 비례하여, 자왜현상에 의해 발생하는 소음의 크기가 자속밀도(B)의 제곱에 비례하므로, 자속밀도(B)가 작아지면 상부요크(110) 및 하부요크(120)에서 발생하는 소음의 크기가 작아지게 된다. Here, the magnitude of the magnetostrictive phenomenon is proportional to the magnitude of the magnetic flux density (B), and since the magnitude of the noise generated by the magnetostrictive phenomenon is proportional to the square of the magnetic flux density (B), when the magnetic flux density (B) decreases, the upper yoke ( 110) and the lower yoke 120 is reduced in size.

한편, 레그(130)에서 상부요크(110) 및 하부요크(120)를 통해 다른 레그(130)로 유도되는 자기장은 최단경로에 집중되는 특성이 있다.On the other hand, the magnetic field induced from the leg 130 to the other leg 130 through the upper yoke 110 and the lower yoke 120 has a characteristic of being concentrated on the shortest path.

따라서, 상부요크(110) 및 하부요크(120)의 제작에 사용되는 강재의 양을 최소화하고 유효단면적을 확장시키는 효과를 얻기 위해, 일 실시예에서, 단면적 확장부(150)는 레그(130)에서 상부요크(110) 및 하부요크(120)로 유도되는 자기장의 최단경로의 단면적을 확장시키는 부위에 형성될 수 있다.Therefore, in order to obtain the effect of minimizing the amount of steel used for manufacturing the upper yoke 110 and the lower yoke 120 and expanding the effective cross-sectional area, in one embodiment, the cross-sectional area expansion part 150 is the leg 130 In the upper yoke 110 and the lower yoke 120 may be formed in a portion that expands the cross-sectional area of the shortest path of the magnetic field induced.

이를 구현하기 위한 일 예로, 도 1에 도시된 바와 같이, 상부요크(110)에는 하단 양측에 대칭형태로 단면적 확장부(150)가 형성되고, 하부요크(120)에는 상단 양측에 대칭형태로 단면적 확장부(150)가 형성될 수 있다. 이러한 구조에서, 상부요크(110)의 상부 및 하부요크(120)의 하부에는 유도되는 자기장의 크기가 상대적으로 작으므로 단면적 확장부(150)가 배제될 수 있다.
As an example for implementing this, as shown in FIG. 1 , the upper yoke 110 has cross-sectional area extensions 150 formed in a symmetrical form on both sides of the lower end, and the lower yoke 120 has a cross-sectional area in a symmetrical form on both upper sides of the upper yoke 120 . An extension 150 may be formed. In this structure, since the magnitude of the magnetic field induced in the upper part of the upper yoke 110 and the lower part of the lower yoke 120 is relatively small, the cross-sectional area expansion part 150 may be excluded.

다음으로, 도 2를 참조하여, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 철심(100)에 대해서 설명한다. Next, with reference to FIG. 2, an iron core 100 according to another embodiment of the present invention will be described.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 철심(100)은 상부요크(110) 및 하부요크(120)의 양단에 결합되는 리턴레그(140)를 추가로 포함할 수 있다. As shown in FIG. 2 , the iron core 100 according to another embodiment of the present invention may further include return legs 140 coupled to both ends of the upper yoke 110 and the lower yoke 120 . .

상기 리턴레그(140)는 상부요크(110)의 양단과 하부요크(120)의 양단을 서로 연결하도록 수직방향으로 설치될 수 있으며, 다수의 강판이 적층되어 바 형태로 구성될 수 있다. The return leg 140 may be installed in a vertical direction to connect both ends of the upper yoke 110 and both ends of the lower yoke 120 to each other, and a plurality of steel plates may be stacked to form a bar.

여기서, 리턴레그(140)에는 상부요크(110) 및 하부요크(120)와 마찬가지로 단면의 일부가 외측으로 확장되어 상기 단면적 확장부(150)가 형성될 수도 있다. Here, in the return leg 140 , like the upper yoke 110 and the lower yoke 120 , a portion of the cross-section may be extended to the outside to form the cross-sectional area extension part 150 .

일 실시예에서, 리턴레그(140)에 형성되는 단면적 확장부(150)는 자기장의 최단경로의 유효단면적을 확장시키기 위해, 외주면 중에서 레그(130)를 향하는 측 면에 돌출되게 형성될 수 있다.In one embodiment, the cross-sectional area expansion part 150 formed in the return leg 140 may be formed to protrude from the outer circumferential surface toward the leg 130 in order to expand the effective cross-sectional area of the shortest path of the magnetic field.

여기서, 리턴레그(140)에 형성된 단면적 확장부(150)의 기능은 상부요크(110) 및 하부요크(120)에 형성된 단면적 확장부(150)의 기능과 실질적으로 동일하므로 구체적인 설명을 생략한다.
Here, the function of the cross-sectional area expansion part 150 formed on the return leg 140 is substantially the same as the function of the cross-sectional area expansion part 150 formed on the upper yoke 110 and the lower yoke 120, and thus a detailed description thereof will be omitted.

마지막으로, 도 3을 참조하여, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 철심(100)에 대해서 설명한다. Finally, with reference to FIG. 3 , an iron core 100 according to another embodiment of the present invention will be described.

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 철심(100)은 리턴레그(140)를 포함하되, 도 2에 도시된 철심(100)과 달리 리턴레그(140)에서 단면적 확장부(150)가 배제될 수 있다.As shown in FIG. 3 , the iron core 100 according to another embodiment of the present invention includes a return leg 140 , but unlike the iron core 100 shown in FIG. 2 , the cross-sectional area is expanded at the return leg 140 . Part 150 may be excluded.

이와 같이 리턴레그(140)에서 단면적 확장부(150)를 배제한 구조는 리턴레그(140)에 흐르는 자기장의 크기에 대비하여 소음 저감 효율이 높지 않다는 점을 고려한 실시예에 해당한다. As described above, the structure in which the cross-sectional area expansion part 150 is excluded from the return leg 140 corresponds to an embodiment in consideration of the fact that noise reduction efficiency is not high compared to the magnitude of the magnetic field flowing in the return leg 140 .

도 4의 그래프를 참조하여, 리턴레그(140)에 단면적 확장부(150)를 배제한 구조의 효율성에 대해서 설명한다. 여기서, 도 4에는 철심(100)에 흐르는 자기장 크기에 따른 소음의 크기를 나타내는 그래프가 도시되어 있다. With reference to the graph of FIG. 4 , the efficiency of the structure in which the cross-sectional area extension 150 is excluded from the return leg 140 will be described. Here, FIG. 4 is a graph showing the magnitude of the noise according to the magnitude of the magnetic field flowing through the iron core 100 .

도 4를 보면, 소음의 크기가 자속밀도(B)의 제곱에 비례하므로, 철심(100)에 흐르는 자기장이 특정 세기 이하에서는 자기장의 세기 변화에 대비하여 소음의 크기 변화량이 크지 않다.Referring to FIG. 4 , since the magnitude of the noise is proportional to the square of the magnetic flux density (B), when the magnetic field flowing through the iron core 100 is less than a certain strength, the amount of change in the magnitude of the noise is not large compared to the change in the strength of the magnetic field.

도 4의 그래프에 도시된 예에서, 자기장이 1.6T 이하인 구간에서는 자기장의 변화량 대비 소음의 크기 변화량이 크지 않다. 따라서, 철심(100) 중에서 1.6T 이하의 자기장이 흐르는 부분의 단면적을 확장시키는 경우에도 소음 저감률이 낮다.In the example shown in the graph of FIG. 4 , in the section in which the magnetic field is 1.6T or less, the amount of change in the noise is not large compared to the change in the magnetic field. Therefore, even when the cross-sectional area of the portion in which a magnetic field of 1.6T or less flows in the iron core 100 is expanded, the noise reduction rate is low.

따라서, 도 3에 도시된 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 철심(100)은, 변압기 정상운전시 1.5T 정도의 자기장이 유도되는 리턴레그(140)에서 단면적 확장부(150)가 배제되며, 1.7T 정도의 자기장이 유도되는 상부요크(110) 및 하부요크(120)에만 단면적 확장부(150)가 형성될 수 있다.
Therefore, in the iron core 100 according to another embodiment of the present invention shown in FIG. 3 , the cross-sectional area extension 150 is excluded from the return leg 140 , in which a magnetic field of about 1.5T is induced during normal operation of the transformer. , The cross-sectional area expansion part 150 may be formed only in the upper yoke 110 and the lower yoke 120 in which a magnetic field of about 1.7T is induced.

본 발명은 특정한 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 밝혀두고자 한다.Although the present invention has been shown and described with respect to specific embodiments, those skilled in the art can variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. Let's make it clear that it can be done.

100: 철심
110: 상부요크
120: 하부요크
130: 레그
140: 리턴레그
150: 단면적 확장부100: iron core
110: upper yoke
120: lower yoke
130: leg
140: return leg
150: cross-sectional area expansion

Claims (7)

상부요크, 하부요크 및 상기 상부요크와 상기 하부요크 간에 연결되는 적어도 하나의 레그를 포함하고, 상기 상부요크 및 상기 하부요크는 지름 또는 장축이 상기 레그의 지름과 동일한 원형 단면 또는 타원형 단면으로 이루어진 변압기의 철심에 있어서,
상기 상부요크 및 상기 하부요크는, 단면의 일부가 외측으로 확장된 단면적 확장부를 구비하는 변압기의 철심.
A transformer comprising an upper yoke, a lower yoke, and at least one leg connected between the upper yoke and the lower yoke, wherein the upper yoke and the lower yoke have a circular cross-section or an elliptical cross-section whose diameter or long axis is the same as the diameter of the leg. in the iron core of
The upper yoke and the lower yoke are an iron core of a transformer having a cross-sectional area extension part of which a part of the cross-section is extended to the outside.
 제1항에 있어서,
상기 단면적 확장부는 상기 상부요크 및 상기 하부요크에 일체로 형성된 변압기의 철심.
According to claim 1,
The cross-sectional area expansion part is an iron core of a transformer integrally formed with the upper yoke and the lower yoke.
 제1항에 있어서,
상기 상부요크 및 상기 하부요크에는 상기 레그에 흐르는 자속과 동일한 크기의 자속이 흐르고,
상기 단면적 확장부는 상기 상부요크 및 상기 하부요크의 유효단면적을 확장시켜서 상기 상부요크 및 상기 하부요크의 자속밀도의 크기를 저감시키는 변압기의 철심.
According to claim 1,
A magnetic flux having the same magnitude as that of the magnetic flux flowing through the leg flows through the upper yoke and the lower yoke,
The cross-sectional area expansion unit expands the effective cross-sectional areas of the upper yoke and the lower yoke to reduce the magnitude of magnetic flux density of the upper yoke and the lower yoke.
 제1항에 있어서,
상기 단면적 확장부는 상기 레그에서 상기 상부요크 및 상기 하부요크로 유도되는 자기장의 최단경로의 단면적을 확장시키는 부위에 형성되는 변압기의 철심.
According to claim 1,
The cross-sectional area expansion part is formed in a portion extending the cross-sectional area of the shortest path of the magnetic field induced from the leg to the upper yoke and the lower yoke iron core of the transformer.
 제4항에 있어서,
상기 상부요크에는 하단 양측에 대칭형태로 상기 단면적 확장부가 형성되고,
상기 하부요크에는 상단 양측에 대칭형태로 상기 단면적 확장부가 형성된 변압기의 철심.
5. The method of claim 4,
In the upper yoke, the cross-sectional area extension is formed in a symmetrical form on both sides of the lower end,
An iron core of a transformer in which the cross-sectional area expansion is formed in a symmetrical form on both sides of the upper yoke at the lower yoke.
 제1항에 있어서,
상기 상부요크 및 상기 하부요크의 양단에 결합되는 리턴레그를 더 포함하는 변압기의 철심.
According to claim 1,
The iron core of the transformer further comprising return legs coupled to both ends of the upper yoke and the lower yoke.
 제6항에 있어서,
상기 리턴레그에는 단면의 일부가 외측으로 확장되어 상기 단면적 확장부가 형성된 변압기의 철심.7. The method of claim 6,
A part of the cross-section of the return leg is extended to the outside, and the iron core of the transformer is formed with the cross-sectional area extension.
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