KR102325474B1 - 무부하손실이 적은 권철심형 변압기 및 이의 제조방법 - Google Patents

무부하손실이 적은 권철심형 변압기 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

무부하손실이 적은 권철심형 변압기 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

무부하손실이 적은 권철심형 변압기 및 이의 제조방법{A SOLID WOUND CORE FOR TRANSFORMER WITH A LOW NO-LOAD LOSSES AND MANUFACTURING METHOD FOR THE SAME}
무부하손실이 적은 권철심형 변압기 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
변압기는 전자기 유도현상을 이용하여 교류 전압과 전류값을 변화시키는 장치로 전자제품에 반드시 필요한 부품 중 하나이다. 이들은 자성을 지닌 철심 주위를 전기 전도체인 권선(코일)으로 와인딩하여 제조된다. 상기 코일 중 1차 코일은 전압을 변경해야 할 입력회로에 연결되며, 2차 코일은 변경된 전압이 사용되는 출력회로에 연결된다. 여기서 1차 코일과 2차 코일의 전기적인 에너지를 서로 연결하기 위해 자기적인 에너지를 사용한다. 이때 자기적인 손실이 적은 방향성 전기강판이나 아몰퍼스를 철심 코어로 사용한다. 그 철심 코어는 적철심 코어와 권철심 코어로 나뉜다.
변압기의 손실은 무부하손과 부하손으로 나뉜다. 무부하손은 변압기 동작 여부과 상관없이 항상 일정하게 발생하며 철심에서 소모되는 전력 손실이다. 반면, 부하손은 2차 전기 전도체인 권선(코일)에 연결된 부하단에서 전력을 사용할 때 발생하며 권선(코일)에서 소모되는 줄열(Joule loss)이다. 따라서, 친환경 정책에 따라 변압기 설치 후 매순간 발생하는 전력 손실인 무부하손을 절감하는 것은 세계적인 추세이며, 에너지 절감을 강화하기 위해 점차 국제 규제가 강화되고 있다.
무부하손을 감소시키는 방안으로 철손(iron loss)이 우수한 방향성 전기강판을 철심으로 사용한다. 방향성 전기강판의 두께가 두꺼워질수록 철손이 증가하기 때문에 최대한 얇은 두께의 재료를 선택할 수 있으나, 가장 많이 사용되는 두께는 0.23㎜이며 더욱 얇은 두께로 개발 중이다. 방향성 전기강판으로 구성한 철심보다 더 낮은 손실을 가지기 위해, 종래의 기술로는 두께 0.001~0.1㎜를 가지는 아몰퍼스를 사용할 수 있다. 반면, 전기강판 대비 아몰퍼스의 소재 가격이 2~3배 고가이고 쉽게 부서져 철심 제조가 용이하지 않기 때문에, 변압기 철심으로 아몰퍼스를 항상 사용하기가 쉽지 않다. 이를 해결하기 위해 종래의 기술로 전기강판 시트와 아몰퍼스 시트를 혼합한 권철심형 변압기가 개발되었다.
특허문헌 1은 철손의 감소에 유효한 아몰퍼스를 권철심 내측으로 하고, 전기강판을 권철심 외측으로 하여, 양 철심에 의한 복합 구조의 다상 변압기 철심을 제시하였다.
특허문헌 2는 포화 자속 밀도가 낮은 아몰퍼스를 철심 외측에 사용하고, 전기강판을 내측으로 구성하며, 실제로는 동작하는 자기장의 자속 밀도를 수식으로 나타내었다. 이는 아몰퍼스와 전기강판의 B-H 특성이 동일함과 동시에, 선형성(자속밀도별로 일정 비율로 증가함)을 가진다는 전제에서 도출한 결과이다.
여기서, B-H 특성은 외부에서 인위적으로 가한 전기에너지(H: 자계강도, magnetic field intensity)를 X축으로 나타내고, H(자계강도)에 의해 재료에 유도되어 흐르는 자기장을 재료의 단일면적으로 나눈 값으로 표현한 자속밀도(B: magnetic flux density)를 Y축으로 나타낸 그래프로서 도 1과 같고, 재료에 자기장이 얼마나 잘 유도되는 지의 정도를 나타내는 물성치이다. 하지만, 아몰퍼스(점선)와 전기강판(실선)의 B-H 특성은 동일하지 않고, 비선형성을 가지기 때문에 실질적으로 철심 내의 자기장 분포와 손실치가 상이하다.
한국 특허공보 1996-0088128호 한국 특허공보 2015-0002751호
본 발명의 일 측면에 따르면, 무부하손실이 적은 권철심형 변압기 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 변압기의 무부하손실을 감소시킴과 동시에, 철심을 감싸는 권선부의 원자재 사용량을 저감하고자 한다.
본 발명의 과제는 전술한 내용에 한정하지 아니한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 누구라도 본 발명 명세서 전반에 걸친 내용으로부터 본 발명의 추가적인 과제를 이해하는 데 어려움이 없을 것이다.
본 발명의 일 측면은,
베이스 코어; 및
상기 베이스 코어의 상부에 구비되고, 상기 베이스 코어보다 크기가 작은 1층 이상의 상부 코어를 포함하는, 권철심형 변압기를 제공한다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 측면은,
베이스 코어;
상기 베이스 코어의 상부에 구비되고, 상기 베이스 코어보다 크기가 작은 1층 이상의 상부 코어; 및
상기 베이스 코어의 하부에 구비되고, 상기 베이스 코어보다 크기가 작은 1층 이상의 하부 코어를 포함하는, 권철심형 변압기를 제공한다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 측면은,
베이스 코어를 준비하는 단계;
상기 베이스 코어보다 크기가 작은 1층 이상의 상부 코어를 준비하는 단계; 및
상기 베이스 코어의 상부에 상기 1층 이상의 상부 코어를 적층하는 단계를 포함하는, 권철심형 변압기의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 측면은,
베이스 코어를 준비하는 단계;
상기 베이스 코어보다 크기가 작은 1층 이상의 상부 코어를 준비하는 단계;
상기 베이스 코어보다 크기가 작은 1층 이상의 하부 코어를 준비하는 단계;
상기 베이스 코어의 상부에 상기 1층 이상의 상부 코어를 적층하는 단계; 및
상기 베이스 코어의 하부에 상기 1층 이상의 하부 코어를 적층하는 단계를 포함하는, 권철심형 변압기의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 무부하손실이 적은 권철심형 변압기 및 이의 제조방법을 효과적으로 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 측면에 의하면, 변압기의 무부하손실을 감소시킴과 동시에, 철심을 감싸는 권선부의 원자재 사용량을 효율적으로 저감할 수 있다.
도 1은 외부에서 인위적으로 가한 전기에너지(H: 자계강도, magnetic field intensity)를 X축으로 하고, H(자계강도)에 의해 재료에 유도되어 흐르는 자기장을 재료의 단일면적으로 나눈 값으로 표현한 자속밀도(B: magnetic flux density)를 Y축으로 하여 B-H 특성을 그래프로 나타낸 것이다.
도 2는 철심과 권선을 포함하는 권철심 변압기를 촬영한 사진을 나타낸 것이다.
도 3은 종래의 권철심을 상부에서 바라본 상면도를 나타낸 도이다.
도 4는 종래의 권철심에 대하여 도 3의 A-A''의 선으로 자른 횡단면을 나타낸 도이다.
도 5는 본 발명에 의한 권철심에 대하여 A-A''의 선으로 자른 횡단면을 나타낸 도이다.
도 6은 도 5의 횡단면을 보다 구체적으로 길이와 두께를 표시하여 나타낸 것이다.
도 7은 종래 기술에 의한 코어의 조립 과정을 나타낸 도이다.
도 8은 본 발명에 의한 코어의 조립 과정을 나타낸 도이다.
통상 변압기는 도 2에 나타낸 바와 같이, 철심의 주위를 전기 전도체인 권선으로 와인딩하여 제조하고, 그 철심 코어는 적철심 코어와 권철심 코어로 나뉜다.
한편, 도 2는 권철심 코어를 사용한 것인데, 권철심 변압기는 도 2와 같이, 권철심 코어와 권선으로 구성되어 있는데, 통상적인 권철심의 구조를 도 3에 나타내었다.
도 3(a)에 나타낸 바와 같이, 종래의 권철심(1)은 다수의 겹으로 적층하여 권취되는 다수의 금속 시트(2) 및 중앙부에 철심이 채워지지 않아 빈 공간으로 마련된 중공부(3)로 구성된다. 이러한 종래의 권철심을 상부에서 바라본 상면도를 도 3(b)에 나타내었다. 즉, 도 3(b)에서 권철심의 중공부에 해당하는 내측의 어느 한 지점 A에서 외측의 어느 한 지점 A"를 잇는 A-A"의 선으로 자른 횡단면을 도 4에 나타내었다.
즉, 종래의 권철심은 도 3(a)에 나타낸 바와 같이 직사각형 도넛 형태로 형성되고, 이러한 권철심에 대하여 전술한 A-A"의 선으로 자른 횡단면이 직사각형 단면을 형성한다.
따라서, 종래의 권철심은 도 3(a) 중, 다수의 금속 시트(2)로서 내측(21)과 외측(22)의 재료를 달리하는 혼합형 권철심 변압기를 제공하였다. 예를 들면, 내측(21)을 방향성 전기 강판을 다수의 겹으로 적층하여 권취되도록 형성하고, 외측(22)을 아몰퍼스 판을 다수의 겹으로 적층하여 권취되도록 형성하여 혼합형 권철심 변압기를 제공하거나, 내측(21)을 아몰퍼스 판을 다수의 겹으로 적층하여 권취되도록 형성하고, 외측(22)을 방향성 전기 강판을 다수의 겹으로 적층하여 권취되도록 형성하여 혼합형 권철심 변압기를 제공하였다.
그런데, 전술한 혼합형 권철심 변압기의 제조 방법을 살펴보면, 도 7에 나타낸 바와 같이, 내측(21)과 외측(22)의 재료를 달리하는 각각의 내측 권철심 코어(혹은, 내측 코어)(30) 및 외측 권철심 코어(혹은, 외측 코어)(31)를 제조한 후, 이를 조립하는 과정이 필수적이었다.
구체적으로, 종래 기술에 의한 혼합형 권철심 변압기의 제조 과정은 외측 코어(31)와 내측 코어(30)를 각각 제조한 후, 상기 외측 코어(31)의 내부에 내측 코어(30)를 삽입하는 과정이 반드시 필요했다.
그러나, 이미 잘 알려진 바와 같이, 아몰퍼스 판은 방향성 전기 강판에 비하여 기계적 강도가 낮아 강성이 부족하고, 소재가 쉽게 부러져서 철심 제조가 용이하지 않다. 뿐만 아니라, 철심 제조 후에 변형되기 쉬운 문제 역시 가지고 있다.
따라서, 서로 소재가 다른 2종의 권철심 코어(즉, 내측 코어와 외측 코어)를 도 7에 나타낸 바와 같이, 외측 코어에 내측 코어를 끼워 삽입하는 과정은 용이하지 않았다. 또한, 완조립 상태에서도 아몰퍼스 권철심에 웨이브(굴곡 변형)가 심하게 발생하는 문제가 있었다.
이러한 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명자들이 예의 검토한 결과, 도 7과 같이 권철심 코어를 단일층(즉, 1층)으로 형성하는 종래 기술을 변형하여, 권철심 코어를 다층의 형태로 적층하여 형성함으로써 종래 기술의 문제점을 해결할 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
구체적으로, 본 발명은 기존 도 7과 같은 방법으로 권철심 코어를 조립하지 않고, 도 8에 나타낸 바와 같이 다양한 크기를 갖는 권철심 코어들을 쌓는 구조로 조립함으로써 종래 기술에 비해 매우 용이하게 권철심 코어를 제조할 수 있다.
따라서, 전술한 방법에 의해 제조되는 본 발명의 권철심 변압기는, 종래 기술에 해당하는 권철심의 횡단면 구조를 나타내는 도 4의 형태를 도 5와 같이 구성하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 일 측면은,
베이스 코어; 및
상기 베이스 코어의 상부에 구비되고, 상기 베이스 코어보다 크기가 작은 1층 이상의 상부 코어를 포함하는, 권철심형 변압기를 제공한다.
본 발명에서는, 상기 베이스 코어 및 상기 상부 코어를 모두 포함하여 권철심이라 할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 측면은,
베이스 코어;
상기 베이스 코어의 상부에 구비되고, 상기 베이스 코어보다 크기가 작은 1층 이상의 상부 코어; 및
상기 베이스 코어의 하부에 구비되고, 상기 베이스 코어보다 크기가 작은 1층 이상의 하부 코어를 포함하는, 권철심형 변압기를 제공한다.
본 발명에서는, 상기 베이스 코어, 상기 상부 코어 및 상기 하부 코어를 모두 포함하여 권철심이라 할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 베이스 코어는 권철심형 변압기를 구성하는 코어들 중에서 가장 크기가 큰 것을 의미할 수 있고, 또한 상기 베이스 코어, 상부 코어, 하부 코어의 층이 매우 많은 경우에는 베이스 코어는 1개 이상일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 베이스 코어는 1층 이상으로 구성될 수 있고, 상기 베이스 코어의 상부에는 1층 이상의 상부 코어가 구비될 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 상기 베이스 코어는 1층 이상으로 구성될 수 있고, 상기 베이스 코어의 상부에는 1층 이상의 상부 코어가 구비될 수 있고, 상기 베이스 코어의 하부에는 1층 이상의 하부 코어가 구비될 수 있다.
즉, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 베이스 코어는 1층으로 구성될 수도 있고, 동일한 크기로 2층 이상으로 구성될 수도 있다.
한편, 전술한 바와 같이, 종래 기술에서는 코어가 단일층으로 형성되는 것에 비하여, 본 발명에 의한 권철심형 변압기는 코어가 다층으로 적층되어 형성되는 점에서 구별된다.
구체적으로, 종래의 권철심 변압기에 대하여 도 3의 A-A"의 선으로 자른 횡단면을 나타낸 것이 도 4이고, 도 4에서 볼 수 있듯이, 권철심 코어(10)의 횡단면은 직사각형 단면을 형성함을 확인할 수 있다. 즉, 종래의 권철심 변압기는 직사각형 단면을 형성하는 권철심 코어(10)의 주위를 권선(11)이 감싸고 있는 형태로 구성된다.
이에 비하여, 본 발명의 일례인 권철심 변압기에 대하여 상기 방법과 동일한 방법(즉, 권철심의 중공부에 가까운 내측의 어느 한 지점 A와 외측의 어느 한 지점 A"를 잇는 A-A"의 선으로 자름)으로 나타낸 횡단면은 도 5 및 6과 같다.
즉, 상기 도 5 및 6에 있어서, 본 발명의 일 측면에 따른 권철심 코어(10)는, 중공부에 가까운 내측의 어느 한 지점과 외측의 어느 한 지점을 연결한 선으로 잘랐을 때 나타나는 횡단면을 기준으로 하여, 중앙의 베이스 코어를 중심으로 상부에 크기가 베이스 코어보다 다층의 코어들(즉, 1층 이상의 상부 코어)이 적층된 형태로 구비될 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 전술한 횡단면을 기준으로 하여, 중앙의 베이스 코어를 중심으로, 상하부에 크기가 베이스 코어보다 작은 다층의 코어들(즉, 1층 이상의 상부 코어 및 1층 이상의 하부 코어)이 적층된 형태로 구비된다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 1층 이상으로의 상부 코어는 베이스 코어를 기준으로 상부로 적층되어 갈수록 그 크기가 점진적으로 작아질 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 1층 이상의 하부 코어는 베이스 코어를 기준으로 하부로 적층되어 갈수록 그 크기가 점진적으로 작아질 수 있다.
한편, 본 발명의 일 측면에 따르면, 권철심을 중공부에 가까운 내측의 어느 한 지점과 외측의 어느 한 지점을 연결한 선으로 잘랐을 때 나타나는 횡단면을 기준으로 하여, 중앙부에 존재하는 가장 크기가 큰 베이스 코어는 S_center의 폭과 L-center의 높이를 가진다.
이러한 베이스 코어를 기준으로 하여, 1층 이상의 상부 코어는 점차적으로 폭(S)과 높이(L)가 줄어드는 형태로 다수의 코어가 적층되어 다층 구조를 형성할 수 있다.
또한, 이러한 베이스 코어를 기준으로 하여, 1층 이상의 상부 코어와 층 이상의 하부 코어는 점차적으로 폭(S)과 높이(L)가 줄어드는 형태로 다수의 코어가 적층되어 다층 구조를 형성할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 측면에 따르면, 권철심의 중공부에 가까운 내측의 어느 한 지점과 외측의 어느 한 지점을 연결한 선으로 잘랐을 때 나타나는 횡단면을 기준으로 하여, 베이스 코어 및 상부 코어를 포함하는 권철심을 감싸는 권선의 직경보다 베이스 코어의 대각선의 길이를 작게 제어하면 본 발명에 최적인 형상을 얻을 수 있고, 이에 대한 구체적인 예는 하기와 같다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 권철심의 중공부에 가까운 내측의 어느 한 지점과 외측의 어느 한 지점을 연결한 선으로 잘랐을 때 나타나는 횡단면을 기준으로 하여, 베이스 코어, 상부 코어 및 하부 코어를 포함하는 권철심을 감싸는 권선의 직경보다 베이스 코어의 대각선의 길이를 작게 제어하면 본 발명에 최적인 형상을 얻을 수 있고, 이에 대한 구체적인 예는 하기와 같다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 베이스 코어의 상부에 제1 상부 코어가 구비되고, 권철심의 중공부에 가까운 내측의 어느 한 지점과 외측의 어느 한 지점을 연결한 선으로 잘랐을 때 나타나는 횡단면을 기준으로 하여, 상기 제1 상부 코어의 폭이 상기 베이스 코어의 폭에 대하여 0.83~0.9배의 범위일 수 있다.
즉, 본 발명의 일 측면에 따르면, 도 6에 나타낸 바와 같이, 전술한 S_center의 폭을 가지는 베이스 코어를 기준으로, 베이스 코어의 상부에 형성되고 S1의 폭을 가지는 제1 상부 코어는 베이스 코어의 폭에 대하여 0.9~0.83배의 폭을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 제1 상부 코어의 상부에 제2 상부 코어가 구비되고, 권철심 변압기의 중공부에 가까운 내측의 어느 한 지점과 외측의 어느 한 지점을 연결한 선으로 잘랐을 때 나타나는 횡단면을 기준으로 하여, 상기 제2 상부 코어의 폭은 상기 베이스 코어의 폭에 대하여 0.65~0.75배의 범위일 수 있다.
즉, 본 발명의 일 측면에 따르면, 도 6에 나타낸 바와 같이, 전술한 S_center의 폭을 가지는 베이스 코어를 기준으로, 전술한 제1 상부 코어의 상부에 형성되고 S2의 폭을 가지는 제2 상부 코어는 베이스 코어의 폭에 대하여 0.65~0.75배의 폭을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 제2 상부 코어의 상부에 제3 상부 코어가 구비되고, 권철심 변압기의 중공부에 가까운 내측의 어느 한 지점과 외측의 어느 한 지점을 연결한 선으로 잘랐을 때 나타나는 횡단면을 기준으로 하여, 상기 제3 상부 코어의 폭은 상기 제2 상부 코어의 폭에 대하여 0.55~0.65배의 범위일 수 있다.
즉, 본 발명의 일 측면에 따르면, 도 6에 나타낸 바와 같이, 전술한 S_center의 폭을 가지는 베이스 코어를 기준으로, 전술한 제2상부 코어의 상부에 형성되고 S3의 폭을 가지는 제3 상부 코어는 베이스 코어의 폭에 대하여 0.55~0.65배의 폭을 가질 수 있다.
결국, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 베이스 코어의 상부에 제1 상부 코어, 제2 상부 코어 및 제3 상부 코어가 순차로 구비되고,
권철심 변압기의 중공부에 가까운 내측의 어느 한 지점과 외측의 어느 한 지점을 연결한 선으로 잘랐을 때 나타나는 횡단면을 기준으로 하여,
상기 제1 상부 코어의 폭이 상기 베이스 코어의 폭에 대하여 0.83~0.9배이고, 상기 제2 상부 코어의 폭은 상기 베이스 코어의 폭에 대하여 0.65~0.75배이고, 상기 제3 상부 코어의 폭은 상기 베이스 코어의 폭에 대하여 0.55~0.65배일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 베이스 코어의 상부에 제1 상부 코어가 구비되고, 권철심 변압기의 중공부에 가까운 내측의 어느 한 지점과 외측의 어느 한 지점을 연결한 선으로 잘랐을 때 나타나느 횡단면을 기준으로 하여, 상기 제1 상부 코어의 높이는 상기 베이스 코어의 높이에 대하여 0.4~0.55배의 범위일 수 있다.
즉, 본 발명의 일 측면에 따르면, 도 6에 나타낸 바와 같이, 전술한 L_center의 높이를 가지는 베이스 코어를 기준으로, 베이스 코어의 상부에 형성되고 L1의 높이를 가지는 제1 상부 코어는 베이스 코어의 높이에 대하여 0.4~0.55배의 범위일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 제1 상부 코어의 상부에 제2 상부 코어가 구비되고, 권철심 변압기의 중공부에 가까운 내측의 어느 한 지점과 외측의 어느 한 지점을 연결한 선으로 잘랐을 때 나타나는 횡단면을 기준으로 하여, 상기 제2 상부 코어의 높이는 상기 베이스 코어의 높이에 대하여 0.1~0.2배의 범위일 수 있다.
즉, 본 발명의 일 측면에 따르면, 도 6에 나타낸 바와 같이, 전술한 L_center의 높이를 가지는 베이스 코어를 기준으로, 전술한 제1 상부 코어의 상부에 형성되고 L2의 높이를 가지는 제2 상부 코어는 베이스 코어의 높이에 대하여 0.1~0.2배의 폭을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 제2 상부 코어의 상부에 제3 상부 코어가 구비되고, 권철심 변압기의 중공부에 가까운 내측의 어느 한 지점과 외측의 어느 한 지점을 연결한 선으로 잘랐을 때 나타나는 횡단면을 기준으로 하여, 상기 제3 상부 코어의 높이는 상기 제2 상부 코어의 높이에 대하여 0.08~0.1배의 범위일 수 있다.
즉, 본 발명의 일 측면에 따르면, 도 6에 나타낸 바와 같이, 전술한 L_center의 높이를 가지는 베이스 코어를 기준으로, 전술한 제2 상부 코어의 상부에 형성되고 L3의 높이를 가지는 제3 상부 코어는 베이스 코어의 높이를 기준으로 0.08~0.1배의 높이를 가질 수 있다.
결국, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 베이스 코어의 상부에 제1 상부 코어, 제2 상부 코어 및 제3 상부 코어가 순차로 구비되고,
권철심 변압기의 중공부에 가까운 내측의 어느 한 지점과 외측의 어느 한 지점을 연결한 선으로 잘랐을 때 나타나는 횡단면을 기준으로 하여,
상기 제1 상부 코어의 높이가 상기 베이스 코어의 높이에 대하여 0.4~0.55배이고,
상기 제2 상부 코어의 높이가 상기 베이스 코어의 높이에 대하여 0.1~0.2배 이고,
상기 제3 상부 코어의 높이가 상기 베이스 코어의 높이에 대하여 0.08~0.1배일 수 있다.
한편, 본 발명의 일 측면에 따르면, 권철심형 변압기가 하부 코어를 포함하는 경우에는, 전술한 상부 코어와 마찬가지로, 제1 하부 코어, 제2 하부 코어, 제3 하부 코어를 순차로 형성할 수 있고, 또한 그 크기 역시 전술한 상부 코어에 대한 설명을 동일하게 적용할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 측면에 따르면, 권철심형 변압기가 하부 코어를 포함하는 경우에는 전술한 제1 상부 코어, 제2 상부 코어 및 제3 상부 코어와 대칭이 되도록, 제1 하부 코어, 제2 하부 코어 및 제3 하부 코어를 구비할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 권철심의 중공부에 가까운 내측의 어느 한 지점과 외측의 어느 한 지점을 연결한 선으로 잘랐을 때 나타나는 횡단면을 기준으로 하여, 상기 베이스 코어 및 상부 코어를 모두 합한 높이는 상기 베이스 코어 및 상부 코어의 주위를 감싸도록 구비되는 권선의 직경보다 작거나 같을 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 권철심의 중공부에 가까운 내측의 어느 한 지점과 외측의 어느 한 지점을 연결한 선으로 잘랐을 때 나타나는 횡단면을 기준으로 하여, 상기 베이스 코어, 상부 코어, 하부 코어를 모두 합한 높이는 상기 베이스 코어, 상부 코어 및 하부 코어의 주위를 감싸도록 구비되는 권선의 직경보다 작거나 같을 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 권철심의 중공부에 가까운 내측의 어느 한 지점과 외측의 어느 한 지점을 연결한 선으로 잘랐을 때 나타나는 횡단면을 기준으로 하여, 베이스 코어의 폭은 상기 베이스 코어 및 상부 코어의 주위를 감싸도록 구비되는 권선의 직경보다 작거나 같을 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 권철심의 중공부에 가까운 내측의 어느 한 지점과 외측의 어느 한 지점을 연결한 선으로 잘랐을 때 나타나는 횡단면을 기준으로 하여, 베이스 코어의 폭은 상기 베이스 코어, 상부 코어 및 하부 코어의 주위를 감싸도록 구비되는 권선의 직경보다 작거나 같을 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명에 의한 권철심형 변압기가 베이스 코어 및 상부 코어를 포함하는 경우에는 베이스 코어 및 상부 코어를 모두 합한 층의 개수가 2~11개일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명에 의한 권철심형 변압기는 베이스 코어, 상부 코어 및 하부 코어를 모두 합한 층의 개수는 3~11개인 것이 바람직하다.
즉, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 베이스 코어, 상부 코어 및 하부 코어를 모두 합한 층의 개수를 3개 미만으로 하면, 3층보다 작은 다층 철심으로서 권선부의 사용량이 종래의 직사각형 철심 형태보다 절감이 용이하지 않은 단점이 있다. 이는 개선 효과가 명백하지 않기 때문이다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 베이스 코어, 상부 코어(및 하부 코어)를 모두 합한 층의 개수가 11개를 초과하면, 가공수가 많아지므로 제작이 용이하지 않다는 단점이 있으나, 이는 제조 공정 상의 비용과 관련된 효과이므로 층의 개수를 반드시 11개 이하로 한정하는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 베이스 코어, 상부 코어(및 하부 코어)의 소재는 방향성 전기 강판 및 아몰퍼스 판으로 이루어진 군에서 선택될 수 있고, 상기 베이스 코어, 상부 코어, 하부 코어의 소재 선정에는 특별히 제한이 없다.
한편, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 방향성 전기 강판은 0.1~0.65㎜의 두께를 가질 수 있고, 상기 아몰퍼스 판은 0.001~0.1㎜의 두께를 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 방향성 전기 강판은, 중량%로, 실리콘(Si): 1~7 중량%, 망간(Mn): 0.15 중량% 이하, 크롬(Cr): 0.12 중량% 이하, 구리(Cu): 0.13 중량% 이하, 인(P): 0.03중량% 이하, 주석(Sn): 0.05중량% 이하, 안티몬(Sb): 0.05 중량% 이하, 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 아몰퍼스 판은, 중량%로, 실리콘(Si): 10% 이하, 붕소(B): 7% 이하, 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.
다만, 본 발명의 일 측면에 따르면, 보다 무부하손실이 적은 권철심형 변압기를 제공한다고 하는 본 발명의 목적을 고려하여, 상기 베이스 코어 및 상부 코어 중 적어도 하나의 소재는 방향성 전기 강판일 수 있고, 상기 베이스 코어 및 상부 코어 중 적어도 하나의 소재는 아몰퍼스 판일 수 있다.
마찬가지로, 본 발명의 일 측면에 따르면, 보다 무부하손실이 적은 권철심형 변압기를 제공한다고 하는 본 발명의 목적을 고려하여, 상기 베이스 코어, 상부 코어 및 하부 코어 중 적어도 하나의 소재는 방향성 전기 강판일 수 있고, 상기 베이스 코어, 상부 코어 및 하부 코어 중 적어도 하나의 소재는 아몰퍼스 판일 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 베이스 코어, 상부 코어, 하부 코어는 각각 다수의 겹으로 적층하여 권취되는 다수의 금속판 및 중앙부에 철심이 채워지지 않아 빈 공간으로 마련된 중공부로 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 베이스 코어, 상부 코어 및 하부 코어는 각각 다양한 크기를 갖는 직사각형 도넛 형태를 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 베이스 코어 및 상부 코어 중 적어도 하나는 다수의 겹으로 적층하여 권취되는 다수의 방향성 전기 강판 및 중앙부에 철심이 채워지지 않아 빈 공간으로 마련된 중공부로 구성될 수 있고,
상기 베이스 코어 및 상부 코어 중 적어도 하나는 다수의 겹으로 적층하여 권취되는 다수의 아몰퍼스 판 및 중앙부에 철심이 채워지지 않아 빈 공간으로 마련된 중공부로 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 베이스 코어, 상부 코어 및 하부 코어 중 적어도 하나는 다수의 겹으로 적층하여 권취되는 다수의 방향성 전기 강판 및 중앙부에 철심이 채워지지 않아 빈 공간으로 마련된 중공부로 구성될 수 있고,
상기 베이스 코어, 상부 코어 및 하부 코어 중 적어도 하나는 다수의 겹으로 적층하여 권취되는 다수의 아몰퍼스 판 및 중앙부에 철심이 채워지지 않아 빈 공간으로 마련된 중공부로 구성될 수 있다.
한편, 종래 기술에서는 외측과 내측 철심 소재로 아폴퍼스 판과, 방향성 전기 강판을 혼합 사용하기에 자기장 생성 길이(자로 길이)가 달라 기술적인 진단이 필요하였다.
반면, 본 발명에서는 다층 구조의 철심을 형성하는 각 코어별로 평균 자기장 생성 길이(평균 자로 길이)가 거의 유사하기 때문에 철심 블록별로 소재 선정에 있어서 특별히 제약이 없다.
다만, 본 발명의 일 측면에 따르면, 아몰퍼스 판은 소재 특성이 깨지기 쉽고, 강성이 약하기 때문에 본 발명의 다층 구조에서는 베이스 코어로서 아몰퍼스 판을 사용하여 구성하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 베이스 코어는 다수의 겹으로 적층하여 권취되는 다수의 방향성 전기 강판 및 중앙부에 철심이 채워지지 않아 빈 공간으로 마련된 중공부로 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 베이스 코어 및 상부 코어 중 적어도 하나는 소재로서 방향성 전기 강판을 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 베이스 코어, 상부 코어 및 하부 코어 중 적어도 하나는 소재로서 방향성 전기 강판을 사용할 수 있다.
여기서, 전술한 적어도 하나라는 의미는 베이스 코어, 상부 코어 및 하부 코어 중 어느 하나가 2 이상의 층으로 구성되는 경우에는 하나 이상의 층만이 그 소재로서 방향성 전기 강판을 사용하면 충분한 것이고, 반드시 각 코어에 대한 모든 층이 그 소재로서 방향성 전기 강판을 사용해야만 하는 것은 아니다.
마찬가지로, 본 발명의 일 측면에 따르면, 베이스 코어 및 상부 코어 중 적어도 하나는 소재로서 아몰퍼스 판을 사용할 수 있다. 본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 베이스 코어, 상부 코어 및 하부 코어 중 적어도 하나는 소재로서 아몰퍼스 판을 사용할 수 있다.
여기서, 전술한 적어도 하나라는 의미는 베이스 코어, 상부 코어 및 하부 코어 중 어느 하나가 2 이상의 층으로 구성되는 경우에는 하나 이상의 층만이 그 소재로서 아몰퍼스 판을 사용하면 충분한 것이고, 반드시 각 코어에 대한 모든 층이 그 소재로서 아모퍼스 판을 사용해야만 하는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명의 권철심형 변압기에 있어서, 베이스 코어, 상부 코어 및 하부 코어를 포함하는 권철심의 전체 재료에 대하여 아몰퍼스 재료는 1~45% 범위일 수 있고, 보다 바람직하게는 5~40% 범위일 수 있다. 이는 아몰퍼스 재료를 많이 사용할수록 무부하손실은 감소되지만, 아몰퍼스 가격이 전기강판 대비 2~3배 비싸기 때문에, 변압기 제조 원가 상승으로 인해 실질적으로 적용하는 데 한계가 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 종래의 도 4 형태로 철심을 둘러싼 권선(코일)의 사용량은, 본 발명과 같이 도 5의 형태로 변경함으로써 권선 면적을 기준으로 2~8% 저감될 수 있다. 즉, 도 4에 의한 종래의 철심 면적과 본 발명의 철심 면적은 각각 A×B와 C×C로 나타낼 수 있다. 그런데, 본 발명의 효과를 설명하기 위해 철심 면적이 동일하다는 전제 하에서 C = sqrt(A×B)이다.
또한, 본 발명의 철심 외측 직경(D)은 C×cos45로 결국 sqrt(A×B) ×cos45로 표현된다.
따라서, 종래 철심 구조에 의한 권선의 면적은 (2A×w_c) + (2B×w_c) + (4w_c×w_c)로 나타낼 수 있고, 본 발명의 권선부 면적은 면적은 π×[((sqrt(A×B) ×cos45)/2 + w_c)2 - ((sqrt(A×B) ×cos 45)/2)2] 이기 때문에 종래 기술 대비 본 발명의 권선부는 2~8% 절감됨을 알 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 측면은,
베이스 코어를 준비하는 단계;
상기 베이스 코어보다 크기가 작은 1층 이상의 상부 코어를 준비하는 단계; 및
상기 베이스 코어의 상부에 상기 1층 이상의 상부 코어를 적층하는 단계를 포함하는, 권철심형 변압기의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 측면은,
베이스 코어를 준비하는 단계;
상기 베이스 코어보다 크기가 작은 1층 이상의 상부 코어를 준비하는 단계;
상기 베이스 코어보다 크기가 작은 1층 이상의 하부 코어를 준비하는 단계;
상기 베이스 코어의 상부에 상기 1층 이상의 상부 코어를 적층하는 단계; 및
상기 베이스 코어의 하부에 상기 1층 이상의 하부 코어를 적층하는 단계를 포함하는, 권철심형 변압기의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 베이스 코어를 준비하는 단계는 권철심을 제조하는 통상의 방법을 동일하게 적용하여 베이스 코어를 제조할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 베이스 코어는 다수의 겹으로 적층하여 권취되는 다수의 금속판 및 빈 공간으로 마련된 중공부로 구성되도록 당해 기술분야에서 권철심을 제조하는 통상의 방법을 적용하여 제조할 수 있다.
마찬가지로, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 1층 이상의 상부 코어 및 1층 이상의 하부 코어 역시 상기 베이스 코어와 크기가 작은 것 외에는 베이스 코어와 동일한 방법으로 제조할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 1층 이상의 상부 코어 및 1층 이상의 하부 코어 역시 각각 다수의 겹으로 적층하여 권취되는 다수의 금속 강판 및 빈 공간으로 마련된 중공부로 구성되도록 당해 기술분야에서 권철심을 제조하는 통상의 방법을 적용하여 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 권철심형 변압기의 제조방법은 베이스 코어의 상부에 1층 이상의 상부 코어를 적층할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 권철심형 변압기의 제조방법은 베이스 코어의 상부에 1층 이상의 상부 코어를 적층하고, 베이스 코어의 하부에 1층 이상의 하부 코어를 적층함으로써 제조될 수 있고, 그 순서는 크게 중요하지 않으므로 특별히 한정하지 않을 수 있다.
본 발명에 권철심형 변압기의 제조방법을 일례로서 나타낸 도면이 도 8이고, 도 8에 나타낸 바와 같이, 베이스 코어(40) 상에 베이스 코어(40)보다 크기가 작은 제1 상부 코어(41)를 적층하고, 이후 제1 상부 코어(41)보다 크기가 작은 제2 상부 코어(42)를 차례로 적층하여 권철심의 코어를 조립하여 제조할 수 있다.
마찬가지로, 본 발명에 권철심형 변압기의 제조방법을 일례로서 하부 코어 역시, 베이스 코어 상에 베이스 코어보다 크기가 작은 제1 하부 코어를 적층하고, 이후 제1 하부 코어보다 크기가 작은 제2 하부 코어를 차례로 적층하여 권철심의 코어를 조립하여 제조할 수 있다.
이러한 본 발명에 따른 권철심 변압기의 제조방법은 도 7에 나타낸 기존의 권철심 코어 제조방법인 외측 코어에 내측 코어를 삽입하여 조립하는 방법에 비하여 비교적 용이하게 제조할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 1층 이상의 상부 코어를 적층하는 단계는 상부 코어가 2층 이상인 경우, 코어의 크기가 큰 것부터 작아지는 순으로 단계적으로 적층할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 1층 이상의 하부 코어를 적층하는 단계는 하부 코어가 2층 이상인 경우, 크기가 큰 것부터 작아지는 순으로 단계적으로 적층할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 언급한 바와 같이 적층한 각각의 코어들은 철사 같은 재료로 묶어서 열처리를 하면 형틀이 유지될 수 있다. 이 때, 열처리는 응력 제거 소둔이고, 소재 가공에 의해 악화된 철손을 회복시키는 동시에 형틀을 유지하는 것을 목적으로 한다. 한편, 상기 열처리는 바람직한 일례로서, 열처리로(furnace)에서 철심을 고온 유지하는 조건이 핵심이고, 800℃에서, 2시간 동안 질소 분위기에서 수행될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 각 코어의 적층한 후에, 이를 고정하기 위하여 다층 코어를 함침할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 권철심형 변압기의 제조방법에 있어서, 상기 베이스 코어, 1층 이상의 상부 코어, 및 1층 이상의 하부 코어에 대한 설명은 전술한 설명을 동일하게 적용할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 하기의 실시예는 예시를 통하여 본 발명을 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 제한하기 위한 것이 아니라는 점에서 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.
(실시예)
실시예를 통해 변압기에서 발생하는 무부하손과 변압기 제조 가격을 비교하였다. 철심 소재로 전기 강판(전기 강판 시트)를 사용한 종례예 1을 기준으로 평가하였고, 표 1에 나타난 수치는 종례예 1을 100%로 설정하여 상대 비교하였다.
각 철심 구조는 동일한 부피를 전제로 평가하였고, 철심 중량이 변화하는 이유는 소재별 밀도 차이(전기 강판은 7.65 kg/dm3, 아몰퍼스 판 7.18 kg/dm3)와 점적율(전기 강판 97%, 아몰퍼스 판 86%)에 기인한다. kg 당 소재 가격은 전기 강판 2100원, 아몰퍼스 4300원을 기준으로 산정하였다. 변압기 제조 가격은 권철심 변압기를 구성하는 철심, 권선, 절연유, 외함 등 다양한 부품을 포함한 완제품 기준이다.
철심 구조 철심 소재 종류
및 철심 중량		 무부하손 변압기 제조 가격
종래예 1 직사각 형태 전기 강판중량 : 100% 100% 100%
종래예 2 직사각 형태 전기 강판(80%, 철심 내측)+아몰퍼스 판(20%, 철심 외측)중량 : 92% 98.6% 102.7 %
발명예 1 발명 형상다층 구조 전기 강판(80%)+아몰퍼스 판(20%)
중량 : 92% 		94.2% 100.5 %
발명예 2 발명 형상
다층 구조		 전기 강판(50%)+아몰퍼스 판(50%)
중량 : 90% 		82% 109%
한편, 상기 발명예 1에서는 총 7개의 층으로 코어를 구성하였고, 제2 상부 코어와, 제2 하부 코어에 아몰퍼스 재료를 사용하였고, 나머지는 모두 전기 강판을 사용하였다. 또한, 발명예 2는 총 7개의 층으로 코어를 구성하였고, 제1, 2 상부 코어와 제1, 2 하부 코어에 아몰퍼스 재료를 사용하였고, 나머지(즉, 베이스 코어, 제3 상부 코어, 제3 하부 코어에 해당)는 모두 전기 강판을 사용하였다.
상기 표 1과 같이, 아몰퍼스 사용량 증가에 따라 변압기 제조 가격이 상승함을 알 수 있다. 종례예 2와 발명예 1은 소재 사용량은 동일하나 본 발명의 철심 다층 구조를 형성함으로써 권선부 사용을 절감을 통해 변압기 제조 가격이 저렴하다. 종례예 2의 철손이 증가하는 이유는 각 재료별 자로 길이와 BH특성 차이에 의해 자기장 분포가 상이하고, 또한 도 7과 같이 외측 철심에 내측 철심을 삽입하는 과정에서 조립 응력에 의해 철심 굴곡(웨이브) 발생하고 이로 인해 철손이 증가하였다.
또한, 발명예 2의 경우, 본 발명의 철심 다층 구조를 형성함으로써 무부하손이 보다 작은 것을 확인할 수 있다.
다만, 본 발명에서 철심 전체의 재료 중 아몰퍼스의 재료를 1~45%의 범위로 사용하는 발명예 1의 경우, 이를 벗어나는 발명예 2에 비하여 변압기 제조 가격이 보다 저렴하므로 철심의 생산에 있어서 보다 바람직함을 확인하였다.
1: 권철심
2: 다수의 금속판
3: 중공부
21: 권철심의 내측
22: 권철심의 외측
10: 권철심
11: 권선
30: 내측 코어
31: 외측 코어
40: 베이스 코어
41: 제1 상부 코어
42: 제2 상부 코어

Claims (19)

  1. 베이스 코어; 및
    상기 베이스 코어의 상부에 구비되고, 상기 베이스 코어보다 크기가 작은 1층 이상의 상부 코어를 포함하고,
    상기 베이스 코어 및 상기 상부 코어 중 적어도 하나는 다수의 겹으로 적층하여 권취되는 다수의 방향성 전기 강판 및 중앙부에 철심이 채워지지 않아 빈 공간으로 마련된 중공부로 구성되고,
    상기 베이스 코어 및 상기 상부 코어 중 다른 하나는 다수의 겹으로 적층하여 권취되는 다수의 아몰퍼스 판 및 중앙부에 철심이 채워지지 않아 빈 공간으로 마련된 중공부로 구성되고,
    상기 방향성 전기 강판은 중량%로, 실리콘(Si): 1~7 중량%, 망간(Mn): 0.15 중량% 이하, 크롬(Cr): 0.12 중량% 이하, 구리(Cu): 0.13 중량% 이하, 인(P): 0.03중량% 이하, 주석(Sn): 0.05중량% 이하, 안티몬(Sb): 0.05 중량% 이하, 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고,
    상기 아몰퍼스 판은 중량%로, 실리콘(Si): 10% 이하, 붕소(B): 7% 이하, 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는, 권철심형 변압기.
  2. 베이스 코어;
    상기 베이스 코어의 상부에 구비되고, 상기 베이스 코어보다 크기가 작은 1층 이상의 상부 코어; 및
    상기 베이스 코어의 하부에 구비되고, 상기 베이스 코어보다 크기가 작은 1층 이상의 하부 코어를 포함하고,
    상기 베이스 코어, 상기 상부 코어 및 상기 하부 코어 중 적어도 하나는 다수의 겹으로 적층하여 권취되는 다수의 방향성 전기 강판 및 중앙부에 철심이 채워지지 않아 빈 공간으로 마련된 중공부로 구성되고,
    상기 베이스 코어, 상기 상부 코어 및 상기 하부 코어 중 적어도 하나는 다수의 겹으로 적층하여 권취되는 다수의 아몰퍼스 판 및 중앙부에 철심이 채워지지 않아 빈 공간으로 마련된 중공부로 구성되고,
    상기 방향성 전기 강판은 중량%로, 실리콘(Si): 1~7 중량%, 망간(Mn): 0.15 중량% 이하, 크롬(Cr): 0.12 중량% 이하, 구리(Cu): 0.13 중량% 이하, 인(P): 0.03중량% 이하, 주석(Sn): 0.05중량% 이하, 안티몬(Sb): 0.05 중량% 이하, 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고,
    상기 아몰퍼스 판은 중량%로, 실리콘(Si): 10% 이하, 붕소(B): 7% 이하, 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는, 권철심형 변압기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 베이스 코어는 권철심형 변압기를 구성하는 코어들 중에서 가장 크기가 큰 것인, 권철심형 변압기.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 1층 이상의 상부 코어는 베이스 코어를 기준으로 상부로 적층되어 갈수록 그 크기가 점진적으로 작아지고,
    상기 1층 이상의 하부 코어는 베이스 코어를 기준으로 하부로 적층되어 갈수록 그 크기가 점진적으로 작아지는 것인, 권철심형 변압기.
  5. 제 2 항에 있어서,
    권철심의 중공부에 가까운 내측의 어느 한 지점과 외측의 어느 한 지점을 연결한 선으로 잘랐을 때 나타나는 횡단면을 기준으로 하여,
    베이스 코어, 상부 코어 및 하부 코어를 포함하는 권철심을 감싸는 권선의 직경보다 베이스 코어의 대각선의 길이가 작은 것은, 권철심형 변압기.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 베이스 코어의 상부에 제1 상부 코어, 제2 상부 코어 및 제3 상부 코어가 순차로 구비되고,
    권철심 변압기의 중공부에 가까운 내측의 어느 한 지점과 외측의 어느 한 지점을 연결한 선으로 잘랐을 때 나타나는 횡단면을 기준으로 하여,
    상기 제1 상부 코어의 폭이 상기 베이스 코어의 폭에 대하여 0.83~0.9배이고,
    상기 제2 상부 코어의 폭은 상기 베이스 코어의 폭에 대하여 0.65~0.75배이고,
    상기 제3 상부 코어의 폭은 상기 베이스 코어의 폭에 대하여 0.55~0.65배인 것인, 권철심형 변압기.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 베이스 코어의 상부에 제1 상부 코어, 제2 상부 코어 및 제3 상부 코어가 순차로 구비되고,
    권철심 변압기의 중공부에 가까운 내측의 어느 한 지점과 외측의 어느 한 지점을 연결한 선으로 잘랐을 때 나타나는 횡단면을 기준으로 하여,
    상기 제1 상부 코어의 높이가 상기 베이스 코어의 높이에 대하여 0.4~0.55배이고,
    상기 제2 상부 코어의 높이가 상기 베이스 코어의 높이에 대하여 0.1~0.2배 이고,
    상기 제3 상부 코어의 높이가 상기 베이스 코어의 높이에 대하여 0.08~0.1배인 것인, 권철심형 변압기.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 베이스 코어, 상부 코어 및 하부 코어를 모두 합한 층의 개수는 3~11개인 것인, 권철심형 변압기.
  9. 제 2 항에 있어서,
    권철심의 중공부에 가까운 내측의 어느 한 지점과 외측의 어느 한 지점을 연결한 선으로 잘랐을 때 나타나는 횡단면을 기준으로 하여,
    상기 베이스 코어, 상부 코어, 하부 코어를 모두 합한 높이는 상기 베이스 코어, 상부 코어 및 하부 코어의 주위를 감싸도록 구비되는 권선의 직경보다 작거나 같은 것인, 권철심형 변압기.
  10. 제 2 항에 있어서,
    권철심의 중공부에 가까운 내측의 어느 한 지점과 외측의 어느 한 지점을 연결한 선으로 잘랐을 때 나타나는 횡단면을 기준으로 하여,
    베이스 코어의 폭은 상기 베이스 코어, 상부 코어 및 하부 코어의 주위를 감싸도록 구비되는 권선의 직경보다 작거나 같은 것인, 권철심형 변압기.
  11. 삭제
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 베이스 코어는 다수의 겹으로 적층하여 권취되는 다수의 방향성 전기 강판 및 중앙부에 철심이 채워지지 않아 빈 공간으로 마련된 중공부로 구성되는 것인, 권철심형 변압기.
  13. 제 2 항에 있어서,
    베이스 코어, 상부 코어 및 하부 코어를 포함하는 권철심의 전체 재료에 대하여 아몰퍼스 재료는 1~45% 범위인 것인, 권철심형 변압기.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 방향성 전기 강판의 두께는 0.1~0.65㎜이고,
    상기 아몰퍼스 판의 두께는 0.001~0.1㎜인, 권철심형 변압기.
  15. 삭제
  16. 베이스 코어를 준비하는 단계;
    상기 베이스 코어보다 크기가 작은 1층 이상의 상부 코어를 준비하는 단계; 및
    상기 베이스 코어의 상부에 상기 1층 이상의 상부 코어를 적층하는 단계를 포함하고,
    상기 베이스 코어 및 상부 코어 중 적어도 하나는 다수의 겹으로 적층하여 권취되는 다수의 방향성 전기 강판 및 중앙부에 철심이 채워지지 않아 빈 공간으로 마련된 중공부로 구성되고,
    상기 베이스 코어 및 상부 코어 중 다른 하나는 다수의 겹으로 적층하여 권취되는 다수의 아몰퍼스 판 및 중앙부에 철심이 채워지지 않아 빈 공간으로 마련된 중공부로 구성되고,
    상기 방향성 전기 강판은 중량%로, 실리콘(Si): 1~7 중량%, 망간(Mn): 0.15 중량% 이하, 크롬(Cr): 0.12 중량% 이하, 구리(Cu): 0.13 중량% 이하, 인(P): 0.03중량% 이하, 주석(Sn): 0.05중량% 이하, 안티몬(Sb): 0.05 중량% 이하, 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고,
    상기 아몰퍼스 판은 중량%로, 실리콘(Si): 10% 이하, 붕소(B): 7% 이하, 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는, 권철심형 변압기의 제조방법.
  17. 베이스 코어를 준비하는 단계;
    상기 베이스 코어보다 크기가 작은 1층 이상의 상부 코어를 준비하는 단계;
    상기 베이스 코어보다 크기가 작은 1층 이상의 하부 코어를 준비하는 단계;
    상기 베이스 코어의 상부에 상기 1층 이상의 상부 코어를 적층하는 단계; 및
    상기 베이스 코어의 하부에 상기 1층 이상의 하부 코어를 적층하는 단계를 포함하고,
    상기 베이스 코어, 상부 코어 및 하부 코어 중 적어도 하나는 다수의 겹으로 적층하여 권취되는 다수의 방향성 전기 강판 및 중앙부에 철심이 채워지지 않아 빈 공간으로 마련된 중공부로 구성되고,
    상기 베이스 코어, 상부 코어 및 하부 코어 중 적어도 하나는 다수의 겹으로 적층하여 권취되는 다수의 아몰퍼스 판 및 중앙부에 철심이 채워지지 않아 빈 공간으로 마련된 중공부로 구성되고,
    상기 방향성 전기 강판은 중량%로, 실리콘(Si): 1~7 중량%, 망간(Mn): 0.15 중량% 이하, 크롬(Cr): 0.12 중량% 이하, 구리(Cu): 0.13 중량% 이하, 인(P): 0.03중량% 이하, 주석(Sn): 0.05중량% 이하, 안티몬(Sb): 0.05 중량% 이하, 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고,
    상기 아몰퍼스 판은 중량%로, 실리콘(Si): 10% 이하, 붕소(B): 7% 이하, 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는, 권철심형 변압기의 제조방법.
  18. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
    상기 1층 이상의 상부 코어를 적층하는 단계는 코어의 크기가 큰 것부터 작아지는 순으로 단계적으로 적층하는 것인, 권철심형 변압기의 제조방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 1층 이상의 하부 코어를 적층하는 단계는 코어의 크기가 큰 것부터 작아지는 순으로 단계적으로 적층하는 것인, 권철심형 변압기의 제조방법.
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