KR20070087730A - 저소음 변압기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저소음 변압기에 관한 것으로, 철심진동의 근원지에서 진동 발생을 억제하며, 진동의 전달을 효과적으로 차단할 수 있도록 함을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 저소음 변압기는, 도어를 갖는 외함과, 다수의 철편들이 공극부를 사이에 두고 결합된 띠형상의 철심 및 철심에 감기는 권선(코일)으로 이루어져 외함의 내부에 탑재되는 조립체와, 철심 상하부에 각각 결합되어 철심의 상하부를 조이는 상하부 프레임과, 그리고, 철심의 공극부에 형성되어 철편들의 떨림을 방지하는 철심진동감쇄 테이프로 구성된다. 여기에, 외함의 도어의 둘레부에 설치되는 패킹, 조립체와 외함의 사이에 설치되어 진동을 감쇄하는 제1/2진동감쇄수단이 더 포함된다.

변압기, 진동, 소음, 철심, 테이프, NBR

Description

저소음 변압기{Low noise transformer}

도 1은 종래 기술에 따른 변압기의 구성도.

도 2는 본 발명에 의한 저소음 변압기의 정면도.

도 3은 본 발명에 의한 저소음 변압기의의 요부 발췌 분해사시도.

도 4는 본 발명에 의한 저소음 변압기에 적용된 도어를 보인 사시도.

도 5a와 도 5b는 본 발명에 의한 저소음 변압기에 적용된 철심진동감쇄 테이프가 철심의 적층구조에 따라 적용된 상태도.

도 6은 본 발명에 의한 저소음 변압기에 적용된 제1진동감쇄수단의 설치 상태도.

도 7 내지 도 9는 본 발명의 적용범위를 설명하기 위한 참조도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 : 외함 1a : 도어

2 : 철심 3 : 권선

4 : 조립체 5 : 상부 프레임

6 : 하부 프레임 10 : 진동감쇄 테이프

20 : 진동감쇄 클램프 30 : 패킹

40,50 : 진동감쇄수단

본 발명은 저소음 변압기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 변압기의 진동원인인 철심진동을 효과적으로 감쇄하여 소음발생을 줄일 수 있는 저소음 변압기에 관한 것이다.

일반적으로, 변압기라 함은 전자기유도작용을 이용하여 교류전압의 값을 바 꾸는 장치를 일컫는 것으로 전력용 변압기와 전자회로에 사용되는 결합용 변압기에 이르기까지 많은 종류가 있다.

이와 같이 다양한 변압기 가운데 변전소에서 보내온 높은 전압을 공장용이나 가정용의 낮은 전압으로 변압하는 기능을 담당하는 배전용 변압기는 우리 주변에서 지상이나 전주 위에 설치된 모습으로 쉽게 발견될 정도로 전기의 사용을 필요로 하는 곳이라면 널리 사용된다.

일반적인 변압기는, 도 1에서 보이는 것처럼, 도어(미도시)를 갖는 외함(1)과, 외함(1) 내에 설치되고 철심(2, core) 및 권선(3, coil)으로 이루어진 조립체(4, core and coil assembly)와, 철심(2) 상, 하단에 각각 결합된 상, 하부 프레임(5,6)과, 외함(1)의 양측 내벽과 상부 프레임(5) 사이에 설치되어 조립체(4)를 외함(1)에 지지하는 지지수단(7)을 포함하여 구성된다. 도 1의 원호에서 보이는 바와 같이, 철심(2)은 통상 강자성(ferromagnetic)을 띠는 규소강판으로서 얇은 철편 (2a,2b)들이 일정 공극부(a)을 두고 적층되어 정면에서 볼 때 대략 사각 띠 형태를 갖는다.

한편, 변압기는 전기적/기계적 원인에 의해 진동이 발생된다.

변압기의 진동원인은 자왜진동, 철심(2)의 접합부 및 철심(2)의 공극부(a) 등이 있다.

변압기의 진동을 설명하면, 변압기의 권선(3)에 전압이 인가되면 Faraday의 법칙에 따라 철심(2)에 자화전류가 흐르게 되고 다른 권선에 전압이 유기되며, 이로 인해 철심(2)은 수축팽창을 일으켜 떨림 현상을 일으킨다. 이러한 진동이 조립체(4)와 외함(1) 바닥, 조립체(4)와 외함(1)을 연결하는 지지수단(7), 외함(1)의 도어부 등을 전달경로로 하여 외부로 전달된다.

그러나, 종래 변압기는 진동을 감쇄하기 위한 구조물을 갖추지 못하였기 때문에 전기적/기계적 원인에 의해 발생된 진동이 감쇄되지 않고 외함(1)을 거쳐 공기를 매질로 해서 사람에게 전달되며, 이 가운데 가청주파수 대역에 속한 파동은 청각에 감지되면서 상당한 소음으로 작용하게 된다.

따라서, 종래의 변압기는 대부분 거주 지역 내에 설치되는 관계로 쾌적하고 안락한 생활공간을 갖고자 하는 주민들의 욕구에 부응하지 못하고 심각한 소음문제를 야기하였으며, 환경 친화적이지 못한 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 복잡한 진동감쇄장치 없이도 진동의 근원인 철심진동을 효과적으로 감쇄함으로써 소음 발생을 억제하는 저소음 변압기를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 저소음 변압기는, 도어를 갖는 외함과, 다수의 철편들이 공극부를 사이에 두고 결합된 띠형상의 철심 및 상기 철심에 감기는 권선(코일)으로 이루어져 상기 외함의 내부에 탑재되는 조립체와, 상기 철심 상하부에 각각 결합되어 상기 철심의 상하부를 조이는 상하부 프레임을 포함하는 저소음 변압기에 있어서, 상기 철심의 공극부에 형성되어 상기 철편들의 떨림을 방지하는 철심진동감쇄부재가 더 포함된 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

여기서, 상기 철심진동감쇄부재는 상기 철심의 공극부에 감기는 진동감쇄 테이프인 것을 특징으로 할 수 있다.

도한, 상기 철심진동감쇄 테이프는 글라스 테이프(glass tape)인 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 외함은 그 내부를 개폐하는 도어가 설치되며, 상기 도어의 둘레부에는 패킹이 더 결합된 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 외함은 상하 플레이트, 측판 및 도어로 구성되며, 상기 측판들의 이음부에는 패킹이 더 결합된 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 조립체와 상기 외함에 각각 대응되는 연결편, 상기 연결편을 상기 외함에 고정하는 체결구, 상기 조립체의 진동이 상기 연결편을 통해 상기 외함에 전달되지 않도록 감쇄하는 패킹/ 스프링 및 상기 패킹과 스프링을 상기 너트측 으로 조이는 조임너트로 이루어진 제1진동감쇄수단이 더 포함되어 구성된 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 조립체의 저부와 상기 외함의 바닥부 사이에 개재되어 상기 조립체를 통해 상기 외함의 바닥부에 전달되는 진동을 감쇄하는 제2진동감쇄수단이 더 포함되는 것을 특징으로 할 수 있다.

이하, 상기와 같은 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 단, 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

종래와 동일 구성요소에 대해서는 설명의 편의를 위해 종래와 동일 부호를 부여한다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 저소음 변압기는, 도어(1a)를 갖는 외함(1)과, 외함(1) 내에 설치되고 철심(2, core) 및 권선(3, coil)으로 이루어진 조립체(4, core and coil assembly)와, 그리고, 철심(2) 상, 하단에 각각 결합된 상, 하부 프레임(5,6)을 포함하여 구성된다. 도면에 도시하지는 않았지만 조립체(4)는 외함(1) 내부에 직접 탑재되지 않고 외함(1)보다 크기가 작은 내함을 통해 외함(1)의 내부에 탑재될 수 있다.

도 5a와 도 5b에서 보이는 것처럼, 철심(2)은 통상 규소강판을 재질로 하여 강자성(ferromagnetic)을 띠며 얇은 철편(2a,2b)들이 일정 공극부(a)를 두고 적층되어 정면에서 볼 때 대략 사각 띠형태를 갖는다.

변압기의 진동은 철심(2)에서 발생되어 진동전달경로(조립체(4)-외함(1))를 통해 전달되는 바, 진동의 근원지인 철심(2)에서 진동이 발생되지 않도록 원천 차단하는 것이 가장 효율적이다. 특히, 철심(2)의 철편(2a,2b)들은 공극부(a)를 사이에 두고 떨어져 있기 때문에 철편(2a,2b)의 접합부는 구조적으로 지지기반이 취약하여 떨림이 극심하므로, 본 발명은 철편(2a,2b)들의 떨림을 방지하기 위하여 이 부분에 철심진동감쇄부재로 진동감쇄 테이프(tape, 10)를 감아 철편(2a,2b)의 떨림을 최소화한다.

진동감쇄 테이프(10)는 외함(1) 내의 열에 의해 녹거나 늘어나는 등의 열변형되지 않는 글라스 테이프(glass tape)가 적당하다.

철심(2)의 적층방법은 도 5a와 도 5b에서와 같이, 단일접속 적층과 다중접속 적층이 있다. 진동감쇄 테이프(10)는 철편(2)의 적층방법에 상관없이 공극부(a)를 중심으로 하여 양측 철편(2a,2b)들을 견고하게 조이도록 테이핑된다.

본 발명은 철심(2)의 공극부(a)를 조여 떨림을 최소화함을 특징으로 하는 바, 철심진동감쇄부재는 상술한 진동감쇄 테이프(10)에 한정되지 않고 철심(2)을 단단히 조일 수 있는 모든 구조물이 가능하다.

한편, 테이프(10)를 통해 철심(2)의 접합부에서 진동이 발생되지 않지만, 일부 진동이나 철심(2)의 다른 부분에서 발생된 진동이 외부로 전달될 수 있으므로 진동전달경로에 진동감쇄부재를 설치한다.

도 4에서와 같이, 외함(1)은 스틸을 재질로 하며 육면을 갖는 캐비넷으로서, 일측에는 내부를 개폐하기 위한 여닫이 도어(1a, 하나 또는 한 쌍)가 설치된다. 여기서, 여닫이 도어(1a)는 스틸이기 때문에 조립체(4)에서 전가되는 진동을 감쇄하지 못하여 심하게 진동하며, 이 진동에 따른 소음이 발생되고, 이를 해소하기 위하여 패킹(30, 특수합성고무(NBR, nitrile-budadiene rubber, 니트릴부다디엔 러버), 코르크(cork))이 사용된다. 패킹(30)은 여닫이 도어(1a)의 둘레부(측부, 상부, 하부)에 전체적으로 설치되거나 다수의 편이 일정 간격을 두고 설치될 수 있으며, 그 구조는 여닫이 도어(1a)가 삽입되도록 일측이 개구되어 여닫이 도어(1a)의 둘레부에 끼워 결합되거나 접착되거나 피스로 체결된다.

그리고, 외함(1)은 상하 플레이트(1b) 및 다수의 측판(1c)들이 연결되어 캐비넷구조로 이루어지며, 이때, 측판(1c)의 이음부를 통해 진동이 전달될 수 있으므로 이를 방지하기 위하여 측판(1c)의 둘레부에 패킹(31, NBR 등)이 더 설치된다.

그리고, 철심(2)과 권선(3)의 조립체(4)를 통해 진동이 외함(1)에 전가되지 않도록 진동전달경로(철심(2)과 외함(1) 사이)에는 진동감쇄수단이 설치된다.

진동감쇄수단은 조립체(4)를 외함(1) 지지함과 아울러 진동을 저감하는 제1진동감쇄수단(40) 및 조립체(4)의 바닥부를 통해 전달되는 진동을 저감하는 제2진동감쇄수단(50)이다.

도 6에서와 같이, 제1진동감쇄수단(40)은, 조립체(4)와 외함(1)에 각각 대응되는 연결편(41), 연결편(41)을 외함(1)에 고정하는 체결구(볼트(42)와 너트(43)로 구성됨), 조립체(4)의 진동이 연결편(41)을 통해 전달되지 않도록 감쇄하는 패킹 (44, 예컨대, NBR), 스프링(45), 조임너트(46) 및 연결편(41)과 상부 프레임(5)의 사이에 개재되는 패킹(47)으로 구성된다.

연결편(41)은 조립체(4)와 외함(1)에 각각 연결되도록 절곡될 수 있으며, 외함(1)에는 상기 체결구를 통해 결합되고, 조립체(4)에는 상부 프레임(5)에 체결구(48, 예컨대, 볼트)를 통해 결합된다.

패킹(44)은 볼트(42)에 끼워지고, 연결편(41) 양편에 각각 위치하게 된다. 패킹(44)은 외함(1) 내에 충진된 절연유에 녹지 않으면서 조립체(4)로부터 외함(1)으로 전해지는 진동을 감쇄하게 된다. 특히, 패킹(44)은 조립체(4)로부터 외함(1)으로 전달되는 가청주파수 대역의 진동 중 고주파 대역의 진동을 효과적으로 감쇄하는 역할을 하게 된다.

스프링(45)은 패킹(44)과 같이 볼트(42)에 끼워지고, 너트(43)와 패킹(44) 사이에 설치되며, 중앙에 통공이 형성된 접시머리 혹은 원추형을 갖는 접시스프링(Belleville spring)이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 접시스프링은 너트(43)와 패킹(44) 사이 좁은 공간에 설치되어 패킹(44)에서 너트(43) 방향으로 가해지는 진동을 감쇄하고 충격을 완화하는데 적당하기 때문이다. 스프링(45)은 상황에 맞게 단독 또는 복수개가 중첩 설치되어 진동을 감쇄하는 역할을 하게 된다. 특히, 스프링(45)은 저주파 대역의 진동을 감쇄하는 역할을 수행하게 된다. 따라서, 패킹(44)과 스프링(45)은 서로 협력 작용하면서 조립체(4)로부터 외함(1)으로 전달되는 가청주파수 대역의 고주파 진동과 저주파 진동 모두를 감쇄하게 된다.

조임너트(46)는 볼트(42)에 체결되어, 볼트(42)에 끼워지는 연결편(41), 패 킹(44) 및 스프링(45)을 너트(43)를 향해 조여주게 된다.

패킹(47)은 상술한 패킹들과 동일한 재질로 이루어져 상부 프레임(5)을 통해 연결편(41)에 전가되는 진동을 감쇄한다.

도면 중 미설명부호 49은 스프링(45)과 패킹(44) 사이 및 패킹(44)과 조임너트(46) 사이에 개재되는 와셔이다.

도 2에서 보이는 바와 같이, 제2진동감쇄수단(50), 넓은 패널 형태를 갖고 외함(1) 바닥면과 하부 프레임(6)의 저부 사이에 개재된다. 제2진동감쇄수단(50)은 넓은 패널 형태의 코르크 팩킹이나 NBR 팩킹 중 어느 하나가 사용되며, 외함(1)에 대해 지지하는 역할을 하면서, 동시에 조립체(4)로부터 외함(1)으로 전달되는 가청주파수 대역의 고주파 진동을 더욱 안정되게 감쇄하는 역할을 하게 된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 저소음 변압기의 동작을 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

변압기에 전압이 인가되어 권선(3)에 전류가 흐르게 되면, 철심(2)이 자왜 되면서 권선(3)과 철심(2)으로 구성된 조립체(4)가 진동하게 된다.

철심(2)의 공극부(a)를 감싸는 진동감쇄부재(테이프(10), 클램프(20))에 의해 철심(2)의 철편들이 견고하게 조여짐에 따라 철심(2)의 진동이 대부분 감쇄된다.

진동감쇄부재인 테이프(10)와 클램프(20)에 의해 일부 진동이 감쇄되지 않을 수 있고, 철심(2)의 다른 부분에서 진동이 발생될 수 있으며, 이러한 진동은 조립체(4)를 통해 외함(1)으로 전달되는 중에 하기에서와 같이 감쇄된다.

먼저, 조립체(4)에 발생된 진동은 철심(2)을 조이고 있는 상부 프레임(5)과 하부 프레임(6)에 의해 감쇄된다.

이렇게 약간 감쇄된 진동은 상부 프레임(5)에 결합된 제1진동감쇄수단(40)의 연결편(41)을 통해 볼트(42)에 전달된다. 이때 패킹(47)에 의해 일부 진동이 감쇄되어 연결편(41)에 전달되고, 연결편(41) 양편에 밀착된 패킹(44)에 의해 진동이 감쇄된다. 특히, 패킹(44)에 의해 주로 고주파 영역의 진동이 현저하게 감쇄된다. 이후, 소멸되지 않은 진동은 외함(1)에 전달되며, 이 과정에서 외함(1)과 패킹(44) 사이에 설치된 스프링(45)에 의해 진동이 많이 감쇄된다. 스프링(45)에 의해서는 저주파 영역의 진동이 현저하게 감쇄된다. 이로써, 조립체(4)에서 발생된 진동은 저주파 영역과 고주파 영역에서 모두 감쇄된 상태로 외함(1)에 전달되며, 이와 같이, 조립체(4)로부터 외함(1)으로 전달되는 진동의 감쇄로 소음의 발생이 억제된다.

또한, 조립체(4)의 저부와 외함(1) 바닥부 사이에 설치된 제2진동감쇄수단(50)은 조립체(4)의 저부를 통해 외함(1)에 전달되는 진동을 감쇄한다.

그리고, 철심(2)에서 발생된 진동 중 일부가 상술한 제1 및 제2진동감쇄수단(40,50)을 통해 감쇄되지 않고 외함(1)에 전달될 수 있다. 이 진동은 외함(1)의 도어(1a)에 결합된 패킹(30) 및 측판(1c)들 사이의 패킹(31)에 의해 감쇄되어 외함(1)의 떨림이 방지된다.

한편, 본 발명의 저소음 변압기는 지금까지 서술된 것처럼 권철심 변압기로서 삼상의 외철형 변압기에 적용될 수 있을 뿐만 아니라 다른 형태를 갖는 권철심 변압기에 얼마든지 적용될 수 있다.

이에, 도 7 내지 도 9는 본 발명의 적용범위를 설명하기 위한 참조도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 저소음 변압기는 삼상의 외철형 변압기만이 아니라 삼상의 내철형 변압기(도 7의 경우), 단상의 내철형 변압기(도 8의 경우) 및 단상의 외철형 변압기(도 9의 경우) 모두에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명의 저소음 변압기는 약간의 변형을 통해 철심(2)과 권선(3)을 포함하는 모든 형태의 변압기에 적용하는 데 제한되지 않는다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나. 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 저소음 변압기에 의하면, 진동의 근원지인 철심에서 진동이 근본적으로 발생되지 않도록 억제하여 진동 및 소음 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.

또한, 본 발명은 제1진동감쇄수단, 제2진동감쇄수단 및 패킹이 설치되어 철심으로부터 외함에 이르기까지 진동(고주파 및 저주파 대역)이 전달되는 길목을 효과적으로 차단하여 소음을 철저히 차단할 수 있다.

또한, 본 발명은 철심과 권선을 사용하는 다양한 형태의 권철심 변압기에 적용할 수 있다.

Claims (8)

1. 외함과, 다수의 철편들이 공극부를 사이에 두고 결합된 띠형상의 철심 및 상기 철심에 감기는 권선(코일)으로 이루어져 상기 외함의 내부에 탑재되는 조립체와, 상기 철심 상하부에 각각 결합되어 상기 철심의 상하부를 조이는 상하부 프레임을 포함하는 저소음 변압기에 있어서,

   상기 철심의 공극부에 형성되어 상기 철편들의 떨림을 방지하는 철심진동감쇄부재가 더 포함된 것을 특징으로 하는 저소음 변압기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 철심진동감쇄부재는 상기 철심의 공극부에 감기는 진동감쇄 테이프인 것을 특징으로 하는 저소음 변압기.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 철심진동감쇄 테이프는 글라스 테이프(glass tape)인 것을 특징으로 하는 저소음 변압기.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 외함은 그 내부를 개폐하는 도어가 설치되며, 상기 도어의 둘레부에는 패킹이 더 결합된 것을 특징으로 하는 저소음 변압기.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 외함은 상하 플레이트, 측판 및 도어로 구성되며, 상기 측판들의 이음부에는 패킹이 더 결합된 것을 특징으로 하는 저소음 변압기.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 조립체와 상기 외함에 각각 대응되는 연결편, 상기 연결편을 상기 외함에 고정하는 체결구, 상기 조립체의 진동이 상기 연결편을 통해 상기 외함에 전달되지 않도록 감쇄하는 패킹/ 스프링 및 상기 패킹과 스프링을 상기 너트측으로 조이는 조임너트로 이루어진 제1진동감쇄수단이 더 포함되어 구성된 것을 특징으로 하는 저소음 변압기.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 조립체의 저부와 상기 외함의 바닥부 사이에 개재되어 상기 조립체를 통해 상기 외함의 바닥부에 전달되는 진동을 감쇄하는 제2진동감쇄수단이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 저소음 변압기.
8. 도어를 갖는 외함과, 다수의 철편들이 공극부를 사이에 두고 결합된 띠형상의 철심 및 상기 철심에 감기는 권선(코일)으로 이루어져 상기 외함의 내부에 탑재되는 조립체와, 상기 철심 상하부에 각각 결합되어 상기 철심의 상하부를 조이는 상하부 프레임을 포함하는 저소음 변압기에 있어서,

   상기 철심의 공극부에 감겨서 상기 철편들의 떨림을 방지하는 글라스 테이프(glass tape)와;

   상기 외함의 도어의 둘레부에 결합되는 패킹과;

   상기 조립체와 상기 외함에 각각 대응되는 연결편, 상기 연결편을 상기 외함에 고정하는 체결구, 상기 조립체의 진동이 상기 연결편을 통해 상기 외함에 전달되지 않도록 감쇄하는 패킹/ 스프링 및 상기 패킹과 스프링을 상기 너트측으로 조이는 조임너트로 이루어진 제1진동감쇄수단과;

   상기 조립체의 저부와 상기 외함의 바닥부 사이에 개재되어 상기 조립체를 통해 상기 외함의 바닥부에 전달되는 진동을 감쇄하는 제2진동감쇄수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 저소음 변압기.

Images