KR20110055387A - 변압기 코일의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

2 개의 관형 내부 몰드 부분 및 적어도 길이가 이 내부 몰드 부분의 길이의 합인 하나의 외부 몰드 부분을 포함하는 몰드에 의해 수지로 둘러싸인 전도성 와인딩을 포함하는 변압기 코일의 제조 방법으로서, 상기 방법은, 상기 제 1 내부 몰드 부분 주위에 제 1 도체를 와인딩하는 단계, 상기 제 2 내부 몰드 부분 주위에 제 2 도체를 와인딩하는 단계, 상기 제 1 내부 몰드 부분의 일 단부를 제 2 내부 몰드 부분의 일 단부에 결합하여 몰드 부분 사이에 밀봉된 조인트를 형성하는 단계, 상기 제 1 및 제 2 도체를 전기적으로 연결하여 하나의 와인딩을 형성하는 단계, 상기 와인딩을 갖는 결합된 내부 몰드 부분을 외부 몰드 부분에 배치하는 단계, 상기 내부 및 외부 몰드 부분 사이에 와인딩이 둘러싸이는 단계, 상기 몰드 부분 사이에 둘러싸인 공간에 수지를 채우는 단계, 상기 수지를 경화되게 하는 단계, 및 상기 외부 몰드 부분 (5) 을 제거하는 단계를 포함한다.

Description

변압기 코일의 제조 방법{A METHOD OF MANUFACTURING A TRANSFOEMER COIL}
본 발명은 수지로 둘러싸인 전도성 와인딩을 포함하는 변압기 코일의 제조 방법에 관한 것이다.
변압기 코일은 도체의 하나 이상의 와인딩을 포함한다. 변압기는 철 코어와 이 철 코어 주위에 배치되는 코일을 포함한다. 건식 변압기에 사용되는 코일은 보통 내부 몰드와 외부 몰드 사이에 와인딩을 배치함으로써 제조된다. 와인딩에 의해 둘러싸인 용적은 그 후 수지로 채워지고 수지는 경화된다. EP 1216140 은 수지에 감싸여 있는 변압기 코일의 제조 방법을 기재한다. US 5396210 은 3 상 주조 코일 변압기의 하나의 디자인을 나타낸다.
와인딩은 보통 도체가 마무리된 와인딩을 생산하기 위해 맨드릴 (mandrel) 주위에 감기는 와인딩 기계로 제조된다. 특히 도체에 수직인, 제조된 와인딩의 길이는 와인딩 기계에서 허용되는 최대 길이로 제한된다. 더 큰 전력 및/또는 높은 전압 변압기를 위해, 코일의 요구되는 길이는 상당히 길 수 있다. 변압기에 필요한, 코일의 요구되는 길이가 와인딩 기계에서 허용되는 최대 길이보다 더 길다면, 해결책은 2 개의 개별적인 와인딩을 감고 이들을 개별적으로 주조 (cast) 한 후 2 개의 개별 주조 코일 (cast coil) 을 연결하는 것이다. 변압기는 상 (phase) 당 2 개의 개별적인 코일을 갖고, 각각 개별적으로 수지에서 주조되고 이들 개별적인 코일은 병렬로 또는 직렬로 연결될 수 있고 철 코어 주위에 위치될 수 있다.
서로 전기적으로 연결되는 2 개의 개별적인 코일을 갖는 것은 많은 단점을 갖는다.
- 2 개의 코일 사이의 연결 지점은 기계적으로 약하다. 변압기가 지진의 피해를 입는다면, 2 개의 개별적 코일 사이의 기계적 및 전기적 연결은 방해받을 것이다. 변압기의 진동은 2 개의 개별적 코일 사이의 연결 지점을 약하게 할 수 있고 이는 미래의 기계적 또는 전기적 연결 중단 문제를 야기할 수 있다. 변압기가 단락 된다면, 2 개의 코일 사이의 연결 지점은 전기적으로 가장 약한 지점이 된다.
- 기계적 디자인에 추가되는 복잡성이 개별적 코일의 고정 및 지지를 위해 필요하다.
변압기의 제조는 각각 철 코어에 연결되는 2 개의 개별적으로 주조되는 코일을 사용할 때 더 복잡하고 시간 소비적이다. 제 1 코일이 철 코어에 고정되어야만 하고 그 후 다른 코일은 제 1 코일의 정상부에 위치되고, 전기적 연결을 보장하고 2 개의 코일은 서로 고정되고 정착되어야만 한다.
본 발명의 하나의 목적은 상기 언급된 단점의 적어도 일부를 극복하는 긴 변압기를 제조하는 개선된 방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적은 청구항 제 1 항에 규정된 방법에 의해 달성된다.
본 방법에 따르면 2 개의 관형 내부 몰드 부분과 적어도 길이가 내부 몰드 부분의 길이의 합인 하나의 외부 몰드 부분을 포함하는 몰드가 사용된다.
본 방법은 제 1 내부 몰드 주위에 제 1 도체를 와인딩하고, 제 2 내부 몰드 주위에 제 2 도체를 와인딩하고, 제 1 내부 몰드 부분의 일 단부를 제 2 내부 몰드 부분의 일 단부에 결합시켜 몰드 부분 사이에 밀봉된 조인트를 형성하고, 제 1 및 제 2 도체를 전기적으로 연결하여 하나의 와인딩을 형성하고, 와인딩을 갖는 결합된 내부 몰드 부분을 외부 몰드에 위치시키고, 내부 및 외부 몰드 부분 사이에 와인딩이 에워싸이게 하고, 몰드 부분 사이에 둘러싸인 공간을 수지로 채우고 수지가 경화되게 하고, 외부 몰드 부분을 제거하는 것을 포함한다.
본 발명의 다른 실시형태에서, 와인딩을 갖는 결합된 내부 몰드 부분은 외부 몰드 (5) 및 결합된 내부 몰드 부분 (1', 1'') 사이의 용적을 둘러싸는 단부 부분 (6) 으로 또한 둘러싸인다.
본 발명의 다른 실시형태에서, 본 방법은 미리 정해진 시간 동안 미리 정해진 온도로 수지를 가열함으로써 상기 수지를 경화시키는 단계를 또한 포함한다.
본 발명의 다른 실시형태에서, 본 방법은 미리 정해진 시간 동안 미리 정해진 온도로 도체 및 에폭시를 저항식으로 가열하기 위해 코일에 DC 전류를 인가함으로써 수지를 가열하는 단계를 또한 포함한다.
본 발명의 다른 실시형태에서, 본 방법은 제 1 및 제 2 도체를 직렬로 연결하는 단계를 또한 포함한다.
본 발명의 다른 실시형태에서, 본 방법은 제 1 및 제 2 도체를 병렬로 연결하는 단계를 또한 포함한다.
본 발명의 다른 실시형태에서, 본 방법은 진공 챔버에 수평적 위치로 와인딩을 위치시키는 단계를 또한 포함하고 주조 수지는 개구 영역 (7) 을 통하여 외부 몰드로 유입된다.
본 발명은 큰 전력 또는 높은 전압의 분야에 사용되는 변압기를 위한 코일의 제조에 특히 적합하다.
건식 변압기 코일, 즉 수지에 끼워진 와인딩을 제조할 때, 와인딩의 길이는 와인딩 기계의 길이로 제한된다. 큰 전류 및/또는 큰 전압 (> 1㎸) 에 대하여, 변압기를 작동시키기 위해 상 당 하나보다 많은 코일을 필요로 한다. 상 당 2 개의 개별적 코일을 갖는 경우, 2 개의 와인딩 사이의 연결 지점은 약한 전기적 및 기계적 지점이다. 본 발명의 아이디어는 주조 이전에 와인딩을 연결하고 2 개의 와인딩을 하나의 통합 코일로서 주조하는 것이다. 이는 배경 기술에서 설명된 문제를 해결할 것이다.
2 개의 상호 연결된 와인딩을 포함하는 단일 주조 코일이 승인 또는 형식 인증을 더 용이하게 얻을 것이며 이는 활성 부분과 연결 지점이 수지 절연체 내부에 있기 때문이다.
2 개의 와인딩 사이의 연결 지점은 이제 기계적으로 강하게 되는데 이는 주조 통합 부분이기 때문이다. 이는 변압기 진동 또는 지진과 같은 큰 규모의 작용에 더 이상 민감하지 않다. 연결의 기계적 강도는 2 개의 개별적 코일 사이의 전기적 연결을 더 단단하게 한다. 추가적인 기계적 해결책이 2 개의 별개의 코일을 지지하고 고정하는데 필요하지 않고 변압기에 장착된 이들을 연결하는 문제가 해결된다.
코일과 코어의 조립은 더 용이한데 이는 2 개의 개별적 코일과 모든 다른 활성 부분이 수지에 둘러싸여 있는 것과 대조적으로 단지 하나의 코일이 철 코어의 하나의 통합 코일에 끼워 맞춤되어야 하기 때문이다.
와인딩의 도체는 도체, 예컨대 구리 또는 알루미늄이 교대로 있는 층과 층 또는 디스크 종류의 포맷의 종래의 와인딩 기계의 절연 테이프로부터 내부 몰드에 감겨진다.
도면은 본 명세서의 일부를 구성하고 본 발명에 대한 대표적인 실시형태를 포함하며, 이들은 다양한 형태로 실현될 수 있다.
도 1 은 와인딩 기계로 제조될 때의 와인딩을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2 는 본 방법의 실시형태에 따른, 조립 이전의 외부 몰드 부분과 와인딩을 나타내는 도면이다.
도 3 은 코일과 내부 몰드가 조립된 것을 나타내는 도면이다.
도 4 는 외부 몰드가 코일 주위에 조립된 것을 나타내는 도면이다.
도 5 는 2 개의 내부 몰드 사이의 누출 방지 조인트의 실시형태를 나타내는 도면이다.
여기에 바람직한 실시형태의 상세한 설명이 제공된다. 하지만, 본 발명은 다양한 형태로 실현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 여기 기재된 구체적인 설명은 제한으로서 해석되는 것이 아니라, 청구항에 대한 기본으로서 그리고 어떠한 적절한 상세한 시스템, 구조 또는 방식에 실제로 본 발명을 이용하기 위해 당업자를 교육하기 위한 대표적인 기본으로 해석되어야 한다.
도 1 은 와인딩 기계에서 제조될 때 보이는 와인딩 (1) 을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도체 (2) 는 내부 몰드 또는 맨드릴 (3) 주위에 감겨있다. 내부 몰드는 어떠한 지지 구조물 (4) 예컨대 크로스 빔에 의해 지지될 수 있다. 와인딩의 최대 길이는 L 이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 조립 이전의 와인딩 (1', 1'') 과 외부 몰드 (5) 를 나타내는 도면이다. 2 개의 와인딩 (1', 1'') 은 각각 도 1 에서와 같이 내부 몰드 (3) 주위에 감겨있다. 몰드는 내부 몰드의 단부에 배치되는 측면 판 또는 측면 몰드 (6) 를 또한 포함한다. 외부 몰드 (5) 는 하나의 부분이거나 또는 서로 결합된 다수의 부분을 포함할 수 있다.
도 3 은 와인딩 (1', 1'') 과 내부 몰드 (3) 가 조립되어 있는 것을 나타내는 도면이다. 내부 몰드가 서로 부착될 수 있고 2 개의 내부 몰드 사이의 조인트가 누출 방지인 것을 보장하는 고정물이 내부 몰드에 배치된다. 이러한 고정물은 H-형상의, 고온이며, 2 개의 내부 몰드 사이에 배치되는 고무 패킹 (예컨대 실리콘) 일 수 있다. 조인트는 테이프 (폴리머 및/또는 금속 예컨대 알루미늄) 및/또는 어떠한 다른 접착 재료에 의해 또한 밀봉될 수 있다. 조인트는 2 개의 내부 몰드 (3) 사이의 조인트의 내측에 타이트하게 배치되는 강철 링일 수 있다.
코일의 길이는 도 1 의 단일 와인딩의 길이 L 과 비교하여 2L 이다.
도 4 는 외부 몰드가 와인딩 주위에 조립되는 것을 나타내는 도면이다. 주조 몰드 조립체 (10) 는 진공 챔버에 수평 위치로 위치되고 주조 수지, 예컨대 에폭시 수지는 주조 수지로 몰드를 채우기 위해 외부 몰드 (5) 의 개구 영역 (7) 을 통하여 유입된다. 이러한 진공 주조 공정은 당업계에 잘 알려져 있다. 몰드 조립체 (10) 가 겔화 (gelling) 또는 경화 공정 동안 수평 또는 레벨이 유지되는 것이 바람직하다. 경화 공정이 완료된 이후, 외부 몰드 (5) 는 제거되고 감싸여 있는 긴 코일은 주조 몰드 조립체로부터 제거된다. 내부 몰드 (1', 1'') 는 제거되거나 또는 선택적으로 코일에 남겨질 수 있다. 몰드가 일회용이라면 이 몰드는 버려지고 이 몰드가 재사용 가능하다면 이 몰드는 세척되고 다시 사용된다. 수지 재료는 단지 수지일 수 있거나 또는 유리 섬유 또는 탄소 섬유 등과 같이 수지에 혼합된 섬유를 가질 수 있다. 내부 몰드와 도체 사이의 와인딩의 내부측 및/또는 와인딩의 외부 측에서, 몰드에 포함되는 것은 또한 마무리된 주조 코일의 통합 부분인, 유리 섬유 네트와 같은 섬유 네트 또는 매트의 층일 수 있다.
도 5 는 2 개의 내부 몰드 사이에 배치되는 H-형상 패킹으로서 2 개의 내부 몰드 (1', 1'') 사이의 조인트의 2 개의 가능한 실시형태를 나타내는 도면이다.
외부 몰드 (5) 는 통합된 돔 및 탭 (tap) 영역 (7) 으로 구성된다. 몰드 및 코일의 개방된 노출된 영역인, 탭 또는 돔 영역 (7) 은 감싸는 공정을 위해 에폭시 채움 위치에 상당히 적합하다. 이는 또한 어떠한 에폭시 수축을 위한 예비 영역의 기능을 한다.
주조 전에 당업계에 잘 알려진 것과 같이 수지 이형제가 몰드 부분에 도포된다. 몰드 부분은 보통 강철 시트를 포함한다.
몰드가 채워질 때 수지는 몰드 조립체를 미리 정해진 시간 동안 미리 정해진 온도에 노출시킴으로써 수지를 가열함으로써 경화되는 것이 가능하다. 가열에 의한 수지의 경화는 또한 에폭시 경화를 달성하기 위해 미리 정해진 시간 동안 미리 정해진 온도로 에폭시로 감싸여 있는 코일과 도체를 저항식으로 가열하기 위해 코일에 DC 전류를 인가함으로써 또한 달성될 수 있다.
도면에서 와인딩 및 코일은 원형으로 보이지만 당업자에게 본 방법은 타원 또는 다른 형상의 와인딩 및 코일에 동일하게 양호하게 작용한다는 것이 명백하다.
본 명세서가 2 개의 와인딩을 갖는 수지로 둘러싸인 코일의 제조 방법을 기재하고 있더라도, 당업자에게 본 방법은 2 개의 와인딩을 하나의 통합된 코일로 연결하고 주조하는 것으로만 제한되지 않는 것이 명백하다. 본 방법은 어떠한 디자인 또는 제조 이유에 대한 3 개 이상의 와인딩을 하나의 통합 코일로 연결하고 주조하는데 사용될 수 있다.
본 발명에 따라 제조된 코일은 변압기의 제조에 적합하다. 변압기는 철 코어 및 하나 이상의 코일을 포함한다.
본 발명이 바람직한 실시형태와 관련하여 설명되었지만, 본 발명의 범위를 상기의 특별한 형태로 제한하는 것으로 의도되지 않으며, 대조적으로, 첨부된 청구항에 의해 규정되는 것과 같은 본 발명의 범위와 의미에 포함되는 것과 같은 이러한 대안, 변경 및 동등물을 커버하는 것으로 의도된다.

Claims (8)

  1. 2 개의 관형 내부 몰드 부분 (1', 1'') 및 적어도 길이가 내부 몰드 부분의 길이의 합인 하나의 외부 몰드 부분 (5) 을 포함하는 몰드에 의해 수지로 둘러싸인 전도성 와인딩 (2) 을 포함하는 변압기 코일의 제조 방법으로서, 상기 방법은
    - 상기 제 1 내부 몰드 부분 주위에 제 1 도체를 와인딩하는 단계,
    - 상기 제 2 내부 몰드 부분 주위에 제 2 도체를 와인딩하는 단계,
    - 상기 제 1 내부 몰드 부분의 일 단부를 제 2 내부 몰드 부분의 일 단부에 결합하여 몰드 부분 사이에 밀봉된 조인트를 형성하는 단계,
    - 상기 제 1 및 제 2 도체를 전기적으로 연결하여 하나의 와인딩을 형성하는 단계,
    - 상기 와인딩을 갖는 결합된 내부 몰드 부분을 외부 몰드 부분에 배치하는 단계,
    - 상기 내부 및 외부 몰드 부분 사이에 와인딩이 둘러싸이는 단계,
    - 상기 몰드 부분 사이에 둘러싸인 공간에 수지를 채우는 단계,
    - 상기 수지를 경화되게 하는 단계, 및
    - 상기 외부 몰드 부분 (5) 을 제거하는 단계를 포함하는 변압기 코일의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 와인딩을 갖는 결합된 내부 몰드 부분은 외부 몰드 (5) 와 결합된 내부 몰드 부분 (1', 1'') 사이의 용적을 둘러싸는 단부 부분 (6) 에 또한 둘러싸이는 변압기 코일의 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 방법은
    미리 정해진 시간 동안 미리 정해진 온도로 상기 수지를 가열함으로써 수지를 경화시키는 단계를 포함하는 변압기 코일의 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 방법은
    미리 정해진 시간 동안 미리 정해진 온도로 상기 에폭시와 도체를 저항식으로 가열하기 위해 코일에 DC 전류를 인가함으로써 수지를 가열하는 단계를 포함하는 변압기 코일의 제조 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은
    상기 제 1 및 제 2 도체를 직렬로 연결하는 단계를 포함하는 변압기 코일의 제조 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은
    상기 제 1 및 제 2 도체를 병렬로 연결하는 단계를 포함하는 변압기 코일의 제조 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은
    상기 와인딩을 진공 챔버에 수평 위치로 위치시키고 주조 수지가 외부 몰드의 개구 영역 (7) 을 통하여 유입되는 단계를 포함하는 변압기 코일의 제조 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따라 제조되는 적어도 하나의 코일을 포함하는 변압기.
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