KR20120118456A - 냉각 시스템과, 변압기 냉각 시스템 - Google Patents

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Abstract

펌핑된 액상 다상 변압기 냉각 시스템은 변압기의 코어와 권선 사이에 배치되고, 코어와 권선으로부터 절연되며, 코어와 권선과 열 접촉하는 냉각 판/증발기를 이용한다. 상기 시스템은 콘덴서와 펌프를 구비하여, 냉각 판과 콘덴서를 통하여 다상 냉매를 이동시키고 펌프로 복귀시킨다.

Description

냉각 시스템과, 변압기 냉각 시스템{EMBEDDED COOLING OF WOUND ELECTRICAL COMPONENTS}
본 출원은 2009년 9월 24일자로 출원된 미국 가출원 61/245,320호의 출원일을 우선 일로 하며, 그 개시내용은 전체적으로 참고로 편입된다.
본 발명은 코어와, 상기 코어를 둘러싸는 권선을 갖는 전기 부품에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 코어와, 상기 코어를 둘러싸는 전기 부품을 냉각하기 위한 펌핑된 액체 다상 냉각 시스템(pumped liquid multiphase cooling system)에 관한 것이다.
변압기는 상이한 전압에서 작동하는 회로들 사이의 전력을 전달하는데 사용된다. 변압기의 단순한 모델은 공통의 자기 회로에 의해 결합된 2개의 절연된 전기 권선(1차 권선과, 2차 권선)으로 이루어진다. 교류 전압이 1차 권선에 인가되면, 교류 전류는 2차 권선에 연결된 부하로 흐를 것이다.
이것은 와이어의 온도가 증가함에 따라 제공된 와이어의 길이에 대한 저항이 증가되는 것으로 잘 알려져 있다. 와이어를 통한 전류 흐름은 소정 등급의 가열을 초래하여, 저항을 상승시키고 부하에 이용가능한 전압/전류를 낮춘다. 변압기와 같은 권취형 전기 부품에서, 이와 같은 가열 손실은 적절한 냉각으로 열 손실(IR2 손실로도 부름)을 최소화할 수 있다.
통상적으로, 변압기는 매우 크고 많은 양의 열을 발생시킨다. 변압기를 냉각하는 종래의 방법은 유체 냉각 또는 오일 내에 변압기를 침지시키는 것을 포함한다. 오일 침지에 의해 냉각된 변압기는 변압기를 냉각하는데 보다 효율적일 수 있으나, 오일 침지형 변압기는 가능한 오염을 통해 환경에 대한 위험에 놓여서, 변압기 오일 탱크에 대한 유지, 보수 또는 손상 동안에 유출된다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예는, 코어와, 상기 코어를 둘러싸는 권선을 갖는 전기 부품을 위한 냉각 시스템에 있어서, 상기 코어의 외부면에 인접하게 위치되는 냉각 판/증발기로서, 상기 냉각 핀이 상기 코어와 상기 권선 사이에 있고 상기 코어와 상기 권선으로부터 전기적으로 절연되도록 상기 권선에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸인 냉각 판/증발기; 상기 냉각 판/증발기에 부착된 유체 회로; 및 상기 유체 회로를 통해 흐르는 냉매로서, 상기 냉매는 액체로서 상기 냉각 판/증발기로 들어가고 액체와 기체의 조합으로서 상기 냉각 판/증발기로부터 배출되는 냉매를 포함하는 냉각 시스템을 제공한다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예는 코어와, 상기 코어를 둘러싸는 권선을 가지며, 열을 발생하는 변압기;상기 변압기의 상기 코어 및 상기 권선과 열 접촉하는 냉각 판/증발기로서, 상기 냉각 판/증발기는 상기 코어와 상기 권선으로부터 전기적으로 절연된 상기 냉각 판/증발기; 및 유체 도관을 통해 상기 냉각 판/증발기로 펌프에 의해 순환되는 유체로서, 상기 유체는 상기 변압기에 의해 발생되는 열에 의해 적어도 부분적으로 증발되어, 증기를 응축하는 콘덴서를 통해 증기를 형성하고, 단일의 액상을 형성하며, 상기 펌프로 되돌아가는 유체를 포함하는 변압기 냉각 시스템을 제공한다.
본 발명의 실시 예는 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세하게 기술될 것이다.
도 1은 전기 부품을 냉각하지 않고서 도시한 냉각 시스템의 개략도이다.
도 2는 서로 유체식으로 연결되며 전기 부품을 냉각하지 않고서 도시한 복수의 냉각 판/증발기를 갖는 냉각 시스템의 부분 사시도이다.
도 3은 변압기와 같은 전기 부품의 코어의 인접하게 배치되는 냉각 판/증발기와 함께 도시한, 도 2의 냉각 시스템의 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시한 코어와 상기 코어를 둘러싸는 권선 사이에 내장된, 도 2의 냉각 시스템의 사시도이다.
펌핑된 액체 다상 냉각 시스템(10)(pumped liquid multiphase cooling system)이 도 1에 도시되며, 유체 도관(50)에 의해 서로 연결된 냉각 판/증발기(20), 콘덴서(30) 및 펌프(40)를 포함한다. 2상 R134A 냉매와 같은 유체는 냉각 판/증발기(20)에 부착된 부품을 냉각하기 위해 시스템(10)을 통해 펌핑된다. 냉각 판/증발기(20)에서, 전기 부품에 의해 발생한 열은 유체로 전달되어, 유체를 부분적으로 증발시키게 한다. 그 다음, 유체는 콘덴서(20)로 이동하며, 유체 시스템(10)으로부터 열이 받아들여지지 않고 유체는 펌프(40)를 경유하여 냉각 판/증발기(20)로 복귀한다.
도 2를 참조하면, 냉각 시스템(10)은 회로(50)에 의해 형성된 유체 회로 내에 하나 이상의 냉각 판/증발기(20)를 포함할 수 있다. 도 3에 도시한 바와 같이, 냉각 판/증발기(20)는 (변압기와 같은) 권취형 전기 부품(60)의 코어(62)에 인접하게 배치된다. 전기 부품(60)의 권선(64)이 도 4에 도시되며, 냉각 판/증발기(20)는 코어(62)의 외부면에 인접하게 배치되며 냉각 판(20)이 코어(62)와 권선(64) 사이에 있도록 권선(64)에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸인다. 전기 절연 재료(미도시)는 코어와 냉각 판 사이 및 권선과 냉각 판 사이에 사용되어, 전기 단선을 방지한다.
작동 시에는, 펌프가 회로의 도관(50)을 통해 전기 부품(60)의 코어(62)와 권선(64) 사이의 냉각 판/증발기(20)로 액체 냉매를 강제한다. 전기 부품(60)으로부터의 열은 냉각 판(20) 내의 냉매로 전달된다. 충분한 열이 전달되면, 냉매는 비등점에 도달하여 적어도 부분적으로 증발한다. 그 다음, 냉매는 추가적인 열이 냉매로 전달되는 회로 내에 직렬로 배치되면 추가적인 냉각 판/증발기로 이동될 수 있다. 부분적으로 증발된 (2상) 냉매가 증발기(20)로부터 나오면, 냉매는 도관(50)을 통해 열이 냉매로 제거되는 콘덴서로 이동하여, 냉매는 액상으로 복귀하고 펌프로 복귀된다.
각각의 코어/권선은 코어의 외부면에 인접하게 배치되며 냉각 판이 코어와 권선 사이에 있도록 권선에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸인 각각의 냉각 판/증발기를 갖는 다수의 냉각 판을 구비할 수 있음이 고려된다.
본 발명의 원리, 실시예 및 작동이 본원에 상세하게 기술되었지만, 개시된 특정의 예시적인 형태에 제한되는 것으로 고려되지는 않는다. 이에 따라, 본원의 실시예에 대한 각종 변경이 본 발명의 사상 또는 범위로부터 벗어나지 않고서 이루어질 수 있음을 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위 및 내용은 첨부한 특허청구범위의 견지에서만 정의되어야 한다.
10: 다상 냉각 시스템
20: 냉각 판/증발기
30: 콘덴서
40: 펌프
50; 회로
60; 전기 부품
62: 코어
64: 권선

Claims (10)

  1. 코어와, 상기 코어를 둘러싸는 권선을 갖는 전기 부품을 위한 냉각 시스템에 있어서,
    상기 코어의 외부면에 인접하게 위치되는 냉각 판/증발기로서, 상기 냉각 판이 상기 코어와 상기 권선 사이에 있고 상기 코어와 상기 권선으로부터 전기적으로 절연되도록 상기 권선에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸인 냉각 판/증발기;
    상기 냉각 판/증발기에 부착된 유체 회로; 및
    상기 유체 회로를 통해 흐르는 냉매로서, 상기 냉매는 액체로서 상기 냉각 판/증발기로 들어가고 액체와 기체의 조합으로서 상기 냉각 판/증발기로부터 배출되는 냉매를 포함하는
    냉각 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    복수의 냉각 판/증발기를 더 포함하며,
    각각의 냉각 판/증발기는 상기 코어의 외부면에 인접하게 배치되며, 상기 냉각 판이 상기 코어와 상기 권선 사이에 있도록 상기 권선에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸인
    냉각 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    펌프를 더 포함하는 상기 냉각 판/증발기에는 상기 유체 회로가 부착된
    냉각 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    콘덴서를 더 포함하는 상기 냉각 판/증발기에 상기 유체 회로가 부착된
    냉각 시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 냉각 판/증발기는 상기 유체 회로 내에 직렬로 배치되는
    냉각 시스템.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 냉각 판/증발기는 상기 유체 회로 내에 병렬로 배치되는
    냉각 시스템.
  7. 변압기 냉각 시스템에 있어서,
    코어와, 상기 코어를 둘러싸는 권선을 가지며, 열을 발생하는 변압기;
    상기 변압기의 상기 코어 및 상기 권선과 열 접촉하는 냉각 판/증발기로서,상기 냉각 판/증발기는 상기 코어와 상기 권선으로부터 전기적으로 절연된 상기 냉각 판/증발기; 및
    유체 도관을 통해 상기 냉각 판/증발기로 펌프에 의해 순환되는 유체로서, 상기 유체는 상기 변압기에 의해 발생되는 열에 의해 적어도 부분적으로 증발되어, 상기 증기를 응축하는 콘덴서를 통해 증기를 형성하고, 단일의 액상을 형성하며, 상기 펌프로 되돌아가는 유체를 포함하는
    변압기 냉각 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    복수의 냉각 판/증발기를 더 포함하며,
    각각의 냉각 판/증발기는 복수의 변압기 중 하나 내에 배치되는
    변압기 냉각 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 냉각 판/증발기는 상기 유체 회로 내에 직렬로 배치되는
    변압기 냉각 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 냉각 판/증발기는 상기 유체 회로 내에 병렬로 배치되는
    변압기 냉각 시스템.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101977657B1 (ko) * 2019-04-05 2019-05-13 주식회사 신성이엔티 변압기 셀프 냉각 장치

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8368208B2 (en) 2010-10-01 2013-02-05 Raytheon Company Semiconductor cooling apparatus
BR112013021363B1 (pt) 2011-02-24 2020-11-03 Crane Electronics, Inc conversor de energia para emitir tensão de corrente contínua e método para emitir a mesma
DE102011082046A1 (de) * 2011-09-02 2013-03-07 Schmidhauser Ag Transformator und zugehöriges Herstellungsverfahren
US9888568B2 (en) 2012-02-08 2018-02-06 Crane Electronics, Inc. Multilayer electronics assembly and method for embedding electrical circuit components within a three dimensional module
US9472487B2 (en) 2012-04-02 2016-10-18 Raytheon Company Flexible electronic package integrated heat exchanger with cold plate and risers
US9553038B2 (en) 2012-04-02 2017-01-24 Raytheon Company Semiconductor cooling apparatus
US8928443B2 (en) * 2012-05-17 2015-01-06 Elwha Llc Electrical device with emergency cooling system
CN105097209B (zh) * 2014-04-25 2018-06-26 台达电子企业管理（上海）有限公司 磁性元件
US9831768B2 (en) 2014-07-17 2017-11-28 Crane Electronics, Inc. Dynamic maneuvering configuration for multiple control modes in a unified servo system
WO2016116204A1 (en) * 2015-01-23 2016-07-28 Abb Technology Ag Thermosyphon cooler for an electric device with inductance
US9230726B1 (en) * 2015-02-20 2016-01-05 Crane Electronics, Inc. Transformer-based power converters with 3D printed microchannel heat sink
US9160228B1 (en) 2015-02-26 2015-10-13 Crane Electronics, Inc. Integrated tri-state electromagnetic interference filter and line conditioning module
US9293999B1 (en) 2015-07-17 2016-03-22 Crane Electronics, Inc. Automatic enhanced self-driven synchronous rectification for power converters
US9780635B1 (en) 2016-06-10 2017-10-03 Crane Electronics, Inc. Dynamic sharing average current mode control for active-reset and self-driven synchronous rectification for power converters
TWI620210B (zh) * 2016-08-22 2018-04-01 致茂電子股份有限公司 嵌埋熱傳元件之變壓器
WO2018044813A1 (en) * 2016-08-31 2018-03-08 Nlight, Inc. Laser cooling system
US9742183B1 (en) 2016-12-09 2017-08-22 Crane Electronics, Inc. Proactively operational over-voltage protection circuit
US9735566B1 (en) 2016-12-12 2017-08-15 Crane Electronics, Inc. Proactively operational over-voltage protection circuit
US10366817B2 (en) * 2017-05-02 2019-07-30 General Electric Company Apparatus and method for passive cooling of electronic devices
US9979285B1 (en) 2017-10-17 2018-05-22 Crane Electronics, Inc. Radiation tolerant, analog latch peak current mode control for power converters
EP3718385B1 (en) * 2017-12-30 2024-08-21 Hitachi Energy Ltd System for sensor utilization in a transformer cooling circuit
US10784645B2 (en) 2018-03-12 2020-09-22 Nlight, Inc. Fiber laser having variably wound optical fiber
US10425080B1 (en) 2018-11-06 2019-09-24 Crane Electronics, Inc. Magnetic peak current mode control for radiation tolerant active driven synchronous power converters
DE102019008177A1 (de) * 2018-11-30 2020-06-04 Teco-Westinghouse Motor Company Hochfrequenz-mittelspannungsantrieb system für hochgeschwindigkeits maschinenanwendungen
US11258370B2 (en) 2018-11-30 2022-02-22 Teco-Westinghouse Motor Company High frequency medium voltage drive system for high speed machine applications
US20230142063A1 (en) * 2020-03-31 2023-05-11 General Electric Company Liquid/fluid cooling systems for high power-density (hpd) transformers
IT202100024977A1 (it) * 2021-09-29 2023-03-29 Tamura Magnetic Eng S R L Scambiatore di calore di macchina elettrica
US20230137863A1 (en) * 2021-10-28 2023-05-04 Ford Global Technologies, Llc Power inductor with internal cooling passages

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3244960A (en) * 1961-05-01 1966-04-05 United Electrodynamics Inc Electrical circuitry employing an isolation transformer
CH532307A (de) * 1971-05-19 1972-12-31 Bbc Brown Boveri & Cie Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von Aktivteilen für Transformatoren oder Drosseln mit elektrischen Wicklungen mit bandförmigem Isoliermaterial, sowie dessen Anwendung auf Hoch- und Höchstspannungs-Transformatoren oder Drosselspulen
JPS56162810A (en) * 1980-05-20 1981-12-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd Molded coil
JPS5717116A (en) * 1980-07-04 1982-01-28 Hitachi Ltd Resin molded coil
US4394635A (en) * 1981-04-16 1983-07-19 General Electric Company Method for determining dissolved gas concentrations in dielectric coolants
JPS60163412A (ja) * 1984-02-03 1985-08-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd トランス
JPS63224309A (ja) * 1987-03-13 1988-09-19 Toshiba Corp 箔巻変圧器
AU2002306161A1 (en) * 2001-06-12 2002-12-23 Liebert Corporation Single or dual buss thermal transfer system
CA2482483A1 (en) * 2003-09-26 2005-03-26 Thermal Form & Function Llc Use of graphite foam materials in pumped liquid, two phase cooling, cold plates
DE102004021107A1 (de) * 2004-04-29 2005-11-24 Bosch Rexroth Ag Flüssigkeitskühlung für Eisenkern und Wicklungspakete
US7212406B2 (en) * 2004-09-01 2007-05-01 Rockwell Automation Technologies, Inc. Cooling of electrical components with split-flow closed-end devices
GB2420913A (en) * 2004-12-03 2006-06-07 Bombardier Transp Gmbh Transformer assembly including a cooling arrangement
US7893804B2 (en) * 2007-06-27 2011-02-22 Rockwell Automation Technologies, Inc. Electric coil and core cooling method and apparatus
DE102008004342B3 (de) * 2008-01-09 2009-07-30 Mdexx Gmbh Anordnung mit mindestens einer elektrischen Wicklung
US8125304B2 (en) * 2008-09-30 2012-02-28 Rockwell Automation Technologies, Inc. Power electronic module with an improved choke and methods of making same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101977657B1 (ko) * 2019-04-05 2019-05-13 주식회사 신성이엔티 변압기 셀프 냉각 장치

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011038184A1 (en) 2011-03-31
US20120268227A1 (en) 2012-10-25

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