KR20140055603A - 수냉식 몰드 변압기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수냉식 몰드 변압기에 관한 것으로, 밑면에서 수직으로 돌출되는 코일 지지 부재와 상기 코일 지지 부재의 하단에서 상단까지 계속하여 감기고 그 내부에 냉각 유체를 흘려서 열을 식힐 수 있는 수냉식 코일 부재를 포함하는 코일부 및 상기 수냉식 코일 부재의 제1 단과 연결되고 상기 제1 단에서 상기 냉각 유체를 끌어내는 펌프와 상기 펌프 및 상기 수냉식 코일 부재의 제2 단과 연결되고 상기 끌어낸 냉각 유체를 절곡시켜서 냉각하는 방열 부재를 포함하는 냉각부를 포함한다.
이러한 수냉식 몰드 변압기는 고전류의 흐름에 의해 발생한 고온의 열을 냉각부를 통해 방출할 수 있다. 이를 통해, 수냉식 몰드 변압기는 전압변환 과정 중 변압기 오작동 및 전력사고 발생의 위험을 낮출 수 있다.

Description

수냉식 몰드 변압기{WATER COOLING TYPE MOLD TRANSFORMER}

본 발명은 수냉식 몰드 변압기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 변압기 코일에 냉각 유체를 흘릴 수 있는 수냉식 구조를 형성하여, 전기가 흐를 때 코일에 발생하는 열을 쉽게 방출시킬 수 있는 수냉식 몰드 변압기에 관한 것이다.

일반적으로, 변압기는 전자기유도현상을 이용하여 교류의 전압이나 전류의 값을 변화시키는 장치를 말한다. 철심의 양쪽에 각각 코일을 감은 후, 한쪽에는 전원을 연결하고 다른 한쪽에는 검류계를 연결한다. 전원을 연결한 코일에 전류가 흐르면 코일과 철심에 자기장이 형성된다. 전원에서 공급되는 전류가 시간에 따라 변한다면 자기장의 크기 또한 같이 변한다. 그리고 철심을 통해 자기장이 전달되어 반대편 코일을 통과하는 자기장의 세기도 시간에 따라 변한다. 반대편 코일에는 전자기유도로 유도기전력이 생기고 유도전류가 흘러 검류계의 바늘이 움직인다. 만약 교류전원이라면 반대편 코일에도 교류전류가 유도된다. 몰드 변압기는 권선 부분을 에폭시수지로 굳혀 절연한 건식 변압기로, 바니스함침 타입의 H종 건식변압기에 비하여 내습성이 있다. 절연방식으로는 철형에 의한 주형 타입, 철형이 없는 프리프레그 타입이 있다.

한국공개특허 제 10-2003-0016741호는 몰드 변압기에 관한 것으로, 자로 형성을 위한 철심과, 그 철심에 동심 배치되는 고압권선(1차권선) 및 저압권선(2차권선)과, 상기 고압권선 (1차권선) 및 저압권선(2차권선)을 감싸도록 몰딩된 수지물을 구비한다. 상기 고압권선(1차권선)과 저압권선(2차권선)을 일체로 몰딩 제작하고, 그 몰딩물의 고압권선(1차권선)과 저압권선(2차권선) 사이에는 냉각용의 에어 덕트를 형성한다. 특히 상기 에어 덕트는 2중 또는 3중 에어 덕트 구조로 형성한다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 기존의 고압권선과 저압권선이 공간적으로 완전히 분리되어 있는 방식에서 탈피하여 고압권선과 저압권선을 일체로 몰딩 제작함으로써 변압기의 소형화를 도모할 수 있고, 고압권선과 저압권선 부분의 에어 덕트 구조를 2중 및 3중 에어 덕트 구조로 형성함으로써 냉각 성능을 한층 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

그러나, 이러한 몰드 변압기는 변압기 코일에 고전류가 흐를 때 발생하는 고온의 열로 인하여, 변압기 오작동 및 전력사고 발생의 위험을 가질 수 있다. 따라서, 몰드 변압기는 코일에서 발생하는 열을 방출시킬 필요가 있다.

한국공개특허 제 10-2003-0016741호

본 발명의 일 실시예는 몰드 변압기의 권선을 형성하는 코일 내부에, 냉각 유체를 흘릴 수 있는 수냉식 코일 부재를 포함하는 수냉식 몰드 변압기를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예는 몰드 변압기 내에서 흐르는 냉각 유체를 교체, 보충하여 냉각 유체의 유실을 방지할 수 있는 수냉식 몰드 변압기를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예는 몰드 변압기 내에서 흐르는 냉각 유체를 보다 효율적으로 냉각시킬 수 있도록 입체적 구조를 가지는 방열 부재를 포함하는 수냉식 몰드 변압기를 제공하고자 한다.

실시예들 중에서, 수냉식 몰드 변압기는 밑면에서 수직으로 돌출되는 코일 지지 부재와 상기 코일 지지 부재의 하단에서 상단까지 계속하여 감기고 그 내부에 냉각 유체를 흘려서 열을 식힐 수 있는 수냉식 코일 부재를 포함하는 코일부 및 상기 수냉식 코일 부재의 제1 단과 연결되고 상기 제1 단에서 상기 냉각 유체를 끌어내는 펌프와 상기 펌프 및 상기 수냉식 코일 부재의 제2 단과 연결되고 상기 끌어낸 냉각 유체를 절곡시켜서 냉각하는 방열 부재를 포함하는 냉각부를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 펌프는 상기 냉각 유체를 교체할 수 있는 유체 교체용 탭 부재를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 방열 부재는 상기 제1 단에서부터 상기 제2 단까지 상기 냉각 유체를 식힐 수 있도록 입체적으로 절곡되는 것을 특징으로 할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 수냉식 코일 부재와 상기 방열 부재는 서로 다른 재질로서 접합되고, 상기 수냉식 코일 부재는 도체에 해당하며 상기 방열 부재는 부도체에 해당하는 것을 특징으로 할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 방열 부재는 방열 프레임, 상기 방열 프레임에 장착되고 상기 제2 단 인근에 위치된 냉각팬 및 상기 방열 프레임에 형성되고 상기 제1 단 인근에 위치된 적어도 하나의 통풍홀을 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 수냉식 코일 부재의 두께는 4 mm ~ 7 mm 에 해당하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 수냉식 몰드 변압기는 코일 내부에 냉각 유체를 흘려서 코일에서 발생하는 고온의 열을 방출하고 변압기 오작동 및 전력사고 발생을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 수냉식 몰드 변압기는, 수냉식 코일 내부 유체를 교환, 보충하여 코일의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수냉식 몰드 변압기를 설명하는 블럭도이다.
도 2는 도 1에 있는 수냉식 몰드 변압기를 실제 형태를 기반으로 설명하는 도면이다.
도 3은 도 2에 있는 수냉식 코일 부재를 설명하는 상세도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수냉식 몰드 변압기를 설명하는 블럭도이다.

도 1을 참조하면, 수냉식 몰드 변압기(100)는 코일부(110) 및 냉각부(120)를 포함한다.

코일부(110)는 수냉식 몰드 변압기(100)에서, 코일을 용수철 모양으로 감고 고전류를 흘려서 전압을 변환한다. 일 실시예에서, 코일은 원형의 구리 재질로 형성될 수 있고, 수냉식 몰드 변압기(100)의 맨 하단에서부터 맨 상단까지 계속하여 특정 원형 틀에 감는 방식으로 구현될 수 있다.

냉각부(120)는 코일부(110)에서 연결되어 코일부(110)에서 유입되는 냉각 유체의 열을 방출할 수 있다.

상기에서, 코일부(110)에서 고전류 흐름에 의해 발생한 열이 수냉식 코일 내부에 냉각 유체로 전달되고, 냉각부(120)에서는 상기의 냉각 유체를 전달받아 열을 방출시킨 후 이를 다시 코일부(110)에 전달하는 역할을 한다.

도 2는 도 1에 있는 수냉식 몰드 변압기(100)를 실제 형태를 기반으로 설명하는 도면이다.

코일 지지 부재(210)는 변압기를 구성하는 용수철 형태의 수냉식 코일 부재(220)가 형태를 유지하도록 지지하는 기능을 하는 지지대이다. 밑면에서 수직으로 돌출되는 형태를 가지며, 수냉식 코일 부재(220)가 용수철 모양의 형태를 유지하도록 하여 몰드 변압기의 기본 기능인 전압 변화를 가능하게 한다.

수냉식 코일 부재(220)는 그 내부에 냉각 유체를 흘려서 열을 식힐 수 있는 수냉식 구조를 포함한다. 종래의 몰드 변압기가 코일 내부에 구리 등의 재질로 빈틈없이 채우는 형태인 것과 달리, 본 발명의 수냉식 코일 부재(220)는 내부에 냉각 유체를 흘릴 수 있는 구조를 가지고 있다. 이를 통해, 코일에서 발생한 열이 코일 내부의 냉각 유체로 전달되고, 상기 냉각 유체는 냉각부(120)를 통해 저온으로 변화되고, 저온이 된 유체는 다시 코일부(110)로 흘러, 전체 코일부(110)의 온도가 내려간다.

펌프(230)는 코일부(110)에서 전달된 고온의 유체를 냉각부(120)로 끌어내는 역할을 한다. 코일부(110)의 수냉식 코일 부재(210)의 제1 단에서 전달된 고온의 유체가 방열 부재(240)을 통과하여 냉각되고, 이를 다시 코일부(110)의 수냉식 코일 부재(210)의 제2 단으로 전달하기 위해서는 냉각 유체 상승을 위한 동력이 필요하다. 펌프는 상기의 냉각 유체 상승을 위한 동력을 제공한다.

상기 펌프(230)는 일 실시예에서, 코일 부재(220) 내부의 냉각 유체를 교체, 보충하기 위한 유체 교체용 탭 부재 더 포함할 수 있다. 수냉식 몰드 변압기의 사용에 따라 내부 유체를 보다 냉각 성능이 뛰어난 유체로 변경할 필요성이 있거나, 냉각 유체 추가를 통해 냉각 효능을 향상시킬 필요가 있는 경우에는 유체 교체용 탭 부재를 통해 이를 실시할 수 있다.

방열 부재(240)는 코일부(110)와 펌프(230)을 통과한 고열의 유체를 저온의 유체로 바꾸어, 이를 다시 코일부(110)로 전달한다. 방열 부재(240)는 열방출을 최대화하기 위해서 단면적을 극대화할 필요가 있고, 절곡시킨 형태를 하고 있다.

상기 방열 부재(240)는 일 실시예에서, 그 형태를 입체적으로 절곡하여 상기 냉각 유체의 온도를 효율적으로 낮추도록 할 수 있다. 방열 부재(240)에서 열을 효율적으로 발산하기 위해서는 방열 부재의 면적을 최대화할 필요가 있다. 이를 구현하는 방식으로 S자형 절곡 형태, 용수철 모양의 절곡 형태 등 다양한 방식을 고려할 수 있다.

또 다른 일 실시예에서, 수냉식 코일 부재(220)와 상기 방열 부재(240)는 서로 다른 재질로 접합되고, 상기 수냉식 코일 부재(220)는 도체에 해당하며 상기 방열 부재(240)는 부도체에 해당하도록 할 수 있다.

또한, 상기 방열 부재(240)은 일 실시 예에서, 추가 냉각용 부재를 포함할 수 있다. 추가 냉각용 부재는 방열 프레임, 냉각팬, 통풍홀로 구성할 수 있다. 추가 냉각용 부재를 부가하여, 방열 부재(240)의 방열 효율을 극대화 할 수 있다

상기 방열 프레임은 방열 부재(240)의 전부 또는 일부를 포함하여 둘러싼 형태이다. 상기 방열 프레임은 냉각팬과 통풍홀을 지지하여 고정하는 역할을 한다.

상기 냉각팬은 코일부(110)의 제2 단 인근에 위치한다. 냉각팬은 상기 방열 프레임 외부의 공기를 방열 프레임 내부로 끌어들이는 역할을 한다. 냉각팬은 본 발명의 실시 방식이나 장소에 따라 그 크기와 종류를 선택할 수 있다.

상기 통풍홀은 코일부(110)의 제1 단 인근에 위치한다. 통풍홀은 냉각팬을 통해 유입된 공기를 배출하는 역할을 한다. 통풍홀은 적어도 하나 이상이 존재하며, 본 발명의 실시 방식이나 장소에 따라 그 크기와 갯수를 선택할 수 있다.

도 3은 도 2에 있는 수냉식 코일 부재(220)를 설명하는 상세도이다.

수냉식 코일 부재(220)는 그 내부에 냉각 유체가 흐를 수 있도록 원형의 홀을 포함하는 구조이다. 상기 수냉식 코일 부재(220)는 코일이 전달하는 전류의 크기와 그에 따라 발생하는 열의 정도에 따라 코일 외벽의 두께와 코일 내부 홀의 크기를 변경하여 구현할 수 있다.

상기 수냉식 코일 부재(220)의 두께는 4mm ~ 7mm에 해당하도록 할 수 있다. 수냉식 코일 부재(220)가 상기 범위 범위 내에서 있는 경우, 고전류에 의해 발생하는 열에 대한 방출 효율과 코일의 전류 전달 효율을 최적화할 수 있다.

상기에서는 본 출원의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100: 수냉식 몰드 변압기 블럭도
110: 코일부
120: 냉각부
200: 수냉식 몰드 변압기
210: 코일 지지 부재
220: 수냉식 코일 부재
230: 펌프
240: 방열 부재

Claims (6)

1. 밑면에서 수직으로 돌출되는 코일 지지 부재와 상기 코일 지지 부재의 하단에서 상단까지 계속하여 감기고 그 내부에 냉각 유체를 흘려서 열을 식힐 수 있는 수냉식 코일 부재를 포함하는 코일부; 및
   상기 수냉식 코일 부재의 제1 단과 연결되고 상기 제1 단에서 상기 냉각 유체를 끌어내는 펌프와 상기 펌프 및 상기 수냉식 코일 부재의 제2 단과 연결되고 상기 끌어낸 냉각 유체를 절곡시켜서 냉각하는 방열 부재를 포함하는 냉각부를 포함하는 수냉식 몰드 변압기.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 펌프는
   상기 냉각 유체를 교체할 수 있는 유체 교체용 탭 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 수냉식 몰드 변압기.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 방열 부재는
   상기 제1 단에서부터 상기 제2 단까지 상기 냉각 유체를 식힐 수 있도록 입체적으로 절곡되는 것을 특징으로 하는 수냉식 몰드 변압기.
   
4. 제1항에 있어서, 상기 수냉식 코일 부재와 상기 방열 부재는
   서로 다른 재질로서 접합되고, 상기 수냉식 코일 부재는 도체에 해당하며 상기 방열 부재는 부도체에 해당하는 것을 특징으로 하는 수냉식 몰드 변압기.
   
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방열 부재는
   방열 프레임;
   상기 방열 프레임에 장착되고 상기 제2 단 인근에 위치된 냉각팬; 및
   상기 방열 프레임에 형성되고 상기 제1 단 인근에 위치된 적어도 하나의 통풍홀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수냉식 몰드 변압기.
   
6. 제1항에 있어서, 상기 수냉식 코일 부재의 두께는
   4 mm ~ 7 mm 에 해당하는 것을 특징으로 하는 수냉식 몰드 변압기.

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