KR20140071830A - 방열 몰드 변압기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 방열 몰드 변압기에 관한 것으로, 코일의 측면에 다수 개로 형성되며, 소정의 깊이를 가지는 방열홈 및 상기 다수 개의 방열홈에 각각 삽입고정되며, 상기 코일에서 발생되는 열을 방출하는 방열핀을 포함한다. 이러한 방열 몰드 변압기는 방열핀을 형성하여, 코일의 표면적을 넓혀 코일에서 발생되는 열을 효과적으로 냉각시킬 수 있고, 코일의 내부에 냉각수를 흐르게 함으로써, 코일을 냉각시킬 수 있으며, 송풍장치를 형성함으로써, 코일에서 발생되는 열을 빠르게 외부로 배출되도록 할 수 있다.

Description

방열 몰드 변압기{MOLD TRANSFORMER HAVING HEAT SINK}
본 발명은 방열 몰드 변압기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 몰드 변압기 내부 도체에 전기가 흐를 때 발생되는 열을 효과적으로 방출할 수 있는 방열 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 제10-2003-0016741호는 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.
한국공개실용신안 제20-2012-0003664호는 냉각덕트를 사용하여 저압권선의 온도를 하강시켜 냉각되도록 하는 몰드변압기에 관한 것으로, 수평방향의 상,하부 수평바(bar) 사이에 구비된 적어도 하나 이상의 수직방향의 레그를 포함하는 코어, 상기 레그의 주변을 감싸는 저압코일, 상기 저압코일의 외주부를 감싸는 고압코일 및 상기 수평바와 저압코일 사이에 장착되어 상기 레그와 저압코일 사이에 외부공기를 유입시키는 냉각덕트를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. 개시된 기술에 따르면, 절연체를 사용하여 상부의 단면적이 하부의 단면적보다 크도록 한 냉각 덕트를 코어의 하부에 장착하여, 압력 차이에 의해 몰드 변압기가 냉각되도록 하는 효과가 있다.
그런데, 기존의 몰드 변압기는 변압기 코일에 고전류가 흐를 때 많은 열이 발생하였는데, 이를 냉각수만을 이용하여 식혔기 때문에 열방출이 효과적이지 못한 문제점이 있었다.
한국공개특허 제10-2003-0016741호 한국공개실용신안 제20-2012-0003664호
본 발명의 일 실시예는 코일의 측면에 일정한 간격으로 방열핀을 형성함으로써, 코일의 표면적을 넓혀, 코일에서 발생되는 열을 냉각하도록 하는 방열 몰드 변압기를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 코일의 내부에 냉각수를 흐르도록 하여, 코일에서 발생되는 열을 냉각하도록 하는 방열 몰드 변압기를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 송풍장치를 형성함으로써, 코일에서 발생되는 열을 냉각하도록 하는 방열 몰드 변압기를 제공하고자 한다.
실시예들 중에서, 방열 몰드 변압기는 코일의 측면에 다수 개로 형성되며, 소정의 깊이를 가지는 방열홈 및 상기 다수 개의 방열홈에 각각 삽입 고정되며, 상기 코일에서 발생되는 열을 방출하는 방열핀을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 방열홈은 다수 개가 일정한 간격을 두고 일렬로 배치되어 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 방열홈은 다수 개가 일정한 간격을 두고 서로 어긋나게 배치되어 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 방열핀은 소정의 길이를 가지는 바 형태를 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 코일에 송풍을 해주어 상기 코일의 온도를 낮추는 송풍장치를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 방열 몰드 변압기는 코일의 측면에 일정한 간격으로 방열핀을 형성함으로써, 코일의 표면적을 넓혀 코일에서 발생되는 열을 효과적으로 냉각시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 방열 몰드 변압기는 코일의 내부에 냉각수를 흐르게 함으로써, 코일에서 발생되는 열을 물을 이용하여 빠르게 냉각시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 방열 몰드 변압기는 송풍장치를 형성함으로써, 코일에서 발생되는 열을 빠르게 외부로 배출하도록 하여 코일을 냉각시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방열 몰드 변압기의 구성을 설명하는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방열 몰드 변압기에 있는 코일을 설명하는 사시도이다.
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 방열 몰드 변압기의 구성을 설명하는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방열 몰드 변압기에 있는 코일을 설명하는 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 방열 몰드 변압기(100)는 지지부재(110)에 감겨지는 코일(120)을 포함하며, 방열홈(121) 및 방열핀(122)를 포함한다.
여기서, 지지부재(110)는 변압기를 구성하는 용수철 형태의 수냉식 방열부재(220)가 형태를 유지하도록 지지하는 기능을 수행하며, 밑면에서 수직으로 돌출되는 형태를 가지고, 방열부재(220)가 용수철 형태를 유지하도록 하여, 방열 몰드 변압기(100)가 전압을 변화시키도록 한다.
지지부재(110)는 방열부재(220)의 무게를 견딜 수 있도록 견고하고 단단한 재질(예를 들어, 철재 등)로 형성하며, 방열부재(220)의 높이가 높을수록, 방열 몰드 변압기(100)의 코일(120)에서 발생되는 열을 더 빠르게 냉각시킬 수 있다.
여기서, 방열부재(220)는 내부에 냉각 유체를 흘려서 열을 식힐 수 있는 구조를 가지며, 이를 통해 코일(120)에서 발생한 열이 코일 내부의 냉각수로 전달되고, 해당 냉각수의 온도는 고온에서 저온으로 변화되고, 저온이 된 냉각수는 다시 코일(120)로 흘러, 전체 코일(120)의 온도가 내려간다.
펌프(210)는 코일(120)로부터 배출된 고온의 냉각수를 끌어낼 수 있도록 동력을 제공하는 역할을 하며, 펌프(210)가 끌어낼 수 있는 힘이 크면 클수록, 코일(120)로부터 배출되는 냉각수의 흐름이 빨라지게 되며, 그로 인해 전체 코일(120)이 더욱 빠르게 냉각될 수 있다.
코일(120)은 방열 몰드 변압기(100)에서, 지지부재(110)를 용수철 모양으로 감듯이 덮은 다음, 높은 전류를 흐르도록 하는 역할을 수행하며, 다수 개의 지지부재(110)의 맨 하단에서부터 맨 상단까지 계속하여 감아져 올라가는 방식으로 형성된다.
코일(120)의 재질은 열전도율이 좋은 재질(예를 들어, 구리 등)이 사용되며, 굵기에 따라 혹은 재질에 따라 흐르는 전류의 전압이 달라질 수 있다.
일 실시예에서, 코일(120)은 발열이 있더라도 쉽게 끊어지지 않도록 굵기를 굵게 하여 만들어 지는데, 만약 코일(120)에 대용량의 전류가 흐르는 경우, 전류와 코일(120) 내부에 있는 저항의 마찰열로 인해 코일(120)이 녹아 끊어질 수도 있기 때문에, 코일(120)은 일정 크기 이상의 두께를 가지도록 형성해 준다.
방열홈(121)은 코일(120)의 측면을 따라 일정한 간격으로 다수 개 형성되며, 코일(120)의 측면에서 내부방향으로 소정의 깊이만큼 파이는 듯한 형상을 하며, 해당 방열홈(121)에는 방열핀(122)가 삽입된다.
일 실시예에서, 코일(120)은 열이 많이 발생하는 핫스팟이 존재할 수 있기 때문에, 해당 핫스팟에는 방열홈(121)을 더욱 많이 형성할 수 있다.
여기서, 핫스팟은 코일(120)에 전류가 흐를 경우에 열이 발생되는 지점으로, 코일(120)을 구성하는 재질인 구리에 저항성분이 포함되어 있기 때문에, 전류가 해당 저항성분과 부딪히면서 마찰열이 발생하는 것이다.
또한, 방열홈(121)은 방열핀(122)의 굵기와 같은 직경을 가지도록 형성될 수 있는데, 방열홈(121)의 직경이 방열핀(122)의 굵기보다 클 경우, 방열핀(122)이 삽입되어도 고정되지 못하고 빠지게 된다.
일 실시예에서, 방열홈(121)은 코일(120)의 측면을 따라 일정한 간격으로 다수 개가 일렬로 배치된다. 이때, 방열홈(121)에는 방열핀(122)이 각각 삽입되어 고정될 수 있다.
일 실시예에서, 방열홈(121)은 코일(120)의 측면을 따라 일정한 간격으로 다수 개가 엇갈리게 배치될 수 있는데, 이때도 방열홈(121)에는 방열핀(122)이 각각 삽입되어 고정될 수 있다.
이러한 배치방법은 방열핀(122)의 전방에서 부는 바람에 의해, 모든 방열핀(122)이 냉각된다.
방열핀(122)은 방열홈(121)에 각각 삽입되어 고정되며, 이에 따라 코일(120)의 측면에는 공기가 통하는 공기냉각통로가 형성되고, 해당 공기냉각통로로 인해 코일(120)에서 발생되는 열을 외부로 더 빠르게 방출하여 전체 코일(120)의 온도를 낮출 수 있다.
이를 위해, 방열핀(122)의 재질은 열전도율이 좋은 재질(예를 들어, 구리, 금, 순은, 텅스텐, 알루미늄 등)이 해당될 수 있다.
일 실시예에서, 방열핀(122)의 몸체 형상은 원형 바의 형상을 할 수도 있고, 또는 방열핀(122)의 몸체 형상은 외부에서 불어오는 공기와의 마찰을 고려하여 원형 방가 아닌 소정의 평면적을 가지는 바의 형상을 할 수 도 있다.
일 실시예에서, 방열 몰드 변압기(100)는 더욱 효과적으로 열을 식힐 수 있도록 송풍장치(230)를 더 포함할 수 있다.
송풍장치(230)는 방열 몰드 변압기(100)와 인접한 위치에 형성되며, 송풍을 하여 코일(120)에서 생성되는 열을 빠르게 냉각시키는 역할을 수행할 수 있으며, 종류로는 터보송풍기, 프로펠러송풍기 등이 해당될 수 있다.
아래에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 방열 몰드 변압기의 설치 및 동작을 보다 상세히 살펴본다.
먼저, 다수 개의 지지부재(110)를 수직방향으로 일정한 간격을 두고 원형으로 설치한 다음, 해당 지지부재(110)의 맨 하단부 코일(120)의 한쪽 끝을 고정한 다음, 원형의 지지부재(110)를 따라 코일(120)을 감아 올려준다.
코일(120)의 맨 하단부 말단은 펌프(210)과 연결되고, 지지부재(110)의 맨 상단부에 위치한 코일(120)의 말단은 방열부재(220)과 연결된다.
코일(120)의 측면에는 일정한 간격으로 방열홈(121)이 형성되고, 해당 방열홈(121)에는 방열핀(122)이 삽입된다. 이때, 삽입되는 방열핀(122)은 방열 몰드 변압기(100)의 내부를 향하도록 설치된다.
방열 몰드 변압기(100)에 인접한 거리에는 송풍장치(230)가 설치 되고, 방열 몰드 변압기(100)의 코일(120)에 전류가 흐르면서 열이 발생하면, 코일(120)의 내부에 형성된 홀을 통해 저온의 냉각수가 흐르게 된다.
저온의 냉각수는 전체 코일(120)을 거치면서 고온의 냉각수로 변하고, 펌프(210)에서는 해당 고온의 냉각수를 뽑아내서 방열부재(220)를 통과시켜 냉각시킨다.
방열부재(220)를 통해 냉각된 저온의 냉각수는 다시 코일(120)의 말단부로 유입되고, 이러한 순환동작에 의해 방열 몰드 변압기(100)의 코일(120) 온도를 식힐 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 방열 몰드 변압기 110 : 지지부재
120 : 코일 121 : 방열홈
122 : 방열핀 210 : 펌프
220 : 방열부재 230 : 송풍장치

Claims (5)

  1. 내부에 홀을 형성하여 해당 홀을 통해 냉각수가 흐르고, 특정한 높이를 가지는 원형 틀에 감겨지는 코일을 포함하는 방열 몰드 변압기에 있어서,
    상기 코일의 측면에 다수 개로 형성되며, 소정의 깊이를 가지는 방열홈; 및
    상기 다수 개의 방열홈에 각각 삽입고정되며, 상기 코일에서 발생되는 열을 방출하는 방열핀을 포함하는 방열 몰드 변압기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 방열홈은
    다수 개가 일정한 간격을 두고 일렬로 배치되어 형성되는 것을 특징으로 하는 방열핀을 포함하는 방열 몰드 변압기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 방열홈은
    다수 개가 일정한 간격을 두고 서로 어긋나게 배치되어 형성되는 것을 특징으로 하는 방열 몰드 변압기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 방열핀은
    소정의 길이를 가지는 바 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 방열 몰드 변압기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 코일에 송풍을 해주어 상기 코일의 온도를 낮추는 송풍장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방열 몰드 변압기.
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