KR20180104785A - 전차용 에폭시 피뢰기 - Google Patents

전차용 에폭시 피뢰기 Download PDF

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KR20180104785A
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Abstract

본 발명은 직류 철도, 철도 차량, 송배전 선로 등에 사용되는 전차용 에폭시 피뢰기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하우징이 에폭시 재질로 형성되어 방수성능이 향상되고 이물질과 분진 부착시 세정이 용이하며 보호캡이 별도로 필요치 않고 내부에 가압성형판이 구비되어 저항소자와 내부전극 간의 접속을 안정적으로 보장하는 전차용 에폭시 피로기에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 다단으로 상하 적층된 저항소자; 상기 저항소자의 상측에 설치되고 내부전극을 포함한 상부모듈; 상기 저항소자의 하측에 설치되고 내부전극을 포함한 하부모듈; 상기 하우징의 성형시 상기 저항소자와 상부모듈의 사이, 상기 저항소자의 사이, 상기 저항소자의 하부모듈의 사이에 각각 삽입된 가압 적층 구조의 가압적층판; 및 상기 상부모듈과 저항소자 및 하부모듈의 외측에 상부모듈과 저항소자 및 하부모듈이 일정한 가압력으로 상하 가압된 상태에서 성형되어 상부모듈과 저항소자 및 하부모듈을 일체화시키는 에폭시 재질의 하우징;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전차용 에폭시 피뢰기를 기술적 요지로 한다.

Description

전차용 에폭시 피뢰기{Epoxy arreste for electric train}
본 발명은 직류 철도, 철도 차량, 송배전 선로 등에 사용되는 전차용 에폭시 피뢰기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하우징이 에폭시 재질로 형성되어 방수성능이 향상되고 이물질과 분진 부착시 세정이 용이하며 보호캡이 별도로 필요치 않고 내부에 가압성형판이 구비되어 저항소자와 내부전극 간의 접속을 안정적으로 보장하는 전차용 에폭시 피로기에 관한 것이다.
일반적으로 직류 피뢰기는 전력용 피뢰기와는 달리 사용상태가 가혹하여 정격 및 공칭방전 전류 특성이 다소 상이한 특성이 있다.
특히, 직류 피뢰기는 교류 피뢰기와 비교하여 높은 과전율을 보유해야 하는데, 이는 직류 급전방식의 특성상 전압은 비교적 낮지만 큰 전류가 흐르기 때문이다. 그리고 피뢰기에 상시 인가되는 전압파형의 왜형이 클 뿐 아니라 개폐서지의 발생빈도가 높은 점 등의 차이가 있다. 따라서 대부분의 직류 피뢰기는 높은 방전내량(에너지 흡수능력)이 요구된다.
그러나 직류 피뢰기에 사용되는 저항소자로 산화아연(ZnO) 소자에 의해서 전기적 특성은 만족시키더라도 실제 피뢰기 내부모듈 및 하우징 제작에 있어 산화아연 소자와 산화아연 소자의 사이, 산화아연 소자와 내부전극의 사이로 와인딩 수지인 에폭시 수지나 하우징을 위한 실리콘 고무 등의 절연물이 침투하게 된다면 이는 상당한 문제를 초래하게 된다.
도 1은 종래의 직류 피뢰기를 도시한 것으로, 직류 피뢰기는 직류 철도, 고속 열차 등에 사용되며 비용, 제조공정, 전기적, 기계적인 형상 등의 종합적인 평가를 거쳐 제조하게 된다.
이러한 직류 피뢰기는 상하 적층 구조를 가지고 비직선 저항소자인 산화아연 소자의 상측과 하측에 금속의 내부전극(4)이 설치된 내부모듈과, 내부모듈의 상단과 하단에 설치된 금속재질의 캡(1)과 베이스(6)과, 내부모듈의 외측에 설치된 자기 또는 폴리머 재질의 하우징(5)으로 구성된다.
상기 폴리머 하우징은 제작 설계가 용이하며 피뢰기 내부 보이드를 효과적으로 제어할 수 있는 장점이 있다. 상기 내부모듈은 FRP 절연통(2)에 삽입되거나 프리프레그에 의해 감싸지거나 실리콘 필름으로 감게 된다.
그러나 상기한 종래 직류 피뢰기의 구조는 각각의 부품(너클 전극과 산화아연 소자 사이, 산화아연 소자와 산화아연 소자 사이) 사이에 절연물이 침투하여 전류의 흐름을 방해하면서 부분적으로 접촉저항을 증가시키고 부분적으로 온도도 상승시킨다.
그리고 FRP 절연통의 경우 내부 압력해소를 효과적으로 배출하지 못하여 단락전류 발생시 피뢰기 소자의 파괴 및 비산을 유발시켜 그 위험성이 매우 크고, 실리콘 필름으로 감게 되는 경우 필름과 각각의 부품(산화아연 소자 또는 내부전극)에 공극이나 수분이 존재할 경우 피뢰기의 성능에 치명적인 손상을 가져오게 된다.
따라서 내부에 공극 및 수분이 존재하거나 각각의 부품 사이로 에폭시 수지 및 실리콘 고무의 침투가 쉽게 이루어지면서 피뢰기의 전기적 성능 저하를 가져오게 됨으로써 산화아연 소자에 편중된 전류 흐름을 유발시켜 피뢰기의 열 발생이 쉬우며 대전류 방전 특성이 급격히 저하되므로 피뢰기 열화의 주된 원인으로 나타나게 된다.
대한민국 등록특허공보 제10-0825113호, 2008.04.25.자 공고.
본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위해 발명된 것으로서, 내부모듈을 이루는 저항소자의 사이사이, 전극과 저항소자의 사이로 절연물이 침투되는 폐단을 효과적으로 차단하고 방압능력과 방수능력을 향상시켜 고신뢰성 및 안전성을 보장하는 전차용 에폭시 피뢰기를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전차용 에폭시 피뢰기는 다단으로 상하 적층된 저항소자; 상기 저항소자의 상측에 설치되고 내부전극을 포함한 상부모듈; 상기 저항소자의 하측에 설치되고 내부전극을 포함한 하부모듈; 상기 하우징의 성형시 상기 저항소자와 상부모듈의 사이, 상기 저항소자의 사이, 상기 저항소자의 하부모듈의 사이에 각각 삽입된 가압 적층 구조의 가압적층판; 및 상기 상부모듈과 저항소자 및 하부모듈의 외측에 상부모듈과 저항소자 및 하부모듈이 일정한 가압력으로 상하 가압된 상태에서 성형되어 상부모듈과 저항소자 및 하부모듈을 일체화시키는 에폭시 재질의 하우징;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성에 의한 본 발명에 따른 전차용 에폭시 피뢰기는 아래와 같이 효과들을 기대할 수 있다.
먼저, 저항소자와 내부전극을 감싸는 하우징을 절연물질인 에폭시 수지로 구성함에 따라 방압 능력이 향상되고 방수 능력이 우수하며 분진이나 이물질 부착시 세정이 용이한 효과가 있다.
그리고 저항소자의 사이사이 및 저항소자와 내부전극의 사이에 각각 가압적층판이 삽입 설치됨에 따라 상호 간의 전기적 접속을 확실하게 보장할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상부캡과 연결플랜지가 별도로 조립 설치되지 않으므로
도 1은 종래의 전차용 폴리머 피뢰기의 단면도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전차용 에폭시 피뢰기의 단면도.
도 3은 도 2의 가압적층판의 평면도.
도 4는 도 2의 가압적층판의 일측면도.
본 발명은 직류 철도, 철도 차량, 송배전 선로 등에 사용되는 전차용 에폭시 피뢰기에 관한 것이다.
특히, 본 발명에 따른 전차용 에폭시 피뢰기는 방압 특성이 향상되고 방수성능이 우수하며 세정 특성이 우수한 것이 큰 특징이다. 그리고 본 발명에 따른 전차용 에폭시 피뢰기는 확실한 전기적 접속을 보장한 것도 큰 특징이다.
이러한 특징은 저항소자와 내부전극을 감싸는 하우징이 에폭시 재질로 구성되고 저항소자의 사이사이 및 저항소자와 내부전극의 사이에 가압 적층된 가압적층판이 삽입된 구조에 의해 달성된다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전차용 에폭시 피뢰기를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전차용 에폭시 피뢰기(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 저항소자(10), 상부전극(20), 하부전극(30), 가압적층판(40) 및 하우징(50)으로 구성된다.
먼저, 상기 저항소자(10)는 산화아연으로 이루어진 소자(MOV)로서 복수 개가 상하 다단으로 적층된 구조이다.
다음으로, 상기 상부모듈(20)와 하부모듈(30)은 금속재질의 내부전극을 포함하고 저항소자(10)의 상부와 하부에 각각 설치된다.
이때 상부모듈(20)의 상부는 보호캡 형상으로 형성된다. 그리고 하부모듈(30)의 하부는 가장자리를 따라 연결공이 천공된 연결플랜지 형상으로 형성된다.
즉, 상부모듈(20)에는 상부캡이 일체로 형성된 구조이고, 하부모듈(30)에는 연결플랜지가 일체로 형성된 구조이다.
다음으로, 상기 가압적층판(40)은 저항소자(10)의 사이사이, 저항소자와 상부모듈(20)의 사이 및 저항소자(10)와 하부모듈(30)의 사이에 설치되어 저항소자(10) 간 및 저항소자(10)와 내부전극 간의 전기적 접속을 강화시킨다.
즉, 가압적층판(40)은 후술할 하우징(50)이 성형될 때 일정한 가압력 하에서 가압되면서 소정 변형되어 저항소자(10) 간 및 내부전극 간의 전기적 접속을 확실하게 한다.
이때 가압적층판(40)은 도 2 및 3에 도시된 바와 같이 일면 혹은 타면에 볼록하게 돌출된 볼록부(41)가 구비된다. 그리고 가압적층판(40)의 가장자리는 볼록부(41)가 없는 평면으로 형성된다. 또한, 가압적층판(40)은 저항소자(10)의 외경보다는 상대적으로 작은 외경을 가진다.
이러한 가압적층판(40)의 형태 및 외경은 가압력 하에서 후수할 하우징(50)이 성형될 때 전기적 접속을 더욱 확실하게 보장하면서 절연물질의 내부 침투를 확실하게 차단할 수 있도록 하기 위함이다.
한편, 가압적층판(40)은 알루미늄 재질의 라이너로 이루어진 복수 개의 단위가압판이 프레스 공정을 통해 일정한 압력으로 가압 형성되어 이루어진 것이다. 단, 가압적층판(40)은 상기 프레스 공정 후에는 후술할 하우징(50)의 성형시 소정 변형이 가능하도록 소성처리를 통한 연질화 공정을 거친 후 적용된다.
마지막으로, 상기 하우징(50)은 상부모듈(20)과 저항소자(10) 및 하부모듈(30)이 상하로 일정한 가압력으로 가압한 상태에서 상부모듈(20)과 저항소자(10) 및 하부모듈(30)의 외측에 성형되어 절연구조를 제공한다.
이때 하우징(50)은 에폭시 재질로 구성되는데, 상기 에폭시 재질은 상부모듈(20)과 저항소자(10) 및 하부모듈(30)과의 밀착성이 우수하여 용이하게 융착되고 가격이 상대적으로 저렴하고 무게도 가벼워 경량화도 가능하며 우수한 방압 및 방수 성능을 발휘하고 폴리머에 비하여 표면 거칠기 정도가 낮아 이물질 및 분진 부착시 세정이 용이한 특성을 가진다.
단, 상부모듈(20)과 저항소자(10) 및 하부모듈(30)을 상하로 가압할 때는 그 사이사이에 삽입된 가압적층판(40)의 소정 변형이 일어날 수 있도록 2~5㎏/㎠의 압력으로 가압하는 것이 바람직하다.
이때 상기 압력보다 낮은 압력으로 가압하면 가압적층판(40)의 소정 변형이 일어나지 않고 상기 압력보다 높은 압력으로 가압하면 가압적층판(40)의 볼록부(41)에도 불구하고 에폭시가 내부로 침투될 우려가 있으므로 상기 압력으로 가압하는 것이 가장 바람직하다.
한편, 상부모듈(20)과 저항소자(10) 및 하부모듈(30)을 효과적으로 상하 가압하기 위해서는 상부모듈(20)과 저항소자(10) 및 하부모듈(30)을 폴리필름으로 감싼 상태에서 유리섬유를 이용하여 일정형상으로 와인딩하는 것이 바람직하다.
상기한 실시예는 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야에 대한 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양하게 변형된 다른 실시예가 가능하다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위에는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 상기의 실시예뿐만 아니라 다양하게 변형된 다른 실시예가 포함되어야 한다.

Claims (8)

  1. 다단으로 상하 적층된 저항소자;
    상기 저항소자의 상측에 설치되고 내부전극을 포함한 상부모듈;
    상기 저항소자의 하측에 설치되고 내부전극을 포함한 하부모듈;
    상기 하우징의 성형시 상기 저항소자와 상부모듈의 사이, 상기 저항소자의 사이, 상기 저항소자의 하부모듈의 사이에 각각 삽입된 가압 적층 구조의 가압적층판; 및
    상기 상부모듈과 저항소자 및 하부모듈의 외측에 상부모듈과 저항소자 및 하부모듈이 일정한 가압력으로 상하 가압된 상태에서 성형되어 상부모듈과 저항소자 및 하부모듈을 일체화시키는 에폭시 재질의 하우징;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전차용 에폭시 피뢰기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가압적층판의 상면 혹은 하면에는
    전기적 접속을 강화하기 위해 돌출구조의 볼록부가 구비되는 것을 특징으로 하는 전차용 에폭시 피뢰기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가압적층판의 가장자리는
    평면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전차용 에폭시 피로기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가압적층판의 외경은
    상기 저항소자의 외경보다 작게 구성되는 것을 특징으로 하는 전차용 에폭시 피뢰기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 상부모듈의 상부는
    보호캡 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전차용 에폭시 피뢰기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 하부모듈의 하부는
    연결공이 상하로 천공된 연결플랜지 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전차용 에폭시 피뢰기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 가압적층판은
    복수 개의 단위가압판이 프레스 공정을 통해 상하로 가압 형성된 것으로, 상기 프레스 공정 후에는 소성처리를 통한 연질화 공정을 거치는 것을 특징으로 하는 전차용 에폭시 피뢰기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 상부모듈과 저항소자 및 하부모듈에 대한 가압은
    2~5㎏/㎠의 압력으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전차용 에폭시 피뢰기.
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