KR20220144955A - 유입식 고주파 변압기 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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KR20220144955A
KR20220144955A KR1020210051482A KR20210051482A KR20220144955A KR 20220144955 A KR20220144955 A KR 20220144955A KR 1020210051482 A KR1020210051482 A KR 1020210051482A KR 20210051482 A KR20210051482 A KR 20210051482A KR 20220144955 A KR20220144955 A KR 20220144955A
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이윤선
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엘에스일렉트릭(주)
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Abstract

본 발명은 유입식 고주파 변압기 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 유입식 고주파 변압기는 변압기 본체; 상기 변압기 본체를 수용하며, 내부에 절연유가 충진된 외함(housing); 및 상기 변압기 본체로부터 도출된 리츠선에 형성되고, 상기 리츠선을 외부 도선과 전기적으로 연결하는 부싱(bushing)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

유입식 고주파 변압기 및 이의 제조 방법{Oil-immersed high frequency transformer and its manufacturing method}
본 발명은 몰딩형 고주파 변압기를 유입식으로 하면서 고주파 변압기를 좀 더 컨팩트하게 설계 및 제작하고, 고주파 변압기의 구성요소 중 필수적인 외함에 대하여 부싱을 통해 내부와 외부를 연결하고, 이러한 부싱이 배전급에서 사용될 때 누유와 절연에 문제가 없도록 하며, 고주파에서 사용될 때 큰 손실을 야기하지 않도록 하는, 유입식 고주파 변압기 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
최근 신재생 에너지와 연계가 가능한 차세대 전력망이 출현하면서 직류 배전 및 EV와 관련된 인프라 사업에 대규모 투자가 이루어지고 있다. 이에 따라 앞으로의 송배전 시스템에서는 전력기기가 능동적으로 전압 및 전류 제어, 고조파 억제, 전압 강하 보상 등을 하는 것이 요구되고 있다.
따라서 향후 전력 시스템에 필수 요소인 전력변환장치(PCS)는 송배전급에서 사용될 수 있도록 직렬로 연결되는 Multi-port 구조의 Solid-State Transformer(SST) Topology로 연구가 활발히 진행되고 있다.
변압기는 발전소 등에서 송전된 초고압의 전압을 현장에서 사용할 수 있는 전압으로 전환하는 장치이다. 변압기는 전력 전송에 있어 핵심적인 역할을 한다. 변압기는 내부 구조에 따라 내철형과 외철형, 권철심형으로 구분한다. 또는, 변압기는 냉각 방식에 따라 건식 자냉식, 건식 풍냉식, 유입 자냉식, 유입 풍냉식, 유입 수냉식, 송유 자냉식, 송유 풍냉식, 송유 수냉식 등으로 구분할 수 있다. 이외에도 상수나 용량, 극성 등에 의해 구분하기도 한다.
이중 유입식 변압기는 철심과 권선을 탱크 내에 넣어 절연유로 냉각하는 방식이다. 절연유를 공기로 냉각하는 경우, 유입식 변압기는 오일 펌프나 송풍기의 유무에 의해 종류가 구분될 수 있다. 특히 절연형 컨버터의 핵심 부품인 고주파 변압기는 컨버터의 효율과 크기에 지배적인 역할을 하므로, 컨버터의 고효율화 및 소형화를 위해서는 고주파 변압기 연구가 선행이 되어야 한다. 또한 배전 계통의 23kV급 절연이 고려된 고주파 변압기의 설계기술 개발이 미흡하여 이와 관련된 연구의 필요성이 대두되고 있다.
이에 따라 고주파 변압기의 절연 성능을 강화시키면서 절연성을 줄이거나, 절연유를 사용하여 기존 건식 및 에폭시 몰딩 절연 방법보다 절연성을 줄이는 모델의 개발이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 몰딩형 고주파 변압기를 유입식으로 하면서 고주파 변압기를 좀 더 컨팩트하게 설계 및 제작하고, 고주파 변압기의 구성요소 중 필수적인 외함에 대하여 부싱을 통해 내부와 외부를 연결하고, 이러한 부싱이 배전급에서 사용될 때 누유와 절연에 문제가 없도록 하며, 고주파에서 사용될 때 큰 손실을 야기하지 않도록 하는, 유입식 고주파 변압기 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 유입식 고주파 변압기는, 변압기 본체; 상기 변압기 본체를 수용하며, 내부에 절연유가 충진된 외함(housing); 및 상기 변압기 본체로부터 도출된 리츠선에 형성되고, 상기 리츠선을 외부 도선과 전기적으로 연결하는 부싱(bushing)을 포함할 수 있다.
상기 변압기 본체는, 다수의 절연 배리어가 구비되고 철심 코어의 중앙각을 중심으로 구비된 프레스보드; 상기 프레스보드의 표면에 권선되는 코일; 및 상기 코일을 보호하는 가드(Guard)를 포함할 수 있다.
상기 프레스보드는 n 개(n은 2 이상의 자연수)의 상기 절연 배리어를 구비하여 n+1 개의 섹션으로 나뉠 수 있다.
n=2인 경우 상부 섹션, 가운데 섹션 및 하부 섹션으로 나뉘고, 나뉘는 3 개의 섹션에 1차 코일, 2차 코일, 및 3차 코일이 각각 임의로 권선될 수 있다.
상기 부싱은, 에폭시 재질이고, 리츠선(Litz-Wire)이 도체로 사용될 수 있다.
상기 부싱은, 배전급에 사용될 때, 부싱웰, 부싱 인서트 및 접속재가 일체로 구성될 수 있다.
상기 부싱은 기중연면거리가 350 mm 이상으로 형성될 수 있다.
상기 철심 코어의 포화자속밀도는 0.35T 이내일 수 있다.
상기 외함의 외부에 구비되며, 상기 외함의 내부에 충진된 절연유가 상기 외함의 외부에서 냉각된 후 상기 외함의 내부로 재유입되는 흐름을 따라 유통되기 위한 유로가 내부에 형성되고 상기 유로를 통해 유통되는 절연유의 열을 방출시키는 방열핀이 외부에 설치되는 방열유닛; 및 상기 외함과 상기 방열유닛 중 적어도 어느 하나에 설치되어 절연유로부터 상기 외함 또는 상기 방열유닛을 통해 방출되는 열을 이용하여 전기를 생성하는 발전유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 방열유닛은, 상기 방열핀을 통과하는 공기 흐름을 발생시키는 냉각팬을 더 포함할 수 있다.
상기 발전유닛은, 상기 방열핀과 상기 냉각팬 사이에 배치되어 상기 방열핀에 결합되는 열전소자(Thermoelectric module)를 포함하고, 상기 열전소자는, 상기 방열핀과 상기 냉각팬 사이에 배치되는 저온금속판과, 상기 저온금속판과 상기 방열핀 사이에 배치되어 상기 방열핀에 접촉되는 고온금속판, 및 상기 고온금속판과 상기 저온금속판 사이에 배치되는 P형반도체부 및 N형반도체부를 포함하고, 상기 저온금속판의 외측에는, 방열부가 구비되어 상기 저온금속판과 연결되고, 상기 방열부는 복수개의 방열핀을 포함할 수 있다.
한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 유입식 고주파 변압기 제조 방법은, (a) 변압기 본체가 외함에 수용되는 단계; (b) 상기 변압기 본체로부터 도출되는 리츠선을 감싸도록 부싱(bushing)이 형성되는 단계; (c) 상기 부싱이 상기 외함의 내부와 외부 경계에 위치하여 플렌지로 고정되는 단계; (d) 상기 부싱의 리츠선이 외부 도선과 전기적으로 연결되는 단계; 및 (e) 상기 외함의 내부에 절연유가 충진되는 단계를 포함할 수 있다.
상기 (b) 단계에서 상기 변압기 본체의 리츠선이 금형의 중앙에 위치하고 에폭시를 함침하여 상기 부싱이 형성되고, 상기 (b) 단계에서 상기 부싱은 기중연면거리가 350 mm 이상으로 형성될 수 있다.
상기 (e) 단계에서 상기 절연유의 절연파괴 최소 전압기준은 I2.5mm당 70kV일 수 있다.
상기 변압기 본체는, 다수의 절연 배리어가 구비되고 철심 코어의 중앙각을 중심으로 구비된 프레스보드; 및 상기 프레스보드의 표면에 권선되는 코일;을 포함하고, 상기 철심 코어의 포화자속밀도는 0.35T 이내이고, 상기 철심 코어는 단면적 Ac(Core cross-sectional area)와 상기 권선이 감기는 단면적 Wa(Window area)의 곱인 Ap(Area Product) 보다 큰 값을 가질 수 있다.
상기 Ap 는 다음 수학식에 따라 산출될 수 있다.
Figure pat00001
여기서, P는 용량, Bm은 최대자속밀도, k는 권선이 감기는 면적(Window area)의 이용률, J는 전류밀도, fsw는 스위칭 주파수를 나타낸다.
본 발명에 따른 유입식 고주파 변압기는 절연성능을 강화시키면서 기존 건식 및 에폭시 몰딩 절연 방법보다 절연 거리를 줄이는 모델을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 유입식 고주파 변압기는 기존 몰딩형 고주파 변압기를 유입식으로 하면서 고주파 변압기를 좀 더 컨팩트하게 설계 및 제작 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 유입식 고주파 변압기는 부싱이 배전급에서 사용될 때 누유와 절연에 문제가 없으며, 고주파에서 사용될 때 큰 손실을 야기하지 않는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 유입식 고주파 변압기는 부싱의 도체를 리츠선(Litz-Wire)을 사용함으로써 고주파에 의한 손실을 크게 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 유입식 고주파 변압기는 절연거리를 획기적으로 줄일 수 있어 고주파 변압기의 전체 크기를 더 작게 설계할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 유입식 고주파 변압기는 권선 고정 및 지지 구조물을 절연유에서 절연성능이 향상되는 프레스보드로 만들어 구조물의 크기 및 배치가 자유로워 플라스틱 보빈보다 더 쉽게 제작할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 유입식 고주파 변압기는 절연유의 대류 현상과 알루미늄 외함에 의해 열 방출에 효과적이여서 열 방출에 취약한 에폭시보다 고주파 변압기의 성능향상에 크게 기여할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 유입식 고주파 변압기는 부싱으로 내유성을 확보하고, 외함과의 조립에 문제가 없으며, 고주파 대역에서 사용하여도 손실이 크게 발생하지 않고, 22.9kV급 기중절연 내력을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 유입식 고주파 변압기는 권선고정 및 지지에 플라스틱 재질의 보빈 대신 프레스보드를 사용함으로써 권선 구조물의 설계 및 배치에 자유로운 장점이 있어 절연 보강작업이 쉬운 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 유입식 고주파 변압기는 부싱에 의해 고주파에 의한 손실을 줄일 수 있으며, 전체 크기를 줄일 수 있어 해당 고주파 변압기가 들어가는 전력전자 시스템의 사이즈를 줄이는 목표가 달성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 유입식 고주파 변압기는 여러 제품으로 구성되는 고주파 변압기와 전력전자 시스템의 연결부가 하나의 제품으로 구성되어 제작 또한 간소화가 가능하다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 유입식 고주파 변압기는 유동 손실을 저감해 냉각 효율을 향상시키는 효과가 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유입식 고주파 변압기의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 변압기 본체의 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유입식 고주파 변압기의 외관 형상 및 내부 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 부싱의 구조를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 부싱을 고주파 변압기에 적용한 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 유입식 고주파 변압기의 추가적인 구성을 나타낸 구성도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 유입식 고주파 변압기 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.
또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유입식 고주파 변압기의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유입식 고주파 변압기(100)는, 변압기 본체(110), 외함(housing, 120) 및 부싱(bushing, 130)을 포함한다.
변압기 본체(110)는, 도 2에 도시된 바와 같이 철심(112), 코일(114), 프레스보드(pressboard, 116) 및 가드(Guard, 118)를 포함할 수 있다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 변압기 본체의 구조를 나타낸 도면이다. 프레스보드(116)는 다수의 절연 배리어(50)가 구비되고, 철심(112)의 중앙각을 중심으로 변압기 본체(110)에 구비된다. 코일(114)은 프레스보드(116)의 표면에 권선되며, 1차 코일(114a), 2차 코일(114b) 및 3차 코일(114c)을 포함한다.
프레스보드(116)는 n 개(n은 2 이상의 자연수)의 절연 배리어(50)를 구비하여 n+1 개의 섹션으로 나뉠 수 있다. 예를 들면, n=2인 경우 나뉘는 3 개의 섹션 중 가운데 섹션에 1차 코일(114a)이 권선되고, 상부 섹션에 2차 코일(114b)이 권선되며, 하부 섹션에 3차 코일(114c)이 권선될 수 있다.
프레스보드(116)는 이에 한정되지 않고, n=2인 경우 나뉘는 3 개의 섹션 중 가운데 섹션에 1차 코일이 권선되고 상부 및 하부 섹션에 2차 코일이 권선되거나, 가운데 섹션에 2차 코일이 권선되고 상부 및 하부 섹션에 1차 코일이 권선될 수 있다.
가드(118)는 코일(114)을 보호할 수 있다.
한편, 도 1에서, 외함(120)은 변압기 본체(110)를 수용하며, 내부에 절연유가 충진될 수 있다.
부싱(130)은 변압기 본체(110)로부터 도출된 리츠선(Litz-Wire, 132)에 형성되고, 리츠선(132)을 외부 도선과 전기적으로 연결한다.
부싱(130)은, 에폭시 재질이고, 리츠선(132)이 도체로 사용될 수 있다.
부싱(130)은, 배전급에 사용될 때, 부싱웰, 부싱 인서트 및 접속재가 일체로 구성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유입식 고주파 변압기의 외관 형상 및 내부 구조를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유입식 고주파 변압기(100)에서, 외함(120)은 변압기 본체(110)를 수용한다.
외함(120)의 내부에는 변압기 본체(110) 및 각종 구성품들을 절연 및 냉각하는 절연유가 충진된다. 외함(120)은 예를 들어, 냉연 강판으로 만들어질 수 있다.
외함(120)은 내부 압력이나 수송 및 제반 충격에 의해 변형이 생기지 않을 정도의 기계적 강도를 고려해 만들어질 수 있다.
본 발명의 실시예에서 외함(120)은 변압기 본체(110)에서 발생되는 열이 보다 쉽게 방출될 수 있도록 알루미늄 재질로 구성할 수 있다.
철심(112)은 코어(core)라고도 하며, 자기 회로를 형성하는 구성이다. 철심(112)은 예를 들어 에이징(aging, 경년 변화)이 없는 고투자율의 전기 강판(방향성 규소강판)을 절연 적층해 형성될 수 있다. 철심(112)은 필요한 만큼 적층된 후 상하단이 프레스보드(116)에 의해 지지되어 변압기 본체(110) 내에 설치된다.
코일(114)은 선형의 도체를 고리 모양으로 감아 구성한다. 코일(114)은 전압을 변화시킬 수 있도록 소정의 권선 비를 갖는다. 코일(114)은 구리나 알루미늄 등과 같이 전도성이 좋은 선재를 절연성 재료로 피복해 원통형이나 나사선형으로 감아 만들어진다. 이렇게 고리 모양으로 감긴 한 층을 '턴(turn)'이라고 한다. 복수의 턴 사이에 일정 간격으로 절연체가 삽입된다.
전술한 변압기 본체(110)는 외함(120)에 수용되어 절연유에 의해 냉각 및 절연된다. 즉, 절연유는 변압기 본체(110)의 사이 사이에 공급되어 변압기 본체(110)를 냉각 및 절연한다. 절연유는 외함(120)의 외부에 구비된 방열팬에서 냉각된 후 외함(120)의 내부로 공급된다.
프레스보드(116)는 플라스틱 재질의 보빈 대신에 사용되어, 코일(114)을 고정 및 지지한다. 이는 권선 구조물의 설계 및 배치에 자유로운 장점이 있어 절연 보강 작업이 쉬운 장점을 지닌다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 유입식 고주파 변압기(100)에서 부싱(130)이 배전급에 사용될 때, 부싱(130)은 부싱웰, 부싱 인서트 및 접속재로 구성될 수 있다. 예를 들면, 부싱(130)은 부싱웰, 부싱 인서트 및 접속재가 일체로 구성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 부싱의 구조를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 부싱(130)은, 필요한 절연거리와 전계가 몰리지 않게 뾰족한 모서리를 제거하는 것을 고려하여 금형을 제작하고, 이 금형의 가운데 리츠선(132)을 넣고 에폭시(134)를 굳히는 과정으로 제작된다.
이때 리츠선(132)의 여러가닥 사이에 에폭시(134)가 함침되게 하며, 외함(120)의 내부와 외부 경계 부위에는 외함(120)과 조립성을 고려하여 플렌지로 고정할 수 있는 부위를 미리 설계한다.
본 발명의 실시예에 따른 부싱(130)은, 외함(120)의 내부에 100 mm 이내로 위치하고, 외함(120)의 외부에 300 mm 이내의 길이를 갖도록 위치할 수 있으며, 외함 외부 기중연면거리는 350 mm 이상이 되도록 형성할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 부싱(130)은, 에폭시(134)로 리츠선(132)을 감싸도록 형성할 때, 원형 형상의 날개들이 복수 개로 형성되도록 하며, 기준 연면 거리를 더 확장하고자 할 경우에 날개 길이와 개수를 늘려 금형 설계에 미리 반영하도록 한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 부싱을 고주파 변압기에 적용한 예를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 부싱(130)은, 유입식 고주파 변압기(100)에 적용할 때, 외함(120)의 내벽과 외벽에 리츠선(132)이 통과할 수 있는 관통 구멍을 형성하고, 변압기 본체(110)로부터 도출된 리츠선(132)이 관통 구멍을 통하여 외함(120)의 외부로 돌출되도록 한다.
외함(120)의 외부로 돌출된 리츠선(132)을 금형의 가운데에 위치시키고, 에폭시(134)를 함침하여 부싱(130)을 형성시키는 것이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 유입식 고주파 변압기의 추가적인 구성을 나타낸 구성도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유입식 고주파 변압기(100)는, 전술한 변압기 본체(110)와, 외함(120), 부싱(130) 이외에 방열유닛(140)과 발전유닛(150)을 더 포함할 수 있다.
방열유닛(140)은, 외함(120)의 외부에 구비된다. 방열유닛(140)은 열전도성이 높은 금속 재질로 이루어진 용기 형태로 형성될 수 있으며, 이러한 방열유닛(140)의 내부에는 외함(120)의 내부에 충진된 절연유가 외함(120)의 외부에서 냉각된 후 외함(120)의 내부로 재유입되는 흐름을 따라 유통되기 위한 유로(141)가 형성된다.
그리고 방열유닛(140)의 외부에는, 유로(141)를 통해 유통되는 절연유의 열을 방출시키기 위한 방열핀(143)이 방열유닛(140)의 외부로 돌출된 형태로 설치된다.
외함(120)의 내부에 충진된 절연유는, 고압권선인 1차권선과 저압권선인 2차권선 사이에서의 전기적 절연을 담당하는 동시에, 변압기 본체(110)의 작동 과정에서 발생된 열이 절연유의 대류 작용을 통해서 외함(120)의 외부로 발산되도록 함으로써 변압기 본체(110)가 정상 온도를 유지하도록 하는 역할을 수행한다.
이에 따르면, 변압기 본체(110)의 작동 과정에서 외함(120)의 내부에서 발생된 열이 절연유로 전달되어 절연유의 온도가 상승되고, 이와 같이 온도가 상승된 절연유는 외함(120)과 연결된 방열유닛(140)의 유로(141)를 따라 외함(120)의 외부로 이동된다.
이와 같이 외함(120)의 외부로 이동된 절연유는, 방열유닛(140)의 내부에 형성된 유로(141)를 따라 이동하는 동안 방열유닛(140)의 외부로 열을 방출하면서 온도가 저하된다.
이때 방열유닛(140)의 외부에 돌출 설치된 방열핀(143)은 방열유닛(140)과 외부 공기와의 접촉 면적을 증가시킴으로써 절연유를 통해 방열유닛(140)으로 전달된 열의 방출을 촉진시키며, 방열유닛(140)의 내부를 유통되는 동안 냉각된 절연유는 외함(120)의 내부로 재유입되어 외함(120) 내부의 온도를 낮춤으로써 변압기 본체(110)가 정상 온도를 유지하도록 하는 역할을 수행하게 된다.
아울러 방열유닛(140)은, 냉각팬(145)과 펌프(147) 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
냉각팬(145)은 방열유닛(140)의 외부에 설치되어 방열핀(143)을 통과하는 공기 흐름을 발생시키는 형태로 마련되며, 펌프(147)는 방열유닛(140)의 내부에 형성된 유로(141)와 연결되도록 설치되는 형태로 마련된다.
냉각팬(145)은 방열핀(143)을 통과하는 공기 흐름을 발생시킴으로써 방열핀(143) 및 이를 구비하는 방열유닛(140)의 열 전달 성능을 향상시키는 작용을 하며, 펌프(147)는 유로(141)를 통해 유통되는 절연유의 유속을 증가시킴으로써 열 방출을 위한 절연유의 순환이 원활하게 이루어질 수 있도록 하는 역할을 한다.
본 실시예에서는, 방열유닛(140)에 냉각팬(145)과 펌프(147) 모두가 구비되는 것으로 예시된다.
발전유닛(150)은, 외함(120)과 방열유닛(140) 중 적어도 어느 하나에 설치되며, 절연유로부터 외함(120) 또는 방열유닛(140)을 통해 방출되는 열을 이용하여 전기를 생산하도록 마련된다.
이러한 발전유닛(150)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 외함(120; 도 1 참조)의 외벽 또는 방열핀(143)에 결합되는 열전소자(Thermoelectric module; 151) 및 외함(120)의 외벽 또는 방열핀(143)에 도포 또는 부착되는 접촉열 전도재(Thermal Interface Material; 153)를 포함하여 이루어질 수 있다.
본 실시예에서는 외함(120)과 방열유닛(140) 모두에 발전유닛(150)이 설치되는 것으로 예시되나 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 외함(120)과 방열유닛(140) 중 어느 하나에만 발전유닛(150)이 설치될 수도 있다.
이하에서는, 방열유닛(140)에 설치되는 발전유닛(150)을 예로 들어 설명한다.
본 실시예에 따르면, 발전유닛(150)은 열전소자(151)가 방열핀(143)에 결합된 형태로 마련된다.
열전소자(151)는, P형반도체부(151a)와 N형반도체부(151b)를 하나의 쌍으로 하는 것으로, 온도차에 따른 제백효과(Seebeck effect)에 의해 전류를 생성할 수 있다.
P형반도체부(151a)와 N형반도체부(151b)는 각각 상호 이격되어 있으며, P형반도체부(151a)와 N형반도체부(151b)를 하나의 단위셀로 하여 하나의 단위셀로 열전소자(151)가 구성될 수도 있고, 복수개의 단위셀이 조합된 형태로 열전소자(151)가 구성될 수도 있다.
P형반도체부(151a)와 N형반도체부(151b)는, 방열핀(143)에 직접 접촉되지 않고, P형반도체부(151a)와 N형반도체부(151b)의 일측을 전기적으로 연결하는 고온 금속판(151c)을 매개로 하여 방열핀(143)에 접촉된다.
그리고 P형반도체부(151a)와 N형반도체부(151b) 각각의 타측에는 저온 금속판(151d)이 각각 연결된다. 하나의 단위셀을 구성하는 두 반도체부(151a, 151b)는 저온 금속판(151d)에 의해 서로 연결되지 않으며, 열전소자(151)가 복수개의 단위셀이 조합된 형태인 경우에는 저온 금속판(151d)은 인접한 두 단위셀의 P형반도체부(151a)와 N형반도체부(151b)를 서로 연결한다.
이와 같은 구성을 갖도록 구비되는 열전소자(151)에 따르면, 방열핀(143)에 접촉되는 고온 금속판(151c)이 방열핀(143)을 통해 전달되는 열에 의해 온도가 상승하여 고온 금속판(151c)과 저온 금속판(151d) 간의 온도차가 발생되며, 이와 같이 발생된 온도차에 의해 열전소자(151)에서 전류가 생성된다.
즉 열전소자(151)는, 방열핀(143)을 통해 전달되는 열에 의해 온도가 상승하는 고온 금속판(151c)과 상대적으로 온도가 낮은 저온 금속판(151d) 간에 발생되는 온도차를 이용하여 전기를 생성할 수 있다.
이때 저온 금속판(151d)의 외측에는 저온 금속판(151d)의 온도를 더욱 낮추기 위하여 복수 개의 방열핀(미도시)이 마련된 방열부(151e)가 구비될 수 있으며, 이로써 고온 금속판(151c)과 저온 금속판(151d) 간의 온도차가 커져 열전소자(151)의 전기 생성이 더욱 효과적으로 이루어질 수 있다.
상기와 같이 마련되는 열전소자(151)와 방열핀(143) 간의 결합은, 접촉열 전도재(153)를 매개로 이루어질 수 있다.
접촉열 전도재(153)는 서로 다른 물체인 열전소자(151)와 방열핀(143)이 접촉됨에 따라 발생되는 접촉열 저항을 낮추면서 열전소자(151)를 방열핀(143)에 결합시키기 위해 마련되는 것으로서, 방열그리스, 방열시트, 방열패드, 열전도성 접착제, 상변화물질(Phase Change Material; PCM) 등과 같이 다양한 형태로 구비되어 열전소자(151)와 방열핀(143) 사이에 구비될 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 접촉열 전도재(153)가 열전도성 접착제 형태로 마련되는 것으로 예시된다.
이러한 접촉열 전도재(153)는 방열핀(143)의 외벽에 도포 또는 부착되는 형태로 제공되고, 이와 같이 도포 또는 부착된 접촉열 전도재(153)에 열전소자(151)의 고온 금속판(151c)이 접착됨으로써 열전소자(151)가 접촉열 전도재(153)를 매개로 방열핀(143)에 부착될 수 있다.
이와 같이 접촉열 전도재(153)에 의해 이루어지는 방열핀(143)과 열전소자(151)의 결합 구조에 따르면, 방열핀(143)과 열전소자(151) 간의 접촉열 저항이 감소되어 방열핀(143)으로부터 열전소자(151)로의 열전달 효율이 증가되고, 이로써 고온 금속판(151c)과 저온 금속판(151d) 간의 온도차가 증가되어 열전소자(151)의 전기 생성이 더욱 효과적으로 이루어질 수 있게 된다.
도시되지는 않았지만, 열전소자(151)가 외함(120)의 외벽에 설치되는 경우, 접촉열 전도재(153)는 외함(120)의 외벽에 도포 또는 부착되는 형태로 제공되고, 이와 같이 도포 또는 부착된 접촉열 전도재(153)에 열전소자(151)의 고온 금속판(151c)이 접착됨으로써 열전소자(151)가 접촉열 전도재(153)를 매개로 외함(120)의 외벽에 부착될 수 있다.
그리고 이와 같이 외함(120)의 외벽에 설치되는 열전소자(151)는, 외함(120)의 외벽을 통해 전달되는 열에 의해 온도가 상승된 고온 금속판(151c)과 저온 금속판(151d) 간의 온도차에 의해 전기를 생성할 수 있다.
상기와 같이 전기를 생성하는 발전유닛(150)은, 냉각팬(145)과 펌프(147) 중 적어도 어느 하나와 전기적으로 연결될 수 있다.
즉 발전유닛(150)은, 열전소자(151)의 저온금속판(151d)과 냉각팬(145)을 연결하는 전선(a)을 매개로 냉각팬(145)과 전기적으로 연결될 수도 있고, 저온 금속판(151d)과 펌프(147)를 연결하는 전선(미도시)을 매개로 펌프(147)와 전기적으로 연결될 수도 있다.
상기와 같이 냉각팬(145) 또는 펌프(147)와 전기적으로 연결되는 발전유닛(150)은 외함(120) 또는 방열유닛(140)의 열을 이용하여 생산한 전기를 냉각팬(145) 또는 펌프(147)로 공급하고, 냉각팬(145) 또는 펌프(147)는 이와 같이 발전유닛(150)으로부터 공급되는 전기에 의해 작동될 수 있다.
또한 발전유닛(150)은, 외함(120)의 외벽과 방열핀(143)의 복수의 지점에 복수개의 열전소자(151)가 설치된 형태로 제공될 수 있다.
이때 열전소자(151)의 설치 위치와 설치 개수는, 작동시키고자 하는 냉각팬(145) 또는 펌프(147)의 용량, 개수를 고려하여 산출되는 필요 전력량에 따라 적절히 결정되는 것이 바람직하다.
이와 같이 설치되는 복수 개의 열전소자(151)를 포함하는 발전유닛(150)은, 외함(120)의 외벽 및 방열핀(143)을 통해 방출되는 열과 같이 버려지는 폐열을 이용하여 전기를 생산하고, 이를 냉각팬(145) 또는 펌프(147)를 작동시키기 위한 작동에너지로 공급할 수 있다.
그리고 이와 같이 발전유닛(150)으로부터 전기를 공급받은 냉각팬(145) 또는 펌프(147)는, 방열유닛(140)의 열 전달 성능을 향상시키고 열 방출을 위한 절연유의 순환이 원활하게 이루어지도록 함으로써, 외함(120) 내부를 순환하는 절연유에 대한 냉각이 더욱 효과적으로 이루어지도록 하는 냉각 촉진 기능을 수행하게 된다.
또한 상기한 바와 같은 발전유닛(150)은, 필요로 하는 냉각 촉진 정도에 따라 필요한 만큼의 전기를 생산하여 공급하도록 작동될 수 있다.
열전소자(151)의 구동 원리인 제백효과에 따르면, 고온 금속판(151c)과 저온금속판(151d) 간의 온도차가 클수록 열전소자(151)를 통해 많은 양의 전기가 생산될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 절연유의 온도가 높아 요구되는 냉각 촉진 정도가 커질수록 외함(120) 외벽 및 방열핀(143)의 온도가 높아지게 되고, 이로 인해 고온 금속판(151c)의 온도가 상승되어 고온 금속판(151c)과 저온 금속판(151d) 간의 온도차가 커짐으로써, 열전소자(151)를 통해 많은 양의 전기가 생산될 수 있다.
이에 따라 발전유닛(150)은 더 많은 양의 전기를 냉각팬(145) 또는 펌프(147)를 작동시키기 위한 작동에너지로서 공급할 수 있고, 이로써 냉각팬(145) 또는 펌프(147)에 의해 이루어지는 냉각 작용이 더욱 촉진됨으로써, 외함(120) 내부를 순환하는 절연유의 온도를 더욱 신속하게 낮출 수 있게 된다.
즉 본 발명의 실시예에 따른 발전유닛(150)은, 절연유의 온도가 높을수록 더 많은 양의 전기를 생산하여 냉각팬(145) 또는 펌프(147)를 작동시키기 위한 더 큰 작동 에너지를 공급함으로써, 외함(120) 내부를 순환하는 절연유의 온도를 더욱 신속하게 낮춰 절연유의 온도를 적정 수준으로 유지할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 유입식 고주파 변압기(100)는, 외함(120)의 외벽 및 방열핀(143)을 통해 방출되는 열과 같이 버려지는 폐열을 이용하여 전기를 생산하고, 이를 냉각팬(145) 또는 펌프(147)를 작동시키기 위한 작동 에너지로 공급함으로써, 냉각팬(145) 또는 펌프(147)를 작동시키기 위한 추가 전력 소모를 감소시키면서 기기의 온도를 안정적인 수준으로 유지할 수 있는 효과를 제공한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 유입식 고주파 변압기 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유입식 고주파 변압기(100)는, 변압기 본체(110)가 외함(120)에 수용된다(S710).
여기서, 변압기 본체(110)는 철심(112), 코일(114), 프레스보드(116) 및 가드(118)를 포함할 수 있다.
철심(112) 코어의 포화 자속 밀도는 0.35T 이내이고, 철심 코어는 단면적 Ac(Core cross-sectional area)와 권선 코일(114)이 감기는 단면적 Wa(Window area)의 곱인 Ap(Area Product) 보다 큰 값을 가질 수 있다.
이때, Ap 는 다음 수학식1에 따라 산출될 수 있다.
Figure pat00002
여기서, Ap(Area Product)는 단면적 Ac와 Wa의 곱을 나타내고, Ac(Core cross-sectional area)는 단면적, Wa(Window area)는 권선 코일(114)이 감기는 단면적, P는 용량, Bm은 최대자속밀도, k는 권선이 감기는 면적(Window area)의 이용률, J는 전류밀도, fsw는 스위칭 주파수를 나타낸다.
또한 변압기 본체(110)는 향후 Multi-port Topology에 적용되어 변압기를 대체할 수 있게 하는 것을 목표로 23kV 절연기준을 만족할 수 있게 상용주파 내전압 50kV의 절연내력을 가지도록 설계될 수 있다.
이어, 변압기 본체(110)로부터 도출되는 리츠선(132)을 감싸도록 부싱(130)이 형성된다(S720).
즉, 변압기 본체(110)의 리츠선(132)이 금형의 중앙에 위치하고 에폭시(134)를 함침하여 부싱(130)이 형성될 수 있다.
이때, 부싱(130)은 기중연면거리가 350 mm 이상으로 형성될 수 있다.
이어, 부싱(130)이 외함(120)의 내부와 외부 경계에 위치하여 플렌지로 고정된다(S730).
이어, 부싱(130)의 리츠선(132)이 외함(120)의 외부 도선과 전기적으로 연결된다(S740).
이어, 외함(120)의 내부에 절연유가 충진된다.
이때, 절연유의 절연파괴 최소 전압기준은 I2.5mm당 70kV일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 유입식 고주파 변압기(100)에서, 변압기의 철손인 와전류손은 자속변화율 제곱에 비례하고 히스테리시스손은 주파수에 비례하므로 고주파에서 동작하는 기기는 고주파에 따른 철손을 최소화 하는 것이 중요하다.
철심(112) 재질의 특성치인 철손, 포화자속밀도, 상대투자율, 퀴리온도를 고려하여, 재질을 선정한다. 재질 선정 후 Data sheet에 제시된 Steinmetz 계수로 최대자속밀도와 철손을 계산한다. 철심(112)의 재질로는 비교적 철손밀도가 낮고 비용이 저렴하여 가장 많이 사용되는 Ferrite PM7로 선정할 수 있다.
고주파 변압기는 기존 변압기의 대체품으로 제안이 되기 때문에 배전용 변압기 국내 규격(IEC60076)을 준수한다.
이러한 사항 중 가장 중요한 기준 중의 하나가 절연레벨이다. 고주파 변압기의 절연유로는 저렴하면서도 전기적 특성이 우수하고, 종이나 프레스보드에 함침이 되면 다른 절연유에 비하여 절연내력이 우수한 광유로 선정한다. IEC 60156 규격에서 규정한 광유의 절연파괴 최소 전압기준은 I2.5mm당 70kV이다.
철심(112)은 PM7의 포화자속밀도 0.35T 이내로 자속밀도를 설계하며, 일반적으로 용량과 철심재질이 정해지면 수학식 1에 따라 철심(112)의 크기를 계산한다.
하지만 철심(112)의 치수를 최종 결정하는 것은 계산뿐만 아니라 제작 실적, 권선관 치수 등을 고려해야 한다. 자속밀도를 낮추면 철손, 소음, 여자전류를 낮출 수 있지만 철심(112)과 코일(114) 중량이 증가하여 변압기 원가가 높아지는 것을 적절히 고려해야 한다.
또한 본 발명의 고주파 변압기와 같이 용량과 크기 대비 절연내력이 높을 때, 절연거리 마진을 고려해서 철심(112)을 선택한다. Ferrite는 상용품을 선택해야 하므로 제작 실적을 고려하여 설계자의 경험적 판단으로 철심 모델을 결정할 수 있다.
철심(112)의 선정 이후 전류밀도를 고려하여 권선(114)의 크기(size)를 계산할 수 있다. 본 발명에서 변압기 전류밀도는 2A/mm2 수준을 적용하였고, 고주파에 의한 표피효과를 고려하여 한 가닥 지름이 표피 깊이보다 작은 리츠선(132)을 사용하였다. 1차, 2차권선의 정격전류와 전류밀도를 필요한 리츠선(132)의 가닥수와 턴 수를 결정하였다.
권선(114)의 절연거리 및 연면거리는 상용주파 유입 변압기의 절연 수준에 따라 결정하였다. 본 발명의 변압기는 내압 50kV기준으로 MV권선과 LV권선 사이의 거리, LV권선과 철심 사이 거리를 조정하여 절연물의 표면 전계에 절연파괴가 일어나지 않도록 설계하였다.
이때, 절연 베리어 간 유갭이 줄어들면, 전기적 Strength 증가율이 Stress의 증가율보다 크다. 따라서 절연내력을 키우기 위해 절연유 갭 사이에 베리어를 삽입하여 갭을 분할한다. 유전율이 작은 베리어를 삽입할 경우, 유갭의 전계분포가 완화되어 절연내력을 보강할 수 있다. 한편 등전위선에 절연물이 수직으로 놓이면 Creep path가 형성되므로 이를 고려하여 연면 설계를 하도록 한다.
설계된 고주파 변압기의 유한요소해석을 위해 상용 Tool인 Ansys의 Maxwell을 사용하여 3D 모델 자계 해석을 하였다. 유한요소 해석결과 MV1, MV2, LV의 누설인덕턴스는 8H, 0.7H, 6.2H, 자화인덕턴스는 1170H로 계산되었다. 100? 기준 동손은 MV에서 32W, LV에서 30W로 계산되어 총 동손은 62W이다. 철손은 기존 변압기 설계방법과 같이 Data sheet기반으로 계산하였을 때 126W이다.
50kV 절연에 필요한 절연거리 및 연면거리는 철심의 Window 크기에 권선을 적절하게 배치하여 확보하였다. 하지만 LV권선에 권선 지지물인 칼라가 접해 있고, 칼라는 등전위선과 수직으로 배치가 되어 있어 Creep path의 전계해석을 하였다. 전계해석은 상용Tool인 GPT사의 Telax-2D을 이용하였다.
칼라의 Creep path에서 거리에 따른 최대전계 값은 기준 값 아래로 계산되어 안전한 절연설계로 계산되었다.
고주파 변압기를 제작한 후 외관 및 구조검사, 저항 및 인덕턴스 측정 시험, 변압비 시험, 극성 시험, 절연저항측정, 상용주파 내전압 시험을 진행하고 이후 무부하 시험, 단락 시험, 온도상승 시험을 진행한다. 이때 본 발명의 고절연 고주파변압기 시험 중 가장 중요한 시험은 상용주파 내전압 시험이다. AC 50kV 상용주파 내전압 시험은 60Hz로 1분동안 진행되었다. LV에 전압을 인가하고 MV1, MV2, 외함은 접지를 잡아준다. 시험은 30kV, 40kV, 45kV, 50kV, 55kV를 인가하여, 이상현상 없이 모든 시험을 통과하였다. 55kV 상용주파 내전압 시험 후 절연유의 가스 분석을 했을 때, 가연성 가스의 발생은 없었다.
본 발명의 실시예에 따른 유입식 고주파 변압기(100)는 모든 절연물이 내유성을 가져야 적용할 수 있어 조건은 어렵지만 다른 고주파 변압기보다 절연거리 및 부피를 줄이고 효율을 높일 수 있으므로 관련 기술발전에도 크게 기여할 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 몰딩형 고주파 변압기를 유입식으로 하면서 고주파 변압기를 좀 더 컨팩트하게 설계 및 제작하고, 고주파 변압기의 구성요소 중 필수적인 외함에 대하여 부싱을 통해 내부와 외부를 연결하고, 이러한 부싱이 배전급에서 사용될 때 누유와 절연에 문제가 없도록 하며, 고주파에서 사용될 때 큰 손실을 야기하지 않도록 하는, 유입식 고주파 변압기 및 이의 제조 방법을 실현할 수 있다.
전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
100 : 유입식 고주파 변압기 110 : 변압기 본체
112 : 철심 114 : 코일
116 : 프레스보드 118 : 가드
120 : 외함 130 : 부싱
132 : 리츠선 134 : 에폭시
140 : 방열유닛 141 : 유로
143 : 방열핀 145 : 냉각팬
147 : 펌프 150 : 발전유닛
151 : 열전소자 151a : P형반도체부
151b : N형반도체부 151c : 고온 금속판
151d : 저온 금속판 153 : 접촉열 전도재

Claims (11)

  1. 변압기 본체;
    상기 변압기 본체를 수용하며, 내부에 절연유가 충진된 외함(housing); 및
    상기 변압기 본체로부터 도출된 리츠선(Litz-Wire)에 형성되고, 상기 리츠선을 외부 도선과 전기적으로 연결하는 부싱(bushing);
    을 포함하는 유입식 고주파 변압기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 변압기 본체는, 다수의 절연 배리어가 구비되고 철심 코어의 중앙각을 중심으로 구비된 프레스보드; 상기 프레스보드의 표면에 권선되는 코일; 및 상기 코일을 보호하는 가드(Guard)를 포함하는 유입식 고주파 변압기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 프레스보드는 n 개(n은 2 이상의 자연수)의 상기 절연 배리어를 구비하여 n+1 개의 섹션으로 나뉘는, 유입식 고주파 변압기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 부싱은, 에폭시 재질이고, 상기 리츠선을 도체로 사용하고,
    상기 부싱은, 배전급에 사용될 때, 부싱웰, 부싱 인서트 및 접속재가 일체로 구성되는, 유입식 고주파 변압기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 외함의 외부에 구비되며, 상기 외함의 내부에 충진된 절연유가 상기 외함의 외부에서 냉각된 후 상기 외함의 내부로 재유입되는 흐름을 따라 유통되기 위한 유로가 내부에 형성되고 상기 유로를 통해 유통되는 절연유의 열을 방출시키는 방열핀이 외부에 설치되는 방열유닛; 및
    상기 외함과 상기 방열유닛 중 적어도 어느 하나에 설치되어 절연유로부터 상기 외함 또는 상기 방열유닛을 통해 방출되는 열을 이용하여 전기를 생성하는 발전유닛을 더 포함하는, 유입식 고주파 변압기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 부싱은 기중연면거리가 350 mm 이상으로 형성되는, 유입식 고주파 변압기.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 철심 코어의 포화자속밀도는 0.35T 이내인, 유입식 고주파 변압기.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 방열유닛은, 상기 방열핀을 통과하는 공기 흐름을 발생시키는 냉각팬을 더 포함하는, 유입식 고주파 변압기.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 발전유닛은, 상기 방열핀과 상기 냉각팬 사이에 배치되어 상기 방열핀에 결합되는 열전소자(Thermoelectric module)를 포함하고,
    상기 열전소자는, 상기 방열핀과 상기 냉각팬 사이에 배치되는 저온금속판과, 상기 저온금속판과 상기 방열핀 사이에 배치되어 상기 방열핀에 접촉되는 고온금속판, 및 상기 고온금속판과 상기 저온금속판 사이에 배치되는 P형반도체부 및 N형반도체부를 포함하고,
    상기 저온금속판의 외측에는, 방열부가 구비되어 상기 저온금속판과 연결되고,
    상기 방열부는 복수개의 방열핀을 포함하는, 유입식 고주파 변압기.
  10. (a) 변압기 본체가 외함에 수용되는 단계;
    (b) 상기 변압기 본체로부터 도출되는 리츠선을 감싸도록 부싱(bushing)이 형성되는 단계;
    (c) 상기 부싱이 상기 외함의 내부와 외부 경계에 위치하여 플렌지로 고정되는 단계;
    (d) 상기 부싱의 리츠선이 외부 도선과 전기적으로 연결되는 단계; 및
    (e) 상기 외함의 내부에 절연유가 충진되는 단계;
    를 포함하고,
    상기 (b) 단계에서 상기 변압기 본체의 리츠선이 금형의 중앙에 위치하고 에폭시를 함침하여 상기 부싱이 형성되고,
    상기 (b) 단계에서 상기 부싱은 기중연면거리가 350 mm 이상으로 형성되는 유입식 고주파 변압기 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 변압기 본체는, 다수의 절연 배리어가 구비되고 철심 코어의 중앙각을 중심으로 구비된 프레스보드; 및 상기 프레스보드의 표면에 권선되는 코일;을 포함하고,
    상기 철심 코어의 포화자속밀도는 0.35T 이내이고,
    상기 철심 코어는 단면적 Ac(Core cross-sectional area)와 상기 권선이 감기는 단면적 Wa(Window area)의 곱인 Ap(Area Product) 보다 큰 값을 갖고,
    상기 Ap 는 다음 수학식에 따라 산출되는, 유입식 고주파 변압기 제조 방법.
    Figure pat00003

    여기서, Ap(Area Product)는 단면적 Ac와 Wa의 곱을 나타내고, Ac(Core cross-sectional area)는 단면적, Wa(Window area)는 권선 코일(114)이 감기는 단면적, P는 용량, Bm은 최대자속밀도, k는 권선이 감기는 면적(Window area)의 이용률, J는 전류밀도, fsw는 스위칭 주파수를 나타낸다.
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