KR20230022611A - 변압장치용 철심구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철심의 구조를 단순화시켜 설계를 용이하게 할 수 있을 뿐만 아니라, 소형화가 가능하여 설치 공간의 제약을 덜 받으며, 소음을 줄일 수 있게 한 변압장치용 철심구조에 관한 것이다.

Description

변압장치용 철심구조{iron core structure of transformer}

본 발명은 변압장치용 철심구조에 관한 것으로 상세하게는 철심의 구조를 단순화시켜 설계를 용이하게 할 수 있을 뿐만 아니라, 소형화가 가능하여 설치 공간의 제약을 덜 받으며, 소음을 줄일 수 있게 한 변압장치용 철심구조에 관한 것이다.

전류 또는 전압을 변환하기 위한 장치로 변압기와 리액터가 사용되고 있으며, 변압기는 전자기유도현상을 이용하여 교류의 전압이나 전류의 값을 변화시키는 장치이고, 리액터는 자기에너지의 축적에 의해 교류전류 또는 전류의 급격한 변화에 대해서 큰 유도성인 리액턴스를 나타낸다.

이러한 변환장치들은 통상적으로 철심을 포함하여 구성되어 있으며, 성능의 향상을 위해 다양하게 철심의 구조를 변경하여 새로운 기술이 개발되고 있으며, 그 예로 특허문헌 1 내지 4가 있다.

특허문헌 1은 직류 및 교류회로에 사용하는 리액터에 있어서, 2개의 외측 다리부와 1개의 중앙 다리부를 포함하는 E 자형 다층 철심 코어, 및 평각 동선을 타원형 타권 핼리시스 형태로 권선한 평각 코일을 포함하고, 평각 코일이 철심 코어의 중앙 다리부에 삽입되는 리액터이고,

특허문헌 2는 고조파를 상한치 이내로 억제하기 위해 설치하는 공심 리액터 본체부와, 공심 리액터 본체부를 고정시키기 위해 상하단에 구비된 고정 부재와, 고정 부재의 상단과 하단 일측으로 입ㅇ출력용 단자를 연결하기 위해 구비된 결선용부스를 포함하는 공심 리액터와, 고정 부재와 볼트 조임에 의해 부착되어 공심 리액터 본체부를 고정시키기 위한 황동봉과, 공심리액터를 자계의 영향을 받지 않도록 수납하기 위한 일체형의 자기차폐용 케이스부와, 자기차폐용 케이스부의 상단부터 하단까지 소정의 두께로 연결되어, 자기차폐용 케이스부의 후면에 구비된 보조판 수단과, 보조판 수단에 소정의 간격으로 구비된 환기팬을 포함하여 단상 또는 3상으로 설계가능한 자기 차폐 공심 리액터이고,

특허문헌 3은 주철심과, 이 주철심의 양측에 평행하게 배치된 철심각과, 이러한 주철심 및 철심각을 결합하는 계철을 구비하는 철심과 주철심에 권회된 변압기측의 코일인 입력측 코일 및 출력측 코일과 주철심에 권회되고, 서로 권수가 같으며 감는 방향이 반대인 2매 또는 2군으로 한 쌍을 구성하는 리액터용 코일을 구비하고, 리액터용 코일에 의해 발생하는 자속이 서로 상쇄되도록 한 쌍의 리액터용 코일을 서로 접속하여 구성함과 함께, 변압기측의 코일과 리액터용 코일 사이에, 변압기측의 코일이 리액터용 코일에 의한 누설자속의 영향을 받지 않도록 하기 위한 세퍼레이트 철심을 마련한 것을 특징으로 하는 리액터 공유형 변압기이며,

특허문헌 4는 내철심체가 삽입되도록 내부안착공이 형성된 보빈과, 보빈의 외주면에 권취되는 코일과, 코일이 권취된 보빈의 외측부를 감싸는 외철심체를 포함하여 구성되되, 보빈은 사각형상의 몸체의 중앙에 길이방향으로 사각의 내부안착공이 관통 형성되고, 사각의 내부안착공에는 I-타입 철심을 다수 적층한 내철심체가 삽입되는 분수형 갭을 이용한 슬림형 리액터이다.

이와 같이 성능 개선을 위해 변압기나 리액터의 철심 구조를 개선한 기술이 개발되고 있으나, 이들은 구조가 복잡하여 제작에 많은 비용이나 공정이 소요되고, 전체 크기가 커지는 단점이 있다.

또한 기구 내 장착과 설치장소가 옥내로 변하면서 소음문제는 가장 중요한 사항이 되었고, 냉각문제 또한 중요한 문제이며, 소용량에서도 효율이 좋은 제품을 요구하는 추세이다.

대한민국 등록특허 제10-0388604호 대한민국 등록특허 제10-0467047호 대한민국 등록특허 제10-1132890호 대한민국 등록특허 제10-0988025호

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로, 철심의 구조를 단순화시켜 설계를 용이하게 할 수 있을 뿐만 아니라, 소형화가 가능하여 설치 공간의 제약을 덜 받으며, 냉각효과와 소음을 줄일 수 있게 한 변압장치용 철심구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명에 따른 변압장치용 철심구조는 리액터나 변압기에 사용되는 철심구조에 있어서, 규소강대를 다층으로 적층하여 만들어진 중심철심; 상기 중심철심의 양단에 각각 접촉되게 설치되고, 중심철심이 끼워져 결합되는 중심철심고정홈이 형성된 측면철심; 상기 중심철심의 외주에 권취된 코일; 및 상기 코일의 외부에 설치되고 규소강대를 적층하여 만들어진 외부철심으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 중심철심과 외부철심은 방향성규소강대로 만들어지는 것이 바람직하다.

상기 측면철심은 금속 분말을 금형으로 형성하여 만들어지는 것이 바람직하다.

상기 중심철심은 원통형 또는 원기둥형으로 제작할 수 있다.

본 발명에 따른 변압장치용 철심구조는 철심의 구조를 단순화시켜 설계를 용이하게 할 수 있을 뿐만 아니라 구조가 단순화됨에 따라 제작에 소요되는 비용이나 인력을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 구조를 단순화함에 따라 소형화가 가능하여 설치 공간의 제약을 덜 받으며, 냉각효과와 소음을 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 변압장치용 철심구조의 일예의 단면도
도 2는 본 발명에 따른 변압장치용 철심의 일예의 사시도
도 3은 본 발명에 따른 변압장치용 철심의 일예의 분해사시도
도 4는 본 발명에 따른 변압장치용 철심의 다른 일예의 분해사시도

본 발명은 다양한 변경을 가하여 실시할 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 상세한 설명을 통해 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명은 철심의 구조를 단순화시켜 설계를 용이하게 할 수 있을 뿐만 아니라, 소형화가 가능하여 설치 공간의 제약을 덜 받으며, 소음을 줄일 수 있다.

본 발명에 따른 변압장치용 철심구조는 리액터나 변압기에 사용되는 철심구조로, 규소강대를 다층으로 적층하여 만들어진 중심철심(10); 상기 중심철심의 양단에 각각 접촉되게 설치되고, 중심철심이 끼워져 결합되는 중심철심고정홈(20c)이 형성된 측면철심(20); 상기 중심철심의 외주에 권취된 코일(30); 및 상기 코일의 외부에 설치되고 규소강대를 적층하여 만들어진 외부철심(40)으로 이루어진다.

상기 중심철심(10)은 도 3에 도시한 바와 같이 원통형으로 형성되거나, 도 4에 도시한 바와 같이 사각 통체 형상 또는 도시하지는 않았으나 원형 또는 원기둥형, 타원형 또는 타원기둥형, 사각통형 또는 사각기둥, 오각형, 육각형 형태로 제작될 수 있다.

상기 중심철심(10)은 규소강대를 적층한 후, 원통형 또는 원기둥형, 타원형 또는 타원기둥형, 사각통형 또는 사각기둥, 오각형, 육각형 형태로 말아 제작될 수 있으며, 바람직한 소재로는 방향성규소강대를 이용하고, 냉각효과를 높이기 위하여 내측에 구멍을 형성하여 제작하는 것이다. 이때에는 양측의 측면철심에 상기 중앙철심에 형성된 구멍과 대응되게 관통홀을 더 형성하여야 한다.

상기 측면철심(20)은 상기 중심철심에 유도된 자장을 외부철심으로 유도하기 위한 것으로, 자장이 유도될 수 있는 다양한 재질 중 어느 하나로 만들어질 수 있고, 제작을 용이하게 할 수 있게 하기 위하여 무방향성규소강대와 금속 분말을 금형으로 형성하여 제작된다.

또한 도 1에서 표현한 것과 같이 중심철심(20), 외부철심(40)과 중첩되도록 설계하여 누설자속이 없도록 자기저항을 줄이는 구조입니다.

즉, 상기 측면철심(20)은 자장을 유도하기도 하지만 상기 중심철심과 외부철심(40)이 정확한 위치에 배치되게 지지하는 지지수단의 기능을 하는 것으로, 도 3내지 도 4에 도시한 바와 같이 상기 중심철심이 고정되는 중심철심고정홈(20C)과 상기 중심철심과 동심으로 외부철심이 고정되게 지지하는 외부철심고정홈(20o)이 형성되어 있고, 이 두 홈 사이에는 코일의 단부를 지지하는 코일지지턱(20d)이 형성되어 있다.

즉, 상기 측면철심에 형성된 홈과 턱에 의해 중심철심, 코일, 및 외부철심이 동심원 상에 일정하게 배치되어 그들 사이의 간격을 유지하게 된다.

상기 코일(30)은 전기를 공급받아 철심에 자기장을 유도하기 위한 수단으로, 상기 중심철심을 감싸도록 중심철심의 주위에 권취되어 있으며, 최적의 절연물을 사용하여 생산된 제품으로 그 외부에는 상기 외부철심(40)이 설치되어 있다.

상기 코일(40)은 도 3에서와 같이 중심철심(10) 내측 구멍을 통해서 공기의 흐름이 발생하는데 필요에 따라서 FAN을 사용해서 강제 공기 순환구조를 만들 수 있고, 냉매를 사용하여 냉각효과를 높이는 구조를 사용할 수도 있다.

상기 코일(40)은 기존의 제품에서는 만들 수 없는 중심철심(10) 내측에 공기 유통로를 만들어서 과도한 온도상승을 막을 수 있으며, 열전달 구배가 낮으며, 제품내측의 국부온도상승을 막을 수도 있다.

상기 외부철심(40)은 코일의 외부에 설치된 철심으로, 도 3에 도시한 바와 같이 원통형으로 형성되거나, 도 4에 도시한 바와 같이 사각 통체 형상으로 제작될 수 있다.

상기 외부철심(40)은 규소강대를 적층한 후, 원통형 또는 원기둥형, 타원형 또는 타원기둥형, 사각통형 또는 사각기둥, 오각형, 육각형 형태로 말아 제작될 수 있으며, 바람직한 소재로는 방향성규소강대를 이용하여 제작하는 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 변압장치용 철심구조는 코일에 전기를 공급하면 도 1에 도시한 바와 중심철심, 일측 측면철심, 외부철심, 타측 측면철심, 중심철심의 순서로 자기장이 유도된다.

10: 중심철심
20: 측면철심
20c: 중심철심고정홈 20o: 외부철심고정홈
20d: 코일지지턱
30: 코일
40: 외부철심

Claims (6)

1. 리액터나 변압기에 사용되는 철심구조에 있어서,
   규소강대를 다층으로 적층하여 만들어진 중심철심(10);
   상기 중심철심의 양단에 각각 접촉되게 설치되고, 중심철심이 끼워져 결합되는 중심철심고정홈(20c)이 형성된 측면철심(20);
   상기 중심철심의 외주에 권취된 코일(30); 및
   상기 코일의 외부에 설치되고 규소강대를 적층하여 만들어진 외부철심(40)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 변압장치용 철심구조.
2. 제1항에 있어서,
   상기 중심철심(10)과 외부철심(40)은 방향성규소강대로 만들어진 것을 특징으로 하는 변압장치용 철심구조.
3. 제1항에 있어서,
   상기 측면철심(20)은 무방향성규소강대와 금속 분말을 금형으로 형성하여 만들어진 것을 특징으로 하는 변압장치용 철심구조.
4. 제1항에 있어서,
   상기 중심철심(10)과 외부철심(40)은 원통형 또는 원기둥형, 타원형 또는 타원기둥형, 사각통형 또는 사각기둥형인 것을 특징으로 하는 변압장치용 철심구조.
5. 제1항에 있어서,
   상기 측면철심(20)은 상기 중심철심(10)과 동심으로 상기 외부철심(40)이 고정되게 지지하는 외부철심고정홈(20o)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 변압장치용 철심구조.
6. 제5항에 있어서,
   상기 중심철심고정홈(20c)과 상기 외부철심고정홈(20o) 사이에는 코일의 단부를 지지하는 코일지지턱(20d)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 변압장치용 철심구조.

Images