KR20230146352A - 콘덴서 부싱 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콘덴서 부싱 제조방법이다. 본 발명에서는 콘덴서부싱의 절연층(20)을 형성하는 재료로서 수지가 함침되어 만들어진 프리프레그(22)를 사용할 수 있다. 상기 프리프레그(22)는 띠모양으로 형성되어 중심도체(10)의 외면에 나선형으로 감아져서 절연층(20)을 형성할 수 있다.

Description

콘덴서 부싱 제조방법{Making method of bushing for condenser}

본 발명은 콘덴서 부싱 제조방법에 관한 것이다.

전력기기에서는 외부전원(전력선로)과 연결하기 위하여 부싱을 사용한다. 도 1에는 일반적인 콘덴서 부싱이 도시되어 있다. 이와 같은 콘덴서 부싱은 전원의 통로가 되는 중심도체(1)의 둘레에 필요한 구성이 형성되어 있다. 콘덴서 부싱에서는 중심도체(1)를 감싸면서 전계를 완화시키기 위하여 도전층(5)을 절연층(3)에 겹겹이 위치시킨 형태로 구성된다. 상기 절연층(3)과 도전층(5) 사이 및 절연층(3)과 도전층(5)을 감싸도록 에폭시 수지를 충진하여 충진층(7)을 만들게 된다. 또한 절연거리를 길게 가지고자 쉐드(9')를 외면을 둘러 두기도 한다. 도면부호 9는 플랜지이다.

여기서, 상기 절연층(3)을 만들기 위해서 절연지를 사용하는데, 에폭시 수지가 상기 중심도체(1)의 위치까지 내부에 충분히 채워지도록 충진되지 않을 수가 있고, 에폭시의 팽창과 수축정도와 절연지의 팽창과 수축정도가 다르기 때문에 콘덴서 부싱을 제조하는 과정에서 에폭시 수지와 절연층(3) 사이에 틈새가 많이 발생하는 문제점이 있다.

또한, 상기 도전층(5)으로는 일반적으로 알루미늄 박막을 사용하는데, 알루미늄 박막 역시 절연지와 같이 에폭시 수지와는 팽창과 수축 정도가 다르고 알루미늄 박막과 에폭시 수지 사이의 결합력이 약하여 에폭시 수지의 열팽창과 경화시 수축 및 팽창에 따른 성형성에서 불리한 문제점이 있다.

그리고, 상기 에폭시 수지를 충진하는 과정은 고가의 전용 장비를 필요로 하고 시간이 많이 걸려서 전체 콘덴서 부싱의 제조원가를 높이는 문제점이 있다.

또한, 종래에는 상기 절연층(3)을 구성하는 절연지를 한장으로 되고 폭이 중심도체(1)의 길이와 거의 같은 것을 사용한다. 따라서 절연층(3)을 형성함에 있어서 중심도체의 길이방향으로 겹치는 구간이 생겨서 전체적으로 절연층(3) 부분의 두께가 중심도체(1)를 둘러서 일정하게 되지 않는 문제점이 있다. 다르게는 상기 중심도체(1)를 절연지가 완전히 감싸지 못하면 중심도체(1)의 길이방향을 따라 홈이 발생하게 되는 문제점이 있다.

그리고, 절연지의 크기가 상기 중심도체(1)의 길이와 같은 폭을 가지게 되면 절연층을 형성하는 과정에서 사용되는 장비의 규모가 커지는 문제점도 있다.

또한, 콘덴서 부싱의 대부분의 품질 불량은 콘덴서 코어 수지 함침 공정에서 발생하며, 이러한 콘덴서 부싱 불량은 대형 화재 사고로 이어질 수 있다.

한국 특허등록 제 10-1720237호 미국공개번호 제2008-0179077호

본 발명의 목적은 콘덴서 부싱에서 중심도체를 둘러있는 절연층이 중심도체의 외면 전체를 둘러서 일정하게 형성되도록 하는 것이다.

본 발명의 목적은 콘덴서 부싱에서 중심도체를 둘러서 형성되는 절연층을 형성하는 과정이 중심도체의 길이에 상관없이 같은 장비를 사용할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 목적은 콘덴서 부싱의 절연층을 형성함에 있어서 수지 함침공정을 제거하는 것이다.

본 발명의 목적은 띠모양의 절연재료를 중심도체의 길이방향으로 나선형으로 감아서 절연층을 형성하도록 하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 중심도체를 제공하는 단계와, 상기 중심도체의 표면을 둘러 프리프레그를 나선형으로 감아 절연층을 형성하는 단계와, 상기 절연층 상에 금속박막을 설치하여 도전층을 형성하는 단계와, 상기 도전층과 절연층 상에 다시 절연층을 형성하고 이 절연층 상에 도전층을 형성하는 것을 반복하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 프리프레그는 띠모양으로 형성될 수 있고 롤형상으로 감겨져서 제공되어 중심도체 상에 절연층을 형성할 수 있다.

상기 프리프레그는 합성섬유에 수지가 미리 함침되어 만들어질 수 있다.

상기 합성섬유로는 유리섬유나 아라미드섬유가 사용될 수 있다.

상기 수지는 에폭시, 페놀수지, 액체고무 중 적어도 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.

상기 수지는 열가소성 수지 또는 열경화성 수지가 사용될 수 있다.

상기 띠모양의 프리프레그는 상기 중심도체 상에 폭방향 양단이 겹쳐지도록 나선형으로 감아져 절연층을 형성할 수 있다.

상기 금속박막은 띠모양으로 형성되어 상기 절연층 상에 감아져 도전층을 형성할 수 있다.

상기 금속박막은 상기 중심도체의 길이 정도의 폭을 가져서 상기 절연층을 둘러감싸서 도전층을 형성할 수 있다.

본 발명에 의한 콘덴서 부싱 제조방법에서는 다음과 같은 효과중 적어도 어느 하나 이상을 가질 수 있다.

본 발명에서는 콘덴서 부싱을 제작함에 있어서 절연층을 형성하는 재료를 수지가 함침된 절연 재료인 프리프레그를 사용하여 수지함침 공정을 제거할 수 있다. 따라서, 수지함침공정 시에 잘 발생하던 불량들을 제거할 수 있어 콘덴서 부싱의 품질을 높일 수 있는 효과가 있다.

그리고, 본 발명에서 수지함침 공정이 없어지므로 고가의 전용장비를 사용하지 않아도 되므로, 콘덴서부싱의 제조를 위한 비용이 상대적으로 줄어들게 되는 효과도 있다.

또한, 본 발명에서는 기존의 콘덴서 부싱의 제조에서 가장 시간이 많이 걸리는 수지함침공정을 제거하게 됨에 따라, 콘덴서 부싱의 제조에 걸리는 시간을 크게 줄일 수 있는 효과도 있다.

본 발명에서는 절연층을 형성함에 있어서 소정의 폭을 가지는 띠모양의 절연재료를 중심도체 전체에 길이방향으로 진행하게 나선형으로 일부가 겹쳐지게 일정하게 감는다. 따라서, 절연층이 중심도체의 둘레에 일정하게 형성될 수 있어서 콘덴서 부싱의 품질이 좋아질 수 있고, 특히 중심도체의 길이에 상관없이 절연재료를 일정한 폭을 가지는 것을 사용하므로, 다양한 크기의 콘덴서 부싱을 보다 용이하게 제작할 수 있게 된다.

도 1은 일반적인 콘덴서 부싱의 구성을 보인 부분 단면도.
도 2는 본 발명에 의한 콘덴서 부싱 제조방법에 의해 제조된 콘덴서 부싱의 일례를 보인 단면도.
도 3은 본 발명에 의한 콘덴서 부싱 제조방법의 바람직한 실시례를 순차적으로 보인 도면.
도 4는 본 발명에 의한 콘덴서 부싱 제조방법의 바람직한 실시례를 보인 순서도.

이하, 본 발명의 일부 실시례들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시례를 설명함에 있어, 관련된 공지구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시례에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시례의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시례의 콘덴서 부싱 제조방법을 설명한다.

본 발명에 의해 제작된 콘덴서 부싱의 구성은 도 2에 잘 도시되어 있다. 여기에서 알 수 있듯이, 콘덴서 부싱의 중앙을 길이방향으로 관통해서 중심도체(10)가 있을 수 있다. 상기 중심도체(10)는 도전성 재질로 만들어져 전원을 전달할 수 있다.

상기 중심도체(10)의 둘레에는 소정의 두께로 절연층(20)이 형성될 수 있다. 상기 절연층(20)의 사이 사이에는 도전층(30)이 있다. 상기 절연층(20)은 전기를 통하지 않는 재질로 만들어질 수 있다. 상기 절연층(20)은 일명 프리프레그를 사용하여 만들어질 수 있다. 상기 절연층(20)을 구성하는 재료의 예로서, 유리섬유, 아라미드섬유 등의 합성섬유에 특수하게 혼합되거나 부분적으로 경화된 폴리머를 사전에 함침한 프리프레그가 사용될 수 있다. 상기 폴리머의 예로는, 에폭시, 페놀수지, 액체고무, 열가소성 수지, 열경화성 수지 중 적어도 어느 하나가 사용될 수 있다.

상기 절연층(20)의 사이에는 다수개의 도전층(30)이 있을 수 있다. 상기 도전층(30)은 횡단면이 상기 중심도체(10)와 동심으로 되는 원형을 구성할 수 있다. 물론, 반드시 중심도체(10)와 동심이어야 하는 것은 아니다. 상기 도전층(30)은 횡단면을 기준으로 그 곡률반경이 달리 되는 것이 다수개 구비될 수 있다.

도 2를 기준으로 상기 중심도체(10)의 우측 부분에는 상기 절연층(20)이 경사지게 형성되어 있고, 좌측 부분에는 상기 절연층(20)이 원기둥형상으로 형성되어 있다. 이와 같은 구성은 상기 절연층(20)을 형성하는 과정에서 만들어질 수도 있고, 상기 절연층(20)은 상기 중심도체(10)의 좌측 부분과 같이 형성한 후에 기계가공에 의해 경사진 부분을 형성할 수도 있다.

상기 절연층(20) 내부에는 다수개의 도전층(30)이 형성될 수 있다. 상기 도전층(30)은 도전성 재질로 만들어질 수 있다. 상기 도전층(20)을 형성하는 것의 예로서 금속박막이 있다. 예를 들면 알루미늄 박막을 사용할 수 있다. 상기 도전층(20)이 상기 절연층(20) 내에 형성되는 것은 도 3을 참고하여 설명한다.

상기 절연층(30)의 최 외면을 둘러서는 쉐드(40)가 있을 수 있다. 상기 쉐드(40)는 외부를 향해 돌출된 다수개의 날개가 소정의 간격을 두고 형성되어 있다. 도면부호 50은 플랜지로서 콘덴서 부싱을 변압기 탱크 등에 장착하기 위해 사용될 수 있고, 도면부호 60은 탑터미널이다.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명 실시례의 콘덴서 부싱을 제작하는 과정을 도 3을 참고하여 설명한다.

도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 먼저 중심도체(10)를 제공할 수 있다. 상기 중심도체(10)은 대략 원기둥형상으로 될 수 있다. 상기 중심도체(10)의 길이는 설계조건 또는 사용조건에 따라 결정될 수 있다.

다음으로, 절연층(20)을 형성하기 위해 상기 중심도체(10)의 외면에 띠모양의 프리프레그(22)를 감는다. 상기 프리프레그(22)는 수지가 함침된 상태의 것으로, 프리프레그롤(24)에서 제공될 수 있다. 상기 프리프레그(22)는 상기 중심도체(10)의 외면에 나선모양으로 상기 중심도체(10)의 길이방향으로 진행하면서 감겨질 수 있다. 이를 위해 상기 프리프레그롤(24)이 상기 중심도체(10)와 평행한 방향으로 왕복운동할 수 있고, 이와 동시에 상기 중심도체(10)가 회전될 수 있다. 하지만, 상기 프리프레그(22)를 중심도체(10)에 감는 방법은 다양한 방식으로 될 수 있다.

상기 프리프레그(22)는 상기 중심도체(10)에 감겨질 때, 도 3의 (b)에 잘 도시된 바와 같이 폭방향의 양단이 인접한 프리프레그(22)와 소정 폭만큼 겹쳐지게 할 수 있다. 이와 같은 방식으로 상기 프리프레그(22)는 상기 중심도체(10)의 외면에 다수 층으로 감겨질 수 있다. 상기 프리프레그(22)를 다수의 층으로 감아서 절연층(20)을 형성하기 위해서는 상기 프리프레그롤(24)이 상기 중심도체(10)의 길이 방향으로 다수 회 왕복운동할 수 있다.

상기 프리프레그(22)를 감아서 절연층(20)을 소정의 두께만큼 형성한 후에 도전층(30)을 형성하는 금속박막(32)을 상기 절연층(20)의 표면을 둘러 감싸도록 한다. 상기 도전층(30)을 형성하기 위해서는 하나의 층에 만들어지는 도전층(30)은 한 장의 금속박막(32)을 사용할 수 있다. 상기 중심도체(10) 표면에 형성된 절연층(20)의 표면 영역 내에 상기 금속박막(32)이 안착되어 도전층(30)을 형성할 수 있다. 상기 도전층(30)은 상기 절연층(20)을 둘러감싸서 형성될 수 있다. 상기 도전층(30)의 횡단면은 원형으로 될 수 있는데, 이 원의 직경은 상기 중심도체(10)와 절연층(20)에 의해 만들어지는 구성의 횡단면의 직경과 같거나 약간 클 수 있다. 도 3의 (d)에는 중심도체(10) 표면에 절연층(20)이 형성되고, 상기 절연층(20) 표면에 도전층(30)이 형성된 상태가 도시되어 있다.

상기 도전층(30)은 지금까지 만들어진 절연층(20)의 최 외각을 둘러서 형성된다. 상기 도전층(30)은 상기 절연층(20)의 표면을 완전히 둘러서 양측이 서로 연결되거나 겹쳐지도록 될 수 있다.

참고로 다른 실시례에서 상기 도전층(30)을 형성하는 과정을 절연층(20)의 프리프레그(22)를 감는 것과 같은 방식으로 할 수도 있다. 즉, 금속박막(32)을 띠모양으로 형성하고, 이를 절연층(20) 상에 나선형으로 감아서 도전층(30)을 형성할 수도 있다.

다음으로는 도 3의 (e)에 도시된 바와 같이, 도전층(30)과 그 아래의 절연층(20)을 감싸도록 상기 프리프레그(22)를 중심도체(10)의 길이방향으로 나선형으로 감는 작업을 진행한다. 이때에도 상기 프리프레그(22)를 다수회 왕복하면서 감아서 상기 도전층(30) 상에 절연층(20)이 일정 이상의 두께로 만들어지도록 한다.

상기 절연층(20)이 일정 이상의 두께로 형성되면, 다시 금속박막(32)을 사용하여 도전층(30)을 형성하게 된다. 이와 같은 방식을 반복하게 되면, 절연층(20)의 내부에 다수개의 도전층(30)이 형성되어 도 3의 (f)에 도시된 바와 같은 형상의 콘덴서 부싱 코어가 만들어질 수 있다.

참고로, 콘덴서 부싱 코어에서 상기 중심도체(10)의 양측 단부에는 절연층(20)과 도전층(20)이 반복하여 형성되어 절연층(20)과 도전층(30)이 전체 중심도체(10)의 길이방향으로 동일한 두께로 형성되어 있다. 하지만, 상기 절연층(20)을 형성하기 위한 프리프레그(22)를 상기 중심도체(10) 상에 감을 때, 도 2의 일단부에 있는 바와 같이 경사가 있도록 절연층(20)을 형성할 수도 있다. 이와 같이 절연층(20)을 경사가 있도록 형성하는 등, 콘덴서 부싱 코어의 최종 형상과 같도록 절연층(20)과 도전층(30)을 형성할 수 있다면, 도 3의 (f) 상태 이후에 별도의 기계가공을 하지 않을 수도 있다.

한편, 도 3의 (f) 상태로 만들어진 콘덴서 부싱 코어는 최종 제품으로 만들기 위해서 별도의 기계가공을 수행할 수 있다. 즉, 도 2에 단면도로 도시된 상태에서의 콘덴서 부싱 코어와 같은 형태로 기계가공을 통해 상기 절연층(20)을 가공할 수 있다.

다음으로는 도 4에 도시된 순서도를 참고하여 본 발명에 의한 콘덴서 부싱 제조방법의 진행을 설명한다.

먼저, 중심도체(10)의 외면에 절연층(20)을 형성하기 위해 프리프레그(22)를 감는다.(S100) 상기 프리프레그(22)는 띠모양으로 되어 있어서, 상기 중심도체(10)의 외면에 나선형으로 감겨질 수 있다. 상기 프리프레그(22)는 중심도체(10) 상에 여러 층으로 감겨서 절연층(20)이 정해진 두께를 가지도록 한다.

다음으로, 상기 절연층(20) 상에 도전층(30)을 형성한다.(S200) 상기 도전층(30)은 금속박막(32)으로 만들어질 수 있는데, 대략 중심도체(10)의 길이보다 조금 작은 정도의 폭을 가지는 금속박막(32)으로 절연층(20)을 둘러싸서 만들어질 수 있다. 상기 금속박막(32)도 띠모양으로 형성되어 나선형으로 감겨질 수 있다.

다음 단계는 도전층(30) 상에 절연층(20)을 형성하고, 다시 이 절연층(20) 상에 도전층(30)을 형성하는 과정을 반복하게 된다.(S300) 이 단계에서는 설계조건에 따라서 다수의 절연층(20)과 도전층(30)을 반복하여 형성한다.

이와 같이 하여 만들어진 것이 도 3의 (f)에 있는 것으로, 콘덴서 부싱 코어라고 할 수 있다. 상기 콘덴서 부싱 코어에 기계가공을 수행한다.(S400)

기계가공을 통해 콘덴서 부싱 코어를 소정의 형상으로 만들게 되면, 이에 여러가지 부품 들을 설치하고 쉐드(40)를 형성할 수 있다.(S500) 여기서 부품으로는 플랜지(50)와 탑터미널(60)을 들 수 있다. 이외에도 필요한 다른 부품들을 설치하는 과정을 수행할 수 있다.

이상에서, 본 발명에 따른 실시례를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시례에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시례들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시례에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 중심도체 3: 절연층
5: 도전층 7: 충진층
9: 플랜지 9': 쉐드
10: 중심도체 20: 절연층
22: 프리프레그 24: 프리프레그롤
30: 도전층 32: 금속박막
40: 쉐드 50: 플랜지
60: 탑터미널

Claims (9)

1. 중심도체를 제공하는 단계와,
   상기 중심도체의 표면을 둘러 프리프레그를 나선형으로 감아 절연층을 형성하는 단계와,
   상기 절연층 상에 금속박막을 설치하여 도전층을 형성하는 단계와,
   상기 도전층과 절연층 상에 다시 절연층을 형성하고 이 절연층 상에 도전층을 형성하는 것을 반복하는 단계를 포함하는 콘덴서 부싱 제조방법.
   
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 프리프레그는 띠모양으로 형성되고 롤형상으로 감겨져서 제공되어 중심도체 상에 절연층을 형성하는 콘덴서 부싱 제조방법.
   
3. 제 2 항에 있어서, 상기 프리프레그는 합성섬유에 수지가 함침되어 만들어지는 콘덴서 부싱 제조방법.
   
4. 제 3 항에 있어서, 상기 합성섬유로는 유리섬유나 아라미드섬유가 사용되는 콘덴서 부싱 제조방법.
   
5. 제 4 항에 있어서, 상기 수지는 에폭시, 페놀수지, 액체고무 중 적어도 어느 하나 이상이 사용되는 콘덴서 부싱 제조방법.
   
6. 제 4 항에 있어서, 상기 수지는 열가소성 수지 또는 열경화성 수지가 사용되는 콘덴서 부싱 제조방법.
   
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 띠모양의 프리프레그는 상기 중심도체 상에 폭방향 양단이 겹쳐지도록 나선형으로 감아져 절연층을 형성하는 콘덴서 부싱 제조방법.
   
8. 제 7 항에 있어서, 상기 금속박막은 띠모양으로 형성되어 상기 절연층 상에 감아져 도전층을 형성하는 콘덴서 부싱 제조방법.
   
9. 제 7 항에 있어서, 상기 금속박막은 상기 중심도체의 길이 정도의 폭을 가져서 상기 절연층을 둘러감싸서 도전층을 형성하는 콘덴서 부싱 제조방법.
   

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