WO2022173115A1 - 변압기용 냉각 핀 - Google Patents

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WO2022173115A1
WO2022173115A1 PCT/KR2021/019575 KR2021019575W WO2022173115A1 WO 2022173115 A1 WO2022173115 A1 WO 2022173115A1 KR 2021019575 W KR2021019575 W KR 2021019575W WO 2022173115 A1 WO2022173115 A1 WO 2022173115A1
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WO
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dent
bent
peak
cooling fin
distance
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PCT/KR2021/019575
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English (en)
French (fr)
Inventor
백성규
Original Assignee
산일전기 주식회사
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/02—Casings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/08—Cooling; Ventilating
    • H01F27/10—Liquid cooling
    • H01F27/12—Oil cooling

Definitions

  • the present invention relates to a cooling fin for a transformer, and more particularly, to a cooling fin for a transformer using insulating oil.
  • Cooling fins are also applied.
  • the cooling fins maximize the cooling efficiency by increasing the contact area of the internal insulating oil to heat exchange with the outside air.
  • the cooling fins may also be dented for structural reinforcement.
  • Republic of Korea Utility Model Publication No. 20-0471025 (design name: transformer with heat dissipation part) shows a reinforcing groove formed by pressing the left and right sides of the heat dissipation fin.
  • insulating oil repeats contraction and expansion according to temperature. Therefore, it may occur that the overheated insulating oil penetrates into the dent area. Such a deformation narrows the air flow path between the cooling fins in that the cooling fins are usually inflated. This leads to a decrease in cooling performance.
  • Korean Patent No. 10-1845994 (Invention Title: Cooling Case) shows that one or more spot welds are formed in which the inner wall surfaces are joined to each other in a recessed groove.
  • spot welding rather causes structural weakness.
  • the stress is concentrated in the dent portion, a problem of damage from the spot welded portion occurs.
  • the cooling fin material may be thicker or a stronger material may be used.
  • the inventor of the present invention has completed the present invention after long research and trial and error in order to solve these problems.
  • An embodiment of the present invention provides a cooling fin that excellently maintains structural rigidity even when applied to a transformer having a large variation in power generation amount, such as a photovoltaic generator.
  • one or more dent portions are deformed such that both sides of the plates forming a space for receiving a fluid are partially close to each other; including, wherein the dent portion is the both sides of the plate while changing the direction
  • a plurality of bent portions formed by bending may be provided.
  • the bent parts may include a first bent part bent to one side and a second bent part bent to the other side based on an imaginary surface defined in the middle of the both sides of the plate.
  • a peak of the first bent portion is disposed between a first surface defined by one plate and the imaginary surface, and a peak of the second bent portion is disposed between a second surface defined by the other plate and the imaginary surface can be
  • a valley opposite to the peak of the first bent portion may also be disposed between the first surface and the virtual surface, and a valley opposite to the peak of the second bent portion may also be disposed between the second surface and the virtual surface.
  • a distance from which the peak of the first bent part is spaced apart from the virtual surface and a distance from which the peak of the second bent part is spaced apart from the virtual surface may be equal to each other.
  • the dent portions include a first dent portion and a second dent portion disposed farther from the transformer than the first dent portion, wherein the peak of the bent portion of the first dent portion is spaced apart from the imaginary surface (first distance) and a distance (a second distance) at which the peak of the bent portion of the second dent is spaced apart from the imaginary surface may be different from each other.
  • the first distance may be longer than the second distance.
  • third dent portions disposed between the first dent portion and the second dent portion, wherein the distance at which the peak of the bent portion of the third dent portion is spaced apart from the imaginary surface is equal to or greater than the first distance and the second dent portion It may be less than 2 distances.
  • the third dent part may be provided in plurality.
  • a distance at which the peak of the first bent portion is spaced apart from the imaginary surface may satisfy a range of 20 to 95% of a half thickness of the cooling fin.
  • the dent portions include a first dent portion, a second dent portion disposed farther from the transformer than the first dent portion, and one or more third dent portions disposed between the first dent portion and the second dent portion , the number of bent portions of the third dent portion may be different from the number of bent portions of the first dent portion or the number of bent portions of the second dent portion.
  • the number of bent portions of the third dent portion may be greater than the number of bent portions of the first dent portion or the number of bent portions of the second dent portion.
  • the bent portion disposed farthest from the transformer may have a peak smaller than the peaks of the remaining bent portions compared to the remaining bent portions.
  • the present technology can provide cooling fins with excellent structural rigidity.
  • this technology can maintain excellent performance even when applied to a transformer with a large variation in power generation, such as a photovoltaic generator.
  • this technology can reduce the use of raw materials to reduce manufacturing costs.
  • the present technology can reduce the defect rate in the cooling fin manufacturing process.
  • FIG. 1 is a view schematically showing the overall structure of a transformer to which a cooling fin is applied according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing a detailed structure of a cooling fin for a transformer according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2 .
  • FIG. 4 is a view showing a detailed structure of any one of the dents provided in the cooling fin according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view showing a detailed structure of any one of the dents provided in the cooling fin according to the embodiment of the present invention.
  • 6A and 6B are diagrams illustrating a detailed structure of any one of dents provided in a cooling fin according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a simulation result for showing the effect of a cooling fin to which dents are applied according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7A is Comparative Example 1
  • FIG. 7B is Comparative Example 2
  • FIG. 7C is Example 1
  • FIG. 7D is Example 2
  • FIG. 7E shows simulation results for Example 3
  • FIG. 7F shows simulation results for Example 4.
  • FIG. 7A is Comparative Example 1
  • FIG. 7B Comparative Example 2
  • FIG. 7C is Example 1
  • FIG. 7D is Example 2
  • FIG. 7E shows simulation results for Example 3
  • FIG. 7F shows simulation results for Example 4.
  • FIG. 8 is a view showing a part of a manufacturing process of a cooling fin according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8a shows the positions of all molds between the processes
  • FIG. 8b shows an enlarged view centered on the plate material being deformed in FIG. 8a. do.
  • FIG. 9 is a view showing a detailed structure of a cooling fin for a transformer according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 9 .
  • FIG. 11 shows a detailed structure of a mold for manufacturing a cooling fin for a transformer shown in FIG. 9 .
  • FIG. 1 is a view schematically showing the overall structure of a transformer to which a cooling fin is applied according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing a detailed structure of a cooling fin for a transformer according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2 .
  • the transformer 1 includes a transformer body 10 and a plurality of cooling fins 100 .
  • the cooling fins 100 are disposed along the outer surface of the transformer body to more efficiently cool the transformer.
  • Insulation oil is present inside the cooling fins. Insulation oil is a heat transfer medium.
  • the cooling fins increase the surface area in contact with the outside air to increase the cooling effect.
  • one cooling fin is referred to by reference numeral 100 .
  • the transformer body 10 may be a power transformer, a distribution transformer, a pole transformer, a ground transformer, or a single winding transformer.
  • the present invention is not limited to the listed examples, and may be applied to any type of transformer to which a cooling method using a fluid is applied.
  • the fluid may also be a heat transfer medium, but is not limited to transformer oil, insulating oil, cooling water, air, and the like. However, in the present invention, for convenience of description, an embodiment of insulating oil will be mainly described.
  • the cooling fin 100 includes both side plates 110 that form a space for accommodating insulating oil, one or more dent portions 120, 130, 140 that are deformed so that both side plates are partially close to each other, It may include an upper channel 150 forming an upper flow path of the insulating oil and a lower channel 160 forming a lower flow path of the insulating oil.
  • the insulating oil accommodated in the plurality of cooling fins flows between the dents, through the upper channel and the lower channel, and exchanges heat with external air. It is desirable to maintain an appropriate separation distance between the cooling fins so that outside air can easily pass between the cooling fins.
  • one cooling fin may have four or more dents.
  • one cooling fin may have one dent.
  • the cooling fins 100 have a length in a first direction I away from the transformer body 10 . It has a thickness in the second direction (II) intersecting the first direction. And, it has a height in the third direction (III) intersecting the first and second directions.
  • the first to third directions may be orthogonal to each other.
  • the both sides plates 110 include one side plate 112 and the other side plate 114 .
  • Both plates determine the overall shape of the cooling fin. It may be made of a solid material such as steel or aluminum.
  • the transformer body-side end of the cooling fins is referenced in the drawings as BE, and the opposite end as OE in the drawings.
  • the dent portions 120, 130 and 140 have a length extending in the third direction III, respectively.
  • the dent portions may have substantially the same length as each other. Preferably, they may be the same.
  • the dents are arranged side by side to facilitate the flow of insulating oil. Preferably parallel. Then, the insulating oil circulating inside the transformer may be introduced from the transformer body toward the cooling fins in the D1 direction shown in FIG. 2 , and may flow out from the cooling fins toward the transformer body in the D2 direction.
  • first dent part 120 the second dent part 130 , and the third dent part 140 in order in a direction away from the transformer body.
  • the innermost first dent part 120 restricts the flow path of the insulating oil flowing from the transformer body side toward the cooling fins.
  • a flow loop of insulating oil of inflow in the D1 direction and outflow in the D2 direction may be formed. That is, it is the normal flow of the insulating oil that does not pass across the first dent.
  • This loop increases cooling efficiency by evenly distributing the heated insulating oil flow from the top to the bottom of the cooling fins. It is important that these loops remain unbroken between transformer operations.
  • the dent portions 120 , 130 , and 140 are portions in which both sides of the plates 112 and 114 are deformed to approach each other in some sections, and may include sections in which they are at least partially in close contact. That is, S1, S2, and S3 shown in FIG. 3 may be sections in which one side plate 112 and the other side plate 114 are in close contact. Accordingly, the dent portion may include an oil-free region in which insulating oil does not flow.
  • the dent parts according to the embodiment of the present invention may be deformed according to the expansion of the insulating oil at high temperature, which means that the dent parts can partially accommodate the expanded insulating oil. This may entail deformation of the dents. will be described later.
  • each of the dent portions 120 , 130 , and 140 includes a bent portion.
  • a plurality of bent portions are provided as both sides of the plates are bent while changing directions.
  • the first dent part 120 has two bent parts in the section S1.
  • the second dent part 130 has three bent parts in the section S2.
  • the third dent portion 140 has two bent portions in the section S3. Two or three bends are such that the dent has a zigzag shape in its cross section.
  • the present invention is not limited to the number.
  • one dent may include four or more bent portions.
  • Each section may be a section in which both plates are in close contact. That is, it may be a section from a point where both plates are in close contact with each other to a point where they are spaced apart from each other.
  • the present invention is not limited to terminology, and it is not necessary that the closely adhered interior is completely attached to the vacuum.
  • a bend may be defined as having peaks and valleys.
  • a peak P1 and a valley V1 having one bent portion in the first dent portion 120 are illustrated.
  • a peak P2 and a valley V2 of one bent portion in the second dent portion 130 are illustrated.
  • a peak P3 and a valley V3 of one bent portion are illustrated.
  • a virtual surface VCP may be defined in the middle of both plates.
  • the peak may be defined as the top of the bent portion.
  • a valley may be defined as the opposite side of the peak.
  • the present invention is not limited to terminology, and it is sufficient if it refers to the uppermost and lowermost ends of the unevenness formed as both plates are bent in a zigzag manner. It is not necessary to make a triangular shape with a pointed end, and for example, a flat shape such as a trapezoid may be used.
  • the present invention is not limited to the number of bent parts, and the number of bent parts may be increased or decreased according to the scale of the cooling fins.
  • the present invention is not limited to the shape of the bent portion shown, and various other shapes derived by bending the both sides of the plates in close contact while changing directions are possible.
  • all dents provided in one cooling fin may be formed differently.
  • the first dent part, the second dent part, and the third dent part may have slightly different shapes.
  • the height of the peak of the bent portion of the first dent portion disposed close to the transformer body is higher than the peak height of the bent portion of the third dent portion disposed furthest from the transformer body.
  • the depth of the valley of the bent portion of the first dent portion is greater than the depth of the valley of the bent portion of the third dent portion.
  • the second dent portion disposed in the middle is determined in a range in which the height of the peak is less than or equal to that of the first dent portion and greater than or equal to that of the third dent portion.
  • the depth of the valley of the second dent is determined in a range less than or equal to that of the first dent and greater than or equal to that of the third dent.
  • the dent at the transformer body side has the largest bending depth, and the dent at the opposite side of the transformer body has the smallest bending depth.
  • the central dent is determined from the range of these bending depths. Even if the number of dents provided in one cooling fin increases, it is important that this tendency is maintained.
  • the inner dent 120 is involved in maintaining the flow loop of the insulating oil described above.
  • the outer dent 140 is involved in smooth transfer in the press manufacturing process using the mold.
  • the center dent 130 (the number may be one or two or more) is involved in securing the center reinforcement structure for the entire scale of the cooling fins. The center is the one with the most structural deformation for the entire cooling fin. Hereinafter, it will be described in more detail with reference to FIGS. 4 to 8 .
  • FIG. 4 is a view showing a detailed structure of any one of the dents provided in the cooling fin according to the embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a view showing a detailed structure of any one of the dents provided in the cooling fin according to the embodiment of the present invention.
  • the lower bent part is referred to as a first bent part
  • the upper bent part is referred to as a second bent part.
  • the thickness of each of the both side plates is referred to as T
  • the inner width of the fluid receiving space formed by the both side plates is referred to as IW
  • the outer width of the cooling fin is referred to as OW.
  • the first bent portion Ba is bent to the left in the drawing.
  • the second bent portion Bb is bent to the right in the drawing.
  • the left and right directions of bending may be interchanged.
  • a virtual surface VCP may be defined in the middle of both plates. Then, the first bent portion is bent to the left with respect to the virtual surface, and the second bent portion is bent to the right with respect to the virtual surface. Meanwhile, the first surface VP1 may be defined by the one side plate 112 and the second surface VP2 may be defined by the other side plate 114 . Accordingly, the virtual surface VCP may be disposed in the middle between the first surface VP1 and the second surface VP2 . The first surface, the second surface, and the imaginary surface may be generally parallel to each other.
  • the peak P1 of the first bent portion Ba may be disposed between the first surface VP1 and the virtual surface VCP. It can be seen that the line VL1 passing through the peak is disposed between the first surface and the virtual surface.
  • the peak P1 of the second bent portion Bb may be disposed between the second surface VP2 and the virtual surface VCP. It can be seen that the line VL2 passing through the peak is disposed between the second surface and the virtual surface.
  • the valley (V1) of each of the bent portions is determined according to the position of the peak (P1) and the thickness (T*2) of both sides of the plate due to the characteristic of being located on the opposite side of the peak, but in the drawing it is arranged almost close to the virtual plane.
  • the distance (hereinafter, referred to as 'first distance') at which the peak P1 of the first bent portion is spaced apart from the virtual plane VCP is in the range of 20 to 95% of half the thickness of the cooling fin.
  • the cooling fin thickness OW is 8.4 mm (ie, half of it is 4.2 mm)
  • the peak P1 of the first bend is 3.36 mm apart from the imaginary plane VCP
  • the valley V1 opposite the peak may also be disposed between the first surface and the virtual surface.
  • the thickness (T*2) of both plates is 2.4 mm
  • the first distance (2.63 mm) is greater than the thickness of both plates, so that the position of the peak and the valley along the thickness of the both plates are on the imaginary side. You can check the placement by going to the left. This increases the depth of bending. Increase the structural rigidity of the dent part.
  • a distance from which the peak of the first bent portion is spaced apart from the virtual surface and a distance from which the peak of the second bent portion is spaced apart from the virtual surface may be equal to each other. This simplifies the design of molds for press manufacturing, thereby reducing maintenance and repair costs.
  • the distance at which the peak P1 of the second bent portion is spaced apart from the virtual plane VCP (hereinafter referred to as a 'second distance') may satisfy a range of 20 to 95% of the half thickness of the cooling fin. A more detailed description thereof will be omitted.
  • FIG. 4 The structure described above in FIG. 4 may be equally applied to FIG. 5 in which the number of bent portions is different.
  • the lower bent part is referred to as a first bent part
  • the middle bent part is referred to as a second bent part
  • the upper bent part is referred to as a third bent part.
  • the first bent portion Ba is bent to the right in the drawing.
  • the second bent portion Bb is bent to the left in the drawing.
  • the third bent portion Bc is bent to the right in the drawing.
  • the left and right directions of bending may be interchanged. It should be zigzag.
  • a virtual surface VCP may be defined in the middle of both plates. Then, the first bent part is bent to the right with respect to the virtual surface, the second bent part is bent to the left based on the virtual surface, and the third bent part is bent to the right based on the virtual surface.
  • the peak P2 of the first bent portion Ba may be disposed between the second surface VP2 and the virtual surface VCP. It can be seen that the line VL2 passing through the peak is disposed between the second surface and the virtual surface.
  • the peak P2 of the second bent portion Bb may be disposed between the first surface VP1 and the virtual surface VCP. It can be seen that the line VL1 passing through the peak is disposed between the first surface and the virtual surface.
  • the peak P2 of the third bent portion Bc may be disposed between the second surface VP2 and the virtual surface VCP. It can be seen that the line VL2 passing through the peak is disposed between the second surface and the virtual surface.
  • the valley (V2) of each of the bent portions is determined according to the position of the peak (P2) and the thickness (T*2) of both sides of the plate due to the characteristic of being located on the opposite side of the peak, but in the drawing it is arranged almost close to the virtual plane.
  • the distance at which the peak P2 of the first bent portion is spaced apart from the virtual plane VCP ranges from 20 to 95% of the half thickness of the cooling fins.
  • the cooling fin thickness OW is 8.4 mm (ie, half of it is 4.2 mm)
  • the peak P2 of the first bend is 3.36 mm apart from the imaginary face VCP
  • the valley V2 opposite the peak may also be disposed between the second surface and the virtual surface.
  • the first distance (2.63 mm) is greater than the thickness of both plates, so that the position of the peak and the valley along the thickness of both plates are the imaginary planes. You can check the placement by going to the right. This increases the depth of bending. Increase the structural rigidity of the dent part.
  • the distance at which the peak of the first bend is spaced apart from the imaginary surface, the distance where the peak of the second bend is spaced apart from the imaginary surface, and the distance where the peak of the third bend is spaced apart from the imaginary surface are mutually can be equivalent
  • 6A is a diagram illustrating a detailed structure of any one of dents provided in a cooling fin according to an embodiment of the present invention.
  • 6A may be a structure applied to the above-described second dent portion. Only the number of bent portions increased from 3 to 4 (referred to as the first bent portion Ba, the second bent portion Bb, the third bent portion Bc, and the fourth bent portion Bd in order from the bottom) ), the description in FIG. 5 described above may be equally applied.
  • 6B is a view showing a detailed structure of any one of the dents provided in the cooling fin according to the embodiment of the present invention.
  • 6B may be a structure applied to any one of the above-described first to third dents.
  • reference numerals are indicated on the premise that the structure is applied to the second dent, but the present invention is not limited thereto. Only the shape of the bent portion is changed from a triangle to a trapezoid (referred to as the first bent portion Ba, the second bent portion Bb, the third bent portion Bc, and the fourth bent portion Bd in order from the bottom) ).
  • the above description in FIG. 4 or FIG. 5 may be equally applicable.
  • FIG. 7 shows simulation results for showing the effect of cooling fins to which dents are applied according to an embodiment of the present invention.
  • 7A is Comparative Example 1
  • FIG. 7B is Comparative Example 2
  • FIG. 7C is Example 1
  • FIG. 7D is Example 2
  • FIG. 7E is Example 3
  • FIG. 7F shows simulation results for Example 4, respectively. do.
  • Each figure consists of two, one for stress and the other for displacement. That is, FIGS. 7A1, 7B1, 7C1, 7D1, 7E1, and 7F1 are results for stress, and FIGS. 7A2, 7B2, 7C2, 7D2, 7E2, and 7F2 are results for displacement.
  • Comparative Example 2 did not form a spot weld compared to Comparative Example 1.
  • Example 1 the bent parts according to the embodiment of the present invention were formed in all the dents compared to Comparative Example 2.
  • the same structure was applied to all dents. That is, it is an embodiment in which the structure of FIG. 4 is applied to all dents.
  • the depth of bending for all dents was set to satisfy the range according to the embodiment of the present invention, but all were set to be the same.
  • Example 2 (FIG. 7d) compared to Example 1, deformation was applied to the structure of the dents and the depth of bending. That is, the dent portions having the same structure as in FIG. 3 were applied. That is, the structure of FIG. 4 described above for the inner dent portion (first dent portion) and the outer dent portion (third dent portion) is applied to the structure of FIG. 5 described above for the middle dent portion (second dent portion).
  • the depth of bending for all dents was set to satisfy the range according to the embodiment of the present invention, but the depth of bending of the inner dent was set to be deeper than that of the outer dent.
  • the number of bends for the central dent portion was greater than that of the other dent portions.
  • Example 3 (FIG. 7e) was modified with respect to the dent in the middle compared to Example 2. That is, two central dents were provided (so the total number of dents was four, and the distance between the dents became relatively narrow), and the number of bendings applied to the middle dents was set to be the same as that of other dents.
  • Example 4 has a design change for the dent in the middle compared to Example 3. That is, a plurality of dents in the middle were provided, but the number of bends was greater than that of other dents.
  • Inner dent part There is no bending part in the closely contacted section. 6 spot welds are formed side by side at 100 mm intervals along the length of the dent.
  • Outer dent part There is no bending part in the closely contacted section. 6 spot welds are formed side by side at 100 mm intervals along the length of the dent.
  • Middle dent part There is no bending part in the closely contacted section. 6 spot welds are formed side by side at 100 mm intervals along the length of the dent.
  • Inner dent part There is no bending part in the closely contacted section.
  • Outer dent part There is no bending part in the closely contacted section.
  • Middle dent part There is no bending part in the closely contacted section.
  • Inner dent part It has two bent parts in the closely contacted section. Set the distance at which the peaks of each of the two bends are spaced apart from the imaginary plane equal to each other. Then, the distance at which the peak of the bent portion is separated from the imaginary surface is formed as 20% of the half thickness of the cooling fin.
  • Outer dent part It has two bent parts in the close contact area. Set the distance at which the peaks of each of the two bends are spaced apart from the imaginary plane equal to each other. Then, the distance at which the peak of the bent portion is separated from the imaginary surface is formed as 20% of the half thickness of the cooling fin.
  • Middle dent part It has two bent parts in the close section. Set the distance at which the peaks of each of the two bends are spaced apart from the imaginary plane equal to each other. Then, the distance at which the peak of the bent portion is separated from the imaginary surface is formed as 20% of the half thickness of the cooling fin.
  • Inner dent part It has two bent parts in the closely contacted section. Set the distance at which the peaks of each of the two bends are spaced apart from the imaginary plane equal to each other. And, the distance at which the peak of the bent portion is separated from the imaginary surface is formed to be 85% of the half thickness of the cooling fin.
  • Outer dent part It has two bent parts in the close-fitting section. Set the distance at which the peaks of each of the two bends are spaced apart from the imaginary plane equal to each other. And, the distance at which the peak of the bent portion is separated from the imaginary surface is formed as 60% of the half thickness of the cooling fin.
  • Middle dent part It has 3 bent parts in the close section. Set the distance at which the peaks of each of the three bends are spaced apart from the imaginary plane equal to each other. And, the distance at which the peak of the bent portion is separated from the imaginary surface is formed to be 85% of the half thickness of the cooling fin.
  • Inner dent part It has two bent parts in the closely contacted section. Set the distance at which the peaks of each of the two bends are spaced apart from the imaginary plane equal to each other. And, the distance at which the peak of the bent portion is separated from the imaginary surface is formed as 90% of the half thickness of the cooling fin.
  • Outer dent part It has two bent parts in the close contact area. Set the distance at which the peaks of each of the two bends are spaced apart from the imaginary plane equal to each other. And, the distance at which the peak of the bend is separated from the imaginary surface is 71% of the thickness of the cooling fin.
  • One of the dents in the middle has two bends in the tight section. Set the distance at which the peaks of each of the two bends are spaced apart from the imaginary plane equal to each other. And, the distance at which the peak of the bent portion is separated from the imaginary surface is formed as 80% of the half thickness of the cooling fin.
  • the other of the middle dents has two bends in the tight section. Set the distance at which the peaks of each of the two bends are spaced apart from the imaginary plane equal to each other. And, the distance at which the peak of the bent portion is separated from the imaginary surface is formed as 80% of the half thickness of the cooling fin.
  • Inner dent part It has two bent parts in the closely contacted section. Set the distance at which the peaks of each of the two bends are spaced apart from the imaginary plane equal to each other. And, the distance at which the peak of the bent portion is separated from the imaginary surface is formed as 80% of the half thickness of the cooling fin.
  • Outer dent part It has two bent parts in the close contact area. Set the distance at which the peaks of each of the two bends are spaced apart from the imaginary plane equal to each other. And, the distance at which the peak of the bent part is separated from the imaginary surface is 42% of the half thickness of the cooling fin.
  • One of the dents in the middle it has 4 bends in the tight section. Set the distance at which the peaks of each of the four bends are spaced apart from the imaginary plane equal to each other. And, the distance at which the peak of the bent portion is separated from the imaginary surface is formed as 61% of the half thickness of the cooling fin.
  • Another one of the middle dents it has 4 bends in the tight section. Set the distance at which the peaks of each of the four bends are spaced apart from the imaginary plane equal to each other. And, the distance at which the peak of the bent portion is separated from the imaginary surface is formed as 61% of the half thickness of the cooling fin.
  • Example 1 compared to Comparative Example 1, the ratio of stress to the weld and its surroundings was improved by 305%. (here, welding part: 239.2, periphery outside welding: (348.7+293.3+267.1)/3, their ratio: (239.2 ⁇ ) Although the effect of reducing the stress value was obtained in some parts compared to Comparative Example 2, the stress value was increased in a specific part (the lower part of the dent in the middle). The structural rigidity withstanding the internal pressure was increased compared to Comparative Example 2, but the stress value was not dispersed. The stress was concentrated in one place where self-weight by cooling fins and insulating oil was added, which is analyzed to be due to the relatively low bending depth of 20%.
  • Example 2 compared to Comparative Example 1, the ratio of stress to the weld and its surroundings was improved by 284%. (here, welding part: 249.1, periphery outside welding: (308.7+296.7+272.9)/3, their ratio: (249.1 ⁇ ))
  • the effect of reducing the stress value was obtained for all regions compared to Comparative Example 2. This means that the stress was well dispersed.
  • Comparative Example 2 there is a region (the lower dent in the middle) where the stress value is slightly increased, compared to Example 1. Although there are areas where the stress value has slightly increased (the bottom of the pin, the tip of the pin, the inside of the pin), the overall low level of stress values has the effect of significantly lowering the deviation for each area.
  • Example 3 compared to Comparative Example 1, the ratio of stress to the weld and its surroundings was improved by 298%. (here, welding part: 214.3, periphery outside welding: (237.0+306.9+246.1)/3, their ratio: (214.3 ⁇ )
  • the effect of reducing the stress value was obtained for all parts compared to Comparative Example 2. This means that the stress was very well distributed. Although there are parts (pin tip) where the stress value is slightly increased compared to Comparative Example 2, almost all It shows very low level of stress values in the parts. There is not much deviation between parts. Also, the maximum displacement value measured near the center of the cooling fin was 13.48, which was very low. In contrast to Example 2, it can be seen that increasing the number of dents rather than increasing the number of bends in the dents is advantageous in securing structural rigidity.
  • Example 4 compared to Comparative Example 1, the ratio of stress to the weld and its surroundings was improved by 305%. (here, welding part: 235.7, periphery outside welding: (250.1+342.3+305.2)/3, their ratio: (235.7 ⁇ )
  • welding part 235.7
  • periphery outside welding 250.1+342.3+305.2
  • their ratio 235.7 ⁇
  • the stress values for each region have slightly increased compared to Example 3, a higher structural rigidity can be expected to withstand the internal pressure with respect to the middle dents. It means that it is possible to set the . As will be described later, it also enhances the smooth transfer effect of the mold in the manufacturing process, which also reduces the defect rate due to the small amount of deformation in the press process.
  • setting the bending depth of the inner dent part deeper than other dent parts secures higher structural strength on the transformer body side, and is more effective in maintaining the loop of the insulating oil flow described above. Reduces the risk of abnormal flow across the inner dent. This is because, among the various dents, the inner dent closest to the transformer body plays a decisive role in maintaining the loop.
  • the dent unit may act as a conservator before other dent units. This makes it possible to maintain the above-described flow loop of insulating oil as much as possible even in a situation where the dent part is deformed.
  • the above effects mean that it is possible to obtain higher structural rigidity than before with the same thickness as the existing plate. From another point of view, it means that the thickness of the plate can be made thinner than before in order to obtain the required structural rigidity. This greatly reduces the cost of manufacturing cooling fins by reducing the use of raw materials. The number of cooling fins per transformer is so large that the cost savings are even greater.
  • FIG. 8 is a view showing a part of a manufacturing process of a cooling fin according to an embodiment of the present invention.
  • 8A shows the positions of the entire molds during the process
  • FIG. 8B shows an enlarged view centered on the plate material being deformed in FIG. 8A.
  • a cooling fin may be manufactured through a press process using a mold.
  • the left mold (LM) which is the moving end, enters the right mold (RM), which is the fixed end, in the d1 direction.
  • the core mold (CM) Prior to that, the core mold (CM) is in a state where the plate material is pushed up and deformed.
  • the plate As the left mold LM firmly presses the plate toward the right mold RM, the plate is manufactured in the above-described cooling fin shape 101 .
  • the deformed plate 102 moves to the right, and subsequently, new cooling fin shapes are manufactured.
  • the core mold CM also falls down to its original position to prepare for the next process, where the smooth return of the core mold is a continuous process.
  • the depth of the bending of the above-described bent portion is deep, when the core mold is removed, there is a risk that the plate material being processed may also descend along with it. That is, there is a fear that the plate material being processed may be separated from the mold.
  • the plate material when the core mold CM is pulled down, the plate material may be slightly spread from side to side (that is, in d3 and d4 directions) during processing, so the bending of the inner dent located relatively below It is easy to get out of wealth. You can think of the bottom opening more. However, as it goes up, that is, there is a problem that it cannot easily come out from the bent part of the outer dent part. Since the top of the cooling fins are attached to each other, the amount of opening is limited.
  • the dents according to the embodiment of the present invention have different bending depths. That is, a relatively low bending depth is set for the outer dent portion compared to the inner dent portion (or for all other dent portions except for itself). This makes it easier for the core mold to slide down for further processing. Defects caused by the separation of the plate material during the manufacturing process are greatly reduced.
  • FIG. 9 is a view showing a detailed structure of a cooling fin for a transformer according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 shows a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 9 .
  • the cooling fin 200 according to another embodiment of the present invention may have one dent.
  • the cooling fin 200 corresponds to the cooling fin 100 described above in FIGS. 1 to 8 , and substantially the same description may be applied. Hereinafter, the differences will be mainly described.
  • the both sides plates 210 include one side plate 212 and the other side plate 214 .
  • the dent 220 includes a bent portion.
  • a plurality of bent portions are provided as both sides of the plates are bent while changing directions.
  • the dent part 220 has seven bent parts in the section S. Seven bends allow the dent to have a zigzag shape in its cross section.
  • the present invention is not limited to the number. For example, it may have fewer or more than seven bends.
  • the section S may be a section in which both plates are in close contact. That is, it may be a section from a point where both plates are in close contact with each other to a point where they are spaced apart from each other.
  • the present invention is not limited to terminology, and it is not necessary that the closely adhered interior is completely attached to the vacuum.
  • a bend may be defined as having peaks and valleys.
  • a peak P1 and a valley V1 having one bent portion in the dent portion 220 are illustrated.
  • a virtual surface VCP may be defined in the middle of both plates.
  • the peak may be defined as the top of the bent portion.
  • a valley may be defined as the opposite side of the peak.
  • the present invention is not limited to terminology, and it is sufficient if it refers to the uppermost and lowermost ends of the unevenness formed as both plates are bent in a zigzag manner. It is not necessary to make a triangular shape with a pointed end, and for example, a flat shape such as a trapezoid may be used.
  • the present invention is not limited to the number of bent parts, and the number of bent parts may be increased or decreased according to the scale of the cooling fins.
  • the present invention is not limited to the shape of the bent portion shown, and various other shapes derived by bending the both sides of the plates in close contact while changing directions are possible.
  • the embodiment in FIGS. 9 and 10 has only one dent part, and thus the tendency between the various dent parts described above in FIGS. 1 to 8 . may appear here between the bends.
  • a bent portion opposite to the transformer body may have the smallest bending depth compared to the bent portion toward the transformer body.
  • first to sixth bent portions Ba to Bf may be formed to have substantially the same bending depth
  • the seventh bent portion Bg may be formed to have a relatively smaller bending depth than them.
  • the bending depth of all other bending portions Ba to Bf except for one bending portion Bg opposite to the transformer body is formed to be the same, that is, only one bending portion Bg opposite the transformer body.
  • the description of the bent portion described above with reference to FIG. 6B may be applied. That is, when the imaginary surface VCP is defined in the middle of both plates, the first to seventh bent portions alternately bend downwardly and upwardly based on the imaginary surface. Also, the peak P1 of each of the first to seventh bent portions may be disposed between the second surface VP2 and the virtual surface VCP or between the first surface VP1 and the virtual surface VCP. have. In addition, except for the seventh bent portion where the bending depth is intentionally formed to be small, the peak P1 of each of the first to sixth bent portions may be disposed between the second surface (or the first surface) and the imaginary surface.
  • the valley V1 opposite the peak may also be disposed between the second surface (or the first surface) and the virtual surface. That is, they may be disposed on the same side with respect to the virtual surface.
  • the valley along the position of the peak and the thickness of the plates on both sides is disposed beyond the imaginary plane. This increases the depth of bending. Increase the structural rigidity of the dent part.
  • the seventh bent part may have peaks and valleys opposite to each other with respect to the virtual plane VCP as shown in the drawing for smooth transfer of the mold. However, this is only for expressing the seventh bent portion, which is formed to have a smaller bending depth than the remaining bent portions, and does not necessarily have to be disposed on opposite sides of each other. Depending on the depth, they may be placed on the same side or opposite sides.
  • FIG. 11 shows a detailed structure of a mold for manufacturing a cooling fin for a transformer shown in FIG. 9 .
  • a left mold LM that is a moving end and a right mold RM that is a fixed end for forming the first to seventh bent portions may be prepared as described above in FIG. 8 .
  • the left mold LM includes a first member M1 for forming a first bent part, a third member M3 for forming a third bent part, a fifth member M5 for forming a fifth bent part, and A seventh member M7 for forming the seventh bent portion may be provided.
  • the right mold RM has a second member M2 for forming the second bent portion, a fourth member M4 for forming the fourth bent portion, and a sixth member for forming the sixth bent portion ( M6) and an eighth member M8 for forming the seventh bent portion may be provided.
  • the first to eighth members may have a rectangular parallelepiped shape and be fixed to the mold by bolting. It is directly involved in the shaping of the bent parts as forming the uneven structure of the mold.
  • the seventh member M7 and the eighth member M8 are formed to have a relatively small thickness compared to the other members for the depth of bending of the seventh bent portion formed to be relatively small. Note also that for the same reason, the seventh member and the eighth member are disposed on both sides compared to the other members provided only on one side.
  • VP1, VP2 1st side, 2nd side
  • VCP virtual plane
  • VL1, VL2 Line passing through the peak
  • IW the inner width of the fluid receiving space

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Abstract

본 기술은 변압기용 냉각 핀에 관한 것이다. 본 기술의 변압기용 냉각 핀은 유체를 수용하는 공간을 형성하는 양측 플레이트들이 부분적으로 서로 가까워지도록 변형된 하나 이상의 덴트부들;을 포함하되, 상기 덴트부는 상기 양측 플레이트들이 방향을 바꾸면서 절곡됨에 따라 형성되는 절곡부를 다수 개 구비한다. 본 기술은 구조적인 강성이 우수한 냉각 핀을 제공할 수 있다.

Description

변압기용 냉각 핀
본 발명은 변압기용 냉각 핀에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 절연유를 사용하는 변압기용 냉각 핀에 관한 것이다.
변압기는 동작시 많은 열을 발생시킨다. 이에 열을 효율적으로 방산하는 구조가 중요하다.
대용량의 변압기일수록 열 방산이 곤란하여 온도가 크게 상승하므로, 용량에 따라 건식자냉식, 건풍식냉식, 유입자냉식, 유입풍냉식, 유입수냉식, 유입송냉식 등 다양한 냉각 방식이 적용되고 있다.
냉각 핀이 적용되기도 한다. 냉각 핀은 내부 절연유가 외부 공기와 열교환을 수행함에 있어서 접촉 면적을 넓혀서 냉각 효율을 극대화한다.
또한 냉각 핀에는 구조 보강을 위해 덴트가 적용될 수 있다. 대한민국 등록실용신안공보 제20-0471025호(고안 명칭: 방열부를 구비한 변압기)는 방열핀의 좌,우측면을 눌러 형성되는 보강홈을 보여준다.
한편, 절연유는 온도에 따라 수축과 팽창을 반복한다. 그래서, 과열된 절연유가 덴트 부위에 침투하는 경우가 발생할 수 있다. 통상 냉각 핀이 부풀어오른다는 점에서 그러한 변형은 냉각 핀들 사이에 공기 유로를 좁게 한다. 이는 냉각 성능 저하로 이어진다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 덴트 부위에 스폿 용접을 할 수 있다. 대한민국 등록특허공보 제10-1845994호(발명 명칭: 냉각 케이스)는 오목하게 들어간 홈에 내벽면이 상호 접합되는 하나 이상의 스폿용접부를 형성함을 보여준다.
그러나, 스폿 용접은 오히려 구조적인 취약점을 유발한다. 덴트 부위에 응력이 집중되는 경우, 스폿 용접 부위부터 파손되는 문제가 발생한다.
특히, 태양광 발전과 같이 발전량 편차가 큰 경우에는 변압기 내 절연유의 부피 팽창량과 수축량도 그만큼 편차가 심해짐에 따라, 더욱 구조적인 취약점이 야기된다. 수만번 이상 반복되는 절연유의 팽창과 수축을 견뎌야 하는 구조가 요구된다.
이를 위해서는 냉각 핀 재질을 보다 두껍게 하거나 보다 견고한 재질을 사용할 수 있다. 그러나, 이는 제조 비용 증가로 이어진다.
본 발명의 발명자는 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 오랫동안 연구하고 시행착오를 거친 끝에 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명의 실시예는 태양광 발전기와 같은 발전량 편차가 큰 변압기에 적용시에도 구조적인 강성을 우수하게 유지하는 냉각 핀을 제공한다.
한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 변압기용 냉각 핀으로서, 유체를 수용하는 공간을 형성하는 양측 플레이트들이 부분적으로 서로 가까워지도록 변형된 하나 이상의 덴트부들;을 포함하되, 상기 덴트부는 상기 양측 플레이트들이 방향을 바꾸면서 절곡됨에 따라 형성되는 절곡부를 다수 개 구비할 수 있다.
상기 절곡부들은, 상기 양측 플레이트들 가운데에 정의되는 가상의 면을 기준으로 일측으로 절곡된 제1 절곡부와 타측으로 절곡된 제2 절곡부를 포함할 수 있다.
상기 제1 절곡부의 피크는 일측 플레이트에 의해 정의되는 제1 면과 상기 가상의 면 사이에 배치되고, 상기 제2 절곡부의 피크는 타측 플레이트에 의해 정의되는 제2 면과 상기 가상의 면 사이에 배치될 수 있다.
상기 제1 절곡부의 피크 반대편 밸리도 상기 제1 면과 상기 가상의 면 사이에 배치되고, 상기 제2 절곡부의 피크 반대편 밸리도 상기 제2 면과 상기 가상의 면 사이에 배치될 수 있다.
상기 제1 절곡부의 피크가 상기 가상의 면으로부터 이격된 거리와 상기 제2 절곡부의 피크가 상기 가상의 면으로부터 이격된 거리는 서로 동등할 수 있다.
상기 덴트부들은 제1 덴트부 및 상기 제1 덴트부보다 상기 변압기로부터 멀리 배치되는 제2 덴트부를 포함하되, 상기 제1 덴트부의 절곡부의 피크가 상기 가상의 면으로부터 이격된 거리(제1 거리)와 상기 제2 덴트부의 절곡부의 피크가 상기 가상의 면으로부터 이격된 거리(제2 거리)는 서로 상이할 수 있다.
상기 제1 거리는 상기 제2 거리보다 길 수 있다.
상기 제1 덴트부와 상기 제2 덴트부 사이에 배치되는 하나 이상의 제3 덴트부를 더 포함하되, 상기 제3 덴트부의 절곡부의 피크가 상기 가상의 면으로부터 이격된 거리는 상기 제1 거리 이상이고 상기 제2 거리 이하일 수 있다.
상기 제3 덴트부는 복수 개로 구비될 수 있다.
상기 제1 절곡부의 피크가 상기 가상의 면으로부터 이격된 거리는 상기 냉각 핀의 두께 절반의 20~95% 범위를 만족할 수 있다.
상기 덴트부들은 제1 덴트부, 상기 제1 덴트부보다 상기 변압기로부터 멀리 배치되는 제2 덴트부 및 상기 제1 덴트부와 상기 제2 덴트부 사이에 배치되는 하나 이상의 제3 덴트부들을 포함하되, 상기 제3 덴트부의 절곡부의 개수는 상기 제1 덴트부의 절곡부의 개수 또는 상기 제2 덴트부의 절곡부의 개수와 상이할 수 있다.
상기 제3 덴트부의 절곡부의 개수는 상기 제1 덴트부의 절곡부의 개수 또는 상기 제2 덴트부의 절곡부의 개수보다 많을 수 있다.
상기 덴트부에서 상기 변압기로부터 가장 멀리 배치되는 절곡부는 나머지 절곡부들 대비 그 피크가 나머지 절곡부들의 피크보다 작게 형성될 수 있다.
본 기술은 구조적인 강성이 우수한 냉각 핀을 제공할 수 있다.
또한 본 기술은 태양광 발전기와 같은 발전량 편차가 큰 변압기에 적용시에도 우수한 성능을 유자할 수 있다.
또한 본 기술은 원자재 사용량을 줄여 제조 비용을 절감할 수 있다.
또한 본 기술은 냉각 핀 제조 공정상 불량률을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉각 핀이 적용된 변압기의 전체적인 구조를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 변압기용 냉각 핀의 상세한 구조를 도시하는 도면이다.
도 3은 도 2에서 AA선에 따른 단면도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 냉각 핀에 구비되는 덴트부들 중 어느 하나의 상세한 구조를 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 냉각 핀에 구비되는 덴트부들 어느 하나의 상세한 구조를 도시하는 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 냉각 핀에 구비되는 덴트부들 어느 하나의 상세한 구조를 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 덴트부들이 적용된 냉각 핀의 효과를 보여주기 위한 시뮬레이션 결과로서, 도 7a는 비교예1, 도 7b는 비교예2, 도 7c는 실시예1, 도 7d는 실시예2, 도 7e는 실시예3, 그리고, 도 7f는 실시예4에 대한 시뮬레이션 결과를 각각 도시한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 냉각 핀의 제조 공정 일부를 보여주는 도면으로서, 도 8a는 해당 공정간 전체 금형들의 위치를, 도 8b는 도 8a에서 변형 중인 판재를 중심으로 한 확대도를 도시한다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 변압기용 냉각 핀의 상세한 구조를 도시하는 도면이다.
도 10은 도 9에서 AA선에 따른 단면도를 도시한다.
도 11은 도 9에 도시된 변압기용 냉각 핀의 제조를 위한 금형의 상세한 구조를 도시한다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.
이하에서는, 본 발명의 가장 바람직한 실시예가 설명된다. 도면에 있어서, 두께와 간격은 설명의 편의를 위하여 표현된 것이며, 실제 물리적 두께에 비해 과장되어 도시될 수 있다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지와 무관한 공지의 구성은 생략될 수 있다. 각 도면의 구성요소들에 참조 번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉각 핀이 적용된 변압기의 전체적인 구조를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 변압기용 냉각 핀의 상세한 구조를 도시하는 도면이다.
그리고, 도 3은 도 2에서 AA선에 따른 단면도를 도시한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 변압기(1)는 변압기 본체(10)와 복수의 냉각 핀(100)들을 포함한다.
냉각 핀(100)들은 변압기 본체의 외면을 따라 배치되어 변압기를 보다 효율적으로 냉각시킨다.
냉각 핀들 내부에는 절연유가 존재한다. 절연유는 열전달 매개체이다. 냉각 핀들은 외부 공기와 맞닿는 표면적을 넓혀서 냉각 효과를 높인다. 본 발명에서는 여러 냉각 핀들을 대표하여 하나의 냉각 핀의 구조에 대해 상세히 살펴본다. 이에 냉각 핀 하나를 도면부호 100으로 참조한다.
변압기 본체(10)는 전력용변압기, 배전용변압기, 주상변압기, 지상변압기, 또는 단권변압기일 수 있다. 열거된 예시에 본 발명이 한정되지 않으며, 유체를 이용한 냉각 방식이 적용되는 어떠한 종류의 변압기에도 적용될 수 있다. 유체 역시 열전달 매개체이면 되며, 변압기유, 절연유, 냉각수, 공기 등에 제한되지 않는다. 다만, 본 발명에서는 설명의 편의를 위해 절연유인 실시예를 중심으로 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 냉각 핀(100)은 절연유를 수용하는 공간을 형성하는 양측 플레이트들(110), 양측 플레이트들이 부분적으로 서로 가까워지도록 변형된 하나 이상의 덴트부들(120, 130, 140), 절연유의 상부 유로를 형성하는 상부 채널(150) 및 절연유의 하부 유로를 형성하는 하부 채널(160)을 포함할 수 있다.
복수의 냉각 핀들 내부에 수용된 절연유가 덴트부들 사이, 상부 채널 및 하부 채널을 통해 흐르며, 외부 공기와 열교환한다. 외부 공기가 냉각 핀들 사이를 쉽게 드나들 수 있도록 냉각 핀들 사이는 적정 이격 거리를 유지하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 냉각 핀 하나에 마련되는 덴트부들이 3개인 실시예를 중심으로 설명하나, 본 발명이 개수에 한정되지 않는다. 냉각 핀의 스케일에 따라 덴트부들의 개수는 증감될 수 있다. 예를 들면, 하나의 냉각 핀은 4개 이상의 덴트부들을 가질 수도 있다. 또는 예를 들면, 하나의 냉각 핀은 1개의 덴트부를 가질 수도 있다.
냉각 핀(100)은 변압기 본체(10)로부터 멀어지는 제1 방향(I)으로 길이를 갖는다. 제1 방향에 교차하는 제2 방향(II)으로 두께를 갖는다. 그리고, 제1 및 제2 방향에 교차하는 제3 방향(III)으로의 높이를 갖는다. 제1 내지 제3 방향들은 서로 직교할 수 있다.
양측 플레이트들(110)은 일측 플레이트(112)와 타측 플레이트(114)를 포함한다.
양측 플레이트들은 냉각 핀의 전체적인 외형을 결정한다. 스틸, 알루미늄 등 견고한 재질일 수 있다. 냉각 핀의 변압기 몸체쪽 단부가 도면에서 BE로, 그 반대쪽 단부가 도면에서 OE로 참조된다.
덴트부들(120. 130, 140)은 각각 제3 방향(III)으로 연장하는 길이를 갖는다. 덴트부들은 서로 대체로 동일한 길이를 가질 수 있다. 바람직하게는 동일할 수 있다. 덴트부들은 절연유의 흐름을 원활히 하도록 나란히 배열된다. 바람직하게는 평행할 수 있다. 그러면, 변압기 내부를 순환하는 절연유가 변압기 본체로부터 냉각 핀을 향해 도 2에 도시된 D1 방향으로 유입되어, 냉각 핀으로부터 변압기 본체쪽으로 D2 방향으로 유출될 수 있다.
변압기 본체로부터 멀어지는 방향으로 순서대로 제1 덴트부(120), 제2 덴트부(130) 및 제3 덴트부(140)로 참조한다.
한편, 가장 내측에 배치된 제1 덴트부(120)는 변압기 본체쪽으로부터 냉각 핀쪽으로 흐르는 절연유의 흐름 경로를 제한한다. 이로써 D1 방향으로 유입 및 D2 방향으로 유출이라는 절연유의 흐름 루프가 형성될 수 있다. 즉, 제1 덴트부를 가로질러 지나가지 않는 것이 절연유의 정상적인 흐름이다. 이 루프는 뜨거워진 절연유의 흐름을 냉각 핀 상부로부터 하부에 이르기까지 전체에 대해 고르게 분배함으로써 냉각 효율을 높인다. 변압기 동작간 이러한 루프가 깨지지 않고 유지되는 것은 중요하다.
덴트부들(120, 130, 140)은 양측 플레이트들(112, 114)이 일부 구간에서 서로 가까워지도록 변형된 부분으로서, 적어도 부분적으로 밀착된 구간을 포함할 수 있다. 즉, 도 3에 도시된 S1, S2 및 S3는 일측 플레이트(112)와 타측 플레이트(114)가 밀착된 구간일 수 있다. 이에, 덴트부는 절연유가 흐르지 않는 오일 프리 영역을 포함할 수 있다. 다만, 본 발명의 실시예에 따른 덴트부들은 고온에서 절연유의 팽창에 따라 변형이 이루어질 수 있고, 이는 덴트부들이 팽창된 절연유를 부분적으로는 수용할 수 있음을 의미한다. 이는 덴트부들의 변형을 수반할 수 있다. 후술한다.
도 3을 참조하면, 덴트부들(120, 130. 140)은 각각 절곡부를 구비한다. 양측 플레이트들이 방향을 바꾸면서 절곡됨에 따라 다수 개의 절곡부들이 구비된다.
제1 덴트부(120)는 구간(S1)에서 2개의 절곡부들을 구비한다. 제2 덴트부(130)는 구간(S2)에서 3개의 절곡부들을 구비한다. 제3 덴트부(140)는 구간(S3)에서 2개의 절곡부들을 구비한다. 2~3개의 절곡부들은 덴트부가 그 단면에서 지그재그 형상을 갖도록 한다. 본 발명이 개수에 한정되지 않는다. 예를 들면, 하나의 덴트부는 4개 이상의 절곡부들을 구비할 수도 있다.
각 구간은 양측 플레이트들이 밀착된 구간일 수 있다. 즉, 양측 플레이트들이 서로 가까워져 밀착된 지점부터 서로 멀어져 이격된 지점까지의 구간일 수 있다. 본 발명이 용어에 한정되지 않으며, 밀착된 내부가 완전히 붙어서 진공일 필요까지는 없다.
하나의 절곡부는 피크와 밸리를 갖는 것으로 정의될 수 있다. 제1 덴트부(120)에서 하나의 절곡부가 갖는 피크(P1) 및 밸리(V1)가 도시된다. 제2 덴트부(130)에서 하나의 절곡부가 갖는 피크(P2) 및 밸리(V2)가 도시된다. 제3 덴트부(140)에서 하나의 절곡부가 갖는 피크(P3) 및 밸리(V3)가 도시된다. 또한, 양측 플레이트들 가운데에 가상의 면(VCP)이 정의될 수 있다.
피크는 절곡된 부분의 최상단으로 정의될 수 있다. 밸리는 피크의 반대쪽으로 정의될 수 있다. 본 발명이 용어에 한정되지 않으며, 양측 플레이트들이 지그재그로 절곡됨에 따라 형성되는 요철의 최상단과 최하단을 가리키는 것이면 충분하다. 반드시 그 끝이 뾰족한 삼각형 형상을 만들지 않아도 무방하며 예를 들어 사다리꼴과 같은 평평한 형상이어도 무방하다.
본 발명이 절곡부의 개수에 한정되지 않으며, 냉각 핀의 스케일에 따라 절곡부의 개수는 증감될 수 있다. 또한, 본 발명이 도시된 절곡부의 형상에 한정되지 않으며, 밀착된 양측 플레이트들이 방향을 바꾸면서 절곡됨으로써 도출되는 다양한 다른 형상도 가능하다.
본 발명의 실시예에 따르면, 하나의 냉각 핀에 마련되는 덴트부들은 모두 서로 다르게 형성될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 덴트부, 제2 덴트부 및 제3 덴트부는 형상이 약간씩 다르게 형성될 수 있다.
이는 절곡의 깊이가 서로 다르기 때문이다. 변압기 본체에 가까이 배치되는 제1 덴트부의 절곡부의 피크의 높이가 변압기 본체로부터 가장 멀리 배치되는 제3 덴트부의 절곡부의 피크의 높이보다 높다. 다른 관점으로는, 제1 덴트부의 절곡부의 밸리의 깊이가 제3 덴트부의 절곡부의 밸리의 깊이보다 깊다. 이들 가운데에 배치되는 제2 덴트부는 피크의 높이가 제1 덴트부의 것 이하이고 제3 덴트부의 것 이상의 범위에서 결정된다. 다른 관점으로는, 제2 덴트부는 밸리의 깊이가 제1 덴트부의 것 이하이고 제3 덴트부의 것 이상의 범위에서 결정된다.
즉, 덴트부들 중 변압기 본체쪽 덴트부가 가장 큰 절곡 깊이를 갖고, 변압기 본체 반대쪽 덴트부가 가장 작은 절곡 깊이를 갖는다. 가운데 덴트부는 이들 절곡 깊이의 범위로부터 결정된다. 하나의 냉각 핀에 구비되는 덴트부들의 개수가 증가하더라도, 이러한 경향성이 유지되는 것이 중요하다. 내측 덴트부(120)는 상술한 절연유의 흐름 루프 유지에 관여한다. 외측 덴트부(140)는 금형을 이용한 프레스 제조 과정상 원활한 이송에 관여한다. 가운데 덴트부(130)는 (그 개수는 하나 또는 2개 이상이라도 무방하다) 냉각 핀의 전체 스케일에 대한 센터 보강 구조 확보에 관여한다. 냉각 핀 전체에 대해 구조적으로 가장 많은 변형을 수반하는 곳이 센터이다. 이하 도 4 내지 도 8을 참조하여 보다 상세히 살펴본다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 냉각 핀에 구비되는 덴트부들 중 어느 하나의 상세한 구조를 도시하는 도면이다.
그리고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 냉각 핀에 구비되는 덴트부들 어느 하나의 상세한 구조를 도시하는 도면이다.
도 4는 상술한 제1 덴트부 또는 제3 덴트부에 적용되는 구조일 수 있다. 도 5는 상술한 제2 덴트부에 적용되는 구조일 수 있다. 본 발명에서는 설명의 편의를 위해, 이러한 배치의 실시예를 가정하나, 절곡부의 개수에 차이가 있을 뿐, 어느 것이 적용되어도 무방하다. 즉, 하나의 냉각 핀에 적용되는 모든 덴트부들이 도 4에 도시된 구조를 가질 수도 있고, 모든 덴트부들이 도 5에 도시된 구조일 수도 있으며, 또는 도 4와 도 5가 혼용된 구조일 수도 있다. 어느 경우에서나 상술한 경향성이 유지됨을 주목한다.
먼저, 도 4를 참조하면, 일측 플레이트(112)와 타측 플레이트(114)가 방향을 바꾸면서 절곡됨에 따라 형성되는 절곡부가 구간(S1)에 2개가 존재한다.
도면상 아래의 절곡부를 제1 절곡부, 위의 절곡부를 제2 절곡부로 참조한다. 양측 플레이트들 각각의 두께가 T로, 양측 플레이트들에 의해 형성되는 유체 수용 공간의 내부 너비가 IW로, 냉각 핀 외부 너비가 OW로 참조된다.
제1 절곡부(Ba)는 도면상 좌측으로의 절곡을 갖는다. 제2 절곡부(Bb)는 도면상 우측으로의 절곡을 갖는다. 절곡의 방향인 좌측과 우측은 서로 바뀌어도 무방하다.
이때, 양측 플레이트 가운데에 가상의 면(VCP)이 정의될 수 있다. 그러면, 제1 절곡부는 가상의 면을 기준으로 좌측으로의 절곡을 갖고, 제2 절곡부는 가상의 면을 기준으로 우측으로의 절곡을 갖는다. 한편, 일측 플레이트(112)에 의해 제1 면(VP1)이 정의되고, 타측 플레이트(114)에 의해 제2 면(VP2)이 정의될 수 있다. 따라서 가상의 면(VCP)은 제1 면(VP1)과 제2 면(VP2)의 가운데에 배치될 수 있다. 제1 면, 제2 면 및 가상의 면은 서로 대체로 평행할 수 있다.
제1 절곡부(Ba)의 피크(P1)는 제1 면(VP1)과 가상의 면(VCP) 사이에 배치될 수 있다. 피크를 지나는 선(VL1)이 제1 면과 가상의 면 사이에 배치됨을 확인할 수 있다. 제2 절곡부(Bb)의 피크(P1)는 제2 면(VP2)과 가상의 면(VCP) 사이에 배치될 수 있다. 피크를 지나는 선(VL2)이 제2 면과 가상의 면 사이에 배치됨을 확인할 수 있다.
한편, 절곡부들 각각의 밸리(V1)는 피크의 반대편에 위치하는 특성상 피크(P1)의 위치 및 양측 플레이트의 두께(T*2)에 따라 결정되나, 도면에서는 가상의 면에 거의 근접하게 배치됨을 확인할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 절곡부의 피크(P1)가 가상의 면(VCP)으로부터 이격된 거리(이하, '제1 거리'로 참조한다)는 냉각 핀 두께 절반의 20~95% 범위를 만족할 수 있다. 이 비율이 20% 미만인 경우에는 절곡의 깊이가 얕아져 필요한 구조적 강성을 얻기 어렵다. 반대로, 95% 초과인 경우에는 금형을 이용한 프레스 제조 과정에서 원활한 금형의 이송을 보장하지 못한다.
도면에 도시된 예에서, 냉각 핀 두께(OW)가 9.4 mm이고, (즉, 그 절반이 4.7 mm이고), 제1 절곡부의 피크(P1)가 가상의 면(VCP)으로부터 이격된 제1 거리가 2.63 mm이면, 이들의 비율이 56%로서 (2.63/4.7 = 0.56) 상술한 범위를 만족한다.
다른 예로, 냉각 핀 두께(OW)가 8.4 mm이고, (즉, 그 절반이 4.2 mm이고), 제1 절곡부의 피크(P1)가 가상의 면(VCP)으로부터 이격된 제1 거리가 3.36 mm이면, 이들의 비율이 80%로서 (3.36/4.2 = 0.80) 상술한 범위를 만족한다.
또 다른 예로, 냉각 핀 두께(OW)가 8.4 mm이고, (즉, 그 절반이 4.2 mm이고), 제1 절곡부의 피크(P1)가 가상의 면(VCP)으로부터 이격된 제1 거리가 1.77 mm이면, 이들의 비율이 42%로서 (1.77/4.2 = 0.42) 상술한 범위를 만족한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 절곡부의 피크(P1)가 제1 면과 가상의 면 사이에 배치될 때, 피크 반대편 밸리(V1) 역시 제1 면과 가상의 면 사이에 배치될 수 있다. 상술한 예에서, 양측 플레이트의 두께(T*2)가 2.4 mm이면, 제1 거리(2.63 mm)가 양측 플레이트의 두께보다 커서, 피크의 위치 및 양측 플레이트의 두께를 따르는 밸리가 가상의 면의 좌측으로 넘어가 배치됨을 확인할 수 있다. 이는 절곡의 깊이를 크게 한다. 덴트부의 구조적 강성을 높인다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 절곡부의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리와 제2 절곡부의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리는 서로 동등할 수 있다. 이는 프레스 제조를 위한 금형들의 설계를 간소하게 하여 유지 및 보수 비용을 절감한다.
제2 절곡부의 피크(P1)와 밸리(V1)에 대해서도 절곡의 방향만 반대로 될 뿐 상술한 바와 동일한 설명이 적용될 수 있다. 즉, 제2 절곡부의 피크(P1)가 가상의 면(VCP)로부터 이격된 거리(이하, '제2 거리'로 참조한다)는 냉각 핀 두께 절반의 20~95% 범위를 만족할 수 있다. 이에 보다 상세한 설명은 생략한다.
도 4에서 상술한 구조는 절곡부의 개수가 상이한 도 5에도 동일하게 적용될 수 있다.
즉, 도 5를 참조하면, 일측 플레이트(112)와 타측 플레이트(114)가 방향을 바꾸면서 절곡됨에 따라 형성되는 절곡부가 구간(S2)에 3개가 존재한다.
도면상 아래의 절곡부를 제1 절곡부, 중간의 절곡부를 제2 절곡부, 위의 절곡부를 제3 절곡부로 참조한다.
제1 절곡부(Ba)가 도면상 우측으로의 절곡을 갖는다. 제2 절곡부(Bb)가 도면상 좌측으로의 절곡을 갖는다. 제3 절곡부(Bc)가 도면상 우측으로의 절곡을 갖는다. 절곡의 방향인 좌측과 우측은 서로 바뀌어도 무방하다. 지그재그이면 된다.
이때, 양측 플레이트 가운데에 가상의 면(VCP)이 정의될 수 있다. 그러면, 제1 절곡부는 가상의 면을 기준으로 우측으로의 절곡을 갖고, 제2 절곡부는 가상의 면을 기준으로 좌측으로의 절곡을 가지며, 제3 절곡부는 가상의 면을 기준으로 우측으로의 절곡을 갖는다.
제1 절곡부(Ba)의 피크(P2)는 제2 면(VP2)과 가상의 면(VCP) 사이에 배치될 수 있다. 피크를 지나는 선(VL2)이 제2 면과 가상의 면 사이에 배치됨을 확인할 수 있다. 제2 절곡부(Bb)의 피크(P2)는 제1 면(VP1)과 가상의 면(VCP) 사이에 배치될 수 있다. 피크를 지나는 선(VL1)이 제1 면과 가상의 면 사이에 배치됨을 확인할 수 있다. 그리고, 제3 절곡부(Bc)의 피크(P2)는 제2 면(VP2)과 가상의 면(VCP) 사이에 배치될 수 있다. 피크를 지나는 선(VL2)이 제2 면과 가상의 면 사이에 배치됨을 확인할 수 있다.
한편, 절곡부들 각각의 밸리(V2)는 피크의 반대편에 위치하는 특성상 피크(P2)의 위치 및 양측 플레이트의 두께(T*2)에 따라 결정되나, 도면에서는 가상의 면에 거의 근접하게 배치됨을 확인할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 절곡부의 피크(P2)가 가상의 면(VCP)으로부터 이격된 거리(이하, '제1 거리'로 참조한다)는 냉각 핀 두께 절반의 20~95% 범위를 만족할 수 있다. 이 비율이 20% 미만인 경우에는 절곡의 깊이가 얕아져 필요한 구조적 강성을 얻기 어렵다. 반대로, 95% 초과인 경우에는 금형을 이용한 프레스 제조 과정에서 원활한 금형의 이송을 보장하지 못한다.
도면에 도시된 예에서, 냉각 핀 두께(OW)가 9.4 mm이고, (즉, 그 절반이 4.7 mm이고), 제1 절곡부의 피크(P2)가 가상의 면(VCP)으로부터 이격된 제1 거리가 2.63 mm이면, 이들의 비율이 56%로서 (2.63/4.7 = 0.56) 상술한 범위를 만족한다.
다른 예로, 냉각 핀 두께(OW)가 8.4 mm이고, (즉, 그 절반이 4.2 mm이고), 제1 절곡부의 피크(P2)가 가상의 면(VCP)으로부터 이격된 제1 거리가 3.36 mm이면, 이들의 비율이 80%로서 (3.36/4.2 = 0.80) 상술한 범위를 만족한다.
또 다른 예로, 냉각 핀 두께(OW)가 8.4 mm이고, (즉, 그 절반이 4.2 mm이고), 제1 절곡부의 피크(P2)가 가상의 면(VCP)으로부터 이격된 제1 거리가 1.77 mm이면, 이들의 비율이 42%로서 (1.77/4.2 = 0.42) 상술한 범위를 만족한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 절곡부의 피크(P2)가 제2 면과 가상의 면 사이에 배치될 때, 피크 반대편 밸리(V2) 역시 제2 면과 가상의 면 사이에 배치될 수 있다. 상술한 예에서, 양측 플레이트의 두께(T*2)가 2.4 mm이면, 제1 거리(2.63 mm)가 양측 플레이트의 두께보다 커서, 피크의 위치 및 양측 플레이트의 두께를 따르는 밸리가 가상의 면의 우측으로 넘어가 배치됨을 확인할 수 있다. 이는 절곡의 깊이를 크게 한다. 덴트부의 구조적 강성을 높인다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 절곡부의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리, 제2 절곡부의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리 및 제3 절곡부의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리는 서로 동등할 수 있다.
제2 절곡부의 피크(P2)와 밸리(V2)에 대해서도 절곡의 방향만 반대로 될 뿐 상술한 바와 동일한 설명이 적용될 수 있다. 또한, 제3 절곡부의 피크(P2)와 밸리(V2)에 대해서도 절곡의 방향만 반대로 된다는 점을 제외하고는 상술한 바와 동일한 설명이 적용될 수 있다.
도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 냉각 핀에 구비되는 덴트부들 중 어느 하나의 상세한 구조를 도시하는 도면이다.
도 6a는 상술한 제2 덴트부에 적용되는 구조일 수 있다. 절곡부의 개수가 3개에서 4개로 증가하였을 뿐(아래에서부터 순서대로 제1 절곡부(Ba), 제2 절곡부(Bb), 제3 절곡부(Bc) 및 제4 절곡부(Bd)로 참조된다), 상술한 도 5에서의 설명이 동일하게 적용될 수 있다.
도면에 도시된 예에서, 냉각 핀 두께(OW)가 8.4 mm이고, (즉, 그 절반이 4.2 mm이고), 제1 절곡부의 피크(P2)가 가상의 면(VCP)으로부터 이격된 제1 거리가 2.57 mm이면, 이들의 비율이 61%로서 (2.57/4.2 = 0.61) 상술한 범위를 만족한다.
도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 냉각 핀에 구비되는 덴트부들 중 어느 하나의 상세한 구조를 도시하는 도면이다.
도 6b는 상술한 제1 내지 제3 덴트부들 중 어느 하나에 적용되는 구조일 수 있다. 도면에서는 제2 덴트부에 적용되는 구조임을 전제로 도면부호를 표기하였지만 이에 한정되지 않는다. 절곡부의 형상이 삼각형에서 사다리꼴로 바뀌었을 뿐(아래에서부터 순서대로 제1 절곡부(Ba), 제2 절곡부(Bb), 제3 절곡부(Bc) 및 제4 절곡부(Bd)로 참조된다). 상술한 도 4 또는 도 5에서의 설명이 동일하게 적용될 수 있다.
도면에 도시된 예에서, 냉각 핀 두께(OW)가 8.4 mm이고, (즉, 그 절반이 4.2 mm이고), 제1 절곡부의 피크(P2)가 가상의 면(VCP)으로부터 이격된 제1 거리가 3.95 mm이면, 이들의 비율이 94%로서 (3.95/4.2 = 0.94) 상술한 범위를 만족한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 덴트부들이 적용된 냉각 핀의 효과를 보여주기 위한 시뮬레이션 결과를 도시한다. 도 7a는 비교예1, 도 7b는 비교예2, 도 7c는 실시예1, 도 7d는 실시예2, 도 7e는 실시예3, 그리고, 도 7f는 실시예4에 대한 시뮬레이션 결과를 각각 도시한다. 각 도면은 두 개로 구성되며 그 중 하나는 응력에 대한 결과이고, 다른 하나는 변위에 대한 결과이다. 즉, 도 7a1, 도 7b1, 도 7c1, 도 7d1, 도 7e1 및 도 7f1은 응력에 대한 결과이고, 도 7a2, 도 7b2, 도 7c2, 도 7d2, 도 7e2 및 도 7f2는 변위에 대한 결과이다.
비교예1(도 7a)은 절곡부가 없는, 평평한 형상의 덴트부에 스폿용접부를 형성하였다.
비교예2(도 7b)는 비교예1 대비 스폿용접부를 형성하지 않았다.
실시예1(도 7c)은 비교예2 대비 모든 덴트부들에 본 발명의 실시예에 따른 절곡부들을 형성하였다. 다만, 모든 덴트부들에 대해 동일한 구조를 적용하였다. 즉, 모든 덴트부들에 상술한 도 4의 구조가 적용된 실시예이다. 또한, 모든 덴트부들에 대한 절곡의 깊이를 본 발명의 실시예에 따른 범위를 만족하도록 설정하되, 모두 동일하게 설정하였다.
실시예2(도 7d)는 실시예1 대비 덴트부들의 구조와 절곡의 깊이에 변형을 가하였다. 즉, 상술한 도 3에서와 같은 구조의 덴트부들이 적용되었다. 즉, 내측 덴트부(제1 덴트부) 및 외측 덴트부(제3 덴트부)에 상술한 도 4의 구조가, 가운데 덴트부(제2 덴트부)에 상술한 도 5의 구조가 적용된 것이다. 또한, 모든 덴트부들에 대한 절곡의 깊이를 본 발명의 실시예에 따른 범위를 만족하도록 설정하되, 내측 덴트부의 절곡의 깊이를 외측 덴트부의 것보다 깊게 설정하였다. 또한, 가운데 덴트부에 대해 절곡의 개수를 다른 덴트부의 것보다 많게 하였다.
실시예3(도 7e)은 실시예2 대비 가운데 덴트부에 대해 변형을 가하였다. 즉, 가운데 덴트부를 2개로 마련하였고(그래서 총 덴트부의 개수는 4개이고, 덴트부들간 간격이 상대적으로 좁아졌다), 가운데 덴트부들에 대해 적용된 절곡의 개수를 다른 덴트부의 것과 동일하게 설정하였다.
실시예4(도 7f)는 실시예3 대비 가운데 덴트부에 대해 설계 변경을 하였다. 즉, 가운데 덴트부들을 복수개로 마련하되 절곡의 개수를 다른 덴트부의 것보다 더 많게 하였다.
<비교예1>
내측 덴트부 : 밀착된 구간에서 절곡부 없음. 덴트부 길이를 따라 100 mm 간격으로 나란하게 스폿용접부 6개소 형성
외측 덴트부 : 밀착된 구간에서 절곡부 없음. 덴트부 길이를 따라 100 mm 간격으로 나란하게 스폿용접부 6개소 형성
가운데 덴트부 : 밀착된 구간에서 절곡부 없음. 덴트부 길이를 따라 100 mm 간격으로 나란하게 스폿용접부 6개소 형성
<비교예2>
내측 덴트부 : 밀착된 구간에서 절곡부 없음.
외측 덴트부 : 밀착된 구간에서 절곡부 없음.
가운데 덴트부 : 밀착된 구간에서 절곡부 없음.
<실시예1>
내측 덴트부 : 밀착된 구간에서 2개의 절곡부들을 가짐. 2개의 절곡부들 각각의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 서로 동등하게 설정함. 그리고, 절곡부의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 냉각 핀 두께 절반의 20%로 형성함.
외측 덴트부 : 밀착된 구간에서 2개의 절곡부들을 가짐. 2개의 절곡부들 각각의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 서로 동등하게 설정함. 그리고, 절곡부의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 냉각 핀 두께 절반의 20%로 형성함.
가운데 덴트부 : 밀착된 구간에서 2개의 절곡부들을 가짐. 2개의 절곡부들 각각의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 서로 동등하게 설정함. 그리고, 절곡부의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 냉각 핀 두께 절반의 20%로 형성함.
<실시예2>
내측 덴트부 : 밀착된 구간에서 2개의 절곡부들을 가짐. 2개의 절곡부들 각각의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 서로 동등하게 설정함. 그리고, 절곡부의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 냉각 핀 두께 절반의 85%로 형성함.
외측 덴트부 : 밀착된 구간에서 2개의 절곡부들을 가짐. 2개의 절곡부들 각각의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 서로 동등하게 설정함. 그리고, 절곡부의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 냉각 핀 두께 절반의 60%로 형성함.
가운데 덴트부 : 밀착된 구간에서 3개의 절곡부들을 가짐. 3개의 절곡부들 각각의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 서로 동등하게 설정함. 그리고, 절곡부의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 냉각 핀 두께 절반의 85%로 형성함.
<실시예3>
내측 덴트부 : 밀착된 구간에서 2개의 절곡부들을 가짐. 2개의 절곡부들 각각의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 서로 동등하게 설정함. 그리고, 절곡부의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 냉각 핀 두께 절반의 90%로 형성함.
외측 덴트부 : 밀착된 구간에서 2개의 절곡부들을 가짐. 2개의 절곡부들 각각의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 서로 동등하게 설정함. 그리고, 절곡부의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 냉각 핀 두께 절반의 71%로 형성함.
가운데 덴트부들 중 하나 : 밀착된 구간에서 2개의 절곡부들을 가짐. 2개의 절곡부들 각각의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 서로 동등하게 설정함. 그리고, 절곡부의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 냉각 핀 두께 절반의 80%로 형성함.
가운데 덴트부들 중 다른 하나 : 밀착된 구간에서 2개의 절곡부들을 가짐. 2개의 절곡부들 각각의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 서로 동등하게 설정함. 그리고, 절곡부의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 냉각 핀 두께 절반의 80%로 형성함.
<실시예4>
내측 덴트부 : 밀착된 구간에서 2개의 절곡부들을 가짐. 2개의 절곡부들 각각의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 서로 동등하게 설정함. 그리고, 절곡부의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 냉각 핀 두께 절반의 80%로 형성함.
외측 덴트부 : 밀착된 구간에서 2개의 절곡부들을 가짐. 2개의 절곡부들 각각의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 서로 동등하게 설정함. 그리고, 절곡부의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 냉각 핀 두께 절반의 42%로 형성함.
가운데 덴트부들 중 하나 : 밀착된 구간에서 4개의 절곡부들을 가짐. 4개의 절곡부들 각각의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 서로 동등하게 설정함. 그리고, 절곡부의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 냉각 핀 두께 절반의 61%로 형성함.
가운데 덴트부들 중 다른 하나 : 밀착된 구간에서 4개의 절곡부들을 가짐. 4개의 절곡부들 각각의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 서로 동등하게 설정함. 그리고, 절곡부의 피크가 가상의 면으로부터 이격된 거리를 냉각 핀 두께 절반의 61%로 형성함.
위 조건들을 제외하고, 냉각 핀의 스케일(길이, 두께, 높이), 덴트부의 길이 등 나머지 조건들은 모두 동일하게 설정하였다.
냉각 핀 내부에 입력되는 정수압으로 기계해석을 하였다. 냉각 핀에 대해 부위별 응력값(단위: MPa) 및 냉각 핀 센터 부근의 최대 변위값(단위: mm)을 측정하였다.
응력값/변위값 가운데 덴트 하단 핀 하단
(용접부위)		 핀 끝단
(접힌부분)		 핀 안쪽
(변압기본체쪽)		 변위 용접부와 그 주변 응력 평균의 비
비교예1 206.0 107.8 65.96 63.83 1.53 2.41
비교예2 301.3 332.1 303.9 305.2 18.90 1.09
실시예1 348.7 239.2 293.3 267.1 14.06 0.79
실시예2 308.7 249.1 296.7 272.9 13.59 0.85
실시예3 237.0 214.3 306.9 246.1 13.48 0.81
실시예4 250.1 235.7 342.3 305.2 12.53 0.79
위 표 1로부터 확인할 수 있듯이, 기존과 같이 덴트부에 어떠한 절곡부도 형성하지 않고, 스폿용접부를 형성한 비교예1에서는 최대 변위값이 매우 작음을 확인할 수 있다. 스폿용접부의 효과이다. 가운데 덴트부가 내압을 버티는 힘이 크다. 그러나, 용접부와 그 주변에 대한 응력의 비가 매우 높게 나타난다. (여기서, 용접부: (206.0+107.8)/2, 용접 외 주변: (65.96+63.83)/2, 이들의 비: ((206+107.8)/2)÷) 이는 용접부로 응력이 집중되어 방열핀의 수축과 팽창이 지속될 시에 그만큼 파손될 우려가 높음을 의미한다. 스폿용접부가 없는 비교예2에서는 비교예1 대비 용접부와 그 주변에 대한 응력의 비는 낮아졌다. (여기서, 용접부: 332.1, 용접 외 주변: (301.3+303.9+305.2)/3, 이들의 비: (332.1÷) 하지만, 예상대로, 냉각 핀 센터 부근에서 측정된 최대 변위값이 18.90로서 매우 높게 나타났다. 이는 가운데 덴트부가 내압을 버티지 못하고 많이 벌어졌음을 의미한다. 변위가 크면 클수록 냉각 핀간 간격이 좁아져(즉, 냉각 통로가 좁아져) 방열 효과가 저하된다. 부위별 응력값들도 비교예1 및 실시예들에 비해 대체로 높게 나타났다. 응력값들이 부위별로 큰 편차를 보이지는 않으나, 그 값이 높다. 이는 냉각 핀 전반적으로 측정 부위 각각으로의 응력이 집중됨을 의미한다.
실시예1에서는 비교예1 대비 용접부와 그 주변에 대한 응력의 비가 305% 개선되었다. (여기서, 용접부: 239.2, 용접 외 주변: (348.7+293.3+267.1)/3, 이들의 비: (239.2÷) 또한, 비교예2 대비 냉각 핀 센터 부근에서 측정된 최대 변위값도 25.6% 개선되었다. 비교예2 대비 몇몇 부위들에 대해 응력값 감소 효과가 얻어졌으나 오히려 특정 부위(가운데 덴트 하단)에서는 응력값이 증가하였다. 내압을 버티는 구조적 강성은 비교예2 대비 증가하였지만, 응력값이 분산되지 못하고, 냉각 핀과 절연유에 의한 자중이 더해지는 한 곳에 응력이 크게 집중되었다. 이는 절곡의 깊이가 20% 수준으로서 비교적 낮게 설정됨으로 인한 것으로 분석된다.
실시예2에서는 비교예1 대비 용접부와 그 주변에 대한 응력의 비가 284% 개선되었다. (여기서, 용접부: 249.1, 용접 외 주변: (308.7+296.7+272.9)/3, 이들의 비: (249.1÷) 또한, 비교예2 대비 냉각 핀 센터 부근에서 측정된 최대 변위값도 28.1% 개선되었다. 비교예2 대비 모든 부위들에 대해 응력값 감소 효과가 얻어졌다. 이는 응력이 잘 분산됨을 의미한다. 비교예2 대비 응력값이 미소하게 증가한 부위(가운데 덴트 하단)가 있고, 실시예1 대비 응력값이 미소하게 증가한 부위(핀 하단, 핀 끝단, 핀 안쪽)가 있기는 하나, 전체적으로 낮은 수준의 응력값들로서 부위별 편차를 크게 낮추는 효과를 얻었다. 즉, 특정 부위에 피로도가 집중되지 않도록, 응력 평준화를 달성함을 알 수 있다. 또한, 냉각 핀 센터 부근에서 측정된 최대 변위값도 13.59로 비교예2 대비 크게 낮아졌다. 이는 모든 덴트부들에서 절곡부의 절곡의 깊이를 특정 수준 이상으로 하되 다변화함으로 인한 구조적 강성 확보의 효과로 해석된다. 또한, 가운데 덴트부의 구조를 내측 덴트부와 외측 덴트부와 다르게 절곡부의 개수를 증가시킴으로 인한 효과로 해석된다.
실시예3에서는 비교예1 대비 용접부와 그 주변에 대한 응력의 비가 298% 개선되었다. (여기서, 용접부: 214.3, 용접 외 주변: (237.0+306.9+246.1)/3, 이들의 비: (214.3÷) 또한, 비교예2 대비 냉각 핀 센터 부근에서 측정된 최대 변위값도 28.7% 개선되었다. 비교예2 대비 모든 부위들에 대해 응력값 감소 효과가 얻어졌다. 이는 응력이 매우 잘 분산됨을 의미한다. 비교예2 대비 응력값이 미소하게 증가한 부위(핀 끝단)가 있기는 하나, 거의 모든 부위들에서 매우 낮은 수준의 응력값들을 보인다. 부위별 편차도 크지 않다. 또한, 냉각 핀 센터 부근에서 측정된 최대 변위값도 13.48로서, 매우 낮은 수준을 나타내었다. 이는 가운데 덴트부의 구조를 복수 개로 하여 총 덴트부의 개수를 증가시킴으로 인한 효과로 해석된다. 실시예2와 대비시, 덴트부 내에서 절곡의 개수를 늘이기보다는 덴트부의 개수를 증가시킴이 구조적 강성 확보에 유리함을 확인할 수 있다.
실시예4에서는 비교예1 대비 용접부와 그 주변에 대한 응력의 비가 305% 개선되었다. (여기서, 용접부: 235.7, 용접 외 주변: (250.1+342.3+305.2)/3, 이들의 비: (235.7÷) 또한, 비교예2 대비 냉각 핀 센터 부근에서 측정된 최대 변위값도 33.7% 개선되었다. 실시예3 대비 부위별 응력값들은 다소 증가하였지만, 가운데 덴트부들에 대해 내압을 버티는 구조적 강성을 더욱 높게 기대할 수 있다. 더욱이, 실시예4는 다른 실시예들 대비 덴트부들 전체에 대해 절곡의 깊이를 낮은 수준으로 설정이 가능함을 의미한다. 낮은 수준의 절곡의 깊이로도 가장 우수한 변위값을 도출한다. 냉각 핀간 간격이 좁아짐에 따른 방열 효과 저하를 가장 효율적으로 방지한다. 낮은 수준의 절곡의 깊이는 후술하는 바와 같이, 제조 공정상 금형의 원활한 이송 효과를 높이기도 한다. 이는 프레스 공정에서 변형량이 적어 불량률을 줄이기도 한다.
본 발명의 실시예들은 모두 비교예들 대비 핀 하단 부위에서 낮은 응력값을 보인다. 용접부위에 해당하는 핀 하단은 압력이 많이 걸리면 수축 팽창으로 인해 크랙 발생 우려가 커진다. 다른 부위들보다 냉각 핀과 절연유에 의한 자중이 제일 크게 작용하는 부분이기도 하다. 실시예들은 모두 이 부위에 가장 낮은 압력이 걸리도록 설계하는 것을 가능하게 한다.
한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 내측 덴트부의 절곡의 깊이를 다른 덴트부들보다 깊게 설정하는 것은 변압기 본체쪽에 보다 높은 구조적 강도를 확보하여 상술한 절연유 흐름의 루프 유지에 보다 효과적이다. 내측 덴트부를 가로질러 이상 흐름이 발생할 우려를 낮춘다. 여러 덴트부들 중 변압기 본체쪽에 가장 인접한 내측 덴트부가 루프 유지에 결정적인 역할을 하기 때문이다. 또한, 절연유가 지나치게 과열되어 덴트부가 절연유의 팽창분을 수용하기 위해 변형되는 일이 발생하는 경우에도(즉, 덴트부가 필요에 따라 컨서베이터 역할을 하는 경우에도), 절곡의 깊이가 상대적으로 낮은 외측 덴트부가 다른 덴트부들보다 먼저 컨서베이터 역할을 할 수 있다. 이는 덴트부 변형이 일어나는 상황에서도 최대한 상술한 절연유의 흐름 루프를 유지할 수 있도록 한다.
위와 같은 효과들은 기존과 동일한 판재 두께로 기존 대비 보다 높은 구조적 강성을 얻을 수 있음을 의미한다. 다른 관점으로는, 요구되는 구조적 강성을 얻기 위해, 기존보다 판재 두께를 얇게 할 수 있음을 의미한다. 이는 원자재 사용량을 줄여 냉각 핀 제조 비용을 크게 절감시킨다. 변압기당 냉각 핀의 개수는 매우 많아서 비용 절감 효과는 더욱 크게 나타난다.
상술한 구조에 따른 제조 공정상 금형의 원활한 이송 효과에 대해 이하 보다 상세히 살펴본다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 냉각 핀의 제조 공정 일부를 보여주는 도면이다. 도 8a는 해당 공정간 전체 금형들의 위치를, 도 8b는 도 8a에서 변형 중인 판재를 중심으로 한 확대도를 도시한다.
도 8a에 도시된 바와 같이, 금형을 이용한 프레스 공정을 통해 냉각 핀이 제조될 수 있다. 이동단인 좌측 금형(LM)이 고정단인 우측 금형(RM)으로 d1 방향으로 진입한다. 그 전에 코어 금형(CM)이 판재를 상부로 밀어 올려 변형을 가한 상태이다.
좌측 금형(LM)이 판재를 우측 금형(RM)쪽으로 단단히 압착함에 따라 판재는 상술한 냉각 핀 형상(101)으로 제조된다. 변형을 마친 판재(102)는 우측으로 이동하며, 계속하여, 새로운 냉각 핀 형상들이 제조된다.
이때, 압착을 마친 좌측 금형(LM)이 원래의 위치로 돌아갈 때, 코어 금형(CM)도 원래의 위치인 아래로 빠져서 다음 공정을 준비하게 되는데, 여기서, 코어 금형이 원활히 복귀하는 것이 연속된 공정을 위해 중요하다. 그런데, 상술한 절곡부의 절곡의 깊이가 깊은 경우에는 코어 금형이 빠질 때 가공 중인 판재도 함께 따라 내려갈 우려가 있다. 즉, 가공 중인 판재가 금형으로부터 이탈될 우려가 있다.
더욱 상세하게, 도 8b를 참조하면, 코어 금형(CM)이 아래로 빠질 때에는 가공 중 판재가 좌우로(즉, d3 및 d4 방향으로) 약간 벌어질 수 있어서, 상대적으로 아래에 위치한 내측 덴트부의 절곡부로부터는 쉽게 빠져나올 수 있다. 아래가 더 많이 벌어짐을 생각하면 된다. 그러나, 위로 올라갈수록, 즉, 외측 덴트부의 절곡부로부터는 쉽게 빠져나오지 못하는 문제가 발생한다. 냉각핀의 위쪽은 서로 붙어 있으므로 벌어지는 양이 제한됨을 생각하면 된다.
이에 본 발명의 실시예에 따른 덴트부들은 서로 상이한 절곡의 깊이를 갖도록 한다. 즉, 외측 덴트부에 대해서는 내측 덴트부 대비 (또는 자신을 제외한 나머지 덴트부들 모두에 대해) 상대적으로 낮은 절곡 깊이를 설정한다. 이는 코어 금형이 다음 공정을 위해 아래로 보다 쉽게 빠지도록 한다. 제조 공정상 판재의 이탈 등에 의해 발생하는 불량을 크게 줄인다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 변압기용 냉각 핀의 상세한 구조를 도시하는 도면이다.
그리고 도 10은 도 9에서 AA선에 따른 단면도를 도시한다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각 핀(200)은 1개의 덴트부를 가질 수 있다. 냉각 핀(200)은 도 1 내지 도 8에서 상술한 냉각 핀(100)에 대응하는 바, 대체로 동일한 설명이 적용될 수 있다. 이하에서는 차이점을 중심으로 설명한다.
양측 플레이트들(210)은 일측 플레이트(212)와 타측 플레이트(214)를 포함한다.
덴트부(220)는 절곡부를 구비한다. 양측 플레이트들이 방향을 바꾸면서 절곡됨에 따라 다수 개의 절곡부들이 구비된다.
덴트부(220)는 구간(S)에서 7개의 절곡부들을 구비한다. 7개의 절곡부들은 덴트부가 그 단면에서 지그재그 형상을 갖도록 한다. 본 발명이 개수에 한정되지 않는다. 예를 들면, 7개보다 적거나 많은 수의 절곡부들을 구비할 수도 있다.
구간(S)은 양측 플레이트들이 밀착된 구간일 수 있다. 즉, 양측 플레이트들이 서로 가까워져 밀착된 지점부터 서로 멀어져 이격된 지점까지의 구간일 수 있다. 본 발명이 용어에 한정되지 않으며, 밀착된 내부가 완전히 붙어서 진공일 필요까지는 없다.
하나의 절곡부는 피크와 밸리를 갖는 것으로 정의될 수 있다. 덴트부(220)에서 하나의 절곡부가 갖는 피크(P1) 및 밸리(V1)가 도시된다. 또한, 양측 플레이트들 가운데에 가상의 면(VCP)이 정의될 수 있다.
피크는 절곡된 부분의 최상단으로 정의될 수 있다. 밸리는 피크의 반대쪽으로 정의될 수 있다. 본 발명이 용어에 한정되지 않으며, 양측 플레이트들이 지그재그로 절곡됨에 따라 형성되는 요철의 최상단과 최하단을 가리키는 것이면 충분하다. 반드시 그 끝이 뾰족한 삼각형 형상을 만들지 않아도 무방하며 예를 들어 사다리꼴과 같은 평평한 형상이어도 무방하다.
본 발명이 절곡부의 개수에 한정되지 않으며, 냉각 핀의 스케일에 따라 절곡부의 개수는 증감될 수 있다. 또한, 본 발명이 도시된 절곡부의 형상에 한정되지 않으며, 밀착된 양측 플레이트들이 방향을 바꾸면서 절곡됨으로써 도출되는 다양한 다른 형상도 가능하다.
본 발명의 실시예에 따르면, 도 1 내지 도 8에서 상술한 것과 다르게, 도 9 및 도 10에서의 실시예는 1개의 덴트부만을 가지므로, 도 1 내지 도 8에서 상술한 여러 덴트부들간의 경향성은 여기서는 절곡부들간에 나타날 수 있다.
상세하게, 절곡부들 중 변압기 본체쪽 절곡부 대비 변압기 본체 반대쪽 절곡부가 가장 작은 절곡 깊이를 가질 수 있다.
예를 들어, 제1 내지 제6 절곡부들(Ba 내지 Bf)는 절곡의 깊이가 대체로 동일하게 형성되되, 제7 절곡부(Bg)는 절곡의 깊이가 그들보다 상대적으로 작게 형성될 수 있다.
절곡부들마다 개별적으로 절곡의 깊이를 다르게 설정하는 것은 금형의 제작 난이도를 높이므로 바람직하지 않다. 따라서, 도면에 도시된 바와 같이, 변압기 본체 반대쪽 절곡부(Bg) 하나를 제외한 나머지 절곡부들(Ba 내지 Bf)의 절곡의 깊이를 모두 동일하게 형성하는, 즉, 변압기 본체 반대쪽 절곡부(Bg) 하나만을 나머지 절곡부들(Ba 내지 Bf)보다 그 절곡의 깊이를 작게 형성함으로써 금형 제작의 용이성 및 금형을 이용한 프레스 제조 과정상 원활한 이송 모두를 가능하게 할 수 있다.
제1 내지 제7 절곡부들(Ba 내지 Bg) 각각은 도 6b에서 상술한 절곡부에 관한 설명이 적용될 수 있다. 즉, 양측 플레이트 가운데에 가상의 면(VCP)이 정의될 때, 제1 내지 제7 절곡부들은 가상의 면을 기준으로 하방 및 상방으로 교번하며 절곡을 갖는다. 또한 제1 내지 제7 절곡부들 각각의 피크(P1)는 제2 면(VP2)과 가상의 면(VCP) 사이에 배치되거나 제1 면(VP1)과 가상의 면(VCP) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 의도적으로 절곡의 깊이를 작게 형성한 제7 절곡부를 제외하고는, 제1 내지 제6 절곡부들 각각의 피크(P1)가 제2 면(또는 제1 면)과 가상의 면 사이에 배치될 때, 피크 반대편 밸리(V1) 역시 제2 면(또는 제1 면)과 가상의 면 사이에 배치될 수 있다. 즉, 가상의 면을 기준으로 같은 쪽에 배치될 수 있다. 피크의 위치 및 양측 플레이트의 두께를 따르는 밸리가 가상의 면을 넘어가 배치되는 것이다. 이는 절곡의 깊이를 크게 한다. 덴트부의 구조적 강성을 높인다. 한편, 상술한 바와 같이, 제7 절곡부는 금형의 원활한 이송을 위해 도면에 도시된 바와 같이 피크와 밸리가 가상의 면(VCP)을 기준으로 서로 반대쪽에 배치될 수 있다. 다만 이는 나머지 절곡부들보다 절곡의 깊이가 작게 형성되는 제7 절곡부를 표현하기 위한 것일 뿐, 반드시 서로 반대쪽에 배치될 필요는 없으며, 나머지 절곡부들보다 절곡의 깊이가 작게만 형성되면 되는 것이며, 절곡의 깊이에 따라 같은 쪽에 또는 반대쪽에 배치될 수도 있다.
도 11은 도 9에 도시된 변압기용 냉각 핀의 제조를 위한 금형의 상세한 구조를 도시한다.
도 11에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제7 절곡부들을 형성하기 위한 이동단인 좌측 금형(LM) 및 고정단인 우측 금형(RM)이 도 8에서 상술한 바와 같이 준비될 수 있다.
이때, 좌측 금형(LM)에는 제1 절곡부 형성을 위한 제1 부재(M1), 제3 절곡부 형성을 위한 제3 부재(M3), 제5 절곡부 형성을 위한 제5 부재(M5) 및 제7 절곡부 형성을 위한 제7 부재(M7)가 마련될 수 있다.
상호보완적으로, 우측 금형(RM)에는 제2 절곡부 형성을 위한 제2 부재(M2), 제4 절곡부 형성을 위한 제4 부재(M4), 제6 절곡부 형성을 위한 제6 부재(M6) 및 제7 절곡부 형성을 위한 제8 부재(M8)가 마련될 수 있다.
제1 내지 제8 부재는 직육면체 형상으로서 금형에 볼팅 체결에 의해 고정되는 것일 수 있다. 금형의 요철 구조을 형성하는 것으로서 절곡부들의 성형에 직접 관여한다.
이는 도 8에서 상술한 금형 대비 금형 제작의 용이성 측면에서 유리하다. 간소한 금형의 요철 구조를 형성하는 것이 가능하다. 냉각 핀 제조 비용 절감이 가능함을 의미한다.
한편, 상술한 상대적으로 작게 형성되는 제7 절곡부의 절곡의 깊이를 위해, 제7 부재(M7) 및 제8 부재(M8)가 다른 부재들 대비 상대적으로 작은 두께로 형성되었음을 주목한다. 또한 같은 이유로, 한 쪽에만 마련되는 다른 부재들 대비, 제7 부재 및 제8 부재가 양 쪽에 배치됨을 주목한다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
[부호의 설명]
1 : 변압기
10 : 변압기 본체
100 : 냉각 핀
110 : 양측 플레이트들
112, 114 : 일측 플레이트, 타측 플레이트
120 : 제1 덴트부, 내측 덴트부
130 : 제2 덴트부, 가운데 덴트부
140 : 제3 덴트부, 외측 덴트부
150 : 상부 채널
160 : 하부 채널
Ba, Bb, Bc : 절곡부
P1, P2, P3 : 피크
V1, V2, V3 : 밸리
VP1, VP2 : 제1 면, 제2 면
VCP : 가상의 면
VL1, VL2 : 피크를 지나는 선
S1, S2, S3 : 밀착된 구간
T : 플레이트 두께
IW : 유체 수용 공간의 내부 너비
IW : 냉각 핀 외부 너비
200 : 냉각 핀
210 : 양측 플레이트들
212, 214 : 일측 플레이트, 타측 플레이트
220 : 덴트부

Claims (12)

  1. 변압기용 냉각 핀으로서,
    유체를 수용하는 공간을 형성하는 양측 플레이트들이 부분적으로 서로 가까워지도록 변형된 하나 이상의 덴트부들;을 포함하되,
    상기 덴트부는 상기 양측 플레이트들이 방향을 바꾸면서 절곡됨에 따라 형성되는 절곡부를 다수 개 구비하는 것을 특징으로 하는 냉각 핀.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 절곡부들은, 상기 양측 플레이트들 가운데에 정의되는 가상의 면을 기준으로 일측으로 절곡된 제1 절곡부와 타측으로 절곡된 제2 절곡부를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 핀.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 절곡부의 피크는 일측 플레이트에 의해 정의되는 제1 면과 상기 가상의 면 사이에 배치되고,
    상기 제2 절곡부의 피크는 타측 플레이트에 의해 정의되는 제2 면과 상기 가상의 면 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각 핀.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 절곡부의 피크 반대편 밸리도 상기 제1 면과 상기 가상의 면 사이에 배치되고,
    상기 제2 절곡부의 피크 반대편 밸리도 상기 제2 면과 상기 가상의 면 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각 핀.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1 절곡부의 피크가 상기 가상의 면으로부터 이격된 거리와 상기 제2 절곡부의 피크가 상기 가상의 면으로부터 이격된 거리는 서로 동등한 것을 특징으로 하는 냉각 핀.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 덴트부들은 제1 덴트부 및 상기 제1 덴트부보다 상기 변압기로부터 멀리 배치되는 제2 덴트부를 포함하되,
    상기 제1 덴트부의 절곡부의 피크가 상기 가상의 면으로부터 이격된 거리(제1 거리)와 상기 제2 덴트부의 절곡부의 피크가 상기 가상의 면으로부터 이격된 거리(제2 거리)는 서로 상이한 것을 특징으로 하는 냉각 핀.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 거리는 상기 제2 거리보다 긴 것을 특징으로 하는 냉각 핀.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 덴트부와 상기 제2 덴트부 사이에 배치되는 하나 이상의 제3 덴트부들을 더 포함하되,
    상기 제3 덴트부의 절곡부의 피크가 상기 가상의 면으로부터 이격된 거리는 상기 제1 거리 이상이고 상기 제2 거리 이하인 것을 특징으로 하는 냉각 핀.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제3 덴트부는 복수 개로 구비되는 것을 특징으로 하는 냉각 핀.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 제1 절곡부의 피크가 상기 가상의 면으로부터 이격된 거리는 상기 냉각 핀의 두께 절반의 20~95% 범위를 만족하는 것을 특징으로 하는 냉각 핀.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 덴트부들은 제1 덴트부, 상기 제1 덴트부보다 상기 변압기로부터 멀리 배치되는 제2 덴트부 및 상기 제1 덴트부와 상기 제2 덴트부 사이에 배치되는 하나 이상의 제3 덴트부들을 포함하되,
    상기 제3 덴트부의 절곡부의 개수는 상기 제1 덴트부의 절곡부의 개수 또는 상기 제2 덴트부의 절곡부의 개수와 상이한 것을 특징으로 하는 냉각 핀.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제3 덴트부의 절곡부의 개수는 상기 제1 덴트부의 절곡부의 개수 또는 상기 제2 덴트부의 절곡부의 개수보다 많은 것을 특징으로 하는 냉각 핀.
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