KR101853795B1

KR101853795B1 - 저손실 경량화 변압기 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR101853795B1
Application number: KR1020180021647A
Authority: KR
Inventors: 오석환; 허훤
Original assignee: 주식회사 신성이엔티; 오석환
Priority date: 2018-02-23
Filing date: 2018-02-23
Publication date: 2018-05-03
Anticipated expiration: 2038-02-23

Abstract

본 발명은 저손실 경량화 변압기 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 코어부재를 경량화하여 무부하 손실을 줄이고 변압기의 전체적인 무게를 줄일 수 있으며, 코일부재와 코어부재의 조립이 용이한 저손실 경량화 변압기 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

저손실 경량화 변압기 및 이의 제조방법 { LOW LOSS AND REDUCED-WEIGHT TYPE TRANSFORMER AND MANUFACTURING METHOD THEREOF }

통상적으로, 변압기에는 사용 용도에 따라 송/배전 선로에 접속되는 전력용 변압기 및 전자회로에 사용되는 결합용 변압기 등이 있다.

특히, 상기 전력용 변압기는 전력을 변하지 않는 상태에서 교류회로에 가하여지는 어떤 전압을 그보다 높이거나 또는 낮은 전압으로 변화시킨다.

상기 전력용 변압기는 전원에 연결하는 1차 권선과 부하에 연결하는 2차 권선을 포함한다.

그리고, 권철심형 변압기는 그 내부에 코일이 안쪽에 형성되고 코어가 코일 주위를 감싸는 외철형 변압기가 있고, 코어 안쪽에 배치되고 코일이 코어를 둘러싸는 형태의 내철형 변압기가 있다.

일반적인 변압기의 구조는 용량 및 전압에 따라 차이가 있을 수 있지만, 공통적으로 변압기의 기능을 수행하기 위해 코일부재와 코어부재를 필수적으로 포함하여 이루어진다.

그리고, 코일부재와 코어부재는 절연유로 충진된 케이스 안에 실장되게 되며, 케이스 내부에 충진된 절연유는 코일부재의 절연내력을 저하시키는 것을 방지하면서 코일부재 및 코어부재에서 발생하는 열을 방열시켜 냉각시키는 역할을 한다.

또한, 코일부재를 구성하는 여러개의 코일층 사이에는 층간절연지가 삽입되어 있다.

종래의 변압기는 비교적 두께가 두꺼운 철판을 사용하기 때문에, 코어부재가 중량이 되고 이로 인해 변압기의 전체적인 무게가 무겁게 되었으며, 무부하 손실도 줄이는데 한계가 있었다.

그리고, 코일부재와 코어부재의 조립이 어려운 단점이 있었고, 코어부재를 열처리후 성형을 하기 때문에 코어부재의 물성이 변형되는 등의 문제가 있었다.

뿐만 아니라, 코일부재를 구성하는 코일층 사이에는 냉각을 위한 덕트부재가 삽입되어 있는데, 종래에는 덕트부재가 동일한 코일층 사이에 배치되어 있기 때문에, 특정 코일층만을 냉각시키게 되어 냉각효율이 저하됨으로써 변압기의 전체적인 효율이 저하되었다.

등록특허 10-1481057 공개특허 10-2004-0075679

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 코어부재를 경량화하여 변기압의 전체적인 무게를 줄이고, 코어부재의 제작시 물성이 변경되는 것을 방지하며, 코어부재와 코일부재의 조립이 용이하고, 코일부재를 구성하는 코일층을 보다 효율적으로 냉각시켜 변압기의 전체적인 효율을 증대시킬 수 있는 저손실 경량화 변압기 및 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 저손실 경량화 변압기는, 내부에 중공부를 갖는 코어부재와; 상기 코어부재에 권취되어 여러개의 코일층으로 적층되는 2차코일과, 상기 2차코일을 감싸 권취되어 여러개의 코일층으로 적층되는 1차코일로 이루어진 코일부재와; 상기 코어부재, 2차코일 및 1차코일 사이사이에 삽입되는 메인절연지;를 포함하여 이루어지되, 상기 코어부재는, 제1지지부와, 상기 제1지지부의 일단과 타단에서 동일한 방향으로 절곡되어 형성된 제1절곡부로 이루어진 제1철심부와; 상기 제1지지부와 대면하는 제2지지부와, 상기 제2지지부의 일단과 타단에서 상기 제1절곡부 방향으로 절곡되어 형성된 제2절곡부로 이루어진 제2철심부;로 이루어지되, 상기 제1철심부와 제2철심부가 결합되어 상기 코어부재의 내부에 상기 중공부를 형성하고, 대면하는 상기 제1절곡부의 끝단과 상기 제2절곡부의 끝단은 상호 이격되어 이격부를 형성하며, 상기 제1철심부는 다수개로 이루어져 안쪽과 바깥쪽으로 적층되고, 상기 제2철심부는 다수개로 이루어져 안쪽과 바깥쪽으로 적층되며, 다수개의 제1절곡부와 제2절곡부 사이에 형성되는 다수개의 이격부는, 이웃한 이격부와 서로 다른 위치에 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 코일부재는 상기 제1지지부 또는 제2지지부를 감싸면서 권취되고, 상기 이격부는 상기 코일부재가 권취되지 않는 부분에 형성된다.

상기 코일부재는, 상기 코어부재의 일단에서 타단까지 일렬로 권취되는 제1권취부와; 상기 코어부재의 타단에 도달한 상기 제1권취부에서 상기 코일부재의 권취방향의 수직방향으로 절곡되어 상기 코어부재의 일단으로 연장된 연결부와; 상기 연결부에 연결되어 상기 제1권취부와 같은 방향으로 상기 제1권취부의 상부에서 권취되는 제2권취부;를 포함하여 이루어지며, 상기 메인절연지는 제1권취부와 제2권취부 사이에 배치되어 있다.

여러개의 코일층 사이에 배치되어 상기 코일층 사이로 냉각로를 형성하는 다수개의 덕트부재;를 더 포함하여 이루어지되, 상기 덕트부재는, 상기 코어부재를 중심으로 일측에 배치되는 제1덕트와, 상기 코어부재를 중심으로 일측의 반대편인 타측에 배치되는 제2덕트로 이루어지고, 상기 제1덕트가 배치되는 코일층과 상기 제2덕트가 배치되는 코일층은 상이하여, 상기 제1덕트에 의해 형성되는 제1냉각로와, 상기 제2덕트에 의해 형성되는 제2냉각로는 서로 다른 코일층 사이에 형성된다.

상기 코일층은, 상기 코어부재에 상하방향으로 적층되는 제1코일층과, 제2코일층과, 제3코일층을 포함하여 이루어지며, 상기 제1덕트는 상기 제1코일층과 제2코일층 사이에 배치되어 제1냉각로를 형성하고, 상기 제2덕트는 상기 제2코일층과 제3코일층 사이에 배치되어 제2냉각로를 형성하며, 상기 제1냉각로와 제2냉각로는 서로 다른 코일층 사이에 형성된다.

상기 제1철심부와 제2철심부는 포스코에 생산한 23PH085 규격 철판이 6~7장 적층되어 이루어진다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 저손실 경량화 변압기의 제조방법은, 저손실 경량화 변압기의 제조방법에 있어서, 코일부재는 중공형상으로 권취된 여러개의 코일층을 적층하여 형성하고, 코어부재는, 금속판을 절단하고, 절단된 다수개의 금속판을 적층하며, 다수개가 적층된 금속판의 양단을 서로 동일한 방향으로 절곡하여 ⊂형상의 철심부으로 성형하고, 성형된 상기 철심부를 열처리하여 형성하되, 열처리된 다수개의 상기 철심부를 상기 코일부재의 내부에 삽입한 후 마주보게 조립하여 상기 코일부재와 상기 코어부재를 결합하는 것을 특징으로 한다.

상기 코어부재를 형성함에 있어서, 적층되는 상기 금속판은 상방향 또는 하방향으로 갈수록 그 길이가 점점 더 길어지게 절단하여 적층하되, 상기 금속판을 절곡하여 철심부로 성형할 때 길이가 짧은 금속판이 안쪽에 배치되고 길이가 긴 금속판이 바깥쪽에 배치되어, 상기 금속판의 절곡시 절곡된 양단이 동일한 위치에 배치되도록 한다.

상기 철심부는 다수개로 이루어져 조립시 상호 안쪽과 바깥쪽으로 적층되면서 조립된다.

상기 철심부는 한 쌍으로 이루어져 서로 다른 코일부재에 삽입된 후 마주보며 조립되어 상기 코어부재를 형성하되, 대면하여 조립되는 한 쌍의 상기 철심부는 사이에는 이격부가 형성되고, 상기 이격부는 상기 코일부재가 권취되지 않은 부분에 배치된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 저손실 경량화 변압기 및 이의 제조방법에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명은 포스코에 생산한 23PH085 규격의 철판을 사용하고, 이러한 철판을 6~7장 적층하여 철심부를 형성하기 때문에, 기존 코어부재와 비교하여 코어부재를 경량화하여 변압기의 전체적인 무게를 줄일 수 있고, 무부하 손실을 줄일 수 있다.

그리고, 본원발명은 코어부재를 성형한 후 열처리하기 때문에, 코어부재의 제작시 물성이 변경되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 코어부재가 제1철심부와 제2철심부로 나뉘어 제작된 후 조립되기 때문에, 코일부재와 코어부재의 조립이 용이하고, 코어부재의 자속크기를 동일하게 유지하면서 코어부재의 중량을 줄일 수 있다.

뿐만 아니라, 덕트부재가 서로 다른 코일층 사이에 배치되어 냉각로를 형성함으로써, 권선의 냉각효과를 증대시켜 변압기의 전체적인 효율을 극대화시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 철심부재와 코일부재의 결합상태를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 철심부재와 코일부재의 분해사시도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 철심부재의 평면도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 철심부재의 제조과정도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 코일부재의 권취과정도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 코일부재의 일부 분해 사시도,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 코일부재의 제조과정도,
도 8은 도 7의 A-A선을 취하여 본 코일부재의 단면구조도,
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 코일부재의 제조과정도,
도 10은 도 9의 B-B선을 취하여 본 코일부재의 단면구조도,

본 발명의 저손실 경량화 변압기는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 코어부재(10)와, 코일부재(20)와, 메인절연지(30)와, 서브절연지(40)와, 덕트부재(51,52) 등을 포함하여 이루어진다.

상기 코어부재(10)는 철심, 알루미늄 등의 금속으로 이루어지고, 내부에 중공부가 형성되어 있다.

상기 코어부재(10)를 구성하는 금속은 포스코에 생산한 23PH085 규격의 철판을 사용함이 바람직하다.

그리고, 상기 코어부재(10)는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 제1철심부(11)와 제2철심부(15)가 결합되어 이루어진다.

상기 제1철심부(11)는 도 2에 도시된 바와 같이 다수개의 금속판이 적층되어 이루어지고 제1지지부(12)와 제1절곡부(13)로 구성된다.

상기 제2철심부(15)는 도 2에 도시된 바와 같이 다수개의 금속판이 적층되어 이루어지고 제2지지부(16)와 제2절곡부(17)로 구성된다.

상기 제1철심부(11)와 제2철심부(15)는 6~7장의 철판이 적층되어 이루어지도록 함이 바람직하다.

상기 제1지지부(12)와 제2지지부(16)는 상호 대면하고 있고, 상호 이격되어 배치된다.

상기 제1절곡부(13)는 상기 제1지지부(12)의 일단과 타단에서 동일한 방향으로 절곡되어 형성된다.

상기 제2절곡부(17)는 상기 제2지지부(16)의 일단과 타단에서 상기 제1절곡부(13) 방향으로 절곡되어 형성된다.

따라서, 상기 제1철심부(11)와 제2철심부(15)는 대략 '⊂','⊃'형상으로 이루어진다.

이러한 상기 제1철심부(11)와 제2철심부(15)가 결합되어 상기 코어부재(10)의 내부에 상기 중공부를 형성하게 된다.

상기 제1철심부(11)와 제2철심부(15)의 결합시, 대면하는 상기 제1절곡부(13)의 끝단과 상기 제2절곡부(17)의 끝단은 상호 이격되어 이격부(18)를 형성한다.

또한, 상기 제1철심부(11)는 다수개로 이루어져 안쪽과 바깥쪽으로 적층되고, 상기 제2철심부(15)는 다수개로 이루어져 안쪽과 바깥쪽으로 적층된다.

이때, 다수개의 상기 제1절곡부(13)와 제2절곡부(17) 사이에 형성되는 다수개의 이격부(18)는, 이웃한 이격부(18)와 서로 다른 위치에 형성된다.

즉, 각각의 제1철심부(11)와 제2철심부(15)에 의해 형성된 다수개의 이격부(18)는 서로 다른 위치에 형성되어, 상호 연통되지 않게 된다.

위와 같이 상기 제1철심부(11)와 제2철심부(15) 사이에 형성되는 다수개의 이격부(18)가 서로 다른 위치에 형성됨으로써, 국부적으로 발생하는 고자속밀도의 발생부분을 분산시킬 수 있어 무부하손실의 증대를 최소화할 수 있다.

상기 제1철심부(11)와 제2철심부(15)는 상호 마주보게 배치한 상태에서 가압한 후 밴드로 체결하여, 상기 제1철심부(11) 및 제2철심부(15)가 분리되지 않도록 한다.

상기 코일부재(20)는 도 1, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1지지부(12) 또는 제2지지부(16)를 감싸면서 권취되고, 상기 코어부재(10)의 이격부(18)는 상기 코일부재(20)가 권취되지 않는 부분에 형성된다.

위와 같이 상기 이격부(18)가 상기 코일부재(20)에 의해 권취되지 않는 부분에 형성됨으로써, 상기 이격부(18)를 육안을 확인할 수 있으며, 후술하는 바와 같이 상기 제1철심부(11)와 제2철심부(15)를 상기 코일부재(20)의 내부에 삽입하여 장착하기가 용이하다.

상기 코일부재(20)는 상기 코어부재(10) 자세하게는 상기 제1지지부(12)와 제2지지부(16)를 감싸도록 되어 있으며, 2차코일(20a)과 1차코일(20b)로 이루어진다.

상기 2차코일(20a)은 상기 코일부재(20)의 안쪽에 배치되고, 상기 코어부재(10)에 권취되어 여러개의 코일층으로 적층되어 이루어진다.

상기 1차코일(20b)은 상기 코일부재(20)의 바깥쪽에 배치되고, 상기 2차코일(20a)을 감싸 권취되어 여러개의 코일층으로 적층되어 이루어진다.

이러한 상기 코일부재(20)는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제1권취부(21)와, 연결부(22)와, 제2권취부(23)로 구분된다.

상기 제1권취부(21)는 상기 코어부재(10)의 일단에서 타단까지 도 6 및 도 7에서 상부에서 하부방향으로 일렬로 즉 동일높이에서 상기 코어부재(10)를 감싸면서 상기 코어부재(10)의 일단에서 타단까지 권취되어 있다.

상기 연결부(22)는 상기 코어부재(10)의 타단에 도달한 상기 제1권취부(21)에서 상기 코일부재(20)의 권취방향의 수직방향으로 절곡되어 상기 코일부재(20)의 일단 도면에서 상방향으로 절곡되어 연장되어 있다.

상기 제2권취부(23)는 상기 연결부(22)에 연결되어 상기 제1권취부(21)와 같은 방향으로 상기 제1권취부(21)의 상부에서 권취되어 형성된다.

즉, 상기 제2권취부(23)는 상기 제1권취부(21)의 상부에 권취된 코일층을 의미한다.

상기 제1권취부(21)와 제2권취부(23)는 각각의 코일층을 형성하게 되고, 이러한 상기 제1권취부(21), 연결부(22) 및 제2권취부(23)는 하나의 코일이 연결되어 이루어지며 편의상 구분하여 설명한 것이다.

그리고, 상기 2차코일(20a) 및 1차코일(20b)에는 위와 같은 상기 제1권취부(21), 연결부(22) 및 제2권취부(23)가 각각 형성되어 있다.

상기 메인절연지(30)는 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 코어부재(10), 2차코일(20a) 및 1차코일(20b) 사이사이에 삽입된다.

상기 메인절연지(30)는 상기 제1권취부(21), 연결부(22) 및 제2권취부(23) 사이사이에 배치된다.

상기 서브절연지(40)는 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 메인절연지(30)에 결합되어 상기 코일부재(20)의 권취방향의 수직방향으로 절곡된 상기 연결부(22)를 감싼다.

위와 같이 상기 제1권취부(21)의 상부에 직교되는 방향으로 이동하는 상기 연결부(22)를 상기 서브절연지(40)로 한번 더 감싸도록 함으로써, 상기 코일부재(20)에 전기가 인가될 때 상기 연결부(22)에서 발생되는 전기장이 상기 제1권취부(21) 및 제2권취부(23)에서 발생하는 전기장에 영향을 미치는 것을 최소화할 수 있다.

이러한 상기 서브절연지(40)는, 도 8에 도시된 바와 같이 상기 연결부(22)와 직교되는 일측방향으로 개방되어 내부에 상기 연결부(22)가 배치되게 감싸는 제1커버(41)와, 상기 연결부(22)와 직교되는 타측방향으로 개방되어 내부에 상기 연결부(22)가 배치되게 감싸는 제2커버(42)로 이루어진다.

상기 제1커버(41)는 대략 '⊂'형상으로 이루어지고, 상기 제2커버(42)는 대략 '⊃'형상으로 이루어진다.

이러한 상기 제1커버(41) 및 제2커버(42)는 서로 반대방향에서 상기 연결부(22)를 감싸는 상기 제1커버(41)와 제2커버(42)는 일부가 서로 겹쳐지면서 상기 메인절연지(30)에 고정 결합된다.

또는 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 상기 서브절연지(40)는 상기 메인절연지(30)의 상부에 적층되고, 상기 서브절연지(40)의 일단을 상기 연결부(22)를 중심으로 감아, 상기 서브절연지(40)가 상기 연결부(22)를 감싸도록 할 수도 있다.

상기 덕트부재(51,52)는 도 5에 도시된 바와 같이 다수개로 이루어지고, 여러개의 코일층(25,26,27) 사이에 배치되어 상기 코일층(25,26,27) 사이로 냉각로(61,62)를 형성한다.

상기 덕트부재(51,52)는 막대형상으로 이루어져, 상기 코일층(25,26,27) 사이 사이에 배치되어, 상기 코일층(25,26,27)의 적층방향과 직교되는 방향으로 빈공간인 상기 냉각로(61,62)를 형성하게 된다.

이러한 상기 덕트부재(51,52)는, 상기 코어부재(10)를 중심으로 일측에 배치되는 제1덕트(51)와, 상기 코어부재(10)를 중심으로 일측의 반대편인 타측에 배치되는 제2덕트(52)로 이루어진다.

상기 제1덕트(51)가 배치되는 코일층과 상기 제2덕트(52)가 배치되는 코일층은 상이하여, 상기 제1덕트(51)에 의해 형성되는 제1냉각로(61)와, 상기 제2덕트(52)에 의해 형성되는 제2냉각로(62)는 서로 다른 코일층 사이에 형성된다.

보다 구체적으로 설명하면, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 코일층은, 중심으로부터 외측방향으로 적층되는 제1코일층(25)과, 제2코일층(26)과, 제3코일층(27)을 포함하여 이루어진다.

상기 제1덕트(51)는 상기 제1코일층(25)과 제2코일층(26) 사이에 배치되어 제1냉각로(61)를 형성한다.

그리고, 상기 제2덕트(52)는 상기 제2코일층(26)과 제3코일층(27) 사이에 배치되어 제2냉각로(62)를 형성한다.

즉, 상기 제1덕트(51)는 상기 제1코일층(25)과 제2코일층(26) 사이에 배치되고, 상기 덕트는 상기 제2코일층(26)과 제3코일층(27) 사이에 배치되어, 상기 제1덕트(51)와 제2덕트(52)는 서로 다른 코일층 사이에 배치되게 된다.

그리고, 위와 같은 상기 제1덕트(51)와 제2덕트(52)의 배치에 의해, 상기 제1냉각로(61)와 제2냉각로(62)는 서로 다른 코일층 사이에 형성된다.

따라서, 상기 제1코일층(25)은 상기 코어부재(10)를 중심으로 일측에 형성된 상기 제1냉각로(61)에 의해 냉각되면서 상기 코어부재(10)를 중심으로 타측에 형성된 상기 제2냉각로(62)에 의해 냉각되게 된다.

종래에는 코어부재(10)의 일측과 타측 모두에서 동일한 코일층 사이 예를 들어 제1코일층(25)과 제2코일층(26) 사이에 덕트부재가 삽입되어 있기 때문에, 코어부재(10)의 양측에서 제1코일층(25)과 제2코일층(26) 사이는 냉각될 수도 있어도, 제2코일층(26)과 제3코일층(27) 사이는 냉각될 수가 없었다.

이에 반해, 본원발명은 상기 코어부재(10)의 일측과 타측에서 서로 다른 코일층 사이에 덕트부재가 삽입되어 있기 때문에, 예를 들어 상기 제1덕트(51)는 상기 코어부재(10)의 일측에서 제1코일층(25)과 제2코일층(26) 사이에 배치되고, 상기 제2덕트(52)는 상기 코어부재(10)의 타측에서 제2코일층(26)과 제3코일층(27) 사이에 배치되어 있기 때문에, 상기 제1코일층(25)과 제2코일층(26) 사이를 냉각시킬 수 있을 뿐만 아니라, 제2코일층(26)과 제3코일층(27) 사이도 냉각시킬 수 있다.

따라서, 본원발명은 다수개의 코일층 사이사이에 냉각로를 형성하고 코일층 사이사이를 냉각시키기 때문에, 상기 코일부재(20)의 냉각효율을 증대시켜 발전 및 변압효율을 증대시킬 수 있다.

이하, 상술한 구성으로 이루어진 본 발명의 저손실 경량화 변압기의 제조방법에 대하여 살펴본다.

먼저 코일부재(20)를 형성하는 방법을 살펴보면, 상기 코일부재(20)는 도 6에 도시된 바와 같이 중공형상으로 권취된 여러개의 코일층이 적층되어 중공형상으로 형성된다.

별도의 보빈에 메인절연지(30)를 감싸고, 그 상부에 전선을 감아 상기 코일부재(20)를 형성한다.

즉 도 7(a)에 도시된 바와 같이 상기 보빈의 일단에서 타단까지 일렬로 권취하여 제1코일층(25) 즉 제1권취부(21)를 형성하고, 도 7(b)에 도시된 바와 같이 상기 제1권취부(21)의 상부에 상기 메인절연지(30)를 덮는다.

그 후 상기 보빈의 타단에 도달한 상기 제1권취부(21)에서 도 7(c)에 도시된 바와 같이 상기 코일부재(20)의 권취방향의 수직방향으로 절곡하여 상기 보빈의 일단으로 연장된 연결부(22)를 형성한다.

상기 제1권취부(21)를 절곡하여 상기 연결부(22)를 형성한 이후에는 도 7(d)에 도시된 바와 같이 상기 서브절연지(40)로 상기 연결부(22)를 감싸도록 한다.

상기 서브절연지(40)로 상기 연결부(22)를 감싸는 방법은, 도 8 및 상술한 바와 같이 제1커버(41)와 제2커버(42)로 이루어진 서브절연지(40)를 상기 연결부(22)의 양측에서 겹쳐지게 감쌈으로써 형성한다.

또는 도 9(b) 내지 도 9(d) 및 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 메인절연지(30)의 상부에 적층된 상기 서브절연지(40)의 일단을 감아 상기 서브절연지(40)가 상기 연결부(22)를 감싸도록 한다.

그 후 권선을 도 7(e)에 도시된 바와 같이 상기 연결부(22)를 상기 제1권취부(21)와 같은 방향으로 절곡시키고, 도 7(f)에 도시된 바와 같이 상기 메인절연지(30)로 상기 제1권취부(21)를 완전히 덮은 후, 도 7(g) 및 도 6에 도시된 바와 같이 상기 제1권취부(21)와 같은 방향으로 상기 제1권취부(21)의 상부에 권취함으로서 제2코일층(26) 즉 제2권취부(23)를 형성한다.

이때, 상기 제1권취부(21), 연결부(22) 및 제2권취부(23) 사이 사이에는 상기 메인절연지(30)가 배치되어 있다.

위와 같은 작업을 반복하여 다수개의 코일층을 갖는 코일부재(20)를 형성하게 된다.

도 9 및 도 10에 도시된 구조는, 상기 서브절연지(40)가 상기 메인절연지(30)의 상부에 적층되고, 상기 서브절연지(40)의 일단을 감아 상기 연결부(22)를 감싸도록 한다는 점에서 차이가 있으면, 나머지 내용은 동일하기 때문에 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.

그리고, 상기 코일층을 형성할 때에는 도 5에 도시된 바와 같이 여러개의 코일층 사이에 상기 덕트부재를 삽입 배치하여 상기 코일층 사이로 냉각로를 형성하도록 한다.

상기 코어부재(10)를 중심으로 일측에 배치되는 제1덕트(51)는 제1코일층(25)과 제2코일층(26) 사이에 배치되도록 하고, 상기 코어부재(10)를 중심으로 타측에 배치되는 제2덕트(52)는 제2코일층(26)과 제3코일층(27) 사이에 배치되도록 하여, 상기 제1덕트(51)에 의해 형성된 제1냉각로(61)와 상기 제2덕트(52)에 의해 형성된 제2냉각로(62)가 서로 다른 코일층 사이에 형성되어 보다 많은 코일층을 냉각시킬 수 있도록 한다.

한편 상기 코어부재(10)는 형성하는 방법을 살펴보면, 도 4(a)에 도시된 바와 같이 금속판을 절단하고, 도 4(b)에 도시된 바와 같이 절단된 다수개의 금속판을 적층한 후, 도 4(c)에 도시된 바와 같이 다수개가 적층된 금속판의 양단을 서로 동일한 방향으로 절곡하여 ⊂형상의 철심부(11,15)으로 성형한다.

이때 도 4(b)에 도시된 바와 같이 적층되는 상기 금속판은 상방향 또는 하방향으로 갈수록 그 길이가 점점 길어지게 절단하여 적층한 후, 상기 금속판을 절곡하여 철심부(11,15)로 성형할 때 길이가 짧은 금속판이 안쪽에 배치되고 길이가 긴 금속판이 바깥쪽에 배치되어, 상기 금속판의 절곡시 절곡된 양단이 동일한 위치에 배치되도록 한다.

상기 철심부는 포스코에 생산한 23PH085 규격 철판이 6~7장 적층되어 이루어진다.

위와 같이 양단이 절곡된 상기 철심부를 성형한 후에는, 성형된 상기 철심부를 열처리하도록 한다.

이때, 다수개의 금속판이 적층되어 이루어진 상기 철심부는 도 4(c) 및 도 4(d)에 도시된 바와 같이 다수개로 이루어져 조립시 상호 안쪽과 바깥쪽으로 적층되면서 조립된다.

도 4(c) 및 도 4(d)는, 도 4(b)에 도시되어 있는 적층된 금속판의 양단을 절곡시켜 형성된 철심부가 여러개 적층되어 있는 것을 도시한 것이며, 도 4(c)에서 가장 안쪽에 이는 철심부에만 여러장의 금속판이 적층되어 있음을 도시한 것이고, 다른 철심부도 실제 여러장의 금속판이 적층되어 있다.

도 2에서는 여러장의 금속판이 적층되어 철심부를 형성하고, 이러한 철심부다 다수개 적층되어 상기 코어부재(10)를 이루고 있는 것이 도시되어 있다.

본 발명은 상기 코어부재(10)를 제작할 때 상기 철심부의 성형 후 열처리를 하기 때문에, 열처리 후 성형 또는 절단하여 코어부재를 형성하던 종래기술과 비교하여 상기 코어부재(10)를 형성하는 금속의 물성 변화를 최소화할 수 있다.

상기 철심부(11,15)의 제작이 완료되면, 도 4(d)에 도시된 바와 같이 한 쌍의 상기 철심부(11,15)를 각각 서로 다른 2개의 상기 코일부재(20)의 내부에 삽입한 후 마주보게 조립하여 상기 코일부재(20)와 상기 코어부재(10)를 결합한다.

즉, 2개의 상기 코일부재(20)의 내부에 각각 상기 제1철심부(11)와 제2철심부(15)가 배치되도록 삽입한다.

이때, 상기 제1철심부(11)의 제1지지부(12)와 제2철심부(15)의 제2지지부(16)가 서로 다른 상기 코일부재(20)의 내부에 배치되게 된다.

그리고, 대면하여 조립되는 한 쌍의 상기 철심부 즉 제1철심부(11)와 제2철심부(15) 사이에는 이격부(18)가 형성되게 되고, 상기 이격부(18)는 상기 코일부재(20)가 권취되지 않은 부분에 배치되게 된다.

이렇게 2개의 코일부재(20) 내부에 삽입된 상기 제1철심부(11)와 제2철심부(15)는 도 1, 도 2 및 도 4(d)에 도시된 바와 같이 상기 제1절곡부(13)와 제2절곡부(17)가 마주보게 배치한 후 밴딩하여 체결됨으로써 상기 코일부재(20)에 결합된 상기 코어부재(10)를 형성하게 된다.

따라서, 본원발명은 상기 코일부재(20)와 코어부재(10)의 체결을 용이하게 할 수 있다.

특히, 상기 제1철심부(11)와 제2철심부(15)가 이격되어 형성되는 이격부(18)가 상기 코일부재(20)가 감겨지는 부분이 아닌 다른 방향에 배치되어 있기 때문에, 코일부재(20)에 각각의 상기 제1철심부(11)와 제2철심부(15)를 조립하여 결합하기가 용이하다.

본 발명은, 위와 같이 상기 코일부재(20)가 제1권취부(21), 연결부(22) 및 제2권취부(23)의 구조로 이루어져 있기 때문에, 상기 제1권취부(21)와 제2권취부(23)에서 발생하는 전기적 스트레스를 줄일 수 있고, 이로 인해 상기 제1권취부(21) 및 제2권취부(23) 사이에 배치되는 상기 메인절연지(30)의 사용량을 줄이고 두께를 얇게 할 수 있으며, 이를 통해 비용절감 및 코일부재의 두께를 얇게 할 수 있다.

또한, 코일부재(20)의 두께를 얇게 할 수 있기 때문에, 변압기의 전체적인 크기를 축소시킬 수 있고, 코일부재(20)의 권선길이를 줄일 수 있어 부하손실을 절감시킬 수 있다.

그리고, 상기 덕트부재에 의해 서로 다른 코일층 사이에 냉각로를 형성함으로써, 권선의 냉각효과를 증대시켜 변압기의 전체적인 효율을 극대화시킬 수 있다.

본 발명인 저손실 경량화 변압기 및 이의 제조방법은 전술한 실시예에 국한하지 않고, 본 발명의 기술 사상이 허용되는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

10 : 코어부재, 11 : 제1철심부, 12 : 제1지지부, 13 : 제1절곡부, 15 : 제2철심부, 16 : 제2지지부, 17 : 제2절곡부, 18 : 이격부,
20 : 코일부재, 20a : 2차코일, 20b : 1차코일, 21 : 제1권취부, 22 : 연결부, 23 : 제2권취부, 25 : 제1코일층, 26 : 제2코일층, 27 : 제3코일층,
30 : 메인절연지,
40 : 서브절연지, 41 : 제1커버, 42 : 제2커버,
50 : 덕트부재, 51 : 제1덕트, 52 : 제2덕트,
61 : 제1냉각로, 62 : 제2냉각로.

Claims

내부에 중공부를 갖는 코어부재와;
상기 코어부재에 권취되어 여러개의 코일층으로 적층되는 2차코일과, 상기 2차코일을 감싸 권취되어 여러개의 코일층으로 적층되는 1차코일로 이루어진 코일부재와;
상기 코어부재, 2차코일 및 1차코일 사이사이에 삽입되는 메인절연지;를 포함하여 이루어지되,
상기 코어부재는,
제1지지부와, 상기 제1지지부의 일단과 타단에서 동일한 방향으로 절곡되어 형성된 제1절곡부로 이루어진 제1철심부와;
상기 제1지지부와 대면하는 제2지지부와, 상기 제2지지부의 일단과 타단에서 상기 제1절곡부 방향으로 절곡되어 형성된 제2절곡부로 이루어진 제2철심부;로 이루어지되,
상기 제1철심부와 제2철심부가 결합되어 상기 코어부재의 내부에 상기 중공부를 형성하고,
대면하는 상기 제1절곡부의 끝단과 상기 제2절곡부의 끝단은 상호 이격되어 이격부를 형성하며,
상기 제1철심부는 다수개로 이루어져 안쪽과 바깥쪽으로 적층되고, 상기 제2철심부는 다수개로 이루어져 안쪽과 바깥쪽으로 적층되며,
다수개의 제1절곡부와 제2절곡부 사이에 형성되는 다수개의 이격부는, 이웃한 이격부와 서로 다른 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 저손실 경량화 변압기.
청구항1에 있어서,
상기 코일부재는 상기 제1지지부 또는 제2지지부를 감싸면서 권취되고,
상기 이격부는 상기 코일부재가 권취되지 않는 부분에 형성되는 것을 특징으로 하는 저손실 경량화 변압기.
청구항1에 있어서,
상기 코일부재는,
상기 코어부재의 일단에서 타단까지 일렬로 권취되는 제1권취부와;
상기 코어부재의 타단에 도달한 상기 제1권취부에서 상기 코일부재의 권취방향의 수직방향으로 절곡되어 상기 코어부재의 일단으로 연장된 연결부와;
상기 연결부에 연결되어 상기 제1권취부와 같은 방향으로 상기 제1권취부의 상부에서 권취되는 제2권취부;를 포함하여 이루어지며,
상기 메인절연지는 제1권취부와 제2권취부 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 저손실 경량화 변압기.
청구항1에 있어서,
여러개의 코일층 사이에 배치되어 상기 코일층 사이로 냉각로를 형성하는 다수개의 덕트부재;를 더 포함하여 이루어지되,
상기 덕트부재는, 상기 코어부재를 중심으로 일측에 배치되는 제1덕트와, 상기 코어부재를 중심으로 일측의 반대편인 타측에 배치되는 제2덕트로 이루어지고,
상기 제1덕트가 배치되는 코일층과 상기 제2덕트가 배치되는 코일층은 상이하여, 상기 제1덕트에 의해 형성되는 제1냉각로와, 상기 제2덕트에 의해 형성되는 제2냉각로는 서로 다른 코일층 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 저손실 경량화 변압기.
청구항4에 있어서,
상기 코일층은, 상기 코어부재에 상하방향으로 적층되는 제1코일층과, 제2코일층과, 제3코일층을 포함하여 이루어지며,
상기 제1덕트는 상기 제1코일층과 제2코일층 사이에 배치되어 제1냉각로를 형성하고,
상기 제2덕트는 상기 제2코일층과 제3코일층 사이에 배치되어 제2냉각로를 형성하며,
상기 제1냉각로와 제2냉각로는 서로 다른 코일층 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 저손실 경량화 변압기.
청구항1에 있어서,
상기 제1철심부와 제2철심부는 포스코에 생산한 23PH085 규격 철판이 6~7장 적층되어 이루어진 것을 특징으로 하는 저손실 경량화 변압기.
삭제
저손실 경량화 변압기의 제조방법에 있어서,
코일부재는 중공형상으로 권취된 여러개의 코일층을 적층하여 형성하고,
코어부재는, 금속판을 절단하고, 절단된 다수개의 금속판을 적층하며, 다수개가 적층된 금속판의 양단을 서로 동일한 방향으로 절곡하여 ⊂형상의 철심부으로 성형하고, 성형된 상기 철심부를 열처리하여 형성하며,
열처리된 다수개의 상기 철심부를 상기 코일부재의 내부에 삽입한 후 마주보게 조립하여 상기 코일부재와 상기 코어부재를 결합하되,
상기 코어부재를 형성함에 있어서, 적층되는 상기 금속판은 상방향 또는 하방향으로 갈수록 그 길이가 점점 더 길어지게 절단하여 적층하며, 상기 금속판을 절곡하여 철심부로 성형할 때 길이가 짧은 금속판이 안쪽에 배치되고 길이가 긴 금속판이 바깥쪽에 배치되어, 상기 금속판의 절곡시 절곡된 양단이 동일한 위치에 배치되도록 하고,
상기 철심부는 한 쌍으로 이루어져 서로 다른 코일부재에 삽입된 후 마주보며 조립되어 상기 코어부재를 형성하며, 대면하여 조립되는 한 쌍의 상기 철심부는 사이에는 이격부가 형성되고, 상기 이격부는 상기 코일부재가 권취되지 않은 부분에 배치되는 것을 특징으로 하는 저손실 경량화 변압기의 제조방법.
청구항8에 있어서,
상기 철심부는 다수개로 이루어져 조립시 상호 안쪽과 바깥쪽으로 적층되면서 조립되는 것을 특징으로 하는 저손실 경량화 변압기의 제조방법.
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