KR101832789B1

KR101832789B1 - 변압기

Info

Publication number: KR101832789B1
Application number: KR1020160057041A
Authority: KR
Inventors: 이준상; 김종현; 조재용
Original assignee: 연세대학교 산학협력단
Priority date: 2016-05-10
Filing date: 2016-05-10
Publication date: 2018-02-27
Also published as: KR20170126683A

Abstract

본 발명은 변압기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 변압기에서 발생되는 열을 냉각시키기 위해, 스페이서(20)의 표면에서 기체를 일시적으로 정체시키는 기체정체부(100)를 형성시킴으로써, 기체가 유통되는 덕트(30)에서 조금 더 머무르게 하여 냉각 효율을 더욱 증가시키기 위한 변압기에 관한 것으로, 종방향의 중심축을 기준으로 전선이 권선되어 형성되는 코일부(10); 상기 코일부(10)가 복수층으로 이루어지도록 상기 코일부(10)의 각 층 사이에 구비되며, 중심축을 기준으로 방사형으로 배치되는 복수의 스페이서(20); 상기 스페이서(20)에 의해 상기 코일부(10)과 코일부(10) 사이에 기체가 유통되는 덕트(30);를 포함하되, 상기 스페이서(20)는 표면에 상기 덕트에서 유통되는 기체가 일시적으로 정체되는 홈이 형성되는 기체정체부(100)를 더 포함하여 구성된다.

Description

변압기{ELECTRIC TRANSFORMER}

본 발명은 변압기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 변압기에서 발생되는 열을 냉각시키기 위해, 스페이서의 표면에 기체를 일시적으로 정체시킬 수 있는 기체정체부를 형성시킴으로써, 코일에서 발생되는 열을 냉각시키기 위해 기체가 유통되는 덕트에 조금 더 머무르게 하여 냉각 효율을 더욱 증가시키기 위한 변압기에 관한 것이다.

일반적으로 변압기는 사용자에게 공급된 전압을 원하는 전압으로 변압하기 위한 전기 기기로서, 도1 및 도2에서 보는 바와 같이, 중심축을 중심으로 전선이 권선되어 이루어지며, 권선된 전선이 층을 이루어질 수 있게 전선 사이에 스페이서가 구비된다. 이때, 상기 스페이서에 의해 상기 전선과 전선 사이에 기체가 유통되는 덕트가 형성된다.

이러한 변압기는 권선된 전선에서 전환하고자 하는 전압이나 전류의 값에 따라 전자기유도 과정에서 많은 열이 발생하게 되고, 이로 인해 변압기 전체의 온도가 높아진다. 특히, 변압기가 고정수단에 의해 삼각형 형태로 배치되어 형성되는 건식변압기는 삼각형으로 배치된 변압기의 중심에 가장 많은 열이 발생된다. 열이 발생되는 변압기는 고장나는 것은 물론이고 변압기 내부 압력이 상승하여 과열되면서 폭발하는 경우가 발생한다.

이를 방지하기 위해, 종래에는 변압기의 열을 냉각시키기 위해, 상기 덕트에 기체를 유통시켜 변압기에서 발생되는 열을 냉각시켰다.

이와 관련되어, 한국공개특허 제10-2014-0013198호 ("냉각팬이 구비된 건식 변압기", 공개일 2014.02.05., 이하 '선행기술')에서는 변압기에서 발생되는 열을 냉각시키기 위해, 변압기의 상단에 냉각팬을 설치하여, 덕트에서 기체가 원활히 유통되도록 하는 내용이 개시되어 있다.

그러나, 이러한 변압기의 덕트는 기체의 흐름에 아무런 방해가 없기 때문에 열교환이 제대로 일어나지 않아 냉각 효율이 좋지 않은 문제점이 있다.

한국공개특허 제10-2014-0013198호 ("냉각팬이 구비된 건식 변압기", 공개일 2014.02.05.)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 변압기에서 발생되는 열을 냉각시키기 위해, 스페이서의 표면에서 기체의 보텍스가 일어나도록 하여 유통되는 기체를 조금 더 머무르게 하여 열교환 시간을 증가시켜 냉각효율을 더욱 증가시키기 위한 변압기를 제공함에 있다.

본 발명은 변압기에 관한 것으로, 종방향의 중심축을 기준으로 전선이 권선되어 복수층으로 이루어진 코일부(10); 복수층으로 이루어진 상기 코일부(10)의 각 층 사이에 구비되며, 중심축을 기준으로 방사형으로 배치되는 복수의 스페이서(20); 상기 스페이서(20)에 의해 상기 코일부(10)과 코일부(10) 사이에 기체가 유통되는 덕트(30);를 포함하되, 상기 스페이서(20)의 표면에 상기 덕트(30)에서 유통되는 기체의 난류가 발생되도록 형성되는 기체정체부(100)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 기체정체부(100)는 상기 스페이서(20)의 표면에 복수개의 딤플(Dimple) 또는 돌기가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 기체정체부(100)는 복수개의 상기 딤플 또는 상기 돌기가 상기 스페이서(20)의 표면에 횡 방향 및 종 방향으로 일정간격 배열되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 기체정체부(100)는 복수개의 상기 딤플 또는 상기 돌기가 상기 스페이서(20)의 표면에 종 방향으로 지그재그 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 기체정체부(100)는 상기 스페이서(20)의 표면에 횡 방향으로 물결무늬의 홈 또는 돌기가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 기체정체부(100)는 상기 스페이서(20)의 표면에 종 방향으로 물결무늬의 홈 또는 돌기가 형성되는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 또 다른 변압기는 종방향 중심축을 기준으로 전선이 권선되어 형성되는 코일부(10); 상기 코일부(10)가 복수층으로 이루어지도록 상기 코일부(10)의 각 층 사이에 구비되며, 중심축을 기준으로 방사형으로 배치되는 복수의 스페이서(20); 상기 스페이서(20)에 의해 상기 코일부(10)과 코일부(10) 사이에 기체가 유통되는 덕트(30);를 포함하되, 상기 스페이서(20)의 표면에 부착되는 기체정체판(200); 및 상기 기체정체판(200)의 표면에 상기 덕트(30)에서 유통되는 기체의 난류가 발생되도록 형성되는 기체정체부(100);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 기체정체부(100)는 상기 기체정체판(200)의 표면에 복수개의 딤플(Dimple) 또는 돌기가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 기체정체부(100)는 복수개의 상기 딤플 또는 상기 돌기가 상기 기체정체판(200)의 표면에 횡 방향 및 종 방향으로 일정간격 배열되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 기체정체부(100)는 복수 개의 상기 딤플 또는 상기 돌기가 상기 기체정체판(200)의 표면에 종 방향으로 지그재그 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 기체정체부(100)는 상기 기체정체판(200)의 표면에 횡 방향으로 물결무늬의 홈 또는 상기 돌기가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 기체정체부(100)는 상기 기체정체판(200)의 표면에 종 방향으로 물결무늬의 홈 또는 상기 돌기가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 변압기에 관한 것으로, 변압기에서 발생되는 열을 냉각시키기 위해, 스페이서의 표면에서 기체의 보텍스가 일어나도록 하여 유통되는 기체를 조금 더 머무르게 하여 열교환 시간을 증가시켜 냉각효율을 더욱 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

도1은 본 발명에 따른 바람직한 일실시예의 변압기의 사시도
도2는 본 발명에 따른 바람직한 일실시예의 변압기의 평면도
도3은 본 발명에 따른 바람직한 일실시예의 변압기의 확대도
도4는 본 발명에 따른 또 다른 일실시예의 변압기의 확대도
도5는 본 발명에 따른 바람직한 일실시예의 기체정체부에 의해 보텍스가 발생되는 것을 나타내는 개념도
도6은 본 발명에 따른 또 다른 일실시예의 기체정체부에 의해 보텍스가 발생되는 것을 나타내는 개념도
도7은 본 발명에 따른 기체정체부의 실시예
도8은 본 발명에 따른 기체정체부의 또 다른 실시예

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명을 하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도1은 본 발명에 따른 바람직한 일실시예의 변압기의 사시도이며, 도2는 본 발명에 따른 바람직한 일실시예의 변압기의 평면도이고, 도3은 본 발명에 따른 바람직한 일실시예의 변압기의 확대도이고, 도4는 본 발명에 따른 또 다른 일실시예의 변압기의 확대도이다.

또한, 도5는 본 발명에 따른 바람직한 일실시예의 기체정체부에 의해 보텍스가 발생되는 것을 나타내는 개념도이며, 도6은 본 발명에 따른 또 다른 일실시예의 기체정체부에 의해 보텍스가 발생되는 것을 나타내는 개념도이다.

또한, 도7은 본 발명에 따른 기체정체부의 실시예이며, 도8은 본 발명에 따른 기체정체부의 또 다른 실시예이다.

[실시예 1]

도3을 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예 1의 변압기는 종 방향의 중심축을 기준으로 전선이 권선되어진 코일부(10)와, 상기 코일부(10)가 복수의 층으로 이루어지도록 상기 코일부(10)의 각 층 사이에 스페이서(20)가 구비된다. 또한, 상기 스페이서(20)는 변압기의 중심축을 기준으로 방사형으로 복수개 배치된다.

또한, 변압기는 상기 스페이서(20)에 의해 각각의 상기 코일부(10) 사이에 기체가 유통되는 덕트(30)가 형성된다.

도5 및 도6에서 보는 바와 같이, 실시예 1의 본 발명에서는 변압기의 덕트(30)에서 기체가 유통될 때, 기체가 일시적으로 정체되도록(난류가 발생되도록) 스페이서(20)의 표면에 기체정체부(100)가 형성된다.

즉, 상기 스페이서(20)는 표면에서 보텍스(vortex)가 발생되도록 홈 또는 돌기와 같은 형상의 기체정체부(100)가 형성된다.

예를 들면, 상기 기체정체부(100)는 상기 스페이서(20)의 표면에 복수의 딤플(Dimple) 또는 돌기가 형성된다. 이러한, 상기 딤플 또는 돌기는 기체가 덕트(30)에서 일측에서 타측으로 유통될 때, 상기 기체가 딤플에서 보텍스가 발생되거나, 상기 돌기의 주변에서 보텍스가 발생된다. 이때, 상기 기체는 보텍스가 발생되면서, 덕트(30)에 정체되는 시간이 늘어나기 때문에, 열교환 시간이 증가하여 냉각 효율을 증가시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 상기 스페이서의 표면은 상기 딤플 또는 돌기의 형상으로 표면적이 넓어지기 때문에 열교환이 활발히 증가하게 된다. 즉, 상기 기체정체부(100)는 변압기의 코일에서 발생되는 열을 덕트(30)에서 기체가 일시적으로 정체되게 보텍스를 발생시켜, 코일에서 발생되는 열과 기체의 열을 교환하는 시간을 증가시켜 냉각 효율을 증기시키기 위한 것이다.

또한, 도7의 (a)에서 보는 바와 같이, 상기 기체정체부(100)는 복수개의 상기 딤플 또는 돌기가 상기 스페이서(20)의 표면에 횡 방향 및 종 방향으로 일정간격 배열된다.

또한, 도7의 (b)에서 보는 바와 같이, 상기 기체정체부(100)는 복수개의 상기 딤플 또는 돌기가 상기 스페이서(20)의 표면에 종방향으로 지그재그 배열되기도 한다.

이러한, 상기 딤플 또는 돌기는 전술한 배열에 한정하지 않고, 다양하게 배열되어 형성되기도 한다.

또한, 도8의 (a)에서 보는 바와 같이, 상기 기체정체부(100)는 상기 스페이서(20)의 표면에 횡 방향으로 물결무늬의 홈 또는 돌기가 복수개 형성되기도 한다.

또한, 도8의 (b)에서 보는 바와 같이, 상기 기체정체부(100)는 상기 스페이서(20)의 표면에 종 방향으로 물결무늬의 홈 또는 돌기가 복수개 형성되기도 한다.

[실시예 2]

도4를 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예 2의 변압기는 종 방향의 중심축을 기준으로 전선이 권선되어진 코일부(10)와, 상기 코일부(10)가 복수의 층으로 이루어지도록 상기 코일부(10)의 각 층 사이에 스페이서(20)가 구비된다. 또한, 상기 스페이서(20)는 변압기의 중심축을 기준으로 방사형으로 복수개 배치된다.

도4에서 보는 바와 같이, 상기 변압기는 상기 스페이서(20)의 표면에 부착되는 기체정체판(200) 및 상기 기체정체판(200)의 표면에 상기 덕트(30)에서 유통되는 기체의 난류가 발생되도록 형성되는 기체정체부(100)를 더 포함하여 구성된다. 이때, 상기 기체정체판(200)은 열전율이 높은 물질인 것이 바람직하다. 실시예 2의 변압기는 종래의 변압기에 적용하여 사용할 수 있다.

도5 및 도6에서 보는 바와 같이, 실시예 2의 본 발명에서는 변압기의 덕트(30)에서 기체가 유통될 때, 난류가 발생되도록 기체를 일시적으로 정체시키는 기체정체판(200)의 표면에 기체정체부(100)가 형성된다.

즉, 상기 기체정체판(200)은 표면에 기체가 보텍스(vortex)가 발생되도록 홈 또는 돌기와 같은 형상의 기체정체부(100)가 형성된다.

예를 들면, 상기 기체정체부(100)는 상기 기체정체판(200)의 표면에 복수의 딤플(Dimple) 또는 돌기가 형성된다. 이러한, 상기 딤플 또는 돌기는 기체가 덕트(30)에서 일측에서 타측으로 유통될 때, 딤플에서 보텍스가 발생되거나, 상기 돌기의 주변에서 보텍스가 발생된다. 이때, 상기 기체는 보텍스가 발생되면서, 덕트(30)에 정체되는 시간이 늘어나기 때문에, 열교환 시간이 증가하여 냉각 효율을 증가시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 상기 기체정체판(200)의 표면은 상기 딤플 또는 돌기의 형상으로 표면적이 넓어지기 때문에 열교환이 활발히 증가하게 된다. 즉, 상기 기체정체부(100)는 변압기의 코일에서 발생되는 열을 덕트(30)에서 기체가 일시적으로 정체되게 보텍스를 발생시켜, 코일에서 발생되는 열과 기체의 열을 교환하는 시간을 증가시켜 냉각 효율을 증기시키기 위한 것이다.

또한, 도7의 (a)에서 보는 바와 같이, 상기 기체정체부(100)는 복수개의 상기 딤플 또는 돌기가 상기 기체정체판(200)의 표면에 횡 방향 및 종 방향으로 일정간격 배열된다.

또한, 도7의 (b)에서 보는 바와 같이, 상기 기체정체부(100)는 복수개의 상기 딤플 또는 돌기가 상기 기체정체판(200)의 표면에 종 방향으로 지그재그 배열되기도 한다.

또한, 도8의 (a)에서 보는 바와 같이, 상기 기체정체부(100)는 상기 기체정체판(200)의 표면에 횡 방향으로 물결무늬의 홈 또는 돌기가 복수개 형성되기도 한다.

또한, 도8의 (b)에서 보는 바와 같이, 상기 기체정체부(100)는 상기 기체정체판(200)의 표면에 종 방향으로 물결무늬의 홈 또는 돌기가 복수개 형성되기도 한다.

10 : 코일부
20 : 스페이서
30 : 덕트
40 : 고정수단
100 : 기체정체부
200 : 기체정체판

Claims

종방향 중심축을 기준으로 전선이 권선되어 형성되는 코일부(10);
상기 코일부(10)가 복수층으로 이루어지도록 상기 코일부(10)의 각 층 사이에 구비되며, 중심축을 기준으로 방사형으로 배치되는 복수의 스페이서(20);
상기 스페이서(20)에 의해 상기 코일부(10)과 코일부(10) 사이에 기체가 유통되는 덕트(30);를 포함하되,
상기 스페이서(20)의 표면에 상기 덕트(30)에서 유통되는 기체의 난류가 발생되도록 딤플(Dimple) 또는 돌기로 형성되는 기체정체부(100)를 더 포함하며,
상기 기체는 상기 덕트(30)의 일측에서 타측으로 유통될 때, 상기 기체정체부(100)에서 난류가 발생되어 상기 덕트(30)에서 정체되는 시간이 늘어나 열교환 시간이 증가하는 것을 특징으로 하는 변압기.
삭제
제1항에 있어서,
상기 기체정체부(100)는
복수개의 상기 딤플 또는 상기 돌기가 상기 스페이서(20)의 표면에 횡 방향 및 종 방향으로 일정간격 배열되는 것을 특징으로 하는 변압기.
제1항에 있어서,
상기 기체정체부(100)는
복수 개의 상기 딤플 또는 상기 돌기가 상기 스페이서(20)의 표면에 종 방향으로 지그재그 형성되는 것을 특징으로 하는 변압기.
제1항에 있어서,
상기 기체정체부(100)는
상기 스페이서(20)의 표면에 횡 방향으로 물결무늬의 홈 또는 돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 변압기.
제1항에 있어서,
상기 기체정체부(100)는
상기 스페이서(20)의 표면에 종 방향으로 물결무늬의 홈 또는 돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 변압기.
종방향 중심축을 기준으로 전선이 권선되어 형성되는 코일부(10);
상기 코일부(10)가 복수층으로 이루어지도록 상기 코일부(10)의 각 층 사이에 구비되며, 중심축을 기준으로 방사형으로 배치되는 복수의 스페이서(20);
상기 스페이서(20)에 의해 상기 코일부(10)과 코일부(10) 사이에 기체가 유통되는 덕트(30);를 포함하되,
상기 스페이서(20)의 표면에 부착되는 기체정체판(200); 및
상기 기체정체판(200)의 표면에 상기 덕트(30)에서 유통되는 기체의 난류가 발생되도록 딤플(Dimple) 또는 돌기로 형성되는 기체정체부(100)를 더 포함하며,
상기 기체는 상기 덕트(30)의 일측에서 타측으로 유통될 때, 상기 기체정체부(100)에서 난류가 발생되어 상기 덕트(30)에서 정체되는 시간이 늘어나 열교환 시간이 증가하는 것을 특징으로 하는 변압기.
삭제
제7항에 있어서,
상기 기체정체부(100)는
복수개의 상기 딤플 또는 상기 돌기가 상기 기체정체판(200)의 표면에 횡 방향 및 종 방향으로 일정간격 배열되는 것을 특징으로 하는 변압기.
제7항에 있어서,
상기 기체정체부(100)는
복수 개의 상기 딤플 또는 상기 돌기가 상기 기체정체판(200)의 표면에 종 방향으로 지그재그 형성되는 것을 특징으로 하는 변압기.
제7항에 있어서,
상기 기체정체부(100)는
상기 기체정체판(200)의 표면에 횡 방향으로 물결무늬의 홈 또는 상기 돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 변압기.
제7항에 있어서,
상기 기체정체부(100)는
상기 기체정체판(200)의 표면에 종 방향으로 물결무늬의 홈 또는 상기 돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 변압기.