KR20210051619A - 변압기용 비대칭 코어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 변압기용 비대칭 코어를 제공한다. 이와 같은 본 발명에 따른 변압기용 비대칭 코어는 전후방으로 갈수록 폭이 좁아지는 복수의 코어용 시트를 적층 접합시켜 형성되는 상부 요크나 하부 요크가 상하 비대칭인 형상구조를 가지도록 함으로써 소재의 절감, 코어 높이의 축소, 코어 효율의 증대가 동시적으로 도모될 수 있도록 한다.

Description

변압기용 비대칭 코어{Asymmetric core for transformer}

본 발명은 변압기용 비대칭 코어에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 전후방으로 갈수록 폭이 좁아지는 복수의 코어용 시트를 적층 접합시켜 형성되는 상부 요크나 하부 요크가 상하 비대칭인 형상구조를 가지도록 함으로써 소재의 절감, 코어 높이의 축소, 코어 효율의 증대가 동시적으로 도모될 수 있도록 하는 변압기용 비대칭 코어에 관한 것이다.

변압기(transformer)는 전자기유도현상을 이용하여 교류의 전압 및 전류의 크기를 변화시키는 변환 장치이다. 변압기는 소형의 전자 기기에서부터 대형의 변전 설비 또는 송전 설비까지 널리 사용되고 있다. 특히, 대형의 변전 설비 또는 송전 설비에서는 초고압 대용량 변압기가 주로 사용되고 있다.

일반적으로, 변압기는 공통된 철심의 둘레에 복수개의 권선이 감겨 있는 구조로 형성되며, 한 쪽의 권선으로 전력이 입력된 후 다른 쪽의 권선으로 전력이 출력되는 방식이다. 또한 전력용 변압기의 경우, 권선이나 철심을 고정 및 지지하기 위해 클램프와 탭체인저 등의 부품들이 포함될 수 있다. 또한 각 부품들간의 절연성을 확보하기 위하여 절연유를 절연매질로 사용하고 있으며 외함 내에 배치되어 외부 환경으로부터 보호된다.

도 7은 종래 기술에 따른 변압기의 철심을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 8은 도 7의 A-A′에 따른 단면도이다.

도 7과 도 8을 참조하면, 종래 기술에 따른 변압기의 철심(20)은 상부 요크(50), 하부 요크(51), 레그(52, 53)를 포함하여 구성되며, 각 구성 요소들은 다수의 강판이 적층되어 형성된다. 그런데 종래의 경우, 도 8에 도시된 바와 같이 철심(20)의 중심으로 갈수록 폭이 넓은 강판이 배치되고 양단으로 갈수록 폭이 좁은 강판이 배치된다. 그리고 중심선(L)을 기준으로 좌우 대칭되는 형상으로 형성된다.

레그(52, 53)와 클램프와의 절연 거리(S)는 사이드 레그(52)와 클램프의 최단 거리를 설정한다. 따라서 철심(20)과 클램프와의 절연 거리가 S로 규정되는 경우, 도 8의 S 이상으로 외함(11)과 사이드 레그(52)가 이격되어야 한다.

그러나 철심의 형상에 의해 외함(11)의 크기(또는 너비)가 결정되므로 철심의 구조가 변경되지 않는 한 변압기의 전체적인 크기를 줄이기 어렵다.

대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1580090호 "철심 및 이를 구비하는 변압기" 대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2018-0062803호 "선택적으로 이종의 크기를 갖는 구멍을 가공하는 몰드변압기 코어용 천공기"

따라서 본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하여, 상부 요크나 하부 요크의 YZ평면 상 수직단면형상이 전후방으로 갈수록 상하길이(L)가 작아지면서 Y축 방향 기준축선(C)에 대하여 비대칭인 형상으로 구현되도록 하고, 상부 요크의 하면이나 하부 요크의 상면이 수평면으로 이루어지는 형상구조를 가지도록 함으로써 소재의 절감, 코어 높이의 축소, 코어 효율의 증대가 동시적으로 도모될 수 있도록 하는 새로운 형태의 변압기용 비대칭 코어를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 수직으로 배치되어 변압기 코일(200)의 전선이 감기는 복수의 레그(110); 수평으로 배치되어 복수의 레그(110) 상단을 연결하면서 상부를 이루는 상부 요크(120); 수평으로 배치되어 복수의 레그(110) 하단을 연결하면서 하부를 이루는 하부 요크(130);를 포함하고, 복수의 레그(110), 상부 요크(120), 하부 요크(130)가 둘레를 이루는 하나 이상의 내측 공간(140)을 형성하되, 상기 상부 요크(120)와 하부 요크(130) 중에서 선택된 어느 하나는 YZ평면 상의 수직단면형상이 전후방으로 갈수록 상하길이(L)가 작아지는 형상으로 구현되는 것을 특징으로 하는 변압기용 비대칭 코어를 제공한다.

이와 같은 본 발명에 따른 변압기용 비대칭 코어에서 상기 상부 요크(120)와 하부 요크(130) 중에서 선택된 어느 하나는 YZ평면 상의 수직단면형상이 Y축 방향 기준축선(C)에 대하여 비대칭인 형상으로 구현될 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 변압기용 비대칭 코어에서 복수의 레그(110), 상부 요크(120), 하부 요크(130)는 복수의 코어용 시트(150)가 YZ평면 상에서 적층되어 형성된 것일 수 있다.

여기서 상기 상부 요크(120)와 하부 요크(130) 중에서 선택된 어느 하나를 이루는 전체 코어용 시트(150) 중 전후방 사이 중앙부위에 위치하는 설정개수의 코어용 시트(150)는 YZ평면 상의 수직단면 중 상기 내측 공간(140)과 접하는 내측공간 접면(151)이 서로 연결되어 수평면을 이루게 될 수 있다.

이와 달리 상기 상부 요크(120)를 이루는 전체 코어용 시트(150)는 전후방으로 갈수록 상단 높이(H)가 작아지는 한편 하단 높이(h)가 커지는 형태로 적층되고, 상기 하부 요크(130)를 이루는 전체 코어용 시트(150) 중 전후방 사이 중앙부위에 위치하는 설정개수의 코어용 시트(150)는 YZ평면 상의 수직단면 중 상기 내측 공간(140)과 접하는 내측공간 접면(151)이 서로 연결되어 수평면을 이루게 될 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 변압기용 비대칭 코어에서 복수의 레그(110), 상부 요크(120), 하부 요크(130)는 XY평면 상의 수평단면형상이 X축 방향 기준축선(c)에 대하여 대칭된 형상으로 구현될 수 있다.

본 발명에 의한 변압기용 비대칭 코어에 의하면, 상부 요크나 하부 요크의 YZ평면 상 수직단면형상이 전후방으로 갈수록 상하길이(L)가 작아지면서 Y축 방향 기준축선(C)에 대하여 비대칭인 형상으로 구현되고, 상부 요크의 하면이나 하부 요크의 상면이 수평면으로 이루어지는 형상구조를 가지므로, 소재의 절감, 코어 높이의 축소, 코어 효율의 증대가 동시적으로 도모되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 변압기용 비대칭 코어의 정면도
도 2는 도 1의 A-A'에 따른 절단 단면도;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 상부 요크의 단면 확대도;
도 4는 도 1의 B-B'에 따른 절단 단면도;
도 5는 코일이 감긴 본 발명의 실시예에 따른 변압기용 비대칭 코어를 보여주기 위한 도면;
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 변압기용 비대칭 코어의 상부 요크와 하부 요크를 보여주기 위한 도면;
도 7은 종래 기술에 따른 변압기의 철심을 개략적으로 도시한 사시도;
도 8은 도 7의 A-A′에 따른 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 6에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 도면과 상세한 설명에서 일반적인 변압기, 코어, 상부 요크, 하부 요크, 레그 등으로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하였다. 특히 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.

본 발명의 실시예에 따른 변압기용 비대칭 코어(100)는 도 1에서와 같이 복수의 레그(110), 상부 요크(120), 하부 요크(130)를 포함하는 구성으로 이루어지고, 복수의 레그(110), 상부 요크(120), 하부 요크(130)가 둘레를 이루는 하나 이상의 내측 공간(140)을 형성하게 되는데, 몰드 변압기에도 적용될 수 있고, 일반 변압기에도 적용될 수 있다.

복수의 레그(110)는 수직으로 배치되어 도 5에서와 같이 변압기 코일(200)의 전선이 감기는 것으로, 중앙 부위에 수직으로 배치되는 중앙측 레그(110a)와 좌우측 부위에 수직으로 배치되는 측방측 레그(110b)로 구성된다.

상부 요크(120)는 수평으로 배치되어 복수의 레그(110) 상단을 연결하면서 상부를 이루는 것이고, 하부 요크(130)는 수평으로 배치되어 복수의 레그(110) 하단을 연결하면서 하부를 이루는 것이다.

여기서 복수의 레그(110), 상부 요크(120), 하부 요크(130)는 복수의 코어용 시트(150)가 YZ평면 상에서 적층되어 형성된다.

상부 요크(120)나 하부 요크(130)는 도 2와 도 3에서와 같이 YZ평면 상의 수직단면형상이 전후방으로 갈수록 상하길이(L)가 작아지는 형상으로 구현되는 한편, 상부 요크(120)나 하부 요크(130)는 YZ평면 상의 수직단면형상이 Y축 방향 기준축선(C)에 대하여 비대칭인 형상으로 구현된다. 이와 더불어 상부 요크(120)나 하부 요크(130)를 이루는 전체 코어용 시트(150) 중 전후방 사이 중앙부위에 위치하는 설정개수의 코어용 시트(150)는 YZ평면 상의 수직단면 중 내측 공간(140)과 접하는 내측공간 접면(151)이 서로 연결되어 수평면을 이루게 되는 형상구조를 갖는다.

특히 본 발명의 실시예에 따른 변압기용 비대칭 코어(100)는 도 2에서와 같이 상부 요크(120)와 하부 요크(130)가 모두 YZ평면 상의 수직단면형상이 전후방으로 갈수록 상하길이(L)가 작아지는 형상, YZ평면 상의 수직단면형상이 Y축 방향 기준축선(C)에 대하여 비대칭인 형상, 상부 요크(120)와 하부 요크(130)를 이루는 전체 코어용 시트(150) 중 전후방 사이 중앙부위에 위치하는 설정개수의 코어용 시트(150)가 YZ평면 상의 수직단면 중 내측 공간(140)과 접하는 내측공간 접면(151)이 서로 연결되어 수평면을 이루게 되는 형상구조를 갖는다.

그리고 본 발명의 실시예에 따른 변압기용 비대칭 코어(100)는 도 4에서와 같이 복수의 레그(110), 상부 요크(120), 하부 요크(130)의 XY평면 상 수평단면형상이 X축 방향 기준축선(c)에 대하여 대칭된 형상으로 구현되도록 한다.

한편 본 발명의 다른 실시예에 따른 변압기용 비대칭 코어(100)는 도 6에서와 같이 상부 요크(120)를 이루는 전체 코어용 시트(150)는 전후방으로 갈수록 상단 높이(H)가 작아지는 한편 하단 높이(h)가 커지는 형태로 적층된 형상구조를 가지는 한편, 하부 요크(130)를 이루는 전체 코어용 시트(150) 중 전후방 사이 중앙부위에 위치하는 설정개수의 코어용 시트(150)는 YZ평면 상의 수직단면 중 내측 공간(140)과 접하는 내측공간 접면(151)이 서로 연결되어 수평면을 이루게 되는 형상구조를 가진다. 이는 상부 요크(120)의 티핑(tipping)을 방지하기 위함이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 변압기용 비대칭 코어(100)는 상부 요크나 하부 요크의 YZ평면 상 수직단면형상이 전후방으로 갈수록 상하길이(L)가 작아지면서 Y축 방향 기준축선(C)에 대하여 비대칭인 형상으로 구현되도록 하고, 상부 요크의 하면이나 하부 요크의 상면이 수평면으로 이루어지는 형상구조를 가지도록 함으로써 소재의 절감, 코어 높이의 축소, 코어 효율의 증대가 동시적으로 도모될 수 있도록 한다.

상술한 바와 같은, 본 발명의 실시예에 따른 변압기용 비대칭 코어를 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

100 : 변압기용 비대칭 코어
110 : 레그
110a : 중앙측 레그
110b : 측방측 레그
120 : 상부 요크
130 : 하부 요크
140 : 내측 공간
150 : 코어용 시트
151 : 내측공간 접면
200 : 코일

Claims (5)

1. 수직으로 배치되어 변압기 코일(200)의 전선이 감기는 복수의 레그(110);
   수평으로 배치되어 복수의 레그(110) 상단을 연결하면서 상부를 이루는 상부 요크(120);
   수평으로 배치되어 복수의 레그(110) 하단을 연결하면서 하부를 이루는 하부 요크(130);를 포함하고, 복수의 레그(110), 상부 요크(120), 하부 요크(130)가 둘레를 이루는 하나 이상의 내측 공간(140)을 형성하되,
   상기 상부 요크(120)와 하부 요크(130) 중에서 선택된 어느 하나는 YZ평면 상의 수직단면형상이 전후방으로 갈수록 상하길이(L)가 작아지는 형상으로 구현되는 것을 특징으로 하는 변압기용 비대칭 코어.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 상부 요크(120)와 하부 요크(130) 중에서 선택된 어느 하나는 YZ평면 상의 수직단면형상이 Y축 방향 기준축선(C)에 대하여 비대칭인 형상으로 구현되는 것을 특징으로 하는 변압기용 비대칭 코어.
3. 제 2항에 있어서,
   복수의 레그(110), 상부 요크(120), 하부 요크(130)는 복수의 코어용 시트(150)가 YZ평면 상에서 적층되어 형성된 것이되,
   상기 상부 요크(120)와 하부 요크(130) 중에서 선택된 어느 하나를 이루는 전체 코어용 시트(150) 중 전후방 사이 중앙부위에 위치하는 설정개수의 코어용 시트(150)는 YZ평면 상의 수직단면 중 상기 내측 공간(140)과 접하는 내측공간 접면(151)이 서로 연결되어 수평면을 이루게 되는 것을 특징으로 하는 변압기용 비대칭 코어.
4. 제 2항에 있어서,
   복수의 레그(110), 상부 요크(120), 하부 요크(130)는 복수의 코어용 시트(150)가 YZ평면 상에서 적층되어 형성된 것이되,
   상기 상부 요크(120)를 이루는 전체 코어용 시트(150)는 전후방으로 갈수록 상단 높이(H)가 작아지는 한편 하단 높이(h)가 커지는 형태로 적층되고,
   상기 하부 요크(130)를 이루는 전체 코어용 시트(150) 중 전후방 사이 중앙부위에 위치하는 설정개수의 코어용 시트(150)는 YZ평면 상의 수직단면 중 상기 내측 공간(140)과 접하는 내측공간 접면(151)이 서로 연결되어 수평면을 이루게 되는 것 특징으로 하는 변압기용 비대칭 코어.
5. 제 1항에 있어서,
   복수의 레그(110), 상부 요크(120), 하부 요크(130)는 복수의 코어용 시트(150)가 YZ평면 상에서 적층되어 형성된 것이되,
   복수의 레그(110), 상부 요크(120), 하부 요크(130)는 XY평면 상의 수평단면형상이 X축 방향 기준축선(c)에 대하여 대칭된 형상으로 구현되는 것을 특징으로 하는 변압기용 비대칭 코어.

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