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KR101199586B1 - 방열판을 구비한 변압기 - Google Patents

방열판을 구비한 변압기 Download PDF

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KR101199586B1
KR101199586B1 KR1020120067454A KR20120067454A KR101199586B1 KR 101199586 B1 KR101199586 B1 KR 101199586B1 KR 1020120067454 A KR1020120067454 A KR 1020120067454A KR 20120067454 A KR20120067454 A KR 20120067454A KR 101199586 B1 KR101199586 B1 KR 101199586B1
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KR
South Korea
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conductive member
toroidal
heat sink
fan
conductive
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KR1020120067454A
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김혁
Original Assignee
김혁
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Publication date
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Abstract

개시된 기술은 변압기에 관한 것으로, 상기 변압기는 링 형태의 토로이덜 코어(Toroidal Core)에 전도성 코일을 복수 회만큼 와인딩하여 제1차 코일을 형성하는 토로이덜부 및 절연부재를 통해 서로 절연되도록 결합되는 복수의 전도부재들로 구성되고, 상기 복수의 전도부재들은 균분되며, 만일 결합되면 토로이덜 홈을 형성하여 상기 토로이덜부를 삽입하고, 상기 복수의 전도부재들 중 제1 복수의 전도부재들은 제2차 코일을 형성하며 상기 복수의 전도부재들 중 제2 복수의 전도부재들은 제3차 코일을 형성하는 토로이덜 삽입부를 포함한다. 일 실시예에서, 상기 복수의 전도부재들 각각의 부채꼴 돌기는 인접한 전도부재의 역부채꼴 돌기와 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 연결된 부채꼴 돌기와 역부채꼴 돌기의 높이는 서로 동일한 것을 특징으로 할 수 있다. 결과적으로, 본 출원의 개시된 기술에 따르면, 돌기의 높이가 다른 복수의 전도부재가 제2차 및 제3차 권선부를 형성함으로써 조립 및 결합을 용이하게 수행할 수 있는 효과가 있다.

Description

방열판을 구비한 변압기{TRNASFORMER WITH HEAT SINKING PLANE}
개시된 기술은 전력공급기술에 관한 것으로, 특히, 방열판을 구비한 변압기에 관한 것이다.
일반적으로, 변압기는 전자기 유도 현상을 이용하여 교류 전압의 크기를 변환하는 장치이다. 철심의 양쪽에 코일을 감은 후, 한쪽 전원에서 공급되는 전류가 시간에 따라 변하면 자기장의 크기도 같이 변한다. 이때, 철심을 통해 자기장이 전달되어 반대편 코일을 통과하는 자기장의 세기도 시간에 따라 변한다. 반대편 코일에는 전자기 유도현상으로 인해 유도 기전력이 생기고 유도 전류가 흘러 교류 전류가 유도된다. 이 경우 코일의 권선비에 따라 전압의 크기를 변환할 수 있다.
종래의 변압기의 경우 변압기 내부에 수냉식 통로를 형성하여 변압기에서 발생하는 열을 방출하나, 변압기 내부에 수냉식 통로를 형성하는 경우 변압기의 부피가 커지므로, 출력이 20 kVA 이하인 중, 소용량급의 변압기에는 적절하지 않은 문제점이 있다.
또한, 변압기 내부에 수냉식 통로를 형성하거나 변압기의 일단에 수냉식 방열판을 설치하는 경우, 수냉식 통로를 흐르는 물에 의하여 변압기의 절연저항이 증가하는 문제점이 있다.
따라서, 부피가 작고, 수냉식 방열판을 부착하더라도 절연저항이 증가하지 않는 변압기가 절실히 필요하다.
본 출원 중, 소용량급에 적용 가능할 수 있는 수냉식 방열판을 구비한 변압기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 수냉식 방열판 내부를 흐르는 물에 의하여 변압기의 절연저항이 증가하지 않는 수냉식 방열판을 구비한 변압기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 방열판의 내부에 복수의 횟수만큼 굴곡되는 수냉식 통로를 형성하여 효율적으로 변압기를 냉각시킬 수 있는 방열판을 구비한 변압기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
실시예들 중에서, 방열판을 구비한 변압기는 링 형태의 토로이덜 코어(Toroidal Core)에 전도성 코일을 복수 회만큼 와인딩하여 제1차 코일을 형성하는 토로이덜부, 절연부재를 통해 서로 절연되도록 결합되는 복수의 전도부재들로 구성되고, 상기 복수의 전도부재들은 균분되며, 만일 결합되면 토로이덜 홈을 형성하여 상기 토로이덜부를 삽입하고, 상기 복수의 전도부재들 중 제1 복수의 전도부재들은 제2차 코일을 형성하며 상기 복수의 전도부재들 중 제2 복수의 전도부재들은 제3차 코일을 형성하는 토로이덜 삽입부, 토로이덜 삽입부의 일단 또는 양단에 설치되며, 상기 토로이덜 삽입부에서 발생하는 열을 방출하는 방열판 및 상기 토로이덜 삽입부와 상기 방열판 사이에 삽입되며, 상기 토로이덜 삽입부에서 발생하는 전기를 절연시키고, 상기 토로이덜 삽입부에서 발생하는 열을 상기 방열판으로 전달하는 적어도 하나의 절연지를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 방열판의 내부에는 상기 토로이덜 삽입부의 방열을 위한 수냉식 통로가 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 수냉식 통로는 상기 방열판의 내부에서 복수의 횟수만큼 굴곡될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 복수의 전도부재들 각각은 내측에 부채꼴 돌기와 외측에 역부채꼴 돌기를 일체적으로 형성하여 상기 부채꼴 돌기와 상기 역부채꼴 돌기 사이에 상기 토로이덜부를 삽입할 수 있고, 상기 부채꼴 돌기와 역부채꼴 돌기 간의 높이는 서로 다른 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 복수의 전도부재들 각각의 부채꼴 돌기는 인접한 전도부재의 역부채꼴 돌기와 연결될 수 있다.
일 실시에에서, 상기 연결된 부채꼴 돌기와 역부채꼴 돌기의 높이는 서로 동일한 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 변압기가 제1 내지 제4 전도부재로 구성되는 경우, 상기 제1 전도 부재의 역부채꼴 돌기 영역이 상기 제2 전도 부재의 부채꼴 돌기 영역과 연결되고, 상기 제1 전도 부재의 부채꼴 돌기 영역이 상기 제3 전도 부재의 역부채꼴 돌기 영역과 연결되며, 상기 제4 전도 부재의 역부채꼴 돌기 영역이 상기 제3 전도 부재의 부채꼴 돌기와 연결되거나, 상기 제1 전도 부재의 부채꼴 돌기 영역이 상기 제2 전도 부재의 역부채꼴 돌기 영역과 연결되고, 상기 제1 전도 부재의 역부채꼴 돌기 영역이 상기 제3 전도 부재의 부채꼴 돌기 영역과 연결되며, 상기 제4 전도 부재의 부채꼴 돌기 영역이 상기 제3 전도 부재의 역부채꼴 돌기 영역과 연결되어 상기 제1 전도 부재 내지 상기 제4 전도 부재가 연속된 전류 경로를 형성할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 전도 부재의 역부채꼴 돌기의 높이는 상기 제3 전도 부재의 역부채꼴 돌기의 높이와 같고, 상기 제1 전도 부재의 부채꼴 돌기의 높이는 제2 전도 부재의 역부채꼴 돌기와 같으며, 상기 제3 전도 부재의 부채꼴 돌기의 높이는 제4 전도 부재의 역부채꼴 돌기와 같고, 상기 제4 전도 부재의 부채꼴 돌기의 높이는 제2 전도 부재의 부채꼴 돌기의 높이와 같은 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 방열판이 구비된 변압기는 상기 토로이덜부가 삽입되었을 때 상기 토로이덜 삽입부와 토로이덜부 사이는 실리콘으로 형성할 수 있다.
일 실시예에서, 방열판이 구비된 변압기는 상기 토로이덜부에는 입력전원이 연결되고, 상기 토로이덜 삽입부는 출력단일 수 있다.
일 실시예에서, 방열판이 구비된 변압기는 상기 제1 전도 부재의 역부채꼴 돌기와 연결된 제1 다이오드, 상기 제3 전도 부재의 역부채꼴 돌기와 연결된 제2 다이오드 및 상기 제2 전도 부재의 부채꼴 돌기와 상기 제4 전도 부재의 부채꼴 돌기와 연결된 접지부를 포함하는 정류부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 방열판이 구비된 변압기는 상기 방열판에 상기 트로이덜 삽입부의 측면에 위치하도록 설치되며, 상기 트로이덜 삽입부에서 발생하는 열을 방출하는 적어도 하나의 측면 방열판을 더 포함할 수 있다. 여기에서, 상기 방열판 및 상기 측면 방열판의 내부에는 상기 토로이덜 삽입부의 방열을 위한 수냉식 통로가 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 수냉식 통로는 냉각수가 연속적으로 흐를 수 있도록 상기 방열판 및 측면 방열판 내부의 수냉식 통로가 연결되어 형성될 수 있다.
실시예에서, 방열판을 구비한 변압기는 링 형태의 토로이덜 코어(Toroidal Core)에 전도성 코일을 복수 회만큼 와인딩하여 제1차 코일을 형성하는 토로이덜부, 절연부재를 통해 서로 절연되도록 결합되는 복수의 전도부재들로 구성되고, 상기 복수의 전도부재들은 균분되며, 만일 결합되면 토로이덜 홈을 형성하여 상기 토로이덜부를 삽입하고, 상기 복수의 전도부재들 중 제1 복수의 전도부재들은 제2차 코일을 형성하며 상기 복수의 전도부재들 중 제2 복수의 전도부재들은 제3차 코일을 형성하며, 상기 복수의 전도부재들은 외측 표면에는 복수의 냉각핀이 형성되는 토로이덜 삽입부, 토로이덜 삽입부의 일단 또는 양단에 설치되며, 상기 토로이덜 삽입부에서 발생하는 열을 방출하는 방열판 및 상기 토로이덜 삽입부와 상기 방열판 사이에 삽입되며, 상기 토로이덜 삽입부에서 발생하는 전기를 절연시키고, 상기 토로이덜 삽입부에서 발생하는 열은 상기 방열판으로 전달하는 적어도 하나의 절연지를 포함한다.
본 출원의 개시된 기술에 따르면, 변압기의 일단 또는 양단에 수냉식 방열판을 부착하여 가열된 변압기를 효율적으로 냉각 시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 출원의 개시된 기술에 따르면, 토로이덜 삽입부와 방열판 사이에 절연지를 삽입하여, 수냉식 방열판 내부를 흐르는 물에 의하여 변압기의 절연저항이 증가하지 않고, 변압기에서 발생되는 열을 방열판에 전달할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 출원의 개시된 기술에 따르면, 돌기의 높이가 다른 복수의 전도부재가 제2차 및 제3차 권선부를 형성함으로써 조립 및 결합을 용이하게 수행할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 개시된 발명의 일 실시예에 따른 방열판을 구비한 변압기를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 방열판을 구비한 변압기의 방열판을 나타내는 투시도이다.
도 3은 개시된 발명의 일 실시예에 따른 방열판을 구비한 4분할 변압기를 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 3의 4분할 변압기를 나타내는 평면도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 변압기의 등가 회로를 나타내는 회로도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 방열판을 구비한 변압기의 방열판을 나타내는 투시도이다.
도 7a 및 도 7b는 일 실시예에 따른 방열판을 구비한 변압기의 토로이덜 삽입부를 나타내는 사시도 및 정면도이다.
개시된 기술에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 개시된 기술의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 개시된 기술의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
"및/또는"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1 항목, 제2 항목 및/또는 제3 항목"의 의미는 제1, 제2 또는 제3 항목뿐만 아니라 제1, 제2 또는 제3 항목들 중 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 1은 개시된 발명의 일 실시예에 따른 방열판을 구비한 변압기를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 변압기(10)는 토로이덜부(100), 토로이덜 삽입부(200), 방열판(300) 및 절연지(400)를 포함한다.
토로이덜부(100)는 토로이덜 코어(110) 및 전도성 코일(120)을 포함한다.
토로이덜 코어(110)는 링 형태이며, 회로에서 인덕터로 사용되어 유도 리액턴스를 갖는다. 토로이덜 코어(Toroidal Core)는 솔레노이드(Solenoid)보다 높은 인덕턴스를 가질 수 있다.
전도성 코일(120)은 토로이덜 코어(110)을 복수회만큼 와인딩하여 제1차 코일을 형성한다. 즉, 토로이덜 코어(110)에 전도성 코일(120)을 감아 제1차 코일을 형성한다.
토로이덜 삽입부(200)는 토로이덜 코어(110)의 중심부 및 외측부를 감싼다. 즉, 토로이덜 삽입부(200)는 토로이덜 코어(110)의 중심부 및 외측부에 와인딩되어 자체적으로 제2차 코일 및 제3차 코일을 형성한다. 제2차 코일은 제1차 코일 보다 더 큰 전류 경로를 형성하여 고전류를 안정적으로 흘려 보낼 수 있다. 따라서, 도 1의 변압기는 토로이덜 코어의 토로이덜 삽입부를 제2차 코일 및 제3차 코일을 이용하여 고전류 유출을 위한 단면적으로 확보 할 수 있다.
일반적으로, 변압기의 경우, 제1차 내지 제3 코일들은 권선비에 따라 전압변환 및 전류변환의 비율(예를 들어, N:1:1)을 결정할 수 있다.
한편, 일 실시예에서, 토로이덜부(100)가 토로이덜 삽입부(200)에 삽입되면 절연을 위해 실리콘이 토로이덜부(100)와 토로이덜 삽입부(200) 사이에 주입될 수 있다.
방열판(300)은 토로이덜 삽입부(200)의 일단 또는 양단에 설치되어, 토로이덜 삽입부(200)에서 발생하는 열을 외부로 방출한다.
도 2는 도 1의 방열판을 구비한 변압기의 방열판을 나타내는 투시도이다.
도 2를 참조하면, 일 실시예에서, 방열판(300)은 내부에 수냉식 통로(310)가 형성될 수 있고, 일 실시예에서, 수냉식 통로는 방열판(300) 내부에서 복수의 횟수만큼 굴곡되어 방열 효율을 높일 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 절연지(400)는 방열판(300)과 토로이덜 삽입부(200)의 사이에 삽입되어, 토로이덜 삽입부(200)와 방열판(300)을 절연한다. 절연지(400)는 토로이덜 삽입부(200)에서 발생하는 열을 방열판(300)으로 전달한다. 절연지(400)는 지속적인 고온에서도 오랜 시간 동안 절연특성을 유지하는 재질로 형성하는 것이 바람직하다.
도 3은 개시된 발명의 일 실시예에 따른 방열판을 구비한 4분할 변압기를 나타내는 사시도이며, 도 4는 도 3의 4분할 변압기를 나타내는 평면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 토로이덜 삽입부(200)는 절연부재(220)를 통해 서로 절연되도록 결합되는 복수의 전도부재들(210)로 구성된다. 일 실시예에서, 토로이덜 삽입부(200)는 제1 전도 부재(210a), 제2 전도 부재(210b), 제3 전도 부재(210c), 제4 전도 부재(210d) 및 절연 부재(220)를 포함할 수 있다.
제1 전도 부재(210a)는 토로이덜 코어(110)의 중심부 및 외측부에 와인딩된다. 제2 전도 부재(210b)는 제1 전도부재(210a)와 전기적으로 연결되고, 토로이덜 코어(110)의 중심부 및 외측부에 와인딩된다. 제1 및 제2 전도 부재들(210a, 210b)은 제2차 코일을 형성한다.
제3 전도 부재(210c)는 제1 전도부재(210a) 와 전기적으로 연결되고, 토로이덜 코어(110)의 중심부 및 외측부에 와인딩된다. 제4 전도부재(210d)는 제3 전도부재(210c)와 전기적으로 연결되고, 토로이덜 코어(110)의 중심부 및 외측부에 와인딩된다. 제3 및 제4 전도 부재(210d)는 제3차 코일을 형성한다.
일 실시예에서, 도 2의 토로이덜 삽입부에서, 제2차 코일을 형성하는 제1차 코일의 권선수와 제3차 코일의 권선수는 각각 2에 해당할 수 있다. 즉, 제1 전도 부재(210a)와 제2 전도 부재(210b)는 토로이덜 코어(110)를 각각 1회 와인딩하여 2의 권선수를 가지고, 제3 전도 부재(210c)와 제 4전도부재(210d) 또한 토로이덜 코어(110)를 각각 1회 와인딩하여 2의 권선수를 가질 수 있다. 즉, 제1차 내지 제3차 코일의 권선비는 N:2:2가 될 수 있다.
제1 내지 제4 전도부재(210)의 측면은 절연 부재(220)에 의해 절연되나 제1 전도 부재(210a)와 제2 전도 부재(210b)의 상부는 전기적으로 연결되고 제3 전도 부재와 제4 전도 부재의 상부는 전기적으로 연결되어 제1 내지 제4 전도 부재(210)는 하나의 전류 경로를 형성한다. 일 실시예에서, 절연 부재(220)는 세라믹의 재질로 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 전압 및 전류의 변환비 및 권선수는 변형될 수 있다. 예를 들어, 제2차 측에 더 높은 출력 전압이 요구되면 변압기(10)는 제1 및 제2 전도 부재(210a, 210b) 각각을 복수의 세그먼트들로 분할하여 제2차 코일의 권선수를 증가시킬 수 있다. 즉, 제1 내지 제2 전도 부재들(210a, 210b) 각각은 서로 절연된 복수의 세그먼트들로 분할(즉, 측면) 및 연결(즉, 상부)되어 하나의 전류 경로를 형성할 수 있다. 여기에서, 권선수는 분할된 세그먼트들의 수에 의해 결정된다.
일 실시예에서, 복수의 세그먼트들의 수는 변형될 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제4 전도부재 각각을 2개의 세그먼트로 분할한 경우 각 전도 부재가 토로이덜 코어를 2회 와인딩하여 제2 및 제3 코일들의 권선수는 각각 4에 해당하며, 변압기(10)는 단일 세그먼트의 사용시보다 4 배의 권선수를 가지므로 4배 더 높은 출력 전압을 생성할 수 있다.
토로이덜 삽입부(200)는 절연부재(220)를 통해 서로 절연되도록 결합되는 복수의 전도부재들(210)로 구성된다. 일 실시예에서, 토로이덜 삽입부(200)는 제1 전도 부재(210a), 제2 전도 부재(210b), 제3 전도 부재(210c), 제4 전도 부재(210d) 및 절연 부재(220)를 포함할 수 있다.
제1 내지 제4 전도 부재(210) 각각은 내측의 부채꼴 돌기(211), 외측의 역부채꼴 돌기(212) 및 토로이덜홈(213)을 포함하며, 부채꼴 돌기(211)와 역부채꼴 돌기(212)는 일체적으로 형성된다.
부채꼴 돌기(211)는 각 전도부재들(210)의 내측에 형성되며, 토로이덜 코어(110)의 중심부에 돌출된다.
역부채꼴 돌기(212)는 부채꼴 돌기(211)와 연결되며, 역부채꼴 돌기(212)의 내벽은 토로이덜 코어(110)의 외측부를 감쌀 수 있도록 곡면으로 형성될 수 있으며, 외벽은 가공, 보관, 취급의 용이성을 위해 'ㄱ' 자로 형성될 수 있다.
토로이덜홈(213)은 토로이덜 코어(110)가 삽입되는 영역으로서 각 전도 부재(210)의 토로이덜홈(213)은 부채꼴 형상을 하고 있다. 제1 내지 제4 전도 부재(210)가 결합된 상태에서 원형의 토로이덜홈(213)이 형성되어 토로이덜 코어(110)가 삽입될 수 있다.
복수의 전도부재들(210) 각각의 부채꼴 돌기(211)는 인접한 전도부재의 역부채꼴 돌기(212)와 전기적으로 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 조립의 편의상, 연결되는 부채꼴 돌기와 역부채꼴 돌기의 높이는 서로 동일하게 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 토로이덜 코어(110)가 삽입되면 제1 전도 부재(210a)의 부채꼴 돌기(211a)는 제2 전도 부재(210b)의 역부채꼴 돌기(212b)와 연결되고, 제3 전도 부재(210c)의 역부채꼴 돌기(212c)는 제1 전도 부재(210a)의 역부채꼴 돌기(212a)와 연결되며, 제3 전도 부재(210c)의 부채꼴 돌기(211c)는 제4 전도 부재(210d)의 역부채꼴 돌기(212d)와 연결된다. 제1 내지 제4 전도 부재(210)는 하나의 전류 경로를 형성할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 전도 부재의 역부채꼴 돌기(212a)의 높이는 제3 전도 부재의 역부채꼴 돌기(212c)의 높이와 같고, 제1 전도 부재의 부채꼴 돌기(211a)의 높이는 제2 전도 부재의 역부채꼴 돌기(212b)와 같으며, 제3 전도 부재의 부채꼴 돌기(211c)의 높이는 제4 전도 부재의 역부채꼴 돌기(212d)와 같고, 제4 전도 부재의 부채꼴 돌기(211d)의 높이는 제2 전도 부재의 부채꼴 돌기(211b)의 높이와 같게 할 수 있다. 또한, 서로 결합된 제1 내지 제4 전도 부재의 외형은 가공, 보관, 취급의 용이성을 위해 직육면체 형상일 수 있다. 따라서, 회로 상에서 동일한 노드(node)에 연결되는 돌기의 높이를 같게 형성함으로써 변압기의 조립 및 결합을 용이하게 수행할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 변압기의 등가 회로를 나타내는 회로도이다.
도 5에서, 변압기(10)는 정류부(500)와 연결될 수 있다. 여기에서, 정류부(500)는 복수의 다이오드들(510, 520)로 구성될 수 있고, 제1 다이오드(510)는 제1 전도 부재(210a)의 역부채꼴 돌기(212a)와 연결되며, 제2 다이오드(520)는 제3 전도 부재(210c)의 역부채꼴 돌기(212c)와 연결된다. 접지부(530)는 제2 전도 부재(210b)의 부채꼴 돌기(211a)와 제4 전도 부재(210d)의 부채꼴 돌기(211d)와 연결된다.
결과적으로, 제2차 코일 및 제3차 코일을 통과한 교류 전압 및 전류는 제1 및 제2 다이오드들(510, 520)에 의해 정류된다.
도 6은 일 실시예에 따른 방열판을 구비한 변압기의 방열판을 나타내는 투시도이다.
도 6을 참조하면, 일 실시예에서, 변압기(10)는 적어도 하나의 측면 방열판(610)을 더 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 적어도 하나의 측면 방열판(610)은 트로이덜 삽입부(200) 측면에 위치하도록 방열판(300)에 설치된다. 여기에서, 측면 방열판(610)은 트로이덜 삽입부(200)에서 발생하는 열을 방출할 수 있다.
일 실시예에서, 방열판(300) 및 측면 방열판(610)의 내부에는 토로이덜 삽입부(200)의 방열을 위한 수냉식 통로(310 및 620)가 형성될 수 있다. 즉, 방열판(300) 내부에는 수냉식 통로(310)가 형성될 수 있고, 측면 방열판(610) 내부에는 측면 수냉식 통로(620)가 형성될 수 있다. 여기에서, 수냉식 통로(310) 및 측면 수냉식 통로(620)는 복수의 횟수만큼 굴곡되어 방열 효율을 높일 수 있다.
일 실시예에서, 수냉식 통로(310) 및 측면 수냉식 통로(620)가 연결되어 형성될 수 있다. 수냉식 통로(310) 및 측면 수냉식 통로(620)의 연결로 냉각수가 연속적으로 흐를 수 있고, 냉각수를 하나의 삽입부를 통해 유입시키고 하나의 배출부를 통해 유출시킬 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 일 실시예에 따른 변압기의 토로이덜 삽입부를 나타내는 사시도 및 정면도이다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 토로이덜 삽입부에는 적어도 하나의 방열 수단이 형성될 수 있으며, 일 실시예에서 방열 수단은 토로이덜 삽입부 표면에 형성된 냉각 핀(710)일 수 있다.
즉, 일 실시예에 따른 변압기는 링 형태의 토로이덜 코어(Toroidal Core)에 전도성 코일을 복수 회만큼 와인딩하여 제1차 코일을 형성하는 토로이덜부 및 절연부재를 통해 서로 절연되도록 결합되는 복수의 전도부재들로 구성되고, 복수의 전도부재들은 균분되며, 외측 표면에 복수의 냉각핀(710)이 형성되고, 만일 결합되면 토로이덜 홈을 형성하여 토로이덜부를 삽입하고, 복수의 전도부재들 중 제1 복수의 전도부재들은 제2차 코일을 형성하며 복수의 전도부재들 중 제2 복수의 전도부재들은 제3차 코일을 형성하는 토로이덜 삽입부(120)를 포함한다. 일 실시예에서, 변압기는 냉각효율을 향상시키기 위한 방열 팬을 더 포함할 수 있다.
본 출원의 개시된 기술에 따르면, 변압기의 일단 또는 양단에 수냉식 방열판을 부착하여 가열된 변압기를 효율적으로 냉각 시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 출원의 개시된 기술에 따르면, 토로이덜 삽입부와 방열판 사이에 절연지를 삽입하여, 수냉식 방열판 내부를 흐르는 물에 의하여 변압기의 절연저항이 증가하지 않고, 변압기에서 발생되는 열을 방열판에 전달할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 출원의 개시된 기술에 따르면, 돌기의 높이가 다른 복수의 전도부재가 제2차 및 제3차 권선부를 형성함으로써 조립 및 결합을 용이하게 수행할 수 있는 효과가 있다.
상기에서는 본 출원의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 출원의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 변압기 100 : 토로이덜부
110 : 토로이덜 코어(Torodial Core) 120 : 전도성 코일
200 : 토로이덜 삽입부 210 : 복수의 전도부재들
220 : 절연부재 211 : 부채꼴 돌기
212 : 역부채꼴 돌기 213 : 토로이덜홈
300 : 방열판 310 : 수냉식 통로
400 : 절연지 500 : 정류부
510 : 제1 다이오드 520 : 제2 다이오드
530 : 접지부 610: 측면 방열판
620: 측면 수냉식 통로 710: 냉각핀

Claims (15)

  1. 링 형태의 토로이덜 코어(Toroidal Core)에 전도성 코일을 복수 회만큼 와인딩하여 제1차 코일을 형성하는 토로이덜부;
    절연부재를 통해 서로 절연되도록 결합되는 복수의 전도부재들로 구성되고, 상기 복수의 전도부재들은 균분되며, 만일 결합되면 토로이덜 홈을 형성하여 상기 토로이덜부를 삽입하고, 상기 복수의 전도부재들 중 제1 복수의 전도부재들은 제2차 코일을 형성하며 상기 복수의 전도부재들 중 제2 복수의 전도부재들은 제3차 코일을 형성하는 토로이덜 삽입부;
    상기 토로이덜 삽입부의 일단 또는 양단에 설치되며, 상기 토로이덜 삽입부에서 발생하는 열을 방출하는 방열판;
    상기 토로이덜 삽입부와 상기 방열판 사이에 삽입되며, 상기 토로이덜 삽입부에서 발생하는 전기를 절연시키되 상기 방열판으로 열을 전달하는 적어도 하나의 절연지; 및
    상기 트로이덜 삽입부의 측면에 위치하도록 상기 방열판에 설치되며, 상기 트로이덜 삽입부에서 발생하는 열을 방출하는 적어도 하나의 측면 방열판을 포함하는 방열판을 구비한 변압기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 전도부재들 각각은
    내측에 부채꼴 돌기와 외측에 역부채꼴 돌기를 일체적으로 형성하여 상기 부채꼴 돌기와 상기 역부채꼴 돌기 사이에 상기 토로이덜부를 삽입할 수 있고, 상기 부채꼴 돌기와 역부채꼴 돌기 간의 높이는 서로 다른 것을 특징으로 하는 변압기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 복수의 전도부재들 각각의 부채꼴 돌기는 인접한 전도부재의 역부채꼴 돌기와 연결되는 특징으로 하는 변압기.
  4. 제3항에 있어서, 상기 연결된 부채꼴 돌기와 역부채꼴 돌기의 높이는 서로 동일한 것을 특징으로 하는 변압기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 방열판의 내부에는 상기 토로이덜 삽입부의 방열을 위한 수냉식 통로가 형성되는 것을 특징으로 하는 변압기.
  6. 제5항에 있어서, 상기 수냉식 통로는
    상기 방열판의 내부에서 복수의 횟수만큼 굴곡되는 것을 특징으로 하는 변압기.
  7. 제2항에 있어서, 상기 변압기가 제1 내지 제4 전도부재로 구성되는 경우,
    상기 제1 전도 부재의 역부채꼴 돌기 영역이 상기 제2 전도 부재의 부채꼴 돌기 영역과 연결되고, 상기 제1 전도 부재의 부채꼴 돌기 영역이 상기 제3 전도 부재의 역부채꼴 돌기 영역과 연결되며, 상기 제4 전도 부재의 역부채꼴 돌기 영역이 상기 제3 전도 부재의 부채꼴 돌기와 연결되거나, 상기 제1 전도 부재의 부채꼴 돌기 영역이 상기 제2 전도 부재의 역부채꼴 돌기 영역과 연결되고, 상기 제1 전도 부재의 역부채꼴 돌기 영역이 상기 제3 전도 부재의 부채꼴 돌기 영역과 연결되며, 상기 제4 전도 부재의 부채꼴 돌기 영역이 상기 제3 전도 부재의 역부채꼴 돌기 영역과 연결되어 상기 제1 전도 부재 내지 상기 제4 전도 부재가 연속된 전류 경로를 형성하는 것을 특징으로 하는 변압기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 전도 부재의 역부채꼴 돌기의 높이는 상기 제3 전도 부재의 역부채꼴 돌기의 높이와 같고, 상기 제1 전도 부재의 부채꼴 돌기의 높이는 제2 전도 부재의 역부채꼴 돌기와 같으며, 상기 제3 전도 부재의 부채꼴 돌기의 높이는 제4 전도 부재의 역부채꼴 돌기와 같고, 상기 제4 전도 부재의 부채꼴 돌기의 높이는 제2 전도 부재의 부채꼴 돌기의 높이와 같은 것을 특징으로 하는 변압기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 토로이덜부가 삽입되었을 때 상기 토로이덜 삽입부와 토로이덜부 사이는 실리콘으로 형성된 것을 특징으로 하는 변압기.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 토로이덜부에는 입력전원이 연결되고, 상기 토로이덜 삽입부는 출력단인 것을 특징으로 하는 변압기
  11. 제7항에 있어서,
    상기 제1 전도 부재의 역부채꼴 돌기와 연결된 제1 다이오드;
    상기 제3 전도 부재의 역부채꼴 돌기와 연결된 제2 다이오드; 및
    상기 제2 전도 부재의 부채꼴 돌기와 상기 제4 전도 부재의 부채꼴 돌기와 연결된 접지부를 포함하는 정류부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기.
  12. 삭제
  13. 제1항에 있어서,
    상기 방열판 및 상기 측면 방열판의 내부에는 상기 토로이덜 삽입부의 방열을 위한 수냉식 통로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 변압기.
  14. 제13항에 있어서, 상기 수냉식 통로는
    냉각수가 연속적으로 흐를 수 있도록 상기 방열판 및 측면 방열판 내부의 수냉식 통로가 연결되어 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 변압기.
  15. 삭제
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