JP2002511647A - 電気変圧器用コア及びコイル - Google Patents
電気変圧器用コア及びコイルInfo
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Abstract
(57)【要約】
本発明は、高さの異なるストリップを巻き、又はその幅が漸進的に縮小する1つのストリップのみを巻くことにより、ウェスコア又は円環状型コアの何れかの横壁が製造され、上記横壁がコアの上壁に対しある角度を形成するようにした電気的変圧器用のコア及びコイルに関する。対応するコイルは、そのコアの上にコイルが配置され又は巻かれるコアのパターンに従って製造される。本発明のコア及びコイルを使用すれば、電気的変圧器を製造するのに使用される材料を実質的に節減する一方、負荷及び無負荷状態のときに生ずる特徴及び電気的損失が向上する。
Description
【0001】 発明の背景 1つ以上の回路から1つ以上の回路へと同一周波数にて、誘導により電気エネ
ルギを伝導し、通常、電圧及び電流値の変換を行なうことにより、電気エネルギ
を転換する多数の電気変圧器が公知である。
ルギを伝導し、通常、電圧及び電流値の変換を行なうことにより、電気エネルギ
を転換する多数の電気変圧器が公知である。
【0002】 単相の変圧器は、1つのコイルと2つのコア、又は2つのコイルと1つのコア
を備える構造とされ、3相の変圧器は、3つのコイルと3つ又は4つのコアを備
える構造とされている。この目的は、電気回路及び磁気回路をコア及びコイル内
にそれぞれ包み込むことである。この型式の変圧器は、工業分野にて最も一般的
に使用されているものの1つである。
を備える構造とされ、3相の変圧器は、3つのコイルと3つ又は4つのコアを備
える構造とされている。この目的は、電気回路及び磁気回路をコア及びコイル内
にそれぞれ包み込むことである。この型式の変圧器は、工業分野にて最も一般的
に使用されているものの1つである。
【0003】 変圧器コアは、厚さ、被覆及び品質の点にて相違する磁気鋼、通常は方向性ケ
イ素鋼で出来ている。コア材料の品質が良ければ良い程、電気的損失は少ない。 コアの損失は、「空」又は「無負荷」損として公知であり、そう言われている
のは、変圧器が、負荷の有無に関係なく、電力線に接続されている間は常にこれ
らの損失が存在するからである。これらの損失は、ワットの単位にて測定される
。
イ素鋼で出来ている。コア材料の品質が良ければ良い程、電気的損失は少ない。 コアの損失は、「空」又は「無負荷」損として公知であり、そう言われている
のは、変圧器が、負荷の有無に関係なく、電力線に接続されている間は常にこれ
らの損失が存在するからである。これらの損失は、ワットの単位にて測定される
。
【0004】 コイルの製造方法は、全てが絶縁材を伴うかあるいは伴わない、矩形或いは円
形断面のストリップの形態による銅又はアルミニウムの電線又は導線を、数回か
ら数千回巻くことを含む。一般的な方法は、常に、変圧器及び電気的機械の法則
及び従来の計算原理に従って、最初に低電圧の導体を巻き、その後に、高電圧の
導体を巻くことを含む。従来のコイル装置は、最終ユーザが必要とする変圧の必
要性に依存して、低電圧−高電圧及び低電圧−高電圧−低電圧のような変圧方式
を含む。
形断面のストリップの形態による銅又はアルミニウムの電線又は導線を、数回か
ら数千回巻くことを含む。一般的な方法は、常に、変圧器及び電気的機械の法則
及び従来の計算原理に従って、最初に低電圧の導体を巻き、その後に、高電圧の
導体を巻くことを含む。従来のコイル装置は、最終ユーザが必要とする変圧の必
要性に依存して、低電圧−高電圧及び低電圧−高電圧−低電圧のような変圧方式
を含む。
【0005】 変圧器の設計において、次のような従来の電気及び磁気の定式事項及び判断基
準が使用される。 高電圧部分(一次側)の巻き線数と、低電圧部分(二次側)の巻き線数とによ
る変圧比; 平方mm当たりのアンペア単位による、導線の電流容量; テスラ単位にて測定された、コアの断面上における導体の巻き数に起因する電
磁誘導; オームで表わした、導体の抵抗に起因するインピーダンス%; 変圧器の励起電流、コア材料及び構造パターンの特徴。
準が使用される。 高電圧部分(一次側)の巻き線数と、低電圧部分(二次側)の巻き線数とによ
る変圧比; 平方mm当たりのアンペア単位による、導線の電流容量; テスラ単位にて測定された、コアの断面上における導体の巻き数に起因する電
磁誘導; オームで表わした、導体の抵抗に起因するインピーダンス%; 変圧器の励起電流、コア材料及び構造パターンの特徴。
【0006】 他方、変圧器は、伝送線の電圧を最終ユーザが必要とする電圧に調節するため
、タップ切換部分として公知の電圧調節部分を備えて製造され、このタップ切換
部分は、出力電圧を±5%又はその他の任意の特定の%にて変化させることがで
きる。
、タップ切換部分として公知の電圧調節部分を備えて製造され、このタップ切換
部分は、出力電圧を±5%又はその他の任意の特定の%にて変化させることがで
きる。
【0007】 変圧器は、各構造体の幾何学的形態に従って鋼製タンク内に配置され、このた
め、単相の変圧器の場合、タンクは、全体として円形の断面をしており、また、
3相変圧器の場合、タンクの断面は、全体として矩形である。更に、タンクは、
当該技術分野で周知であるように、高電圧ブッシュ、低電圧ブッシュ、タップ切
換器、接地用板又はボルト、オイル・ドレーン及び下側フィルタ弁の組合せ体、
圧力ブリーダ及び逃し弁、漏洩試験のための頭上接続部、変圧器の持上げフック
、連続番号を付した銘板及び冷却ラジエータが設けられている。
め、単相の変圧器の場合、タンクは、全体として円形の断面をしており、また、
3相変圧器の場合、タンクの断面は、全体として矩形である。更に、タンクは、
当該技術分野で周知であるように、高電圧ブッシュ、低電圧ブッシュ、タップ切
換器、接地用板又はボルト、オイル・ドレーン及び下側フィルタ弁の組合せ体、
圧力ブリーダ及び逃し弁、漏洩試験のための頭上接続部、変圧器の持上げフック
、連続番号を付した銘板及び冷却ラジエータが設けられている。
【0008】 ユーザの必要性に依存して、高電圧及び低電圧の双方にて自己保護型とされた
変圧器があり、それには、ヒューズ、ブレーカ、不良表示ライト等のような付属
品が設けられている。
変圧器があり、それには、ヒューズ、ブレーカ、不良表示ライト等のような付属
品が設けられている。
【0009】 別型式の変圧器は、パッドマウント型として公知であり、この変圧器は、上述
したものと同一の構成要素を含む。これらの変圧器どうしの基本的相違点は、タ
ンクの形態、及び、通常は追加される追加的な保護及び制御用の付属品に関する
点である。一般的に、これらの変圧器は、ラインの端末にて(ラジアルフィード
)、また、ラインの連続部分を用いたネットワーク内にて(ループフィード)使
用される。
したものと同一の構成要素を含む。これらの変圧器どうしの基本的相違点は、タ
ンクの形態、及び、通常は追加される追加的な保護及び制御用の付属品に関する
点である。一般的に、これらの変圧器は、ラインの端末にて(ラジアルフィード
)、また、ラインの連続部分を用いたネットワーク内にて(ループフィード)使
用される。
【0010】 変圧器は、一連の実験的な試験及び構造の基準に適合することが必要とされる
。すなわち、これらは、色々なメキシコの、及び、国際的な標準又は規格に適合
し、又はこれらを充足することが必要とされる。この分野における主要な適用可
能な標準として、メキシコ標準NMX J 116、NMX J 285、NM
X J 284、NMX J 169、米国ANSI C 5712.00(1
993年)のNEMA MW 1000、カナダ国CSA:CS M91、C
227.1、C 227.2、C 227.3、C 227.4、C 301.
1、及びC2 M91;及び国際IEC発行76(1993年)を挙げることが
できる。
。すなわち、これらは、色々なメキシコの、及び、国際的な標準又は規格に適合
し、又はこれらを充足することが必要とされる。この分野における主要な適用可
能な標準として、メキシコ標準NMX J 116、NMX J 285、NM
X J 284、NMX J 169、米国ANSI C 5712.00(1
993年)のNEMA MW 1000、カナダ国CSA:CS M91、C
227.1、C 227.2、C 227.3、C 227.4、C 301.
1、及びC2 M91;及び国際IEC発行76(1993年)を挙げることが
できる。
【0011】 変圧器間の経済性を比較するため、変圧器の販売価格を考慮に入れ、また、キ
ロワット(KW)当たりの発電コストに関する電圧施設又は電力会社の指数を考
慮に入れなければならない。
ロワット(KW)当たりの発電コストに関する電圧施設又は電力会社の指数を考
慮に入れなければならない。
【0012】 このようにして、次式に従って、変圧器のコストに無負荷損のコスト及び負荷
損のコストを加えることにより、評価価格が得られる。 評価価格=変圧器の価格 + $無負荷損 + $負荷損、ここで、 $無負荷損=指数c x 無負荷損 $負荷損=指数c x 負荷損 典型的に、世界中で使用されている指数は、ワット負荷当たり$USD2.0
0の指数c、無負荷損ワット当たり$USD4.00の指数vである。
損のコストを加えることにより、評価価格が得られる。 評価価格=変圧器の価格 + $無負荷損 + $負荷損、ここで、 $無負荷損=指数c x 無負荷損 $負荷損=指数c x 負荷損 典型的に、世界中で使用されている指数は、ワット負荷当たり$USD2.0
0の指数c、無負荷損ワット当たり$USD4.00の指数vである。
【0013】 電力施設又は電力会社による変圧器の購入は、一般に、入札によって行なわれ
、この場合、評価価格が最も低額の製造メーカが実際に納入業者として指定され
る。
、この場合、評価価格が最も低額の製造メーカが実際に納入業者として指定され
る。
【0014】 永年に亙って、変圧器の設計の開発は、製造材料自体の改良にのみ向けられて
いた。コアに関しては、優れたケイ素鋼ストリップが存在しており、電気絶縁性
材料に関しては、添加剤及び樹脂を通じて電力ファクタ及び電圧抵抗試験の特性
が向上している。
いた。コアに関しては、優れたケイ素鋼ストリップが存在しており、電気絶縁性
材料に関しては、添加剤及び樹脂を通じて電力ファクタ及び電圧抵抗試験の特性
が向上している。
【0015】 現在、材料における最も顕著な開発は、通常の無負荷損を80%まで少なくす
る、非結晶鋼の開発である。しかしながら、この非結晶鋼の大きな利点は、次の
理由のため減少する。
る、非結晶鋼の開発である。しかしながら、この非結晶鋼の大きな利点は、次の
理由のため減少する。
【0016】 厚さが0.10mm(0.004インチ)に達することは難しく、このため、
コアの製造は、解決すべき最も重要な問題点の1つであること; 積み重ね係数が最大82%であるが、ケイ素鋼においては、それが約97%で
あること; 磁気飽和上限値は、ケイ素鋼の場合の17テスラに対して、13.5テスラで
あること; ケイ素鋼よりも低密度である、すなわち、7.65g/cm3に対して7.1
8g/cm3であること;そして、 鋼の価格差は、非結晶鋼kg当たり$USD4.08に対して、ケイ素鋼kg
当たり$USD1.80であること。
コアの製造は、解決すべき最も重要な問題点の1つであること; 積み重ね係数が最大82%であるが、ケイ素鋼においては、それが約97%で
あること; 磁気飽和上限値は、ケイ素鋼の場合の17テスラに対して、13.5テスラで
あること; ケイ素鋼よりも低密度である、すなわち、7.65g/cm3に対して7.1
8g/cm3であること;そして、 鋼の価格差は、非結晶鋼kg当たり$USD4.08に対して、ケイ素鋼kg
当たり$USD1.80であること。
【0017】 次に、コアについて説明すると、コアの製造に使用される材料は、典型的には
、方向性ケイ素鋼シートであり、厚さが相違し、基本的に、低炭素の鉄ケイ素合
金から成っており、両面には、「カーライト(Carlite)」として公知の
絶縁性材料又はガラス繊維が被覆されている。現在、ウェスコアコア(Wesc
ore core)、十字形コア(cruciform core)及び円環状
型コア(toroidal type core)という、3つの主要な型式の
コアがある。
、方向性ケイ素鋼シートであり、厚さが相違し、基本的に、低炭素の鉄ケイ素合
金から成っており、両面には、「カーライト(Carlite)」として公知の
絶縁性材料又はガラス繊維が被覆されている。現在、ウェスコアコア(Wesc
ore core)、十字形コア(cruciform core)及び円環状
型コア(toroidal type core)という、3つの主要な型式の
コアがある。
【0018】 ウェスコアコアは、1960年代にウェスチングハウス(Westingho
use)により初めて開発されたものである。この型式のコアは、市場にて一般
的な機械が入手可能である結果、多量生産を可能にする。この型式のコアは、一
番にポール型又はサブステーション型の単相又は3相変圧器の何れかにて見られ
る。この型式のコアは、「分配された空気−空隙巻き線コア(Distribu
ted Air−Gap Wound Core)」としても公知である。
use)により初めて開発されたものである。この型式のコアは、市場にて一般
的な機械が入手可能である結果、多量生産を可能にする。この型式のコアは、一
番にポール型又はサブステーション型の単相又は3相変圧器の何れかにて見られ
る。この型式のコアは、「分配された空気−空隙巻き線コア(Distribu
ted Air−Gap Wound Core)」としても公知である。
【0019】 ウェスコアコアは、該コアをコイルの周りで分解し且つ再度組み立てることを
許容し得るように、連続的なカット部分が形成された連続的な形態の巻き鋼スト
リップから製造される。換言すれば、コイル及びコアは、2つの別個の工程によ
り製造され、コアは、その後に、コアシートにカット部分が形成されるため、コ
イル上に再度組み立てられる。この型式のコアの断面は全体として矩形である。
上記のことは、大量生産を可能にする。この型式のコアを備えて製造された変圧
器がシェル型変圧器であるならば、その最大推奨電圧は約69,000ボルト乃
至3000KVA以内である。
許容し得るように、連続的なカット部分が形成された連続的な形態の巻き鋼スト
リップから製造される。換言すれば、コイル及びコアは、2つの別個の工程によ
り製造され、コアは、その後に、コアシートにカット部分が形成されるため、コ
イル上に再度組み立てられる。この型式のコアの断面は全体として矩形である。
上記のことは、大量生産を可能にする。この型式のコアを備えて製造された変圧
器がシェル型変圧器であるならば、その最大推奨電圧は約69,000ボルト乃
至3000KVA以内である。
【0020】 他方、円環状型コアは、カット部分無しにて連続的な円形の形態に巻かれた鋼
ストリップにて形成される。導体はコアの周りに巻かれて同様に円環体を形成す
る。このパターンは、コアの磁気経路及び巻き線の電気的経路を近く保つことを
許容し、このコアにおいては、例えば、ウェスコアコアに見られるような、カッ
トに起因する損失は何ら存在しない。円環状型コアを使用する結果は、全体の損
失が劇的に軽減された効率的な変圧器となることである。より顕著な程度、円環
状型コア変圧器の有利な点は、特に、コアの損失が少なく、ノイズレベルが減少
し、通話干渉が少なく、短絡時に一層良く支持し且つ熱特性に優れる点である。
ストリップにて形成される。導体はコアの周りに巻かれて同様に円環体を形成す
る。このパターンは、コアの磁気経路及び巻き線の電気的経路を近く保つことを
許容し、このコアにおいては、例えば、ウェスコアコアに見られるような、カッ
トに起因する損失は何ら存在しない。円環状型コアを使用する結果は、全体の損
失が劇的に軽減された効率的な変圧器となることである。より顕著な程度、円環
状型コア変圧器の有利な点は、特に、コアの損失が少なく、ノイズレベルが減少
し、通話干渉が少なく、短絡時に一層良く支持し且つ熱特性に優れる点である。
【0021】 最後に、十字形コアがあり、このコアは全体として、脚部当たり1つの測定値
及びヨーク当たり1つ以上の測定値を有し且つ断面形状を有する幾つかの板をカ
ットし且つ積み重ねて形成される。この型式のコアは、分配及び電力変圧器に使
用されている。この型式のコアの構造は、電力変圧器として顕著な利点をもたら
すが、処理能力は小さい。その用途は、2,500KVA以上に限ることが推奨
されている。
及びヨーク当たり1つ以上の測定値を有し且つ断面形状を有する幾つかの板をカ
ットし且つ積み重ねて形成される。この型式のコアは、分配及び電力変圧器に使
用されている。この型式のコアの構造は、電力変圧器として顕著な利点をもたら
すが、処理能力は小さい。その用途は、2,500KVA以上に限ることが推奨
されている。
【0022】 このため、上記に基づいて、本発明の1つの目的は、全ての国内及び国際的な
基準に適合すると同時に、材料を顕著に節減するコア及びコイルのアセンブリを
提供することである。
基準に適合すると同時に、材料を顕著に節減するコア及びコイルのアセンブリを
提供することである。
【0023】 本発明の別の目的は、変圧器内に組み込まれたとき、無負荷損及び負荷損を著
しく軽減することにより、その評価価格を著しく向上させるコア及びコイルのア
センブリを提供することである。
しく軽減することにより、その評価価格を著しく向上させるコア及びコイルのア
センブリを提供することである。
【0024】 発明の概要 本発明の1つの好ましい実施の形態において、変圧器用のウェスコア型コアは
、上記コア本体を形成する巻いた鋼ストリップの高さが相違し、このため、1つ
以上の傾斜し又は湾曲した壁を画成する直線状又は漸進的な勾配部分が形成され
ることを特徴としている。この勾配部分は、隣接する2つのコアの接続断面領域
が八角形、六角形又は楕円形或いは円となるようにする。
、上記コア本体を形成する巻いた鋼ストリップの高さが相違し、このため、1つ
以上の傾斜し又は湾曲した壁を画成する直線状又は漸進的な勾配部分が形成され
ることを特徴としている。この勾配部分は、隣接する2つのコアの接続断面領域
が八角形、六角形又は楕円形或いは円となるようにする。
【0025】 本発明の第二の実施の形態において、コア本体を形成する巻いた鋼ストリップ
の幅が漸進的に狭くなり、1つ以上の傾斜し又は湾曲した壁を画成する直線状で
且つ漸進的な勾配部分が形成されることを特徴とする、変圧器用の円環状型コア
が開示されている。この幅の減少は、円環状型コアの断面積が、八角形、六角形
又は楕円形或いは円となるような程度である。
の幅が漸進的に狭くなり、1つ以上の傾斜し又は湾曲した壁を画成する直線状で
且つ漸進的な勾配部分が形成されることを特徴とする、変圧器用の円環状型コア
が開示されている。この幅の減少は、円環状型コアの断面積が、八角形、六角形
又は楕円形或いは円となるような程度である。
【0026】 好ましい実施の形態の説明 図1には、従来技術のウェスコア型変圧器10のコアが図示されている。複数
の矩形のストリップ12が図示されている。これらストリップ12は、複数のそ
れぞれの横断カット部分14を有している。ストリップ12は、一緒に組み合わ
せることにより矩形のコアを形成することができる。このコアは分解することが
でき、また、再組立して、できたコアの回りにコイルを巻くことができる。図示
するように、コアの内壁、例えば、頂部壁16は、コアの上壁、例えば、頂部壁
18に対して直角の角度を形成する。すなわち、コアの全てのシートは等しい高
さを呈する。
の矩形のストリップ12が図示されている。これらストリップ12は、複数のそ
れぞれの横断カット部分14を有している。ストリップ12は、一緒に組み合わ
せることにより矩形のコアを形成することができる。このコアは分解することが
でき、また、再組立して、できたコアの回りにコイルを巻くことができる。図示
するように、コアの内壁、例えば、頂部壁16は、コアの上壁、例えば、頂部壁
18に対して直角の角度を形成する。すなわち、コアの全てのシートは等しい高
さを呈する。
【0027】 図2において、ウェスコア型変圧器22及び24用の2つのコアのアセンブリ
20が図示する目的のためにのみ、部分的に図示した巻き線26により接続され
た状態で示してある。
20が図示する目的のためにのみ、部分的に図示した巻き線26により接続され
た状態で示してある。
【0028】 図3は、図2の線3−3に沿った断面図であり、ここで、巻き線26は、コア
22、24の2つの壁32、34をそれ接続する。 図4には、本発明による変圧器用のコア40が図示されており、ここで、コア
40の上壁42は複数のストリップ44から成っており、これら複数のストリッ
プの高さは、頂部壁42がコアの外面及び内面に対して直角以外の角度を形成し
得るようにされている。このようにして、最外側から最内側までシートの高さは
漸進的に低下し、外壁及び内壁を所定の勾配角度にて接続する傾斜した上壁部分
42を形成する。
22、24の2つの壁32、34をそれ接続する。 図4には、本発明による変圧器用のコア40が図示されており、ここで、コア
40の上壁42は複数のストリップ44から成っており、これら複数のストリッ
プの高さは、頂部壁42がコアの外面及び内面に対して直角以外の角度を形成し
得るようにされている。このようにして、最外側から最内側までシートの高さは
漸進的に低下し、外壁及び内壁を所定の勾配角度にて接続する傾斜した上壁部分
42を形成する。
【0029】 上壁部分の勾配角度は、次のように形成される、すなわち、図5に図示するよ
うに、対応する巻き線を組み立てるべく2つのコアを接続するとき、変圧器の設
計に従って変更可能である断面領域が形成されるようにする。このようにして、
この断面領域は、図6に図示するように、八角形とし又は丸味を付けた隅部を有
する六角形、矩形又は楕円形或いは円のようなその他の形状とすることも可能で
ある。
うに、対応する巻き線を組み立てるべく2つのコアを接続するとき、変圧器の設
計に従って変更可能である断面領域が形成されるようにする。このようにして、
この断面領域は、図6に図示するように、八角形とし又は丸味を付けた隅部を有
する六角形、矩形又は楕円形或いは円のようなその他の形状とすることも可能で
ある。
【0030】 このように、コア50のアセンブリの周りに取り付けられたコイル52は、よ
り効率的な仕方にて受け入れられる。それは、かかるコイルは、導体の方向と反
対方向に直角を形成せずに、コアに対しより近い形態の形状とすることができる
からである。
り効率的な仕方にて受け入れられる。それは、かかるコイルは、導体の方向と反
対方向に直角を形成せずに、コアに対しより近い形態の形状とすることができる
からである。
【0031】 コイル52は、設計型式について特定された許容公差を遵守しつつ、コアの断
面と略同一のパターンを有する必要がある。 数学的解析を必要とせずに、単相変圧器内でコアアセンブリを形成し得るよう
に接続された2つのコアの断面を形成する矩形部分の外周は、図5及び図6の本
発明のコアアセンブリの図示した形態にて、八角形の外周よりも大きいことが公
知である。
面と略同一のパターンを有する必要がある。 数学的解析を必要とせずに、単相変圧器内でコアアセンブリを形成し得るよう
に接続された2つのコアの断面を形成する矩形部分の外周は、図5及び図6の本
発明のコアアセンブリの図示した形態にて、八角形の外周よりも大きいことが公
知である。
【0032】 従って、コイル導体の長さは短く、このため、変圧器の電気的損失もまた少な
い。同様に、コアの面積も縮小し、これにより、磁気密度が増大し、したがって
、無負荷損が増す。したがって、幾つかのパラメータを変更することにより、面
積を補償し、ひいては、無負荷損を減少させる。すなわち、傾斜した壁部分の寸
法が、材料コストが最小で、電気的損失がより少ないように計算するのである。
い。同様に、コアの面積も縮小し、これにより、磁気密度が増大し、したがって
、無負荷損が増す。したがって、幾つかのパラメータを変更することにより、面
積を補償し、ひいては、無負荷損を減少させる。すなわち、傾斜した壁部分の寸
法が、材料コストが最小で、電気的損失がより少ないように計算するのである。
【0033】 コア40の壁42の勾配が増すときの主要パラメータの変化は次の通りである
。 巻き線の損失が減少する; コアの隅部から除去された面積が補償されないならば、磁気密度が増大する; 変圧器のコストが節減される; 無負荷損が増大する;これは変圧器の経済的評価にとって極めて重要な役割を
果すため、上記の3つの事項の望ましい変化を制限するパラメータである。
。 巻き線の損失が減少する; コアの隅部から除去された面積が補償されないならば、磁気密度が増大する; 変圧器のコストが節減される; 無負荷損が増大する;これは変圧器の経済的評価にとって極めて重要な役割を
果すため、上記の3つの事項の望ましい変化を制限するパラメータである。
【0034】 上記の全てから、本発明は、次のような有利な点をもたらすことが明らかであ
る。 低電圧銅又はアルミニウムストリップ、層の間に配置された絶縁紙、また、低
−高電圧部分の絶縁体部分を含んで、コイル材料を節減するという直接的な利点
であり、これは、13%にも達する; 巻き線の長さが短いため、電気的損失が約4%減少する; 変圧器は損失を少なくすることにより、より効率的な仕方にて作動する; 短絡試験により発生される機械的応力に抵抗する能力が著しく増大する; コア−コイルアセンブリの製造許容公差が約50%だけ少なくなり、これによ
り、更に材料を節減することができる; コイルとコアとの間の未被覆面積が増大するため、変圧器の作動温度は約1℃
乃至2℃低くなる; 変圧器の有効寿命は、作動温度の降下に伴って長くなる; 損失が減少することによりタンクの寸法が僅かに縮小し、その直接的な影響と
して、絶縁液体の量が少量でよくなる;そして、 変圧器のコストにより得られる有利な点に加えて、損失が少ないため評価価格
はより低額となり、このことはエネルギ(電気)の消費量の減少に反映され、発
電所の燃料を節減するという、経済的に極めて重要な利点及びそれに伴う環境上
の利点を実現する。
る。 低電圧銅又はアルミニウムストリップ、層の間に配置された絶縁紙、また、低
−高電圧部分の絶縁体部分を含んで、コイル材料を節減するという直接的な利点
であり、これは、13%にも達する; 巻き線の長さが短いため、電気的損失が約4%減少する; 変圧器は損失を少なくすることにより、より効率的な仕方にて作動する; 短絡試験により発生される機械的応力に抵抗する能力が著しく増大する; コア−コイルアセンブリの製造許容公差が約50%だけ少なくなり、これによ
り、更に材料を節減することができる; コイルとコアとの間の未被覆面積が増大するため、変圧器の作動温度は約1℃
乃至2℃低くなる; 変圧器の有効寿命は、作動温度の降下に伴って長くなる; 損失が減少することによりタンクの寸法が僅かに縮小し、その直接的な影響と
して、絶縁液体の量が少量でよくなる;そして、 変圧器のコストにより得られる有利な点に加えて、損失が少ないため評価価格
はより低額となり、このことはエネルギ(電気)の消費量の減少に反映され、発
電所の燃料を節減するという、経済的に極めて重要な利点及びそれに伴う環境上
の利点を実現する。
【0035】 他方、コイルは直角ではなく45°以下の角度の小さい湾曲部を有するため、
コイルが、従来のコイルの場合に生ずるようにウィンドウの中央部に対して屈曲
する傾向となることがない。従来のコイルの場合、この効果を回避することが望
まれるならば、加熱炉内にて加圧工程を含むことが必要となる。このことは、労
力、時間及びエネルギを必要とする。
コイルが、従来のコイルの場合に生ずるようにウィンドウの中央部に対して屈曲
する傾向となることがない。従来のコイルの場合、この効果を回避することが望
まれるならば、加熱炉内にて加圧工程を含むことが必要となる。このことは、労
力、時間及びエネルギを必要とする。
【0036】 本発明のコアコイルアセンブリを備える形態にて製造した高電圧用の13,2
00ボルト用の3位相変圧器及び低電圧用の440Y/254変圧器を製造コス
トに関して評価した。その結果は図9に示してあり、これから、電力に依存して
、全体的な節減は約6%乃至約0.5%に達することが分かる。15KVA変圧
器の特別な場合、アルミニウムにて約7.57%、銅にて約5.65%の節減が
実現され、全体的な節減は約5.8%となる。
00ボルト用の3位相変圧器及び低電圧用の440Y/254変圧器を製造コス
トに関して評価した。その結果は図9に示してあり、これから、電力に依存して
、全体的な節減は約6%乃至約0.5%に達することが分かる。15KVA変圧
器の特別な場合、アルミニウムにて約7.57%、銅にて約5.65%の節減が
実現され、全体的な節減は約5.8%となる。
【0037】 図10には、従来のコアコイルアセンブリ及び本発明によるアセンブリを備え
る変圧器に対する包括的な形態における全体の電気的損失が示してある。理解し
得るように、本発明のコアコイルアセンブリを使用する場合の損失は、300K
VAの変圧器の場合の約4%である。
る変圧器に対する包括的な形態における全体の電気的損失が示してある。理解し
得るように、本発明のコアコイルアセンブリを使用する場合の損失は、300K
VAの変圧器の場合の約4%である。
【0038】 要するに、本発明に従って製造された変圧器の評価価格は、図11から理解し
得るように、現在の技術の変圧器と比較して3%以下と僅かである。 本発明の第二の実施の形態において、図7に図示するように、円環状(トロイ
ダル)型コア70を製造することが可能であり、これは内壁72又は外壁74の
何れか又はその双方に傾斜した壁部分を有する。
得るように、現在の技術の変圧器と比較して3%以下と僅かである。 本発明の第二の実施の形態において、図7に図示するように、円環状(トロイ
ダル)型コア70を製造することが可能であり、これは内壁72又は外壁74の
何れか又はその双方に傾斜した壁部分を有する。
【0039】 円環状型コア70は、図8から理解し得るようにコイルを巻くとき、公知の一
般的な機械を使用して導線82を巻くことが実質的により容易であるから、更に
有利な点をもたらす。
般的な機械を使用して導線82を巻くことが実質的により容易であるから、更に
有利な点をもたらす。
【0040】 本発明の円環状型コア70を使用することは、巻き線の分配状態を向上させ、
主として、コアの近くで低電圧のコイルに使用される各線の巻き線部分で使用さ
れる材料の量を減少させる。本発明のコアに線を巻くとき、従来の円環状型コア
に形成される空隙は、直角に巻くことで防止でき、更に、直角に巻こうとすると
きに生ずる導体の損傷もまた減少する。
主として、コアの近くで低電圧のコイルに使用される各線の巻き線部分で使用さ
れる材料の量を減少させる。本発明のコアに線を巻くとき、従来の円環状型コア
に形成される空隙は、直角に巻くことで防止でき、更に、直角に巻こうとすると
きに生ずる導体の損傷もまた減少する。
【0041】 本発明の円環状型コアが従来の円環状型コアに優る有利な点は、本発明の矩形
のコアに関して上述したものと同一である。 本発明の円環状型コアを備えて製造された13,200ボルトの高電圧の1位
相変圧器及び120/240変圧器は、評価価格に対して、すなわち、上述した
ように製造コスト+損失に関して従来の変圧器と比較して評価した。その結果は
、図12に図示されており、この場合、電力に依存して全体的な節減は約6%乃
至約16%に達することが分かる。
のコアに関して上述したものと同一である。 本発明の円環状型コアを備えて製造された13,200ボルトの高電圧の1位
相変圧器及び120/240変圧器は、評価価格に対して、すなわち、上述した
ように製造コスト+損失に関して従来の変圧器と比較して評価した。その結果は
、図12に図示されており、この場合、電力に依存して全体的な節減は約6%乃
至約16%に達することが分かる。
【0042】 図13には、従来のコア−コイルアセンブリを備える変圧器及び本発明の変圧
器の全体的な電気的損失が比較可能な形態にて示してある。本発明の円環状型コ
アの電気的損失を従来の変圧器と比較することにより、15KVA変圧器にて7
.19%の節減が実現される。
器の全体的な電気的損失が比較可能な形態にて示してある。本発明の円環状型コ
アの電気的損失を従来の変圧器と比較することにより、15KVA変圧器にて7
.19%の節減が実現される。
【0043】 ウェスコア型変圧器と円環状型変圧器との間にてコストの点にて大きな差が存
在し、円環状型変圧器がより経済的であると説明することは重要なことである。
この比較は図14に図示されている。
在し、円環状型変圧器がより経済的であると説明することは重要なことである。
この比較は図14に図示されている。
【0044】 要するに、本発明に従って製造した変圧器の合計コストは、従来技術に従って
製造した変圧器よりも低額である。 上記の説明から、当業者には、特許請求の範囲に従って本発明の範囲及び精神
に属する変更又は改変例を具体化することが可能であることが明らかである。
製造した変圧器よりも低額である。 上記の説明から、当業者には、特許請求の範囲に従って本発明の範囲及び精神
に属する変更又は改変例を具体化することが可能であることが明らかである。
【図1】 従来技術のウェスコア型変圧器用のコアの斜視図である。
【図2】 従来技術の部分的に巻いたウェスコア型変圧器用のコアアセンブ
リの斜視図である。
リの斜視図である。
【図3】 ウェスコア型変圧器用のコア組立体及び従来技術のコアの図2の
線3−3に沿った断面図である。
線3−3に沿った断面図である。
【図4】 本発明による変圧器用のコアの斜視図である。
【図5】 本発明の部分的に巻いた変圧器用のコア組立体の斜視図である。
【図6】 図5の線6−6に沿った、本発明の変圧器用のコアアセンブリ及
びコイルの斜視図である。
びコイルの斜視図である。
【図7】 本発明による円環状型変圧器用のコアの斜視図である。
【図8】 本発明の部分的に巻いた円環状型変圧器用のコアの斜視図である
。
。
【図9】 従来の変圧器及び本発明による変圧器用の製造コストを比較する
グラフである。
グラフである。
【図10】 従来の変圧器及び本発明による変圧器の総電気的損失を比較す
るグラフである。
るグラフである。
【図11】 従来の変圧器及び本発明による変圧器の評価価格を比較するグ
ラフである。
ラフである。
【図12】 従来の変圧器及び本発明による変圧器の評価価格を比較するグ
ラフである。
ラフである。
【図13】 従来の変圧器及び本発明による変圧器の総電気的損失を比較す
るグラフである。
るグラフである。
【図14】 従来の変圧器及び本発明による変圧器の合計コストを比較する
グラフである。
グラフである。
【手続補正書】
【提出日】平成13年4月9日(2001.4.9)
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図9
【補正方法】変更
【補正内容】
【図9】
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図10
【補正方法】変更
【補正内容】
【図10】
【手続補正3】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図11
【補正方法】変更
【補正内容】
【図11】
【手続補正4】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図12
【補正方法】変更
【補正内容】
【図12】
【手続補正5】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図13
【補正方法】変更
【補正内容】
【図13】
【手続補正6】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図14
【補正方法】変更
【補正内容】
【図14】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR, NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,KE,L S,MW,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM,AZ ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM),AL ,AM,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR, BY,CA,CH,CN,CU,CZ,DE,DK,E E,ES,FI,GB,GE,GH,GM,GW,HU ,ID,IL,IS,JP,KE,KG,KP,KR, KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,M D,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ,PL ,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK, SL,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,US,U Z,VN,YU,ZW
Claims (11)
- 【請求項1】 変圧器用のウェスコア型コアにおいて、前記コアの本体を形
成する、巻かれたたストリップが、その高さの点にて相違し、このため、1つ以
上の傾斜壁又は湾曲壁を画成する真っ直ぐな又は漸進的な勾配が形成されている
ことを特徴とする、変圧器用のウェスコア型コア。 - 【請求項2】 請求項1による変圧器用のウェスコア型コアにおいて、前記
勾配が、互いに一緒に接続された隣接する2つのコアの断面積が八角形となるよ
うになされている、変圧器用のウェスコア型コア。 - 【請求項3】 請求項1による変圧器用のウェスコア型コアにおいて、前記
勾配が、互いに一緒に接続された隣接する2つのコアの断面積が六角形となるよ
うになされている、変圧器用のウェスコア型コア。 - 【請求項4】 請求項1による変圧器用のウェスコア型コアにおいて、前記
勾配が、互いに一緒に接続された隣接する2つのコアの断面積が楕円形又は円と
なるようになされている、変圧器用のウェスコア型コア。 - 【請求項5】 ウェスコア型変圧器用のコイルにおいて、請求項1乃至4の
何れかのコアのパターンに従ってコイル巻きされることを特徴とする、ウェスコ
ア型変圧器用のコイル。 - 【請求項6】 請求項1、2、3又は4によるコアと、請求項5によるコイ
ルとを備えることを特徴とする、変圧器用のウェスト型コア及びコイルアセンブ
リ。 - 【請求項7】 変圧器用の円環状型コアにおいて、前記コアの本体を形成す
る、巻かれたストリップの幅が漸進的に減少し、1つ以上の傾斜壁又は湾曲壁を
形成する、真っ直ぐな又は漸進的な勾配が形成されていることを特徴とする、変
圧器用の円環状型コア。 - 【請求項8】 請求項7による円環状型コアにおいて、円環状型コアの断面
が八角形であるようにして、前記ストリップの幅が減少する、円環状型コア。 - 【請求項9】 請求項7による円環状型コアにおいて、円環状型コアの断面
積が六角形であるようにして、前記ストリップの幅が減少する、円環状型コア。 - 【請求項10】 請求項7による円環状型コアにおいて、円環状型コアの断
面積が楕円形又は円であるようにして、前記ストリップの幅が減少する、円環状
型コア。 - 【請求項11】 請求項7、8、9又は10によるコアと、巻いた1つ以上
のコイルとを備えることを特徴とする、変圧器用の円環状型コア及びコイルアセ
ンブリ。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/MX1998/000014 WO1999053507A1 (es) | 1998-04-13 | 1998-04-13 | Nucleos y bobinas para transformadores electricos |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
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KR101064905B1 (ko) * | 2009-03-06 | 2011-09-16 | 제룡산업 주식회사 | 아몰퍼스 변압기의 제조방법 |
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KR102136271B1 (ko) * | 2020-03-09 | 2020-07-21 | 남도전기공업(주) | 변압기용 코어 제조방법 및 이에 의해 제조된 변압기용 코어 |
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US4283842A (en) * | 1979-01-04 | 1981-08-18 | Westinghouse Electric Corp. | Method of making an electrical inductive apparatus |
US4557039A (en) * | 1979-10-19 | 1985-12-10 | Susan V. Manderson | Method of manufacturing transformer cores |
US4547721A (en) * | 1980-12-01 | 1985-10-15 | Drapp Joseph W | Transformer structure |
FR2518306B1 (fr) * | 1981-12-11 | 1986-11-28 | Transfix Soc Nouv | Transformateur electrique et procede pour sa fabrication |
US4504813A (en) * | 1982-12-03 | 1985-03-12 | Mcgraw-Edison Company | Energy saving wound core transformer |
US4789849A (en) * | 1985-12-04 | 1988-12-06 | General Electric Company | Amorphous metal transformer core and coil assembly |
DE3784888T2 (de) * | 1986-12-29 | 1993-06-24 | Kitamura Kiden Kk | Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines gewickelten kernes. |
US4993141A (en) * | 1989-07-19 | 1991-02-19 | Abb Power T&D Co., Inc. | Method of making transformers and cores for transformers |
JPH0541327A (ja) * | 1991-08-05 | 1993-02-19 | Denki Tetsushin Kogyo Kk | 巻鉄心の製法 |
US5353494A (en) * | 1992-11-03 | 1994-10-11 | Kuhlman Corporatin | Method for assembling a distribution transformer with conforming layers |
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