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KR100612724B1 - 세그먼트 변압기 코어 - Google Patents

세그먼트 변압기 코어 Download PDF

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KR100612724B1
KR100612724B1 KR1020007001738A KR20007001738A KR100612724B1 KR 100612724 B1 KR100612724 B1 KR 100612724B1 KR 1020007001738 A KR1020007001738 A KR 1020007001738A KR 20007001738 A KR20007001738 A KR 20007001738A KR 100612724 B1 KR100612724 B1 KR 100612724B1
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transformer core
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나타신그엠.데이빗
엔고덩안
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메트글라스, 인코포레이티드
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Abstract

변압기 코어는 비결정질 금속 스트립의 복수의 세그먼트를 포함한다. 각각의 세그먼트는 적어도 하나의 스트립 다발을 포함한다. 그 다발은 단계적-겹침 조인트 패턴으로 배열된 절단된 비결정질 금속 스트립의 복수의 그룹을 포함한다. 이렇게 형성된 다발은 C-모양, I-모양 또는 곧은 세그먼트-모양 구조를 가질 수 있다. 변압기의 조립은 적어도 두개의 세그먼트를 함께 위치시킴으로써 수행된다. 코어 제조는 단순화되고 코어 및 코일 조립 시간이 감소된다. 코어 제조하는 동안 통상 직면하는 압력이 최소화되고 완성된 변압기의 코어 손실이 감소된다. 큰 코어 변압기의 구성 및 조립이 감긴 코어 구조로부터 제조된 것들보다 더 낮은 압력 및 더 높은 작동 효율로 수행된다.
Figure 112000003086450-pct00001
비결정질 금속 스트립, 3상 변압기, 배전용 변압기, 셸 유형, 코어

Description

세그먼트 변압기 코어{SEGMENTED TRANSFORMER CORE}
본 발명은 변압기 코어, 더 상세하게는 강자성 재료로 구성된 스트립 또는 리본으로부터 제조된 변압기 코어에 관한 것이다.
배전, 산업, 전력 및 건식 응용으로 종래에 사용된 변압기는 전형적으로 감긴 또는 쌓인-코어 등 다양하다. 감긴 코어 변압기는 일반적으로 배전용 변압기 등의 큰 부피의 적용에 사용되는 데, 그 이유는 그 감긴 코어 디자인이 자동화된 대량 생산 제조 기술에 도움이 되기 때문이다. 코어 및 코일 조립체를 생산하기 위해 이미 형성된 다중 회전 코일의 윈도(window) 둘레 및 그 윈도를 통해 강자성 코어 스트립을 감기 위한 장비가 개발되어왔다. 그러나 가장 일반적인 제조 절차는 궁극적으로 코어가 연결될 이미 형성된 코일과 독립적으로 그 코어를 감거나 쌓는 것에 관한 것이다. 후자 배열은 감긴 코어에 대한 한 조인트 및 쌓인 코어에 대한 다수의 조인트를 갖도록 형성되는 것을 필요로한다. 코어 적층이 그러한 조인트에서 분리되어 코어를 개방하고, 이로써 코일 윈도안으로 그것을 삽입하도록 한다. 그 후 코어는 조인트를 인지하며 닫힌다. 이 절차는 통상 코일로 코어를 "레이스장식하는 것"으로서 언급된다.
비결정질 금속으로 구성된 감긴 코어를 제조하기 위한 전형적인 방법은 하기 단계들로 이루어진다: 리본 감기, 적층 절단, 적층 쌓기, 스트립 싸기, 어닐링 및 코어 가장자리 마무리하기. 리본 감기, 적층 절단, 적층 쌓기 및 스트립 싸기를 포함하는 비결정질 금속 코어 제조 방법이 미국특허 제5,285,565호; 제5,327,806호; 제5,063,654호; 제5,528,817호; 제5,329,270호; 및 제5,155,899호에 기재되어 있다.
마무리된 코어는 한쪽 끝 이음쇠에 조인트 윈도를 갖는 직사각형 모양을 갖는다. 그 코어 다리는 단단하고, 조인트는 코일 삽입을 위해 개방될 수 있다. 비결정질 적층은 약 0.025mm의 두께를 갖는다. 이것은 냉간압연 방향성(SiFe)로 구성된 변압기 강철 재료로부터 감긴 코어의 제조에 비해, 감긴 비결정질 금속 코어의 코어 제조 방법을 상대적으로 복잡하게 만든다. 환형으로부터 직사각형으로 코어를 형성하기 위해 사용되는 방법의 질에 있어서의 일관성은, 비결정질 금속 적층 쌓기 인자에 크게 좌우되는데, 그 이유는 조인트 오버랩이 '계단식'으로 적층의 한쪽 끝으로부터 다른쪽 끝까지 적절히 정합될 필요가 있기 때문이다. 그 코어 형성 방법이 적절히 수행되지 않으면, 완성된 코어의 코어 손실 및 여진전력 성질에 부정적으로 영향을 미칠 스트립 싸기 및 코어 형성 과정동안 그 코어는 코어 다리 및 모서리 구역에 과중한 압력을 받을 수 있다.
단일상 비결정질 금속 변압기에 종래 사용된 코어-코일 구조는 다음과 같이 한 코어, 두 코어다리 및 두 코일을 포함하는 코어타입; 두 코어, 세 코어다리 및 한 코일을 포함하는 셸 타입이다. 3상 비결정질 금속 변압기는 일반적으로 하기 유형, 즉 네 코어, 다섯 코어다리 및 세 코일; 세 코어, 세 코어다리 및 세 코일의 코어-코일 구조를 사용한다:. 이러한 구조 각각에서 코어는 서로 조립되어 다리를 정렬시키고 코일이 적절한 틈으로 삽입될 수 있도록 한다. 변압기의 크기에 따라 같은 크기의 다수 코어의 매트릭스가 더 큰 kVA 크기를 위해 서로 조립될 수 있다. 코일 삽입을 위한 코어 다리의 정렬방법은 상대적으로 복잡할 수 있다. 더구나 다수의 코어다리를 정렬시킴에 있어서 이용되는 절차는 각 코어다리가 위치로 구부러질 때 부가적인 압력을 그 코어에 가하게 된다. 이 부가적 압력은 완성된 변압기로 귀결되는 코어손실을 증가시키는 경향이 있다.
코어 적층은 어닐링 과정으로부터 깨지기 쉬워서, 변압기 조립 과정에서 코어 조인트를 개폐하기 위해 부가적인 주의, 시간 및 특별한 장비가 필요하다. 코어 조인트를 개폐하는 이 과정동안에 적층 파괴 및 플레이킹(flaking)을 쉽게 피할 수 없다. 깨진 플레이크가 코일안으로 들어가서 잠재적 단락 회로 상태를 형성하지 못하도록 하기 위한 봉쇄 방법이 필요하다. 코어 조인트를 개폐하는 동안에 적층상에 유도된 압력은 종종 완성된 변압기에서 코어손실 및 여진전력의 영구 증가를 야기한다.
발명의 요약
본 발명은 복수의 코어 세그먼트로부터 조립될 수 있는 변압기 코어 구조를 제공한다. 그 각각의 코어 세그먼트는 적어도 절단된 비결정질 금속 스트립의 한 다발을 포함한다. 그 다발은 단계적-겹침 조인트 패턴으로 배열된 절단 비결정질 금속 스트립의 복수의 그룹을 포함한다. 이렇게 형성된 다발은 C-모양, I-모양 또는 곧은 세그먼트-모양의 구조를 가질 수 있다. 그 변압기의 조립은 적어도 두개의 세그먼트를 서로 위치시킴으로써 달성된다.
그 구조는 특히 세 코어다리를 갖는 3상 변압기의 조립에 적합하고, 더 고도한 작동 유도를 갖는 3상 변압기의 구조를 가능케 한다. 코어 제조는 단순화되고 코어 및 코일 조립 시간이 감소된다. 그렇지않으면 코어를 제조하는 동안 마주치는 압력이 최소화되어 완성된 변압기의 코어손실이 감소된다. 큰 코어 변압기의 구조 및 조립이 감긴 코어 구조로부터 생산된 것들보다 더 낮은 압력 및 더 높은 작동 효율로 수행된다.
본 발명은 하기 상세한 설명 및 수반되는 도면을 참고할 때 더 완전히 이해되고 추가적 잇점들이 명백해질 것이다. 상기 도면에 있어서:
도1은 한 그룹의 스트립으로 잘려질 것으로 예정된 비결정질 금속 스트립이 수용되는 감겨진 릴의 측면도이다;
도2는 비결정질 금속 스트립의 복수의 층으로 구성된 절단 그룹의 측면도이다;
도3은 소정 수의 절단 그룹을 포함하는 한 다발의 측면도인데, 각 그룹은 서로 엇갈리게 배치되어 있어서 그것 바로 아래 그룹에 대해 인덱스된 단계적 겹침을 제공한다;
도4는 복수의 다발, 오버랩 조인트 및 언더랩 조인트를 포함하는 코어 세그먼트의 측면도이다;
도5는 내부 다발, 외부 다발, 코어 세그먼트로부터 모양이 형성된 C-세그먼트 및 가장자리 코팅의 원근도이다;
도6은 코어 세그먼트로부터 모양이 형성된 I-세그먼트의 원근도이다.
도7은 코어 세그먼트로부터 모양이 형성된 곧은 세그먼트의 원근도이다;
도8은 두 C-세그먼트 및 맞물림 조인트로부터 제조된 코어 타입 1 상의 원근도이다;
도9는 네개의 C-세그먼트로부터 제조된 셸 타입 1 상의 원근도이다;
도10은 두 C-세그먼트, 하나의 I-세그먼트 및 두 곧은 세그먼트를 포함하는 3 상/ 3 다리 변압기 코어의 코어 세그먼트의 원근도이다;
도11은 조립된 3 상/ 3 다리 변압기 코어 및 두개의 곧은 세그먼트의 원근도이다;
도12는 십자형 코어 횡단면 및 원형 코일의 상면도이다;
도13은 직사각형 코어 및 직사각형 코일의 단면도이다; 그리고
도14는 십자형 코어 횡단면 및 원형 코일의 삼차원도이다.
본 발명에 따른 변압기 코어 세그먼트는 복수의 비결정질 금속 스트립 다발을 포함한다. 각 다발(40)은 비결정 금속 스트립의 소정 수의 그룹들(20)로 구성되고 각 그룹은 적어도 하나의 다층 비결정질 금속 스트립(10)의 한 구역으로 구성된다. 비결정질 금속 스트립의 구역은 비결정질 금속 리본의 다층두께의 합성 스트립을 조절된 길이로 절단함으로써 생성된다. 각 적층그룹은 단계적 겹침(30) 위치에서 그것의 말단을 갖도록 배열된다. 그 다발의 적층그룹이 배열되어 단계적 겹침 조인트 패턴이 각 다발내에서 반복된다. 각 다발내에서 단계적 겹침의 수가 내부다발(41)로부터 외부다발(42)까지 동일하거나 증가할 수 있다. 코어 세그먼트(50)는 필요한 적층 다발 수로 구성되어 코어 세그먼트의 조립요건을 만족시킨다.
C-세그먼트(60)는 내부로부터 외부까지 적층 길이를 적절히 절단함으로써 코어 세그먼트(50)로부터 형성되어, 각 다발의 양 말단 모두 일단 그 세그먼트가 모양을 형성하면 본질적으로 정렬되도록 한다. 절단길이 증가는 적층 그룹의 두께, 각 다발내의 그룹의 수 및 요구되는 단계적 겹침 공간띄우기에 의해 결정된다. C-세그먼트의 내부길이는 전체 길이의 코어 안쪽 둘레에, 적층 스트립의 양 말단 모두에 단계적 겹침 조인트 공간띄우기를 위해 허용되는 길이를 더한 값의 절반이다. 그 C-세그먼트는 코어 세그먼트를 변압기 코일 둘레에 맞는 적절한 크기를 갖는 직사각형 심축상에 코어 세그먼트를 형성시킴으로써 제조된다.
I-세그먼트(70)는 두 유사한 C-세그먼트(60)로 구성된다. 그 C-세그먼트는 등을 서로 마주댄 구조로 서로 정합되어있다. 한 세그먼트는 다른 세그먼트의 역 거울상으로서 배열된다. 이것은 상단 및 하단의 단계적-겹침 조인트 구역에 대해 C-세그먼트 중 하나는 표면을 위로 하는 단계적-겹침 조인트를 갖고 다른 C-세그먼트는 표면을 아래로 하는 단계적 겹침 조인트를 갖는 것을 의미한다. 이 구조는 그 I-세그먼트의 한쪽면은 언더랩 조인트(32)가 되고, 다른 쪽 면은 오버랩 조인트(31)가 되도록 하는 수단을 제공한다. 이것은 변압기 코어를 조립하기 위해 바람직한 구조이다.
곧은-세그먼트(80)는 적층 그룹이 같은 길이를 갖는 다발을 포함하는 코어 세그먼트이다. 각 다발의 개별적 그룹에 대한 시작 및 종결 길이가 같다. 단계적-겹침 조인트 측면 위치가 적층 그룹의 각 다발에 대해 동일하다. 곧은 세그먼트의 다발수는 특정 변압기 작동 유도의 코어 자기 영역을 만족시키기 위해 요구되는 세그먼트의 조립에 의해 결정된다.
형성된 C-세그먼트(60), I-세그먼트(70) 및 곧은 세그먼트(80)은 자기장내에서 약 360℃의 온도에서 어닐링된다. 당업자에게 잘 알려진 바와 같이 주조, 감기, 절단, 적층, 배열, 형성 및 모양형성 단계 동안에 부가된 압력을 포함하여 비결정질 금속 재료에서 압력을 경감시키기 위해 그 어닐링 단계는 작동한다. 그 어닐링 과정 후에 그 세그먼트는 그것의 형성된 모양을 보유한다. 단계적-겹침 조인트 지역을 제외하고 세그먼트의 가장자리는 에폭시수지(61)로 코팅되거나 주입되어 적층 및 다발을 서로 고정시키고, 또한 기계적 강도를 제공하고 뒤따르는 코일 조립 및 변압기 제조 단계를 위해 세그먼트를 지지한다.
이러한 코어 세그먼트, C-세그먼트(60), I-세그먼트(70) 및 곧은 세그먼트(80)를 위한 제조방법이 비결정질 금속 감긴 코어의 제조를 위해 종래에 사용되던 방법보다 훨씬 더 효율적으로 수행될 수 있다. 절단하고 적층 그룹배치(20) 및 다발(40)을 쌓기위해 종래에 사용되던 방법은 길이로 자르는 기계 및 단계적 겹침(30) 조인트 방식으로 그룹을 위치시키고 배열할 수 있는 장비로 수행된다. 그 적층 절단, 그룹화 및 다발 배열 방법은 현재 방법의 그것에 유사한 방법으로 개별적 다발에 대해 수행될 수 있다. 비결정질 금속 감긴 코어에 대해 변압기 kVA 율에 기초한 코어 디자인의 크기에 따라, 현재의 절단 및 쌓기 과정은 기계 피딩, 절단 및 조작 능력에 기인하여 제조시 최대의 절단길이 또는 중량 제한을 가질 것이다. 그러나 코어 세그먼트는 그 공정 및 장비 능력내에서 생산될 수 있으며 거의 모든 크기의 변압기 코어에 대해 조립될 수 있다. 더구나 단일 비결정질 금속 감긴 코어 구조에 대해 크기가 증가함에 따라 공정, 조작, 수송 및 변압기 코일의 조립이 더욱 더 어렵게 된다. 따라서 코어 세그먼트의 다수의 조합, C들 또는 I들 또는 곧은 것들이 완전한 감긴 코어 크기를 구성하기 위해 조립될 수 있다. 결과적으로 그 세그먼트로 된 변압기 코어는 전력 변압기, 건식 변압기, SF-6변압기 등의 100KVA 내지 500MVA의 범위의 큰 크기의 변압기 적용에 비결정질 금속 스트립의 사용을 가능하게 한다.
종래의 비결정질 금속 감긴 코어의 형성방법은 각 그룹 및 다발의 단계적 겹침 조인트를 형성하기 위해 원형/직사각형 축 둘레를 싸기 위한 그 적층 그룹 및 다발들의 복잡한 정렬 과정이 필요하다. 이 과정은 회전하는 축 또는 수동 압착기 상에서 개개의 그룹 및 다발을 피딩하고 싸는, 그리고 환형 모양으로부터 직사각형 코어 모양으로 코어 적층을 형성하는 반자동 벨트-네스팅(belt-nesting) 기계 등의 현존하는 통상의 여러 다른 방법들을 사용하여 행해진다. 대조적으로 코어 세그먼트(50)의 C-세그먼트(60), I-세그먼트(70) 및 곧은 세그먼트(80)으로의 형성과정이 엄청난 노동력 또는 값비싼 자동화 장비의 요구 없이도 더욱 효율적으로 행해질 수 있다. 곧은 세그먼트(80)에 대해 절단되고 쌓인 코어 세그먼트(50)가 요구되는 쌓임 구조로 평평하게 조여지고 어닐링을 위해 묶여진다. C-세그먼트(60)를 위해, 코어 세그먼트(50)이 형성되고 직사각형 심축 둘레로 묶여진다. 그 코어 세그먼트는 심축에 위치되어 단계적 겹침(30) 조인트 각각이 전체 코어 조인트 윈도의 반이 되도록 끝난다. 이 과정은 펀치인 심축 및 다이에 위치된 코어 세그먼트를 갖는 '펀치와 다이' 개념으로 수행될 수 있다. 그 심축이 코어 세그먼트를 갖는 다이를 누를 때 C-세그먼트가 형성된다. 그런다음 그것은 어닐링을 위해 묶여진다. I-세그먼트(70)가 두 등가의 어닐링된 C-세그먼트(60)로 형성된다. 그 C-세그먼트가 배열되어 한 세그먼트는 오버랩핑(31)으로써 위치된 그것의 단계적 겹침 조인트를 갖는 반면, 다른 세그먼트는 언더랩핑(32)으로써 위치된 그것의 단계적 겹침 조인트를 갖는다. 그 두 C-세그먼트는 다리 구역에서 서로 결합되어 I-세그먼트를 형성한다. 또한 다양한 코어 세그먼트에 대한 이러한 형성 방법은 종래의 비결정질 금속 감긴 코어 제조방법에 비교하여 코어 적층에 압력을 덜 가하는데, 그 이유는 그것이 코어 세그먼트의 모서리에서 장력을 최소화시키기 때문이다.
C-세그먼트(60), I-세그먼트(70) 및 곧은 세그먼트(80)가 뱃치 또는 연속 로 등의 종래 열처리 장비로 어닐링될 수 있다. 어닐링에 이용되는 자기장의 적용은 순환전류 코일의 사용을 통해 수행될 수 있고 그것은 코어 세그먼트가 그것 안에 위치되어 있을 때 길이방향의 자기장을 제공한다. 그 세그먼트의 측면이 평평하기 때문에, 직접 접촉 가열면이 또한 어닐링을 위해 실용적 및 경제적으로 사용될 수 있다. 또한 비-환형, 평면 모양의 세그먼트가 종래 감긴 코어와 비교할 때 더 빠른 가열 및 냉각시간으로 개선된 어닐링 사이클을 용이하게 할 것이다. 더구나 그 어닐링 사이클 시간 및 온도는 감긴 비결정질 코어로는 쉽게 수행되지 않는 물질의 유연성 및 자기성능의 최적 수준을 달성하기 위해 다양한 모양, 크기 및 성질의 개개 코어 세그먼트에 맞출 수 있다. 코어 세그먼트의 결과된 코어 손실이 코어 세그먼트 형성 과정 동안의 더 낮은 유도압력 및 또한 어닐링의 개선된 압력경감작용으로부터 종래 감긴 코어보다 더 낮아질 것이다. 어닐링 사이클 시간의 감소는 어닐링된 비결정질 금속 코어 세그먼트 적층의 부서지기 쉬운 성질을 감소시킬 것이다. 그것은 또한 코어 어닐링 비용을 감소시키고 어닐링된 코어 세그먼트의 결과된 코어 손실을 낮출 것이다.
어닐링 후 C-세그먼트(60), I-세그먼트(70) 및 곧은 세그먼트(80)의 가장자리는 단계적 겹침 조인트 영역을 제외하고는 에폭시로 마무리된다. 그 에폭시 수지 코팅(51)은 코어 세그먼트 및 코일 조립 단계동안 변압기 코일을 위한 기계적 강도 및 표면 보호를 제공하기 위해 단계적 겹침 조인트 영역을 제외하고는 양 가장자리에 완성된다. 그 에폭시 코팅은 적층 표면 점착 또는 적층간 주입을 위해 도포될 수 있다. 두 방법 모두 코어 세그먼트의 강화 및 표면 보호를 위해 적당하다.
두 C-세그먼트(60)가 단일 상 코어 타입(90) 변압기를 조립하기 위해 사용된다. 네개의 C-세그먼트(60) 또는 두 C-세그먼트(60) 및 한개의 I-세그먼트(70)가 단일 상 셸 타입(100) 디자인을 제조하기 위해 사용된다. 3상/ 3다리 변압기 코어(110)가 두 C-세그먼트(60), 하나의 I-세그먼트(70) 및 두개의 곧은 세그먼트(80)를 사용하여 구성된다. 이 3상 구조는 종래의 감긴 코어 3상, 5다리 디자인에 비해 현저한 잇점을 갖는다. 더 높은 디자인 유도가 코어 이음쇠 및 다리의 동등한 구조 때문에 가능하다. 더 낮은 변압기 손실이 더 낮은 코어 누출량 때문에 3 다리 디자인에 의해 달성된다. 변압기의 자국이 5 대신 3 코어다리를 가짐으로써 감소된다. 단일 상 및 3 상 변압기 코어 구조는 상기 언급하지 않은 C-세그 먼트(60), I-세그먼트(70) 및 곧은 세그먼트(80)의 다른 가능한 조합으로 구성될 수 있다.
C-세그먼트(60), I-세그먼트(70) 및 곧은 세그먼트(80)의 구조 및 모양이 세그먼트들을 서로 삽입함으로써 '맞물림'(33) 방식으로 이러한 세그먼트들을 조립할 수 있게 한다. 그러므로 감긴 코어 조인트의 개폐에 요구되는 시간소비 공정 단계가 제거된다. 그 세그먼트들의 구조 및 모양은 각 코일이 한 번에 다수의 코어 다리상에서 작동해야 하는 대신에 개별적으로 각 세그먼트상에서 조립될 수 있게 한다. 이 '스냅-온(snap-on)' 방법이 코어 및 코일 조립을 위한 작업 과정을 현저히 단순화시킨다. 종래의 감긴 코어의 조인트 개폐에 요구되는 무가치한 부가 시간이 제거된다. 조작 요건이 감소되고 변압기 조립 과정에 의해 생산되는 코어 손실 파괴인자가 감소된다. 다른 잇점은 현저히 더 빠른 코어 및 코일 조립 시간, 감소된 조작을 통해 더 좋은 질의 코어 및 코일 조립체 및 어펜딩 기계 및 리프트 테이블 등의 복잡한 수송 및 조립 장비에 대한 감소된 의존성을 포함한다. 더구나 각 세그먼트는 코일과 독립적으로 조립되기 때문에 완성된 변압기의 성능을 최적화하기 위해 그들의 자성에 기초하여 조립된 세그먼트들을 혼합 및 정합(믹스&매치)시킬 수 있다.
변압기 코어 상에서 코일을 조립하기 위한 대안적 방법은 직접 코어 다리 상에서 저 및 고 전압의 감은 것을 직접 감는 단계를 포함한다. 이 단계는 코어 세그먼트 구조에 의해 용이하게 된다. 코어 세그먼트를 제조할 때 각 세그먼트가 형성되고 결합시키는 물질 코팅으로 강화된다. 코어 세그먼트의 그 기계적인 억센정도 로 인해 그것이 코일의 감는 심축으로서 사용될 수 있다. 저 및 고 전압의 감은 것은 직접 코어다리 상에서 조립될 수 있다. 구조의 이 방법으로부터 결과된 잇점은 감소된 코일 심축 세공, 코어 및 코일 간의 효율적 디자인 틈, 코어다리 상에서의 개선된 코일 맞춤, 그리고 감소된 코어 가압 및 조인트 플래이킹을 포함한다. 게다가 여기에 기재된 변압기 상에 코일을 조립하기 위한 대안적 방법으로 코어 및 코일의 조립을 위해 요구되는 노동력 뿐만 아니라 재료 사용의 감소를 가능하게 하고 비결정질 금속 코어 세그먼트의 자기성능을 개선시킨다.
C-세그먼트(60), I-세그먼트(70) 및 곧은 세그먼트(80)의 단순한 쌓임유사 디자인은 종래의 정사각형/직사각형(121) 횡단면 대신에 십자형 코어(120) 횡단면을 갖는 비결정질 금속 변압기를 제조하는 것을 실용적이고 경제적으로 만든다. 각 변압기 코어 다리가 개별적 세그먼트로 구성되기 때문에 다수 너비의 비결정질 리본 세그먼트가 C-세그먼트(60), I-세그먼트(70) 또는 곧은 세그먼트(80)을 구성하기 위해 조립될 수 있다. 각 리본 너비 코어 세그먼트는 개별적으로 절단될 수 있고 쌓일 수 있고 형성하는 과정 전에 서로 조립될 수 있다. 그 형성 과정은 코어 세그먼트의 최종 모양을 한정하고 다수의 리본 너비를 갖는 전체 세그먼트는 상기 지시한 대로 어닐링되고 가장자리 코팅될 수 있다. 십자형 횡단면 코어 세그먼트(120)는 직접적인 주물-대-너비 또는 슬릿-대-너비 비결정질 리본으로 구성될 수 있다. 코어 세그먼트 및 코일의 조립 과정은 상기 보여진 바와 같을 것이다. 십자형 횡단면(120) 비결정 변압기 코어의 잇점은 직사각형 코일(131) 대신 원형 코일(130)을 사용하고 코일 공간 충전 인자를 최대화하는 것을 포함한다. 이것 은 현재 단지 원형 코일 감기 기술만을 갖는 많은 변압기 제조업자에게 유익할 것이다. 그들은 비결정질 금속 변압기 코어를 사용하는 데에 값비싸게 직사각형 코일 감는 기계에 투자할 필요가 없을 것이다.
본 발명의 변압기 코어 세그먼트 구조는 수많은 비결정질 금속 합금을 사용하여 제조될 수 있다. 일반적으로 언급하면 본 발명의 변압기 코어 세그먼트 제조에 이용하기에 적합한 합금은 원자 퍼센트를 아래첨자로 표시한 식 M70-85 Y5-20 Z 0-20에 의해 정의되는데, "M"은 "Fe, Ni 및 Co 중 적어도 하나이고, "Y"는 B, C 및 P 중의 적어도 하나이고, "Z"는 Si, Al 및 Ge 중 적어도 하나이다. 단 (i) 구성성분 "M"의 10원자퍼센트 이하가 금속 종류인 Ti, V, Cr, Mn, Cu, Zr, Nb, Mo, Ta 및 W 중 적어도 하나로 대체될 수 있고, (ii) 구성성분(Y+Z)의 10원자퍼센트 이하가 비금속 종인 In, Sn, Sb 및 Pb 중 적어도 하나에 의해 대체될 수 있다는 것을 조건으로 한다. 그러한 세그먼트들은 기가-헤르츠 범위까지 해당하는 주파수 뿐만 아니라 약 50 및 60Hz의 분포 진동수를 위한 전압 변환 및 에너지 저장 적용에 사용하는 데에 적합하다. 본 발명의 세그먼트로 된 변압기 코어가 특히 적합한 제품은 전압, 전류 및 펄스 변압기; 선형 전력 공급을 위한 인덕터; 스위치 모드 전력 공급기; 선형 가속기; 전력 인자 수정 장치; 자동추진 점화 코일; 램프 안정기; EMI 및 RFI 적용을 위한 필터; 스위치 모드 전력 공급을 위한 자기 증폭기, 자기 펄스 압착 장치 등을 포함한다. 이러한 세그먼트로 된 코어 함유 제품은 약 1VA로부터 10,000VA 이상까지의 전력 범위를 가질 수 있다.
여기서 본 발명을 다소 자세히 설명했는데, 그러한 설명에 엄격히 제한될 필요가 있는 것은 아니고 다양한 변화 및 변경이 종속항에 의해 한정된 바와 같이 본 발명의 범위 내에서 당업자에게 제시될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

Claims (27)

  1. 비결정질 금속 스트립의 복수의 세그먼트를 포함하고, 각 세그먼트는 적어도 하나의 상기 스트립 다발을 포함하는 변압기 코어.
  2. 절단된 비결정질 금속 스트립의 복수의 다발을 포함하는 코어 세그먼트.
  3. 제 2 항에 있어서, 각 다발이 단계적-겹침 조인트 패턴으로 배열된, 절단된 비결정질 금속 스트립의 복수의 그룹을 포함하는 것을 특징으로 하는 코어 세그먼트.
  4. 제 3 항에 있어서, C, I 또는 곧은 세그먼트 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 코어 세그먼트.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 C, I 또는 곧은 세그먼트 구조가 상기 절단된 비결정질 금속 스트립의 그룹 및 다발을 배열함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 코어 세그먼트.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 세그먼트가 뱃치 또는 연속 어닐링 오븐에서 자기장으로 어닐링된 것을 특징으로 하는 코어 세그먼트.
  7. 제 1 항에 있어서, 각각의 상기 세그먼트의 가장자리가 상기 가장자리를 보호하고 증가된 기계적 강도를 상기 세그먼트에 제공하는 결합 물질로 코팅되는 것을 특징으로 하는 변압기 코어.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 세그먼트가 조인트 영역을 갖는 코어를 집합적으로 형성하고, 상기 코팅이 조인트 영역을 제외하고 상기 코어의 실질적으로 전체 표면적에 도포된 것을 특징으로 하는 변압기 코어.
  9. 제 2 항에 있어서, 각각의 상기 다발이 완성된 변압기 코어로 조립되기 위해 개별적으로 지지되는 복수의 조인트 말단을 갖는 것을 특징으로 하는 코어 세그먼트.
  10. a) 비결정질 금속 스트립의 복수의 세그먼트를 형성하는 단계로서, 각 세그먼트가 상기 스트립의 적어도 하나의 다발을 포함하고 각 다발이 단계적-겹침 패턴으로 배열된 절단된 비결정질 금속 스트립의 복수의 그룹을 포함하는 단계; 및
    b) 세그먼트들을 함께 조립하여 변압기 코어를 형성하는 단계를 포함하는 변압기 코어의 조립방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 코어가 조인트 영역을 갖고, 상기 가장자리를 보호하고 상기 세그먼트에 증가된 기계적 강도를 제공하는 결합 물질로 상기 적어도 하나의 세그먼트의 가장자리를 코팅하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기 코어의 조립방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 결합 물질이 상기 코어의 대부분에 도포되는 것을 특징으로 하는 변압기 코어의 조립방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 결합 물질이 상기 조인트 영역을 제외하고 상기 코어의 실질적으로 전체 표면적에 도포되는 것을 특징으로 하는 변압기 코어 조립방법.
  14. 제 1 항에 있어서, 두개의 C 세그먼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기 코어.
  15. 제 14 항에 있어서, 두개의 C세그먼트 및 짝수의 곧은 세그먼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기 코어.
  16. 제 1 항에 있어서, 셸 유형의 코어를 형성하기 위해 배열된 네개의 C 세그먼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기 코어.
  17. 제 1 항에 있어서, 셸 유형의 코어를 형성하기 위해 배열된 두개의 C 세그먼트 및 하나의 I 세그먼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기 코어.
  18. 제 1 항에 있어서, 3상 변압기를 위한 3다리 코어를 형성하기 위해 배열된 두개의 C 세그먼트, 하나의 I 세그먼트 및 짝수의 곧은 세그먼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기 코어.
  19. 제 14 항에 있어서, 상기 코어가 조인트 영역을 갖고 상기 결합 물질이 세그먼트 간 접촉을 유지하기 위해 상기 조인트 영역에 도포되는 것을 특징으로 하는 변압기 코어.
  20. 제 1 항에 있어서, 상기 스트립이 십자형 횡단면을 제공하기 위해 배열된 다양한 너비를 갖는 것을 특징으로 하는 변압기 코어.
  21. 제 1 항에 있어서, 상기 코어가 오일 충전된 또는 건식 변압기에 수용된 것을 특징으로 하는 변압기 코어.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 변압기가 배전용 변압기인 것을 특징으로 하는 변압기 코어.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 변압기가 전력 변압기인 것을 특징으로 하는 변압기 코어.
  24. 제 1 항에 있어서, 상기 코어가 전압 변환 장치에 이용된 것을 특징으로 하는 변압기 코어.
  25. 제 1 항에 있어서, 각각의 상기 스트립이 원자 퍼센트를 아래첨자로 표시한식 M70-85 Y5-20 Z0-20 (여기서 "M"은 "Fe, Ni 및 Co 중 적어도 하나이고, "Y"는 B, C 및 P 중의 적어도 하나이고, "Z"는 Si, Al 및 Ge 중 적어도 하나를 갖는다. 단 (i) 구성성분 "M"의 10원자퍼센트 이하가 금속 종류인 Ti, V, Cr, Mn, Cu, Zr, Nb, Mo, Ta 및 W 중 적어도 하나로 대체될 수 있고, (ii) 구성성분(Y+Z)의 10원자퍼센트 이하가 비금속 종인 In, Sn, Sb 및 Pb 중 적어도 하나에 의해 대체될 수 있다는 것을 조건으로 한다.)에 의해 본질적으로 정의된 조성물을 갖는 것을 특징으로 하는 변압기 코어.
  26. 제 2 항에 있어서, 각각의 상기 스트립이 원자 퍼센트를 아래첨자로 표시한식 M70-85 Y5-20 Z0-20 (여기서 "M"은 "Fe, Ni 및 Co 중 적어도 하나이고, "Y"는 B, C 및 P 중의 적어도 하나이고, "Z"는 Si, Al 및 Ge 중 적어도 하나를 갖는다. 단 (i) 구성성분 "M"의 10원자퍼센트 이하가 금속 종류인 Ti, V, Cr, Mn, Cu, Zr, Nb, Mo, Ta 및 W 중 적어도 하나로 대체될 수 있고, (ii) 구성성분(Y+Z)의 10원자퍼센트 이하가 비금속 종인 In, Sn, Sb 및 Pb 중 적어도 하나에 의해 대체될 수 있다는 것을 조건으로 한다.)에 의해 본질적으로 정의된 조성물을 갖는 것을 특징으로 하는 코어 세그먼트.
  27. 제 10 항에 있어서, 각각의 상기 스트립이 원자 퍼센트를 아래첨자로 표시한식 M70-85 Y5-20 Z0-20 (여기서 "M"은 "Fe, Ni 및 Co 중 적어도 하나이고, "Y"는 B, C 및 P 중의 적어도 하나이고, "Z"는 Si, Al 및 Ge 중 적어도 하나를 갖는다. 단 (i) 구성성분 "M"의 10원자퍼센트 이하가 금속 종류인 Ti, V, Cr, Mn, Cu, Zr, Nb, Mo, Ta 및 W 중 적어도 하나로 대체될 수 있고, (ii) 구성성분(Y+Z)의 10원자퍼센트 이하가 비금속 종인 In, Sn, Sb 및 Pb 중 적어도 하나에 의해 대체될 수 있다는 것을 조건으로 한다.)에 의해 본질적으로 정의된 조성물을 갖는 것을 특징으로 하는 변압기 코어 조립방법.
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