JP2019537248A - カットアンドスタックタイプトランス用のトランスコアおよびそれを備えるトランス - Google Patents
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Description
− もろさおよび電気抵抗はもっぱらSiの含有量によって制御される、Fe−3% Si合金(合金の組成は、本文全体を通して重量%で与えられるが、ただし、後述されるナノ結晶合金のものを除く)。磁気損失は、極めて低い(N.O.非配向結晶粒合金)から低い(G.O.結晶粒配向合金)であり、その飽和磁化Jsは高く(2Tのオーダー)、そのコストは非常に適度であり、オンボードトランスコア技術または同様のもののいずれについても使用されるFe−3% Siの2つの部分族がある。
○ 「巻かれる」タイプのオンボードトランス構造に使用される、配向結晶粒(G.O.)を有するFe−3% Si。その高い透磁率(B800=1.8〜1.9T)はその高く存在する集合組織{110}<001>によるものであり、これらの合金は、安価であること、形成しやすいこと、高い透磁率を有することという利点を有するが、その飽和は2Tに制限され、これらは非常に重要な高調波を引き起こし得る磁化曲線の非常に際立った非線形性を有する。
○ 「カットアンドスタック」タイプのオンボードトランス構造に使用される、非配向(N.O.)結晶粒Fe−3% Si。その透磁率は低減され、その飽和磁化はG.O.の飽和磁化に類似している。
− 脆性および電気抵抗がもっぱらバナジウムによって制御されるFe−48% Co−2%合金。その高い透磁率はその物理的特性(低K1)だけでなくK1を非常に低い値に設定する最終焼き鈍しの後の冷却にも負っており、そのもろさのせいで、これらの合金は硬化状態で(切削、型押し、折り畳み、...によって)整形されなければならず、個片がその最終形状(EまたはIトランスの形態で、回転機械のローターもしくはステーター)を有するときにのみ、最終工程でその後焼き鈍しされる材料であり、さらに、Vが存在するので、焼鈍雰囲気の質は酸化するのを回避するように完全に制御されなければならず、最後に、この材料の価格は、非常に高く(Fe−3% Si−G.O.の20から50倍)、Coの存在に関係し、Coの含有量におおよそ比例する。
− 仕事誘導を低減すること。ただし、その後、コアの断面を同じ比で増大させる必要があり、したがってその体積および重量は伝達される同じ出力を維持する。
− またはトランスを音響遮蔽すること。その結果、コストが増加し、トランスの重量および体積が増える。
− 正確な求めた値がトランスの電源のタイプ、突入を受けるトランスの電気または電子コンポーネントのタイプに依存し得る、典型的には0.8未満である、非常に低い突入指数。
− コックピット内に置かれるトランスに対する80dB以下、好ましくは55dB以下の、突入効果が感じられたときの期間以外の、動作中のノイズ。
− ならびに典型的には少なくとも1kVA/kg、および好ましくは1.25kVA/kgを超える、またはさらには1.5kVA/kgを超える、可能な最大電力の重量密度によって得られる可能な最小の磁気コアの総重量。
− 典型的には少なくとも1.5kVA/kgおよび好ましくは3kVA/kg以上またはさらには4kVA/kg以上の、誘導正弦波における400Hzの周波数の電力密度および/または重量の高い密度、1Tの最大誘導に対する、磁気コアから発せられる誘導正弦波の400Hzにおける低磁気損失、すなわち、20W/kg未満、好ましくは15W/kg未満、およびより好ましくは10W/kg未満。
− 測定が細長矩形試料上で行われたときに(Epsteinタイプまたは典型的には100×10mm2)、5ppm以下、好ましくは3ppm以下、より好ましくは1ppm以下の1.2Tλs 1.2Tの最大誘導を有する見掛けの磁歪。磁場は試料の長い方向に印加され、この方向は磁性板の圧延方向DLに平行である。
− 測定が細長矩形試料上で実行されたときに(Epsteinタイプまたは典型的には100×10mm2)、5ppm以下、好ましくは3ppm以下、より好ましくは1ppm以下の1.2Tλs 1.2の最大誘導を有する見掛けの磁歪。磁場は試料の長い側の方向に印加され、この方向は磁性板の横断方向DTに平行である。
− 測定が細長矩形試料上で行われたときに(Epsteinタイプまたは典型的には100×10mm2)、10ppm以下、好ましくは8ppm以下、より好ましくは6ppm以下の1.2Tλs 1.2の最大誘導を有する見掛けの磁歪。磁場は試料の広い側の方向に印加され、試料の広い側のこの方向はDLおよびDTの45°の中間方向に平行である。
− 切断された個片の間に分散される様々なエアギャップを用いて多かれ少なかれ低い値に合わせて調整され得る大域的な磁気回路の大ヒステリシスサイクルの残留磁気Br。
− 磁性板の重ね合わせの各レベルにおける少なくとも1つの残留するか、またはキャリブレートされたエアギャップの存在。
− 結晶学的方向<001>に配向されている圧延方向DLはEもしくはCの側枝の長い側に平行であり、次いで、結晶学的方向<100>に配向されている磁性板の横断方向DTはEもしくはCの背(言い換えると、側枝を接続するEもしくはCの側)に平行であるか
− または結晶学的方向<100>に配向されている圧延方向DLはEもしくはCの側枝の背に平行であり、次いで結晶学的方向<001>に配向されている横断方向DTはEもしくはCの側枝の長い側に平行である、かのいずれかである。
− コア26の各レベルの重ね合わせにE字形個片と、それに隣接するI字形個片を置き、2つの連続するレベルのE字形個片をヘッドからテールに配置構成することによって得られるものとしてよく、したがって、図3の変更形態の「8の字」形状を保持しながらコア26全体の上に一定の磁性材料の断面がある。
− E字形個片のスタックとI字形個片のスタックとを連結することによって得られるものとしてよい。
− これは、磁気回路の残留誘導を下げることを可能にする。
− これは、巻き線の組み立てを円滑にする。
− これは、巻き線窓を埋める、したがって体積出力密度を高めるために好ましい。
− 高飽和磁化材料(FeSiまたはFeCo、これらはFeNiおよびナノ結晶材料より好ましい)。
− 直接材料の選択(ナノ結晶合金の平らなヒステリシスサイクルの例)、またはヨークの構造効果のいずれかによって得られるものとしてよい(十分な反磁場を発生する、分散されるか、または局在化されたギャップ)、残留磁気が低い磁気回路(および単独で考えられるコアを構成する材料だけでなく)。
− 低いBt仕事誘導。ただし、これはトランスの高出力密度、小型化、および軽量化と対立し、したがって、他の点では有利であるコアの構造的特徴(ノイズを含む)が比較的低いBtに対してなおも許容可能な嵩と重量とをコアが維持することを可能にするものでない限り、問題に対する満足のゆく解決方法とならない。
− 結局高飽和材料を使用することになる磁気コアの小さい断面。
− 巻き線の広い断面積。
− 「途切れのない8の字」で、したがってエアギャップなしで(したがって本発明によらない)切削されるか、または本発明の一実施形態により、「8の字」を形成するEの間に1μmのオーダーの残留エアギャップ(Res.)εを備えるか、
− または2つのE(図1の例)の間に数ミクロンもしくは数十ミクロン(または最大1mmまで)のキャリブレートされたエアギャップεを備えて2つのEスタックを向かい合わせにすることによって達成される。
− 基本周波数:360Hz。
− トランス磁化一次電流:I1=115A。
− トランスの一次電圧V1および二次電圧V2:V1=V2=230V。
− トランスによって変圧される見掛けの電力:P=約46kVA。
− a(8の字またはEの各水平および垂直枝の幅)=20mm。
− b(8の字またはEの各水平枝の間の間隔)=50mm。
− c(8の字またはEの各水平枝の長さ、ただし、この水平枝とそれが取り付けられている垂直枝との間の共通部分を除く)=60mm。
− 板を切削し、集合組織焼き鈍しの後に堆積する、無機充てん剤がある、またはない場合の、ワニス、もしくは有機樹脂の堆積。
− または、板の表面上に酸化層を形成する、集合組織焼き鈍しの後の板上の酸化焼き鈍し。
− または、液体および、たとえば、マグネシアミルク(水+膠+直径数μmからのMgO粒子の微粉末)などの添加剤中の酸化物粒子(アルミナ、マグネシア、石灰...)の懸濁液の計量されたダスティングまたは堆積。
− または、電気的絶縁を形成することができ、高焼き鈍し温度(典型的には900〜1000℃)に耐える層のFeNi合金細長片上の堆積、たとえば、すでに組み立てられているトランスコアの高温焼き鈍しの後にわずかに粘着性のあるMgOを形成する、Mgメトキシドなどの、いくつかの有機金属化合物の堆積。粒子は板の間に粘着したままであり、板の間のキャリブレートされたエアギャップを保証する。Table 2(表2)の例では、板の両面は2μmのMgメトキシドでコーティングされた。
− EまたはCの脚に平行な、圧延方向DLに対応する、X軸。
− EまたはCの背およびIの主方向に平行であり、DLに垂直な方向DTに対応する、Y軸。
− E、I、またはCで切削された板の平面に対して法線方向であり、XおよびY軸との直交参照を定義する、Z軸。
− 各々厚さδ1のシム83によって分離されている3つのI板のスタック82および各々これもまた厚さδ1のシム85によって分離されている3つのE板のスタック84を備え、これら2つのスタック82、84は互いに向かい合い、厚さεのシム86によって分離されている第1の層81。
− 厚さδ1のシムによって分離されている3つのI板のスタック88およびこれもまた厚さδ1のシムによって分離されている3つのEリーフのスタック89を備え、これら2つのスタック88、89は互いに向かい合い、厚さεのシム90によって分離され、第2の層87は第1の層81に関してヘッドからテールに配置構成される第2の層87。
− 厚さδ1のシムによって分離されている3つのI板のスタック92およびこれもまた厚さδ1のシムによって分離されている3つのE板のスタック93を備え、これら2つのスタック92、93は互いに向かい合い、厚さεのシム94によって分離され、第3の層91は第2の層87に関してヘッドからテールに配置構成され、したがって第1の層81と同様に配向される第3の層91。
− 異なる層81、87、91の間の厚さδ2(場合によってはδ1と異なる)を有するエアギャップシム。
2 「平行」構成
3〜8 側枝
9、10 背
13〜16 外側側枝
17、18 背
19、20 内側側枝
21 三相トランスコア
22 背
23、24、25 枝
26 E+Iコア
27 E
28 サブコア
29、30、31 枝
32 コア
33、34 サブコア
35、36、37、38 枝
39、40 背
41 コア
42、43 セット
44、45、46、47 C字形のサブコア
49 トランスコア
50、51 外側側枝
52 内側側枝
53 スタックE
53’ スタックE
54、55、56 巻き線
57 Iスタック
57’ スタックI
58 背
59 コア
60、61 スタック
62、63、64、65 外側側枝
66、67 内側側枝
68、69 背
70、71 I字形の平らな個片
70 E板
72 非磁性絶縁材料
73 非磁性絶縁体
74、75 矢印
76 E板
77 I板
78 非磁性絶縁材料
79 絶縁体
80 コア
81 第1の層
82 スタック
83 シム
84 スタック
85 シム
86 シム
87 第2の層
88、89 スタック
90 シム
91 第3の層
92 スタック
93 スタック
94 シム
Claims (19)
- カットアンドスタックタイプの電気トランスコア(49、59)であって、これは、各々第1の厚さ(ep1)を有する、2つのスタック(53、57、60、61)またはスタックのグループ(70、71、82、84、88、89、92、93)を備え、前記スタック(53、57、60、61、70、71、82、84、88、89、92、93)は、各々、単一の平らな部分または互いに絶縁されたいくつかの同一の平らな部分からなり、その主切断方向は直線的であり、互いに平行であるか、もしくは垂直であり、前記スタック(53、57、60、61)またはスタックのグループ(70、71、82、84、88、89、92、93)は、互いに向き合い、それらの間に10mmの最大値で少なくとも1つの残留またはキャリブレートされたエアギャップ(ε)を有し、前記平らな部分は、Ni=30〜80%、好ましくはNi=40〜60%、および最大でも10%、好ましくは最大でも2%の合金元素および調製の結果入る不純物を含み、残り部分は鉄である、少なくとも1つのオーステナイトFeNi合金であり、前記合金は、鋭い立方体組織{100}<001>を有し、結晶粒子の少なくとも80%、好ましくは前記結晶粒子の少なくとも95%は理想方位{100}<001>に関して最大でも20°に等しい角度(ω)だけ逸れ、前記平らな個片の2つの主要切削方向は圧延方向(DL)または前記圧延方向(DL)に垂直な横断方向(DT)のいずれかに実質的に平行であり、結晶面(100)は圧延平面から最大でも20°、好ましくは最大でも10°、より好ましくは最大でも5°だけ逸れ、軸[001]または[010]およびそれぞれ前記圧延方向(DL)または前記横断方向(DT)は最大でも20°に等しい、好ましくは最大でも10°に等しい、より好ましくは5°以下の角度(α)から逸れ、前記平らな部分は400Hzで20W/kg未満、好ましくは15W/kg未満、より好ましくは10W/kg未満の1Tの最大誘導に対する磁気コアの誘導正弦波の磁気損失を有し、1.2T(λs 1.2T)の最大誘導に対する見掛けの磁歪は測定が細長矩形試料上で実行されたときに、5ppm未満、好ましくは3ppm未満、好ましくは1ppmであり、磁場は前記試料の長い側の方向で印加され、この方向は積層方向(DL)に平行であり、1.2T(λs 1.2T)の最大誘導に対する前記見掛けの磁歪は、前記測定が細長矩形試料上で行われたときに、5ppm未満、好ましくは3ppm未満、好ましくは1ppm未満であり、前記磁場は前記試料の前記長い側の方向で印加され、この方向は前記圧延方向(DL)に垂直な前記横断方向(DT)に平行であり、前記圧延平面内に置かれ、1.2T(λs 1.2T)の最大誘導に対する前記見掛けの磁歪は、前記測定が細長矩形試料上で行われたときに、10ppm未満、好ましくは8ppm未満、好ましくは6ppm未満であり、前記磁場は前記試料の前記長い方向で印加され、この方向は前記圧延方向(DL)および前記横断方向(DT)の45°の中間方向に平行である、ことを特徴とするカットアンドスタックタイプの電気トランスコア(49、59)。
- 前記スタック(53、57、60、61)は、各々C字形、E字形、またはI字形であることを特徴とする請求項1に記載のトランスコア。
- これは、互いに向かい合う2つのE字形サブコア(60、61)によって形成されることを特徴とする請求項2に記載のトランスコア。
- これは、ヘッドからテールに置かれるE字形の平らな部分のスタック(21)によって形成され、前記E字形の平らな部分の外側枝(23、24、25)の間の空き領域は前記E字形の平らな部分のと同じ組成および組織のI字形の平らな部分(70、71)で埋められ、エアギャップ(ε)は前記E字形の平らな部分と前記I字形の平らな部分(70、71)との間に存在することを特徴とする請求項2に記載のトランスコア。
- これは、互いに向かい合うE字形サブコア(53)とI字形サブコア(57)とによって形成されることを特徴とする請求項2に記載のトランスコア。
- これは、互いに向かい合う2つのC字形サブコア(33、34)によって形成されることを特徴とする請求項2に記載のトランスコア。
- これは、互いに向かい合う2つのC字形サブコア(42、43)の2つの隣接するセットによって形成されることを特徴とする請求項2に記載のトランスコア。
- これは、スタックの一連の層によって形成され、2つの連続する層はヘッドからテールに置かれ、エアギャップ(δ2)で分離されることを特徴とする請求項1または2に記載のトランスコア。
- 前記スタックのうちの少なくとも1つはエアギャップ(δ1)によって各々分離される同一の形状のいくつかの平らな部分からなることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載のトランスコア。
- 前記合金元素は、Cr、Si、Al、Zr、Mo、W、V、Nb、Cu、Mnのうちの少なくとも1つのうちから選択されることを特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載のトランスコア。
- 切削された前記平らな部分は、対称性を有することを特徴とする請求項1から10のいずれか一項に記載のトランスコア。
- 前記部分の結晶粒径は、200μm以下であることを特徴とする請求項1から11のいずれか一項に記載のトランスコア。
- これは、第1の厚さ(ep1)を有し、それらの上に重ね合わされている前記スタックと同じ形状を有する、第2の厚さ(ep2)を有する、平らな部分の第2のスタックも備え、前記第2のスタックの前記平らな部分は2T以上の飽和磁化(Js)を有する少なくとも1つの材料のものであり、前記第2のスタックは前記コアの体積の50%未満であることを特徴とする請求項1から12のいずれか一項に記載のトランスコア(49、53)。
- 前記第2のスタックの前記平らな部分は、FeCo合金、FeCo(V、Ta、Cr、Si、X)合金から選択された少なくとも1つの材料から作られ、Xは、1つまたは複数のMo、Mn、Nb、Si、Al、FeCoSi合金、軟鉄、鋼鉄、5〜22%のCrおよび合計0から10%のMo、Mn、Nb、Si、Al、V、非配向FeSiAl電炉鋼を含有するフェライトステンレス鋼から選択されることを特徴とする請求項13に記載のトランスコア(49、53)。
- 互いに向かい合う2つのスタックまたはスタックのグループの間の前記エアギャップ(ε)は、第1の厚さ(ep1)を有する第1のスタックの間および第2の厚さ(ep2)を有する前記第2のスタックの間で異なる幅を有することを特徴とする請求項13または14に記載のトランスコア(49、53)。
- 前記エアギャップ(ε)は第1の厚さ(ep1)を有する前記スタックの間で2から1500μmの間の幅(ε1)、および第2の厚さ(ep2)を有する前記スタックの間で2から3000μmの間の幅(ε2)を有することを特徴とする請求項15に記載のトランスコア(49、53)。
- カットアンドスタックタイプの磁気コアを備える単相または三相電気トランスであって、前記磁気コアは、請求項1から16のいずれか一項に記載のタイプであることを特徴とする単相または三相電気トランス。
- これは、航空機に搭載することを意図されているトランスであることを特徴とする請求項17に記載のトランス。
- これは、航空機のコックピット内に置かれることを意図されているトランスであることを特徴とする請求項18に記載のトランス。
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