KR101748206B1 - 변압기 코일 어셈블리 - Google Patents

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Abstract

진공 캐스트 또는 "솔리드" 변압기 코일 어셈블리 및 그 제조 방법이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 솔리드 변압기 코일 어셈블리는 유전체 기판, 기판 주위에 제공되는 코일 권선, 및 기판과 코일 권선을 캡슐화하는 에폭시 화합물을 포함한다. 기판에는 캡슐화를 위해 이용되는 에폭시 화합물과 동일 에폭시 재료를 포함하는 상승한 "버튼"이 제공된다. 버튼은 코일과 유전체 기판 간의 일정 거리를 유지한다. 버튼은, 권선을 지지하고, 캡슐화 에폭시가 그 주위로 흘러서 공기를 인트랩하거나 보이드를 생성함 없이 전체 몰드를 플러딩하는 것을 허용하도록 배치된다.

Description

변압기 코일 어셈블리{TRANSFORMER COIL ASSEMBLY}
본 발명은 코일 내부 및 주위로 유전체 화합물의 흐름을 용이하게 하도록 인-플레이스(in-place) 몰딩된 집적형 스탠드-오프를 갖는 유전체 기판을 포함한 변압기 코일 어셈블리에 관한 것이다.
3가지 기본 타입의 전력 변압기가 있다: 개방 환기 건조 또는 "오픈 와운드" 타입, 진공 캐스트 또는 진공 캡슐화된 "솔리드 캐스트" 타입 및 "오일 충전" 타입. "오픈 와운드" 변압기는 가장 오래된 제품으로서, 통상 층권(layer windings), 또는 콤(comb) 형태의 스텝/프리시전 와인딩으로 이루어진다. 그 다음에, 완성된 코일 또는 때때로 전체 유닛을 바니시에 담그고, "딥-앤-베이크" 사이클마다 환경 및 기계 보호 재료의 코팅을 첨가한다. 이들 유닛은, 통상 2개의 석유 기반 컴포넌트(필름 절연 자석 와이어 및 폴리에스테르 와인딩 콤)를 포함하고 그 각각의 제조 프로세스 동안에 제3 컴포넌트(바니시)를 이용하기 때문에 가장 오염을 일으키는 것이다. 또한, 필름 절연 자석 와이어는 솔벤트 기반 재료를 원형 또는 모양을 갖춘 도체에 적용하여 제조된다. 솔벤트 또는 휘발성 유기 화합물은 폴리머가 경화될 때에 대기로 발산되거나 방출된다. 또한, 폴리에스테르 와인딩 콤은 석유 기반이고, 통상 인-하우스 머시닝되므로, 먼지나 공기 오염을 일으킨다. 또한, 최종 딥-앤-베이크 프로세스는 약 50%의 솔벤트(VOC's 또는 HAPs)를 유닛들이 경화될 때에 대기로 방출한다.
진공 캐스트 또는 "솔리드" 캐스트 변압기는 오픈 와운드 변압기보다 뛰어나다. 통상, 코일은 어떤 필름 절연 자석 와이어도 이용함 없이 구리로 이루어지고, 와인딩 콤을 필요로 하지 않는다. 최종 캡슐화는 에폭시 재료를 포함할 수 있으므로, VOC's를 방출하지 않는다. 이들 변압기는 캐스팅 및 도체 와인딩 주위에 수지 컴포지션을 열경화하여 코일을 덮는 수지체를 형성함으로써 제조된다. 수지체는 도체 와인딩에 대한 구조적 강화뿐만 아니라 유전체 특성에도 기여한다. 수지는 충격 보호를 제공하고, 코일에서 열이 균일하게 방산되는 것을 돕는다.
통상, "오일 충전" 변압기는 저온 종이 기반 제품을 덕팅으로서 이용하여, 도체 사이의 물리적 공간을 제공하고, 절연 유체에 대한 도관을 제공한다. 통상, 덕팅 재료는 보조 접착제를 이용하여 프레스보드 또는 유사한 재료에 부착된다. 유전체는 전체 유닛을 전기 절연 유체, 석유 또는 비석유 기반 오일로 플러딩함으로서 달성된다.
진공 캐스트 또는 "솔리드" 변압기 코일 어셈블리 및 그 제조 방법이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 솔리드 변압기 코일 어셈블리는 유전체 기판, 기판 주위에 제공되는 코일 권선, 및 기판과 코일 권선을 캡슐화하는 에폭시 화합물을 포함한다. 기판에는 캡슐화에 이용된 에폭시 화합물과 동일한 에폭시 재료를 포함하는 상승한 "버튼"이 제공된다. 버튼은 코일과 유전체 기판 간에 일정한 거리를 유지한다. 버튼은, 권선을 지지하고, 캡슐화 에폭시가 그 주위로 흘러서 공기를 인트랩하거나 보이드를 생성함 없이 전체 몰드를 플러딩하는 것을 허용하도록 배치된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 버튼은, 변압기가 단일 동종 유닛으로서 제조되도록 유전체 또는 기계 기판 상에 몰딩된다. 버튼은, 예를 들어, 에폭시를 기판에 액체 형태로 적용하는 것에 의해, 그리고, 에폭시 버튼을 기판 상에 인 플레이스 경화시키는 것에 의해 제공될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 유사한 기술이 종이 또는 유사한 재료로 이루어진 기판 상에 보조 접착제를 이용함 없이 덕팅을 몰딩하는데 이용될 수 있다. 기판은 종이, 폴리에스테르, 폴리에스테르 필름, Nomex®와 같은 아라미드 종이, 셀룰로오스, Kraft 종이, 유기 및 무기 종이, DMD와 같은 라미네이트류 및 직물 및 비직물 재료를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 이와 같이, 그러한 덕팅 및 기판의 조합은 동종 유닛으로서 제공된다. 그 다음에, 종이 재료 또는 상기 열거된 기타 유사 재료에 의해 분리된 코일의 층은 기판 주위에 감길 수 있다. 그 다음에, 전체 유닛은 전기 절연 유체, 석유 또는 비석유 기반 오일로 플러딩된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 동종 솔리드 스테이트 진공 캐스트 또는 솔리드 캐스트 변압기 코일 어셈블리를 형성하는 2-스테이지 방법이 제공된다. 변압기 코일을 캡슐화하는데 이용되는 동일 에폭시로 이루어진 상승한 "버튼"은 유전체 또는 기계 기판의 일 표면에 인 시추로 몰딩된다. 그 다음에, 기판을 절단하고, 롤링하여 외부 또는 내부 표면 상에 "버튼"을 갖는 실린더형 보빈을 형성한다. 도체가 보빈 주위로 감기는 경우에, "버튼"은 도체와 유전체 기판 간에 일정한 거리를 유지한다. 보빈은 몰드에 배치되고, 에폭시가 주입되거나 부어진다. 버튼은, 권선을 지지하고, 캡슐화 에폭시가 그 주위로 흘러서 공기를 인트랩하거나 보이드를 생성함 없이 전체 몰드를 플러딩하는 것을 허용하도록 배치된다.
진공 캐스트 또는 "솔리드 캐스트" 변압기 내의 에폭시가 코일과 유전체 기판을 완전히 캡슐화하는 경우에, 동종 에폭시의 솔리드 모노-블록을 형성한다. 변압기 코일은 몇몇 이들 재료의 층을 포함할 수 있고, 즉, 코일 권선과 에폭시 수지의 추가 층뿐만 아니라 유전체 기판의 추가 층이 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 에폭시 버튼은 캡슐화 전에 유전체 기판에 몰딩되어 기판과 권선 간의 일정 거리를 보장한다. 버튼은 변압기 코일 어셈블리를 캡슐화하는데 이용되는 동일 또는 유사 에폭시 재료로 실질적으로 이루어진다. 버튼은, 캡슐화 전에 권선을 지지하는 방식으로 유전체 기판 상에 몰딩된다. 버튼은 에폭시를 갖는 코일의 공기 없는 캡슐화를 용이하게 하는 크기 및 형상을 갖는다.
진공 또는 솔리드 캐스트 변압기의 경우에, 본 발명의 일 실시예에 따른 유전체 기판은, 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 폴리아미드류(nylon), 폴리비닐 클로라이드(PVC), 플루오로폴리머류(PTFE) 등을 포함하는 유리 섬유 또는 전기 등급(electrical grade) 유리와 같은 임의의 유전체 재료일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 오일 충전 변압기를 위한 패브릭은, 종이, 폴리에스테르, 폴리에스테르 필름, Nomex®와 같은 아라미드 종이, 셀룰로오스, Kraft 종이, 유기 또는 무기 종이, DMD와 같은 라미네이트를 포함할 수 있다. 유전체 기판에 이용되는 재료는 유기 또는 무기일 수 있다. 또한, 그 재료는 직물 및 비직물일 수 있다. 유전체 기판은 그리드 형상 패턴으로 형성되거나, 솔리드 표면으로서 형성되거나, 평행한 연속 또는 비연속 로우로 형성된 섬유와 같은 재료로 이루어질 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 그러한 재료는 오일 충전 변압기뿐만 아니라 진공 캐스트 또는 솔리드 캐스트 변압기에도 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 버튼은 어떤 접착제도 이용함 없이 기판 상에 몰딩될 수 있다. 이는 접착제 화학 재료의 단기간 및 장기간 융화성뿐만 아니라 버튼과 기판 간의 접착제 재료의 파손에 관한 걱정을 없애준다.
또한, 에폭시로 이루어질 수 있는 인-플레이스 형성된 버튼은, 기판의 섬유에 스며들 수 있어서, 공기 인트랩을 제거한다. 버튼은, 코로나 방전으로 인한 변압기 고장의 가능성 및 보이드를 제거하는 캡슐화를 용이하게 하는 프로파일을 갖도록 설계될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 버튼이 인 플레이스 몰딩되므로, 여러 패턴으로 설계 및 형상화할 수 있어서 통상적이지 않은 변압기 구성에 적응될 수 있다.
도 1은 변압기 코일 어셈블리의 투시도이다.
도 2는 지지 구조체 및 버튼을 도시한다.
도 3은 도 1의 변압기 코일 어셈블리의 일 영역을 상세하게 도시한다.
도 4a는 지지 구조체, 버튼 및 도체를 도시한다.
도 4b는 도 4a의 버튼 패턴의 특징을 도시한다.
도 5a 내지 5d는 버튼의 다른 가능한 구성을 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 메시 스타일 유전체 기판 상에 몰딩된 버튼들의 예시적인 배열을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 상에 몰딩된 버튼들의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 보빈에 롤링된 기판의 투시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 보빈 구성의 상부도이다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 변압기 코일 어셈블리(100)의 투시도이다. 변압기 코일 어셈블리(100)는 제1 층(130) 및 제2 층(140)을 포함한다. 도 1의 변압기 코일 어셈블리(100)의 일 영역을 상세하게 나타내는 도 3을 또한 참조하면, 변압기 코일 어셈블리(100)의 제1 층(130)은 지지 구조체를 확립하는 수단(310)을 포함한다.
지지 구조체를 확립하는 수단(310)은 패브릭을 형성하도록 상호접속된 다수의 섬유들을 포함할 수 있다. 진공 또는 솔리드 스테이트 캐스트 변압기들을 위한 패브릭은 유리 섬유들을 포함할 수 있으며, 전기 그레이드 유리(electrical grade glass)를 포함할 수 있다. 이러한 패브릭은, 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 폴리아미드(나일론), 폴리비닐 클로라이드(PVC), 플루오로폴리머(PTFE) 등과 같이 변압기 캐스트 애플리케이션들에 적합한 것으로 본 기술분야에 공지되어 있는 다양한 섬유들 중 임의의 섬유를 포함할 수 있다. 오일 충전 변압기들을 위한 패브릭은, 종이, 폴리에스테르, 폴리에스테르 필름, Nomex®와 같은 아라미드 종이, 셀룰로오스, Kraft 종이, 유기 또는 무기 종이, 직포 또는 부직포, 및 DMD와 같은 라미네이트를 포함할 수 있다.
변압기 코일 어셈블리(100)의 제1 층(130)은 지지 구조체 수단(310)에 부착된 버튼들(330)을 또한 포함한다. 버튼들(330)은 다수의 버튼들을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 수지 또는 에폭시와 같이 패브릭보다 덜 압축성인 재료로 형성된다. 버튼들(330)은, 버튼들(330)을 지지 구조체 수단(310)에 부분적으로 임베딩함으로써 어떠한 접착제도 이용하지 않고 지지 구조체 수단(310)에 본딩될 수 있다. 이는, 예를 들어 액체 형태로 에폭시 재료를 지지 구조체(310)에 도포하며, 기판 상의 액체 에폭시를 경화하여 균질의 솔리드 스테이트 버튼을 제공함으로써 달성될 수 있다. 버튼들(330)은 거리(즉, 높이)(335)만큼 지지 구조체 수단(310)으로부터 돌출된다. 버튼들(330)이 지지 구조체 수단(310)의 하나의 표면에만 부착되는 것으로 도시되어 있지만, 버튼들(330)은 또한 지지 구조체 수단(310)의 반대 표면들에도 부착될 수 있다는 것을 인식하여야 한다.
제2 층(140)은, 제1 측(331)에 대향하는 각각의 버튼의 제2 측(332) 상의 버튼들(330) 중 적어도 하나의 버튼과 접촉하는 도전체 수단(145)을 포함한다. 도전체 수단(145)은, 변압기 코일 어셈블리(100)의 타입에 종속하여, 단일 변압기 코일 권선을 형성하도록 연속적으로 권취되는 단일 도전체일 수 있거나, 또는 다중 도전체일 수 있다. 도전체 수단(145)은 변압기 코일 어셈블리(100)의 외부의 다른 전기적 컴포넌트들에 의해 도전체 수단(145)에 액세스하기 위한 탭들(160)을 포함할 수 있다.
변압기 코일 어셈블리(100)는 도전체 수단(145), 버튼들(330) 및 지지 구조체 수단(310)을 커버하기 위한 유전체 수단을 포함한다. 유전체 수단은 변압기 코일 어셈블리(100)의 층들을 커버하는 수지체(110)일 수 있다. 유전체 수단이 수지체(110) 또는 단순히 수지(110)로서 이하 기술될 것이지만, 당업자라면, 변압기 캐스트에 이용하기에 적합한 다수의 유전체 재료가 이용될 수 있음을 인식할 것이다. 수지체의 두께는 변압기 코일 어셈블리 전체에 걸쳐 균일한 유전체 특성들을 제공하도록 균일해야 한다. 여기서, "균일한"이라는 용어는 일정 허용 오차를 가지면서 전체에 걸쳐 실질적으로 동일하다는 것을 의미한다. 유리한 특성들을 갖는 유전체는 높은 전압 하에서 브레이크다운에 저항성이 있고, 회로로부터 상당한 전력을 인출하지 않고, 물리적으로 안정적이며, 상당히 광범위한 온도 변화에 걸쳐 크게 변하지 않는 특성을 갖는다.
변압기 코일 어셈블리(100)는 선택적으로 버튼들(335) 및 지지 구조체 수단(315)을 갖는 제3 층(150)을 포함할 수 있다. 제3 층(150)은 제1 층과 동일한 재료로 이루어질 수 있지만, 이것은 필수적이지는 않다. 선택적인 제3 층(150)이 이용되는 경우, 수지체(110)와 같은 유전체 수단은 제1 층(130), 제2 층(140) 및 제3 층(150)을 커버할 수 있으며, 이는 전체 두께(160)를 제공한다.
지지 구조체를 확립하는 수단(310)은, 캐스팅 중에 또는 이용 중에 어셈블리가 높은 온도, 높은 습도, 수분 침투 등과 같은 외부 상태를 겪는 경우에, 또는 동작 중에 높은 코일 온도 또는 진동력과 같은 내부 인자들로 인해, 크랙이 전개되는 것을 방지하기 위해서 수지체(110)에 대해 강화 지지(reinforcing support)를 제공한다.
버튼들(330)은 거리(335)만큼 지지 구조체 수단(310)으로부터 돌출된다. 버튼들(330)의 돌출은 도전체 수단(145)과 지지 구조체 수단(310) 사이에 공간(320)을 생성하며, 여기서 수지(110)가 캐스팅 프로세스 중에 보다 용이하게 흐를 수 있다. 즉, 버튼들 없이, 수지는 지지 구조체로 "위킹(wick)"되어야 할 것인데, 이는 부가적인 시간이 걸리고, 수지(110)의 고르지 않은 확산을 생성하며, 코로나 이슈를 개시할 수 있는 다수의 기판에서의 보이드 또는 공기를 인트랩할 수 있다. 고르지 않은 확산은 균일한 유전체 특성들을 갖지 않는 수지체(110)를 생성한다. 버튼들(330)은 예를 들어 지지 구조체(310)만을 이용하는 것보다 더 균일한 유전체 특성들을 갖는 보다 고른 수지체(110)를 제공한다.
또한, 버튼들(330)의 높이(335)는 패브릭과 같이 보다 적은 지지 구조체 수단(310)을 이용하여 제1 층(130)의 요구되는 전체 두께(120)를 제공하도록 선택될 수 있다. 즉, 버튼들(330) 없이, 제1 층(130)의 동일한 두께(120) 및 그에 따른 동일한 유전체 특성들을 달성하기 위해서, 패브릭의 많은 층들이 통상적으로 요구될 것이다. 패브릭의 층들은 전술한 바와 같이 수지(110)의 고르지 않은 확산을 야기시킬 뿐만 아니라, 도전체 수단(145)이 패브릭 층들 위에 도포됨(예를 들어, 권취됨)에 따라 도전체 수단(145)에 의한 압축을 겪을 것이다. 압축은 통상적으로 고르지 않으며, 그 결과 제1 층의 두께가 균일하지 않게 되어, 균일하지 않은 유전체 특성들을 야기시킨다. 오일 충전 변압기들은 또한 그들의 종이/판지 구성에서 이러한 제한을 경험한다. 그러므로, 버튼들(330)은 바람직하게는 지지 구조체 수단(310)보다 덜 압축성인데, 즉 힘이 가해지는 경우에 보다 적은 부피의 변화를 겪는다. 예를 들어, 에폭시 버튼은 전기 그레이드 유리의 층들보다 덜 압축성이다.
도 2는 버튼들(230)을 갖는 지지 구조체(210)를 도시한다. 지지 구조체(210)는 패브릭을 형성하도록 상호접속된 복수의 섬유들(220)을 포함한다. 그리드형 패턴이 예시되어 있지만, 임의의 패턴이 이용될 수 있다. 다수의 버튼들(230)은 패브릭(210)에 부착되며, 패브릭(210)의 표면으로부터 돌출된다.
버튼들(230)은 복수의 행(240A, 240B)으로 배열될 수 있다. 행들(240A, 240B)은 도시된 바와 같이 세그먼트화될 수 있다. 도 2는 이용될 수 있는 다수의 패턴들 중 하나의 패턴으로 배열된 버튼들(230)을 도시한다. 도 5a 내지 도 5d는 이용될 수 있는 버튼들의 다른 가능한 패턴들을 도시한다.
도 4a는 지지 구조체, 버튼들 및 도전체를 도시한다. 버튼들(230)은 복수의 행(240A, 240B)으로 배열되는 것으로 도시되어 있다. 도전체(430)는 제1 단부(410)와 제2 단부(430)를 가지며, 세그먼트 단부들(420A 및 420B)이 접속되도록, 즉 동일한 포인트를 나타내도록 연속적이다. 버튼들(230)은, 도전체(430)가 버튼들(230)에만 접촉하며 적어도 2개의 행마다 버튼(230)에 접촉하도록 일정 패턴으로 배열되는 것으로 도시되어 있다. 이 패턴은 2개의 행마다 도전체(430)에 대해 지지를 제공하며, 필요한 경우 좁은 폭의 도전체(430)에 대하여 구성될 수 있다.
도 4b는 도 4a의 버튼 패턴의 이러한 특징을 도시한다. 행(240A)의 240B 상으로의 중첩은 세그먼트화되지 않은 버튼들의 행을 제공한다. 여기서, "세그먼트화되지 않은"이라는 용어는, 인접 버튼들의 연속적인 행과 오버랩 버튼들의 행 모두를 포함하는 것을 의미한다. 이 특징은 도 4a의 패턴을 정의하는데 도움이 된다. 마찬가지로, 도 5a의 패턴에서 알 수 있는 바와 같이, 3개의 행의 서로 상으로의 중첩은 세그먼트화되지 않은 버튼들의 행을 제공한다. 도 5b에 있어서, 4개의 행의 서로 상으로의 중첩은 세그먼트화되지 않은 버튼들의 행을 제공한다. 도 5a 및 도 5b에 있어서, 각각의 패턴은 3개의 행마다 그리고 4개의 행마다 도전체(430)에 대해 지지를 제공한다. 이는 임의의 수의 행으로 확장될 수 있다. 또한, 오일 충전 변압기에 구현된 보다 좁은 폭을 갖는 도전체(430)에 대하여, 버튼은 오프셋될 필요가 없다. 또한, 오일 충전 변압기에서의 보다 넓은 도전체(410)에 대하여, 지지체는 연속적일 수 있다.
도 5c에서 알 수 있는 바와 같이, 로우들은[아래에 설명되는 바와 같이 바람직하더라도] 세그먼트화될 필요가 없다. 또한, 도 5d에서 알 수 있는 바와 같이, 버튼은 다양한 크기 및 패턴을 가질 수 있고, 로우 형태일 필요는 없다. 버튼 패컨은 필요에 따라 완전히 랜덤일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 버튼은 기판의 보디와 일체로 몰딩된다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 솔리드 스테이트 변압기 코일 어셈블리는 유전체 기판, 기판 주위에 제공되는 코일 권선 및 기판과 코일 권선을 캡슐화하는 에폭시 화합물을 포함한다. 다른 방법으로는, "오일 충전" 변압기 코일 어셈블리는, 종이 절연체 층을 포함한 코일을 기판 주위에 감은 후에, 유체 내에 서스펜드(suspend)될 수 있다.
기판에는 캡슐화에 이용되는 에폭시 화합물과 동일한 에폭시 재료를 포함하는 상승한 버튼이 제공된다. 버튼은 유전체 기판 상에 몰딩되고, 코일과 유전체 기판 간의 일정 거리를 유지한다. 버튼은, 권선을 지지하고, 캡슐화 에폭시가 그 주위로 흘러서 공기를 인트랩하거나 보이드를 생성함 없이 전체 몰드를 플러딩하는 것을 허용하도록 배치된다. 본 발명의 일 실시예에서, 버튼은, 코로나 방전으로 인한 변압기 고장의 가능성 및 보이드를 제거하는 캡슐화를 용이하게 하는 프로파일을 갖도록 설계될 수 있다. 또한, 버튼은, 여러 패턴으로 설계 및 형상화할 수 있어서 통상적이지 않은 변압기 구성에 적응될 수 있다.
버튼은, 오일 충전 변압기뿐만 아니라 진공 또는 솔리드 캐스트에서 이용되는 여러 타입의 기판에 본딩될 수 있고, 그 기판은, e-glass, 종이, 폴리에스테르, 폴리에스테르 필름, Nomex®와 같은 아라미드 재료, 셀룰로오스, Kraft 종이, DMD와 같은 라미네이트를 포함할 수 있다. 유전체 기판에 이용되는 재료는 유기 또는 무기일 수 있다. 또한, 그 재료는 직물 및 비직물일 수 있다. 유전체 기판은 그리드 형상 패턴으로 형성되거나, 솔리드 표면으로서 형성되거나, 평행한 연속 또는 비연속 로우로 형성된 섬유와 같은 재료일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 버튼은 어떤 접착제 재료도 이용함 없이 기판 상에 본딩될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 메시 스타일 유전체 기판 상에 몰딩된 버튼의 예시적인 배열을 도시한다. 도 6에서, 메시 스타일 유전체 기판(1)에는 그 위에 몰딩된 피라미드 형상의 에폭시 버튼(2)이 제공된다. 버튼은, 기판을 실린더형 보빈(6) 안으로 롤링하고 그 주위에 도체(4)를 감을 때에, 버튼에 의해 지지되는 기판 위의 와이어 브리지가 필요한 갭 공간(5)을 생성하도록 하는 패턴으로 구성될 수 있다.
갭 공간의 폭은 라인 3을 따른 도 7의 단면도에서 볼 수 있는 바와 같은 버튼의 높이에 의해 결정된다. 버튼은, 캡슐화 프로세스 동안에 에폭시가 상부 또는 하부에서 제공되는지 여부에 관계없이 그 주위를 쉽게 흐를 수 있도록 엇물린다(staggered). 캡슐화 에폭시를 이용하여 버튼을 몰딩하는 경우에, 전체 수지체는, 캐스트에 의해 수지체 전체에서 열 교환을 일정하게 만드는 경우에 동종이다. 동일 에폭시를 버튼의 캡슐화 및 몰딩에 이용하는 경우에, 유사하지 않은 열 팽창 계수로 인한 응력선이 존재하지 않는다. 동일 에폭시를 버튼의 캡슐화 및 몰딩에 이용하는 경우에, 캡슐화 수지와 버튼 간의 완전한 접착으로 인해 응력 결함 또는 전단(shear) 라인이 존재하지 않는다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 보빈 안으로 롤링된 기판의 투시도를 도시한다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 보빈 구성의 상부 도면을 도시한다. 에폭시가 코일과 유전체 기판을 완전히 캡슐화하는 경우에, 동종 에폭시의 솔리드 모노-블록을 형성한다. 변압기 코일은 몇몇 이들 재료의 층을 포함할 수 있고, 즉, 코일 권선과 에폭시 수지의 추가 층뿐만 아니라 유전체 기판의 추가 층이 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 에폭시 버튼은 캡슐화 전에 유전체 기판에 몰딩되어 기판과 권선 간의 일정한 거리를 보장하게 해준다. 버튼은 변압기 코일 어셈블리를 캡슐화하는데 이용되는 동일 또는 유사 에폭시 재료로 실질적으로 이루어진다. 버튼은 캡슐화 전에 권선을 지지하도록 하는 방식으로 유전체 기판 상에 몰딩된다. 버튼은 에폭시를 갖는 코일의 공기가 없는 캡슐화를 용이하게 하는 크기 및 형상을 갖는다.

Claims (4)

  1. 변압기 코일 어셈블리로서,
    에폭시 재료를 포함한 복수의 버튼 및 패브릭(fabric)을 형성하도록 상호접속된 복수의 섬유를 갖는 기판 - 버튼 각각은 상기 패브릭에 대한 상기 버튼의 제1 측에 몰딩되고, 상기 패브릭의 제1 표면으로부터 돌출함 - ;
    상기 기판은 상기 제1 표면이 외측면이 되는 실린더형 보빈에 롤링되고,
    상기 보빈의 주위에 권취되고, 상기 제1 표면에 대향하는 버튼 각각의 제2 측에 상기 복수의 버튼 중 적어도 하나의 버튼과 접촉하여 상기 기판과의 사이에 갭 공간을 형성하는 복수의 와이어; 및
    상기 버튼의 에폭시 재료와 실질적으로 유사한 에폭시를 포함하는 수지체 - 상기 수지체는 상기 기판과 상기 와이어를 덮음 -
    를 포함하는 변압기 코일 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기판은 e-glass, 종이, 폴리에스테르, 폴리에스테르 필름, 아라미드 종이, 셀룰로오스, Kraft 종이, 유기 또는 무기 종이, 직물 패브릭, 비직물 패브릭, 또는 라미네이트류 중 적어도 하나를 포함하는 유전체 재료를 포함하는 변압기 코일 어셈블리.
  3. 제1항에 있어서, 상기 기판은 종이, 아라미드 종이, 셀룰로오스, Kraft 종이, 유기 종이 및 무기 종이 중 적어도 하나를 포함하는 유전체 재료를 포함하는 변압기 코일 어셈블리.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 직물 패브릭, 비직물 패브릭 및 라미네이트류 중 적어도 하나를 포함하는 유전체 재료를 포함하는 변압기 코일 어셈블리.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2748363A1 (en) * 2011-08-26 2014-07-02 E. I. Du Pont de Nemours and Company Insulating material comprising nonwoven webs
US9028727B2 (en) 2011-09-23 2015-05-12 E I Du Pont De Nemours And Company Dielectric fluids comprising polyol esters
MX2022006963A (es) 2019-12-10 2022-07-12 Novozymes As Microorganismo para fermentacion de pentosa mejorada.
BR112023025624A2 (pt) 2021-06-07 2024-02-27 Novozymes As Célula de levedura recombinante, célula hospedeira recombinante, composição, cocultura, métodos de produção de um derivado de uma célula hospedeira recombinante e de produção de um produto de fermentação, e, uso de uma célula hospedeira recombinante

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050275496A1 (en) 2004-06-01 2005-12-15 Abb Technology Ag Transformer coil assembly

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4275109A (en) * 1979-08-20 1981-06-23 General Electric Company Sheet-like insulation
JPS5679418A (en) 1979-11-30 1981-06-30 Aichi Electric Mfg Co Ltd Manufacture of mold coil
JPS5752107A (en) 1980-09-16 1982-03-27 Toshiba Corp Resin-immersed molded coil
US4944975A (en) * 1988-10-03 1990-07-31 E. I. Du Pont De Nemours And Company Composite coil forms for electrical systems
US6025261A (en) * 1998-04-29 2000-02-15 Micron Technology, Inc. Method for making high-Q inductive elements
WO2002032198A2 (en) * 2000-10-10 2002-04-18 Primarion, Inc. Microelectronic magnetic structure, device including the structure, and methods of forming the structure and device
US6624734B2 (en) * 2001-09-21 2003-09-23 Abb Technology Ag DC voltage/current heating/gelling/curing of resin encapsulated distribution transformer coils
US7023312B1 (en) 2001-12-21 2006-04-04 Abb Technology Ag Integrated cooling duct for resin-encapsulated distribution transformer coils
US20060220773A1 (en) * 2005-03-31 2006-10-05 Jun Su Spiral transformers and associated methods of operation
US7719397B2 (en) * 2006-07-27 2010-05-18 Abb Technology Ag Disc wound transformer with improved cooling and impulse voltage distribution
US7786839B2 (en) * 2008-12-28 2010-08-31 Pratt & Whitney Rocketdyne, Inc. Passive electrical components with inorganic dielectric coating layer

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050275496A1 (en) 2004-06-01 2005-12-15 Abb Technology Ag Transformer coil assembly
US20070220738A1 (en) * 2004-06-01 2007-09-27 Abb Technology Ag Method of forming a transformer coil

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