KR20140107681A - 마그네틱 유도 장치들을 위한 3상 마그네틱 코어 및 3상 마그네틱 코어 제조 방법 - Google Patents

마그네틱 유도 장치들을 위한 3상 마그네틱 코어 및 3상 마그네틱 코어 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20140107681A
KR20140107681A KR1020147022598A KR20147022598A KR20140107681A KR 20140107681 A KR20140107681 A KR 20140107681A KR 1020147022598 A KR1020147022598 A KR 1020147022598A KR 20147022598 A KR20147022598 A KR 20147022598A KR 20140107681 A KR20140107681 A KR 20140107681A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
frames
loops
magnetic core
magnetic
core
Prior art date
Application number
KR1020147022598A
Other languages
English (en)
Inventor
엘리에제르 아다르
유리 볼로틴스키
Original Assignee
유.티.티. 유니크 트랜스포머 테크놀로지스 엘티디
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 유.티.티. 유니크 트랜스포머 테크놀로지스 엘티디 filed Critical 유.티.티. 유니크 트랜스포머 테크놀로지스 엘티디
Publication of KR20140107681A publication Critical patent/KR20140107681A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24—Magnetic cores
    • H01F27/25—Magnetic cores made from strips or ribbons
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147—Alloys characterised by their composition
    • H01F1/153—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
    • H01F1/15333—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals containing nanocrystallites, e.g. obtained by annealing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F30/00—Fixed transformers not covered by group H01F19/00
    • H01F30/06—Fixed transformers not covered by group H01F19/00 characterised by the structure
    • H01F30/12—Two-phase, three-phase or polyphase transformers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/0206—Manufacturing of magnetic cores by mechanical means
    • H01F41/0213—Manufacturing of magnetic circuits made from strip(s) or ribbon(s)
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F3/00—Cores, Yokes, or armatures
    • H01F3/04—Cores, Yokes, or armatures made from strips or ribbons
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/0206—Manufacturing of magnetic cores by mechanical means
    • H01F41/0213—Manufacturing of magnetic circuits made from strip(s) or ribbon(s)
    • H01F41/022—Manufacturing of magnetic circuits made from strip(s) or ribbon(s) by winding the strips or ribbons around a coil
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/4902—Electromagnet, transformer or inductor
    • Y10T29/49071—Electromagnet, transformer or inductor by winding or coiling
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/4902—Electromagnet, transformer or inductor
    • Y10T29/49075—Electromagnet, transformer or inductor including permanent magnet or core

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Manufacturing Cores, Coils, And Magnets (AREA)
  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)

Abstract

마그네틱 유도 장치(예를 들어, 변압기들, 코일들, 초크들)를 위한 3상 마그네틱 코어, 및 마그네틱 유도 장치를 위한 3상 마그네틱 코어의 제조 방법이 개시된다. 마그네틱 코어는 일반적으로 프레임의 측부를 따라 확장된 계단식 구성을 가진 세 개의 일반적인 직사각형의 마그네틱 코어 프레임들로 구성된다. 프레임들은 삼각형 프리즘 구조를 형성하기 위해 배열되고, 그 결과 국지적으로 인접한 프레임들의 측부들은 3상 마그네틱 유도 장치의 코일들이 놓인 세 개의 코어 다리들을 형성하기 위해 균일하게 체결된다.

Description

마그네틱 유도 장치들을 위한 3상 마그네틱 코어 및 3상 마그네틱 코어 제조 방법 {THREE-PHASE MAGNETIC CORES FOR MAGNETIC INDUCTION DEVICES AND METHODS FOR MANUFACTURING THEM}
본 발명은 3상 마그네틱 유도 장치들, 3상 마그네틱 유도 장치에 사용되는 마그네틱 회로 코어들, 및 이들의 제조 방법에 관한 것이다.
마그네틱 유도 장치들(예를 들어, 전기 변압기들, 초크들 및 이와 같은 것들)은 상호 유도 효과에 기초하여 유도 결합된 권취 컨덕터들(wound connectors)(코일들) 사이에 전기 에너지를 전달하도록 설계된다. 예를 들어, 전기 변압기들에서, 상기 변압기의 코어로 유도 결합된 일차 와인딩(primary winding)에 공급되는 교류 전기 전류는 상기 변압기의 코어에 유도 결합된 이차 와인딩 내 기전력(EMF) 또는 전압을 유도하는 상기 코어 내의 자속(magnetic flux)을 생성한다.
일반적으로 3상 변압기는 마그네틱-코어 회로 및 상기 마그네틱-코어 회로에 유도 결합된 세 개의 코일 블록들을 포함한다. 상기 코일 블록들 각각은 일반적으로 일차 및 이차 와인딩들로 구성된다. 종래 기술에서는 대개 3상 전기 변압기들은 "E+1" 마그네틱 코어 구성(여기서, 코일들은 마그네틱 코어의 "E"-형상의 세 개의 다리들 위에 실장되고, 마그네틱 코어의 "E"-형상의 세 개의 다리들은 이후 코어의 "1"-형상의 요크(yoke)에 의해 닫혀짐)을 이용한다. 상기 "E+1" 마그네틱 코어 구성은 평면 코어 구조를 제공하고, 상기 평면 코어 구조는 몇몇 서로 연결된 마그네틱 코어 요크 및 평면에 기학학적으로 배열된 다리 요소들로 구성된다.
예를 들어, 미국 특허(US 6,668,444)에서는 비정질 금속 스트립으로 구성된 평평한 마그네틱 코어 구성을 갖는 3상 변압기를 개시한다. 이러한 평평한 마그네틱 코어 구성은 그 위에서 코일들을 레이싱(lacing)하기 위해 코어 다리들을 여는 것이 가능하도록 설계된 "계단식" 연결부위들을 이용하고, 그 후 상기 연결부위를 닫음으로써 상기 마그네틱 코어 회로를 닫을 수 있다. 그러나, 이러한 제조 기술은 자속 분포가 덜 효과적인 평평한 마그네틱-코어 구조를 제공하고, 마그네틱 회로 폐쇄의 복잡한 기술들을 요구하여, 실질적으로는 높은 무게의 마그네틱 코어들을 이끌어낸다. 특히, 평평한 변압기 구성들의 이러한 평평한 마그네틱-코어 구조들 내의 비대칭 자속 분포의 문제를 해결하는 것이 불가능하다.
평평한 3상 변압기 구성들에 대한 가능한 대안들은 삼각형 타입의 마그네틱-코어 마그네틱 시스템들이다. 예를 들어, 미국 특허(US 6,683,524)는 삼각형(델타) 구조를 가진 3상 변압기를 개시한다. 이 해법에서, 상기 변압기 코어는 세 개의 프레임들로 구성되고, 각각은 고정 폭의 마그네틱 재료의 스트립으로부터 권취된 몇 개의 링들을 포함한다. 상기 프레임들은 코어 내부에 조립되어 2 개의 삼각형 요크 구조들이 그들의 코너들 사이에서 연장하는 수직 다리들을 갖도록 형성되며, 상기 다리들은 다른 것에 대해 미끄러지거나, 오프셋되거나 또는 벌려지는 권취 링들로부터 형성된다. 이러한 구성은 다각형의 단면 형상을 가지는 변압기 다리들을 제공하지만, 제조하기가 매우 복잡하고, 그 구조적인 구성은 마그네틱 손실들을 증가시킨다.
미국 공개 특허(US 2010/0194515)는 오프셋 권취 기술을 사용하여 획득된 테이퍼 링들을 채용한 6각형의 다리들('헥사포머(hexaformer)'로도 알려진)을 구성하도록 조립되는 세 개의 프레임들로 구성된 삼각형 3상 변압기를 개시하고 있다. 이 공개 특허에서는 부분적으로 권취 비정질 리본과 부분적으로 전기적 스틸로부터 코어 프레임들을 제작하는 것을 제안하고 있으나, 이러한 재료들이 다른 두께, 다른 기계적 강도를 가지며 와인딩시 다른 활동 장력을 요구하기 때문에 이 기술은 상당히 어렵다. 그러므로, 이러한 프레임들의 구성은 마그네틱 시스템의 메인 파라미터들 중 하나인 높은 와인딩 밀도를 제공하지 않는다. 더욱이, 이러한 하이브리드 코어 프레임들의 사용은 비정질 재료들에 비해 전기 스틸 내에서 증가된 마그네틱 손실 때문에 부하 손실을 증가시킨다. 또한, 이 공개 특허는 코어 프레임들을 기계적으로 늘이는 것을 제안하는데, 이러한 제안은 요구되는 결과들이 프레임들 내에서 사용되는 전기 스틸의 부피에 의해 결정되기 때문에 매우 문제가 있다. 더욱이, 이러한 목적에 따르면 비정질 리본 및 전기 스틸의 동시 이동은 비정질 금속 리본을 파손하기 쉬우며, 결과적으로 무부하 전류를 증가시킬 것이다.
유럽 공개 특허(EP2,395,521)는 비정질 금속 리본으로 만들어진 삼각형 변압기 코어들의 제조를 위한 방법을 개시하고 있고, 마그네틱 코어의 다리들은 삼각형 구성 내에 배열되며, 코어 다리들의 단면은 원형 또는 다각형 형상을 가진다. 다리들의 요구된 단면 형상을 얻기 위해 코어 프레임들은 계속적으로 권취된 밴드의 레이어들로 구성되며, 이때 밴드들의 폭은 코어 다리의 각 레이어에 따라 레이저 커팅을 이용하여 조정된다. 그러나, 일반적으로 비정질 리본의 레이저 커팅시 형성되는 용융 재료는 커팅 에지를 따라 형성되는 리본 재료의 극명한 용융 드롭(stark molten drops)을 야기하며, 커팅 에지는 커팅 에지의 와인딩시 마그네틱 리본들의 레이어들 사이에 갭을 만든다. 또한, 극명한 용융 드롭은 마그네틱 시스템의 작동시 합선 발생에 대한 조건들을 생성할 수도 있다. 이러한 다양한 단면들을 갖는 마그네틱 코어의 제조 방법은 매우 복잡하고 발생 가능한 문제가 있음을 주의해야한다.
미국 특허(6,809,620)는 세 개의 프레임들로 조립된 삼각형 케이지 코어 구조를 가지는 3상 변압기들을 개시하고 있다. 세 개의 프레임들의 조립은 삼각형 요크를 형성하고, 삼각형 요크 구조의 코너들은 세 개의 다리로 연결되며, 여기서 코어 프레임들은 복수의 스트립들로 권취되고, 스트립 각각은 프레임들의 장사방형 단면을 획득하기 위해 인접한 스트립들로부터 오프셋된다. 마그네틱 코어는 마그네틱 재료의 스트립 또는 와이어로 만들어진 인터리브 링 구조(interleaved ring structure)로부터 만들어진다. 그러나, 이 미국 특허에서 상기 인터리브 링 구조는 매우 복잡한 생산기술, 특히 전력 변압기 제조를 위한 생산기술이 필요하다고 개시하고 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 마그네틱 유도 장치를 위한 3상 마그네틱 코어 및 3상 마그네틱 코어 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 3상 마그네틱 유도 장치에 대한 마그네틱 코어에 있어서, 상기 마그네틱 코어는 세 개의 마그네틱 코어 프레임들을 포함하고, 마그네틱 코어 프레임들 각각은 내부 표면들 및 외부 표면들을 가지며, 적어도 각 프레임의 내부 표면은 프레임의 측부들을 따라 연장된 계단식 구성을 가지고, 마그네틱 코어 프레임들은 상기 마그네틱 코어 내에 배열되고, 마그네틱 코어의 내부 표면들은 서로 대향하여 삼각형 프리즘 구조를 형성하고, 그 결과 각 프레임의 계단식 측부들은 국지적으로 인접한 프레임들의 계단식 측부들과 체결되어 장치의 코일들을 실장하기 위한 마그네틱 코어의 세 개의 마그네틱 코어 다리를 형성한다. 예를 들어, 프레임 내부 표면들의 계단식 구성은 프로스토-스텝드-피라미드(frusto-stepped-pyramid) 구조일 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 계단식 구성은 실질적으로 최고 30°각도를 갖고, 상기 프레임들은 서로에 대해 60°각도로 맞춰져 있다.
마그네틱 코어 프레임은 복수의 다층 루프들을 포함하고, 복수의 다층 루프 각각은 권취된 마그네틱 재료 리본(예컨대, 비정질 금속, 규소강, 나노 결정질 합금 또는 다른 적합한 재료)으로 만들어지며 계단식 구성의 특정 스텝과 관련이 있다. 예를 들어, 다른 실시예에서는 다층 루프들 각각은 미리 결정된 리본 폭을 갖는 마그네틱 재료 리본으로부터 만들어지고, 다층 루프들 중 적어도 몇 개는 리본 폭을 갖는 리본들로 만들어지며, 리본들은 리본들의 리본 폭들에 대해 다른 리본 위에 연속적으로 권취되어 계단식 구성을 형성한다. 선택적으로, 리본들 중 적어도 몇 개는 리본들 폭의 내림 차순으로 다른 리본 위에 권취된다. 이러한 방법으로, 마그네틱 코어 다리들은 다각형의 단면 형상을 가지도록 구성될 수 있다.
다른 실시예에 있어서 리본들 중 적어도 몇 개는 상기 리본들 폭의 오름 차순으로 다른 리본 위에 권취된다. 따라서, 프레임들은 리본 폭들의 오름 차순으로 다른 리본 위에 몇 개의 가장 안쪽의 다층 루프들을 와인딩, 그리고 리본 폭들의 내림 차순으로 다른 리본 위에 몇 개의 가장 바깥쪽의 다층 루프들을 와인딩하여 코어 다리들의 원형 단면 둘레(국지적으로 인접한 프레임들의 계단식 측부들을 체결하여 획득되는)를 획득하기 위해 제작될 수 있다.
다른 실시예에 있어서 다층 루프들은 미리 결정된 루프 폭과 미리 결정된 중심 개구부를 갖는 각각의 루프들과 다른 루프 폭을 가진 각각의 루프들을 제공하기 위해 같은 리본 폭을 가진 마그네틱 재료 리본들로부터 권취되고, 루프들 중 적어도 몇 개는 다른 루프 폭들을 가지며, 프레임을 공통 축을 가지고 루프들을 차례로 쌓아 구성되어 요구된 계단식 구성을 형성한다. 예를 들어, 계단식 구성은 다층 루프들 폭의 내림 차순으로 다른 다층 루프 위에 다층 루프들 중 적어도 몇 개가 공통 축으로 쌓여 획득될 수 있다.
다른 실시예에서, 루프들 중 적어도 몇 개에서 중심 루프 개구부의 기하학적 크기는 다르다. 그래서, 코어 다리들의 원형 단면 둘레는 다층 루프들 중 적어도 몇 개의 중심 개구부의 기하학적 크기에 대해 다층 루프들 중 적어도 몇 개의 폭들의 오름 차순으로 다른 다층 루프 위에 다층 루프들 중 적어도 몇 개를 공통 축으로 쌓고, 다층 루프들 중 적어도 몇 개는 중심 개구부의 기하학적 크기에 대해 다층 루프의 폭들의 내림 차순으로 쌓여있는 루프들 위 및 다른 다층 루프들 위에 공통 축으로 쌓아 획득(즉, 국지적으로 인접한 프레임들의 계단식 측부들을 체결한 후에)될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 3상 마그네틱 유도 장치는 세 개의 마그네틱 코어 프레임들을 포함하고, 세 개의 마그네틱 코어 프레임들 각각은 내부 표면들 및 외부 표면들을 갖고, 적어도 내부 표면들은 프레임의 측부를 따라 연장된 계단식 구성을 형성하도록 형성되어 있으며, 마그네틱 코어 프레임들은 마그네틱 코어 내에 배열되고 마그네틱 코어 프레임들의 내부 표면들은 서로 대향하여 삼각형 프리즘 구조를 형성하고, 그 결과 각 프레임의 계단식 측부들을 국지적으로 인접한 프레임들의 계단식 측부들과 체결되어 세 개의 코어 다리들을 형성하는 마그네틱 코어를 포함한다. 상기 3상 마그네틱 유도 장치는 코일 블록들 각각이 코어 다리들 중 하나에 실장되는 세 개의 코일 블록들을 더 포함한다.
적어도 하나의 마그네틱 코어 프레임들은 권취된 마그네틱 재료 리본(예컨대, 비정질 금속, 규소강, 또는 다른 적합한 재료)으로 만들어진 복수의 다층 루프들을 포함하고, 루프들 각각은 미리 결정된 리본 폭을 갖는 마그네틱 재료 리본으로 구성된다. 따라서, 계단식 구성은 리본 폭들에 대해 다른 것 위에 다층 루프들의 마그네틱 재료 리본을 연속적으로 와인딩하거나, 또는 루프 폭들에 대해 다른 것 위에 다층 루프들을 공통 축을 가지고 차례로 쌓아 획득될 수 있다. 이러한 방법으로 프레임들은 코어 다리들의 요구된 단면 형상을 제공하도록 디자인될 수 있다. 예를 들어, 다른 실시예에서 프레임들은 다각형의 단면 형상을 갖는 코어 다리들을 획득하도록 디자인될 수 있고, 또는 또 다른 실시예에서 원형 단면의 둘레(즉, 원형 경계/코어 다리의 가장 바깥쪽 경계)를 갖는 코얼 다리들을 획득하도록 디자인될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 3상 마그네틱 유도 장치는 세 개의 마그네틱 코어 프레임들을 포함하고, 마그네틱 코어 프레임들 각각은 내부 표면들 및 외부 표면들과 권취된 비정질 금속 리본으로 만들어진 복수의 다층 루프들을 가지며, 루프들은 루프들의 리본 폭들에 관해 다른 루프 위에 연속적으로 권취되거나 루프들의 루프 폭들에 관해 공통 축을 가지고 차례로 쌓여있어, 프레임의 측부들을 따라 연장된 계단식 구성을 형성하고, 마그네틱 코어 프레임들은 마그네틱 코어에 배열되고 마그네틱 코어 프레임들의 내부 표면들은 서로 대향하여 삼각형 프리즘 구조를 형성하여, 그 결과 각 프레임의 계단식 측부들은 국지적으로 인접한 프레임들의 계단식 측부들과 체결되어 세 개의 다리들을 형성하는 마그네틱 코어를 포함한다. 3상 마그네틱 유도 장치는 코일 블록들 각각이 코어 다리들 중 하나에 실장되는 세 개의 코일 블록들을 더 포함한다.
또 다른 실시예에 따르면, 3상 마그네틱 유도 장치를 위한 마그네틱 코어 구성 방법이 개시되며, 상기 방법은 복수의 다층 루프들, 프레임들의 측부들을 따라 연장되는 요구된 계단식 구성을 갖는 프레임, 미리 결정된 리본 폭을 갖는 마그네틱 재료 리본으로부터 권취되는 각각의 루프들을 포함하는 세 개의 마그네틱 코어 프레임들을 준비하는 단계, 국지적으로 인접한 프레임들의 계단식 측부들을 체결하여 삼각형 프리즘 구조를 형성하기 위해 프레임들을 위치시켜 마그네틱 코어를 구성하는 단계를 포함한다. 이러한 방법으로, 국지적으로 인접한 프레임들의 체결된 계단식 측부들은 상기 3상 마그네틱 유도 장치의 코일들에 단단히 싸여있도록 구성된 세 개의 마그네틱 코어 다리들을 형성한다. 하나 이상(또는 모든)의 프레임들은 상기 리본들의 리본 폭들에 관해 다른 리본 위에 복수의 마그네틱 재료 리본들을 연속적으로 와인딩하여 준비될 수 있다. 다른 방법으로, 프레임들은 마그네틱 재료 리본들로부터 복수의 다층 루프들을 각각 와인딩하여 준비될 수 있으며, 루프들 중 적어도 몇 개는 다른 루프 폭들을 가져, 루프들의 루프 폭들에 대해 다른 루프 위에 다층 루프들이 공통 축을 가지게 쌓는다. 이러한 프레임 준비 기술들은 프레임들의 측부들을 따라 연장되는 요구된 계단식 구조를 획득하기 위해 각각 또는 조합하여(예컨대, 다층 루프들의 위에 각각 권취된 루프들 몇 개를 쌓는 것, 다층 루프들의 리본들은 다른 루프 위에 권취됨) 사용될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 프레임들을 준비하는 단계는 어닐링 단계를 포함한다. 3상 마그네틱 유도 장치를 위한 마그네틱 코어 구성 방법은 결합재 내에서 프레임들을 임프리그네이팅 하는 단계를 더 포함할 수 있다. 마그네틱 코어를 구성하는 단계는 국지적으로 인접한 프레임들의 체결된 계단식 부분들 사이에 하나 이상의 전기적 절연체 층들을 적용하는 단계를 또한 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에서는 3상 마그네틱 유도 장치를 준비하는 방법이 개시되며, 상기 방법은 복수의 다층 루프들을 포함하고, 루프들 각각은 미리 결정된 리본 폭을 가진 마그네틱 재료 리본으로 권취되며, 루프들이 프레임들의 측부들을 따라 연장된 계단식 구성을 획득하기 위해 프레임들 내에서 배열되는 세 개의 마그네틱 코어 프레임들을 준비하는 단계, 상부 및 하부 부분들로 프레임들 각각을 횡방향으로 커팅하는 단계, 삼각형 프리즘 구조를 형성하기 위해 프레임들의 하부 부분들을 배열하고 코어의 세 개의 하부 다리 부분들을 획득하기 위해 프레임들의 하부 부분들에 국지적으로 인접한 계단식 측부들을 체결하는 단계, 하부 다리 부분들 중 하나 위에 코일을 위치시키는 단계, 및 프레임들 각각의 하부 부분들에 대해 프레임들의 상부 부분들을 붙이는 단계를 포함한다.
여기서, 프레임들을 준비하는 단계는 복수의 다층 루프들을 형성하기 위해 리본들의 리본 폭들에 관해 다른 리본 위에 마그네틱 재료 리본들을 연속적으로 권취하는 단계를 포함한다. 다른 방법으로, 프레임을 준비하는 단계는 마그네틱 재료 리본들로부터 복수의 다층 루프들을 별도로 권취하고, 루프들 중 적어도 몇 개는 다른 루프 폭을 갖으며, 루프들의 루프 폭들에 관해 다층 루프들을 공통 축을 가지고 차례로 쌓는 단계를 포함할 수 있다. 선택적으로, 이러한 프레임 구성 기술들은 예를 들어, 다층 루프들의 리본들이 다른 루프 위에 권취되고 다층 루프들 위에 별도로 권취된 루프들 몇 개를 쌓는 것을 통해 결합될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 기술은 다양한 이점을 제공한다. 예를 들어, 다층 직사각형 루프들을 이용하는 마그네틱 코어 프레임들의 계단식 구성은 각 상의 마그네틱 코어 다리의 요구된 단면 형상(예컨대, 원형 둘레 또는 다각형 형상)을 취하기 위해 디자인될 수 있으며, 무부하 손실을 최소화하도록 할 수 있다. 또한, 장치의 마그네틱 코어의 모듈러 구조는 조립 및 분해를 간단하게 하여 장치의 제조 및 유지를 용이하게 한다. 요구된 단면 형상을 취하기 위한 코어 다리들 구성은 다리들의 마그네틱 재료를 갖는 코일들에 의해 둘러싸인 코어의 단면 영역에 대한 효율적인 필링(filling)을 제공함으로써, 코일들의 지름과 무게를 감소시키고 이에 따라 코일들의 전기적 손실들을 감소시킨다.
여기 개시된 마그네틱 유도 장치의 디자인은 더 적은 리본 재료를 요구하고, 더 가벼운 변압기 마그네틱 코어들을 제공하며, 장치의 효율을 향상시킨다. 특히, 본 발명의 기술들을 이용하고 있는 마그네틱 유도 장치들은 다음의 이점을 갖는다.
● 더 높은 계수의 효율성(예컨대, 전력 변압기의 효율성이 99.2%까지 증가함);
● 더 작은 무게의 마그네틱 코어(예컨대, 기존 3상 변압기 구조에 비해 실질적으로 30% 내지 40% 더 작음);
● 전력 유닛에 대한 더 작은 양의 재료(예컨대, 실질적으로 30% 내지 40%); 및
● 기존 3상 삼각형 변압기들에 비해 향상된 보전성.
본 발명 및 본 발명이 어떻게 수행되는지에 대한 이해를 위해, 첨부 도면을 참조함으로써 한정하지 않은 예로 실시예가 설명될 것이며, 같은 참조 번호는 상응하는 부분들을 나타내는 데 사용된다.
도 1a 및 1b는 일 실시예에 따른 3상 마그네틱 유도 장치를 나타내고, 도 1a는 사시도를 나타내며 도 1b는 상기 장치의 상면도를 나타낸다.
도 2a 내지 도 2c는 일 실시예에 따른 3상 변압기를 나타내고, 도 2a는 변압기의 측면도 및 변압기 코어 다리의 종단면도를 나타내며, 도 2b는 변압기의 상면도 및 변압기 코어 다리의 단면도를 나타내고, 도 2c는 도 2a의 A-A 선을 따라 절개한 변압기의 단면도를 나타내고 장치의 횡단면을 나타낸다.
도 3a 내지 도 3c는 계단식 구성을 가진 다층 직사각형의 프레임을 나타내고, 도 3a는 프레임의 정면도이며, 도 3b는 프레임의 측면도이고, 도 3c는 도 3a의 B-B 선을 따라 절개한 프레임의 측면도이다.
도 4a 내지 도 4e는 일 실시예에 따른 3상 마그네틱 유도 장치를 나타내고, 마그네틱 코어의 프레임들은 원의 횡단면의 둘레를 가지는 코어 다리들을 제공하도록 구성되며, 도 4a는 장치의 측면도 및 종단면도를 나타내고, 도 4b는 도 4a의 A-A 선을 따라 절개한 장치의 횡단면도를 나타내며, 도 4c는 장치의 마그네틱 코어 프레임의 단면 사시도를 나타내고, 도 4d는 프레임의 정면도를 나타내며, 도 4e는 프레임의 측면도 및 프레임의 측면도의 상부와 하부 단면을 커팅한 것을 나타낸다.
도 5a 내지 도 5c는 일 실시예에 따른 마그네틱 유도 장치를 나타내고, 장치의 마그네틱 코어는 한 더미의 마그네틱 코어 루프들로 구성되며, 도 5a는 마그네틱 유도 장치의 평면도를 나타내고, 도 5b는 장치에 사용할 수 있는 마그네틱 코어 프레임의 정면도를 나타내며, 도 5c는 마그네틱 코어 프레임의 상면도 및 마그네틱 코어 프레임의 다리 부분의 단면도를 나타낸다.
본 6은 가능한 일 실시예에 따라 3상 마그네틱 유도 장치를 제작하기 위한 가능한 프로세스를 나타내는 흐름도이다.
도 7a 내지 도 7d는 일 실시예에 따른 코어 프레임 구조를 나타내고, 도 7a는 마그네틱 코어 프레임 구조에 사용할 수 있는 권취 리본으로 만들어진 하나의 직사각형 다층 루프의 사시도를 나타내며, 도 7b 및 도 7c는 상부 및 중심에 위치한 마그네틱 코어 프레임의 절단 예를 나타내고, 도 7d는 절단 후의 도 7c에 도시된 마그네틱 코어 프레임의 바닥 부분의 사시도를 나타낸다.
상기 도면을 통해 예로든 상기 실시예들은 일정한 비율로 하려는 의도는 없으며, 쉬운 이해와 설명을 위해 다이어그램 방식으로 하였음을 주의해야 한다.
[일반적 설명]
본 발명은 일반적으로 세 개의 직사각형 마그네틱 코어 프레임을 포함하는, 즉 측부 및 요크 부분들을 가지는 마그네틱 유도 장치(예컨대, 변압기들, 쵸크들)에 대한 3상 마그네틱 코어들에 관한 것이다. 프레임들은 주로 삼각형 프리즘(오면체) 구성 내에 배열되고, 프레임 각각은 측부의 내부 및 외부 표면들 중 하나 또는 모두를 따라 계단식 구성을 가진다. 두 개의 국지적으로 인접한 프레임들의 측부들은 코일의 아래에 위치되는 다리를 형성하기 위해 체결된다. 그래서, 전체 코어는 균일하게 체결된 인접 프레임들에 의해 형성된 세 개의 다리들을 가지며, 3상 마그네틱 유도 장치의 세 개의 코일들은 균일하게 체결된 인접 프레임들의 위에 위치될 수 있다.
마그네틱 코어 프레임은 일반적으로 공간 형상이다. 상술한 바와 같이, 프레임의 측부의 내부 및 외부 표면들 중 하나는 각 프로젝팅 표면(예컨대, 내부 표면)을 형성하는 계단식 구성을 가질 수 있고, 이때 다른 표면은 유사한 구성(외부 표면)을 가지거나 또는 디자인 요구에 따라 평평, 커브 또는 다른 적합한 형상일 수 있다. 마그네틱 코어는 일반적으론 다른 하나의 옆쪽에 인접하게 위치한(즉, 국지적으로 인접한) 세 개의 마그네틱 코어 프레임으로 조립되고, 그 결과 국지적으로 인접한 프레임들의 계단식 측부들은 코어 다리들을 형성하기 위해 균일하게 체결된다.
프레임의 측부를 따라 계단식 프로젝팅 표면들로 정의한 위의 구성은 인접한 프레임들 사이(즉, 마그네틱 코어의 다리 부분을 따라)를 단단하고 균일하게 제공한다. 이러한 구성은 다리(프레임의 측부들의 체결에 의해 정의된)의 외부 표면의 기학학/형상(예컨대, 원형 또는 다각형)과 코어 다리 위에 위치될 상응하는 코일의 내부 표면 사이에 최적의 매치를 제공한다. 이것은 코일을 운반/붙이는(carrying/facing) 영역을 따라 다리 부분의 마그네틱 코어 재료의 최적(최대한) 단면 확보를 제공하고, 그 결과 효율 및 감소한 기하학적 크기, 마그네틱 코어 재료의 양의 절감, 무게 등과 같은 다양한 코어 특성을 향상시킨다.
예를 들어, 다른 실시예에서 계단식 구성은 실질적으로 최고 30°를 가지는 스텝들의 조정/배열을 이용하고, 프레임들은 다른 것에 대해 60°로 맞춰지며, 그 결과 다각형 형상(예컨대, 삼각형 프리즘 오면체)을 형성하는데, 즉 맨 위/맨 아래 베이스의 등변 삼각형 기하학구조는 요크 부분들로 정의된다.
적어도 하나의 코어 프레임들은 마그네틱 리본들로 만들어진 복수의 다층 루프들로부터 제작될 수 있다. 코어 프레임은 복수의 다른 폭의 마그네틱 리본들로 형성될 수 있고, 각 리본은 다층 루프를 형성하기 위해 권취되며, 여기서 권취 루프들은 계단식 표면(들)을 형성하기 위해 다른 하나 위에 하나를 권취한다. 다른 방법으로, 다층 루프들은 각각 준비되고, 다층 루프들 각각은 권취 마그네틱 리본에 존재하며, 코어 프레임들의 요구된 계단식 구성을 형성하기 위해 코어 프레임들은 다른 하나의 위에 있는 루프를 공통 축으로 쌓아 준비될 수 있다.
다른 실시예에서 상기 마그네틱 코어 프레임들은 연속적으로 감소 또는 증가하는 폭들을 가지는 연속 다층 루프 마그네틱 재료를 위해 사용하는 다른 하나의 위에 배열된 다층 루프들을 형성하기 위해 연속적인 와인딩 마그네틱 재료 리본들로 구성된다. 예를 들어, 각 다층 루프는 미리 결정된 길이 및 폭을 가진 와인딩 마그네틱 리본으로 준비될 수 있고, 각 리본의 턴은 대체로 다른 하나 위에 나란하게 되어 계단식 구성의 하나의 스텝을 형성할 수 있으며, 상기 스텝은 리본의 턴 수로 정의된 스텝 두께를 가진다. 이러한 방법으로, 루프들의 마그네틱 리본들은 적어도 프레임 내부 표면의 요구된 계단식 구성을 획득하기 위해 두께의 내림차순으로 다른 하나 위에 권취될 수 있다. 따라서, 본 예에서, 가장 안쪽의 다층 루프는 가장 큰 폭을 가지는 리본으로부터 권취되고, 가장 바깥쪽의 다층 루프는 가장 작은 폭을 가지는 리본으로부터 권취된다.
다른 실시예에서 마그네틱 코어 프레임들은 리본 폭들의 오름 차순으로 다른 하나 위에 있는 적어도 몇 개의 마그네틱 리본들을 연속적으로 와인딩하여 구성되고, 그런 다음 리본 폭들의 내림 차순으로 다른 하나 위에 있는 적어도 몇 개의 마그네틱 재료 리본들을 와인딩한다. 이러한 방법으로 마그네틱 프레임의 다리 부분들은 프레임들의 하나(내부)의 표면에 계단식 구성을 취하게 구성될 수 있고, 프레임들의 다른 하나(외부)의 표면에 커브 단면 형상을 취하게 구성될 수 있다. 프레임 다리 부분들의 이러한 구성은 삼각형 프리즘 코어 구조를 구성하기 위해 프레임들의 계단식 측부들을 체결하여 획득한 코어 다리들의 커브(예컨대, 마그네틱 코어 다리의 단면의 둘레에 선을 긋는 커브는 원형 형상임) 단면 형상을 제공한다.
다른 방법으로, 하나 이상의 코어 프레임들은 복수의 다층 루프로 조립될 수 있고, 마그네틱 재료 리본으로 제작된 각각의 루프들은 미리 결정된 루프 폭(예컨대, 루프의 턴 수로 결정된) 및 미리 결정된 중심 개구부를 갖는 다층 루프를 제공하기 위해 각각 권취된다. 각각의 다층 루프는 미리 결정된 길이 및 폭을 가지는 마그네틱 리본으로 준비될 수 있고, 여기서, 루프(스텝)의 두께는 리본 폭으로 결정되며, 각 루프의 턴들은 대체로 평평한 루프 표면들을 획득하기 위해 다른 하나 위에 나란하게 만들어진다. 이와 같은 다층 루프들의 구현들은 루프 폭에 대해 다른 하나 위에 공통 축으로 쌓여(즉, 인접한 관계 내 인접한 루프들의 평평한 표면을 갖는) 적어도 하나(내부)의 프레임 표면의 요구된 계단식 구성을 획득하고, 이때 쌓인 루프 개구부의 공통 축 배열을 통해 중앙 윈도우를 결정한다. 프레임 중앙 개구부의 크기는 3상 마그네틱 유도 장치의 코일들을 수용하기 위해 조정될 수 있으며, 3상 마그네틱 유도 장치의 코일들은 프레임들로 구성된 마그네틱 코어의 다리 위에 위치될 수 있다.
예를 들어, 바람직한 실시예에 있어서 다층 루프들은 루프 폭의 내림 차순으로 다른 하나 위에 쌓여, 프레임 내부 표면의 요구된 계단식 구성을 획득할 수 있다. 이러한 경우, 가장 아래 쪽에 있는 다층 루프(예컨대, 프레임의 외부 표면)는 가장 큰 루프 폭을 가지는 루프이고, 가장 위 쪽에 있는 루프(예컨대, 프레임의 내부 표면)는 가장 작은 루프 폭을 가지는 루프이다.
마그네틱 재료 리본들은 직사각형 루프 구조들을 형성하기 위해 바람직하게 권취되어 중앙 개구부는 각 다층 루프 내에 형성되고, 각 프레임의 루프들은 루프들의 중앙 개구부를 공통 축으로 나란하게 하기 위해 배열되어 프레임 내 중앙 직사각형 윈도우를 형성한다. 코어 프레임들의 중앙 윈도우들은 국지적으로 인접하게 위치된 마그네틱 코어 프레임들의 체결된 측면 다리 부분들로 형성된 마그네틱 코어 다리들에 대한 프로세스의 나중 스테이지에 위치되는 마그네틱 유도 장치의 코일 요소들을 수용하기 위해 구성된다.
바람직한 실시예에서 적어도 몇 개의 루프들은 중앙 개구부에 다른 크기를 가질 수 있으며, 이러한 중앙 개구부는 커브 단면 형상을 가지는 마그네틱 코어 프레임을 디자인하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 다층 루프들은 중앙 개구부의 크기에 대해 루프 폭들의 오름 차순으로 다른 하나의 위에 공통 축으로 쌓일 수 있고, 몇몇의 다른 다층 루프들은 중앙 개구부의 크기에 대해 루프 폭들의 내림 차순으로 그 곳에 (역시 다른 하나의 위에) 공통 축으로 쌓일 수 있어, 그 결과 프레임 내부 표면의 계단식 구성과 프레임 다리의 외부 및/또는 중간 측면의 커브 단면 형상을 획득할 수 있다.
일 실시예에 있어서 마그네틱 코어 프레임들은 상술한 루프 와인딩과 쌓는 기술들의 결합에 의해 구성될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 마그네틱 코어 프레임들은 다른 하나 위에 몇몇의 다층 루프들을 연속적으로 와인딩하고, 그 곳(권취 루프들 위)에 하나 이상 각각 준비된 다층 루프들을 공통 축으로 쌓는 것에 의해 제작될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 마그네틱 코어 회로의 마그네틱 코어 프레임은 높은 주파수 변압기를 위해 비정질 금속 리본(예컨대, 부드러운 강자성 비정질 합금 또는 나노결정질 합금으로 생산된)으로 구성된다. 다른 방법으로, 마그네틱 코어 프레임은 규소강의 가는 리본으로 구성된다.
다른 실시예에서 코일 요소들은 각 프레임의 맨 위 및 맨 아래 프레임 부분을 획득하기 위해 마그네틱 코어 프레임들의 부분을 횡방향으로 커팅하여 마그네틱 코어 다리들 위에 위치되고, 계단식 다리 부분들의 체결에 의한 삼각형 구조(즉, 요크들의)를 형성하기 위해 맨 아래 프레임 부분들을 조립함으로써, 코어 다리 코일들의 맨 아래 부분 위에 놓인 코어 다리들의 맨 아래 부분을 형성하고, 그 후에 프레임의 직사각형 구조를 복구하기 위해 각각의 바닥 부분 위에 프레임들의 맨 위 부분을 붙인다.
일 실시예에 따른 다상 마그네틱 유도 장치는 다음과 같이 제작될 수 있다.
● 각 프레임은 권취 마그네틱 재료 리본들(예를 들어 부드러운 강자성 속성을 가진)로 만들어진 복수의 다층 루프들로 구성되고, 상기 다층 루프들은 코어 프레임들의 적어도 하나의 표면 내에 계단식 구성을 형성하기 위해 배열되는, 마그네틱 코어 프레임들을 준비하는 단계;
● 만일 프레임들이 비정질 리본으로 만들어진 경우, 마그네틱 코어 프레임들에 온도처리를 선택적으로 적용하는 단계(예컨대, 어닐링 오븐에서 프레임의 느린 점진적 냉각을 하게 하는 약 360 내지 400°C의 온도로 어닐링);
● 프레임들을 건조시키는 유기적 바인딩 재료(예컨대, 유기 규소 래커(organo-silicon lacquer) 또는 에폭시 바니시(epoxy varnish)) 내의 프레임들을 임프리그네이팅하는 단계;
● 맨 위 부분과 맨 아래 부분으로 프레임을 횡방향 커팅하는 단계;
● 프레임의 맨 아래 부분의 다리들의 계단식 측부분들이 체결되도록, 삼각형 내 다른 하나에 인접한 맨 아래 부분을 위치시켜 장치(예컨대, 전기적으로 절연된 재료로 만들어진)에 근거해 프레임의 맨 아래 부분을 수직으로 실장하는 단계;
● 맨 아래 프레임 부분에 체결된 다리 부분들의 각각의 쌍 위에 코일 블록들을 실장하는 단계;
● 프레임의 체결된 다리 부분들 사이에 전기적으로 절연된 재료를 적용하는 단계;
● 맨 위 클램핑 플레이트(clamping plate)(예컨대, 전기적으로 절연된 재료)를 실장하는 단계; 및
● 인입 스터드(draw studs)를 갖는 장치를 고정시키고, 인출 선들을 전기적으로 연결하는 단계.
[실시예의 상세한 설명]
본 출원은 3상 초크들 및 3상 변압기들과 같은, 다만 이에 제한되지는 않는, 3상 마그네틱 유도 장치들을 위한 마그네틱 코어 회로들을 일반적으로 목적으로 한다. 본 발명에 따른 3상 마그네틱 코어 회로들은 프레임들의 적어도 하나의 표면으로 형성되고 프레임들의 측부들을 따라 연장된 계단식 구성을 가진 세 개의 마그네틱 코어 프레임들로 구성된다. 마그네틱 코어 회로는 삼각형(삼각 프리즘) 구조를 형성하기 위해 다른 하나의 옆쪽에 있는 국지적으로 인접한 프레임들을 위치시킴으로써 구성되며, 거기서 각 프레임의 계단식 측부들은 인접하게 위치된 프레임들의 계단식 측부들과 균일하게 체결한다. 프레임들의 균일하게 체결된 측부들은 마그네틱 유도 장치의 코일 블록들이 위치될 마그네틱 코어 다리들을 형성한다.
이하 개시된 내용을 통해, 이러한 마그네틱 코어 디자인이 코어 회로 내 자속의 분포를 향상시키고, 일반적으로 코어 내에서 발생하는 전자기손실을 줄일 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 이러한 마그네틱 코어의 구성은 제작을 위한 코어 재료의 축소된 양을 요구하고, 가벼운 변압기 마그네틱 코어들을 제공하며, 마그네틱 유도 장치의 효율을 향상시킨다.
도 1a 및 도 1b는 가능한 몇 가지 실시예들에 따른 3상 마그네틱 유도 장치(60)를 나타낸다. 본 예에서 장치(60)의 마그네틱 코어 회로(1)는 일반적으로 직사각형 다층 마그네틱 코어 프레임들(2a, 2b 및 2c, 이하 프레임(2)라고 한다)로 구성되고, 프레임(2)의 내부 표면들(I12)은 프레임들의 측부들을 따라 연장된 계단식 구성을 형성하기 위해 구성된다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 프레임(2)에 국지적으로 인접한 계단식 측부들은 코일 블록들(13ab, 13bc, 및 13ca, 이하 코일 블록(13)이라고 한다)이 각각 위쪽에 위치한 마그네틱 코어(1)의 코어 다리들(4ab, 4bc, 및 4ca, 이하 코어 다리(4)라고 한다)을 형성하기 위해 균일하게 체결된다.
일반적으로, 마그네틱 코어 프레임(2) 각각은 프레임의 측면으로 정의된 도 2a에 도시된 2 개의 측면 다리 부분들(L12), 프레임의 맨 위 및 맨 아래 부분들로 정의된 2 개의 요크 포션(Y12), 및 다리 및 요크 부분들에 둘러싸인 직사각형의 중앙 윈도우(W12)를 포함한다. 프레임과 프레임의 중앙 윈도우(W12)는 둥근 코너를 가질 수 있다. 프레임(2)의 각각은 외부 표면(E12) 및 내부 표면(I12)을 포함하며, 적어도 프레임(2)의 내부 표면은 계단식 구성을 포함한다.
예를 들어, 마그네틱 코어 회로(1)는 마그네틱 코어 프레임(2)의 배열에 의해 구성될 수 있으며, 그 결과 마그네틱 코어 회로(1)의 요크 부분들은 등변의 삼각형 구조를 형성한다. 이러한 구성에서 삼각형 프리즘(오면체) 구조는 다른 것에 대해 60°각도로 마그네틱 코어 프레임(2)을 위치시켜 획득할 수 있으며, 인접하게 위치한 마그네틱 코어 프레임들의 계단식 다리 부분들을 체결(짝맞추기)함으로써 코어 다리(4)를 조립할 수 있다. 일반적으로 이러한 마그네틱 코어(1)의 삼각형 구조는 맨 위 및 맨 아래 삼각형 요크 구조들을 포함하고, 여기서 삼각형 요크 구조들의 코너들은 코어 다리(4)에 의해 연결된다. 따라서, 삼각형 마그네틱 코어의 각 다리는 인접하게 위치한 마그네틱 코어 프레임(2)의 2개의 체결된 계단식 다리 부분들(L12)로 구성된다.
도 1a 및 도 1b에 예시된 바와 같이, 다리 부분들(L12)의 기하학적 크기들은 마그네틱 코어 다리들의 단면 형상을 제공하고, 코일 블록(13)에 알맞도록 구성된다. 또한, 프레임(2)에서 제공된 중앙 윈도우(W12)의 차원들은 윈도우(W12)가 둘러싸인 코어 다리(4) 사이에 실장된 코일 블록들을 수용하기 위해 구성되어야 한다.
도 2a 내지 도 2c는 가능한 실시예에 따라 3상 변압기(10)을 나타내는 도면이다. 변압기(10)의 마그네틱 코어 회로(11)는 세 개의 다층 직사각형 마그네틱 코어 프레임들(12a, 12b, 및 12c, 이하 코어 프레임(12)이라 한다)로 구성된다. 상술한 바와 같이, 마그네틱 코어 프레임(12)이 배열되고, 그 결과 각 프레임은 다른 하나에 대해 60° 각도로 위치되고, 이웃하는 코어 프레임(12)의 다리 부분(L12)의 계단식 영역들은 코일 블록(13)이 실장된 아래 쪽의 마그네틱 코어 다리들(14ab, 14bc, 및 14ca, 이하 코어 다리(14)라고 한다)을 형성하기 위해 체결된다.
도 2c는 마그네틱 코어 회로(11) 및 코어 다리(14) 위에 위치된 코일 블록(13)의 단면도를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 세 개의 코일 블록들(13ab, 13bc, 및 13ca)은 상응하는 마그네틱 코어 다리들(14ab, 14bc, 및 14ca) 위에 실장되고, 각 코일 블록은 3상 변압기(10)의 전기적 상과 관련된다. 예를 들어, 변압기의 제1 상과 관련된 코일 블록(13ab)은 마그네틱 코어 프레임들(12a, 12b)을 짝맞춤함으로써 형성되는 마그네틱 코어 다리(14ab) 위에 위치되고, 변압기의 제2 상과 관련된 코일 블록(13bc)은 마그네틱 코어 프레임들(12b, 12c)을 짝맞춤함으로써 형성되는 마그네틱 코어 다리(14bc) 위에 위치되며, 변압기의 제3 상과 관련된 코일 블록(13ca)은 마그네틱 코어 프레임(12c, 12a)을 짝맞춤함으로써 형성되는 마그네틱 코어 다리(14ca) 위에 위치된다.
도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이, 코일 블록(13ab, 13bc, 및 13ca) 각각은 각각의 일차 코일 권취(15ab, 15bc, 및 15ca, 이하 일차 코일 권취(15)라 한다)와, 각각의 이차 코일 권취(16ab, 16bc, 및 16ca, 이하 이차 코일 권취(16)라 한다)를 포함한다. 다른 실시예에서 이차 코일 권취(16)는 일차 코일 권취(15)에 의해 공통 축을 가지고 싸여있다.
다른 실시예들에서 인접하게 위치된 마그네틱 코어 프레임들(12a, 12b, 및 12c)의 체결된 다리 부분(L12)은 다리 부분(L12)의 계단식 영역 사이에 배치된 적어도 하나의 전기적인 절연 재료(17)(예컨대, 유리섬유 또는 플라스틱)에 의해 서로 전기적으로 절연되어 있다. 따라서, 3상 변압기(10)의 각 전기적 상은 각 마그네틱 코어 다리(14ab, 14bc, 및 14ca)에 의해 형성되며, 각 마그네틱 코어 다리(14ab, 14bc, 및 14ca)는 각 마그네틱 코어 다리 위에 위치하고 상응하는 코일 블록(13ab, 13bc, 및 13ca)을 가진다.
다시 도 2a를 참조하면, 3상 변압기(10)는 3상 변압기(10)가 실장되는 베이스(18)를 포함할 수 있다. 베이스(18)는 변압기(10)를 한 위치에서 다른 위치로 이동시킬 수 있는 휠(19)을 포함할 수 있다. 변압기(10)는 전기적 절연 재료(예컨대, Pregnit GGBE, Catalog KREMPLER)로 구성되고, 전기적 절연 재료 내에 이차적 와인딩(16)의 인출선들(21)이 제공될 수 있다.
구동시 사용중인 전류는 코일(13)의 일차적 와인딩(15)을 통해 흐르고 반응하는 자속은 생성되며, 반응하는 자속은 상응하는 마그네틱 코어 다리(14)를 따라 전파된다. 각 다리(14) 내에 전파되는 자속은 각 프레임들(12)의 체결된 다리 부분들에 연결된 각각의 요크 부분들(Y12)로 나누어진다. 예를 들어, 도 2b 및 도 4b에서 마그네틱 코어 다리(14ca) 내로 진전하는 자속(27)은 27c 및 27a 두 개의 자속으로 균등하게 나누어지고, 마그네틱 코어 프레임(12c) 및 마그네틱 코어 프레임(12a) 각각의 요크 부분들(Y12)을 따라 흐른다. 유사한 방식으로, 마그네틱 코어 다리들(14ab, 14bc) 내로 진전하는 자속들은 각각의 코어 프레임들(12a, 12b) 및 코어 프레임들(12b, 12c)의 각 요크 부분들(Y12)을 통해 흐르게 하기 위해 균등하게 나누어 진다.
도 3a 내지 도 3c에 따른 본 발명의 일 실시예에서 마그네틱 코어 프레임들(12)은 일반적으로 복수의 직사각형 다층 루프들로 구성되고, 여기서, 루프들 각각은 권취된 마그네틱 재료 리본으로 만들어진다. 본 예시에서, 다층 루프들의 리본들은 적어도 프레임들의 내부 표면들(I12)에 계단식 구성을 형성하기 위해 다른 리본 위에 권취된다. 이러한 방법으로 계단식 디자인은 프레임들의 다리들 및 요크 부분들 모두에 형성되고, 프러스토-스텝드-피라미드(frusto-stepped-pyramid) 구성은 프레임들(12)의 내부 표면들(I12)에 형성된다. 예를 들어, 다층 루프들은 리본 폭들의 내림 차순으로 다른 리본 위에 연속적으로 와인딩된 리본들에 의해 다른 리본 폭들을 갖는 마그네틱 재료 리본들로 제작되어, 계단식 구성의 프레임들을 형성할 수 있다. 따라서, 각 루프의 턴 수는 루프/스텝의 두께를 정의하며, 두께는 모든 루프들/스텝들 모두 같은 것이 바람직하다.
다층 루프들은 일반적으로 직사각형 루프들이고 다층 루프들은 일반적으로 다른 루프 위에 권취되어, 그 결과 직사각형 중심 윈도우(W12)는 프레임(12) 내에서 획득된다. 따라서, 다른 루프 위의 루프들의 연속적인 와인딩은 프레임의 적어도 하나의 표면에 프러스토-스텝드-피라미드 구조(예컨대, 베이스와 피라미드의 각 측면이 30°각도를 갖는)를 형성하며, 그 곳에 제공된 중심 윈도우(W12)는 중심 윈도우(W12)의 측면들에 위치된 다리들(14) 위에 위치한 코일들(13)을 수용하기 위해 맞춰진다.
이 예시에서 프레임들(12)의 계단식 표면(I12)은 도 3a 내지 도3c의 참조 번호 r1 내지 r8로 도시된 바와 같이 8개의 스텝들을 포함하고, 여기서 가장 안쪽에 권취된 리본 스텝(r1)은 가장 큰 폭이며, 가장 바깥쪽에 권취된 리본 스텝(r8)은 가장 작은 폭이다. 각 스텝/루프(ri)의 두께(T) 33은(여기서, i는 양의 정수, 예컨대 1≤i≤8)은 스텝/루프 내의 마그네틱 리본 재료의 턴 수에 의해 결정되고, 상기 마그네틱 리본 재료의 턴 수는 모든 스텝들/루프들에 같은 두께(예컨대 실질적으로 20mm)를 제공하기 위해 동일할 수 있다.
더욱 상세하게는, 각 다음 스텝(ri+1)의 폭(wi+1)은 별개로 감소하여 요구된 계단식 구성을 형성할 수 있다. 예를 들어, 다른 실시예에서 계단식 구성의 연속적인 각각의 스텝(ri+1)의 리본 폭(wi+1)은 T·tg(30°)로 감소하고(여기서 첫 번째 스텝(r1)은 가장 안쪽의 스텝임), 여기서, T는 스텝(r1)에서 스텝(r8)까지의 두께(33)이다. 따라서, 이러한 최고 30° 계단식 구성 내 연속적인 각각의 스텝(ri+1)의 두께는 다음과 같이 계산될 수 있다.
(1) wi+1=wi-T·tg30°=wi-0.577·T
따라서, 만일 각 스텝의 두께(ri)가 20mm인 경우, 이러한 최고 30° 계단식 구성 내 연속적인 각각의 스텝(ri+1)의 두께(wi+1)는 wi+1=wi-11.54mm이다. 도 3a 내지 도 3c에 예시된 실시예에서 가장 바깥쪽의 스텝(w8)(즉, 가장 작은 폭을 갖는 스텝임)은 수학식 (1)을 따르지 않으며, 가장 바깥쪽의 스텝(w8)의 폭은 마그네틱 코어 다리(14)의 더 작은 외부 측 표면을 획득하기 위해 실질적으로 더 감소 된다(즉, w8〈w7-T·tg30°).
이와 같이 프레임들(12)의 외부 표면(I12)의 계단식 구성을 사용함으로써 다리(L12)의 정 사다리꼴 평면 형상 및 60°각도의 예각을 갖는 요크(Y12) 부분들을 가질 수 있다. 따라서, 마그네틱 코어(11)의 구성을 위해 프레임들(12)을 조립할 때, 인접하게 위치된 프레임들(12)의 체결된 각각의 다리 부분들의 쌍에 의해 획득된 마그네틱 코어 다리들(14)의 단면 형상은 2개의 상이 대칭적인 다각형(예컨대, 60°예각을 갖는 정 사다리꼴)으로 되어 있어, 오각형 단면 형상의 마그네틱 코어 다리들(14)이 된다.
도 3c을 참조하면, 다른 실시예에 있어서 마그네틱 코어 프레임들(12)의 와인딩 프로세스는 미리 결정된 길이 및 가장 큰 폭(w1) 23을 갖는 연성 강자성 리본을 사용하는 가장 안쪽의 다층 스텝(r1)의 와인딩에 의해 초기화된다. 스텝(r1)의 와인딩은 요구된 두께(T) 33(예컨대 20mm)가 획득될 때까지 진행된다. 그 후, 다층 루프(r2)는 요구된 스텝 두께(T) 33이 획득될 때까지 권취되는 다음 다층 스텝(r2)를형성하기 위해 미리 결정된 길이 및 첫 번째 루프를 위해 사용된 리본의 폭보다 작은(w2〈w1) 폭을 갖는 다른 연성 강자성 리본을 사용하여 권취된다. 이러한 프로세스는 다층 루프들/스텝들(r3 내지 r8)에 대해 유사하게 진행된다. 권취된 리본의 마지막 레이어는 인접한 레이어, 예컨데 용접에 의해 보호될 수 있다.
마그네틱 코어의 계단식 디자인의 단일 스텝(ri)을 형성하기 위해 사용된 레이어들의 양, 그리고 이와 같은 스텝 각각 내 레이어들의 기하학적 크기들은 3상 변압기(10)가 디자인된 워킹 파워에 의존한다.
코어 프레임들(12)의 와인딩 후에, 다층 프레임들(12)은 어닐링 프로세스를 거치고, 어닐링 프로세스의 파라미터(예컨대, 온도 및 지속 시간)들은 프레임들(12)의 권취된 리본이 만들어지는 합금의 타입에 기초하여 결정된다. 코어 프레임들(12)은 코어프레임들(12) 내에 여전히 삽입된 맨드릴(mandrel)과 함께 어닐링 될 수 있다. 어닐링은 코어 프레임에 대한 외부 자기장과 또는 외부 자기장 없이 수행될 수 있다. 다른 실시예에서 어닐링된 코어 프레임들은 진공 챔버 내에서 또는 초음파 용기 내에서 유기 결합재(예컨대, 에폭시 수지)와 함께 임프리그네이팅 된다. 임프리그네이팅 후에, 코어 프레임들(12)은 온도 조절 환경 내에 위치된다. 그 다음, 맨드릴은 코어 프레임들(12)로부터 제거된다.
도 2c를 참조하면, 다른 실시예들에서는 국지적으로 인접한 마그네틱 프레임들의 체결된 다리 부분들(L12)은 하나 이상의 전기적 절연 레이어들(17)에 의해 다른 레이어로부터 분리된다. 계단식 구성을 갖는 코어(11)의 마그네틱 코어 다리들(14) 위에 위치된 코일 블록들(13)은 마그네틱 코어 다리들(14)의 오각형 단면 형상 위에 단단히 맞추기 위해 오각형 형상을 가정할 수 있다. 예를 들어, 코일 블록들(13)은 예를 들어 우드 맨드릴을 사용하는 것과 같은 적합한 와이어 터닝 기술을 사용하도록 준비될 수 있다.
도 4a 내지 도 4e는 다른 실시예에 따른 3상 변압기(59)를 예시하며, 3상 변압기(59) 내에서 마그네틱 코어 다리들(14)은 원형 단면 둘레 형상을 가진다. 이 예에서 마그네틱 코어(100)의 마그네틱 코어 프레임들(12)은 다층 루프들로부터 구성되고, 각각의 마그네틱 코어 프레임들(12)은 권취된 마그네틱 재료 리본으로부터 구성되며, 프레임들의 내부 표면들(I12)의 계단식 구성과 프레임들의 외부 표면들(E12)의 커브 단면 형상을 제공하기 위해 구성된다. 특히, 본 예에서 각 프레임(12)의 내부 표면(I12)은 중심 윈도우(W12)를 갖는 프러스토-스텝드-피라미드(예컨대, 베이스와 표면들 사이에 30°각도를 갖는)형상으로 구성되고, 프레임들(12)의 다리 부분들(L12)의 외부 표면들은 커브 단면 형상을 정의 하기 위해 구성되어, 그 결과 이웃하는 프레임(12)의 인접하게 위치된 다리 부분들(L12)의 체결된 다리 부분들은 마그네틱 코어 다리들(12)의 원형 단면 둘레 형상을 형성한다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 이와 같은 구성을 갖는 장치(59)의 각 전기 위상의 마그네틱 코어 다리는 프레임들(12)의 마그네틱 코어 재료를 갖는 코어 다리들(14) 위에 위치된 코일들(13)(예컨대, 원형 내부 지름을 갖는)에 의해 둘러싸인 공간의 최대 점유를 제공한다. 이 경우, 각 스텝/루프(ti)의 두께(T)는 최소가 되어야 하며, 여기서, 두께(T)는 변압기의 파워의 특정한 속성(예컨대, 변압기 파워)에 기초하여 결정될 수 있다.
예를 들어, 코어 다리(14)의 원형 단면 형상을 획득하기 위한 다른 실시예에서는 프레임들(12)의 적어도 몇 개의 내부 루프들(예컨대, t1 내지 t5)은 루프들의 두께들의 오름차순으로 다른 루프 위에 권취되고, 프레임들(12)의 적어도 몇 개의 외부 루프들(예컨대, t6 내지 t11)은 루프들의 두께들의 내림차순으로 다른 루프들 위에 권취된다.
다른 실시예들에서 마그네틱 코어 프레임들은 권취 마그네틱 재료 리본의 몇몇의 직각 다층 루프들로 제작되고, 루프들 중 하나는 동일한 폭을 가지고 다른 중앙 개구부를 가지며 다른 턴 수를 갖는 리본들로 제작된다. 이러한 구성에 있어서 리본들의 폭은 다층 루프들의 두께(T)를 정의하고, 그 결과 동일한 두께를 갖는 동일한 폭 산출량 다층 루프들을 가지는 마그네틱 재료 리본들을 사용하며, 마그네틱 재료 리본들의 폭들은 도 7c에 도시된 바와 같이 각 루프들의 턴 수에 의해 결정된다. 이러한 기술에 있어서 마그네틱 코어 프레임들은 요구된 단면 형상를 갖는 마그네틱 코어 프레임들을 형성하기 위해, 직각 다층 루프들의 폭들에 대해 다른 하나 위에 복수의 직각 다층 루프들을 공통 축으로 쌓아(동시에 다른 것 위에 놓음) 구성될 수 있다.
마그네틱 유도 장치의 마그네틱 코어의 속성은 크기 및 유도 코일의 형상과 같은 장치의 다양한 속성들을 결정하는 것으로 알려져 있다. 예를 들어, 3상 변압기에서, 변압기의 디자인, 크기 및 변압기 코일들의 형상, 변압기의 전체적인 사이즈들은 변압기 코어의 기하학적 및 구조적 속성들에 기초하여 결정된다.
따라서, 본 발명의 마그네틱 유도 장치들의 다양한 속성들은 마그네틱 코어 다리들(도 1a-1b 내의 4, 도 2b-2c 및 4b 내의 14)의 지름(Dout) 및 마그네틱 코어 다리들을 구성하는 프레임들의 다리 부분들의 계단식 구성에 기초하여 유리하게 결정될 수 있다. 도 4a 내지 도4e를 참조하여 예시된 바와 같이 프레임들의 계단식 구성은 원형 단면 둘레 형상을 갖는 마그네틱 코어 다리들을 획득하기 위해 조정될 수 있다.
다른 실시예에 있어서 장치의 마그네틱 코어 다리들의 둘레에 선을 긋는 도 4b에 도시된 원의 지름(Dout)은 다음과 같이 결정된다.
(2)
Figure pct00001
여기서,
Score는 마그네틱 코어의 계산된 단면 영역(cm 단위)이고(마그네틱 유도 장치와 관련된 전기적 계산에 의해 획득된), 예를 들어, 3상 변압기에 대해, Score는 변압기의 파워, 효율, 동작 주파수 및 코어 재료의 속성들(예컨대, 비정질 금속 리본은 프레임들, 재료의 유도, 비정질 리본 내 전기적 손실 등을 구성하기 위해 사용됨)에 기초하여 결정될 수 있으며,
b1은 다층 루프 ri의 두께(T)(cm 단위, 도 3c의 33)이고,
n1은 루프들의 수(r1, r2,...)이며;
K1은 마그네틱 코어의 스텝 단면 영역에 의한 지름(Dout)을 갖는 원 영역의 필링(filling)의 계수이다. K1은 변압기 파워에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 도 4a 내지 도 4e에 예시된 다른 실시예들에서, 필링 계수(K1)는 실질적으로 1.05 내지 1.25이고, 예컨대, b1=20mm의 리본 폭에 대한 필링 계수(K1 (20), b1=10mm의 리본 폭에 대한 K1 (10)은 주로 다음의 K1 (20)=(K1 (10))2와 같은 이차 방정식을 수행한다.
따라서, 수학식 2는 장치의 마그네틱 코어 다리들의 단면 지름(Dout)을 계산하기 위해 사용되고, 따라서 코일 블록들(13)의 기하학적 크기들(예컨대, 크기 및 형상)은 마그네틱 코어 다리들 위에 실장되며 코어 프레임(12)의 내부 윈도우(W12)의 기하학적 크기들은 코어의 계산된 단면 다리 지름(Dout)에 기초하여 결정될 수 있다.
도 5a 내지 도 5c는 다른 실시예에 따라 마그네틱 유도 장치(58)을 도시하며, 마그네틱 유도 장치(58) 내에서 마그네틱 코어 프레임들(62a, 62b 및 62c, 이하 프레임(62)이라 함)은 다른 마그네틱 코어 프레임 위에 공통 축을 가지고 쌓이는 복수의 다층 루프들(L1, L2,...,L8)에 의해 구성된다. 본 실시예에서 복수의 다층 리본 루프들(Li)(예컨대, 1≤i≤8)은 프레임들(62)의 내부 표면(72i)의 계단식 구성을 제공하기 위해, 코일 블록들(63)의 수용을 위한 중앙 윈도우(W62)을 형성하기 위해 다른 루프 위에 쌓인다. 예를 들어, 다층 루프들(Li)은 고정된 폭(T)을 갖는 리본들로 제조될 수 있어, 고정된 폭(T)은 계단식 구성의 스텝들/루프들에 대한 고정된 두께를 정의한다. 각 루프(Li)의 턴 수는 각 루프(Li)의 다리 부분의 폭(Wi)을 조정하기 위해 달라질 수 있어, 그 결과 프레임들(62)의 내부 측(72i) 위에 프러스토-스텝드-피라미드 구조(예컨대, 베이스, 피라미드 표면들, 중앙 윈도우(W62) 사이에 30°각도를 갖는)를 획득할 수 있다. 다른 실시예에서 각 루프(Li)의 다리 부분의 폭(Wi)은 다른 기하학적 크기들(예컨대, 높이 및/또는 폭)을 갖는 내부 개구부의 각 다층 루프(Li)를 획득하기 위해 더 조정되어 원형 지름 형상을 가정하기 위해 외부 표면(72e)의 단면 형상 및 안쪽 측면들(72m)의 단면 형상을 구성한다.
도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이, 프레임들(62) 각각은 다른 프레임 위에 복수의 다층 루프(Li)를 공통 축을 가지고 쌓아 조립될 수 있다. 본 예에서 마그네틱 회로 코어(11)는 다른 프레임들에 대해 60°각도로 멀티 루프 프레임들(62)이 위치하고, 국지적으로 인접한 마그네틱 코어 프레임들(62)의 다리 부분들의 계단식 측면 영역을 체결하는 것에 의해 조립되어, 요크(Y68) 부분들의 등변의 삼각형 구조를 획득할 수 있다. 국지적으로 인접한 프레임들(62)의 체결된 다리 부분들(L68) 쌍들은 마그네틱 코어 회로(11)의 마그네틱 코어 다리들(64ab, 64bc 및 64ca, 이하 코어 다리(64)라 함)을 형성한다. 본 예에서, 코어 다리들(64ab, 64bc 및 64ca) 위에 각각 위치된 코일 블록들(63ab, 63bc 및 63ca, 이하 코일 블록들(63)이라 함)은 마그네틱 코어 다리들(64)를 단단히 둘러싸기 위해 일반적으로 원형 형상(즉, 원형 둘레를 갖음)이다. 코일 블록들(63)은 일차적 및 이차적 와인딩을 각각 포함하고, 여기서 이차적 코일 와인딩은 상술한 바와 같이 일차적 코일 와인딩에 의해 공통 축으로 싸여있다.
다른 실시예에서, 적어도 몇 개의 루프들(Li)의 다층 루프들 및/또는 내부 개구부들(I12)의 기하학적 크기들의 폭들(Di)(예컨대, 1≤i≤8)은 다르고, 루프들은 다른 루프 위에 공통 축으로 쌓여있어, 그 결과 커브 단면 형상들은 구성된 프레임들(62) 측면의 영역들(66s) 및 안쪽 면 영역들(66m)에 형성된다. 이러한 방법으로, 루프들(Li)의 폭들(Di) 및 내부 개구부(I12)의 기하학적 크기는 코어의 삼각형 프리즘 구조를 형성하기 위한 프레임들(62)의 다리 부분들의 계단식 측면 영역들의 체결에 의해 획득된 코어 다리들(64)의 원형 단면 둘레를 획득하기 위해 조정될 수 있다.
예를 들어, 가능한 실시예에 있어 코어 프레임들(62)은 코어 프레임들의 루프 폭들(예컨대, DL8 내지 D6)의 오름 차순으로 하나 이상의 외부 루프(예컨대, 루프 폭(D8)을 갖는 L8)에서 시작하여 공통 축으로 쌓고, 그 후 코어 프레임들의 루프 폭들(예컨대, DL5 내지 D1)의 내림 차순으로 L6 위에 하나 이상의 루프들을 공통 축으로 쌓는 것에 의해 구성된다. 지지부재들(68y 및 68l)(예컨대, 지지 밴드들)은 쌓인 루프들(Li)의 움직임을 지탱 및 방지하기 위해 요크 영역들 및/또는 프레임(62)의 다리 부분들 주위가 싸여있어, 프레임(62)의 계단식 구성을 유지한다. 다른 실시예에 있어서 각각의 코어 프레임(62)에 쌓여있는 루프들(Li)는 뜨거운 멜팅 바인딩(melting binding)에 의해 다른 루프들에 더욱 부착된다.
다른 실시예에 있어서, 도 5a에 도시된 바와 같이 장치의 마그네틱 코어 다리들의 둘레에 선을 긋는 원의 지름(Dout')은 다음과 같이 결정된다.
(3)
Figure pct00002
여기서,
Score는 예를 들어, 3상 변압기에 대해 마그네틱 유도 장치와 관련된 전기적 계산에 의해 획득된 마그네틱 코어의 계산된 단면 구역(cm 단위)이고, Score는 변압기의 파워, 효율, 동작 주파수와 코어 재료의 속성들(예컨대, 비정질 금속 리본은 프레임들, 재료의 유도, 비정질 리본 내 전기적 손실 등을 구성하기 위해 사용됨)에 기초하여 결정될 수 있으며,
b2는 권취 리본들의 폭(T)(cm 단위, 도 5c의 69)이고,
n2는 각 프레임의 루프들의 수이며;
K2는 마그네틱 코어의 스텝 단면 구역에 의한 지름(Dout')을 갖는 원 영역의 필링(filling)의 계수이다. K2는 변압기 파워에 기초하여 결정될 수 있다.
예를 들어, 도 5a 내지 도 5c에 예시된 실시예에서, 필링 계수(K2)는 실질적으로 1.03 내지 1.2이고, 예컨대, b2=20mm의 리본 폭에 대한 필링 계수(K2 (20)), b2=10mm의 리본 폭에 대한 K2 (10)은 주로 다음의 K2 (20)=(K2 (10))2와 같은 이차 방정식을 수행한다.
수학식 3은 장치의 마그네틱 코어 다리들의 단면 지름(Dout')을 계산하기 위해 사용되고, 따라서 코일 블록들(13)은 마그네틱 코어 다리들의 위에 실장되며, 코어 프레임들(62)의 내부 윈도우들(W62)의 기하학적 크기는 코어의 계산된 단면 다리 지름(Dout')에 기초하여 결정될 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 마그네틱 유도 장치의 가능한 제작 기술들을 나타내는 흐름도이다. 단계 70 및 71에 명시된 바와 같이 하나 이상의 마그네틱 코어 프레임들은 복수의 직각 다층 루프들(Li), 동일한 두께(즉, 리본의 폭이 같음) 및 선택적으로 다른 폭들 및 내부 개구부의 크기(즉, 리본 턴수에 의해 결정됨)를 갖는 루프들 중 하나의 준비에 의해 동일한 폭을 가지는 복수의 마그네틱 재료 리본들로 제작될 수 있고, 프레임의 내부 표면의 계단식 구성, 및/또는 외부 표면들과 프레임들의 내부 측면들의 커브 단면 형상을 형성하기 위해 다른 루프 위에 다층 루프들을 공통 축으로 쌓는다.
다른 방법으로, 단계 72에 명시된 바와 같이 하나 이상의 마그네틱 코어 프레임들은 복수의 마그네틱 재료 리본들, 다른 리본 폭들을 갖는 적어도 몇 개의 리본들을 연속적으로 와인딩하는 것에 의해 제작될 수 있고, 여기서 리본들은 리본들의 폭들에 대해 다른 리본 위에 연속적으로 권취되어, 프레임들의 내부 표면의 계단식 구성 및 프레임들의 외부 표면과 내부 측면들의 커브 단면 형상을 획득할 수 있다.
마그네틱 코어 프레임들(12)은 연성 강자성 속성들을 갖는 합금으로 만들어진 비정질 메탈 리본들로 제작될 수 있고, 장치(100)의 마그네틱 코어 회로를 위해 요구될 수 있다. 비정질 리본들이 좋은 강자성 속성들을 가지고, 장치(10)의 마그네틱 코어 회로(11)의 구조가 장치 구조의 현실 구현들에서 이러한 속성으로부터 이익을 받는 다는 것이 알려져 있다. 코어 프레임들(12)은 직각 형상의 맨드릴 위에 마그네틱 재료 리본을 와인딩하기 위해 일반적인 스풀링(spooling) 기계를 사용하여 제작될 수 있고 맨드릴 크기들은 바람직하게 둥근 모서리들을 갖는 코어 프레임들(12)의 내부 윈도우(W12)에 상응한다. 예를 들어, 코어 프렝임들은 실질적으로 20mm의 두께(T)를 갖는 다층 루프들을 생산하기 위해 권취된 25 미크론(micron)의 두께를 갖는 리본을 사용하여 단계 70-71에 명시된 것과 같이 조립될 수 있다. 요즘 상업적으로 유용한 비정질 리본들은 20 내지 230mm 범위의 폭들에서 일반적으로 획득될 수 있는 것으로 알려져 있다.
다음, 단계 73에서, 마그네틱 코어 프레임들은 어닐링 과정을 수행한다. 예를 들어, 단계 70-71, 및/또는 단계 72에서 획득된 권취된 코어 프레임들은 용광로 내 열처리 과정(예컨대 400˚C 온도에서, 이후 용광로 내에서 서냉(slow cooling)을 위해 유지되는 과정) 내에서 선택적으로 맨드릴과 함께 위치될 수 있고 맨드릴 위에는 마그네틱 재료 루프들은 권취된다.
단계 74에서 마그네틱 코어 프레임들은 접착 니스(예컨대, 에폭시)와 함께 임프리그네이팅되고, 이후 용광로(예를 들어 실질적으로 130°온도)에서 건조된다. 단계 75에서 마그네틱 코어 프레임들은 단계 76-77에 명시된 바와 같이 커팅된 프레임들의 하부 부분들의 실장 및 코일 블록들의 다리 부분들 위에 코일 블록들의 위치를 위해 횡방향으로 커팅된다. 도 7a 내지 도 7d를 참조하면, 다른 실시예에서 권취된 마그네틱 코어 프레임들(12)은 61 또는 62와 같이 횡방향 축을 따라 상부 ∩12 및 하부 ∪12 부분들로 커팅된다. 도 7c에 예시된 바와 같이, 가능한 실시예에 따르면 마그네틱 코어 프레임들은 마그네틱 코어 프레임들의 대칭 축들(62)을 따라 대칭 ∩-형상(∩12) 및 ∪-형상(∪12) 부분들로 더 많이 또는 더 적게 커팅된다. 도 7b에 도시된 바와 같이 다른 가능한 실시예에서, 프레임들은 비대칭 ∩-형상(∩12) 및 ∪-형상(∪12) 부분들을 획득하기 위해 프레임들의 중앙 위가 횡방향으로 커팅될 수 있다.
본 예에서, 도 7a에 도시된 제1 루프의 높이(H12)는, 실질적으로 1120mm일 수 있고, 요크들의 폭(K12)은 실질적으로 636mm일 수 있다.
단계 76에서 프레임들(12a, 12b 및 12c)의 세 개의 U-형상의 하부 커팅한 부분들(U12)(도 7d에 예를 들어 도시된)은 장치의 베이스(18)에 고정될 수 있다. 베이스(18)는 베이스(18) 위에 요크 부분들을 실장하기 위해 다른 하나에 대해 60° 각도에 있는 하부 커팅한 부분(U12)의 요크 부분들을 받아들이도록 구성된 상응하는 그루브들(grooves)을 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 하부 커팅한 부분들(U12)의 다리 부분들 상의 계단식 영역들은 국지적으로 인접한 하부 커팅한 부분들(12)의 다리 부분들의 계단식 영역들과 체결되어, 코어(11)의 마그네틱 코어 다리들(14)의 하부 부분들을 형성한다. 이후, 단계 77에서 각 상의 코일 블록들(13)(예를 들어 일차적 와인딩들(15) 및 이차적 와인딩들(16)로 구성된)은 마그네틱 코어 다리들(14)의 상응하는 하부 부분들(U12) 위에 실장된다.
그 후에, 단계 78에서, 마그네틱 코어 프레임들(12)의 세 개의 상응하는 ∩-형상의 상부 커팅한 부분들(∩12)은 각각의 하부 커팅한 부분들(U12)의 위에 수직하게 실장되어, 마그네틱 코어 프레임들(12)의 직각 구조들을 복구한다. 이후, 단계 79에서, 상부 클램핑 판(20)은 복구된 프레임들(12)(상부 및 하부 커팅한 부분들은 도 2a의 20에 도시된 바와 같이 판들(18, 20)과 고정 볼트들을 이용하여 서로서로 부착될 수 있음) 위에 실장되고, 단계 80에서는 마침내 인출선 및 연결하는 버스-바(bus-bars)이 실장된다.
다른 실시예에서 4개의 인입 스터드들은 디바이스 부분들 서로를 고정시키기 위해 사용된다. 예를 들어, 중앙 인입 스터드 및 3개의 주변 인입 스터드들은 장치의 부분들을 고정시키기 위해 사용될 수 있다.
상술한 구성은 장치의 구성 부분들에 어떠한 손상을 일으킴 없이 장치(10)의 복수회의 정형/조립을 허용한다. 이 것은 만일 필요한 경우 수리를 가능하게 할 수 있고, 수리에 필요한 작업 및 재료들을 줄일 수 있다.
상술한 바와 같이, 다른 실시예들에서 마그네틱 코어 프레임들(12)은 규소강 스트립으로 제작된다. 이와 같은 응용에서, 증가된 손실들이 마그네틱 코어 회로(11)에서 발생할 수 있지만, 그러나, 마그네틱 코어(11)의 이러한 구현들은 마그네틱 유도 장치(100)의 효과 및 효율에 대해 줄어든 요구사항들을 갖는 응용들에 사용될 수 있다.
프레임들(12)의 와인딩은 스틸 맨드릴을 사용하여 생산될 수 있다. 다른 실시예들에서 맨드릴의 단면 형상은 직각이고, 마그네틱 코어 프레임들(12)의 내부 윈도우(W12)의 기하학적 크기들을 갖는다. 예를 들어, 맨드릴의 두께는 가장 안쪽의 다층 스텝/루프(r1)의 폭(도 3c의 w1)과 대체로 같을 수 있다. 리본 내 기계적 장력은 대개 실질적으로 0.8-0.9인 요구되는 와인딩 밀도 계수에 따라 맞춰질 수 있다.
본 발명의 기술들에 따라 제작된 3상 변압기의 계산 시뮬레이션은 수행되고, 결과들은 규소강으로부터 만들어진 평면 "E+1" 마그네틱 회로 구조를 갖는 일반적인 3상 변압기를 사용하여 획득한 결과들과 비교된다. 시뮬레이션은 동작 파워 630kVA, 일차적 전압 22kV 및 이차적 전압 400V로 디자인된 3상 변압기들로 수행된다.
시뮬레이션 결과들은 본 발명의 기술들 사용하여 구성된 3상 변압기의 이로운 특징을 나타내며, 그 중에서도 다음과 같은 특징들을 포함함:
● 실질적으로 30-40%의 총 무게 감소;
● 72-84.6% 범위 내 무부하 손실들의 감소;
● 7-14%의 부하 손실들의 감소;
● 99.2% 만큼 장치의 효율 증가; 및
● 실질적으로 30-40%의 장치 부피 감소.
비정질 리본들이 규소강 스트립들에 비해 더 낮은 마그네틱 손실들을 갖는 것은 알려져 있다. 오늘 날, 예를 들어, 슬로바키아, 브라티슬라바의 타입 TE 790/10.1, BEZ Transformatory와 같은 비정질 리본들로 만들어진 "E+1" 마그네틱 시스템 구성의 파워 변압기들의 몇 가지 샘플들이 존재한다. 이러한 변압기들은 비교적 무겁고(규소강 스트립들로 만들어진 "E+1" 변압기에 비해 실질적으로 1.5배 더 무거움), 비교적 더 큰 기하학적 크기들을 갖는다. 그러나, 이러한 비정질 리본 변압기들의 마그네틱 손실들은 비정질 재료의 사용 때문에 일반적인 규소강 변압기의 마그네틱 손실들에 비해 2 배 더 작다.
파워 변압기들 내에서 마그네틱 시스템은 비정질 리본들로 만들어지고, 본 발명의 구조적 특징들(예컨대, 프레임들의 적어도 하나의 표면 위에 계단식 구성을 갖는 세 개의 프레임들로 구성된 마그네틱 코어를 갖음)을 갖으며, 파워 변압기들은 일반적인 비정질 고-파워 변압기들과 비교해 볼 때 다음과 같은 이점이 있음:
● 대체로 감소된 마그네틱 손실들(무부하 손실들) - 일반적인 비정질 고-파워 변압기들의 마그네틱 손실들에 비해 실질적으로 2 배 더 적음; 및
● 대체로 감소된 변압기의 무게 - 본 발명에 따른 변압기들의 무게는 실질적으로 1.8배 더 가벼움, 즉, 변압기의 무게가 실질적으로 55% 정도 줄어듬.
표 1은 일반적인 3상 변압기들과 본 발명의 3상 변압기들의 다양한 파라미터들을 비교하여 나타낸다.
(변압기의 파라미터들 630kVa, 22KV, 건조, 주형 수지)
회사들 ARDAN
카탈로그		 ABB
카탈로그		 UTT
토로이드 코어* 		본 발명의 코어
No 이름 크기 파리미터들 파라미터들 파라미터들 파라미터들
1 파워 출력 KVa 630 630 630 630
2 주파수 Hz 50 50 50 50
3 일차적 전압 kV 22±2×2,5% 22±2×2,5% 22±2×2,5% 22±2×2,5%
4 이차적 전압 V 400 400 400 400
5 상들의 수 3 3 3 3
6 다이어그램 △/Yn-11 △/Yn-11 △/Yn-11 △/Yn-11
7 타입 dtth RESIBLOC dry dry
8 역률 1 1 1 1
9 효율 98,7 98,7 98,99 99,0
10 코어들의 무게 Kg 864 897
11 와인딩의 무게 Kg 574 696
12 일차적 와인딩의 온도 ˚C 75 72 61
13 이차적 와인딩의 온도 ˚C 75 75 69
14 무부하 손실 W 1380 1100 407 305
15 T=75˚C일 때 부하 손실 W 6900 7100 5991 5987
16 절연체 주형 수지 주형 수지 주형 수지 주형 수지
17 총 무게(대략) Kg 2200 2700 1485 1645
18 변압기의 높이 mm 1590 1900 1188 1515
19 변압기의 길이 mm 1600 1710 880 920
20 변압기의 폭 mm 820 1000 880 900
(* 토로이드 코어: 미국 특허 번호(US 6,792,666)에 설명된 변압기 구성에 기초함)
위의 예들 및 설명들은 물론 오직 실시예의 목적을 위해서만 제공된 것이고, 어떠한 방법으로든 본 발명을 제한할 의도는 없다. 본 발명은 숙련된 당업자에 의해 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위에서 상술된 것들 중 하나 이상을 이용하여 대단히 다양한 방법으로 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (28)

  1. 3상 마그네틱 유도 장치를 위한 마그네틱 코어에 있어서, 상기 마그네틱 코어는 세 개의 마그네틱 코어 프레임들을 포함하고, 상기 세 개의 마그네틱 코어 프레임들 각각은 내부 표면들 및 외부 표면들을 가지며, 적어도 각 프레임의 상기 내부 표면은 프레임의 측부들을 따라 연장된 계단식 구성을 가지고, 상기 마그네틱 코어 프레임들의 내부 표면들은 서로 대향한 채로, 상기 마그네틱 코어 프레임들은 상기 마그네틱 코어 내에 배열되어 삼각형 프리즘 구조를 형성하여, 각 프레임의 계단식 측부들은 국지적으로 인접한 프레임들의 계단식 측부들과 체결되어 상기 장치의 코일들을 실장하기 위한 상기 마그네틱 코어의 세 개의 마그네틱 코어 다리들을 형성하는, 3상 마그네틱 유도 장치를 위한 마그네틱 코어.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 프레임들의 내부 표면들의 상기 계단식 구성은 프러스토-스텝드-피라미드(frusto-stepped-pyramid) 구조인, 마그네틱 코어.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 계단식 구성은 약 30°의 피치를 갖고, 상기 프레임들은 서로에 대해 60° 각도로 배향되는, 마그네틱 코어.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마그네틱 코어 프레임들 각각은 복수의 다층 루프들을 포함하고, 복수의 다층 루프 각각은 권취된 마그네틱 재료 리본으로 만들어지며 상기 계단식 구성의 특정 스텝과 관련 있는, 마그네틱 코어.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 다층 루프들 각각은 미리 결정된 리본 폭을 가지는 마그네틱 재료 리본으로부터 만들어지고, 다층 루프들 중 적어도 일부는 상이한 리본 폭을 갖는 리본들로 만들어지며, 리본 폭들에 대해 상기 리본들은 일 리본들이 타 리본 위에 연속적으로 권취되어 계단식 구성을 형성하는, 마그네틱 코어.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 리본들 중 적어도 일부는 상기 리본들의 폭의 내림차순으로 일 리본이 타 리본 위에 권취되는, 마그네틱 코어.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 마그네틱 코어 다리들은 다각형의 단면 형상을 가지는, 마그네틱 코어.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 리본들 중 적어도 일부는 상기 리본들의 폭의 오름차순으로 일 리본이 타 리본 위에 권취되는, 마그네틱 코어.
  9. 제 6항 또는 제 8항에 있어서,
    내부의 다층 루프들 중 일부는 리본 폭들의 오름차순으로 하나가 다른 하나 위에 권취되고, 외부의 다층 루프들 중 일부는 리본 폭의 내림차순으로 하나가 다른 하나 위에 권취되어, 국지적으로 인접한 프레임들의 상기 계단식 측부의 체결에 의해 획득된 상기 코어 다리들의 원형 횡단면의 둘레 형상을 형성하는, 마그네틱 코어.
  10. 제 4항에 있어서,
    상기 다층 루프들은, 미리 결정된 루프 폭과 미리 결정된 중심 개구부를 갖는 루프들 각각과, 상이한 루프 폭을 가진 적어도 일부의 루프들을 제공하기 위해 같은 리본 폭을 가진 마그네틱 재료 리본들로부터 권취되고, 루프들 중 적어도 일부는 상이한 루프 폭들을 가지며, 상기 프레임은 공통 축을 가지고 상기 루프들을 일 루프를 타 루프 상부에 쌓아 구성되어, 요구되는 계단식 구성을 형성하는, 마그네틱 코어.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 다층의 루프들 중 적어도 일부는 상기 다층 루프들의 폭의 내림 차순으로 공통 축을 가지고 일 루프가 타 루프 상부에 쌓여있는, 마그네틱 코어.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 루프들 중 적어도 일부는 상기 중심 루프 개구부의 기하학적 크기가 상이하고, 상기 다층 루프들 중 적어도 일부는 중심 개구부의 기하학적 크기에 대해 폭들의 오름차순으로 일 루프가 타 루프의 상부에 쌓이며, 상기 다층 루프들 중 적어도 일부는 중심 개구부의 기하학적 크기에 대해 폭들의 내림차순으로 일 루프가 타 루프의 상부에 쌓여, 국지적으로 인접한 프레임들의 상기 계단식 측부들의 체결에 의해 획득된 상기 코어 다리들의 원형 횡단면의 둘레 형상을 형성하는, 마그네틱 코어.
  13. 제 4항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리본들은 비정질 금속 또는 합금으로 만들어진, 마그네틱 코어.
  14. 제 4항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리본들은 규소강(silicon steel)으로 만들어진, 마그네틱 코어.
  15. 제 4항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리본들은 나노결정질 합금으로 만들어진, 마그네틱 코어.
  16. 3상 마그네틱 유도 장치로서,
    세 개의 마그네틱 코어 프레임들을 포함하고, 상기 세 개의 마그네틱 코어 프레임들 각각은 내부 표면들 및 외부 표면들을 갖가지고, 적어도 상기 내부 표면들은 상기 프레임의 측부를 따라 연장된 계단식 구성을 만들도록 형성되어 있으며, 상기 마그네틱 코어 프레임들은 상기 마그네틱 코어 내에 배열되고 상기 마그네틱 코어 프레임들의 내부 표면들은 서로 대향하여 삼각형 프리즘 구조를 형성하고, 각 프레임의 계단식 측부들은 국지적으로 인접한 프레임들의 계단식 측부들과 체결되어 세 개의 코어 다리들을 형성하는 마그네틱 코어; 및
    코일 블록들 각각이 상기 코어 다리들 중 하나에 대해 실장되는 세 개의 코일 블록들을 포함하는 3상 마그네틱 유도 장치.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 마그네틱 코어 프레임들은 권취된 마그네틱 재료 리본으로 만들어진 복수의 다층 루프들을 포함하고, 상기 루프들 각각은 미리 결정된 리본 폭을 갖는 마그네틱 재료 리본으로 구성되며, 상기 루프들은 상기 루프들의 리본 폭들에 관해 하나가 다른 하나 위에 연속적으로 권취되거나, 또는 상기 루프들의 루프 폭들에 대해 공통 축을 가지고 일 루프가 타 루프의 상부에 쌓이는, 3상 마그네틱 유도 장치.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 코어 다리들은 다각형의 단면 형상을 가지는, 3상 마그네틱 유도 장치.
  19. 제 17항에 있어서,
    상기 코어 다리들은 원형 횡단면의 둘레 형상을 가지는, 3상 마그네틱 유도 장치.
  20. 3상 마그네틱 유도 장치에 있어서,
    세 개의 마그네틱 코어 프레임들을 포함하고, 상기 마그네틱 코어 프레임들 각각은 내부 표면들 및 외부 표면들과 권취된 비정질금속 리본으로 만들어진 복수의 다층 루프들을 가지며, 상기 루프들은 상기 루프들의 리본 폭들에 관해 하나가 다른 하나 위에 연속적으로 권취되거나 상기 루프들의 루프 폭들에 관해 공통 축을 가지고 일 루프가 타 루프의 상부에 쌓여, 상기 프레임의 측부들을 따라 연장된 계단식 구성을 형성하고, 상기 마그네틱 코어 프레임들은 상기 마그네틱 코어에 배열되고 상기 마그네틱 코어 프레임들의 내부 표면들은 서로 대향하여 삼각형 프리즘 구조를 형성하여, 각 프레임의 계단식 측부들은 국지적으로 인접한 프레임들의 계단식 측부들과 체결되어 세 개의 코어 다리들을 형성하는 마그네틱 코어; 및
    코일 블록들 각각이 상기 코어 다리들의 중 하나에 대해 실장되는 세 개의 코일 블록들을 포함하는 3상 마그네틱 유도 장치.
  21. 3상 마그네틱 유도 장치를 위한 마그네틱 코어 구성 방법에 있어서,
    복수의 다층 루프들을 포함하고, 상기 루프들 각각은 미리 결정된 리본 폭을 가진 마그네틱 재료 리본으로 권취되는 세 개의 마그네틱 코어 프레임들을 준비하는 단계; 및
    삼각형 프리즘 구조를 형성하기 위해 상기 프레임들을 위치시키고, 상기 3상 마그네틱 유도 장치의 코일들에 단단히 둘러싸이도록 구성된 세 개의 마그네틱 코어 다리들을 형성하기 위해 국지적으로 인접한 프레임들의 계단식 측부들을 체결하여, 상기 마그네틱 코어를 구성하는 단계를 포함하며,
    상기 프레임들을 준비하는 단계는,
    상기 리본들의 리본 폭들에 관해 복수의 마그네틱 재료 리본들을 연속적으로 일 리본을 타 리본 위에 권취하는 단계와,
    마그네틱 재료 리본들로부터 복수의 다층 루프들을 별도로 권취하고, 루프들 중 적어도 일부는 상이한 루프 폭들을 가지고, 상기 다층 루프들의 루프 폭들에 관해 공통 축을 가지고 차례로 쌓아, 상기 프레임들의 측부들을 따라 연장된 계단식 구성을 획득하는 단계 중 적어도 하나를 이용하는 단계인
    3상 마그네틱 유도 장치를 위한 마그네틱 코어 구성 방법.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 프레임들을 준비하는 단계는,
    어닐링 단계를 포함하는, 3상 마그네틱 유도 장치를 위한 마그네틱 코어 구성 방법.
  23. 제 21항 또는 제 22항에 있어서,
    상기 프레임들을 준비하는 단계는,
    결합재 내에서 상기 프레임들을 임프리그네이팅(impregnating)하는 단계를 더 포함하는, 3상 마그네틱 유도 장치를 위한 마그네틱 코어 구성 방법.
  24. 제 21항 내지 제 23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마그네틱 코어를 구성하는 단계는,
    상기 국지적으로 인접한 프레임들의 체결된 계단식 부분들 사이에 적어도 하나 이상의 전기적 절연체 층들을 적용하는 단계를 포함하는, 3상 마그네틱 유도 장치를 위한 마그네틱 코어 구성 방법.
  25. 3상 마그네틱 유도 장치를 준비하는 방법에 있어서,
    복수의 다층 루프들을 포함하고, 상기 루프들 각각은 미리 결정된 리본 폭을 가진 마그네틱 재료 리본으로 권취되며, 상기 루프들이 상기 프레임들의 측부들을 따라 연장된 계단식 구성을 획득하기 위해 상기 프레임들 내에서 배열되는 세 개의 마그네틱 코어 프레임들을 준비하는 단계;
    상부 및 하부 부분들로 상기 프레임들 각각을 횡방향으로 커팅하는 단계;
    삼각형 프리즘 구조를 형성하기 위해 상기 프레임들의 하부 부분들을 배열하고 상기 코어의 세 개의 하부 다리 부분들을 획득하기 위해 상기 프레임들의 하부 부분들에 국지적으로 인접한 계단식 측부들을 체결하는 단계;
    상기 하부 다리 부분들 중 하나 위에 코일을 위치시키는 단계; 및
    상기 프레임들 각각의 하부 부분들에 대해 상기 프레임들의 상부 부분들을 붙이는 단계를 포함하는 3상 마그네틱 유도 장치를 준비하는 방법.
  26. 제 25항에 있어서,
    상기 준비하는 단계는,
    복수의 다층 루프들을 형성하기 위해 상기 리본들의 리본 폭들에 관해 마그네틱 재료 리본들을, 타 리본 위에 일 리본을 연속적으로 권취하는 단계를 포함하는, 3상 마그네틱 유도 장치를 준비하는 방법.
  27. 제 25항에 있어서,
    상기 준비하는 단계는,
    마그네틱 재료 리본들로부터 복수의 다층 루프들을 별도로 권취하고, 상기 루프들 중 적어도 일부는 상이한 루프 폭들을 가지며, 상기 루프들의 루프 폭들에 관해 상기 다층 루프들을 공통 축을 가지고 차례로 쌓는 단계를 포함하는, 3상 마그네틱 유도 장치를 준비하는 방법.
  28. 제 26항 또는 제 27항에 있어서,
    상기 준비하는 단계는,
    다층 루프들의 일 리본이 타 리본 위에 귄취된 다층 루프들의 상부에, 개별적으로 권취된 루프들 중 일부를 쌓는 단계를 포함하는, 3상 마그네틱 유도 장치를 준비하는 방법.
KR1020147022598A 2012-01-17 2013-01-15 마그네틱 유도 장치들을 위한 3상 마그네틱 코어 및 3상 마그네틱 코어 제조 방법 KR20140107681A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IL217576 2012-01-17
IL217576A IL217576A0 (en) 2012-01-17 2012-01-17 Three phase transformer and method for manufacturing same
PCT/IL2013/050037 WO2013108247A1 (en) 2012-01-17 2013-01-15 Three-phase magnetic cores for magnetic induction devices and methods for manufacturing them

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20140107681A true KR20140107681A (ko) 2014-09-04

Family

ID=46179444

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020147022598A KR20140107681A (ko) 2012-01-17 2013-01-15 마그네틱 유도 장치들을 위한 3상 마그네틱 코어 및 3상 마그네틱 코어 제조 방법

Country Status (13)

Country Link
US (1) US9343210B2 (ko)
EP (1) EP2805339B1 (ko)
JP (1) JP6317679B2 (ko)
KR (1) KR20140107681A (ko)
CN (1) CN104221105B (ko)
BR (1) BR112014017550A2 (ko)
CA (1) CA2861434A1 (ko)
IL (2) IL217576A0 (ko)
IN (1) IN2014MN01489A (ko)
RU (1) RU2635098C1 (ko)
TW (1) TWI564917B (ko)
WO (1) WO2013108247A1 (ko)
ZA (1) ZA201405198B (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102368210B1 (ko) * 2021-12-17 2022-03-02 주식회사 케이피일렉트릭 변압기 철심
KR102385304B1 (ko) * 2022-02-17 2022-04-12 주식회사 케이피일렉트릭 변압기 철심

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104252955A (zh) * 2014-06-25 2014-12-31 上海置信电气非晶有限公司 一种三相非晶合金变压器的断轭铁心
CN104252952A (zh) * 2014-06-25 2014-12-31 上海置信电气非晶有限公司 一种三相非晶合金变压器的断轭铁心
CN104252954A (zh) * 2014-06-25 2014-12-31 上海置信电气非晶有限公司 一种三相非晶合金变压器的断轭铁心
CN104252953A (zh) * 2014-06-25 2014-12-31 上海置信电气非晶有限公司 一种三相非晶合金变压器的断轭铁心
USD771728S1 (en) * 2014-08-18 2016-11-15 Tokuden Co., Ltd. Three-leg iron core
USD800061S1 (en) 2014-08-26 2017-10-17 Tokuden Co., Ltd. Transformer
CN105390243A (zh) * 2015-11-24 2016-03-09 宜兴市兴益特种变压器有限公司 一种用于大容量整流变压器的铁芯结构
CN106856148B (zh) * 2015-12-08 2018-10-30 上海置信电气非晶有限公司 一种插拔式立体铁心变压器卧式装配用线圈定位装置
CN105428052B (zh) * 2015-12-30 2017-06-16 广州有色金属研究院 一种用于变压器铁芯装配的机械手螺旋绑带方法
IL246466A0 (en) * 2016-06-22 2016-11-30 U T T Unique Transf Technologies Ltd Innovative three-phase transformer
KR101858619B1 (ko) * 2016-08-24 2018-05-17 한국과학기술원 3상 전력 무선충전형 무인비행체 및 이를 위한 3상 전력 무선충전 장치
ES2844326T3 (es) * 2017-02-09 2021-07-21 Premo Sa Dispositivo inductor, método de fabricación del mismo y antena
CN106653312A (zh) * 2017-02-22 2017-05-10 戴芬 一种三角立体卷铁心变压器铁心和线圈及两者的装配方法
CN206774379U (zh) * 2017-04-01 2017-12-19 海鸿电气有限公司 一种新型的立体卷铁心变压器高压引线结构
CN107275068A (zh) * 2017-06-22 2017-10-20 上海日港置信非晶体金属有限公司 一种三框三柱非晶合金铁心的制造方法
CN107845494A (zh) * 2017-12-18 2018-03-27 吴茂安 五段混合式立体卷铁心
DE102018109505A1 (de) * 2018-04-20 2019-10-24 Stl Systems Ag Polyederförmige Spulensysteme mit großem Homogenitätsvolumen und großem Zugangsbereich
DE102018215576A1 (de) * 2018-09-13 2020-03-19 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Stromkompensierte Drossel, Filter, Hochvoltbordnetz sowie Kraftfahrzeug
DE102018216211B3 (de) 2018-09-24 2020-02-20 Siemens Aktiengesellschaft Kurzschließereinrichtung und Umrichter
JP7165623B2 (ja) * 2019-05-24 2022-11-04 株式会社日立産機システム 立体鉄心変圧器
US20210012944A1 (en) * 2019-07-08 2021-01-14 North Carolina State University Transformer designs for very high isolation with high coupling
CN112164573B (zh) * 2020-09-16 2022-06-10 浙江师范大学 一种非晶细带制备磁芯的方法及装置
US11415608B2 (en) * 2019-09-27 2022-08-16 TSTM, Inc. Transformer and socket assembly for power meter installations
RU201014U1 (ru) * 2020-03-24 2020-11-23 Юрий Пантелеевич Лепеха Фильтр подавления электромагнитных помех
FR3112648B1 (fr) * 2020-07-20 2023-04-14 Safran Electrical & Power Procédé de fabrication de boucles pour circuit magnétique
JP7428098B2 (ja) * 2020-07-31 2024-02-06 Tdk株式会社 インダクタ部品及びこれを用いたｄｃｄｃコンバータ
RU205573U1 (ru) * 2021-01-31 2021-07-21 Першина Светлана Сергеевна Трехфазное магнитоиндукционное устройство
CN113436852B (zh) * 2021-05-21 2023-01-24 深圳大学 一种立体卷变压器铁心及变压器

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2401952A (en) * 1943-09-10 1946-06-11 Line Material Co Three-phase transformer
US2458052A (en) * 1947-03-06 1949-01-04 Line Material Co Three-phase transformer construction
AR204449A1 (es) * 1974-10-07 1976-02-06 Ingenieria Electrica Ind Sa Circuito magnetico para transformadores electricos trifascos
JPS5397337U (ko) * 1978-01-13 1978-08-08
NZ191840A (en) * 1978-10-19 1983-06-14 L Manderson Transformer core construction
JPS6263916U (ko) * 1985-10-11 1987-04-21
JPS63260119A (ja) * 1987-04-17 1988-10-27 Fuji Electric Co Ltd 誘導電器用積み鉄心の製造方法
SU1697127A1 (ru) * 1989-08-04 1991-12-07 Минский Электротехнический Завод Им.В.И.Козлова Магнитопровод индукционного аппарата
US5202664A (en) * 1992-01-28 1993-04-13 Poulsen Peder Ulrik Three phase transformer with frame shaped winding assemblies
US5537089A (en) * 1993-05-27 1996-07-16 Parker-Hannifin Corporation Three phase transformer with reduced harmonic currents
US6683524B1 (en) * 1998-09-02 2004-01-27 Hoeglund Lennart Transformer core
CN2360918Y (zh) * 1998-12-18 2000-01-26 谢伟民 一种叠片式三维立体变压器
CN2396491Y (zh) * 1999-07-30 2000-09-13 谢伟民 一种卷绕式三维立体变压器
SE0000410D0 (sv) 2000-02-06 2000-02-06 Lennart Hoeglund Trefas transformatorkärna
US6668444B2 (en) * 2001-04-25 2003-12-30 Metglas, Inc. Method for manufacturing a wound, multi-cored amorphous metal transformer core
JP2003163124A (ja) * 2001-11-27 2003-06-06 Hitachi Ltd 三相変圧器
CN2770055Y (zh) * 2004-12-28 2006-04-05 张明德 一种开口式卷绕铁芯
CN201181630Y (zh) * 2007-04-02 2009-01-14 海南金盘电气有限公司 一种叠装式三角铁心结构
RS51714B (en) * 2008-09-05 2011-10-31 Abs Minel Trafo Ad-Joint Stock Company MOTANO DELTA MAGNETIC CORE THREE-PHASE TRANSFORMER
BRPI1008233A2 (pt) * 2009-02-05 2016-03-08 John Shirley Hurst transformador de via de fluxo contínuo de metal amorfo e método de fabricação
US20110109412A1 (en) * 2009-10-29 2011-05-12 Jurgen Klaus Vollrath Three phasecontinuous flux path transformer core and method of manufacture
EP2395521B1 (en) 2010-06-08 2013-03-27 ABB Technology AG Method for manufacture of triangular transformer cores made of amorphous metal

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102368210B1 (ko) * 2021-12-17 2022-03-02 주식회사 케이피일렉트릭 변압기 철심
KR102385304B1 (ko) * 2022-02-17 2022-04-12 주식회사 케이피일렉트릭 변압기 철심

Also Published As

Publication number Publication date
US20140354386A1 (en) 2014-12-04
ZA201405198B (en) 2015-10-28
JP2015503854A (ja) 2015-02-02
RU2635098C1 (ru) 2017-11-09
CN104221105B (zh) 2017-08-25
JP6317679B2 (ja) 2018-04-25
CN104221105A (zh) 2014-12-17
IN2014MN01489A (ko) 2015-04-17
EP2805339B1 (en) 2016-10-26
IL233650A0 (en) 2014-08-31
TW201351456A (zh) 2013-12-16
WO2013108247A1 (en) 2013-07-25
EP2805339A1 (en) 2014-11-26
CA2861434A1 (en) 2013-07-25
BR112014017550A2 (pt) 2017-07-04
IL217576A0 (en) 2012-03-29
US9343210B2 (en) 2016-05-17
TWI564917B (zh) 2017-01-01
IL233650B (en) 2018-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20140107681A (ko) 마그네틱 유도 장치들을 위한 3상 마그네틱 코어 및 3상 마그네틱 코어 제조 방법
KR100612724B1 (ko) 세그먼트 변압기 코어
US6880228B2 (en) Method for manufacturing a three-phase transformer
JP5953541B2 (ja) 立体三角形構造のアモルファス合金変圧器鉄心の製造方法
JP2012517119A (ja) アモルファス金属連続磁路型変圧器及びその製造方法
JP2004529498A (ja) 三相変圧器用アモルファス金属製三脚磁心
JPH06181135A (ja) 配電用変圧器
KR101853795B1 (ko) 저손실 경량화 변압기 및 이의 제조방법
CN203536171U (zh) 三相立体断口式卷铁心
US20120299681A1 (en) Flat band winding for an inductor core
WO2014167571A1 (en) Three-phase chokes and methods of manufacturing thereof
EP2618347B1 (en) Transformer-core
CN215183435U (zh) 一种三相三柱平面铁芯及变压器
CN115497717A (zh) 一种三相三柱平面铁芯及其制作方法、变压器
KR20110137353A (ko) 비결정질 코어를 가지는 전력 변압기
GB2379558A (en) Electromagnetic component and its method of manufacture
MXPA00001783A (en) Segmented transformer core
JP2003163120A (ja) 変圧器

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid