KR20230036164A - 변압기 코어 조립체용 타이 플레이트 - Google Patents

변압기 코어 조립체용 타이 플레이트 Download PDF

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디트리히 본만
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히타치 에너지 스위처랜드 아게
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Abstract

변압기 코어 (1) 의 제 1 요크 (8) 를 클램핑하기 위한 제 1 요크 클램핑 플레이트 (14), 및 변압기 코어 (1) 의 제 2 요크 (10) 를 클램핑하기 위한 제 2 요크 클램핑 플레이트 (16) 를 포함하는 변압기 코어 조립체가 제공된다. 또한, 변압기 코어 조립체는 타이 플레이트 (20) 를 형성하는 복수의 적층된 시트들을 포함한다. 타이 플레이트는 제 1 단부 (22) 및 제 2 단부 (24) 를 가지며, 제 1 단부 (22) 는 제 1 요크 클램핑 플레이트 (14) 에 연결되고, 제 2 단부 (24) 는 제 2 요크 클램핑 플레이트 (16) 에 연결된다. 타이 플레이트 (20) 를 형성하기 위한 적층된 시트들을 사용하면 타이 플레이트 (20) 를 제조하기 위한 적합한 재료의 이용가능성을 상당히 향상시킨다. 예를 들어, 적절한, 높은 인장 강도를 갖는 고 망간 강 재료의 부류가 있다.

Description

변압기 코어 조립체용 타이 플레이트
본 발명은 타이 플레이트를 포함하는 변압기 코어 조립체 및 변압기 코어 조립체와 함께 사용하기 위한 타이 플레이트에 관한 것이다.
변압기는 하나의 전기 회로로부터 다른 전기 회로로, 또는 다수의 회로들로 전기 에너지를 전달하는 수동 전기 디바이스이다. 전형적인 변압기는 제 1 또는 하부 요크와 제 2 또는 상부 요크 사이에서 연장되는, 종종 수직으로 배향되는 몇몇, 예를 들어, 3 개의 평행한 림들을 갖는 강자성 코어를 포함한다. 코일들 또는 권선들이 림들 주변에 감겨진다. 권선들 중 임의의 하나에서의 가변 전류는 코어 내에 가변 자속을 생성하고, 이는 코어 주위에 감겨진 임의의 다른 권선에 걸쳐 가변 기전력을 유도한다.
전형적으로, 코어는 복수의 적층된 코어 시트들로부터 제조된 적층된 구성이다. 변압기는 2 개의 대향 측면들로부터, 하부 요크를 형성하는 코어의 섹션 내에 코어 시트들을 클램핑하기 위한 2 개의 제 1 또는 하부 요크 클램핑 플레이트들, 및 상부 요크를 형성하는 코어의 섹션 내에 코어 시트들을 클램핑하기 위한 2 개의 제 2 또는 상부 요크 클램핑 플레이트들을 더 포함한다.
더욱이, 변압기는 림 옆에 그리고 림에 평행하게 위치된 세장형 타이 플레이트를 포함한다. 타이 플레이트는, 통상적으로 용접 연결을 통해, 하부 요크 클램핑 플레이트들 중 하나에 일 단부가 고정되고 상부 요크 클램핑 플레이트들 중 하나에 타 단부가 고정된다.
타이 플레이트는 일반적으로 다음 기능 중 하나 이상을 갖는다:
● 예를 들어, 변압기 조립체의 운반을 위한 크레인에 의해, 변압기 조립체가 상승될 때, 코어 및 권선의 중량에 의해 야기되는 축방향 힘들, 즉 림들의 연장에 평행한 힘을 견딘다. 크레인의 후크는 일반적으로 상부 요크 클램핑 플레이트들에 연결된다.
● 권선은 변압기 조립체의 수명 동안 축방향으로 견고하게 압축되어 유지되어야 한다. 이를 위하여, 권선 블록의 상부와 하부에 가압 링들을 장착한다. 이들 프레스 링들은 각각 상부 클램핑 플레이트들 및 하부 클램핑 플레이트들에 대해 놓인다. 권선 압축력의 반발력은 타이 플레이트에 의해 취해져야 한다.
● 네트워크에서의 전기적 단락 동안, 권선을 더 압축하는 경향이 있는 매우 높은 맥동 전자기력이 권선에서 발생된다. 조립시 발생하는 프레스 링들에 의해 수행되는 전술한 사전 압축은, 상부 및 하부 권선 단부들이 가압 링들에 접촉을 유지함을 보장하여야 한다. 그러한 힘들은 또한 타이 플레이트에 의해 취해져야 한다.
타이 플레이트는 일반적으로 권선 내부의 이용가능한 최소 단면을 소비할 것이다. 따라서, 타이 플레이트는 일반적으로 고강도, 자기 강으로 제조된다. 이러한 종류의 재료는 비교적 저렴하고 적절한 강도를 나타낸다. 그러나, 점점 더 빈번하게, 변압기들은, 예를 들어, 자기 변압기 코어의 포화를 야기하는 직류 바이어스 자화를 야기할 수 있는 전력 전자장치의 증가하는 사용에 의해, 비-교류 전류들, 즉 직류 전류들에 노출된다. 이에 의해, 과잉 자속은 자성 타이 플레이트 내로 가압되고, 여기서 이는 과도한 와전류 가열을 유발한다. 이는 특히 변압기 조립체의 유효성을 감소시키고, 추가적으로 증가된 냉각을 요구한다.
단순하게, 타이 플레이트를 제조하기 위한 자성 강 대신 비자성 강을 사용하는 것은, 대부분의 비자성 강이 자성 고강도 강의 기계적 강도의 절반 정도에 불과한 단점이 있다. 따라서, 이러한 비자성 강 타이 플레이트는 어떠한 정도의 기계적 강도를 얻기 위해서 자성 고강도 강으로 이루어진 타이 플레이트에 비해 상당히 확대된 두께를 가져야 한다. 더욱이, 비자성 강은 전형적으로 자성 강보다 더 비싸다.
기계적 강도의 증가는, 일반적으로 비자성 오스테나이트계 강의 가공 경화 (냉간 변형) 에 의해 수행될 수 있다. 그러나, 이러한 재료로 이루어진 타이 플레이트를 요크 클램핑 플레이트들에 부착하기 위한 용접 공정은 재료를 적어도 국부적으로 기계적으로 약화시킬 수 있다.
게다가, 탄소 또는 유리 섬유 재료는 충분한 인장 강도를 갖지만, 너무 많은 연신율을 갖는다.
따라서, 개선된 변압기 코어 조립체 및 변압기 코어 조립체와 함께 사용하기 위한 개선된 타이 플레이트가 필요하다.
이 목적은 독립 청구항들에 의해 달성된다. 종속 청구항들은 바람직한 실시형태들에 관한 것이다. 본 발명의 추가적인 또는 대안적인 양태들은 본 명세서 전반에 걸쳐 다루어진다.
본 개시에 따르면, 변압기 코어의 제 1 요크를 클램핑하기 위한 제 1 요크 클램핑 플레이트, 및 변압기 코어의 제 2 요크를 클램핑하기 위한 제 2 요크 클램핑 플레이트를 포함하는 변압기 코어 조립체가 제공된다. 또한, 변압기 코어 조립체는 타이 플레이트를 형성하는 복수의 적층된 시트들을 포함한다. 타이 플레이트는 제 1 단부 및 제 2 단부를 가지며, 제 1 단부는 제 1 요크 클램핑 플레이트에 연결되고, 제 2 단부는 제 2 요크 클램핑 플레이트에 연결된다.
타이 플레이트를 형성하기 위해 적층된 시트들을 사용하는 것은 타이 플레이트의 품질을 상당히 향상시킨다. 복수의 적층된 시트들로부터 타이 플레이트를 구축하는 것은 결과적인 타이 플레이트의 기계적 특성들 뿐만 아니라 그 생산과 관련하여 모두 유리한 것으로 입증되었다.
또한, 타이 플레이트를 제조하기 위한 적절한 재료의 이용가능성이 증가한다. 예를 들어, 특히 적합한 것으로 입증된 적절한, 높은 인장 강도를 갖는 고 망간 강 재료의 부류가 있다. 더욱이, 이 재료는 인장 강도의 중간 정도의 감소만으로 용접될 수 있다. 게다가, 이 재료는 비교적 싸다. 그러나, 타이 플레이트는 통상적으로 12 내지 15 mm 의 두께를 가지며, 고 망간 강 재료는 변압기 코어 조립체들에 대해 통상적으로 사용되는 관련 - 비교적 작은 - 양의 이러한 두께 범위에서 얻기가 어렵다. 그러나, 이 재료의 더 얇은 게이지는 수 밀리미터 내에서 코일들로 시장에서 쉽게 이용할 수 있다. 이에 따라, 타이 플레이트를 형성하기 위한 해당 게이지의 적층된 시트들을 사용함으로써, 적정한 비용으로 적절한 인장 강도를 갖는 타이 플레이트를 제공하여, 향상된 생산성을 나타낸다.
다양한 실시형태들은 다음의 특징들을 구현할 수 있다:
적층된 시트들 중 적어도 하나는 비자성 조성물로 이루어질 수 있다. 전술한 바와 같이, 변압기들은 비-교류 전류들에 노출될 수 있어서, 직류 바이어스 자화를 야기하며, 이는 또한 자기 변압기 코어의 포화를 야기한다. 이에 의해, 과잉 자속은 자성 타이 플레이트 내로 가압되고, 여기서 이는 과도한 와전류 가열을 유발한다. 이는 특히 변압기 조립체의 유효성을 감소시키고, 추가적으로 증가된 냉각을 요구한다. 따라서, 적층된 시트들 중 적어도 하나를 제조하기 위해 비자성 조성물을 사용하면 변압기 코어 조립체의 효율을 향상시킬 수 있다.
비자성 조성물은 고망간 강일 수 있다. 망간 강의 장점은 이미 전술되었다.
대안적으로, 비자성 조성물은 예를 들어 오스테나이트계 강일 수 있으며, 특히 가공-경화 오스테나이트계 강일 수 있다. 이러한 종류의 재료는 일반적으로 쉽게 이용가능하고, 비자성이며, 적절한 인장 강도를 나타낸다.
몇몇 강 재료의 인장 강도 범위 및 연신율 범위는 "Advanced High Strength Steel Guidelines Version 5.0. World Auto Steel, 2014년 5월" 에 기재되어 있다. 전술한 바와 같은 타이 플레이트의 기능을 고려할 때, 타이 플레이트를 제조하기 위한 재료는 높은 인장 강도와 낮은 연신율을 가져야 한다. 본 명세서에 기재된 소위 "3 세대 고급 고 강도 강" (3rd GEN AHSS), 즉 낮은 연신율, 예를 들어 약 5% 내지 39% 의 연신율을 가지면서 약 800 MPa 이상 내지 2000 MPa 이상의 인장 강도를 갖는 강들이 시트들을 제조하기 위한 재료로서 사용될 수 있다는 것이 밝혀졌다 (신규 및 현재 세대 둘 다). 이들 강은 그 높은 망간 함량, 예를 들어 15 내지 30% 를 특징으로 한다.
시트들은 0.5 mm 내지 6 mm, 예를 들어 1 mm 내지 4 mm 의 두께를 갖는다.
시트들은 복수의 용접 스폿들 및/또는 복수의 볼트들에 의해 서로 연결될 수 있다. 용접의 불리한 영향이 최소한으로 감소하기 때문에 용접 시임 등과 달리 용접 스폿들이 유리한 것으로 입증되었다. 대안적으로 또는 추가적으로, 시트들은 예를 들어 접착제에 의해 서로 연결될 수 있다. 이러한 연결은, 후술되는 바와 같이, 시트들을 통한 구멍들의 제조를 허용하도록 내구성이 있거나 단지 시트들의 상대 고정에 사용될 수 있다.
타이 플레이트들은 10 mm 내지 20 mm, 예를 들어 12 mm 내지 15 mm 의 두께를 갖는다.
타이 플레이트는 (i) 타이 플레이트를 제 1 요크 클램핑 플레이트 및 제 2 요크 클램핑 플레이트에 부착하기 위해 그리고/또는 (ii) 타이 플레이트를 형성하기 위해 복수의 시트들을 서로 부착하기 위해, 예를 들어 볼트 또는 핀 형태의 부착 부재를 위치시키도록 구성된 복수의 구멍들을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 용접 영역 주위에서 타이 플레이트의 재료를 잠재적으로 약화시켜 인장 강도의 감소를 야기하는 용접 공정에 의해 타이 플레이트를 클램핑 플레이트에 부착할 필요가 없다. 대응 구멍의 내부측에 접촉시키기 위해 매끄러운 원통형 표면을 갖는 볼트 또는 핀을 사용하는 것은 특히 양호한 하중 전달을 허용하기 때문에 유리하다. 따라서, 예를 들어 나사산이 없는 볼트들은 부착 부재로서 사용될 수 있거나, 구멍 내에 위치되도록 설계되거나 의도되지 않은 단부 영역에서만 나사산을 갖는 볼트들일 수 있다.
타이 플레이트는 종축을 따라 연장되는 세장형일 수 있으며, 여기서 구멍들은 타이 플레이트의 종축을 따라 일렬로 형성된다. 이는 타이 플레이트의 최소 전체 폭에서 구멍들 사이의 시트 재료의 인장 강도 및 부착 부재들의 전단 강도의 개선된 정합을 허용한다. 이로써, 시트 재료의 인장 강도를 가능한 한 효과적으로 사용할 수 있다.
복수의 구멍들은 레이저 빔 컷 또는 워터젯 컷 또는 기계가공될 수 있다. 구멍들을 기계가공하는 것은 그 내부측들 상에 특히 매끄러운 부하 지지 표면들을 갖는 구멍들을 얻는 것을 가능하게 한다. 이는 나사가공되지 않은 볼트들이 부착 부재들로서 사용되는 경우에 특히 적합하다. 예를 들어, 타이 플레이트는 시트들을 서로 연결하고, 예를 들어, 스폿들을 용접하고, 이어서 구멍들을 기계가공함으로써 제조될 수 있다. 따라서, 시트들은 기계가공 공정 동안 용접 스폿들에 의해 적절하게 정렬되어 유지된다. 용접 연결에 대한 대안으로서, 시트들은 예를 들어 접착제에 의해 서로 부착될 수 있다.
타이 플레이트는 적어도 하나의 슬롯을 포함할 수 있다. 통상적으로, 타이 플레이트는 권선들로부터 전자기 프린지 필드 (electromagnetic fringe field) 에 노출된다. 특히 상부 및 하부 권선 단부 근방의 영역에서, 이 자기장은 타이 플레이트에 의해 규정된 평면에서 흐르는 와전류를 생성하는 코어 및 타이 플레이트에 수직인 강한 성분을 갖는다. 이러한 와류들은 타이 플레이트를 가열하는 손실들을 야기한다. 따라서, 적어도 하나의 슬롯을 타이 플레이트에 제공하는 것은 와전류 손실들을 감소시키고 국부적인 핫 스폿들을 회피하거나 적어도 감소시킬 수 있게 한다. 더욱이, 이러한 슬롯은 타이 플레이트를 냉각시키기 위한 절연성 유체의 경로를 제공한다.
타이 플레이트는 20 mm 내지 80 mm, 예를 들어 30 mm 내지 75 mm 의 폭을 갖는다.
본 발명의 제 2 양태에 따르면, 변압기 코어 조립체와 함께 사용하기 위한 타이 플레이트가 제공되며, 타이 플레이트는 복수의 적층된 시트들을 포함한다.
적층된 시트들 중 적어도 하나는 비자성 조성물로 이루어질 수 있다.
비자성 조성물은 고망간 강 또는 오스테나이트계 강 일 수 있다.
타이 플레이트는 (i) 타이 플레이트를 제 1 요크 클램핑 플레이트 및 제 2 요크 클램핑 플레이트에 부착하기 위해 그리고/또는 (ii) 타이 플레이트를 형성하기 위해 복수의 시트들을 서로 부착하기 위해, 부착 부재를 위치시키도록 구성된 복수의 구멍들을 포함할 수 있다.
특히, 본 발명은 다음의 양태들을 포함한다:
1. 변압기 코어 조립체로서:
변압기 코어의 제 1 요크를 클램핑하기 위한 제 1 요크 클램핑 플레이트;
변압기 코어의 제 2 요크를 클램핑하기 위한 제 2 요크 클램핑 플레이트; 및
제 1 단부 및 제 2 단부를 가진 타이 플레이트를 형성하는 복수의 적층된 시트들을 포함하고, 제 1 단부는 제 1 요크 클램핑 플레이트에 연결되고, 제 2 단부는 제 2 요크 클램핑 플레이트에 연결된다.
2. 양태 1 의 변압기 코어 조립체에서, 상기 적층된 시트들 중 적어도 하나는 비자성 조성물이다.
3. 양태 1 또는 2 의 변압기 코어 조립체에서, 상기 적층된 시트들 모두는 비자성 조성물이다.
4. 양태 2 또는 3 의 변압기 코어 조립체에서, 상기 비자성 조성물은 고망간 강이다.
5. 양태 4 의 변압기 코어 조립체에서, 상기 고망간 강은 망간 함량이 20 질량% 내지 30 질량% 을 가진다.
6. 양태 4 또는 5 의 변압기 코어 조립체에서, 상기 고망간 강은 망간 함량이 21 질량% 내지 28 질량% 을 가진다.
7. 양태 4 내지 6 의 변압기 코어 조립체에서, 상기 고망간 강은 망간 함량이 22 질량% 내지 26 질량% 을 가진다.
8. 양태 2 또는 3 의 변압기 코어 조립체에서, 상기 비자성 조성물은 오스테나이트계 강이다.
9. 양태 8 의 변압기 코어 조립체에서, 상기 오스테나이트계 강은 가공 경화된다.
10. 선행하는 양태들 중 임의의 변압기 코어 조립체에서, 상기 적층된 시트들 중 적어도 하나는 0.5 mm 내지 6 mm 의 두께를 가진다.
11. 선행하는 양태들 중 임의의 변압기 코어 조립체에서, 상기 적층된 시트들 중 적어도 하나는 1 mm 내지 4 mm 의 두께를 가진다.
12. 선행하는 양태들 중 임의의 변압기 코어 조립체에서, 상기 적층된 시트들 중 적어도 하나는 0.5 mm 내지 6 mm 의 두께를 가진다.
13. 선행하는 양태들 중 임의의 변압기 코어 조립체에서, 상기 적층된 시트들 모두는 1 mm 내지 4 mm 의 두께를 가진다.
14. 선행하는 양태들 중 임의의 변압기 코어 조립체에서, 상기 적층된 시트들 모두는 동일한 두께를 가진다.
15. 선행하는 양태들 중 임의의 변압기 코어 조립체에서, 상기 타이 플레이트는 10 mm 내지 20 mm 의 두께를 가진다.
16. 선행하는 양태들 중 임의의 변압기 코어 조립체에서, 상기 타이 플레이트는 12 mm 내지 15 mm 의 두께를 가진다.
17. 선행하는 양태들 중 임의의 변압기 코어 조립체에서, 상기 적층된 시트들은 복수의 용접 스폿들에 의해 서로 연결된다.
18. 양태 1 내지 17 중 임의의 변압기 코어 조립체에서, 상기 적층된 시트들은 복수의 볼트들에 의해 서로 연결된다.
19. 양태 1 내지 18 중 임의의 변압기 코어 조립체에서, 상기 적층된 시트들은 접착제에 의해 서로 연결된다.
20. 선행하는 양태들 중 임의의 변압기 코어 조립체에서, 타이 플레이트는, (i) 상기 타이 플레이트를 제 1 요크 클램핑 플레이트 및 제 2 요크 클램핑 플레이트에 부착하기 위해 그리고/또는 (ii) 상기 타이 플레이트를 형성하기 위해 복수의 시트들을 서로 부착하기 위해, 부착 부재를 위치시키기 위해 그리고/또는 부착 부재에 대해 타이 플레이트를 위치시키기 위해 구성된 복수의 구멍들을 포함한다.
21. 양태 20 의 변압기 코어 조립체에서, 상기 부착 부재는 볼트 또는 핀이다.
22. 양태 20 또는 21 의 변압기 코어 조립체에서, 상기 타이 플레이트는 종축을 따라 연장되는 세장형이고, 상기 구멍들은 상기 타이 플레이트의 종축을 따라 그리고/또는 그에 평행하게 일렬로 형성된다.
23. 양태 22 의 변압기 코어 조립체에서, 상기 구멍들의 중심들은 상기 타이 플레이트의 종축에 평행하거나 이와 일치하는 직선을 따라 위치된다.
24. 양태 20 내지 23 중 임의의 변압기 코어 조립체에서, 상기 복수의 구멍들은 레이저 빔 컷 또는 워터 제트 컷이다.
25. 양태 20 내지 23 중 임의의 변압기 코어 조립체에서, 상기 복수의 구멍들은 기계가공되거나 펀칭된다.
26. 선행하는 양태들 중 임의의 변압기 코어 조립체에서, 상기 타이 플레이트는 1 m 내지 5 m 의 길이를 가진다.
27. 선행하는 양태들 중 임의의 변압기 코어 조립체에서, 상기 타이 플레이트는 20 mm 내지 80 mm 의 폭을 가진다.
28. 선행하는 양태들 중 임의의 변압기 코어 조립체에서, 상기 타이 플레이트는 30 mm 내지 75 mm 의 폭을 가진다.
29. 선행하는 양태들 중 임의의 변압기 코어 조립체에서, 상기 타이 플레이트는 적어도 하나의 슬롯을 포함한다.
30. 양태 29 의 변압기 코어 조립체에서, 상기 슬롯은 종방향이다.
31. 선행하는 양태들 중 임의의 변압기 코어 조립체에서, 상기 타이 플레이트는 복수의 슬롯들을 포함한다.
32. 선행하는 양태들 중 임의의 변압기 코어 조립체에서, 상기 타이 플레이트는 하나 이상의 슬롯들을 포함하고, 적어도 하나의 슬롯은 상기 타이 플레이트의 전체 길이 또는 전체 길이의 적어도 80% 를 따라 연장된다.
33. 선행하는 양태들 중 임의의 변압기 코어 조립체에서, 2 개 이상의 타이 플레이트들을 포함한다.
34. 양태 33 의 변압기 코어 조립체에서, 상기 2 개 이상의 타이 플레이트들은 서로 인접하고 서로 평행하게 위치된다.
35. 선행하는 양태들 중 임의의 변압기 코어 조립체에서, 변압기 코어는 림을 포함하고, 권선은 림 둘레에 감겨지며, 상기 타이 플레이트는 림과 권선 사이에 적어도 부분적으로 위치되고, 림은 종축을 따라 연장되는 세장형일 수 있으며, 상기 타이 플레이트는 상기 림 축에 실질적으로 평행하게 연장될 수 있다.
36. 변압기 코어 조립체와 함께 사용하기 위한 타이 플레이트로서, 상기 타이 플레이트는 복수의 적층된 시트들을 포함한다.
37. 양태 36 의 타이 플레이트에서, 상기 적층된 시트들 중 적어도 하나는 비자성 조성물이다.
38. 양태 36 또는 37 의 타이 플레이트에서, 상기 적층된 시트들 모두는 비자성 조성물이다.
39. 양태 36 내지 38 중 임의의 타이 플레이트에서, 상기 비자성 조성물이 고망간 강이다.
40. 양태 39 의 타이 플레이트에서, 상기 고망간 강은 망간 함량이 20 질량% 내지 30 질량% 을 가진다.
41. 양태 39 또는 40 의 타이 플레이트에서, 상기 고망간 강은 망간 함량이 21 질량% 내지 28 질량% 을 가진다.
42. 양태 39 내지 41 중 임의의 타이 플레이트에서, 상기 고망간 강은 망간 함량이 22 질량% 내지 26 질량% 을 가진다.
43. 양태 36 내지 38 중 임의의 타이 플레이트에서, 상기 비자성 조성물이 오스테나이트계 강이다.
44. 양태 43 의 타이 플레이트에서, 상기 오스테나이트계 강은 가공 경화된다.
45. 양태 36 내지 44 중 임의의 타이 플레이트에서, 적층된 시트들 중 적어도 하나는 0.5 mm 내지 6 mm 의 두께를 가진다.
46. 양태 36 내지 45 중 임의의 타이 플레이트에서, 적층된 시트들 중 적어도 하나는 1 mm 내지 4 mm 의 두께를 가진다.
47. 양태 36 내지 46 중 임의의 타이 플레이트에서, 적층된 시트들 모두는 0.5 mm 내지 6 mm 의 두께를 가진다.
48. 양태 36 내지 47 중 임의의 타이 플레이트에서, 적층된 시트들 모두는 1 mm 내지 4 mm 의 두께를 가진다.
49. 양태 36 내지 48 중 임의의 타이 플레이트에서, 적층된 시트들 모두는 동일한 두께를 가진다.
50. 양태 36 내지 49 중 임의의 타이 플레이트에서, 상기 타이 플레이트는 10 mm 내지 20 mm 의 두께를 가진다.
51. 양태 36 내지 50 중 임의의 타이 플레이트에서, 상기 타이 플레이트는 12 mm 내지 15 mm 의 두께를 가진다.
52. 양태 36 내지 51 중 임의의 타이 플레이트에서, 상기 적층된 시트들은 복수의 용접 스폿들에 의해 서로 연결된다.
53. 양태 36 내지 52 중 임의의 타이 플레이트에서, 상기 적층된 시트들은 복수의 볼트들에 의해 서로 연결된다.
54. 양태 36 내지 53 중 임의의 타이 플레이트에서, 상기 적층된 시트들은 접착제에 의해 서로 연결된다.
55. 선행하는 양태들 중 임의의 타이 플레이트에서, 상기 타이 플레이트는, (i) 상기 타이 플레이트를 제 1 요크 클램핑 플레이트 및 제 2 요크 클램핑 플레이트에 부착하기 위해 그리고/또는 (ii) 상기 타이 플레이트를 형성하기 위해 복수의 시트들을 서로 부착하기 위해, 부착 부재를 위치시키기 위해 구성된 복수의 구멍들을 포함한다.
56. 양태 55 의 타이 플레이트에서, 상기 부착 부재는 볼트 또는 핀이다.
57. 양태 55 또는 56 의 타이 플레이트에서, 상기 타이 플레이트는 종축을 따라 연장되는 세장형이고, 상기 구멍들은 상기 타이 플레이트의 종축을 따라 일렬로 형성된다.
58. 양태 57 의 타이 플레이트에서, 상기 구멍들의 중심들은 상기 타이 플레이트의 종축에 평행하거나 이와 일치하는 직선을 따라 위치된다.
59. 양태 55 내지 58 중 임의의 타이 플레이트에서, 상기 복수의 구멍들은 레이저 빔 컷 또는 워터 제트 컷이다.
60. 양태 55 내지 58 중 임의의 타이 플레이트에서, 상기 복수의 구멍들은 기계가공되거나 펀칭된다.
61. 양태 36 내지 60 중 임의의 타이 플레이트에서, 상기 타이 플레이트는 1 m 내지 5 m 의 길이를 가진다.
62. 양태 36 내지 61 중 임의의 타이 플레이트에서, 상기 타이 플레이트는 20 mm 내지 80 mm 의 폭을 가진다.
63. 양태 36 내지 62 중 임의의 타이 플레이트에서, 상기 타이 플레이트는 30 mm 내지 75 mm 의 폭을 가진다.
64. 양태 36 내지 63 중 임의의 타이 플레이트에서, 상기 타이 플레이트는 적어도 하나의 슬롯을 포함한다.
65. 양태 64 의 타이 플레이트에서, 상기 슬롯은 종방향이다.
66. 양태 36 내지 65 의 타이 플레이트에서, 상기 타이 플레이트는 복수의 슬롯들을 포함한다.
본 발명의 주제는 첨부 도면에 도시된 바람직한 예시적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 설명될 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 변압기 코어 조립체의 개략적인 측면도이다.
도 2 는 도 1 에 도시된 라인 II-II 을 따르는 단면도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 타이 플레이트의 개략적인 사시도이다.
도 4a 는 본 발명에 따른 타이 플레이트의 개략적인 평면도이다.
도 4b 는 서로 평행하게 위치된 3 개의 타이 플레이트들의 개략적인 평면도이다.
도 1 은 본 발명에 따른 변압기 코어 조립체의 개략적인 측면도이다. 달리 지시되지 않는 한, 변압기 코어 조립체는 배경부분에서 상술된 바와 같이 설계될 수 있다.
변압기 코어 조립체는 종축 (L) 을 따라 연장되는 림 (2) 을 갖는 변압기 코어 (1), 제 1 또는 하부 요크 (8) 및 제 2 또는 상부 요크 (10) 를 포함한다. 코어 (1) 는 적어도 하나 이상의 림 (2', 2") 을 더 가질 수 있다. 림 (2) 은 수직으로 배향될 수 있다.
코어 (1) 는 당해 기술분야에 공지된 바와 같이 복수의 적층된 코어 시트들로 구성될 수 있다. 변압기 코어 조립체는 2 개의 대향 측면들로부터, 제 1 요크를 형성하는 코어 (1) 의 섹션 내에 코어 시트들을 클램핑하기 위한 2 개의 제 1 요크 클램핑 플레이트들 (14), 및 제 2 요크 (10) 를 형성하는 코어 (1) 의 섹션 내에 코어 시트들을 클램핑하기 위한 2 개의 제 2 요크 클램핑 플레이트들 (16) 을 더 포함한다.
도 2 는 림 (2) 을 통한 개략적인 단면을 도시한다. 부분들은 분해된 방식으로 도시되며, 즉 가시성을 향상시키기 위해 존재하지 않거나 과장된 인접한 부분들 사이의 거리들이 도시된다.
도 2 에서 볼 수 있는 바와 같이, 제 1 요크 클램핑 플레이트들 (14, 14') 은 제 1 요크 (8) 의 2 개의 대향 측면들에 배열된다. 제 1 요크 클램핑 플레이트들 (14, 14') 은 제 1 요크 (8) 를 압축하도록 위치된다. 제 2 요크 클램핑 플레이트들 (16) 은 그에 대응하여 설계되고 배열된다.
예를 들어, 도 1 및 도 2 에서 볼 수 있는 바와 같이, 변압기 코어 조립체는 종축 (L2) 을 따라 연장되는 세장형 타이 플레이트 (20) 를 더 포함한다. 타이 플레이트 (20) 는 제 1 단부 (22) 및 제 2 단부 (24) 를 갖는다. 제 1 단부 (22) 는 제 1 요크 클램핑 플레이트들 (14, 14') 에 고정식으로 연결된다. 제 2 단부 (24) 는 제 2 요크 클램핑 플레이트들 (16) 에 유사하게 연결된다.
더욱이, 림 (2) 주위에는 권선 (12) 이 감긴다. 타이 플레이트 (20) 는 림 (2) 옆에 그리고 그에 평행하게 위치된다. 타이 플레이트 (20) 는 림 (2) 과 권선 (12) 사이에 적어도 부분적으로 위치될 수 있다. 타이 플레이트 (20) 는 림 축 (L) 에 실질적으로 평행하게 연장될 수 있다. 타이 플레이트 (20) 는 림 (2) 과 접촉할 수 있다. 대안적으로, 얇은 전기 절연성 시트 (도 2 에 도시되지 않음) 가 타이 플레이트 (20) 와 림 (2) 사이에 배치될 수 있다. 전기 절연성 시트는 1 내지 20 mm, 예를 들어 1 mm 내지 10 mm 의 두께를 갖는다.
타이 플레이트 (20) 는 림 (2) 과 권선 (12) 의 내부측 (18) 사이에 적어도 부분적으로 위치된다. 타이 플레이트 (20) 는 그 제 1 단부 (22) 및 그 제 2 단부 (24) 와 함께 권선 (12) 으로부터 돌출될 수 있다. 추가 권선들 (도 1 및 도 2 에 도시되지 않음) 은 적어도 하나 이상의 림 (2', 2") 각각 주변에 대응하여 감길 수 있다.
제 1 요크 클램핑 플레이트들 중 제 2 요크 클램핑 플레이트에 그리고 유사하게 제 2 요크 클램핑 플레이트들 중 제 2 요크 클램핑 플레이트에 부착된 추가 타이 플레이트 (20') 가 림 (2) 옆에 제공될 수 있다.
권선은 변압기의 수명 동안 축방향으로 견고하게 압축되어 유지되어야 한다. 이를 위해, 가압 링들 (32, 34) 은 권선 블록의 상부 및 하부에 장착된다. 이들 가압 링들 (32, 34) 은 하부 및 상부 요크 클램핑 플레이트들 (14, 16) 에 대해 안착된다.
변압기 코어 조립체에서, 변압기의 일부로서 작동될 때, 변압기가 연결가능한 전기 네트워크에서 외부 결함 동안 권선들에서 큰 전자기력이 생성될 수 있다. 이러한 힘은 통상적으로 림 (2) 의 축방향으로 작용할 수 있다. 타이 플레이트 (20) 는 그러한 힘을 취하도록 설계 및 배열된다. 특히, 타이 플레이트 (20) 는 배경부분에서 전술된 기능을 갖도록 설계될 수 있다.
타이 플레이트 (20) 는 도 3 에 개략적으로 도시된 바와 같이, 복수의 적층된 시트들 (30) 에 의해 형성된다. 적층된 시트들 (30) 은 비자성 조성물, 예를 들어 고망간 강 재료의 형태로 되어 있다. 고망간 강은 망간 함량이 20 질량% 내지 30 질량%, 예를 들어 21 질량% 내지 28 질량%, 예를 들어 22 질량% 내지 26 질량% 일 수 있다.
비자성 조성물은 대안적으로 오스테나이트계 강일 수 있다. 오스테나이트계 강은 가공 경화될 수 있다.
시트들 (30) 중 적어도 하나 또는 시트들 (30) 모두의 두께는 수 밀리미터 이내, 예를 들어 0.5 mm 내지 6 mm 또는 1 mm 내지 4 mm 일 수 있다. 적층된 시트들 (30) 모두는 동일한 두께를 가질 수 있다. 타이 플레이트 (20) 의 전체 두께는 10 mm 내지 20 mm, 예를 들어 12 mm 내지 15 mm 일 수 있다.
적층된 시트들 (30) 은 복수의 용접 스폿들에 의해 서로 연결될 수 있다. 적층된 시트들 (30) 은 복수의 볼트들에 의해 서로 연결될 수 있다. 적층된 시트들 (30) 은 접착제에 의해 서로 연결될 수 있다.
도 4a 에 도시된 바와 같이, 타이 플레이트 (20) 는 부착 부재 (도면에 도시되지 않음) 를 위치시키도록 구성된 복수의 구멍들 (26) 을 가질 수 있다. 복수의 구멍들 (26) 은 (i) 타이 플레이트 (20) 를 제 1 요크 클램핑 플레이트 (14) 및 제 2 요크 클램핑 플레이트 (16) 에 부착하기 위해 그리고/또는 타이 플레이트 (20) 를 형성하기 위해 복수의 시트들 (30) 을 서로 부착하기 위해 부착 부재를 위치시키기 위해 그리고/또는 부착 부재에 대해 타이 플레이트 (20) 를 위치시키기 위해 구성될 수 있다. 부착 부재는 예를 들어 볼트 또는 핀일 수 있다.
타이 플레이트 (20) 는 시트들 (30) 을 함께 용접한 후 구멍들 (26) 을 기계가공함으로써 제조될 수 있다. 구멍들 (26) 을 기계가공하는 것은 구멍 (26) 이 매끄러운 내부 표면을 나타내도록 구멍을 제조하는 것을 허용한다.
또한, 도 4a 에 도시된 바와 같이, 타이 플레이트 (20) 는 예를 들어 타이 플레이트 (20) 의 종축 (L2) 에 평행하게 연장되는 적어도 하나의 슬롯 (28), 특히 종방향 슬롯 (28) 을 포함할 수 있다. 타이 플레이트 (20) 는 하나 이상의 슬롯들 (28) 을 포함할 수 있고, 적어도 하나의 슬롯 (28) 은 타이 플레이트 (20) 의 전체 길이 또는 전체 길이의 적어도 80% 를 따라 연장된다.
도 4b 에 도시된 바와 같이, 타이 플레이트 (20) 는 타이 플레이트 (20) 의 종축 (L2) 을 따라 일렬로 그리고/또는 타이 플레이트 (20) 의 종축 (L2) 에 평행하게 형성된 복수의 구멍들 (26) 을 가질 수 있어서, 예를 들어, 구멍들 (26) 의 중심들은 종축 (L2) 에 평행하거나 그와 일치하는 직선을 따라 위치된다. 이러한 일련의 구멍들 (26) 은 볼트들의 전단 강도가 더 양호하게 정합될 수 있기 때문에 도 4a 의 설계에 비해 유리하다.
구멍들 (26) 은 레이저 빔 컷, 워터 제트 컷, 기계가공 또는 펀칭될 수 있다.
또한, 도 4b 에 도시된 바와 같이, 여러 개의 타이 플레이트들은 림 (2) 을 기계적으로 지지하기 위해 서로 인접하고 나란히 평행하게 위치되어 사용될 수 있다.
타이 플레이트 (20) 의 폭 (w) 은 20 mm 내지 80 mm, 예를 들어 30 mm 내지 75 mm 일 수 있으며, 그의 길이는 1 m 내지 5 m 이다. 본 발명은 도면들 및 전술한 설명에서 상세히 설명되었지만, 이러한 설명은 예시적이거나 일 예인 것으로 간주되어야 하며, 한정적이지는 않다. 당업자는 청구된 과제를 실시함에 있어 도면, 개시 내용 및 첨부된 청구항들의 검토로부터, 개시된 실시형태에 대한 변형을 이해하고 수행할 수 있다. 청구항들에 있어서, 단어 "포함하는" 은 다른 요소들을 배제하지 않으며, 단수형은 복수를 배제하지 않는다. 특정 요소들 또는 단계들은 별도의 청구항들에 언급되어 있다는 사실은 이들 요소들 또는 단계들의 조합이 실제 종속 청구항에 더하여 활용하는데 사용될 수 없음을 나타내지 않으며, 임의의 추가의 의미있는 청구항의 조합이 또한 고려되어 개시된다.

Claims (15)

  1. 변압기 코어 조립체로서,
    변압기 코어 (8) 의 제 1 요크를 클램핑하기 위한 제 1 요크 클램핑 플레이트 (14),
    상기 변압기 코어 (10) 의 제 2 요크를 클램핑하기 위한 제 2 요크 클램핑 플레이트 (16), 및
    제 1 단부 (22) 및 제 2 단부 (24) 를 가진 타이 플레이트 (20) 를 형성하는 복수의 적층된 시트들 (30)
    을 포함하고,
    상기 제 1 단부 (22) 는 상기 제 1 요크 클램핑 플레이트 (14) 에 연결되고, 상기 제 2 단부 (24) 는 상기 제 2 요크 클램핑 플레이트 (16) 에 연결되는, 변압기 코어 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적층된 시트들 (30) 중 적어도 하나는 비자성 조성물로 되는, 변압기 코어 조립체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 비자성 조성물은 고망간 강 또는 오스테나이트계 강인, 변압기 코어 조립체.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적층된 시트들 (30) 은 0.5 mm 내지 6 mm 의 두께를 가지는, 변압기 코어 조립체.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 타이 플레이트 (20) 는 10 mm 내지 20 mm 의 두께를 가지는, 변압기 코어 조립체.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적층된 시트들 (30) 은 복수의 용접 스폿들 및/또는 복수의 볼트들에 의해 서로 연결되는, 변압기 코어 조립체.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 타이 플레이트 (20) 는, (i) 상기 타이 플레이트 (20) 를 상기 제 1 요크 클램핑 플레이트 (14) 및 상기 제 2 요크 클램핑 플레이트 (16) 에 부착하기 위해 그리고/또는 (ii) 상기 타이 플레이트 (20) 를 형성하기 위해 상기 복수의 적층된 시트들을 서로 부착하기 위해, 부착 부재를 위치시키기 위해 구성된 복수의 구멍들 (26) 을 포함하는, 변압기 코어 조립체.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 타이 플레이트 (20) 는 종축 (L2) 을 따라 연장되는 세장형이고, 상기 구멍들 (26) 은 상기 타이 플레이트 (20) 의 상기 종축 (L2) 을 따라 일렬로 형성되는, 변압기 코어 조립체.
  9. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 구멍들 (26) 은 레이저 빔 컷, 또는 워터 제트 컷, 또는 기계가공되는, 변압기 코어 조립체.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 타이 플레이트 (20) 는 적어도 하나의 슬롯 (28) 을 포함하는, 변압기 코어 조립체.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 타이 플레이트 (20) 는 20 mm 내지 80 mm 의 폭 (w), 및/또는 1 m 내지 5 m 의 길이를 가지는, 변압기 코어 조립체.
  12. 변압기 코어 조립체와 함께 사용하기 위한 타이 플레이트 (20) 로서,
    상기 타이 플레이트는 복수의 적층된 시트들 (30) 을 포함하는, 타이 플레이트 (20).
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 적층된 시트들 (30) 중 적어도 하나는 비자성 조성물로 되는, 타이 플레이트 (20).
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 비자성 조성물은 고망간 강 또는 오스테나이트계 강인, 타이 플레이트 (20).
  15. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 타이 플레이트 (20) 는, (i) 상기 타이 플레이트 (20) 를 제 1 요크 클램핑 플레이트 (14) 및 제 2 요크 클램핑 플레이트 (16) 에 부착하기 위해 그리고/또는 (ii) 상기 타이 플레이트 (20) 를 형성하기 위해 상기 복수의 적층된 시트들 (30) 을 서로 부착하기 위해, 부착 부재를 위치시키기 위해 구성된 복수의 구멍들 (26) 을 포함하는, 타이 플레이트 (20).
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