KR870000949B1 - Toroidal core electromagnetic device - Google Patents
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Abstract
Description
제1도는 설명을 위해 절단한 본 전자기장치의 등각투시도.1 is an isometric view of the present electromagnetic device cut out for illustration.
제2도는 본 전자기장의 단면도.2 is a cross-sectional view of the electromagnetic field.
제3도는 제1도의 전자기장치로부터 떼어낸 권선의 투시도.3 is a perspective view of a winding removed from the electromagnetic device of FIG.
제4도는 제1도의 본 전자기장치의 2차권선의 부분계통 설명도.4 is a partial system explanatory diagram of the secondary winding of the present electromagnetic device of FIG.
제5도는 제1도의 본 전자기장치의 2차권선의 계통 설명도.5 is a system explanatory diagram of a secondary winding of the present electromagnetic device of FIG.
제6도는 제1도의 본 전자기장치의 1차코일중 하나의 투시도.6 is a perspective view of one of the primary coils of the present electromagnetic device of FIG.
제7도는 제1도의 본 전자기장치의 1차코일중 연결의 구조 설명도.7 is a structural explanatory diagram of a connection in a primary coil of the present electromagnetic device of FIG.
제8도는 제3도에 나타난 연결손의 변형인 다른 연결손과 점퍼의 측면도.8 is a side view of another linker and jumper, which is a variation of the linker shown in FIG.
제9도는 조립이 끝난 변압기의 정면도.9 is a front view of the assembled transformer.
제10도는 2차권선의 구조도.10 is a structural diagram of a secondary winding.
본 발명은 유도자, 변압기, 모터, 발전기 등과 같은 전자유도장치에 사용되는 전자기장치에 대한 것이다. 종래의 쉘형(shell-type)변압기의 제조에 있어서는 철심재료를 절단하여 권선을 감고 다시 절단부분을 접합시켜 왔으나 이의 문제점은 자기적 성질이 저하됨이 없이 철심재료를 절단하고 조형하는데 있었다.The present invention relates to an electromagnetic device used in an electromagnetic induction device such as an inductor, a transformer, a motor, a generator, and the like. In the manufacture of conventional shell-type transformers, the iron core material is cut, the windings are wound, and the cutting parts are bonded again, but the problem thereof is to cut and mold the iron core material without deteriorating its magnetic properties.
이를 해결하기 위해 코어형 변압기가 제안되었으나 이는 재료 이용의 점에 있어서 부피가 너무 크고 비효율적이었다. 더우기 위에 기술한 형태의 변압기에 있어서는 조작중에 권선이나 철심에 의해서 생긴 열이 흔이 50℃이상의 온도상승을 가져와서 철심이나 권선내에 있는 고체 절연물질의 열화율(deterioration rate)을 높일 뿐만 아니라 변압기에 담겨 있는 액체냉각체의 열화율도 높힌다. 이러한 이유들로 인하여 위에 기술한 형태의 변압기는 생산 및 유지비가 비싸게 먹히고 그 효율은 낮았다.A core transformer was proposed to solve this problem, but it was too bulky and inefficient in terms of material use. Furthermore, in the transformer of the type described above, the heat generated by the winding or the iron core during operation often causes a temperature rise of 50 ° C or higher, thereby increasing the deterioration rate of the solid insulating material in the iron core or the winding, It also increases the degradation rate of the liquid coolant contained. For these reasons, the transformers of the type described above are expensive to produce and maintain and have low efficiency.
따라서 본 발명은 쉘타입이나 코어타입 변압기보다 가볍고 단단하고 조립하기 쉽고 작동에 있어 훨씬 효과적이고 신뢰성 있는 전자기 장치를 제공하고자 하는 것이다.Accordingly, the present invention seeks to provide an electromagnetic device that is lighter, harder, easier to assemble, and more effective and reliable in operation than a shell or core type transformer.
전반적으로, 본 장치는 중공부(中空部, central opening)가 있는 밀폐된 트렁크를 가진 자기철심과 트렁크를 둘러싸고 철심의 주위로 배치된 최소한 3개의 1차코일 섹션을 가진 1차권선을 포함한다.Overall, the apparatus includes a magnetic core having a closed trunk with a central opening and a primary winding having at least three primary coil sections arranged around the core surrounding the trunk.
또한 본 발명은 중공부(central opening)가 있는 밀폐된 트렁크를 가지는 자기 철심을 형성하기 위해서 고투자성 재료를 여러층으로 감는단계, 1차코일 섹션을 형성하기 위해서 트렁크를 에워싸는 전기 전도물질로 된 복수의 층을 중공부를 통하여 철심위로 감는단계 및 그와 동일한 방법으로 최소한 제2 및 제3의 1차코일 섹션을 철심위에 감는 단계를 포함하는, 전자기장치의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method of forming a magnetic core having a closed trunk with a central opening, and winding a high investment material into multiple layers, and a plurality of electrically conductive materials surrounding the trunk to form a primary coil section. A method of manufacturing an electronic device, the method comprising: winding a layer of over a core to a core and winding at least second and third primary coil sections over the core in the same manner.
나아가 본 발명은 분절된 형태의 2차권선을 가진 전자기장치를 제공한다. 이 분절된 2차권선은 코일 및 1차코일섹션을 에워싸고 나선상의 전류통로를 제공하기 위해 연결된 여러개의 고리연결체를 포함한다. 각각의 고리연결체는 코일의 중앙개구를 지나는 부분을 가지며 그 원주가까이 주변에 위치한다.The present invention further provides an electromagnetic device having a secondary winding in a segmented form. This segmented secondary winding contains several ring connections that surround the coil and primary coil section and are connected to provide a spiral current path. Each ring connector has a portion passing through the central opening of the coil and is located near its circumference.
본 발명의 장치는 현저한 모양의 개조를 가진다.The device of the present invention has a remarkable shape modification.
본 환상철심은 주어진 전기용량에 대하여 보다 적은 재료를 필요로 한다.The annular core requires less material for a given capacitance.
철심은 공기간격(air gap)이 없기 때문에 자화전류는 감소한다. 환상철심은 스트립(strip) 물질로부터 쉽게 감겨지며 특히 비결정성금속판을 사용하는 것이 좋다.Since the iron core does not have an air gap, the magnetization current is reduced. The annular core is easily wound from the strip material and it is particularly preferable to use an amorphous metal plate.
고리연결체는 쉽게 제조 혹은 주조되며, 장치를 강하게 하고 철심과 그 속의 권선을 보호하는 바깥덮개를 형성하는 조립동안에 압입된다.Loops are easily manufactured or cast and press-fit during assembly to strengthen the device and form an outer cover that protects the core and the windings in it.
1차 및 2차권선의 섹션으로 나뉜배열은 열손실로 온도증가를 낮춰준다.The arrangement divided into sections of the primary and secondary windings lowers the temperature increase due to heat loss.
결과적으로 본 발명의 전자기장치는 종전의 전자기장치보다 작은 크기, 적은무게, 저렴한 가격, 높은 효능 및 신뢰도를 갖는 것이다. 그러면 본 발명의 상세한 설명을 도면과 함께 예를들며 설명하도록 한다.As a result, the electromagnetic device of the present invention has a smaller size, less weight, lower cost, higher efficacy and reliability than conventional electromagnetic devices. Then, the detailed description of the present invention will be described with reference to the drawings.
제1도에 있어서, 다른 정격(rating)이 예상 될수 있지만 25KVA정격을 가지는 변압기로써 작동하기 적당한 전자기 기구가 도시되어 있다.In FIG. 1, an electronic device suitable for operating as a transformer having a 25 KVA rating is shown, although other ratings may be expected.
자기철심(10)은 여러개가 쌓여져 있는 환상체(12)를 가진다.The
각각의 환상체(12)는 코일이 감긴, 투자성 스트립(strip)물질로 형성된다. 보는 바와같이 환상체 7개가 적층을 이루는데, 각각은 높이 약 1인치, 내부직경 약 8.6인치 (21.8cm)이며 외부직경은 14.3인치(36.32cm)이다.Each
그러나 환상체의 층수나, 높이, 지름등은 요구되는 효능, 부피와 동전류의 감소를 위한 요구, 전력정격, 주파수 등에 따라 변경할 수가 있다.However, the number of layers, height, and diameter of the annular body can be changed according to the required efficacy, the requirement for reducing the volume and coins, power rating, frequency, and the like.
환상체(12)는 환상절연체(14)에 의해 분리되며, 이 절연체(14)는 열가소성이나 열경화성프라스틱, 유리섬유, 유리직물, 포리 카보네이트(poly carbonate), MICA’CAPTAN’LEXAN등과 같이 주로 130℃정도인 자기철심의 조작온도에서 요구되는 유연성, 절연내력, 점도, 안정성을 갖는 것들이다. 절연층(14)는 유연성 있는 필름형태로 되어 있으며 두께 약 1/2Mil (1.27×10-3MM), 내경 및 외경은 환상체(12)와 사실상 일치한다.The
절연층(14)는 반드시 연속되어 있지 않아도 되며 필요하면 일정한 간격을 둔 소자 형태로 가능한 것이다. 또한 절연층은, 분리하지 않고, 분사하거나 페인트 등으로 처리할 수도 있다.The insulating layer 14 does not necessarily need to be continuous and may be in the form of elements with a predetermined interval if necessary. The insulating layer may be sprayed or treated with paint or the like without being separated.
더우기 철심(10)은 환상형태가 아닌 계란형, 직사각형, 각이진형태 등으로도 변형할 수가 있다.In addition, the
비슷한 절연포장(16)은 도면에서 보는 바와같이 철심(10)은 외부에서 둘러싸고 절연코-쿤(insulating cocoon)으로 이를 둘러싼다.
환상체(12)의 코일이 감긴 판 재질은 자기적으로 연성의 물질로 되어 있다. 이러한 재질은 다음 성질을 가지는 것이 바람직하다.The plate material on which the coil of the
a) 이력(hysteresis)손실이 적을 것a) low hysteresis loss
b) 와동 전류손실이 적을 것b) low eddy current loss
c) 보자력(coercive force)이 적을 것c) low coercive force
d) 투자율이 클 것d) high permeability
e) 포화치가 높을 것e) high saturation
f) 온도에 의한 투과성의 변화가 적을 것f) less change in permeability due to temperature
일반적으로 사용되는 고순도, 철, 규소철, 철/닉켈의 합금, 철/코발트합금 등과 같은 자기적으로 연성인 판(strip)형태를 가진 것이면 모두 본 발명의 실제사용에 적합하다.As long as it has a magnetically soft strip form such as high purity, iron, silicon, iron / nickel alloys, iron / cobalt alloys, etc., which are generally used, all are suitable for practical use of the present invention.
그러나 특히 좋은 것은 최근들어 이용하는 무정형(유리질의)자기합금이 스트립재질이다.Particularly good, however, are the amorphous (glassy) magnetic alloys used in recent years.
이러한 합금은 X선 회절에 의해 보면 최소 50%비결정을 가진다.These alloys have at least 50% amorphous by X-ray diffraction.
이러한 합금은 일반식 M60_90T_15X10_25을 가지는 합금류를 포함한다.These alloys include alloys having the general formula M 60_90 T _15 X 10_25.
여기서 M은 철, 코발트, 니켈원소중 적어도 하나이며, X는 인, 붕소, 탄소의 준(아) 금속(metalloid)원소중 적어도 하나이다.Wherein M is at least one of iron, cobalt and nickel, and X is at least one of a metalloid element of phosphorus, boron and carbon.
또한 T는 전이 금속원소중 적어도 1개이다.And T is at least one of the transition metal elements.
X중 탄소, 인, 그리고/혹은 붕소의 80%까지는 알루미늄, 안티몬, 베릴리움, 게르마늄, 인디움, 실리콘, 주석으로 치환될 수 있다.Up to 80% of X, carbon, phosphorus, and / or boron may be substituted with aluminum, antimony, beryllium, germanium, indium, silicon, tin.
자기장치의 철심으로 사용된 이러한 무정형 금속합금은 일반적으로 사용하고 있는 다결정합금보다 뛰어난 성질을 갖는다.These amorphous metal alloys used as iron cores of magnetic devices have properties that are superior to those of polycrystalline alloys generally used.
이러한 무정형 합금판은 적어도 80%비결정을 갖는 것이 바람직하며 더욱 바람직하게는 95%비결정이다.Such amorphous alloy plate preferably has at least 80% amorphous, more preferably 95% amorphous.
철심(10)의 무정형 자기합금은 응용물을 매초당 105-106℃의 비율로 냉각하므로써 얻을 수 있다.Amorphous self alloys of the
잘 알려진 기술을 활용하면 급냉연속판을 만들 수 있는 것이다. 전자기 유도장치의 자기철심에 사용될 때 철심(10)의 스트립물질(strip material)은 전형적으로 도선이나 리본의 모양을 갖는다.By using well-known technology, it is possible to make quench continuous plates. When used for the magnetic core of an electromagnetic induction device, the strip material of the
이 스트립물질은 용융물은 차가운 표면이나 일종의 냉각매체 내부로 직접 가함으로서 쉽게 얻어질 수 있다. 이러한 공정기술은 제조 단가를 현저하게 낮춘다.This strip material can be easily obtained by applying the melt directly to a cold surface or into a kind of cooling medium. This process technology significantly lowers the manufacturing cost.
왜냐하면 와이어 드로우잉(wire-drawing)이나 리본을 형성하는 공정이 필요하지 않기 때문이다.This is because no wire drawing or ribbon forming process is required.
철심(10)을 구성하는 무정형 금속합금은, 특정구조에 좌우되나, 약 100000-600000 psi(1.38×106-4.14×106Kpa)의 높은 인장강도를 갖는다.The amorphous metal alloy constituting the
이는 어니일링조건(annealed condition)에 이용되는 다결정합금의 인장강도가 약 40000-80000 psi(2.76×106-5.52×106Kpa)인 것과 비교해 볼 수 있는 것이다.This can be compared with the tensile strength of about 40000-80000 psi (2.76 × 10 6 -5.52 × 10 6 Kpa) of the polycrystalline alloy used in the annealing condition.
높은 인장강도는 모터, 발전기에서의 철심과 같이 원심력이 크게 작용할 때는 아주 중요한 문제이다.High tensile strength is very important when the centrifugal force is large, such as iron cores in motors and generators.
왜냐면 강한 합금은 높은 회전속도를 견디어 내기 때문이다. 덧붙여서 철심(10)을 만드는데 사용한 무정형 금속합금은 25℃에서 160-180 microhm-cm(1.6-1.8microhm-eters)의 아주 높은 전기저항을 갖는데 이는 특정구조에서 기인한다. 종전의 통상적인 물질은 약 45-160microhm-cm(0.45-1.6 microhm meters)의 전기저항을 갖는다.Because strong alloys withstand high rotational speeds. In addition, the amorphous metal alloy used to make the
위의 정의한 무정형 금속합금이 갖는 높은 비저항(resistivity)은 교류응용물에 있어서는 와동 전류를 극소화하는데 유용하며 또한 철심손을 줄이는 요인이 되는 것이다.The high resistivity of the amorphous metal alloys defined above is useful for minimizing the vortex current in AC applications and reducing the core core loss.
철심(10)을 형성하는데 무정형금속합금을 사용하는 또다른 잇점은 같은 금속용량의 종전의 구성보다 보자력(coercive force)이 낮아 비교적 비싼 니켈과 비교하여 볼때 비교적 값이 싼 철이 보다 많이 철심(10)에 사용될 수 있다는 것이다. 환상체(12) 각각은(도면에 나타나 있지 않지만)탄탄한 효과를 내기 위해 장력하에서 스트립물질(stri p material)을 지키는 심봉(心棒)에 연속적인 터-언(turns)을 권선하므로써 이루어진다. 권수(捲數 : number of turn)는 각 환상체(12)의 요구되는 크기에 따라 정해진다.Another advantage of using an amorphous metal alloy to form the
환상체(12)의 스트립물질(strip material)의 두께는 바람직하게는 1-2mils (2.54×10-2-5.08×10-2mm)이다. 여기에 사용된 무정형 합금의 비교적 높은 인장강도로 인하여 1-2mils 두께의 스트립물질이 파괴의 위헙없이 사용될 수가 있는 것이다.The thickness of the strip material of the
비교적 얇은 스트립물질은 와동 전류가 반드시 통과해야 할 경계가 단위반경길이당(unit ofradial length)많기 때문에 실효저항이 커진다.Relatively thin strip materials have a higher effective resistance because the boundary through which the vortex current must pass is greater per unit of radial length.
1차권선은 여기에 보여지는 바와같이 철심(10)의 트렁크를 둘러싸는 적어도 3개의 1차코일섹션(18)을 가지고 그둘레에 간격을 두고 배치되어 있다.The primary windings are arranged at intervals with at least three
여기에 도시된 구체적 구상은 약 1인치 폭(2.54cm) 및 0.005인치(0.013cm)두께를 가진 절연 알미늄판의 84 터-언(turns)으로 형성된 18개의 코일(18)을 포함한다. 비록 다른 정격도 예상되지만 이와같이 배열하면 일차에 6000볼트를 가할 수 있다.The specific design shown here includes eighteen
여기에 도입된 1차코일섹션(18)의 수는 코일(10)의 내부직경, 코일섹션에 사용된 스트립물질의 폭 및 두께, 섹션당 권수(捲數 : number of turn), 각 섹션간에 요구되는 간격에 따라 달라질수가 있다.The number of
바람직한 1차코일 섹션의 수는 약 10-30이며, 더욱 바람직하게는 약 16-20이 좋다.Preferred number of primary coil sections is about 10-30, more preferably about 16-20.
또한 코일(18)은 전압 및 전력정격, 이용공간에 따라 칫수를 달리할 수 있고 단면 역시 원형, 정방형 또는 다른 모양으로 변형할 수 있다.In addition, the
코일(18)의 양쪽에 보이는 고리모양의 스페이서(20)과 (21)은 변압기 주위환경에 견디기 충분한 기계적 강도 및 유전강도를 갖는 적당한 절연물질로 형성될 수 있다.The
페놀수지 또는 절연층(14)에 사용되는 위에 기술한 물질등이 스페이서(20) 및 (21)에 사용될 수 있다.The above-described materials used for the phenol resin or the insulating layer 14 may be used for the
스페이서(20) 및 (21)의 내경 및 외경 각각은 코일(18)을 덮기에 충분해야 한다. 스페이서(20) 및 (21)주위에 설치한 것은 18개의 립(rib)(23)이다.Each of the inner and outer diameters of the
다음에 도시하는 바와같이, 스페이서(20) 및 (21)은 동일하며, 2차권선을 배열하기 위하여 내부 및 외부둘레에 각(角)을 이루고 배치된 일련의 노치(notch)가 있다.As shown next, the
이는 후에 상세히 설명될 것이다.This will be explained later in detail.
본 발명의 전자기장치는 2차권선없이 인덕턴스(inductance)로, 혹은 2차권선을 사용하는 변압기나 다른 전자기구에 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.It will be appreciated that the electromagnetic device of the present invention may be used in inductance without secondary windings, or in transformers or other electronic devices using secondary windings.
본 발명에 있어서의 전자기장치는 여러개의 내부전도체(22) 및 외부전도체 (24)를 감은 것으로 표시한 바와같은 부채꼴모양으로 각 부분이 나눈 2차권선을 가진다.The electromagnetic device in the present invention has a secondary winding in which each part is divided into a fan shape as indicated by winding several
전도체(22) 및 (24)는 전도체(22)의 어느 한면에서 스페이서(26) 및 (27)에 의해 분리된다.
스페이서(26) 및 (27)은 스페이서(20) 및 (21)과 비슷한 절연물질로 형성되며 외부 및 내부직경은 전도체(24) 내부공간에 적당한 크기로 된다.The
전도체(22) 및 (24)는 나선형권선을 형성하며 전도체(24)의 한쪽 단자는 보는 바와같이 유도전선(28)로 되어 있다.The
제3도는 전도체(22) 및 (24)부분의 투시도를 보여준다.3 shows a perspective view of the
도시된 바와같이 전도체(22) 및 (24)는 그들의 자기철심으로부터 분리되어 내부 세밀한 부분을 설명하기 위하여 펼쳐져 있다. 전도체(22) 및 (24)는 알루미늄으로 만들어지며 나선형의 전류통로를 제공한다.As shown, the
이 전류통로는 여기 “U”자 모양으로 보이는, 하단부(30) 및 첫째지주(leg)(3 2 )및 둘째 지주(34)로 이루어진 연결체로부터 형성된다.This current path is formed from a connection consisting of the
지주(32) 및 (34)는 직경이 1/2인치(1.27cm)이며 하단부(30)은 높이 1인치( 2.54cm)및 폭 1/2인치(1.27cm)의 직사각형 단면을 가지고 있으며 이러한 모양 및 단면은 전류정격에 따라 달라질 수가 있다. 전도체(22)의 회로는 지주(32) 및 (34)를 연결하는 점퍼(36)에 의해 영향을 받는다.The
지주(32) 및 (34)는 양끝이 가늘어져서 (30)및 (36)부위의 끝에서 구멍(37)에 끼도록 되어 있다.The
바람직하게는 다리(32)및 (34)의 각각의 끝과 구멍(37)은 본질적으로 같은 첨각을 가져 거기에서 맞닿는 면의 접촉면적 및 접촉압력이 최대가 되도록 함이 좋다.Preferably, each end and
이러한 접합은 전기전도율 및 기계적인 정밀성을 높이기 위하여 키이홈 각전을 달거나 톱니모양으로 할수도 있다.These joints may be keyed or serrated to improve electrical conductivity and mechanical precision.
전도체(24)는 하단부(42), 첫째 지주(44) 및 둘째 지주(46으로 이루어지며 이 각각은 (30)(32)(34)와 같은 단면을 가지고 있다. 그러나 그 길이는 다르다. 이 길이는 전도체(22)가 스페이서(20)및 (21)둘레로 또한 전도체( 24)가 스페이서(26)(27)둘레를 꼭끼워 맞추도록 선택되어진다.
이러한 실시예에 있어서 하단부(30)및 (42)는 일렬로 정렬될 수 있으며, 그들의 대응부인 점퍼(Jumper)(36)(40)보다 비교적 짧은 것이다.In this embodiment the lower ends 30 and 42 may be aligned in line and are relatively shorter than their corresponding
전도체(22) 및 (24)사이의 연결은 지주(34) 및 (46)의 중간길이를 가진 수직막대(38)로서 이루어진다.The connection between the
이 길이는 막대(38)의 윗쪽끝을 전도체(24)의 지주(46)과 같은 높이로 이루며 전도체(24)가 전도체(22)의 시작부분(여기에는 보이지 않음)둘레에 맞게하여 내포구조(nested structure)를 이룬다.This length is such that the upper end of the
다리(46)는 전도체(24)의 인접간에 쇼팅(shorting)을 방지하기 위하여 절연대로 쌀 수 있다.
제4도 및 5도에는 제3도의 2차권선이 도식화되어 있다. 제4도는 균일하게 각을 이루며 위치한, 내부노치(notch) 50 및 외부노치(notch)52를 포함한, 스페이서(20)를 묘사한다. 2차지주(34)는 내부원주(51)를 따라 놓여있으며 반면에 2차지주(46)은 가장 내부의 원주(56)를 따라 놓여있다.4 and 5, the secondary winding of FIG. 3 is illustrated. 4 depicts a
실선으로 표시된 상부점퍼(36)(40) 및 점선으로 표시된 하단부(30) 및 (42)는 앞서 설명한 연결에 영향을 미친다. 전술한 구조는 제5도로써 보다 쉽게 이해될수가 있는데, 이는 철심(10)둘레를 나선형으로 감고 나아가 출력단자(60) 및 (61)과 연결되는 내부(혹은 일차)전도체(22)를 도식적으로 보여준다.
외부(혹은 2차)전도체(24)역시 철심(10)주위를 나선형으로 감고 나아가 단자 (62)(63)과 중앙탭(tap)인 (64)로 연결된다. 예를들어 전도체(22)의 나선형은 내려와서 바깥쪽으로 연장하는 부분(30a)에 연결되고 이어서 다리(32a) 및 점퍼( 36a)를 접속하는 다리(34a)에 의해서 이루어진다.The outer (or secondary)
점퍼(36a)는 다음 연결손, 즉 지주(34b)에 연결된다. 이는 이러한 형태로 진행되어 전체철심을 둘러싸는 한개의 완성된 터-언(turn)을 설명한다.The
외부전도체(24)의 나선형형성은 하부체(42a)로 연결되어 거기로부터 바깥쪽다리(44a)를 접속하는 내부다리(46a)를 보면 이해될수 있을 것이다. 점퍼(40a)는 다리( 46b)에 연결된다.The helical formation of the
앞서 말한 설명은 철심 및 권선(22)를 덮는 하나의 완성된 터-언(turn)을 설명한다.The foregoing description describes one completed turn-on covering iron core and winding 22.
내부지주(46)은 상호접촉하며 내부지주(34)와 접한다.The
후자는 지주(46)의 인접물사이의 접속부에 맞게되어 있다. 그러나 지주(34)는 층을 이루며 분리되어 있고 지주(46)은 터-언(turn)사이의 단락회로가 없도록 절연대를 가진다.The latter is adapted to the connection between the adjacent of
전술한 2차권선은 분리된 권선(22)및 (24)를 갖는데, 각각은 26터-언(turn)을 가지며 또한 각각은 60Hz에서 120volt의 전압을 낸다(총 240볼트).The secondary windings described above have
물론 다른 출력전압이나 주파수도 가능하다. 품목(30)(32) 및 (34)와 마찬가지로 품목(38)(42)(44)는 미리조립 되는데 품목(30)(32) 및 (34)는 노치(noch)(50)과 (52)에 맞게 조립된다.Of course, other output voltages or frequencies are possible. Like
따라서 점퍼(36)은 적당한 지주(32)및 (34)를 가로질러 위치하며 개별적으로 혹은 동시에 자기자리에 맞춰진다.The
마찬가지로 요소(38)(42)(44)는 인접한 노치(50)(52)속으로 혹은 근접하게 맞추어지며, 점퍼(40)은 지주(44) 및 (46)을 가로질러 위치하며 개별적으로 혹은 동시에 자기 자리에 맞춰진다. 선택적으로, 제10도에 보는 바와같이, 층으로 나뉜 2차코일은 연속 병렬식으로 연결된 복수의 권선리본(wound ribbon)섹션을 포함할 수 있다.Similarly
일반적으로 섹션의 수는 10-30이며 각 섹션에 사용되는 리본의 권선수는 10-100이다. 리본폭은 0.5-3cm이며 리본두께는 0.025-2cm가 된다.In general, the number of sections is 10-30, and the number of turns of the ribbon used in each section is 10-100. The ribbon width is 0.5-3cm and the ribbon thickness is 0.025-2cm.
제10도의 실시에서는 28터언(turn)20섹션이며 각각은 1/2인치폭(1.27cm)및 0.04인치(1.1016cm)두께의 리본으로 감겨있다. 20개의 섹션은 직렬병렬로 연결되어 있다 제10도의 실시에서는 횡단면 0.2인치(0.508cm)에 대하여 10개의 섹션이 평행하게 놓여있다.In the practice of FIG. 10, twenty-two turns and twenty sections each are wound with a
제6도 및 제7제도에는 제1도의 변압기의 1차코일이 예시되어 있다. 제6도에서는 각각의 코일(18)이 알루미늄판(72)이 감긴 분리보빈(70)을 구성함을 보여준다. 이러한 보빈(70)의 사용은 임의적인데, 왜냐하면 개개의 코일(18)은 스스로 지지할 수 있기때문이다.6 and 7 illustrate the primary coil of the transformer of FIG. 6 shows that each
스트립(72)는 인접 터-언(turn)간의 쇼팅(shorting)을 방지하기 위한 절연층( 74)을 가진다.The
코일(18)에의 접속은 스트립(72)의 내부끝(76)과 외부끝(78)을 통하여 이루어진다.The connection to the
보빈은 본질적으로 직사각형트랙이 있는 수로모양이며 철심에 적합하게 맞는 크기의 중앙구멍이 있다.The bobbin is essentially a canal with a rectangular track and has a central hole sized to fit the core.
이러한 실시예에 있어서 18개의 코일이 사용되며 각각은 스트립물질(72)의 84터-언(turn)을 가진다.In this
따라서 1차전압 6000volt에 대하여 코일 각각은 약 333volt의 전압강하를 가진다. 그러나 처음과 마지막의 전위차는 6000volt이며 만일 인접하면 설계상에 한계가 있게 된다.Thus, for a primary voltage of 6000 volts, each coil has a voltage drop of approximately 333 volts. However, the potential difference between the first and last is 6000 volts and if adjacent, there is a design limitation.
그러므로 코일(18)은 제7도에 도시한 바와같이 연속되지 않게 도선되고, 그리고 그룹화되는 것이 바람직하다. 여기에 보는 바와같이 코일(18)은 4개의 사분면 즉 (80)(82)(84)(86)으로 그룹화되어 있고 각 사분면의 코일은 그들의 전압을 구조적으로 결합할 수 있도록 연결되어 있다.Therefore, the
사분면(80)의 코일(18)은 단자(88)과 유도전선(90)사이에 연결되어 있다.The
사분면(86)의 코일(18)은 (90)과 (92)사이를 연결한다.
사분면(84)는 (90)과 (92)사이를 연결하며 사분면(82)의 코일(18)은 단자 (94) 및 유도전선(96)사이에서 연결된다.
앞서 말한 이러한 모든 연결은 각 사분면의 전압의 구조적인 결합을 가져온다.All these connections mentioned above result in the structural coupling of the voltage in each quadrant.
코일(18)의 단자사이의 가장 높은 전위차는 단자(96)과 (86)사이에 존재한다. 그러나 이들은 약 180°정도 간격을 두고 배치되어 있다.The highest potential difference between the terminals of the
따라서 유전체파괴를 가져올 과잉의 전장은 생기지 않는다. 더우기 각각의 코일 (18)은 333볼트가 강하된 84터-언(turn)을 가진다. 코일(18)에서 각각의 터언(tur n)사이의 중간층 전위는 단지 4volt에 지나지 않는다. 이 적당한 전위차는 절연층(74)에 의해 쉽게 조절할 수가 있다.Therefore, there is no excess electric field which leads to dielectric breakdown. Moreover, each
코일(18)이 흔히 사용하고 있는 다수의 터-언을 가진 절연선의 통상적인층으로 구성된 구체적 실시에 있어서 연속적인 층사이의 전위차는 비교적 클 것이다.In a specific implementation consisting of a conventional layer of a large number of terminal-on insulated wires that
이상과 같은 전자기장치는 24KVA용량에서 240와트의 부하손(load loss)을 가지고 있고 케이스의 냉각유를 포함하여 전체 무게가 360lbs(163.3kg)인 배전용변압기이다. 중량이 165lbs(74.8kg)이고 13.5Kilogauss에서 작동하는 무정형 합금철심을 갖는 이 변압기의 코어손실은 단지 16와트에 불과하다.The electromagnetic device described above is a distribution transformer having a load loss of 240 watts at a capacity of 24 KVA and a total weight of 360 lbs (163.3 kg) including the cooling oil of the case. With a 165lbs (74.8kg) weight and an amorphous alloy core operating at 13.5Kilogauss, the core loss is only 16 watts.
한편, 같은 선속밀도(flex density)에서 같은 비결정합금으로 종래의 십자형 설계를 사용한 같은 용량, 같은 부하손실의 배전용 변압기는 총 720lbs(326.5kgr)이 된다. 철심은 약 260lbs(117.9kg)이고 코어손실은 38와트이다.On the other hand, distribution transformers of the same capacity and the same load loss using the conventional cross design with the same amorphous alloy at the same flex density are a total of 720 lbs (326.5 kgr). The core is about 260 lbs (117.9 kg) and the core loss is 38 watts.
통상 사용하고 있는 25KVA전압기는 16-17Kilogauss에서 작동하는 규소-철 철심을 가지며 부하손이 300-500와트이며 코어손실(core loss)은 90-113와트이다.Typical 25KVA voltage transformers have silicon-iron cores operating at 16-17 kilograms, load losses of 300-500 watts, and core losses of 90-113 watts.
전력회사의 보다 적은 코어손실 및 보다 적은 부하손을 위한 크기의 축소에 대한 노력으로 가장 최근에 나온 변압기 즉 최고품질의 그래인 (grain)배열 실리콘-철 철심을 사용한 25KVA설계의 변압기 무게는 400lbs(181.44Kgr)이며 코어손실은 88와트, 부하손은 약 250와트이다.Due to the utility's efforts to scale down for less core loss and less load loss, the transformer in a 25KVA design using the latest transformer, the highest quality grain array silicon-iron core, weighs 400 lbs. 181.44Kgr) with a core loss of 88 watts and a load loss of about 250 watts.
이러한 것들에 견주어 볼 때 본발명에 의해 제작된 변압기는 경제적인면, 효율적인 면에서 아주 뛰어난 것이 분명한 것이다.In contrast to these, it is clear that the transformer made by the present invention is excellent in terms of economy and efficiency.
제8도에서 보면, 또다른 연결손(link)(100)및 점퍼(102)가 나타나 있다.In FIG. 8, another
연결손(100)은 직각으로 굽어져 있는 “U”자형으로 형성된 원형 맛대이다.The connecting
이 양끝(104) 및 (106)은 도면과 같이 안쪽으로 향한 치차또는 톱니를 가지고 있다. 끝(104) 및 (106)은 점퍼(102)의 구멍(108) 및 (110)에 맞게 설계되어 있다. 점퍼(102)는 “U”자모양의 브레킷이며 여기에서는 반구간에서 속이비어 있지 않지만 어떤 구체적 표현에서는 구멍이 뚫린 관으로 만들수도 있다. 점퍼(102)는 칫수를 적당히 조절한 제3도의 점퍼(36)혹은 (40)으로 대체할 수 있다.Both ends 104 and 106 have inward teeth or teeth as shown in the figure. The ends 104 and 106 are designed to fit the
연결손(100)은 적단히 규격을 조절한(30)(32)(34)로 구성된 연결손 또는 (4 2)(44)(46)으로 이루어진 연결손으로 대체될 수 있다. 다른 실시에 있어서 연결손(10 0)과 점퍼(102)의 연결은 볼트나 너트같은 적당한 조임쇠로써 실시가능한 것이다.The
제9도에 있어서 완제품이 도시되어 있는데, 제1도의 변압기가 부분품(112)로써 점선으로 표시되어 있다.The finished product is shown in FIG. 9, in which the transformer of FIG. 1 is indicated by dashed line as
부분품(112)는 효과있게 강한 금속 골격, 즉 제1도의 (22) 및 (24)의 전도체를 가지며 이는 쇼크(shock)에 아주 강하다. 부분품(112)는 동체(114)내부에 설치되어 있으며 기름같은 냉각매개체로 채워져 있다.The
변압기(112)는 철신(10)의 대부분을 노출하고 있는 비교적 개방구조이기 때문에, 냉각은 아주 잘촉진되며 특히 제1도의 코일(18)사이는 충분한 공간이 있어 기름이 전도체(22) 및 (24)를 통과하여 철심(10)과 직접 접촉할 수 있다.Since the
고압의 일차접속은 고압의 절연애자(122) 및 (124)의 꼭대기에 위치한 단자 (118) 및 (120)에 의해 행하여진다.The primary connection of high voltage is made by
애자(122) 및 (124)는 뚜껑(128)위에 위치하며 여기에 보이지 않은 내부전도체를 통하여 변압기(112)에 연결된다.
뚜껑(128)은 동체(114)를 봉하며 동체내부의 기름이 누출되는 것을 막아준다.The lid 128 seals the fuselage 114 and prevents oil from leaking inside the fuselage.
이차접속은 출력단자(130),(132),(134)로써 표시되며, 이는 제5도의 (62) (64)(60)에 상응하는 것이다.The secondary connection is indicated by
제9도의 조립품이 비교적 높이가 낮은 것은 변압기가 환상형이기 때문이다.The assembly of FIG. 9 is relatively low because the transformer is annular.
피뢰기(136) 및 (138)은 단자(118) 및 (120)으로부터 접지된 동체(114)까지 위험한 과전압을 흘려보낼수 있다.
위에 설명한 실시에 대하여 여러가지 변형에 기능하다.The above-described implementation functions in various modifications.
전류전압정격은 크기 및 권선에 있어서 권수(number of turn)를 바꾸므로써 변형될 수가 있다.The current voltage rating can be modified by varying the number of turns in size and winding.
용기의 모양을 바꾸므로써 가정용으로도 사용이 가능하다. 접속 일차권선을 위한 연속은 특히 전압응용을 위해서 변경이 가능하다.By changing the shape of the container can be used for home use. The continuity for the connecting primary windings can be changed, especially for voltage applications.
냉각용 기름이 몇몇 실시예에 언급되어 있는데, 이는 다른액체, 가스냉각체 등으로 대체가능하다.Cooling oils are mentioned in some embodiments, which may be replaced with other liquids, gas coolants, and the like.
1차권선은 2차권선에 의해 가려진체 보여주나, 이러한 권선배열은 다른 실시예에서는 변경이 가능하다.The primary winding is shown as being obscured by the secondary winding, but this winding arrangement can be changed in other embodiments.
더우기 1, 2차 기능은 변경가능하다.Furthermore, the first and second functions can be changed.
권선을 지지, 절연하기 위해 사용한 여러가지 고정구는 요구되는 절연내력(diel ectric strength), 무게, 그로부터 오는 구조적인 구성에 따라 다른 모양 및 다른 재료를 쓸수도 있다. 비록 알루미늄 전도체가 여기에 설명이 돼있으나 무게, 비저항 및 다른 요구에 의해 다른 전도물이 사용될 수도 있다.The various fixtures used to support and insulate the windings may use different shapes and materials depending on the required dielectric ectric strength, weight, and the resulting structural configuration. Although aluminum conductors are described here, other conductors may be used depending on weight, resistivity and other requirements.
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