KR940007051B1

KR940007051B1 - 자기철심 및 그 합체방법

Info

Publication number: KR940007051B1
Application number: KR1019860000779A
Authority: KR
Inventors: 어네스토 사이먼 제이미
Original assignee: 웨스팅하우스 일렉트릭 코오포레이숀; 제이. 비. 야신스키
Priority date: 1985-02-07
Filing date: 1986-02-05
Publication date: 1994-08-04
Also published as: MX159558A; AU5324486A; AU581135B2; ZA86532B; US4648929A; IN165384B; NZ215009A; JPS61183907A; CA1253589A; KR860006810A

Abstract

내용 없음.

Description

자기철심 및 그 합체방법

제1도는 권취된 환상 자기철심을 갖는 변압기의 개략도.

제2도는 권취된 장방형 자기철심을 갖는 변압기의 사시도.

제3도는 제1도에 도시된 자기철심을 화살표 III-III 사이에서 화살표 방향으로 취한 횡단면도.

제4도는 제2도에 도시된 장방형 자기철심을 화살표 IV-IV 사이에서 화살표 방향으로 취한 횡단면도.

제5도는 철심의 한 측면상의 평탄한 철심 테두리 부분에 다공성 시이트를 부착하는 것을 포함하는, 권취된 환상 철심상에 동일 형상의 복합 피복물의 낮은 강도의 구조물을 만들어내는 신규한 방법에서의 한 단계의 사시도.

제6도는 권취된 장방형 철심과 함께 사용되는 변형을 설명한 것을 제외하고는 제5도와 유사한 사시도.

제7도는 제5도에 도시된 단계에서 적용된 다공성 시이트에 복사열에 의해 겔화되는 액체 유기 수지의 도포를 포함하는 신규하고 개선된 방법의 또 하나의 단계의 사시도.

제8도는 액체수지의 급속한 복사열에 의한 겔화를 포함하는 동일 형상의 내측 복합 피복물을 만들어내는 방법에서 또 하나의 단계를 도시한 도면.

제9도는 경화될때 높은 인장강도 때문에 선정된 액체 유기 수지를 피복물의 낮은 강도의 내부 구조물에 부착하는 단계를 포함하는, 제9도에서 개시되는 동일 형상의 복합 피복물의 외측의 높은 강도의 구조물의 형성에 있어서 한 단계를 도시한 도면.

제10도는 제9도의 단계에서 적용되는 함침가능한 보강 직물 시이트를 액체수지에 도포하는 단계를 포함하는, 동일형상의 복합 피복물의 외측의 높은 강도의 구조물을 만드는 방법에 있어서 다른 한 단계를 도시한 도면.

제11도는 제10도의 단계에서 부착된 보강 직물 시이트를 액체수지에 압착시켜서 시이트를 완전히 함침시키는 것을 도시한 도면.

제12도는 보강 시이트에 침투된 액체수지의 복사열에 의한 겔화를 도시한 도면.

제13도는 동일 형상의 복합 피복물을 마무리 처리하는데 사용되는 마무리 처리 구성을 도시한 도면.

제14도는 자기철심의 외주면에 액체수지를 도모하고, 그 수지에 함침가능한 보강 직물 시이트를 부착하는 단계를 포함하는 본 발명의 신규하고 개선된 방법의 다른 단계를 도시한 도면.

제15도는 제14도의 단계에서 부착된 보강 시이트를 액체수지로 압착시켜서 시이트를 완전히 함침시키는 단계 및 수지를 복사열로 겔화시키는 단계를 도시한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20, 44 : 변압기 22, 46 : 철심-코일 조립체

24, 48 : 자기철심 28, 63 : 박편 회권

32, 2 : 철심 형틀 36 : 1차 권선

38 : 전원 40 : 2차 권선

42 : 부하회로 50, 52 : 레그 부분

54, 56 : 요오크 부분 66, 68 : 철심편

본 발명은 변압기 및 리액터의 자기철심에 관한 것으로서, 더 구체적으로 말하면 비정질 금속을 함유하는 자기철심 및 이같은 철심을 합체시키는 방법에 관한 것이다.

비정질 금속 철심의 철심손은 균일한 입자 배향의 전기용 강철보다 상당히 낮기 때문에, 철심손이 중요할 경우에는 전기 유도 장치의 자기철심에 비정질 금속을 사용하는 것이 바람직하다. 그러나, 비정질 금속의 스트립으로 권취된 자기철심은 스스로 지탱되지 못하여서 철심 형틀에서 권취 맨드릴의 숫부재를 제거하면 달리 지지되지 않을 경우 붕괴될 것이다. 비정질 철심이 권취된 구성으로서 작동되지 않으면 철심손이 증가한다. 또한 비정질 금속은 철심의 자기 특성을 최적화하기 위하어 필요한 소둔처리후에 특히 대단히 깨지기 쉽다. 그리고 비정질 금속의 깨진 조각들이 관련된 전기유도장치의 액체 냉각제에 의하여 전기 강도가 높은 부위로 운반되지 않도록 주의하여야 한다.

따라서, 이같은 철심을 저렴하게 합체시켜서, 조립중에 철심손을 증가시키지 않고 취급할 수 있게하며 관련된 전기 권선들과 소기의 환경에서 작동될 수 있게 할 뿐만 아니라 치수가 안정되게 만들 수 있다면 바람직할 것이다. 또한 철심 조각들이 전기유도장치의 냉각제 흐름속으로 유리되지 않게 하도록 작동중에는 물론 취급 및 조립중에도 철심이 쪼개지는 것을 방지할 수 있다면 바람직할 것이다. 이러한 목적들은 상자 형태의 철심 외함, 고가의 주형들을 사용하지 않고 달성되어야 하는데, 그 이유는 철심의 크기가 배가되면 이같은 해결책들을 사용할 수 없을 정도로 높은 값이 되게 하기 때문이다.

본 발명에 의하면, 변압기용 자기철심은, 최소한 몇개는 비정질 금속으로 만들어지고 자기철심의 맞은편양 측면상에서 밀접한 테두리 부분들을 형성하는 복수개의 박편층들과, 자기철심의 양 측면들상의 인접한 테두리 부분들에 박판들 사이로 침투하지 않고 접착되는 낮은 강도의 접착제 절연 구조물 및 자기철심을 소기의 구성으로 유지하면서 기계적 응력에 대하여 보호하는 복합 피복물을 형성하도록 상기 낮은 강도의 절연 구조물에 접착되는 높은 강도의 구조물로 구성된다.

본 발명은 또한 기계적 응력을 가하지 않고 비정질 금속을 함유하는 자기철심을 합체시키는 방법을 포함하는데, 그 방법은 자기철심의 맞은편 측면들상에서 밀접한 테두리 부분들을 형성하는 복수개의 박편층들을 지니는 자기철심을 만들고, 낮은 강도의 접착제 절연 구조물을 인접한 테두리 부분들에 그 사이로 침투하지 않게 대고, 상기 낮은 강도의 구조물을 상기 테두리 부분들에 접착시키며, 외측의 높은 강도의 구조물을 상기 낮은 강도의 절연 구조물에 접착시켜서 외측 구조물이 내측 구조물과 상호작용하여 열순환중에 소기의 철심 구조를 보호 및 유지하는 한편 내측 구조물은 외측 구조물과 자기철심 사이의 낮은 강도의 경계면을 형성하는 동일한 형상의 복합 피복물을 형성하는 단계들로 이루어져서, 상기 복합 피복물은 자기철심을 기계적 응력에 대하여 지지 및 보호하는 것이다.

본 발명은 비정질 금속을 포함하는 신규한 자기철심이므로 편리하다. 이 자기철심은 박편 회권들의 테두리 부분들에 부착되는 동일한 형상의 복합 피복물로 합체된다. 동일 형상의 피복물이 박편 회권들 사이로 침투하는 것을 방지하는 것은 이같은 어떠한 침투와도 마찬가지로 철심에 응력을 가할 것이며 그 손실을 증가시킬 것이다.

상기 동일 형상의 복합 피복물은 낮은 강도의 내부 절연 구조물 및 비교적 견고한 높은 강도의 외부 구조물의 2개의 기본 부분들을 갖는다. 높은 강도의 외부 구조물은 철심이 관련된 장치의 전체 작동 온도 범위에 걸쳐서 스스로 지탱되도록 하는데 필요한 구조적 지지물을 형성하는 반면에 내부 구조물은 외부 구조물이 철심에 큰 응력을 가하지 않고 부착될 수 있게 한다. 이 동일 형상의 복합 구조물은 철심을 취급 응력으로부터 보호하고, 코일 권취중에 나타나는 응력으로부터 철심을 보호하며, 작동 환경에서 생성되는 열 순환응력을 견디어 낸다. 상기 동일 형상의 복합 피복물은 또한 광물유 같은 통상의 변압기 냉각제 또는 액체 유전체와 양립될 수 있는 유기 수지를 포함하고, 상기 피복물은 고속 생산 라인 기술을 사용하여 주형을 필요로 하지 않고 부착된다.

이하 본 발명을 첨부도면을 참조하여 예를들어 설명한다.

제1도와 제2도는 변압기를 도시한다. 제1도는 철심-코일 조립체(22)를 가지는 환상 변압기(20)를 도시한 것으로서, 이 철심-코일 조립체(22)는 원형의 숫부재를 지니는 맨드릴에 권취되는 자기철심(24)을 포함한다. 본 발명에서 자기철심은 부분적으로 혹은 전체적으로 얼라이드 코오포레이숀의 2605SC 재료(Fe₈₁B_13.5Si_3.5C₂원자 퍼센트)로 알려진 바와 같은 비정질 금속으로 만들어지지만, 다른 비정질 합금이 사용되어도 된다.

자기철심(24)은 평탄한 측면들(26,26')같은 철심의 맞은편 측면들상의 평탄한 측면들을 형성하는 하나 이상의 얇고 긴 금속 스트립들로 권취되며, 상기 측면들은 철심을 구성하는 밀접한 박편 회권들(28)의 테두리부분을 노출하고 있다. 가장 내측의 박편 회권은 내측면(30)을 형성하고 이것은 다시 철심 형틀(32)을 형성하며, 가장 외측의 박편 회권은 자기철심의 외주면, 즉 외측면(34)을 형성한다. 바람직한 실시예에 있어서,최소한 몇개의 가장 내측 및 가장 외측 박편 회권들은 입자 배향된 전기용 강철로 만들어지지만, 그러나 본발명은 100% 비정질 금속을 함유하는 자기철심에도 또한 적용할 수 있다.

철심-코일 조립체(22)의 코일은 교류전원(38)에 접속되도록 되어있는 1차 권선(36)과, 부하회로(42)에 접속되도록 되어 있는 2차 권선(38)을 포함한다. 실제로 이들은 동심으로 되며 철심 주위에 균일하게 분포된다.

제2도는 철심-코일 조립체(46)를 지니는 장방형의 내철형 변압기(44)를 도시한다. 철심-코일 조립체(46)는 장방형 형틀(58)을 형성하는 제1 및 제2레그 부분들(50,52) 각각과 상부 및 하부 요오크 부분들(54,56) 각각을 형성하도록 거의 장방형 단면 구조를 갖는 맨드릴에 감겨지는 권취된 자기철심(48)을 포함한다. 철심(48)은 각기 가장 내측 및 가장 외측 박편 회권들로 형성되는 내측면 및 외측면(60,62)을 지닌다. 그 구성을 제외하고는, 철심(48)은 제1도에 도시된 자기철심(24)에 관하여 설명된 동일한 재료로 만들어지며, 철심의 맞은편 측면상에 박편 회권들(63)이 노출되는 2개의 평탄한 측면들(64,64°)을 포함한다.

도시된 바와 같이, 자기철심(48)은 각 철심편들이 본 발명의 원리에 따라 치수가 안정된 후에 철심편(66,68)과 같은 유사한 철심편들을 함께 적층함으로써 만들어진다. 제1도에 도시된 철심(24)도 또한 1개 이상의 철심편을 포함한다.

철심-코일 조립체(46)의 코일은 제1도에 도시된 바와 같이 1차 및 2차 권선을 포함하고, 각 권선은 권선 레그 부분(50,52)상에 전반적으로 부호(70,72)로 각기 도시된, 각 권선 레그 부분에 전기 접속된 동심으로 배치되는 부분들을 포함한다.

제3도는 본 발명의 원리에 따라 합체된 제1도에 도시된 자기철심(24)을 화살표 III-III 사이에서 화살표방향으로 취한 단면도이다. 자기철심(24)의 통상의 작동 위치에서 형틀(34)의 중심축(55)은 수직방향이다.일반적으로, 철심(24)의 평탄한 측면들 각각에는 평탄한 측면들(26,26')상의 피복물(74,76)같은 유사한 동일 형상의 복합 피복물이 형성된다. 외측면(34)상에도 또한 동일 형상의 피복물(78)이 형성된다. 동일 형상의 피복물(74,76)은 동일한 구성이므로, 피복물(74)만을 상세히 설명하려고 한다.

동일 형상의 피복물(74)은 박편 회권(28)의 테두리 부분들에 접착되는 내부의 낮은 강도의 접착제 구조물(80)을 포함하는 복합물이다. "낮은 강도"란 내측 구조물(80)이 박편 회권들(28)에 거의 응력을 가하지 않도록 선택되고 부착되는 것을 의미한다.

"접착제"란 내측 구조물(80)이 철심을 형성하는 전기용 강철에 단단히 접착되도록 선정됨을 의미한다. 동일 형상의 피복물(74)은 또한 낮은 강도의 견고성이 덜한 내측 구조물(80)에 접착되는 외측의, 더 견고하고 강도가 훨씬 높은 구조물(82)을 포함한다. 내측의 낮은 강도의 구조물(80)은 박편 회권들의 테두리 부분들에 그 사이로 전혀 침투하지 않고 접착되도록 만들어진다. 다시 말하면, 접착은 단지 구조물(80)과 박편 회권들의 테두리 부분을 형성하는 표면과의 사이에서만 이루어진다. 따라서, 구조물(80)은 박편 회권들(28)사이에서 고화 및 경화됨에 의하여 철심(24)에 응력을 부가하지 않는다. 회권들(28) 사이에서 수지의 경화는 철심에 경화에 관련된 응력을 가하지 않을뿐 아니라 관련된 장치의 작동중에 열 팽창과 관련된 응력도가 하지 않는 것이다.

동일 형상의 피복물(74)의 외측의 높은 강도의 구조물(82)은 낮은 강도의 구조물(80)에 직접 접착된다.구조물(82)의 주요 기능은 철심(24)를 소기의 구성으로 유지시키고, 그 장치의 작동 온도 범위에 걸쳐서 스스로 지탱되게 하는 것이다. 구조물(80)에 구조물(82)을 부착하는 동안 나타나는 응력은 모두 철심에 응력을 전달하지 않고 구조물(80)에서 흡수된다. 복합 피복물(74)의 두 구조물은 철심손을 상당히 증가시킬 수 있는 해로은 기계적 응력을 철심에 전달하지 않고 합체된 철심이 취급되게 하며 권선(36,40)이 철심에 권취될 수 있게 한다.

동일 형상의 피복물(78)은 철심(24)의 외측 곡면(34)에 부착된다. 이것은 복합 피복물의 구조물(80)과 유사한 구조물이며, 철심의 평탄한 표면들 사이에서 얇은 동일 형상의 피복물(74,76)을 가로질러 철심의 폭을 완전히 가로지르게 연장된다.

제3도에 도시되었듯이, 자기철심(24)은 비정질 금속과 입자 배향의 전기용 강철 모두를 함유하는 "혼합된" 철심으로서, 이것이 본 발명의 바람직한 실시예이다. 미리 정해진 수의 내측 박편들(84)과 미리 정해진 수의 외측 박편들(86)이 입자 배향된 전기용 강철로 만들어지고, 나머지 박편들(28)은 비정질 금속으로 만들어진다. 이러한 배열은 동일 형상의 피복물에 있어서 더 작은 응력을 필요로 하고, 따라서 더 얇은 동일형상의 피복을 사용하여도 된다. 또한, 입자 배향된 전기용 강철은 동일 형상의 피복물과 함께 비정질 금속을 해로운 기계적 응력으로부터 보호하고 또한 관련된 전기장치의 작동에 나쁜 영향을 미치게 될 비정질 금속의 조각들이 생성되지 않게 하는 것이다.

제4도는 제2도에 도시된 자기철심(48)을 화살표 IV-IV의 사이에서 화살표 방향으로 취한 횡단면도로서, 이 자기철심(48)은 본 발명의 원리에 따라 합체된 것이다. 자기철심(48)의 통상의 작동위치에서는 형틀(58)의 중심축(88)이 수평 방향으로 된다. 철심(48)의 작동위치는 제1도에 도시된 환형 철심(24)과는 달리 취급중에만이 아니라 변압기의 작동중에도 동일 형상의 피복물이 기계적으로 지지할 필요가 있는 것이다.일반적으로, 자기철심(48)의 평탄한 측면들 각각에는 평탄한 측면들(64,64')상의 피복물(90,92)과 같은 유사한 동일 형상의 복합 피복물이 각기 형성되고, 동일 형상의 피복물(94)이 외측면(62)에 형성된다. 자기철심(48)이 철심편들(66,68)과 같은 함께 적층되는 철심편들로 형성된다면, 완성된 철심의 가장 외측의 평탄한 표면을 형상하는 표면들만이 복합적인 동일 형상의 피복물을 가지게 될 것이다. 서로 인접되며 함께 점착되는 철심편들은 철심편(66,68)상의 피복물(96,98)과 같은 단지 낮은 응력의 동일한 형상의 피복물만을 필요로 한다. 동일 형상의 피복물들(90,92)은 철심(24)의 복합 피복물(74)과 유사한 복합물이므로, 상세히 설명할 필요는 없을 것이다. 동일 형상의 피복물들(94,96 및 98)은 철심(24)의 동일 형상의 피복물(78)과 유사하므로 이들도 역시 상세히 설명할 필요가 없을 것이다.

제4도에 도시되었듯이, 철심(48)은 비정질 금속 및 입자 배향의 전기용 강철을 모두 함유하는 "혼합된"철심이다. 미리 정해진 수의 내측 박편들(100)과 미리 정해진 수의 외측 박편들(102)이 입자 배향의 전기용 강철로 만들어지고, 나머지 박편들(63)은 비정질 금속으로 만들어진다.

제1도와 제2도에 각기 도시된 환형 및 장방형 내철형 철심들(24,28) 모두의 특성은 본 발명의 원리에 따라 철심을 만드는 신규하고 개선된 방법을 상세히 설명하면 한층 더 명백하게 될 것이다.

더 구체적으로 말해서, 제5도에 도시된 바와 같이, 자기철심(24)은 평판(104)과 원형 숫부재(106)를 포함하는 적당한 맨드릴 상에 권취된다. 철심(24)은 소둔처리중에 소기의 환형 철심 구조를 유지하도록 맨드릴이 제 위치에 있는 상태로 대략 400℃의 온도에서 소둔된다. 이어서 맨드릴의 평판(104)은 필요에 따라 테이블 위에 놓여지거나 혹은 회전 샤프트상에 놓여지고, 맨드릴의 숫부재(106)는 그 다음에 제거된다. 이어서 동일 형상의 복합 피복물의 낮은 강도의 구조물(80)이 철심(24)의 최상부 평탄면(26)에 접착된다. 구조물(80)을 만드는 방법의 제1단계는 유리섬유직물 같은 다공성 재료의 시이트(110)를 얻는 것이다. 미국,버지니아주 베드포드 소재의 베드포드 위빙 밀즈, 인코오포레이티드에서 구매가능한 사이징 B220의 2밀 두께의 직물 그레이드 1080이 UV-경화성 아크릴 에폭수지와 사용하는데 우수함이 밝혀졌다. 상기 직물의 두께와 다공성은 그 직물의 한 면에 도포되는 액체수지의 미리 설정된 유속을 제공하도록 선정되며 사이징(sizing)은 상기 액체수지가 유리섬유직물을 습윤시킬 수 있도록 수지와의 양립성에 맞도록 선정된다.

액체수지는 즉시 회권들 사이로 흘러서 겔화될때 철심에 응력을 가할 것이므로 박편 회권들(28)에 직접 도포될 수 없다. 수지의 폴리머화, 즉 경화는 액체상태로부터 체적이 줄어들어서, 박편 회권들에 허용될 수없을 정도로 지대한 기계적 응력을 가하게 된다. 동일 형상의 피복물의 형성중에 박편 회권들 사이로 수지가 침투하는 것을 방지하는 이외에도, 유리섬유직물은 또한 수지의 경화중에 피복물 자체에 있어서 수지의 수축이 철심 성능에 미치는 영향을 감소시킨다. 유리섬유직물은 수지의 비교적 높은 열팽창 계수에 의해 야기될 열 순환중에 철심 성능에 미치는 영향을 감소시키고 피복물을 보강하기 때문에, 관련된 전기유도장치에서 철심의 작동중에 동일 형상의 피복물의 일부로서 이롭게 작용한다. 따라서 다공성 시이트(110)는 평탄한 측면(26)상에 놓인다. 도시된 바와 같이, 시이트(110)는 공정중의 추후 단계에서 쉽게 마무리 처리될 수 있으므로 철심(24)의 크기에 맞게 미리 절단될 필요가 없다.

제6도에 도시된 바와 같이, 제2도에 도시된 장방형 철심(48)이 처리될때는, 보강 직물의 나중의 층들은 물론 초기의 다공성 층들도 레그 부분들의 스트립들(112,114) 및 요오크 부분들의 스트립들(116,118)과 같은 여러가지 길이로 된 유리섬유의 표준폭의 스트립들로 구성된다. 이 스트립들은 철심의 모서리 부분에서 중첩된다.

다음 처리과정에는 다공성 시이트(110)에 액체수지의 도포가 포함된다. 선정된 액체수지는 복사열에 의하여 겔화될 수 있어야 하며 그 밖에도 몇가지 요건을 만족해야 한다. 즉 이 수지는 전기용 강철을 습윤시켜야 하여 경화될 때 양호한 접착성이 있어야 한다. 또한 잔유 응력이 최소로 되게 경화되어서 열 순환에 견뎌야 하며 철심의 성능에 최소의 영향을 미쳐야 한다. 이 수지는 또한 복사열에 의해 B-단계 상태로 경화되어서 열을 사용한 후 경화 작업중에 동일 형상의 피복물의 모든 층들이 완전히 합체되어야 한다. 상기 수지는 또한 복사열을 받을때 대단히 신속하게 겔화되어서 수지가 박편 회권들 안으로 스며드는 것을 방지하도록 시이트(110)의 침투 및 박편 회권들의 습윤후에 즉시 겔화가 일어나야 한다. 이 수지는 철심에 응력 또는 인장력이 언제 그리고 어떻게 발생되거나 인가되는지에 관계없이 자기철심을 이들로부터 차폐 및 보호할 수 있도록 충분히 가요성이 있어야 한다.

상기 필수적인 특성들을 모두 갖추고 있으며 자외광선으로 1초에 B-단계로 될 수 있는 가교수지가 미합중국 특허 제4,481,258호의 명세서에 개시되어 있다. 이 아크릴 에폭시 수지는 변압기 환경에서 드물게 긴 수명을 가지며 이 혹심한 열 및 화학적 환경과 관련된 열순환을 쉽게 견딜 수 있다. 또한 필요한 가요성도 있다(1/16인치 직경 맨드릴로써 180°굴곡될 수 있음).

이하 수지 1번이라고 지칭할, 다공성 시이트(110)의 표면에 도포되는 수지는 브러시로 칠하거나, 분무하거나, 또는 로올로 칠해도 된다. 가능하면 적은 양의 수지를 사용하여 단지 시이트(110)를 함침시키는 것만이 바람직하다. 이에 의해 최적의 구조가 이루어지며, 시이트에서 철심으로 수지의 이동을 조절한다. 따라서, 제7도에 나타난 바와 같이, 예컨대 로올러(120)를 사용해서 도포되는 수지의 양이 조절된다. 수지가 겔화될 때 철심의 테두리 부분들에 함침된 시이트가 간단히 접착될 정도까지 시이트를 함침시키기 위해서는 충분한 양의 수지가 도포되어야 한다. 수지의 양과 그 점성도 및 시이트(110)의 두께와 다공성은 모두 시이트(l10)가 수지를 보유하여 단지 박편 회권들의 말단부만을 습윤시키도록 선정된다. 이상 설명된 시이트의 사양으로는 26℃에서 약 6000cp의 점성도가 적절하다.

시이트(110)가 수지 1번으로 함침되는 순간, 이 수지는 제8도에 도시된 UV광원(122)으로부터의 자외광선 같은 방사에 의하여 즉시 B-단계로 된다. 광원(122)은 예컨대 퓨전 시스템(Fusion System) 300왓트"H"램프를 포함할 수도 있다. 화살표(124)로 표시된 것처럼 판(104)이 회전할 수 있다면, 그것은 수지함침된 시이트(110)을 광원(122)로부터의 빛을 통하여 통과시키도록 회전될 수 있다.

가요성 구조물(80)에서 층의 수는 자기철심의 외형적 크기에 따라 좌우된다. 보통 분포의 변압기 철심 크기의 바람직한 실시예에서, 구조물(80)에는 최소한 하나의 유리섬유직물의 층이 포함된다. 철심 테두리 부분이 밀봉되었으므로, 다음 층은 수지 1번, 즉 가요성 수지를 수지 함침된 시이트(110)에 직접 도포함으로써 시작된다. 이 수지가 액체인 동안 유리섬유직물의 시이트가 습윤상태의 수지에 대어져서 롤러같은 것에 의해 습윤상태의 수지에 균일하게 압착된다. 다음 유리섬유직물의 시이트는 시이트(110)의 경우에 중요하였던 수지를 한쪽면에서 타측면으로 이동시키는 특성을 고려하여 선정될 필요가 없으므로, 주로 기계적 강도만을 유념하여 선정하면 된다. 따라서 예컨대 등급 2116의 더 무거운 유리섬유직물이 선정되어도 된다. 수지 함침된 유리섬유직물의 다음 층은 수지를 B단계로 경화시키는 것을 촉진시키기 위하여 자외광선으로 조사된다. 그 다음에 부가적인 층들은 필요에 따라 제2층과 정확히 동일하게 부착된다.

낮은 강도의 구조물(80)이 완성되면, 철심의 테두리 부분까지 마무리 처리하거나, 혹은 필요에 따라 높은 강도의 구조물(82)이 부착된 후에 마무리 처리를 해도 된다. 철심(24)의 내측 및 외측에 몇개의 입자 배향 강철의 박편 회권들이 배치된다면, 철심에서 비정질 금속의 조각을 떨어뜨릴 우려없이 피복 구조물을 철심테두리 부분에 인접하게 마무리 처리할 수 있다. 입자 배향 강철은 또한 구조물의 기계적 안정성을 높여주며 비정질 금속의 조각들이 철심 표면으로부터 떨어지는 것을 방지한다. 만일 철심이 전체적으로 비정질 금속으로 만들어진다면, 철심 테두리 부분의 손상을 방지하도록 마무리 처리중에 주의를 해야 한다. 철심이 전체적으로 비정질 금속으로 만들어질때는, 또한 이하 설명되는 바와 같이 마무리 처리중에 돌출부를 남기는 것이 바람직하다.

본 발명의 방법의 다음 단계는 낮은 강도의 구조물(80)에 높은 강도의 구조물(82)을 접착시키는 것이다.

이것은 제9도에 도시된 바와 같이 구조물(80)에 복사열에 의해 경화되는 액체수지를 롤러(126)에 의하여 직접 도포하거나, 혹은 수지를 분무 또는 브러시로 칠함으로써 이루어진다. 이하 수지 2번이라고 지칭할 이 수지의 특성은 수지 1번과 다르다. 수지 2번은 수지 1번에 점착성 있게 접착될 수 있어야 한다. 실온에서,그리고 또한 관련된 변압기의 상승된 동작 온도에서 대단히 높은 인장강도를 가져야 한다. 또한 모든 동작온도에서 양호한 치수 안정성이 있어야 하고 광물유 같은 관련된 장치에 사용되는 액체 유전체와 양립성이 있어야 한다. 구조물(80)에 사용되는 수지 1번이 100℃에서 100psi 미만의 파괴 인장강도를 갖는 반면(실온에서 2500psi), 고 작용성 아크릴화 방향성 폴리에스터 우레탄으로 만들어지는 수지 2번은 100℃에서 900psi의 파괴 인장강도를 갖는다. 수지 2번은 또한 예컨대 100밀의 비교적 두꺼운 피복물에서 신속하게 UV경화되는데, 이것은 고강도 구조물(82)의 제작을 용이하게 한다.

수지 2번이 부착된 후에 제10도에 도시된 바와 같은 함침성 보강 시이트(130)가 액체수지위에 놓인다. 시이트(130)는 가요성 구조물의 제2층에 사용된 것과 동일한 유리섬유직물, 즉 등급 2116이 사용되어도 된다. 제11도는 시이트(130)를 롤러(132)의 사용등에 의해 완전히 함침시키기 위하여 액체수지에 압착시키는 단계를 도시한다. 제12도는 UV광선으로 수지 2번을 겔화하는 것을 도시한다. 방금 설명한 바와 같이 동일형상의 복합 피복물(74)의 고강도부분(82)을 구성하기 위하여 부가적인 수지함침 보강 시이트의 층을 부착해도 된다.

앞서 마무리 처리되지 않는 피복물(74)의 층들은 이때 마무리 처리될 수 있으며, 맨드릴의 숫부재(106)이 철심 형틀내에 배치된다. 철심의 상부에 금속판이 놓여지고, 이어서 전체 조립체는 철심의 상부에 부착된 판이 저부 지지판이 되도록 뒤집어진다. 그 다음에 맨드릴의 숫부재는 제거되고 이러한 과정이 반복되어 자기철심(24)의 평탄한 측면(26')상에 동일한 형상의 복합 피복물(76)이 만들어진다.

제13도에 도시된 바와 같이, 전체 철심(24)이 비정질 금속으로 만들어질때, 피복물(74,76)은 자기철심(24)의 외주면에 돌출부(134,136)가 형성되도록 마무리 처리되고, 돌출부(138)과 같은 유사한 돌출부가 철심 형틀에 인접하게 형성된다.

이들 돌출부는 철심(24)이 마무리 처리되는 동안 손상되지 않도록 하는 것이며, 부가적으로 전기 권선이 철심 주위에 권취될때 철심 테두리 부분을 보호할 것이다.

제14도 역시 자기철심(24)의 외측면(34)상에 낮은 강도의 동일한 형상의 피복물(78)을 부착하는 과정을 포함하는 본 발명의 방법의 또 하나의 단계를 도해한다.

제13도에 도시된 돌출부(134,136) 가 사용될때, 피복물(78)은 피복물(74,76)의 이전에 부착된다. 돌출부가 사용되지 않을때, 피복물(78)은 필요에 따라 피복물(74,76)의 전에 또는 후에 부착되어도 된다. 피복물(78)의 부착에 있어서, 수지 1번은 표면(34)에 예컨대 롤러(40)등에 의해 도포되고, 등급 2116같은 유리섬유직물의 스트립(142)이 습윤상태의 수지에 부착된다. 스트립(142)은 제15도에 도시된 롤러(144)등에 의하여 습윤상태의 수지안으로 균일하게 압착되고, 수지 함침된 스트립(142)은 UV광원(146)에 의하여 복사열로 겔화된다. 철심의 외부 테두리 부분을 보강 및 보호할 필요에 따라, 부가적인 유리섬유직물 및 수지의 층(들)이 철심(24)의 외측면에서 낮은 강도의 동일 형상의 피복물을 완성하도록 부착되어도 된다.

철심의 가장 내측의 박편 회권이 비정질 금속이라면, 작은 조각들을 봉쇄하도록 플라스틱 또는 종이의 절연필름이 상기 회권에 도포되어야 한다. 수지 1번의 필름이 상기 플라스틱 또는 종이 대신 사용될 수 있으나, 경화 과정이 더욱 곤란할 것이다.

수지 1번 및 2번은 모두 열로 최종적으로 경화되어 감에 따라 강도가 강해지고, B-단계에서 최종 경화로 진전될때 임시적으로 접착성이 있게 된다. 수지 1번은 이같은 경화후 단계에서 임시로 접착성이 있게 되므로, 제2도에 도시된 철심편들(66,68)과 같은 철심편들을 함께 접착시킬 것이다. 이상 설명한 바와 같이 다른 철심편들의 인접한 철심 표면에 접착될 철심 표면은 부착되는 동일 형상의 피복물의 낮은 강도의 부분만 가지면 된다.

이같은 후 경화는 오븐 내에서와 같은 별도의 가열 작업에서 철심온도 130℃로 이루어지거나, 절연지를 접착 및 건조하는데 열을 이용하고 이어서 변압기를 광물유 또는 다른 액체 유전체로 함침하는 작업같은 변압기의 추후 제조작업과 동시에 이루어질 수도 있다.

이상 본 발명의 방법을 주로 권취형 환상 철심(24)에 관하여 설명하였지만, 동 방법은 제2도에 도시된 권취형 장방형 철심(48)같은 비정질 금속을 함유하는 여하한 자기철심 및 적층된 철심의 레그 및 요오크 부분에 조차 동일하게 적용될 수 있다.

Claims

비정질 금속을 함유하는 자기철심에 기계적 응력을 가하지 않고 이를 합체시키는 방법으로서, 자기철심의 맞은편 측면들에서 밀접한 테두리 부분을 형성하는 복수개의 박편층들을 가지는 자기철심을 형성하는 단계와, 인접한 테두리 부분들에 낮은 강도의 접착제 절연 구조물을 상기 테두리 부분들 사이로 침투시키지 않고 도포하는 단계와, 이 낮은 강도의 구조물을 상기 인접한 테두리 부분들에 접착하는 단계와, 외부 구조물은 내부 구조물과 상호 작용하여 열순환중에 소기의 철심구조를 보호 및 유지하는 한편 내부 구조물은 외부 구조물과 자기철심 사이에서 낮은 강도의 경계면을 형성하면서 자기철심을 지지하고 기계적 응력에 대하여 보호하는 동일 형상의 복합 피복물을 형성하도록 상기 낮은 강도의 절연체 구조물에 높은 강도의 외부구조물을 접착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기철심의 합체방법.
제1항에 있어서, 상기 철심 박편층 테두리 부분들에 낮은 강도의 접착제 절연 구조물을 도포 및 접착하는 단계들이 자기철심의 한 측면상에서 인접한 박편층 테두리 부분들 위에 견고한 다공성 절연 구조물을 배치하고, 이 건조한 절연층을 복사열에 의해 겔화될 수 있는 제1의 액체수지로 습윤시키며, 이 액체수지가 상기 건조한 다공성 절연층에 함침되어 박편층들의 테두리 부분을 습윤시키자마자, 그리고 이 액체수지가 자기철심에 침투하기 전에 상기 액체수지를 복사열에 의하여 겔화시켜서, 상기 자기철심의 상기 한 측면상에 낮은 강도의 절연 구조물의 제1층을 형성하는 단계들을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기철심의 합체방법.
제2항에 있어서, 상기 자기철심을 형성하는 단계는 원형의 횡단면을 갖는 구조의 철심을 형성하고,상기 인접한 박편층 테두리 부분위에 건조한 다공성 절연층을 배치하는 단계는 철심 테두리 부분을 단일 절연 시이트로 덮는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기철심의 합체방법.
제2항 또는 3항에 있어서, 상기 자기철심을 형상하는 단계는 레그 및 요오크 부분을 포함하는 장방형 횡단면 구성을 갖는 자기철심을 형성하고, 상기 인접한 박편층 테두리 부분위에 건조한 다공성 절연층을 배치하는 단계는 레그 및 요오크 부분들 각각의 철심 테두리 부분을 별개의 절연 시이트로 덮는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기철심의 합체방법.
제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 철심 테두리 부분에 낮은 강도의 접착제 절연 구조물을 도포 및 접착하는 단계들이 또한 제1의 층에 제1액체수지를 도포하고, 이 액체수지에 함침 가능한 보강 절연층을 압착하여 이 액체수지를 겔화시키는 단계들을 포함하는 제1층 위에 최소한 하나의 부가적인 절연층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기철심의 합체방법.
제5항에 있어서, 상기 자기철심의 다른 측면에 낮은 강도의 절연 구조물의 유사한 제1층을 형성하기 위하여, 상기 자기철심을 뒤집어서 철심의 한 측면에 낮은 강도의 절연 구조물의 제1층을 형성하는 배치, 습윤 및 겔화하는 단계들을 반복하는 단계들을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기철심의 합체방법.
제6항에 있어서, 상기 낮은 강도의 절연 구조물에 높은 강도의 외부 구조물을 접착하는 단계가, 외측의 높은 강도 구조물의 제1층을 형성하기 위하여, 고화될때 제1수지 보다 인장강도가 상당히 더 높은 제2의 액체수지를 낮은 강도의 접착제 절연 구조물에 도포하고, 상기 함침 가능한 보강 절연 시이트를 상기 제2의 액체수지에 압착시키고, 제2의 액체수지를 겔화시키는 단계들을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기철심의 합체방법.
제7항에 있어서, 상기 낮은 강도의 절연 구조물에 외측의 높은 강도의 구조물을 접착하는 단계가 제1층을 형성하는 단계들을 반복함으로써 높은 강도의 구조물의 제1층에 최소한 하나의 부가적인 층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기철심의 합체방법.
제8항에 있어서, 상기 자기철심 형성단계가 자기철심의 내측 및 외측표면들을 형성하는 복수개의 중첩된 박편 회권들을 갖는 권취된 철심을 형성하기 위하여 비정질 금속 스트립을 권취하는 단계를 포함하고,상기 외측표면에 액체수지를 도포하여, 그 액체수지로 함침가능한 보강 절연시이트를 압착시키고, 그 액체수지를 겔화시키는 단계들을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기철심의 합체방법.
제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 자기철심을 형성하는 단계가 내부 철심부분을 형성하기 위하여 비정질이 아닌 금속의 스트립을 권취하고, 상기 비정질 철심부분을 형성하기 위하여 비정질 금속의 스트립을 상기 내부 철심부분 주위에 권취하는 단계들을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기철심의 합체방법.
제10항에 있어서, 상기 비정질 철심 부분의 주위에 비정질이 아닌 금속의 스트립을 권취하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기철심의 합체방법.
제7,8,9항 및 제11항중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2의 수지가 겔화되는 단계에 의하여 B-단계로 진전되는 가교수지이고, 상기 수지를 최종 경화단계로 진전시키기 위하여 낮은 강도 및 높은 강도의 구조물들을 형성하는 단계의 다음에 자기철심을 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기철심의 합체방법.
제12항에 있어서, 상기 낮은 강도의 절연 구조물을 박편층 테두리 부분에 도포 및 접착하는 단계들이 자기철심의 한 측면상의 인접한 박편층 위에 건조한 다공성 절연층을 배치하고, 상기 건조한 절연층을 복사열에 의해 겔화되는 제1액체수지로 습윤시키며,이 액체수지가 상기 건조한 다공성 절연층에 함침되어 박편층들을 습윤시키는 순간 및 액체수지가 철심에 침투하기 전에 복사열에 의하여 상기 액체수지를 겔화시키는 단계들을 포함하고, 상기 외측의 높은 강도의 구조물을 낮은 강도의 절연 구조물에 부착하는 단계가 고화시에 상기 제1수지보다 인장강도가 상당히 높은 제2액체수지를 낮은 강도의 접착제 절연 구조물에 도포하고, 상기 함침 가능한 보강 절연 시이트를 제2액체수지로 압착시키며, 상기 제2수지를 겔화시켜서 외측의 높은 강도의 구조물의 제1층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기철심의 합체방법.
최소한 몇개는 비정질 금속으로 형성되며 자기철심의 맞은편 측면들 상에서 밀접한 테두리 부분들을 형성하는 복수개의 박편층과, 상기 자기철심의 양 측면들상의 인접한 테두리 부분들에 박편들 사이로 침투하지 않고 접착되는 낮은 강도의 접착제 절연 구조물과, 상기 자기철심을 기계적 응력으로부터 보호하는 한편 소기의 철심 구조를 유지하는 복합 피복물을 형성하도록 상기 낮은 강도의 절연 구조물에 접착되는 높은강도의 구조물을 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기용 자기철심.
제14항에 있어서, 상기 낮은 강도의 절연 구조물이 제1의 겔화된 수지로 함침된 최소한 하나의 다공성 절연층을 포함하고, 상기 높은 강도의 구조물은 상기 제1수지보다 인장강도가 더 높은 제2의 수지로 함침된 최소한 하나의 보강 절연층을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기철심.
제15항에 있어서, 상기 복수개의 박편층들이 원형 횡단면의 구조를 갖는 권취된 철심을 형성하고, 상기 최소한 하나의 다공성 절연층의 하나의 유리섬유 직물의 시이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기철심.
제15항 또는 16항에 있어서, 상기 복수개의 박편층들이 레그 및 요오크 부분을 형성하는 원형이 아닌 횡단면 구조를 갖는 권취된 철심을 형성하고, 상기 최소한 하나의 다공성 절연층은 레그 및 요오크 부분에 부착되는 별개의 유리섬유직물의 스트립을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기철심.
제14항 내지 16항중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수개의 박편층들은 철심표면의 내측 및 외측표면들을 형상하는 권취된 철심의 회권들이고, 최소한 상기 외측 철심표면에 낮은 강도의 접착제 절연 구조물을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기철심.
제14항 내지 제16항중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수개의 박편층들이 권취된 철심의 회권들이고,가장 내측 및 외측 박편층 회권들이 비정질이 아닌 금속으로 형성되며, 상기 중간 박편층 회권들은 비정질금속으로 형성되는 것을 특징으로 하는 자기철심.
제14항 내지 제16항중 어느 한 항에 있어서, 상기 복합 피복물이 철심 테두리 부분들중에 최소한 몇개를 일정한 크기로 돌출하는 것을 특징으로 하는 자기철심.
제6항 내지 제9항중 어느 한 항에 있어서, 상기 자기철심을 형성하는 단계가 내부 철심부분을 형성하기 위하여 비정질이 아닌 금속의 스트립을 권취하고, 상기 비정질 철심부분을 형성하기 위하여 비정질 금속의 스트립을 상기 내부 철심부분 주위에 권취하는 단계들을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기철심의 합체방법.
제10항에 있어서, 상기 제2의 수지가 겔화되는 단계에 의하여 B-단계로 진전되는 가교수지이고,상기 수지를 최종 경화단계로 진전시키기 위하여 낮은 강도 및 높은 강도의 구조물들을 형성하는 단계의 다음에 자기철심을 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기철심의 합체방법.