ES2257815T3 - Nucleo de transformador segmentado. - Google Patents

Nucleo de transformador segmentado.

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ES2257815T3
ES2257815T3 ES98943294T ES98943294T ES2257815T3 ES 2257815 T3 ES2257815 T3 ES 2257815T3 ES 98943294 T ES98943294 T ES 98943294T ES 98943294 T ES98943294 T ES 98943294T ES 2257815 T3 ES2257815 T3 ES 2257815T3
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M. David Nathasingh
Dung Anh Ngo
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    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
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    • HELECTRICITY
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    • H01F41/00Apparatus 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
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Abstract

Un segmento del núcleo (50) que comprende una pluralidad de paquetes (40) de bandas de metal amorfo cortadas (10), caracterizado por que cada paquete (40) comprende una pluralidad de grupos (20) de bandas de metal amorfo cortadas (10) dispuestas en un patrón de juntas en solapa de escalera (30).

Description

Núcleo de transformador segmentado.
Antecedentes de la invención 1. Campo de la invención
La presente invención se refiere a núcleos de transformadores, y más concretamente a núcleos de transformadores fabricados con banda o cinta compuesta de material ferromagnético.
2. Descripción de la técnica snterior
Los transformadores usados tradicionalmente en aplicaciones de distribución, industriales, mecánicas y de tipo seco son normalmente de la variedad de núcleo en banda arrollada y de núcleo de pila. Los transformadores de núcleo en banda arrollada generalmente se usan en aplicaciones de alto volumen, tales como los transformadores de distribución, ya que el diseño de núcleo en banda arrollada es ideal para las técnicas de fabricación en serie y automatizada. Se ha desarrollado un equipo para devanar una banda del núcleo ferromagnético alrededor y a través de la ventana de la bobina preformada de vueltas múltiples para producir un conjunto de bobina y núcleo. Sin embargo, el procedimiento de fabricación más común supone devanar y apilar el núcleo independientemente de las bobinas preformadas a las que en última instancia se unirá el núcleo. Esta disposición exige que el núcleo se forme con una junta en el caso de los núcleos en banda arrollada y con múltiples juntas en el caso de los núcleos de pila. Las láminas del núcleo están separadas en esas juntas para abrir el núcleo, permitiendo con ello su inserción en las ventanas de las bobinas. Después se cierra el núcleo para rehacer la junta. Normalmente a este procedimiento se le denomina "atar" el núcleo con una bobina.
Un procedimiento típico para fabricar un núcleo en banda arrollada compuesto de metal amorfo consta de los siguientes pasos: devanado de la cinta, corte de las láminas, apilamiento de las láminas, enrollado de la banda, recocido y acabado del borde del núcleo. El procedimiento de fabricación del núcleo de metal amorfo, incluido el devanado de la cinta, el corte de las láminas, el apilamiento de las láminas y el enrollado de la banda se describe en las Patentes de Estados Unidos No. 5.285.565; 5.327.806; 5.063.654; 5.528.817; 5.329.270; y 5.155.899.
Un núcleo acabado tiene una forma rectangular con la ventana de la junta con yugo de una punta. Las columnas del núcleo son rígidas y la junta puede abrirse para introducir la bobina. Las láminas amorfas tienen un espesor de aproximadamente 0,025 mm. Esto hace que el procedimiento de fabricación de núcleos en banda arrollada de metal amorfo sea relativamente complejo, en comparación con el procedimiento de fabricación de núcleos en banda arrollada de transformadores de acero compuesto de granos orientados laminado en frío (SiFe). La regularidad en la calidad del procedimiento usado para formar el núcleo desde su forma de corona circular hasta darle la forma rectangular depende en gran medida del factor de apilamiento de las láminas de metal amorfo, ya que las solapas de las juntas deben ajustar de modo apropiado desde un extremo de la lámina hasta el otro extremo en el modo "escalera". Si el procedimiento de formación del núcleo no se lleva a cabo del modo apropiado, el núcleo puede resultar sobrecargado en la columna del núcleo y en las secciones de las esquinas lo que afectará negativamente a la pérdida en núcleo y a las fascinantes propiedades energéticas del núcleo acabado.
Las configuraciones de las bobinas con núcleo tradicionalmente usadas en transformadores monofásicos de metal amorfo son: a columna, que comprende un núcleo, dos columnas del núcleo y dos bobinas; acorazados, que comprenden dos núcleos, tres columnas de núcleo y una bobina. Los transformadores trifásicos de metal amorfo, generalmente usan configuraciones de bobinas con núcleo de los siguientes tipos: cuatro núcleos, cinco columnas de núcleo y tres bobinas; tres núcleos, tres columnas de núcleo y tres bobinas. En cada una de estas configuraciones, los núcleos se tienen que montar juntos para alinear las columnas y garantizar que las bobinas se puedan insertar con las holguras de ajuste apropiadas. Dependiendo del tamaño del transformador, se puede montar una matriz de núcleos múltiples de los mismos tamaños para conseguir tamaños kVA más grandes. El procedimiento de alineación de las columnas de los núcleos para la inserción de la bobina puede ser relativamente complejo. Además, al alinear las columnas de los núcleos múltiples, el procedimiento usado ejerce una carga adicional en los núcleos mientras cada columna del núcleo se dobla y se pone en posición. Esta carga adicional tiende a incrementar la pérdida en núcleo que se obtiene en el transformador acabado.
La lámina del núcleo está quebradiza desde el procedimiento de recocido y requiere tiempo y cuidado extra, y un equipo especial para abrir y cerrar las juntas del núcleo en el procedimiento de montaje del transformador. La rotura y exfoliación de las láminas no es fácil de evitar durante este procedimiento de apertura y cierre de la junta del núcleo. Son necesarios procedimientos de contención para garantizar que las partículas rotas no penetren en las bobinas y generen condiciones potenciales de cortocircuito. Las tensiones inducidas sobre las láminas durante la apertura y el cierre de las juntas del núcleo frecuentemente provoca un incremento permanente de la pérdida en núcleo y de la fascinante potencia en el transformador acabado.
Resumen de la invención
La presente invención proporciona la construcción de núcleos de transformadores que se pueden montar desde una pluralidad de segmentos del núcleo. Cada uno de los segmentos del núcleo comprende una pluralidad de paquetes de bandas de metal amorfo cortadas. Cada paquete comprende una pluralidad de grupos de bandas de metal amorfo cortadas dispuestas en un patrón de juntas en solapa de escalera. Los segmentos formados de este modo pueden tener configuraciones en forma de C, en forma de I o en forma de segmento recto. El montaje del transformador se consigue colocando juntos al menos dos de los segmentos.
La construcción es especialmente apropiada para el montaje de transformadores trifásicos que tienen tres columnas de núcleo y permite la construcción de transformadores trifásicos que tienen una mayor inducción en operación. La fabricación de núcleos se simplifica y el tiempo de montaje del núcleo y la bobina se reduce. Las tensiones soportadas de otro modo durante la fabricación del núcleo se reducen al mínimo y también se reduce la pérdida en núcleo del transformador acabado. La construcción y el montaje de transformadores de núcleos grandes se llevan a cabo con tensiones inferiores y mayores rendimientos en servicio que los producidos por construcciones de núcleos en banda arrollada.
Breve descripción de los dibujos
Será más fácil comprender totalmente la invención y aparecerán más ventajas cuando se tiene referencia a la siguiente descripción detallada y a los dibujos que la acompañan, en la que la:
Figura 1 es una vista lateral de una bobina arrollada en la que se aloja una banda de metal amorfo instalada para ser cortada en un grupo de bandas;
Figura 2 es una vista lateral de un grupo cortado que comprende una pluralidad de capas de bandas de metal amorfo;
Figura 3 es una vista lateral de un paquete que comprende un número predeterminado de grupos cortados, cada grupo escalonado para ofrecer una solapa en escalera indexada en relación con el grupo que está inmediatamente de bajo de él;
Figura 4 es una vista lateral de un segmento del núcleo que comprende una pluralidad de paquetes, una junta sobre solapada y una junta subsolapada;
Figura 5 es una vista en perspectiva del paquete interior, paquete exterior, segmento en forma de C formado a partir de un segmento del núcleo, y un revestimiento protector en el borde.
Figura 6 es una vista en perspectiva de un segmento en forma de I formado a partir de un segmento del núcleo;
Figura 7 es una vista en perspectiva de un segmento recto formado a partir de un segmento del núcleo;
Figura 8 es una vista en perspectiva de un modelo monofásico a columna hecho a partir de dos segmentos en forma de C, y una junta entrecruzada;
Figura 9 es una vista en perspectiva de un modelo acorazado hecho a partir de cuatro segmentos en forma de C;
Figura 10 es una vista en perspectiva de los segmentos del núcleo de un núcleo de transformador trifásico/de 3 columnas que comprende dos segmentos en forma de C, un segmento en forma de I y dos segmentos rectos;
Figura 11 es una vista en perspectiva de un núcleo montado de transformador trifásico/de 3 columnas y dos segmentos rectos;
Figura 12 es una vista de planta superior de una sección transversal de un núcleo cruciforme y una bobina redonda;
Figura 13 es una vista transversal de un núcleo rectangular y una bobina rectangular; y
Figura 14 es una vista en relieve de una sección transversal de un núcleo cruciforme y una bobina redonda.
Descripción detallada de la invención
De conformidad con la presente invención, el segmento del núcleo del transformador comprende una pluralidad de paquetes de bandas de metal amorfo. Cada paquete 40 está formado por un número predeterminado de grupos 20 de bandas de metal amorfo y cada grupo está formado por al menos una sección de bandas de metal amorfo de múltiples capas 10. Las secciones de las bandas de metal amorfo se forman cortando a longitudes controladas una banda compuesta de espesor de múltiples capas de cinta de metal amorfo. Cada grupo de láminas está dispuesto con su borde en una posición de solapa en escalera 30. los grupos de láminas de los paquetes están dispuestos de manera que el patrón de juntas en solapa de escalera se repita en cada paquete. El número de solapas en escalera de cada paquete podría ser el mismo o incrementar desde el paquete interior 41 hasta el paquete exterior 42. El segmento del núcleo 50 está formado por el número necesario de paquetes de láminas para cumplir las especificaciones de construcción del segmento del núcleo.
El segmento en forma de C 60 está formado a partir de un segmento del núcleo 50 con la longitud de corte apropiada de las láminas desde el interior hasta el exterior para garantizar que ambos bordes de cada paquete quedan básicamente alineados una vez que se ha dado forma al segmento. El incremento de la longitud de corte se calcula por el espesor del grupo de láminas, el número de grupos de cada paquete y el espaciado exigido de las solapas de escalera. La longitud interior de los segmentos en forma de C es la mitad de la circunferencia interior del núcleo más las tolerancias para el espaciado de las juntas en solapa de escalera a ambos bordes de las bandas con laminación. El segmento en forma de C se produce formando el segmento del núcleo en un mandril rectangular con las dimensiones apropiadas para ajustar alrededor de la bobina del transformador.
El segmento en forma de I 70 está formado por dos segmentos en forma de C similares 60. Los segmentos en forma de C se encajan en una configuración espalda contra espalda. Un segmento está dispuesto como la reflexión especular inversa del otro segmento. Esto significa que, para las secciones superior e inferior de las juntas en solapa de escalera, uno de los segmentos en forma de C tiene juntas en solapa de escalera hacia arriba y el otro segmento en forma de C tiene las juntas en solapa de escalera hacia abajo. Esta configuración ofrece los medios para que un lateral del segmento en forma de I sea la junta subsolapada 32 y el otro lado la junta sobresolapada 31. Esta es la configuración preferida para montar el núcleo del transformador.
El segmento recto 80 es un segmento del núcleo que comprende paquetes que tienen longitudes iguales de grupos de láminas. Las longitudes del principio y del final para los grupos respectivos de cada paquete son las mismas. La posición del perfil de la junta en solapa de escalera es el mismo para cada paquete de grupos de láminas. El número de paquetes en un segmento recto se calcula mediante la construcción del segmento exigida para satisfacer el área magnética del núcleo de la inducción en operación de un transformador concreto.
Los segmentos formados en forma de C 60, el segmento en forma de I 70 y el segmento recto 80 preferentemente se recuecen a temperaturas de aproximadamente 360ºC mientras estén sometidos a un campo magnético. Como es bien sabido para los expertos en la materia, la etapa de recocido opera para eliminar la tensión en el material de metal amorfo, incluido las tensiones transmitidas durante las etapas de moldeado, bobinado, cortado, laminado, disposición, conformación y terminación. El segmento conserva su forma después del procedimiento de recocido. Los bordes del segmento, sin incluir la zona de las juntas en solapa de escalera, preferentemente se cubren o impregnan con resinas epoxi 51 para unir las láminas y los paquetes, y también para ofrecer resistencia mecánica y soporte al segmento para el montaje posterior de la bobina y las etapas de fabricación del transformador.
El procedimiento de fabricación para estos segmentos del núcleo, el segmento en forma de C 60, el segmento en forma de I 70 y el segmento recto 80 se puede llevar a cabo de una manera más eficaz que el procedimiento usado tradicionalmente para la fabricación de núcleos en banda arrollada de metal amorfo. El procedimiento usado tradicionalmente para cortar y apilar los grupos de láminas 20 y los paquetes 40 se lleva a cabo con un corte a máquina a medida y un equipo de apilamiento capaz de colocar y disponer los grupos en el modo de juntas en solapas de escalera 30. Los procedimientos de cortado, agrupación y disposición de paquetes se pueden llevar a cabo para los paquetes individuales de manera similar al procedimiento actual. Dependiendo del tamaño del diseño del núcleo según la clasificación kVA del transformador para núcleos en banda arrollada de metal amorfo, los procedimientos actuales de cortado y apilamiento podrían tener una longitud de cortado máxima y una limitación del peso en la fabricación debido a la capacidad de relleno, cortado y manipulado a máquina. Sin embargo, los segmentos del núcleo pueden producirse dentro de la capacidad del procedimiento y del equipo y se pueden montar juntos para casi todos los tamaños de núcleos de transformadores. Además, a medida que aumentan los tamaños para la configuración única de núcleos en banda arrollada de metal amorfo, es mucho más difícil procesar, manipular, transportar y montar las bobinas de los transformadores. Por lo tanto, las múltiples combinaciones de segmentos del núcleo, en forma de C, en forma de I y los rectos se pueden montar para formar un tamaño real de núcleo en banda arrollada. Como consecuencia de esto, el núcleo segmentado del transformador permite el uso de bandas de metal amorfo en la aplicación de transformadores de gran tamaño, tales como transformadores de potencia, transformadores de tipo seco, SF6 transformadores y similares, en el intervalo de 100 KVA a 500 MVA.
El procedimiento tradicional de conformación del núcleo en banda arrollada de metal amorfo exige un procedimiento complejo de alineación de los grupos de láminas y de los paquetes para envolver un mandril circular o rectangular para conformar las juntas en solapa de escalera de cada grupo y paquete. Este procedimiento se hace usando diferentes métodos de prácticas como la máquina semiautomática de anidamiento de cinta que rellena y envuelve los paquetes y grupos individuales en un mandril rotativo o el conformado y moldeado manual de las láminas del núcleo a partir de una forma de corona circular a la forma del núcleo rectangular. En comparación, el procedimiento de conformación de los segmentos del núcleo 50 en el segmento en forma de C 60, segmento en forma de I 70 y segmento recto 80 se puede hacer de una manera más eficaz sin necesidad de emplear abundante mano de obra ni equipos automáticos caros. Por lo que respecta al segmento recto 80, el segmento del núcleo cortado y apilado 50 se sujeta plano al apilamiento correspondiente y se conforma y ata para el recocido. Por lo que respecta al segmento en forma de C 60, el segmento del núcleo 50 se conforma y ata para el recocido alrededor de un mandril rectangular. El segmento del núcleo se coloca en el mandril de manera que los bordes de las juntas en solapa de escalera 30, cada uno, conformen una mitad de toda la ventana de la junta del núcleo. Este procedimiento se puede llevar a cabo con el concepto de "perforar y troquelar" siendo el mandril la perforadora y colocando el segmento del núcleo en la troqueladora. Cuando el mandril es empujado hacia la troqueladora con el segmento del núcleo, se conforma el segmento en forma de C. Se puede atar para el recocido. El segmento en forma de I 70 se forma con dos segmentos iguales en forma de C recocidos. Los segmentos en forma de C se disponen de manera que un segmento tanga su junta en solapa de escalera en posición de sobresolapado 31, mientras que el otro segmento tenga su junta en solapa de escalera en posición de subsolapado 32. Los dos segmentos en forma de C se unen en la sección de las columnas para formar el segmento en forma de I. De igual forma, este procedimiento de conformación para los distintos segmentos del núcleo transmite menos tensión a las láminas del núcleo si se compara con el procedimiento tradicional de fabricación del núcleo en banda arrollada de metal amorfo porque reduce la fuerza de tracción en las esquinas del segmento del núcleo.
Los segmentos en forma de C 60, en forma de I 70 y los segmentos rectos 80 se pueden recocer con equipos de tratamiento térmico tradicionales como hornos continuos o discontinuos. La aplicación del campo magnético usado en el recocido se puede conseguir a través del uso de bobinas circulares en serie, que ofrecen un campo magnético longitudinal cuando los segmentos del núcleo se colocan en su interior. Como el perfil de los segmentos es plano, también se pueden utilizar planchas térmicas de contacto directo para el recocido, de modo práctico y económico. De igual forma, la forma plana y no de corona circular de los segmentos permitirá mejorar el ciclo de recocido con menos tiempo de calentamiento y enfriamiento si se compara con el núcleo en banda arrollada tradicional. Además, el tiempo de ciclo del recocido y la temperatura se pueden adaptar a los segmentos del núcleo individuales de distintas formas, tamaños y propiedades para conseguir un nivel óptimo de ductilidad del material y de las prestaciones magnéticas que no se consiguen fácilmente con los núcleos amorfos en banda arrollada. Realmente, la pérdida en núcleo resultante de los segmentos del núcleo será inferior a la de los núcleos tradicionales en banda arrollada de tensión inducida inferior durante el procedimiento de conformación de los segmentos del núcleo y, de igual forma, la mejora de la tensión elimina el efecto del recocido. La reducción del tiempo de ciclo de recocido reducirá la fragilidad de las láminas del segmento del núcleo de metal amorfo recocido. De igual forma, reducirá el coste del recocido del núcleo y reducirá la pérdida en núcleo resultante de los segmentos recocidos del núcleo.
Después de recocer, los bordes de los segmentos en forma de C, en forma de I y los segmentos rectos, sin incluir el área de la junta en solapa de escalera, preferentemente se acaban con adhesivos como la resina epoxi. La capa de resina epoxi 51 preferentemente se completa en una parte sustancial del núcleo, por ejemplo, en ambos bordes, sin incluir las áreas de las juntas en solapa de escalera par ofrecer fuerza magnética y protección de la superficie a la bobina del transformador durante el procedimiento de montaje de la bobina y de los segmentos del núcleo. La capa de resina epoxi se puede aplicar para adherencia a las superficies de las láminas o a modo de impregnación entre las láminas. Ambos procedimientos son apropiados para reforzar la protección de la superficie y de los segmentos del núcleo.
Se usan dos segmentos en forma de C 60 para montar un transformador monofásico a columna 90. Se usan cuatro segmentos en forma de C 60 o dos segmentos en forma de C 60 y un segmento en forma de I 70 para fabricar un transformador monofásico acorazado 100. Un núcleo de transformador trifásico de tres columnas 110 se hace utilizando dos segmentos en forma de C 60, un segmento en forma de I 70 y dos segmentos rectos 80. Esta construcción trifásica tiene ventajas significativas sobre el diseño tradicional trifásico de cinco columnas de núcleo a banda arrollada. Un diseño de inducción superior es posible debido a la construcción idéntica de la columna y el yugo del núcleo. Se consiguen pérdidas inferiores en los transformadores mediante un diseño de tres columnas, debido a una menor cantidad de flujo disperso en el núcleo. La zona de haz del transformador se reduce teniendo tres columnas en el núcleo en lugar de cinco. Las configuraciones de los núcleos de transformadores trifásicos y monofásicos se pueden construir con otras combinaciones posibles de segmentos en forma de C 60, segmentos en forma de I 70 y segmentos rectos 80, no mencionados anteriormente.
La construcción y el perfil del segmento en forma de C 60, en forma de I 70 y del segmento recto 80 hace que sea posible montar tres segmentos en un modelo "entrecruzado" 33 insertando los segmentos juntos. Por esta razón, se eliminan las etapas del procedimiento de consumo de tiempo exigidas para llevar a cabo la apertura y el cierre de las juntas del núcleo en banda arrollada. La construcción y el perfil de los segmentos permite que cada bobina se monte en cada segmento individualmente en lugar de tener que trabajar en las múltiples columnas del núcleo de una vez. Este procedimiento de "apertura rápida" simplifica el proceso de trabajo para el montaje del núcleo y bobinas. Se elimina el tiempo añadido para abrir y cerrar la junta de los núcleos en banda arrollada tradicionales. Los requisitos de manipulación se reducen, el factor de destrucción de la pérdida en núcleo creado por el procedimiento de montaje del transformador se reduce. Otras ventajas incluyen una cantidad significativamente menor de tiempo de montaje del núcleo y las bobinas, mayor calidad del montaje del núcleo y las bobinas a través de la reducción de la manipulación y menos dependencia de equipos complejos de montaje y transporte, tales como mesas elevadoras o recalcadoras. Además, como cada segmento está montado con la bobina de manera independiente, es posible combinar y adaptar los segmentos montados según sus propiedades magnéticas para optimizar el rendimiento del transformador acabado.
Un procedimiento alternativo para montar la bobina en el núcleo del transformador comprende la etapa de devanar directamente los arrollamientos de alta y baja tensión directamente en la columna del núcleo. Esta etapa se facilita por la construcción del segmento del núcleo. Al fabricar el segmento del núcleo, cada segmento se conforma y refuerza con la capa de material adhesivo. La robustez mecánica del segmento del núcleo permite que se utilice como un mandril de arrollamiento de bobinas. Los arrollamientos de alta y baja tensión se pueden montar directamente en la columna del núcleo. Entre las ventajas de este procedimiento de construcción se incluyen una menor mecanización del mandril del núcleo , tolerancias de diseño eficientes entre el núcleo y la bobina, mejor ajuste de la bobina en la columna del núcleo y reducción de la tensión del núcleo y exfoliación de las juntas. Además, el procedimiento alternativo para montar la bobina en el transformador descrito en la presente memoria descriptiva permite una reducción del uso de material, así como de la mano de obra necesaria para el montaje del núcleo y las bobinas, y mejora las prestaciones magnéticas de los segmentos del núcleo de metal amorfo.
El sencillo diseño en apilamiento del segmento en forma de C 60, del segmento en forma de I 70 y de los segmentos rectos, hace que sea posible y rentable fabricar transformadores de metal amorfo con una sección transversal de núcleo cruciforme 120 en lugar de la sección transversal tradicional cuadrada o rectangular 121. Como cada columna del núcleo del transformador está formada por segmentos individuales, se pueden montar múltiples espesores de de segmentos de cinta amorfa para formar un segmento en forma de C 60, en forma de I 70 o un segmento recto 80. Cada segmento del núcleo de espesor de la cinta se puede cortar y apilar de manera individual y se puede montar junto con anterioridad al procedimiento de conformación. El procedimiento de conformación define el perfil final del segmento del núcleo y todo el segmento con múltiples anchuras de cinta se puede recocer y cubrir en los bordes como se ha indicado anteriormente. El segmento del núcleo de la sección transversal cruciforme 120 puede estar formado de cinta amorfa directa de ancho cortado o de ancho moldeado. El procedimiento de montaje de los segmentos del núcleo y las bobinas será el mismo que se ha especificado anteriormente. Las ventajas del núcleo de transformador amorfo de sección transversal cruciforme 120 incluirán: uso de bobinas circulares 130 en lugar de bobinas rectangulares 131 y mejora al máximo del factor de relleno del espacio entre bobinas. Esto beneficiará a muchos fabricantes de transformadores que en la actualidad usan únicamente tecnología de devanado de bobinas circulares. No tendrán que invertir en devanadoras de bobinas rectangulares costosas para usar el núcleo del transformador de metal amorfo.
La construcción del segmento del núcleo del transformador de la presente invención se puede fabricar utilizando numerosas aleaciones de metal amorfo. En general indicadas, las aleaciones apropiadas para usarse en la construcción de segmentos de núcleos de transformadores de la presente invención se definen por la siguiente fórmula: M_{70-85} Y_{5-20}Z_{0-20,} porcentaje de átomos en los subíndices, donde "M" es al menos uno de los siguientes, Fe, Ni y Co. "Y" es al menos uno de los siguientes B, C, P y "Z" es al menos uno de los siguientes, Si, Al y Ge; con la condición de que (i) hasta un porcentaje máximo de 10 átomos del componente "M" se pueda sustituir por al menos una de las siguiente especies metálicas, Ti, V, Cr, Mn, Cu, Zr, Nb, Mo, Ta y W, y (ii) un porcentaje máximo de 10 átomos de los componentes (Y + Z) se pueda sustituir por al menos una de las siguientes especies no metálicas, In, Sn, Sb y Pb. Dichos segmentos resultan apropiados para su uso en aplicaciones de conversión de voltajes y almacenamiento de energía para frecuencias de distribución de aproximadamente 50 y 60 Hz, así como intervalos de frecuencia de hasta los giga hercios. Los productos para los que el núcleo segmentado del transformador de la presente invención son especialmente apropiados incluyen los transformadores de tensión, transformadores de corriente y los transformadores de impulso; inductores para suministro de energía lineal; suministros de energía en modo de conmutación; aceleradores lineales; dispositivos de corrección del factor de potencia; bobinas de encendido autopropulsadas; lámparas de carga; filtros para aplicaciones EMI y RFI; amplificadores magnéticos para suministros de energía en modo de conmutación, dispositivos de comprensión de impulsos magnéticos, y similares. Estos productos que contienen núcleos segmentados pueden tener márgenes de potencia desde aproximadamente un VA hasta 10.000 VA y superior. En concreto, el transformador de 10MS que comprende segmentos de la presente invención podría ser alojado en transformadores en aceite o en transformadores de tipo seco, transformadores de distribución, transformadores de potencia, o se podría usar en un aparato de conversión de voltaje.
Por lo tanto, teniendo descrita con bastante detalle la presente invención, se sobreentenderá que no es necesario el cumplimiento estricto de dicho detalle, aunque se le podrían sugerir distintos cambios y modificaciones a un experto en la materia, todo dentro del ámbito de la presente invención según se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (25)

1. Un segmento del núcleo (50) que comprende una pluralidad de paquetes (40) de bandas de metal amorfo cortadas (10), caracterizado por que cada paquete (40) comprende una pluralidad de grupos (20) de bandas de metal amorfo cortadas (10) dispuestas en un patrón de juntas en solapa de escalera (30).
2. Un segmento del núcleo conforme a la reivindicación 1, que tiene una configuración de segmento en forma de C (60), en forma de I (70) o de segmento recto.
3. Un segmento del núcleo conforme a la reivindicación 2, en el que dicha configuración en forma de C (60), en forma de I (70) o de segmento recto (80) se forma disponiendo los mencionados paquetes (40) y grupos de bandas de metal amorfo cortadas (10).
4. Un segmento del núcleo conforme a la reivindicación 3, dicho segmento habiendo sido recocido con un campo magnético en un horno de recocido continuo o discontinuo.
5. Un segmento del núcleo según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que cada uno de los mencionados paquetes (40) tiene una pluralidad de bordes de juntas soportados por separado para el montaje en un núcleo de transformador acabado.
6. Un segmento del núcleo según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que cada una de las bandas mencionadas tiene una composición definida básicamente por la fórmula: M_{70-85} Y_{5-20}Z_{0-20,} porcentaje de átomos en los subíndices, donde "M" es al menos uno de los siguientes, Fe, Ni y Co. "Y" es al menos uno de los siguientes B, C, P y "Z" es al menos uno de los siguientes, Si, Al y Ge; con la condición de que (i) hasta un porcentaje máximo de 10 átomos del componente "M" se pueda sustituir por al menos una de las siguiente especies metálicas, Ti, V, Cr, Mn, Cu, Zr, Nb, Mo, Ta y W, y (ii) un porcentaje máximo de 10 átomos de los componentes (Y + Z) se pueda sustituir por al menos una de las siguientes especies no metálicas, In, Sn, Sb y Pb.
7. Un núcleo de transformador (90, 100, 110) que comprende una pluralidad de segmentos según cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 6.
8. Un núcleo de transformador conforme a la reivindicación 7, en el que los bordes de cada uno de los mencionados segmentos están cubiertos con material adhesivo (51) que protege dichos bordes y ofrece a dichos segmentos resistencia mecánica.
9. Un núcleo de transformador conforme a la reivindicación 8, en el que dichos segmentos colectivamente forman un núcleo que tiene un área de juntas (33) y se aplica la mencionada capa (51) a prácticamente toda la zona de la superficie de dicho núcleo, sin incluir el área de las juntas (31, 32).
10. Un núcleo de transformador conforme a la reivindicación 7, que comprende dos segmentos en forma de C (60).
11. Un núcleo de transformador conforme a la reivindicación 10, que comprende dos segmentos en forma de C (60) y un número par de segmentos rectos (80).
12. Un núcleo de transformador conforme a la reivindicación 10, en el que dicho núcleo tiene un área de juntas (33) y se aplica el material adhesivo (51) a dicho área de juntas (33) para mantener contacto entre los segmentos (50) de su interior.
13. Un núcleo de transformador conforme a la reivindicación 7, que comprende cuatro segmentos en forma de C (60) dispuestos para formar un núcleo acorazado.
14. Un núcleo de transformador conforme a la reivindicación 7, que comprende dos segmentos en forma de C (60) y un segmento en forma de I (70) dispuesto para formar un núcleo acorazado.
15. Un núcleo de transformador conforme a la reivindicación 7, que comprende dos segmentos en forma de C (60), un segmento en forma de I (70) y un número par de segmentos rectos (80) dispuestos para formar un núcleo de tres columnas (110) para un transformador trifásico.
16. Un núcleo de transformador conforme a la reivindicación 7, en el que las mencionadas bandas (10) tienen distintos espesores dispuestas para ofrecer una sección transversal cruciforme (120).
17. Un núcleo de transformador conforme a la reivindicación 7, estando alojado dicho núcleo en un transformador en aceite o de tipo seco.
18. Un núcleo de transformador conforme a la reivindicación 7, en el que dicho transformador es un transformador de distribución.
19. Un núcleo de transformador conforme a la reivindicación 7, en el que dicho transformador es un transformador de potencia.
20. Uso de un núcleo de transformador conforme a la reivindicación 7, en un aparato de conversión de voltaje.
21. Un procedimiento para construir un núcleo de transformador (90, 100, 110) que comprende las etapas de:
a)
conformación de una pluralidad de segmentos (50) de bandas de metal amorfo (10), cada segmento (50) comprende al menos un paquete (40) de las mencionadas bandas (10) y cada paquete (40) comprende una pluralidad de grupos (20) de bandas de metal amorfo cortadas (10) dispuestas en un patrón de solapa de escalera; y
b)
montaje de los segmentos juntos para formar un núcleo de transformador (90, 100, 110).
22. Un procedimiento para construir un núcleo de transformador conforme a la reivindicación 21, en el que dicho núcleo tiene un área de juntas (33) y dicho procedimiento además comprende la etapa de recubrimiento de los bordes de al menos uno de los segmentos con un material adhesivo (51) que protege dichos bordes y ofrece a dicho segmento una resistencia mecánica incrementada.
23. Un procedimiento para la construcción de un núcleo de transformador conforme a la reivindicación 22, en el que dicho material adhesivo (51) se aplica a una parte sustancial de dicho núcleo.
24. Un procedimiento para la construcción de un núcleo de transformador conforme a la reivindicación 23, en el que dicho material adhesivo (51) se aplica a prácticamente la superficie total de dicho núcleo, sin incluir el mencionado área de las juntas (31, 32).
25. Un procedimiento para la construcción de un núcleo de transformador conforme a la reivindicación 21, en el que el núcleo del transformador es según cualquiera de las reivindicaciones de la 7 a la 19.
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