Air core based transformers have been designed, simulated and fabricated by using micromachining process for the application of wireless power transmission with the range of frequency from 1 GHz to 20 GHz. Fabricated transformers are the types of solenoid transformers with primary and secondary coils. the size of fabricated transformer is $1.1{\times}1.5{\sim}2.15\;mm$ including ground shield. Transformers have been measured by dividing two groups based on the turns ratio between primary coil and secondary coil which are 1:1 transformers(the number of turns of primary coil and secondary coil: 3/3, 5/5, 7/7) and l:n transformers(the number of turns of primary coil and secondary coil: 3/3, 3/6, 3/9). As a result of the measurement, the lowest insertion loss of transformers ranged from 2 dB to 2.8 dB according to the number of turns between primary coil and secondary coil. And the lowest insertion loss from the transformers was measured at the frequency from 7 GHz to 11 GHz according to the number of turns between primary coil and secondary coil. Based on the measurement data from the microfabricated transformers, the transformer with the 3/3 turns in the primary coil and secondary coil showed best performance compared to others in terms of lowest insertion loss, lowest insertion loss frequency and bandwidth.
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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제7권2호
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pp.87-89
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2006
We investigated the current limiting characteristics of flux-lock type superconducting fault current limiter(SFCL) according to inductance variation of coil 2. The flux-lock type SFCL consists of two coils. The primary coil is wound in parallel to the secondary coil through an iron core, and the secondary coil is connected to the superconducting element in series. The operation of the flux-lock type SFCL can be divided into the subtractive and the additive polarity winding operations according to the winding directions between the coil 1 and coil 2. The current limiting characteristics in two winding directions were dependent of on the ratio of the number of turns of coil I and coil 2. The fault current increased when the number of turns of coil 2 increased in the subtractive polarity winding. On the contrary, the fault current decreased under the same conditions in case of the additive polarity winding.
Recently as the electronic devices are getting to be more and more smaller, transformers are needed to be micro fabricated using MEMS technology. In this paper transformers have been fabricated and measured by depositing insulation layer to reduce the loss of eddy current and in the middle core a high permeability permalloy was designed based on the turns ratio between primary coil and secondary coil which are 1:1 transformers. (the number of turns of primary coil and secondary coil: 3/3, 5/5, 7/7). The size of the transformers including ground shield are $1mm{\times}1.5mm$, $1mm{\times}1.95mm$, $1mm{\times}2.35mm$ respectively. The line width, pitch and the height of post are 50um. Based on the measured data from the micro fabricated transformers, the 3/3 turns in the primary coil and secondary coil showed the lowest insertion loss with 1.5 dB at 480 MHz and the 7/7 turns in the primary coil and secondary coil showed the highest insertion loss with 2.5 dB at 280 MHz. Also confirmed that the bandwidth goes up as the number of turns goes down. There was some difference between the actual measured data and the HFSS simulation result. It looks as if it is an error of the difference between oxidation of copper or the permeability of SU-8.
본 논문은 과전류 경고회로의 신호를 나타내는 변류기를 설계하기 위해 관통형 변류기의 특성을 분석하고 손실을 고려한 최적 설계를 수행하였다. 관통형 변류기 코어의 크기는 2차측의 코일 턴수에 따라 결정된다. 우리는 코어에 코일을 감는 턴수에 따라 다르게 나타나는 전류 파형을 분석하였으며, 변류기 코어의 자속포화에 의한 비정현적인 파형을 개선하고자 2차측 코일 턴수와 부하저항과의 관계를 확인하였다. 또 코어의 외경은 유지하면서 내경 및 적층을 변화시켜 정밀도 개선 및 최적설계를 하였고, 이를 통하여 과전류 경고회로의 동작에 필요한 전류 값을 도출하였다.
The high temperature superconductor transformers gain interests from the industries. This paper described construction and test results of 10㎸A HTS transformer Three phase transformer with double pancake windings were constructed. To reduce the leakage magnetic field, secondary coil were placed between the two primary coils. BSCCO-2223 wire. silicon sheet steel core and FRP cryostats were used to construct the transformer. Three coils were stacked in one cryostat. Two double pancake coils were connected in series for the primary coil and one double pancake coil was used for the secondary coil. Total number of turns of the primary winding and the secondary winding were 112turns and 98urns, respectively, The rated voltages of each winding were 440/220V. The rated currents of each winding were 13.1/26.2A. After the tests of basic properties of the three phase HTS transformer using no-load test, short-circuit test and full-load test, continuous operation of 100 hours with pure resistive load has been carried out. Test results proved over-load capability and reliability of the HTS transformer.
This paper presents a cell balancing method for a single switch flyback converter with a multi-winding transformer. The conventional method using a flyback converter with a multi-winding transformer is simple and easy to control, but the voltage of each secondary winding coil might be non-uniform because of the unequal effective turn-ratio. In particular, it is difficult to control the non-uniform effect using turn-ratios because secondary coil has a limited number of turns. The non-uniform secondary voltages disturb the cell balancing procedure and induce an unbalance in cell voltages. Individual cell control by adding a switch for each cell can reduce the undesirable effect. However, the circuit becomes bulky, resulting in additional loss. The proposed method here uses the conventional flyback converter with an adjustment made to the output filters of the cells, instead of the additional switch. The magnitude of voltage applied to a particular cell can be reduced or increased according to the adjusted filter and the selected switching frequency. An analysis of the conventional converter configuration and the filter design method reveals the possibility of adequate cell balancing control without any additional switch on the secondary side.
In this paper, we investigated the operational characteristics of the fault current limiting in the The flux-lock type high-Tc superconducting fault current limiter. The flux-lock type high-Tc superconducting fault current limiter was consisted of primary and secondary copper coils that flux was locked on iron core and YBCO thin film. The operational characteristic of a flux-lock type SFCL dependent on winding direction of coil 1 and coil 2, and the number of turns of coil 1 and coil 2, inductances of the coils, saturation in iron core, the properties of superconducting element etc. In this cases, we investigated the fault currents limiting characteristics of the flux-lock type SFCL when winding direction of coil 1 and coil 2 was subtractive polarity winding.
We investigated the operating characteristics of a flux-lock type superconducting fault current limiters according to the number of the serial connection each the superconducting element at the additive polarity winding of a transformer. This SFCL consists of two coils wound in parallel on the same iron core, and the secondary coil is connected to the elements in series. Operating characteristics can be controlled by adjusting the inductances and the winding directions of the coils. It turns ratio between the primary and the secondary coils is 63:21. The analysis of voltage, current, and resistance in serial connection each element was performed to increase the applied voltage of flux-lock type SFCL. When the applied voltage was 200/$\sqrt{3}[V_{rms}]$ with three elements connected in seres, the peak value of the line current increased up to 26,24[A]. On the other hands, resistive SFCL increased up to 36.35[A], under the same conditions. This enabled the flux-lock type SFCL to be easy to increase the capacity of power system.
In this paper, we designed micro-structured electromagnetic transducers for energy harvesting and verified the performance of proposed transducers using finite element analysis software, COMSOL Multiphysics. To achieve higher energy transduce efficiency, around the magnetic core material, three-dimensional micro-coil structures with high number of turns are fabricated using semiconductor fabrication process technologies. To find relations between device size and energy transduce efficiency, generated electrical power values of seven different sizes of transducers ($3{\times}3\;mm^2$, $6{\times}6\;mm^2$, $9{\times}9\;mm^2$, $12{\times}12\;mm^2$, $15{\times}15\;mm^2$, $18{\times}18\;mm^2$, and $21{\times}21\;mm^2$) are analyzed on various magnetic flux density environment ranging from 0.84 T to 1.54 T and it showed that size of $15{\times}15\;mm^2$ device can generate $991.5\;{\mu}W$ at the 8 Hz of environmental kinetic energy. Compare to other electromagnetic energy harvesters, proposed system showed competitive performance in terms of power generation, operation bandwidth and size. Since proposed system can generate electric power at very low frequency of kinetic energy from typical life environment including walking and body movement, it is expected that proposed system can be effectively applied to various pervasive computing applications including power source of embodied medical equipment, power source of RFID sensors and etc. as an secondary power sources.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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