従来のトランスフォーマーのアップグレード：非晶質か固体か？
I. 核心革新：材料と構造の二重革命
二つの主要な革新：
材料革新：非晶質合金
それは何ですか：超高速固化によって形成された、無秩序で結晶構造を持たない金属材料。
主な利点：非常に低いコア損失（空載損失）、これは従来のシリコン鋼トランスフォーマーよりも60%～80%低くなります。
なぜ重要か：空載損失はトランスフォーマーのライフサイクルを通じて24時間365日継続的に発生します。負荷率が低いトランスフォーマー、例えば農村の電力網や夜間動作する都市インフラストラクチャにおいて、空載損失を減らすことは大きなエネルギー節約と経済的利益をもたらします。
構造革新：3D巻きコア
それは何ですか：非晶質合金リボンが三つの対称的な長方形の柱に巻かれ、堅牢な立体三角形の構造に組み立てられる—従来の層状または平面巻きコア設計に代わるもの。
II. 従来のトランスフォーマーとの比較
| 特性 | 非晶合金三维卷绕铁芯変圧器 | 従来のシリコン鋼板変圧器 | 第1世代非晶合金変圧器（平面型） |
| 空載損失 | 非常に低い（60%〜80%減少） | 高い | 低い（三次元巻線構造よりもやや高い） |
| 騒音レベル | 比較的低い | 比較的高い | 比較的高い（非晶質材料は磁気伸縮が強く、騒音問題が顕著） |
| 機械強度 | 高い（三角形の三次元構造） | 平均的 | 比較的低い（コアは脆く壊れやすい） |
| 材料と製造プロセス | 非晶合金ストリップ、連続巻線 | シリコン鋼板、積層 | 非晶合金ストリップ、平面巻線 |
| 節電効果 | 最適 | 標準 | 優れているが欠点あり |
| 製造コスト | 比較的高い | 低い | 比較的高い |
III. 変革的な意義と市場の見通し
「二つの炭素」戦略に準拠したグリーンソリューション：
炭素ピークと炭素ニュートラルの目標の下、電力網の各構成要素は究極のエネルギー効率を目指しています。単一の110kV非晶質合金3D巻線コアトランスフォーマーは年間約120,000kWhの電力を節約でき、これはCO₂排出量を100トン以上削減することに相当します—まさに「脱炭素化への先駆者」です。
第1世代非晶質合金トランスフォーマーの課題解決：
第1世代の非晶質トランスフォーマーはエネルギー効率が高かったものの、騒音が大きく、脆さがあり、短絡耐性が低く、広範な採用が制限されていました。3D巻線コア構造は振動と騒音を効果的に抑制し、堅牢な設計により機械的強度を大幅に向上させ、これらの長年の業界の課題を解決します。
より高い電圧レベルへの進出、さらなる市場の開放：
初期の非晶質トランスフォーマーは主に10kV配電網で使用されていましたが、2025年10月に中国広東省汕頭市で世界初の110kV非晶質合金3D巻線コアトランスフォーマーが稼働しました—これは画期的な出来事です。この技術がより高い電圧の送配電網に進出し、配電側から主幹網へ市場の可能性を拡大し、大きな成長の見込みがあります。
IV. なぜまだ広く採用されていないのか？
その明確な利点にもかかわらず、大規模導入にはまだ課題があります。
製造コストが高い：非晶質合金リボンの生産コストと3D巻線コアの製造複雑性は、従来のシリコン鋼トランスフォーマーよりも高く、初期投資は約30%～50%高くなります。
原材料供給：高性能非晶質合金リボンの生産能力と供給はかつてボトルネックでした。国内サプライヤー（例：安泰科技）が突破を達成しましたが、コストはさらに削減する必要があります。
市場認識と慣性：多くのユーザーにとって、初期コストが主な懸念事項です。強制的なエネルギー効率基準や明確なライフサイクルコストの利益がない限り、伝統的なトランスフォーマーを好む市場の慣性は強いままです。
V. 結論
非晶質合金3D巻線コアトランスフォーマーは、「深層革新」の典型的なケースを表しています。新たな製品カテゴリーを作り出すのではなく、材料科学と構造工学を統合して基本的な電力装置の変革的なアップグレードを達成し、その核心となる性能—エネルギー効率—を前例のないレベルに引き上げています。
現在、実証プロジェクトから大規模導入への重要な転換点にあります。「二つの炭素」政策の強化、強制的な効率基準の厳格化、および製造スケールによるコスト削減により、今後5～10年で中・低負荷用途での従来のシリコン鋼トランスフォーマーを徐々に置き換え、グリーン電力網近代化の主流選択肢になることが予想されます。
VI. 非晶質合金3D巻線コアトランスフォーマーと固体トランスフォーマーの比較
これらの2つの製品は、根本的に異なる技術革新の道筋を示しています—一方は伝統的なトランスフォーマーの「深層最適化」であり、もう一方は「完全な破壊」です。
以下に、多角的な詳細な比較分析を行います。
| 次元 | 非晶合金三次元巻線コア変圧器 | 固体変圧器（SST） |
| 技術的性質 | 材料と構造の革新：従来の電磁誘導原理に基づいて、非晶合金材料と三次元巻線構造が採用されています。 | 基本原理の転換：パワーエレクトロニクス変換回路（高周波スイッチ）を使用して、従来の磁気コアとコイルを置き換え、電気エネルギーの変換を実現します。 |
| 基本原理 | ファラデーの電磁誘導の法則（従来の変圧器と同じ） | 高周波電気エネルギー変換（AC-DC-AC-ACまたは類似の変換） |
| 主要技術 | 非晶合金ストリップの製造技術、三次元巻線コアの巻線プロセス | 広帯域半導体（例：SiC、GaN）、高周波磁気設計、デジタル制御アルゴリズム |
| 比喩的な類推 | 従来の自動車エンジンの究極の最適化：より軽量で摩擦が少ない新しい材料とプロセスを使用していますが、それでも内燃エンジンです。 | 燃料車から電気自動車への飛躍：動力源と伝送方法が完全に変わります。 |
VII. 機能と利点の比較
| 特徴 | 非晶合金三次元巻きコア変圧器 | 固体変圧器（SST） |
| エネルギー効率 | 非常に低い空載損失（従来のシリコン鋼変圧器と比較して60％-80％低く）、負荷損失も最適化されています。 | 高い総合効率（98％以上）を達成し、広い負荷範囲で高効率を維持できます。 |
| 体積/重量 | 同容量の従来の変圧器と比較して、体積と重量が減少していますが、その程度は限られています。 | 体積と重量が大幅に減少（50％以上）し、小型軽量化を実現しています。 |
| 機能の多様性 | 単一機能：電圧変換と電気的絶縁のみを実現し、従来の変圧器と一致します。 | 高度に統合されたインテリジェント機能：基本的な変換だけでなく、無効電力補償、高調波制御、故障隔離、双方向エネルギー流動なども実現できます。 |
| 制御能力 | 受動的な動作であり、能動的な制御能力はありません。 | 完全に制御可能であり、電圧、電流、および電力に対して精密かつ高速なデジタル制御が可能です。 |
| 新電力網への適合性 | 優れた節電設備ですが、直流電力や複雑な電力品質問題を直接処理することはできません。 | 将来の電力網の「スマートノード」であり、太陽光発電や蓄電池などの直流電源と完璧にマッチし、AC-DCハイブリッドマイクログリッドを構築するための鍵となります。 |
| 製造コスト | 比較的高いですが、産業化が達成され、コストは徐々に低下しています。 | 非常に高く、コアパワーデバイスのコストが高いことが現在の普及の主な障壁です。 |
| 技術成熟度 | 比較的高く、110kV高電圧レベルでの実証応用が実現され、大規模普及の目前にあります。 | 比較的低く、主に研究室や特定の実証プロジェクトで応用されており、信頼性とコストは大規模な検証が必要です。 |
| 主要な適用シナリオ | 空載損失に敏感な配電網（農村電力網、市街照明）、データセンター、工業省エネ改造。 | 将来のデータセンター（特にAIデータセンター）、鉄道交通、スマートマイクログリッド、高級製造業。 |
VIII. 両者の関係の結論と展望
両者の関係を以下のように理解できます：
異なる革新パス：
非晶質合金3D巻線コアトランスフォーマーは「漸進的革新」を表しています。既存の技術フレームワーク内で、最適化された材料とプロセスを使用して、電力網の最も緊急の課題であるエネルギー消費に対処します。これは実用的で、大規模な展開に近いです。
固体トランスフォーマー（SST）は「破壊的革新」を体現しています。単純な電磁気デバイスから知的なパワールーターへと「トランスフォーマー」の概念自体を再定義することを目指しています。「柔軟性、制御性、多機能統合」に対する将来の電力網のニーズに対応します。これはより先進的で、長期的な技術的方向性を示しています。
異なる市場位置づけ：
非晶質合金トランスフォーマーは、効率の悪い従来のシリコン鋼トランスフォーマーを置き換えることを目指しており、今日の市場におけるアップグレードとして機能します。
固体トランスフォーマーは、特に従来のトランスフォーマーが不足する場面や、極めて高い効率、パワー密度、小型化が必要な場面（例：マルチメガワットAIデータセンター）で、全く新しいアプリケーション領域を作り出すことを目指しており、未来の市場の創造者として位置づけられています。
単純な代替関係ではない：
予見可能な将来において、これらの2つの技術はゼロサムゲームで競争するのではなく、共存し補完しあうでしょう。
最大限のエネルギ効率、高信頼性、低コストを必要とする従来の交流配電アプリケーションでは、非晶質合金3D巻線コアトランスフォーマーが選択されるでしょう。
超高パワーデンシティ、知的制御、ハイブリッドAC/DC電源供給を必要とする次世代電力システムノードでは、固体トランスフォーマーは不可欠な役割を果たします。
要するに、非晶質合金3D巻線コアトランスフォーマーは伝統的なトランスフォーマーテクノロジーの頂点を示しており、固体トランスフォーマーは次世代の電力変換の鍵を握っています。これらは一緒に、より効率的で、知的で、持続可能な未来に向けて電力産業を推進しています。
