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KR100382963B1 - 회전형 전기 머신 플랜트 - Google Patents

회전형 전기 머신 플랜트 Download PDF

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KR100382963B1
KR100382963B1 KR10-1998-0709688A KR19980709688A KR100382963B1 KR 100382963 B1 KR100382963 B1 KR 100382963B1 KR 19980709688 A KR19980709688 A KR 19980709688A KR 100382963 B1 KR100382963 B1 KR 100382963B1
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매츠 레이존
라스 게르트마르
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에이비비 에이비
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Abstract

본 발명은 변압기를 이용하지 않는 HVDC 발생용 설비에 관한 것이고, 그 설비는 회전형 고전압 단권선 또는 복권선 머신 및 컨버터를 구비한다. 회전형 단권선/복권선 머신과 컨버터은 하나 이상의 자기코어와 공간적으로 위상-쉬프트된 하나 이상의 권선을 가진 자기회로를 구비하고, 그 권선은 하나 이상의 전류 전송 컨덕터(2)을 가진 케이블을 포함하고, 그 각각의 컨덕터은 다수의 연선으로 이루어지고, 그 각각의 연선 둘레에는 반도체 특성을 가진 제 1 층(3)이 구비되어 있고, 그 제 1 층 둘레에는 고체 절연층(4)이 구비되어 있고, 그 절연층 둘레에는 반도체 특성을 가진 제 2 층(5)이 구비되어 있다.

Description

회전형 전기 머신 플랜트
본 발명은 변압기를 이용하지 않는 HVDC(High Voltage direct current) 발생에 관한 것이고, 특히 회전형 고전압 단권선 또는 복권선 머신 및 컨버터를 구비하는 설비에 관한 것이다. 본 발명은 또한 변속 기능을 구비하는 고전압 전기 머신의 동작을 위한 장치를 구비한다. 실제로, 이것은, 상기 설비가 기계적인 토크를 중간 변압기를 사용하지 않고 직류전류 및 직류전압으로 변환시키고, 직류전류 및 직류전압을 중간 변압기를 사용하지 않고 기계적 토크로 변환시킨다는 것을 의미한다.
단권선 또는 복권선 머신은 적층형, 정상형 또는 편향형의 시트재료 또는 다른 재료(예로서, 비정질 또는 분말형 재료), 또는 교류 플럭스를 허용하기 위한 목적의 다른 부재로 이루어진 하나 이상의 코어 자기회로, 또는 하나 이상의 권선시스템, 냉각시스템 등을 구비하고, 그것은 머신의 고정자, 회전자 또는 양자 모두에 배치될 수도 있다.
단권선 또는 복권선 머신은 또한 자성재료로 이루어지지 않은 또는 단지 후방부에만 자성성재료로 이루어진 공극-권선형(air-gap-wound) 머신으로 제조될 수도 있다.
본 발명은 또한 회전형 고전압 단권선/복권선 머신용 자기회로의 제조방법에 관한 것이다.
(배경기술, 문제점)
상기 "기술분야"에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르는 장치는 기본적으로 고전압 직류전류의 무-변압기 발전용 및 고전압 전기 머신 장치용의 설비의 일부를 이루는 것으로 고안된다. 본 발명이 이용될 설비의 전력 범위는 통상적으로 1 MW 내지 15 GW 이고, 하나 또는 수개의 회전형 머신을 구비한다.
전자 전력 설비기술에는, 현재 "전력 전자공학"으로 불리우는 기술분야가 있다.
이 용어는 독일어로는 "Leistungselectronik" 이고, 때로는 "Stromrichtertechnik"라고 불리운다. 이 기술분야는 DC 및 AC 의 인버터 동작과, AC 및 DC 의 정류기 동작 사이의 변환 등과 같은 서로 다른 형태 사이의 전력의 변환을 포함한다. AC 및 AC 는 전압의 주파수, 진폭, 위상위치, 및 위상수 사이에의 임의의 비율의 AC변환/AC변환에 대응한다. DC 및 DC 는 DC변환/DC변환에 대응한다.
이 기술분야의 용어는 유감스럽게도 일치되어 있지 않다. 하지만, IEC 요약은 "International Electrotechnical Dictionary" 및 Publ.IEC 60050-551 IEV, "Power electronics"에서 확인될 수 있다.
본 특허출원에 의해 구성되는, 이용분야에 포함될 수 있는 상당수의 다양한 반도체소자가 존재한다. 이 관점에서의 기술분야의 일예는 "Modern Power Electronics" by Bose et al.IEEE Industrial Electronics Society, ISBN: 0-87942-282-3 에 개시되어 있다. 상기의 소자 중에서, 사이리스터, 다이오드, 트라이액, 게이트 턴-오프 사이리스터(GTO), 바이폴라 트랜지스터(BJT), PWM 트랜지스터, MOSFET, 절연형 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT), 스태틱 유도 트랜지스터(SIT), 스태틱 유도 사이리스터(SITH), MOS 제어형 사이리스터(MCT) 등이 있다.
인버터 동작 및 정류용 반도체 접속은 통상적으로 영어로 "컨버터(converter)"로 불리운다. 어떠한 불명료한 대응하는 스웨덴어도 존재하지 않는다. HVDC 전력 변환을 다루는 본 발명의 일부는 인버터 동작과 정류기 동작 모두를 포함하는 구성이므로, 논의되는 반도체 접속은 이하에서 설명되는 바와같이 컨버터로 칭할 것이다.
변속기능을 가진 고전압 전기 머신 구동장치를 다루는 본 발명의 부분에 대하여, 상술된 AC/AC 전력 변환이 이용될 것이다. 이러한 전기 머신 구동장치는 종래기술 및 본 발명에 따르는 응용분야 양자 모두와 관련하여 이하에서 설명될 것이다.
본 발명에 따르는 장치를 이용하여 얻어지는 기술적 및 경제적 이점과 이익을 설명하기 위하여, HVDC 발전용 설비와 변속가능형 고전압 전기 머신 구동장치용 설비 양자를 종래기술에 따라 설계하는 방법을 설명한다.
종래의 HDVC 전송 스테이션은 도 1 에 도시되어 있다. 원리적으로, 이것은 종래기술에 따르는 25 내지 30 kV의 전압을 가진 다수의 ac 제너레이터 (G1 내지 Gn)를 포함한다. 변압기(A1 내지 An)(바람직하게는 D/Y-결선형)를 통하여 제너레이터 전압이 적절한 ac 전송레벨까지 상승되고 고전압 ac 네트워크 내의 ac 전송선을 통하여 단거리 내지 장거리로 전송된다. 정류를 위한 현저한 방법은 소위 12-펄스정류를 이용하는 것이다. 본 ac 네트워크 내에서 정현파형은 컨버터 근처의 ac 필터에 의해 보장된다. 12-펄스 정류는, 연속 직렬접속 컨버터 브릿지(B1 내지 Bn)가 서로 30도의 전기적 각도로 배치된 ac 시스템으로부터 입력된다는 것을 가정한다. 이것은, 컨버터에 급송하도록 되어 있는 Y/Y-결선형 컨버터 변압기(Y1 내지 Yn)와 대응하는 Y/D-결선형 컨버터 변압기(D1 내지 Dn)를 고전압 ac 네트워크에 접속함으로써 성취된다.
이러한 종래의 HVDC 전송 스테이션은 그래서 2 개의 변압기 단계, ac 필터, ac 회로 차단기, ac 버스바(busbar) 시스템을 구비한다. 이러한 변압기는 통상적으로 고전력 전송을 위하여 고안되기 때문에, 통상적으로 오일-냉각 및 오일-절연 방식이다. 직렬접속 컨버터이기 때문에, 컨버터 변압기의 권선과 부싱(bushing)에는 접지로부터 계수하는 증가하는 dc 전위가 인가된다. 이것은 이들 변압기의 절연과 부싱을 상당히 요구한다. 이것은, 그 중에서도 특히, "Power Transmission by Direct Current", by E. Uhlmann, Springer Verlag 1975, pp.327-328, in ELECTRA No.141, April 1992, pp.34-39 및 ELECTRA No.155, Aug.1994, pp.6-30 에 개시되어 있다.
상술된 것에 따르는 HVDC 전송은, 그 중에서도 특히, 논문 "The Skagerack transmission - The World's longest HVDC submarine cable link" in Asea Journal 1980. Vol. 53, Nos.1-2, pp.3-12 및 논문 "Direct connection of generators to HVDC converters" in ELECTRA No.149, August 1993 에 개시되어 있다.
최근에, HVDC 전송 스테이션의 일 실시예에서는 각각의 제너레이터로부터Y/Y-결선형 및 Y/D-결선형 컨버터 변압기로 직접 접속되어 있다. 이러한 설비는 그 중에서도 특히, 상기의 ELECTRA 의 논문에 개시되어 있고, 여기서 "직접 접속"이라고 불리운다.
이러한 접속은 도 2 에 도시되어 있다. 제너레이터(G1 내지 Gn)로부터의 전압은 컨버터 변압기(Y1 내지 Yn 과 D1 내지 Dn) 각각에 직접 전송된다. 이러한 접속은, 제너레이터의 전압을 소망하는 직류전압 레벨에 대응하는 레벨까지 승압형 변압을 또한 수행하여야 하기 때문에, 컨버터 변압기를 상당히 요구되게 된다.
이러한 접속에 관련된 하나의 문제점은, 컨버터 하모닉스(harmonics)가 제너레이터의 고정자 권선에서 손실을 증가시킬 수 있다는 것이다.
본 발명을 종래기술과 구별하기 위하여, 제너레이터에 직접 접속하기 위해, 상술된 ELECTRA No.149 논문에 언급된 "HVDC 컨버터"는 각각 2 개의 Y/Y-결선형 및 Y/D-결선형 컨버터 변압기 및 컨버터를 구비한다는 점이 특히 주목될 것이다.
특정 위상간(interphase) 변압기 컨버터 접속이 있고, 그것이 도 3 에 도시되어 있다. 도 1 과 2 에 일치하도록, 컨버터(S1, S2)의 공급은 변압기(T1, T2)를 통하여 서로 30도의 전기적 각도로 배치된 2 개의 3상 전압에 의해 이루어진다. 그렇지 않고, 이 접속이 리액터(R1, R2)를 구비한다면, 어떠한 dc 전위 스트레스도 전송 변압기 또는 제너레이터에 발생하지 않는다. R1 및 R2는 종종 중심 탭(center tap)뿐만 아니라 공통 코어 및 권선과 함께 설계된다.
명세서의 서두에서, 본 발명에 따르는 장치가 단권선/복권선 머신을 구비한다고 언급하였다. 종래 기술에 따른 복권선 머신의 일례는 발명의 명칭, "Six-phase winding of electric machine stator"의 US 4,132,914 에 개시되어 있다. 여기서 권선은 특히 외부 접속 사이에서 가능한 한 저전압을 얻도록 형성되어 있다. 이 머신 또는 유사한 머신에서의 6상 권선은 통상 서로 상대적으로 30도의 전기적 각도로 배치된 2 개의 3상 권선으로 형성된다. 이것은 단일의 3상 전압을 Y-결선형 및 D-결선형 변압기를 통하여 계속적으로 얻을 수 있게 한다.
종래기술에 따르는 상술된 머신과 그와 유사한 머신은 약 25 kV 까지의 전압용으로 설계된다. 서로에 대하여 30도의 전기적 각도로 배치된 2 개의 3상 권선을 구비한 머신은 중간 변압기를 사용하지 않는 컨버터를 가진 12-펄스 정류용의 상기에 따라 이용될 수 있다. 하지만, 현존의 머신에 있어서 최고의 전압을 가진 정류된 전압은 접지 전위에 대해 약 +/- 15 kV 로 대칭적으로 분배된 것으로서 최대 약 30 kV일 수 있다.
통상 HVDC(즉,100kV 이상의 직류전압)로 명명되는 것을 실현하기 위한 수개의 제너레이터로부터 급송된 컨버터의 직렬접속은 현재의 기술에 따르는 운모사용(mica-based) 절연기술에 의한 제너레이터로는 가능하지 않으며, 이것은 이들이 컨버터 접속에 가장 통상적으로 이용되는 제너레이터 권선에 인가되는 dc 성분을 견디지 못하기 때문이다.
본 발명에 따르는 설비에 포함된 회전형 고전압 단권선/복권선 머신은 고전압 dc 네트워크로부터 반도체접속을 통하여 급송되는 변속가능 모터로서 동작하는 것이 가능하고, 반도체 접속 및 변압기를 통하여 ac 네트워크를 발생시키기 위한 제너레이터로서 동작하는 것이 가능하다.
종래기술에 따르는 ac 머신용의 변속 기능을 가진 전기 머신 구동장치는 여러가지 실제적인 이유로, 본 장치에 서로에 관하여 30도의 전기적 각도로 배치된 2 개의 3상권선이 제공된다고 가정된다. 속도제어를 위하여, 그 머신은 가변 주파수가 제공되어야 한다. 종래기술에 따르는 전원의 전압레벨은 약 5 kV 정도의 크기이다.
상술된 종류의 모터 구동장치는 "High-speed synchronous motors", "Adjustable speed drives", Asea pamphlet OG 135-101E, "Freqsyn - a new drive system for high-power applications", Asea Journal 59 (1986): 4, pp.16-19 와 같은 다수의 팜플렛과 논문에 개시되어 있다. 윈드(wind) 터널 팬을 구동하기 위한 100 MW 정도의 속도 조절가능 모터가 ABB Review 9/1995, p.38 에 따르는 NASA에 의해 주문된 바 있다.
이러한 모터 구동장치의 전원공급은 다른 방법, 예를들면 순수 AC/AC 전력 변환 또는 직류전압 네트워크로부터 제어가능 컨버터에 의해 이루어질 수 있다. 이러한 설비의 구성은, 특히 ICEM 94, International conference on Electrical Machines, Part Vol.1, pp.267-272 에 제목, "Synchronous machines with single or double 3-phase star-connected winding fed by 12-pulse load commutated inverter" 의 논문에 개시되어 있다.
전원공급이, 소위 "PWM 기술", 즉 펄스-폭 변조 및 자체-커뮤테이트형(self-commutated) 컨버터를 구비하는 최신의 개발 기술을 이용하여 이루어진다면, 변속가능 전기 머신 구동장치는 또한 권선 시스템을 구비한 머신으로써 구현될 수 도있고, 이 경우에 6-펄스 접속이 이용될 수도 있다.
다소 소형인 회전형 전기 머신에 관련하여, 현재 수백 kW 까지 설계된 소위 릴럭턴스(reluctance) 머신에 이용될 수도 있고, 여기서 고정자와 회전자 모두에 세일리언트(salient)형 극이 제공된다. 이러한 모터는, 특히 "Variable speed switched reluctance motors" in IEE Proc. B, Vol.127, Nov.1980, pp.253-265 에 개시되어 있다. 이 머신들이 현재의 저전압 머신이고, 권선이 고정자의 세일리언트형 극을 다층으로 감고 있다. 이러한 릴럭턴스 머신은 컨버터를 통한 dc 고전압에의 접속을 위해 더욱 개발될 수 있는 머신의 예이다.
상술된 것으로부터 명백하듯이, 본 발명은, 종래기술에 따르는 머신에 적용되는 것보다 상당히 초과하는 전압레벨을 위해 고안된 회전형 고전압 단권선/복권선 머신을 포함한다. 이것은 또한 상당한 고전압레벨에서 변속기능을 가진 전기 머신 구동장치에 대한 큰 가능성 및 머신 전력 등과 관련하여 초래하는 이점을 가져온다.
본 발명이 나타내는 상기 이점과 진보적 단계를 설명하기 위하여, 우선 종래기술에 따르는 이러한 머신의 구성에 대해 설명한다. 본 발명에 따르는 단권선/복권선 머신은 대응하는 권선 시스템을 가지는, 공간적으로 위상 쉬프트된 하나의 전압 시스템 또는 수개의 전압시스템을 발생시킬 수 있는 머신에 관련된다. 필수구성요소에 있어서, 본 발명의 회전형 고전압 단권선/복권선 머신의 구성은, 그 머신이 단권선 머신으로 제조되거나 또는 복권선 머신으로 제조되는 지 및 본 머신이 HVDC 발전용 또는 고전압 변속가능 모터 구동장치용으로 사용되는 지의 여부에 무관하다.
그러므로, 종래기술은 동기식 머신에 기초하여 예시된 약 25 내지 30 kV의 전압 레벨을 가진 종래의 단권선 머신으로부터 시작하여 설명될 것이다. 본 설명은 사실상 이러한 머신의 자기회로와 그것이 전통적인 기술에 따라 구성되는 방법에 관한 것이다. 대부분의 경우에 자기회로가 고정자에 설치되기 때문에, 이하에서 자기회로는 통상적으로 적층형 코어를 가진 고정자로서 표현되고, 그의 권선은 "고정자 권선"으로 불리우며, 권선용 적층형 코어에의 슬롯은 "고정자 슬롯" 또는 간단히 "슬롯"으로 불리게 될 것이다.
대부분의 동기식 머신은 주요 플럭스가 직류전류에 의해 발생되는 회전자에서의 필드 권선 및 고정자에서의 ac 권선을 구비한다. 동기식 머신은 통상적으로 3상으로 설계된다. 때때로, 동기식 머신은 세일리언트 극을 가지도록 설계된다. 그 세일리언트 극은 회전자에 ac 권선을 구비한다. 때때로, 머신은 고정자와 회전자 모두에 다상 권선을 구비하는 소위 동기식 플럭스 머신으로서 설계되어, 동기식 속도와는 다른 속도로 동작될 수 있게 한다.
대형의 동기식 머신용 고정자 본체는 종종 용접 구조를 가지는 시트 강으로 제조된다. 적층형 코어는 통상 니스 처리된 0.35 또는 0.5 ㎜ 전기적 시트로 제조된다. 대형 머신용으로서, 그 시트는 웨지/도브테일(wedge/dovetail) 수단으로 고정자 본체에 부착되는 세그먼트로 펀치된다. 본 적층형 코어는 압력 핑거 또는 압력판에 의해 지지된다.
동기식 머신의 권선의 냉각을 위하여, 3 가지의 상이한 냉각 시스템이 가용하다.
공냉식의 경우에, 고정자 권선과 회전자 권선은 그것을 관통하는 공기를 냉각시킴으로써 냉각된다. 냉각공기 채널은 고정자의 적층부와 회전자 모두에서 발견될 수 있다. 공기에 의한 통기(ventilation)와 냉각을 위하여, 적어도 중형 및 대형 머신을 위한 적층형 코어는 코어에 설치된 반경방향 및 축방향 통기 도관을 가진 스택으로 분리된다. 냉각공기는 1 MV를 초과하는 파워에서의 주위의 공기로 구성될 수 있으며, 열교환기를 구비하는 페쇄형 냉각 시스템이 실질적으로 이용된다. 공기는 수력발전기용의 실질적인 매체이다.
수소냉각은 통상적으로 약 400 MV 까지로 터보 제너레이터에와 대형의 동기식 콘덴서에 이용된다. 이 냉각법은 열교환기를 구비한 공기냉각에서와 동일한 기능을 하지만, 공기 대신에 냉각제로서 수소가스를 이용한다. 수소 가스는 공기보다 더 양호한 냉각능력을 가지지만, 밀봉과 누출검사에서 어려움이 있다.
500 내지 1000 MV 의 전력범위의 터보제너레이터용으로서, 고정자 권선과 회전자 권선 모두의 냉각수가 적용되는 것이 공지되어 있다. 이 냉각 채널은 고정권선의 컨덕터 내부에 위치하는 튜브형상이다.
대형 머신이 가지는 문제 중의 하나는 냉각이 불균일하게 되며, 그래서 머신에 걸쳐 온도차가 생긴다는 것이다.
고정자 권선은 적층형 코어의 슬롯에 배치된다. 슬롯은 통상 직사각형 또는 사다꼴형의 단면을 가진다. 각 권선의 위상온 다수의 직렬접속형 코일 그룹을 포함하고, 각 코일 그룹은 다수의 직렬접속형 코일을 포함한다. 그 코일의 다른 부분은고정자에 위치하는 다른 부분을 위한 코일 측부와, 고정자의 외측부에 배치되는 부분을 위한 코일 단부로 고안된다. 코일은 높이 및/또는 폭을 함께 형성되는 하나 이상의 컨덕터를 포함한다. 각각의 컨덕터 사이에는 박형의 절연부, 예로서 에폭시/유리섬유 등이 있다. 코일은 코일절연부로써 슬롯에 대하여 절연되며, 즉 절연부는 접지에 대한 머신의 정격전압을 견디도록 고안된다. 절연재료로서, 다양한 플라스틱, 니스 및 유리섬유 재료 등이 이용될 수 있다. 보통은, 운모(mica)와 경화성 플라스틱의 혼합물로서, 특히 부분 방전(절연부를 급격히 파괴함)에 대한 저항을 제공하도록 생성된, 소위 운모 테이프가 이용된다. 절연부는, 운모 테이프를 코일 주위에 수개의 층으로 감아서 코일에 적용된다. 절연부는 함침되고(impregnated), 코일측부가 코울(coal)-기반형 도료로써 도막되어 접지전위에 접속되는 주변 고정자와의 접촉을 향상시킨다.
권선의 컨덕터 영역은 관련된 전류밀도와 사용되는 냉각법에 따라 결정된다. 컨덕터와 코일은 보통 직사각형상으로 형성되어 슬롯의 컨덕터 재료의 양을 최대로 되게 한다. 전형적인 코일은 소위 뢰벨형 바(Roebel bar)로 형성되며, 특정 바는 냉각제를 위한 공동(hollow)으로 제조될 수 있다. 뢰벨형 바는 복수의 직사각형 병렬접속 구리 컨덕터를 구비하며, 상기 컨덕터는 슬롯을 따라 360 도가 전치된다. 540 도의 전치와 다른 전치를 가지는 링랜드형 바(Ringland bar) 또한 사용된다. 이러한 전치는, 자기장으로부터 보여지는 바와 같은, 컨덕터 재료의 단면에 형성되는, 순환 전류의 발생을 방지하도록 이루어진다.
본 명세서에 있어서, 컨버터 동작과 관련하여 전류에 있어서조화(harmonics)전류가 발생한다는 것이 또한 주목되어야 한다. 이러한 조화전류는 직사각형 단면에 걸쳐 균일하게 분포되지 아니하고, 표피효과를 일으키며 손실을 증가시킨다.
기계적 및 전기적 이유로, 머신은 어떠한 크기로도 이루어 질 수 있는 것은 아니다. 머신의 전력은 사실상 3 가지의 요소에 의해 결정된다. 즉,
- 권선의 컨덕터 영역. 통상의 동작온도에서, 구리는 예로서 3 내지 3.5 A/mm2의 최대값을 가진다.
- 고정자 및 회전자 재료의 최대 플럭스 밀도(자속).
- 절연재료의 최대 전기장 세기, 소위 유전강도.
다상 ac 권선은 단층 또는 2층 권선으로 설계된다. 단층 권선의 경우에, 슬롯 당 1 코일측부만이 있고, 2층 권선의 경우에는 슬롯 당 2 코일측부가 있게 된다. 2층 권선은 통상 다이아몬드형 권선으로 설계되는 반면, 이러한 접속과 관련되는 단층 권선은 다이아몬드형 권선으로서 또는 동심형 권선으로서 설계될 수 있다. 다이아몬드형 권선의 경우에,1 코일 스팬(span)(또는 가능하다면 2 코일 스팬)으로만 형성되는 반면, 플랫형 권선이 동심형 권선으로서 설계되며, 즉 코일 폭이 상당히 변한다. 코일 폭은 관련된 폴 피치에 관련되거나 중간 슬롯피치의 수에 관련하여 동일 코일에 속하는 2 개의 코일 측부 사이의 원형 메져(measure) 내의 거리를 의미한다. 통상적으로, 다양한 종류의 코딩(chording), 예로서 프랙션형(fractional) 피치가 사용되어 요망되는 특성을 가지는 권선을 제공한다.권선의 타입은 실제적으로 슬롯(즉, 코일의 측부)의 코일이 고정자(즉, 코일 단부)의 외부에 함께 접속되는 방법을 설명한다.
고정자의 스택 시트의 외부에서, 코일에는 카본재 도료로 이루어진 반도체 접지전위 도막층이 제공되지 않는다. 코일 단부에는 통상적으로 반경방향 필드를 축방향필드로 변환시키기 위한 소위, 코로나 보호 니스(corona protection vanish)로 불리는 형태의 전기장 제어가 제공되며, 이것은 코일 단부상의 절연부가 접지에 대해 고전위에서 발생한다는 것을 의미한다. 이것은 때때로 코일단부영역에서 코로나 방전을 일으키며, 그것은 매우 파괴적일 수도 있다. 코일단부의 소위 필드-제어 포인트는 회전형 전기 머신의 설계에서 문제점을 유발한다.
통상적으로, 모든 대형 머신은 2층 권선과, 동등한 크기 코일로 설계된다. 각각의 코일은 하나의 층에 일측과 다른 층의 타측과 함께 위치된다. 이것은 모든 코일이 코일단부에서 서로 교차한다는 것을 의미한다. 2 이상의 층이 사용된다면, 이러한 교차는 권선작업을 어렵게 하고 코일단부를 열화시킨다.
지난 수십 년 동안, 이전에 설계되고 제조된 것보다도 더욱 높은 전압용의 회전형 전기 머신에 대한 요구가 증가되어 오고 있다. 종래기술에 따르는 코일 제조의 수율이 양호한 동기식 머신용으로 달성될 수 있는 최대 전압 레벨은 약 25 내지 30 kV 이다.
동기식 머신의 설계와 관련하여 새로운 접근에 대한 특정 시도가, 특히 논문 "Water-and-oil-cooled Turbogenerator TVM-300" (J. Elektrotechnika, No.1, 1970, pp.6-8)와, "Stator of Generator"(US 4,429,244)와, 러시아 특허공보 CCCPpatent 955369에 개시되어 있다.
J. Elektrotechnika 에 개시된 수냉식-오일냉각식 동기식 머신은 20 kV 까지의 전압용으로 고안되어 있다. 이 논문에는, 고정자를 오일 내에 완전히 침지시키는 것을 가능케 하는 오일/종이 절연부를 구성된 새로운 절연시스템이 개시되어 있다. 오일은 절연재료로서 이용되는 동시에 냉각제로서도 사용될 수 있다. 고정자 내의 오일이 회전자로 누출되는 것을 방지하기 위하여, 유전체 오일-분리 링부재가 코어의 내부면에 제공된다. 고정자 권선은 오일 및 종이의 절연부가 제공된 타원형공동 형태를 가진 컨덕터로 제조된다. 절연부를 구비한 코일 측부는 직사각형 단면을 가진 슬롯에 웨지수단에 의해 고정된다. 냉각제로서 오일이 공동의 컨덕터 내 및 고정자 벽의 구멍 내에 사용된다. 하지만, 이러한 냉각 시스템은 코일단부에의 오일과 전기장치 양자에 다수의 접촉을 유발한다. 두꺼운 절연부는 또한 컨덕터의 곡률반경을 증가시키게 되어 결국 권선 오버헹(overhang)의 크기를 증가시킨다.
상기의 USP 4,429,244 는 고정자 권선용의 사다리꼴형 슬롯을 구비한 적층형 시트의 자기 코어를 포함하는 동기식 머신의 고정자 부에 관련된다. 고정자 권선의 절연의 필요성이 중성점에 최근접하여 위치한 권선부가 배치된 회전자의 내부를 향하여 더 작아지므로, 슬롯은 테이퍼된다. 또한, 고정자 부분은 코어의 내부면에 최근접한 유전체 오일-분리 실린더를 포함한다. 이러한 고정자 부는 링부재를 구비하지 않은 머신에 대하여 자화 요구가 증가시킬 수도 있다. 고정자 권선은 각각의 코일 층에 대해 동일한 지름을 가진 오일 침지형 케이블로 이루어진다. 그 층들은 서로 슬롯 내의 스페이서에 의해 분리되고, 웨지수단에 의해 고정된다. 이 권선에 대한 특별한 점은, 2 개의 직렬접속된 소위 반-권선을 포함한다는 것이다. 2 개의 반-권선 중의 하나는 절연 슬리브부재 내에 중심에 설치된다. 고정자 권선의 컨덕터는 주변 오일에 의해 냉각된다. 시스템 내에 다량의 오일을 갖는다는 결점은 누출의 위험과, 고장 상태로부터 유발할 수 있는 세정작업량이 상당하다는 것이다. 슬롯의 외부에 위치하는 절연 슬리브 부재의 부분은 원통형부와, 전류-전송 층으로 강화된 원뿔형 종단부를 구비하며, 이것의 기능은 케이블이 단부의 권선으로 들어가는 영역에서의 전기장의 세기를 제어하는 것이다.
CCCP 955369 로부터, 동기식 머신의 정격 전압을 증가시키기 위한 또 다른 시도로서, 오일냉각식 고정자 권선이 모든 층에 대해 동일한 크기를 가진 종래의 고전압 케이블을 구비한다는 것은 명백하다. 본 케이블은, 그 케이블의 단면과 고정 및 냉각을 위한 필수적인 공간에 대응하는 원형으로 방사상으로 배치된 개구부가 형성된 고정자 슬롯 내에 위치한다. 본 권선의 반경방향으로 배치된 다른 층은, 절연튜브에 의해 둘러싸이고 그에 의해 고정된다. 절연 스페이서는 튜브를 고정자 슬롯 내에 고정한다. 오일 냉각이기 때문에, 내부의 공극에 대한 오일 냉각제의 밀봉을 위해 내부에 유전체 링이 또한 필요하게 된다. 상술된 시스템에 있어서 오일의 결점은 또한, 그 고안에서 나타난다. 설계에 있어서, 다른 고정자의 슬롯들 사이에 매우 협소한 반경방향 허리부(waist)부가 존재하게 되고, 이것은 머신의 자화 요구에 상당히 영향을 주는 대량의 슬롯 누출 플럭스를 의미한다.
Electric Power Research Institute (EPRI) 의 보고서 (EL-3391, 1984) 에는, 중간 변압기를 구비하지 않고 파워 네트워크에 머신을 접속할 수 있도록 하기위한 회전형 전기 머신의 고전압을 얻기 위한 머신 설계에 대한 검토를 설명하고 있다. 이러한 해법은, 연구에 따라 양호한 효율상의 이점과 경제적 이점이 있다고 판정된다. 1984년에 파워 네트워크에 직접접속하는 제너레이터의 개발의 개시가 가능하다고 여겨진 주요한 이유는, 그 당시에 초전도체 회전자가 생산되었기 때문이다. 초전도체장의 큰 자화 능력은 전기적 응력을 견딜 수 있는 충분한 두께의 공극 권선을 이용하는 것을 가능케 한다.
본 프로젝트에 따른, 권선을 가진 자기회로를 설계하는 가장 유망한 개념과, 소위 집적 원통형 접촉자(armature)와, 2 개의 컨덕터 실린더가 3 개의 절연 실린더에 둘러싸이고, 전체구조가 치차가 없는 철-코어에 고정되는 개념들을 조합함으로써, 고전압용 회전형 전기 머신이 파워 네크워크에 직접 접속될 수 있다라고 판단되었다. 이러한 해법은, 주요 절연부가 상-대-상(phase-to-phase) 전위와 상-대-접지(phase-to-ground) 전위에 상응할 수 있도록 충분한 두께로 제조되어야 한다는 것을 의미한다. 상기 제안된 해법의 분명한 결점은, 초전도체 회전자를 요구하는 것 이외에, 머신의 크기를 증가시키는 매우 두꺼운 절연부를 요구한다는 것이다. 코일단부는 오일 또는 프레온으로 절연 및 냉각하여, 그 단부 내에 대량의 전기장을 제어해야 한다. 머신 전체는 밀봉하도록 둘러 싸이어 액상 유전체가 대기로부터 습기를 흡수하는 것을 방지한다.
종래기술에 따라 회전형 전기 머신을 제조할 때, 권선은 컨덕터와 절연 시스템을 몇몇 단계로 제조되며, 이로써 권선은 자기회로 상에 장착되기 전에 수행되어야 한다. 절연 시스템을 설치하기 위한 함침작업은 자기회로상의 권선 장착 후에수행된다.
(발명의 요약, 이점)
본 발명의 목적은, 무-변압기 HVDC(High Voltage direct current) 발전용 장치를 제공하는 것이고, 본 장치는 제너레이터 전압을 ac 전송 고전압으로 상압 변환하는 도 1 및 도 2 에 도시된 변압기 단계와, 각각 12-펄스 정류를 컨버터로써 달성하기 위한 Y/Y-결선형 및 Y/D-결선형 변압기가 제거될 수 있도록 하는 고전압을 가진 회전형 단권선/복권선 머신을 포함한다. 그래서, 그 머신은 특히, HVDC 네트워크를 실현하기 위하여 필요한 고전압을 컨버터에 직접 공급하도록 고안된다. 본 명세서에는, 상술된 ELETRA 에 기술된 상술된 "Direct connection" 에 관한 차이점이 주목되어야 한다. 상술한 바에 의해 명백하듯이, 본 발명의 다른 목적은 고전압 변속가능 전기 머신 구동장치용 설비를 제공하는 것이다.
실제로, 상기의 2 개의 목적은, 설비는 기계적 토크를 컨버터를 통하여 직류전류와 직류전압으로 중간 변압기 없이 변환하며, 직류전류와 직류전압을 컨버터를 통하여 기계적 토크로 중간 변압기 없이 변환하는 것을 의미한다.
컨버터는 또한 "배경기술"에서 언급된 하나 이상의 반도체 장치를 포함할 수도 있다.
따라서, 이러한 단권선/복권선 머신의 도입은 상당히 저렴한 투자 비용을 수반하게 하며, 종래기술에 따르는 대응하는 HVDC 설비에 대한 공간적 요구를 감소시킨다. 본 발명에 따르는 HVDC 설비는 또한 설비의 총효율이 증가되도록 한다. 또한, 고전압 변속가능 머신 구동장치에 관하여, 다음의 설명에 따른 머신/컨버터 개념은 종래기술에 비해 상당한 이점을 수반한다.
본 발명의 집적부로서의 회전형 고전압 단권선/복권선 머신은 고정자 상의 열적 응력을 상당히 감소시킨다. 그래서 머신의 일시적 과부하는 덜 심각하게 되고, 손상을 일으킬 위험이 없이 장기간의 과부하에서도 머신을 구동하는 것이 가능할 것이다. 이것은, 오늘날 동작의 교란이 있는 경우에 다른 장치로 신속히 전환되어야 하여서 제어에 의한 전송 요구를 보장하는 파워 발생 장치의 소유자들에게 상당한 이점을 제공한다는 것을 의미한다.
본 발명의 집적부로서의 회전형 고전압 단권선/복권선 머신에서, 변압기, 온-로드 탭(on-load tap) 교환부, 회로 차단부, 필터, 전송선, 리액터 등이 시스템에 포함될 필요가 없으므로, 유지보수비용이 상당히 감소될 수 있다.
회전형 전기 머신의 파워를 증가시키기 위하여, ac 코일에 전류를 증가시키는 시도가 공지되어 있다. 이것은 도전재료의 양을 최적화함으로써, 즉 직사각형 고정자 슬롯에 직사각형 컨덕터를 철처히 패킹(packing)함으로써 성취된다. 본 목적은, 절연재료의 양을 증가시키고, 온도저항성을 더욱 가지며 더욱 비싼 절연재료를 이용함으로써, 그로부터 기인하는 온도 증가를 제어하는 것이다. 고온 및 절연부 상의 필드 부하는 또한 절연부의 수명에 문제를 일으킨다. 예로서 운모 테이프의 침지형 층과 같은 고전압 장비용으로 이용되는 비교적 두꺼운 벽 형상의 절연부 층에는, 부분 방전(PD)의 심각한 문제가 있게 된다. 이러한 절연층을 제조하는 경우에, 공동, 기공 등이 형성되고, 그 내부에는 절연부가 고 전기장력의 영향을 받을 때, 내부 코로나 방전이 발생한다. 이러한 코로나 방전은 점진적으로 재료를 열화시키며, 절연부를 관통하여 전기적 항복을 야기할 수 있다.
종래기술에 따르는 회전형 전기 머신과 본 발명에 따르는 실시예와의 근본적인 차이는, 회전형 고전압 단권선/복권선 머신의 자기회로가, 컨덕터와 케이싱 모두에 반도체층을 구비한 하나 이상의 고체 절연형 컨덕터를 구비하는 나사형 또는 권선형 케이블로 이루어지는 공간에 위상 쉬프트된 하나 이상의 권선과, 2 개의 반도체층 사이에의 고체 절연부를 가진 층을 포함한다는 것이다. 외부 반도체 층은 접지 전위에 접속될 수도 있다.
도 1 과 2 에 따르는 컨버터 접속이 사용되면, 고체 절연층에 ac 및 dc 전위 모두가 가해질 수 있게 된다. 한편, 도 3 에 따르는 컨버터 접속이 사용되면, 그 고체층에는 ac 전위만이 가해지게 된다. 본 발명에 따르는 머신의 권선에 감긴 케이블은 문제의 전위 응력에 관하여 선정되어야 한다.
본 발명은, 기술적 경제적으로 합리적인 방법으로 회전형 전기 머신의 파워를 증가시키는 것이 가능하기 위하여 절연부가 상술된 형상에 의해 파괴되지 않는 것을 보장함으로써 성취되어야 한다는 것을 실현하는 것에 바탕을 둔다. 이것은 본 발명에 따라, 공동과 기공의 위험을 최소화하는 것과 같은 방법으로 제조된 절연층으로서, 예로서 열가소성 수지 등의 적절한 고체 절연재료, 또는 교차결합된 EP 고무 또는 실리콘 고무 등의 XLPE 또는 고무와 같은 교차결합 재료의 고체 압출 절연층을 사용함으로써 성취될 수 있다. 또한, 중요한 점은, 절연부가 반도체 특성을 가진, 컨덕터를 둘러싸는 내부층을 포함한다는 것과, 그 절연부에는 또한 그 고체 절연층을 둘러싸는, 반도체 특성을 가진 적어도 하나의 추가적인 외측부가 제공되어 있다는 점이다. 최소한의 결함을 지니도록 제조될 수 있는 고체 절연층만을 사용함으로써, 또한 그 고체층에 내부 반도체 부와 외부 반도체 부를 제공함으로써, 열적 부하 및 전기적 부하가 감소되는 것을 보장될 수 있다. 온도 변화시, 반도체 층을 구비한 절연부는 집적부를 구성할 것이며, 고체층과 주변의 반도체 층 사이에 상이한 열팽창에 의한 결함이 발생하지 않게 된다. 고체 절연층 주위의 반도체부가 등전위면을 구성하고, 그래서 고체 절연층의 전기장이 그 층의 두께에 걸쳐 균일하게 분포하게 된다는 사실의 결과로써, 그 재료 상의 전기적 부하는 감소한다. 외부 반도체 층은 접지전위에 접속될 수도 있다. 이것은, 이러한 케이블에 대해서, 전체 길이에서 권선의 외측 케이싱이 접지 전위에 유지될 수도 있다는 것을 의미한다.
외부 층은 또한, 컨덕터의 길이를 따라 적절한 위치에서 절단될 수도 있고, 각각의 절단 부분 길이는 선택된 전위 또는 접지 전위에 직접 접속될 수도 있다. 외부 반도체 층 주위에, 다른 층과, 금속 쉴드 및 보호 자켓과 같은 케이싱 등이 배열될 수도 있다.
본 발명에 관련되어 얻어지는 다른 개념은, 증가된 전류부하가 코일의 단면의 코너부에 전압 전기장(E)의 집중의 문제를 야기하고, 그것은 절연부 상에 대량의 국부적 부하를 생기게 한다는 것이다. 마찬가지로, 고정자의 치차에 자기장(B)이 코너에 집중되게 된다. 이것은, 자기포화가 국부적으로 일어난다는 것과, 자기 코어가 완전히 이용되지 않는다는 것과, 발생된 전압/전류의 파형이 뒤틀린다는 것을 의미한다. 또한, 컨덕터에는 자기장(B)과 관련하여 컨덕터의 기하로 인하여 발생하는, 와전류에 의해 와류손실이 전류 밀도 증가시에 부가적인 단점을 유발할 것이다.
본 발명의 다른 향상점은, 코일과 그 코일이 직사각형 대신에 원형으로 대체되어 있는 슬롯을 제작함으로써 성취될 수 있다. 코일을 원형으로 제작함으로써, 상기 코일은 자기 포화가 발생할 수 있는 집중 없이 일정한 자기장(B)에 의하여 둘러싸일 것이다. 또한, 코일 내의 전기장이 단면에 걸쳐 균일하게 분포하게 되어, 절연부 상에 국부적 부하가 상당히 감소하게 된다. 또한, 코일 그룹당 코일 측부의 수가 증가하게 되고, 컨덕터의 전류를 증가시키지 않고도 전압의 증가가 가능하게 되는 방식으로 원형 코일을 슬롯 내에 위치시키는 것이 보다 쉽다. 그 이유는, 컨덕터의 냉각이, 한편으로는 보다 낮은 전류밀도와 그로 인한 절연부에 걸친 더 낮은 온도 변화에 의하여, 다른 한편으로는 단면에 걸쳐 더욱 균일한 온도분포를 가져오는 슬롯의 원형 형상에 의해 용이하게 되기 때문이다. 본 발명의 또 다른 개량된 예는, 컨덕터를 더 작은 부분, 소위 연선(strand)으로 구성함으로써 성취될 수 있다. 연선은 서로 절연될 수 있고, 단지 적은 수의 연선만이 비절연되고 내부 반도체 층과 접촉할 수 있어서 컨덕터와 등전위가 되는 것을 보장한다.
연선으로 이루어진 도선의 다른 개량된 예는, 컨덕터 내의 와전류의 양을 감소시키기 위하여 서로에 대하여 연선을 절연하는 것이 가능하기 때문에 가능하다. 하나 또는 수개의 연선은, 컨덕터를 둘러싸는 반도체 층이 컨덕터와 등전위로 되게 하기 위하여 비절연되어 있을 수도 있다.
원형 컨덕터 형상을 가지는 것과 연선으로 분할하는 것의 이점은 조화전류가 양호하게 분포하게 된다는 점이다. 그래서, 전류가 정현파형인 경우 보다 조화전류가 생하는 경우에 컨덕터 내에 더 많은 연선을 가지는 것이 이점이 더 있게 된다.
내부 및 외부 반도체 부를 가진 압출 절연부를 가진 컨덕터으로 이루어진 전기에너지 전송용 고전압 케이블이 공지되어 있다. 전기에너지 전송 중에 절연부가 결함이 없어야 한다는 것이 기본으로 되어 있다.
본 발명에 따르는 회전형 단권선/복권선 머신용 컨덕터의 절연부는 압출이 아닌 다른 방법, 예로서 분무방식 등에 의해 형성될 수도 있다. 하지만, 중요한 점은, 절연부가 단면 전체에 대하여 유사한 열적 특성을 가져야 한다는 것이다. 반도체 층은 컨덕터에 제공된 절연부에 접속된 절연부가 제공될 수도 있다.
원형의 단면을 가진 케이블이 사용되는 것이 바람직하다. 다른 것들 중에서 더 양호한 패킹 밀도를 얻기 위하여 서로 다른 단면을 가진 케이블이 사용될 수도 있다.
회전형 고전압 단권선/복권선 머신에 전압을 가하기 위하여, 케이블이 자기 코어내의 슬롯에 수회의 연속적으로 감기는 형상으로 배치될 수도 있다.
회전형 고전압 단권선/복권선 머신이 단권선 머신으로 설계되는 경우에, 통상적으로 6-펄스 정류용으로 이용된다. 현재, 필터 및 모듈 방법이 가용하고, 상기 필터 및 모듈 방법은 정류된 6-펄스 전압 상의 리플이 허용한계 내로 유지되도록 한다.
회전형 고전압 복권선 머신은, 이론상 선택적인 권선시스템의 수와 선택적인 위상수를 가지도록 설계될 수도 있다. 바람직한 실시예에서는, 12-펄스 정류용으로 요구될 때, 서로에 관하여 30도의 전기적 각도로 배치되는 2x3 위상 시스템으로 구성된다. 다른 가능한 조합은 2x2 위상 시스템, 4x3 위상 시스템 등이다.
본 발명에 따르는 회전형 고전압 단권선/복권선 머신은 광역의 주파수 범위에서 동작 가능할 수도 있다. 대형의 머신에 대해서는 수 백 Hz 가 논점일 수 있는 반면, 저 전원 범위의 머신에 대해서는 수 kHz 까지의 주파수가 발생할 수 있다.
권선은 코일 단부 교차의 수를 감소시키기 위하여 다층 동심케이블 권선으로서 설계될 수도 있다. 그 케이블은, 더 향상된 방법으로 자기코어를 이용하기 위하여 테이퍼형 절연부로 제작될 수 도 있고, 이 경우에 슬롯의 형상은 권선의 테이퍼형 절연부에 적용될 수도 있다.
본 발명에 따르는 회전형 고전압 단권선/복권선 머신의 중요한 이점은, 전기장(E)이 외부 반도체의 외측에 코일 단부 영역에서 거의 영이 된다는 것이고, 접지 전위에서 외부 케이싱을 가진 전기장이 제어될 필요가 없다는 것이다. 이것은 코일 단부 영역의 시트 내 또는 그들 사이의 전이영역 내의 어디에서도 필드 집중이 일어나지 않는다는 것을 의미한다.
본 발명에 따르는 장치는 예로서 반도체 장치, 냉각 시스템, 접지 시스템등이 포함된 집적부의 상당한 가능성을 제공한다. 이것은 실시예의 상세한 설명과 관련하여 상세히 설명될 것이다.
본 발명은 또한 자기회로, 특히 권선의 제조방법에 관련된다. 제조방법은 케이블을 자기코어 내에 슬롯의 개구 내로 끼움으로써 슬롯 내에 권선을 배치하는 단계를 포함한다. 케이블은 유연하기 때문에, 굽혀질 수 있고, 케이블 길이가 하나의 코일에서 수회로 감길 수 있는 것을 허용한다. 코일단부는 케이블 내에 굽힘 영역을 구비할 것이다. 케이블은 또한 그 케이블 길이에 대하여 상기 케이블 특성이 균일하게 유지되도록 연결될 수 있다.
이 방법은 종래기술과 비교할 때에 상당히 단순하게 이루어진다. 소위 뢰벨형 바 부재는 유연하지 않지만, 요구되는 형태로 수행되어야 한다.
현재의 회전형 전기 머신의 제조시, 권선의 절연과 코일의 함침은 또한 상당히 복잡하다.
본 발명에 따르는 회전형 고전압 단권선/복권선 머신은 또한 자성재료로 이루어지지 않은 공극-권선형 머신으로서 또는 후방부 만이 자성재료로 이루어진 머신으로서 설계될 수 있다.
그래서, 요약하면, 본 발명에 따르는 속도제어를 위한 장치에 포함되는 컨버터를 구비하는 회전형 고전압 단권선/복권선 머신은 종래기술의 대응하는 머신과 관련하여 상당한 수의 중요한 이점을 이점을 가진다. 여기서 고전압은 10 kV 이상의 전압 및 파워 네트워크를 위하여 형성되는 전압레벨 까지를 의미한다. 중요 이점 중의 하나는, 선택된 전위, 예로서 접지전위가 권선 전체에 대해 일정하게 도전된다는 것이고, 이것은 코일 단부 영역이 컴팩트해 질 수 있다는 것을 의미하고, 코일 단부 영역 내의 지지 수단이 실제적인 접지 전위 또는 어떤 다른 선택된 전위로 인가될 수 있다는 것을 의미한다. 또 다른 중요한 이점은, 오일형 절연 냉각 시스템이 필요없다는 것이다. 이것은, 어떠한 밀봉 문제도 일으키지 않으며 상술된 유전체 링이 필요없다는 것을 의미한다. 또한, 모든 강제 냉각이 접지 전위에서 이루어 질 수 있다는 것도 하나의 이점이다. 종래의 설비 설계를 2 개의 변압기 단계로 대체하기 때문에, 본 발명에 따르는 회전형 고전압 단권선/복권선 머신으로 상당한 공간과 무게가 설치 관점에서 절약될 수 있다. 부싱과 권선에 가해지는 dc 고전위를 견디기 위한 컨버터 변압기에 필요하게 되는 대형 및 고가의 부싱장치가, 본 발명에 따르는 머신 컨셉에는 필요하지 않게 된다. 본 발명은 온도유지, 켑슐화 등의 문제를 지니는 초전도체 회전자를 요구하지 않는다.
본 발명의 명칭으로부터 명백하듯이, 본 발명은 고전압 변속가능 전기 머신 구동장치를 달성한다. 그 대안으로서, 상술한 AC 및 AC 간의 파워 변환이 적절히 이용되고, 이것은 전압의 주파수, 진폭, 위상 위치, 및 위상수 사이의 임의의 비율을 가진 AC 변환/AC 변환을 의미한다. 이러한 장치는 일종의 "ac 변압기"의 기능을 하며, 그것은 전압을 감소시키거나 증가시킬 수 있으며, 주파수의 변화 및/또는 위상 수의 변화가 가능하다. 이러한 접속은 예로서 매트릭스 컨버터를 가지는 순수한 AC/AC 변환을 가질 수도 있으나, dc 중간 링크로서 설계될 수도 있다.
상술된 특성은, 본 발명에 따르는 회전형 고전압 머신과 함께 고전압 변속가능 전기 머신 동작용 설비에 본 연결이 적절하게 잘 포함되도록 하게 한다. 명백한 바와 같이, 상술된 종래기술에 따르는 머신은 위상 쉬프트된 전압을 가진 2개의 3상 시스템을 통하여 급송되는 2권선 머신으로 설계될 수도 있다. 이러한 고전압 전기 머신 동작용 접속은 도 4a 에 나타나 있다.
도 4a 는 모터 구동장치 및 제너레이터 구동장치로서의 역할을 할 수 있는 설치를 도시한다. 경제적 및 기술적/실용적 이유로, 현재의 머신 권선의 적절한 최대의 전압 레벨은 25 내지 30 kV 이다. 모터 구동장치로서, 파워는, 예로서 132 kV네트워크일 수 있는 ac 네트워크로부터 얻어질 수도 있다. 고정된 주요 주파수를 가지는 교류 전류로부터 속도제어를 위하여 필요한 가변 전압 및 주파수로의 파워 변환은, 예로서 도시된 바와같이 25 내지 30 kV 이상의 고전압 레벨에서 dc 중간 링크를 구비한 AC/AC 변환을 통하여 일어날 수도 있다. 그 주요 주파수는, 서로에 관하여 30도의 전기적 각도로 쉬프트 되어 있는 2 개의 전압 시스템을 얻기 위하여 2 개의 이차권선을 가진 변압기(T3)를 통하여 얻어 질 수 있다. 이들 두 시스템은 AC/DC 컨버터(AC1, AC2)를 각각 급송한다. 다음, 이들로부터의 직류전압은 DC/AC 컨버터(AC3/AC4)를 경유하여, 모터(M) 및 부하, 예로서 펌프를 소망하는 속도로 구동시키기 위하여 요구되는 전압 및 주파수를 가지고 서로에 관하여 30도의 전기적 각도로 쉬프트된 2개의 3상 전압으로 변환된다.
도 4a 에 따르는 접속이 제너레이터 구동장치를 설명한다면, 제너레이터(GF)는 터빈에 의해 구동되고, AC/AC 변환을 통하여 변압기(T3)의 권선이 소망하는 전압으로 ac 네트워크에 급송되도록 하는 전압을 가질 수도 있다.
도 4a 에 따르는 접속은, 물리적으로 단거리에 대해 병렬로 연장된 4 개의 병렬 dc 컨덕터를 가진다. dc 컨덕터는 동등하지만 2 개의 방향을 가진 전류를 전송한다. 장거리 전송의 경우에는, 도 4b 에 따르는 접속이 바람직하며, 이것은 컨버터가 직렬접속되는 경우에는 2개의 dc 접속이 제거되기 때문이다.
도 4b 에 따르는 컨버터는 단권선/복권선 머신의 권선에 dc 전위가 가해지도록 한다.
도 4c 에 따르는 접속은 도 3 의 접속의 개선된 점이며, 컨버터를 병렬로 접속하며, 이것은 단권선/복권선 머신의 권선에 dc 전위가 가해지지 않는다는 것을 의미한다.
도 1 은 종래의 HVDC 전송기 스테이션을 도시한다.
도 2 은 소위 "직접 접속"을 가지는 HVDC 전송기 스테이션을 도시한다.
도 3 은 소위 위상간 변압기 접속을 도시한다.
도 4a,4b, 및 4c 는 본 발명에 따르는 고전압 전기 머신 구동장치용 접속을 도시한다.
도 5 는 전류 변조된 표준 케이블에 포함된 부분을 도시한다.
도 6 은 본 발명에 따르는 자기회로의 섹터/극 피치의 축방향 단면도의 일실시예를 도시한다.
본 발명의 요약에 따르는 자기회로를 제조할 수 있는 중요한 조건은, 컨덕터를 둘러싸는 반도체층을 가진 권선 케이블을 위하여 사용하는 것이며, 그 층은 고체 전기절연부에 둘러싸이고 반도체층은 상기 고체층을 둘러싼다. 이러한 케이블은 다른 전력 기술 분야에서 이용되는 표준 케이블이 가용하다. 일 실시예를 설명하기 위하여, 먼저 표준 케이블에 대해서 간단히 설명한다. 내부 전류-전송 컨덕터는 다수의 비-절연형 연선을 구비한다. 연선 주위에는 반도체 내부 케이싱이 있다. 이러한 반도체 내부 케이싱 둘레에는 고체 절연부로 이루어진 절연층이 있다. 이러한 고체 절연부의 예로는, XLPE 또는 실리콘 고무, 열경화성 수지, 교차결합된 열경화성 수지 등의 소위 EP 고무 등이 있다. 이러한 절연층은 외부 반도체층으로 둘러싸여 있고, 차례로 그 반도체 층은 금속 쉴드 및 시스(sheath)로 둘러싸여 있다. 이러한 케이블은 파워 케이블로서 이하에서 불리울 것이다.
회전형 고전압 단권선/복권선 머신은, 도 5 에 도시된 바람직한 실시예에서 권선으로서 케이블을 구비한다. 케이블(1)은 도 5에서 전치된 비-절연형 연선 및 절연형 연선 모두를 구비하는 전류-전송 컨덕터(2)를 구비하는 것으로 나타나 있다. 전자기계학적으로 전치되어 있는, 고체 절연형 연선이 또한 가능하다. 컨덕터 둘레에는 내부 반도체 케이싱(3)이 있고, 차례로 그 내부 반도체 케이싱은 고체 절연층(4)로 둘러싸여 있다. 그 층은 외부 반도체층(5)에 의해 둘러싸여 있다. 본 바람직한 실시예에서 권선으로서 사용된 케이블은 금속 쉴드도 외부 시드도 구비하지 않는다. 외부 반도체에서 여기에 연관된 유도전류 및 손실을 방지하기 위하여, 상기 외부 반도체는 바람직하게는 코일단부에서, 즉 시트의 스택으로부터 단부 권선으로의 전이의 어느 곳에서 절단될 수 있다. 다음 각각의 절단부는 접지에 접속되고, 이로써 외부 반도체 층은 모든 케이블의 길이에서 접지전위 또는 그에 근접한 전위로 유지된다. 이것은, 코일 단부의 고체 절연형 권선 둘레에, 접촉가능한 표면, 및 사용후에 오염된 표면은 단지 접지 전위에 대하여 무시할 수 있는 전위를 가지며, 또한 그들은 무시할 수 있는 전기장을 일으킨다.
회전형 고전압 단권선/복권선 머신을 최적화하기 위하여, 슬롯과 치차에 각각 관련된 자기회로의 설계는 매우 중요하다. 나사형 케이블을 구비한 실시예에서, 슬롯은 가능한 한 코일 측의 케이싱에 근접하도록 접속되어야 한다. 또한, 각각의방사상 레벨에서 치차는 가능한 한 넓어야 바람직하다. 이것은 머신의 손실과 자화 요구 등을 최소화하기 위하여 중요하다.
상술된 케이블로서 권선용 컨덕터에 관하여, 여러 가지 관점에서 자기코어를 최적화할 수 있기 위한 가능성이 있다. 다음에서, 회전형 고전압 단권선/복권선 머신의 고정자의 자기회로가 참조된다. 도 6 은 본발명에 따르는 머신의 섹터/극 피치(6)의 축방향 단부도의 실시예를 도시한다. 회전자 극을 구비한 회전자는 도면부호 7 로 나타낸다. 종래의 방식으로서, 고정자는 섹터형 시트로 연속적으로 이루어진 전기적 시트의 적층형 코어로 구성된다. 그 코어(8)의 반경방향 최단부에 위치한 후방부(8) 및 다수의 치차(9)가 회전자 쪽으로 내부 방사상으로 연장한다. 치차 사이에는, 대응하는 수의 슬롯(10)이 있다. 다른 것들 중에서 상기의 것에 따르는 케이블(11)의 사용은 고전압 머신용 슬롯의 깊이를 종래기술에 따라 가능한 것 보다 더 크도록 제작되도록 한다. 케이블 절연의 필요성이 회전자 쪽으로 향하는 각각의 권선 층에 대하여 작아지기 때문에, 슬롯은 회전자 쪽을 향하는 테이퍼형의 단면을 가진다. 도면에 의하면, 슬롯이은 실질적으로 층 사이에 보다 협소한 허리부(13)를 구비하는 권선의 각 층의 둘레에 원형 단면(12)으로 구성된다. 정의를 한다면, 이러한 슬롯 단면은 "원형 체인 슬롯"으로 불리울 수도 있다. 이러한 고전압 머신에 있어서 비교적 다수의 층이 필요하게 되고, 절연부와 외부 반도체가 관한 한 관련된 케이블 공급은 제한되기 때문에, 실제로 케이블 절연부와 고정자 슬롯 각각에 대해 소망하는 연속적 테이퍼 형태를 성취하기 위하기 어렵게 될 수도 있다. 도 6 에 도시된 실시예에 있어서, 3 개의 상이한 크기의 케이블 절연부를 가진케이블이 이용되어, 3 개의 대응하는 크기의 부분(14, 15, 16)에 배치되고, 즉 실제로 변형된 원형 체인 슬롯이 성취될 것이다. 도 6 은 또한 고정자 치차가 전체 슬롯의 깊이를 따라 실질적으로 일정한 반경방향 폭을 가지도록 성형될 수 있다는 것을 도시한다.
대안의 실시예에 있어서, 권선으로서 이용되는 케이블은 상술된 종래의 파워 케이블일 수도 있다. 외부 반도체 쉴드의 접지는 적절한 위치에서 케이블의 금속 쉴드 및 시스를 박피함으로써 수행된다.
본 발명의 범위는, 절연부 및 외부 반도체 층 등에 관한 한, 가용한 케이블크기에 따라, 다수의 대체의 실시예를 허용한다. 또한, 소위 원형 체인 슬롯이 상술된 바 이외의 것으로 변형될 수 있다.
상술된 바와 같이, 자기회로는 회전형 고전압 단권선/복권선 머신의 고정자 및/또는 회전자 내에 위치될 수도 있다. 하지만, 자기회로의 설계는 자기회로가 고정자 및/또는 회전자 내에 위치하는지 여부에 무관하게 상술된 것에 상당 부분 대응할 것이다. 본 명세서의 도입부에서 설명하였듯이, 머신은 자성재료를 가지지 않거나 후방부에만 자성재료를 가지는 공극-권선형 머신으로 설계될 수도 있다.
권선은, 다층 동심케이블 권선으로서 설명되는 것이 바람직하다. 그러한 권선은 코일단부에서의 교차의 수가 서로 외부에 방사상으로 동일한 그룹내의 모든 코일을 위치시킴으로써 최소화될 수 있다는 것을 의미한다. 이것은 또한 상이한 슬롯에 고정자 권선의 제조와 쓰레딩(threading)에 대한 보다 단순화된 방법을 허용한다. 만약, 머신이 철극형(salinet) 극을 구비하는 머신이라면, 권선/권선들은 본철극형 극 둘레에 감길 것이다.
회전형 고전압 단권선/복권선 머신의 대체 실시예로서, 케이블은 스웨덴 특허출원 제 9700335-4에 따르는 고전압 변압기의 실시예와 유사한 방식으로 철극형 극 둘레에 감길 것이다.
여기에 설명된 회전형 고전압 단권선/복권선 머신의 실시예의 일예로서, 방사상 플럭스와 축방향 권선 전류를 가진 실시예가 이용되어 왔다. 축방향 공극 플럭스와 방사상 권선 전류를 가진 단권선/복권선 머신은, 또한 현재의 기술을 이용하여 저전압 머신의 그것과 유사하게 설계될 수도 있다.
본 발명에 따르는 장치의 일 실시예에 있어서, 반도체 장치는 고전압 단권선/복권선 머신의 집적부 구성할 수 있다.
단권선/복권선 머신과 반도체 장치는 공통의 냉각 시스템을 구비할 수도 있다.
단권선/복권선 머신 및 반도체 장치는 동일한 공통의 접지 접속을 구비할 수도 있다.

Claims (34)

  1. 회전형 단권선/복권선 머신과 컨버터를 포함하고, 파워 범위가 1MW 내지 15 GW 인 설비에 있어서,
    상기 머신은 고전압 머신이고, 하나 이상의 자기코어와 공간적으로 위상-쉬프트된 하나 이상의 권선을 가진 자기회로를 구비하고,
    상기 권선은 하나 이상의 전류 전송 컨덕터(2)를 포함하고,
    상기 각각의 컨덕터 둘레에는 반도체 특성을 가진 제 1 층(3)이 배열되며,
    상기 제 1 층 둘레에는 고체 절연층(4)이 구비되어 있고,
    상기 절연층 둘레에는 반도체 특성을 가진 제 2 층(5)이 배열되며,
    기계적 토크가 중간 변압기 및/또는 리액터를 가지지 않은 컨버터를 통하여 직류 고전압 전류 및 직류전압으로 변환되는 것을 특징으로 하는 설비.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨버터는 접속되어 AC/DC 컨버터로서 기능을 하는 반도체 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 설비.
  3. 회전형 단권선/복권선 머신과 컨버터를 포함하고, 전원 범위가 1 MW 내지 15 GW 인 설비에 있어서,
    상기 머신은 고전압 머신이고, 하나 이상의 자기코어와 공간적으로 위상-쉬프트된 하나 이상의 권선을 가진 자기회로를 구비하고,
    상기 권선은 하나 이상의 전류 전송 컨덕터(2)를 포함하고,
    상기 각각의 컨덕터 둘레에는 반도체 특성을 가진 제 1 층(3)이 배열되어 있고,
    상기 제 1 층 둘레에는 고체 절연층(4)이 배열되어 있고,
    상기 절연층 둘레에는 반도체 특성을 가진 제 2 층(5)이 배열되어 있고,
    고전압 직류전류 및 직류전압이 컨버터를 통하여 중간 변압기 및/또는 리액터를 가지지 않고 기계적 토크로 변환되는 것을 특징으로 하는 설비.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 컨버터는 접속되어 DC/AC 컨버터로서 기능을 하는 반도체 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 설비.
  5. 제 2 항에 있어서,
    중간 변압기를 가지지 않고, ac 네트워크에 직접접속되는 DC/AC 인버터가 AC/DC 정류기에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 설비.
  6. 제 4 항에 있어서,
    중간 변압기를 가지지 않고, ac 네트워크에 직접접속되는 DC/AC 정류기가 DC/AC 인버터의 dc 측에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 설비.
  7. 제 2 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 반도체 장치는,
    사이리스터, 다이오드, 트라이액(triacs), 게이트 턴-오프 사이리스터(GTO), 바이폴라 트랜지스터(BJT), PWM 트랜지스터, MOSFET, 절연형 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT), 스태틱 유도성 트랜지스터(SIT), 스태틱 유도성 사이리스터(SITH), MOS-제어형 사이리스터(MCT), 및 반도체 특성을 가진 유사한 소자로 이루어질 수 있는 것을 특징으로 하는 설비.
  8. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컨버터는 회전형 고전압 단권선/복권선 머신의 일체부를 구성하는 것을 특징으로 하는 설비.
  9. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 컨버터는 회전형 고전압 단권선/복권선 머신의 일체부를 구성하는 것을 특징으로 하는 설비.
  10. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 회전형 고전압 단권선/복권선 머신과 상기 반도체 장치는 공통의 냉각 시스템을 구비하는 것을 특징으로 하는 설비.
  11. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 회전형 고전압 단권선/복권선 머신과 상기 반도체 장치는 동일한 공통의 접지 접속을 구비하는 것을 특징으로 하는 설비.
  12. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 층(3)은 상기 컨덕터와 실질적으로 동일한 전위를 가지는 것을 특징으로 하는 회전형 단권선/복권선 머신.
  13. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    제 2 층(5)은 상기 컨덕터/컨덕터들을 둘러싸는 등전위면을 구성하는 방식으로 배열되는 것을 특징으로 하는 회전형 단권선/복권선 머신.
  14. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    제 2 층(5)은 접지 전위에 접속되는 것을 특징으로 하는 회전형 단권선/복권선 머신.
  15. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 권선에 대하여, 상기 모든 반도체층과 상기 절연층은 유사한 열적 특성을 나타내며, 권선의 열적운동에 따르는 결함, 크랙 등이 상기 절연부에 발생하지않는 것을 특징으로 하는 회전형 단권선/복권선 머신.
  16. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 전류-전송 컨덕터는 다수의 연선을 구비하며,
    상기 연선 중 소수만이 서로 절연되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 회전형형 단권선/복권선 머신.
  17. 자기코어와 공간적으로 위상-쉬프트된 하나 이상의 권선을 가진 자기회로를를 구비하는 회전형 단권선/복권선 머신에 있어서,
    상기 권선은 하나 이상의 전류 전송 컨덕터(2)를 포함하는 케이블을 포함하고,
    상기 각각의 컨덕터는 다수의 연선을 구비하며,
    상기 각각의 컨덕터 둘레에는 내부 반도체 층(3)이 배열되어 있고,
    상기 내부 반도체 층 둘레에는 고체 절연부재의 절연층(4)이 배열되어 있고,
    상기 절연층 둘레에는 외부 반도체 층(5)이 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 회전형 단권선/복권선 머신.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 케이블은 또한 금속 쉴드 및 시스(sheath)를 구비하는 것을 특징으로 하는 자기회로를 구비한 회전형 단권선/복권선 머신.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 자기회로는 회전형 전기 머신의 고정자 및/또는 회전자 내에 배열되는 것을 특징으로 하는 회전형 단권선/복권선 머신.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 외부 반도체 층(5)은 접지전위에 개별적으로 접속되는 다수의 부분으로 절단되는 것을 특징으로 하는 회전형 단권선/복권선 머신.
  21. 제 17 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외부 반도체 층이 접지 전위에 접속되어 있고,
    슬롯과 코일 단부 영역 모두에서 상기 반도체 층의 외측에 상기 머신의 전기장이 거의 영인 것을 특징으로 하는 회전형 단권선/복권선 머신.
  22. 제 17 항 및 제 18 항에 있어서,
    상기 케이블이 수개의 컨덕터를 구비할 때, 상기 컨덕터는 전치되어 있는 것을 특징으로 하는 회전형 단권선/복권선 머신.
  23. 제 17 항에 있어서,
    상기 전류-전송 컨덕터/컨덕터들(2)은 다수의 층으로 연선된 비절연형 와이어 및 절연형 와이어 모두를 구비하는 것을 특징으로 하는 자기회로를 구비한 회전형 단권선/복권선 머신.
  24. 제 17 항에 있어서,
    상기 전류-전송 컨덕터/컨덕터들(2)은 다수의 층으로 전치된 비절연형 연선 및 절연형 연선 모두를 구비하는 것을 특징으로 하는 자기회로를 구비한 회전형 단권선/복권선 머신.
  25. 제 17 항에 있어서,
    상기 슬롯(10)은,
    다수의 원통형 개구(12)로 형성되고, 서로 외측에 축방향 및 반사상으로 연장되며, 상기 원통형 개구들 사이에 보다 협소한 허리부(13)에 의하여 분리된 실질적으로 원형의 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 자기회로를 구비한 회전형 단권선/복권선 머신.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 슬롯의 상기 원통형 개구(12)의 상기 실질적으로 원형의 단면은, 적층형 코어의 후방부(8)로부터 측정할 때에, 그 반경이 연속적으로 감소하는 것을 특징으로 하는 자기회로를 구비한 회전형 단권선/복권선 머신.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 슬롯의 상기 원통형 개구(12)의 상기 실질적으로 원형인 단면은, 적층형 코어의 후방부(8)로부터 측정할 때에, 그 반경이 불연속적으로 감소하는 것을 특징으로 하는 자기회로를 구비한 회전형 단권선/복권선 머신.
  28. 회전형 단권선/복권선 머신에 있어서,
    상기 머신은 고전압 머신이고, 하나 이상의 자기코어와 공간적으로 위상-쉬프트된 하나 이상의 권선을 가진 자기회로를 구비하고,
    상기 권선은 하나 이상의 전류 전송 컨덕터(2)를 포함하고,
    상기 각각의 컨덕터 둘레에는 반도체 특성을 가진 제 1 층(3)이 배열되어 있고,
    상기 제 1 층 둘레에는 고체 절연층(4)이 배열되어 있고,
    상기 절연층 둘레에는 반도체 특성을 가진 제 2 층(5)이 배열되어 있고, 상기 자기코어가 철극형(salient) 극으로 형성되는 것을 특징으로 하는 회전형 단권선/복권선 머신.
  29. 회전형 단권선/복권선 머신에 있어서,
    상기 머신은 고전압 머신이고, 하나 이상의 자기코어와 공간적으로 위상-쉬프트된 하나 이상의 권선을 가진 자기회로를 구비하고,
    상기 권선은 하나 이상의 전류 전송 컨덕터(2)를 포함하고,
    상기 각각의 컨덕터 둘레에는 반도체 특성을 가진 제 1 층(3)이 배열되어 있있고,
    상기 제 1 층 둘레에는 고체 절연층(4)이 배열되어 있고,
    상기 절연층 둘레에는 반도체 특성을 가진 제 2 층(5)이 배열되어 있고,
    상기 머신은 공극-권선형(air-gap-wound)인 것을 특징으로 하는 회전형 단권선/복권선 머신.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 공극 플럭스가 방사상인 것을 특징으로 하는 회전형 단권선/복권선 머신.
  31. 제 29 항에 있어서,
    상기 공극 플럭스가 축방향인 것을 특징으로 하는 회전형 단권선/복권선 머신.
  32. 슬롯, 채널 등을 포함하는 자기코어로 이루어지는 자기회로를 구비하고, 상기 슬롯 등은 상기 자기코어의 외측으로부터 접근가능한 하나 이상의 개구와 권선을 구비하고 있는 회전형 고전압 단권선/복권선 머신의 제조 방법으로서,
    상기 권선은 하나 이상의 전류 전송 컨덕터(2)를 포함하고,
    상기 각각의 컨덕터 둘레에는 반도체 특성을 가진 제 1 층(3)이 배열되어 있고,
    상기 제 1 층 둘레에는 고체 절연층(4)이 배열되어 있고,
    상기 절연층 둘레에는 반도체 특성을 가진 제 2 층(5)이 배열되어 있고,
    상기 권선은 유연성을 가지고 상기 개구로 끼워지는 것을 특징으로 하는 회전형 고전압 단권선/복권선 머신의 제조방법.
  33. 자기회로가, 회전형 전기적 머신의 고정자 및/또는 회전자에 배열되고,
    공간적으로 위상-쉬프트된 2개 이상의 권선(1)에 대한 슬롯(10)을 가진 자기코어(8)를 포함하고,
    상기 슬롯이, 실질적으로 원형의 단면을 가지는 원통형 개구(12)로 형성되고, 서로 외측에 축방향 및 방사상으로 연장하는 회전형 고전압 단권선/복권선 머신용 자기회로의 제조방법으로서,
    상기 권선은 하나 이상의 전류 전송 컨덕터(2)를 가지는 케이블을 포함하고,
    상기 각각의 컨덕터 둘레에는 반도체 특성을 가진 제 1 층(3)이 배열되어 있있고,
    상기 제 1 층 둘레에는 고체 절연층(4)이 배열되어 있고,
    상기 절연층 둘레에는 반도체 특성을 가진 제 2 층(5)이 배열되어 있고,
    상기 케이블이 원통형 개구로 끼워지는 것을 특징으로 하는 회전형 고전압 단권선/복권선 머신용 자기회로의 제조방법.
  34. 자기회로가, 회전형 전기적 머신의 고정자 및/또는 회전자에 배열되고, 철극형 극으로 형성되는, 회전형 고전압 단권선/복권선 머신용 자기회로의 제조방법에 있어서,
    상기 권선은 하나 이상의 전류 전송 컨덕터(2)를 가지는 케이블을 포함하고,
    상기 각각의 컨덕터 둘레에는 반도체 특성을 가진 제 1 층(3)이 배열되어 있고,
    상기 제 1 층 둘레에는 고체 절연층(4)이 배열되어 있고,
    상기 절연층 둘레에는 반도체 특성을 가진 제 2 층(5)이 배열되어 있고,
    상기 케이블이, 상기 철극형 극 둘레에 감기는 것을 특징으로 하는 회전형 고전압 단권선/복권선 머신용 자기회로의 제조방법.
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