KR100961922B1 - 버스 덕트 조립체를 구비한 고전력 회전 변압기 - Google Patents

Abstract

회전 변압기는 이 회전 변압기의 중공 샤프트를 관통하여 상기 회전 변압기용 구동 모터의 상부에 위치한 컬렉터 또는 슬립 링으로부터 상기 구동 모터로부터 가장 멀리 위치한 회전자의 단부 권선까지 연장되는 버스 덕트 조립체를 구비한다. 구동 모터로부터 가장 멀리 떨어진 회전자의 단부 권선상에 버스 덕트의 회전자 단부 권선과의 연결부를 배치하면, 구동 모터에 의하여 인가되는 토크로 인해서 샤프트 강도와 무결성이 저하되는 일이 없다. 또한, 상기 샤프트는 2개의 결합된 샤프트 섹션으로 형성되고, 버스 덕트 조립체는 2개의 L자형 섹션을 구비하는데, 각 L자형 섹션은 실질적으로 대응하는 샤프트 섹션 내에 위치한다. 이들 버스 섹션을 상호 연결하여 버스 덕트 조립체를 완성함으로써 현장에서 수리하는 동안 제1의, 즉 상측 샤프트 섹션을 제2의, 즉 하측 샤프트 섹션으로부터 분리하기가 더욱 간단해진다.

Description

버스 덕트 조립체를 구비한 고전력 회전 변압기{HIGH POWER ROTARY TRANSFORMER WITH BUS DUCT ASSEMBLY}

본 발명은 고전력 회전 변압기로서, 변압기의 샤프트 내에 버스 덕트 조립체(bus duct assembly)가 장착되는 그러한 고전력 회전 변압기에 관한 것이다.

고전력 회전 변압기는 제1 주파수로 작동하는 제1 전력망(power grid)으로부터 제2 주파수로 작동하는 제2 전력망으로 전력을 전달하는 데 사용된다. 1999년 9월 14일자로 라르센(Larsen)에게 허여된 미국 특허 제5,953,225호에는, 회전 변압기의 회전 가능한 샤프트로 전달되는 기계적인 동력에 기인한 것일 수 있는 전력차를 회복시켜 전송 대상 전력망(transferee grid)에 인가하기 위한 전력 회복 시스템(power recovery system)을 포함하는 회전 변압기가 개시되어 있다.

다른 한 가지의 그러한 회전 변압기 조립체가 마틴(Martin) 및 레흐더(Rehder)의 명의로 2001년 12월 30일자로 공개된 캐나다 특허출원 제2,351,895호에 개시되어 있다. 이 회전 변압기 조립체는 3개의 상분리 버스 덕트를 사용하는데, 이 버스 덕트는 회전 샤프트의 중심을 통과하여 회전 변압기의 회전자를 2개의 전력 시스템 중 하나에 연결하며, 이들 2개의 전력 시스템 사이에서 상기 회전 변압기는 전력을 고정자를 통해 한쪽의 전력 시스템으로부터 약간 다른 주파수로 작동하는 다른 전력 시스템으로 변압한다. 상기 샤프트 조립체는 이 조립체의 상하부에 반경방향 구멍들을 포함하는 제1 상측 샤프트 섹션 또는 부분을 구비하고, 버스 덕트의 리드 단부들이 서로 120도의 각도를 이루어 방사상으로 상기 반경방향 구멍들을 통과한다. 상기 버스 덕트 리드들은 컬렉터 링(collector rings)과의 연결을 위하여 상기 상측 샤프트 섹션의 상부에 있는 출구 구멍들을 통과하여 상기 버스 덕트를 제1 전력망 시스템에 연결시킨다. 이 상측 샤프트 섹션의 저부에도 유사한 출구 구멍들이 배치되는데, 회전 변압기의 회전자 권선에 대한 연결을 위하여 하부 버스 덕트 리드들이 상기 출구 구멍들을 방사상으로 통과한다. 이들 두 세트의 출구 구멍들은 모두 제1 상측 샤프트 섹션 내에 위치한다. 제1 상측 샤프트 섹션 아래에는 제2 하측 샤프트 섹션이 위치한다. 양 샤프트 섹션은 결합 플랜지에 의하여 함께 결합된다. 상기 회전 변압기의 회전자는 하측 샤프트 섹션에 지지된다.

상기 전력 회복 시스템은 버스 덕트의 두 세트의 리드들 사이에서 상기 제1 상측 샤프트 섹션에 연결되는 구동 모터를 포함한다. 상기 구동 모터는 제1 상측 샤프트 섹션에 토크를 인가하여 전력을 회복시킨다.

회전 샤프트의 제1 상측 샤프트 섹션을 통과하는 버스 덕트를 사용하는 것은 자기 차폐(magnetic shielding)와 관련된, 그리고 샤프트의 가열 및 아크 발생의 방지와 관련된 장점을 갖지만, 이 버스 덕트 조립체는 회전 변압기의 컬렉터 링과 상단 권선 사이에서 상기 상측 샤프트 섹션 내에 완전히 수용된다는 것을 이해하여야 한다. 따라서, 구동 모터의 완전한 정격 토크가 상기 샤프트 벽을 관통하여 뚫린 두 세트의 반경방향으로 연장되는 버스 덕트 출구 구멍들 사이에서 제1 상측 샤프트 섹션의 일부를 통과한다. 상기 샤프트에 대한 구동 모터 연결부는 하부 세트의 출구 구멍들에 매우 근접해 있다. 또, 이 하부 세트의 출구 구멍들은 동일 평면상에서 방사상으로 위치한다. 나아가, 고전력 용례의 경우, 버스 덕트가 각 위상마다 15인치 정도의 직경을 필요로 하고, 상기 샤프트는 직경이 약 54인치라는 것도 이해하여야 한다. 이로 인해, 출구 구멍들이 뚫린 샤프트 벽에는 구동 모터로부터 회전 변압기의 회전자로 토크를 안전하게 전달하기에 충분한 재료를 남기지 못하게 된다. 이들 구멍들은 구동 모터의 토크 전달 운동이 인가되는 샤프트에 상당한 응력 집중을 발생시키게 되는 데, 이는 매우 비싼 특별한 강(鋼)을 사용하여 보완되어야 한다. 강제(鋼製) 샤프트는 토크를 전달하는 데에 필요한 강도를 제공하도록 샤프트에서의 응력 집중을 상쇄시키기 위해서는 비교적 두꺼운 두께를 필요로 한다. 몇 가지 예에 있어서, 이는 또한 샤프트 벽의 두께를 3인치까지 증대시킬 수도 있다. 상측 샤프트 섹션에 대한 이러한 수정은, 구동 모터의 단락(short circuit) 또는 다른 단락 상태 동안에 손상 또는 약화되거나 파손될 수 있는 샤프트를 보완하기 위해서 필요하다.

본 발명은, 회전 변압기의 구동 모터에 인접한 샤프트 구조를 과도하게 약화시키지 않음으로써 비교적 증대된 벽 두께의 특별한 강을 사용할 필요성을 배제시키거나 감소시키는, 회전 변압기용 버스 덕트 조립체에 관한 것이다.

본 발명은 내부에서 버스 덕트가 축방향으로 연장되는 샤프트 또는 어떤 임의의 밀폐 구조 내에 용이하게 장착될 수 있는 버스 덕트 조립체에 관한 것이다.

본 발명은 샤프트와 버스 덕트 조립체를 구비하는 회전 변압기로서, 버스 덕트가 회전 변압기용 구동 모터 위에 배치되는 컬렉터 링으로부터 상기 구동 모터에 대하여 가장 멀리 위치한 회전자의 단부 권선까지 회전 변압기의 중공 샤프트에 걸쳐 연장되는 회전 변압기에 관한 것이다. 버스 덕트용 하부의 출구 구멍들을 회전 변압기의 회전자 아래에 배치함으로써, 샤프트에 대한 구동 모터 연결부에 인접한 샤프트의 강도가 버스 덕트의 출구 구멍에 의하여 약화되지 않는다.

2개의 L자형 섹션들로 형성되는 버스 덕트 조립체로서, 상기 L자형 섹션들의 리드들이 대응하는 샤프트 섹션 내의 대응하는 세트의 출구 구멍을 통해서 개별적으로 각각 장착되고 각 섹션에서의 L자의 더 긴 레그가 샤프트의 축선에 대하여 축방향으로 연장되어 상호 연결되는 그러한 버스 덕트 조립체를 제공하는 것도 또한 본 발명의 범위 내에 있다. 상호 연결하는 버스 덕트를 구비함으로써, 현장에서 수리하는 동안 상측 샤프트 섹션을 분리하기가 더 간단한데, 그 이유는 버스 덕트 조립체가 언플러그(unplug)되기 때문이다. 또한, 샤프트 내에 함께 결합되는 2개의 버스 덕트 섹션을 사용하면 각 버스 덕트 섹션의 그것에 대응하는 샤프트 섹션 내에서의 조립을 단순화한다. 버스 덕트 조립체에 의한 다른 한 가지 장점은 버스 덕트와 회전 변압기 회전자 사이의 가요성 연결부가 상기 상측 샤프트 섹션 제거 전에 분리될 필요가 없다는 것이다. 대신에, 버스 덕트와 회전자 권선 사이의 전기적인 연결은 버스 덕트 섹션들을 분리시킴으로써 자동적으로 이루어진다. 회전 변압기 에서 회전자 하부에 있는 상기 버스 덕트와 회전자 사이의 모든 연결부 및 상기 가요성 연결부는 상측 샤프트 섹션이 제거되는 경우 연결된 채 유지된다. 이는 현장 수리시에 시간을 크게 절약할 수 있게 한다.

샤프트 커플링과 버스 덕트 플러그는 가시적인 제조(visual manufacturing) 및 현장에서의 수리 검사를 위하여 샤프트의 축선을 따라 서로 근접하게 배치되는 것이 바람직하다.

한 가지 양태에 있어서, 본 발명은 제1 전력망과 제2 전력망 사이에서 전력을 전달하기 위한 회전 변압기 시스템에 관한 것이다. 제1 전력망은 제1 전력 와트수와 제1 전기 주파수로 작동하고, 상기 제2 전력망은 제2 전기 주파수로 작동한다. 회전 변압기 시스템은 회전 가능한 샤프트와, 구동 모터와, 회전자 조립체와, 고정자 조립체와, 슬립 링 조립체 및 버스 덕트 조립체를 구비한다. 구동 모터는 회전 가능한 샤프트에 연결되어 제1 전력망과 제2 전력망 사이의 전력 보상에 비례하여 상기 샤프트를 구동시킨다. 상기 회전자 조립체는 회전 가능한 샤프트에 대한 구동 모터 연결부의 제1 측부상에서 회전 가능한 샤프트에 연결되는 회전자를 구비한다. 상기 회전자 조립체는 회전자의 양단부로부터 축방향으로 연장되는 회전자 단부 권선을 구비하며, 이들 회전자 단부 권선 중 제1 회전자 단부 권선은 상기 구동 모터에 인접하여 축방향으로 배치되고, 제2 회전자 단부 권선은 상기 구동 모터로부터 멀리 떨어져 축방향으로 배치된다. 고정자 조립체가 상기 회전자를 에워싸는데, 이 고정자 조립체는 제2 전력망과 전기적으로 연결되는 고정자 권선을 구비한다. 슬립 링 조립체는 회전 가능한 샤프트에 장착되어 상기 제1 전력망과 전기적으로 연결된다. 상기 회전 가능한 샤프트 내에는 버스 덕트 조립체가 장착되며, 이 버스 덕트 조립체는 상기 슬립 링 조립체와, 상기 구동 모터로부터 멀리 위치한 제2 회전자 단부 권선 사이에서 상기 회전 가능한 샤프트를 따라 연장되어 상기 슬립 링 조립체를 상기 구동 모터로부터 멀리 위치한 제2 회전자 단부 권선에 전기적으로 상호 연결시킨다.

본 발명의 바람직한 양태에 있어서, 상기 회전 변압기 시스템은 적어도 제1 샤프트 섹션과 제2 샤프트 섹션을 구비하며, 축방향으로 연장되는 이들 샤프트 섹션은 함께 결합되어 상기 회전 가능한 샤프트를 형성한다. 상기 슬립 링 조립체는 상기 제1 샤프트 섹션에 결합된다. 상기 회전자는 상기 제2 샤프트 섹션에 결합된다. 상기 버스 덕트 조립체는 실질적으로 상기 제1 샤프트 섹션과 상기 제2 샤프트 섹션 내에서 축방향으로 연장되는 제1 버스 덕트 섹션 및 제2 버스 덕트 섹션을 포함한다. 제1 버스 덕트 섹션과 제2 버스 덕트 섹션은 각각 상기 제1 샤프트 섹션 및 제2 샤프트 섹션 중 하나 내에서 상호 연결된다.

상기 제1 버스 덕트 섹션과 제2 버스 덕트 섹션 중 하나가 그것에 대응하는 샤프트 섹션을 지나 다른 샤프트 섹션 내로 연장됨으로써, 상기 제1 샤프트 섹션과 제2 샤프트 섹션 중 하나 내에 플러그 조립체(plug assembly)가 배치되게 하는 것이 바람직하다. 상기 제1 버스 덕트 섹션과 제2 버스 덕트 섹션은 제1 단부 리드와 제2 단부 리드가 각각 대응하는 제1 샤프트 섹션 또는 제2 샤프트 섹션 내의 대응하는 세트의 출구 구멍을 관통하여 장착되는 L자형 섹션이다. 상기 샤프트의 결합부 및 버스 덕트 섹션간 상호 연결부는 축방향으로 서로 근접하게 배치된다.

본 발명의 특성과 목적의 보다 양호한 이해를 위하여, 첨부된 개략적인 도면을 참고할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 회전 변압기 시스템의 한 가지 예의 측단면도이다.

도 2는 도 1의 회전 변압기 시스템의 샤프트 조립체의 측단면도이다.

도 3은 도 1의 회전 변압기 시스템의 평면도이다.

도 4a는 버스 전도체 및 그것에 대응하는 3상분리 버스 덕트를 보여주는, 도 1의 회전 변압기 시스템의 일부의 단면도이다.

도 4b는 도 4a의 4B-4B선을 따라 절취된 단면도이다.

도 1을 참고로 하면, 도면에는 회전자 조립체(22) 및 고정자(24)를 모두 포함하는 회전 변압기(20)가 도시되어 있다. 회전자 조립체(22)는 회전자(26)의 코어부와, 제1 회전자 단부 권선(12)과, 제2 회전자 단부 권선(14)과, 슬립 링 또는 컬렉터 링(40)과, 회전 가능한 샤프트(28)를 포함한다. 회전자 조립체(22)는 그것의 회전 가능한 샤프트(28)의 수직 방향 축선(V)을 중심으로 하여 시계 방향 및 반시계 방향의 양방향으로 회전 가능하다. 회전자 조립체(22)의 회전은 구동 모터(30)에 의하여 수행된다. 바람직한 실시예에는 수직 방향으로 지향된 회전 변압기가 도시되어 있지만, 회전 변압기의 방향은 다른 축선 방향, 가령 예를 들면 수평의 축선 방향일 수도 있다는 것을 이해하여야 한다.

회전 변압기(20)는 교류 전압 및 전류의 고전압 고전류 환경으로 되어 있다. 회전 변압기(20)는 제1 전기 시스템(예컨대, 제1 전력망)과 제2 전기 시스템(예컨대, 제2 전력망) 사이에서 전력을 전달하도록 연결되어 있다. 제1 전력망은 제1 전력 및 제1 주파수로 작동하고, 제2 전력망은 제2 주파수로 작동한다.

이러한 환경에서, 회전자 조립체(22)는 제1 전기 시스템(29)의 버스 덕트(27)의 3상 라인에 연결되고, 고정자 권선(25)은 제2 전기 시스템(33)의 버스 덕트(31)에 연결되어 있다. 단순화를 위하여, 버스 덕트(31)에 대한 고정자 권선(25)의 단 하나의 연결부만이 도시되어 있다. 제1 전기 시스템(29)과 제2 전기 시스템(33)은 각 버스 덕트(27, 31)의 단부 부분으로 도시되어 있다. 회전 변압기(20)의 환경에서, 전력망은 빌딩 구조(54) 내에 있는 버스 덕트(27, 31)의 연속부들이라는 것이 이해될 것이다. 또한, 버스 덕트(31)는 수직 방향으로 간격을 두고 배치되어 있는 것으로 도시되어 있지만, 별법으로는 이들 버스 덕트(31)를 수평 방향으로 간격을 두고 배치할 수도 있다.

도시되지 않은 제어 시스템에 의하여 발생되는 구동 신호에 응답하여, 구동 모터(30)가 회전자 조립체(22)를 회전시킨다. 제1 전기 시스템(29)과 제2 전기 시스템(33)은 가령 주파수나 위상과 같은 전기 특성이 서로 다를 수 있다. 상기 제어 시스템은 제1 전기 시스템으로부터 제2 전기 시스템으로, 또는 그 역으로 전력을 전달하기 위하여 가변 속도로 회전 변압기를 회전시키도록 양방향으로 작동가능하다.

도 1에서, 회전자 조립체(22)의 상부에 위치하는 컬렉터 시스템은 슬립 링(40), 이들 슬립 링(40)을 지지하는 절연체(42) 및 브러시들을 지지하는 브러시 리깅 조립체(brush rigging assembly)(44)를 포함한다. 상기 컬렉터 시스템은 각 위상마다 하나씩 3개의 슬립 링(40)을 구비한다. 이에 대응하여 3개의 브러시 리깅 조립체(44)가 존재한다. 제1 전기 시스템(29)의 버스 덕트로부터 인출되는 3상 라인들은 회전자 조립체(22)의 컬렉터 시스템의 각 브러시 리깅 조립체(44)마다 하나씩 연결된다. 버스 덕트(31)의 다른 3상 라인은 다른 전기 시스템(33) 및 고정자 권선(25)에 연결된다. 도시된 슬립 링(40)은 정격 전압이 17 kV이다.

회전 변압기(20)는 단열 하우징(50) 내에 내장된다. 상기 하우징(50)은 또한 빌딩(54) 내에 위치하는 것이 전형적이다. 축선(V)에 대응하는 도 1의 중심선은 회전 변압기 시스템(20)의 우측 부분만이 도 1에 도시되어 있다는 사실을 나타낸다. 이 구조의 일부만이 도시되어 있으며, 도시된 부분의 대칭적인 형상이 축선(V)의 좌측 부분에 확장되어 있다는 것을 이해하여야 한다.

3상 평면의 슬립 링(40)은 버스 전도체(80)에 의하여 회전자 조립체(22) 상의 각각 해당 권선에 전기적으로 연결된다. 이들 버스 전도체(80)는 회전 가능한 샤프트(28) 내부에 형성된 3개의 상분리 버스 덕트(82) 각각을 통해서 연장된다. 도 3을 참고하면, 이들 버스 덕트(82)는 이들 사이에 마련된 공기 버퍼(146)를 구비한다(예컨대, 이들 버스 덕트(82)는 물리적으로 접촉하지 않고 공기에 의하여 간격을 두고 서로 분리되어 있다). 도시된 예시적인 실시예에서는 버스 전도체(80)가 관형 형상이지만 다른 형상(예컨대 박스형)도 이용될 수 있다. 각 버스 덕트(82)의 입구부(160)의 수 인치 내측에 디스크 절연체(83)(도 4b 참조)가 배치되어 대응하는 버스 전도체(80) 둘레에 끼워맞춰짐으로써 버스 시스템을, 예컨대 공기가 버스 시스템 내로 통과하지 않도록 밀봉한다(도 4b 참조).

도 4a 및 도 4b에 도시되어 있는 바와 같이, 슬립 링(40)의 내측 채널(139)은 슬립 링(40)을 브릿지시키도록 형성된 도전성 판(150)을 구비한다. 상기 도전성 판(150)은 슬립 링(40)으로부터 회전 가능한 샤프트(28)를 향하여 반경방향 내측으로 연장되는 원통형의 도전성 연장부(152)를 구비한다. 각 위상 평면을 위한 버스 전도체(80)의 제1 단부는 가요성 커넥터(154)에 의하여 상기 연장부(152)에 고정되고, 따라서 상기 도전성 판(150) 및 슬립 링(40)에 고정된다. 각 위상 평면을 위한 버스 전도체(80)의 제2 단부는 회전자 조립체(22)상의 각 위상용 회전자 권선에 연결된다.

각 버스 전도체(80)는 가요성 커넥터(154)에 대한 그것들의 부착부로부터 반경방향으로 회전 가능한 샤프트(28)를 향하여 연장되어, 3개의 상분리 버스 덕트(82) 각각의 입구부(160)로 도입한다. 버스 전도체(80)는 입구부(160) 내로 도입되면 해당 버스 덕트(82)의 제1 반경방향 세그먼트에 걸쳐 (회전 가능한 샤프트(28)의 내부에 대하여) 반경방향으로 짧은 거리 연장되며, 그 후 실질적으로 90도 굴곡되어 버스 덕트(82)의 축방향 세그먼트를 통해 연장된다. 도 2를 참고하면 이해할 수 있겠지만, 버스 전도체(80)는 그 후 다시 버스 덕트(82)의 제2 반경방향 세그먼트 내로 굴곡하여, 이 세그먼트로부터 환형부(162)를 통해서 나온다.

도 4a 및 4b로부터 더욱 잘 이해되겠지만, 각 버스 덕트(82)의 입구부(160) 및 환형부(162)는 덮개판(164)를 관통하여 연장한다. 덮개판(164)은 절연 스페이서(167)를 매개로 고정구(166)에 의하여 고정되어 회전 가능한 샤프트(28)의 외주 위로 약간 위에 유지됨으로써 덮개판(164)이 회전 가능한 샤프트(28)로부터 절연되어 있다.

전술한 내용으로부터 이해되겠지만, 각 버스 전도체(80)는 자체의 접지된 금속 엔클로저, 예컨대 버스 덕트(82) 내에 위치한다. 상분리 버스는 어떤 고장이나 전기적인 이상 또는 아크오버(arc-over)가 위상간 이상(phase to phase fault)으로 이어지기 전에 우선 접지되도록 보장한다. 대부분의 시스템이 접지되어 이상 전류가 제한됨에 따라 손상이 최소화된다.

본 발명에 있어서의 개량점은 도 1 및 도 2를 참고로, 특히 버스 덕트 조립체(100)를 참고로 하면 가장 잘 설명된다. 도 1에서, 회전자 조립체(22)는 회전 가능한 샤프트(28)에 대한 구동 모터(30) 연결부의 제1 측부(102)상에 그 회전 가능한 샤프트(28)와 연결되는 회전자(26)를 구비한다. 회전자 조립체는 회전자(26)의 양단부로부터 축방향으로 연장되는 회전자 단부 권선(12, 14)를 구비하는데, 제1 회전자 단부 권선(12)은 상기 구동 모터(30)에 인접하여 축방향으로 배치되고 제2 회전자 단부 권선(14)은 상기 구동 모터(30)로부터 멀리 떨어져 축방향으로 배치된다. 슬립 링 조립체(40)는 회전 가능한 샤프트(28)에 대한 구동 모터(30) 연결부의, 상기 제1 측부(102)와 반대측인 제2 측부(104)에서 회전 가능한 샤프트(28)에 장착된다.

상기 버스 덕트 조립체(100)는 전술한 바와 같이 회전 가능한 샤프트(28) 내에 장착되고, 상기 슬립 링 조립체(40)와 상기 제2 회전자 단부 권선(14) 사이에서 샤프트(28)를 따라 축방향으로 연장되어, 상기 슬립 링 조립체(40)를 상기 구동 모터(30)로부터 멀리 떨어져 위치한 제2 회전자 단부 권선(14)에 전기적으로 연결시킨다. 회전자 단부 권선(14)에 대한 버스 덕트(82)의 연결은 지지부(180)를 통해 이루어진다. 회전자 단부 권선(14)에 대한 이러한 연결로 버스 덕트(82)가 연장되는 거리가 증대된다. 버스 덕트(82)는 이제 상하 샤프트 섹션(128, 228) 모두를 관통하여 연장한다. 동일한 평면상에서 상기 샤프트(28)에 뚫린 3개의 출구 구멍(160)이 회전자 단부 권선(14)에는 인접하고 샤프트(28)에 대한 구동 모터(30) 연결부로부터는 거리를 두고 배치된다. 단 하나의 버스 덕트(82)와 출구 구멍(160)이 도 1에 도시되어 있으며, 도 3에서 가장 잘 볼 수 있는 바와 같이, 실제로는 3개의 출구 구멍(160)이 동일한 평면에 배치되어, 바람직하게는 120°의 각도 간격을 두고 방사상으로 샤프트(28)를 통과한다. 그러므로, 이들 3개의 하부 출구 구멍(160)은 샤프트(28)에 있어서 모터 커플링(35)에 인접한 토크 지탱부에 배치되지는 않는다. 다시 말하면, 입구부(160)(도 2)와 관련된 샤프트(28) 내의 하부 출구 구멍(도 1)은 비교적 응력이 없는 구역이다.

구멍(160)을 통해 버스 덕트(82)를 하부의 제2 회전자 단부 권선(14)에 연결하는 기계적 응력이 없는 개선된 연결로 인하여 버스 덕트(82)의 축방향 길이가 증대된다. 샤프트(28)의 제조 및 현장 수리, 그리고 버스 덕트(82)의 연장된 길이를 보다 양호하게 수용하기 위하여, 샤프트(28)는 상측 샤프트 섹션(128)과 하측 샤프트 섹션(228)의 조립체를 포함한다. 상측 샤프트 섹션(128)은 구동 모터(30)의 토크를 위한 모터 커플링(35)과 함께 하측 샤프트 섹션(228)에 연결된다. 또한, 버스 덕트(82)는 2개의 대응하는 버스 덕트 섹션(110, 120)의 조립체(100)을 포함한다(도 2 참조). 버스 덕트 섹션(110, 120)은 실질적으로 대응하는 샤프트 섹션(128, 228) 내에서 연장된다. 버스 덕트 섹션(110, 120)은 전체적으로 도면 부호 400으로 도시되어 있는 버스 덕트 연결 조립체에 의하여 결합되어 있다. 이 버스 덕트 연결 조립체는 2개의 버스 덕트 섹션을 상호 연결하기 위하여 버스 덕트(82)의 내측 전도체(80) 둘레에서 연장되는 일련의 스프링 압박식 핑거 접점(spring loaded finger contacts) 또는 탭을 포함하는 임의의 적절한 플러그 타입의 상호 연결부를 포함해도 좋다. 버스 덕트 연결 조립체(400)에 대한 보다 자세한 설명을 위하여 본원 출원인의, 본원과 동시에 출원되어 본원 양수인에게 양도된 캐나다 특허 출원 제2,377,853호(Docket GECAN 3234)를 참조해도 좋다.

본 발명의 바람직한 실시예에 대한 전술한 설명을 고려하면, 본 발명의 변형예들이 당업자에게는 극히 명백하다고 하는 것을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 바람직한 실시예의 교시 내용으로 한정되지 말아야 하고 첨부되는 특허 청구 범위로 한정되어야 한다.

Claims (24)

1. 회전 가능한 샤프트와;

   상기 회전 가능한 샤프트에 연결되어 이 샤프트를 구동하는 구동 모터와;

   상기 회전 가능한 샤프트에 대한 구동 모터 연결부의 제1 측부상에서 상기 회전 가능한 샤프트와 연결되는 회전자를 구비하는 회전자 조립체로서, 회전자의 양단부로부터 축방향으로 연장되는 회전자 단부 권선들이, 제1 회전자 단부 권선은 구동 모터에 인접하여 축방향으로 배치되고 제2 회전자 단부 권선은 구동 모터로부터 멀리 떨어져 축방향으로 배치도록 되어 있는 그 회전자 조립체와;

   상기 회전자를 포위하는 고정자 조립체와;

   상기 회전 가능한 샤프트에 장착되는 슬립 링 조립체와;

   상기 회전 가능한 샤프트 내에 장착되는 버스 덕트 조립체를

   를 포함하며, 상기 버스 덕트 조립체는, 외부의 하우징에 의해 포위된 내부의 버스 전도체를 각각 갖고 있는 3개의 상분리 버스를 포함하며, 상기 버스 덕트 조립체는, 회전 가능한 샤프트를 따라 상기 슬립 링 조립체와 상기 구동 모터로부터 멀리 떨어져 위치한 제2 회전자 단부 권선 사이에서 연장되어, 상기 슬립 링 조립체를 상기 구동 모터로부터 멀리 떨어져 위치한 제2 회전자 단부 권선에 전기적으로 연결시키며, 상기 버스 덕트 조립체는 상기 구동 모터로부터 멀리 떨어져 위치한 제2 회전자 단부 권선에 축방향으로 인접하는 상기 회전 가능 사프트의 구멍들을 통해 연장하여 상기 제2 회전자 단부 권선에 연결되는 제1 단부 리드들을 포함하는 것인 회전 변압기.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 단부 리드들은 상기 샤프트 내의 구멍들을 통해서 동일한 평면상에서 반경방향으로 연장되는 것인 회전 변압기.
3. 제1항에 있어서, 상기 슬립 링 조립체는 상기 회전 가능한 샤프트에 대한 구동 모터 연결부에 있어서의 상기 제1 측부와는 반대측의 제2 측부상에서 상기 회전 가능한 샤프트에 장착되고, 상기 버스 덕트 조립체는 상기 샤프트 및 이 샤프트에 대한 구동 모터의 연결부를 관통하여 연장되는 것인 회전 변압기.
4. 제3항에 있어서, 상기 버스 덕트 조립체는 제2 단부 리드들을 더 포함하고, 이들 제2 단부 리드는 상기 슬립 링 조립체와의 연결을 위하여 상기 구동 모터의 제2 측부상에서 상기 회전 가능한 샤프트 내의 구멍들을 관통하여 반경방향으로 연장되는 것인 회전 변압기.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서, 상기 내부의 버스 전도체는 관형인 것인 회전 변압기.
7. 제1항에 있어서, 상기 회전 가능한 샤프트는 축방향으로 연장되는 적어도 제1 샤프트 섹션 및 제2 샤프트 섹션을 포함하고, 이들 섹션은 함께 결합되어 상기 샤프트를 형성하며,

   상기 슬립 링 조립체는 상기 제1 샤프트 섹션에 연결되고,

   상기 회전자는 상기 제2 샤프트 섹션에 연결되며,

   상기 버스 덕트 조립체는 상기 제1 샤프트 섹션 및 상기 제2 샤프트 섹션 내에서 축방향으로 연장되는 제1 버스 덕트 섹션 및 제2 버스 덕트 섹션을 포함하며, 이들 제1 버스 덕트 섹션과 제2 버스 덕트 섹션은 상기 샤프트 섹션 중 하나 내에서 상호 연결되는 것인 회전 변압기.
8. 제7항에 있어서, 상기 제1 버스 덕트 섹션과 제2 버스 덕트 섹션 중 하나는 그것의 대응하는 샤프트 섹션을 지나 다른 샤프트 섹션 내로 연장되며, 이에 따라 버스 덕트 섹션간 상호 연결부는 상기 제1 샤프트 섹션과 제2 샤프트 섹션 중 하나에 배치되는 것인 회전 변압기.
9. 제8항에 있어서, 상기 제1 버스 덕트 섹션과 제2 버스 덕트 섹션은 대응하는 제1 단부 리드 및 제2 단부 리드가 대응하는 제1 샤프트 섹션 또는 제2 샤프트 섹션 내의 대응하는 세트의 출구 구멍을 통해서 각각 장착되는 L자형 섹션인 것인 회전 변압기.
10. 제7항에 있어서, 상기 샤프트 섹션들은 상기 샤프트에 대한 구동 모터 연결부와 조합하여 함께 결합되는 것인 회전 변압기.
11. 제7항에 있어서, 상기 샤프트 섹션들은 상기 버스 덕트 섹션간 상호 연결부에 축방향으로 근접하여 함께 결합되는 것인 회전 변압기.
12. 삭제
13. 제1 전력 와트수 및 제1 전기 주파수로 작동하는 제1 전력망과, 제2 전기 주파수로 작동하는 제2 전력망 사이에 전력을 전달하는 회전 변압기 시스템으로서,

    회전 가능한 샤프트와;

    상기 회전 가능한 샤프트에 연결되어 제1 전력망과 제2전력망 사이의 전력 보상에 비례하여 상기 샤프트를 구동하는 구동 모터와;

    상기 회전 가능한 샤프트에 대한 구동 모터 연결부의 제1 측부상에서 상기 회전 가능한 샤프트와 연결되는 회전자를 구비하는 회전자 조립체로서, 회전자의 양단부로부터 축방향으로 연장되는 회전자 단부 권선들이, 제1 회전자 단부 권선은 구동 모터에 인접하여 축방향으로 배치되고 제2 회전자 단부 권선은 구동 모터로부터 멀리 떨어져 축방향으로 배치되도록 되어 있는 그 회전자 조립체와;

    상기 회전자를 포위하며 상기 제2 전력망에 전기적으로 연결된 고정자 조립체와;

    상기 회전 가능한 샤프트에 장착되고 상기 제1 전력망에 전기적으로 연결되는 슬립 링 조립체와;

    상기 회전 가능한 샤프트 내에 장착되는 버스 덕트 조립체를

    를 포함하며, 상기 버스 덕트 조립체는, 외부의 하우징에 의해 포위된 내부의 버스 전도체를 각각 갖고 있는 3개의 상분리 버스를 포함하며, 상기 버스 덕트 조립체는, 회전 가능한 샤프트를 따라 상기 슬립 링 조립체와 상기 구동 모터로부터 멀리 떨어져 위치한 제2 회전자 단부 권선 사이에서 연장되어, 상기 슬립 링 조립체를 상기 구동 모터로부터 멀리 떨어져 위치한 제2 회전자 단부 권선에 전기적으로 연결시키며, 상기 버스 덕트 조립체는 상기 구동 모터로부터 멀리 떨어져 위치한 제2 회전자 단부 권선에 축방향으로 인접하는 상기 회전 가능 사프트의 구멍들을 통해 연장하여 상기 제2 회전자 단부 권선에 연결되는 제1 단부 리드들을 포함하는 것인 회전 변압기 시스템.
14. 제13항에 있어서, 상기 제1 단부 리드들은 상기 샤프트 내의 구멍들을 관통하여 동일한 평면상에서 반경방향으로 연장되는 것인 회전 변압기 시스템.
15. 제13항에 있어서, 상기 슬립 링 조립체는 상기 샤프트에 대한 구동 모터의 연결부에 있어서의 상기 제1 측부와 반대측의 제2 측부상에서 상기 회전 가능한 샤프트에 장착되며, 상기 버스 덕트 조립체는 상기 샤프트 및 이 샤프트에 대한 상기 구동 모터의 연결부를 관통하여 연장되는 것인 회전 변압기 시스템.
16. 제15항에 있어서, 상기 버스 덕트 조립체는 제2 단부 리드들을 더 포함하며, 이들 제2 단부 리드는 상기 슬립 링 조립체와의 연결을 위하여 상기 구동 모터의 제2 측부상에서 상기 회전 가능한 샤프트의 구멍들을 관통하여 반경방향으로 연장되는 것인 회전 변압기 시스템.
17. 삭제
18. 제13항에 있어서, 상기 내부의 버스 전도체는 관형인 것인 회전 변압기 시스템.
19. 제13항에 있어서, 상기 회전 가능한 샤프트는 축방향으로 연장되는 적어도 제1 샤프트 섹션 및 제2 샤프트 섹션을 포함하고, 이들 섹션은 함께 결합되어 상기 샤프트를 형성하며,

    상기 슬립 링 조립체는 상기 제1 사프트 섹션에 연결되고,

    상기 회전자는 상기 제2 샤프트 섹션에 연결되며,

    상기 버스 덕트 조립체는 상기 제1 샤프트 섹션 및 상기 제2 사프트 내에서 축방향으로 연장되는 제1 버스 덕트 섹션 및 제2 버스 덕트 섹션을 포함하고, 이들 제1 버스 덕트 섹션과 제2 버스 덕트 섹션은 상기 샤프트 섹션들 중 하나 내에서 상호 연결되어 있는 것인 회전 변압기 시스템.
20. 제19항에 있어서, 상기 제1 버스 덕트 섹션과 제2 버스 덕트 섹션 중 하나는 그것의 대응하는 샤프트 섹션을 지나 다른 샤프트 섹션 내로 연장되며, 이에 따라 상기 버스 덕트 섹션간 상호 연결부는 상기 제1 샤프트 섹션과 제2 샤프트 섹션 중 하나 내에 배치되는 것인 회전 변압기 시스템.
21. 제20항에 있어서, 상기 제1 버스 덕트 섹션 및 제2 버스 덕트 섹션은 대응하는 제1 단부 리드 및 제2 단부 리드가 대응하는 제1 샤프트 섹션 또는 제2 샤프트 섹션 내의 대응하는 세트의 출구 구멍을 관통하여 각각 장착되는 L자형 섹션인 것인 회전 변압기 시스템.
22. 제19항에 있어서, 상기 샤프트 섹션들은 상기 샤프트에 대한 구동 모터 연결부와 조합되어 함께 결합되는 것인 회전 변압기 시스템.
23. 제19항에 있어서, 상기 샤프트 섹션들은 상기 버스 덕트 섹션간 상호 연결부에 축방향으로 근접하게 함께 결합되는 것인 회전 변압기 시스템.
24. 삭제

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