KR101530140B1 - 전기 기계용 고정자 및 전기 기계 - Google Patents

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페카 로이타
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라펜란난 테크닐리넨 일리오피스토
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Abstract

본 발명의 목적은 조립이 간단하고 효율적인 액체 냉각이 배치될 수 있는 전기 기계의 고정자를 제공하는 것이다. 고정자는 복수의 고정자 티스와 고정자 슬롯을 갖는 고정자 코어(801), 및 복수의 고정자 코일(803)을 갖는 고정자 권선을 포함한다. 각 고정자 코일의 너비는 1 고정자 슬롯 피치이고, 고정자 티스는 고정자 티스 중 하나를 감싸도록 고정자 코일을 푸쉬함으로써 각 고정자 코일이 설치될 수 있도록 하는 형태를 띤다. 고정자 코일은 고정자 슬롯에서 냉각수를 전도하기 위한한 튜브형 냉각 채널(804)을 포함한다. 고정자 권선은 냉각수 관련 측면들을 고려하도록 설계되고, 냉각수 배치에 유리한 고정자 권선 구조에서는 전기 및 자석 특성들도 만족스럽다는 것이 관찰되었다.

Description

전기 기계용 고정자 및 전기 기계{A STATOR OF AN ELECTRICAL MACHINE AND AN ELECTRICAL MACHINE}
본 발명은 일반적으로 전기 기계 회전에 관한 것으로, 더 구체적으로는 전기 기계의 액랭식 고정자(liquid cooled rotator) 및 액랭식 회전 전기 기계에 관한 것이다.
직접 구동 발전기가 설치된 발전소의 경우, 발전소의 동력, 즉 터빈과 발전기 사이에 기어가 없기 때문에 기계적 신뢰성이 높고 기계적 손실이 낮은 장점이 있다. 직접 구동 발전기의 단점은 발전기의 최대 요구 토크 및 냉각에 의해 결정되는 발전기의 기계적 크기 및 이에 따른 중량이 꽤 크다는 점이다. 반경 자속(radial flux) 전기 기계에서, 최대 토크는 에어 갭(air gap) 반경의 제품, 에어 갭 표면적, 에어 갭에서의 자속 밀도 (테슬라), 및 에어 갭 표면에서의 직선 전류 밀도 (암페어/미터)에 비례한다. 따라서, 전기 기계의 기계적 크기를 늘리지 않고도, 직선 전류 밀도를 늘림으로써 최대 토크를 늘릴 수 있는데, 이는 자속 밀도가 철의 포화점 보다 높은 경우에는 실질적으로 높일 수 없기 때문이다. 그러나, 직선 전류 밀도를 늘리게 되면, 직선 전류 밀도를 발생시키는 권선에서 저항 손실이 발생하기 때문에, 상기 권선의 냉각이 더 효과적으로 이루어져야 한다.
전기 기계의 권선 냉각에 있어 가장 효과적인 방법은 액체 냉각 방식으로, 냉각수가 권선의 전도체를 접촉하거나 최소한 근접하게 하는 방식이다. 권선의 액체 냉각 방식은 전통적으로 고정자 코일의 전도체의 속이 비어 있어 냉각수가 전도체 내부에서 흐를 수 있도록 된 대형 터보 발전기와 함께 사용된다. 가령, 특허 공개 번호 UA73661에는 전기 기계의 액체 냉각 고정자가 기재되어 있는데, 이 고정자에는 수소 냉각 및 냉각수를 위한 중공형 바(hollow bar)를 갖는 3상 권선이 제공된 자기 코어(magnetic core)를 포함한다. 상기 자기 코어의 수소 냉각 시스템에서의 수소 압력은 권선의 냉각수 시스템에서의 수압에 대응된다. 액체 냉각 권선에서 일반적으로 불편한 점은 액체 냉각 권선의 제조 및 조립이 에어 냉각식(air cooled) 권선에 비해 더 복잡하고 비용이 많이 든다는 점이다.
요약
본 발명의 일 측면에 따르면, 전기 기계를 위한 새로운 고정자가 제공된다. 본 발명에 따른 고정자는,
복수의 고정자 티스 및 고정자 슬롯을 포함하는 고정자 코어 및
복수의 고정자 코일을 포함하는 고정자 권선을 포함하고,
각 고정자 코일의 너비는 1 고정자 슬롯 피치이고,
상기 고정자 티스는 고정자 티스 중 하나를 감싸도록 고정자 코일을 푸쉬함으로써 각 고정자 코일이 설치될 수 있도록 하는 형태이며,
상기 고정자 코일은 고정자 코일의 전도체의 길이 방향으로 고정자 슬롯 내의 냉각수를 안내(conduct)하기 위한 튜브형 냉각 채널을 포함한다.
상기 고정자 티스가 고정자 티스 중 하나를 감싸도록 고정자 코일을 푸쉬함으로써 각 고정자 코일이 설치될 수 있도록 하는 형태를 가짐에 따라, 액체 냉각 고정자 코일은 고정자 코어에 설치하기 전에 조립될 수 있다. 따라서, 본 발명은 액체 냉각 고정자 권선을 갖는 종래의 전기 기계들에 존재하는 기술적 문제점, 즉 다상(multi-phase) 교류 전류 전기 기계에 있어서의 전형적인 문제인, 고정자 권선에 액체 냉각을 장착하는 것의 복잡성을 해결한다. 본 발명과 관련하여, 액체 냉각에 관한 측면들을 고려해서 고정자 권선을 설계하도록 관점이 전환되었고, 액체 냉각 배치에 유리한 상기 고정자 구조를 가령, 저속 풍력 터빈 발전기에 사용할 경우에도 만족스러운 전기 및 자석 특성이 나타난다는 것이 확인되었다.
본 발명의 유리한 실시 예에 있어서, 튜브형 냉각 채널은 고정자 코일의 전도체와는 다른 물질로 이루어진 냉각 튜브들로 형성되고 고정자 코일의 전도체에 부착된다. 이 경우, 냉각 튜브 물질은 냉각수의 부식 및 침식 작용에 대한 작용과 관련한 측면들을 바탕으로 선택될 수 있고 전도체 물질은 전기 특성과 관련한 측면들을 바탕으로 선택될 수 있다. 따라서, 상기 측면들에 있어 절충의 필요성은 감소된다. 가령, 냉각 튜브는 스테인레스 스틸로 제조하고 전도체는 구리로 제조할 수 있다. 또한, 고정자 코일이 별도의 냉각 튜브와 전도체를 포함하는 경우에는, 냉각수용 튜브형 채널들을 구성하는 중공형 전도체가 있는 경우보다, 고정자 권선을 액체 순환 시스템에 연결하는 것이 더 간단하다.
본 발명의 두 번째 측면에 있어서, 새로운 전기 기계가 제공된다. 본 발명에 따른 전기 기계는 로터와 고정자를 포함하고, 상기 고정자는,
복수의 고정자 티스 및 고정자 슬롯을 포함하는 고정자 코어, 및
복수의 고정자 코일을 포함하는 고정자 권선을 포함하고,
각 고정자 코일의 너비는 1 고정자 슬롯 피치이고,
상기 고정자 티스는 고정자 티스 중 하나를 감싸도록 고정자 코일을 푸쉬함으로써 각 고정자 코일이 설치될 수 있도록 하는 형태이며,
상기 고정자 코일은 고정자 코일의 전도체의 길이 방향으로 고정자 슬롯내의 냉각수를 안내하기 위한 튜브형 냉각 채널을 포함한다.
전기 기계는 가령 직접 구동 풍력 터빈 발전기일 수 있고, 그 로터는 여기 자속(excitation magnetic flux)을 생성하기 위한 영구 자석들을 포함할 수 있다.
전기 기계는 내측 로터 반경 자속 기계(inner rotor radial flux machiine), 외측 로터 반경 자속 기계(outer rotor radial flux machine), 또는 축 자속 기계(axial flux machiine) 일 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들을 아래 비독립 청구항들에서 기재한다.
본 발명의 구성 및 방법과 관련한 다양한 실시 예들 및 그 추가 목적 및 이점들은 첨부 도면들을 참조로 이하 구체적인 실시 예들에 대한 기재로부터 가장 잘 이해될 것이다.
본 명세서에서 "포함하는"이라는 용어는 개방된 한정을 의미하는 것으로서, 기재되지 않은 특성들의 존재를 배제하지도 요구하지도 않는다. 달리 명시되어있지 않는 한, 비독립 청구항들에 기재된 특성들은 상호 자유롭게 결합 가능하다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 실시 예 및 그 이점들을 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고정자를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 고정자를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고정자를 도시한 도면이다.
도 4a 및 4b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 고정자의 고정자 코일을 도시한 도면이다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 고정자의 고정자 코일을 도시한 도면이다.
도 6a 및 6b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 고정자의 고정자 코일을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고정자의 고정자 코일을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고정자의 일부를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 기계를 도시한 도면이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고정자(100)를 도시한 도면이다. 상기 고정자는 복수의 고정자 티스(teeth)(102) 및 인접 고정자 티스 사이에 고정자 슬롯을 갖는 고정자 코어(core)(101)를 포함한다. 고정자 코어는 바람직하게는 서로 전기적으로 절연된 강철 시트로 이루어지며 도 1의 평면에 수직 방향으로 배치된다. 고정자는 복수의 고정자 코일(103)을 갖는 고정자 권선(winding)을 포함한다. 각각의 고정자 코일의 너비는 1 고정자 슬롯 피치(slot pitch)이며, 고정자 티스는 고정자 티스 중 하나를 감싸도록 고정자 코일을 푸쉬함으로써 각 고정자 코일이 설치될 수 있도록 하는 형태를 갖는다. 전기적으로 직렬 연결된 고정자 코일의 턴(turn)은 서로 전기적으로 절연처리가 되어 있으며, 요구되는 절연 강도는 사용되는 전압 수준에 따라 달라지게 된다. 고정자 코일은 고정자 코일의 전도체의 길이 방향으로 고정자 슬롯 내의 냉각수를 안내하기 위한 튜브형 냉각 채널을 포함한다. 고정자 티스가 고정자 티스 중 하나를 감싸도록 고정자 코일을 푸쉬함으로써 각 고정자 코일이 설치될 수 있도록 하는 형태를 띄며, 고정자 코일의 단부-권선이 서로 상호 교차하지 않기 때문에, 액체 냉각 고정자 코일(103)은 고정자 코어(101)에 설치하기 전에 조립될 수 있다.
도 1에 도시된 일 실시 예에 따른 고정자에서는, 튜브형 냉각 채널들이 고정자 코일의 전도체에 부착된 냉각 튜브(104)에 의해 형성된다. 도 1에는 고정자 코일의 전도체의 단자(106)들이 도시되어 있다. 고정자 코일(103)의 전도체는 튜브형 냉각 채널을 형성하도록 튜브형으로 이루어질 수도 있다. 그러나, 고정자 코일의 전도체에 부착된 냉각 튜브(104)에 의해 튜브형 냉각 채널들이 형성된 구조는 몇 가지 이점이 있다. 첫째, 냉각 튜브(104)가 고정자 코일의 전도체와는 다른 물질로 이루어질 수 있다. 따라서, 냉각 튜브(104)의 물질은 냉각수의 부식 및 침식 작용에 대한 저항과 관계된 측면을 바탕으로 선택될 수 있으며, 전도체의 물질은 전기적 특성과 관련된 측면을 바탕으로 선택될 수 있다. 따라서, 상기 측면들에 있어 절충의 필요성은 감소된다. 가령, 냉각 튜브(104)는 스테인레스 스틸로 제조하고 전도체는 구리로 제조할 수 있다. 또한, 고정자 코일이 별도의 냉각 튜브와 전도체를 포함하는 경우에는, 냉각수를 위한 튜브형 채널들을 구성하는 중공형 전도체가 있는 경우보다, 고정자 권선을 액체 순환 시스템에 연결하는 것이 더 간단하다.
도 1에 도시된 고정자에는 8개의 고정자 티스 및 이에 따른 8개의 고정자 슬롯을 갖는다. 상기와 같은 고정자 티스 및 고정자 슬롯의 갯수는 예일 뿐이며 다양한 실시 예에 따라 고정자는 다양한 갯수의 고정자 티스와 슬롯을 가질 수 있다. 가령, 고정자 코일이 대칭적인 3상 시스템을 구성하도록 연결된 경우, 고정자 티스와 슬롯의 갯수는 3×N 인 것이 바람직하며, 이때 N은 정수이다. 고정자 코일(103)은 바람직한 전압 수준을 달성하기 위해, 바람직한 방식으로 병렬 및/또는 직렬로 각각의 단자(105)를 통해 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 고정자에서, 고정자 코어(101)는 접선(tangential) 방향으로 서로 접합하는 복수의 고정자 세그먼트(121, 122, 123, 124, 125, 126, 127, 및 128)로 이루어진다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 고정자에서, 고정자 권선은 외부 스트레스로부터 고정자 권선을 보호하기 위해 수지(resin) 층으로 코팅된다. 상기 수지는 가령 에폭시 수지가 될 수 있다.
도 1에 도시된 고정자는 내측 로터 반경 자속 전기 기계용 고정자이다. 도 2에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 외측 로터 반경 자속 전기 기계용 고정자(200)를 도시하고 있다. 상기 고정자(200)는,
-복수의 고정자 티스(202) 및 고정자 슬롯을 포함하는 고정자 코어(201), 및
-복수의 고정자 코일(203)을 포함하는 고정자 권선,
을 포함하고,
-각 고정자 코일의 너비는 1 고정자 슬롯 피치이고,
-고정자 티스는 고정자 티스 중 하나를 감싸도록 고정자 코일을 푸쉬함으로써 각 고정자 코일이 설치될 수 있도록 하는 형태를 띠며,
-고정자 코일은 고정자 코일의 전도체의 길이 방향으로 고정자 슬롯내의 냉각수를 안내하기 위한 튜브형 냉각 채널(204)을 포함한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 축 플럭스 전기 기계용 고정자(300)를 도시한 도면이다. 상기 고정자(300)는,
-복수의 고정자 티스(302) 및 고정자 슬롯을 포함하는 고정자 코어(301), 및
-복수의 고정자 코일(303)을 포함하는 고정자 권선,
을 포함하고,
-각 고정자 코일의 너비는 1 고정자 슬롯 피치이고,
-고정자 티스는 고정자 티스 중 하나를 감싸도록 고정자 코일을 푸쉬함으로써 각 고정자 코일이 설치될 수 있도록 하는 형태를 띠며,
-고정자 코일은 고정자 코일의 전도체의 길이 방향으로 고정자 슬롯내의 냉각수를 안내하기 위한 튜브형 냉각 채널(304)을 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 고정자에서, 각 고정자 코일의 전도체는 전도체 물질로 이루어진 2개의 전기적으로 병렬 연결된 바(bar)를 포함하고 각 고정자 코일의 튜브형 냉각 채널은 상기 바들 사이에 배치된 냉각 튜브에 의해 형성된다. 전도체 물질은 가령 구리일 수 있고, 냉각 튜브는 가령 스테인레스 스틸로 이루어질 수 있다. 도 4a 및 4b에서는 본 발명의 상기 실시 예에 따른 고정자의 고정자 코일(403)을 도시하고 있다. 도 4b는 도 4a의 A-A선을 따라 절단했을 때의 절단면을 도시한 도면이다. 도 4b는 410 영역의 확대도를 포함한다. 고정자 코일(403)은 바(407, 408)들 및 전도체 물질로 이루어진 전도체(405)를 포함한다. 상기 바(407, 408)들은 고정자 코일의 전기 단자(406)에 연결된다. 고정자 코일은 바(407, 408)들 사이에 배치된 냉각 튜브(404)를 포함한다. 고정자 코일(403)은 냉각 튜브(404)의 단부에 형성된 전기 절연 연결 요소(409)들을 더 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 고정자에서, 각 고정자 코일의 전도체는 전도체 물질의 슬리브(sleeve)를 포함하고, 각 고정자 코일의 튜브형 냉각 채널은 전도체 물질의 슬리브 안에 배치된 냉각 튜브에 의해 형성된다. 전도체 물질은 가령 구리일 수 있고, 냉각 튜브는 가령 스테인레스 스틸로 이루어질 수 있다. 도 5a 및 5b는 본 발명의 상기 실시 예에 따른 고정자의 고정 코일(503)을 도시한 도면이다. 도 5b에서는 도 5a의 A-A선을 따라 잘랐을 때의 절단면을 도시하고 있다. 도 5b는 510 영역의 확대도를 포함한다. 고정자 코일(503)은 전도체 물질의 슬리브(507)인 전도체(505)를 포함한다. 전도체 물질의 슬리브는 고정자 코일의 전기 단자(506)들에 연결된다. 고정자 코일은 슬리브(507)가 감싸는 냉각 튜브(508)를 포함한다. 고정자 코일(503)은 냉각 튜브(504)의 단부에 형성된 전기 절연 연결 요소(509)들을 더 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 고정자에서, 각 고정자 코일의 전도체는 전도체 물질로 이루어진, 전기적으로 병렬로 연결된 전선 번들(bundle)을 포함하고, 각 고정자 코일의 튜브형 냉각 채널은 번들 내에 배치된 냉각 튜브에 의해 형성된다. 전도체 물질은 가령 구리일 수 있고, 냉각 튜브는 가령 스테인레스 스틸로 이루어질 수 있다. 각 고정 코일은 전도체 물질로 이루어진 인접 전선들 사이에 형성된 전도체 물질을 더 포함한다. 상기 전선은 가령 개별적으로 절연된 후, 서로 트위스트 또는 짜여진 수많은 얇은 전선 가닥들로 이루어진 리츠(Litz) 전선들일 수 있다. 절연은 가령, 진공 침투 방식(vacuum impregnation method)을 통해 이루어질 수 있다. 전도체가 고체로 이루어진 고정자보다 본 발명의 일 실시 예에 따른 고정자가 고 주파수 전류에 더 적합하다. 도 6a 및 6b는 본 발명의 상기 실시 예에 따른 고정자의 고정자 코일(603)을 도시한 도면이다. 도 6b는 도 6a의 A-A선을 따라 절단했을 때 절단면을 도시하고 있다. 도 6b는 610 영역의 확대도(611)를 포함한다. 고정자 코일(603)은 전도체 물질로 이루어진 전기적으로 병렬로 연결된 전선 번들(607)인 전도체(605)를 포함한다. 상기 번들(607)은 고정자 코일의 전기 단자(606)들에 연결된다. 고정자 코일은 번들(607)의 전선들이 감싸는 냉각 튜브(608)를 포함한다. 고정자 코일(603)은 냉각 튜브(604)의 단부에 형성된 전기 절연 연결 요소(609)들을 더 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 고정자에서, 각 고정자 코일은 냉각수를 위한 평행 경로들로 구성된 2개의 냉각 튜브들을 포함하고, 상기 2개의 냉각 튜브들에 부착된 전도체들은 전기적으로 직렬 연결된다. 따라서, 효과적인 냉각은 고정자 코일에서 몇 개의 턴(turn)이 있는 존재하는 상황에서 배열될 수 있다. 도 7은 본 발명의 상기 실시 예에 따른 고정자의 고정자 코일(703)을 도시한 도면이다. 상기 고정자 코일(703)은 냉각수를 위한 평행 경로들로 구성된 2개의 냉각 튜브(704, 704')를 포함하고, 상기 2개의 냉각 튜브들에 부착된 전도체들은 단부 단자(706)들 사이에서 전기적으로 직렬로 연결된다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고정자의 일부를 도시한 도면이다. 상기 고정자는 복수의 고정자 티스와 고정자 슬롯을 갖는 고정자 코어(801), 및 복수의 고정자 코일(803)을 갖는 고정자 권선을 포함한다. 각 고정자 코일의 너비는 1 고정자 슬롯 피치이고, 고정자 티스는 고정자 티스 중 하나를 감싸도록 고정자 코일을 푸쉬함으로써 각 고정자 코일이 설치될 수 있도록 하는 형태를 갖는다. 고정자 코일은 고정자 코일의 전도체의 길이 방향으로 고정자 슬롯 내의 냉각수를 안내하기 위한 튜브형 냉각 채널을 포함한다. 도 8에 도시된 예에서, 고정자 코일은 튜브형 냉각 채널을 형성하는 냉각 튜브(804)들을 포함한다. 냉각 튜브들은 전기 절연 연결 요소들(809)과 연결되어 냉각수 순환 시스템의 매니폴드(manifold)(830)에 연결된다. 고정자 코일(803)은 고정자 슬롯의 개구부(opening)에 장착된 가령, 슬롯 웨지(wedge)들을 사용해 고정자 슬롯에 끼워질 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 기계를 도시한 도면이다. 상기 전기 기계는 로터(960)와 고정자(900)를 포함한다. 상기 고정자는 복수의 고정자 티스와 고정자 슬롯을 갖는 고정자 코어, 및 복수의 고정자 코일을 갖는 고정자 권선을 포함하며,여기서,
-각 고정자 코일의 너비는 1 고정자 슬롯 피치이고,
-고정자 티스는 고정자 티스 중 하나를 감싸도록 고정자 코일을 푸쉬함으로써 각 고정자 코일이 설치될 수 있도록 하는 형태를 띠며,
-고정자 코일은 고정자 코일의 전도체의 길이 방향으로 고정자 슬롯 내의 냉각수를 안내하기 위한 튜브형 냉각 채널을 포함한다.
상기 기재된 고정자(900)의 기술적 특징들은 도 9에 도시되어 있지 않으나, 고정자는 가령, 도 8에 도시된 바와 같을 수 있다. 고정자는 외부 전기 시스템에 연결하기 위한 3상 전기 단자(906)와 외부 냉각수 순환 시스템에 연결되기 위한 파이프라인(904)을 더 포함한다.
로터(960)는 여기 자속(excitation magnetic flux) 발생을 위한 영구 자석(941, 942, 943, 944, 945, 946, 947, 948, 949, 950)들을 포함한다. 영구 자석(941-950)들에 도시된 화살표들은 영구 자석들의 자화(magnetization)의 방향을 나타낸다. 로터는 또한, 영구 자석들 대신 또는 추가적으로, 여기 자속 발생을 위한 여기 권선을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 기계에서, 로터의 영구 자석들과 발생된 자극(magnetic pole)의 갯수는 고정자 티스의 갯수와 고정자 권선의 상의 갯수의 나눈 값보다 크다, 즉 Q/m/p<1이고, 여기서 Q는 고정자 티스의 갯수이고, m은 고정자 권선의 상들의 갯수이고, p는 로터의 자극의 갯수이다.
도 9에 도시된 전기 기계에서, 상들의 갯수는 m=3이고 로터의 영구 자석(941-950)들과 생성된 자극의 갯수는 p=10이다. 만약에, 고정자 티스의 갯수가 Q=12이면, Q/m/p=0.4, 즉, 전기 기계는 단편적인 슬롯 기계이다.
도 9에 도시된 전기 기계는 가령, 직접 구동 풍력 터빈 발전기일 수 있다. 고정자 권선에 효과적인 냉각이 있기 때문에, 전기 기계의 최대 효율은 풍력 발전소에서 대부분의 전형적인 운영 지점보다 높은 전력을 나타내는 명목 운영 지점 대신 가장 전형적인 운영 직접에 대응하도록 최적화될 수 있다. 효과적인 냉각 덕분에, 명목 지점에서 더 큰 손실이 허용될 수 있으며, 이에 따라 전기 기계의 크기 및 중량이 작아질 수 있다. 냉각수는 가령, 탈이온화된 물 또는 충분히 낮은 전도성을 갖는 물일 수 있다.
상기 기재된 구체적 사례들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니다. 따라서, 본 발명은 상기 기재된 실시 예들로만 한정되지 않는다.

Claims (16)

  1. 전기 기계용 고정자(100, 200, 300)로서,
    복수의 고정자 티스(102, 202, 302) 및 고정자 슬롯을 포함하는 고정자 코어(101, 201, 301), 및
    복수의 고정자 코일(103, 203, 303)을 포함하는 고정자 권선을 포함하고,
    각 고정자 코일의 너비는 1 고정자 슬롯 피치이고, 상기 고정자 티스는 고정자 티스 중 하나를 감싸도록 고정자 코일을 푸쉬함으로써 각 고정자 코일이 설치될 수 있도록 하는 형태이며,
    상기 고정자 코일은, 고정자 코일의 전도체와는 다른 물질로 이루어지고 상기 고정자 코일의 전도체에 부착된 냉각 튜브(104, 204, 304)를 포함하고,
    상기 냉각 튜브는, 상기 고정자 코일 각각의 전도체 사이에서 상기 고정자 코일의 전도체 길이 방향으로 고정자 슬롯 내의 냉각수를 안내하기 위한 튜브형 냉각 채널을 형성하는 것을 특징으로 하는 전기 기계용 고정자.
  2. 제1항에 있어서,
    각 전도체(405)는 전도체 물질로 이루어진, 2개의 전기적으로 병렬 연결된 바(407, 408)들을 포함하고, 냉각 튜브(404)들 중 하나는 상기 바들 사이에 배치된 것을 특징으로 하는 전기 기계용 고정자.
  3. 제1항에 있어서,
    각 전도체(505)는 냉각 튜브(504)들 중 하나를 감싸도록 배치된, 전도체 물질로 이루어진 슬리브(507)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 기계용 고정자.
  4. 제1항에 있어서,
    각 전도체(605)는 전도체 물질로 이루어진, 전기적으로 병렬 연결된 전선 번들(607)을 포함하고, 상기 번들은 냉각 튜브(604)들 중 하나를 감싸도록 배치되며, 상기 고정자 코일은 전도체 물질의 전선들 사이에 형성된 전도체 물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 기계용 고정자.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    각 고정자 코일은 냉각수용 평행 경로로 구성된 2개의 냉각 튜브(704, 704')를 포함하고, 상기 2개의 냉각 튜브에 부착된 전도체는 전기적으로 직렬 연결된 것을 특징으로 하는 전기 기계용 고정자.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각 튜브는 스테인레스 스틸로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기 기계용 고정자.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정자 코일은 냉각 튜브(404, 504, 604, 804)의 단부에 형성된 전기 절연 연결 요소(409, 509, 609, 809)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 기계용 고정자.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정자 코일의 전도체는 구리로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기 기계용 고정자.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정자 코어는 복수의 고정자 세그먼트(121-128)들로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기 기계용 고정자.
  10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정자 권선은 외부 스트레스에 대해 고정자 권선을 보호하기 위해 수지층으로 코팅된 것을 특징으로 하는 전기 기계용 고정자.
  11. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정자는 내측 로터 반경 자속 기계의 고정자(100), 외측 로터 반경 자속 기계의 고정자(200), 축 자속 기계의 고정자(300) 중 하나인 것을 특징으로 하는 전기 기계용 고정자.
  12. 로터(960) 및 고정자(900)를 포함하고,
    상기 고정자는 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 고정자인 것을 특징으로 하는 전기 기계.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 로터는 여기 자속을 생성하기 위한 영구 자석(941-950)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 기계.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 영구 자석들과 생성된 자극들의 갯수(p)는 고정자 티스의 갯수(Q) 및 고정자 권선의 상의 갯수(m)의 나눈 값보다 크고, Q/m/p<1인 것을 특징으로 하는 전기 기계.
  15. 삭제
  16. 삭제
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