KR101724179B1

KR101724179B1 - 전기 기기용 회전자의 열사이펀 냉각

Info

Publication number: KR101724179B1
Application number: KR1020137010698A
Authority: KR
Inventors: 미햐엘 프랑크; 하쎌트 페터 반
Original assignee: 지멘스 에너지, 인코포레이티드
Priority date: 2010-09-27
Filing date: 2011-09-22
Publication date: 2017-04-18
Also published as: CN103370862A; EP2606563A2; CN103370862B; DE102010041456A1; JP2013538035A; KR20130108374A; WO2012049002A2; US9537374B2; JP5778773B2; EP2606563B1; WO2012049002A3; US20130187491A1

Abstract

본 발명은 회전축(R)을 중심으로 회전 가능한, 초전도 회전자 권선을 가진 회전자 바디(2)와, 회전자 권선의 냉각을 위해 제공된, 한 쌍 이상의 냉각 튜브 루프(3, 4)를 가진 냉각 장치를 포함하는 전기 기기용 회전자에 관한 것으로서, 냉각 튜브 루프들은 회전자 바디(2)에서 실질적으로 방사방향으로 서로 대향하여 배치되며, 냉각 튜브 루프(3, 4) 내 극저온 냉매는 회전축(R)을 중심으로 회전자(1)가 회전할 때 축방향으로 제1 회전자 축단부(201)로부터 이에 대향하는 제2 회전자 축단부(202)로 이송되고, 그리고 그 역방향으로 이송된다. 본 발명에 따른 회전자는, 한 쌍 이상의 냉각 튜브 루프(3, 4)의 한 냉각 튜브 루프(3)를 다른 냉각 튜브 루프(4)에 연결하는 하나 또는 복수의 연결 튜브(6)가 냉각 장치에 제공되는 것을 특징으로 한다.

Description

전기 기기용 회전자의 열사이펀 냉각 {THERMOSYPHON COOLING OF A ROTOR FOR AN ELECTRIC MACHINE}

본 발명은 전기 기기용 회전자 및 대응 전기 기기에 관한 것이다.

전기 기기, 예를 들어 동기 전동기 및 동기 발전기에 초전도 회전자 권선을 구비한 회전자를 이용하는 점은 종래 기술에 공지되어 있다. 바람직하게는 그와 같은 회전자가 발전용 발전기에서 전기를 생산하는데 사용되는데, 이때 회전자의 초전도 권선의 회전을 통해 더 큰 전력 밀도, 더 적은 손실 및 그 밖의 장점들이 달성된다. 그와 같은 회전자들에 있어서 회전자 권선에서 초전도를 일으키기 위해, 이들 회전자에 제공된 냉각 튜브 시스템에서 극저온 냉매, 예를 들어 헬륨, 수소, 네온 또는 질소가 자동으로 순환한다. 냉매의 순환은 회전자의 회전 시 원심력에 의해 야기된다.

종래 기술 DE 103 03 307 A1호에는 초전도 회전자 권선 및 냉각 튜브 루프의 형태인 냉각 시스템을 포함하는 회전자가 기술되어 있으며, 이들 냉각 튜브 루프는 회전자에서 방사방향으로 서로 대향하는 양쪽에 제공되어 있다. 이 경우 냉각 튜브 루프들은 냉매 용기와 연결되어 있다. 회전하는 동안 냉매는 용기로부터 냉각 튜브 루프 안으로 이송되고, 그곳으로부터 다시 역으로 용기 안으로 이송된다.

초전도 권선 및 대응 냉각 시스템을 포함하는 종래 회전자들의 경우, 회전자가 회전하지 않아도 냉매가 항상 측지학적으로 더 낮은 냉각 튜브 안으로 흘러감에 따라, 회전자의 정지 시에는 회전자 권선의 균일한 냉각이 달성될 수 없는 단점이 있는 것으로 입증된다. 회전자가 예를 들어 회전자의 정상 작동 중에 선행하는 비회전 냉각 공정에서 냉각된다면, 기껏해야 냉각 튜브들의 절반에만 냉매가 관류하게 되고, 이는 원하지 않는 열응력을 야기할 수 있다. 따라서 회전자의 정상 동작 이외의 동작에서도 냉매가 전체 냉각 튜브 시스템을 관류하는 것이 보장되어야 한다. 종래의 회전자에서 이는 회전자가 연속적으로 또는 주기적으로 회전하기만 해도 달성될 수 있지만, 이 경우 회전자를 위한 구동 장치의 설치가 요구된다.

본 발명의 과제는, 회전자의 정지 시에도 초전도 회전자 권선이 균일하게 냉각되는 전기 기기용 회전자를 제공하는 것이다.

이러한 과제는 제1항에 따른 회전자 또는 제14항에 따른 전기 기기를 통해 해결된다. 본 발명의 개선예들은 종속항들에 정의되어 있다.

본 발명에 따른 회전자는 회전축을 중심으로 회전 가능한, 특히 고온 초전도체 재료로 형성된 초전도 회전자 권선을 가진 회전자 바디와, 상기 회전자 권선의 냉각을 위해 제공되며, 회전자 바디에서 실질적으로 방사방향으로 서로 대향하여 배치되는 한 쌍 이상의 냉각 튜브 루프를 가진 냉각 장치를 포함한다. 이때, 회전축을 중심으로 한 회전자의 회전 시 극저온 냉매(예를 들어, 네온, 수소, 헬륨 또는 질소)가 냉각 튜브 루프들 내에서 축방향으로 (즉, 회전축의 방향으로) 제1 회전자 축단부로부터 이에 대향하는 제2 회전자 축단부 쪽으로 이송된 후 다시 역으로 이송된다. 여기서 냉각 튜브 루프의 개념은 광범위하게 해석될 수 있으며, 특히 냉각 튜브 루프가 경우에 따라서는 단일 냉각 라인으로 구성될 수도 있고, 복수의 병렬 냉각 라인으로도 구성될 수도 있다.

본 발명에 따른 회전자는, 냉각 장치에 하나 또는 복수의 연결 튜브가 제공되며, 이 연결 튜브가 한 쌍 이상의 냉각 튜브 루프의 일측 냉각 튜브 루프를 타측 냉각 튜브 루프에 연결하는 것을 특징으로 한다. 이러한 방식으로, 한 쌍의 냉각 튜브 루프의 서로 대향하는 냉각 튜브 루프들 간에 직접 냉매 교환이 가능하게 되므로, 회전자의 정지 시에도 냉매는 측지학적으로 더 낮은 냉각 튜브 루프로부터 더 높은 냉각 튜브 루프에 도달할 수 있다. 이 경우, 회전자의 실질적인 작동에 선행 실시되는 냉각 공정 동안 아직 열기가 있는 회전자에 의해 측지학적으로 더 낮은 냉각 튜브 루프 내에 있는 냉매의 증발이 야기됨으로써, 액상 냉매가 버블 펌프의 방식으로 연결 튜브(들)을 통해 측지학적으로 더 높은 냉각 튜브 루프 안으로 이송되며, 그 결과 냉각 튜브 루프들 간에 냉매의 순환이 이루어진다. 그러므로 본 발명에 따르면 회전자의 정지 시에도 회전자 권선의 균일한 냉각이 달성될 수 있다.

제공된 연결 튜브(들)를 제외하고, 본 발명에 따른 회전자는 종래와 같은 구조를 가질 수 있다. 특히 회전자는 종래 기술 DE 103 03 307 A1호에 도시된 회전자에 상응할 수 있다. 이 종래 기술의 전체 공개 내용은 본 출원의 내용에 참조될 것이다.

매우 바람직한 한 실시예에서, 회전자는 단일 쌍의 냉각 튜브 루프를 포함하는 양극 회전자 권선을 갖는다. 회전자에 직류가 공급되는 전기 기기의 작동 동안 N극과 S극을 갖는 자계가 형성된다. 그러나 회전자가 복수의 자극 쌍을 포함하는 회전자 권선을 갖는 것도 경우에 따라 가능하며, 이런 경우 냉각 튜브 루프 쌍들의 수는 극쌍들의 수에 상응한다.

본 발명에 따른 회전자의 또 다른 매우 바람직한 한 실시예에서, 냉매의 순환은 제1 회전자 축단부에 제공된 냉매 용기를 사용하여 이루어진다. 상기 냉매 용기는 냉각 튜브 루프 쌍(들)의 대응 냉각 튜브 루프에 연결되어 있다.

본 발명에 따른 회전자의 매우 바람직한 한 변형 실시예에서, 냉각 튜브 루프들을 서로 연결하는 하나 이상의 연결 튜브는, 방사방향으로 한 쌍 이상의 냉각 튜브 루프의 일측 냉각 튜브 루프로부터 타측 냉각 튜브 루프 쪽으로 연장되는 직관 부재이다. 방사방향 연결 튜브를 사용할 경우의 장점은, 이 튜브가 회전 모드에서 냉각 튜브 루프에 작용하는 원심력을 매우 우수하게 기계적으로 흡수할 수 있음으로써, 경우에 따라서는 추가의 고정 장치가 생략될 수 있다는 데 있다.

직관 부재 대신에 또는 직관 부재에 추가하여 하나 또는 복수의 연결 튜브가 경우에 따라 곡선으로도 형성될 수 있으며, 특히 실질적으로 반원 형상인 튜브 부재로서 형성될 수 있다. 이 경우 상기 튜브 부재의 직경은 바람직하게는 서로 대향하는 2개의 냉각 튜브 루프들 사이의 거리에 상응한다. 냉각 튜브 루프들 간의 효율적인 냉매 배분을 위해, 한 쌍의 냉각 튜브 루프에 대하여 바람직하게는 2개의 곡관 부재, 특히 함께 완전한 원을 형성하는, 실질적으로 반원 형상인 2개의 튜브 부재가 연결 튜브로서 제공된다.

또 다른 매우 바람직한 한 실시예에서, 연결 튜브(들)가 제2 회전자 축단부에 제공된다. 이러한 변형예의 장점은, 연결 튜브들이 회전자 바디의 외부면 옆을 따라 연장될 수 있기 때문에 회전자 바디 안에 통합될 필요가 없으며, 이는 회전자의 제조를 간소화한다는 데 있다.

또 다른 매우 바람직한 한 실시예에서, 냉각 튜브 루프가 하나의 U자 형상부를 포함하고, 경우에 따라서는 복수의 U자 형상부를 포함하며, 회전자의 회전 시 냉매가 U자 형상부의 일측 레그를 따라서 제1 회전자 축단부로부터 제2 회전자 축단부 쪽으로 이송되며, 그곳으로부터 중간 섹션을 거쳐 U자 형상부의 타측 레그에 도달하며, 상기 타측 레그 안에서 냉매는 제1 회전자 축단부 쪽으로 역이송된다. 바람직하게는 이 경우 하나 이상의 연결 튜브가 한 쌍의 서로 대향하는 냉각 튜브 루프의 U자 형상부의 중간 섹션들을 연결한다. 냉매의 반환점을 의미하는 중간 섹션은 제조상의 이유로 바람직하게는 회전자 권선 또는 회전자 바디의 외부에 놓이기 때문에, 냉각 튜브 루프들의 용이한 연결이 제공된다.

또 다른 매우 바람직한 한 실시예에서 하나 이상의 냉각 튜브 루프에 냉매의 가열을 위한 하나 또는 복수의 수단이 제공된다. 본 발명의 이러한 변형예의 장점은, 회전자 권선의 전체 주연부가 초전도에 필요한 온도로 냉각되어도 회전자의 정지 시 냉매의 순환이 달성된다는 점이다. 이것이 가능한 이유는, 냉매의 가열을 위한 수단에 의해 냉매의 증발이 야기됨에 따라, 마찬가지로 위에서 설명한 버블 펌프 효과가 달성되기 때문이다. 냉매의 가열을 위한 수단(들)은 예를 들어 하나의 또는 복수의 연결가능한 가열 소자들로서 구성될 수 있으므로, 필요에 따라 능동적으로 냉매의 증발 및 버블 펌프의 효과가 야기될 수 있다.

회전자 권선 및 냉각 튜브 루프들은 일반적으로 외부에 대하여 열적으로 절연되어 있기 때문에, 냉매의 가열 수단(들)은 경우에 따라 대응 열절연부에 내에 하나 또는 복수의 열누설부도 포함할 수 있다. 이 경우, 열절연부는 바람직하게 냉각 튜브 루프들 및 회전자 권선을 포함하는 소위 저온 유지 장치로 형성된다.

본 발명에 따른 회전자의 또 다른 한 실시예에서, 한 쌍의 냉각 튜브 루프에 대하여 상기 냉각 튜브 루프 쌍의 하나의 냉각 튜브 루프에만 냉매의 가열을 위한 하나 또는 복수의 수단이 제공된다. 그럼으로써 상기 장치는 적은 수의 냉매 가열 수단으로도 동작할 수 있다. 다만 이 경우, 냉매 가열 수단(들)을 포함하는 냉각 튜브 루프가 그와 같은 수단을 가지지 않은 다른 냉각 튜브 루프보다 측지학적으로 더 낮게 놓이는 경우에만 이미 냉각된 회전자의 정지 시에도 냉매의 순환이 이루어진다는 점에 유의한다.

또한, 위에서 설명한 회전자 외에도 본 발명은 전기 에너지의 생산을 위한, 특히 발전용 발전기로서 형성된 전기 기기를 포함하며, 이러한 전기 기기는 본 발명에 따른 회전자 또는 본 발명에 따른 회전자의 바람직한 구현형 중 하나를 포함한다.

하기에서는 첨부 도면들을 참고하여 본 발명의 실시예들을 상술한다.

도 1 및 도 2는 상이한 작동 상태에 있는, 종래 기술에 따른 전기 기기의 회전자에 관한 도이다.
도 3 내지 도 5는 상이한 작동 상태에 있는, 본 발명에 따른 회전자의 실시예들에 관한 도이다.

하기에 설명되는 회전자는 100 내지 1000MW의 출력을 가진 대형 초전도 발전기, 예를 들어 발전용 발전기에서 사용된다. 이 경우 회전자는 직류를 공급받고 초전도 회전자 권선을 포함하며, 상기 초전도 회전자 권선은 전류가 흐를 때 하나 또는 복수의 자극 쌍을 발생시킨다. 이 경우 회전자는 고정자 권선을 가진 (도시되지 않은) 대응 고정자 안에 배치되며, 고정자 권선은 종래의 금속 재료로 형성되고 초전도체로 형성되지 않는다. 하기에서는 2개의 자극을 형성하는 회전자 권선을 가진 양극 회전자를 살펴본다.

도 1에는 종래 기술에 따른 양극 회전자가 개략적으로 도시되어 있다. 이 회전자는 종래 기술 DE 103 03 307 A1호에 기술된 회전자와 유사하게 구성될 수 있다. 회전자(1)는 개략적으로만 도시된 원통형 회전자 바디(2)를 포함하며, 회전자 바디는 작동 동안 도시된 회전축(R)을 중심으로 회전한다. 편의상 도시되지 않은 초전도 회전자 권선은 도 1의 회전자 위치에서 회전자 바디의 제1 축단부(201)에서 시작하여 회전자 바디의 상측을 따라서 회전자 바디의 제2 축단부(202)까지 연장되며, 그곳으로부터 방사방향으로 아래를 향해 그리고 이어서 회전자 바디의 하측을 따라서 회전자 바디의 제2 축단부(202)로부터 역으로 제1 축단부(201)까지 연장된다.

회전자 권선에서 초전도 상태에 도달하기 위해, 회전자 권선은 적절한 방식으로 극저온 냉매, 예를 들어 네온으로 냉각되어야 한다. 이를 위해 사용되는 냉각 회로는 하나의 냉각 용기(5) 및 열사이펀 루프라고도 부르는 2개의 냉각 튜브 루프(3, 4)를 포함한다. 여기서 냉각 튜브 루프들은 회전자 권선의 도체들에 인접하여 배치되어 있다. 냉각 튜브 루프와 회전자 권선은 외부에 대한 열절연을 위해 (도시되지 않은) 저온 유지 장치 안에 배치되며, 이러한 저온 유지 장치는 종래 기술 DE 103 03 307 A1호의 저온 유지 장치와 유사한 구조를 가질 수 있다. 도 1 및 하기의 모든 도면들에서 냉매가 냉각 회로 안에서 액체 상태일 때에는 빗금으로 표시되어 있는 반면, 기체 상태일 때에는 백색 영역으로 표시되어 있다.

도 1의 냉각 튜브 루프(3 및 4)는 U자 형상으로 형성되어 있으며, 회전자의 축방향으로 연장하는 2개의 레그(301과 302 또는 401과 402)를 가지며, 각 냉각 튜브 루프의 양 레그는 중간 튜브(303 또는 403)에 의해 서로 연결되어 있다. 이 경우 레그와 중간 튜브는 도시의 편의를 위해 종이의 평면에 배치되어 있다.

도 1에는 회전자(1)의 회전 작동이 도시되어 있으며, 회전은 화살표(P)로 표시되어 있다. 회전에 의해 야기되는 원심력 때문에 냉매가 용기(5)로부터 양 냉각 튜브 루프(3 또는 4)의 대응 레그 안으로 밀려난다. 그로 인해 용기로부터 레그(301) 안으로 그리고 그곳으로부터 레그(302)를 거쳐 역으로 용기 안으로, 그리고 이와 유사하게 용기(5)로부터 레그(401) 안으로 그리고 그곳으로부터 레그(402)를 거쳐 역으로 용기 안으로 냉매의 순환이 이루어진다. 이러한 순환을 토대로 회전자 권선의 적절한 냉각이 이루어진다. 냉매의 순환은 도 1 및 후속하는 모든 도면들에서 냉각 튜브들 상에 삼각형으로 표시되어 있다.

도 1에 따른 전기 기기의 시동 전에 회전자 및 특히 이의 회전자 권선은, 더 오래 지속되는 냉각 공정에서 냉매에 의해 열사이펀 시스템에서 먼저 초전도체의 임계 온도 아래로 냉각되어야 한다. 이 경우, 일반적으로 회전자가 회전하지 않기 때문에 냉매에 원심력이 작용하지 않는 문제가 발생한다. 그 결과, 냉매는 측지학적으로 더 낮은 지점 쪽으로만 흐를 수 있으므로, 회전자 권선의 절반만이 냉각된다. 그와 같은 시나리오가 도 2에 도시되어 있다. 원심력의 부재 시 하측 냉각 튜브 루프(4)에서만 냉매의 순환이 이루어지는 것을 볼 수 있다. 여기서의 순환은, 냉각 공정에서 냉매가 아직 열기가 있는 회전자로 인해 가열되고 그 결과 증발됨으로써, 튜브들 안에 냉매의 흐름이 야기되어 발생한다. 최근에는, 냉각 공정 동안 회전자를 연속적으로 또는 충분히 짧은 주기로 회전시켜, 양 냉각 튜브 루프가 균일하게 냉각되게 하는 점이 제안되었다. 상기 제안은, 냉각 공정 동안 회전자의 회전을 위한 구동 장치가 필요하고, 이는 큰 비용 및/또는 복잡성과 결부된다는 단점이 있다.

도 3에는 상기 단점들을 극복하는 본 발명에 따른 회전자의 실시예가 도시되어 있다. 여기서 회전자는 도 1 및 도 2와 유사한 구조를 가지므로, 동일한 부재들 또는 서로 대응하는 부재들은 같은 도면 부호를 가지며 재차 설명되지 않는다. 도 1 또는 도 2의 회전자와의 차이점으로, 열사이펀 시스템 내에 추가 냉각 라인이 방사방향 연결 튜브(6)의 형태로 제공되고, 상기 냉각 라인은 회전자 바디(2)의 제2 축단부(202)에서 상측 냉각 튜브 루프(3)를 하측 냉각 튜브 루프(4)에 연결한다. 이때, 연결 튜브는 중간 튜브들(303 및 403)과 함께 T자 부재를 형성한다. 방사방향 연결 튜브 대신, 예를 들어 곡선형 연결 튜브 및 특히 2개의 반원형 연결 튜브와 같은 다른 형상들을 가진 하나 또는 복수의 연결 튜브도 냉각 튜브 루프의 연결에 이용될 수 있다. 도 3에는 회전자가 회전하는 정상 작동이 도시되어 있다. 연결 튜브(6)는 이러한 작동을 방해하지 않는 것을 알 수 있다. 특히 원심력 때문에 다시 양 냉각 튜브 루프(3과 4)에서 냉매의 순환이 실시된다. 이 경우 냉매는 연결 튜브(6) 안에서 액상 및 기상으로 존재한다.

도 4에는 전기 기기의 시동 전 냉각 단계 동안 도 3의 회전자의 비회전 모드가 도시되어 있다. 이 경우 회전자는 정지해 있다. 그럼에도 불구하고 냉매가 용기(5)로부터 냉각 튜브 루프(4)의 하측 레그(401과 402) 안으로 흘러가고, 그곳으로부터 연결 튜브(6)를 통해 상측 냉각 튜브 루프(3)의 레그(301과 302) 안으로 흘러감에 따라 다시 냉매 용기(5) 안에 도달하는 방식으로, 냉매의 순환이 이루어진다. 이러한 순환은, 냉각 튜브(401과 402) 안으로 흘러가는 냉매가 여전히 열기가 있는 회전자 때문에 가열되어 증발됨으로써 달성된다. 이때, 증발하는 액체는 연결 튜브(6) 안에서 이미 증발된 냉매에 함께 휩쓸려가며, 이와 같은 방식으로 문제없이 측지학적으로 더 높은 튜브 영역(301과 302)에도 도달한다. 이러한 거동은 "버블 펌프 효과"의 개념으로도 알려져 있다.

버블 펌프의 이러한 펌프 효과는 냉각 공정 동안 가열된 회전자 때문에 자동으로 이루어진다. 회전자가 완전히 냉각되면, 버블 펌프의 효과가 더 이상 나타나지 않는다. 그렇더라도 이러한 작동 동안 회전자의 정지 상태에서도 냉각 튜브 루프를 통한 냉매의 균일한 흐름을 얻기 위해, 본 발명에 따른 회전자의 한 변형예에서 가열 장치가 사용된다. 이러한 변형예는 도 5에 개략적으로 도시되어 있다.

도 5에 따른 회전자의 구조는 실질적으로 도 3 및 도 4의 회전자의 구조에 상응한다. 그러나 추가로 2개의 연결가능한 전기 가열 소자(7)가 하측 냉각 튜브 루프(4)의 냉각 튜브(401과 402)에 제공된다. 이러한 가열 소자들 중 하나는 회전자 바디의 제1 축단부(201)에 위치하며, 다른 하나는 회전자 바디의 제2 축단부(202)에 위치한다. 회전자가 정지하면 상기 가열 소자들이 작동함으로써 냉각 튜브(401과 402) 안에서 냉매의 증발이 야기되고, 이는 다시 위에서 설명한 버블 펌프 효과를 초래하여, 냉매가 하측 냉각 튜브 루프(4) 및 상측 냉각 튜브 루프(3)에 의해 균일하게 순환한다. 회전자의 회전이 다시 시작되면 회전의 원심력에 의해 냉매의 순환이 이루어지므로, 가열 소자들은 스위치 오프된다.

본 발명에 따른 회전자에 대한 앞서 설명한 실시예들은 일련의 장점들을 갖는다. 회전자의 냉각 튜브 루프들 사이에 연결 라인을 설치함으로써, 열사이펀 시스템이 간단하게 버블 펌프로서 작동하므로, 회전이 없어도 회전자의 양 냉각 튜브 루프를 통해 냉매가 균일하게 흐른다. 이 경우 냉각 단계 동안 회전자의 회전은 더 이상 불필요하다. 그러므로 회전자의 시동이 현저히 간편해진다. 더 나아가서 회전자가 연속적으로 또는 주기적으로 회전하는 냉각에 비해 냉각 속도가 약 2배수만큼 더 큰데, 이는 두 배 더 많은 열사이펀 루프가 활성화되기 때문이다. 서로 대향하는 냉각 튜브 루프를 연결 튜브와 연결함으로써 얻어지는 추가의 장점은, 열사이펀 시스템의 버블 펌프로서의 기능이 가능할 뿐만 아니라, 회전자의 회전 시 발생하는 원심력도 연결 튜브에 의해 상기 영역 내에서 권선 외부에 배치된 회전자 섹션들로 흡수된다는 점이다.

Claims

회전축(R)을 중심으로 회전 가능한, 초전도 회전자 권선을 가진 회전자 바디(2)와, 상기 회전자 권선의 냉각을 위해 제공된, 한 쌍 이상의 냉각 튜브 루프(3, 4)를 가진 냉각 장치를 포함하는 전기 기기용 회전자로서, 상기 냉각 튜브 루프들은 회전자 바디(2)의 내부에서가 아닌 회전자 바디(2) 상에서 방사방향으로 서로 대향하여 배치되며, 냉각 튜브 루프(3, 4) 내 극저온 냉매는 회전축(R)을 중심으로 회전자(1)가 회전할 때 축방향으로 제1 회전자 축단부(201)로부터 이에 대향하는 제2 회전자 축단부(202)로, 그리고 그 역방향으로 이송되는, 전기 기기용 회전자에 있어서,
한 쌍 이상의 냉각 튜브 루프(3, 4)의 한 냉각 튜브 루프(3)를 다른 냉각 튜브 루프(4)에 연결하는 하나 또는 복수의 연결 튜브(6)가 냉각 장치에 제공되는 것을 특징으로 하는, 전기 기기용 회전자.
제1항에 있어서, 회전자(1)가 한 쌍의 냉각 튜브 루프(3, 4)를 가진 양극 회전자 권선을 포함하거나, 회전자가 복수의 극쌍을 가진 회전자 권선 및 그 극쌍 수에 상응하는 수의 냉각 튜브 루프(3, 4) 쌍을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 기기용 회전자.
제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 회전자 축단부(201)에 냉매 용기(5)가 제공되며, 이 냉매 용기는 냉각 튜브 루프들(3, 4)에 연결되는 것을 특징으로 하는, 전기 기기용 회전자.
제1항 또는 제2항에 있어서, 하나 이상의 연결 튜브(6)는 직관 부재이며, 이 직관 부재는 방사방향으로 한 쌍 이상의 냉각 튜브 루프(3, 4)의 한 냉각 튜브 루프(3)로부터 다른 냉각 튜브 루프(4) 쪽으로 연장되는 것을 특징으로 하는, 전기 기기용 회전자.
제1항 또는 제2항에 있어서, 하나 이상의 연결 튜브(6)는 곡관 부재인 것을 특징으로 하는, 전기 기기용 회전자.
제5항에 있어서, 한 쌍의 냉각 튜브 루프(3, 4)에 대하여 2개의 곡관 부재가 연결 튜브(6)로서 제공되는 것을 특징으로 하는, 전기 기기용 회전자.
제1항 또는 제2항에 있어서, 연결 튜브(들)는 제2 회전자 축단부(202)에 제공되는 것을 특징으로 하는, 전기 기기용 회전자.
제1항 또는 제2항에 있어서, 냉각 튜브 루프(3, 4)는 U자 형상부를 포함하며, 냉매는 회전축(R)을 중심으로 회전자(1)가 회전할 때 상기 U자 형상부의 일측 레그(301, 401)를 따라서 제1 회전자 축단부(201)로부터 제2 회전자 축단부(202) 쪽으로 이송되며, 그곳으로부터 중간 섹션(303, 403)을 거쳐 U자 형상부의 타측 레그(302, 402)에 도달하며, 이 다른 레그 안에서 냉매가 제1 회전자 축단부(201)로 역이송되는 것을 특징으로 하는, 전기 기기용 회전자.
제8항에 있어서, 하나 이상의 연결 튜브(6)는 한 쌍의 서로 대향하는 냉각 튜브 루프(3, 4)의 U자 형상부의 중간 섹션(303, 403)을 연결하는 것을 특징으로 하는, 전기 기기용 회전자.
제1항 또는 제2항에 있어서, 하나 이상의 냉각 튜브 루프(3, 4)에 냉매의 가열을 위한 하나 또는 복수의 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는, 전기 기기용 회전자.
제10항에 있어서, 냉매 가열 수단(들)은 하나 또는 복수의 가열 소자(7)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 기기용 회전자.
제10항에 있어서, 냉매 가열 수단(들)은 하나의 열 절연부 내에 하나 또는 복수의 열 누설부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 기기용 회전자.
제10항에 있어서, 한 쌍의 냉각 튜브 루프(3, 4)에 대하여 상기 냉각 튜브 루프 쌍의 하나의 냉각 튜브 루프(3, 4)에만 냉매의 가열을 위한 하나 또는 복수의 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는, 전기 기기용 회전자.
제1항 또는 제2항에 따른 회전자(1)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 기기.
제1항 또는 제2항에 있어서, 하나 이상의 연결 튜브(6)는 반원 형상인 튜브 부재인 것을 특징으로 하는, 전기 기기용 회전자.
제5항에 있어서, 한 쌍의 냉각 튜브 루프(3, 4)에 대하여, 함께 완전한 원을 형성하는, 반원 형상인 2개의 튜브 부재(6)가 연결 튜브(6)로서 제공되는 것을 특징으로 하는, 전기 기기용 회전자.