KR102032602B1 - 고-전압 피드스루 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 전기 전도성 재료로 구성되는 원통형 권선 지지체(2) 주위에 동심으로 배열되는 절연 바디(4), 절연 층들(6)에 의해 서로 이격되고 상기 권선 지지체와 동심으로 배열되는, 상기 고-전압 피드스루(1)를 용량성 제어하는 전도성 제어 삽입체들(5, 51), 및 권선 지지체에 가장 가까운 제1 제어 삽입체(51)와 상기 권선 지지체(2) 사이의 전기 접속을 확립하기 위한 접속 디바이스(7)를 포함하는 고-전압 피드스루(1)에 관한 것이다. 본 발명은 접속 디바이스가 슬라이딩 전기 콘택을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

고-전압 피드스루{HIGH-VOLTAGE FEEDTHROUGH}

본 발명은 전기 전도성 재료의 원통형 권선 지지체(winding support) 주위에 동심으로 배열된 절연 바디, 절연 층들에 의해 서로 이격되고 권선 지지체에 동심으로 배열되는, 고-전압 피드스루의 용량성 제어(capacitive control)를 위한 전도성 제어 삽입체(conductive control insert)들, 및 권선 지지체에 가장 가까운 제1 제어 삽입체와 권선 지지체 사이의 전기 접속의 형성을 위한 접속 디바이스를 구비한 고-전압 피드스루에 관한 것이다.

이런 타입의 고-전압 피드스루들은 종래 기술로부터 알려졌다. 이들의 일반적 기능은 전류 운반 전도체를 갖는, 고-전압 전위에 위치한 고-전압 라인을 기본적으로 접지 전위에 있는 파티션으로부터 절연하는 것이고, 이 파티션을 통해 고-전압 라인이 통과된다.

그러나 알려진 고-전압 피드스루들 내의 전도체들 또는 권선 지지체들은 일반적으로 완전히 원통형으로 대칭하지 않고 이들의 표면에는 생산에 따른 불균일들이 있다. 이런 이유로, 전도체/권선 지지체의 근처의 필드 분포는 비균일하고, 이로 인해 고-전압 피드스루의 내전압(voltage withstand)의 장애를 초래한다.

이것은 접속 디바이스에 의한, 권선 지지체를 제1 제어 삽입체에 전기 접속하기 위한 전기-기술적 필요성을 초래한다. 이것은 또한 본딩으로 설명된다.

종래 기술로부터 알려진 고-전압 피드스루에서, 접속 디바이스는 플렉시블 금속 스트립으로서 구성된다. 금속 스트립은 권선 지지체에 일 단부가 고정되고, 제1 제어 삽입체에 타 단부가 고정된다. 더욱이, 금속 스트립은 절연 바디의 절연 매체에 영구적으로 둘러싸인다. 절연 매체 또는 절연 바디, 및 고-전압 피드스루의 권선 코어 또는 다른 컴포넌트들의 상이한 열 팽창의 결과로서, 또는 예를 들어 기계적 힘들의 작용에 의한 고-전압 피드스루의 상대적인 움직임의 결과로서, 금속 스트립은 장력 또는 압축력을 받게 된다. 알려진 고-전압 피드스루에서, 이러한 힘들의 작용에 대응하는 본딩의 부하 능력은 금속 스트립의 연성(ductility)에 의해 좌우된다. 이것은 상대적인 움직임이 사용된 금속의 항복점(yield point)까지만 보상될 수 있다는 것을 의미한다. 금속 스트립의 과도-팽창은 궁극적으로 그것의 파괴, 및 본딩의 중단 결과를 초래할 것이다. 그 결과, 전체 고-전압 피드스루는 손상되고, 특정 상황하에서는, 더 이상 사용할 수 없을 수 있다.

본 발명의 목적은 상술한 단점들을 제거하는 것이고, 고-전압 피드스루의 개시 내용은 절연 바디와 권선 지지체 사이의 상대적인 움직임에 대응하는 최적의 신뢰성을 전달하는 본딩에 관한 것이다.

이런 목적은 상술한 타입의 고-전압 피드스루에 의해 본 발명에 따라 달성되고, 여기서 권선 지지체와 제1 제어 삽입체 사이의 접속 디바이스는 슬라이딩 콘택(sliding contact)을 포함한다.

슬라이딩 콘택은, 접속 디바이스의 가요성(flexibility)이 접속 디바이스의 구성 재료의 최대 팽창성에 의해 제한되지 않는다는 점에서, 본딩의 신뢰성을 향상시킨다.

슬라이딩 전기 콘택은 바람직하게, 제1 제어 삽입체에 전기적으로 접속되는 제1 콘택 피스(contact piece), 및 권선 지지체에 전기적으로 접속되는 제2 콘택 피스를 포함한다. 예를 들어, 제1 콘택 피스는 이것이 절연 바디에 대해 상대적으로 움직이지 않도록 절연 바디에 견고하게 접속될 수 있다. 제2 콘택 피스는 이와 반대편의 제1 콘택 피스의 레벨에서 권선 지지체 상에 축 방향으로 배열될 수 있다. 따라서, 제1 콘택 피스는 제2 콘택 피스와 접속된다. 적절하게, 제2 콘택 피스는 절연 바디에 대한 권선 지지체의 상대적인 움직임이 있는 경우, 권선 지지체를 따라 움직이도록 배열된다. 이런 배열에 의해, 권선 지지체와 절연 바디의 상대적인 움직임이 있는 경우에, 제1 콘택 피스와 제2 콘택 피스 사이의 전기 콘택은 슬라이딩 콘택에 의해 유지될 수 있음이 달성될 수 있다. 이런 목적을 위해, 제1 및 제2 콘택 피스들은 전도성 재료로 적절히 구성된다.

본 발명의 실시예의 일 형태에 따르면, 제1 콘택 피스는 금속 링이며, 이것은 권선 지지체와 절연 바디 사이에서 원주 방향으로 배열된다. 권선 지지체를 향한 금속 링의 내부 표면은 바람직하게 슬라이딩 콘택의 콘택 표면을 형성한다. 금속 링은 금속 스트립에 의해 제1 제어 삽입체에 적절히 접속된다. 고-전압 피드스루의 제조 동안, 예를 들어 금속 스트립은 블랭크 권선에 삽입될 수 있으며, 이후 응고 절연 매체(solidifying insulating medium)가 함침되고, 이로써 절연 바디가 형성된다. 이에 따라, 금속 스트립은 제1 제어 삽입체와 금속 링 사이의 전기 접속이 유지되도록 절연 바디에 고정된다. 절연 바디와 권선 지지체의 상대적인 움직임이 있는 동안에, 금속 스트립은 절연 바디에 고정된 상태로 유지된다. 기본적으로, 금속 스트립에는 장력이 인가되지 않는다.

그 전기적 및 기계적 특성들 때문에, 황동은 금속 링을 위한 바람직한 재료이다.

바람직하게, 제1 콘택 피스는 유지 링(retaining ring)에 의해 절연 바디에 고정된다. 유지 링은 절연 바디에 제1 콘택 피스의 향상된 부착을 허용한다. 유지 링은 그것의 바인딩 특성들에 의해 제1 콘택 피스 및 절연 바디의 구성 재료들에 적절히 적응되어야 한다.

유지 링은 바람직하게 수지를 포함한다. 특히, 수지는 유지 링을 절연 바디의 절연 매체에 본딩하는 것을 향상시키고, 이 경우 절연 바디도 수지를 포함한다. 유지 링은, 예를 들어 수지-종이 혼합물을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예의 추가 형태에 따르면, 제2 콘택 피스는 콘택 스프링 배열이며, 이것은 권선 지지체 내의 환형 홈(circumferential groove)에 배열된다. 콘택 스프링 배열을 환형 홈에 배열하는 것은, 콘택 스프링 배열이 기본적으로 권선 지지체와 관련해 병진-불변(translation-invariant)인 것을 보장한다. 콘택 스프링 배열은, 이것이 제1 콘택 피스의 방향으로 힘을 발생하도록 적절히 구성된다. 이것은, 제1 콘택 피스와 제2 콘택 피스 사이에 매우 안정적인 전기 접속이 형성된다는 점에서 유리하다.

콘택 스프링 배열은 바람직하게 나선형 스프링으로 설계된다. 나선형 스프링 권선들의 직경은, 홈에 배열된 나선형 스프링의 권선들이 제1 콘택 피스에 대해 압축되게 하는 치수로 정해진다. 이것은, 예를 들어 권선들의 직경이 홈의 깊이를 조금 초과하는 경우에 달성될 수 있다.

본 발명의 실시예의 일 형태에 따르면, 권선 지지체는 전도체로서 구성된다. 이것은 고-전압 피드스루의 제조를 단순화한다. 그러나, 전도체가 개별 컴포넌트로서 원통형 권선 지지체의 내부를 통해 안내되는 것을 생각할 수도 있으며, 이로 인해 전도체는 이 경우에 권선 지지체에의 본딩을 위해 전도성 접속되고, 그 전도성 접속은 권선 지지체를 통한 임의의 병렬 전류 경로의 형성을 회피하기 위해 축방향으로 한 위치에만 배열된다. 전도체와 권선 지지체 간의 틈새(clearance)는, 예를 들어 절연 재료로 충전될 수 있다. 바람직하게, 절연 바디는 수지-함침된(resin-impregnated) 것이다. 절연 바디의 절연 층들은, 예를 들어 크레이프지(crepe-paper)와 같은 종이 또는 플리스(fleece)를 포함할 수 있고, 이로 인해 고-전압 피드스루의 제조 프로세스 동안, 절연 층들은 전도성 제어 삽입체들과 함께 권선 지지체 상에 감긴다. 감겨진 절연 층들 및 제어 삽입체들을 갖는 절연 바디에는 수지 또는 수지 혼합물이 함침되어, 수지 질량(resin mass)의 경화가 절연 바디의 내부에 중공들을 포함하지 않는 콤팩트 블록을 형성하게 한다.

바람직하게, 고-전압 피드스루에는 고-전압 피드스루의 끼워 맞춤을 위한 장착 플랜지가 제공되며, 이것은 절연 바디의 외부에 고정된다. 장착 플랜지에 의해, 완전한 고-전압 피드스루가 관통 개구의 경계 벽에 끼워질 수 있으며, 이 관통 개구를 통해 고-전압 라인이 안내된다.

본 발명은 도면에 나타낸 예시적 실시예를 참고하여 이하 설명된다.

도면은 본 발명에 따른 고-전압 피드스루의 실시예의 일 형태의 섹션의 개략적 표현을 도시한다.

고-전압 피드스루(1)의 섹션은 도면에서 단면을 나타낸다. 도면에 도시된 고-전압 피드스루(1)의 섹션은 원통형으로 구성되는 권선 지지체(2)를 갖는다. 원통형 권선 지지체(2)의 대칭축은 파선 3으로 표시된다. 도시된 고-전압 피드스루(1)의 예시적인 실시예에서, 권선 지지체(2)는 동시에 전도체가 된다. 절연 바디(4)는 권선 지지체(2) 주위에 동축으로 배열된다.

절연 바디(4)는 고-전압 피드스루의 용량성 제어를 위한 제어 삽입체들(5, 51)을 포함하며, 제어 삽입체들(5, 51)은 권선 지지체(2)에 동축으로 배열된다. 절연 층들(6)은 개별 제어 삽입체들(5, 51) 사이에 배열된다. 절연 층들(6)은 절연 매체를 포함한다. 본 예시적 실시예에서, 절연 매체는 수지 함침 크레프지를 포함한다.

절연 층들 모두 및 제어 삽입체들 모두가 도면에 도식적으로 표현되지는 않음에 유의해야 한다. 고-전압 피드스루(1)의 크기, 제어 삽입체들의 수 및 상호 간격은 고-전압 피드스루의 절연 특성들에 대한 요건에 의해 좌우된다.

권선 지지체(2)를 제1 제어 삽입체(51)에 본딩하기 위해, 고-전압 피드스루(1)는 접속 디바이스(7)을 갖는다. 접속 디바이스(7)은 황동 링으로 구성되는 제1 콘택 피스(71)를 포함한다. 황동 링(71)은 금속 스트림(72)에 의해 제1 제어 삽입체(51)에 전기적으로 접속된다. 황동 링(71)은 권선 지지체(2) 주위에 동축으로 배열된다. 황동 링(71)은 절연 바디(4)의 온도-관련 세로 방향 팽창 또는 기계적-관련 상대적인 움직임이 있는 경우에 견고한 본딩에 의해, 권선 지지체(2)와 절연 바디(4) 사이의 전기 접속을 보장하는 축 방향 길이를 갖는다. 접속 디바이스(7)는 나선형 스프링의 형태로 구성되는 제2 콘택 피스(73)를 또한 포함한다. 나선형 스프링은 권선 지지체(2) 내의 환형 홈(8)에 배열된다. 나선형 스프링(73)의 권선의 직경은, 나선형 스프링이 제1 콘택 피스(71)에 대해 압축되게 하는 치수로 정해진다. 이것은 나선형 스프링(73)의 권선의 직경이 환형 홈(8)의 깊이를 조금 초과한다는 것을 의미한다.

황동 링(71)은 유지 링(9)에 의해 절연 바디에 고정된다. 황동 링(9)은 절연 층들(6)의 절연 매체 및 제1 콘택 피스(71)의 재료를 이용하여 양호하게 접속하는 수지-종이 혼합물로 구성된다.

황동 링(71)은, 절연 바디(4) 상에 황동 링(71)의 유지를 향상시키기 위해, 유지 링(9) 상의 대응하는 스텝(91)과 협력하는 스텝(74)을 갖는다.

권선 지지체(2)에는 원주 방향으로 배열된 2개의 추가 홈(10)이 또한 제공된다. 홈들(10) 중 하나는 홈(8)의 전방에 축 방향으로 배열되고, 다른 하나의 홈(10)은 그 후방에 축 방향으로 배열된다. 실링 링들(11)은 홈들(10) 각각에 배열된다. 실링 링들(11)은 고-전압 피드스루(1)의 제조 프로세스 동안, 홈(8)이, 예를 들어 액체 및 경화성 수지와 같은 절연 재료 없이 유지되는 것을 보장한다. 이런 배열에 의해, 나선형 스프링(73)이 황동 링의 방향으로 힘을 발휘할 수 있도록 홈(8) 내에서 변형 가능한 것이 달성될 수 있다.

황동 링(71) 및 금속 스트립(72)은, 황동 링(71)과 절연 바디(4) 사이의 상대적인 움직임이 가능하지 않도록 절연 바디(4) 상에 또는 그 내에 각각 고정된다. 권선 바디(2)와 절연 바디(4) 사이의 상대적인 움직임의 결과로서, 황동링이 나선형 스프링(73)으로 상대적으로 변위되는 경우, 나선형 스프링(73)의 권선들은 황동 링(71)의 내부 콘택 표면상에서 슬라이딩된다. 이런 배열에 의해, 황동 링(71)과 나선형 스프링(73) 사이에 슬라이딩 콘택이 유지된다. 이에 따라, 권선 지지체(2)와 제1 제어 삽입체(51) 간의 전기 접속은 항상 유지될 수 있다. 금속 스트립(72)이 절연 층(7)의 절연 매체에 의해 견고하게 둘러싸였기 때문에, 절연 바디(4)에 대한 권선 바디의 어떠한 상대적인 움직임도 금속 스트립(72)의 파괴를 초래할 수 없다.

1 고-전압 피드스루
2 권선 지지체
3 라인
4 절연 바디
5, 51 제어 삽입체들
6 절연 층
7 접속 디바이스
71 제1 콘택 피스
72 금속 스트립
73 제2 콘택 피스
74 스텝
8 홈
9 유지 링
91 스텝
10 홈
11 실링 링

Claims (11)

1. 고-전압 피드스루(high-voltage feedthrough)로서,
   전기 전도성 재료로 형성된 원통형 권선 지지체;
   상기 원통형 권선 지지체 주위에 동심으로 배열되는 절연 바디;
   절연 층들;
   상기 고-전압 피드스루의 용량성 제어(capacitive control)를 위한 전도성 제어 삽입체들(conductive control inserts) - 상기 전도성 제어 삽입체들은 상기 절연 층들에 의해 서로 이격되고 상기 원통형 권선 지지체에 동심으로 배열되며, 상기 전도성 제어 삽입체들은 제1 제어 삽입체 및 제2 제어 삽입체를 포함함 - ;
   상기 원통형 권선 지지체에 가장 가까운 상기 제1 제어 삽입체와 상기 원통형 권선 지지체 사이의 전기 접속의 형성을 위한 접속 디바이스 - 상기 접속 디바이스는 슬라이딩 전기 콘택을 갖고, 상기 슬라이딩 전기 콘택은 상기 제1 제어 삽입체에 전기 접속되는 제1 콘택 피스를 갖고, 상기 제1 콘택 피스는 제1 스텝을 가짐 - ; 및
   상기 제1 콘택 피스를 상기 절연 바디에 고정하는 유지 링 - 상기 유지 링은 상기 절연 바디 상에 상기 제1 콘택 피스의 유지를 위해 상기 제1 스텝과 협력하는 유지 링 스텝을 가짐 -
   을 포함하는 고-전압 피드스루.
2. 제1항에 있어서, 상기 슬라이딩 전기 콘택은 상기 원통형 권선 지지체에 전기 접속되고 상기 원통형 권선 지지체와 함께 움직이도록 위치하는 제2 콘택 피스를 포함하는 것을 특징으로 하는 고-전압 피드스루.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1 콘택 피스는 금속 링이고, 상기 금속 링은 상기 원통형 권선 지지체와 상기 절연 바디 사이에서 원주 방향으로 배열되는 고-전압 피드스루.
4. 제3항에 있어서, 상기 금속 링은 황동 링인 고-전압 피드스루.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서, 상기 유지 링은 수지를 포함하는 고-전압 피드스루.
7. 제2항에 있어서,
   상기 원통형 권선 지지체는 그 내에 형성된 환형 홈(circumferential groove)을 갖고,
   상기 제2 콘택 피스는 상기 원통형 권선 지지체 내의 상기 환형 홈에 배열되는 콘택 스프링 배열인 고-전압 피드스루.
8. 제7항에 있어서, 상기 콘택 스프링 배열은 나선형 스프링인 고-전압 피드스루.
9. 제1항 내지 제4항 및 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 원통형 권선 지지체는 전도체로 구성되는 고-전압 피드스루.
10. 제1항 내지 제4항 및 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 절연 바디에는 수지가 함침되는(impregnated) 고-전압 피드스루.
11. 제1항 내지 제4항 및 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고-전압 피드스루를 끼워 맞추기 위한 장착 플랜지를 더 포함하고, 상기 장착 플랜지는 상기 절연 바디의 외부에 고정되는 고-전압 피드스루.

Images