KR102174871B1 - 반응기 및 각 제조 방법 - Google Patents

Abstract

전력 어플리케이션을 위한 적어도 하나의 와인딩 섹션 (40, 40a) 을 갖는 반응기 (100) 의 제조 방법이 제공된다. 본 방법은, 탱크 (200) 를 제공하는 단계; 원통형 지지 몰드 (90) 주위에 적어도 하나의 전도성 층 (60, 62, 60a, 62a) 을 감고, 적어도 하나의 전도성 층 (60, 62, 60a, 62a) 을 섬유질 재료 (70, 72) 에 적어도 부분적으로 매립하여, 와인딩 섹션 (40, 40a) 을 형성하는 단계; 와인딩 섹션 (40, 40a) 을 탱크 (200) 내에 위치시키고, 탱크 (200) 에 진공을 적용하는 단계; 탱크 (200) 에 압력을 가하면서, 탱크 내 와인딩 섹션 (40, 40a) 을 수지로 함침시키는 단계를 포함한다.

Description

반응기 및 각 제조 방법

본 명세서에 기술된 주제는 일반적으로 중간 및 고 전압 전력 적용을 위한 반응기, 그리고 더 구체적으로는 진공 압력 함침 (vacuum pressure impregnation) 을 사용하여 제조된 와인딩 섹션들을 갖는 반응기에 관한 것이다.

반응기는 변압기로서 다양한 전기 적용에 사용되는 자기 (magnetic) 구성요소이다. Air-Core Reactors (ACR) 또는 인덕터는 임피던스 대 전류의 선형 응답을 제공한다. 이는 필터링, 션트, 댐핑 등과 같은 많은 적용에, 그리고 유틸리티 변전소, 분배 뱅크, 풍력 발전 지역, 전해채취 및 전기화학 프로세스의 정류기 부하, 대형 드라이브, 사이클로컨버터, 제강 전기 아크로, 광산 또는 제련소 또는 시멘트 공장, 및 일반적 산업 적용과 같은 다른 타입의 설비에 필수적이다.

유틸리티의 반응기 적용의 주요 목표는, 전송 및 서브전송 그리드의 전력 흐름을 최적화하고, 장비 또는 전력 시스템의 안정성에 결정적일 수 있는 상황을 피하는 것이다. 전류 제한은 또한 배전 그리드에서 문제가 될 수 있으며, 풍력 터빈, 태양광 발전 시스템, 소형 수력 발전소, 바이오매스 등과 같은 추가적인 분배 발전 시스템의 설비로 인해 관련성이 높아질 수 있다. 다른 타입의 적용은, 전형적으로 전력 소비가 높으며 고조파 또는 높은 무효 전력을 생성하는 프로세스를 사용하는 특정 산업 적용을 다룬다. 이러한 설비는 또한 다소 약한 그리드에 위치될 수도 있다. 설비는 산업 자체 또는 유틸리티에 의해 소유되고 운영될 수 있다. 그러한 하나의 반응기가 WO 2008/013600 A1 에 기술되어 있다.

거의 모든 산업에서, 이러한 반응기의 제조업체는 잘 알려진 '습식 와인딩 기술' 을 사용하여 반응기의 와인딩 섹션을 생산한다. 이는 프리프레그 재료 (prepreg-material) 로 알려진 에폭시 수지로 예비 함침되어 있는, 매트와 같은 유리 필라멘트 재료의 사용을 포함한다. 이 재료는 와인딩 섹션에 적용되고, 이어서 포함된 경화성 수지가 캡슐화된 와인딩 섹션을 생성하도록 경화된다. 그러한 프로세스의 일례가 US 2009/078450 A1 에 기술되어 있다.

전술한 종래 기술은 개선의 여지가 있다. 따라서, 본 발명이 필요하다.

이러한 목적은 독립 청구항에서 주장되는 바와 같이 본 발명에 의해 달성된다. 종속 청구항 및 청구항 조합은 다양한 실시형태를 포함한다. 제 1 양태에 따르면, 전력 어플리케이션을 위한 적어도 하나의 와인딩 섹션을 갖는 반응기의 제조 방법이 제공된다. 본 방법은, 탱크를 제공하는 단계; 원통형 지지 몰드 주위에 적어도 하나의 전도성 층을 감고, 적어도 하나의 전도성 층을 섬유질 재료에 적어도 부분적으로 매립하여, 와인딩 섹션을 형성하는 단계; 와인딩 섹션을 탱크 내에 위치시키고, 탱크에 진공을 적용하는 단계; 탱크에 압력을 가하면서, 탱크 내 와인딩 섹션을 수지로 함침시키는 단계를 포함한다. 이는 특히 와인딩 섹션을 경화성 수지에 침지하는 단계를 포함한다. 더욱이 특히, 상기 방법은 탱크로부터 와인딩 섹션을 제거하고 수지를 경화되도록, 특히 오븐에서 경화되도록 놓아두는 단계를 포함할 수 있다.

제 2 양태에 따르면, 제 1 양태에 따른 방법에 의해 제조된 반응기가 제공된다.

제 3 양태에 따르면, 전기 전력 반응기의 적어도 하나의 와인딩 섹션의 제조에서의 진공 함침 프로세스의 사용이 제공된다.

본 발명의 추가의 양태, 이점 및 특징은 종속 청구항, 청구항 조합, 상세한 설명 및 첨부 도면으로부터 명백하다.

본 발명의 최고의 모드를 포함하는, 당업자에 대한 완전하며 충분한 개시가, 첨부 도면의 참조를 포함하여 이하의 상세한 설명에서 더 구체적으로 제시된다.
도 1 은 도해 목적으로 섹션이 제거된, 실시형태에 따른 방법으로 생산된 동력 반응기 (power reactor) 를 도시한다.
도 2 는 실시형태에 따른 생산 동안 동력 반응기의 와인딩 섹션을 통한 단면도를 개략적으로 도시한다.
도 3 은 실시형태에 따른 생산 동안 동력 반응기의 와인딩 배열체를 통한 단면도를 개략적으로 도시한다.
도 4 는 실시형태에 따른 생산 동안 와인딩 배열체가 어떻게 탱크 내에 위치되는지를 보여준다.
도 5 는 실시형태에 따른, 도 4 의 탱크 내 와인딩 배열체에 적용되는 진공을 보여준다.
도 6 은 진공 압력 함침을 위해 탱크에 압력이 가해지면서, 경화성 수지로 부분적으로 충전된 탱크를 보여준다.

일 양태에 따르면, 방법이 적어도 하나의 와인딩 섹션의 적어도 하나의 축선방향 단부 주위에 섬유질 재료를 포함하는 코일 엔드 랩핑 (coil end wrapping) 을 제공하는 단계를 포함한다.

일 양태에 따르면, 서로에 대해 상이한 내부 및 외부 직경들을 갖는 적어도 2 개의 와인딩 섹션들이 제공되며, 직경들은 와인딩 섹션들 사이에 냉각 채널/냉각 덕트가 형성되도록 구성된다.

일 양태에 따르면, 적어도 2 개의 와인딩 섹션들은 와인딩 섹션들의 축선방향 단부들의 각각에서 병렬로 전기적으로 연결된다. 전기적으로 연결하는 단계는, 와인딩 섹션들의 제 1 축선방향 단부에 제 1 단자를 제공하는 것과, 와인딩 섹션들의 제 2 축선방향 단부에 제 2 단자를 제공하는 것을 포함할 수 있다.

일 양태에 따르면, 제 1 단자와 제 2 단자의 적어도 하나가 와인딩 섹션들을 향해 중심부로부터 반경방향으로 연장되는 복수의 세장형 요소들을 포함한다. 요소들은 반응기의 둘레 방향에서 바람직하게는 각도상 균등하게 분포된다.

일 양태에 따르면, 제 1 단자와 제 2 단자 및 이들의 와인딩 섹션들에의 연결은 반응기에 기계적 안정성을 제공하도록 구성된다.

일 양태에 따르면, 반응기의 최내측 와인딩 부분이 실질적으로 원통형의 공기 볼륨을 에워싼다.

일 양태에 따르면, 적어도 제 1 와인딩 섹션과 제 2 와인딩 섹션 사이의 적어도 하나의 냉각 채널에 거리 요소들이 제공된다.

양태들에 따르면, 코일의 감긴 층들 및/또는 와인딩 턴 (turns) 의 수 및/또는 전도체들의 단면들 및/또는 조성이 와인딩 섹션들 사이에 달라질 수 있고; 그리고/또는 각각의 층은 와인딩 축선을 따라 축선방향으로 배열된 복수의 턴을 포함하고; 그리고/또는 각각의 턴은 축선방향 및 반경방향으로 배열된 하나 이상의 전도체들을 포함한다.

일 양태에 따르면, 적어도 하나의 와인딩 섹션이 개별 와인딩 섹션에서 연이은 와인딩 층들 사이에 절연 재료를 포함한다.

일 양태에 따르면, 적어도 하나의 와인딩 섹션이 그의 외부 표면에, 함침 이전에 적용되는 절연 테이프를 포함한다.

일 양태에 따르면, 세장형 절연체가 반응기의 적어도 하나의 축선방향 단부에 장착된다.

일 양태에 따르면, 섬유질 재료가 펠트 매트 또는 직조 섬유질 재료를 포함하며, 이는 비제한적인 예로 유리 또는 폴리에스테르-유리를 포함한다.

양태들에 따르면, 이전 양태들 중 임의의 양태에 따라 제조된 반응기가 제공된다.

일 양태에 따르면, 전기 전력 반응기의 적어도 하나의 와인딩 섹션의 제조에서의 진공 압력 함침 프로세스의 사용이 제공된다. 프로세스는 상이한 내부 및 외부 직경들을 갖는 2 개의 와인딩 섹션을 위해 사용될 수 있어서, 와인딩 섹션들은 동심으로 스택 가능하다 (stackable).

양태들에 따르면, 전력 어플리케이션을 위한 반응기의 와인딩 섹션의 제조 방법이 제공된다. 와인딩 섹션을 제조하기 위해, 전도체를 포함하는 복수의 구성요소들이 배치되는 한편, 재료들의 적어도 일부는 함침 프로세스 및/또는 코팅 프로세스를 거친다. 와인딩 섹션의 캡슐화는 비바람에 잘 견디도록, 매우 적은 유지보수 요건을 갖도록, 그리고 UV 저항성에 대한 요건을 충족시키도록 구성된다. 또한, 캡슐화는 특정 오염 등급에 따라 물, 얼음, 전도성 또는 유전성 먼지 등에 의한 화학적 및 물리적 분해에 대한 저항성을 갖도록 구성된다.

일반적인 양태는, 함침성 재료들로 전도체를 랩핑함으로써 와인딩 섹션(들)의 전도체(들)를 완전히 밀봉, 각각 캡슐화하고, 후속하여 랩핑된 전도체를 경화성 수지로 함침하는 것이다. 이를 위해, 진공 함침 프로세스, 더 전형적으로 진공 압력 함침 (VPI) 프로세스가 적용된다. 함침 후, 환경으로부터 와인딩 섹션을 더 보호하고 절연시키기 위해 테이프가 적용될 수도 있다. 그리고 나서, 강화된 UV 보호 및 추적 부식 저항성을 위해, UV 저항성 페인트를 갖는 최종 코팅이 적용될 수도 있다.

본 발명의 상세한 설명

이제, 다양한 실시형태들을 상세히 참조할 것이고, 그 중 하나 이상의 예가 각 도면에 도시된다. 각각의 예는 설명으로써 제공되며, 제한으로서 의도되지 않는다. 예를 들어, 일 실시형태의 부분으로서 도시되거나 설명되는 특징은 다른 실시형태에 사용되거나 또는 다른 실시형태들과 함께 사용되어 또 다른 실시형태를 산출할 수 있다. 본 개시가 그러한 변경 및 변형을 포함하는 것이 의도된다.

본 발명의 다양한 실시형태들의 특정 특징이 일부 도면에 도시되고 다른 도면에는 도시되지 않을 수도 있지만, 이는 단지 편의를 위한 것이다. 본 발명의 원리에 따라, 도면의 임의의 특징은 임의의 다른 도면의 임의의 특징과 조합하여 참조 및/또는 청구될 수도 있다.

도면들의 이하의 설명에서, 동일한 도면 부호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 일반적으로, 개별 실시형태들에 대한 차이점만을 설명한다.

본원에서 사용되는 용어 "섬유질 재료" 는 섬유를 포함하는 유전체 재료를 포함하는 것으로 의도된다. 특히, 섬유질 재료는 펠트 매트 또는 직조 섬유질 재료를 포함한다. 재료에 대한 전형적이지만 비제한적인 예는 유리/실리카 펠트 매트, 직조 유리, 또는 폴리에스테르-유리 테이프이다.

도 1 에, 전력 적용을 위한 반응기 (100) 가 도시되어 있으며, 이는 본 명세서에 설명된 실시형태들에 따른 방법으로 제조되었다. 이는, 전형적으로 상이한 내부 및 외부 직경들을 가지며 동심으로 배열된 적어도 2 개의 와인딩 섹션들 (40) 을 전형적으로 포함하는 와인딩 배열체 (35) 를 포함한다. 와인딩 섹션들 (40) 사이에, 냉각 채널들 또는 덕트들 (91) 이 반드시는 아니지만 전형적으로 제공된다. 동심 와인딩 섹션들 (40) 사이의 규정된 거리는 와인딩 섹션들 (40) 사이의 각각의 냉각 채널 (91) 에 방사상으로 분포된 복수의 플레이스 홀더들 (15) 에 의해 유지된다 (도 1 에서, 플레이스 홀더들 (15) 은 단지 도해 목적으로 방사상으로 균등하게 분포되지 않음에 유의한다). 전형적으로 반응기 (100) 및 와인딩 섹션들 (40) 의 하단부인 제 1 축선방향 단부 (50) 에 그리고 전형적으로 각각의 와인딩 섹션 (40) 의 상단부인 제 2 축선방향 단부 (51) 에, 적어도 2 개의 와인딩 섹션들 (40) 을 병렬로 전기적으로 연결하기 위해 전기 단자들이 제공된다. 도시된 바와 같이, 이 와인딩 섹션들 (40) 을 연결하는 단자들 (10, 11) 은 도시된 비제한적 예에서 기본적으로 십자자 형상을 갖는다. 제 1 단자 (10) 및 제 2 단자 (11) 는 또한 와인딩 배열체 (35) 에 기계적 안정성을 제공하는 역할을 한다. 반응기 (100) 가 와인딩 배열체 (35) 의 내부에 제공된 안정화 솔리드 코어 (즉, 철 코어) 를 갖지 않고 전형적으로 공기 코어를 갖기 때문에, 이는 일반적으로 반응기 (100) 의 기계적 안정성을 유지하기 위해 필요하다. 복수의 하부 절연체 (25), 예를 들어 1 내지 4 개의 하부 절연체가 제 2 단자 (11) 에 장착되고, 전형적으로 각각 받침대 (30) 에서 끝난다. 제 1 연결부 (19) 에서, 와인딩 섹션들 (40) (도 1 의 비제한적인 예에서 3 개) 은 제 2 단자 (11) 에 병렬로 연결되고, 제 2 연결부 (18) 에서, 와인딩 섹션들은 제 1 단자 (10) 에 병렬로 연결된다.

도 2 에, 실시형태들에 따른 도 1 의 반응기 (100) 의 와인딩 섹션 (40) 을 통한 단면도가 도시되어 있다. 와인딩 섹션 (40) 은 도 1 의 와인딩 배열체 (35) 의 일부를 형성한다. 와인딩 배열체는 하나의 와인딩 섹션 (40), 또는 전형적으로 하나 이상의 와인딩 섹션 (40) 을 포함할 수 있다. 도 2 의 와인딩 섹션 (40) 은 실시형태들에 따른 방법으로 제조된다. 실시형태들에서, 더 큰 반경을 갖는 추가의 와인딩 섹션 (40a) (도 2 에 도시되지 않음, 도 3 참조) 이 추가될 수 있으며, 이는 전형적으로 반경방향 냉각 덕트 (20) 에 의해 최내측 와인딩 섹션 (40) 으로부터 분리된다. 도시된 바와 같은 와인딩 섹션 (40) 의 제조를 위해, 먼저 원통형 지지 몰드 (90) 가 제공된다. 이 지지 몰드 (90) 는 전형적으로 반응기 (100) 의 하나 이상의 와인딩 섹션(들) (40) 의 생산을 위한 기초로서 역할하거나 또는 다르게는 캐리어로서 표현된다. 이로써, 존재하는 경우, 하나 이상의 와인딩 섹션들 (40) 은 반응기 (100) 의 와인딩 배열체 (35) 를 함께 형성한다 (도 1 참조). 도 2 의 와인딩 섹션 (40) 을 제조하기 위해, 적어도 하나의 전도체 (58) 가 지지 몰드 (90) 주위의 제 1 전도체 층 (60) 으로 감겨서, 지지 몰드 (90) 의 축선방향 길이의 적어도 일부 주위에 축선방향으로 배열된다. 제 1 전도체 층 (60) 을 캡슐화하기 위해, 섬유질 재료가 제 1 전도체 층 (60) 을 둘러싸도록 제공되며, 이는 아래에서 더 설명된다. 섬유질 재료는 아래에서 더 설명되는 바와 같이 나중에 수지로 함침된다. 캡슐화는 예를 들어 제 1 전도체 층 (60) 을 전기적으로 절연하고 이를 습기, 비 또는 먼지와 같은 주변 환경의 바람직하지 않은 영향으로부터 보호하려는 목적에 기여한다. 도 2 에, 실시형태들에 따라, 섬유질 재료의 요소들과 전도체의 배열체의 비제한적인 예가 도시되어 있다. 유리 섬유와 같은 섬유질 재료를 전형적으로 포함하는 펠트 매트를 포함하는 제 1 유전체 층 (70) 이 제 1 전도체 층 (60) 과 지지 몰드 (90) 사이에 제공된다. 이와 같은 와인딩 섹션 (40) 을 제조하기 위해, 지지 몰드 (90) 주위에 전도체 (58) 가 감기 전에, 지지 몰드 (90) 주위에 펠트 매트 (70) 가 제공된다. 또한, 지지 몰드 (90) 의 와인딩 섹션의 축선방향 양 단부 (50, 51) 에 코일 엔드 랩핑 (coil end wrapping; 95a, 95b) 이 각각 제공된다. 코일 엔드 랩핑 (95a, 95b) 이 제 1 전도체 층 (70) 보다 지지 몰드 (90) 에 더 가깝도록 부분적으로 제공되므로, 코일 엔드 랩핑 (95a, 95b) 의 재료는 지지 몰드 (90) 자체를 제공한 직후에 와인딩 섹션 (40) 의 제조 프로세스의 제 1 단계로서 지지 몰드 (90) 에 제공된다. 제 1 유전층 (70) 및 지지 몰드 (90) 의 축선방향 양 단부 (50, 51) 에서 쌍방의 코일 엔드 랩핑 (95a, 95b) 이 지지 몰드 (90) 에 제공된 후, 제 1 전도체 층 (60) 이 지지 몰드 (90) 주위에 감긴다. 선택적으로, 도시된 바와 같이, 완성된 제 1 전도체 층 (60) 상에 층간 절연체 (80) 를 적용한 후, 제 2 전도체 층 (62) 이 추가될 수 있다. 제 1 전도체 층 (60) 의 축선방향 단부들에는 단부 충전물 (85) 이 제공될 수도 있다. 단부 충전물 (85) 은 예를 들어 펠트 매트를 포함할 수도 있다. 전형적으로, 제 1 전도체 층 (60) 및 층간 절연체 (80) 를 적용한 후, 제 1 유전체 층 (70) 및 코일 엔드 랩핑 (95a, 95b) 은 축선방향 단부들 (50, 51) 에서 또한 제 2 전도체 층 (62) 주위에 랩핑된다. 그 다음, 와인딩 섹션 (40) 의 최외측 절연체 (72) 로서 이 랩핑된 화합물의 외부에 추가 펠트 매트가 추가된다. 예를 들어 종래의 유리 테이프일 수 있는 테이프 (30) 가 최외측 절연체 (72) 주위에 최종적으로 랩핑된다. 이 단계까지, 다양한 구성요소들은 전형적으로 수지로 함침되지 않는다. 와인딩 섹션 (40) 을 캡슐화하기 위해, 도 2 에 도시된 방금 생성된 화합물은 실시형태들에 따라 후속하여 진공 압력 함침 (VPI) 프로세스를 거칠 것이다. 그러나, 전형적으로, 도 1 에 도시된 바와 같은, 실시형태들에 따른 반응기 (100) 의 와인딩 배열체 (35) 는 도 2 와 관련하여 설명된 것과 같은 적어도 2 개의 와인딩 섹션들 (40) 을 포함하고, 이들은 상이한 내부 및 외부 직경들을 가지며 동축 방식으로 제공된다.

도 3 에는, 실시형태들에 따라 2 개 이상의 와인딩 섹션들 (40, 40a) 을 갖는 와인딩 배열체 (35) 를 획득하기 위해 도 2 의 와인딩 섹션 (40) 이 어떻게 더 수정될 수 있는지가 도시되어 있다. 도 2 의 와인딩 섹션 (40) 의 최외측 층인 테이프 (30) 에는, 원통형 와인딩 섹션 (40) 주위에 반경방향으로 연장되는 냉각 덕트 (91) 가 제공된다. 냉각 덕트 (91) 를 달성하기 위해, 다수의 플레이스 홀더들 (15) (도시되지 않음, 도 1 참조) 이 도 2 의 와인딩 섹션 (40) 주위에 배치된다. 이들은 각각 전형적으로 와인딩 섹션의 제 1 축선방향 단부 (50) 로부터 제 2 축선방향 단부 (51) 까지 축선방향으로 돌출한다.

또한, 도 3 에는, 도 2 에 도시된 바와 같이 2 개의 와인딩 섹션들 (40, 40a) 을 갖는 와인딩 배열체 (35) 가 도시되어 있다. 도 2 와 관련하여 설명된 와인딩 섹션 (40) 의 제조와 달리, 먼저, 냉각 덕트 (91) 를 위한 플레이스 홀더들 (15) 주위에 테이프 (31) 가 제공된다. 전도체 층들 (60a, 62a), 코일 엔드 랩핑 (95c, 95d) 및 층간 절연체 (층간 절연체 (80) 와 유사함) 의 제공은 도 2 와 관련하여 보여진 절차와 대체로 유사하다. 게다가, 도 3 의 상부 와인딩 섹션 (40a) 의 경우와 같이, 최외측 와인딩 섹션 (40a) 에 대해, 추가 유전체 층이 추가된다. 즉, 섬유질 재료의 추가 매트, 예를 들어 유리 섬유의 펠트 매트가 도 3 의 예에서 외부 절연체 (101) 로서 제공된다. 도 2 의 예와 유사하게, 예를 들어 종래의 유리 테이프일 수 있는 테이프 (30a) 가 외부 절연체 (101) 주위에 최종적으로 랩핑된다.

도 3 에 도시된 와인딩 배열체가 다양한 유전체 요소들 및 전도체 층들을 포함하지만, 여전히 수지로 함침되지 않는다는 점에 유의한다. 도 3 의 와인딩 배열체에 안정성을 제공하기 위해 층들 (60, 62) 의 전도체들이 기계적 장력을 가지면서 감겨지기 때문에, 도 3 의 와인딩 배열체 (35) 의 충분한 기계적 안정성이 달성된다. 도 2 및 도 3 과 관련하여 설명된 바와 같이 제공된 전도체 층들 및 유전체 재료들로 와인딩 배열체가 제조된 후, 와인딩 배열체는 진공 압력 함침 (VPI) 을 거친다. VPI 의 경우, 와인딩 배열체 (35) 는 이동가능 캡 (201) 을 갖는 밀봉식 (hermetically) 실링가능 탱크 (200) 내에 배치된다 (도 4 참조). 도 4 내지 도 6 에서, 와인딩 배열체는 도해 목적을 위해 간소화되어 있고, 도 5 및 도 6 에 표시된 압력 값은 단지 예시적이고 비제한적이다. 예를 들어, 단자들 (10, 11) 은 전형적으로 탱크 (200) 에 삽입되기 전에 와인딩 배열체 (35) 에 장착되지만, 도해 목적을 위해 도 4 내지 도 6 에는 도시되어 있지 않다. 도 5 에서, 통합 펌프 시스템을 통해, VPI 장치의 탱크 (200) 내의 압력이 먼저 진공으로 감소되는 것이 개략적으로 도시되어 있다. 실제로, 압력은 0.1 mbar 미만에서 10 mbar 까지, 예를 들어 0.01 mbar 내지 10 mbar, 또는 0.05 mbar 내지 5 mbar 의 범위 내일 수 있다. 이 단계 동안, 와인딩 섹션/와인딩 장치의 펠트 매트 내부 그리고 전도체들의 와인딩들 사이 등의 가스는 전형적으로 진공의 적용에 의해 거의 완전히 제거된다. 일반적으로, 압력이 낮을수록, 잔류 가스의 제거 속도가 더 좋으며, 이는 후속 압력 함침의 품질의 향상을 초래한다고 이해된다.

그리고 나서, 도 6 에 추가로 개략적으로 도시된 바와 같이, 와인딩 배열체는 경화성 수지 (220) 에 완전히 침지된다. 수지 (220) 는 전형적으로 에폭시 수지이거나, 또한 폴리에스테르 수지 또는 유사한 것일 수도 있다. 수지 충전 탱크 (200) 에 가해지는 압력은 예를 들어 2 bar 내지 8 bar, 더 전형적으로는 2.5 bar 내지 7 bar, 더 바람직하게는 3 bar 내지 6 bar 의 범위 내, 예컨대 3 bar, 4 bar, 5 bar, 또는 6 bar 일 수 있다. 이전 단계에서와 같이, 거의 모든 가스 잔류물이 와인딩 배열체의 재료 화합물로부터 제거되고, 압력은 수지 (220) 가 화합물 재료의 매우 작은 공간에도 침투하게 한다. 기술된 바와 같이 화합물을 VPI 방법으로 처리한 후, 함침된 와인딩 배열체 (35) 는 탱크 (200) 로부터 제거되고 수지는 경화되도록 남겨진다. 수지가 완전히 경화되면, 도 1 과 관련하여 설명된 바와 같이 와인딩 배열체 (35) 는 완전히 제조된다.

와인딩 배열체 (35) 가 도 4 내지 도 6 과 관련하여 설명된 바와 같이 제조된 후, 도 1 과 관련하여 설명된 바와 같이 요소들이 장착된다. 따라서, 와인딩 섹션들 (40) 을 연결하는 단자들 (10, 11) 은 와인딩 배열체 (40) 의 축선방향 양 단부 (50, 51) 에 장착된다. 복수의 하부 절연체 (25), 예를 들어 1 내지 4 는, 제 2 단자 (11) 에 장착되고, 전형적으로 받침대 (30) 에 각각 장착될 수 있다.

실시형태들에 따라 제조된 전력 응용을 위한 반응기는 프리프레그 또는 습식 와인딩과 같은 종래 기술에 비해 더 높은 레벨의 함침을 제공한다. 결과적으로, 야외 적용에서, 수분/물 흡수가 감소된다. 와인딩 배열체의 화합물 구조는 VPI 방법에 최적화되어 있으며, 이는 더 양호한 캡슐화를 달성하며, 이는 실시형태들에 따른 반응기의 야외 적용의 경우에 유리하다.

본 발명에 따라 제조된 최종 반응기는 독립형 장치이다. 와인딩 섹션들 (40, 40a) 내부에 에폭시 튜브 또는 에폭시-유리-복합 튜브를 포함할 수도 있지만, 포함할 필요는 없다. 이는 공기 코어를 구비하고, 따라서 철 코어가 없다.

시스템 및 반응기의 제조 방법의 모범적인 실시형태들이 위에서 상세히 설명되어 있다. 시스템 및 방법은 여기서 기술된 특정 실시형태로 제한되지 않으며, 오히려 시스템의 구성요소 및/또는 방법의 단계는 여기서 기술된 다른 컴포넌트 및/또는 단계와 독립적으로 그리고 별도로 활용될 수도 있고, 단지 여기서 기술된 바와 같은 반응기만으로 실시하는 것으로 제한되지 않는다. 오히려, 모범적인 실시형태들은 많은 다른 적용과 관련하여 구현되고 활용될 수 있다.

이러한 기재된 설명은 예들을 사용하여, 최선의 모드를 포함하는 본 발명을 개시하며, 또한 당업자로 하여금 임의의 디바이스 또는 시스템을 제조 및 이용하는 것 및 임의의 포함된 방법을 수행하는 것을 포함하여, 본 발명을 실시할 수 있게 한다. 다양한 특정 실시형태들이 앞서 개시되었지만, 당업자는 청구범위의 사상 및 범위가 동일하게 효과적인 수정을 허용한다는 것을 인식할 것이다. 특히, 전술한 실시형태들의 상호 비배타적인 특징들은 서로 결합될 수도 있다. 본 발명의 특허가능한 범위는 청구항들에 의해 정의되며, 당업자들에게 떠오르는 다른 예들을 포함할 수도 있다. 그러한 다른 예들은, 청구항들의 문언과 상이하지 않은 구조적 요소들을 갖는다면 또는 청구항들의 문언과 비실질적인 차이를 갖는 균등한 구조적 요소들을 포함한다면, 청구항들의 범위 내에 있는 것으로 의도된다.

Claims (18)

1. 전력 어플리케이션 (power applications) 을 위한 적어도 2 개의 와인딩 섹션들 (40, 40a) 을 갖는 반응기 (100) 의 제조 방법으로서,
   - 탱크 (200) 를 제공하는 단계;
   - 원통형 지지 몰드 (90) 주위에 적어도 하나의 전도성 층 (60, 62, 60a, 62a) 을 감고, 상기 적어도 하나의 전도성 층 (60, 62, 60a, 62a) 을 섬유질 재료 (70, 72) 에 적어도 부분적으로 매립하여, 적어도 2 개의 와인딩 섹션들 (40, 40a) 을 제조하고 코일을 형성하는 단계로서, 상기 적어도 2 개의 와인딩 섹션들 (40, 40a) 은 상기 원통형 지지 몰드 (90) 상에 동심으로 제공되며 서로에 대해 상이한 내부 및 외부 직경들을 갖는, 상기 코일을 형성하는 단계;
   - 상기 와인딩 섹션들 (40, 40a) 을 상기 탱크 (200) 내에 위치시키는 단계;
   - 상기 탱크 (200) 에 진공을 적용하는 단계;
   - 상기 와인딩 섹션들 (40, 40a) 을 경화성 수지 (220) 에 침지하는 단계;
   - 상기 탱크 (200) 에 2 bar 내지 8 bar 의 압력을 적용하면서, 상기 탱크 내 상기 와인딩 섹션들 (40, 40a) 을 상기 경화성 수지로 함침시키는 단계;
   - 상기 탱크 (200) 로부터 상기 와인딩 섹션들을 제거하는 단계; 및
   - 상기 경화성 수지를 경화되도록 놓아두는 단계
   를 포함하는, 반응기의 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 와인딩 섹션 (40, 40a) 의 적어도 하나의 축선방향 단부 (50, 51) 주위에 섬유질 재료를 포함하는 코일 엔드 랩핑 (95a,　95b, 95c, 95d) 을 제공하는 단계
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 반응기의 제조 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 와인딩 섹션들 (40, 40a) 의 직경들은 상기 와인딩 섹션들 (40, 40a) 사이에 냉각 덕트 (91) 가 형성되도록 구성되고; 상기 와인딩 섹션들 (40, 40a) 의 축선방향 단부들 (50, 51) 의 각각에서 병렬로 상기 적어도 2 개의 와인딩 섹션들 (40, 40a) 을 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 하는, 반응기의 제조 방법.
4. 제 3 항에 있어서,
   전기적으로 연결하는 것은, 상기 와인딩 섹션들 (40, 40a) 의 제 1 축선방향 단부 (50, 51) 에 제 1 단자 (10) 를 제공하는 것과, 상기 와인딩 섹션들 (40, 40a) 의 제 2 축선방향 단부 (50, 51) 에 제 2 단자 (11) 를 제공하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는, 반응기의 제조 방법.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제 1 단자 (10) 와 상기 제 2 단자 (11) 의 적어도 하나는 상기 와인딩 섹션들 (40, 40a) 을 향해 중심부로부터 반경방향으로 연장되는 복수의 세장형 요소들을 포함하고, 상기 세장형 요소들은 상기 반응기 (100) 의 둘레 방향에서 각도상 균등하게 분포되는 것을 특징으로 하는, 반응기의 제조 방법.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제 1 단자 (10) 와 제 2 단자 (11), 및 상기 제 1 단자 (10) 및 제 2 단자 (11) 의 상기 와인딩 섹션들 (40, 40a) 에의 연결은 상기 반응기 (100) 에 기계적 안정성을 제공하도록 구성되고; 상기 반응기 (100) 의 와인딩 섹션 (40, 40a) 에 기계적 안정성을 제공하기 위해 단자들 (10, 11) 적어도 하나가 십자가의 형상을 갖거나, 또는 쌍방의 단자들 (10, 11) 이 각각 십자가의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는, 반응기의 제조 방법.
7. 제 3 항에 있어서,
   제 1 와인딩 섹션 (40) 과 제 2 와인딩 섹션 (40a) 사이의 상기 냉각 덕트 (91) 에 플레이스 홀더들 (15) 을 제공하는 단계
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 반응기의 제조 방법.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 코일의 감긴 전도성 층들 (60, 62, 60a, 62a), 와인딩 턴 (turns) 의 수, 전도체들의 조성 또는 단면들 중의 적어도 하나가 상기 와인딩 섹션들 (40, 40a) 사이에 달라질 수 있거나; 또는 각각의 전도성 층 (60, 62, 60a, 62a) 은 와인딩 축선을 따라 축선방향으로 배열된 복수의 턴을 포함하거나; 또는 각각의 턴은 축선방향 및 반경방향으로 배열된 하나 이상의 전도체들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 반응기의 제조 방법.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 와인딩 섹션들 (40, 40a) 은 개별 와인딩 섹션 (40, 40a) 에서 연이은 와인딩 층들 사이에 층간 절연체 (80) 를 포함하는 것을 특징으로 하는, 반응기의 제조 방법.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 와인딩 섹션들 (40, 40a) 의 적어도 하나는 상기 와인딩 섹션들 (40, 40a) 의 외부 표면에, 함침 이전에 적용되는 테이프 (30) 를 포함하는 것을 특징으로 하는, 반응기의 제조 방법.
11. 제 2 항에 있어서,
    상기 섬유질 재료 (70, 72) 는 펠트 매트 또는 직조 섬유질 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는, 반응기의 제조 방법.
12. 제 1 항, 제 2 항, 제 8 항, 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 반응기 (100) 의 최외측 표면에 코팅 또는 UV 저항성 코팅이 적용되는 것을 특징으로 하는, 반응기의 제조 방법.
13. 제 1 항에 있어서,
    상기 와인딩 섹션 (40, 40a) 은 상기 경화성 수지 (220) 에 완전히 침지되고, 상기 경화성 수지 (220) 는 에폭시 수지 또는 폴리에스테르 수지인 것을 특징으로 하는, 반응기의 제조 방법.
14. 제 1 항, 제 2 항, 제 8 항, 제 9 항, 제 10 항 또는 제 13 항의 방법에 따라 제조된 공기-코어 반응기 (100).
15. 전기 전력 반응기 (100) 의 적어도 2 개의 와인딩 섹션들 (40, 40a) 의 제조에서의 사용을 위한, 제 1 항, 제 2 항, 제 8 항, 제 9 항, 제 10 항 또는 제 13 항의 방법에 적용되는 진공 압력 함침 프로세스.
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