KR20010023988A - 도체용 절연체 - Google Patents

Abstract

도체(2,3,8)용 전기 절연체(1)는 자기장을 발생시키기 위해 복수의 회전으로 배열되며 고체 재료의 절연물(6)을 포함한다. 이 절연체는 관형이며, 내부 반도체 층(5)과 외부 반도체 층(7)을 포함한다. 이 반도체 층들은 사이에 자기장을 포함하도록 적용된다. 이 반도체 층들 중 하나와 절연물(6) 사이의 조인트는, 구조를 변화시키는 응력의 경우에, 유지된 기계적인 접촉을 허용하는 접착을 발휘한다.

Description

도체용 절연체{INSULATION FOR A CONDUCTOR}

본 발명의 주목할만한 특성을 설명하기 위해, 발전기의 형태로 된 회전 기계가 여기서 간단히 설명된다. 힘의 적용에 있어서 가장 자주 사용되는 타입의 발전기는 소위 동기식 기계이다. 이러한 기계는 고정자 와인딩을 갖춘 정지상태의 고정자에 의해 둘러싸인 로터 와인딩을 갖춘 회전가능하게 저널링된 회전자를 포함한다. 회전자와 고정자 양자는, 바람직하게는 쉬트의 적층 스택으로 이루어지는 자화 재료를 포함한다. 기계적인 에너지를 회전자 샤프트에 공급함으로써, 회전자는 일정한 회전 운동을 하게 된다. 전류가 회전자 와인딩내에 흐르게 되어, 고정자 와인딩내에 전류를 발생시키는 회전 자기장이 발생한다.

고정자 와인딩은 고정자내에 방사상으로 놓인 슬롯내에 배열된다. 이 슬롯은 축선방향으로 방향맞춤되어 있으며, 고정자를 따라 회전상으로 대칭적으로 분포되어 있다. 고정자 와인딩은 코일내에 배열되며 슬롯당 2 개의 코일을 가진 슬롯내에 위치된 하나 이상의 연속하여 연결된 도체를 포함한다. ac 기계에 있어서, 와인딩 도체의 단면을 가로지르는 인덕턴스의 변동이 일어난다. 가장 큰 리액턴스가 도체의 바닥부에서 얻어지며, 다음으로 전류의 주요 부분이 도체의 정상부에서 흐르는 경향이 있다. 이러한 전류의 변위를 거스르기 위해, 도체는 서로 절연된 복수 스트랜드로 나눠진다. 스트랜드로의 분리로 인해, 인덕턴스는 상이한 스트랜드에 대해 변동되는 것이 방지되지만, 이들 스트랜드는 전치, 다시 말해 자리를 변경해야 한다. 이러한 전치는 통상적으로 쉬트의 스택 외부에서 수행되지만, 소위 로에벨 전치(Roebel transposition)에 의해 슬롯내에 또한 배열될 수 있다. 스트랜드 치수의 선택은 전기적 및 기계적인 필요조건 사이의 절충된다. 전기적인 관점에서는, 이것이 전류의 변위를 감소시키므로 많은 스트랜드를 가지는 것이 바람직하지만, 기계적인 관점에서는, 이 코일들을 제조 및 설치하기에 더욱 어려워질 수 있다. 큰 치수를 가진 약간의 스트랜드는 예를 들면, 도체가 구부러질 때 문제를 거의 야기한다.

고압의 와인딩을 절연할 때, 그 중에서도 열적, 전기적, 환경 및 기계적 응력이 고려되어야 한다. 통상적으로, 이들은 "TEAM"(Thermal, Electrical, Ambient, Mechanical)이라 불리며, 크게 또는 작게 절연의 수명에 영향을 준다. 열적인 관점에서, 절연체는 1 시간이내에 0 - 180 ℃ 를 포함할 수 있는 온도 증가를 허용할 것이다. 전기적인 관점에서, 절연체는 전기장의 집중을 일으키지 않고 만족스러운 전기적인 절연을 허용할 것이다. 주위 또는 환경적인 관점에서, 절연은 먼지, 오존 또는 축합에 의해 영향을 받지 않을 것이다. 환경적인 관점에서, 절연은 제조 또는 작동 동안 및 스크래핑동안 환경적으로 해로운 어떠한 방사도 수반하지 않으며, 재생될 수 있다. 마지막으로, 기계적인 관점에서, 절연체는 코일이 고정자에 고정되도록 하며, 또한 절연 재료와 도체의 열적 팽창동안 운동을 허용한다.

도체 사이의 전압이 스트랜드 사이보다 높을지라도, 도체와 스트랜드의 전압은 비교적 낮다. 따라서, 스트랜드와 도체 절연은 종종 실행하기 단순하다. 그러나, 코일 그 자체는 수 kV 에 이를 수 있는 전체 상전압을 견뎌야 한다. 이 때문에, 코일은 주 절연에 의해 고정자에 대해 절연된다. 높은 전위차로, 부분적인 방출 또는 "PD" 가, 높은 전기장 강도의 장의 변형때문에 용이하게 일어나며, 이러한 부분적인 방전은 통상적으로 코로나로서 설명된다. 코로나가 발생할 때, 유기화합물에 대해 매우 공격적인 오존(O₃)이 다른 것들 사이에서 발생한다. 따라서, 코로나는 유기 절연 재료의 약화를 초래하여, 주 절연체는 내코로나성인 재료를 포함한다. 하나의 이러한 재료는 무기화합물이며 오존의 공격을 견딜 수 있는 마이카이다.

가장 통상적으로 사용되는 절연 재료는 주 구성요소로서 마이카를 포함한다. 마이카는 테이프 형태의 캐리어상에 배열되는 바인더내에 종종 끼워진다. 캐리어와 바인더의 재료는 변화될 수 있다. 주 절연체의 통상적인 실시예는, 도체의 주위에 둘러싸여서 로(爐)절차에서 경화되는, 마이카의 조각들을 포함하는 수지 포화 테이프의 형태이다. 주 절연체의 정상부 상에는, 코로나 보호구가 배열되어, 코일측과 슬롯 벽 사이에서 외부 코로나를 방지한다.

마이카는 낮은 전단 강도를 가지는 매우 취성이 있는 재료이다. 또한, 마이카는 예를 들면, 구리의 열팽창률의 1/5 인 열팽창률을 가진다. 전기 기계에 부하를 걸때, 와인딩은 온도가 상승하게 된다. 다음으로, 종종 구리로 만들어지는 도체는 절연체보다 크게 팽창하는 경향이 있다. 따라서, 도체와 절연체 사이에서, 재료의 상이한 열적 특성때문에 전압이 상승하게 된다. 마이카가 낮은 전단 강도를 가지기 때문에, 따라서 파손이 일어나게 되며, 이는 절연체내에 공동을 야기하게 된다. 결국, 이 공동은 공기로 채워지게 되며, 전기장의 상당한 변형을 야기하게 된다. 이러한 장의 집중에서, 코로나가 발생한다.

US 5,066,881 호에는, 발전기용 절연체가 이미 공지되어 있으며, 이 특허의 주임무는 주 절연체의 외부와 접촉한 상태로, 코로나를 최소화하도록 전하를 우회시킬 수 있는 층을 배열하는 것이다. 이 때문에, 절연체는 경화가능한 유리 섬유 코팅의 반도체 층으로 둘러싸인다. 이 코팅은 코로나를 방지하기 위해 전하를 우회시킬 수 있는 능력을 가진 종래 기술의 그라운드 테이프를 대체한다. 새로운 코팅은 더 나은 방식으로 절연체의 윤곽에 합치하도록 되며, 주 절연체의 경화 후에 반도체 특성을 잘 유지하도록 된다. 일 실시예에 있어서, 반도체 층은 주 절연체의 내부상에 코일의 상부 및 하부 단부영역에 적용된다. 이 실시예는 이 단부 주위에 등가화된 전기 등전위를 수반하도록 된다. 공지된 절연체는 종래 기술에 새로운 무언가를 부가하지 않는다. 따라서, 절연체의 외부에 반도체 층을 배열함으로써 전하를 우회시키는 것은 이미 이전에 공지되어 있다.

발전기 또는 모터와 같이, 회전하는 전기 기계의 절연동안 주된 문제점은 절연체와 도체가 상이한 열 팽창률을 가진다는 점이다. 온도 변동의 경우, 이것은 절연체와 도체가 서로에 대해 변위하여 공동이 발생하는 것을 의미한다. 전기장은 도체에 가장 인접하여서 가장 크다. 따라서, 코로나의 위험에 가장 큰 공동이 발생하게 된다. 공지된 발전기에 있어서, 일정량의 코로나는 허용되며, 대신에 절연체는 방전을 견디는 마이카를 포함하게 된다. 상기 설명된 바와 같이, 마이카는 열등한 기계적인 특성을 가진다. 방전이 일어날 때, 절연체의 캐리어와 바인더를 공격하는 오존이 형성되어, 점차로 절연체 파열을 초래한다. 따라서, 일정 시간 후에 절연체를 가진 고정자 와인딩은 교체되어야 한다.

코로나가 허용되는 공지된 전기 기계의 부가적인 문제점은, 방전이 전자기적인 교란을 일으켜서, 민감한 전자 장비가 교란되거나 또는 심지어 기능의 중단을 초래하게 된다는 점이다.

본 발명은 자기장의 발생을 위한 복수의 회전으로 배열된 도체용 절연체와 이 도체의 절연을 위한 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 회전하는 전기 기계에 있어서 전기 회로내의 절연체에 관한 것이다. 회전하는 전기 기계라 함은 전기 에너지를 기계적 에너지로 또는 그 반대로 변환하는 장치를 의미한다. 이러한 장치는 전기 회로, 자기 회로 및 기계적인 회로를 포함한다. 이 기계적인 회로는 서로에 대해 운동가능한 2 개의 바디를 포함한다. 강제 기계적인 운동시에, 전기 회로에 의해 전기 에너지로 변환되는 자기장이 발생된다. 전기 에너지를 공급할 때, 기계적인 회로에 의해 기계적인 에너지로 변환되는 자기장이 발생된다. 하기에서 사용되는 바와 같이 회전하는 전기 기계라 함은, 발전기와 모터 양자를 의미한다.

바람직하게는 본 발명은 예를 들면, 전력을 생산하는 발전기와 같이, 고전류와 고전압하에 작동하는 회전 전기 기계에 적용된다. 여기서 기계적인 회로는 고정자와 회전자를 포함하며, 회전자는 하나의 자유도로 고정자에 대해 회전이 가능하다. 전기 회로는 회전자 또는 고정자 중 어느 하나에 또는 양자 모두에 와인딩으로서 배열될 수 있다. 이 와인딩을 통전시킴으로써, 자기장이 회전자와 고정자 사이에서 발생한다. 자기장은 자기 코어를 고정자와 회전자내에 배열함으로써 제어되고 확대될 수 있으며, 이 자기 코어는 예를 들면, 자성을 띤 쉬트의 적층 스택으로 구성된다. 그러나, 본 발명은 회전하는 전기 기계에 대한 적용에 제한되지 않으며, 도체가 고전압을 취급할 수 있도록 절연된 어떠한 전기 기계 또는 장치에도 또한 사용될 수 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 절연체를 구성하는 고정자 와인딩용 코일의 단면도; 및

도 2 는 원형 단면을 가지며 2 개의 도체를 둘러싸는 본 발명에 따른 절연체의 단면도.

본 발명의 목적은 자기장을 발생시키기 위해 복수의 회전으로 배열된 도체용의 절연체를 생산하는 것이다. 특히, 본 발명은 회전하는 전기적인 기계에 배열되며, 부분적인 방전(PD)의 발생을 제거하며 긴 사용수명을 가지는 절연체에 관한 것이다. 또한 이 절연체는 감소된 유지보수를 수반하며, 이미 공지된 절연 시스템보다 더욱 신뢰성이 있다. 환경적인 관점에서, 이 절연체는 제조, 사용 및 스크래핑동안 환경적으로 덜 해로운 방사를 수반한다. 또한, 본 발명의 목적은 상기 설명된 목적을 성취하는 동안, 회전하는 전기 기계를 절연하는 방법을 제안하는 것이다. 이 절연체는 현재하는 전기적인 기계용의 와인딩을 교체할 때 특히 적절하다.

상기 목적은 청구항 1 과 청구항 8 의 특징부에 설명되는 특징에 따른 절연체와 청구항 9 의 특징부에 설명된 특징에 따른 방법에 의해 성취된다. 유리한 실시예들은 종속항의 특징부에서 설명된다.

전기 절연체는, 상이한 전위의 도체 사이에 배치될 때 이 사이를 통과하는 적거나 하찮은 전류만을 허용하는 매개체 또는 재료이다. 또한, 도체 사이의 증가된 전위에서는, 절연체를 가로지르는 전기장 강도가 증가한다. 또한, 이것은, 재료의 절연 내력이 초과하기 때문에 파손의 위험이 증가한다. 이 절연 내력은 이 재료가 파손의 발생없이 견딜 수 있는 최대 전압구배로서 정의된다.

가스에 대한 절연 파괴는 인가된 전기장에 의해 유도되는 자유 전자의 지수 곱의 결과이다. 일정한 전기장에서는 압력과 거리의 적(積)의 함수인 전압에서 파괴가 일어난다. 여기서, 작은 이러한 적 및 큰 이러한 적의 경우 양자에 있어서, 가스는 높은 파괴 강도를 가진다. 작은 체적과 높은 압력의 경우, 전기장에 의해 가속되는 전자는 다른 전자와의 충돌에 의해 파괴가 개시되는 충분한 가속을 얻을 수 없다. 더 큰 체적과 낮은 압력의 경우, 전자의 수는 너무 적어서 충분한 수의 충돌이 발생하기 어렵다. 적절한 조건하에서, 전자는 다른 전자와 충돌시에 이들 전자가 애벌란시와 같은 항복이 일어나는 유사한 방식으로 가속되는 속도로 가속된다. 실제적인 적용에 있어서, 가스에 대한 절연 내력은 약 0.5 kV/mm 이다. 따라서, 낮은 전기장 강도에서는, 절연 재료내 또는 도체와 절연체 사이에 가스로 충전된 공동내에서 어떠한 코로나도 일어나지 않는다.

높은 장 엔지니어링내에서, 다시 말해 전기장 강도가 가스에 대한 절연 내력을 초과할 때, 코로나의 위험은 명백하다. 절연물내에 가스를 포함하는 공동은 자발적인 방전을 수반한다. 따라서, 도체와 절연체 사이에 절연체내의 공동을 최소화하거나 완전히 배제하며, 장 집중이 회피되도록 전기장을 배열할 수 있는 상당한 필요성이 있다.

본 발명에 따른 절연체는 도체를 둘러싸도록 된 신장된 관형 절연물을 포함한다. 이 절연물은 사이에 전기장을 포함하기에 적합하도록 된 하나의 내부 및 하나의 외부 반도체 층을 가진다. 이 반도체 층은 절연물의 내부 및 외부를 각각 덮으며, 예를 들면 열 또는 기계적인 응력에 의해 야기되는 구조적인 변화의 경우에 재료들이 서로 동반하는 접착제로 절연물에 결합된다. 따라서, 조인트는 제조동안 및 함께 결합된 재료상의 응력의 경우 어느 경우에도 공동을 포함하지 않아야 한다. 절연물과 2 개의 반도체 층 사이의 이러한 접착은 동일한 재료로 이들을 제조함으로써 성취된다. 온도 변화의 경우, 재료가 동등하게 팽창하게 되어, 힘이 조인트를 가로질러 전혀 발생하지 않거나 단지 작은 힘만이 발생하게 된다. 그러나, 접착은 또한 상이한 기계적 또는 열적 특성을 가진 재료들 사이에서 얻어질 수 있다. 예를 들면, 정해진 접착제를 가진 조인트는 재료의 열처리에 의해 성취될 수 있어서, 재료가 조인트에서 균질한 구조물내로 함께 부유한다. 다음으로, 절연체와 2 개의 반도체 층 사이의 기계적 및 열적 변화는 조인트에 가장 인접한 재료내에 탄성 또는 소성 변형으로서 흡수된다.

내부 층은 도체에 갈바니 전기적으로 또는 용량적으로 결합되도록 적용되며, 외부 층은 예를 들면 그라운드 또는 다른 제어가능한 전위에 연결되도록 적용되며, 이에 의해 도체와 그라운드 사이에 발생되는 전기장은 절연체내의 반도체 층들 사이에 둘러싸인다. 온도 또는 기계적인 영향의 변화때문에, 절연체 내부에 발생될 수 있는 어떠한 공동도 "PD"의 발생을 일으키지 않는다. 도체와 내부 반도체 층 사이에는 전위차가 없다.

코로나가 발생하지 않는 것을 보장함으로써, 상기 설명된 방식으로, 절연물은 마이카의 어떠한 부가없이 유기 재료로 만들어질 수 있다. 다음으로, 재료의 완전한 절연 용량이 사용될 수 있다. 재료를 약화시킬 수 있는 오존이 형성되지 않으므로, 절연체의 두께는 더 작게 만들어질 수 있다. 따라서, 절연체는 예를 들면, 열가소성 수지 또는 고무 혼합물과 같은 균질한 재료로 만들어질 수 있다. 이러한 하나의 적절한 재료는 교차결합가능한 폴리에틸렌이다. 반도체 재료는 상기 재료로 만들어질 수 있으며, 전도 먼지, 예를 들면 카본 블랙 또는 분말 석탄을 포함하게 된다. 따라서, 2 개의 반도체 층을 가진 이러한 절연물은 단순한 방식으로, 예를 들면 압출에 의해 도체에 적용될 수 있다.

특히 절연 시스템은, 스트랜드로 나눠질 수 있는, 복수의 도체를 가진 코일로 의도된다. 도체와 스트랜드 절연체는 주 절연체보다 높은 유전율을 가진 재료로 적절히 만들어질 수 있다. 이 장치에 의해, 주 절연체의 내부 반도체 층의 내부에 놓인 절연체는 전기장을 변화시킬 수 있어서, 내부 절연체를 가로지르는 집중은 더 작아진다. 대신에, 내부 절연체는 이 전기장내의 등전위선을 "눌러서", 더 큰 집중이 주 절연체내에서 일어난다. 또한, 이 전기장의 변화에 의해, 더 큰 집중이 더 큰 영역에 걸쳐 전파되게 되어, 전기장 집중이 약해진다.

뇌격의 경우, 예를 들면 전기 회전 기계는 전기 충격을 받게 된다. 다음으로, 일 또는 수 마이크로 초동안, 전압이 와인딩내에서 상승한다. 따라서, 코일내의 도체들 사이에는 전위차가 수십 킬로볼트에 이를 수 있다. 각각의 도체 스트랜드는 도체 스트랜드를 서로 절연하도록 적용된 얇은 스트랜드 절연체에 의해 둘러싸인다. 스트랜드 절연체는 전기 플래시오버에 대한 양호한 단기 강도를 나타내도록 통상적으로 적용된다. 따라서, 2 개의 도체 스트랜드는 2 개의 스트랜드 절연체에 대응하는 절연 두께로 서로 절연된다. 마찬가지로, 코일내의 상이한 도체와 결합된 도체 스트랜드 사이에는, 이 절연체의 2 개의 층 두께가 배열된다. 따라서, 이들 사이의 충격의 경우에만 플래시오버가 드물게 일어난다.

본 발명에 따른 절연체가 복수의 도체를 둘러싸기 때문에, 반도체 층 및 이와 접촉하는 도체 스트랜드 사이의 절연체는 실제 스트랜드 절연체의 두께만을 구성한다. 반도체 층은 상기 도체들 중 하나에 속하는 도체 스트랜드들 중 하나에 적절히 연결된다. 반도체 층 및 이에 가장 인접하게 위치된 도체 스트랜드 사이의 전위차는 정상 작동동안 단지 수백 볼트이다. 스트랜드 절연체는 플래시오버를 방지하기 위해 충분한 절연체를 구성한다. 충격의 경우, 전위는 수 킬로볼트로 순간적으로 증가한다. 그러나, 이 전위 변화는 반도체 층내에서 충분한 강도로 발전할 시간을 가지지 못하여, 이 경우에는 어떠한 플래시오버도 발생하지 않는다.

여기에 설명된 절연체는 정상 작동동안 코로나가 없는 환경을 허용한다. 이것은, 유기 절연재료가 또한 스트랜드 절연체로 사용될 수 있음을 의미한다. 이것은 코로나가 발생하는 환경에서보다 상당히 더 훌륭한 해결안을 얻을 수 있는 새로운 가능성을 제시하고 있다. 향상된 특성을 가진 유기 절연체가 선택될 수 있으며, 절연 층이 더 얇게 만들어질 수 있다. 도체 스트랜드와 내부 반도체 층 사이에서 절연체를 안전하게 유지하기 위해, 모든 도체 스트랜드를 포함하는 각각의 도체는 고품질의 절연 재료의 여분의 층으로 코팅될 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 실시예의 설명에 의해 보다 상세하게 설명된다.

회전하는 전기 기계용의 통상적인 와인딩 코일의 단면이 도 1 에 도시되어 있다. 와인딩은 복수의 스트랜드(2)를 가진 제 1 도체와 복수의 스트랜드(3)를 가진 제 2 도체를 포함한다. 각각의 도체에 속하는 스트랜드는 스트랜드 절연체(4)에 의해 둘러싸여서, 도체 스트랜드의 스택을 둘러싸는 절연 층을 형성한다. 스트랜드 절연체(4)를 둘러싼 것은 절연체(1)이며, 이 절연체는 내부 반도체 층(5)과 외부 반도체 층(7)을 가진 절연 중간층(6)을 포함한다.

도 2 는 복수의 도체 스트랜드(2)를 포함하는 제 1 도체(11)와 복수의 도체 스트랜드(3)를 포함하는 제 2 도체(12)를 둘러싸는 절연체(1)의 단면을 도시하고 있다. 제 1 도체는 절연 층(9)에 의해 둘러싸이며, 제 2 도체는 절연층(10)에 의해 둘러싸인다. 둘러싸는 절연체(1)는 절연 중간층(6), 내부 반도체 층(5) 및 외부 반도체 층(7)을 포함한다. 도면에서, 상이한 층들이 이 층들을 강조하기 위해 고의로 두껍게 되어 있다. 실제로, 반도체 층들은 얇으며, 도체와 도체 스트랜드를 둘러싸는 절연 층들은 매우 얇다. 본 발명에 따른 절연체, 이 절연체에 둘러싸인 도체와 도체 스트랜드를 제조할 때, 절연 층은 도체와 도체 스트랜드를 둘러싸는 균질한 절연체내로 압축된다.

하나의 도체 스트랜드(8)는 내부 반도체 층(5)에 갈바니 전지식으로 또는 용량적으로 결합되어서, 이 층은 도체 스트랜든(8)와 동일한 전위로 가정한다. 외부 반도체 층(7)은 그라운드와 전기적으로 연결상태에 있다. 이 장치에 의해, 절연체(1)는 도체와 그라운드 사이에 형성된 전기장을 포함하도록 된다. 어떠한 공동도 내부 반도체 층과 외부 반도체 층 사이에 형성되지 않는다는 점이 이 절연체의 기능에 있어서 특히 중요하다. 절연 층과 2 개의 반도체 층은 균질해야 하며, 서로 절대적으로 기계적 접촉상태에 있어야 한다. 또한, 기계적 접촉은 온도 변동 또는 기계적인 영향에 의해 야기되는 변화의 경우에 있어서 유지되어야 한다.

외부 반도체 층은 절연체의 외부 경계 표면을 가로질러 그라운드 전위가 분포하도록 적용된다. 따라서, 외부 반도체 층은 전체 둘레 표면을 덮어야 한다. 유사하게, 내부 반도체 층은 절연체의 내부 경계를 가로질러 도체에 연결된 상 전압이 분포하도록 적용된다. 따라서, 내부 반도체 층은 절연체의 전체 내부 경계 표면을 덮어야 한다. 본 명세서에 있어서, 반도체 재료란 용어는 도체보다는 전도 특성이 상당히 덜하지만, 절연체로서 간주될 수 있을 정도로 불량한 전도 특성은 가지지 않는 재료를 의미한다. 예를 들면, 2 개의 층내에 포함된 재료는 10^-4Ωm - 10⁴Ωm 의 구간내의 저항을 가질 수 있으며, 특히 1 Ωm - 100 Ωm 의 구간내의 저항을 가질 수 있다.

절연 중간층은 높은 전기 강도, 예를 들면 7 kV/mm 를 초과하는 강도를 가지는 절연 재료로 배열된다. 그라운드와 상 사이의 전체 전위차를 포함하도록 양 반도체 층을 이끌므로써, 그리고 어떠한 공동도 이들 사이에 존재하지 않기 때문에, 부분적인 방전이 발생하지 않는다. 따라서, 절연 중간층은 유기 재료, 예를 들면 열가소성 수지 또는 고무 혼합물로 배열될 수 있다. 유리하게는, 2 개의 반도체 층은 절연 중간층과 동일한 재료로 만들어 질 수 있으며, 이 경우 카본 블랙 또는 분말 석탄과 같은 전도 먼지가 그 안에 혼합된다. 적절한 재료는, 예를 들면 교차결합가능한 폴리머이다.

종래 기술에 대한 중요한 이점은 절연 재료가 와인딩에 의해 더이상 공급될 필요가 없다는 점에서 얻어진다. 유리하게는, 폴리머 재료는 압출에 의해 공급되며, 이 경우 2 개의 반도체 층은 동일한 공정으로 공급된다. 이것은 공동이 완전히 배제됨을 보장한다. 절연체와 반도체 층이 동일한 재료로 만들어질 필요는 없다. 중요한 점은 재료들 사이에 어떠한 공동도 발생하지 않는다는 점이다. 이 때문에, 2 개의 개별 재료는, 이들 사이의 접착이 열적 또는 기계적인 영향동안유지되는 방식으로 함께 결합될 수 있다. 상이한 특성을 가지는 재료들의 경우, 재료들 중 하나가 다른 하나보다 크게 팽창하는 경향이 있기때문에, 조인트 주위의 영역에 응력이 발생한다. 따라서, 접착은 이 조인트가 이들 응력을 흡수할 수 있도록 충분히 강해야 한다. 이것은 조인트의 어느 한 측상에서 재료들의 탄성 또는 소성 변형에 의해 행해질 수 있다. 폴리머 재료의 중요한 이점은 이 재료가 변형가능하며, 사용 수명동안 층들사이의 접착을 위태롭게 하지 않고 반복되는 기계적인 변형을 받을 수 있다는 점이다. 이러한 재료들은 열을 공급하는 동안 함께 간단히 녹을 수 있어서, 이 재료들은 함께 부유하며 공동없이 균질한 조인트를 형성할 수 있다.

유리하게는, 스트랜드 절연체(4)는 주 절연체에 대한 비유전율보다 큰 비유전율을 가지고 배열된다. 재료의 이러한 조건에 의해, 스트랜드 절연체는 전기장의 변화를 일으켜서, 등전위선이 방사상 방향으로 위치된다. 다른 점에서 도체에 가장 인접하여 가장 클 수 있는 전기장의 집중은 이에 의해 중심으로부터 멀리 위치되며 2 개의 반도체 층 사이의 주 절연체내에서 일어난다. 또한, 중심으로부터 먼 거리는, 전기장이 더 큰 영역에 대해 분포되어 있어, 또한 집중을 약화시킴을 암시한다. 전기 쇼크, 예를 들면 뇌격에 의해 야기되는 부하를 견디기 위해, 절연 층은 각각의 도체 주위에 배열된다. 상이한 도체와 결합된 도체 스트랜드 사이의 전위차는, 충격의 경우에 수십 킬로볼트에 이를 수 있다. 스트랜드 단열체의 단순한 층의 플래시오버에 대한 단기 강도는 도체 스트랜드와 반도체 층 사이의 플래시오버를 멈추는데 통상적으로 충분하지 않다. 이러한 플래시오버에 대해 충분한 저항을 안전하게 유지하기 위해, 도체는 여분의 절연 층(9,10)으로 둘러싸인다. 또한, 충격의 경우에 어떠한 해로운 전위도 전달될 수 없도록 하는 저항을 내부 반도체 층에 제공함으로써 플래시오버에 대해 충분한 안전성을 발생할 수 있다.

Claims (13)

1. 자기장을 발생시키기 위해 복수의 회전으로 배열되며, 고체 재료의 절연물(6)을 포함하는 도체(2,3,8)용 전기 절연체에 있어서, 상기 절연체는 관형이며, 사이에 전기장을 포함하도록 적용된 내부 반도체 층(5)과 외부 반도체 층(7)을 포함하며, 이에 의해 상기 반도체 층들 중 하나와 절연물 사이의 조인트가, 구조를 변화시키는 응력의 경우에, 유지된 기계적인 접촉을 허용하는 접착을 발휘하는 것을 특징으로 하는 전기 절연체.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 내부 반도체 층(5)은 도체 스트랜드(8)에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 전기 절연체.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 외부 반도체 층(7)은 제어가능한 전위, 바람직하게는 그라운드에 연결되는 것을 특징으로 하는 전기 절연체.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 절연물(6)과 상기 2 개의 반도체 층(5,7)은 동일한 열 팽창률을 가지는 것을 특징으로 하는 전기 절연체.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반도체 층(5,7)은 1 Ωm - 100 Ωm 의 구간의 저항을 가지는 재료로 만들어지는 것을 특징으로 하는 전기 절연체.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 절연체는 실질적으로 직사각 단면을 가진 도체를 둘러싸도록 적용되는 것을 특징으로 하는 전기 절연체.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 절연물(6) 및/또는 상기 반도체 층(5,7)은 교차결합가능한 폴리에틸렌의 형태인 것을 특징으로 하는 전기 절연체.
8. 복수의 회전으로 배열되고 자기장내에서 회전하며, 고체 재료의 절연물(6)을 포함하는 도체(2,3,8)용 전기 절연체(1)에 있어서, 상기 절연체는 관형이며, 사이에 전기장을 포함하도록 적용된 내부 반도체 층(5)과 외부 반도체 층(7)을 포함하며, 이에 의해 상기 반도체들 층 중 하나와 절연물(6) 사이의 조인트가, 구조를 변화시키는 응력의 경우에, 유지된 기계적인 접촉을 허용하는 접착을 발휘하는 것을 특징으로 하는 전기 절연체.
9. 자기장을 발생시키기 위해 복수의 회전으로 배열된 도체(2,3,8)의 절연을 위한 방법으로서, 고체 재료의 절연물(6)을 포함하는 절연체가 도체를 둘러싸도록 되는 방법에 있어서, 상기 절연체는 관형이며, 사이에 전기장을 포함하도록 적용된 내부 반도체 층(5)과 외부 반도체 층(7)이 구비되며, 이에 의해 상기 반도체 층들 중 하나와 절연물(6) 사이의 조인트가, 구조를 변화시키는 응력의 경우에, 유지된 기계적인 접촉을 허용하는 접착을 발휘하는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제 7 항에 있어서, 상기 절연물(6)과 상기 2 개의 반도체 층(5,7)은 동일한 열팽창률을 가진 재료로 배열되는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 절연체는 실질적으로 직사각 단면을 가진 도체를 둘러싸도록 적용되는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 절연체와 상기 반도체 층들은 교차결합가능한 폴리머의 압출에 의해 도체에 적용되는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제 1 항 내지 제 7 항에 따른 절연체 또는 제 8 항 내지 제 11 항에 따른 절연을 위한 방법을 회전하는 전기 기계에서, 특히 이러한 기계의 수리와 관련하여 와인딩을 교체하는데 사용하는 것을 특징으로 하는 용도.