KR20110082510A - 이중 절연 코일 어셈블리를 구비한 전기 장치 - Google Patents

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미하이 씨. 플라톤
이엽 미트 사이렐리
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클린 커런트 파워 시스템즈 인코포레이티드
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Abstract

전기 전도성 및/또는 화학적으로 공격적인 매질의 침수 환경에서 사용하기 위한 전기 장치의 전기 코일 어셈블리와, 이러한 전기 코일 어셈블리를 제조하는 방법을 제공한다. 전기 코일 어셈블리는 전기 케이블 코일 권선과 자기 코어를 포함한다. 전기 코일 권선은 유전성 절연체로 전기 케이블을 권취하며, 유전성 절연체는 방수 분자 장벽이며 하나 이상의 방수 접착 재료로 코팅된다. 자기 코어는 유전성 절연층으로 둘러싸이며, 하나 이상의 방수 접착 재료층으로 코팅된다. 유전성 절연체와 방수 접착층을 사용함으로써, 침수 환경에서 전기 코일 어셈블리에 물이 침투하여 전기적 장애 및 고장이 생길 위험을 감소시킬 수 있다.

Description

이중 절연 코일 어셈블리를 구비한 전기 장치{ELECTRICAL MACHINE WITH DUAL INSULATED COIL ASSEMBLY}
본 발명은 다수의 전기 코일 어셈블리를 구비하는 전기 장치와 이러한 전기 코일 어셈블리를 제조하는 방법에 관한 것이다. 더 구체적으로 말하면, 본 발명은 전기적 고장에 대해 보호하고 장수명과 신뢰성을 향상시키기 위한 다수의 절연층을 가진 전기 코일 어셈블리를 구비하는 전기 장치에 관한 것이다.
전기 장치(electric machines) 분야, 특히 발전기와 모터 분야에서는, 전기 코일 어셈블리의 부품으로서, 서로 비교적 근접해서 위치한 여자된 전기 코일 권선과 비여자된 철심 자기 코어 요소를 사용하게 되는데, 이 경우 코일 권선(coil winding)과 철심 자기 코어(iron magnetic core) 사이 또는 코일 권선 내에서의 턴(turn) 또는 층 사이에서 전기적 장애나 고장 등이 발생하는 것이 알려져 있다. 따라서, 코일 권선과 자기 코어를 이러한 전기적 장애로부터 보호하기 위한 효과적인 방법은, 상기와 같은 전기적 고장의 위험을 감소시키는 것이 중요한 것으로 알려져 있으므로, 종래 기술에 따라, 발전기, 모터 및 다른 전기 장치에, 코일 권선과 자기 코어 중의 하나 또는 이들 모두에 통상적인 전기 절연성 또는 유전성 재료를 사용하는 것이 알려져 왔다. 건조 환경에서 사용하기 위한 발전기 또는 모터에 대한 이러한 종래의 설계에서, 수지 또는 에나멜 유전체 재료를 자기 코어에 사용하고, 에나멜 유전체 재료를 코일 권선의 자기 와이어에 사용함으로써, 코일 권선과 자기 코어의 사에서 또는 코일 권선 내에서 전기 장애가 생길 위험을 감소시킬 수 있다.
또한, 발전기나 모터와 같은 전기 장치에서 코일 권선으로서 전기 케이블을 사용함으로써, 코일 권선과 자기 코어의 사이에 또는 코일 권선 내에 절연 특성을 제공할 수 있는 것이 알려져 있다. 코일 권선으로서 전기 케이블을 사용함으로써, 코일 권선의 고전압 동작이 가능하게 되는데, 이것의 예는 발전기 코일 권선으로서 반도체 유전성 절연체와 폴리에틸렌으로 된 층을 구비하는 전기 케이블의 사용을 개시하고 있는, 라슨(Larsson) 등에게 허여된 미국특허 제6,927,505호 및 제7,019,429호의 발전기에 나타나 있다.
발전기나 모터와 같은 전기 장치에서의 전기 고장의 위험은 코일 권선과 자기 코어가 바닷물과 같은 전도성 및/또는 화학적 부식 환경(conductive and/or chemically aggressive environment)에 노출될 때에 크게 증가한다. 작은 크기의 물 분자와 여자된 코일 권선 주위의 전기장과의 상호작용이, 바닷물에 노출된 동작 환경에서 많은 공지된 유형의 유전성 절연체 재료와 이들의 조합의 전기 절연 파괴(electrical breakdown)의 방지에 큰 저해 요인이 된다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이러한 동작 환경에서의 결합된 전기화학 및 유전 응력에 의해, 통상적인 전기 장치의 자기 코어 및 코일 권선과 함께 사용되는 유전성 절연체 재료의 더 빠른 열화 및 전기 절연 파괴가 생기며, 결국에는 코일 어셈블리에 결함이 생기거나 고장이 날 수 있다. 특히, 바닷물이나 화학 용액과 같이 전기 전도성 및/또는 화학적 부식 환경에서 빈번하게 습윤, 비말, 및/또는 침수(전체적으로 또는 부분적으로)되는 전기 장치의 전기 코일 어셈블리를 전기적 장애로부터 보호하기 위한 공지된 설계 방법은 그 효능이 제한되어 있다. 침수되어 사용되는 환경에서 전기 장치를 보호하기 위한 기존의 설계 방식에서는, 오일(oil)과 같은 액체성 절연 매질을 전도성 환경과 전기 코일 어셈블리 사이에서의 장벽으로서 사용하여, 액체성 절연 매질과 주변 환경 사이에 압력 차를 발생시키는 것인데, 액체성 절연 매질을 포함하기 위해 시일(seal)에 대한 의존을 필요로 하는데, 오랜 시간 동안 담가서 사용하는 중에 절연 파괴와 누설이 생기기 쉽고, 액체성 절연 매질이 분리되고 전기 코일 어셈블리에 장애가 생겨서 이러한 시일이 누설되거나 시간의 경과에 따라 액체성 절연 재료가 열화될 수 있다. 또한, 기존의 설계 방식에서는, 밀봉 기술을 사용하는 수밀 구획(watertight compartment)에 전기 코일 어셈블리를 포함하는 적어도 일부분 또는 전체 전기 장치를 절연시키는 것이 있는데, 수밀 밀봉재의 크기와 복잡성 때문에, 이러한 시일이 누설될 가능성이 잠재적으로 남아 있으며, 오랫동안 침수되어 사용하는 중에 전기 코일 어셈블리가 고장이 날 위험이 있어서 많은 용도로는 사용할 수 없을 것이며, 많은 밀봉 기술에 정기적인 유지 보수를 필요로 한다.
본 발명의 목적은 종래의 문제점을 해결하기 위해, 전기 전도성 및/또는 화학적 부식 매질(electrically conductive and/or chemically aggressive medium)의 침수 환경에서 동작하도록 된 전기 장치에 사용할 수 있는 전기 코일 어셈블리를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 종래 기술의 문제점을 해결하는 전기 전도성 및/또는 화학적 부식 매질의 침수 환경에서 동작하도록 된 전기 코일 어셈블리를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예는 코일 권선과 자기 코어 부품을 포함하는 전기 코일 어셈블리가 물의 침투, 전기 절연 파괴, 전기적 장애 및 고장으로부터 최적으로 보호하기 위한 특정의 층 및 구성을 가진 유전성 및 방수 절연성의 사용에 기초한다. 본 발명의 관점에 의하면, 본 발명의 목적은 코일 권선의 여자된 전기 도체의 전체 길이를 둘러싼 방수 분자 장벽 재료층을 포함하는 유전성 절연체를 구비하는 전기 케이블 코일 권선을 제공하여 전기 절연체가 고장이 나지 않도록 하고, 자기 코어 및 코일 권선을 둘러싸는 다수의 방수 접착 재료층을 제공하여 코일 권선의 여자된 전기 도체와 자기 코어에 물이 침투하지 않도록 함으로써 달성할 수 있다.
본 발명의 다른 목적은 전기 전도성 매질(electrically conductive medium)의 침수(flooded) 환경에서 동작하도록 구성된 전기 장치를 제공하는 것으로서, 전기 장치는 하나 이상의 코일 어셈블리(coil assembly)를 포함하며, 코일 어셈블리는, 하나 이상의 자기 코어(magnetic core) 요소와, 자기 코어 요소의 주위를 권취하는 하나 이상의 전기 권선(electrical winding)을 포함하고, 자기 코어 요소는, 자기 코어 요소를 둘러싸는 하나 이상의 제1 유전성 절연층(dielectric insulation layer)과, 제1 유전성 절연층을 둘러싸는 하나 이상의 방수 접착층(waterproof adhesive layer)을 포함하고, 전기 권선은 하나 이상의 연속 길이의 가요성의 전기 케이블(electrical cable)을 포함하며, 전기 케이블은, 중심의 전도성 요소와, 중심의 전도성 요소를 둘러싸는 하나 이상의 제2 유전성 절연층을 포함하고, 제2 유전성 절연층은 하나 이상의 방수 분자 장벽 재료(waterproof molecular barrier material)를 포함하여 이루어지며, 가요성의 전기 케이블에는 하나 이상의 방수 접착층(waterproof adhesive layer)이 가요성의 전기 케이블의 상단에 이에 접착되도록 도포된다.
또한, 전기 장치의 하나 이상의 전기 권선은 다수의 건선층을 포함할 수 있으며, 각각의 권선층은 연속 길이의 전기 케이블을 포함할 수 있다. 또한, 이러한 다수의 권선층은 전기 장치 내에서 병렬로 연결될 수 있다.
본 발명의 다른 목적은, 전기 전도성 매질(electrically conductive medium)의 침수(flooded) 환경에서 동작하도록 구성된 전기 장치, 트랜스포머 또는 인덕터의 전기 코일 어셈블리(electrical coil assembly)를 제공하는 것이다. 코일 어셈블리는, 하나 이상의 자기 코어(magnetic core) 요소와, 자기 코어 요소의 주위를 권취하는 하나 이상의 전기 권선(electrical winding)을 포함하고, 자기 코어 요소는, 자기 코어 요소를 둘러싸는 하나 이상의 제1 유전성 절연층(dielectric insulation layer)과, 제1 유전성 절연층을 둘러싸는 하나 이상의 방수 접착층(waterproof adhesive layer)을 포함하고, 전기 권선은 하나 이상의 연속 길이의 가요성의 전기 케이블(electrical cable)을 포함하며, 전기 케이블은, 중심의 전도성 요소와, 줌심의 전도성 요소를 둘러싸는 하나 이상의 제2 유전성 절연층을 포함하고, 제2 유전성 절연층은 하나 이상의 방수 분자 장벽 재료(waterproof molecular barrier material)를 포함하여 이루어지며, 가요성의 전기 케이블에는 하나 이상의 방수 접착층(waterproof adhesive layer)이 상기 가요성의 전기 케이블의 상단에 이에 접착되도록 도포된다.
본 발명의 또 다른 목적은, 전기 전도성 매질(electrically conductive medium)의 침수(flooded) 환경에서 사용하기 위한 전기 코일 어셈블리를 제조하는 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 제조 방법은, 강자성 재료(ferromagnetic material)로 된 다수의 층을 구비하는 자기 코어를 제공하는 단계; 자기 코어를 하나 이상의 유전성 절연층으로 코팅하는 단계; 유전성 절연층을 하나 이상의 방수 접착 재료층으로 코팅하는 단계; 자기 코어 주위를, 도체(conductor)와 도체를 둘러싸며 하나 이상의 방수 분자 재료 재료를 포함하는 하나 이상의 유전성 절연층을 갖는 전기 권선으로 권취하는 단계; 전기 권선 및 자기 코어를 하나 이상의 방수 접착 재료층으로 코팅하는 단계를 포함한다. 본 발명의 다른 장점에 대해서는 이하의 상세한 설명과 도면을 참조하면 명백해질 것이다.
본 발명의 장치 및 방법에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 종래 기술에 따라 구성된 하나 이상의 전기 코일 어셈블리를 구비한 전기 장치의 일부를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 이중 절연 전기 코일 어셈블리의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 이중 절연 전기 코일 어셈블리의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 이중 절연 전기 코일 어셈블리의 일부를 상세하게 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 다수의 이중 절연 전기 코일 어셈블리를 구비하는 전기 장치를 개략적으로 나타낸다. 도 5 중의 A라고 표시된 부분은 본 발명의 실시예에 의한 도 5의 전기 장치 내의 다상 전력관을 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 전기 코일 어셈블리용의 제1 권선 구성을 개략적으로 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 전기 코일 어셈블리용의 제2 권선 구성을 개략적으로 나타낸다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라, 도 7에 나타낸 제2 권선 구성을 사용하는 이중 절연 전기 코일 어셈블리의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 의한 전기 코일 어셈블리용의 제2 권선 구성의 개략도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따라, 도 9에 나타낸 제3 권선 구성을 사용하는 이중 절연 전기 코일 어셈블리의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 의한 이중 절연 전기 코일 어셈블리용의 자기 코어를 나타내는 사시도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 의한 이중 절연 전기 코일 어셈블리용의 유전체 코팅 자기 코어의 사시도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 의한 이중 절연 전기 코일 어셈블리용의 방수 코팅 자기 코어의 사시도이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 의한 이중 절연 전기 코일 어셈블리용의 자기 코어 및 권선을 나타내는 사시도이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 의한 이중 절연 전기 코일 어셈블리용의 자기 코어 및 봉지화된 권선을 나타내는 사시도이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 의한 완전 방수 코팅된 이중 절연 전기 코일 어셈블리를 나타내는 사시도이다.
도 1을 보면, 종래 기술에 따라 구성된 하나 이상의 전기 코일 어셈블리(electrical coil assembly)를 구비하는 전기 장치(electrical machine)의 일부를 나타낸 사시도이다. 종래의 전기 장치(100)는 이중 면 고정자 구조체(dual-sided stator structure)(103)에 부착되고 이 이중 면 고정자 구조체 주위에 배치된 다수의 전기 코일 어셈블리(101)를 포함하고, 이 이중 면 고정자 구조체(103)의 2개의 면 사이에 위치하는 중앙의 자기 회전자 구조체(central magnetic rotor structure)(109)는 고정자 구조체의 면에 대하여 상대적으로 회전한다. 도 1에 나타낸 전기 장치(100)는 종래 기술에 따라 발전기 또는 모터에서 사용될 수 있는 것과 같은 이중 면의 축 방향 자속 전기 장치(dual sided axial flux electrical machine)로서 구성된다.
종래의 전기 장치(100)에서의 통상적인 전기 코일 어셈블리(101)는 자기 코어(magnetic core)(102)와 전기 권선(electrical winding)(108)을 포함한다. 자기 코어(102)는, 자기 코어 구조체(102)를 형성하기 위해 실질적으로 평행한 다수의 층으로 배치되는, 예를 들어 전기 스틸(electrical steel)과 같은 임의의 적절한 강자성 재료(ferromagnetic material)로 구성될 수 있다. 전기 권선(108)은 자기 코어(102)의 적어도 일부분 주위로 권취된다. 전형적으로, 전기 권선(108)은, 예를 들어 통상적인 에나멜로 코팅한 구리 자기 와이어와 같은 유전체 코팅으로 둘러싼 전기 도체를 포함하여 이루어진다. 또한, 통상적인 전기 코일 어셈블리(101)의 전기 권선(108)은 개별적으로 권취되는데, 독립적으로 권취된 다수의 코일 어셈블리(101)는 전기 커넥터(예를 들어, 용접, 스플라이스, 기계적 러그, 및 임의의 적절한 유형의 전기 커넥터)에 의해 직렬 및/또는 병렬 접속으로 서로 연결되어야, 전기 장치(100)의 통상적인 고정자 구조체(103)에 하나 이상의 전기 회로를 형성할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이중 절연 전기 코일 어셈블리의 단면도가 도시되어 있다. 도 2에 나타낸 이중 절연 전기 코일 어셈블리(200)는, 코일 어셈블리(200)와 전기 장치 내의, 예를 들어 자기 회전자(magnetic rotor)(도시 안 됨)와 같은 자기 요소 사이의 갭(gap)이 전기 전도 및 화학적 부식성의, 전형적으로 침습적으로서 점차 물질 안으로 침투하는 물, 특히 바닷물에 침수되는 그런 해저(submarine) 환경에서 작동되는 전기 장치에 사용하기에 특히 적합하다. 본 발명의 코일 어셈블리(200)는 또한 화학적 또는 산업적 용도 또는 해안 풍력 발전기 등의 해변이나 해상 설치물과 같이 전기 전도 및 화학적 부식성 매질로부터 습윤(wetting)이나 비말(spray)에 노출된 환경에서와 같이 다른 전도 및/또는 화학적 부식성 매질 속에 잠기는 또는 침수되는 전기 장치에서 사용하기에 적합하다.
코일 어셈블리(200)는 자기 코어(202) 및 전기 권선(208)을 포함한다. 전기 권선(208)은 자기 코어(202)의 적어도 일부분의 주위를 권취하고 있다. 본 발명의 이중 절연 코일 어셈블리(200)는 전도성 및/또는 화학적 부식 환경에 노출된 전기 장치 내의 전기 권선(208)에 물이 침투함으로써 생길 수 있는 코일 어셈블리 내에서의 전기적 고장 또는 쇼트에 대해 보호를 할 수 있는 것이 바람직하다. 이러한 부식 환경에의 노출은, 예를 들어 해안 풍력 발전기와 같이 바닷물에 의해 비말 또는 습윤에 노출된 전기 장치, 또는 예를 들어 해저 조력 발전기와 같이 바닷물에 잠겨서 및/또는 침수되어 오랜 시간 해저에서 작동하는 전기 장치에서 생길 수 있다. 자기 코어(202)는 임의의 적절한 강자성 재료를 포함할 수 있으며, 전기 스틸의 다수의 병렬 층(203)을 포함하는 것이 바람직하다. 자기 코어(202)는, 예를 들어 자기 코어(202)와 권선(208) 사이에, 코일 어셈블리(200) 내에서의 쇼트 또는 고장에 대비한 전기적 절연을 제공하기 위해 자기 코어(202)를 실질적으로 둘러싸는 하나 이상의 유전성 절연층(dielectric insulation layer)(204)을 포함한다. 유전성 절연층(204)은 통상적인 건조한 환경에서 사용되는 용도로 설계된 자기 코어 요소에 통상적으로 사용되는 파우더 코팅 전기 수지 재료(powder-coated electrical resin material)와 같은 전기 수지층을 포함하는 것이 바람직하다.
자기 코어(202)는, 침수에 대비해서 보호를 하기 위해 유전성 절연층(204)을 실질적으로 둘러싸고 바람직하게는 이 유전성 절연층에 접착되는 하나 이상의 방수 접착층(waterproof adhesive layer)(206)을 더 포함한다. 방수 접착층(206)은, 유전성 절연층(204)에 방수 접착층(206)이 접착되는 접착력에 의해 층(206)을 통해 대량의 물이 흐르는 것을 차단하고, 그리고 추가로 방수 접착층(206) 자체에 의해 물이 천천히 확산 또는 분산하는 것을 크게 감소시킴으로써, 물의 침투에 대비해서 보호를 하는 접착성 방수 필름을 바람직하게 형성할 수 있다. 방수 접착층(206)은, 예를 들어 하나 이상의 적절한 에폭시 수지계 접착성 방수 재료(epoxy-based adhesive waterproofing material)로 된 다수의 코팅 또는 층을 포함하는 셀프 프라이밍 방수 에폭시 선박용 도장계(self-priming waterproof epoxy marine paint system)와 같이 해양용에 적합한 방수 에폭시 도장계를 포함할 수 있다. 일례로, 방수 접착층(206)으로 사용하기에 적합한 재료는 복합 도장 에폭시 선박용 접착 도료를 포함할 수 있으며, 특히 덴마크 Lyngby에 소재한 헴펠(Hempel AS)에 의해 Hempel(TM) 1763 제품으로서 시판되고 있는 것과 같이, 2액형(two-component)이며 후도막(high build)인 폴리아미드 부가-경화(polyamide adduct-cured) 에폭시 선박용 접착제를 포함할 수 있다. 전기 권선(208)은 가요성의 전기 케이블(210)로 된 하나 이상의 권선 층을 포함한다. 이 케이블(210)은 구리 또는 다른 적당한 가요성의 전도성 재료를 포함할 수 있는 중앙의 가요성 전도성 코어(212)와, 케이블(210)의 전체 길이를 따라 전도성 코어(212)를 실질적으로 둘러싸는 하나 이상의 유전성 절연층(214)을 포함한다. 유전성 절연층(214)은 자기 코어(202)와 케이블(210) 사이 또는 권선(208)에서의 케이블(210)의 턴 사이에서 전기적 고장이나 쇼트를 방지하기 위해, 케이블(210)의 전체 길이를 따라 전기 절연을 제공한다.
유전성 절연층(214)은, 유전성 절연층(214)을 통해 케이블(210) 안으로 물이 침투해서 도체(212)에 닿음으로써, 권선(208), 결국에는 코일 어셈블리(200)에 장애가 생기는 것을 방지하기 위해, 방수 분자 장벽 재료(waterproof molecular barrier material)를 포함하는 것이 바람직하다. 유전성 절연층(214)은 유전성, 바람직하게는 예를 들어 클로로설포네이티드 폴리에틸렌(chlorosulfonated polyethylene), 가교 폴리에틸렌(cross-linked polyethylene), 및 올레핀(olefin) 중의 하나 이상과 같은 방수 분자 장벽 특성을 제공하는 하나 이상의 적절한 재료를 포함하여 이루어질 수 있다. 시판되고 있는 케이블 중에서, 예를 들어 Hypalon(TM) 클로포설포네이티드 폴리에틸렌 유전성 절연층에 의해 둘러싸인 구리를 포함할 수 있는, 빈번한 습윤 환경에 사용할 수 있는 목적으로 설계된 전기 케이블과 같이, 상기 언급한 특성을 갖는 전기 케이블을 본 발명에 적용할 수 있다.
일례로, 전기 권선(208)은, 예를 들어 층(220, 230)과 같은 다수의 권선층(winding layer)을 포함할 수 있다. 이러한 경우, 도체(212)를 둘러싸는 유전성 절연층(214) 내에 커넥터 또는 다른 연결부(break)가 없는 권선층(220)을 제공하기 위해, 단일의 권선층(220)의 각각의 턴은 자기 코어(202) 주위를 직렬로 권취할 것이며, 전체 권선층(220)은 단일의 연속 길이의 전기 케이블(210)로 권선되는 것이 바람직하다. 커넥터 또는 다른 연결부가 없는 권선층을 제공하는 것이 바람직한 이유는, 유전성 절연층의 커넥터 또는 다른 연결부는 물의 침투에 의해 국부적으로 약화되고 습윤 환경에서 사용하는 경우 전기적 고장을 일으킬 위험이 커진다는 것이 알려져 있기 때문이다. 이처럼 본 발명에 의한 커넥터가 없는 권선층(220, 230)은 물이나 다른 오염 물질이 권선층(220) 내의 권선 케이블에 침투할 위험을 감소시키고, 권선 케이블(210)에서 전기적 고장이 발생할 위험을 감소시킨다는 점에서 바람직하다. 바람직한 실시예에서, 각각의 권선층은 개별의 연속하는 길이의 전기 케이블(210)을 포함하며, 이러한 개별 길이의 전기 케이블은 층(220, 230)과 같은 다층의 권선층을 병렬로 연결하기 위해 이들의 단부에 접속됨으로써, 어느 하나의 권선층(220)에서 어느 케이블(210)에 고장이나 쇼트가 생긴 경우에 고장 허용성(fault tolerance)을 제공하여, 층(230)과 같이 남아 있는 개별의 권선층이 전기 장치에서 실질적으로 영향을 받지 않고 동작을 계속할 수 있게 된다. 이처럼 본 발명에 따라 개별의 권선층이 전기 코일(200) 내의 다른 권선층에서의 고장에 의해 실질적으로 영향을 받지 않고 동작할 수 있는 능력은 우아한 성능저하 동작(gracefully degradative operation)으로 알려져 있다. 또한, 이러한 바람직한 권선 구성은 코일 어셈블리(200) 내의 권선(208)의 인접한 부분들 사이에서의 최대 전위 구배(maximum electrical potential gradient)를 감소시킴으로써, 전기 케이블(210)의 유전성 절연층(214) 내의 최대 유전 응력(maximum dielectric stress)을 감소시킨다고 하는 장점을 제공한다. 인접한 개별의 권선층(22, 230)의 병렬 접속에 의해, 권선층(220, 230) 사이에 실질적으로 제로 전위차가 존재하며, 유전 응력이 감소하고 층(214)의 절연 파괴의 위험에 의해, 바닷물과 같이 전기 전도 및/또는 화학적 부식성 매질에 노출되거나 이러한 매질에 침수될 수 있는 전기 코일 어셈블리(200)의 경우, 인접한 권선층 사이에 전기적 고장이 생길 수 있다. 또한, 인접한 턴(209) 사이에서와 같이, 단일 권선층 내의 케이블(210)의 인접한 턴 사이의 전위차는 권선층의 다수의 턴을 통해 전체적으로 실질적으로 일정하게 될 수 있기 때문에, 권선(208) 내의 인접한 지점 사이에서의 전위차의 전위 집중을 감소시킬 수 있다. 발전기 또는 모터의 고정자에서와 같이 다수의 전기 코일 어셈블리가 전기 장치 내에서 연결되는 본 발명의 바람직한 실시예에서, 둘 이상의 권선층(220, 230)을 각각 갖는 둘 이상의 전기 코일 어셈블리(200)는, 전기 장치의 위상을 형성하도록 접속될 수 있으며, 해당 위상의 코일 어셈블리(200)의 각각의 제1 권선층(220)이 직렬로 연결되고, 코일 어셈블리(200) 사이의 케이블 길이 내에서의 전기 커넥터가 없는 전기 케이블(210)의 단일의 연속하는 길이를 사용해서 각각의 코일 어셈블리(200)의 자기 코어(202) 주위로 순차로 권취된다. 마찬가지로, 해당 위상의 코일 어셈블리(200)의 각각의 제2 권선층(230)은 직렬로 연결되며, 케이블 길이 내에서 전기 커넥터가 없는 전기 케이블의 제2의 연속하는 길이를 사용해서 직렬로 각각의 어셈블리(200)의 자기 코어(202) 주위로 순차적으로 권취된다. 이러한 구성은, 위상을 형성하는 다수의 코일 어셈블리(200)를 가진 전기 장치를 위한 것으로서 바람직하며, 각각의 위상은 해당 위상의 코일(200)의 각각에서의 다수의 개별 권선층(220, 230)을 구비하며, 각각의 권선층은 단일의 연속하며 커넥터가 없는 길이의 전기 케이블(210)을 포함함으로써, 전기 커넥터와 관련된 고장과 침수의 위험을 경감할 수 있다.
전기 권선(208)은 전기 케이블(210)의 상단에 도포되고 바람직하게는 전기 케이블(210)을 실질적으로 둘러싸고 이 전기 케이블의 외면에 접착된, 더 바람직하게는 권선(208) 내의 전기 케이블(210)의 유전성 절연층(214)에 접착되는 하나 이상의 방수 접착층(216)을 추가로 그리고 선택적으로 포함함으로써, 유전성 절연층(214)이 침수되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 방수 접착층(216)은 유전체 재료의 절연 파괴 및 이에 따른 고장의 원인이 될 수 있는 물에 유전층(214)이 노출되는 것을 방지할 수 있다. 이러한 유전성 절연층(214)의 장애에 의해, 도체(212)가 침수되어, 예를 들어 전기 권선(208)이나 권선층(220)이 장애 및/또는 고장을 일으킬 수 있다. 방수 접착층(216)은 이 접착층(216)을 유전성 절연층(214)에 부착하는 접착력에 의해 접착층(216)을 통해 대량의 물(bulk water)이 흐르는 것을 방지하고, 추가로 방사 접착층(216) 자체를 통해 물의 완만한 확산이나 분산을 크게 감소시킴으로써 침수에 대한 보호를 행하는 접착성의 방수 필름을 형성할 수 있다. 방수 접착층(216)은 전형적으로 하나 이상의 적절한 에폭시 수지계 접착 방수 재료로 된 다수의 코팅 및 층을 포함하는 셀프 프라이밍 방수 에폭시 선박 도장계와 같이 선박용으로 적합한 접착성의 방수 에폭시 도장계를 포함할 수 있다. 방수 접착층(216)에 사용하기에 적합한 재료는 방수 접착층(216)이 접착되는 유전성 절연층(214)과 방수 접착층(216)의 기계적 및 화학적 적합성을 고려하여 선택되어야, 침수 및 이에 의해 전기적 고장이 생길 수 있는, 유전성 절연층(214)과 방수 접착층(216) 간의 크래킹, 텐션, 또는 바람직하지 않은 화학적 작용의 위험을 바람직하게 감소시킬 수 있다. 방수 접착층(216)은 나중에는 방수 접착층(216)이 열화되거나 장애가 생길 수 있는, 바닷물 및/또는 담수에 침수된 환경에서의 생물적 오염 물질이 방수 접착층(216)에 붙거나 이로 인해 오염이 되는 것을 방지하기 위해, 셀프 프라이밍 방수 오염 방지 또는 오손 방출 선박용 도료와 같은 오염방지 또는 오손 방출 도료로 된 하나 이상의 층을 포함할 수 있다. 일례로, 방수 접착층(216)으로서 사용하기에 적합한 재료는, 다중 코팅 폴리아미드 에폭시 선박용 도료, 특히 덴마크 Lyngby에 소재한 헴펠(Hempel AS)에 의해 Hempel(TM) 1763 제품으로서 시판되고 있는 것과 같은 2액형(two-component)이며 후도막(high build)인 폴리아미드 부가-경화(polyamide adduct-cured) 에폭시 선박용 접착 도료를 포함할 수 있다.
도 3을 보면, 본 발명의 실시예에 따른 이중 절연 전기 코일 어셈블리의 사시도가 도시되어 있다. 이중 절연 전기 코일 어셈블리(300)는 자기 코어(302) 및 전기 권선(308)을 포함하며, 전기 권선(308)은 자기 코어(302)의 적어도 일부분을 권취하고 있다. 자기 코어(302)는 주위에 하나 이상의 유전성 절연층과, 유전성 절연층을 실질적으로 둘러싸고 이 유전성 절연층에 바람직하게 접착된 하나 이상의 방수 접착층을 포함한다(도시 안 됨). 도 3에 나타낸 예에서, 전기 권선(308)은, 자기 코어(302)의 중심부(306)를 권취하고 있는 것으로 도시되어 있으며, 제1 입력단(322)과 제2 출력단(324)을 구비하고 있다. 도 2와 관련해서 앞서 설명한 것과 유사하게, 전기 권선(308)은 전기 케이블로 된 하나 이상의 권선층(winding layer)을 포함할 수 있다. 전기 케이블로 된 하나 이상의 권선층은 내부 도체(inner conductor)(312)와 하나 이상의 유전성 절연층(314)을 포함한다. 하나 이상의 유전성 절연층(314)은 내부 도체(312)를 둘러싸는 방수 분자 장벽 재료를 포함한다. 이러한 구성에 의하면, 유전성 절연층(314) 뿐만 아니라 결국에는 도체(312)가 침수되는 것을 방지하고, 권선(308)에 전기적 고장 및/또는 장애가 생기는 것을 방지할 수 있다. 도 2와 관련해서 앞서 설명한 것에 추가로, 전기 권선(308)은 유전성 절연층(314)의 상단에 부착되고 바람직하게는 이를 둘러싸는 하나 이상의 방수 접착층(316)을 포함한다. 마찬가지로, 자기 코어(302)는 자기 코어(도시 안 됨)를 실질적으로 둘러싸는 하나 이상의 유전성 절연층을 포함하며, 또한 유전성 절연층을 둘러싸며 바람직하게는 이 유전성 절연층에 접착된 하나 이상의 방수 접착층을 포함함으로써, 자기 코어(302)에 물이 침투되는 것을 방지할 수 있다.
일례로, 전기 권선(308)의 적어도 일부는 절연성의 봉지 재료(insulating encapsulation material)로 봉지화하여 실질적으로 밀봉된 캡슐을 형성할 수 있다. 예를 들어, 코일 어셈블리(300)의 양쪽 단부에 있는 자기 코어의 에지를 넘어 돌출된 전기 권선(308)의 단부는 경화 수지 절연 재료와 같은 적절한 절연성 재료 내에 봉지화될 수 있다. 일례로, 이러한 수지 절연 재료는 전기 권선(308)의 단부에 액체 상태 또는 겔 상태로 도포될 수 있으며, 고형화될 때에 수지 내의 권선(308)의 단부를 봉지화하도록 경화될 수 있다. 이러한 실시예에서, 방수 접착층(316)은 봉지화 이전 및/또는 이후에 권선(308)에 도포되어, 권선(308)에 접착된 하나 이상의 방수 접착층(316)을 제공함으로써, 권선(308)에 물이 침투하는 것을 방지할 수 있다. 바람직한 예로서, 권선(308)의 적어도 일부분을 봉지화하기 위해 경화된 폴리우레탄계 수지를 사용할 수 있다.
도 4를 보면, 본 발명의 실시예에 따른 이중 절연 전기 코일 어셈블리(400)의 일부에 대한 단면을 상세하게 나타내고 있는데, 이 단면은 코일 어셈블리(400)의 자기 코어와 권선을 직각으로 가로지른 것으로서, 도 2 및 도 3과 관련해서 앞서 설명한 것과 실질적으로 유사하다. 해양 환경에서의 사용에 적합한 실시예에 의하면, 이중 절연 전기 코일 어셈블리(400)는 자기 코어(402) 및 전기 권선을 포함한다. 전기 권선은 자기 코어(402)의 적어도 일부분을 권취하는 전기 케이블(410)의 다수의 턴을 포함한다. 자기 코어(402)는 실질적으로 평행한 전기 스틸 층(403)을 포함하지만, 다른 예에서는, 자기 코어(402)를 형성하기 위해 다른 적절한 강자성 재료가 사용될 수 있다. 자기 코어(402)는 건조 환경에서 사용되는 전기 에폭시 수지 절연체 또는 다른 적절한 유전성 절연 재료를 포함하는 유전성 절연층(404)에 의해 둘러싸여 있다. 자기 코어(402)는 유전성 절연층(404)을 실질적으로 둘러싸고 이에 바람직하게 접착된 하나 이상의 방수 접착층(406)을 더 포함함으로써, 자기 코어(402)에 물이 침투하는 것을 방지할 수 있다. 바람직하게는, 방수 접착층(406)이 셀프 프라이밍 에폭시 도료를 포함한다.
전기 권선은 자기 코어(402)의 적어도 일부분을 권취하는 전기 케이블(410)의 다수의 턴을 포함한다. 전기 케이블(410)은, 예를 들어 Hypalon(TM) 차폐 구리 케이블로서 일반적으로 알려져 있으며 습윤 환경이나 해양 환경에서 사용하도록 된 케이블로서 시판되고 있는 클로로설포네이티드 폴리에틸렌과 같은 폴리에틸렌 방수 분자 장벽 재료를 포함하는 유전성 절연층(414)에 의해 둘러싸인, 바람직하게는 구리로 이루어진 가요성의 중심 도체(412)를 포함한다. 이러한 유전성 절연층(414)을 포함하는 전기 케이블(410)에 의해, 도체(412)에 대하여 방수 보호 및 전기적 절연 보호를 제공할 수 있다. 일례로, 전기 권선에서의 전기 케이블(410)의 적어도 일부분은, 예를 들어 폴리우레탄 수지와 같은 절연성 봉지 재료(422) 내에 봉지화될 수 있다. 또한, 다른 예로서, 전기 권선 내의 전기 케이블(410)은 유리섬유 등과 같이 실질적으로 경성의 적절한 유전성 재료를 포함하는 유전체 판(dielectric plate)(418)에 의해 자기 코어(402)에 고정 또는 그 내부에 유지될 수 있다.
케이블(410), 및 특히 도체(412)에 물이 침투하는 것을 방지하기 위해, 코일 어셈블리(400)의 전기 권선의 전기 케이블(410)의 상단에 하나 이상의 방수 접착층(416)을 도포할 수 있으며, 이러한 방수 접착층을, 도 4에 나타낸 바와 같이 자기 코어(402)의 상단에 도포하고 이 자기 코어를 실질적으로 둘러싸도록 하는 것이 바람직하다. 바람직한 예로서, 방수 접착층(416)은 해양 용도로 시판되고 있는 것과 같은 셀프 프라이밍 에폭시 도료를 포함한다. 다른 예로서, 전기 코일 어셈블리(400)는 해양 용도로 시판되고 있는 것과 같이 오염 방지 또는 오손 방출 도료(417)로 된 하나 이상의 층을 추가로 포함한다.
도 5를 보면, 본 발명의 실시예에 의한 다수의 이중 절연 전기 코일 어셈블리를 포함하는 전기 장치(500)를 개략적으로 나타내고 있다. 전기 장치(500)는 도 2 내지 도 4를 참조하여 앞서 설명한 것과 같은, 다수의 이중 절연 전기 코일 어셈블리(502)를 포함하는 하나 이상의 고정자 어셈블리(501)를 포함한다. 본 발명에 의한 전기 장치(50)는 발전기 및/또는 모터 등을 포함하며, 통상적인 코일 어셈블리를 사용하는 종래의 전기 장치에서의 전기 장애 또는 고장의 위험을 증가시킬 수 있는, 바닷물에 오랜 시간 노출되거나 침수되는 것과 같은, 전기 전도 및/또는 화학적 부식 환경에서 사용하기에 특히 적합하다. 일례로 전기 장치(500)는 2개의 평행한 고정자를 포함할 수 있으며, 이들 고정자에 대하여 상대적으로 회전하는 자기 회전자(도시 안 됨)의 양쪽에 고정자가 위치한다. 이와 달리, 전기 장치(500)는, 단일의 고정자를 구비할 수 있는데, 예를 들어 하나 또는 두 개의 자기 회전자(도시 안됨)와 협력하여 동작할 수 있는 단일 면 또는 이중 면 고정자를 구비할 수 있다. 전기 장치(500)의 고정자(501)는 위상 결선(phase connection)으로 나타낸 3개의 전기 위상(520, 530, 540)과 공통의 중립 위상 결선(550)으로 나눌 수 있다. 다른 예로서, 2-위상 내지 6-위상과 같이 더 많은 수의 전기 위상이나 더 적은 수의 전기 위상을 사용해도 된다.
고정자(501)의 각각의 전기 위상은 도 2 내지 도 4에 나타낸 것과 같은 전기적으로 상호연결된 4개의 이중 절연 코일 어셈블리를 포함한다. 다른 예로서, 각각의 위상은 전기 장치의 크기나 전력 소요량에 따라 더 많은 수 또는 더 적은 수의 코일 어셈블리를 포함해도 된다. 제1 위상(520)은 코일 어셈블리를 전기 장치(500) 내의 고정자(501)에 대하여 이동하는 자기 회전 요소(도시 안 됨)와 실질적으로 정렬되도록 하는 것과 같이, 환형 고정자(501)의 외주 주위로 서로 동일 간격으로 이격되어 상호연결된 이중 절연 코일 어셈블리(502, 504, 506, 508)를 포함한다. 마찬가지로, 제2 위상(530)은 상호연결된 코일 어셈블리(535, 536, 537, 538)를 포함하며, 제3 위상(540)은 상호연결된 코일 어셈블리(545, 546, 547, 548)를 포함한다. 각 위상 내의 코일 어셈블리는 실질적으로 동일 간격으로 이격되어 있으며, 3개의 위상의 각각의 코일 어셈블리는, 도시된 바와 같이 고정자(501)의 외주 주위로 선행하는 다른 위상의 코일 어셈블리와 번갈아 나온다. 코일 어셈블리(520)는 볼트 등의 체결 수단과 같은 일반적인 기계적 방법에 의하는 것과 같이 임의의 적절한 수단에 의해 고정자(501)에 부착될 수 있다.
일례로, 각각의 이중 절연 코일 어셈블리는 다수의 권선층을 포함할 수 있다. 각각의 권선층은 도 2와 관련해서 설명한 것과 유사하게, 단일의 연속 길이의 전기 케이블을 포함한다. 도 5에 나타낸 실시예에서, 전기 위상(520)의 각각의 이중 절연 코일 어셈블리(502, 504, 506, 508)는 3개의 권선층을 포함하며, 각각의 권선층은 개별 길이의 케이블(510, 512, 514)과 같은 단일의 연속 길이의 전기 케이블을 포함한다. 또한, 위상(520)에서의 각각의 코일 어셈블리(502, 504, 506, 508)에서의 3개의 권선층은 개별의 연속 길이의 케이블로 직렬로 권취된다. 따라서, 위상(520)에서의 코일 어셈블리(502, 504, 506, 508)에서의 제1 권선층은 연속 길이의 케이블(510)로 일렬로 권취된다. 마찬가지로, 코일 어셈블리(502, 504, 506, 508)의 각각의 제2 권선층은 연속 길이의 케이블(512)로 일렬로 권취되고, 코일 어셈블리(502, 504, 506, 508)의 각각의 제3 권선층은 연속 길이의 케이블(514)로 일렬로 권취된다. 코일 어셈블리(502, 504, 506, 508)의 각각에 제1, 제2 및 제3 권선층을 형성하는 개별 길이의 케이블(510, 512, 514)은 위상 결선(520) 및 중립 위상 결선(550)에 병렬로 연결되어, 고정자(501)의 제1 전기 위상(520)을 형성할 수 있다. 마찬가지로, 제2 위상(530) 및 제3 위상(540)을 형성하는 전기 코일 어셈블리는 3개의 권선층을 포함하는데, 각각의 권선층은 개별의 연속 길이의 케이블로 직렬로 권취되고, 3개의 개별 길이의 케이블은 위상 결선(530, 540) 및 중립 위상 결선(550)에 병렬로 연결되어, 고정자(501)의 제2 전기 위상(530) 및 제3 전기 위상(540)을 형성할 수 있다. 고정자(501)의 전기 위상의 이러한 권선 구성은 각각의 전기 코일 어셈블리에서의 개별적으로 권취된 다수의 권선층에 대하여 고장 허용성을 갖는 다중 코일 전기 위상을 바람직하게 제공하는데, 위상에서의 하나의 권선층에서 전기적 고장이 발생한 경우, 남아 있는 권선층이 케이블을 둘러싸는 유전성 절연층에 의해 고장이 생긴 권선층으로부터 독립적으로 절연된, 개별 길이의 전기 케이블에 권취된 것처럼 실질적으로 영향을 받지 않은 상태로 계속해서 동작할 수 있다. 또한, 이러한 권선 구성은 위상의 각각의 권선층이 물이 침투할 위험이 증가하고 이와 관련해서 전기적으로 고장이 날 수 있는, 케이블의 유전성 절연층에서의 커넥터 또는 다른 잠재적으로 위험 요소가 될 수 있는 연결부(break)가 없는 연속 길이의 케이블로 권취되기 때문에, 위상의, 특히 위상에서의 코일 어셈블리 사이의 권선층 내의 전기적 고장의 위험을 감소시키는 장점이 있다. 사실상, 위상에서 권선층을 형성하는 전기 케이블의 유전성 절연층에서의 커넥터 등의 연결부는 위상 결선(520) 및 중립 결선(550)에서 병렬로 접속되는 전기 케이블의 단부에만 위치한다.
일례로, 고정자(501)의 각각의 이중 절연 전기 코일 어셈블리(502)는 고정자(501)의 다른 코일 어셈블리와 물리적으로 이격되어 있을 수 있으며 각각의 코일 어셈블리 사이에 갭이 있을 수 있다. 이러한 예에서, 각각의 코일 어셈블리(502)는 고정자(501) 내의 모든 다른 코일과 실질적으로 물리적, 자기적 및 열적으로 분리되어 있을 수 있는데, 각각의 코일 어셈블리의 자기 코어가 서로 직접 접촉하거나 바로 근접하지 않으며, 하나의 코일 어셈블리(502)에서의 고장이 인접한 코일 어셈블리(535, 548)에 자기적 또는 열적으로 실질적인 영향을 미치지 않기 때문이다. 이러한 예에서, 하나의 전기 코일 어셈블리에서의 고장이 인접한 코일 어셈블리의 동작에 실질적인 영향을 미치지 않기 때문에, 고정자(501)의 이중 절연 전기 코일 어셈블리의 실질적인 자기 및 열적 분리는 전기 장치(500)의 고장 허용 동작을 제공한다는 장점이 있다.
다른 예로서, 고정자(501)에서 발생하는 전체 자속(total magnetic flux)을 증가시키거나 고정자(501) 주위에서 발생하는 자속에서의 불연속을 감소시키고자 하는 경우[예를 들어, 전기 장치의 고정자(501)에 대하여 상대적으로 회전하는 자기 회전자의 진동 또는 코깅(cogging)을 감소시키고자 하는 경우], 이중 절연 전기 코일 어셈블리 사이의 갭에 자기 커넥터(magnetic connector)(580)를 설치하여, 코일 어셈블리 사이의 공간 갭을 부분적으로 또는 완전히 채움으로써, 전기 장치(500)가 동작하는 동안에 고정자(501)에서 생기는 자속의 연속성을 증가시키거나 전체 자속을 증가시킬 수 있다. 코일 어셈블리 사이의 갭이 부분적으로만 연결되도록 자기 커넥터(580)를 설치한 경우, 인접한 코일 어셈블리는, 적어도 부분적으로 자기 및 열적으로 분리시킨 상태를 유지하는 것이 인접한 코일 어셈블리(546, 537)의 자기 및/또는 열적 동작에 대해 해당 코일 어셈블리(506)의 영향을 감소시키기 때문에 바람직하다. 또한, 자기 커넥터(580)는 자기 커넥터(580)와 코일 어셈블리(506, 537) 사이에서 갭이 유지되도록, 인접한 이중 절연 전기 코일 어셈블리(506, 537)의 자기 코어에 기계적으로 연결되거나, 이와 달리 고정자(501)에 연결될 수 있다. 자기 커넥터(580)는 통상적인 전기 스틸과 같은 임의의 적절한 강자성 재료를 포함할 수 있다.
도 5의 오른쪽 위에 A라고 표시된 부분은 본 발명의 실시예에 의한 도 5의 전기 장치 내의 다상 전력관(multiphase power conduit)(560)의 단면을 나타낸 것이다. 다상 전력관(560)은 전기 위상(520, 530, 540)에 각각 대응하는 전기 케이블 세트(522, 534, 544)를 포함한다. 전력관(560) 내의 각각의 전기 케이블은, 도 2 내지 도 4와 관련해서 설명했던 것과 같이, 구리 등의 중심 도체(524)와, 이 도체를 둘러싸는 유전성 절연층(526)을 포함한다. 전기 케이블 세트(522)는 전기 위상(520)의 전기 코일 어셈블리의 제1, 제2, 및 제3 권선층에 대응하는 전기 케이블(510, 512, 514)을 포함한다. 마찬가지로, 전기 케이블 세트(534, 544)는 전기 위상(530, 540)의 코일 어셈블리에서의 3개의 권선층에 대응하는 전기 케이블을 포함한다. 전기 케이블 세트(522, 534, 544)는 절연용 케이블 이격부(insulating cable separator)(528)에 의해 다상 전력관(560) 내에서 물리적으로 분리됨으로써, 상이한 위상의 전기 케이블끼리 물리적으로 접촉되는 것을 방지하고 전기 케이블들 간의 절연을 향상시킬 수 있다.
바람직한 예로서, 상이한 위상으로부터의 전기 케이블은 전기 장치(500)의 모든 지점에서, 예를 들어 다상 전력관 내에서, 코일 어셈블리 사이에서, 그리고 상이한 위상으로부터 전기 케이블이 중첩된 부분에서, 물리적으로 분리되어 있는 것이 바람직하다. 고정자(501) 내의 상이한 위상으로부터 전기 케이블 사이에서의 절연과 물리적 분리를 보장하기 위해, 절연용 케이블 이격부(528)와 유사한 추가의 절연용 케이블 이격부를 사용할 수 있다. 이러한 물리적 분리는, 전기 장치(500) 내의 전기 위상(520, 530, 540)을 실질적으로 물리적으로 분리시키고, 상이한 위상에 속하는 전기 코일 어셈블리 사이를 물리적으로 분리시키며, 위상들 사이에서의 전기적 고장의 위험을 감소시키고, 하나의 위상 또는 전기 코일 어셈블리의 전기 케이블에서 발생하는 고장의 위험이 다른 위상 또는 다른 전기 코일 어셈블리의 동작에 미치는 영향을 감소시키는 장점이 있다. 이처럼 위상 및 코일 어셈블리의 실질적인 물리적인 분리에 의해, 본 발명에 의한 전기 장치(500)의 고장 허용 동작이 가능하게 된다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 전기 코일 어셈블리(600)에 대한 제1 권선 구성을 개략적으로 나타내고 있다. 일례에 의하면, 코일 어셈블리(600)에 개략적으로 나타낸 권선 구성은 도 2를 참조해서 앞서 설명했던 것과 같이 이중 절연 전기 코일 어셈블리(200)에 적용할 수 있다. 도 6에 나타낸 이중 절연 전기 코일 어셈블리(600) 및 이와 관련된 권선 구성은, 자기 코어(602)의 적어도 일부분을 권취하는 제1 권선층(620) 및 제2 권선층(630)을 포함한다. 도 2 내지 도 5를 참조해서 앞서 설명했던 바와 같이, 다른 실시예에서는 대략 2개 내지 10개의 권선층 사이에서와 같이 여러 개수의 권선층을 포함할 수 있다. 자기 코어(602)는, 도 2 내지 도 5와 관련해서 앞서 설명했던 바와 같이, 자기 코어(602)를 실질적으로 둘러싸는 하나 이상의 유전성 절연층(604)과, 유전성 절연층(604)을 실질적으로 둘러싸는 하나 이상의 방수 접착층(606)을 포함한다. 또한, 제1 권선층(620) 및 제2 권선층(630)은, 도 2 내지 도 5를 참조해서 앞서 설명한 바와 같이, 도체를 둘러싸는 하나 이상의 유전성 절연층을 포함하는 가요성의 전기 케이블과, 하나 이상의 방수 접착층을 구비하는 것이 바람직하다.
이중 절연 전기 코일 어셈블리(600)에서, 제1 권선층(620) 및 제2 권선층(630)은 전기 장치(500)의 위상 결선(520)과 같이 전기 위상 회로의 위상 결선에 더 가까운 권선층의 위상 결선 단부(640)와, 전기 장치(500)의 중립 결선(550)과 같이 전기 위상 회로의 중립 결선에 더 가까운 권선의 중립 결선 단부(650)의 사이에 권선된다. 제2 권선층(630)은 제1 권선층(620)에 실질적으로 인접하고 이와 동일한 구성으로 권선됨으로써, 자기 코어(602) 주위의 다수의 권선층이 실질적으로 평행한 방향이 된다. 이러한 평행한 방향의 권선층에서, 인접한 권선층 간의 전위차는 실질적으로 제로이기 때문에, 각 권선 층에서의 인접한 전기 케이블 사이의 유전성 응력(dielectric stress)을 최소화하고, 권선층 간에 전기적 고장이 생길 위험을 감소시킬 수 있다. 또한, 하나의 권선층(620)에서의 전기 케이블의 인접한 턴(turn) 간의 전위차는 코일 어셈블리(600)의 길이를 따라, 그리고 전기 장치(500)와 같은 전기 장치에서의 위상에서 서로 결선된 각각의 코일 어셈블리를 가로질러 실질적으로 일정하기 때문에, 권선층(620)에서의 인접한 턴 사이의 유전성 응력이 실질적으로 일정하게 되고, 고장이 될 수 있는 유전적 과응력 존(dielectrically overstressed zones)을 감소시키는 장점이 있다.
도 7을 보면, 본 발명의 실시예에 의한 전기 코일 어셈블리(700)에 대한 제2 권선 구성을 개략적으로 나타내고 있다. 도 7에 나타낸 이중 절연 전기 코일 어셈블리(700) 및 이와 관련된 권선 구성은 자기 코어(702)의 적어도 일부분을 권취하는 제1 권선층(720) 및 제2 권선층(730)을 포함한다. 도 6과 관련해서 앞서 설명한 바와 같이, 다른 실시예는, 예를 들어 대략 2개 내지 10개의 권선층과 같이 여러 개수의 권선층을 포함할 수 있다. 자기 코어(702)는 도 2 내지 도 5와 관련해서 앞서 설명한 바와 같이, 자기 코어(702)를 실질적으로 둘러싸는 하나 이상의 유전성 절연층(704)과, 유전성 절연층(704)을 실질적으로 둘러싸는 하나 이상의 방수 접착층(706)을 포함한다. 또한, 상기 설명한 코일 어셈블리(600)와 마찬가지로, 제1 권선층(720) 및 제2 권선층(730)은 바람직하게, 도체를 둘러싸는 하나 이상의 유전성 절연층과, 전기 케이블의 상단에 도포되고 전기 케이블을 바람직하게 둘러싸며 이에 접착된 하나 이상의 방수 접착층을 포함한다.
이중 절연 전기 코일 어셈블리(700), 제1 권선층(720) 및 제2 권선층(730)은 권선층의 2개의 이상 결선 단부(740)와 권선층의 중앙의 중립 결선 단부(750) 사이에 권선된다. 권선층의 2개의 위상 결선 단부(740)는 자기 코어(702)의 양쪽 끝에 위치하며, 전기 장치(500)의 위상 결선(520)과 같이 전기 위상 회로의 위상 결선에 가깝게 위치한다. 이와 달리, 권선층의 중앙의 중립 결선 단부(750)는 자기 코어(702)의 실질적으로 중심에 위치하며, 전기 장치(500)의 중립 결선(550)과 같이 전기 위상 회로의 중립 결선에 가깝게 위치한다. 제2 권선층(730)은 제1 권선층(720)에 실질적으로 인접하고 제1 권선층과 동일한 구성으로 권취됨으로써, 자기 코어(702) 주위로 다수의 권선층이 실질적으로 평행한 방향이 된다. 상기 설명한 코일 어셈블리(600)와 마찬가지로, 층(720, 730)과 같이 인접한 평행한 방향의 권선층은 이들 사이에 실질적으로 제로인 전위차를 가짐으로써, 각각의 권선층 내의 인접한 전기 케이블 사이에 유전성 응력을 최소로 할 수 있으며, 권선층 사이에서의 전기 고장의 위험을 바람직하게 감소시킬 수 있다. 또한, 코일 어셈블리(700)에서, 권선층(740)과 자기 코어(702) 사이에서의 최대 전위차 및 이에 따른 최대 유전성 응력은 권선층(720)의 바깥쪽 위상 결선 단부(740)에 위치하고, 자기 코어(702)의 중심 부근의 권선층(720)의 안쪽 부분은 유전성 응력이 작다. 이처럼 상대적인 유전성 응력을 갖는 구성에 의해, 권선층(720)의 중심과 자기 코어(702)에서의 유전성 장애 및 전기 고장의 위험을 감소시키고, 권선층의 중심이 전기 장치의 동작에 대해 특히 중요한 경우 또는 접근이나 수선이 특히 어려운 전기 장치의 일부 구성에 바람직할 수 있다. 도 8을 보면, 본 발명의 실시예에 따라 도 7에 나타낸 제2 권선 구성을 사용하는 이중 절연 전기 코일 어셈블리(800)를 나타내고 있다. 코일 어셈블리(800)는 도 2를 참조해서 앞서 설명한 바와 같이 이중 절연 전기 코일 어셈블리(200)와 유사하며, 자기 코어(802)와, 자기 코어(802)의 적어도 일부분을 권취하는 실질적으로 평행한 적어도 2개의 전기 권선층(820, 830)을 포함한다. 자기 코어(802)는 임의의 적절한 강자성 재료, 바람직하게는 적층된 전기 스틸을 포함할 수 있으며, 자기 코어(802)를 실질적으로 둘러싸는 하나 이상의 유전성 절연층(804)을 포함함으로써, 자기 코어(802)와 권선층(820) 사이에서와 같이 코일 어셈블리(800) 내에서의 쇼트 또는 고장을 방지하기 위한 전기 절연을 제공할 수 있다. 자기 코어(802)는, 유전성 절연층(804)을 실질적으로 둘러싸며, 이 유전성 절연층에 바람직하게 접착된 하나 이상의 방수 접착층(806)을 구비함으로써, 자기 코어(802)에 물이 침투하는 것을 방지할 수 있다.
전기 권선층(820, 830)은 바람직하게는 구리 또는 다른 적절한 가요성의 전도성 재료를 포함하는 중앙의 가요성 전도성 코어(812)와, 전기 케이블(810)의 전체 길이를 따라 전도성 코어(812)를 둘러싸는 하나 이상의 유전성 절연층(814)을 구비하는 가요성의 전기 케이블(810)을 포함한다. 유전성 절연층(814)은 전기 케이블(810)의 전체 길이를 따라 전기 절연을 제공하여, 자기 코어(802)와 전기 케이블(810) 사이 또는 코일 어셈블리(800)의 권선에서의 케이블(810)의 턴 사이에서 전기적 고장이나 쇼트가 생기는 것을 방지할 수 있다. 유전성 절연층(814)은 바람직하게는 유전성 절연층(814)을 통해 전기 케이블(810)로 물이 침투하여 전기적 고장이나 장애가 생기는 것을 방지하기 위해 방수 분자 장벽 재료를 포함한다. 앞서 설명한 코일 어셈블리(200)에서와 유사하게, 유전성 절연층(814)은 하나 이상의 클로로설포네이티드 폴리에틸렌, 가교 폴리에틸렌, 및 올레핀 중의 하나 이상과 같이 유전성의, 바람직하게는 방수 분자 장벽 특성을 제공하는 하나 이상의 적절한 재료를 포함할 수 있다. 전기 권선층(820, 830)은, 전기 케이블(810)의 상단에 접착되고, 바람직하게는 전기 케이블(810)의 외부를 둘러싸며 이에 접착되며, 더 바람직하게는 전기 케이블(810)의 유전성 절연층(814)에 접착된 하나 이상의 방수 접착층(816)을 추가로 포함함으로써, 코일 어셈블리(200)와 같이 앞서 설명한 것과 유사하게, 유전성 절연층(814)에 물이 침투하는 것을 방지할 수 있다. 방수 접착층(186)은 하나 이상의 적합한 에폭시 수지계 접착성 방수 재료로 된 다수의 코팅 또는 층을 포함하는 셀프 프라이밍 방수 에폭시 선박용 도장계와 같은 해양용으로 적합한 접착성 방수 에폭시 도장계를 포함할 수 있다.
도 7의 개략적으로 나타낸 코일 어셈블리(700)와 유사하게, 코일 어셈블리(800)의 전기 권선층(820, 830)은 권선층의 2개의 위상 결선 단부(840)와 권선층의 2개의 중심의 중립 결선 단부(850) 사이에 권선된다. 각 권선층의 2개의 위상 결선 단부(840)는 자기 코어(802)의 권선된 부분의 양쪽 끝에 위치하며 전기 장치(500)의 위상 결선(520)과 같은 전기 위상 회로의 위상 결선에 더 가깝게 위치한다. 이와 달리, 각 권선층의 중심의 중립 결선 단부(850)는 자기 코어(802)의 권선된 부분의 실질적으로 중심에 위치하며, 전기 장치(500)의 중립 결선(550)과 같은 전기 위상 회로의 중립 결선에 가깝게 위치한다. 제2 권선층(830)은 제1 권선층(820)에 실질적으로 인접하고 제1 권선층과 동일한 구성으로 권선됨으로써, 자기 코어(802) 주위로 다수의 권선층이 실질적으로 평행하게 된다. 일례로, 각각의 권선층(820)은 도체(812)를 둘러싸는 유전성 절연층 내에 커넥터 등의 연결부가 없는 권선층(820)을 제공하기 위해, 전기 케이블(810)의 단일의 연속하는 길이로부터 바람직하게 권선됨으로써, 바람직하게는 권선층(820) 내에 전기적 고장의 위험을 감소시킬 수 있다.
이중 절연 전기 코일 어셈블리(800) 및 관련 부품이 물 또는 다른 전기 전도 및/또는 화학적 부식성 매질에 침지 또는 침수되지 않는 경우, 또는 전기 코일 어셈블리(800)의 최대 보호를 필요로 하지 않는 본 발명의 응용에 관한 실시예에서는, 전기 케이블(810)의 전기 도체(812)의 둘러싸는 유전성 절연층(814)의 두께를 감소시켜, 전기 도체(812)가 차지하는 전기 권선의 비율을 증가시킴으로써, 코일 어셈블리(800)에 의해 제공되는 전위 효율 및 파워 팩터(power factor)를 증가시킬 수 있다. 이처럼 부식성이 심하지 않은 환경에서의 용도는 발전기 및/또는 모터와 같은 전기 장치 또는 해안 설치물, 해안 풍력 발전기와 같은 해양 부근에서 사용하기 위한 전기 도체, 또는 전기 코일 어셈블리가 물에 담겨지거나 침수되지 않는 해변 지역에서 사용하기 위한 전기 도체에서의 용도를 포함할 수 있다. 부식성이 심하지 않은 환경에서 사용하도록 된 다른 실시예에서, 자기 와이어(810)는 전기 케이블 대신에 사용될 수 있으며, 자기 와이어(810)는 도체(812)(통상적으로 구리)와 수지 유전체와 같은 통상적인 유전성 절연층(814)을 포함함으로써, 전기 권선 중의 도체(812)가 차지하는 비율을 증가시키고, 코일 어셈블리(800)에 의해 제공되는 전위 효율 및 파워 팩터를 증가시킬 수 있다. 어떤 경우, 자기 와이어(810)는 단면이 실질적으로 원형이거나 단면이 실질적으로 사각형인 것으로 해도 된다.
도 9를 보면, 본 발명의 실시예에 의한 전기 코일 어셈블리(900)에 대한 제3 권선 구성을 개략적으로 나타내고 있다. 도 9에 나타낸 이중 절연 전기 코일 어셈블리(900) 및 관련된 권선 구성은 도 7과 관련해서 앞서 설명한 코일 어셈블리(700)와 실질적으로 유사하며, 자기 코어(702)의 적어도 일부분을 권취하는 제1 권선층(720) 및 제2 권선층(730)을 포함한다. 자기 코어(702)는 앞서 설명한 바와 같이, 자신을 실질적으로 둘러싸는 하나 이상의 유전성 절연층(704)과, 유전성 절연층(704)을 실질적으로 둘러싸는 하나 이상의 방수 접착층(706)을 포함한다. 또한, 앞서 설명한 코일 어셈블리(700)와 마찬가지로, 제1 권선층(720) 및 제2 권선층(730)은 도체를 둘러싸는 하나 이상의 유전성 절연층과 전기 케이블을 둘러싸며 그 상단에 도포되는 하나 이상의 방수 접착층을 갖는 가요성의 전기 케이블을 포함하는 것이 바람직하다.
이중 절연 전기 코일 어셈블리(900)에서, 제1 권선층(720) 및 제2 권선층(730)은 권선층의 2개의 중립 결선 단부(750)와 권선층의 단일의 중립 위상 결선 단부(740) 사이에 권취된다. 권선층의 2개의 중립 결선 단부(750)는 자기 코어(702)의 양쪽 끝에 위치하며, 전기 장치(500)의 중립 결선(550)과 같은 전기 위상 회로의 중립 결선에 가까이 위치한다. 이와 달리, 권선층의 중앙의 위상 결선 단부(740)는 자기 코어(702)의 실질적으로 중심에 위치하며, 전기 장치(500)의 위상 결선(520)과 같이 전기 위상 회로의 위상 결선에 가까이 위치한다. 제2 권선층(730)은 제1 권선층(720)과 동일한 구성으로 이에 실질적으로 인접해서 권취됨으로써, 다수의 권선층이 자기 코어(702) 주위에 실질적으로 평행하게 된다. 앞서 설명한 코일 어셈블리(700)와 마찬가지로, 이러한 평행한 권선층(720, 730)에서, 인접한 권선층 사이의 전위차는 실질적으로 제로이기 때문에, 각 권선층에서의 인접한 전기 케이블 사이의 유전 응력을 최소화하고, 권선층 사이에서의 전기적 고장의 위험을 감소시킬 수 있다. 그러나, 코일 어셈블리(900)에서, 권선층(720)과 자기 코어(702) 사이의 최대 전위차 및 최대 유전 응력은 자기 코어(702)의 중심 부근의 권선층(720)의 안쪽 부분에 위치한 위상 결선 단부(740)에 이웃하지만, 중립 결선 단부(750)에 이웃하는 권선층(720)의 바깥쪽 부분의 유전 응력이 작다. 이러한 권선 구성에서, 권선층(720)과 자기 코어(702)의 바깥쪽에서의 상대적인 유전 응력 및 유전체의 장애와 전기적 고장의 위험이 감소한다. 이에 의하면, 권선층(720)에 물이 침투했을 때에 물이 바깥쪽의 권선층을 관통하는 경향이 있는 경우, 해양의 전기 장치에서와 같이 침수되어 동작하도록 의도된 본 발명의 실시예의 경우에 특히 바람직하다. 이처럼 권선층(720)의 바깥쪽에서 물이 침투하는 지점은 코일 어셈블리(900)의 권선 구성에서의 유전 응력이 최소인 위치에 대응하기 때문에, 고장의 가능성을 최소로 할 수 있다.
도 10을 보면, 본 발명의 실시예에 의한 도 9에 나타낸 제3 권선 구성을 사용하는 이중 절연 전기 코일 어셈블리(1000)의 단면을 나타내고 있다. 코일 어셈블리(1000)는, 도 8과 관련해서 앞서 설명한 것과 같은 이중 절연 전기 코일 어셈블리(800)와 실질적으로 유사하며, 자기 코어(802)와 전기 권선을 포함한다. 전기 권선은 자기 코어(802)의 적어도 일부분을 권취하는 적어도 2개의 실질적으로 평행한 전기 권선층(820, 830)을 포함한다. 자기 코어(802)는 코일 어셈블리(1000) 내에서 고장이 생기는 것을 방지하기 위해 자기 코어(802)를 실질적으로 둘러싸는 하나 이상의 유전성 절연층(804)과, 자기 코어(802)에 물이 침투하지 않도록 하기 위해 유전성 절연층(804)을 실질적으로 둘러싸며 이에 접착된 하나 이상의 방수 접착층(806)을 포함한다. 코일 어셈블리(800)를 참고하여 앞서 설명한 바와 같이, 코일 어셈블리(1000)의 전기 권선층(820, 830)은 중앙의 가요성 전도성 코어(812)를 포함하는 가요성의 전기 케이블(810)과 전기 케이블(810)의 전체 길이를 따라 전도성 코어(812)를 둘러싸는 하나 이상의 유전성 절연층(814)을 포함함으로써, 전기 케이블(810)의 전체 길이를 따라 전기 절연을 제공하고, 자기 코어(802)와 전기 케이블(810) 사이 또는 코일 어셈블리(1000)의 권선 내의 케이블(810)의 턴 사이에서 전기적 고장이나 쇼트를 방지할 수 있다. 유전성 절연층(814)은 바람직하게는 방수 분자 장벽 재료를 포함함으로써, 전기적 장애나 고장을 일으킬 수 있는 물이 유전성 절연층(814)을 통해 전기 케이블(810)로 침투하는 것을 방지할 수 있다. 전기 권선층(820, 830)은 추가로 하나 이상의 방수 접착층(816)을 포함할 수 있는데, 이 방수 접착층은 전기 케이블(810)의 상단에 도포되고, 바람직하게는 전기 케이블(810)을 둘러싸고 그 외부에 접착되며, 더 바람직하게는 전기 케이블(810)의 유전성 절연층(814)에 접착됨으로써, 도 8의 코일 어셈블리(800)와 관련해서 설명했던 바와 같이, 유전성 절연층(814)에 물이 침투하는 것을 방지할 수 있다.
그러나, 도 9에 개략적으로 나타낸 코일 어셈블리(900)와 같이, 코일 어셈블리(100) 내의 전기 권선층(820, 830)은 권선층의 2개의 중립 결선 단부(850)와 권선층의 2개의 중앙 위상 결선 단부(840) 사이에 권취된다. 각 권선층의 2개의 중립 결선 단부(850)는 자기 코어(802)의 권취된 부분의 각각의 끝에 그리고 전기 장치(500)의 중립 결선(550)과 같은 전기 위상 회로의 중립 결선 가까이에 위치한다. 이와 달리, 각 권선층의 2개의 중심 위상 결선 단부(850)는 자기 코어(802)의 권취된 부분의 실질적으로 중심에 그리고 전기 장치(500)의 위상 결선(520)과 같은 전기 위상 회로의 위상 결선 가까이에 위치한다. 코일 어셈블리(800)와 관련해서 설명했던 것과 유사하게, 코일 어셈블리(1000)의 제2 권선층(830)은 제1 권선층(820)과 동일한 구성으로 이에 실질적으로 이웃해서 권취됨으로써, 다수의 권선층이 자기 코어(802) 주위에 실질적으로 평행하게 된다. 일례로, 각각의 권선층(820)은 단일의 연속 길이의 전기 케이블(810)로부터 권취됨으로써, 도체(812)를 둘러싸는 유전성 절연층(814)에 커넥터 등의 연결부가 없는 권선층(820)을 제공하게 되고, 이에 의해 권선층(820) 내에 전기적 고장의 위험을 바람직하게 감소시킬 수 있다. 또한, 앞서 설명한 것과 마찬가지로, 부식성이 심하지 않은 환경에서의 사용에 관한 다른 예로서, 전기 케이블(810)의 전기 도체(812)를 둘러싸는 유전성 절연층(814)의 두께를 감소시키거나, 전기 케이블 대신에 자기 와이어(810)을 사용하는 것이 전기 권선에서 도체(812)가 차지하는 비율을 증가시켜, 코일 어셈블리(1000)에 의해 제공되는 전위 효율 및 파워 팩터를 증가시키기 때문에 바람직할 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 의하면, 상기 설명한 본 발명의 전기 코일 어셈블리를 제조하는 방법을 제공한다. 본 발명에 의한 제조 방법은, 상기 설명한 본 발명의 전기 코일 어셈블리를 제조하고, 전기 전도 및/또는 화학적 부식 환경의 사용에 적합한 코일 어셈블리에서 물의 침투 및 전기적 고장을 방지하는 여러 특징을 제공하는 데에 필요한 순차적인 조립 및 처리 단계를 제공한다.
도 11을 보면, 본 발명의 실시예에 의한 제조 방법의 제1 단계에 대응하는 이중 절연 전기 코일 어셈블리(1100)용의 자기 코어의 사시도를 나타내고 있다. 제1 단계에서, 강자성 재료로 된 다수의 층을 구비하는 자기 코어(1102)를 제공한다. 도 11에 나타낸 자기 코어(1102)는 발전기 및/또는 모터와 같은 전기 장치의 사용에 적합한 "E"자 형태의 코어 요소이지만, 다른 예에서는 다른 공지된 구성의 자기 코어를 사용해도 된다. 자기 코어(1102)는 2개의 바깥쪽 코어부(1112, 1114)와 중심 권선부(1116)를 포함한다. 2개의 바깥쪽 코어부(1112, 1114)와 중심 권선부(1116) 사이에는 대응하는 권선 채널(1110)이 위치하며, 이 권선 채널은 자기 코어(1102)의 중심부(1116) 주위로 전기 권선을 제공할 수 있도록 되어 있다. 자기 코어(1102)는 일반적으로 다수의 실질적으로 평행한 층(1103)으로 정렬되는, 예를 들어 전기 스틸과 같은 임의의 적절한 강자성 재료로 이루어짐으로써, 자기 코어 구조체(1102)를 형성할 수 있다. 자기 코어(1102)는 본 기술분야에 공지된 임의의 적절한 기술을 사용해서 구성해도 된다.
도 12를 보면, 본 발명의 실시예에 의한 제조 방법의 제2 단계에 대응하는 이중 절연 전기 코일 어셈블리용의 유전체 코팅 자기 코어(1200)의 사시도가 도시되어 있다. 이러한 제2 단계에서, 자기 코어(1102)는 유전성 절연 재료(1204)로 된 하나 이상의 층으로 코팅된다. 바람직하게는, 유전성 절연층(1204)으로 된 하나 이상의 층은 자기 코어(1102)를 완전히 둘러싼다. 유전성 절연층(1204)은 일반적인 건조 환경에 사용하도록 설계된 자기 코어 요소에서 전형적으로 사용되는 파우더 코팅 전기 수지 재료로 된 층과 같은 전기 수지층(electrical resin layer)을 포함할 수 있다. 일례로, 자기 코어(1102)는 자기 코어(1102)에서 전기적 고장이 생기는 것을 방지하고 유전성 절연을 증가시키기 위해 하나 이상의 적절한 유전성 절연 재료로 된 다수의 층으로 코팅될 수 있다. 하나 이상의 유전성 절연층(1204)은, 예를 들어 파우더 코팅, 분무 또는 디핑(dipping)과 같이 임의의 적절한 공지 기술에 의해 자기 코어(1102) 상에 코팅될 수 있다.
도 13을 보면, 본 발명의 실시예에 의한 제조 방법의 제3 단계에 따른 이중 절연 전기 코일 어셈블리용의 방수 코팅 자기 코어(1300)의 사시도가 도시되어 있다. 이러한 제3 단계에서, 방수 접착 재료(1306)로 된 하나 이상의 층이, 하나 이상의 유전성 절연층(1204) 위의 자기 코어(1102) 상에 코팅된다. 바람직하게는, 방수 접착 재료(1306)로 된 하나 이상의 층이, 하부의 유전성 절연층(1204)을 완전히 둘러싸서 이에 접착됨으로써, 자기 코어(1102)에 물이 침투하지 못하도록 하고, 이에 의해 자기 코어(1102)에서 또는 전기 코일 어셈블리의 다른 부품과 자기 코어 사이에서 전기적 고장이 생기는 것을 방지할 수 있다. 도 2와 관련해서 설명했던 바와 같이, 방수 접착 재료층(1306)은, 이 방수 접착 재료층(1306)이 유전성 절연층(1204)에 접착하는 접착력에 의해 방수 접착 재료층(1306)을 통해 대량의 물이 침투하는 것을 차단하고, 추가로 방수 접착 재료층(1306) 자체에 의해 물이 천천히 확산되거나 퍼지는 것을 크게 감소시킴으로써, 물의 침투를 방지하는 접착 방수 필름을 형성하는 것이 바람직하다. 방수 접착 재료층(1306)은 하나 이상의 적절한 에폭시 수지계 접착 방수 재료로 된 하나 이상의 코팅 또는 층을 포함하는 셀프 프라이밍 방수 에폭시 선박용 도장계와 같이 해양에서 사용하기에 적합한 방수 에폭시 도장계를 포함할 수 있다. 일례로, 방수 접착 재료층(1306)으로 사용하기 적합한 재료는, 다중 코팅 폴리아미드 에폭시 선박용 접착 도료, 특히 덴마크 Lyngby에 소재한 헴펠(Hempel AS)에 의해 Hempel(TM) 1763 제품으로서 시판되고 있는 것과 같은 2액형(two-component)이며 후도막(high build)인 폴리아미드 부가-경화(polyamide adduct-cured) 에폭시 선박용 접착 도료를 포함할 수 있다. 방수 접착 재료층(1306)은 스프레이, 수작업 브러시 사용, 또는 디핑과 같은 임의의 적절한 공지된 기술에 의해 도포될 수 있다.
다른 예로서, 방수 접착 재료층(1306)을 도포하기 전에, 자기 코어(1102)에 턴 캡(turn cap)(1320)을 부착할 수 있다. 이 턴 캡에 의하면, 자기 코어(1102) 주위의 전기 권선의 권취를 안내하고 평탄한 선회 반경(turn radius)을 제공할 수 있다. 이러한 예에서, 턴 캡(1320)은 폴리비닐 클로라이드와 같은 임의의 적절하고 바람직한 절연 재료로 구성될 수 있으며, 접착제나 기계적 고정 장치와 같은 임의의 적절한 공지 수단에 의해 자기 코어(1102)에 부착될 수 있다.
도 14를 보면, 본 발명의 실시예에 의한 제조 방법의 제4 단계에 따른 이중 절연 전기 코일 어셈블리용의 권선(1400) 및 자기 코어의 사시도를 나타내고 있다. 이러한 제4 단계에서, 전기 권선(1408)은 자기 코어(1102)의 적어도 일부분 주위로 권취된다. 전기 권선(1408)은 중심 도체(1412)와, 이 중심 도체(1412)를 둘러싸는 하나 이상의 유전성 절연층(1414)을 포함하며, 유전성 절연층은 방수 분자 장벽 재료를 포함한다. 중심 도체(1412)는 구리 또는 다른 적절한 가요성의 전도성 재료로 이루어질 수 있으며, 하나 이상의 유전성 절연층(1414)이 전기 케이블 권선(1408)의 전체 길이를 따라 전도체 코어(1412)를 바람직하게 둘러쌈으로써, 자기 코어(1102)와 케이블(1410) 사이, 또는 권선(1408) 내의 케이블의 턴 사이에서 전기적 고장이나 쇼트가 생기는 것을 방지하고 전기적 절연을 제공할 수 있다. 유전성 절연층(1414)은 권선(1408) 그리고 결국에는 코일 어셈블리(1400)에 장애 또는 고장을 일으킬 수 있는, 유전성 절연층(1414)을 통해 전기 케이블에 물이 침투하거나 도체(1412)에 접촉하게 되는 것을 방지하기 위해 방수 분자 장벽 재료를 포함한다. 도 2와 관련해서 앞서 설명한 바와 같이, 유전성 절연층(1414)은 클로로설포네이티드 폴리에틸렌, 가교 폴리에틸렌, 및 올레핀 중의 하나 이상과 같은 유전성 및 방수 분자 장벽 특성을 제공하는 하나 이상의 적절한 재료를 포함할 수 있다.
전기 케이블 권선(1408)은 도 6, 도 7 및 도 9와 관련해서 설명했던 권선 구성과 같은 임의의 적절한 구성으로 권취될 수 있으며, 적어도 제1 및 제2 단부(1410, 1420)를 포함할 수 있다. 일례로, 전기 권선(1408)은 다수의 권선층으로 권선된다. 이 예에서, 각각의 권선층은, 각각의 권선층이 유전성 절연층(1414)에 커넥터 등의 연결부가 없도록 하기 위해, 개별의 연속 길이의 전기 케이블로부터 권취되는 것이 바람직하다. 다른 예로서, 전기 권선(1408)은 다수의 권선층으로 권취되며, 각각의 권선층은 개별의 연속 길이의 전기 케이블로부터 권취되고, 개별 길이의 전기 케이블은 다수의 권선층에 병렬로 단부에 접속된다.
도 15를 보면, 본 발명의 실시예에 의한 제조 방법의 선택적 단계에 따른 이중 절연 전기 코일 어셈블리용의 자기 코어 및 봉지화 권선(1500)의 사시도를 나타내고 있다. 이러한 선택적 단계에서, 전기 권선(1408)의 적어도 일부분은 봉지 재료(1520)로 봉지화된다. 다른 예로서, 자기 코어(1102)의 적어도 일부분은 봉지 재료(1520)로 봉지화될 수 있다. 봉지 재료(1520)는 전기 권선(1408) 및/또는 자기 코어(1102)에 물이 침투하는 것을 방지하거나 및/또는 전기적 절연을 추가하는 데에 바람직하게 사용될 수 있다. 임의의 적절한 봉지 재료로는 액체나 겔 상태로 도포될 수 있는 폴리 우레탄 수지 또는 다른 경화가능한 재료 등이 사용될 수 있다. 봉지 재료(1520)는 봉지 재료를 봉지화 영역 주위에 위치한 몰드에 주입하고 봉지 재료를 경화시킴으로써, 전기 권선(1408) 및/또는 자기 코어(1102)의 적어도 일부분을 봉지화하는 임의의 적절한 공지 기술에 따라 도포될 수 있다. 이러한 예에서, 봉지 재료(1520)는, 권선 단부(1410)와 같이 코일 어셈블리(1500)에 결선을 제공하기 위해 필요한 임의의 요구되는 전기 부품이 봉지 재료(1520) 내에 밀봉되지 않도록 포함되는 것이 바람직하다.
다른 예로서, 이중 절연 전기 코일 어셈블리를 제조하는 방법의 선택적 단계는 전기 권선(1408)을 자기 코어(1102)에 고정시키는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 예에서, 전기 권선(1408)은 전기 권선(1408)의 일부분 위에 유전체 재료(1530)로 된 판을 설치하는 것과 같은 임의의 적절한 공지 기술에 의해 자기 코어에 고정시킬 수 있다. 이러한 경우, 유전체 재료 판(1530)은 유리섬유, 또는 다른 적절한 유전체 재료를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 전기 권선(1408)은 전기 권선(1408) 및 자기 코어(1102)의 적어도 일부분을 봉지 재료(1520)로 봉지화하여 자기 코어(1102)에 고정시킬 수 있다.
도 16을 보면, 본 발명의 실시예에 의한 제조 방법의 추가의 단계에 따른 완전한 방수 접착 코팅 이중 절연 전기 코일 어셈블리(1600)의 사시도를 나타내고 있다. 이러한 추가의 단계에서, 하나 이상의 방수 접착 재료층(1616)은 전기 권선(1408) 및 자기 코어(1102) 위에 코팅된다. 바람직하게는, 하나 이상의 방수 접착 재료층(1616)은 전기 권선(1408)의 전기 케이블, 자기 코어(1102), 및 전기 권선(1408)이나 코어(1102)의 임의의 선택적으로 봉지화된 부분을 완전히 둘러싸서 이에 접착됨으로써, 전기 권선(1408)이나 자기 코어(1102)에 물이 침투하는 것을 방지하고, 이에 의해 전기 권선(1408)과 자기 코어(1102)에, 또는 전기 코일 어셈블리(1600)의 자기 코어 및 전기 권선 사이에서 전기적 고장이 생기는 것을 바람직하게 방지할 수 있다.
도 2와 관련해서 설명했던 바와 같이, 방수 접착층(1616)은 전기 권선(1408) 및 자기 코어(1102)에 대한 방수 접착층(1616)의 접착력에 의해 방수 접착층(1616)을 통해 대량의 물이 흐르는 것을 차단하고, 추가로 방수 접착층(1616) 자체의 물이 천천히 확산되거나 퍼지는 것을 크게 감소시키는 것에 의해, 물이 침투하는 것을 방지하는 접착성 방수 필름을 바람직하게 형성할 수 있다. 방수 접착층(1616)은 하나 이상의 적절한 에폭시 수지계 접착 방수 재료로 된 하나 이상의 코팅 또는 층을 포함하는 셀프 프라이밍 방수 에폭시 선박용 도장계와 같이 해양에서 사용하기에 적합한 방수 에폭시 도장계를 포함할 수 있다. 방수 접착층(1616)으로 사용하기 적합한 재료는, 방수 접착층(1616)이 접착되는 하부의 전기 권선(1408)의 유전성 절연층과 방수 접착층(1616)의 기계적 및 화학적 적합성을 고려하여 선택되어야, 침수 및 이에 의해 전기적 고장이 생길 수 있는, 전기 권선(1408)과 유전성 절연층(214) 간의 크래킹, 텐션, 또는 바람직하지 않은 화학적 작용의 위험을 바람직하게 감소시킬 수 있다.
나중에 방수 접착층(1616)이 열화되거나 장애가 생길 수 있는, 바닷물 및/또는 담수에 침수된 환경에서의 생물적 오염물질이 방수 접착층(1616)에 붙거나 이로 인해 오염이 되는 것을 방지하기 위해, 셀프 프라이밍 방수 오염 방지 또는 오손 방출 선박용 도료와 같은 오염 방지 또는 오손 방출 도료로 된 하나 이상의 층을 방수 접착층(1616)의 일부로서 사용할 수 있다. 일례로, 방수 접착층(1616)으로서 사용하기에 적합한 재료는, 다중 코팅 폴리아미드 에폭시 선박용 도료, 특히 덴마크 Lyngby에 소재한 헴펠(Hempel AS)에 의해 Hempel(TM) 1763 제품으로서 시판되고 있는 것과 같은 2액형(two-component)이며 후도막(high build)인 폴리아미드 부가-경화(polyamide adduct-cured) 에폭시 선박용 접착 도료를 포함할 수 있다. 방수 접착 재료층(1616)은 스프레이, 수작업 브러시 사용, 또는 디핑과 같은 임의의 적절한 공지된 기술에 의해 도포될 수 있다. 바람직하게는, 방수 접착층(1616)은 권선 단부(1410, 1420)와 같이 코일 어셈블리(1600)로부터 연장하는 임의의 길이의 전기 케이블에 도포됨으로써, 전기 케이블의 이러한 연장 부분에 물이 침투하는 것을 방지할 수 있다. 본 발명의 이중 절연 전기 코일 어셈블리와 이를 사용하는 전기 장치는 많은 용도로 사용하기에 적합할 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예에 의한 코일 어셈블리 및 전기 장치는 전도성 및/또는 화학적 부식 환경에 노출되는 환경, 특히 오랜 시간 동안 또는 자주 담수나 바닷물의 비말에 접하고 자주 침수되어 사용되는 환경에서의 사용에도 적합할 수 있다. 이러한 사용 환경에는, 조수, 파도, 및 해양이나 해변 풍력 발전 설비와 같이 물, 특히 바닷물에 노출되거나 침수된 발전기에서의 사용을 포함한다. 다른 사용으로는, 광산용의 굴착기 또는 추출기와 파이프라인으로 설치된 해양 방위 추진 시스템, 해군 회생 제동 시스템, 펌프 및/또는 터빈 등의 침수 환경에서 사용되는 모터 및/또는 발전기의 사용을 포함할 수 있다. 다른 가능한 용도로는, 수중 트랜스포머와 같은 침수된 환경에서의 사용에 이용되는 전기 유도성 설비에서의 사용을 포함한다. 또 다른 가능한 용도로는 수중 다이렉트 히터와 같은 침수 환경에서 사용하도록 된 전기 가열 장비에서의 사용을 포함한다.
본 실시예는 본 발명의 범위를 한정하거나 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 설명한 실시예들은 본 발명의 원리를 설명하기 위한 것이며 당업자의 이해를 돕기 위한 응용 및 실시 용도를 설명하기 위한 것이다. 당업자라면, 이상의 설명에 의해 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 많은 변형 및 변경이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 다음의 청구범위에 의해 정의되는 실체에 따라 이해하여야 한다.

Claims (31)

  1. 전기 전도성 매질(electrically conductive medium)의 침수(flooded) 환경에서 동작하도록 구성된 전기 장치에 있어서,
    상기 전기 장치는 하나 이상의 코일 어셈블리(coil assembly)를 포함하며,
    상기 코일 어셈블리는, 하나 이상의 자기 코어(magnetic core) 요소와, 상기 자기 코어 요소의 주위를 권취하는 하나 이상의 전기 권선(electrical winding)을 포함하고,
    상기 자기 코어 요소는, 상기 자기 코어 요소를 둘러싸는 하나 이상의 제1 유전성 절연층(dielectric insulation layer)과, 상기 제1 유전성 절연층을 둘러싸는 하나 이상의 방수 접착층(waterproof adhesive layer)을 포함하고,
    상기 전기 권선은, 하나 이상의 연속 길이의 가요성의 전기 케이블(electrical cable)과, 상기 가요성의 전기 케이블을 실질적으로 둘러싸도록 상기 가요성의 전기 케이블에 도포되는 하나 이상의 방수 접착층을 포함하며,
    상기 전기 케이블은, 중심의 전도성 요소와, 상기 중심의 전도성 요소를 둘러싸는 하나 이상의 제2 유전성 절연층을 포함하고,
    상기 제2 유전성 절연층은 하나 이상의 방수 분자 장벽 재료(waterproof molecular barrier material)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 코일 어셈블리는 상기 자기 코어 요소 주위에 다수의 전기 권선층(electrical winding layer)을 형성하는 다수의 전기 권선을 포함하며,
    상기 전기 권선층은 연속 길이의 가요성의 전기 케이블을 각각 포함하는, 전기 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 다수의 전기 권선층은 병렬로 연결된, 전기 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전기 장치는 다수의 상기 코일 어셈블리를 각각 포함하는 2개의 면을 갖는 고정자 요소(stator element)를 더 포함하며,
    상기 코일 어셈블리는 하나 이상의 위상(phase)을 형성하기 위해 하나 이상의 그룹으로 연결된, 전기 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    제1 위상에서의 상기 코일 어셈블리는 상기 자기 코어 요소의 주위에 적어도 제1 전기 권선층 및 제2 전기 권선층을 형성하는 다수의 전기 권선을 포함하고,
    상기 제1 전기 권선층은 상기 제1 위상에서의 상기 코일 어셈블리의 자기 코어 요소의 각각의 주위로 권취된 연속 길이의 가요성의 제1 전기 케이블을 포함하고, 상기 제2 전기 권선층은 상기 제1 위상에서의 상기 코일 어셈블리의 자기 코어 요소의 각각의 주위로 권취된 연속 길이의 가요성의 제2 전기 케이블을 포함하는, 전기 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 위상에서의 상기 전기 권선층은 병렬로 연결된, 전기 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 유전성 절연층은, 클로로설포네이티드 폴리에틸렌(chlorosulfonated polyethylene), 가교 폴리에틸렌(cross-linked polyethylene), 및 올레핀(olefin)을 포함하는 그룹에서 선택된 방수 분자 장벽 재료를 포함하여 이루어진, 전기 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방수 접착층은, 상기 제1 유전성 절연층과 상기 가요성의 전기 케이블에 접착되고, 에폭시 도료(epoxy paint), 셀프 프라이밍 선박용 도료(self-priming marine paint), 및 오염 방지(anti-fouling) 또는 오손 방출(fouling release) 선박용 도료를 포함하는 그룹에서 선택된 재료를 포함하여 이루어진, 전기 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방수 접착층은 복합 도장 폴리아미드 에폭시 선박용 접착 도료(multi-coat polyamide epoxy marine adhesive paint)를 포함하여 이루어진, 전기 장치.
  10. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코일 어셈블리는 4개 내지 10개의 전기 권선층을 각각 포함하는, 전기 장치.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 고정자 요소는 3개 내지 6개의 위상을 포함하는, 전기 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 코일 어셈블리는 상기 전기 권선의 적어도 일부분을 봉지화하는 경화 수지 절연층(cured resin insulation layer)을 더 포함하는, 전기 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 코일 어셈블리는 상기 자기 코어 요소의 적어도 일부분을 봉지화하는 경화 폴리우레탄 수지 절연층(cured polyurethane resin insulation layer)을 더 포함하는, 전기 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 전기 장치가 상기 코일 어셈블리를 다수 개 포함하며,
    상기 코일 어셈블리는 각각 다른 코일 어셈블리와 물리적, 자기적, 및 열적 중의 하나 이상에 의해 실질적으로 분리된, 전기 장치.
  15. 전기 전도성 매질(electrically conductive medium)의 침수(flooded) 환경에서 동작하도록 구성된 전기 장치, 트랜스포머 또는 인덕터의 전기 코일 어셈블리(electrical coil assembly)에 있어서,
    상기 코일 어셈블리는, 하나 이상의 자기 코어(magnetic core) 요소와, 상기 자기 코어 요소의 주위를 권취하는 하나 이상의 전기 권선(electrical winding)을 포함하고,
    상기 자기 코어 요소는, 상기 자기 코어 요소를 둘러싸는 하나 이상의 제1 유전성 절연층(dielectric insulation layer)과, 상기 제1 유전성 절연층을 둘러싸는 하나 이상의 방수 접착층(waterproof adhesive layer)을 포함하고,
    상기 전기 권선은, 하나 이상의 연속 길이의 가요성의 전기 케이블(electrical cable)과, 상기 가요성의 전기 케이블을 실질적으로 둘러싸도록 상기 가요성의 전기 케이블에 도포되는 하나 이상의 방수 접착층을 포함하며,
    상기 전기 케이블은, 중심의 전도성 요소와, 상기 중심의 전도성 요소를 둘러싸는 하나 이상의 제2 유전성 절연층을 포함하고,
    상기 제2 유전성 절연층은 하나 이상의 방수 분자 장벽 재료(waterproof molecular barrier material)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 코일 어셈블리.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 전기 코일 어셈블리는 상기 자기 코어 요소 주위에 다수의 전기 권선층(electrical winding layer)을 형성하는 다수의 전기 권선을 더 포함하며,
    상기 전기 권선층은 연속 길이의 가요성의 전기 케이블을 각각 포함하는, 전기 코일 어셈블리.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 다수의 전기 권선층은 병렬로 연결된, 전기 코일 어셈블리.
  18. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 유전성 절연층은, 클로로설포네이티드 폴리에틸렌(chlorosulfonated polyethylene), 가교 폴리에틸렌(cross-linked polyethylene), 및 올레핀(olefin)을 포함하는 그룹에서 선택된 방수 분자 장벽 재료를 포함하여 이루어진, 전기 코일 어셈블리.
  19. 제15항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방수 접착층은, 상기 제1 유전성 절연층과 상기 가요성의 전기 케이블에 접착되고, 에폭시 도료(epoxy paint), 셀프 프라이밍 선박용 도료(self-priming marine paint), 및 오염 방지(anti-fouling) 또는 오손 방출(fouling release) 선박용 도료를 포함하는 그룹에서 선택된 재료를 포함하여 이루어진, 전기 코일 어셈블리.
  20. 제15항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방수 접착층은 복합 도장 폴리아미드 에폭시 선박용 접착 도료(multi-coat polyamide epoxy marine adhesive paint)를 포함하여 이루어진, 전기 코일 어셈블리.
  21. 제16항에 있어서,
    상기 코일 어셈블리는 4개 내지 10개의 전기 권선층을 각각 포함하는, 전기 코일 어셈블리.
  22. 전기 전도성 매질(electrically conductive medium)의 침수(flooded) 환경에서 사용하기 위한 전기 코일 어셈블리를 제조하는 방법에 있어서,
    강자성 재료(ferromagnetic material)로 된 다수의 층을 구비하는 자기 코어를 제공하는 단계;
    상기 자기 코어를 하나 이상의 유전성 절연층으로 코팅하는 단계;
    상기 유전성 절연층을 하나 이상의 방수 접착 재료층으로 코팅하는 단계;
    상기 자기 코어 주위를, 도체(conductor)와 상기 도체를 둘러싸며 하나 이상의 방수 분자 재료 재료를 포함하는 하나 이상의 유전성 절연층을 갖는 전기 권선으로 권취하는 단계;
    상기 전기 권선 및 상기 자기 코어를 하나 이상의 방수 접착 재료층으로 코팅하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 전기 권선과 상기 자기 코어를 코팅하기 전에, 상기 전기 권선을 자기 코어에 고정시키는 단계를 더 포함하는 제조 방법.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 전기 권선의 적어도 일부분을 경화 폴리우레탄 수지 절연 재료로 봉지화하는 단계를 더 포함하는 제조 방법.
  25. 제22항에 있어서,
    상기 자기 코어의 적어도 일부분을 경화 수지 절연 재료로 봉지화하는 단계를 더 포함하는 제조 방법.
  26. 제22항에 있어서,
    상기 자기 코어의 주위로 다수의 전기 권선을 권취하여 다수의 전기 권선층을 형성하는 단계를 더 포함하며,
    상기 전기 권선층은, 도체와, 하나 이상의 방수 분자 장벽 재료를 포함하는 하나 이상의 유전성 절연층을 갖는 전기 케이블을 구비하는, 제조 방법.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 다수의 전기 권선층을 서로 병렬로 연결하는 단계를 더 포함하는 제조 방법.
  28. 제22항에 있어서,
    상기 유전성 절연층은 클로로설포네이티드 폴리에틸렌, 가교 폴리에틸렌, 및 올레핀을 포함하는 그룹에서 선택된 방수 분자 장벽 재료를 포함하여 이루어진, 제조 방법.
  29. 제22항에 있어서,
    상기 방수 접착층은 에폭시 도료(epoxy paint), 셀프 프라이밍 선박용 도료(self-priming marine paint), 및 오염 방지(anti-fouling) 선박용 도료를 포함하는 그룹에서 선택된 재료를 포함하여 이루어진, 제조 방법.
  30. 제22항에 있어서,
    상기 유전성 절연층은 전기 수지(electrical resin)를 포함하여 이루어진, 제조 방법.
  31. 제23항에 있어서,
    상기 고정시키는 단계는 유전성 재료로 된 플레이트를 사용해서 상기 전기 권선을 상기 자기 코어에 고정시키는 단계를 포함하는, 제조 방법.
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