KR20140039241A - 비동기기 - Google Patents

Abstract

본 발명은,
로터,
내부로 방사상으로 설치되는 그루브들을 갖는 로터 몸체,
적어도 하나의 요소가 각기 각각의 그루브들을 통해 축 방향으로 연장되는 상기 로터의 권회 요소들,
상기 로터 몸체와 형상 정합 방식으로 협력하고, 상기 그루브들을 방사상으로 및 외측으로 폐쇄하는 로킹 요소들,
각각의 상기 권회 요소들의 주위에 외측 코로나 보호를 갖는 고전압 절연을 포함하는 가변적인 회전 속도로 사용하기 위한 슬립링 로터를 구비하는 비동기기에 관한 것이며,
본 발명은,
상기 권회 요소와 상기 로터 몸체의 연결을 구현할 수 있는 전기적으로 도전성인 연결 수단이 주위의 주변을 따라 상기 권회 요소의 상기 외측 코로나 보호와 적어도 하나의 상기 그루브의 이웃하는 벽 사이에 배치되는 것을 특징으로 한다.

Description

비동기기{ASYNCHRONOUS MACHINE}

본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 상세하게 기재된 형태에 따라 가변 회전 속도들로 사용되기 위한 슬립링 로터(slip-ring rotor)를 구비하는 비동기기에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 비동기기를 갖는 수력 발전소를 위한 기기 어셈블리에 관한 것이다.

비동기기들은 종래의 일반적인 기술 분야에서 알려져 있다. 통상적으로, 비동기기들은 모터들이나 발전기들로 사용된다. 이들은 슬립 스프링들을 통해 접촉되는 권선들을 갖는 로터로 구성된다. 상기 권선들을 상기 비동기기의 러너(runner) 또는 로터 내로 고정시키기 위하여, 통상적으로 상기 권선들을 상기 비동기기의 로터 내의 그루브들 내에 위치시키고 이들을 그 위치에 접착시키는 것이 일반적으로 알려져 있다. 통상적으로, 상기 과정은 완전한 로터를 적절한 배스, 예를 들면, 에폭시 레진에 침지시켜 상기 로터가 전체적으로 접합되는 과정으로 이루어진다.

비동기기의 로터의 영역 내에 상기 권회 요소들을 고정하기 위한 이러한 방법은 입증되었고 신뢰성을 가진다. 실제로는, 상기 구조는 상기 비동기기의 특정한 구조 크기로 제한된다. 문제점은 비동기기들, 특히 증가하는 구조 크기를 갖는 이중급전형 비동기기들이 점점 더 많이 구현될 수 있고, 예로서 발전기로서 수력 발전소들에 또는 양수식 발전소의 경우에 모터 발전기로 이용되게 제공되는 것이다. 통상적으로 30MVA 이상의 전력 범주로 설계되는 이러한 기계들은 따라서 매우 큰 구조 크기를 나타낸다. 상기 로터 직경들은 통상적으로 3m 내지 8m 정도의 크기 내에 놓이므로, 예로서 상기 로터의 완전한 흡수가 수행되기 어렵거나 에폭시 레진으로 진공 내에서 상당한 비싼 비용으로만 수행된다. 예로서 오토클레이브(autoclave) 내에서의 후속하는 경화의 경우도 극히 큰 어셈블리들을 요구하며, 이에 따라 매우 낭비적이고 비용이 든다. 이는 이러한 부분들의 통상적인 양으로 경제적으로는 가능하지 않다.

상기 로터의 흡수에 의해 합리적인 비용으로 상기 로터 내에 상기 권회 요소들을 접착할 수 있는 경우에도 이러한 구조의 다른 문제점은 이러한 기계들로 유지 관리의 용이성이 결정적인 역할을 한다는 것이다. 상각되기까지의 이러한 기계의 전체적 비용과 필수적인 수명으로 인하여, 상기 기계의 로터 또는 로터 몸체를 손상시키지 않고 개개의 권회 요소들의 변경이 가능하여야 한다. 이는 완전히 접착된 구조들로는 가능하지 않다.

다른 문제점은 기계들이 매우 높은 회전 속도들에서 구동되는 것이다. 따라서 이러한 크기로 인해 상당히 크고 무거운 상기 권회 요소들에 작용하는 원심력들이 상당히 중요하다. 접착제는 그 자체가 상기 원심력들에 대항할 수 없다. 이에 따라 해당 기술 분야에서 상기 권회 요소들을 수용하는 그루브들의 영역 내에 배리어 요소들을 방사상으로 외측으로 제공하는 점이 통상적이며, 배리어 요소들은 상기 그루브들을 방사상으로 외측으로 밀봉하고 형상 로킹 방식으로 상기 로터 몸체와 맞물린다. 상기 권회 요소들은 이러한 방법들로 원심력들에 대해 잘 보호될 수 있지만, 통상적으로 절연 및 상기 절연 주위의 코로나 보호를 갖는 상기 권회 요소들이 상기 외측 코로나 보호와 상기 로터 몸체 사이의 신뢰성 있는 전기적 전도를 해제할 수 있도록 규칙적인 이용 동안에 이들이 수용되는 상기 그루브들의 벽들과 접촉되어야 하는 문제점이 여전히 있다. 상기 접촉 및 에어 갭의 방해의 결과는 번쩍이는 방전들에 의해 발생되는 스파크 부식이 되며, 이는 상기 권회 요소의 절연 및 외측 코로나 보호를 파괴하며 이에 따라 상기 로터를 손상시킨다.

따라서 본 발명의 목적은, 상기 로터 몸체의 물질과 상기 권회 요소의 절연의 외측 코로나 보호의 신뢰성 있는 결합이 변동하는 열적 및/또는 기계적 스트레스의 존재에서도 신뢰성 있게 보장되고, 비록 상기 권회 요소들이 상기 로터의 영역 내에 단단하게 고정되더라도 상기 로터를 손상시키지 않고 간단한 교환성이 보장되는 방식으로 상기 권회 요소들이 상기 로터의 영역 내에 고정되는 비동기기를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 상술한 목적은 청구항 제1항의 특징부에 언급된 특징들에 의해 충족된다. 본 발명에 따른 비동기기의 추가적인 유리한 실시예들은 종속 청구항들에 나타난다. 또한, 이러한 비동기기를 갖는 기계 어셈블리(machine assembly)가 청구항 제14항에 나타난다.

본 발명에 따른 비동기기로써, 또한 최신 기술뿐만 아니라 로터 권회 요소들(rotor winding elements)을 배리어 요소들에 의해 방사상의 방향으로 이들의 그루브들에 유지하는 점이 제공된다. 더욱이, 본 발명에 따르면 상기 권회 요소들의 외측 코로나 보호(corona protection)와 상기 권회 요소 주변 주위의 상기 그루브의 적어도 하나의 벽 사이에 상기 권회 요소와 로터 몸체의 해제 가능한 연결을 위해 전기적으로 도전성인 연결 수단이 배치되는 점이 제공된다. 적어도 주변을 따라 상기 권회 요소와 상기 그루브의 해제 가능한 연결을 가능하게 하는 상기 전기적으로 도전성인 수단은 항상 한편으로는 상기 그루브로부터 상기 권회 요소의 해제가 가능한 것을 보장하고, 다른 한편으로는 안정적이고 신뢰성 있는 연결을 통해 상기 권회 요소의 절연 및 상기 외측 코로나 보호와 상기 그루브의 벽 사이의 전기적 도전성을 보장한다. 상기 권회 요소의 절연에 손상을 줄 수 있는 스파크 방출 및 그 결과로서 스파크 부식이 이에 따라 확실하고 신뢰성 있게 방지될 수 있다. 본 발명의 의미에서 전기적으로 도전성인 연결에 의하는 것은 여기서는 적어도 상기 권회 요소들의 외측 코로나 보호의 도전성의 어느 정도의 크기에 있는 도전성을 나타내는 임의의 연결을 의미한다. 본 발명의 의미에서 전기적으로 도전성인 물질은 전류를 대략 200-50,000Q/square 정도의 크기로 특정한 전기 표면 저항에 대비시킬 수 있다.

상기 연결 수단이 전기적으로 도전성인 층 및 패스티 물질(pasty substance)을 포함하는 본 발명에 따른 상기 비동기기의 구조의 유리한 다른 실시예가 제공된다. 상기 전기적으로 도전성인 층은, 예를 들면, 필름 또는 특히 전기적으로 도전성인 페이퍼가 될 수 있다. 상기 전기적으로 도전성인 층은 패스티 물질, 예를 들면, 퍼티(putty)와 함께 상기 그루브들 내에 상기 권회 요소들의 안정적이고 신뢰성 있는 체결을 보장한다. 일 예로서, 상기 권회 요소는 상기 패스티 물질로 코팅될 수 있고, 상기 도전성인 층으로 둘러싸일 수 있다. 설명되는 예에서도 전기적으로 도전성이 되어야하는 상기 전기적으로 도전성인 층 및 상기 패스티 물질은 한편으로는 안정적이고 신뢰성 있는 연결을 제공하며, 다른 한편으로는 상기 도전성인 층과 상기 그루부의 벽의 상술한 예 사이에 금속 결합이 없거나 유착이 없다. 따라서 상기 연결을 해제하는 것이 가능하다.

이의 유리한 다른 실시예에 있어서, 상기 패스티 물질은 이에 따라 상기 패스티 물질이 경화될 때에 그 부피가 증가하는 방식으로 설계된다. 상기 구조가 이후에 상기 그루브들 내로 삽입될 경우, 상기 패스티 물질이 따라서 팽창하며, 이에 따라 형상 정합 방식(form fit manner)으로 상기 그루브들과 안정적인 결합을 제공한다.

상기 패스티 물질은, 예를 들면, 에폭시 레진의 바탕에서 설계될 수 있다.

이러한 사상의 추가적인 매우 바람직한 실시예에 따르면, 상기 패스티 물질이 탄성적으로 경화되는 점이 더 제공될 수 있다. 이는 또한, 예를 들면, 실리콘을 패스티 물질로 사용할 때에 특정한 탄성을 갖고 경화될 수 있다. 온도와 관련된 변동들 및/또는 기계적인 변동들의 존재 하에서 적절한 균형이 가능하므로, 이들 조건들 하에서도 상기 권회 요소의 외측 코로나 보호와 상기 그루브의 벽들 사이에 안정적이고 신뢰성 있는 전기적으로 도전성인 연결이 구현될 수 있다.

다른 매우 바람직한 실시예에 있어서, 상기 층은 적어도 하나의 접힘(fold)을 가지고 설계되지만, 상기 패스티 물질은 상기 접힘에 의해 형성되는 적어도 2개의 부분들 사이에 배치되는 점이 더 제공될 수 있다. 이러한 구조로서, 상기 물질이 더 이상 전기적으로 도전성일 필요가 없기 때문에 상기 패스티 물질의 선택이 훨씬 넓어진다. 상기 물질이 상기 층과 접촉하게 되기만 하기 때문에 상기 물질은 따라서 상기 접힘에 의해 형성되는 상기 층의 부분들 사이에 배치된다. 상기 패스티 물질로부터 벗어나는 상기 층의 개개의 부분들의 표면들은 이후에 하나는 상기 절연된 권회 요소에 접촉하게 되며, 다른 하나는 상기 그루브의 벽에 접촉하게 된다. 상기 패스티 물질이 경화될 때에 그 부피가 증가하는 경우, 이는 상술한 형태에서 상기 그루브 내에 상기 절연된 권회 요소의 신뢰성 있는 유지를 보장한다. 이는 상기 층을 통해서만 상기 그루브의 벽뿐만 아니라 상기 권회 요소의 외측 코로나 보호에 접촉하기 때문에, 한편으로는 상기 외측 코로나 보호와 상기 그루브이 벽 사이의 전기적 도전성이 상기 층에 의해 보장되고, 다른 한편으로는 양 파트너들이 함께 접합되지 않으므로 상술한 구조에 대한 연결 해제가 보다 용이해진다.

본 발명에 따른 비동기기의 다른 매우 유리한 실시예에 있어서, 상기 연결 수단이 전기적으로 도전성인 물질로 구성된 웨지들(wedges)을 포함하는 점이 보충적으로 또는 선택적으로 제공될 수 있다. 바람직하게는 상기 주변을 따라 상기 권회 요소와 상기 그루브의 이웃하는 벽 사이의 방사상의 방향으로 포함되는 이러한 웨지들에 의해, 기계적인 안정성 및 형상 결합(positive connection)도 상기 절연된 권회 요소와 상기 그루브의 벽들 사이에 구현될 수 있다. 적어도 상술한 의미에서 상기 웨지들의 물질이 전기적으로 도전성인 경우, 상기 도전성 또한 보장된다. 상기 웨지들을 위한 약간의 탄성을 나타내는 상응하는 물질들의 사용에 대한 적절한 언급과 사실상의 원칙이 가능할 것이므로, 상기 권회 요소들과 상기 로터 몸체의 물질 사이의 신장에서 열적으로 유도된 차이들의 존재에서도 상기 웨지들이 해제될 수 있고, 상기 웨지들은 여전히 안정되고 신뢰성 있게 유지된다.

본 발명에 따른 비동기기의 다른 구성에 있어서, 상기 연결 요소들은 또한 스프링 요소들로 설계될 수 있다. 예를 들면, 예로서 웨이브 스프링들(wave springs)로 구현될 수 있는 이러한 스프링 요소들은 이에 따라 이들이 상기 그루브의 벽 및 바람직하게는 상기 스프링 요소에 대향하는 상기 권회 요소의 측면과 함께 상기 스프링 요소들을 통해 상기 그루브의 벽과 직접적인 상기 권회 요소의 안정적이고 신뢰성 있는 상호 연결을 제공하는 결정적인 이점을 가진다. 상기 주변을 따라 상기 권회 요소와 상기 그루브의 이웃하는 벽 사이에 편측으로 설치되는 스프링 요소들은 안정적이고 신뢰성 있는 체결을 제공할 수 있으며, 이는 동시에 전기적으로 도전성이고 기계적으로 해제 가능하도록 설계된다.

다른 바람직한 실시예에서 이중급전형 비동기기(double-fed asynchronous machine)로 설계될 수 있는 이러한 비동기기를 위한 특히 바람직한 적용은 이에 따라 수력 터빈 또는 펌프 터빈 및 상기 비동기기를 갖는 수력 발전소를 위한 기계 어셈블리(machine assembly)에의 사용이 되며, 이는 수력 터빈 또는 펌프 터빈에 의해 구동되거나 상기 펌프 터빈을 구동시킨다. 특히, 수력 발전소를 위한 기계 어셈블리에의 이러한 적용에 있어서, 이는 흔히 중력의 방향으로 상기 비동기기 기계의 회전축을 나타내고 일반적으로 30MVA 보다 큰 상기 비동기기를 위한 전력 범주들을 요구하며, 상기 로터 몸체 내의 상기 권회 요소들의 체결의 본 발명에 따른 형태를 갖는 상술한 형태의 비동기기의 적용은 특히 중요하다. 흔히 매우 강하게 변동되는 회전 속도들로 구동되는 이러한 기계들로서, 기계적 하중 및 열적 하중이 상당한 도전을 나타내는 점에 유의하여야 한다. 상기 도전이 상기 전기적으로 도전성인 해제 가능한 체결의 상술한 형태로 인해 수용될 수 있으므로 상기 로터 내의 상기 권회 요소들의 절연의 영역 내의 스파크 부식에 의한 상기 비동기기의 어떠한 손상도 확실하고 신뢰성 있게 방지될 수 있다. 상기 구조는 따라서 간단하고 효율적이며, 특히 여기서는 상기 권회 요소를 교환할 때에 로터를 손상시키지 않고 가능한 손상된 권회 요소의 비교적 간단한 교체를 가능하게 한다. 이들이 상당히 집중적이고 매우 긴 시간 간격 동안 사용되기 때문에, 이는 수력 발전소들의 분야에서 비동기기의 우선적이며 가장 중요한 필수적인 중요성이 된다. 더욱이, 상기 연결 수단은 수직한 회전축을 갖는 상기 기계 어셈블리의 일반적인 구조화 함께 중력에 대해 비교적 크고 무거운 권회 요소들을 보호하여야 한다. 이는 본 발명에 따른 연결 수단으로 상당히 가능하다.

본 발명에 따른 비동기기뿐만 아니라 이러한 비동기기를 갖는 상기 기계 어셈블리의 추가적인 유리한 실시예들은 상기 비동기기와 관련된 종속 청구항들로부터 유래되며, 도면들을 참조하여 다음에 보다 상세하게 설명하는 실시예들의 관점에서 명백해진다.

도 1은 수력 발전소를 위한 기기 어셈블리의 개략적인 도면이다.
도 2는 회전축에 대해 수직하게 자른 평면 내의 비동기기의 로터의 절단도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따라 도 2에 도시한 바를 확대한 절단도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따라 도 2에 도시한 바를 확대한 절단도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따라 도 2에 도시한 바를 확대한 절단도를 나타낸다.
도 6은 본 발명에 따른 연결 요소의 제4 실시예의 3차원 도면을 나타낸다.
도 7은 도 6에 따른 절단도를 확대한 단면도를 나타낸다.

수력 발전소(1)는 도 1에 도시한 바에서 상당히 개략적으로 볼 수 있다. 수력학 기술의 관점으로부터, 상기 수력 발전소(1)의 코어(core)는 배관 시스템(2) 내에 놓이며, 이는 물을 여기서는 나타내지 않은 상류수의 영역으로부터 수력 터빈(water turbine)(3)으로 안내하며, 상기 물을 또한 나타내지 않은 하류수 내로 함축적으로 나타내는 디퓨저(diffuser)(4)를 통해 방출한다. 상기 상류수로부터 상기 하류수로 흐르는 상기 물에 의해 구동되는 상기 수력 터빈(3)은 이에 따라 회전 축(R) 주위를 회전하며, 이는 흔히 통상적으로 이러한 발전소들 내에서 중력(g)의 방향에 직교하게 일어선다. 상기 수력 터빈(3)의 회전은 샤프트(5)를 통해 슬립링 로터(slip-ring rotor)를 갖는 이중급전형 비동기기(double-fed asynchronous machine)(7)의 로터(6)로 전달된다. 상기 비동기기(7)는 또한 상기 로터(6) 이외에도 함축적으로 나타내는 스테이터(stator)(8)를 포함한다. 상기 비동기기(7)는 상기 수력 터빈(3) 상의 상기 물에 의해 발생되는 회전 에너지를 전기 에너지로 전환시키도록 여기에 도시하는 예시적인 실시예에 사용된다. 이는 또한 여기서 도시한 상기 예시적인 실시예에서 발전기를 나타낸다. 이에 보충적으로 또는 교대로, 여기에 예시한 상기 수력 터빈(3) 대신에 펌프 터빈을 사용할 수 있는 것도 자명할 것이다. 예를 들면, 양수식 발전소들(pumped-storage power plants)에 공통적인 상기 펌프 터빈은 한편으로는 상기 상류수로부터 상기 하류수의 영역 내로 흐르는 물을 상술한 바와 같이 회전 에너지로 변환시킬 수 있다. 이는 상기 비동기기(7)에 의해 전기 에너지가 발생되는 것을 가능하게 한다. 때때로 전기 에너지의 과잉이 있을 경우, 상기 비동기기(7)는 또한 상기 펌프 터빈을 통해 상기 하류수의 영역으로부터 물을 상기 상류수의 영역으로 되돌리게 펌프하도록 모터에 의해 구동될 수 있다. 이는 이후에 보다 큰 전기 에너지에 대한 요구가 있을 경우에 상술한 바와 같이 전기 에너지를 재생하기 위하여 다시 사용된다.

도 2에 도시한 바에 있어서, 상기 로터(6)의 일부의 절단면이 예시된다. 도 2에서 명백하게는 일정한 비율이 아닌 부분에서 볼 수 있는 상기 회전 축(R)에 수직한 평면의 단면은 상기 로터(6)의 로터 몸체(9)를 보여주며, 이는 통상적으로 상기 축 방향으로 서로의 상부에 적층되는 몇몇의 판금 요소들(sheet metal elements)로 구성된다. 상기 로터 몸체(9)는 그루브(groove)(10)를 보여주고, 이는 상기 로터 몸체(10)를 통해 상기 회전 축(R)의 축의 방향으로 연장되며, 방사상 방향으로 외측으로 개방된다. 2개의 권회 요소들(winding elements)(11)이 대체로 이러한 그루브(10) 내로 삽입된다. 로드들(rods)로서 설계될 수도 있는 상기 권회 요소들(11)은, 예를 들면, 구리와 같이 매우 우수한 전기적으로 도전성인 물질(12)로 구성된다. 이들은 전체적으로 하나의 물질 또는 개별 물질이 서로 꼬여 연결되는 형태로 구현될 수 있다. 상기 권회 요소들(11)의 구조는 그 자체로 알려진 방식으로 상기 매우 우수한 전기적으로 도전성인 물질(12) 이외에도 전기적 절연을 더 포함하며, 예를 들면 이는 에폭시 레진에 흡수되고 상기 매우 우수한 전기적으로 도전성인 물질(12) 주위에 권취되는 운모(mica) 테이프들로 구성될 수 있다. 사실상, 수력 발전소들(1)에의 일반적인 사용을 위해 대략 3m 내지 8m의 로터(6) 직경을 포함하며, 30MVA 이상의 전력을 갖는 상기 비동기기(7)의 설명된 치수에 있어서, 상기 절연(13)은 고전압 절연이 된다. 이러한 고전압 절연으로, 상기 절연(13)의 외부에 일반적으로 잘 알려진 외측 코로나 보호(corona protection)가 제공된다. 이는 여기서는 상기 절연(13)의 외부 내의 전기적으로 도전성인 코팅 또는 전기적으로 도전성인 코팅 구조이며, 이는 접지된 상기 로터 몸체(9)와 이의 연결을 확실하게 한다.

상기 권회 요소들 또는 로드들(11)은 상기 비동기기(7)의 동작 동안에 상기 로터(6)의 회전으로 인하여 대응되는 원심력들을 받으며, 이는 방사상의 방향으로 상기 요소들 또는 로드들을 상기 그루브(10)로부터 이탈하게 할 수 있다. 이러한 점은, 상기 물질이 외측으로 방사상의 방향으로 상기 그루브(10)를 밀봉하고 상기 권회 요소들(11)을 상기 그루브(10) 내에 방사상의 방향으로 안정적이고 신뢰성 있게 지지하는 것과 같이 상기 로터 몸체(9)의 물질과 형상 정합 방식(form fit manner)으로 협력하는 배리어 요소(barrier element)(14)에 의해 여기서 예시된 구조 내에서 방지된다.

상기 절연(13)의 상기 외측 코로나 보호와 상기 그루브(10)의 이웃하는 벽(15) 사이에는 이제 갭 공간(gap space)이 존재하며, 이에 따라 이는 스파크의 플래시오버(flashover)를 가져올 수 있다. 상기 절연(13)의 영역 내에 이후에 부식이 발생될 수 있고, 이는 결국 절연(13)을 파괴하며 이에 따라 상기 비동기기(7)의 역역 내에 기능적 손상들을 야기하게 된다. 이러한 점은 어떠한 경우에도 방지되어야 한다. 또한, 상기 권회 요소들(11)의 체결이 기계적으로 해제 가능하여야 하므로 상기 권회 요소들(11이은 상기 배리어 요소(14)의 제거에 의해 상기 그루브(10)로부터 제거될 수 있다.

스프링 요소로 기능하는 웨이브 스프링(wave spring)(16.1) 형태의 전술한 목적에 적합한 제1 연결 수단(16)이 도 3에 도시된 바에서 찾아볼 수 있다. 상기 웨이브 스프링은, 상기 방사상으로 배치된 권회 요소들(11)의 절단도로 여기서 예시한 바에서 상기 외측 코로나 보호를 갖는 상기 절연(13)과 상기 그루브(10)의 벽(15) 사이에 배치된다. 상기 웨이브 스프링(16)은 상기 그루브(10)의 벽(15)에 대해 상기 웨이브 스프링(16.1)으로부터 벗어나는 상기 로드(11)의 측면 상에 적절하게 안착되는 상기 외측 코로나 보호를 갖는 전기적 절연(13)을 누르며, 한편으로는 주변을 따라 상기 전기적 절연(13)과 상기 그루브(10)의 다른 벽(15) 사이의 상기 전기적으로 도전성인 웨이브 스프링들(16.1)을 통해 기계적인 연결 및 전기적인 결합이 확보된다. 이러한 점은 심지어는 변동들이 있는 경우와 그렇지 않으면 상기 로드(11)의 영역 내의 기계적인 이동들뿐만 아니라 상기 로드(11) 및 상기 로터 몸체(9)의 상이한 열적 신장으로 인한 이동들이 있는 경우에 상기 로터 몸체(9)와 상기 로드(11)의 상기 전기적 절연(13) 사이에 신뢰성 있는 전기적으로 도전성인 접촉을 확보하는 안정적이고 신뢰성 있는 체결을 수득하게 할 수 있다.

상기 연결 수단(16)의 선택적인 실시예는 도 4에 도시한 바에서 볼 수 있다. 다른 관점에 있어서, 상기 구조는 도 3에 기재된 경우와 대응된다. 상기 연결 수단(16)은 상기 웨이브 스프링(16.1) 대신에 웨지(wedge)(16.2)로서 설계된다. 이에 따라 이러한 웨지(16.2)도, 상기 로드(11)를 상기 그루브(10) 내에 밀어 넣기 위하여, 상기 그루브(10)의 벽(15)에 대해 상기 웨지로부터 벗어나는 로드(11)의 측면을 누르며, 결합을 제공할 뿐만 아니라 상기 웨지(16.2)를 넘어 상기 그루브(10)의 다른 벽(15)까지 상기 로드(11)의 다른 측면을 가압한다.

상기 연결 수단(16)의 선택적인 실시예는 도 5에 나타나 있으며, 이는 도 3 및 도 4에 예시한 바와 실질적으로 동일한 절단면을 보여준다. 상기 로드(11)는 원칙적인 단면으로서 나타내어지고, 단일 구조 내의 상기 물질(12) 및 상기 전기적 절연(13)을 보여주지만, 이들은 단면에서 동일하다. 이는 도 5뿐만 아니라 다음의 도 6 및 도 7에서의 도시를 단순화하게 한다. 상기 로드(11)는 그 절연(13)과 함께 도 5의 도시에서 패스티 물질(pasty substance)(17)로 둘러싸이며, 이러함 점은 여기서는 명확하게 인식할 수는 없지만 패스티 물질은 스스로서는 층(18)으로 둘러싸인다. 상기 층(18)은, 예를 들면, 필름으로서, 그렇지만 특히 전기적으로 도전성인 페이퍼로서 설계될 수 있다. 상기 패스티 물질(17)은 퍼티(putty)로서 설계될 수 있고, 예를 들면, 금속성 입자들, 흑연 또는 이와 유사한 것과 같은 전기적으로 도전성인 입자들의 적절한 첨가를 통해 이는 분명한 전기적 도전성을 나타낸다. 전반적으로, 상기 연결 수단(16)을 형성하는 상기 패스티 물질(17) 및 상기 층(18)으로 구성되는 이러한 구조는 분명하게 나타나 있지는 않지만 상기 외측 코로나 보호를 갖는 그 절연과 함께 상기 로드(11)를 둘러싼다. 상기 패스티 물질(17)은 따라서 경화될 때, 그 부피가 약간 증가하는, 즉 팽창되는 방식으로 설계된다. 이러한 물질은, 예를 들면, 실리콘을 기반으로 하여 구현될 수 있다. 상기 조립 동안에, 상기 로드(11)는 그 절연 및 상기 외측 코로나 보호와 함께 상기 패스티 물질(17)로 코팅되고 도전성 페이퍼로 구성된 상기 층(18)으로 둘러싸인다. 상기 구조는 이후에 상기 그루브(10) 내로 삽입된다. 상기 패스티 물질(17)은 이후에 경화되고 팽창될 것이다. 그 결과는 포지티브 로킹(positive locking) 방식으로 보강하는 상기 그루브(10) 내의 상기 로드(11)의 장력이 되므로, 상기 로드는 안정적이고 신뢰성 있게 유지되며, 상기 로드(11)의 상기 외측 코로나 보호의 전기적인 결합이 상기 그루브(10)의 벽(15)과 이루어지고, 이에 따라 상기 전기적으로 도전성인 층(18) 및 상기 전기적으로 도전성인 패스티 물질(17)과 이루어진다. 동시에, 상기 층(18)은 상기 패스티 물질(17)이 상기 로터 몸체(9)의 영역 내에서 상기 그루브(10)의 벽(15)에 부착되는 것을 방지한다. 이에 따라, 도 2에 나타낸 상기 배리어 요소(14)를 해제한 후에 이러한 동작을 통한 상기 로터 몸체(9) 자체의 손상을 야기하지 않고 상기 구조가 상기 로터(6)의 영역으로부터 외측 방사상의 방향으로 이동될 수 있다.

상술한 목적을 위한 선택적인 예가 도 6에 도시한 바에서 볼 수 있다. 이는 서로 연결되는 적어도 2개의 부분들(18.1, 18.2)로 접혀져 구분되는 상기 층(18)의 사용의 3차원적인 도시이다. 상기 패스티 물질(17)은 상기 양 부분들(18.1, 18.2) 사이에 삽입된다. 함께 상기 연결 수단(16)을 형성하는 접혀진 도전성 층(18) 및 패스티 물질(17)의 복합체는 상기 접힘에 의해 형성되는 상기 부분들(18.1, 18.2) 사이에서 상기 절연 및 상기 외측 코로나 보호와 함께 상기 로드(11)를 둘러싼다. 이러한 방식으로 둘러싸인 상기 로드는 상기 그루브(10) 내로 밀려지고, 상기 패스티 물질(17)은 상술한 바와 같이 경화될 때에 팽창된다. 상기 그루브(10) 내의 상기 로드(11)의 안정적이고 신뢰성 있는 체결이 포지티브 로킹 방식으로 구현될 수 있다.

도 7의 확대된 단면도는 상기 그루브(10)의 벽(15)의 일부뿐만 아니라 상기 절연(13) 및 상기 외측 코로나 보호를 갖고 제공되는 상기 로드(11)의 일부를 나타내지만, 상기 절연 및 상기 외측 코로나 보호는 명확하게 나타나있지는 않다. 양 부분들(18.1, 18.2)을 가지며 이들 사이에 상기 패스티 물질(17)을 갖는 상기 접혀진 층(18)은 상기 로드(11)와 상기 로터 몸체(9) 사이에 놓인다. 상술한 구조에 대한 이점은 상기 패스티 물질(17)이 전기적으로 도전성일 필요는 없고, 예를 들면, 단순한 실리콘 또는 이와 유사한 물질일 수 있다는 것이다. 상기 로드(11)의 외측 코로나 보호의 표면과 상기 로터 몸체(9) 내의 상기 그루브(10)의 벽(15) 사이의 전기적 도전성은 상기 로드(11)의 외측 코로나 보호에 그 하나의 부분(18.2)이 접촉되고, 상기 그루브(10)의 벽(15)에 다른 하나의 부분(18.2)이 접촉되는 상기 전기적으로 도전성인 층(18)에 의해 구현될 수 있다. 더욱이, 상기 층(18)은 상기 로드(11)에 대해서 뿐만 아니라 상기 그루브(10)의 벽(15)에 대해 상기 연결 수단(16)의 해제 가능성을 확보할 수 있도록 상기 연결 수단(16)이 상기 그루브(10)의 벽(15)의 영역 내에 뿐만 아니라 상기 로드(11)의 영역 내에 달라붙는 것을 방지한다.

Claims (14)

1. 로터(rotor)(6);
   내부로 방사상으로 설치되는 그루브들(grooves)(10)을 갖는 로터 몸체(9);
   적어도 하나의 요소가 각기 각각의 그루브들(10)을 통해 축 방향으로 연장되는 상기 로터의 권회 요소들(winding elements)(11);
   상기 로터 몸체(9)와 형상 정합 방식으로 협력하고, 상기 그루브들(10)을 방사상으로 및 외측으로 폐쇄하는 로킹 요소들(locking elements)(14);
   각각의 상기 권회 요소들(11)의 주위에 외측 코로나 보호를 갖는 고전압 절연(13)을 포함하는 가변적인 회전 속도로 사용하기 위한 슬립링(slip-ring) 로터를 구비하는 비동기기(asynchronous machine)(7)에 있어서,
   상기 권회 요소(11)와 상기 로터 몸체(9)의 연결을 구현할 수 있는 전기적으로 도전성인 연결 수단(16)이 주위의 주변을 따라 상기 권회 요소(11)의 상기 외측 코로나 보호와 적어도 하나의 상기 그루브(10)의 이웃하는 벽(15) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 비동기기(7).
2. 제 1 항에 있어서, 상기 연결 수단(16)은 전기적으로 도전성인 층(18) 및 패스티 물질(pasty substance)(17)을 포함하는 것을 특징으로 하는 비동기기(7).
3. 제 2 항에 있어서, 상기 패스티 물질(17)은 경화될 때에 그 부피가 증가하는 것을 특징으로 하는 비동기기(7).
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 패스티 물질(17)은 전기적으로 도전성인 것을 특징으로 하는 비동기기(7).
5. 제 4 항에 있어서, 상기 층(18)은 상기 패스티 물질(17)과 상기 그루브(10)의 벽(15) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 비동기기(7).
6. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 패스티 물질(17)은 탄성적으로 경화되는 것을 특징으로 하는 비동기기(7).
7. 제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 층(18)은 적어도 하나의 접힘을 가지며 설계되며, 상기 패스티 물질(17)은 상기 접힘에 의해 형성되는 적어도 2개의 부분들(18.1, 18.2) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 비동기기(7).
8. 제 7 항에 있어서, 상기 부분들(18.1, 18.2)은 하나는 상기 반죽형 물질(17과 상기 그루브(10)의 벽(15) 사이에 배치되고, 다른 하나는 상기 패스티 물질(17)과 상기 권회 요소들(11)의 상기 외측 코로나 보호 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 비동기기(7).
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연결 수단(16)은 전기적으로 도전성인 물질로 구성된 웨지들(wedges)(16.2)을 포함하는 것을 특징으로 하는 비동기기(7).
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연결 수단(16)은 전기적으로 도전성인 물질로 구성되는 스프링 요소들(16.1)을 포함하는 것을 특징으로 하는 비동기기(7).
11. 제 10 항에 있어서, 상기 스프링 요소들(16.1)은 웨이브 스프링들(wave springs)로 형성되는 것을 특징으로 하는 비동기기(7).
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 이중 급전 레이아웃(double-fed layout)을 갖는 것을 특징으로 하는 비동기기(7).
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 30MVA 이상의 정격 하중(nominal load)을 가지는 것을 특징으로 하는 비동기기(7).
14. 수력 터빈(3) 또는 펌프 터빈 및 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 하나의 항에 따른 상기 비동기기(7)를 갖는 수력 발전소(1)를 위한 기계 어셈블리에 있어서, 상기 수력 터빈(3) 또는 상기 펌프 터빈에 의해 구동되거나 상기 펌프 터빈을 구동시키는 것을 특징으로 하는 기계 어셈블리.

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