KR20180050382A

KR20180050382A - 커넥터

Info

Publication number: KR20180050382A
Application number: KR1020187009636A
Authority: KR
Inventors: 미카엘 나드러; 니콜라스 슈와이너트
Original assignee: 다이나믹 이 플로우 게엠베하
Priority date: 2015-10-02
Filing date: 2016-09-26
Publication date: 2018-05-14
Also published as: KR102011449B1; DE102015116811B4; WO2017055202A2; ES2729002T3; WO2017055202A3; DE102015116811A1; CN108141088A; CN108141088B; EP3357143A2; JP6586522B2; US10927989B2; JP2018533344A; US20180306357A1; EP3357143B1; PL3357143T3

Abstract

본 발명은 전기 도파관과 냉각제 라인을 연결하기 위한 커넥터에 관한 것으로서 중공 내부 공간이 있는 수밀성 하우징(1)과 전기 도파관을 수용하기 위한 하우징(1) 내 도파관 개구부(2), 냉각제 라인을 수용하기 위한 하우징(1) 내 냉각제 라인 개구부(3) 및 전기 절연 분리 요소(4)를 포함한다. 이때 내부 공간은 도파관 개구부(2)와 냉각제 라인 개구부(3)가 유압식으로 연결되는 형태이고 하우징(1)은 냉각제 라인측 하우징부(5)와 냉각제 라인측 하우징부(5)에서 분리 가능한 도파관측 하우징부(6)를 포함하며 냉각제 라인측 하우징부(5)와 도파관측 하우징부(6) 사이에는 분리 요소(4)가 배치되어 있고 냉각제 라인측 하우징부(5)와 도파관측 하우징부(6)는 서로 간격이 떨어진 형태이며 하나의 냉각제 채널(7)이 있고 이때 냉각제 채널(7)은 적어도 내부 공간 일부를 제공한다. 내결함성이 있고 쉽게 제조 가능한, 앞서 언급한 방식의 커넥터를 제시하기 위해 본 발명에서는 분리 요소(4)가 구(球) 형태인 것을 제안한다.

Description

커넥터

본 발명은 전기 도파관과 냉각제 라인을 연결하기 위한 커넥터에 관한 것으로서 중공 내부 공간이 있는 수밀성 하우징과 전기 도파관을 수용하기 위한 하우징 내 도파관 개구부, 냉각제 라인을 수용하기 위한 하우징 내 냉각제 라인 개구부 및 전기 절연 분리 요소를 포함한다. 이때 내부 공간은 도파관 개구부와 냉각제 라인 개구부가 유압식으로 연결되는 형태이고 하우징은 냉각제 라인측 하우징부와 냉각제 라인측 하우징부에서 분리 가능한 도파관측 하우징부를 포함하며 냉각제 라인측 하우징부와 도파관측 하우징부 사이에는 분리 요소가 배치되어 있고 냉각제측 하우징부와 도파관측 하우징부는 서로 간격이 떨어진 형태이며 하나의 냉각제 채널이 있고 이때 냉각제 채널은 적어도 내부 공간 일부를 제공한다.

본 발명에서 의미하는 전기 도파관은 냉각제 유압 전도와 전류의 전기 전도에 사용 가능한 도파관이다. 특히 전기 도파관은 원형관 형태로 되어 있고 1.0mm ~ 3.2mm 범위의 외경을 가진다.

전기 도파관과 냉각제 라인에서 흐르는 냉각제는 전기 절연 유체로 구성되며 이때 이 유체는 액체 또는 기체이다. 유체가 기체일 경우 유압이라는 단어는 모두 공압으로 교체해야 한다. 예컨대 유압을 공압으로 교체하면, 내부 공간은 도파관 개구부와 냉각제 라인 개구부가 공압식으로 연결되는 형태이다.

일반적인 커넥터는 본 출원의 선행 기술인, 출원인의 국제 특허 출원 PCT/EP2015/057400에 공지되어 있다. 일반적인 커넥터는 예컨대 100bar 이상의 매우 높은 압력과 100°C이상의 온도에서 지속적으로 기밀하기 위해 일반적인 커넥터의 매우 정밀한 조립을 필요로 하는데 이는 제조 비용과 결함 발생 가능성을 높인다.

국제 특허 출원 PCT/EP2015/057400

이에 본 발명의 목적은 내결함성이 있고 쉽게 제조 가능한, 처음에 언급한 방식의 커넥터를 제시하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 처음에 언급한 방식의 커넥터를 제안하며 이때 분리 요소는 구(球) 형태를 이룬다. 구(球)는 발명에 따른 커넥터의 조립 시 냉각제 라인측 하우징부를 도파관측 하우징부에 맞게 자동으로 중심을 조정한다는 커다란 장점이 있다. 늦어도 조립 최종 위치 바로 앞에서 구(球)의 형태는 도파관측 하우징부에 맞게 냉각제 라인측 하우징부가 정확하게 정렬되도록 한다. 냉각제 라인측 하우징부와 도파관측 하우징부 사이에서 발명에 따른 커넥터의 기밀성을 손실시킬 수 있는 정렬 불량은 구조적으로 배제된다. 이에 발명에 따른 커넥터는 기능성을 상실하지 않은 상태로 쉽고 내결함성 있게 제조 가능하다. 나아가 구(球)는 그 형태 덕택에 최적의 내압성을 띤다. 특히 내부 공간의 높은 압력에서 필요한 좋은 압력 분포는 재료를 마모시키는 압력 피크와 응력 피크를 방지하는 데 도움을 줘서 발명에 따른 커넥터의 내구성을 대폭 늘려준다. 구(球)의 냉각제 채널은 관통 개구부, 특히 관통홀이다.

본 발명의 특히 바람직한 실시예에서 분리 요소는 세라믹 재료로 이루어져 있다. 세라믹 재료는 내압성, 내열성, 전기 절연성이 충분하다. 바람직한 세라믹 재료는 지르코니아이다. 본 발명의 다른 실시예에서 분리 요소는 더 낮은 압력과 온도에서 충분히 안정적인 폴리 테트라 플루오로 에틸렌(PTFE, Teflon^®)으로 구성된다.

본 발명의 매우 바람직한 실시예에서 커넥터는 도파관측 하우징부에 전기 도파관을 고정하기 위해 도파관 개구부에 배치된 전도성 연결 부품을 포함하며 이때 이 연결 부품은 연결 부품의 구(球)측 끝에서 구관(球冠) 형태나 원뿔 형태의 리세스를 가진다. 연결 부품은 일반적으로 미세 전기 도파관과 도파관측 하우징부 사이에서 어댑터로 쓰인다. 구관(球冠) 형태의 리세스는 구(球)를 일부 에워싸고 있어서 구(球) 쪽으로 안정된 연결을 제공한다. 구관 형태나 원뿔 형태의 리세스와 구(球)는 그 크기 면에서 서로 조정되었고 이때 구의 지름은 4mm에서 30mm 범위에 있다. 8mm, 10mm, 12mm 또는 15mm의 지름이 바람직하다.

본 발명의 다른 실시예에서 연결 부품은 연결 부품의 도파관측 끝에 집합 디스크를 포함하며 이때 집합 디스크는 전기 도파관을 수용하기 위한 두 개 또는 그 이상의 구멍을 가진다. 집합 디스크는 연결 부품 쪽으로 두 개 또는 그 이상의 전기 도파관의 유압·전기식 통합을 위한 것이다. 집합 디스크는 3개, 6개, 9개 또는 그 이상의 구멍을 가지는 것이 바람직하다. 다른 실시예에서 집합 디스크는 전기 도파관의 수용을 위해 단 하나의 구멍만 가진다. 이 경우에 집합 디스크는 슬리브이다.

본 발명의 또 다른 실시예에서 연결 부품은 접촉 플레이트를 포함하며 이때 접촉 플레이트는 도파관측 하우징부를 통과하는 형태이다. 접촉 플레이트는 하우징 외부에서 접근할 수 있는 연결 부품의 전기 도파관용 전기 연결을 제공한다.

본 발명의 매우 바람직한 실시예는 하우징에 두 개 또는 그 이상의 내부 공간이 있고 이때 내부 공간 중 첫 번째 내부 공간과 내부 공간 중 첫 번째 내부 공간과 다른 두 번째 내부 공간은 하우징 내에서 유압식으로 서로 분리되어 있다. 하우징에 두 개 또는 그 이상의 내부 공간이 있어서 커넥터가 입구와 출구가 있는 하나 또는 그 이상의 전기 회로 그리고/또는 냉각 회로가 가능한 장치를 제공한다는 큰 장점이 있다. 발명에 따른 커넥터는 이에 전기 도파관으로 권취된 코일을 포함하는 전자기 기기에서 중앙 전기 및 유압 연결 장치로서 기능한다.

본 발명의 첫 번째 특정 실시예에서 첫 번째 내부 공간은 하나의 도파관 개구부와 유압식으로 연결되어 있고 두 번째 내부 공간은 세 개의 도파관 개구부와 유압식으로 연결되어 있다. 이러한 구성은 예컨대 삼상 교류의 성형 결선에서 사용된다. 첫 번째 내부 공간의 도파관 개구부는 이때 냉각제 입구를 통해 냉각제가 공급되는 유압식 중성점이다. 중성점에서 하나 또는 다수의 전기 도파관이 성형 결선의 세 선으로 이어진다. 각 선에서는 하나 또는 다수의 전기 도파관을 포함하는 하나의 상(相, phase)이 냉각제 출구와 연결된 두 번째 내부 공간의 세 도파관 개구부 중 하나로 유압식으로 되돌아간다. 전체 도파관 개구부는 전기식으로 서로 절연되어 있다.

본 발명의 첫 번째 특정 실시예와 다른 두 번째 실시예에서, 첫 번째 내부 공간은 두 개의 도파관 개구부와 유압식으로 연결되어 있고 두 번째 내부 공간은 두 개의 도파관 개구부와 유압식으로 연결되어 있다. 이러한 구성은 예컨대 삼상 교류의 델타 결선에서 사용된다. 첫 번째 내부 공간의 두 도파관 개구부는 하나의 냉각제 입구와 연결되어 있으며 이때 하나의 도파관 개구부는 하나 또는 다수의 전기 도파관과 연결되어 있고 다른 도파관 개구부는 하나 또는 다수의 전기 도파관과 연결되어 있다. 전기 도파관은 델타 결선의 세 선으로 이어져 있다. 각 선에서는 하나 또는 다수의 전기 도파관을 포함하는 하나의 상(相, phase)이 냉각제 출구와 연결된 두 번째 내부 공간의 두 도파관 개구부로 되돌아가며 이때 하나의 도파관 개구부는 다수의 전기 도파관과 연결되어 있고 다른 도파관 개구부는 하나 또는 다수의 전기 도파관과 연결되어 있다. 각각의 다른 도파관 개구부들은 전기식으로 서로 연결되어 있다. 그 외 도파관 개구부들은 전기식으로 서로 절연되어 있다.

본 발명의 매우 바람직한 실시예에서 냉각제 라인측 하우징부와 도파관측 하우징부는 디스크 스프링을 받친 나사를 사용해서 서로 결합되어 있다. 나사, 특히 강철나사는 두 하우징부를 충분히 강력하게 지속적으로 눌러 두 하우징부 사이에 긴밀한 결합이 가능하도록 한다. 나사의 조임 토크는 약 6Nm이다. 디스크 스프링은 하우징부의 구조적 팽창에서 온도 관련 변동을 조정한다.

본 발명의 바람직한 실시예에서 냉각제 라인측 하우징부는 구리로 되어 있고 도파관측 하우징부는 유리 섬유 강화 플라스틱으로 되어 있다. 구리는 특히 비커스 경도 50 미만에 인장강도 약 200N/mm²의 연질구리이다. 나아가 2:1의 다수의 세라믹 재료의 열팽창계수에 대한 구리의 열팽창계수 비가 가장 좋은 것으로 입증되어 냉각제 라인측 하우징부와 구(球) 사이에서 넓은 온도 범위에 걸쳐 기밀한 결합이 가능하다. 유리 섬유 강화 플라스틱은 도파관측 하우징부에 충분한 기계적 안정성과 전기 절연 특성을 부여하여 개별 도파관 개구부 사이에 단락이나 전기 절연 파괴가 배제된다.

발명에 따른 커넥터는 적어도 하나의 전기 도파관으로 권취된 적어도 하나의 코일을 포함하는 전자기 기기에서 사용된다. 바람직한 전자기 기기는 전기 모터, 발전기, 변압기, 초크, 주파수 변환기 및 배터리이다. 적절한 배치를 통해 예컨대 주파수 변환기와 배터리 등을 연결하면서 전체 전기 시스템에 도파관 냉각장치를 장착할 수 있다.

본 발명은 바람직한 두 실시예에서 도면을 참조하여 예시로 설명되며 이때 다른 바람직한 개별사항들은 도면의 그림을 참조한다.

도면의 그림은 다음을 나타낸다.
도1은 본 발명의 첫 번째 실시예에 따른 커넥터의 단면도이다.
도2는 본 발명의 두 번째 실시예에 따른 커넥터의 단면도이다.
도3은 본 발명의 첫 번째 또는 두 번째 실시예에 따른 커넥터의 다른 단면도이다.

도1은 본 발명의 첫 번째 실시예에 따른 커넥터의 단면도를 나타낸다. 첫 번째 실시예는 성형 결선에서 사용된다. 첫 번째 실시예에 따른 커넥터는 두 냉각제 라인, 즉 냉각제 입구와 냉각제 출구 및 여덟 개의 전기 도파관을 연결하기 위한 것이다. 커넥터는 중공 내부 공간을 가지는 두 개의 수밀성 하우징 1과 전기 도파관을 수용하기 위해 하우징 1에 있는 네 개의 도파관 개구부 2, 냉각제 라인을 수용하기 위해 하우징 1에 있는 두 개의 냉각제 라인 개구부 3 및 네 개의 전기 절연 분리 요소 4를 포함한다. 하우징 1은 냉각제 라인측 하우징부 5와 냉각제 라인측 하우징부 5에서 분리 가능한 도파관측 하우징부 6을 포함한다. 냉각제 라인측 하우징부 5는 구리로 이루어져 있다. 도파관측 하우징부 6은 유리 섬유 강화 플라스틱으로 이루어져 있다.

각각의 분리 요소 4는 냉각제 라인측 하우징부 5와 도파관측 하우징부 6 사이에 배치되어 있고 냉각제 라인측 하우징부 5와 도파관측 하우징부 6의 간격을 서로 떨어뜨리며 냉각제 채널 7을 가진다. 이때 냉각제 채널 7은 내부 공간의 일부를 제공한다. 발명에 따르면 분리 요소 4가 구(球) 형태를 이루는 것이 중요하다. 구(球)는 세라믹 재료, 즉, 지르코니아로 이루어져 있다. 나아가 커넥터는 도파관측 하우징부 6에 전기 도파관을 고정하기 위해 도파관 개구부 2에 배치된 네 개의 전기 전도식 연결 부품 8을 포함한다. 각각의 연결 부품 8은 해당 연결 부품 8의 구(球)측 끝에 구(球)가 수용되어 있는, 구관 형태의 리세스 9를 가진다. 또는 리세스 9는 원뿔 형태이다. 추가로 각각의 연결 부품 8은 해당 연결 부품 8의 도파관측 끝에서 하나의 집합 디스크 10을 포함한다. 입구 내부 공간의 일부인 하나의 연결 부품 8의 집합 디스크 10( 도1에서 왼쪽 내부 공간)은 전기 도파관을 수용하기 위해 두 개 또는 경우에 따라 그 이상의 구멍을 가진다. 출구 내부 공간의 일부인 세 연결 부품 8의 각 집합 디스크 10( 도1에서 오른쪽 내부 공간)은 전기 도파관을 수용하기 위해 두 개 또는 경우에 따라 그 이상의 구멍을 가진다. 도파관은 집합 디스크와 납땜되어 있다. 집합 디스크는 각 연결 부품 8과 납땜되어 있다. 입구 내부 공간의 연결 부품 8은 하우징 1 내부에 있는 출구 내부 공간의 연결 부품 8에 대해 유압 분리되어 있고 전기 절연되어 있다. 출구 내부 공간의 세 연결 부품 8은 하우징 1 내부에서 서로 유압식으로 연결되어 있고 전기적으로는 서로 절연되어 있다. 냉각제 라인측 하우징부 5와 도파관측 하우징부 6은 디스크 스프링을 받친 나사 12 열 개를 사용해서 서로 결합되어 있다.

도2는 본 발명의 두 번째 실시예에 따른 커넥터의 단면도를 나타낸다. 두 번째 실시예는 델타 결선에서 사용된다. 두 번째 실시예에 따른 커넥터는 첫 번째 실시예에 따른 커넥터와 매우 유사한 구조이다. 그러나 네 개의 연결 부품 8이 유압식·전기식으로 다르게 연결되어 있다. 두 개의 외부 연결 부품 8의 각 집합 디스크 10은 전기 도파관의 수용을 위해 두 개 또는 경우에 따라 그 이상의 구멍을 가진다. 두 개의 내부 연결 부품 8의 각 집합 디스크 10은 전기 도파관의 수용을 위해 두 개 또는 경우에 따라 그 이상의 구멍을 가진다. 두 개의 내부 연결 부품 8은 전기식으로 서로 연결되어 있다. 그 외 내부 연결 부품 8은 전기식으로 서로 절연되어 있다. 입구 내부 공간은 두 개의 도파관 개구부 2와 유압식으로 연결되어 있다. 출구 내부 공간은 두 개의 도파관 개구부 2와 유압식으로 연결되어 있다. 입구 내부 공간의 왼쪽에 제시된 두 개의 연결 부품 8(도2의 왼쪽 내부 공간)은 하우징 1 내에서 유압식으로 서로 연결되어 있고 전기적으로 서로 절연되어 있다. 출구 내부 공간의 오른쪽에 제시된 두 개의 연결 부품 8( 도2의 오른쪽 내부 공간)은 하우징 1 내에서 유압식으로 서로 연결되어 있고 전기적으로 서로 절연되어 있다. 두 개의 내부 연결 부품 8은 서로 다른 내부 공간에 속하지만 전기식으로 서로 연결되어 있다.

도3은 본 발명의 첫 번째 또는 두 번째 실시예에 따른 커넥터의 다른 단면도이다. 이 단면은 도1과 도2에 따른 단면에 직각 방향이며 입구 내부 공간의 연결 부품 8을 보여준다. 입구 내부 공간 연결 부품 8의 리세스 9의 지름은 15mm이다. 입구 내부 공간의 구(球) 형태 분리 요소 4는 15mm의 지름을 가진다. 연결 부품 8 은 접촉 플레이트 11을 포함하며 이때 접촉 플레이트 11은 도파관측 하우징 부품 6에 통과된 형태이다. 접촉 플레이트 11에는 전기 케이블이나 케이블슈 등과 안정적인 연결을 보장하는 하나의 구멍이 있다.

1 하우징
2 도파관 개구부
3 냉각제 라인 개구부
4 분리 요소
5 냉각제 라인측 하우징부
6 도파관측 하우징부
7 냉각제 채널
8 연결 부품
9 리세스
10 집합 디스크
11 접촉 플레이트
12 나사

Claims

중공 내부 공간이 있는 수밀성 하우징(1), 전기 도파관을 수용하기 위한 하우징(1) 내 도파관 개구부(2), 냉각제 라인을 수용하기 위한 하우징(1) 내 냉각제 라인 개구부(3) 및 전기 절연 분리 요소(4)를 포함하는, 전기 도파관과 냉각제 라인을 연결하기 위한 커넥터로서, 이때 내부 공간은 도파관 개구부(2)와 냉각제 라인 개구부(3)가 유압식으로 연결되는 형태이고 하우징(1)은 냉각제 라인측 하우징부(5)와 냉각제 라인측 하우징부(5)에서 분리 가능한 도파관측 하우징부(6)를 포함하며 냉각제 라인측 하우징부(5)와 도파관측 하우징부(6) 사이에는 분리 요소(4)가 배치되어 있고 냉각제 라인측 하우징부(5)와 도파관측 하우징부(6)은 서로 간격이 떨어진 형태이며, 분리 요소(4)가 하나의 냉각제 채널(7)을 가지는 구(球) 형태인 것을 특징으로 하는 커넥터.
청구항 제1항에 있어서, 분리 요소(4)가 세라믹 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 커넥터.
상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 도파관측 하우징부(6)에 전기 도파관을 고정하기 위해 도파관 개구부(2)에 배치된 전도성 연결 부품(8)을 포함하며 이때 이 연결 부품(8)은 연결 부품(8)의 구(球)측 끝에서 구관(球冠) 형태나 원뿔 형태의 리세스(9)를 가지는 것을 특징으로 하는 커넥터.
청구항 제3항에 있어서, 연결 부품(8)이 연결 부품(8)의 도파관측 끝에 집합 디스크(10)를 포함하며 이때 집합 디스크(10)는 전기 도파관을 수용하기 위한 두 개 또는 그 이상의 구멍을 가지는 것을 특징으로 하는 커넥터.
청구항 제3항이나 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 연결 부품(8)이 접촉 플레이트(11)을 포함하며 이때 접촉 플레이트(11)가 도파관측 하우징부(6)를 통과하는 형태인 것을 특징으로 하는 커넥터.
상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 하우징(1)에 두 개 또는 그 이상의 내부 공간이 있고 이때 내부 공간 중 첫 번째 내부 공간과 내부 공간 중 첫 번째 내부 공간과 다른 두 번째 내부 공간은 하우징(1) 내에서 유압식으로 서로 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 커넥터.
청구항 제6항에 있어서, 첫 번째 내부 공간이 하나의 도파관 개구부(2)와 유압식으로 연결되어 있고 두 번째 내부 공간이 세 개의 도파관 개구부(2)와 유압식으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 커넥터.
청구항 제6항에 있어서, 첫 번째 내부 공간이 두 개의 도파관 개구부(2)와 유압식으로 연결되어 있고 두 번째 내부 공간이 두 개의 도파관 개구부(2)와 유압식으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 커넥터.
상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 냉각제 라인측 하우징부(5)와 도파관측 하우징부(6)가 디스크 스프링을 받친 나사(12)를 사용해서 서로 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 커넥터.
상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 냉각제 라인측 하우징부(5)가 구리로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 커넥터.
상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 도파관측 하우징부(6)가 유리 섬유 강화 플라스틱으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 커넥터.