KR20210031956A - 나선형으로 감긴 도체 스트랜드를 갖는 장치 및 이러한 장치를 제조하기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 권선 지지부에 의해 지지되는, 나선형으로 감긴 도체 스트랜드에 관한 것이다. 권선 지지부는 환형으로 형성되며, 서로 맞대어지는 복수의 세그먼트(12, 13)로 구성된다. 나선형으로 감긴 도체 스트랜드는 제1 접합부(16)에서 상기 제1 접합부를 노출시키면서 각각 접합부(16)의 양측에서 끝나고, 제2 접합부(17)에서는 도체 스트랜드가 제2 접합부(17)를 넘어 연장된다.

Description

나선형으로 감긴 도체 스트랜드를 갖는 장치 및 이러한 장치를 제조하기 위한 방법

본 발명은, 권선 지지부(winding support)에 의해 지지되며 나선형으로 감긴 도체 스트랜드(spiraled conductor strand)를 갖는 장치에 관한 것이다.

이러한 나선형으로 감긴 도체 스트랜드의 예가 특허 명세서 DE 37 08 731 C1호에 개시되어 있다. 이 문헌에는 권선 지지부에 적용된 중앙 탭을 갖는 두줄 권취 로고스키 코일(bifilar wound Rogowski coil)이 기술되어 있다. 상기 문헌의 권선 지지부는 2개의 부재로 구현되고, 그로 인해 나선형으로 감긴 도체 스트랜드가 상부에 배치된 권선 지지부의 운동이 가능하다. 여기서 단점은, 운동 시 항상 나선형으로 감긴 도체 스트랜드의 동일한 섹션이 변형된다는 점이다. 더욱이, 도체 스트랜드의 제공된 도체 단부들이 탈착 가능한 연결부를 사용하여 접촉되어야 하기 때문에, 권선 바디뿐만 아니라 나선형으로 감긴 도체 스트랜드도 벌어져서 미끄러질 수 있다. 상기 공지된 장치는, 한편으로는 운동 시 항상 도체 스트랜드의 동일한 섹션이 기계 하중을 받게 됨으로써, 첫째로 조기 노후화가 예상될 수 있고, 다른 한편으로는 이 운동으로 인해 도체 스트랜드의 자리가 변위됨으로써 나선형으로 감긴 도체 스트랜드의 정밀도에 영향이 미친다는 단점이 있다. 또한, 개방 시 도체 스트랜드의 분해 또는 연결이 필요하다는 단점이 있다.

따라서, 본 발명의 과제는, 생산 비용 절감과 함께 장기간 안정성을 갖는 나선형으로 감긴 도체 스트랜드를 가용화하는 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따라 상기 과제는 도입부에 언급한 장치에서, 권선 지지부가 서로 맞대어진 복수의 세그먼트로 구성되는 링이고, 나선형으로 감긴 도체 스트랜드가 적어도 하나의 제1 접합부에서 상기 접합부를 노출시키면서 접합부의 양측에서 끝나며, 제2 접합부에서는 도체 스트랜드가 상기 제2 접합부를 넘어 연장되는 구성에 의해 해결된다.

권선 지지부는 나선형으로 감긴 도체 스트랜드를 수용하기 위한 베이스로서 사용된다. 도체 스트랜드는 바람직하게 전기적으로 절연되도록 형성되어, 권선 지지부 둘레에 나선(helix)의 형태로 놓인다. 이로써 복수의 루프를 가진 도체 스트랜드가 생성되고, 그 결과 소위 로고스키 코일이 형성될 수 있다. 루프들은 권선 지지부에 의해 관통된다. 권선 지지부는 서로 맞대어진 복수의 세그먼트로 형성될 수 있고, 그 결과 나선형으로 감긴 도체 스트랜드가 특히 균일하게 분포되어 연장되어 있는, 그 자체로 폐쇄된 링이 생성된다. 권선 지지부 상에 도체 스트랜드가 배치됨으로써, 첫째로 간단한 생산이 달성될 수 있고, 둘째로 권선 지지부 자체에 의한 도체 스트랜드의 안정화가 제공되며, 그 결과 나선형으로 감긴 도체 스트랜드의 변형이 어려워진다. 그에 상응하여, 제1 접합부에서는 도체 스트랜드가 접합부를 노출시키면서 접합부의 양측에서 끝나고, 제2 접합부에서는 도체 스트랜드가 제2 접합부를 넘어 연장되는 것이 유리하다. 따라서, 접합 지점에서 폐쇄된 링의 코스를 따라, 도체 스트랜드를 분리하거나 연결할 필요 없이 간단한 형태로 상기 접합 지점을 개방할 수 있는 가능성이 제공된다. 따라서, 도체 스트랜드의 전기 접촉이 영구적으로 수행될 수 있다. 이 경우, 도체 스트랜드가 전기 브리징을 수행하는 접합부에서 시작하여, 이 접합부의 양측에서 도체 스트랜드의 권취가 실시되어 노출되어 있는 접합부를 형성하고, 그 결과 권선 지지부의 환형 코스 내에 슬롯을 가지며 나선형으로 감긴 도체 스트랜드가 생성된다. 따라서, 특히 전기 브리징이 수행되는 접합부에서 도체 스트랜드의 중앙 탭핑을 제공할 가능성이 있다. 제1 접합부에서는, 도체 스트랜드가 접합부의 양측에 있는 세그먼트들에서 제1 접합부에 접근할 수 있다. 접합부에 도달하면, 도체 스트랜드의 코스 내에서 각각 하나의 전환점이 발생할 수 있고, 제2 접합부로의 리턴이 제공될 수 있다. 이를 위해, 도체 스트랜드는 상기 도체 스트랜드를 함께 형성하는 부분 스트랜드들로 분할될 수 있다.

이 경우, 바람직하게는 나선형으로 감긴 도체 스트랜드가 복수의 부분 스트랜드로 구성될 수 있다.

나선형으로 감긴 도체 스트랜드는 복수의 부분 스트랜드로 구성될 수 있다. 이 경우, 2개의 부분 스트랜드의 전기 접촉을 위해 2개의 세그먼트의 접합부 영역에서 부분 스트랜드들이 연결될 수 있다. 부분 스트랜드들이 서로 전기 전도성 접촉을 하게 됨으로써, 도체 스트랜드는 접합부를 전기 전도성으로 브리징할 수 있다. 바람직하게는, 부분 스트랜드들이 서로 접촉하게 되는 동일한 접합부에서, 부분 스트랜드들의 나머지 권선 단부들이 밖으로 빼내어질 수 있고(중앙 탭핑), 그 결과, 권선 지지부 주위의 일 위치에서 부분 스트랜드들의 상호 접촉이 수행될 수 있으며, 조립된 도체 스트랜드를 예를 들어 측정 장치로 연결하기 위해 도체 스트랜드의 단부들도 인출될 수 있다.

바람직하게는, 서로 맞대어진 세그먼트 중 적어도 하나의 세그먼트가 도체 스트랜드의 말단측 활주 이탈을 방지하는 반경방향 돌출 정지부를 갖는 구성이 제공될 수 있다.

돌출 정지부는, 예를 들어 세그먼트 상에 말단측에 배치된 칼라(collar)일 수 있고, 이 칼라는 권선 지지부의 단면 둘레를 따라 대략 수직으로 연장된다. 이로써, 하나의 정지부가 형성되고, 이 정지부를 향해 도체 스트랜드가 권취될 수 있으며, 그 결과 도체 스트랜드의 권선 끝이 말단측에 고정될 수 있다. 이 경우, 바람직하게 상기 정지부는 토로이달 축(toroidal axis)에 대해 반경방향으로, 권선 지지부의 권선면에 대해 도체 스트랜드의 단면에 대략 상응하는 높이를 갖는다. 그에 상응하여, 정지부에 도체 스트랜드가 거의 돌출 없이 동일 높이에 적용될 수 있다. 바람직하게는, 도체 스트랜드, 특히 부분 스트랜드의 권취 방향으로 하나의 전환점이 정지부에 기대는/인접하는 방식으로 제공될 수 있다. 정지부는 세그먼트들 사이의 접합부를 제한하는 데 사용될 수도 있다.

또 다른 한 바람직한 구성에서는, 권선 지지부와 도체 스트랜드가 함께 하나의 절연체 내에 포팅(potting)될 수 있다.

하나의 절연체 내에 권선 지지부 외에 도체 스트랜드도 포팅됨으로써, 권선 바디뿐만 아니라 도체 스트랜드 자체도 서로에 대해 고정될 수 있다는 장점이 있다. 더욱이, 권선 지지부의 세그먼트형 분할 시에도, 포팅에 의해 세그먼트들의 상대적 위치가 고정될 수 있다. 이로써 예를 들어, 각각 유사한 세그먼트 상에 유사하게 권취된 부분 스트랜드들을 배열하고, 유사한 세그먼트들을 함께 결합함으로써, 환형 코스 상에서 나선형으로 감긴 도체 스트랜드의 폐쇄된 루프를 달성할 수 있다. 바람직하게는, 각각의 세그먼트 상에서, 도체 스트랜드의 일 부분 스트랜드의 자유 단부들이 일측 세그먼트 단부에 놓이고, 타측 세그먼트 단부는 도체 스트랜드의 각각의 부분 스트랜드의 자유 단부로부터 자유로워지는 구성이 제공될 수 있다. 그곳에는 바람직하게 부분 스트랜드의 권취 방향에서 전환점이 배치될 수 있다. 그에 상응하게, 특히 권선 지지부가 2개의 부재로 구성된 실시예의 경우, 각각 세그먼트들의 유사하게 구현된 단부들이 접합부의 형성을 위해 도체 스트랜드의 부분 스트랜드들의 자유 단부들의 위치를 기준으로 서로 대면할 수 있기 때문에, 오조립이 방지될 수 있다.

절연체 내 포팅의 사용으로 인해, 본원 장치를 측정 변환기로서 사용하는 것이 가능하고, 이때 절연체는 전기 도체에 의해 관통될 수 있다. 전기 도체는 이 경우 전류 흐름에 노출될 수 있고, 그 결과 나선형으로 감긴 도체 스트랜드에서 전류 흐름에 비례하는 물리적 변수가 맵핑된다. 절연체는 유밀 배리어(fluid-tight barrier)로서 사용될 수 있다.

필요한 경우, 절연체 및/또는 전기 도체는 오버플로우 채널을 가질 수 있고, 그 결과 유체, 특히 절연 가스의 통과가 가능해진다.

또한 바람직하게는, 도체 스트랜드, 특히 하나의 부분 스트랜드가 하나의 세그먼트 상에 권취되고, 이때 형성된 나선으로 둘러싸여 도체 스트랜드의 일측 권선 단부 또는 부분 스트랜드의 권선 단부가 나선 내에서 리턴될 수 있다.

나선을 형성하기 위해, 도체 스트랜드, 특히 부분 스트랜드가 세그먼트 상에 권취될 수 있다. 이 경우, 바람직하게는 일 세그먼트 단부에서, 도체 스트랜드 또는 부분 스트랜드를 세그먼트 상에 권취하기 시작해서, 이 귄취는 세그먼트의 타측 단부까지 계속된다. 그에 상응하게, 일 세그먼트 단부로부터 다른 세그먼트 단부까지 연장되는 좌향 또는 우향 나선이 생성된다. 바람직하게는, 이와 같이 형성된 나선에 의해 둘러싸여, 도체 스트랜드의 일측 권선 단부 또는 부분 스트랜드의 일측 권선 단부가 나선 내에서 리턴될 수 있고, 그 결과 나선에 의해 둘러싸여 거기서 가려진 영역에서 부분 스트랜드가 연장될 수 있다. 이 경우, 부분 스트랜드가 마찬가지로 나선 내에서, 바람직하게는 주위 나선과 권취 방향이 반대인 나선 내에서 리턴될 수 있다. 또는, 간단히 세그먼트의 코스를 따라, 부분 스트랜드 또는 도체 스트랜드의 리턴된 섹션의 곡선형 또는 (나선 루프가 없는) 직선형 코스가 세그먼트의 코스를 따르는 것도 제공될 수 있다. 그에 상응하게, 도체 스트랜드 또는 부분 스트랜드의 말단 단부(권선 단부)는 일측 세그먼트 단부에 접할 수 있고, 거기서 추가로 전기적으로 접촉되거나 연결될 수 있다. 따라서, 타측 세그먼트 단부는 바람직하게 도체 스트랜드 또는 부분 스트랜드의 말단 단부(권선 단부)가 없을 수 있다. 이 타측 단부에는, 도체 스트랜드/부분 스트랜드의 코스에 걸쳐 전환점이 배치될 수 있다. 그러나 필요에 따라 부분 스트랜드 또는 도체 스트랜드의 중앙 탭이 제공될 수도 있으며, 그 결과 예를 들어 세그먼트의 중앙 영역에서 출발하여 각각 세그먼트의 단부들까지 나선의 권선이 제공되고, 이와 같이 생성된 나선의 내부에서, 도체 단부(권선 단부)가 세그먼트의 중앙 영역으로 리턴될 수 있다.

또 다른 바람직한 구성에서는, 먼저 좌향 나선이 권취되고, 일 세그먼트의 단부에 도달하면 2개의 나선의 각각의 교차 하에 우향 나선이 좌향 나선의 나선 루프들 사이에 놓인 자유 공간 내로 또는 그 반대로 삽입되는 방식으로, 도체 스트랜드, 특히 부분 스트랜드가 세그먼트 상에 권취될 수 있다.

우향 나선이 먼저 권취된 다음에 좌향 나선이 권취되어도 동일한 효과를 얻을 수 있다. 도체 스트랜드의 부분 스트랜드가 먼저 세그먼트 상에 권취될 수 있는데, 이때 먼저 좌향 나선이 권취된다. 이어서 일 세그먼트의 단부에 도달하면, 우향 나선이 좌향 나선의 나선 루프들 사이의 공간 내에 삽입된다. 우향 나선과 좌향 나선 사이에, 부분 스트랜드 또는 도체 스트랜드의 코스 내에 전환점이 배치된다. 그 결과, 권선 지지부의 세그먼트의 코스 내에 좌향 나선과 우향 나선 사이의 동일 높이의 연결이 달성되고, 이때 권선의 시작부와 권선의 종료부(자유 단부들, 권선 단부들)가 세그먼트의 하나의 동일한 단부에 놓이게 된다. 세그먼트의 또 다른 대향 단부에는, 부분 스트랜드 또는 도체 스트랜드의 전환점만 배치된다. 이 경우, 바람직하게는, 특히 세그먼트의 코스 내에 교대로 서로 인접하여 놓인 각각의 좌향 또는 우향 도체 루프 사이에서 두 나선의 교차가 수행되어야 한다. 이 경우, 두 나선의 교차점은 바람직하게 권선 지지부의 링 축을 기준으로 축방향으로 놓여야 한다. 따라서, 내표면과 외표면, 즉, 링의 내경과 외경에는 교차부가 없다. 그곳에는 나선들의 개별 도체 루프들의 거의 평행한 배열이 존재한다. 바람직하게는 권선 지지부가 원형 단면을 구비할 수 있다. 또는, 권선 지지부에 예를 들어 직사각형 단면, 다각형 단면, 타원형 단면 등이 제공될 수도 있다. 특히, 직사각형 단면의 사용은, 동축으로 배열된 복수의 권선 지지부를 이용할 때 상기 권선 지지부들을 최대한 서로 밀착하도록 배치할 수 있게 한다.

바람직하게는, 권선 지지부가 절연체의 열팽창 계수보다 작거나 같은 열팽창 계수를 갖는 구성도 제공될 수 있다.

권선 지지부와 절연체에 동일한 열팽창 계수가 사용될 경우, 열응력 발생의 위험이 감소한다. 이 경우, 권선 지지부의 열팽창 계수가 절연체의 열팽창 계수보다 작을 수 있다.

권선 지지부와, 이 권선 지지부 및 도체 스트랜드가 내부에 포팅되어 있는 절연체는 바람직하게 동일한 재료로, 즉, 동일한 전기 절연재로 형성된다. 예를 들어 플라스틱, 특히 수지 등과 같은 유기 플라스틱이 적합한 재료인 것으로 입증되었다. 절연체에도 유사한 재료를 사용함으로써, 특히 포팅된 본체 내에 열응력 발생 시 유사한 상대 운동이 나타나고, 그 결과 차후에 포팅된 권선 지지부의 찢김 또는 쪼개짐이 저지된다.

또 다른 한 바람직한 구성에서는, 각각의 세그먼트가 유사하게 형성되며, 각각 도체 스트랜드의 유사한 부분 스트랜드를 지지할 수 있다.

유사한 세그먼트 및 유사한 부분 스트랜드, 특히 각각 유사한 세그먼트 상의 도체 스트랜드의 유사하게 권취된 부분 스트랜드의 사용을 통해, 복수의 동일 부재들로 구성된 장치가 하나의 동일한 유형의 세그먼트들 및 부분 스트랜드로 구성될 수 있다. 이 경우, 특히 바람직하게는, 세그먼트의 일측 단부에서 시작하여 먼저 좌향 나선이 권취되고 세그먼트의 타측 단부에 도달하면, 도체 스트랜드의 부분 스트랜드 내에 전환점이 배치되며, 그에 이어서 미리 권취되어 있던 좌향 나선의 공간들 내에 우향 나선이 삽입되는 방식으로, 각각의 세그먼트 상에 하나의 부분 스트랜드의 권취가 수행될 수 있다. 이 경우, 그에 상응하게 각각의 좌향 및 우향 나선 루프들 사이에서 좌향 나선과 우향 나선의 교차가 일어난다. 우향 나선이 먼저 권취되고, 이 우향 나선 내로 좌향 나선이 삽입되는 경우, 유사한 결과가 달성된다.

부분 스트랜드들이 권취된 해당 세그먼트들은 각각 일측 단부에만 부분 스트랜드의 말단 연결점들(단부)을 갖는 한편, 타측 단부에는 부분 스트랜드의 전환점만 놓인다. 따라서, 각각 권취 세그먼트들의 유사한 단부들이 서로 대면하게 될 수 있고, 그 결과 오조립이 방지된다.

또 다른 구성에서는, 각각 2개의 부분 스트랜드의 말단 단부들이 서로 맞대어진 세그먼트에서 서로 접촉하는 반면, 부분 스트랜드의 각각 타측의 단부들은 특히 동일한 접합부에서 측정 신호용 탭으로서 이용될 수 있다.

2개의 부분 스트랜드의 말단 단부들(권선 단부들)에서 그리고 그곳에 놓인, 세그먼트들 사이의 접합부에서, 부분 스트랜드들의 제1 단부들 간의 전기 접촉이 수행될 수 있고, 이때 각각의 세그먼트 상의 부분 스트랜드들의 제2 단부들은 측정 신호용 탭으로서 이용된다. 따라서, 2개의 부분 스트랜드 중에서 이들 부분 스트랜드의 제1 단부의 접촉에 의해, 전기 접속된 나선형 도체 스트랜드가 형성되며, 이 도체 스트랜드의 나머지 자유 단부들은 권선 지지부의 코스 내에서 하나의 동일한 접합부에서 외부로 안내된다. 그에 상응하게, 중앙 탭을 가지며 나선형으로 감긴 도체 스트랜드가 형성된다. 또 다른 접합부, 특히, 권선 지지부가 2개 부재로 원환형으로 구성된 경우 정반대편에 배치된 접합부는, 나선형으로 감긴 도체 스트랜드에 의한 스킵 또는 중첩이 없도록 유지될 수 있다.

또 다른 유리한 구성에서는, 2개의 환형 권선 지지부가 서로에 대해 동축으로 배열되고, 절연체 내에 포팅되기 전에 권선 바디들 사이에 스페이서가 배치되며, 이 스페이서는 실질적으로 반경방향으로 배향된 채널들을 가질 수 있다. 스페이서에 의해, 동축 배열 시 권선 지지부의 축방향 오프셋이 결정될 수 있다.

2개의 환형 권선 바디의 사용 및 이들 권선 바디의 동축 배열은 권선 바디의 용장성(redundancy)을 달성할 수 있게 한다. 권선 바디들은 서로에 대해 축방향으로 오프셋되도록 배열될 수 있다. 따라서, 권선 바디와, 유사하게 나선형으로 감긴 도체 스트랜드들의 유사한 디자인에 의해, 가급적 유사한 신호가 각각의 권선 지지부 상의 각각의 도체 스트랜드로부터 탭핑(tapping)될 수 있다. 바람직하게는, 2개의 권선 지지부 및 그 위에 있는 도체 스트랜드 사이에서, 권선 바디들 사이에 스페이서가 배치될 수 있고, 그 결과 권선 바디의 바람직하게는 동축 정렬이 강제된다. 이 경우, 스페이서는 바람직하게, 절연체를 형성하기 위해 전기 절연재로 포팅 시 환형 권선 지지부의 모든 영역에 전체적으로 상기 포팅 재료를 운반하기 위해, 반경방향으로 배향된 채널들을 갖는다. 이 경우, 환형 권선 지지부들은 하나의 링 전극 상에 놓일 수 있으며, 상기 링 전극은 특히 환형 권선 바디들로 둘러싸일 상 도체(phase conductor) 상에서의 전압 측정을 가능하게 한다.

또 다른 과제는, 특허 청구항들중 하나에 따른 장치를 전기 에너지 전송 유닛, 특히 압축 가스 절연 전기 에너지 전송 유닛에서 사용하는 것이다.

이 과제는, 압력 유체 절연 전기 에너지 전송 유닛에 배치된 측정 변환기의 형성에 의해 해결된다.

압축 가스 절연 전기 에너지 전송 유닛은 일반적으로 압축 가스 절연을 제한하기 위한 용기를 구비하고, 이때 용기에 대해 하나의 상 도체가 전기 절연되어 지지될 수 있다. 이러한 유형의 전기 절연은 예를 들어, 선행 특허 청구항들에 따라 형성된 장치에 의해 달성될 수 있다. 예를 들어, 전기 절연재로 포팅된 장치는 플랜지 개구를 폐쇄할 수 있고, 이로써 압축 가스 절연 전기 에너지 전송 유닛의 용기 내부에 전기 절연 가스를 내포할 수 있다.

본 발명의 또 다른 과제는, 나선형으로 감긴 나선 형태의 도체 스트랜드가 권취되어 있는 절연 링 형태의 권선 지지부를 가진 측정 변환기를 제조하는 방법을 제시하는 것이다.

본 발명에 따라, 상기 과제는 전술한 유형의 방법에서, 먼저 제1 나선이 제1 세그먼트 상에 권취되고, 제2 나선이 제2 세그먼트 상에 권취되며, 상기 세그먼트들이 결합되어 링 전극의 림 베이스(rim base) 내에 하나의 링을 형성하고, 상기 링 세그먼트들과 나선들 및 링 전극이 함께 절연재 내에 포팅됨으로써, 해결된다.

제1 세그먼트 상에 제1 나선이 배치되고, 제2 세그먼트 상에 제2 나선이 배치되는 구성은 간단한 형태로, 제1 세그먼트와 제2 세그먼트가 반경방향으로부터 링 상에 장착됨으로써 링 전극을 둘러싸는 구성이 구현될 수 있게 한다. 림 베이스를 갖는 링 전극의 사용을 통해, 한편으로 제1 세그먼트 및 제2 세그먼트의 반경방향 및 축방향 정렬이 가능해진다. 링 세그먼트들 상호 간의 정렬이 수행된 후에, 이어서 상기 링 세그먼트들 및 그 위에 배열된 나선들과 링 전극이 절연재로 포팅되며, 그 결과 절연 링과 링 전극이 모두 완전히 매립된(커버링된) 하나의 컴팩트한 블록이 생성된다. 나선 연결 라인들은 절연재를 관통하여 외부로 안내될 수 있다. 이 경우, 링 전극은 예를 들어 포팅될 절연재의 절결부를 통해, 전압에 의해 구동되어 전류를 전도하는 상 도체에 의해 횡단될 수 있다. 세그먼트들에 걸쳐 전류는 나선형으로 감긴 도체 스트랜드를 이용하여 맵핑될 수 있는 반면, 구동 전압은 전극의 충전을 통해 맵핑될 수 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예가 도면에 개략적으로 도시되고, 하기에 더 상세히 기술된다.

도 1은 가스 절연 전기 에너지 전송 유닛의 단면도이다.
도 2는 권선 지지부 및 나선형으로 감긴 도체 스트랜드의 평면도이다.
도 3은 직사각형 단면 및 나선형으로 감긴 도체 스트랜드를 갖는 권선 지지부를 도시한 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 권선 지지부 및 나선형으로 감긴 도체 스트랜드의 세부도이다.
도 5는 도 3에 도시된 권선 지지부 및 나선형으로 감긴 도체 스트랜드의 추가 세부도이다.
도 6은 용장성 권선 지지부들 및 도체 스트랜드들을 구비한 측정 변환기의 단면도이다.

도 1은 상 도체(1)를 갖는 전기 에너지 전송 유닛의 단면도이다. 상 도체(1)는 포팅 하우징(2)의 내부에 전기 절연되어 배치되어 있다. 포팅 하우징(2)은 제1 용기(3) 및 제2 용기(4)를 갖는다. 제1 및 제2 용기(3, 4)는 실질적으로 관형으로 설계되고, 이때 상 도체(1)는 제1 및 제2 용기(3, 4) 모두의 내부에 중앙에 배치된다. 상기 두 용기(3, 4)는 플랜지(5)를 통해 서로 플랜지 결합되어 있다. 제1 및 제2 용기(3, 4)의 플랜지들(5) 사이에 측정 변환기(6)가 배치된다. 측정 변환기(6)는 제1 로고스키 코일(7) 및 제2 로고스키 코일(8)을 갖는다. 로고스키 코일들(7, 8)은 실질적으로 환형인 것으로 간주되며, 상기 두 로고스키 코일(7, 8) 모두 하나의 링 전극(9)의 외면측에 안착된다. 상기 두 로고스키 코일(7, 8) 및 링 전극(9)은 하나의 절연재 바디(10) 내에 봉입되어 있다. 절연재 바디(10)의 내부에 있는 로고스키 코일들(7, 8) 또는 링 전극(9)에 접촉할 수 있도록 하기 위해, 연결 라인들(11)(권선 단부들)이 절연재 바디(10) 외부로 인출된다. 절연재 바디(10)는 플랜지(5)의 단면에 대해 실질적으로 상보적인 형상으로 설계되고, 그 결과 제1 및 제2 용기(3, 4)의 플랜지들(5)에 의해 생성된 플랜지 조인트 내에 유밀 방식으로 삽입될 수 있다. 절연재 바디(10)는 중앙에서 유밀 방식으로 상 도체(1)에 의해 관통된다. 이를 통해, 포팅 하우징(2) 내의 절연재 바디(10) 또는 측정 변환기(6)가 유밀 배리어를 형성한다. 한편으로는, 제1 용기(3)의 플랜지(5)에 말단 단부의 유밀 폐쇄부가 제공된다. 다른 한편으로, 제2 용기(4)의 플랜지(5)에 말단 단부의 유밀 폐쇄부가 제공된다. 따라서, 제1 용기(3)의 내부 및 제2 용기(4)의 내부를 각각 전기 절연 가스로 충전할 수 있다. 포팅 하우징(2)의 플랜지(5)의 유밀 폐쇄로 인해, 포팅 하우징(2)의 내부에 존재하는 가스의 휘발 또는 용기들(3, 4) 사이의 오버플로우가 거의 방지된다. 전기 절연 가스는 포팅 하우징(2)의 내부에서 과도한 압력을 받을 수도 있고, 그 결과 상기 전기 절연 가스의 절연 강도가 더 높아진다. 로고스키 코일(7, 8) 또는 링 전극(9) 및 절연재 바디(10)의 구성이 이하에서 도 2 내지 5를 참조하여 기술된다.

도 2는 예로서 로고스키 코일(7, 8)의 제1 변형예를 도시하고 있다. 로고스키 코일(7, 8)의 제1 변형예는 권선 지지부를 갖는다. 권선 지지부는 여기서 원형으로 형성되어 있고, 제1 및 제2 세그먼트(12, 13)로 구성되어 있다. 권선 지지부 또는 이 권선 지지부의 세그먼트들(12, 13)은 전기 절연재로 형성된다. 이는 바람직하게 예를 들어 주조 수지와 같은 균질 전기 절연재이다. 바람직하게 권선 지지부는, 내부에 권선 지지부뿐만 아니라 로고스키 코일(7, 8)도 봉입되어 있는 절연재 바디(10)와 동일한 재료로 형성될 수 있다(도 1 및 도 6 참조). 2개의 세그먼트(12, 13)는 각각 하프 링으로서 형성되고, 세그먼트들(12, 13)의 말단들 사이에 각각 제1 및 제2 접합부(16, 17)가 배치된다. 세그먼트들(12, 13)은, 그 주위에 도체 스트랜드가 나선형으로 감겨 있는, 실질적으로 원형인 단면을 각각 갖는다. 여기서, 도체 스트랜드는 제1 부분 스트랜드(14) 및 제2 부분 스트랜드(15)로 구성되어 있다. 세그먼트들(12, 13)은 제1 접합부(16) 및 제2 접합부(17)의 형성하에 조립되어 링형 권선 지지부를 형성한다. 부분 스트랜드들(14, 15)은 제2 접합부(17)에서 시작하여 각각 세그먼트들(12, 13) 중 하나에 권취되고, 각각의 세그먼트(12, 13)의 단부가 제1 접합부(16)에 도달하면, 도체 스트랜드의 각각의 부분 스트랜드 내에 전환점이 형성되고, 거기서 나선 루프 층의 방향 변경이 이루어진다. 그에 상응하게, 역방향 권선과 관련한 전환점을 향한 순방향 권선의 나선과, 각각의 부분 스트랜드(14, 15)의 전환점에서부터의 나선 사이에, 각각의 세그먼트(12, 13) 상의 상기 두 나선의 교차가 제공된다. 이 실시예는 도 3 내지 6에 도시된 것과 같은 부분 스트랜드들(14, 15)의 실시예의 유형에 상응한다. 대안으로서, 도 2에는 각각의 부분 스트랜드(14, 15)가 자신의 세그먼트(12, 13) 상에 나선으로서 권취되는 것이 상징적으로 도시되어 있는데, 여기서는 부분 스트랜드(14, 15)에 의해 형성된 나선 내에서 상기 부분 스트랜드의 나선 루프 없는 리턴이 수행된다. 리턴은, 먼저 각각의 세그먼트(12, 13)의 일측 단부로부터 세그먼트(12, 13)의 표면상에 부분 스트랜드(14, 15)의 리턴부가 놓여지고, 이어서 상기 리턴부의 부분 스트랜드(14, 15)의 자유 단부(권선 단부)를 향해 각각의 세그먼트(12, 13) 둘레에 나선이 권취되는 방식으로 수행될 수 있다. 그에 상응하게, 부분 스트랜드(14, 15)의 자유 단부들(권선 단부들)은 세그먼트(12, 13)의 동일한 단부에 놓인다. 그에 상응하게, 중앙 탭을 갖는 로고스키 코일(7, 8)이 형성되고, 이는 제2 접합부(17)에 놓인다. 제1 접합부(16)에서, 접합부(16) 자체는 노출되어 있음으로써, 상기 접합부는 도체 스트랜드 또는 부분 스트랜드(14, 15)에 의해 브리징되지 않는다. 그에 상응하게, 제2 접합부(17)에는 부분 스트랜드(14, 15)의 시작부와 부분 스트랜드(14, 15)의 종단부 모두가 위치한다. 이러한 유형의 구성에서는, 세그먼트들(12, 13) 각각에 유사한 타입의 권선을 제공할 수 있고, 그 결과 권선 지지부 둘레의 루프 내에 로고스키 코일(7, 8)의 균일한 권취 코스가 연속된다. 도체 스트랜드(14, 15)의 상세 위치와, 제1 접합부(16) 및 제2 접합부(17)의 노출 및 브리징의 상세 위치가 도 3 및 도 4의 실시예를 토대로 도시되어 있다. 상기 도면에서는 리턴부를 위한 나선의 이용이 확인된다.

도 3은 직사각형 단면을 갖는 환형 로고스키 코일(7, 8)을 도시하고 있다. 이 경우, 제1 및 제2 세그먼트(12, 13)는 세그먼트(12, 13)의 단면의 실시예를 제외하면 도 2에 따른 실시예와 유사하다. 세그먼트들(12, 13) 및 이와 더불어 이들로 형성된 권선 지지부는 실질적으로 직사각형 단면을 갖고(도 6 참조), 그 결과 직사각형 단면을 갖는 나선 루프들이 세그먼트(12, 13) 상에 형성된다. 여기서도 2개의 세그먼트(12, 13) 사이의 제2 접합부(17)가 전기 도체에 의해 브리징된다. 이는 본 실시예에서 각각 제1 및 제2 세그먼트(12, 13) 상의 각각의 부분 스트랜드(14, 15)의 제1 단부들의 전기 접속에 의해 형성된다. 도 3에서, 각각의 부분 스트랜드(14, 15)는 각각 좌향 나선(백색)과 우향 나선(흑색)으로 형성되고, 각각의 부분 스트랜드(14, 15)의 상기 두 나선은 모두 권선 지지부의 내표면과 외표면에 실질적으로 평행한 나선 루프들을 갖는다. 권선 지지부의 링 축과 관련하여 축방향으로 나선의 개별 턴들의 교차가 제공된다. 이 경우, 제1 접합부(16)가 배치되어 있는 세그먼트(12, 13)의 단부에서 각각의 부분 스트랜드(14, 15) 내에 전환점이 형성되고, 이 전환점에서 각각의 부분 스트랜드(14, 15)의 우향 또는 좌향 나선이 서로 병합되고/서로 맞대어진다.

각각 부분 스트랜드(14, 15)의 전환점이 배치되어 있는 세그먼트(12, 13)의 단부들의 대향 배치와, 각각의 부분 스트랜드(14, 15)의 도체 단부들이 각각 끝나는 세그먼트(12, 13)의 단부들의 대향 배치로 인해, 동일한 방향으로 또는 유사하게 권취된 세그먼트들(12, 13) 및 그 위에 배치된 부분 스트랜드들(14, 15)도 사용될 수 있는데, 그 이유는 권선 지지부의 원주에 걸쳐 동일 방향의 코스가 도출되기 때문이다. 그에 상응하여, 각각 제1 부분 스트랜드(14) 및 제2 부분 스트랜드(15)를 갖는 제1 세그먼트(12) 및 제2 세그먼트(13)는 유사하게 권취된다. 이 경우, 연결 라인들이 위치하거나 부분 스트랜드들(14, 15)의 권선 단부들이 배치되어 있는 세그먼트(12, 13)의 단부의 할당이 명확하게 수행되고, 제1 접합부(16)에서 부분 스트랜드들(14, 15)의 전환점들이 배치되어 있는 세그먼트(12, 13)의 단부들의 접합이 수행되기 때문에, 세그먼트들(12, 13)의 조립이 더 간소화될 수 있는 장점이 있다.

도 4는 도 3에 도시된 것과 같은 제2 접합부(17)의 상세를 도시하고 있다. 제2 접합부(17)를 형성하는 세그먼트(14, 15)의 양측 단부가 도시되어 있다. 나선형으로 감긴 부분 스트랜드(14, 15)의 활주 이탈(sliding-off) 또는 소실을 방지하기 위해, 세그먼트들(12, 13)의 단부들이 각각 돌출 정지부(18)를 구비한다. 돌출 정지부들(18)은 각각, 각각의 권선 세그먼트(12, 13)의 단면에서 말단부 둘레에 연장되는 칼라의 형태로 형성된다. 이 경우, 정지부의 높이 또는 칼라의 높이는 부분 스트랜드(14, 15)의 직경에 대략 상응하도록 선택된다. 따라서, 부분 스트랜드(14, 15)를 세그먼트(12, 13)의 단부에 가깝도록 권취할 수 있고, 세그먼트(12, 13)의 각각의 돌출 정지부(18)에서 전환점이 정지되게 할 수 있다. 따라서, 세그먼트(12, 13)로부터 그 위에 권취된 부분 스트랜드(14, 15)의 바람직하지 않은 활주 이탈이 방지된다. 계속해서 도 4로부터는, 권선 지지부 상의 외면측 또는 내면측에 도체 스트랜드의 턴들이 대략 평행하게 놓여 있는 반면, 각각의 세그먼트(12, 13) 상에서 축방향으로 좌향 나선과 우향 나선의 교차가 나타남을 알 수 있다. 서로 전기 접촉하는 부분 스트랜드(14, 15)의 양측 단부들(19)의 배치를 근거로, 이들이 반대 방향으로부터, 즉, 각각의 나선의 권취 방향의 유지하에 서로를 향해 진행된다는 것을 알 수 있다. 이는, 마찬가지로 반대 방향으로부터, 즉, 각각의 나선의 권취 방향을 유지하면서 외부로 안내되는 2개의 연결 라인(11)에도 동일하게 적용된다. 이 경우, 서로 전기 전도성으로 접촉되는 권선 단부들(19)은 제1 접합부(16)를 브리징하고 이를 횡단한다. 이는 연결 라인들(11)에도 유사하게 적용된다.

도 5는 도 3에 도시되어 있는 권선 지지부의 제1 접합부(16)를 도시하고 있다. 여기에는, 세그먼트들(12, 13)의 상호 대면하는 단부들 사이에 형성된 제1 접합부(16)가 도시되어 있다. 이 경우에도, 제2 접합부의 영역에서 양측에 위치하는, 부분 스트랜드(14, 15)의 좌향 나선과 우향 나선 사이의 전환점들을 제한하기 위해, 주연 칼라 형태의 돌출 정지부들(18)이 사용된다. 이 경우, 좌향 나선 및 우향 나선은, 우향 또는 좌향 나선의 도체 루프들이 내표면 또는 외표면에 각각 교대로 배치되는 방식으로 형성된다. 권선 지지부의 내표면 또는 외표면과 관련하여 축방향으로(단부측에서) 층을 균일화하기 위한 교차가 수행된다.

도 6은 링 전극(9) 상에서의 나선형으로 감긴 도체 스트랜드 및 권선 지지부의 배치를 부분 도시한 것이다. 링 전극(9)은 도 1의 도시에 실질적으로 상응하게, 즉, 링 전극(9)은 실질적으로 중공 원통형으로 형성되어 있고, 링 전극(9)의 외면에 림 베이스가 형성되어 있다. 림 베이스 내에는 유사하게 구성된 2개의 권선 바디뿐만 아니라 도체 스트랜드들도 삽입되어 있다. 여기서, 중앙 탭을 갖는 로고스키 코일(7, 8)의 구성은 링 전극(9) 상에 개방 권선 지지부를 장착하기에 유리한 것으로 입증되었다. 상기 두 로고스키 코일(7, 8)의 중앙 배치를 위해, 링 전극(9)의 림 베이스 내에 패킹이 배치되어 있다. 또한, 로고스키 코일들(7, 8) 사이에 스페이서(20)가 배치되어 있다. 이 스페이서(20)뿐만 아니라, 링 전극(9)의 림 베이스의 바닥부에 있는 패킹 및 아직 생성되지 않은 절연재 바디(10)도 바람직하게 동일한 절연재로 형성된다. 스페이서(20)는 로고스키 코일들(7, 8)을 서로 이격시키고, 실질적으로 반경방향으로 배향된 절결부(21)를 갖는다. 따라서, 절연재 바디(10)를 형성하기 위해 로고스키 코일들(7, 8)을 포팅할 때, 로고스키 코일들(7, 8) 사이의 틈새 공간 또는 이들 코일의 내표면으로도 일시적으로 액상인 절연재를 안내할 수 있고, 바람직하게 임의의 봉입물 없이 전기 절연 액체 재료에 의한 포팅을 수행할 수 있는 가능성이 제공되며, 그 결과 블록형 절연재 바디(10)가 형성된다.

바람직하게, 포팅은 실질적으로 원통형인 절연재 바디(10)를 형성하기 위한 금형 내에서 수행된다.

Claims (12)

1. 권선 지지부에 의해 지지되며 나선형으로 감긴 도체 스트랜드를 갖는 장치에 있어서,
   권선 지지부는 서로 맞대어진 복수의 세그먼트(12, 13)로 구성된 링이고, 나선형으로 감긴 도체 스트랜드는 적어도 하나의 제1 접합부(16)에서 상기 제1 접합부를 노출시키면서 접합부(16)의 양측에서 끝나며, 제2 접합부(17)에서는 도체 스트랜드가 제2 접합부(17)를 넘어 연장되는 것을 특징으로 하는, 도체 스트랜드를 가진 장치.
2. 제1항에 있어서, 나선형으로 감긴 도체 스트랜드는 복수의 부분 스트랜드(14, 15)로 구성되는 것을 특징으로 하는, 도체 스트랜드를 가진 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 서로 맞대어진 세그먼트들(12, 13) 중 적어도 하나의 세그먼트(12, 13)가 도체 스트랜드의 단부측 활주 이탈을 방지하는 반경방향 돌출 정지부(18)를 갖는 것을 특징으로 하는, 도체 스트랜드를 가진 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 권선 지지부가 도체 스트랜드와 함께 절연체(10) 내에 포팅되는 것을 특징으로 하는, 도체 스트랜드를 가진 장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 도체 스트랜드, 특히 하나의 부분 스트랜드가 하나의 세그먼트 상에 권취되고, 이때 형성된 나선으로 둘러싸여 도체 스트랜드의 일측 권선 단부 또는 부분 스트랜드의 권선 단부가 나선 내에서 리턴되는 것을 특징으로 하는, 도체 스트랜드를 가진 장치.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도체 스트랜드, 특히 하나의 부분 스트랜드는, 먼저 좌향 나선이 권취되고, 일 세그먼트의 단부에 도달하면 2개의 나선의 각각의 교차 하에 우향 나선이 좌향 나선의 나선 루프들 사이에 놓인 자유 공간 내로 또는 그 반대로 삽입되는 방식으로, 세그먼트(12, 13) 상에 권취되는 것을 특징으로 하는, 도체 스트랜드를 가진 장치.
7. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 권선 지지부는 절연체(10)의 열팽창 계수보다 작거나 같은 열팽창 계수를 갖는 것을 특징으로 하는, 도체 스트랜드를 가진 장치.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 세그먼트(12, 13)는 유사하게 형성되며, 각각 도체 스트랜드의 유사한 부분 스트랜드(14, 15)를 지지하는 것을 특징으로 하는, 도체 스트랜드를 가진 장치.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 2개의 부분 스트랜드(14, 15)의 각각 하나의 말단 단부는 서로 맞대어진 세그먼트들(12, 13)에서 서로 접촉하는 반면, 부분 스트랜드(14, 15)의 각각의 타측 단부는 특히 동일한 접합부(17)에서 측정 신호용 탭으로서 이용되는 것을 특징으로 하는, 도체 스트랜드를 가진 장치.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 2개의 환형 권선 지지부가 서로에 대해 동축으로 배열되고, 절연체(10) 내에 포팅되기 전에 권선 바디들 사이에 스페이서(20)가 배치되며, 이 스페이서(20)는 실질적으로 반경방향으로 배향된 채널들(21)을 갖는 것을 특징으로 하는, 도체 스트랜드를 가진 장치.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 압력 유체 절연된 전기 에너지 전송 유닛에서 측정 변환기를 형성하는 것을 특징으로 하는, 도체 스트랜드를 가진 장치.
12. 교차 나선 형태의 나선형으로 감긴 도체 스트랜드가 권취되어 있는 절연 링의 형태의 권선 지지부를 갖는 측정 변환기를 제조하는 방법에 있어서,
    먼저, 제1 나선이 제1 세그먼트(12) 상에 권취되고, 제2 나선이 제2 세그먼트(13) 상에 권취되며,
    상기 세그먼트들(12, 13)이 결합되어 링 전극(9)의 림 베이스 내에 하나의 링을 형성하고, 상기 세그먼트들(12, 13)과 나선들 및 링 전극(9)이 함께 절연재 내에 포팅되는 것을 특징으로 하는, 측정 변환기 제조 방법.

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