KR20220011227A - 전자기 유도 장치의 전기 권선을 제조하는 방법 및 도체 구조 - Google Patents

Abstract

전자기 유도 장치의 전기 권선을 제조하는 방법으로서,
- 주 연장 방향 (L) 을 따라 길이방향으로 연장되는 도체 엘리먼트 (2) 와 상기 도체 엘리먼트의 대응하는 측면 상에 배열된 하나 이상의 스페이서 밴드들 (3) 을 포함하는 도체 구조 (1) 를 제공하는 단계로서, 각각의 스페이서 밴드는 전기 절연 재료로 제조된 지지 구조 (30) 및 상기 지지 구조 상에 배열된 전기 절연 재료로 제조된 스페이서 엘리먼트들 (31) 을 포함하고, 상기 스페이서 엘리먼트들은 상기 지지 구조를 따라 서로 이격되는, 상기 도체 구조 (1) 를 제공하는 단계;
- 상기 도체 구조에 의해 전기 권선 (100) 을 형성하는 단계로서, 상기 전기 권선은 권취 방향 (DW) 을 따라 축방향으로 연장되고 상기 권취 방향 주위에 배열된 복수의 턴들 (101) 을 갖는, 상기 전기 권선 (100) 을 형성하는 단계를 포함하고;
상기 전기 권선의 각 턴은 상기 도체 엘리먼트의 대응하는 길이방향 부분에 의해 형성된다.
상기 스페이서 엘리먼트들은 상기 턴들의 대향 측면들에서 상기 전기 권선의 인접한 턴들 사이에 삽입된다.

Description

전자기 유도 장치의 전기 권선을 제조하는 방법 및 도체 구조

본 발명은 전력 송전 및 배전 그리드용 전자기 유도 장치의 분야, 예를 들어 전력 변압기에 관한 것이다.

보다 상세하게는, 본 발명은 전자기 유도 장치의 전기 권선을 제조하기 위한 방법 및 도체 구조에 관한 것이다.

전자기 유도 장치의 전기 권선은 다양한 방법에 따라 산업적 수준에서 제조될 수 있다.

널리 사용되는 방법은 권취 방향 주위에 도체를 감는 것으로 구성되어 전기 권선이 상기 권취 방향 주위에 배열된 복수의 인접한 턴들 (turns) 을 갖게 된다.

알려진 바와 같이, 일반적으로 전자기 유도 장치용 전기 권선은 턴들 사이에 전기 절연 매체(예를 들어, 절연 유체 또는 고체 주형 수지)의 통과를 보장하기 위해 축방향 및 방사상 채널을 갖는다.

전통적으로, 전기 권선의 축 방향 채널은 권취 방향에 평행하게 배향된 절연 블록을 배열함으로써 얻어지는 반면, 전기 권선의 인접한 턴 사이에 삽입되고 권취 방향에 대해 방사상으로 배향된 전기 절연 스페이서는 방사상 채널을 정의하도록 배열된다.

종래 기술의 대부분의 전통적인 솔루션에 따르면, 상기 절연 스페이서는 권취 과정에서 인접한 턴들의 각 쌍 사이에 수동으로 삽입된다.

보다 최근의 제조 방법에 따르면, 절연 스페이서는 전기 권선의 턴을 형성하도록 의도된 도체의 적절한 측면을 따라 고정된다. 그렇게 얻어진 도체 구조는 그 후 권취 방향으로 감긴다. 이러한 방식으로, 절연 스페이서는 상기 전기 권선의 인접한 턴들의 각 쌍 사이에 위치를 잡는다.

일반적으로 전자기 유도 장치용의 종래 기술 전기 권선들은 다소 만족스러운 방식으로 그들의 기능을 수행한다. 그러나 여전히 다루어야 할 몇 가지 중요한 측면이 있다.

작동 중, 전기 권선은 특히 방사상 채널이 있는 영역에서 종종 변형된 턴들을 보여준다.

기본적으로, 이 현상은 작동 중에 전기 권선이 권취 방향과 실질적으로 평행한 방향을 따라 엄청난 압축력을 받는다는 사실에 기인한다.

위에 설명된 기술적인 문제는 전체 권선 구조의 위험한 불균형 상태로 이어질 수 있으며, 이는 특정 작동 조건에서, 예를 들어 단락 전류가 전기 권선을 따라 흐르고 이러한 전기 권선이 큰 기계적 응력을 받는 경우 그것의 붕괴를 일으킬 수 있다. DE 26 53 315 A는 코일 도체의 축방향 절연 및 거리두기를 위한 절연 및 거리두기 본체에 관한 것으로, 여기서 절연 및 거리두기 본체는 도체 사이의 공간을 부분적으로 채우고, 도체의 곡률에 대해 조정가능한 직립 절연 스트라이프에 의해 형성된다. WO 2019/238558 A1은 다중 병렬 도체의 길이 방향으로 다중 병렬 도체의 측면에 적용되는 밴드에 관한 것이다. 그 밴드는 스트립상에 길이 방향으로 분포된 방식으로 배열된 스페이서 플레이트들로 구성된다. 스트립 및 스페이서 플레이트와 함께 다중 병렬 도체는 포장으로 싸여 있다. CN 209 496 640 U는 전치된 도체를 위한 오일 덕트 벨트를 개시한다. 오일 덕트 벨트는 절연층 및 그 절연층 상에 배열된 절연 오일 덕트 스트립을 포함한다. 절연 오일 덕트 스트립은 간격을 두고 순차적으로 배열되는 복수의 절연 블록들을 포함하며, 매 두 개의 인접한 절연 블록들 사이에는 제 1 유로 채널이 형성된다.

본 발명의 주요 목표는 전술한 중요한 양태들이 극복되거나 완화되는 것을 허용하는, 전자기 유도 장치의 전기 권선을 제조하기 위한 방법 및 도체 구조를 제공하는 것이다.

이러한 목표 내에서, 본 발명의 다른 목적은 높은 구조적 균형 및 기계적 응력에 대한 높은 저항을 갖는 전기 권선을 획득하는 것을 허용하는, 전기 권선을 제조하기 위한 방법 및 도체 구조를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 산업적 수준에서 구현하기에 비교적 용이하고 저렴한, 전기 권선을 제조하기 위한 방법 및 도체 구조를 제공하는 것이다.

이러한 목표 및 이러한 목적들은, 후속 설명 및 첨부 도면으로부터 더 명백해질 다른 목적들과 함께, 본 발명에 따라, 청구항 1 및 관련된 종속항들에 따라, 전자기 유도 장치의 전기 권선을 제조하는 방법에 의해 달성된다.

일반적인 정의에서, 본 발명에 따른 방법은 다음의 단계들을 포함한다:

- 주 연장 방향을 따라 길이방향으로 연장되는 도체 엘리먼트 및 상기 도체 엘리먼트의 대응하는 측면상에 배열된 하나 이상의 스페이서 밴드들을 포함하는 도체 구조를 제공하는 단계. 각각의 스페이서 밴드는 전기 절연 재료로 만들어진 지지 구조 및 상기 지지 구조 상에 배열된 전기 절연 재료로 만들어진 스페이서 엘리먼트들을 포함한다. 상기 스페이서 엘리먼트들은 상기 지지 구조를 따라 서로 이격된다;

- 상기 도체 구조에 의해 전기 권선을 형성하는 단계. 상기 전기 권선은 권취 방향을 따라 축방향으로 연장되고, 그것은 상기 권취 방향 주위에 배열된 복수의 턴들을 갖는다.

본 발명에 따르면, 상기 전기 권선의 각 턴은 상기 도체 엘리먼트의 대응하는 길이방향 부분에 의해 형성된다.

본 발명에 따르면, 상기 스페이서 엘리먼트들은 상기 전기 권선이 형성될 때 상기 턴들의 대향 측면들에서 상기 전기 권선의 인접한 턴들 사이에 삽입된다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 스페이서 엘리먼트는 상기 전기 권선이 형성될 때 인접한 턴의 표면과 결합하는 방식으로 배열된다.

본 발명의 일부 실시 형태들에 따르면, 상기 스페이서 엘리먼트들은 전기 절연 재료의 형상화된 패드들에 의해 형성된다.

바람직하게는, 전기 절연 재료의 상기 형상화된 패드들은 상기 지지 구조 상에 접착된다.

바람직하게는, 전기 절연 재료의 상기 형상화된 패드는 접착 재료의 층이 디포짓되는 표면을 갖는다.

본 발명의 일부 실시 형태들에 따르면, 상기 스페이서 엘리먼트들은 전기 절연 재료의 형상화된 영역들에 의해 형성된다.

바람직하게는, 전기 절연 재료의 상기 형상화된 영역들은 상기 지지 구조 상에 디포짓된다.

본 발명의 일부 실시형태들에 따르면, 각각의 스페이서 밴드는 상기 지지 구조의 동일한 지지 표면상에 배열된 스페이서 엘리먼트들을 포함한다.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 각각의 스페이서 밴드는 상기 지지 구조의 대향하는 지지 표면 상에 배열된 스페이서 엘리먼트를 포함한다.

본 발명의 다른 실시형태들에 따르면, 각각의 스페이서 밴드는 상기 지지 구조를 통과하고 상기 지지 구조의 대향 표면들로부터 돌출하는 방식으로 배열된 스페이서 엘리먼트들을 포함한다.

본 발명의 일부 실시형태들에 따르면, 각각의 스페이서 밴드는 상기 지지 구조와 일체로 제조된 스페이서 엘리먼트들을 포함한다.

본 발명의 일부 실시형태들에 따르면, 각각의 스페이서 밴드는 상기 지지 구조상에 램덤으로 배열된 스페이서 엘리먼트들을 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 각각의 스페이서 밴드는 미리 정의된 기하학적 패턴에 따라 상기 지지 구조상에 배열된 스페이서 엘리먼트들을 포함한다.

바람직하게는, 상기 스페이서 밴드들은 접착에 의해 또는 상기 도체 엘리먼트 주위에 감긴 전기 절연 인클로저 엘리먼트에 의해 상기 도체 엘리먼트에 고정된다.

바람직하게는, 상기 도체 엘리먼트는 연속적으로 전치된 도체이다.

또 다른 양태에서, 본 발명은 하기 청구항 17에 따른 전자기 유도 장치의 전기 권선을 제조하기 위한 도체 구조에 관한 것이다.

본 발명에 도체 구조는:

- 주 연장 방향 (L) 을 따라 길이방향으로 연장되는 도체 엘리먼트;

- 상기 도체 엘리먼트의 대응하는 측면 상에 배열된 하나 이상의 스페이서 밴드들. 각각의 스페이서 밴드는 전기 절연 재료로 만들어진 지지 구조 및 상기 지지 구조 상에 배열된 전기 절연 재료로 만들어진 스페이서 엘리먼트들을 포함한다. 상기 스페이서 엘리먼트들은 상기 지지 구조를 따라 서로 이격된다.

본 발명에 따르면, 상기 전기 권선의 각 턴은 상기 도체 엘리먼트의 대응하는 길이방향 부분에 의해 형성된다.

본 발명에 따르면, 상기 스페이서 엘리먼트들은 상기 전기 권선이 형성될 때 상기 턴들의 대향 측면들에서 상기 전기 권선의 인접한 턴들 사이에 삽입된다.

또 다른 양태에서, 본 발명은 하기 청구항 18에 따른 전자기 유도 장치의 전기 권선에 관한 것이다.

또 다른 양태에서, 본 발명은 하기 청구항 19에 따른 전력 송전 및 배전 그리드를 위한 전자기 유도 장치에 관한 것이다.

바람직하게는, 상기 전자기 유도 장치는 전력 송전 및 배전 그리드용 전기 변압기이다.

본 발명의 추가 특징 및 이점은 순전히 설명 및 비제한적인 목적으로 제공된 첨부 도면 및 아래에 주어진 설명을 참조하여 더 명백할 것이다. 여기서:
- 도 1은 본 발명에 따른 제조 방법 및 도체 구조에 사용되는 도체 엘리먼트를 개략적으로 도시한다.
- 도 2는 본 발명에 따른 제조 방법에 의해 얻어진 전자기 유도 장치용 전기 권선을 개략적으로 도시한다.
- 도 2a 및 도 2b는 도 2의 전기 권선의 턴 부분의 대향하는 뷰들 (views) 을 개략적으로 도시한다.
- 도 3 및 도 4 는 본 발명의 일부 실시형태에 따른 도체 구조를 개략적으로 도시한다.
- 도 5 및 도 6 은 본 발명의 일부 실시형태에 따른 도체 구조를 포함하는 스페이서 밴드의 일부 세부사항을 개략적으로 도시한다.
- 도 7 은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 도체 구조를 개략적으로 도시한다.
- 도 8 은 본 발명의 다른 실시형태에 따른, 도체 구조를 포함하는 스페이서 밴드의 일부 세부사항을 개략적으로 도시한다.
- 도 9, 도 10 및 도 11 은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 도체 구조를 개략적으로 도시한다.

전술한 도면을 참조하면, 본 발명은 전력 송전 및 배전 그리드용 전자기 유도 장치 (미도시) 의 전기 권선(100) 을 제조하는 방법에 관한 것이다.

이러한 전자기 유도 장치는 전력 송전 및 배전 그리드용 전기 변압기, 예를 들어 전력 변압기 또는 배전 변압기일 수 있다.

본 발명에 따른 제조 방법은 전기 권선(100)을 형성하도록 의도된 도체 구조(1)를 제공하는 단계를 포함한다.

도체 구조(1)는 주 연장 방향(L)(도 1)을 따라 길이방향으로 연장되는 도체 엘리먼트(2)를 포함한다.

바람직하게는, 도체 엘리먼트(2)는 전도성 재료를 포함하는 세장형 (elongated) 평행육면체로서 형상화된다.

바람직하게는, 도체 엘리먼트(2)는 형상화된 단면 (예를 들어, 직사각형 또는 정사각형 단면) 대향 제1 및 제2 측면들 (2A, 2B) 및 대향 제3 및 제4 측면들 (2C, 2D) 을 갖는다.

본 발명의 일부 실시형태에 따르면, 도체 엘리먼트(2)는 연속적으로 전치된 도체이다.

이 경우, 도체 엘리먼트(2)는 도 1에 도시된 구성에 따라 제조될 수 있다.

본 발명의 이 실시형태에 따르면, 도체 엘리먼트(2)는 상기 도체 엘리먼트의 연장 방향(L)을 따라 나란히 배치되는 2개 이상의 도체 스택들 (21, 22)을 포함한다.

적층 도체들(20)은 전술한 스택들(21, 22) 사이에서 교번하는 부분을 갖는다. 이러한 방식으로, 적층된 도체들(20)의 부분들은 도체 엘리먼트(2)의 전체 길이방향 연장을 따라 모든 가능한 단면 위치를 교대로 점유한다.

적층된 전도체(20)는 전기 절연 재료에 의해 적어도 부분적으로 덮일 수 있다.

도체 엘리먼트(2)는 상기 도체의 연장 방향(L)을 따라 도체의 스택(21, 22) 사이에 배열된 절연 분리기(23)를 포함할 수 있다.

도체 엘리먼트(2)는 권취 작업 동안 제 위치에 이들을 유지하기 위해 적층된 도체들(20) 주위에 감긴 절연 밴드 또는 메쉬(미도시)를 포함할 수 있다.

그러나, 본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 도체 엘리먼트(2)는 상이한 구성들(이는 공지된 유형일 수 있음)을 가질 수 있다.

예를 들어, 그것은 단일 도체, 나란히 배열된 복수의 도체들 또는 꼬인 도체들의 묶음을 포함할 수 있다.

추가 예로서, 도체 엘리먼트(2)는 하나 이상의 전도성 바에 의해 또는 하나 이상의 전도성 포일 또는 디스크에 의해 형성될 수 있다.

본 발명의 일부 실시형태(도시되지 않음)에 따르면, 도체 구조(1)는 도체 엘리먼트(2)를 외부적으로 덮는 방식으로 배열된 전기 절연 재료의 하나 이상의 층들 (미도시) 을 포함한다.

이러한 전기 절연 재료는 공지된 유형의 솔루션에 따라 배열될 수 있다. 예를 들어, 그것은 종이, 폴리에스테르 재료, 아라미드 또는 안정화된 PE 재료, 유리 섬유 재료 등을 포함하는 재료들의 그룹에서 선택될 수 있다.

도체 구조(1)는 도체 엘리먼트(2)의 동일한 대응하는 측면(2A 또는 2B) 상에 배열된 하나 이상의 스페이서 밴드(3)를 포함한다.

각각의 스페이서 밴드 (3) 는 전기 절연 재료로 만들어진 지지 구조 (30) 및 상기 지지 구조 상에 배열된 전기 절연 재료로 만들어진 복수의 스페이서 엘리먼트들 (31) 을 포함한다.

편리하게는, 각 스페이서 밴드(3)의 스페이서 엘리먼트(31)는 지지 구조(30)를 따라 서로 이격되어 적절한 빈 영역(32)을 한정한다(도 3, 도 4, 도 7).

본 발명의 방법에 따르면, 일단 도체 구조(1)가 얻어지면, 상기 도체 구조에 의해 전기 권선(100)을 형성하는 단계가 수행된다.

전기 권선(100)은 권취 방향(DW)을 따라 축방향으로 연장된다(도 2).

바람직하게는, 예를 들어 도체 구조가 적절한 굽힘 장치에 의해 구부러질 수 있는 경우, 전기 권선(100)을 형성하는 단계는 권취 방향(DW) 주위에 도체 구조(1)를 권취하는 것을 포함한다.

대안적인 실시형태에 따르면, 예를 들어 도체 구조가 구부러질 수 없는 경우, 전기 권선(100)을 형성하는 단계는 도체 구조(1)의 분리된 부분들을 기계적으로 연결하여 전기 권선(100)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

전기 권선(100)은 권취 방향(DW) 주위에 배열된 복수의 인접한 턴들(101)을 갖는다(도 2).

각각의 턴(101)은 권선 구조(1)에 포함된 도체 엘리먼트(2)의 대응하는 길이방향 부분에 의해 형성된다.

전기 권선(100)에서, 도체 엘리먼트(2)의 제1 및 제2 측면(2A, 2B)은 권취 방향(DW)에 수직으로 위치되고 각 턴(101)의 대향하는 제1 및 제2 측면(101A, 101B)을 형성하며, 이들은 상기 권취 방향에 대해 방사상으로 연장된다.

다른 한편으로, 도체 엘리먼트(2)의 제3 및 제4 측면(2C, 2D)은 권취 방향(DW)에 평행하게 위치되고, 각 턴(101)의 제3 및 제4 측면(101C, 101D)을 형성하며, 이들은 상기 권취 방향에 평행하고 동축적으로 연장된다 (도 2a, 도 2b).

전기 권선(1)에서, 도체 엘리먼트(2)의 제1 및 제2 표면들(2A, 2B)에 따른 그들의 포지셔닝에 기인하여, 스페이서 엘리먼트들(31)은 인접한 턴들 (101) 의 제1 및 제2 측면(101A, 101B)에서 이들 인접한 턴들 (101) 사이에 삽입된다.

이러한 방식으로, 스페이서 엘리먼트들(3A, 3B)은 상기 권취 방향(DW)에 수직인 방사상 평면들상에 놓여있다 (도 2).

스페이서 엘리먼트들(31)에 의해 구획된 빈 영역(32)은 전기 권선(100)의 방사상 채널(104)을 형성하며, 이들은 인접한 턴들(101) 사이에서 전기 절연 매체(예를 들어, 절연 유체 또는 고체 주형 수지)의 통과를 보장한다.

본 발명의 중요한 양태는 전기 권선(100)에서, 인접한 턴들(101)의 각 쌍 사이에 삽입되고 상기 턴들의 측면(101A, 101B)을 따라 분포되는 스페이서 엘리먼트들(31)이 턴들(101)에 실질적으로 균일한 기계적 지지를 제공하고 전기 권선(100)의 안정적인 구조적 균형을 보장한다는 것에 있다.

청구된 발명에 의해 제공되는 솔루션은 최적의 구조적 균형을 보장하기 때문에 압축력에 대한 전기 권선(100)의 전체 저항을 크게 향상시키는 것으로 나타났다.

따라서, 전자기 유도 장치의 작동 중에 전기 권선(100)의 턴의 변형 현상의 개시를 방지하거나 현저하게 완화하는 것이 가능하다.

바람직하게는, 각 스페이서 밴드(3)의 지지 구조(30)는 감소된 두께(예를 들어, 수 밀리미터) 및 2개의 주요 대향 지지 표면들(30A, 30B)을 갖는 전기 절연 재료의 세장형 (elongated) 엘리먼트에 의해 형성된다.

본 발명의 일부 실시형태에 따르면, 각각의 스페이서 밴드(3)의 지지 구조(30)는 전기 절연 재료의 스트립에 의해 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 각 스페이서 밴드(3)의 지지 구조(30)는 전기 절연 재료의 성형된 엘리먼트에 의해 형성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 각 스페이서 밴드(3)의 지지 구조(30)는 전기 절연 재료의 메쉬에 의해 형성될 수 있다.

바람직하게는, 지지 구조(30)에 사용되는 전기 절연 재료는 종이, 플라스틱 재료, 유리섬유 재료, 나일론계 재료를 포함하는 재료들의 그룹에서 선택된다.

바람직하게는, 지지 구조(30)는 전기 권선(100)의 작동 동안 열의 통과를 용이하게 하기 위해 구멍이 뚫린 구조 또는 그물 구조를 갖는다.

본 발명의 일부 실시형태들에 따르면 (도 3 및 도 4), 스페이서 밴드(3)는 지지 구조(30)의 동일한 지지 표면(30A)상에 배열된 스페이서 엘리먼트들(31)을 갖는다. 이 경우, 지지 구조(30)의 대향 지지 표면(30B)은 도체 엘리먼트(2)의 측면(2A, 2B) 상에 놓이도록 의도된다.

본 발명의 다른 실시형태(도시되지 않음)에 따르면, 스페이서 밴드(3)는 지지 구조(30)의 대향하는 지지 표면들(30A, 30B) 모두에 배열된 스페이서 엘리먼트(31)를 갖는다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 스페이서 밴드(3)는 지지 구조(30)의 두께를 관통하고 지지 구조(30)의 대향 지지 표면들(30A, 30B)로부터 돌출하는 스페이서 엘리먼트(31)를 갖는다 (도 7).

원칙적으로, 스페이서 엘리먼트(31)는 임의의 원하는 레이아웃에 따라 지지 구조의 지지 표면(30A 및/또는 30B) 상에 배열될 수 있다.

본 발명의 일부 실시형태들에 따르면 (도 3 및 도 7), 스페이서 밴드(3)는 랜덤 방식으로 배열된 스페이서 엘리먼트들(31)을 갖는다.

본 발명의 일부 실시형태들에 따르면 (도 4), 스페이서 밴드(3)는 미리 정의된 기하학적 패턴에 따라 배열된 스페이서 엘리먼트들(31)을 갖는다.

본 발명의 일부 실시형태에 따르면(특히 스페이서 엘리먼트(31)가 지지 구조(30)의 동일한 지지 표면(30A) 상에 배열되는 경우), 스페이서 밴드(3)는 접착에 의해 도체 엘리먼트(2)에 고정된다.

각각의 스페이서 밴드(3)는 도체 엘리먼트(2)의 도체에 직접 고정되거나, 상기 도체 엘리먼트의 절연층 상에 또는 상기 도체 엘리먼트를 둘러싸는 추가적인 절연 밴드 또는 메쉬 상에 고정될 수 있다.

접착제는 기지의 방식으로, 예를 들어 분무, 브러싱, 더스팅, 침지에 의해 또는 UV 방사선 또는 열에 의해 활성화 가능한 프리프레그 필름을 적용함으로써 (스페이서 엘리먼트들이 배열되는 지지 표면(30A)에 대해 반대쪽의) 지지 구조(30)의 지지 표면(30B)에 및/또는 도체 엘리먼트(2)의 대응하는 측면들(2A, 2B)에 적용될 수 있다.

고온(예를 들어, 최대 250°C)을 견디도록 설계된 특수 접착제를 사용할 수 있다.

위에서 설명한 솔루션은 상당히 유리하다. 하나 이상의 스페이서 밴드(3)를 접착하는 것은 이들의 가능한 바람직하지 않은 전위를 방지하거나 감소시키는 것을 허용한다. 스페이서 부분(3A, 3B)의 이러한 전위는 전자기 유도 장치의 작동 또는 제조 중에 권선 턴들에 가해지는 접선력으로 인해 발생할 수 있다 (이 현상은 또한 전기 권선의 "나선화 (spiraling)"로 지칭됨).

본 발명의 다른 실시형태에 따르면 (특히, 스페이서 엘리먼트들(31)이 지지 구조(30)의 지지 표면들(30A, 30B) 양자 모두에 배열되거나 지지 구조(30)를 관통하는 경우), 스페이서 밴드(3)는 예를 들어 유리 섬유 재료 또는 폴리에스테르로 만들어진, (예를 들어, 도체 엘리먼트(2) 및 하나 이상의 스페이서 테이프 (3) 에 의해 형성된 어셈블리 주위에 감긴 전기 절연 밴드 또는 메쉬에 의해 형성된) 추가적인 전기 절연 인클로저에 의해 도체 엘리먼트(2)에 고정될 수 있다.

이 경우에도, 하나 이상의 스페이서 테이프(3)는 전기 도체 엘리먼트(2)의 도체에 직접 고정되거나, 상기 도체의 절연층 상에 또는 상기 도체를 둘러싸는 절연 테이프 또는 메쉬 상에 고정될 수 있다.

원칙적으로, 스페이서 엘리먼트들(31)은 필요에 따라 임의의 형상을 가질 수 있다. 일 예로서, 그것들은 원형, 다각형 또는 불규칙한 모양을 가질 수 있다.

일반적으로, 지지 구조(30) 상의 스페이서 엘리먼트(31)의 선택된 크기 및 분포 밀도는 제조될 권선(100)의 유형(예를 들어, 권선(100)이 받는 응력의 크기 및/또는 그것의 냉각 요건들)에 의존한다.

그러나, 바람직하게는, 스페이서 엘리먼트들(31)은 그들이 배열되는 지지 구조(30)의 폭에 대해 상대적으로 작은 크기를 갖는다. 일 예로서, 스페이서 엘리먼트들(31)은 5-10 mm 의 폭과 2 mm 의 높이를 가질 수 있다.

일반적으로, 지지 구조(30) 및 스페이서 엘리먼트(31)는 적절한 제조 공정을 통해 조립된 분리된 엘리먼트들이다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 스페이서 엘리먼트(31)는 전기 권선(100)이 형성될 때 인접한 턴(101)의 표면과 결합하는 방식으로 배열된다.

아래에서 더 잘 설명하겠지만 이 솔루션은 위에서 언급한 "나선화" 현상으로 인한 가능한 원치 않는 전위를 방지하거나 줄이는 데 매우 효과적이다.

본 발명의 일부 실시 형태들에 따르면, 스페이서 엘리먼트들(31)은 전기 절연 재료의 형상화된 패드들에 의해 형성된다 (도 5, 도 6, 도 8).

바람직하게는, 그러한 전기 절연 재료는 압축 판지, 플라스틱 재료, 유리 섬유 재료, 나일론계 재료를 포함하는 재료들의 그룹에서 선택된다.

바람직하게는, 전기 절연 재료의 형상화된 패드들(31)은 지지 구조(30)상에 접착된다.

바람직하게는, 그것들이 지지 구조(30)의 지지 표면(30A 또는 30B) 상에 배열될 때, 전기 절연 재료의 형상화된 패드들(31)은 지지 구조(30)의 지지 표면(30A 또는 30B) 상에 놓이도록 의도된 베이스 표면(31A) 및 그 베이스 표면(31A)에 대향하는 상부 표면(31B)을 갖는다 (도 5 및 도 6).

바람직하게는, 전기 절연 재료의 형상화된 패드들(31)은 그것들의 베이스 표면(31A)에서 지지 구조(30)의 지지 표면(30A 또는 30B)에 접착된다. 이것은 각 형상화된 패드(31)의 베이스 표면(31A) 및/또는 각각의 형상화된 패드(31)가 위치되도록 의도되는 지지 표면(30A, 30B)의 대응하는 영역에 접착 재료(예를 들어, 에폭시 수지)의 적절한 층(310A)을 디포짓함으로써 획득될 수 있다.

바람직하게는, 그것들이 지지 구조(30)를 통과할 때, 전기 절연 재료의 형상화된 패드(31)는 대향 자유 표면들(31A, 31B) 및 지지 구조(30)와 접착 재료(310A)의 적절한 층으로 접착되는 측면을 갖는다(도 8).

바람직하게는, 형상화된 패드(31)는 접착 재료(310B)(예를 들어, 에폭시 수지)의 추가 층이 디포짓되는 적어도 표면(31A, 31B)을 포함한다.

도 5의 실시형태에서, 접착 재료(310B)의 추가 층이 각 형상화된 패드(31)의 상부 표면(31B) 상에 편리하게 디포짓된다(도 6).

도 8의 실시형태에서, 접착 재료(310B)의 추가 층은 각각의 형상화된 패드(31)의 대향 표면들(31A, 31B) 양자 모두에 또는 그들 중 하나만 (이 경우 도체(2)에 대해 원위 위치에 있는 표면)에 편리하게 디포짓될 수 있다. 형상화된 패드(31)의 적어도 표면 상의 추가 층의 배열은, 일단 전기 권선(100)이 형성되면, 그것이 그 사이에 위치되는 인접한 턴들(101) 양자 모두에 대한 각각의 형상화된 패드(31)의 접합을 (적절한 열처리에 의해) 얻을 수 있게 하기 때문에 매우 유리하다.

따라서 이 솔루션은 전기 권선(100)의 전체 구조적 강도를 추가로 개선할 수 있다. 특히, 이 솔루션은 위에서 언급한 "나선화" 현상으로 인한 가능한 원치 않는 전위를 방지하거나 줄이는 데 매우 효과적이다.

바람직하게는, 형상화된 패드(21)를 지지 구조(30)에 접착하는데 사용되는 접착 재료(310A)는 주위 온도에서 접착된다.

바람직하게는, 상기 언급된 경화 온도(예를 들어, 100-140℃)는 상기 접착 온도(예를 들어, 주위 온도)보다 높다.

전기 절연 재료의 형상화된 패드(31)는 수동으로 또는 바람직하게는 공지된 유형일 수 있는 적절한 장비에 의해 지지 구조 상에 배치될 수 있다.

접착 재료(310A, 301B)의 층은 수동으로(예를 들어, 적절한 도구에 의해) 또는 바람직하게는 공지된 유형일 수 있는 적절한 산업 장비에 의해 배열될 수 있다.

바람직하게는, 형상화된 패드(31)의 적어도 표면(31A, 31B)을 덮는 데 사용되는 접착 재료(310B)는 그것이 (예를 들어, 인접한 턴(101)의 표면과) 접착되는 접착 온도, 및 이러한 전기 절연 재료가 경화하는 온도를 갖는다.

본 발명의 일부 실시 형태들에 따르면, 스페이서 엘리먼트들(31)은 전기 절연 재료의 형상화된 영역들에 의해 형성된다 (도 9).

바람직하게는, 이러한 전기 절연 재료는 접착 재료(예를 들어, 에폭시 수지) 또는 보다 일반적으로 적절한 플라스틱 재료이다.

바람직하게는, 성형 영역(31)에 사용되는 전기 절연 재료는 이러한 전기 절연 재료가 (예를 들어, 지지 구조(30)의 지지 표면(30A, 30B) 및 인접한 턴(101)의 표면과) 접착되는 접착 온도, 및 이러한 전기 절연 재료가 경화되는 경화 온도를 갖는다.

바람직하게는, 상기 언급된 경화 온도(예를 들어, 100-140℃)는 상기 접착 온도(예를 들어, 주위 온도)보다 높다.

본 발명의 이들 실시형태에 따르면, (이 경우에 전기 절연 재료의 형상화된 영역들에 의해 형성되는) 스페이서 엘리먼트(31)는 전기 권선(100)이 형성될 때 인접한 턴(101)의 표면과 접착되는 방식으로 배열된다는 것이 분명하다.

바람직하게는, 전기 절연 재료의 형상화된 영역들(31)은, 예를 들어 액적들의 형태로, 지지 구조(30)의 지지 표면(30A, 30B)에 디포짓된다.

전기 절연 재료의 형상화된 영역들(31)은 수동으로(예를 들어, 적절한 도구에 의해) 또는 바람직하게는 공지된 유형일 수 있는 적절한 산업 장비에 의해 배치될 수 있다.

그것들이 지지 구조(30) 상에 디포짓될 때 그것들은 상이한 두께를 가질 수 있기 때문에, 전기 절연 재료의 형상화된 영역(31)은 디포지션 (deposition) 후에 평탄화 공정을 더 거칠 수 있다. 이러한 방식으로, 형상화된 영역(31)의 두께는 적절하게 균등화될 수 있다.

본 발명의 다른 실시형태(도시되지 않음)에 따르면, 지지 구조(30) 및 스페이서 엘리먼트(31)는 예를 들어 성형 공정을 통해 일체로 제조된다.

또한 이 경우에, 스페이서 엘리먼트(31)는 접착 재료(예를 들어, 에폭시 수지)의 추가 층이 디포짓되는 표면을 적어도 포함할 수 있다.

본 발명의 일부 실시형태(도 10)에 따르면, 도체 구조(1)는 도체 엘리먼트(2)의 전체 길이를 따라 도체 엘리먼트(2)의 동일한 측면(2A, 2B) 상에 배열된 단일 스페이서 테이프(3)를 포함한다. 이 경우, 스페이서 엘리먼트(3)는 도체 엘리먼트(2)의 전체 길이를 따라 동일한 측면(2A, 2B) 상에 연속적으로 분포될 것이다.

본 발명의 일부 실시형태에 따르면, 도체 구조 (1) 는 도체 엘리먼트 (2) 의 동일한 측면 (2A, 2B) 상에 배열된 복수의 스페이서 밴드들 (3) 을 포함한다.

바람직하게는, 각각의 스페이서 테이프(3)는 전기 권선(100) (도 11) 의 턴(101)을 형성하도록 의도되는 도체 엘리먼트(2)의 대응하는 길이방향 부분의 적어도 측면 (2A, 2B) 상에 배열된다.

바람직하게는, 스페이서 밴드(3)는 스페이서 밴드가 존재하지 않는 길이방향 부분(2F)과 교번하는 주 연장 방향(L)을 따라 도체 엘리먼트(2)의 선택된 길이방향 부분(2E)에 배열된다.

편리하게는, 각각의 길이방향 부분(2E, 2F)은 전기 권선(100)의 턴(101)의 길이와 동일한 (주 연장 방향 (L) 을 따라 측정된) 길이를 갖는다.

본 발명에 따른 방법 및 도체 구조는 관련 이점을 제공한다.

본 발명에 따른 방법 및 도체 구조는 높은 구조적 균형 및 기계적 응력, 특히 압축 응력에 대한 높은 저항을 갖는 전기 권선을 얻을 수 있게 한다.

이는 작동 중 전기 권선의 턴들의 변형을 방지하거나 감소시켜 결과적으로 오류 이벤트 또는 단락 이벤트가 있는 경우에도 작동 중인 전자기 유도 장치의 신뢰성을 현저하게 증가시는 것을 허용한다.

본 발명에 따른 방법 및 도체 구조는 종래 기술의 공지된 솔루션과 관련하여 경쟁력 있는 비용으로 산업적 수준에서 구현하기가 비교적 쉽다.

Claims (19)

1. 전자기 유도 장치의 전기 권선 (100) 을 제조하는 방법으로서,
   - 주 연장 방향 (L) 을 따라 길이방향으로 연장되는 도체 엘리먼트 (2) 와 상기 도체 엘리먼트의 대응하는 측면 상에 배열된 하나 이상의 스페이서 밴드들 (3) 을 포함하는 도체 구조 (1) 를 제공하는 단계로서, 각각의 스페이서 밴드는 전기 절연 재료로 제조된 지지 구조 (30) 및 상기 지지 구조 상에 배열된 전기 절연 재료로 제조된 스페이서 엘리먼트들 (31) 을 포함하고, 상기 스페이서 엘리먼트들은 상기 지지 구조를 따라 서로 이격되는, 상기 도체 구조 (1) 를 제공하는 단계;
   - 상기 도체 구조에 의해 전기 권선 (100) 을 형성하는 단계로서, 상기 전기 권선은 권취 방향 (DW) 을 따라 축방향으로 연장되고 상기 권취 방향 주위에 배열된 복수의 턴들 (101) 을 갖는, 상기 전기 권선 (100) 을 형성하는 단계를 포함하고;
   상기 전기 권선 (100) 의 각 턴 (101) 은 상기 도체 엘리먼트 (2) 의 대응하는 길이방향 부분 (2E, 2F) 에 의해 형성되며,
   상기 스페이서 엘리먼트들 (31) 은 상기 턴들 (101) 의 대향 측면들 (101A, 101B) 에서 상기 전기 권선 (100) 의 인접한 턴들 사이에 삽입되고, 및
   상기 스페이서 엘리먼트들 (31) 은 5-10 mm 의 폭과 2 mm 의 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 전자기 유도 장치의 전기 권선 (100) 을 제조하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 스페이서 엘리먼트들 (31) 은 상기 전기 권선 (100) 이 형성될 때 인접한 턴과 결합하는 것을 특징으로 하는 전자기 유도 장치의 전기 권선 (100) 을 제조하는 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 스페이서 엘리먼트들 (31) 은 전기 절연 재료의 형상화된 패드들에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 전자기 유도 장치의 전기 권선 (100) 을 제조하는 방법.
4. 제 3 항에 있어서,
   전기 절연 재료의 상기 형상화된 패드들 (31) 은 상기 지지 구조 (30) 에 접착되는 것을 특징으로 하는 전자기 유도 장치의 전기 권선 (100) 을 제조하는 방법.
5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   전기 절연 재료의 상기 형상화된 패드들 (31) 은 접착 재료의 층 (310B) 이 디포짓되는 표면 (31B) 을 갖는 것을 특징으로 하는 전자기 유도 장치의 전기 권선 (100) 을 제조하는 방법.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 스페이서 엘리먼트들 (31) 은 전기 절연 재료의 형상화된 영역들에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 전자기 유도 장치의 전기 권선 (100) 을 제조하는 방법.
7. 제 6 항에 있어서,
   전기 절연 재료의 상기 형상화된 영역들 (31) 은 상기 지지 구조 (30) 상에 디포짓되는 것을 특징으로 하는 전자기 유도 장치의 전기 권선 (100) 을 제조하는 방법.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   각각의 스페이서 밴드 (3) 는 상기 지지 구조 (30) 의 동일한 지지 표면 (30A) 상에 배열된 스페이서 엘리먼트들 (31) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기 유도 장치의 전기 권선 (100) 을 제조하는 방법.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   각각의 스페이서 밴드 (3) 는 상기 지지 구조 (30) 의 대향하는 지지 표면들 (30A, 30B) 상에 배열된 스페이서 엘리먼트들 (31) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기 유도 장치의 전기 권선 (100) 을 제조하는 방법.
10. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 스페이서 밴드 (3) 는 상기 지지 구조 (3) 를 통과하고 상기 지지 구조 (30) 의 대향 표면들 (30A, 30B) 로부터 돌출하는 방식으로 배열된 스페이서 엘리먼트들 (31) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기 유도 장치의 전기 권선 (100) 을 제조하는 방법.
11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 스페이서 밴드 (3) 는 상기 지지 구조 (3) 와 일체로 제조된 스페이서 엘리먼트들 (31) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기 유도 장치의 전기 권선 (100) 을 제조하는 방법.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 스페이서 밴드 (3) 는 상기 지지 구조 (30) 상에 랜덤으로 배열된 스페이서 엘리먼트들 (31) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기 유도 장치의 전기 권선 (100) 을 제조하는 방법.
13. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 스페이서 밴드 (3) 는 미리 결정된 기하학적 패턴에 따라 상기 지지 구조 (30) 상에 배열된 스페이서 엘리먼트들 (31) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기 유도 장치의 전기 권선 (100) 을 제조하는 방법.
14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스페이서 밴드들 (3) 은 접착에 의해 또는 상기 도체 엘리먼트 주위에 감긴 전기 절연 인클로저 엘리먼트에 의해 상기 도체 엘리먼트 (2) 에 고정되는 것을 특징으로 하는 전자기 유도 장치의 전기 권선 (100) 을 제조하는 방법.
15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도체 엘리먼트 (2) 는 연속적으로 전치된 도체인 것을 특징으로 하는 전자기 유도 장치의 전기 권선 (100) 을 제조하는 방법.
16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자기 유도 장치는 전력 송전 및 배전 그리드용 전기 변압기인 것을 특징으로 하는 전자기 유도 장치의 전기 권선 (100) 을 제조하는 방법.
17. 전자기 유도 장치의 전기 권선 (100) 을 제조하기 위한 도체 구조 (1) 로서,
    - 주 연장 방향 (L) 을 따라 길이방향으로 연장되는 도체 엘리먼트 (2);
    - 상기 도체 엘리먼트의 대응하는 측면 상에 배열된 하나 이상의 스페이서 밴드들 (3) 로서, 각각의 스페이서 밴드는 전기 절연 재료로 제조된 지지 구조 (30) 및 상기 지지 구조 상에 배열된 전기 절연 재료로 제조된 스페이서 엘리먼트들 (31) 을 포함하고, 상기 스페이서 엘리먼트들은 상기 지지 구조를 따라 서로 이격되는, 상기 하나 이상의 스페이서 밴드들 (3) 을 포함하고;
    상기 도체 구조 (1) 는 상기 권취 방향을 따라 축방향으로 연장되고 상기 전기 권취 방향 주위에 배열된 복수의 턴들 (101) 을 갖는 전기 권선 (100) 을 형성하도록 의도되며,
    상기 전기 권선 (100) 의 각 턴 (101) 은 상기 도체 엘리먼트 (2) 의 대응하는 길이방향 부분 (2E, 2F) 에 의해 형성되며,
    상기 스페이서 엘리먼트들 (31) 은 상기 턴들 (101) 의 대향 측면들 (101A, 101B) 에서 상기 전기 권선 (100) 의 인접한 턴들 사이에 삽입되고, 및
    상기 스페이서 엘리먼트들 (31) 은 5-10 mm 의 폭과 2 mm 의 높이를 갖는, 전자기 유도 장치의 전기 권선 (100) 을 제조하기 위한 도체 구조 (1).
18. 제 17 항에 따른 도체 구조 (1) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기 유도 장치용 전기 권선 (100).
19. 제 18 항에 따른 전기 권선 (100) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 송전 및 배전 그리드용 전자기 유도 장치.
    
    
    
    

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