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KR101628369B1 - 전기 기계용 어셈블리 - Google Patents

전기 기계용 어셈블리 Download PDF

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KR101628369B1
KR101628369B1 KR1020090084679A KR20090084679A KR101628369B1 KR 101628369 B1 KR101628369 B1 KR 101628369B1 KR 1020090084679 A KR1020090084679 A KR 1020090084679A KR 20090084679 A KR20090084679 A KR 20090084679A KR 101628369 B1 KR101628369 B1 KR 101628369B1
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데이비드 크레인 알란
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지이 에너지 파워 컨버션 테크놀로지 엘티디
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Abstract

본 발명은 회전식(Rotating) 전기 기계용 고정자 어셈블리에 장착하거나 또는 그 고정자 어셈블리의 일부를 구성하는 어셈블리를 제공한다. 다수개의 부품 모듈(Component modules)(2)은 전력 전자 부품을 포함하고, 상기 어셈블리의 둘레에 각도적으로 이격된 위치에서 제공된다. 전기 전도성으로 환형인 입력 매니폴드(6)와 출력 매니폴드(10)는 부품 모듈(2)에 그리고 부품 모듈(2)로부터 냉매 유체(바람직하게는 MIDEL과 같은 액상 유전체)를 이송한다. 또한, 입력 매니폴드(6)와 출력 매니폴드(10)는 부품 모듈(2)에 전력을 공급하거나 및/또는 부품 모듈(2)로부터 전력을 수신한다. 환언하면, 입력 매니폴드(6)와 출력 매니폴드(10)는 액상 유전체 냉매를 이송하기 위한 냉매 회로(Coolant circuit)로서, 그리고 버스바(Busbar)로서의 두가지 기능을 제공한다.
전기 기계, 모터, 제너레이터, 냉각, 액상 유전체 냉매

Description

전기 기계용 어셈블리{Assemblies for electrical machines}
본 발명은 전기 기계용 고정자 어셈블리에 장착되거나 그 고정자 어셈블리의 일부를 구성하는 어셈블리를 개량한 것에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 일체형 전력 전자 부품을 갖는 고정자 어셈블리에 관한 것이다.
전기 기계는 회전 또는 선형운동으로 전기에너지를 변환시키거나(모터의 경우), 또는 회전 또는 선형운동으로 전기에너지를 생산(제너레이터의 경우)하기 위한 산업용 어플리케이션에 광범위하게 사용되고 있다.
유럽 특허 출원 제1293025호는 다수의 고정권선을 갖는 고정자 어셈블리를 포함하는 회전식 전기 기계를 개시하였다. 다수개의 스위칭 어셈블리(Switching assembly)는 고정자(Stator)를 둘러싼 환형으로 배치되어 제공된다. 각각의 스위칭 어셈블리는 적어도 하나의 컨덕터(Conductor)를 포함하여 전력을 공급하는 버스바(Busbar) 링 어셈블리(Ring Assembly)와 적어도 하나의 고정자 권선의 끝단 사이에 전기적으로 연결된다. 상기 버스바 어셈블리는 하나 또는 그 이상의 스위칭 어셈블리에 전력을 인가하도록 연결된다. 여기서 상기 각각의 스위칭 어셈블리는 적어도 하나 이상의 고정자 권선에 선택적으로 전류 공급을 하는데 효과적이다.
분리형 냉각회로는 상기 스위칭 어셈블리를 냉각시킨다. 상기 스위칭 어셈블리는 히트싱크가 포함되거나 또는 그에 부착된 히트싱크를 갖는 전기절연기재에 의해 지지된다. 바람직한 배열구조에서 각각의 히트싱크는 냉각제회로의 다수개의 환상면 각각으로 냉각제를 수납하고 방출하도록 설치된다.
미국 특허 제5491370호는 다섯 개의 고정자 권선을 갖는 5상 인덕션 교류모터를 제안하였다. 각 고정자 권선은 결합된 게이트 드라이버를 갖는 절연 게이트 양극성 트랜지스터 모듈(Insulated gate bipolar transistor Module, IGBT)로부터 교류 전력이 공급된다. 상기 절연 게이트 양극성 트랜지스터 모듈과 게이트 드라이버는 고정자 주위에 각도적으로(angularly) 이격되어 위치된다. 상기 절연 게이트 양극성 트랜지스터 모듈은 한 쌍의 링형상(육각형)의 버스바를 통하여 직류 전력을 수용한다.
상기 절연 게이트 양극성 트랜지스터 모듈은 기계 하우징의 외면에 직접 장착된다. 냉각액은 전기부품과 고정자 권선을 냉각시키도록 제공되는 하우징에 형성되는 일체형 냉각로에 연속적으로 순환된다. 더욱 상세하게는 냉각액은 모터를 냉각함과 동시에 각각의 절연 게이트 양극성 트랜지스터 모듈을 직접 냉각시키기 위하여 상기 절연 게이트 양극성 트랜지스터 모듈을 장치관 하부에서 직접 흐른다.
따라서 상기와 같은 배치들은 각각의 제어 회로 소자(즉 스위칭 어셈블리, IGBT 모듈)에 전력을 공급하고 이를 냉각시키는 냉각제 회로를 분리하기 위해 버스바를 채용한다.
독일 특허 출원 제2052808호에서는 정류기 어셈블리와 통합된 브러쉬리스(Brushless) 직류 오일 냉각 제너레이터를 개시하였다. 상기 정류기 어셈블리는 한 쌍의 냉각채널을 갖는 원형 히트싱크를 포함한다. 상기 히트싱크는 상기 제너레이터의 하우징에 장착되었고, 상기 하우징과 기타 구성으로부터 절연된다. 상기 고정자 권선용 정류기는 히트싱크에 장치된다. 상기 제너레이터의 구동중, 오일은 회전축으로 구동되고 정류기 어셈블리에서 병렬채널에 의해 실질적으로 구동되는 펌프의 흡입관에 유입된다. 상기 정류기에서 발생된 열은 상기 오일에 의해 히트싱크를 통해 전도된다. 상기 히트싱크는 전기 전도체로서의 기능을 갖고, 상기 정류기와 전기적으로 연결된다.
본 발명은 일체형 전력 전자 부품을 갖는 고정자에서 성형 또는 실장부품의 조합 구조를 개선하여 냉각회로와 버스바가 별개로 분리되는 것이 방지된 전기 기계용 어셈블리를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 하기와 같은 실시예를 포함한다.
본 발명의 제 1 실시예는, 전기 기계용 어셈블리에 있어서, 다수개의 부품 모듈(component module); 및 부품 모듈에 그리고 부품 모듈로부터 액상 유전체 냉매를 이송하기 위한, 그리고 부품 모듈에 전력을 공급하거나 및/또는 부품 모듈로부터 전력을 수용하기 위한 전기 전도성 입력 및 출력 매니폴드를 포함하고, 입력 매니폴드는 제 1 입구에 연결되고, 출력 매니폴드는 제 1 출구에 연결되며; 부품 모듈은 액상 유전체 냉매를 수용하는 유체 밀봉 하우징이며; 각 하우징은 입력 매니폴드에 연결되는 입력 파이프와 출력 매니폴드에 연결되는 출력 파이프를 포함하여, 액상 유전체 냉매가 제 1 입구를 통해 입력 매니폴드에 공급되고, 입력 파이프(4)를 통해 각각의 하우징으로 이송되고, 각각의 하우징으로부터 출력 파이프를 통해 출력 매니폴드로 이송되고, 그 후에 제 1 출구를 통해 방출됨으로써, 사용시, 액상 유전체 냉매가 각각의 하우징을 통해 순환하여, 각각의 하우징 내의, 적어도 부분적으로 액상 유전체 냉매에 침지되어 있는 전력 전자 부품(power electronics component)을 냉각시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 제 2 실시예는, 제 1 실시예에 있어서, 다수개의 부품 모듈은 어셈블리의 주위의 각도적으로 이격된(angularly spaced-apart) 위치들에 제공되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 제 3 실시예는, 제 2 실시예에 있어서, 입력 매니폴드 및 출력 매니폴드는 실질적으로 환형인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 제 4 실시예는, 제 1 내지 제 3 실시예 중 어느 하나에 있어서, 입력 매니폴드와 출력 매니폴드는 부품 모듈에 직류 전력을 공급하거나 및/또는 부품 모듈로부터 직류 전력을 수용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 제 5 실시예는, 제 4 실시예에 있어서, 입력 매니폴드와 출력 매니폴드는 각각 직류 전력 공급기의 각 극성에 대한 버스바(Busbar)를 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 제 6 실시예는, 제 1 내지 제 3 실시예 중 어느 하나에 있어서, 입력 매니폴드와 출력 매니폴드는 부품 모듈에 교류 전력을 공급하거나 및/또는 부품 모듈로부터 교류 전력을 수용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 제 7 실시예는, 제 6 실시예에 있어서, 입력 매니폴드와 출력 매니폴드는 각각 교류 전력 공급기의 위상에 대한 버스바를 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 8 실시예는, 제 6 또는 제 7 실시예에 있어서, 상기 어셈블리는 부품 모듈에 교류 전력을 공급하거나 및/또는 부품 모듈로부터 교류 전력을 수용하는 하나 이상의 버스바를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 9 실시예는, 제 1 내지 제 8 실시예 중 어느 하나에 있어서, 상기 어셈블리는 전기 기계의 고정자 어셈블리에 장착되거나 또는 그 고정자 어셈블리의 일부를 구성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 10 실시예는, 제 1 내지 제 9 실시예 중 어느 하나에 따른 전기 기계용 어셈블리를 구동하는 방법에 있어서, 액상 유전체 냉매는 전 과정 동안 동일한 상을 유지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 11 실시예는, 제 1 내지 제 9 실시예 중 어느 하나에 따른 전기 기계용 어셈블리를 구동하는 방법에 있어서, 액상 유전체 냉매는 유체 밀봉 하우징 내에 위치된 전력 전자 부품을 냉각시키는 동안 액체에서 기체로의 상변화가 일어나는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 12 실시예는, 제 1 내지 제 9 실시예 중 어느 하나에 따른 전기 기계용 어셈블리를 구동하는 방법에 있어서, 액상 유전체 냉매가 각각의 하우징을 통해 연속적으로 순환되는 것을 특징으로 한다.
따라서 본 발명은 선형 또는 회전식 구조를 갖는 전기 기계용 어셈블리에서 전력 전자 부품을 냉각하기 위하여 상기 각각의 하우징을 통하여 순환되는 상기 액상의 유전체 냉매를 수용하여 직접 냉각시키기 때문에 냉각 효율이 높은 효과가 있다.
또한 본 발명은 상기 입력 매니폴드 및 출력 매니폴드를 상기 전기 기계의 구동조건에 맞도록 상기 부품 모듈에 냉매를 순환시키고, 이와 동시에 버스바의 기능을 제공하므로 모터(Motor) 또는 제너레이터(Generator)로 선택적인 구동이 가능하고 별도의 추가장치를 설치할 필요가 없어 공간활용의 효과 및 기능의 다양성을 만족시킨다.
본 발명은 전기 기계용 어셈블리에 있어서, 다수개의 부품 모듈; 및 부품 모듈에 그리고 부품 모듈로부터 액상 유전체 냉매를 이송하기 위한, 그리고 부품 모듈에 전력을 공급하거나 및/또는 부품 모듈로부터 전력을 수용하기 위한 전기 전도성 입력 및 출력 매니폴드를 포함하고, 입력 매니폴드는 제 1 입구에 연결되고, 출력 매니폴드는 제 1 출구에 연결되며; 부품 모듈은 액상 유전체 냉매를 수용하는 유체 밀봉 하우징이며; 각 하우징은 입력 매니폴드에 연결되는 입력 파이프와 출력 매니폴드에 연결되는 출력 파이프를 포함하여, 액상 유전체 냉매가 제 1 입구를 통해 입력 매니폴드에 공급되고, 입력 파이프를 통해 각각의 하우징으로 이송되고, 각각의 하우징으로부터 출력 파이프를 통해 출력 매니폴드로 이송되고, 그 후에 제 1 출구를 통해 방출됨으로써, 사용시, 액상 유전체 냉매가 각각의 하우징을 통해 순환하여, 각각의 하우징 내의, 적어도 부분적으로 액상 유전체 냉매에 침지되어 있는 전력 전자 부품(예를 들면, 제어 회로 또는 정전력 컨버터 회로를 형성하는 임의의 전력 전자 부품)을 냉각시키는 전기 기계용 어셈블리를 제공한다.
입력 매니폴드 및 출력 매니폴드(Inlet and outlet manifolds)는 전기 기계의 구동조건에 따라서 부품 모듈에 전력을 공급하거나 및/또는 부품 모듈로부터 수용하는 버스바(Busbar)와, 부품 모듈에 그리고 부품 모듈로부터 액상 유전체 냉매액을 이송하기 위한 냉매 회로(Coolant circuit)의 두 가지 기능을 제공한다. 만약 전기 기계가 모터로서 작용된다면, 입력 매니폴드 및 출력 매니폴드는 상기 부품 모듈에 전력을 공급한다. 한편, 만약 전기 기계가 제너레이터(Generator)로 작동된다면, 상기 입력 매니폴드와 출력 매니폴드는 적당한 공급 네트워크 또는 전력계통으로 전력을 공급하고 상기 부품 모듈로부터 전력을 수용한다. 예를 들면, 상기 입력 매니폴드와 출력 매니폴드에 의해 이송되는 직류 전력은 전기 기계의 고정자 권선을 포함하는 보통의 교류공급기에서 변환될 것이다.
회전식 전기 기계의 경우에, 상기 부품 모듈은 상기 어셈블리의 주위의 각도적으로 이격된 위치들에 제공되는 것이 바람직하다. 부품 모듈들은 회전식 전기 기계의 설계에 따라 어셈블리의 주위에 균등하게 또는 불균등하게 이격된다. 상기 입력 매니폴드와 출력 매니폴드는, 어셈블리의 주위에 배열되는, 각도적으로 이격된 부품 모듈들과 정렬되도록 링 형상(예를 들면 환형)으로 구성되는 것이 바람직하다. 상술한 링 형상은, 상기 입력 매니폴드 및 출력 매니폴드를 원형으로서 한정한 것이 아니며, 상기 어셈블리가 상기 부품 모듈과 전기적으로 연결되도록 주변에서 연속적으로 연장하는 전기 전도성 버스바로 형성되기 위한 적절한 형상을 갖는 것을 의미한다. 상기 입력 매니폴드 및 출력 매니폴드는 관형으로 형성될 수 있으며, 이송되는 액상 유전체 냉매의 통로(Passage)를 형성하는 임의의 횡단면을 가질 수도 있다.
상기 입력 매니폴드 및 출력 매니폴드는 축방향 및/또는 방사방향으로 일정 간격 이격되어 설치된다.
선형 전기 기계(Linear electrical machine)의 경우에서, 상기 부품 모듈은 상기 어셈블리를 따라 선형적으로 이격된 위치에서 제공되는 것이 바람직하다. 상기 입력 매니폴드 및 출력 매니폴드는 상기 부품 모듈과 전기적으로 연결되어 상기 어셈블리의 내면에서 연속적으로 연장되는 전기 전도성 버스바를 형성하기 위한 적절한 형상을 갖는다.
상기 입력 파이프는 평행하게 입력 매니폴드에 통상적으로 연결된다. 이와 유사하게 상기 출력 파이프는 평행하게 출력 매니폴드에 통상적으로 연결된다. 각 하우징은 상기 출력 매니폴드와 상기 입력 매니폴드에 연결되므로 상기 액상 유전체 냉매에 상기 전력 전자부품의 적어도 일부가 잠겨서 냉각되도록 하고 순환될 수 있다.
상기 액상 유전체 냉매는 냉각되는 주기 동안 연속적으로 순환되는 것이 바람직하다.
상기 유체 밀봉 하우징은 통상적인 재료로서 제작된다. 만약 상기 하우징이 금속재료로 제작된다면 절연 부쉬(Insulation bushes) 또는 그와 유사한 것을 사용하여 접지단자를 형성하는 것이 바람직하다. 제거 가능한 뚜껑은 상기 하우징 내에 위치된 상기 전력 전자 부품과, 상기 하우징 내에 설치되는 각 구성의 수리 및 유지를 위해 상기 하우징의 내측을 확인 및 노출됨을 제공한다.
상기 부품 모듈과 입력 매니폴드 및 출력 매니폴드는 상기 전기 기계의 고정자 어셈블리에 탄력적으로 실장되는 어셈블리를 형성하는 계통구조를 추구한다. 플렉시블(Flexible) 링크(Link) 또는 커넥터(Connector)는 열의 차감을 확장시키고 충격을 수용하기 위하여 상기 어셈블리와 전기 기계의 고정자 사이에 인터페이스로서 사용되는 것이 바람직하다. 상기 입력 매니폴드 및 출력 매니폴드는 부품 모듈에 직류 전력을 공급하거나 및/또는 부품 모듈로부터 직류 전력을 수용한다. 더욱 상세하게는 상기 입력 매니폴드 및 출력 매니폴드는 공급되는 직류 전력의 극성(+,-) 별로 버스바(Busbar)를 구비한다.
상기 입력 매니폴드 및 출력 매니폴드는 부품 모듈에 교류 전력을 공급하거나 및/또는 부품 모듈로부터 교류 전력을 수용한다. 위와 같은 경우에는 하나 또는 그 이상의 추가 버스바가 제공된다. 예를 들면, 3상 교류 전력의 경우, 상기 입력 매니폴드 및 출력 매니폴드의 3상중 2개의 위상을 수행하고, 추가된 버스바에서 세번째 위상이 제공된다. 여기서 상기 버스바는, 예를 들면, 제어회로 또는 전원컨버터 회로의 접지단 또는 중성단에 연결되어 제공된다. 만약 어떤 이유를 위해 요구되어는 것을 고려한다면, 2상 또는 3상 이상을 갖는 교류 전력을 이용함도 물론 가능하다. 상기 다수개의 버스바 전체 수(예를 들면, 입력 매니폴드 및 출력 매니폴드와 버스바에 적용가능한)는 공급되는 교류 전력의 위상에 매칭시켜 선택될 것이다.
상기 추가 버스바는 통상적으로 상기 냉매 회로의 부품으로 형성되지 않고, 상기 부품 모듈에 전력을 공급하거나 또는 부품 모듈로부터 전력을 수용하기 위한 목적으로만 제공된다. 상기 추가 버스바는 관형일 필요는 없으며, 적절한 구조를 가질 수 있다.
회전식 전기 기계(Rotating electrical machine)에 있어서, 상기 추가 버스바는, 상기 어셈블리에 배열되는, 각도적으로 이격된 부품 모듈들과 정렬되도록 링 형상으로 구성되는 것이 바람직하다. 상술한 링 형상은, 상기 부품 모듈과 전기적으로 연결되어 상기 어셈블리의 내면에 연속적으로 확장되는 형상에 적합한 형상으로 반드시 원형일 필요는 없다. 선형식 전기 기계의 경우에 상기 버스바는 상기 부품 모듈과 전기적으로 연결되도록 상기 어셈블리의 둘레에 연속적으로 연장되는 형상을 갖는다.
상기 "액상 유전체"란 용어는 특별히 제품화된 순정의 액체를 포함할 의도만은 아니며, 충분한 절연 내전압을 갖는 임의의 액체임을 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 이는 탈이온수(de-ionised water), 플루어리너트(FLUORINERT)나 그와 등가의 다른 과불화탄소 용액(perfluorocarbon fluids), 무기 변압기유(mineral transformer oil), 실리콘 변압기유(silicone transformer oil), 합성오일(synthetic oil) 및 에스테르(ester), 염화메틸렌(methylene chloride) 등을 포함한다. 특히 바람직한 냉매는 미드엘(MIDEL)이나 그의 등가 제품과 같은 순정의 변압기 절연유이다. 액상 유전체 냉매 중에서 다양한 환경과 화학적 친화성을 고려하여 채택될 것이다.
상기 액상 유전체 냉매는 단일 위상의 냉각 어플리케이션에 적합하려면 냉매가 전체적으로 동일 위상(통상의 액체 위상)을 갖고 유지되어야 한다. 반면에 상기 액상 유전체 냉매가 2상 냉매 어플리케이션에 적합한 경우에는 상기 냉매가 추가적인 열을 제거하는 상변화(전형적인 액체상태에서 기체상태로의 변화)를 진행한다.
상기 냉각회로는 하우징의 내측에 위치된 상기 전력 전자 부품의 냉각용으로 전용된다. 상기 전기 기계 자체는 에어 냉각장치와 그 외 수단에 의해 냉각될 수도 있다. 그러나 이는 상기 전기 기계를 위한 냉각을 제공하는 것 또한 냉각회로로 가능하다. 상기 액상 유전체 냉매는 상기 전기 기계의 공급전용 또는 그외 다른 구성으로부터 제공된다.
이하에서는 본 발명에 따른 전기 기계용 어셈블리의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 풍향 터빈 제너레이터용 고정자를 도시한 사시도, 도 2는 본 발명에 따른 해양 추진모터용 고정자를 도시한 사시도이다.
도 1 및 도 2는 에어(Air)로 냉각되는 회전식 전기 기계용 고정자 어셈블리(1)가 도시되었다. 각진 상태로 이격된 다수의 부품 모듈(2)은 상기 고정자 권선(도시되지 않음)의 끝단에 인접되는 고정자 어셈블리(1)에 실장된다. 도 1에 도시된 고정자 어셈블리에서 여섯 개의 부품 모듈(2)은 상기 고정자 어셈블리(1)의 원주 주위에 균등하게 설치된 반면(도 1에서는 시점에 따라서 3개만 보여짐), 도 2에 도시된 고정자 어셈블리(1)의 부품 모듈(2)은 고정자 어셈블리의 원주 주위에 불균등하게 이격되어 있다. 각각의 부품 모듈(2)은 전기 기계에 관련된 제어회로가 집약되어 실장되는 전력 전자 부품(도시되지 않음)을 포함하는 유체 밀봉 하우징 또는 컨테이너로서 형성된다.
상기 각각의 부품 모듈(2)은 환형의 입력 매니폴드(6)에 연결되는 입력 파이프(4)를 포함한다. 마찬가지로 상기 각각의 부품 모듈(2)은 환형의 출력 매니폴드(10)에 연결되는 출력 파이프(8)를 포함한다.
상기 액상 유전체 냉매(예를 들면, MIDEL)는 제 1 입구(12)를 통해 입력 매니폴드(6)에 공급되고, 입력 파이프(4)를 통하여 부품 모듈(2)로 이송된다. 상기 액상 유전체 냉매는 상기 부품 모듈(2)로부터 출력 파이프(8)를 통해 출력 매니폴드(10)로 이송된다. 출력 매니폴드(10)의 상기 액상 유전체 냉매는 제 1 출구(14)를 통해서 방출된다. 액상 유전체 냉매는 상기 유체 밀봉 하우징의 내측에 위치되는 전력 전자 부품(도시되지 않음)을 냉각하기 위하여 상기 부품 모듈(2)을 통하여 연속적으로 순환된다. 상기 액상 유전체 냉매의 흐름은 상기 하우징의 축방향(예를 들면, 원주방향)을 따른다.
상기 제 1 출구(14)를 통해 방출되는 상기 액상 유전체 냉매는 제 1 입구(12)로 귀환하기 전에 적절한 냉각장치(도시되지 않음) 또는 열교환유닛에 의해 냉각된다. 상기 입력 매니폴드(6) 및 출력 매니폴드(10)는 폐루프의 냉각회로의 일부로 형성된다. 상기 액상 유전체 냉매는 일반적인 방법으로 펌프에 의해 냉각 회로 주변에 순환될 것이다.
더욱이 액상 유전체 냉매는 상기 부품 모듈(2)과 왕복하여 이송되고, 상기 입력 매니폴드(6) 및 출력 매니폴드(10)는 상기 부품 모듈(2)의 내측에 설치되는 상기 전력 전자 부품에 직류 전력을 제공 및/또는 수용하고 직류 버스바(Busbar)로서 구동한다. 이는 상기 입력 매니폴드(6)와 출력 매니폴드(10)에 의해 형성되는 냉각회로와 직류 버스바를 분리하여 제공되는 것을 방지한다. 상기 입력 매니폴드(6)와 입력 파이프(4)는 양(+)의 극성, 상기 출력 매니폴드(10)와 출력 파이프(8)는 음(-)의 극성으로 상기 부품 모듈(2)과 직류공급기에서 공급하는 직류 공급기와 공급 및/또는 수용한다. 상기 전력 전자 부품(도시되지 않음)은 상기 부품 모듈(2)내에 위치되는 버스바(도시되지 않음)와 케이블과 같은 적절한 수단에 의해 상기 출력 파이프(8)와 입력 파이프(4)에 전기적으로 연결될 것이다.
상기 입력 매니폴드(6)와 출력 매니폴드(10)는 상기 전기 기계가 제너레이터로 구동될 때에 상기 전력 전자 부품으로부터 직류 전력이 수용되고, 상기 전기 기계가 모터로서 구동되는 경우에는 상기 전력 전자 부품(도시되지 않음)에 직류 전력을 공급할 것이다. 도 1에 도시된 풍향 터빈 제너레이터의 경우처럼 주변환경에 따른 용도별 목적에 따라서 모터로서 또한 동작될 수 있음은 당연하다. 예를 들면, 도 2의 해양 추진 모터는 제동(Dynamic braking)중에 재생모드 또는 제너레이터(Generator)로서 또한 구동될 수 있다.
상기 입력 매니폴드(6) 및 출력 매니폴드(10)(Inlet and outlet manifolds)와 상기 입력 파이프(4)(Inlet pipe)와 출력 파이프(8)(Outlet pipe)는 전기 전도성 재료로 제작된다. 상기 제 1 입구(12)와 제 1 출구(14)는 그라운딩(Grounding) 또는 어스(Earthing)용 컨덕터(Conductor)로 보호되도록 연결되는 전기 기계의 금속프레임으로부터 전기적으로 절연되고, 어스 및 그라운딩에 대한 유효 전압에서 구동된다.
상기 제 1 입구(12)와 제 1 출구(14)는 전기 전도성 재료로서 제작된다. 그리고 상기 제 1 입구(12)와 제 1 출구(14)는 상기 입력 매니폴드(6)와 출력 매니폴드(10)에 적절한 공급네트워크 또는 전력계통에 전기적으로 연결되는 것이 가능하다.
바람직한 전기적 연결구조(도시되지 않음)는 전기 기계의 외부 구성 또는 상기 부품 모듈(2)의 내측에 위치되는 다른 제어 회로와 상기 부품 모듈(2)의 내측에 위치되는 상기 전력 전자 부품(도시되지 않음) 사이에 또한 제공된다.
상기 각 부품 모듈(2)의 유체 밀봉 하우징 또는 컨테이너는 액상 유전체 냉매의 흐름과 함께 채워지며, 상기 전력 전자 부품(도시되지 않음)은 상기 액상 유전체 냉매에 완전히 잠긴다. 상기 액상 유전체는 전력 전자 부품이 안전하게 구동될 수 있도록 유전체 환경과 냉기를 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 풍향 터빈 제너레이터용 고정자를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 해양 추진모터용 고정자를 도시한 사시도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1 : 고정자 2 : 부품 모듈
4 : 입력 파이프 6 : 입력 매니폴드
8 : 출력 파이프 10 : 출력 매니폴드
12 : 제 1 입구 14 : 제 1 출구

Claims (12)

  1. 전기 기계용 어셈블리에 있어서,
    다수개의 부품 모듈(component module)(2); 및
    상기 부품 모듈에 그리고 상기 부품 모듈로부터 액상 유전체 냉매를 이송하기 위한, 그리고 상기 부품 모듈(2)에 전력을 공급하거나 및/또는 상기 부품 모듈로부터 전력을 수용하기 위한 전기 전도성 입력 및 출력 매니폴드(6, 10)를 포함하고,
    상기 입력 매니폴드(6)는 제 1 입구(12)에 연결되고, 상기 출력 매니폴드(10)는 제 1 출구(14)에 연결되며;
    상기 부품 모듈(2)은 액상 유전체 냉매를 수용하는 유체 밀봉 하우징이며;
    각 하우징은 상기 입력 매니폴드(6)에 연결되는 입력 파이프(4)와 상기 출력 매니폴드(10)에 연결되는 출력 파이프(8)를 포함하여, 액상 유전체 냉매가 상기 제 1 입구(12)를 통해 상기 입력 매니폴드(6)에 공급되고, 상기 입력 파이프(4)를 통해 각각의 하우징으로 이송되고, 각각의 하우징으로부터 상기 출력 파이프(8)를 통해 상기 출력 매니폴드(10)로 이송되고, 그 후에 상기 제 1 출구(12)를 통해 방출됨으로써, 사용시, 액상 유전체 냉매가 각각의 하우징을 통해 순환하여, 각각의 하우징 내의, 적어도 부분적으로 상기 액상 유전체 냉매에 침지되어 있는 전력 전자 부품(power electronics component)을 냉각시키는
    전기 기계용 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수개의 부품 모듈(2)은 상기 어셈블리 주위의 각도적으로 이격된(angularly spaced-apart) 위치들에 제공되는
    전기 기계용 어셈블리.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 입력 및 출력 매니폴드(6, 10)는 실질적으로 환형인
    전기 기계용 어셈블리.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입력 및 출력 매니폴드(6, 10)는 상기 부품 모듈(2)에 직류 전력을 공급하거나 및/또는 상기 부품 모듈(2)로부터 직류 전력을 수용하는
    전기 기계용 어셈블리.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 입력 및 출력 매니폴드(6, 10)는 각각 직류 전력 공급기의 각 극성에 대한 버스바(Busbar)를 형성하는
    전기 기계용 어셈블리.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입력 및 출력 매니폴드는 상기 부품 모듈에 교류 전력을 공급하거나 및/또는 상기 부품 모듈로부터 교류 전력을 수용하는
    전기 기계용 어셈블리.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 입력 및 출력 매니폴드는 각각 교류 전력 공급기의 위상에 대한 버스바를 형성하는
    전기 기계용 어셈블리.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 부품 모듈에 교류 전력을 공급하거나 및/또는 상기 부품 모듈로부터 교류 전력을 수용하는 하나 이상의 버스바를 더 포함하는
    전기 기계용 어셈블리.
  9. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 기계용 어셈블리는 전기 기계의 고정자 어셈블리(1)에 장착되거나 또는 상기 고정자 어셈블리(1)의 일부를 형성하는
    전기 기계용 어셈블리.
  10. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 하우징을 통해 액상 유전체 냉매를 순환시키는 과정 동안 상기 액상 유전체 냉매가 동일한 상을 유지하는
    전기 기계용 어셈블리.
  11. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액상 유전체 냉매는 상기 유체 밀봉 하우징 내에 위치된 전력 전자 부품을 냉각시키는 과정 동안 액체에서 기체로의 상변화가 일어나는
    전기 기계용 어셈블리.
  12. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 액상 유전체 냉매는 각각의 하우징을 통해 연속적으로 순환되는
    전기 기계용 어셈블리.
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