JP2001524748A

JP2001524748A - 電磁デバイス

Info

Publication number: JP2001524748A
Application number: JP2000522598A
Authority: JP
Inventors: マッツ、レイヨン
Original assignee: エービービーエービー
Priority date: 1997-11-26
Filing date: 1998-09-29
Publication date: 2001-12-04
Also published as: ZA9810822B; CA2309733A1; BR9815037A; OA11417A; WO1999027546A1; TW463187B; CN1279814A; KR20010031962A; UA51823C2; PL340732A1; SE9704392D0; EP1034546A1; SE510925C2; AU9291698A; SE9704392L; AP2000001822A0; EA200000572A1; TR200001524T2; EA002309B1

Abstract

(57)【要約】電磁デバイスは、少なくとも１つの磁気回路（１）と、少なくとも１つの巻き線（４、５）を含む少なくとも１つの電気回路（２、３）とを含む。この磁気回路と電気回路は互いに誘電的に接続されている。このデバイスはデバイス自身の動作を制御する制御装置（７）を含む。この制御装置は、上記磁気回路中の磁束を制御する手段（９）を含む制御装置によって、上記デバイスとやりとりされる電力に関連する周波数、振幅および／または位相を制御するように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の分野および従来技術】

本発明は、少なくとも１つの磁気回路と、少なくとも１つの巻き線を含む少な
くとも１つの電気回路とを含む電磁気回路に関し、前記磁気回路および前記電気
回路は互いに誘電的に接続され、且つ前記デバイスはデバイス自身の動作を制御
する制御装置を含む。

【０００２】この電磁デバイスはどのような電気技術的接続にも用いることができる。電力
の範囲はＶＡから１０００ＭＶＡの範囲内にある。今日用いられている最大の送
電電圧までの高電圧での応用が主として意図されている。

【０００３】本発明の第１の態様によれば、回転式電気機械が意図される。このような電気
式機械は、下記において一般に電力回路網と呼ばれる配電網と送電網に接続され
る主として発電機として主に用いられる同期式機械を含んでいる。この同期式機
械はまたモータとして使用されたり、位相調整および電圧制御のために用いられ
るが、この場合、機械的にアイドリングする機械として用いられる。この技術分
野はまた、二重給電形機械、非同期式コンバータカスケード、外部磁極機械、同
期式磁束機械および非同期式機械を含んでいる。

【０００４】本発明の別の態様によれば、前記電磁デバイスは電源変圧器またはリアクトル
によって形成される。電気的エネルギのあらゆる伝送と分配のために、変圧器を
用いるが、そのタスクは、２つ以上の電気式システム同士間での電気的エネルギ
の交換を可能とすることであり、このために、電磁誘導が周知の方法で利用され
る。本発明で主として意図される上記変圧器は、３〜４ｋＶから４００ｋＶ〜８
００ｋＶ以上の非常に高い送電電圧までの定格電圧で２〜３百ｋＶＡから１００
０ＭＶＡを越える値の定格電力を持ついわゆる電源変圧器に属するものである。

【０００５】前記の第２の態様を参考として以下に記述する先行技術の説明では、主として
電源変圧器について述べるが、本発明はまた、単相と三相のリアクトル双方のリ
アクトルにも応用可能である。絶縁と冷却に関しては、原則として変圧器の場合
と同じ実施形態が存在する。したがって、空気絶縁式および油絶縁式のリアクト
ル並びに自己冷却式、圧油冷却式などのリアクトルが入手可能である。リアクト
ルは、（位相毎に）１つの巻き線を有し、また、磁気コア有り無し双方で設計で
きるが、背景技術の説明はリアクトルにも関連した広い範囲にわたってなされる
。

【０００６】電気回路のこの少なくとも１つの巻き線は、１部の実施形態では空気巻きであ
るが、原則として、積層されたノーマルのまたは方向性を有するシート状または
他の、例えば非晶性のまたは粉末系の材料または、交番磁束または巻き線を可能
とさせる目的に適う他の何らかのアクションから成る磁気コアを含む。この回路
はしばしば、１種の冷却システムなどを含む。回転式電気式機械の場合は、この
巻き線は機械の固定子もしくは回転子またはその双方中に配置され得る。

【０００７】上記の性質を持つ電磁デバイスの周知の実施形態の問題は、ある範囲のパラメ
ータ内に効果的に制御するのが比較的困難であるかまたは制御装置が比較的高価
になりやすいということである。この点に関して、発電機技術においては、界磁
巻き線によって動作パラメータを制御することが周知であると指摘されている。
回転子が電磁石を有する場合、この界磁巻き線は回転子に取り付けられるが、こ
うすると、より高価で制御しにくい実施形態となるという欠点がある。永久磁石
式回転子の場合、界磁の制御が実際上不可能であるという問題が起こる。もちろ
ん、これによって、一般的な制御、特に微妙な制御状況では制御がさらに困難と
なる。先行技術の場合のさらなる問題は、従来の巻き線技法では、巻き線の獲得
が高価なものとなることである。周知の実施形態ではまた、かなりのエネルギ損
失が発生し、巻き線を磁気回路中のどこに置くかという点に関する限り制限があ
る。

【０００８】

【発明の概要】本発明の目的は、請求の範囲第１項による電磁デバイスの制御動作の可能性を
単純化して向上させる方法、さらに、合理的な巻き線生産と取付のための条件の
改良を考案することである。

【０００９】本発明の基本的な目的は、磁気回路中の磁束を制御する手段を含む制御装置に
よってデバイスとやりとりされる電力に対する周波数、振幅および／または位相
を制御する制御装置を配置することによって達成される。

【００１０】したがって、本発明は、磁束を制御することによって、所望のように磁気回路
中の磁束を直接的に影響してデバイスの動作を制御するという考えに基づいてい
る。これによって実施形態が非常に合理的でコストパフォーマンスも良くなり、
そのうえ、動作を最適化するように制御する可能性が増す。

【００１１】本発明のある特定の好ましい実施形態によれば、この制御手段は、磁気回路に
誘電的に接続されている少なくとも１つの制御巻き線を含む。したがって、この
制御装置は、制御巻き線によって、磁気回路中の磁束に必要な範囲内で影響を与
えるような制御パラメータを適用することによって磁気回路中の磁束を必要とさ
れるように制御することが可能である。この制御巻き線は短絡させてもよい。こ
の場合、この磁束は、ある実施形態では、制御巻き線を通過しないこともある。
磁気回路の設計次第では、磁束が部分的または全体的に遮断されることがあり得
る。

【００１２】本発明による解決策によって達成される制御機能の例として、電圧変更および
電圧安定化、過渡現象の解消、電力回路網中での発振の制動、倍音のフィルタリ
ング、周波数調整、位相調整（位相を別々に制御する場合に備えて）などがある
。本発明による制御装置は、磁気回路中の磁束に磁束を追加するようにできる、
すなわち制御装置は直接エネルギ源で動作できると指摘される。

【００１３】磁気回路中の磁束に対する本発明による制御とは、例えば変圧器においては、
二次巻き線電圧を良好に制御でき、これによって、一次電圧すなわち二次巻き線
に接続された負荷に関するやっかいな変動があるとはいえ課された要件を満足で
きることを意味する。

【００１４】磁気回路における本発明による磁束制御のさらなる詳細と利点は、以下の詳細
な説明から明らかであろう。

【００１５】電磁気デバイスの巻き線の内の少なくとも１つまたはこの巻き線の内の少なく
とも１部が、磁気透磁率があるが導体の周りに発生する電場を実質的に密封する
ことが可能な、ケーシングを有する少なくとも１つの可とう性の電導体を含むこ
とは本発明の範囲内にある。言い換えれば、これは、可とう性の電導体とそのケ
ーシング（絶縁体システムという形態である）は、可とう性ケーブルで形成され
ていることを意味する。これには、現在に至るまで用いられてきた事前製作され
た形状の剛性巻き線と比較して製造と取付という点でかなりの利点がある。加え
て、本発明による絶縁体システムによって、気体と液体の絶縁性材料が不在とな
る。

【００１６】本発明においてケーブル中の電導体の周りに発生する電場は絶縁体システム中
に実質的に密封されるので、発生する損失が本発明によって減少し、したがって
、デバイスはより高い効率で動作し得る。また、損失がこのように減少すること
によって、デバイス内温度が低下し、これによって冷却に必要性が低下して、考
えられる冷却デバイスを、本発明のこの態様無しの場合より単純に設計すること
が可能となる。

【００１７】回転式機械としての本発明の本態様に関連して言えば、したがって、従来型の
昇圧変圧器を省略可能とするような高電圧で機械を動作させることが可能となる
。すなわち、この機械は、現在の技術水準による機械よりかなり高い電圧で動作
させて、電源回路網に対して直接に接続することが可能となる。これは、回転式
電気機械を持つシステムの投資経費がかなり軽減され、システム全体の効率が増
大可能であることを意味する。本発明によって、巻き線のある領域での特定の界
磁制御対策に対する必要性が解消されるが、このような界磁制御対策は、先行技
術においては必要であった。さらなる利点は、本発明によって過小磁化および過
大磁化が簡単となり、これによって電圧と電流の互いに対する位相ズレによる反
作用的効果が減少することである。

【００１８】電力回路網／リアクトルとしての本発明による態様に関して言えば、本発明に
よって、とりわけ、電源変圧器を油で充填する必要並びにこれに関連する問題と
短所が無くなる。

【００１９】少なくとも自身の全長の１部に沿って、固体の絶縁性材料によって形成された
絶縁体並びに、双方共が半導体材料製であるこの絶縁体の内側にある内部層およ
びこの絶縁体の外側にある外部層を含むように巻き線を設計することによって、
巻き線内のデバイス全体中に電場を密封することが可能である。ここで用いられ
る「固体の絶縁性材料」という用語は、巻き線が、例えば油という形態の液体や
気体の絶縁物を欠いていることを意味する。実際には、この絶縁体はポリマー材
料で形成されることを意図する。また、内部層と外部層は、半導体性であるがポ
リマー材料で形成されている。

【００２０】内部層と固体絶縁体は、実質的にその境界全体にわたって互いに剛性的に接続
されている。また、外部層と固体絶縁体は実質的にその境界全体にわたって互い
に剛性的に接続されている。内部層は、その半導体的特性のために、電位という
点で等化作用があり、したがって内部層の外側の電場に対しても等化作用がある
。外部層もまた半導体材料製であることを意図するものであり、したがって、少
なくともその導電率は絶縁体のそれより高く、このため、外部層は、グランドま
たは他の比較的低い電位に接続されると、電位という点で等化作用があり、これ
によって外部層の内側にある前記電導体に起因する電場を実質的に密封する機能
を有する。一方、外部層は、前記外部層中の電気損失を最小化するに十分な抵抗
率を有するべきである。

【００２１】絶縁性材料と内部半導体層および外部半導体層間の剛性的相互接続は、空洞や
孔や類似物が発生しないように実質的に境界全体にわたって一様であるべきであ
る。本発明ではかなりの高レベルの電圧を予測しているので、発生し得る電気的
負荷と熱的負荷によって絶縁性材料に極めて大きな破損が生じ得る。いわゆる部
分放電（ＰＤ）が一般に、高電圧設置物中の絶縁性材料にとって深刻な問題とな
ることが周知である。空洞や孔やその類似物が発生すると、内部コロナ放電が高
電圧で発生し、これによって、絶縁性材料は徐々に劣化して、その結果、絶縁体
中で絶縁破壊が発生しかねない。これによって電磁デバイスが深刻な絶縁破壊を
起こしかねない。したがって、絶縁体は均質であるべきである。

【００２２】絶縁体の内側の内部層の伝導率は導体の伝導率より低くあるべきであるが、同
時に、電位という点で等化作用があり、したがって内部層の外部の電場に対して
等化作用を有するに十分なレベルであるべきである。このことは、内部層と絶縁
体とのその境界の実質的に全体にわたる剛性的な相互接続、すなわち空洞などの
不在と相まって、内部層の外部にある電場が実質的に一様であり、したがってＰ
Ｄの危険性が最小であることを意味する。

【００２３】内部層と固体絶縁体は、実質的に等しい熱膨張係数を有する材料で形成するの
が望ましい。これと同じことが、外部層と固体絶縁体においても当てはまる。こ
れは、内部層および外部層並びに固体絶縁体は、温度が変化すると一様に膨張・
収縮して、このような温度変化が境界になんら破壊や壊変を生じることのないモ
ノリシック部品として絶縁体システムを形成することを意味する。このようにし
て、内部層および外部層と固体絶縁体間の接触表面の親密さが保証され、長い動
作期間にわたってこの親密さを維持する条件が整えられる。その固着性は、少な
くとも内部層と固体絶縁体間の固着と望ましくは外部層と固体絶縁体間の固着も
が、導体と絶縁体システムが受けるような屈曲とも相まって保証されるような性
質のものであるべきである。ここでは、巻き線のスレッディングが実行可能であ
るように、ケーブルは、自身の直径の２５倍、望ましくは１５倍の曲率半径で屈
曲可能すなわち可とう性であるべきであると指摘される。ケーブルは、自身の直
径の８倍未満または実質的にこの値に類似の曲率半径にまで可とう性であるのが
最も好ましい。

【００２４】絶縁体システムが良好な弾性を有する材料から成ることが重要である。材料の
Ｅモジュラスは比較的低い、すなわち、材料の変形に対する抵抗性は比較的低く
あるべきである。やっかいなせん断張力が絶縁体システムに包含される異なった
層同士間の境界区域で発生するのを避けるために、絶縁体システム中に包含され
る層の電気（Ｅモジュラス）が実質的に等しいことが望ましい。

【００２５】絶縁体システムに対する電気的負荷は、絶縁体の周りに半導体材料の内部層と
外部層が実質的に等電位表面を形成しやすく、これによって、絶縁体中の電場が
適切に、絶縁体の厚さに全体にわたって比較的一様に分布される結果、減少する
。

【００２６】本来、高電圧用や電気的エネルギ伝達用の送電ケーブルに関して、半導体材料
製の内部層と外部層を持つ固体絶縁性材料で導体を設計することが周知である。
電気的エネルギの伝達では、絶縁体は欠陥を持つべきではないと言うことが昔か
ら認識されていた。しかしながら、送電用の高電圧ケーブルにおいては、電位は
ケーブルの全長にわたって不変であって、同じレベルにある。しかしながら、送
電目的の高電圧ケーブルにおいても、雷などの過渡的発生物によって瞬間的な電
位差が発生し得る。本発明によれば、請求の範囲による可とう性ケーブルは電磁
デバイス中の巻き線として用いられている。

【００２７】巻き線中の導体をより小さい、少なくとも１部が互いに絶縁されているいわゆ
る素線で構成すればさらに改善される。このような素線の断面積を比較的小さく
する、できればほぼ円形にすることによって、素線を横断する磁場は界磁に対し
て一定の形状を示し、渦電流の発生も最小となる。

【００２８】本発明によれば、巻き線はしたがって、導体と前述のこの導体の素線の周りに
延長する内部層を持つ絶縁体システムとを含むケーブルという形態で作られるの
が望ましい。この内部半導体層の外側は、固体絶縁体材料という形態を持つ主絶
縁体となっている。

【００２９】本発明による外部半導体層は、導体に沿って電位が等化されるような電気的特
性を示すべきである。しかしながら、外部層は、表面に沿って誘導電流が流れる
ような導電性特性を示さず、このため損失が生じ、これがまた好ましくない熱損
失を生じる。内部層と外部層の場合、請求の範囲第２２項と第２３項中の抵抗値
（２０℃での）が有効である。内部半導体層に対して、内部層の導電率は電場の
電位を等化するに十分な値でなければならないが、同時に、この層は電場を確実
に密封するに十分な抵抗率を有しなければならない。

【００３０】内部層が導体表面の不規則性を等化して、固体絶縁体との境界において高い表
面仕上がりを持つ東電に表面を形成することが重要である。内部層の厚さは変動
してもよいが、導体と固体絶縁体に対しては均一な表面を保証しなければならず
、その厚さは０．５〜１ｍｍが適切である。

【００３１】本発明による電磁デバイスで用いられるこのような可とう性巻き線ケーブルは
ＸＬＰＥ（交差結合ポリエチレン）ケーブルまたはＥＰ（エチレンプロピレン）
のゴム製絶縁体の改良物である。この改良には、とりわけ、導体の素線という点
と、少なくとも１部の実施形態においては、ケーブルが自身を機械的に保護する
ための外部ケーシングを有しないという点の双方で新しい設計となっている。し
かしながら、本発明によれば、導電性の金属シールドと外部マントルを外部半導
体層の外部に配置することが可能である。こうすると、この金属シールドは、例
えば雷に対する外部の機械的／電気的保護物という性質を有する。内部半導体層
は導体の電位上に存在するのが望ましい。この目的のために、導体の素線の内の
少なくとも１本は絶縁されず、また、内部半導体層に対して良好な電気的接触が
得られるように配慮される。代替例として、別々の素線を内部半導体層と互い違
いに電気的に接触させてもよい。

【００３２】上記のようにケーブルから変圧器またはリアクトルの巻き線を製造することは
、従来の電源変圧器／リアクトルと本発明による電源変圧器／リアクトル間に電
場分布という点で大変な相違が必然的に発生する。本発明によるケーブルで形成
された巻き線の決定的な利点は、電場が巻き線中に密封されることと、これによ
って外部半導体層の外側には電場が存在しないということである。電流が流れる
導体によって達成される電場は、固体の主絶縁体中にしか発生しない。設計と製
造という双方の観点から、これは次に示すかなりの利点となる： − 変圧器の巻き線を、なんら電場の分布を考慮する必要なく形成でき、また、
背景技術の項で述べた素線のトランスポジションを省略できる； − 変圧器のコア設計をなんら電場分布を考慮する必要なく形成できる； − 巻き線の電気的絶縁のために油が必要ない、すなわち、巻き線を取り囲む媒
体は空気でよい； − 変圧器の外部接続物と隣接して接続されているコイル／巻き線との間を電気
的に接続するためになんら特殊な接続物は必要ないが、その理由は、従来のプラ
ントと対照的に、この電気的接続物は巻き線と一体化されているからである； − 本発明による電源変圧器に必要とされる製造／試験技術は従来の電源変圧器
／リアクトルのそれよりかなり簡単であるが、その理由は、背景技術の項で述べ
た含浸、乾燥および真空処理が必要ないからである。

【００３３】本発明を回転式電気機械として応用すると、固定子に対する熱負荷がかなり減
少する。したがって、機械に対する一時的過負荷はあまり危険でなくなり、また
、破損が発生することなく長時間にわたって過負荷で機械を駆動することが可能
となる。これは、操業上の混乱時において迅速に他の装置に切り換えて法律で規
制される送電要件を保証することを現在義務付けられている発電所の所有者にと
ってはかなりの利点であることを意味する。

【００３４】本発明による回転式電気機械を用いれば、維持経費はかなり減少するが、その
理由は、機械を電力回路網に接続するために変圧器と回路遮断器をシステム中に
含む必要がないからである。

【００３５】上記では、巻き線ケーブル外部半導体層はグランド電位に接続することを意図
するものであると説明した。その目的は、この層を巻き線ケーブルの全長にわた
って実質的にグランド電位に維持することである。外部半導体層を、これを巻き
線ケーブルの全長に沿って分布する各々の個別の層部分がグランド電位に直接に
接続可能である複数の部分に着ることによって分割することができる。このよう
にして、巻き線ケーブルの全長に沿ってより良好な均一性が達成される。

【００３６】上記では、固体絶縁体並びに内部層および外部層は、例えば、押し出し成形に
よって達成可能であると説明した。しかしながら、他の技法でも可能であり、例
えば、導体／巻き線上に当該材料をスプレイすることによってこれら内部層およ
び外部層並びに絶縁体をそれぞれ形成してもよい。

【００３７】巻き線ケーブルは円形断面となるように設計されるのが望ましい。しかしなが
ら、より良好な実装密度を達成することが望ましい場合は他の断面形状でもよい
。回転式電気機械中で電圧を作り出すために、ケーブルは磁気コアのスロット中
の複数の連続した巻き中に配置されている。巻き線は多層同心形ケーブルとして
設計して、コイル端交差の数を減少させるようにできる。磁気コアをより良好に
利用するためにケーブルをテーパの付いた絶縁体で作成してもよいが、この場合
、スロットの形状は巻き線のテーパ付き絶縁体に適合するようにされる。

【００３８】本発明による回転式電気機械の大きな利点は、外部半導体の外側のコイル端領
域ではＥ磁界がほぼゼロであるということと、外部ケーシングがグランド電位に
あるので、電場を制御する必要がないことである。これは、シート内部でもコイ
ル端領域でもこれらの間の遷移領域でも、界磁の集中が得られないことを意味す
る。

【００３９】本発明によるデバイスを製造する方法においては、回転式電気機械の磁気コア
のスロットの開口中にスレッディングされる可とう性ケーブルを巻き線として用
いている。ケーブルは可とう性であるので屈曲させることができ、これによって
、コイルの複数の巻き中にケーブルを収めることができる。すると、コイル端が
ケーブル中の屈曲区域から成ることになる。ケーブルはまた、その特性がケーブ
ルの全長にわたって一定のままであるように接合することができる。この方法に
は、現在の技術水準と比較してかなりの簡略化が伴う。いわゆるレーベル棒は可
とう性ではないが所望の形状にしなければならない。絶縁体の巻き方もコイルの
含浸もまた、回転式電気機械を今日製造する場合、極めて複雑で高価な技法とな
る。

【００４０】要約すると、したがって、本発明による回転式電気機械という形態を持つ電磁
デバイスは、先行技術による対応機種に対してかなりの数の重要な利点を有する
ことになる。第一に、本発明による機械は直接にあらゆるタイプの高電圧で電力
回路網に接続可能である。別の重要な利点は、グランド電位、巻き線の少なくと
も１部、できれば全体にわたって首尾一貫して導通されることであり、これは、
コイル端領域を小型化でき、また、コイル端領域におけるブレース手段を実質的
にグランド電位に設定できることを意味する。さらに別の重要な利点は、油系の
絶縁体と冷却システムが、電源変圧器／リアクトルに関連して既に上記したよう
に回転式電気機械中でも無くなるということである。これは、密閉に関する問題
が発生せず、また、既述の誘電性リングが必要ないことを意味する。また、いか
なる強制冷却もグランド電位で実行できることも重要である。

【００４１】

【好ましい具体例の説明】

添付図面を参照して、本発明の実施形態をより詳細に次のとおり説明する。

【００４２】図１に示す電磁装置は変圧器の性質を有している。それは磁気回路１および２
つの電気回路２、３を含み、そのそれぞれは少なくとも１つのコイル形巻き線４
および５を含む。

【００４３】変圧器が磁性体のコア６を含むことが図に示されている。コアは１組の磁気シ
ートから成り渦電流損失を低減する。しかしながら、コアの存在が本発明の応用
例にとって必ずしも必要ではないということに注意されたい。従って本発明の範
囲内において空気巻きの実施形態等が十分可能となる。これから、磁気回路とい
う用語が広い意味に解釈されることがわかる。従って問題となっている用語は、
巻線４、５の存在によって発生する磁界が磁束を発生させ得るということを意味
するにすぎない。

【００４４】本発明に従う装置は変圧器を制御するための一般に７で示される装置を含む。
この制御装置７は、変圧器から出力される電力に関する周波数、振幅および／ま
たは位相を制御するように適合させられる。

【００４５】例証において電気回路２は変圧器の一次側を形成し、一方、電気回路３は変圧
器の二次側を形成する。装置からの出力電力は従って、８で一般的に示される負
荷が結合した第２回路３を経由する。この負荷は、消費者自身だけではなく配電
および送電網等の任意の特質を持つことができる。

【００４６】制御装置７は磁気回路１内の磁束を制御するための手段９を含む。制御手段９
は応用例において、磁気回路１に誘導的に接続する少なくとも１つの制御巻き線
を含む。例においてこの制御巻き線９はコア６の部分に巻かれている。コアの無
い変圧器の実施形態においては、制御巻き線９は一次および二次巻き線４、５と
組み合わされ、それによってコア無し磁気回路内の磁束は制御巻き線９と誘導的
に結合する。

【００４７】本発明の好ましい実施形態に従う制御装置７は能動的なタイプと考えられる、
すなわち制御装置７は、制御巻き線９を通じて磁気回路９内の磁束を能動的に制
御して所望の特性を得るように適合できる。そして制御装置７は外部電源を含む
のが好ましく、それによって制御装置７は巻き線９を流れる電流を発生させるこ
とによって磁気回路１を通る磁束を制御することができるようになる。本発明は
特に高電圧の応用例に用いられるのが好ましい。このことは従って、比較的高い
電圧が通常電気回路２および３に関連することを意味する。しかしながらそのよ
うな場合制御の目的のためには、制御装置７は巻き線９内を流れる比較的高い電
流を比較的低い電圧で発生すれば十分である。制御装置７は制御目的で磁気回路
１内の磁束への磁束の追加を行うように適合させ得る。この磁束の追加は別に発
生する磁束へなされ、この磁束追加を適切に制御することによって、二次回路３
を通じての電力出力に関する所望のパラメータが達成可能となる。装置７はその
制御機能の基礎として、二次回路及内のおよび／または負荷８への電圧に関して
の情報を電圧測定装置１０から受取るように適合することができる。電流測定部
材１１は二次回路３内での電流測定を行う。制御装置７を通じて生成された磁束
の追加は前述のように、二次回路３を通じて出力される電力に関しての周波数、
振幅および／または位相を制御するために用いることができる。

【００４８】制御装置７は入力１２を通じて外からの制御命令を得るように適合できること
に注意されたい。

【００４９】さらに制御装置７は制御巻き線９を通じて受動的な制御を行うように適合でき
ることにも注意すべきである。この点に関しての受動的な制御とは、制御のため
に何らかの外部的電源が用いられないということを意味する。この点で、制御装
置７は、直列または並列に結合された抵抗器、キャパシタまたはインダクタンス
等の１つ以上の受動素子を制御巻き線９にわたって連結することが可能であるこ
とに注意されたい。その目的に適合するように制御巻き線９に結合されたそのよ
うな受動素子は従って磁束に対して異なる影響を与えて、今度はそれによって装
置からの電力に関する周波数、振幅および／または位相について異なる結果がも
たらされる。

【００５０】図１からまた、一次側の装置は、二次側の場合と類似した電圧測定装置１３お
よび電流測定装置１４を含むことがわかる。

【００５１】図２には、磁気回路１が、１５で示される図１の二次側の脚部および１７で示
される一次側の脚部に加えてさらに脚部１６を含むコア６を含むという点だけが
図１と異なる変圧器の実施形態が示される。従ってこのことは図２のコア６がそ
れぞれ１８および１９で一般的に示される２つの異なる磁束の経路を形成するこ
とを意味する。制御巻き線９ａはこの場合中央の脚部１６の周りに、すなわち変
圧器の一次巻き線４を通る磁束経路１８に配置される。二次の磁束経路１９は逆
に二次巻き線５を通って制御巻き線９ａの周りを通る。今度は制御装置７を通じ
て制御巻き線９ａを用いて脚部１６内の磁束に作用することが可能となり、それ
によってまた二次側の巻き線５を通じて脚部１５内の磁束に作用を及ぼす。別の
言葉で言えば、制御巻き線９ａはここでは２つの磁束経路の１つに結びついてい
るだけである。

【００５２】図３における変更例は、９ｂ１の巻き線に更に制御巻き線９ｂ２を追加したも
のである。これらの２つの制御巻き線はそれ自身の脚部１６ｂ、１５ｂの周りに
配置されている、すなわちこれらの制御巻き線９ｂ１および９ｂ２はそれ自身の
磁束経路１８、１９に属している。制御装置７ｂは制御ユニット２０を含み、制
御ユニットはまた制御巻き線９ｂ１および９ｂ２にそれぞれ連携する制御素子２
１および２２を制御する。制御ユニット２０を通じて制御素子２１、２２を能動
的にまたは受動的に制御することによって、磁束が磁束経路１８、１９のどちら
か１つだけを通過するかまたは同じ側に分かれるように調整される。

【００５３】図３において、変圧器の二次巻き線４ｂはそれぞれ直列に結合する２つ以上の
巻き線部分２３および２４を含む。両方の磁束経路１８、１９内の磁束は主巻き
線部分２３を通るが、磁束経路１９内の磁束だけが巻き線部分２４を通る。従っ
てこのことは、制御巻き線９ｂ１および９ｂ２によって磁束が脚部１６ｂだけを
通過可能であるとき、巻き線部分２４内を通る磁束は存在しないことを意味する
。従ってこれは、全磁束が二次巻き線部分２３および２４の両方を通過する場合
よりも、磁束経路１９を全磁束が通過する作動状態をもたらす電圧よりも低い出
力電圧を意味する。従ってそのような作動状態の場合には、制御巻き線９ｂ１は
脚部１６ｂを通る磁束を全部または少なくとも部分的に遮断したことを意味する
。

【００５４】図４には、図３に従う変圧器を幾分なりとも想起させるリアクトルの実施形態
を示す。その違いは、リアクトルがいかなる二次側をも有しておらず、代りにそ
の電源巻き線は２つの巻き線部分２５、２６に分かれているということである。
先行例と同様に、２つの制御巻き線９ｃ１および９ｃ２があり、それらによって
磁束が巻き線部分２６内を所期の程度で通過するように制御される。全磁束は巻
き線部分２５内を常に通る。

【００５５】図５には非常に簡単な発電機の実施形態が示され、その回転子は２６で表され
る。本例においてこの回転子は永久磁石の回転子とみなされる。しかしながらそ
れはまた界磁巻き線付きの回転子として設計可能である。磁気回路１ｄはここで
はコア６ｄ内の磁束に誘導的に結合する電気出力回路５ｄを含む。コア６ｄは回
転子２６に隣接する部分を有しており、永久磁石は回転子の回転中にコア内に磁
束を発生する。この磁束は出力巻き線５ｄを通過してそこで出力効果を生み出す
。制御装置７ｄは前記と同様に磁束回路１ｄに誘導的に結合する制御巻き線９ｄ
を含む。それぞれ電圧および電流の測定装置１０ｄおよび１１ｄがまた設置され
て出力電力を管理する。制御装置７ｄを用いることによって制御巻き線９ｄは今
度は、周波数、振幅および／または位相に関する所期の特質を発電機からの出力
電力に受動的にまたは能動的に付与するための制御に必要な機能の対象となる。

【００５６】図に示されているのは非常に簡単な、すなわち単相の実施形態であることに注
意されたい。実際の実施形態はより複雑な、具体的には多相の実施形態である。
巻き線および巻き線部分の数は、一次および二次巻き線だけでなく制御巻き線の
数についてもこれまで議論された場合よりもずっと多い。また磁気回路もその機
能的要請による設計変更がなされる。

【００５７】次のことに特に注意されたい：本発明に従って設置された巻き線の少なくとも
１つが２つの互いに間を置いて配置された等電位層およびこれらの間に置かれた
固体絶縁体によって囲まれた導体を含むということは、導体の周りの電界が実質
上ケーブル内に閉じ込められて一次および二次巻き線が磁気回路上のどこにでも
非常に大きな自由度で配置可能となることである。巻き線の中間挿入さえもが可
能となる。従って制御装置はコアおよびシェルの両方のタイプの変圧器に対して
有効である。

【００５８】特に高電圧の応用例においては今述べられた巻き線の設計が相応しい。通常は
制御巻き線（複数の制御巻き線）９は電力巻き線よりも電位が低く、そのため制
御巻き線（複数の制御巻き線）９には必ずしも、少なくとも１つの電力巻き線の
ような絶縁体システムを備える必要は無い。

【００５９】本発明に従う電磁装置の提供を可能とする重要な態様は、巻き線の少なくとも
１つに、固体電気絶縁体を有する導体ケーブルを用いることである。これには、
絶縁体の間に内部半導体層またはケーシング、その内部に配置された１つ以上の
導体、および絶縁体の外側に配置された外部半導体層またはケーシングが備えら
れている。このようなケーブルは有効な他の電力工学分野すなわち送電の分野に
おいて標準的なケーブルとして利用されている。実施形態の説明を可能にするた
めに最初に標準的なケーブルの短い説明を行う。内部通電導体は複数の素線を含
む。素線の周りには半導体内層またはケーシングがある。この半導体内層の周り
には固体絶縁体の絶縁層がある。固体絶縁体は低電気損失および高耐貫通強度を
持つポリマー材料で形成されている。具体的には、ポリエチレン（ＰＥ）そして
特に架橋ポリエチレン（ＸＬＰＥ）およびエチレンプロピレン（ＥＰ）が挙げら
れる。外部半導体層の周りには金属シールドおよび外部絶縁ケーシングが備えら
れる。半導体層は、導電性の煤またはカーボンブラック等の導電性成分を含む、
例えばエチレン共ポリマー等のポリマー材料から成る。そのようなケーブルは以
後電力ケーブルと呼ぶ。

【００６０】回転する電気機械における巻き線を対象としたケーブルの好ましい実施形態を
図６に示す。ケーブル４１は、トランスポートされた非絶縁および絶縁素線を含
む通電導体４２を含むものとして表されている。電気機械的に交差ししっかりと
絶縁された素線もまた可能である。これらの素線は複数の層内で撚り合わされて
交差することが可能である。導体の周りには内部半導体層４３があり、これはさ
らに固体絶縁材料の均質な層によって囲まれている。絶縁体４４は液体または気
体タイプの絶縁材料を全く用いていない。この層４４は外部半導体層４５によっ
て囲まれている。好ましい実施形態における巻き線として用いられるケーブルは
金属シールドおよび外被を備えてもよいが必ず必要という訳ではない。外部半導
体層４５における誘導電流およびそれに結びついた損失を回避するために、これ
はコイル端において、すなわちシートの積層体から端部巻き線への変わり目にお
いて切り離される。その切り離しは、外部半導体層４５がケーブルに沿って分配
される幾つかの部分に分割されて互いに電気的に全面的または部分的に分離され
るように行われる。切り離し部分のそれぞれはグランドに接続され、それによっ
て外部半導体層４５はケーブルの全長においてグランド電位またはほぼグランド
電位に維持される。これは、コイル端において完全に絶縁された巻き線の周りに
おいて、接触可能な表面および数回使用後の汚れた表面はグランドに対して無視
し得る電位を有し、またそれらは無視し得る電界を生じるだけである、というこ
とを意味する。

【００６１】回転電気機械を最適化するために、スロットおよび歯のそれぞれについての磁
気回路の設計は決定的に重要である。前記のように、スロットはコイル側のケー
シングに可能な限り接近して接続すべきである。また各半径方向レベルにおける
歯は可能な限り広いことが望ましい。これは、機械の損失および磁化要求等を最
小化するためには重要である。

【００６２】例えば前記のケーブルのような巻き線用の導体が入手可能であれば、幾つかの
観点から見て磁気コアを最適化する大きな可能性が存在する。回転電気機械の固
定子における磁気回路を以下に説明する。本発明に従う機械のセクタ／磁極ピッ
チ４６の軸方向端面図を図７に示す。回転子磁極付きの回転子が４７に示される
。従来の方法では、固定子は順次にセクタ形状のシートからなる電気シートの積
層コアから成っている。コアの背面部分４８から最も外側の端部に配置された多
数の歯４９が回転子の内側および外側へ半径方向に広がる。歯の間には対応する
数のスロット５０がある。とりわけ上記に従うケーブル５１を用いることによっ
て、高電圧機械用のスロットの深さを従来技術による状態において可能である深
さよりも深くすることができる。ケーブルの絶縁性に対する必要性は各巻き線層
について回転子の方向に向かって低下するので、スロットは回転子の方向へ向か
ってテーパしていく断面形状を持つ。図から明らかなようにスロットは実質上、
層間の細いくびれ部分５３をもつ各巻き線層の周りの円形の横断面５３からなる
。そのようなスロットの横断面は適切にも「サイクルチェーンスロット」と呼ば
れる。そのような高電圧の機械においては比較的多くの層が必要とされまた適切
な寸法、適切な絶縁性および外部半導体を有するケーブルの入手可能性が制限さ
れているので、ケーブルの絶縁体および固定子スロットのそれぞれの所期の連続
的な漸減性を達成することは実際には容易でない。図７に示す実施形態において
は、３つの異なる寸法のケーブル絶縁体を有するケーブルが用いられて、３つの
対応する寸法の断面部分５４、５５、５６に配置される。すなわち修正されたサ
イクルチェーンスロットが得られる。固定子の歯４９はスロット全体の深さに沿
って実質的に一定の半径方向の幅をもつ形状にできることが図からまたわかる。

【００６３】図７の５４、５５、５６で表される巻き線部分は図５の５ｄで表される巻き線
に相当することに再び注意されたい。逆に、図５の制御巻き線９に対応する１つ
以上の巻き線は図７の４０で表される。これらの制御巻き線４０は本実施形態に
おいては回転子から半径方向の最も外側に配置される。制御巻き線９を図７の４
０で表される場所に配置する必要は必ずしも無いことに注意されたい。

【００６４】代替の実施形態においては、巻き線として使われるケーブルは上述した電力ケ
ーブルのような従来型の電力ケーブルでもよい。そのときは外部半導体層４５の
接地は、ケーブルの金属シールドおよび外被を適当な位置で剥ぐことによって行
われる。

【００６５】本発明の範囲は、絶縁体および外部半導体層等に関する限り使用可能なケーブ
ル寸法に基づいて多くの代替可能な実施形態に適応する。またいわゆるサイクル
チェーンスロットを有する実施形態についても、ここで述べられたこと以上の変
更例が可能である。

【００６６】上述したように、磁気回路は回転電気機械の固定子および／または回転子内に
配置することができる。しかしながら磁気回路の設計は、それが固定子および／
または回転子内に配置されているかどうかに関係なく、大部分は上の説明に対応
する。

【００６７】巻き線については、多層同軸ケーブルの巻き線として述べられる巻き線を用い
るのが望ましい。そのような巻き線においては、コイル端における交差の数は、
全てのコイルを互いに半径方向外側の同一グループ内に配置することによって最
少化されている。これによってまた異なるスロット内の固定子巻き線の製造およ
びスレッディングの方法が容易になる。本発明に従って用いられるケーブルが比
較的容易に可とう性を獲得するので、巻き線は、可とう性のケーブルがスロット
５０内にある開口５２にスレッディングされる比較的簡単なスレッディング操作
によって得られる。

【００６８】従来型の電源変圧器／リアクトルの巻き線の周りの電界分布の簡単な基本図を
図８に示す。そこにおいて５７は巻き線を、５８はコアを、および５９は等電位
線すなわち電界が同じ大きさである線を表す。巻き線の下方の部分はグランド電
位とみなされる。

【００６９】電位分布は巻き線の隣接する巻き同士間および各巻きとグランド間の十分な絶
縁性のために必要であるので、電位分布は絶縁体システムの構成を決定する。従
って図は、巻き線の上方部分にはより高い絶縁負荷がかかっていることを示して
いる。従って巻き線の設計および位置選定はコアに比べて、コアの窓内の電界分
布によって実質的に決定される。

【００７０】本発明に従う乾式電源変圧器／リアクトルに収容される巻き線に使うことがで
きるケーブルが図１に示されている。既述のようにケーブルは特定の目的で、例
えば変圧器／リアクトルの他の領域上での過剰な電気的負荷を防ぐ目的で、他の
追加的な外層を備えることができる。幾何学的大きさの点では、当該ケーブルの
導体の面積は２〜３０００ｍｍ^２であり、外側ケーブルの径は２０〜２５０ｍｍ
である。

【００７１】本発明の概要で述べられたケーブルから作られた電源変圧器／リアクトルの巻
き線は、コアの形状に関係無く、単相、３相、および多相の変圧器／リアクトル
の全てに用いることができる。１つの実施形態が図８に示され、それは３相の積
層コア変圧器を示している。そのコアは従来型と同様に３つのコアのリム６０、
６１、６２および支持ヨーク６３、６４を含む。示されている実施形態おいてコ
アリムおよびヨークの両方ともテーパ状の断面を有する。

【００７２】ケーブルが形成された巻き線がコアリムの周りに同軸状に配置される。明らか
な様に、図９に示される実施形態は３つの同軸の巻き線の巻き６５、６６および
６７を持つ。最も内側の巻き６５は一次巻き線を表し、他の２つの巻き６３、６
４は二次巻き線を表す。図を詳細に込み入らせないために、巻き線の接続は示し
ていない。その他の点では、本実施形態には幾つかの異なる機能をもつスペーシ
ングバー６８および６９が巻き線の周りの所定の位置に配置される。スペーシン
グバーは絶縁材料から作ることができて、冷却および支持等の目的で同軸巻き線
の巻き同士間を所定の間隔に保つ。それらはまた巻き線の接地システムの一部を
形成するために、導電性の材料から作ってもよい。

【００７３】図９には制御巻き線９は描かれていない。

【００７４】他のケーブルの設計図１０に示すケーブルの変更例では、前と同じ参照符号が、本実施形態に特有
の文字ａが追加されて用いられる。この実施形態において、ケーブルは絶縁体４
４ａによって互いに分離された幾つかの導体４２ａを含む。言い換えれば、絶縁
体４４ａは、個々の隣接導体４２ａ間の絶縁体およびそれらと周囲の間の絶縁体
として機能する。異なる導体４２ａは異なる仕方で配置することができ、それに
よってケーブルの全体的な断面形状の変更が可能となる。図１０に従う実施形態
において、導体４２ａは直線上に配置されているので、比較的平坦なケーブルの
横断面形状をもたらす。このことから、ケーブルの横断面形状は広い範囲におい
て変形可能であると結論できる。

【００７５】図１０において、隣接する導体間に位相電圧より低い電圧が存在すると考えら
れる。すなわち、図１０の導体４２ａは巻き線の異なる回転によって形成されて
いるとみなされ、そのため隣接する導体間の電圧は比較的低い。

【００７６】前述の場合と同様に、絶縁体４４ａの外側には固体電気絶縁材料で作られた半
導電外層４５ａが設けられる。半導電材料の内層４３ａがその導体４２ａのそれ
ぞれについて配置されている、すなわちこれらの導体のそれぞれはそれ自身を取
り囲む内側半導電層４３ａを有している。この層４３ａは従って個々の導体に関
する限り、電位の均等化のために機能する。

【００７７】図１１の変更例では、前と同じ参照符号にこの実施形態に特有の文字ｂを付け
加えて用いられる。この場合もまた幾つかのすなわち３つの導体４２ｂが与えら
れる。位相電圧、すなわち図１０に従う実施形態における導体４２ａ間に生じる
電圧よりも実質的に高い電圧が、これらの導体間に存在すると見なされる。図１
１においては、内側に導体４２ｂが配置された内部半導電層４３ｂが設けられる
。導体４２ｂのそれぞれはしかしながらそれ自身の追加層７０によって囲まれて
いて、それらは内層４３ｂに関して上で述べた特質に対応する特質をもっている
。各追加層７０およびその周りに配置された層４３ｂの間には絶縁性材料が存在
する。従ってこの層４３ｂは導体に属する半導電材料の追加層７０の外側におけ
る電位均等化層として機能し、追加層７０はそれぞれの導体４２ｂに接続されて
導体として同電位上に位置する。

【００７８】可能な変更例本発明が上に述べられた実施形態だけに限定されないことは明白である。従っ
て、添付のクレームにおいて定められる基本概念から逸脱することなく本発明の
この基本概念が堅持されているならば、多くの細部にわたる変更が可能であるこ
とを当業者は理解するであろう。その例として、本発明は上に例示された特定の
材料選択だけに限定されないことに注意されたい。従って機能的に同等な材料が
代りに用いられてよい。本発明に従う絶縁体システムの作成については、様々な
層の間の親密さが達せられる限り、押し出し形成およびスプレー以外の他の技法
もまた可能である。さらに追加的な等電位層の配置が可能であることに注意され
たい。例えば、半導電材料の１つ以上の等電位層が上で「内側」および「外側」
として表されるこれらの層の間の絶縁体の中に配置できる。制御巻き線または複
数の制御巻き線は通常は当該電磁デバイスの他の巻き線の電位よりも低い電位に
あるという事実の結果として、本発明に従えば通常は、制御巻き線９を必ずしも
上述のケーブルのような可とう性のケーブルによって形成する必要は無いという
ことにこれまた注意すべきである。具体的に言えば、他の巻き線は真に高電圧の
巻き線である。他の点については、本発明に従う方法を遂行する上での正確な制
御原理は、目的とする制御機能の範囲内で様々に変更可能であることに注意され
たい。

【図面の簡単な説明】

【図１】変圧器中にある本発明によるデバイスを示す回路図である。

【図２】変圧器の変更例の回路図である。

【図３】変圧器のさらなる変更例の回路図である。

【図４】図３の変更例に類似しているがリアクトルに関わる実施形態の回路図である。

【図５】発電機の実施形態を示す回路図である。

【図６】電流容量を修正された標準ケーブルに含まれる部品を示す図である。

【図７】本発明による磁気回路のセクタ／磁極ピッチの軸方向端の図である。

【図８】従来の電源変圧器／リアクトルの基線の周りにおける電場の分布を示す図であ
る。

【図９】本発明による電源変圧器の実施形態を示す斜視図である。

【図１０】図１の実施形態を修正して得られ、複数の導体を有するケーブル構造体の断面
図である。

【図１１】複数の導体を含むが、図１０の実施形態とは別の配置を持つさらなるケーブル
構造体の断面図である。

【符号の説明】

１，２磁気回路３，４電気回路４，５コイル形巻き線６コア７装置８負荷９制御巻き線１０，１３電圧測定装置１１，１４電流測定部材１２入力１５脚部（二次側）１６脚部１７脚部（一次側）１８，１９磁束２０制御ユニット２１，２２制御素子２３，２４，２５，２６巻き線部分４１ケーブル４２通電導体４３内部半導体層４４絶縁体４５外部半導体層４６磁極ピッチ４７回転子４８背面部分４９歯５０スロット５１ケーブル５７巻き線５８コア５９等電位線６０，６１，６２リム６３，６４支持ヨーク６８，６９スペーシングバー７０追加層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷＦターム(参考） 5E043 AA02 AB01 5E044 AA08 AC01 CA01 5H604 AA01 BB01 BB03 BB09 BB10 BB14 CC01 CC02 CC05 DA14 DA17 DB16 PB01 PD06 PD07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも１つの磁気回路（１）と、少なくとも１つの巻き線（４、５）を含
む少なくとも１つの電気回路（２、３）とを備える電磁デバイスであって、前記
磁気回路および前記電気回路が互いに誘電的に接続されており、且つ前記デバイ
スがこのデバイスの動作を制御する制御装置（７）を備えており；前記制御装置
（７）が、前記磁気回路中の磁束を制御する手段（９）を含む前記制御装置によ
り前記デバイスとの間でやりとりされる電力に関する周波数、振幅および／また
は位相を制御するように構成されており；前記の少なくとも１つの巻き線（４、
５）または少なくともその１部が、固体絶縁材料によって内部層（４３）の内部
に形成された電気的絶縁体（４４）を含む絶縁体システムを有する少なくとも１
つの導体（４２）を備え；前記の少なくとも１つの導体（４２）が前記内部層（
４３）の内部に配置され；且つ前記内部層は、前記導体の導電率より低いが、前
記内部層（４３）が前記内部層の外部にある電場に対して等化作用を引き起こす
のに十分な導電率を有することを特徴とする電磁デバイス。
【請求項２】前記制御手段が、前記磁気回路に誘電的に接続された少なくとも１つの制御巻
き線（９）を備えることを特徴とする、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】前記制御装置（７）が、前記磁気回路中のリラクタンスを制御するように構成
されていることを特徴とする、請求項１または２に記載のデバイス。
【請求項４】前記制御装置が、前記磁気回路中の磁束に磁束を付加するように構成されてい
ることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載のデバイス。
【請求項５】１を超える透磁率を有する材料が前記磁気回路中に含まれており、且つ前記制
御装置（７）が、可変の透磁率を持つような前記磁気回路の１つ以上の区域の透
磁率を変化させることによって前記磁気回路中のリラクタンスを制御するように
構成されていることを特徴とする、請求項３に記載のデバイス。
【請求項６】可変の透磁率を有する前記１つ以上の区域が、前記磁気回路中に１つ以上のギ
ャップを含むことを特徴とする、請求項５に記載のデバイス。
【請求項７】前記磁気回路が磁気コアを持たないことを特徴とする、請求項１乃至６のいず
れかに記載のデバイス。
【請求項８】前記巻き線が磁気コア（６）の周りに巻かれることを特徴とする、請求項１乃
至６のいずれかに記載のデバイス。
【請求項９】前記制御巻き線（９）と、前記電気回路の前記巻き線（４、５）とを実質的に
同じ磁束が通過するように配置したことを特徴とする、請求項２または１、３乃
至８のいずれかに記載のデバイス。
【請求項１０】前記デバイスが、前記の少なくとも１つの制御巻き線によって、前記電気回路
の前記巻き線（４、５）中を流れる電力に関する周波数、振幅および／または位
相を制御するように構成されたリアクトルを形成することを特徴とする、請求項
１乃至９のいずれかに記載のデバイス。
【請求項１１】前記電気回路（２）が直列にカップリングされた少なくとも２つの巻き線（２
３、２４）を含み；前記磁気回路が少なくとも２つの交番する磁束経路（１８、
１９）を含み；前記の少なくとも１つの制御巻き線は、前記磁束が前記磁束経路
の内の一方または両方を通過するように制御し；且つ前記電気回路の２つの巻き
線は、その内の一方が前記少なくとも１つの制御巻き線によって磁束から切り離
されることができるように配置されていることを特徴とする、請求項１乃至８の
いずれか、または請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１２】前記磁気回路が回転式電気機械の固定子または回転子中に配置されていること
を特徴とする、請求項１乃至９のいずれか、または請求項１１に記載のデバイス
。
【請求項１３】前記磁気回路（１）が一次巻き線と二次巻き線（４、５）を有する変圧器に属
し；且つ前記一次及び二次巻き線および前記制御巻き線（９）が同じ磁束によっ
て通過されるように配置されていることを特徴とする、請求項１乃至９のいずれ
かに記載のデバイス。
【請求項１４】変圧器において、この変圧器の前記二次巻き線が直列にカップリングされた少
なくとも２つの巻き線部分を含み；前記磁気回路が少なくとも２つの交番する磁
束経路（１８、１９）を含み；少なくとも２つの発生する制御巻き線（９ｂ１、
９ｂ２、９ｃ１、９ｃ２）は、前記磁束がこれら経路の一方または両方を通過す
るように制御し；且つ前記二次巻き線の２つの巻き線経路が、前記制御巻き線に
よって前記巻き線経路のうちの１つが磁束から切り離されることができるように
配置されていることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれかに記載のデバイス
。
【請求項１５】前記デバイスが並列にカップリングされた少なくとも３つの脚部を有する磁気
コアを含み；且つこれら脚部の２つが別々の磁束経路に属し、第３番目の脚部が
前記２つの磁束経路に共通であることを特徴とする、請求項１１又は１４に記載
のデバイス。
【請求項１６】前記絶縁体の外部にある前記絶縁体システムが外部層（４５）を含み、この外
部層が前記絶縁体より高い導電率を有して、グランド電位または他の比較的低い
電位との接続により、電位を等化するように動作することができることを特徴と
する、請求項１乃至１５のいずれかに記載のデバイス。
【請求項１７】前記外部層が、前記外部層（４５）の内側で前記導体（４２）に起因して発生
する電場を実質的に包囲するように配置されていることを特徴とする、請求項１
乃至１６のいずれかに記載のデバイス。
【請求項１８】前記内部層（４３）と前記固体絶縁体が実質的に等しい熱的特性を呈すること
を特徴とする、請求項１乃至１７のいずれかに記載のデバイス。
【請求項１９】前記外部層（４５）と前記固体絶縁体が実質的に等しい熱的特性を呈すること
を特徴とする、請求項１乃至１８のいずれかに記載のデバイス。
【請求項２０】前記の少なくとも１つの導体（４２）が少なくとも１つの誘電性巻きを形成す
ることを特徴とする、請求項１乃至１９のいずれかに記載のデバイス。
【請求項２１】前記内部層および／または前記外部層（４３、４５）が半導体材料を含むこと
を特徴とする、請求項１乃至２０のいずれかに記載のデバイス。
【請求項２２】前記内部層（４３）および／または前記外部層（４５）が、１０^−６〜１００
ＫΩｃｍ、好適には１０^−３〜１０００Ωｃｍ、好ましくは１〜５００Ωｃｍの
範囲にある抵抗率を有することを特徴とする、請求項１乃至２１のいずれかに記
載のデバイス。
【請求項２３】前記内部層（４３）および／または前記外部層（４５）が、導体／絶縁体シス
テムの１メートル長当たり５０μΩ〜５ＭΩの範囲内の抵抗率を有することを特
徴とする、請求項１乃至２２のいずれかに記載のデバイス。
【請求項２４】前記固体絶縁体（４４）並びに前記内部層（４３）および／または前記外部層
（４５）がポリマー材料で形成されることを特徴とする、請求項１乃至２３のい
ずれかに記載のデバイス。
【請求項２５】前記内部層（４３）および／または前記外部層（４５）並びに前記固体絶縁体
（４４）が、屈曲および温度変化の際にも固着を確実にするように実質的に境界
全体にわたって互いに強固に接続されていることを特徴とする、請求項１乃至２
４のいずれかに記載のデバイス。
【請求項２６】前記固体絶縁体並びに前記内部層および／または前記外部層が、動作中の歪み
の際に相互の固着を維持する高い弾性率を有する材料によって形成されることを
特徴とする、請求項１乃至２５のいずれかに記載のデバイス。
【請求項２７】前記固体絶縁体並びに前記内部層および／または前記外部層が実質的に等しい
Ｅモジュラスを有する材料によって形成されることを特徴とする、請求項１乃至
２６のいずれかに記載のデバイス。
【請求項２８】前記内部層（４３）および／または前記外部層（４５）並びに前記固体絶縁体
（４４）が、実質的に等しい熱膨張係数を呈する材料によって形成されることを
特徴とする、請求項１乃至２７のいずれかに記載のデバイス。
【請求項２９】前記内部層（４２）およびその絶縁体システムが、可とう性ケーブル（４１）
によって形成された巻き線を構成することを特徴とする、請求項１乃至２８のい
ずれかに記載のデバイス。
【請求項３０】前記内部層（４３）が前記少なくとも１つの導体（４２）と電気的に接触して
いることを特徴とする、請求項１乃至２９のいずれかに記載のデバイス。
【請求項３１】前記少なくとも１つの導体（４２）が多数の素線を含み、且つ前記導体（４２
）の少なくとも１つの素線が、少なくとも部分的に絶縁されず、前記内部層（４
３）と電気的接触していることを特徴とする、請求項３０に記載のデバイス。
【請求項３２】前記導体（４２）とその絶縁体システムが、高電圧、好適には１０ｋＶを越え
る高電圧、特に３６ｋＶを越える高電圧、好ましくは７２．５ｋＶを超える高電
圧用に設計されていることを特徴とする、請求項１乃至３１のいずれかに記載の
デバイス。
【請求項３３】前記磁気回路が、前記巻き線（４１）用のスロット（５０）を有する１つ以上
の磁気コア（４８）を含むことを特徴とする、請求項１２に記載の機械。
【請求項３４】発電機、モータまたは同期式補償器によって構成されることを特徴とする、請
求項１２および請求項３２乃至３３のいずれかに記載のデバイス。
【請求項３５】高電圧、好適には３６ｋＶ以上の高電圧用の電力回路網に対して、中間変圧器
無しで直接接続されることを特徴とする、請求項１２および請求項３３乃至３４
のいずれかに記載のデバイス。
【請求項３６】前記デバイスが電源変圧器／リアクトルによって構成されることを特徴とする
、請求項１〜１１および請求項１３乃至３２のいずれかに記載のデバイス。