CZ9902739A3

CZ9902739A3 - Electric rotating machine

Info

Publication number: CZ9902739A3
Application number: CZ19992739A
Authority: CZ
Inventors: Sören Berggren; Mats Leijon
Original assignee: Abb Ab
Priority date: 1998-02-02
Filing date: 1998-02-02
Publication date: 2000-10-11

Abstract

Rotační elektrický stroj obsahuje stator s vinutím vedeným skrz drážky (5) ve statoru. Vinutí sestává z vysokonapěťového kabelu (6), přičemž drážky (5) mají střídající se úzké části (8) a Široké části (7) v radiálním směru, které jsou vytvořeny dvěma stěnami drážky, přičemž tyto stěny v radiálním řezu mají profil, který alespoň v oblasti, ve které se tyto stěny dotýkají kabelu (6), postrádá vystupující rohy.The rotary electric machine comprises a stator with a winding guided through the grooves (5) in the stator. The winding consists of a high voltage the cable (6), the grooves (5) having alternating narrow portions (8) and Wide portions (7) in the radial direction that are formed two walls of the groove, the walls in radial section have a profile that at least in the area in which these walls touching the cable (6), lacking protruding corners.

Description

Oblast technikyTechnical field

Předkládaný vynález se týká rotačního elektrického stroje typu, který je popsán v úvodu patentového nároku 1, jako jsou synchronní stroje a běžné asynchronní stroje a rovněž stroje s dvojitým napájením, aplikace v asynchronních převodních kaskádách stejnosměrného proudu, venkovní stroje a stroje pracující v synchronním režimu.The present invention relates to a rotary electrical machine of the type described in the preamble of claim 1, such as synchronous machines and conventional asynchronous machines as well as dual-power machines, applications in asynchronous direct current cascades, outdoor machines and machines operating in synchronous mode.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

V předkládaném popisu termíny radiální, axiální a obvodový představují označení směru, který je definován vzhledem ke statoru stroje, pokud není uvedeno jinak. Termín kabel vedený skrz označuje v tomto popisu každou 15 jednotlivou délku kabelu procházející skrz drážku.In the present description, the terms radial, axial and circumferential represent the direction that is defined with respect to the stator of the machine, unless otherwise indicated. The term lead-through cable in this description refers to each 15 individual cable lengths passing through the groove.

Stroj podle vynálezu je určen primárně jako generátor v elektrárně pro výrobu elektrické energie. Stroj podle předkládaného vynálezu je určen pro použití s vysokýmiThe machine according to the invention is intended primarily as a generator in an electric power plant. The machine of the present invention is intended for use with tall

2q napětími. Vysokými napětími jsou v této souvislosti míněna elektrická napětí překračující 10 kV. Typický pracovní rozsah stroje podle předkládaného vynálezu může být mezi 36 kV až 800 kV.2q voltage. In this context, high voltages mean electrical voltages exceeding 10 kV. A typical operating range of the machine of the present invention may be between 36 kV to 800 kV.

Podobné stroje byly běžně konstruovány pro napětí v rozsahu 6 až 30 kV a napětí 30 kV bylo obvykle považováno za horní limit. To obecně znamená, že generátor musí být spojen s elektrickou výkonovou sítí přes transformátor, který musí zvýšit napětí na úroveň výkonové sítě, to jest do rozsahu přibližně 100 až 400 kV.Similar machines were commonly designed for voltages in the range of 6 to 30 kV, and a voltage of 30 kV was usually considered the upper limit. This generally means that the generator must be connected to the electric power grid via a transformer which must increase the voltage to the power grid level, i.e. to a range of approximately 100 to 400 kV.

• ·· · ··v a »· · · ··a a··· • · a a ··• ··· · a · a · a a ··· · a a ··

Přestože převažující technologií při dodávání proudu do vysokonapěťové sítě pro přenos, rozvod a distribuci je vložit transformátor mezi generátor a výkonovou síť, jak bylo zmiňováno v úvodu, je již známá snaha o eliminaci transformátoru prostřednictvím vytváření napětí přímo na úrovni sítě. Takový generátor je popsán v US-4,429,244, US-4,164,672 a US-3,743,867.Although the predominant technology in supplying power to a high-voltage grid for transmission, distribution and distribution is to insert a transformer between the generator and the power grid, as mentioned in the introduction, there is already a known attempt to eliminate the transformer by generating voltage directly at the grid level. Such a generator is described in US-4,429,244, US-4,164,672 and US-3,743,867.

Z patentového spisu US-A 5,036,165 je znám vodič, ve kterém je izolace opatřena vnitřní a vnější vrstvou polovodivého, teplem štěpeného skleněného vlákna. Je rovněž známé opatřit vodiče v elektrodynamickém stroji takovou izolací, jak je například popsáno v patentovém spisu US-A 5,066,881, ve které je vrstva polovodivého, teplem štěpeného skleněného vlákna v kontaktu s dvěma paralelními tyčemi tvořícími vodič a izolace ve statorových drážkách je obklopena vnější vrstvou polovodivého, teplem štěpeného skleněného vlákna. Materiál teplem štěpeného skleněného vlákna je popisován jako vhodný, protože si uchovává svůj měrný odpor dokonce i po impregnaci.From US-A 5,036,165, a conductor is known in which the insulation is provided with an inner and an outer layer of a semiconducting, heat-spliced glass fiber. It is also known to provide conductors in an electrodynamic machine with such insulation as described, for example, in US-A 5,066,881, in which a layer of semiconducting, heat-split glass fiber is in contact with two parallel conductor rods and the insulation in the stator grooves is surrounded by an outer layer semiconducting, heat-split glass fiber. The heat-split glass fiber material is described as suitable because it retains its resistivity even after impregnation.

Prostřednictvím použití vysokonapěťových, izolovaných elektrických vodičů, v následujícím popisu označovaných jako kabely, s pevnou izolací podobnou té, která je používána v kabelech pro přenos elektrické energie (například XLPE kabely), může být napětí stroje zvýšeno na takové úrovně, že stroj může být připojen přímo na výkonovou síť bez vloženého transformátoru.By using high-voltage, insulated electrical conductors, referred to as cables in the following description, with rigid insulation similar to that used in power transmission cables (eg XLPE cables), the machine voltage can be increased to levels that the machine can be connected directly to the power grid without the transformer inserted.

Tento koncept obecně vyžaduje, aby drážky, ve kterých jsou kabely uloženy ve statoru, byly hlubší než je tomu u běžné technologie (silnější izolace v důsledku vyššího napětí a více závitů ve vinutí). To způsobuje nové problémy týkající «·· ·«« • 4 ·· « · · « ··· se chlazení, vibrací a vlastních frekvencí v oblasti vývodů cívek, zubů a vinutí.This concept generally requires that the grooves in which the cables are housed in the stator are deeper than conventional technology (stronger insulation due to higher voltage and more windings in the winding). This causes new problems regarding cooling, vibration and natural frequencies in the area of coil, tooth and winding terminals.

Zajištění kabelu v drážce je rovněž problém - kabel musí být vložen do drážky, aniž by jeho vnější vrstva byla c poškozena. Kabel je podroben proudům majícím frekvenci 100 Hz, což má za následek sklon k vibracím a vedle výrobních tolerancí týkajících se vnějšího průměru se budou rovněž měnit rozměry kabelu se změnami teploty (to jest při kolísání zatížení).Securing the cable in the groove is also a problem - the cable must be inserted into the groove without damaging the outer layer. The cable is subjected to currents having a frequency of 100 Hz, resulting in a tendency to vibrate, and in addition to manufacturing tolerances related to the outer diameter, the cable dimensions will also vary with temperature variations (i.e., under load fluctuations).

Předkládaný vynález se týká shora zmiňovaných problémů spojených se zamezením poškození vnějšku kabelu v průběhu vkládání do statorových drážek a se zamezením tření mezi povrchy, které je způsobené vibracemi během provozu.The present invention relates to the aforementioned problems associated with preventing damage to the exterior of the cable during insertion into the stator grooves and preventing friction between surfaces caused by vibrations during operation.

Určitým rizikem je to, že kabel může být poškozen stěnou drážky v přechodu mezi její úzkou a širokou částí. Ostré hrany jsou vytvořeny ve stěně drážky, pokud je drážka vytvořena dvěma protilehlými, plochými stěnami drážky s kruhovými rozšířeními pro kabel vedený skrz, přičemž tato kruhová rozšíření tvoří široké části. Tyto ostré hrany mohou poškodit kabel nejen během navíjení, ale také během provozu. Je důležité, aby kabel byl nesen alespoň bodově podél drážky během provozu prostřednictvím tlačných prvků přitlačujících kabel proti jedné nebo proti oběma stěnám drážky. Účelem tohoto uspořádání je ztlumení vibrací v kabelu. Existuje zde tudíž riziko, že kabel bude přitlačen proti jedné z uvedených ostrých hran a vnější polovodivá vrstva se může opotřebit a poškodit částečně v důsledku toho, že vibrace nemohou být zcela potlačeny, a částečně v důsledku pohybu kabelu, způsobeného teplem.A certain risk is that the cable may be damaged by the groove wall in the transition between its narrow and wide parts. Sharp edges are formed in the groove wall when the groove is formed by two opposing, flat groove walls with circular extensions for the cable routed through, the circular extensions forming wide parts. These sharp edges can damage the cable not only during winding but also during operation. It is important that the cable be carried at least spotly along the groove during operation by means of pushers pushing the cable against one or both walls of the groove. The purpose of this arrangement is to dampen vibrations in the cable. There is therefore a risk that the cable will be pressed against one of said sharp edges and the outer semiconductive layer may wear and damage partly due to vibration cannot be completely suppressed, and partly due to the heat movement of the cable.

··· *«l··· * «l

V běžných (to jest pracujících pod rozsahem vysokého napětí) rotačních elektrických strojích majících drážky pro vinutí, přičemž tyto drážky mají střídající se široké a úzké částí, je z dřívějška známo, například z FR-2594271, že drážky nemají jakékoliv ostré hrany, což je způsobeno relativně malou velikostí drážek v takovém stroji. U těchto drážek tedy neexistuje dobře definovaná přechodová část mezi širokou a úzkou částí, na které by mohly být přítomné ostré hrany. Stroj tohoto typu tudíž není postaven před problém, kterého se týká předkládaný vynález, zejména před zamezení poškození kabelu od ostrých hran ve stroji schopném pracovat v rozsahu vysokých napětí.In conventional (i.e., operating below the high voltage range) rotary electrical machines having winding grooves having alternating wide and narrow portions, it is previously known, for example, from FR-2594271, that the grooves have no sharp edges, which is caused by the relatively small size of the grooves in such a machine. Thus, in these grooves there is no well-defined transition portion between a wide and a narrow portion on which sharp edges could be present. Thus, a machine of this type is not faced with the problem to which the present invention relates, in particular to prevent damage to the cable from sharp edges in a machine capable of operating in the high voltage range.

Cílem předkládaného vynálezu je eliminovat nebo alespoň omezit riziko poškození způsobovaného tímto způsobem v rotačním elektrickém stroji schopném pracovat v rozsahu vysokých napětí.It is an object of the present invention to eliminate or at least reduce the risk of damage caused by this method in a rotary electrical machine capable of operating in the high voltage range.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Podle předkládaného vynálezu je shora uváděného cíle dosaženo rotačním elektrickým strojem typu, který je definován v úvodu patentového nároku 1, a který má speciální znaky definované ve význakové části tohoto patentového nároku.According to the present invention, the above object is achieved by a rotary electric machine of the type as defined in the preamble of claim 1 and having the special features defined in the characterizing part of this claim.

Zmiňované specifické problémy jsou odstraněny prostřednictvím tvarováni profilu stěn drážek tak, ze se nevyskytují žádné rohy v místech, ve kterých by kabel mohl přijít do kontaktu se stěnami drážek. A prostřednictvím specifických znaků vinutí je stroj použitelný v rozsahu vysokých napětí.Said specific problems are eliminated by shaping the profile of the groove walls so that there are no corners where the cable could come into contact with the groove walls. And through the specific features of the winding, the machine can be used in the high voltage range.

··« ·»··· «·» ·

Μ· » ··· »·♦·Μ · · · ♦ · · ·

V uspořádání podle předkládaného vynálezu jsou tedy vinutí výhodně typu, který odpovídá kabelům s pevnou vytlačovanou izolací, jako jsou kabely nyní používané pro distribuci elektrické energie, například XLPE kabely nebo kabely s EPR izolací. Takový kabel zahrnuje vnitřní vodič sestavený z jedné nebo více pramenových částí, vnitřní polovodivou vrstvu obklopující vodič, tuhou izolační vrstvu obklopující vnitřní polovodivou vrstvu, a vnější polovodivou vrstvu obklopující izolační vrstvu. Takové kabely jsou pružné, což je důležitá vlastnost v této souvislosti, protože technologie pro stroje podle předkládaného vynálezu je založena primárně na systémech vinutí, ve kterých je vinutí tvořeno z kabelu, který je v průběhu sestavování ohýbán. Pružnost XPLE kabelu obvykle odpovídá poloměru zakřivení přibližně 20 cm pro kabel s průměrem 30 mm, a s poloměrem zakřivení přibližně 65 cm pro kabel s průměrem 80 mm. V předkládané aplikací termín pružný je použit pro označení toho faktu, že vinutí je pružné až do poloměru zakřivení o velikostí řádově čtyř násobku průměru kabelu, výhodně osmi až dvanácti násobku průměru kabelu.Thus, in the arrangement of the present invention, the windings are preferably of a type that corresponds to rigid extrusion insulation cables, such as cables now used for power distribution, for example XLPE cables or EPR insulation cables. Such a cable comprises an inner conductor assembled from one or more strand portions, an inner semiconducting layer surrounding the conductor, a rigid insulating layer surrounding the inner semiconductive layer, and an outer semiconductive layer surrounding the insulating layer. Such cables are flexible, which is an important feature in this context, since the technology for the machines of the present invention is based primarily on winding systems in which the winding is formed from a cable that is bent during assembly. The flexibility of an XPLE cable usually corresponds to a radius of curvature of approximately 20 cm for a cable with a diameter of 30 mm, and with a radius of curvature of approximately 65 cm for a cable with a diameter of 80 mm. In the present application, the term flexible is used to denote that the winding is flexible up to a radius of curvature of the order of four times the cable diameter, preferably eight to twelve times the cable diameter.

Vinutí by mělo být zkonstruováno pro uchování svých vlastností, dokonce i když je ohnuto a když je podrobeno tepelnému napětí v průběhu provozu. V této souvislosti je naprosto nezbytné, aby si vrstvy uchovaly jejich přilnavost 25 vzájemně vůči sobě. Materiálové vlastnosti vrstev jsou zde rozhodující, zejména jejich pružnost a relativní součinitele teplotní roztažností. Například v XPLE kabelu sestává izolační vrstva z polyetylénu s křížovou vazbou a nízkou hustotou a polovodivé vrstvy sestávají z polyetylénu s přimíchanými částicemi sazí a kovu. Změny v objemu v důsledku • >«i ··· kolísání teploty jsou plně absorbovány jako změny v poloměru v kabelu a, díky relativně malému rozdílu mezi součiniteli teplotní roztažnosti ve vrstvách vzhledem k pružnosti těchto materiálů, může roztažení v radiálním směru proběhnout bez toho, aby se ztratila přilnavost mezi vrstvami.The winding should be designed to retain its properties even when bent and subjected to thermal stress during operation. In this context, it is imperative that the layers retain their adhesion to each other. The material properties of the layers are crucial here, in particular their elasticity and the relative coefficients of thermal expansion. For example, in an XPLE cable, the insulating layer consists of low density polyethylene with a low density crosslink and the semiconducting layers consist of polyethylene with admixed carbon black and metal particles. Volume variations due to temperature variations are fully absorbed as changes in cable radius and, due to the relatively small difference between the coefficients of thermal expansion in the layers due to the elasticity of these materials, the expansion in the radial direction can occur without to lose adhesion between layers.

Kombinace materiálů, které byly uvedeny výše, by měly být považovány pouze za příkladné. Jiné kombinace splňují specifikované podmínky, přičemž rovněž podmínka polovodivosti, to znamená, že materiál má měrný odpor v ^±υ rozsahu 10'¹ až 10^b ohm. cm, například 1 až 500 ohm. cm, nebo 10 až 200 ohm.cm, přirozeně rovněž spadá do rozsahu předkládaného vynálezu.The combinations of materials mentioned above should be considered as exemplary only. Other combinations meet the specified conditions, and also the semiconductivity condition, i.e., the material has a resistivity in the ^{± υ} range of 10 ^-1 to 10 ^b ohms. cm, for example 1 to 500 ohm. cm, or 10 to 200 ohm.cm, naturally also falls within the scope of the present invention.

Izolační vrstva může sestávat, například, z tuhého termoplastického materiálu, jako je polyetylén s nízkou 15 hustotou (LDPE), polyetylén s vysokou hustotou (HDPE), polypropylen (PP) , polybutylen (PB) , polymetylpenten (PMP), materiály s křížovou vazbou, jako je polyetylén s křížovou vazbou (XPLE), nebo pryž, jako etylenpropylenová pryž (EPR) nebo silikonová pryž.The insulating layer may consist, for example, of a rigid thermoplastic material such as low density polyethylene (LDPE), high density polyethylene (HDPE), polypropylene (PP), polybutylene (PB), polymethylpentene (PMP), cross-linked materials , such as cross-linked polyethylene (XPLE), or rubber, such as ethylene propylene rubber (EPR) or silicone rubber.

Vnitřní a vnější polovodivé vrstvy mohou být ze stejného základního materiálu, ale s přimíchanými částicemi vodivého materiálu, jako jsou saze nebo kovový prášek.The inner and outer semiconductive layers may be of the same base material but with admixed particles of conductive material such as carbon black or metal powder.

Mechanické vlastnosti těchto materiálů, zejména 25 jejich součinitele teplotní roztažnosti, jsou ovlivněny relativně málo ať již jsou saze nebo kovový prášek přimíchány nebo ne - alespoň v poměrech požadovaných pro dosažení vodivosti potřebné podle předkládaného vynálezu. Izolační vrstva a polovodivé vrstvy tudíž mají v podstatě stejné součinitele teplotní roztažnosti.The mechanical properties of these materials, in particular their thermal expansion coefficient, are affected relatively little, whether the carbon black or the metal powder is admixed or not - at least in the ratios required to achieve the conductivity required by the present invention. Thus, the insulating layer and semiconducting layers have substantially the same coefficients of thermal expansion.

9* • · «9·9 *9 * 9

Kopolymery etylenvinylacetrátu/nitrilová pryž, roubované kopolymery butylu a polyetylénu, kopolymery etylenbutylakrylátu a kopolymery etylenetylakrylátu mohou rovněž tvořit vhodné polymery pro polovodivé vrstvy, cEthylene vinyl acetate / nitrile rubber copolymers, graft copolymers of butyl and polyethylene, copolymers of ethylene butyl acrylate and copolymers of ethylene ethyl acrylate may also form suitable polymers for semiconducting layers;

Dokonce i když jsou různé typy materiálů použity jaké základ v různých vrstvách, je žádoucí, aby jejich součinitele teplotní roztažností byly v podstatě stejné. To je případ kombinací materiálů vyjmenovaných výše.Even when different types of materials are used as a base in different layers, it is desirable that their coefficients of thermal expansion be substantially the same. This is the case with the combinations of materials listed above.

Materiály uvedené výše mají relativně dobrou pružnost s modulem pružnosti E<500 MPa, výhodně E<200MPa.The materials mentioned above have a relatively good elasticity with an elastic modulus of E <500 MPa, preferably E <200 MPa.

Pružnost je dostatečná pro jakékoliv malé rozdíly mezi součiniteli teplotní roztažností pro materiály ve vrstvách, které mají být absorbovány v radiálním směru pružnosti, takže se neobjeví žádné trhlinky nebo jakékoliv jiné poškození, a takže vrstvy se neuvolňují vzájemně od sebe. Materiál ve vrstvách je pružný a přilnavost mezi vrstvami má alespoň stejnou velikost jako nej slabší z materiálů,The elasticity is sufficient for any small differences between the coefficients of thermal expansion for the materials in the layers to be absorbed in the radial direction of elasticity, so that no cracks or any other damage occur, and so that the layers do not release from each other. The material in the layers is resilient and the adhesion between the layers is at least the same size as the weakest of the materials,

Vodivost dvou polovodivých vrstev je dostatečná pro v podstatě vyrovnání potenciálu podél každé vrstvy. Vodivost vnější polovodivé vrstvy je dostatečně velká pro uzavření elektrického pole v kabelu, ale dostatečně malá, aby nevznikaly podstatné ztráty v důsledku proudů indukovaných v podélném směru vrstvy.The conductivity of the two semiconducting layers is sufficient to substantially equalize the potential along each layer. The conductivity of the outer semiconductive layer is large enough to enclose the electric field in the cable, but low enough to avoid substantial losses due to currents induced in the longitudinal direction of the layer.

Výhodně tedy každá ze dvou polovodivých vrstev tak v podstatě tvoří jeden ekvipotenciální povrch a vinutí s těmito vrstvami budou v podstatě uzavírat elektrické pole uvnitř.Thus, preferably each of the two semiconducting layers essentially forms one equipotential surface and the windings with these layers will substantially enclose the electric field inside.

• ... ·· . * · · · · g .... . ··· ···. .· ··• ... ··. * · · · · G ..... ··· ···. . · ··

Neexistuje samozřejmě žádný důvod proti tomu, aby v izolační vrstvě nebyla uspořádána jedna nebo více přídavných polovodivých vrstev.Of course, there is no reason to prevent one or more additional semiconducting layers being arranged in the insulating layer.

Předkládaný vynález se týká zejména takového kabelu, $ který má průměr v intervalu od 20 do 200 mm a vodivou plochu v intervalu od 80 do 3000 mm².In particular, the present invention relates to a cable having a diameter in the range of 20 to 200 mm and a conductive surface in the range of 80 to 3000 mm ² .

Tyto a další výhodná provedení rotačního elektrického stroje podle předkládaného vynálezu jsou definována v závislých patentových nárocích na patentovém nároku 1.These and other preferred embodiments of the rotary electrical machine of the present invention are defined in the dependent claims of claim 1.

Předkládaný vynález bude v následujícím popisu podrobněji popsán na příkladných provedeních ve spojení s odkazy na připojené výkresy.The present invention will now be described in more detail by way of example embodiments with reference to the accompanying drawings.

Přehled obrázků na výkresech 15BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS 15

Obr.l znázorňuje schematický čelní pohled na úsek statoru ve stroji typu, kterého se týká předkládaný vynález;Fig. 1 shows a schematic front view of a stator section in a machine of the type to which the present invention relates;

Obr.2 znázorňuje průřez kabelem použitým ve strojí 20 podle vynálezu;Fig. 2 shows a cross-section of the cable used in the machine 20 according to the invention;

Obr. 3 znázorňuje část radiálního řezu skrz drážku, ilustrující první provedení předkládaného vynálezu;Giant. 3 illustrates a portion of a radial section through a groove illustrating a first embodiment of the present invention;

Obr.4 znázorňuje zvětšený detail radiálního řezu 25 drážkou, ilustrující druhé provedení předkládaného vynálezu;Fig. 4 is an enlarged detail of a groove radial section 25 illustrating a second embodiment of the present invention;

Obr. 5 znázorňuje část radiálního řezu skrz drážku, ilustrující třetí provedení předkládaného vynálezu;Giant. 5 illustrates a portion of a radial section through a groove illustrating a third embodiment of the present invention;

*·· * · ♦ · • · · tt tt tttttt ···» »· ·· tt tt tttt· ttttttTt tt tttttt tt tt tttt tttttt

Obr.6 znázorňuje část radiálního řezu skrz drážku, ilustrující čtvrté provedení předkládaného vynálezu.Fig. 6 shows a portion of a radial section through a groove illustrating a fourth embodiment of the present invention.

Příklady provedení vynálezu 55

Na schematickém axiálním pohledu podle obr. 1 je znázorněn úsek stroje se statorem 1, a rotorem 2. Stator 1. je běžným způsobem sestaven z vrstveného jádra z magnetoplechů. Obrázek znázorňuje úsek stroje, který odpovídá jednomu ]_0 pólovému dělení. Z části 3. jha jádra, situované radiálně nejvíce vně, vystupuje radiálně dovnitř směrem k rotoru 2. určitý počet zubů 4., přičemž tyto zuby 4. jsou odděleny drážkami 5, ve kterých je uspořádáno statorové vinutí. Kabely 6 ve vinutích jsou vysokonapěťové kabely a mohou být v podstatě stejného typu vysokonapěťových kabelů, jako jsou kabely používané pro distribuci elektrické energie, například XLPE kabely. Jedním rozdílem je to, že jsou vynechány vnější, mechanicky chránící plášť a kovové stínění, které obvykle takovýto kabel obklopují. Kabel tudíž sestává pouze z vodiče, vnitřní polovodivé vrstvy, izolační vrstvy a vnější polovodivé vrstvy. Na vnějšku tohoto kabelu je tudíž vystavena polovodivé vrstva, která je citlivá na mechanické poškození.The schematic axial view according to FIG. 1 shows a machine section with a stator 1 and a rotor 2. The stator 1 is conventionally composed of a laminated core of magneto-plates. The figure shows a section of the machine that corresponds to one pole division. A plurality of teeth 4 extend radially inwardly from the core yoke portion radially outwardly toward the rotor 2. The teeth 4 are separated by grooves 5 in which the stator winding is arranged. The cables 6 in the windings are high voltage cables and may be of substantially the same type of high voltage cables as the cables used for power distribution, for example XLPE cables. One difference is that the outer, mechanically protecting sheath and metal shielding that usually surround such a cable are omitted. The cable therefore consists only of a conductor, an inner semiconductive layer, an insulating layer and an outer semiconductive layer. A semiconductive layer, which is susceptible to mechanical damage, is exposed to the outside of the cable.

Na obrázku jsou kabely 6, naznačeny schematicky, je znázorněna pouze centrální, vodivá část části kabelu nebo strany cívky. Jak může být patrné, má každá drážka 5. měnící se průřez se střídajícími se úzkými částmi 8. a širokými částmi 2· Široké části 2 jsou v podstatě kruhové a obklopují kabel vedený skrz, zbývající části mezi těmito širokými částmi 2 tudíž tvoří úzké části 2- Tyto zbývající části »♦· ··· • « ·♦ ·· · · » • · ··· ··*· ·«·· · slouží pro radiální umístění každého kabelu vedeného skrz. Průřez drážky jako celek se rovněž zužuje ve směru radiálně dovnitř. To je proto, že pnutí v kabelech vedených skrz je tím menší, čím blíže jsou situovány k radiálně nejvnitřnější části statoru. Zde tudíž může být použit tenký kabel vedený skrz, zatímco silnější kabely jsou potřebné blíže k vnějšku statoru. V ilustrovaném příkladu jsou použity kabely tří různých rozměrů, které jsou uspořádané ve třech úsecích 9,In the figure, the cables 6, shown schematically, show only the central, conductive portion of the cable portion or the coil side. As can be seen, each groove 5 has a varying cross-section with alternating narrow portions 8 and wide portions 2. The broad portions 2 are substantially circular and surround the cable routed through, the remaining portions between these broad portions 2 thus forming narrow portions 2 - These remaining parts serve for radial placement of each cable routed through. The cross-section of the groove as a whole also tapers radially inwards. This is because the tension in the cables routed through it is less the closer they are to the radially innermost part of the stator. Here, therefore, a thin cable can be used through it, while thicker cables are needed closer to the exterior of the stator. In the illustrated example, cables of three different dimensions are used, which are arranged in three sections 9,

10, 11 drážky 5. s rozměry odpovídajícími těmto kabelům.10, 11 of the groove 5 with dimensions corresponding to these cables.

θ Obr. 2 znázorňuje průřez vysokonapěťovým kabelem 6, který je použit ve spojení s předkládaným vynálezem. Tento vysokonapěťový kabel 6 sestává z množství pramenových částí 31 vyrobených, například, z mědi a majících kruhový průřez. Tyto pramenové části 31 jsou uspořádánu uprostřed kabelu 6. Kolem pramenových částí 31 je první polovodivá vrstva 32. Kolem této první polovodivé vrstvy 32 je izolační vrstva 33, například XLPE izolace, a kolem této izolační vrstvy 33 je druhá polovodivá vrstva 34. Tento koncept vysokonapěťového kabelu v předkládaném vynálezu tudíž nemusí obsahovat kovové θ stínění a vnější ochranný plášť, které obvykle obklopují takový kabel pro distribuci elektrické energie.θ Fig. 2 shows a cross section of a high voltage cable 6 which is used in connection with the present invention. This high voltage cable 6 consists of a plurality of strand portions 31 made, for example, of copper and having a circular cross section. These strand portions 31 are arranged in the middle of the cable 6. Around the strand portions 31 is a first semiconductor layer 32. Around this first semiconductor layer 32 is an insulating layer 33, for example XLPE insulation, and around this insulating layer 33 is a second semiconducting layer 34. This high voltage concept Accordingly, the cable in the present invention need not include a metal shield and an outer protective sheath, which usually surround such a cable for distribution of electric power.

Každá drážka 5 na obr. 1 může být v principu popsána jako vytvořená z drážky s plochými radiálními stěnami opatřenými kruhovými rozšířeními pro průchod kabelu. S tímto základním tvarem tak přechod mezi každou ze širokých částí 2 a mezilehlých úzkých částí £ vytváří ostrou hranu.Each groove 5 in Fig. 1 can in principle be described as being formed from a groove with flat radial walls provided with circular extensions for the passage of the cable. With this basic shape, the transition between each of the broad portions 2 and the intermediate narrow portions 6 thus forms a sharp edge.

To je ilustrováno na obr. 3, který je zvětšeným radiálním řezem drážkou 2 podobného typu, jako je znázorněno q na obr. 1, ale poněkud modifikované za účelem vysvětlení konceptu předkládaného vynálezu.This is illustrated in Figure 3, which is an enlarged radial section of a groove 2 of a similar type to that shown in Figure 1 but somewhat modified to explain the concept of the present invention.

··· «·· • 9 • 99* · * · ♦ 9 »99 ·««···· «·· • 9 • 99

Ve spodní částí tohoto obrázku, kde je znázorněn kabel 6 vedený skrz, je roh tvořený profilem stěny, kde se kruhový úsek obklopující kabel střetává s přímým úsekem 13 úzké části 8b drážky, označen vztahovou značkou jako roh 14.In the lower part of this figure, where the cable 6 is routed through, the corner formed by the profile of the wall where the annular section surrounding the cable interferes with the straight section 13 of the narrow groove portion 8b is indicated by a corner 14.

Takový roh může vážně poškozovat vnější polovodivou vrstvu 34, když je kabel vystaven vibracím během provozu a když je kabel držen přitlačený proti stěně drážky prostřednictvím radiálních a/nebo tečných sil způsobených upínacími zařízeními (neznázorněná) pro držení kabelu na místě.Such a corner can seriously damage the outer semiconductive layer 34 when the cable is exposed to vibrations during operation and when the cable is held pressed against the groove wall by radial and / or tangential forces caused by clamping devices (not shown) to hold the cable in place.

Horní část obrázku, mezi širokými částmi ]_a a 2b/ ilustruje, jak je úzká část 2b zkonstruována podle výhodného provedení předkládaného vynálezu. Profilů stěny drážky je zde ve formě oblouku 17 v úzké části 2a mezi sousedními obloukovými částmi 15 a 19. Oblouk 17 svírá tečnu s 15 obloukovými částmi 15 a 19 vně bodů 16 a 18. Přechod mezi úzkou částí 2a a přiléhajícími širokými částmi 2^a/ 2b je tudíž jemný a nemá žádný roh, který, jako roh 14, by mohl poškodit vnější polovodivou vrstvu kabelu vedeného skrz v částech 2^a a 2b.The upper part of the figure, between the broad portions 1a and 2b) illustrates how the narrow portion 2b is constructed according to a preferred embodiment of the present invention. The groove wall profiles here are in the form of an arc 17 in a narrow portion 2a between adjacent arch portions 15 and 19. The arc 17 forms a tangent with 15 arch portions 15 and 19 outside points 16 and 18. The transition between the narrow portion 2a and the adjacent wide portions 2 ^and / 2b is thus gentle and has no corner which, like the corner 14, can damage the outer semiconducting layer of the cable guided through the parts 2 ^a and 2b.

Jak je již zmiňováno, obr. 3 si klade za cíl pouze vysvětlit předkládaný vynález a mělo by být zcela zřejmé, že drážka podle předkládaného vynálezu postrádá jakékoliv rohy ekvivalentní rohu 14, protože všechny úzké části jsou tvarovány podobně jako úzká část 2a na tomto obrázku.As already mentioned, Fig. 3 is intended only to explain the present invention and it should be understood that the groove of the present invention lacks any corners equivalent to the corner 14, since all the narrow portions are shaped similarly to the narrow portion 2a in this figure.

Přestože celý úsek 17 úzké části stěny drážky je zde ve formě oblouku, mělo by být zcela zřejmé, že takovéto uspořádání není nezbytné. Důležité je to, že přechod mezi částmi 15 a 19 a mezilehlým úsekem postrádá rohy, což můžeAlthough the entire groove wall narrow section 17 is in the form of an arc here, it should be understood that such an arrangement is not necessary. Importantly, the transition between the portions 15 and 19 and the intermediate section lacks corners, which may

3q být dosaženo zakulacením profilu pouze v oblasti tohoto přechodu. Takové provedení je ilustrováno na obr. 4.3q can be achieved by rounding the profile only in the region of this transition. Such an embodiment is illustrated in Fig. 4.

4 4 4 4 4 4444 4 4 4 4 445

4 «4 44 «4 4

4444 4 444 t«lt 444444 4,444 t «lt 44

Tento obrázek ilustruje tři různé profily stěny v úzké části 8.. Je zde naznačen profil 13 podle obr. 3, to jest takový, u kterého je riziko poškození kabelu £ rohem 14. Je zde rovněž znázorněn profil, ve kterém celá úzká část má formu oblouku 17, jak je znázorněno jako úzká část 8a na obr.This figure illustrates three different wall profiles in the narrow portion 8. Here, the profile 13 of FIG. 3 is indicated, i.e. one in which there is a risk of the cable being damaged by the corner 14. Also shown is a profile in which the entire narrow portion has the form of the arc 17, as shown as the narrow portion 8a in FIG.

3. Nakonec vztahovými značkami 20, 21, 22 je označen profil podle dalšího provedení předkládaného vynálezu. Zde spojují krátké obloukové úseky 20, 22 obloukové části 15 a 19 širokých částí, přičemž tyto dva obloukové úseky jsou spojeny přímým úsekem 21. Jsou zde rovněž vytvořeny rohy 23, 24, ale obloukové úseky 20, 22 jsou dostatečně dlouhé pro zajištění toho, že oba tyto rohy jsou tak daleko od kabelu 6, že zde neexistuje riziko vstupu kabelu do kontaktu s kterýmkoliv z těchto rohů. Důležité tudíž je vyhnout se rohům v bezprostřední blízkosti kabelu. Obloukové úseky 20., 22 mohou rovněž být nahrazeny jinými zakřivenými tvary, včetně přímých čar, při zajištění, že tyto tvary spojují obloukové části 15 a 19 v tečně. Úsek 21 mezi nimi může samozřejmě mít rovněž různý tvar.Finally, reference numerals 20, 21, 22 denote a profile according to another embodiment of the present invention. Here, the short arch sections 20, 22 connect the arch sections 15 and 19 to the broad sections, the two arch sections being connected by a straight section 21. The corners 23, 24 are also formed, but the arch sections 20, 22 are long enough to ensure that both corners are so far from the cable 6 that there is no risk of the cable coming into contact with any of these corners. It is therefore important to avoid corners in the immediate vicinity of the cable. The arcuate sections 20, 22 may also be replaced by other curved shapes, including straight lines, ensuring that these shapes connect the arcuate portions 15 and 19 tangentially. The section 21 between them may of course also have a different shape.

Předkládaný vynález je použitelný, dokonce i když široké části 1 a úzké části 8. drážky 5 jsou asymetrické. Obr.The present invention is applicable even if the wide portions 1 and the narrow portions 8 of the groove 5 are asymmetric. Giant.

a obr. 6 znázorňují dva příklady takových asymetrických drážek. Obr. 5 znázorňuje jednu plochou stěnu 25 drážky a jednu stěnu opatřenou zoubkováním vytvořeným úzkými částmi,and Fig. 6 show two examples of such asymmetric grooves. Giant. 5 shows one flat groove wall 25 and one wall provided with serrations formed by narrow portions,

55

Na obr, 6 je každá úzká část tvořena plochým úsekem 26 stěny na jedné straně a zoubkováním na straně druhé, ploché a zoubkované strany jsou uloženy střídavě na stěnách drážky.In FIG. 6, each narrow portion is formed by a flat wall section 26 on one side and serrations on the other, the flat and serrated sides being alternately mounted on the groove walls.

Claims

PATENT CLAIMS

1, characterized in that said profile lacks corners.

CLAIMS 1. A rotary electric machine comprising a stator with a winding guided through grooves (5) in a stator, characterized in that the winding consists of a high voltage cable (6) which is resilient and which consists of an electrically conductive core surrounded by an inner semiconductive layer. , an insulating layer of rigid material surrounding the inner semiconducting layer, and an outer semiconducting layer surrounding the insulating layer (8), said layers adhering to each other, said layers consisting of materials with such elasticity and such relationship between the coefficients of thermal expansion that The volume in the layers caused by temperature fluctuations during operation are absorbed by the elasticity of the materials so that the layers retain adhesion to each other during temperature fluctuations occurring during operation, and that the grooves (5) have alternating narrow portions (8) and wide portions (7). in the radial direction that is In the case of radial cross-section, these walls have a profile which, at least in the region in which these walls contact the cable (6), lacks protruding corners.

2, characterized in that said profile along at least one wall is provided with concave arcuate portions (15, 19) in wide portions (7) and convexly curved portions (17; 20, 22) connecting the arcuate portions (15, 19) with sections forming narrow portions (8).

• · · t · MM ··· MM

Rotary electric machine according to claim

3, characterized in that the convexly curved sections (17; 20, 22) have an arc shape.

The rotary electrical machine of claim 1 or

4, characterized in that the narrow portions (8) forming the sections (17; 20, 22) are convexly curved.

Rotary electric machine according to claim

5, characterized in that the narrow portions (8, 10) forming the sections (17; 20, 22) have an arc shape.

Rotary electric machine according to claim 3 or 5

A rotary electrical machine according to claim

A rotary electrical machine according to any one of claims 1.

to 6, characterized in that the groove (5) is symmetrical with respect to a radial plane through the center of the groove.

A rotary electric machine according to any one of claims 1 to 6, characterized in that one groove wall (25) is substantially flat.

A rotary electric machine according to any one of claims 2 to 20, characterized in that the profile of each wall has flat sections (26) which alternately connect two parts (7) to each other and which form a tangent to the arcuate sections (15) of both said broad parts (7).

A rotary electrical machine according to any one of claims 1 to 25, characterized in that the cable (6) is of the type comprising a core with a plurality of strand portions (31).

· · · • • • • • • • • • • • · · · · ·

11, characterized in that the materials in said layers have a high elasticity, preferably with a modulus of elasticity E of less than 500 MPa, particularly preferably less than 200 MPa.

Rotary electric machine according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the high voltage cable (4) has a diameter in the range of 20 to 200 mm and a conductive surface in the range of 80 to 3000 mm ² .

The rotary electrical machine of claim 10 or

A rotary electrical machine according to any one of claims 10 to 12, characterized in that the coefficients of thermal expansion for the materials in said layers are preferably of the same size.

A rotary electrical machine according to any one of claims 10 to 13, characterized in that the adhesion between the layers is at least the same size as in the weakest of the materials.

2Q

The rotary electrical machine of any one of claims 10 to 14, wherein each of the semiconducting layers substantially forms one equipotential surface.