【発明の詳細な説明】
軸方向に冷却を行う回転電気機械
技術分野
本発明は、同期機械のような回転電気機械のような高圧回転電気機械、また二
重供給機械、非同期静電流コンバータ・カスケードの諸用途、外側回転機械およ
び同期磁束機械、並びに電力発生用の発電所で主として発電機として使用される
交流機械に関し、特に前記機械の冷却に関する。
背景技術
高圧、すなわち、１０キロボルトを超える、最大電圧が３０〜３５キロボルト
の高圧用の回転電気機械は、通常、前記機械を強制冷却するための冷却システム
と一緒に配置される。
高圧回転電気機械は、普通、溶接構造を持つ、薄鋼板の固定子本体と一緒に組
立てられる。積層コアは、通常、ニスを塗った０．３５〜０．５ミリの電気鋼鉄
から作られる。固定子巻線は、薄鋼板のコアのスロット内に位置し、前記スロッ
トは、通常、長方形または菱形の横断面を持つ。各巻線の相は、直列に接続して
いる多数のコイル・グループを備え、前記各コイル・グループは、直列に接続し
ている多数のコイルを備える。前記コイルは、固定子に設置されるコイル側面、
固定子の外側に位置する端部巻線等を含む。コイルは、高さおよび幅の揃った一
つまたはそれ以上の導体を備える。
各導体間には、例えば、エポキシ／ガラス繊維のような薄い絶縁材が存在する
。
コイルはコイル絶縁材、すなわち、機械／アース間の定格電圧に耐えるための
絶縁材により、スロットから絶縁されている。絶縁材としては、種々のプラスチ
ック、ニスおよびガラス繊維を使用することができる。通常、絶縁を急速に破壊
する恐れのある部分放電に耐えるために特に製造する、マイカと硬質のプラスチ
ックとの混合物である、いわゆるマイカ・テープが使用される。コイルの絶縁は
、コイルの周囲にマイカ・テープを数層巻き付けることにより行われる。絶縁材
は
浸透処理され、アース電位に接続している周囲の固定子との接触を改善するため
に、コイル側面には黒鉛をベースとするペンキが塗布される。
発電機の場合には、通常、電圧を約１３０〜４００キロボルトの範囲内の電力
ネットワークのレベルにまで昇圧するトランスを通して、電力ネットワークに接
続しなければならない。本発明は、３６〜８００キロボルトの動作範囲内の高圧
で使用するためのものである。
高圧絶縁電気導体を使用することにより、例えば、架橋ポリエチレン（ＸＬＰ
Ｅ）ケーブルのような送電用のケーブルで使用される固体絶縁材に類似の固体絶
縁材を持つ、下記のケーブル、固定子巻線においては、前記機械の電圧を、中間
トランスを使用しないで、電力ネットワークに直接接続することができるレベル
にまで昇圧することができる。それ故、従来のトランスを使用しないですむ。こ
の方法は、一般的に、従来技術（電圧がもっと高く、巻線の数も多く、そのため
もっと厚い絶縁材を必要とする）より、固定子のもっと深いところにケーブルを
設置するためのスロットを必要とする。このことは、損失分布が、従来の機械と
は異なり、そのため、例えば、固定子の歯の冷却に関連して新しい問題が必然的
に起こってくる。
例えば、同期機械の巻線を冷却するために、使用できるシステムが三つある。
一つは空冷で、固定子の巻線およびロータの巻線は巻線を通過する空気により冷
却される。空冷ダクトは、固定子およびロータの積層シートに配置される。空気
による半径方向の通風および冷却により、少なくとも、中型および大型の機械の
場合には、積層コアは、自分自身の内部に配置された半径方向および軸方向に延
びる通風ダクトを備える複数のダクトに分割される。冷却空気としては、周囲の
空気を使用することができるが、約１ＭＷ以上の電力の熱交換器を含む閉冷却シ
ステムが主として使用される。大型のターボ発電機および大型の同期コンペンセ
ータでは、水素冷却が使用される。この冷却方法は、熱交換器を含む空冷と同じ
方法で動作するが、冷却媒体として空気の代わりに水素が使用される。水素は空
気より優れた冷却能力を持っているが、密封および漏洩の検出にいろいろな問題
がある。冷却ダクトは、セグメントを形成する際に積層固定子シートを設置した
とき、ダクトを形成する前記積層固定子シートを打ち抜くことにより製造される
。
その結果、ガス冷却ダクトの小さな凹凸により、機械全体にわったて圧力降下が
大きくなる。
５００〜１０００ＭＷの電力範囲のターボ発電機の場合には、固定子の巻線お
よびロータの巻線を冷却するのに水を使用することは周知である。冷却ダクトは
、チューブの形に形成され、固定子の巻線の導体の内側に設置される。大型機械
の場合問題になるのは、冷却が不均一になり、そのため、機械に温度の変動が起
こることである。
回転する発電機用のコイルは、３〜２５キロボルトの電圧範囲内であれば、製
造することができ、好結果を得ることができると考えられている。
しかし、より高い電圧用の発電機を開発する努力が長い間試みられてきた。こ
のことは、例えば、１９３２年１０月１５日の「電気世界」の５２４〜５２５ペ
ージ（“Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｗｏｒｌｄ，Ｏｃｔｏｂｅｒ １５，１９３２，ｐ
ａｇｅｓ ５２４−５２５）を読めばはっきり分かる。前記文献は、パーソン１
９２９が設計した３３キロボルト用の発電機の組立方法を記載している。前記文
献は、また３６キロボルトの電圧を発生する、ベルギーのランゲルブルッゲの発
電機について記載している。前記文献は、前記電圧をさらに高いレベルにする可
能性について述べているが、その開発は、前記発電機の基礎となっているコンセ
プトにより挫折した。それは、主として、ニスを含んだマイカ、オイルおよび紙
の複数の層が、いくつかの独立した層で使用されている、絶縁システムの欠点に
よるものである。
１９８４年４月付の電力研究所（ＥＰＲＩ）、ＥＬ−３３９１（Ｅｌｅｃｔｒ
ｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＥＰＲＩ，ＥＬ−
３３９１，ｆｒｏｍ Ａｐｒｉｌ １９８４）の報告には、、中間トランスを使
用しないで、発電機を電力ネットワークに接続する目的で、前記発電機で高圧を
達成するための発電機コンセプトが記載されている。前記報告によると、前記解
決方法は、効率が高く、かなり経済的であると評価されている。１９８４年の時
点において、前記コンセプトが、電力ネットワークに直接接続するための、発電
機の開発のきっかけになりうると考えられた主な理由は、超伝導ロータがその時
点で開発されたからである。超伝導の磁界巻線はかなりの励起容量を持っている
ので、電気ストレスに耐えることができる十分の厚さを持つエアギャップ巻線を
使用することができる。
「モノリス・シリンダ・アーマチャ」と呼ばれる、巻線を持つ磁気回路を設計
するための、本プロジェクトにより最も有望と思われるコンセプトと、導体の二
つの円筒形が、絶縁材の三つの円筒形に囲まれ、全構造体が歯を持たない鉄のコ
アに取り付けられている、コンセプトとを組合せることにより、高電圧用の回転
電気機械を電力ネットワークに直接接続することができると評価された。前記解
決法は、必然的に、ネットワークとネットワークとの間、およびネットワークと
アースとの間の電位に耐えるだけの十分な厚さを持つ主絶縁材を必要とする。前
記解決法の明かな欠点は、この方法が超伝導ロータを必要とする他に、極度に厚
い絶縁材を必要とすることであり、そのため機械が大きくなる。端部の大きな電
界を制御するために、端部巻線を絶縁し、オイルまたはフレオンで冷却しなけれ
ばならない。液体誘電媒体が大気中から湿気を吸収しないようにするために、機
械全体を密閉する必要がある。
とりわけ、１９７０年のジャーナル・エレクトロテクニカ１号、６〜８ページ
の「水冷および油冷ターボ発電機、ＴＶＭ−３００」（“Ｗａｔｅｒ−ａｎｄ−
ｏｉｌ−ｃｏｏｌｅｄ Ｔｕｒｂｏｇｅｎｅｒａｔｏｒ ＴＶＭ−３００”ｉｎ
Ｊ．Ｅｌｅｋｔｒｏｔｅｃｈｎｉｋａ，Ｎｏ．１ １９７０，ｐａｇｅ ６−
８）という名称の論文、米国特許第４，４２９，２４４号「発電機の固定子（Ｓ
ｔａｔｏｒ ｏｆ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）」およびロシアの文献ＣＣＣＰ特許９
５５３６９に、同期機械の設計に関する新しい方法によるいくつかの試みが記載
されている。
ジャーナル・エレクトロテクニカに記載されている水冷および油冷同期機械は
、２０キロボルトまでの電圧に対するものである。前記論文は、固定子をオイル
の中に完全に埋没させることができる、オイル／紙絶縁材からなる、新しい絶縁
システムを記載している。その後、前記オイルは、冷却剤として使用することが
でき、同時に絶縁材としても使用することができる。固定子のオイルがロータの
方に漏れ出すのを防止するために、前記コアの内面に誘電オイル分離リングが設
けられている。固定子巻線は、オイルおよび紙絶縁材を含む中空の楕円形の導体
か
ら作られる。その絶縁材を持つコイル側面は、クサビより長方形の断面を持つス
ロットに固定される。冷却剤としては、中空の導体および固定子壁部の孔部の両
方にオイルが使用される。しかし、前記冷却システムは、必然的に、端部巻線の
ところに、オイルおよび電気の両方の多数の接続を必要とする。前記厚い絶縁材
は、また必然的に導体のより大きな曲率半径を必要とし、その結果、巻線の出っ
張りが大きくなる。
上記米国特許は、固定子巻線用の菱形のスロットを持つ、積層シートの磁気コ
アを備える同期機械の固定子部分に関する。前記スロットは先細になっている。
何故なら、中点に最も近いところに位置する巻線の一部が配置される、ロータ内
部に近づくにつれて、必要な固定子の絶縁材の量が少なくなるからである。さら
に、前記固定子部分は、このリングがないと、機械の磁化要件が増大する恐れが
ある、コアの内面に最も近い誘電オイル分離円筒形を備える。固定子巻線は、各
コイル層と同じ直径を持つ、オイルを浸み込ませたケーブルから作られる。複数
の層は、スロットのスペーサにより、相互に分離されていて、クサビにより固定
されている。前記巻線の特殊な点は、この巻線が直列に接続している二本のいわ
ゆる半巻線であることである。二本の半巻線の中の一方は、絶縁スリーブ内に位
置し、そこに中心を持つ。固定子巻線の導体は、周囲のオイルにより冷却される
。システムでこのような大量のオイルを使用する場合の欠点は、漏洩の危険があ
ることであり、故障した場合、オイルを除去するのにかなりの大規模な清掃を必
要とすることである。スロットの外側に位置する絶縁スリーブの前記部分は、電
流を流すための層で補強された円筒形の部分と円錐形の部分とを持つ。これら部
分の目的は、ケーブルが端部巻線に入る部分の電界強度を制御することである。
ＣＣＣＰ９５５３６９を読めば、同期機械の定格電圧の数値を上げるための他
の試みの場合、油冷固定子巻線は、すべての層において同じ太さを持つ従来の中
位の電圧用の絶縁導体からなることは明らかである。前記導体は、その断面積に
対応する円形で半径方向の開口部の形をした固定子スロット、および固定作業お
よび冷却剤のために必要な空間に設置される。前記巻線のいくつかの半径方向に
位置する複数の層は、絶縁チューブにより取り囲まれ、前記チューブにより固定
される。絶縁スペーサが、前記チューブを固定子のスロットに固定する。オイル
で冷却するため、内部エアギャップに対して冷却剤を密封するために、内部誘電
リングが必要になる。図示の設計の場合、絶縁材または固定子スロットはテーパ
状になっていない。前記設計の場合には、いくつかの固定子スロットの間は、非
常に細い半径方向に延びるくびれた部分になっている。このことは、機械の磁化
要件に有意な影響を与える、大量のスロット漏洩磁束が生じることを意味する。
ＥＰ０３４２５５４は、液体冷却媒体により冷却される固定子を備える回転電
気機械を開示している。前記機械の固定子は、その内部に装着された巻線の横断
面に対応する菱形の固定子のスロットと一緒に配置される。
ＥＰ０４９３７０４は、固定子の歯の間に冷却チャネルを備える電気モータを
開示している。前記モータの場合、巻線は、前記歯の間に形成されたスロットの
固定子に不規則に配置されている。
ＥＰ０６８４６８２は、回転電気機械を開示している。前記機械の固定子は、
長方形の固定子スロットおよび長方形断面を持つ導体と一緒にパックされた巻線
と一緒に配置されている。軸方向のガス冷却ダクトは、導体から熱を伝達するた
めに、固定子の歯を通して延びる。固定子の歯の半径方向の大部分を冷却するた
めに、冷却ダクトが挿入される。このことは、もっと多くの巻線の巻数を含み、
そのため固定子スロットの深さがさらに深くなり、その結果機械的安定性が低下
するより高い電力機械の設計の際に、いくつかの問題が生じることを意味する。
ＥＰ０１５５４０５は、水冷の機械しか持っていない容量を得るために、以前
は空冷であった機械の容量を改善するために、回転ダイナモ電気機械用のガス冷
却装置を開示している。
米国特許第２，９７５，３０９号は、回転機械、特にターボ発電機用の油冷固
定子を開示している。前記機械の固定子は、長方形固定子スロットと対応する断
面を持つ巻線を含む。
米国特許第３，６７５，０５６号は、流体冷却剤回路に接続している密閉ダイ
ナモ電気機械を開示している。前記機械の内部は、長方形の断面を持つ巻線を冷
却するために、固定子の三角形の断面を持つダクトを通って流れる冷却剤で満た
されている。
米国特許第３，８０１，８４３号は、二相流体冷却剤の助けを借りて、ヒート
・パイプにより冷却されるロータおよび固定子を持つ回転電気機械を開示してい
る。前記固定子ヒート・ポンプは、固定子スロット内に位置していて、固定子お
よびロータを越えて遠いところまで軸方向に延びる。ロータ・ヒート・パイプは
、また電気導体およびロータを冷却するための熱交換器の働きをする。
発明の目的
本発明の目的は、１０キロボルトから電力ネットワークの電圧レベルまでの範
囲内の高圧回転電気機械用の冷却システムを提供することである。前記回転電気
機械は、トランスを使用しないで、電力ネットワークに直接接続することができ
る。
発明の概要
本発明は、高圧交流発電機のような高圧電気機械で、固定子の歯を冷却し、固
定子巻線を間接的に冷却するための手段に関する。
前記装置は、電気的に絶縁され、固定子の歯を通る軸方向の開口部を通る軸方
向に延びるチューブを備える。前記チューブは、冷却剤が前記チューブ内を循環
しているときに、必要な冷却容量を確実に持つことができるように、前記開口部
中に接着されている。前記チューブは、固定子の歯の軸方向全体に沿って延び、
固定子の両端部で接続している。
本発明の特定の好適な実施形態の場合には、複数の半導体層の中の少なくとも
一つ、好適には、両方が、固体絶縁材と同じ熱膨張係数を持つことが好ましい。
それ故、巻線の熱による膨張等による欠陥、ひび割れ等を防止するという非常に
優れた利点を持つことができる。
前記手段は、ポリマのような誘電材で作られていて、固定子ヨークおよび固定
子の歯の軸方向に延びる開口部を通る軸方向に延びる冷却チューブを備える。前
記チューブは、冷却剤が前記チューブ内を循環するときに、確実に優れた熱の移
動を行うことができるように、前記開口部に埋設されている。前記チューブは、
固定子の全長に沿って、固定子ヨークおよび固定子の歯内を延び、必要な場合に
は、固定子端部で接続することができる。
ポリマの冷却チューブは、電気を伝えないので、ショートを起こす恐れがない
。その内部で渦電流も発生しない。ポリマ冷却チューブは、常温で曲げて、つな
げないで、いくつかの開口部を通すことができる。これは大きな利点である。
ポリマ冷却チューブは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、フツ化
ポリビニリデン、ポリテトラフルオロエチレンのような多くの材料から作ること
ができ、エラストマで充填および補強することができる。高い密度を持つこれら
ポリエチレンの中では、ＨＤＰＥが好適である。何故なら、熱伝導率は密度が大
きくなるにつれて増大するからである。ポリエチレンが過酸化物分割、シラン架
橋または放射架橋により行うことができる架橋処理を受けている場合には、その
高い温度での圧力に耐える能力が増大し、同時に応力腐食の危険がなくなる。架
橋ポリエチレンは、例えば、スウェーデン、ワースボ・ブルクス（Ｗｉｒｓｂｏ
Ｂｒｕｋｓ）、ＡＢ社製のＸＬＰＥパイプのような廃物用パイプ用に使用され
る。
ある実施形態の場合には、一本のチューブが、他のチューブとの接続を行わず
に、一つ以上の開口部を貫通している。
図面の簡単な説明
添付の図面を参照しながら、本発明をより詳細に説明する。
図１は、回転電気機械の固定子を直径方向に切断した断面図の簡単な斜視図で
ある。
図２は、本発明の高圧ケーブルの断面図である。
図３は、回転電気機械のセクターの略図である。
図４は、図３に破線で示す、ヨークを持つ固定子の歯のスロット部分に対応す
るセクターを示す図である。
図５は、本発明の軸方向の冷却チューブを持つ、ヨーク付きの固定子の歯のス
ロット部分に対応する他のセクターを示す図である。
図６は、本発明の冷却回路を示す図である。
図７は、本発明の装置用の一組の孔部を示す図である。
図８は、本発明の前記孔部の他の配置を示す図である。
発明の説明
図１は、固定子１の配置をもっとはっきり示すために、ロータを取り外した電
気機械の一部である。固定子１の主な部分は、固定子フレーム２、固定子の歯４
および固定子ヨーク５を備える固定子コア３からなる。固定子は、また図３に示
すように、個々の各固定子の歯４の間に形成された自転車のチェーンのような形
をしている空間７に位置する高圧ケーブルからなる固定子巻線６を備える。図３
は、固定子巻線６の電気導体だけを示す。図１を見れば分かるように、固定子巻
線６は、固定子１の両側に端部巻線パッケージ８を形成する。同様に図３を見れ
ば、高圧ケーブルの絶縁材がいくつかの大きさを持ち、固定子１のケーブルの半
径方向の位置により、いくつかのグループの形で配置されていることがはっきり
分かる。図面を簡単にするために、図１の固定子の各端部には、端部巻線パッケ
ージは一つしか図示していない。
より大型の従来の機械の場合には、固定子フレーム２は、多くの場合、溶接薄
鋼板構造からなる。大型の機械の場合には、積層コアとも呼ばれる固定子コア３
は、一般に、隔壁を形成する５ミリの通風ダクトにより、相互に分離している軸
方向の長さが約５０ミリの、複数のスタックに分割された０．３５ミリのコア・
シートから形成される。しかし、本発明の機械は、通風ダクトを使用していない
。大型の機械の場合には、積層材の各スタックは、第一の層を形成するために、
適当な大きさの打ち抜いたセグメント９を一体にすることにより形成される。そ
の後、固定子コア３の完全なプレート状の部分を形成するために、後続の各層が
直角に配置される。前記部品および隔壁は、図示していない圧力リング、フィン
ガまたはセグメントに対して圧着されている圧力脚部１０により一体に保持され
る。図１には、圧力脚部は二つしか示していない。
図２は、本発明の高圧ケーブル１１の断面図である。前記高圧ケーブル１１は
、例えば、円形の横断面を持つ、多数の銅（Ｃｕ）のストランド12を備える。前
記ストランド１２は、高圧ケーブル１１の中央部に配置されている。ストランド
１２の周囲には、第一の半導体層１３が配置されていて、第一の半導体層１３の
周囲には、例えば、ＸＬＰＥ絶縁材のような絶縁層１４が配置されている。絶縁
層１４の周囲には、第二の半導体層１５が配置されている。それ故、本特許明細
書のコンセプト「高圧ケーブル」は、電力分配用の前記ケーブルを通常取り巻い
ている外側の保護被覆を含まない。前記高圧ケーブルは、２０〜２００ミリの直
径と、８０〜３０００平方ミリの導電面積を持つ。
図３は、前記機械の固定子１のセグメント９を持ち、ロータ１７上にロータ電
極１６を持つ機械の半径方向のセクターの略図である。図を見れば分かるように
、高圧ケーブル１１は、各固定子の歯４の間に形成されている自転車のチェーン
の形をした空間７に配置されている。
図４は、歯の先端部１９から自転車のチェーンに似た空間７の外側の端部２０
へ向かって、半径方向にある距離だけ離れている、歯の高さを形成している、図
３に半径方向に延びる破線で示す一つのスロット・ピッチに対応する歯のセクタ
ー１８である。固定子の歯の長さは、歯の高さに等しい。さらに、ヨークの高さ
は、自転車のチェーンに似ている空間７の外側の端部２０から固定子コア３の外
側の端部２１へ向かって、半径方向にある距離だけ離れて定義される。後者の距
離は外側のヨーク部分２２の幅を示す。さらに、歯のくびれた部分２３は、固定
子の歯の間の自転車のチェーンに似ている空間７により、各固定子の歯に沿って
形成されたいくつかの狭い部分の一つである。それ故、最大２４までの多数の歯
が、各歯のくびれた部分２３の間に半径方向に形成され、その大きさは、歯の先
端部１９に最も近い最も小さい最大部から、自転車のチェーンに似ている空間７
の外側の端部２０に最も近い最も大きい最大部に増大する。図を見れば分かるよ
うに、図示のセクターの外側のヨーク部分の幅は、固定子コア３の外側の縁部２
１の方向に向かって太くなっている。
前記タイプの高圧回転電気機械の場合には、図５に示すように、本発明の少な
くとも一つの固定子の歯４は、好適には、冷却チューブ２５の形をしていること
が好ましい、その内部で冷却剤が循環するようになっている冷却回路に接続して
いる、ほぼ軸方向に延びる少なくとも一つの冷却ダクトを持つ。可能な実施形態
の場合には、前記冷却ダクトは冷却剤としてオイルを使用することができる。効
率的な冷却を行うためには、好適には、冷却ダクト／チューブを各固定子の歯の
中に配列するのが好ましい。図５の本発明の実施形態の場合には、実際の歯を通
して軸方向に延びる四本の冷却チューブが配置されていて、一方、図示のセクタ
ーの外側のヨーク部分２２を通して延びる、他の二本の冷却チューブが配置され
ている。図を見れば分かるように、少なくとも一本の最大の歯の中に、一本の太
いチューブの代わりに、二本の細い冷却チューブを並べて配置することができる
。前記各冷却チューブは、それ自身の平行な冷却剤回路に属する。その利点は、
冷却チューブが細ければ細いほど、より狭い半径により容易に曲げることができ
ることである。細いチューブの他の利点は、太いチューブと比較すると、細いチ
ューブの方が磁束を妨害する程度が小さいことである。この利点は、またその長
い方の軸が歯の半径方向を向いている、楕円および卵形のチューブを使用しても
達成することができる。ある実施形態の場合には、すべての最大の歯は、二重の
冷却チューブを持ち、スロット・ピッチ・セクターのすべての冷却チューブは、
半径方向に整合している。他の実施形態の場合には、スロット・ピッチ・セクタ
ーの冷却チューブも半径方向に整合している。すべての実施形態の場合、冷却は
アース電位で行われる。
巻線への取り付け素子の形をした三角形の空間２６、例えば、または、歯の側
２７の特別に配置された溝の巻線間に設置された、例えば、冷却チューブのよう
な固定子巻線６と一緒に冷却チューブが配置されている他の実施形態も、添付の
請求の範囲内に含まれる。
各冷却チューブ２５は、固定子の歯４の中、または外側のヨーク部分２２の金
属との接触を避けるための絶縁層２８を持つ。取り付けるために、熱を伝達する
接着剤を代わりに使用することができる。他の好適な実施形態の場合には、固定
子の歯４、または外側のヨーク部分２２の金属との電気的な接触を避けるために
、各冷却チューブ２５は、好適には、ＸＬＰＥであることが好ましい、ポリマの
ような誘電性材料から作られる。すべての冷却チューブは、熱の伝導性を大きく
するために、充填材を含む常温加硫した、二つの成分からなるシリコンゴムと一
緒に、固定子１内を延びる開口部２８に埋設される。充填材は開口部２８に押し
込まれ、その後、チューブ２５が装着される。充填材は、また硬化する前に、過
度の圧力で固定子の一方の側から、開口部２８に押し込まれるようになっている
。
すべての冷却チューブ２５は、図６に示すように、閉冷却回路２９に接続して
いる。図示の実施形態の場合には、前記閉冷却回路は、水、水素ガスまたは前記
回路用の他の冷却剤である場合もある冷却剤３１を含むタンク３０を備える。前
記タンク３０は、冷却剤レベルを制御し、監視するためのレベル標識を持つ。前
記タンク３０は、また入口・ループ３２および出口ループ３３からなる二つの環
状導管に接続している。入口ループ３２および出口ループ３３の間には多数の平
行回路が接続しているが、その数は、図６に一つの平行回路３４を示す複数の冷
却チューブを持つ固定子の歯、または歯の側面の数にほぼ対応する。冷却剤３１
は、出口ループ３３への各平行回路３４を通して同時に、入口ループ３２から、
例えば、プレート熱交換器のような熱交換器３７を通って、循環ポンプ３５およ
び循環フィルタ３６に循環し、その後入口ループ３２に戻る。水タンクからの水
は、熱交換器ポンプ３８の、図示していない、交換器フィルタを通して、熱交換
器３７の端部を通って供給される。前記水は、前記熱交換器を通してポンプで循
環され、水タンクに戻る。
図７は、８の形成された二重孔部３９に設置された冷却チューブ２５の他の設
計を示す。この配置により、図８に示すように、固定子の歯の最も大きい歯２４
の前記孔部で、二本の冷却チューブ２５を結合することができる。さらに、前記
二重孔部は、同様に、図８に示すように、半径方向に整合している。
本発明に従って冷却される固定子を製造する場合には、複数の冷却チューブ２
５の間の可能な距離を考慮に入れて、第一の冷却回路２９の大きさを決める。前
記冷却チューブの間の距離は、これらチューブを最大の歯２４のところで、固定
子の歯４の最も広い部分の中央部に置くことができるように、選択する必要があ
る。固定子の歯での磁気飽和を避けるためには、このことは磁気についての観点
から見て重要なことである。高圧ケーブルの温度分布を均一にするように、半径
方向および軸方向にの間隔と共に、確実にチューブの数を正確にするために、熱
計算が行われる。固定子を積層させるために、打ち抜きテンプレートに、開口部
が設けられるので、追加の動作は必要なくなる。好適には、スレンレス鋼で作る
ことが好ましい、冷却チューブ２５は、積層が完了した後であって、固定子に巻
線が巻かれる前に挿入される。冷却チューブは、最初絶縁され、接着剤を圧入し
、下からチューブを挿入することにより、開口部に接着される。冷却チューブは
、溶接で接合することができる。しかし、各平行回路３４には、電気的に絶縁す
る
ためのチューブ部材を設置しなければならない。このことは、発電機上でリング
回路３２、３３を接続するために、ポリマ材製のチューブを選択することにより
達成することができる。
前記冷却チューブは埋設しなければならない。何故なら、そうしないと、チュ
ーブと固定子との間の熱的抵抗が余りに大きくなってしまうからである。チュー
ブと固定子コアとの間の熱伝導を増大させるために、前記空間は架橋させること
ができる鋳造コンパウンドで満たされる。前記コンパウンドは粘性の低いポリマ
からなっているので、前記空間内に注入される前に、大量の熱伝導性の充填材に
よる充填に耐えることができる。前記空間内では、前記コンパウンドは化学反応
により、非流体コンパウンドに変換される。適当なコンパウンドの例としては、
アクリル、エポキシ、不飽和ポリエステル、ポリウレタンおよびシリコンがある
が、後者が好ましい。何故なら、毒性を持たないからである。熱伝導充填剤は、
またアルミニウムの酸化物、マグネシウム、鉄または亜鉛、ホウ素またはアルミ
ニウムの窒化物、炭化シリコンを含むこともできる。
埋設コンパウンドとしては、シリコン・ゴム、すなわち、例えば、アルミニウ
ム酸化物とシリコンの混合物、すなわち、白金触媒の存在下で水素ポリジメチル
・シロキサンと反応するビニール基を含む、ポリジメチル・シロキサンを使用す
ることができる。前記埋設コンパウンドは、過大な圧力により、ＸＬＰＥチュー
ブと固定子との間の開口部２８に圧入される。その後、ビニール基に加えられる
水素原子により硬化が起こる。
磁束は冷却チューブとアースとの間を流れ、冷却チューブが金属積層材から絶
縁されていない場合には、循環電流が発生する。冷却チューブの絶縁材は薄くし
なければならないが、同時に絶緑材に損傷を与えないで開口部に挿入することが
できるように、摩耗に対して抵抗力を持つものでなければならない。冷却チュー
ブは、ニスの層でコーティングすることもできるし、または絶縁ファイバで巻く
こともできる。
一本の冷却チューブ２５が、他のチューブと接合しないで、二つ以上の開口部
２８を貫通する。冷却チューブのジョイントの数を少なくするために、Ｕ字形の
チューブを使用することができる。溶接が、好適な接合方法であるが、Ｏリング
・カップリング、接着、半田付け等の他の方法も使用することができる。
本発明は、例示としての実施形態に限定されない。本発明の範囲から逸脱する
ことなしに、いくつかの修正を行うことができる。それ故、各スロット部分のチ
ューブを直列に接続する必要はなく、場合によっては、並列に接続することもで
きる。同様に、いくつかのスロット部分を直列に配置することもできる。接続は
、例えば、半田付け、溶接、ネジ付きジョイント素子、チューブ・クランプ等の
ような、いくつかの異なる方法で行うことができる。冷却回路は、図６に示すよ
うに接続する必要はない。開放状態で接続することもできる。その場合、熱交換
器を除去することができる。例えば、その粘度により、接着剤を圧力を加えて、
他の手段により導入することができる。最後に、チューブの絶縁上の必要に応じ
て、冷却チューブを他の材料で作ることができる。ポリマ材でも作ることができ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A rotating electric machine that cools axially
Technical field
The present invention relates to high-voltage rotating electrical machines, such as rotating electrical machines,
Heavy feed machine, various applications of asynchronous static current converter cascade, outer rotating machine and
Mainly used as generators in synchronous and magnetic flux machines and power plants for generating electricity
The invention relates to AC machines, and in particular to cooling of said machines.
Background art
High voltage, ie more than 10 kV, maximum voltage 30-35 kV
A high-pressure rotary electric machine usually has a cooling system for forcibly cooling the machine.
Will be placed with you.
High-voltage rotating electrical machines are usually assembled with a thin steel stator body, which has a welded structure.
Can be erected. Laminated cores are usually varnished with a. 35-0. 5mm electric steel
Made from. The stator winding is located in the slot of the thin steel core and
They usually have a rectangular or rhombic cross section. Connect the phases of each winding in series
A plurality of coil groups, each of which is connected in series.
A large number of coils. The coil is a coil side installed on the stator,
Including end windings located outside the stator. The coils must be of uniform height and width.
One or more conductors.
Between each conductor there is a thin insulating material such as, for example, epoxy / glass fiber
.
The coil is coil insulated, that is, to withstand the rated voltage between the machine and earth.
It is insulated from the slot by the insulating material. Various plastics are used as insulating materials.
Cooks, varnishes and glass fibers can be used. Usually breaks down insulation quickly
Mica and hard plastic, specially manufactured to withstand partial discharges
A so-called mica tape, which is a mixture with a mica tape, is used. Coil insulation
By winding several layers of mica tape around the coil. Insulating material
Is
To improve contact with surrounding stators that have been infiltrated and connected to earth potential
Next, graphite-based paint is applied to the side surfaces of the coil.
In the case of a generator, the voltage is typically in the range of about 130 to 400 kilovolts
Connect to the power network through a transformer that boosts to network level
Must continue. The present invention relates to high pressures within the operating range of 36-800 kilovolts.
For use with
The use of high voltage insulated electrical conductors allows, for example, cross-linked polyethylene (XLP
E) Solid insulation similar to the solid insulation used in power transmission cables such as cables.
In the following cables and stator windings with rims, the voltage of the machine is
A level that can be directly connected to the power network without using a transformer
Up to Therefore, it is not necessary to use a conventional transformer. This
In general, the method of the prior art (higher voltage, more windings,
Cables need to go deeper into the stator than require thicker insulation).
Requires slots for installation. This means that the loss distribution is
Are different, and thus new problems, for example, associated with cooling the stator teeth
Come on.
For example, there are three systems that can be used to cool the windings of a synchronous machine.
One is air cooling, and the stator windings and rotor windings are cooled by air passing through the windings.
Be rejected. The air cooling duct is arranged on the laminated sheet of the stator and the rotor. air
At least for medium and large machines by radial ventilation and cooling by
In some cases, the laminated core may extend radially and axially located within itself.
It is divided into a plurality of ducts having a ventilation duct. As the cooling air, the surrounding air
Air can be used, but a closed cooling system including a heat exchanger with a power of about 1 MW or more
Stems are mainly used. Large turbo generator and large synchronous compensator
In the data, hydrogen cooling is used. This cooling method is the same as air cooling including a heat exchanger
Operates in a manner, but uses hydrogen instead of air as the cooling medium. Hydrogen is empty
Has better cooling capacity than air, but has various problems in sealing and detecting leaks
There is. Cooling ducts installed laminated stator sheets when forming segments
When manufactured by punching the laminated stator sheet forming the duct
.
As a result, small irregularities in the gas cooling duct cause a pressure drop across the entire machine.
growing.
In the case of a turbo generator with a power range of 500 to 1000 MW, the stator windings and
It is well known to use water to cool rotor windings. Cooling duct
, Formed in the form of a tube and placed inside the conductor of the stator winding. Large machinery
In this case, the problem is that the cooling is not uniform, which causes temperature fluctuations in the machine.
This is the thing.
The rotating generator coil is manufactured in a voltage range of 3 to 25 kilovolts.
It is believed that good results can be obtained.
However, efforts have been made for a long time to develop generators for higher voltages. This
This means, for example, that 524-525 pages of the “Electric World” of October 15, 1932
(“Electric World, October 15, 1932, p.
age 524-525). The document is Person 1
929 describes how to assemble a 33 kilovolt generator. Said sentence
Offering a 36 kilovolt voltage source from Langerbrugge, Belgium
It describes an electric machine. The document states that the voltage can be made higher.
The development has been described, but its development has been
He was frustrated by Put. It is mainly composed of mica, oil and paper with varnish
The disadvantages of the insulation system are that several layers are used in several independent layers
It depends.
Electric Power Research Institute (EPRI) dated April 1984, EL-3391 (Electr)
ic Power Research Institute, EPRI, EL-
3391, from April 1984), use an intermediate transformer.
High voltage at the generator for the purpose of connecting the generator to the power network
The generator concept to achieve is described. According to the report, the solution
The method has been evaluated as highly efficient and quite economical. In 1984
In this respect, the concept is to generate electricity for direct connection to the power network.
The main reason that was considered to be a catalyst for the development of
Because it was developed in point. Superconducting magnetic field windings have significant excitation capacity
Air gap windings that are thick enough to withstand electrical stress
Can be used.
Designing a magnetic circuit with windings called "monolithic cylinder armature"
The concept that seems to be the most promising for this project and the conductor
One cylinder is surrounded by three cylinders of insulation, and the entire structure is a toothless iron core.
A high voltage rotation by combining the concept with the
It was evaluated that the electric machine could be directly connected to the power network. The solution
The resolution is necessarily between networks and between networks.
It requires a main insulation that is thick enough to withstand the potential between earth and ground. Previous
The obvious disadvantage of this solution is that, besides requiring a superconducting rotor, it is extremely thick.
Requires a large amount of insulating material, which increases the size of the machine. Big electricity at the end
To control the field, the end windings must be insulated and cooled with oil or freon.
Must. To prevent liquid dielectric media from absorbing moisture from the atmosphere,
The entire machine must be sealed.
In particular, Journal Electrotechnica 1, 1970, pages 6-8
"Water- and oil-cooled turbo generators, TVM-300" ("Water-and-
oil-cooled Turbogenator TVM-300 "in
J. Elektrotechnika, No. 1 1970, page 6
8), U.S. Pat. No. 4,429,244 entitled "Static Generator (S
and Russian literature CCCP Patent 9
55369 describes several attempts with new methods for synchronous machine design
Have been.
Water-cooled and oil-cooled synchronous machines listed in the journal Electrotechnica
, For voltages up to 20 kilovolts. The dissertation states that the stator oil
New insulation made of oil / paper insulation that can be completely immersed inside
Describes the system. The oil can then be used as a coolant
It can be used as an insulating material at the same time. The stator oil
A dielectric oil separation ring is provided on the inner surface of the core to prevent
Have been killed. The stator winding is a hollow elliptical conductor containing oil and paper insulation
Or
Made from The side of the coil with the insulating material has a rectangular section
Fixed to lot. As a coolant, both the hollow conductor and the hole in the stator wall are used.
Oil is used for the one. However, the cooling system necessarily involves an end winding.
However, it requires multiple connections for both oil and electricity. The thick insulation
Also inevitably requires a larger radius of curvature of the conductor, and consequently
Tension increases.
The above-mentioned U.S. patent discloses a laminated sheet magnetic core having diamond-shaped slots for stator windings.
The present invention relates to a stator portion of a synchronous machine provided with: The slots are tapered.
Because the part of the winding closest to the midpoint is located in the rotor
This is because the closer the part is, the smaller the required amount of stator insulating material is. Further
In addition, the stator part may increase the magnetization requirements of the machine without this ring.
There is a dielectric oil separating cylinder closest to the inner surface of the core. The stator windings are
Made from oil-soaked cable with the same diameter as the coil layer. Multiple
Layers are separated from each other by slot spacers and fixed by wedges
Have been. A special feature of the winding is that it has two windings connected in series.
It is a loose half winding. One of the two half windings is located in the insulation sleeve.
And have a center there. Stator winding conductor is cooled by surrounding oil
. The disadvantage of using such large amounts of oil in the system is the risk of leakage.
In the event of a failure, considerable extensive cleaning is required to remove the oil.
It is important. The part of the insulating sleeve located outside the slot is
It has a cylindrical portion and a conical portion reinforced with a layer for flowing a current. These parts
The purpose of the minute is to control the field strength where the cable enters the end winding.
If you read CCCP 95369, you can use it to increase the rated voltage of synchronous machines.
In this case, the oil-cooled stator winding has the same thickness in all layers.
Obviously, it consists of insulated conductors for different voltages. The conductor has a cross-sectional area
The corresponding circular, radial opening-shaped stator slots and fixing work
And in the space required for coolant. Some of the windings in the radial direction
The layers located are surrounded by an insulating tube and fixed by the tube
Is done. Insulating spacers secure the tube to the stator slots. oil
Internal cooling to seal the coolant against the internal air gap
Requires a ring. For the design shown, the insulation or stator slots are tapered
Not in a state. In the case of the above design, some stator slots have
It is always a narrow radially extending constriction. This means that the machine magnetization
This means that a large amount of slot leakage flux is generated, which significantly affects the requirements.
EP 0 342 554 describes a rotary electric machine with a stator cooled by a liquid cooling medium.
Discloses a mechanical machine. The stator of the machine crosses the windings mounted inside it
It is arranged with a diamond-shaped stator slot corresponding to the face.
EP 0 493 704 describes an electric motor with cooling channels between stator teeth.
Has been disclosed. In the case of the motor, the winding is of the slot formed between the teeth
Irregularly arranged on the stator.
EP 0 684 682 discloses a rotating electric machine. The machine's stator is
Windings packed with rectangular stator slots and conductors with rectangular cross section
Is arranged with. Axial gas cooling ducts transfer heat from conductors
To extend through the teeth of the stator. Cools most of the stator teeth radially
For this purpose, a cooling duct is inserted. This includes more winding turns,
This results in even deeper stator slots, resulting in poor mechanical stability
This means that some problems arise when designing higher power machines.
EP0155405 previously stated that to obtain the capacity that only water-cooled machines have
Used gas cooling for rotating dynamo electric machines to improve the capacity of machines that were air cooled.
Discloses a cooling device.
U.S. Pat. No. 2,975,309 discloses an oil-cooled solid for rotary machines, especially for turbo generators.
Discloses the setor. The machine stator has rectangular stator slots and corresponding cuts.
Including windings with faces.
U.S. Pat. No. 3,675,056 discloses a sealed die connected to a fluid coolant circuit.
A namo electric machine is disclosed. The inside of the machine cools windings with rectangular cross section
Filled with coolant flowing through a duct with a triangular cross section of the stator.
Have been.
U.S. Pat. No. 3,801,843 teaches heat with the help of a two-phase fluid coolant.
· Discloses a rotating electric machine having a rotor and a stator cooled by a pipe;
You. The stator heat pump is located in a stator slot and includes a stator and a heat pump.
And extends axially beyond the rotor. The rotor heat pipe
, And also serves as a heat exchanger for cooling the electrical conductors and the rotor.
Purpose of the invention
The purpose of the present invention is to range from 10 kilovolts to the voltage levels of the power network.
It is to provide a cooling system for a high pressure rotating electrical machine in an enclosure. The rotary electric
The machine can be connected directly to the power network without using a transformer
You.
Summary of the Invention
The present invention is a high voltage electric machine such as a high voltage alternator, which cools the stator teeth and
The invention relates to means for indirectly cooling a stator winding.
The device is electrically insulated and axially through an axial opening through the teeth of the stator.
A tube extending in the direction. In the tube, the coolant circulates in the tube
Opening to ensure that it has the required cooling capacity when
Glued inside. The tube extends along the entire axial direction of the stator teeth;
Connected at both ends of the stator.
In certain preferred embodiments of the present invention, at least one of the plurality of semiconductor layers
One and preferably both have the same coefficient of thermal expansion as the solid insulation.
Therefore, it is very effective to prevent defects, cracks, etc. due to expansion of the windings due to heat.
Can have excellent benefits.
The means are made of a dielectric material, such as a polymer, and include a stator yoke and a stationary
An axially extending cooling tube is provided through an axially extending opening of the child tooth. Previous
The tubes ensure excellent heat transfer as the coolant circulates through the tubes.
It is embedded in the opening so that movement can be performed. The tube is
Extends along the entire length of the stator, within the stator yoke and stator teeth, and
Can be connected at the stator ends.
Polymer cooling tubes do not conduct electricity, so there is no danger of short circuits
. No eddy current is generated therein. Bend the polymer cooling tube at room temperature
Some openings can be passed through without opening. This is a great advantage.
Polymer cooling tube made of polyethylene, polypropylene, polybutene, fluorine
Made from many materials like polyvinylidene, polytetrafluoroethylene
And can be filled and reinforced with an elastomer. These with high density
Among polyethylenes, HDPE is preferred. Because the thermal conductivity is high density
This is because it increases as it becomes crisp. Polyethylene splits with peroxide, silane frame
If you have undergone a cross-linking treatment that can be performed by bridge or radiation cross-linking,
The ability to withstand pressures at elevated temperatures is increased, while at the same time eliminating the risk of stress corrosion. Frame
Bridge polyethylene is available, for example, in Wirsbo, Sweden.
Bruks), used for waste pipes such as AB XLPE pipes
You.
In some embodiments, one tube has no connection to other tubes.
Through one or more openings.
BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
The present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a simple perspective view of a sectional view of a stator of a rotating electric machine cut in a diametrical direction.
is there.
FIG. 2 is a sectional view of the high-voltage cable of the present invention.
FIG. 3 is a schematic view of a sector of a rotating electric machine.
FIG. 4 corresponds to the slotted part of the teeth of the stator with yoke, shown in broken lines in FIG.
FIG.
FIG. 5 shows the tooth spacing of a yoke-mounted stator with an axial cooling tube according to the invention.
It is a figure showing other sectors corresponding to a lot part.
FIG. 6 is a diagram showing a cooling circuit of the present invention.
FIG. 7 shows a set of holes for the device of the present invention.
FIG. 8 is a view showing another arrangement of the hole according to the present invention.
Description of the invention
FIG. 1 shows an electrical arrangement with the rotor removed to show the arrangement of the stator 1 more clearly.
Part of the Qi machine. The main parts of the stator 1 are a stator frame 2, stator teeth 4
And a stator core 3 having a stator yoke 5. The stator is also shown in FIG.
Like a bicycle chain formed between the teeth 4 of each individual stator
And a stator winding 6 composed of a high-voltage cable located in a space 7 for performing the above-described operations. FIG.
Shows only the electric conductors of the stator winding 6. As can be seen from FIG. 1, the stator winding
The wires 6 form end winding packages 8 on both sides of the stator 1. See also Figure 3
For example, if the insulation of the high-voltage cable has several sizes,
Depending on the radial position it is clear that they are arranged in several groups
I understand. For simplicity of drawing, each end of the stator of FIG.
Only one page is shown.
For larger conventional machines, the stator frame 2 is often welded thin.
Consists of a steel plate structure. In the case of a large machine, the stator core 3 also called a laminated core
Are generally separated from each other by a 5 mm ventilation duct forming a bulkhead.
0.1 mm divided into a plurality of stacks with a length of about 50 mm in the direction. 35mm core
Formed from sheet. However, the machine of the present invention does not use ventilation ducts
. In the case of large machines, each stack of laminate is used to form the first layer,
It is formed by integrating stamped segments 9 of appropriate size. So
Thereafter, each subsequent layer is formed to form a complete plate-like portion of the stator core 3.
They are arranged at right angles. The parts and the partition are not shown with a pressure ring, a fin,
Are held together by pressure legs 10 crimped against the
You. FIG. 1 shows only two pressure legs.
FIG. 2 is a sectional view of the high-voltage cable 11 of the present invention. The high-voltage cable 11
For example, it comprises a number of copper (Cu) strands 12 having a circular cross section. Previous
The strand 12 is arranged at the center of the high-voltage cable 11. Strand
The first semiconductor layer 13 is disposed around the periphery of the first semiconductor layer 13.
An insulating layer 14 such as, for example, an XLPE insulating material is disposed around the periphery. Insulation
Around the layer 14, a second semiconductor layer 15 is arranged. Therefore, this patent specification
The concept of the book "High Voltage Cable" usually surrounds said cable for power distribution
Does not include external protective coatings. The high-voltage cable is 20 to 200 mm
It has a diameter and a conductive area of 80-3000 mm2.
FIG. 3 shows a segment 9 of the stator 1 of the machine, with a rotor
1 is a schematic view of a radial sector of a machine with poles 16; As you can see from the figure
, High pressure cable 11 is a bicycle chain formed between teeth 4 of each stator
Are arranged in a space 7 in the shape of.
FIG. 4 shows the outer end 20 of the space 7 resembling a bicycle chain from the tip 19 of the tooth.
Forming a tooth height, spaced a certain distance in the radial direction, towards
3, tooth sectors corresponding to one slot pitch indicated by dashed lines extending radially
-18. The length of the stator teeth is equal to the tooth height. In addition, the height of the yoke
From the outer end 20 of the space 7 resembling a bicycle chain to the outside of the stator core 3
Towards the side end 21, it is defined at a distance radially away. The latter distance
Separation indicates the width of the outer yoke portion 22. Furthermore, the constricted part 23 of the tooth is fixed
Along the teeth of each stator, with a space 7 resembling a bicycle chain between the teeth of the child
One of several narrow parts formed. Therefore, a large number of teeth up to 24
Are formed radially between the constricted portions 23 of each tooth, the size of which is
From the smallest maximum closest to the end 19, the space 7 resembling a bicycle chain
To the largest maximum that is closest to the outer end 20 of the You can see from the figure
Thus, the width of the outer yoke portion of the illustrated sector corresponds to the outer edge 2 of the stator core 3.
It becomes thicker in the direction of 1.
In the case of a high-voltage rotating electrical machine of the type described above, as shown in FIG.
At least one stator tooth 4 is preferably in the form of a cooling tube 25
Preferably connected to a cooling circuit in which the coolant is circulated
Having at least one cooling duct extending substantially axially. Possible embodiments
In this case, the cooling duct can use oil as a coolant. Effect
For efficient cooling, cooling ducts / tubes are preferably added to each stator tooth.
It is preferred to arrange them inside. In the case of the embodiment of the invention according to FIG.
And four cooling tubes extending in the axial direction are arranged.
And two other cooling tubes extending through the outer yoke portion 22 of the
ing. As you can see in the figure, one thick tooth
Two thin cooling tubes can be placed side by side instead of a small tube
. Each cooling tube belongs to its own parallel coolant circuit. The advantages are:
The smaller the cooling tube, the easier it can bend to a smaller radius
Is Rukoto. Another advantage of thin tubes is that thin tubes have
A tube has a smaller degree of obstructing magnetic flux. This advantage is also
Oval and oval tubing, with each axis pointing radially to the tooth
Can be achieved. In some embodiments, all largest teeth are double
With cooling tubes, all cooling tubes in the slot pitch sector
Radially aligned. In another embodiment, the slot pitch sector
The cooling tubes are also radially aligned. For all embodiments, cooling is
Performed at earth potential.
Triangular space 26 in the form of an attachment element to the winding, for example, or on the tooth side
Installed between the windings of 27 specially arranged grooves, such as cooling tubes
Other embodiments in which a cooling tube is arranged with a simple stator winding 6 are also provided in the accompanying
Included in the claims.
Each cooling tube 25 is provided with gold in the yoke portion 22 in or outside the stator teeth 4.
It has an insulating layer 28 for avoiding contact with metal. Transfer heat to install
An adhesive can be used instead. In another preferred embodiment, fixed
To avoid electrical contact with the metal of the child teeth 4 or the outer yoke part 22
Each cooling tube 25 is preferably made of polymer, preferably XLPE.
Made from such dielectric materials. All cooling tubes increase heat conductivity
In order to achieve this, one part of a two-component silicone rubber vulcanized at room temperature with filler
At the same time, it is embedded in an opening 28 extending inside the stator 1. Filler is pushed into opening 28
After that, the tube 25 is attached. The filler is also allowed to cure before it cures.
Pressure from one side of the stator into the opening 28.
.
All cooling tubes 25 are connected to a closed cooling circuit 29, as shown in FIG.
I have. In the case of the embodiment shown, the closed cooling circuit may be water, hydrogen gas or
It comprises a tank 30 containing a coolant 31 which may be another coolant for the circuit. Previous
The tank 30 has a level indicator for controlling and monitoring the coolant level. Previous
The tank 30 also has two rings consisting of an inlet loop 32 and an outlet loop 33.
Connected to a tubing conduit. A number of flats are provided between the inlet loop 32 and the outlet loop 33.
The row circuits are connected, but the number is equal to the number of cooling circuits shown in FIG.
Roughly corresponds to the number of teeth on the stator, or the sides of the teeth with the cooling tube. Coolant 31
From the inlet loop 32 simultaneously through each parallel circuit 34 to the outlet loop 33,
For example, through a heat exchanger 37 such as a plate heat exchanger, a circulation pump 35 and
And circulates through the circulation filter 36, and then returns to the inlet loop 32. Water from water tank
Passes through a heat exchanger pump 38, not shown, through an exchanger filter.
Supplied through the end of the vessel 37. The water is pumped through the heat exchanger.
Ring and return to the water tank.
FIG. 7 shows another configuration of the cooling tube 25 installed in the double hole 39 formed with 8.
Show the total. Due to this arrangement, as shown in FIG.
The two cooling tubes 25 can be connected to each other at the hole. In addition,
The double holes are also radially aligned, as shown in FIG.
When manufacturing a stator to be cooled according to the invention, a plurality of cooling tubes 2
The size of the first cooling circuit 29 is determined taking into account the possible distance between the five. Previous
The distance between the cooling tubes should be such that they are fixed at the largest tooth 24
It must be selected so that it can be placed in the middle of the widest part of the child teeth 4
You. In order to avoid magnetic saturation at the stator teeth, this must be done in terms of magnetism.
It is important from the point of view. Radius to make the temperature distribution of the high voltage cable uniform
In order to ensure that the number of tubes is accurate, along with directional and axial spacing, heat
A calculation is made. In order to stack the stator, the punching template has an opening
Is provided, no additional operation is required. Preferably made of stainless steel
Preferably, the cooling tube 25 is wound around the stator after lamination is complete.
Inserted before the wire is wound. Cooling tube is first insulated and press-fit adhesive
By inserting a tube from below, it is adhered to the opening. Cooling tube
Can be joined by welding. However, each parallel circuit 34 is electrically insulated.
To
Tubing must be installed. This means that the ring on the generator
By selecting a tube made of polymer material to connect the circuits 32, 33
Can be achieved.
The cooling tube must be buried. Because otherwise,
This is because the thermal resistance between the valve and the stator becomes too large. Chu
The space is cross-linked to increase the heat transfer between the rotor and the stator core
Can be filled with a casting compound. The compound is a low viscosity polymer
Before being injected into the space, a large amount of thermally conductive filler
Can be withstood. In the space, the compound reacts chemically
Is converted to a non-fluid compound. Examples of suitable compounds include:
There are acrylic, epoxy, unsaturated polyester, polyurethane and silicone
However, the latter is preferred. Because it has no toxicity. Thermal conductive filler
Also aluminum oxide, magnesium, iron or zinc, boron or aluminum
It can also contain nitride of silicon and silicon carbide.
Buried compounds include silicone rubber, for example, aluminum
A mixture of oxides and silicon, i.e., hydrogen polydimethyl in the presence of a platinum catalyst.
Use polydimethylsiloxane containing vinyl groups that react with siloxane
Can be The buried compound is subject to XLPE tubing due to excessive pressure.
Press-fit into the opening 28 between the valve and the stator. Then added to vinyl base
Hardening is caused by hydrogen atoms.
The magnetic flux flows between the cooling tube and ground, which separates the cooling tube from the metal laminate.
If not, a circulating current is generated. Cooling tube insulation should be thin
Must be inserted into the opening at the same time without damaging the green wood
It must be resistant to wear to be able. Cooling Chu
Can be coated with a layer of varnish or wrapped with insulating fiber
You can also.
One cooling tube 25 has two or more openings without joining with other tubes.
28. In order to reduce the number of cooling tube joints,
Tubes can be used. Welding is the preferred joining method, but O-rings
Other methods such as coupling, bonding, soldering, etc. can also be used.
The invention is not limited to the exemplary embodiments. Depart from the scope of the invention
Without any modification, some modifications can be made. Therefore, each slot
The tubes need not be connected in series, and in some cases can be connected in parallel.
Wear. Similarly, several slot sections can be arranged in series. The connection is
For example, soldering, welding, threaded joint elements, tube clamps, etc.
As can be done in several different ways. The cooling circuit is shown in FIG.
You do not need to connect them. Connection can be made in an open state. If so, heat exchange
The vessel can be removed. For example, due to its viscosity, apply pressure to the adhesive,
It can be introduced by other means. Finally, if necessary on tube insulation
Thus, the cooling tube can be made of other materials. Can also be made of polymer material
You.
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(31)優先権主張番号 ９７００３５０−３
(32)優先日 平成９年２月３日(1997．2．3)
(33)優先権主張国 スウェーデン（ＳＥ）
(81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，
ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ
Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ
，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，
ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ
Ｄ，ＳＺ，ＵＧ)，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，ＣＺ，ＤＥ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＫ，Ｅ
Ｅ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ
，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，
ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ
Ｋ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ
，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，
ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ
(72)発明者 カルステンセン，ペーター
スウェーデン．エス―141 42 フディン
ゲ，スヨヴェゲン 62
(72)発明者 カルディン，ハンス―オロフ
スウェーデン．エス―723 46 ヴェステ
ロス，グレナドイェルガタン ９────────────────────────────────────────────────── ───
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(31) Priority claim number 9700350-3
(32) Priority Date February 3, 1997 (Feb. 2.3, 1997)
(33) Priority country Sweden (SE)
(81) Designated countries EP (AT, BE, CH, DE,
DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, L
U, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF)
, CG, CI, CM, GA, GN, ML, MR, NE,
SN, TD, TG), AP (GH, KE, LS, MW, S
D, SZ, UG), 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, CZ, DE, DE, DK, DK, E
E, ES, FI, FI, GB, GE, GH, HU, IL
, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC,
LK, LR, LS, LT, LU, LV, MD, MG, M
K, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO
, RU, SD, SE, SG, SI, SK, TJ, TM,
TR, TT, UA, UG, US, UZ, VN, YU
(72) Inventor Carstensen, Peter
Sweden. S-141 42 Hudin
Ge, Sjovegen 62
(72) Inventor Caldin, Hans-Olov
Sweden. S-723 46 Veste
Ross, Grenado Jergatan 9