JP2001503595A - ケーブル先駆体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 電気機械に高電圧ケーブルを巻回するためのケーブル先駆体であって、ケーブル先駆体（１１）の一端はケーブル（１）の端部（１０）に取り付けられ、ケーブル先駆体（１１）は機械本体（８）に設けられた第１のスロット（１５）を通してケーブル（１）を引き込むように構成され、かつその出口において該スロット（１５）から機械本体（８）に設けられた第２のスロット（１６）の入口まで前記ケーブル（１）の曲率を制御するように配置される。また、電気機械の高電圧ケーブル（１）を巻回するための方法であって、ケーブル先駆体（１１）の一端がケーブル（１）の端部に取り付けられ、次にケーブル先駆体（１１）は機械本体に設けられた第１のスロット（１５）を通ってケーブルを引き込むように配置され、かつその出口において該スロットから第２のスロット（１６）の入口まで前記ケーブル（１）の曲率を制御するよう配置する方法。

Description

【発明の詳細な説明】 ケーブル先駆体 技術分野 本発明は変圧器、同期機、通常の非同期機のような電気機械及び複式給電機械 、非同期静止電流変換器カスケード、外極機械及び同期流れ（flow）機械及び電 力を発生するパワーステーションにおける発電機のような第１の場所に意図され た交流電流機械における応用に関する。本発明は特にこのような機械における巻 線方法に関する。 背景技術 従来の機械は１５−３０ｋＶの範囲の電圧用に設計されており、３０ｋＶは通 常上限と考えられていた。発電機の場合、このことは発電機が変圧器を介して電 力ネットワークに接続されなければならないことを意味している。電力ネットワ ークの電圧レベルは約１３０−４００ｋＶの範囲でなければならない。 本発明は高電圧で用いられることを意図したものである。本明細書において、 「高電圧」という用語は１０ｋＶを超える電圧を意味する。典型的には、本発明 に従って巻かれ、そして本発明によるケーブル先駆体（cable forerunner）を用 いた機械の動作範囲は３６ｋＶから８００ｋＶである。 回転電気機械の電力を送るケーブル（例えば、ＸＬＰＥケーブル）に用いられ るものと類似の固体絶縁を有した高電圧絶縁された電気導体を用いることにより 、以下の高電圧ケーブルにおいて、機械の電圧を中間の変圧器を用いずに直接電 力ネットワークに接続でき るレベルにまで上げることができる。従来の変圧器はこれにより取り除くことが できる。このケーブルはその外側のポテンシャルが規定されるのに役立つ外側半 導電層を備えている。高電圧ケーブルは巻線内に電界を取り囲んでいる。このよ うな絶縁された導体又はケーブルはフレキシブルであり、ＰＣＴ出願ＳＥ９７／ ００８７４及びＳＥ９７／００８７５により詳細に記載された種類のものである 。関連する絶縁された導体又はケーブルの追加の記載はＰＣＴ出願ＳＥ９７／０ ０９００１、ＳＥ９７／００９０２及びＳＥ９７／００９０３にされている。 この概念は一般的に、ケーブルが配置される固定子のスロットは従来の技術よ り深い（高電圧によるより厚い絶縁及びより多い巻線の回数）ことを意味してい る。このような機械に高電圧ケーブルを巻くことは新たな問題を引き起こす。 多くの異なった方法が従来の巻線で回転電気機械の固定子に巻回するために利 用可能である。しかし、これら全ての方法は巻線が堅く、巻回することなしに挿 入できると考えられる。さらに従来の巻線は通常、固定子のスロットに固定する ため短い部分に分割されている。これらの方法は、巻線が十分な長さの高電圧ケ ーブルよりなり、大きな直径、単位長さ当たりの高重量、及び高曲げ剛性をもっ た本発明には用いることはできない。さらに、巻回の過程でケーブルの外側の半 導電層を損傷してはならない。このようなケーブルの巻線の困難は相当なもので ある。 本発明の目的 本発明の目的は、ケーブルを取り扱うために利用できる空間が限定されている 電気機械の高電圧ケーブルの巻線を可能にする装置及び手順を提供することであ る。 本発明のさらなる利点の展開は以下の記載に示されている。 発明の概要 本発明は、高電圧交流電流発電機の固定子巻線のような、電気機械の高電圧ケ ーブルを巻くための方法と装置に関する。 電気機械の固定子に巻くとき、連続工程における端部巻線領域の曲げ剛性ケー ブルにおいて、求める形、半径を達成するため、その後のケーブルを引っ張るケ ーブル先駆体がが用いられる。このケーブル先駆体は、軸方向中心でジョイント カップリングに結合された適当に長い剛性の又はフレキシブルな、曲げやすい円 筒状のリンクのチェーンを有する。適当なギャップ（△）が円筒状リンクアーム の外側エッジの真っ直ぐなチェーンのリンク間に設けられる。チェーンが曲げら れるとき、半径は外側半径のリンク間で接触が生じる固定された望みの値に限定 される。ケーブル先駆体（チェーン）の半径（Ｒ）は、チェーンのリンク間のギ ャップ、式１／２Ｒ＝△／ｒ−これは以下の記載により説明する−に従うその外 側半径及び長さにより決められる。前記特性のため、ケーブル先駆体は固定子の 真っ直ぐなスロットを通して直接ケーブルをガイドでき、そして固定子のコイル の端部で２つのスロット間の望みの円弧に形成される。曲がったチェーンの半径 は、以下に記載したような実施例に従って設計されたリンク間のギャップを変化 させることにより変えることができる。 本発明は、ジョイントで結合された多くのリンクで設計された特別なケーブル 先駆体を有しており、リンク間の距離はケーブル先駆体のカーブの最小半径を規 定するために調整できる。ケーブル先駆体はその限定された半径で剛性であるが 、しかしそうでなければロープと実質的に同じように振る舞う。 図面の簡単な説明 本発明を添付の図面を参照して以下に詳細に述べる。 図１は、本発明の巻線方法において用いられる高電圧ケーブルの断面を示す図 である。 図２は、本発明により巻かれた固定子の軸方向断面を示す図である。 図３は、本発明によるケーブル先駆体の断面を示す図である。 図４は、図３の詳細を示す図である。 発明の記載 図１は、本発明により巻回される高電圧ケーブルの断面図を示したものである 。高電圧ケーブル１は、例えば銅（Ｃｕ）により作られた多くの撚り合わせた部 分２を有し、円形の断面を持っている。これら撚り合わせた部分２は高電圧ケー ブル１の中央に配置されている。導体領域は３０と３０００平方ｍｍの間である 。撚り合わせた部分２の周囲は第１の半導電層３である。第１の半導電層３の周 囲は絶縁層４、例えばＸＬＰＥ絶縁である。絶縁層４の周囲は第２の半導電層５ である。外側のケーブル直径は２０と３５０ｍｍの間である。本出願における「 高電圧ケーブル」の概念は、電力配電のためのこのようなケーブルを通常囲む金 属スクリーン及び外側保護皮膜を有することを必要としない。 図１は、第１又は第２のガイド手段６ａ、６ｂとして、動作するガイドローラ も示している。高電圧ケーブルが引かれ又は軸方向に送られたとき、高電圧ケー ブルに加えられる曲げモーメントを回転的に吸収するため、これはゴム又はゴム のような材料で被覆され、シャフト７にジャーナルされ又は固定され、高電圧ケ ーブル１の外側半導電層５と接触している。 図２は、機械本体８の軸方向断面を示した図であり、図において上記高電圧ケ ーブルの形状の固定子巻線９が巻回された回転電気機械の固定子を有する。ケー ブル先駆体１１は、例えばクランプ結合の形でコネクタ１２によりケーブル端１ ０に結合されている。ケーブル先駆体の他端にはワイア１４が取り付けられた牽 引部材１３が設けられている。ワイア１４により、ケーブルは機械本体８に設け られた第１のスロット１５に引き込まれ、そして引き出され、また第２のスロッ ト１６に引き込まれ、そして引き出される。ケーブル先駆体１１は、ジョイント １８により結合された多くの剛性でスリーブ状の円筒型リンク１７から構成され ている。ジョイントはボール及びソケットジョイントの形状、又は１つの軸のみ の周囲を動くジョイントとすることができる。ケーブル先駆体の材料は、好まし くはプラスティック及び／又はアルミニウムである。ケーブル先駆体の直径はケ ーブルの直径より僅かに小さい。 曲がりにくいケーブルを望みのカーブに形成することを容易にするため、ガイ ド部材６ａ、６ｂが図２に示すように第１のガイド部材６ａ及び第２のガイド部 材６ｂとしてスロットの出口と入口に設けられている。これらのローラは好まし くは鋼で作られゴムで被覆されており、ケーブルを曲げるために必要であり、ケ ーブルとスロット間の通常の力を減ずることを可能にする曲げモーメントＭBか らの力を吸収するように配置されている。ガイド部材６ａ，６ｂは受け身でよく 、又は望みの速度及び図２に矢印で示す回転方向でケーブルを送る駆動手段を備 えている。この実施例では、コントロール部材６ａ、６ｂのために異なった入口 及び出口の速度を設定することにより半径を調整することができる。 ガイド部材はトルクを吸収し、そしてケーブルがスロットで損傷することを防 ぐため、固定子に一時的に取り付けられる。ローラは １００ｍの長さのケーブルまで引くようにするため、幾つかのスロット、約１５ 、に設けられている。ローラはワイヤの代わりに又はワイヤだけでなくケーブル を送り出すためモータで駆動するようにできる。ローラは固定子の長さ全体に沿 って延びる円筒型とすることができる。 図３はケーブル先駆体１１の有利な実施例の詳細を示しており、各ジョイント １８はリンク１７の一端に接続された左側部分１９及び隣のリンクの他端に接続 された右側部分２０を有している。これらの部分は共に中間ジョイント１８を形 成している。各リンクは一端に左部分１９を及び他端に右部分２０を備えている 。少なくとも各リンク１７の左部分１９又は右部分２０は、リンク１７の軸方向 に可動なスペーサ２１に固定される。図３の実施例は左部分１９と右部分２０の 両者を示しており、各々はスペーサに固定されている。示された実施例において 、左部分１９のスペーサは左巻きのネジ山を持ち、右部分２０のスペーサは右巻 きのネジ山を持っているため、各スペーサ２１はリンクの一端にねじ込まれる。 このことはジョイント１８に関しリンクを回転することは各リンク１７間の距離 を変える。動作原理はヨットのスクリュウシャックルと同じである。リンクとジ ョイント間の関連動作を容易にするため、前記各リンクはリンクの２つのジョイ ント部分１９、２０を結合するロッキング要素２２を備えている。このロッキン グ要素はこの実施例に示されているように、スペーサ２１の中に押されたコッタ の形状とすることができる。ジョイントに係るリンクの回転は、互いに関係する リンクの動きが減じられそして固定するゴムシース(rubber sheath)をケーブル 先駆体全体に設け、及びゴムシースに係るジョイント及びリンクを図示されてい ない回転装置の助けにより回転させることによって行うことができる。別の実施 例は、それらを通る半径方 向のブロッキング装置により固定される１つまたはそれ以上のジョイントのため であり、一方、リンク間の軸方向距離はそれぞれの関連するリンクを回転するこ とにより調整される。 図２及び３のケーブル先駆体の形状は、 １／２Ｒ＝△／ｒ ここで、１＝リンクの２つのジョイント間の距離（スリーブ） Ｒ＝ケーブル先駆体の限度半径（limit radius） △＝リンクとジョイント間のギャップ ｒ＝リンクの半径（スリーブ） 例： １＝１００ｍｍ、ｒ＝３０ｍｍ、Ｒ＝５００、 従って、△＝３ｍｍ リンクの端部の左巻き及び右巻きネジ山は、そのジョイントアタッチメントに 係る外側円筒型スリーブの回転が、スリーブジョイント間の距離「１」とリンク とジョイント間のギャップ「△」の変化を生じさせる。ケーブル先駆体の端部で 最も遠い単一のポイントでの回転はすべてのスリーブの長さの調整となる。スリ ーブはこの場合回転ポイントの観点から統一がとれて（coherent）なければなら ない。回転は、例えば、上記のようにその長さ全体に沿ってケーブル先駆体に密 着した(shrunk)弾力のある、ゴムのような、プラスティックホースを介し、モー タにより達成される。 図４は、ケーブル先駆体が規定された最小曲率半径に曲げられたとき、即ち、 リンク１７がそれらの端部周辺２３で点又は表面に沿って接触しているとき、隣 り合う２つのリンク間の接触の詳細を示す。リンク１７の円筒の端部は図では丸 くされて示されているが、しかしより高い表面圧力を許容するため多くの周辺に 配置された表面を備えてもよい。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１１年１月２８日（１９９９．１．２８） 【補正内容】 請求の範囲 １．ケーブル先駆体（１１）の一端がケーブル（１）の端部に取り付けられ、 次にケーブル先駆体（１１）は機械本体（８）の第１のスロット（１５）通って ケーブル（１）を引き込むように配置され、かつその出口において該スロットか ら前記機械本体（８）に設けられた第２のスロット（１６）の入口まで前記ケー ブル（１）の曲率を制御するように配置されることを特徴とする、電気機械の高 電圧ケーブル（１）を巻回するための方法。 ２．前記機械本体（８）の外側の前記ケーブル先駆体（１１）は前記ケーブル （１）の曲率を前記ケーブル先駆体（１１）により決められた最小曲率半径に制 御することを特徴とする、請求項１に記載の方法。 ３．前記ケーブル先駆体（１１）の最小曲率半径はジョイント（１８）により 結合された前記ケーブル先駆体（１１）のリンク（１７）間の距離を調整するこ とにより決定されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。 ４．前記ケーブル先駆体（１１）の最小曲率半径は前記ジョイント（１８）に 係る前記リンク（１７）を回転させることによりセットされることを特徴とする 、請求項３に記載の方法。 ５．前記ケーブル先駆体（１１）は牽引部材によりスロットに引き込まれるこ とを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。 ６．前記ケーブル先駆体（１１）は送り部材によりスロット（１５、１６）に 引き込まれることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。 ７．電気機械の高電圧ケーブルを巻回するためのケーブル先駆体 であって、該ケーブル先駆体（１１）の一端はケーブル（１）の端部（１０）に 取り付けられ、該ケーブル先駆体（１１）は前記機械本体（８）に設けられた第 １のスロット（１５）を通してケーブル（１）を引き込むように配置され、かつ その出口において該スロットから前記機械本体（８）に設けられた第２のスロッ ト（１６）の入口まで前記ケーブル（１）の曲率を制御するように配置されたこ とを特徴とするケーブル先駆体。 ８．ジョイント（１８）で結合された多くの剛性のリンク（１７）を有する、 請求項７に記載されたケーブル先駆体。 ９．各リンク（１７）は、ジョイント（１８）に結合された軸方向に変位可能 なスペーサ（２１）を少なくとも一端に備えた、請求項８に記載されたケーブル 先駆体。 １０．前記スペーサ（２１）はねじジョイントにより前記リンク（１７）に結 合されている、請求項９に記載されたケーブル先駆体。 １１．各リンク（１７）は両端に軸方向に変位可能なスペーサを備え、各スペ ーサはねじジョイントにより前記リンク（１７）に結合され、前記リンク（１７ ）の１つのねじジョイントは左巻きのねじ山を持ち、前記リンク（１７）の他の ねじジョイントは右巻きのねじ山を持っていることを特徴とする、請求項１０に 記載されたケーブル先駆体。 １２．回転を防止するロッキング素子（２２）が各ジョイント（１８）の間に 設けられていることを特徴とする、請求項１０又は１１に記載されたケーブル先 駆体。 １３．回転を防止するブロッキング素子が前記リンク（１７）とジョイント（ １８）間のギャップをセットするとき、各リンク（１７）間に取り外し可能に挿 入されるよう設けられることを特徴とす る、請求項１０から１２のいずれか１項に記載のケーブル先駆体。 １４．前記ケーブル先駆体（１１）は、前記ケーブル（１）を選択された曲率 半径に曲げることを容易にするため、ガイド部材（６ａ、６ｂ）と協動するよう に設けられている、請求項７から１３のいずれか１項に記載のケーブル先駆体。 １５．前記ガイド部材（６ａ、６ｂ）は、それらが前記第１のスロット（１５ ）から前記第２のスロット（１６）に前記ケーブル（１）を引き込むことができ るようモータ駆動されることを特徴とする、請求項７から１４のいずれか１項に 記載のケーブル先駆体。 １６．第１のガイド部材（６ａ）は機械本体（８）からの出口に設けられ、第 ２のガイド部材（６ｂ）は機械本体（８）への入口に設けられ、前記ガイド部材 （６ａ、６ｂ）の１つは前記他のガイド部材（６ａ、６ｂ）の速度から外れる速 度で駆動されるよう設けられていることを特徴とする、請求項１４又は１５に記 載のケーブル先駆体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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，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，ＣＺ，ＤＥ，ＤＥ，ＤＫ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，Ｍ Ｄ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ， ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，Ｕ Ｚ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ケーブル先駆体（１１）の一端がケーブル（１）の端部に取り付けられ、 次にケーブル先駆体（１１）は機械本体（８）の第１のスロット（１５）通って ケーブル（１）を引き込むように配置され、かつその出口において該スロットか ら前記機械本体（８）に設けられた第２のスロット（１６）の入口まで前記ケー ブル（１）の曲率を制御するように配置されることを特徴とする、電気機械の高 電圧ケーブル（１）を巻回するための方法。 ２．前記機械本体（８）の外側の前記ケーブル先駆体（１１）は前記ケーブル （１）の曲率を前記ケーブル先駆体（１１）により決められた最小曲率半径に制 御することを特徴とする、請求項１に記載の方法。 ３．前記ケーブル先駆体（１１）の最小曲率半径はジョイント（１８）により 結合された前記ケーブル先駆体（１１）のリンク（１７）間の距離を調整するこ とにより決定されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。 ４．前記ケーブル先駆体（１１）の最小曲率半径はジョイント（１８）に係る リンク（１７）を回転させることによりセットされることを特徴とする、請求項 ３に記載の方法。 ５．前記ケーブル先駆体（１１）は牽引部材によりスロットに引き込まれるこ とを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。 ６．前記ケーブル先駆体（１１）は送り部材によりスロット（１５、１６）を 通って引き込まれることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の 方法。 ７．請求項１から６にいずれか１項に記載された方法により巻回 された高電圧ケーブルを含んだ少なくとも１つの巻線を有した電気機械。 ８．電気機械の高電圧ケーブルを巻回するためのケーブル先駆体であって、該 ケーブル先駆体（１１）の一端はケーブル（１）の端部（１０）に取り付けられ 、該ケーブル先駆体（１１）は前記機械本体（８）に設けられた第１のスロット （１５）を通してケーブル（１）を引き込むように配置され、かつその出口にお いて該スロットから前記機械本体（８）に設けられた第２のスロット（１６）の 入口まで前記ケーブル（１）の曲率を制御するように配置されたことを特徴とす るケーブル先駆体。 ９．ジョイント（１８）で結合された多くの剛性のリンク（１７）を有する、 請求項８に記載されたケーブル先駆体。 １０．各リンク（１７）は、ジョイント（１８）に結合された軸方向に変位可 能なスペーサ（２１）を少なくとも一端に備えた、請求項９に記載されたケーブ ル先駆体。 １１．前記スペーサ（２１）はねじジョイントにより前記リンク（１７）に結 合されている、請求項１０に記載されたケーブル先駆体。 １２．各リンク（１７）は両端で軸方向に変位可能なスペーサを備え、各スペ ーサはねじジョイントにより前記リンク（１７）に結合され、前記リンク（１７ ）の１つのねじジョイントは左巻きのねじ山を持ち、前記リンク（１７）の他の ねじジョイントは右巻きのねじ山をもっていることを特徴とする、請求項１１に 記載されたケーブル先駆体。 １３．回転を防止するロッキング素子（２２）が各ジョイント（１８）の間に 設けられていることを特徴とする、請求項１１又は１２に記載されたケーブル先 駆体。 １４．回転を防止するブロッキング素子が前記リンク（１７）とジョイント（ １８）間のギャップをセットするとき、各リンク（１７）間に取り外し可能に挿 入されるよう設けられることを特徴とする、請求項１１から１３のいずれか１項 に記載のケーブル先駆体。 １５．前記ケーブル先駆体（１１）は、前記ケーブル（１）を選択された曲率 半径に曲げることを容易にするため、ガイド部材（６ａ、６ｂ）と協動するよう に設けられている、請求項８から１４のいずれか１項に記載のケーブル先駆体。 １６．前記ガイド部材（６ａ、６ｂ）は、それらが前記第１のスロット（１５ ）から前記第２のスロット（１６）に前記ケーブル（１）を引き込むことができ るようモータ駆動されることを特徴とする、請求項８から１５のいずれか１項に 記載のケーブル先駆体。 １７．第１のガイド部材（６ａ）は機械本体（８）からの出口に設けられ、第 ２のガイド部材（６ｂ）は機械本体（８）への入口に設けられ、前記ガイド部材 （６ａ、６ｂ）の１つは前記他のガイド部材（６ａ、６ｂ）の速度から外れる速 度で駆動されるよう設けられていることを特徴とする、請求項１５から１６のい ずれか１項に記載のケーブル先駆体。