【発明の詳細な説明】
固定子及びその製造方法
発明の属する技術分野
本発明は、その第１の観点に於いて、回転電気機械用固定子に関する。
また、本発明はその第２の観点において、回転電気機械用固定子の製造方法に
関する。
更にまた、本発明はその第３の観点に於いて、以下に述べる形式の固定子を組
み込んだ回転電気機械に関する。
ここに言う回転電気機械は、第一に発電所に於ける発電機を意図している。
本発明は同期式回転電気機械、通常の非同期式回転電気機械等の回転電気機械
への適用が可能である。また、本発明は複式供給型回転電気機械等、他の回転電
気機械への適用が可能であると共に、絶縁処理した導電体からなる巻線を備え、
好ましくは高電圧で作動する非同期静止型電流変換器カスケードへの適用が可能
である。ここで、高電圧とは第一に１０ｋＶを越える電圧を意味する。本発明に
よる装置の典型的な動作範囲は、３６ｋＶ乃至８００ｋＶの範囲にある。
本発明が第一に意図するところは、一以上の撚り線部からなる導電体と、この
導電体を囲む第１の半導電層と、この半導電層を囲む絶縁層と、この絶縁層を囲
む第２の半導電層とから構成した高圧ケーブルの使用であり、ここでは特に、こ
のケーブルの利点が注目される。本発明は特に、２０乃至２００ｍｍの直径と、
８０乃至３０００ｍｍ2の導電面積を有するケーブルに関連している。
従って、本発明の用例は、本発明の好適実施例を構成する。
発明の背景
従来、同様な回転電気機械は１５乃至３０ｋＶの範囲の電圧に関して設計され
、通常、３０ｋＶが上限と考えられてきた。このことは一般に、発電機を電力ネ
ットワークに接続する際、電圧を電力ネットワークのレベル、即ち約１３０乃至
４００ｋＶのレベルまで昇圧する変圧器を介して、電力ネットワークに接続しな
ければならないことを意味する。
電力送電用ケーブル（即ち，ＸＬＰＥケーブル）に使用されているものと同様
の固体絶縁を有する高電圧導電体（以下高圧ケーブルと言う）を用いることによ
って、回転電気機械の電圧は、中間に変圧器を用いずに電力ネットワークに直接
接続できるレベルまで上げることができ、従来の変圧器を除去することができる
。この考え方によれば、固定子にケーブルを取り付けるための溝は、従来技術に
よる固定子の溝よりも深くすることが必要である（高電圧に対する高い絶縁性と
、ケーブル巻き数の増加が必要なため）。
この種の導電体は米国特許第5,036,165号を介して知られており、その絶縁は
半導電性熱分解ガラスファイバからなる内側層及び外側層によって構成されてい
る。また、例えば米国特許第5,066,881号が述べているように、ダイナモ形電機
用導電体がこの種の絶縁手段を備えていることも知られている。この場合、半導
電性熱分解ガラスファイバ層は、導電体を形成する二つの平行なロッドに接触し
、固定子の溝内の絶縁は半導電性熱分解ガラスファイバからなる外側層によって
囲まれている。熱分解ガラスファイバ材料は、含浸処理後もその抵抗率を維持す
るので、適当な材料として述べられている。
従来型の回転電気機械については、１９９６年ＫＴＨ社発行の図書，Fredrik
Gustavson著“Elektriska Maskiner”の第６−１頁から７−３２頁に開示、記載
されている。
従来型の回転電気機械では、固定子本体は溶接構造（全固定子本体）又は鋼板
を溶接及びネジ止めした構造（分割固定子本体）から成るっていることが多い。
大型の回転電気機械では、（磁性）積層鉄心としても知られる固定子は、一般に
厚さが０．３５ｍｍ又は０．５ｍｍの鉄心シートを構成する金属シートから形成
される。適当なサイズのシートは打ち抜き加工され、更に開口および／又は孔が
打ち抜き加工される。固定子鉄心はそれら金属シートをリング状に、層毎に、層
と層との間を重ね合せるうようにして積み重ねて形成することができる。この鉄
心形成過程で、金属シートは固定子鉄心と固定子本体との間で、支持リンクを構
成するガイドレール（ガイドライン、楔部材）を介して放射状に案内される。従
来型の大型回転電気機械では、これら金属シートは、押圧リング、押圧フィンガ
、又は押圧セグメントに対するクランプ手段によって押圧される押圧ブラケット
の形をしたクランプ手段によって軸方向に保持される。従来型のクランプ装置を
用いて、高圧ケーブルを使用する固定子を製造することは困難である。
発明の目的
従って、本発明の目的は従来の軸方向クランプ装置を除去し、その様な装置を
用いずに均一で、変形を起こさず、十分に強靫な固定子鉄心を備えた回転電気機
械用固定子を提供することにある。また、本発明の他の目的は、そうした固定子
を製造する方法を提供することにある。更に、本発明の他の目的は、そうした固
定子を組み込んだ回転電気機械を提供することにある。
発明の概要
また、本発明の目的は上述の諸問題を解決することにある。この目的は、添付
請求の範囲の請求項１に記載の回転電気機械用固定子、同請求項１５に記載の回
転電機機械用固定子の製造方法、及び同請求項３０に記載の上記固定子を組み入
れた回転電気機械によって達成される。回転電気機械は巻線を含んでいる。本発
明による固定子は、固定子本体と、外側ヨーク部から内側に向かって半径方向に
延びる固定子歯形部を含む固定子鉄心とを含んでいる。この固定子鉄心は、それ
ぞれが多数の金属シートを含む多数のパック、又は多数の金属シートから成り、
これらパック又は金属シートは互いに部分的に重なるようにして積み重ねられる
。これらパック又は金属シートは固定子本体に配置した楔部材を用いて放射状に
固定される。また、上記固定子は、巻線が固定子の溝に設けられた高圧ケーブル
から成り、且つパック又は金属シートがそれらの間に配置した熱硬化性接着部材
によって軸方向に固定されることを特徴としている。
本発明による回転電気機械用固定子の製造方法は：
・固定子の組み立て以前に、各パック又は各金属シートの少なくとも一面に熱
硬化性接着部材を付着形成する段階；
・前記パック又は金属シートを互いに部分的に重なるようにして積み重ねると
共に、固定子本体に配置した楔部材を用いて前記パック又は金属シートを放射状
に固定する段階；
・全てのパック又は金属シートを組み立てる際に、仮のクランプ装置を用いて
パック又は金属シートを押圧する段階；
・固定子の周囲に熱絶縁部材を設ける段階；及び
・発熱手段を用いて固定子を接着部材の設定温度まで加熱し、接着部材が硬化
するまで上記設定温度を維持する段階を含んでいる。
本発明によれば、軸方向クランプ装置を用いずに、均一で、変形
を起こさず、十分に強靫な固定子鉄心を備えた固定子が得られる。
本発明による回転電気機械用固定子の製造方法によって、固定子鉄心は工場又
はその他の場所で製造することができるようになり、特別な軸方向クランプ装置
の必要も無くなる。
本発明による固定子に於いて、巻線は現今電力配電用に使用されているような
固体押出し絶縁有するケーブル、例えばＸＬＰＥ−ケーブル又はＥＰＲ−絶縁を
有するケーブルに対応する形式のものであるのが好ましい。その様なケーブルは
一以上の撚り線部からなる内側導電体、この導電体を囲む内側半導電層、この層
を囲む固体絶縁層、及びこの絶縁層を囲む外側半導電層を含んでいる。こうした
ケーブルは可撓性を有しており、このことは本発明との関係に於いて重要な性質
となる。その理由は、本発明による装置に関する技術は基本的に巻線システム、
即ち固定子組み立てに当たって、巻線はケーブルを曲げて形成されるからである
。ＸＬＰＥ−ケーブルの可撓性は直径３０ｍｍのケーブルの場合、通常約２０ｃ
ｍの曲率半径に対応し、直径８０ｍｍのケーブルの場合は約６５ｃｍの曲率半径
に対応する。本願に於いては、“曲げ易い、可撓性”等の用語は、巻線がケーブ
ル直径の凡そ４倍、好ましくは凡そ８倍乃至１２倍の曲率半径で曲げられること
を示すのに使用される。
巻線は、曲げられたり、動作中に熱的ストレスを受けても、その特性を維持す
るように構成されなければならない。また、上記各層は本発明との関係に於いて
、相互間の接着を維持することが極めて重要である。各層の材料特性、特にそれ
らの弾性及び相対的熱膨張係数がここでは重要となる。例えばＸＬＰＥ−ケーブ
ルの場合、絶縁層は交差結合の低密度ポリエチレンから成ると共に、半導電層は
煤（すす）と金属粒子を混入したポリエチレンから成っている。温度の変動に伴
う体積変化は、ケーブル半径の変化によって完全に吸
収される。また、これら層材料の弾性に関して、層の熱膨張係数の差は比較的僅
かなため、半径方向の膨張が起きても、各層間の接着が失われることは無い。
上記材料の組合せは単なる例示であって、特定の条件及び半導電条件、即ち、
抵抗率が１０-1から１０6ohm-cmの範囲内にある抵抗率、例えば１乃至５００ohm
-cm又は１０乃至２００ohm-cmの範囲を満たすその他の材料の組合せは、当然本
発明の範囲に入る。
絶縁層は、熱可塑性固体材料、例えば低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、高密
度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブチレン（ＰＢ）
、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）、交差結合ポリエチレン（ＸＬＰＥ）等の交差
結合材料、又はエチレンプロピレンゴム（ＥＰＲ）又はシリコンゴム等のゴムか
ら成っている。
内側及び外側の半導電層は同じ基材に煤又は金属粉を混入させたもので構成さ
れる。
これら材料の機械的特性、特にそれらの熱膨張係数は、少なくとも本発明に必
要な導電性を達成するのに必要な割合で煤又は金属粉が混入されているか、混入
されていないかによっては、比較的影響を受けない。それ故、絶縁層及び半導電
層は実質的に同じ熱膨張係数を有している。
また、エチレン−ビニール−アセテート共重合体／ニトリルゴム、ブチルグラ
フトポリエチレン、及びエチレン−ブチル−アクリレート共重合体も、半導電層
を形成する適切な重合体を構成する。
種々の層の基材として違った種類の材料を使う場合でも、それらの熱膨張係数
が実質的に同じである事が望ましい。上記材料の組合せはこの望ましい場合に当
たる。
上記材料は比較的良好な弾性、即ち５００ＭＰａ以下、好ましく
は２００ＭＰａ以下のＥ−モジュールを有している。この弾性は材料の熱膨張係
数間にある僅かな差を半径方向の弾性によって吸収するのに十分であるから、層
にクラックやその他の損傷が生じたりせず、また層が相互に剥がれたりすること
はない。層を構成する材料は弾性を有すると共に、層と層の間の接着剤は少なく
とも材料の弱さと同じ大きさの弱さを有している。
二つの層は各層に沿う電位を実質的に等しくするのに十分な導電率を有してい
る。外側半導電層の導電率は、ケーブル内の電界を閉鎖するのに十分大きく、層
の長手方向の誘導電流による重要な損失を上げないように十分に小さい。
それ故、二つの半導電層の各々は一つの等電位面を構成し、これらの層を有す
る巻線は実質的に電界をその中に閉鎖する。
勿論、一以上の追加の半導電層を絶縁層内に構成することを妨げるものではな
い。
以下、添付の図面を参照して、好適実施例に基づいて本発明を更に詳しく述べ
る。
図面の簡単な説明
図１は高圧ケーブルの断面図；
図２は最新の回転電気機械の固定子直径に沿った断面を示す概略斜視図；
図３は回転電気機械の半径方向の扇形区間示す概略図；
図４は本発明による回転電気機械用固定子の製造方法を示すフローチャート；
図５は、図４の方法の第１実施例に従って金属シートに接着部材を付着形成す
る段階を示す図；
図６は、図５の段階で処理された金属シートの断面図；
図７は、図４の方法の第２実施例に従って金属シートに接着部材を付着形成す
る段階を示す図；
図８は、図７の段階で処理された金属シートの断面図；
図９は、固定子鉄心の層構造を形成する際の中間圧縮段階を示す概略図；
図１０は、固定子鉄心を組み立てる際の金属シートの配置法を示す概略図；
図１１は、固定子鉄心の層構造を形成する際に、振動を与えてそれらを安定さ
せる段階を示す概略図；そして
図１２は、図４の方法に於ける硬化段階の一例を示す概略図である。
本発明による実施例の詳細な説明
図１は電力を送電するために、伝統的に使用されてきた高圧ケーブル１０の断
面を示す。図示の高圧ケーブル１０は、例えば外装又はスクリーンを除いた１４
５ｋＶの標準ＸＬＰＥケーブルであっても良い。高圧ケーブル１０は、例えば円
形の断面を持った一以上の銅の撚り線部１２で構成した導電体から成っている。
これら撚り線部は高圧ケーブル１０の中央に配置される。撚り線部１２の周囲に
は第１の半導電層１４が形成され、この第１半導電層１４の周りには第１の絶縁
層１６、即ちＸＬＰＥ−絶縁層が形成され、更にこの第１絶縁層１６の周囲に第
２の半導電層１８が形成される。
図２は最新の回転電気機械の固定子２０の直径に沿って取った断面を示す概略
斜視図である。この図では、固定子２０の構成を理解し易くするため、回転電気
機械の回転子を除いてある。固定子の主要部は、固定子本体２２、固定子歯形部
２６を含む固定子鉄心２４、及び固定子ヨーク２８から成っている。また、固定
子２０は、図
３に図示のように、それぞれの固定子歯形部２６の間に、自転車のチェーン状に
形成したスペース３２に設けた高圧ケーブルから成る固定子巻線３０を含んでい
る。図３では、固定子巻線３０はその導電体によってだけ示してある。図２から
分かるように、固定子巻線３０は固定子２０の各側に於いてコイル端パッケージ
３４を形成している。また、図３はケーブルが、固定子の半径方向の位置に沿っ
て、数次の段を形成していることを表している。固定子鉄心２４は接着剤で接着
した多数の金属シート３８（図３参照）、又は多数の金属シート３８（図３参照
）を含む多数のパック（図３参照）を含んでいる。パック３８又は金属シート３
８は積み重ねられ、部分的に互いに重ね合わされる。即ち、層同士が重なり合う
ようにリング状に配置される。パック３８又は金属シート３８は固定子本体２２
に配置した楔部材によって半径方向に案内され、固定される。これら楔部材は案
内ラインとして知られており、しはしば固定子鉄心２４と固定子本体２２の間の
支持リンクを構成する。大型の回転電気機械の場合、これらパック３８又は金属
シート３８は、押圧リング、押圧フィンガ、又は押圧セグメントに対するクラン
プ手段によって加圧される押圧ブラケット３６の形をしたクランプ装置によって
軸方向に従来通り一括保持される。図２には、二個の押圧ブラケット３６だけが
図示されている。本発明による固定子は、その外見に於いて図２に図示の固定子
２０に類似しでいる。しかし、本発明との明確な相違点は、本発明による固定子
が如何なる押圧ブラケット３６も有していない点である。その代わり、パック３
８又は金属シート３８は熱硬化性接着部材を用いて軸方向に固定される（図５及
び７参照）。
図３は固定子２０のパック３８又は金属シート３８、及び回転子４２の回転極
４０を備えた回転電気機械の半径方向扇形区間の概略
図である。また、各固定子歯形部２６の間に形成された自転車のチェーン状スペ
ース３２に固定子巻線３０が配置されることも、この図から明らかである。
図４は、本発明による回転電気機械用固定子２０の製造方法を示すフローチャ
ートである。固定子２０は固定子本体２２、及び各々が多数の金属シートからな
る多数のパック３８又は多数の金属シート３８を含む固定子鉄心２４を含んでい
る。製造方法は図のブロック５０から始まる。次いで、ブロック５２に於いて、
固定子２０を組み立てる前に、各パック３８又は金属シート３８の少なくとも一
面に熱硬化性接着剤を付着形成する段階を実行する。次に、ブロック５４に於い
て、パック３８又は金属シート３８を放射状に固定するため、固定子本体２２に
配置した楔部材を用いて、パック３８又は金属シート３８を互いに部分的に重な
るように積み重ねて組み立て、パック３８又は金属シートによる異なる層を形成
する。次に、ブロック５６に於いて、全てのパック３８又は金属シート３８を組
み立てたら、仮のクランプ装置を用いてそれらパック３８又は金属シート３８を
まとめて押圧する。次いで、ブロック５８に於いて、固定子２０の周囲に熱絶縁
性部材を設ける。その後、ブロック６０に於いて、固定子鉄心２４を発熱手段を
用いて接着部材が硬化するのに十分な温度に加熱する。固定子鉄心２４は接着部
材が硬化するまで高温状態に置かれる。上記処理はブロック６２で終了する。こ
の処理の後、高圧ケーブルから成る巻線３０が固定子の溝に設けられる。この巻
線３０は少なくとも一巻きの連続した高圧ケーブル１０から成っている。
また、本発明による方法は、固定子鉄心の組み立て段階（図４のブロック５４
）の間に、組み立てられた固定子鉄心２４を軸方向に沿って部分的に、又は全体
的に少なくとも一度圧縮する段階を含む
こともできる。この段階は加圧装置（図９参照）を用いて実行することが出来る
。この圧縮段階に代わって、以下の段階を含むことが出来る。即ち、（１）部分
的又は全体的に組み立てた固定子鉄心２４の周囲にケーブルを多数回巻き付ける
段階と、（２）このケーブルに適当な交流電流を供給して固定子鉄心２４に振動
を与え、固定子鉄心を均一にする段階とを含むことが出来る（図１１参照）。ま
た、接着部材を付着形成する段階（図４のブロック５２）は、以下の段階を含む
ことができる。即ち、（１）各パック３８又は各金属シート３８の少なくとも一
面に、接着剤投与装置を用いて熱硬化性の接着剤層を付着形成する段階と、（２
）この接着剤層を乾燥器を用いて乾燥する段階を含むことができる（図５参照）
。また、本発明の方法は以下の段階を含むことができる。即ち、（１）ブロック
５２の前段に於いて、ワニススプレーノズルを用いて、各パック３８又は各金属
シート３２の両面に絶縁ワニス層を付着形成し、（２）この絶縁ワニス層を乾燥
器を用いて乾燥する段階を含むことができる（図５参照）。この代わりに、熱硬
化性の接着剤層は接着剤ノズルを用いて付着形成することもできる（図５参照）
。また、この代わりに、接着剤層は塗布による方法で付着形成することもできる
。更に、これに代えて、接着剤層はブラシを用いて塗布形成することもできる。
接着部材を付着形成する段階（図４のブロック５２）を実行する方法に代えて、
各パック３８又は各金属シート３８の少なくとも一面に、熱硬化性接着剤ホイル
を付着形成することもできる（図７参照）。また、この接着剤ホイルは、ローラ
を用いて敷き込むことができる。（図７参照）。また、これに代わって、加圧手
段を用いて接着剤ホイルを加圧形成することもできる。更に、これに代えて、接
着剤ホイルを融かして溶着することもできる。一実施例によれば、接着剤ホイル
を金属ストリップ上に付着形成し、その
後、金属打ち抜き加工によって金属シート３８を打ち抜き形成している。本発明
による方法は、接着剤ホイル無しの状態で絶縁ワニス層を付着形成し、その後、
接着剤ホイルを付着形成する段階を含んでいる。
図５は、図４のフローチャートに従う方法の第１実施例による金属シート３８
に対して接着部材を付着形成する方法を示している。この例に於いて、金属シー
ト３８は既に打ち抜き形成されている。金属シート３８はその貯蔵部７０から取
り出されて、コンベヤベルト７２に載せられる。次いで、金属シート３８はバリ
取り機械７４によってバリ取りされる。その後、ワニススプレーノズル７６によ
って絶縁ワニス層を金属シート上に付着形成し、このワニス層を乾燥器７８によ
って乾燥する。図示の例では、乾燥器７８は赤外線ランプ７８によって構成され
ている。接着剤投与手段８０は金属シート３８に接着剤を付着形成する。この例
では、接着剤投与手段８０は、金属シート３８に接着剤層形成に使用する接着剤
スプレーノズル８０を含んでいる。次いで、接着剤層は乾燥器８２、例えば赤外
線ランプ８２によって乾燥される。完成した金属シート３８は貯蔵部８４に集め
られる。接着剤層が乾燥した状態では、金属シート３８は手で扱える状態になっ
ている。ここで使用される接着剤は、溶媒基剤を有するか、又は水溶性の熱硬化
性接着剤である。
図６は、図５の方法で処理した金属シート３８の断面を示す。金属シート３８
の最も近くには、金属ストリップに対してその製造者が付着形成した第１のワニ
ス層８６が設けらている。第２のワニス層８８は、ワニス掛けによって追加形成
した層であって、図５で付着形成した絶縁ワニス層に対応する。最も外側の層は
接着剤層９０である。金属シート３８の典型的な厚さは０．３５乃至０．５０ｍ
ｍである。特徴的には、第１及び第２ワニス層８６、８８を合わせ
た厚さは、０．００５乃至０．０１０ｍｍである。接着剤層９０の典型的な厚さ
は０．００５ｍｍである。
図７は、図４のフローチャートに従う方法の第２実施例であって、金属シート
上に接着部材を設ける方法を示している。この図では、接着部材は金属シート３
８が金属ストリップから打ち抜き形成される前に設けられる。ワニス掛けした金
属ストリップ９２は第１のドラム９４から繰り出される。接着剤ホイル９６は第
２のドラム９８から繰り出され、例えばローラ１００を用いて金属ストリップの
上にロールされる。金属ストリップは金属シート打ち抜き装置１０２に連続供給
され、其処で金属シート３８に打ち抜き成形される。打ち抜かれた後の金属スト
リップ(spillage)は第３のドラム１０４によって巻き取られ、金属シート３８は
コンベヤベルト１０６によって貯蔵部１０８に運ばれる。
図８は、図７で処理された金属シートの断面を示す。金属シートは打ち抜き加
工後、バリ取りされ、次いで接着剤の付着していない面に追加のワニス掛けが行
われる。金属シート３８に最も近い層は、金属ストリップ９２の製造者が付着形
成したワニス層８６である。ワニス層８８は追加のワニス掛けによって付着形成
された層である。接着剤ホイルは参照番号９６によって示されている。また、接
着剤ホイル９６は加圧、又は溶融して付着形成することもできる。ここで使用し
た接着剤ホイルは熱硬化性の接着剤ホイルである。
図９は固定子鉄心２４を積み重ねて行く際に、途中で実施する圧縮段階を示す
概略図である。固定子鉄心２４は整列した固定子本体２２内で、出来ればネジを
用いて、好ましくは従来の方法で組み立てる。金属シート３８は楔部材（ガイド
ライン）１１０によって半径方向に案内される。その一面だけに接着剤が施され
ている金属シート３８を使用する場合は、全ての金属シート３８を、その接着剤
を施した面を上に向けて置くか、又はその接着剤を施した面を下に向けて置くこ
とが重要である。適当な数の金属シート層が積み重ねられたら、固定子鉄心２４
を均一にするため、中間圧縮操作を実行することもできる。図示の例では、固定
子鉄心２４の下側は支持板１１２及びパレット１１４によって支持される。図９
では、固定子鉄心２４を圧縮するのに加圧装置１１６が用いられている。
図１０は固定子鉄心２４を組み立てる際に、金属シート３８がどの様に配置さ
れるかを示す概略図である。金属シート３８は層毎に配置され、異なる層の金属
シートは部分的に互いに重なり合うように配置される。金属シート３８は楔部材
１１０によって放射状に案内される。
図１１は、固定子鉄心２４の層状構造を形成する際に、振動を用いてそれらを
安定させる段階を示す概略図である。固定子鉄心２４の均一化が満足な状態にな
い場合でも、積み重ねた固定子鉄心２４に振動を与えることによってそれを改善
することができ、より安定した状態が得られる。固定子鉄心２４に対する上記の
圧縮及び振動操作は完成した固定子鉄心２４に関して実行することもできる。ケ
ーブル１１８を適当な巻数で固定子鉄心２４の周囲に巻き付け、このケーブル１
１８に適当な電圧及び電流強度の交流電流を供給すると、固定子鉄心２４は振動
を起こし、金属シート２８は互いに調整し合って、固定子鉄心２４は“安定し(s
ettle)”、より均一な構造となる。
図１２は、図４の方法による硬化段階（図４のブロック６０）の一例を示す概
略図である。固定子鉄心２４の積層が完了したら、仮のクランプ装置１２０、１
２２を用いて金属シート３８を軸方向に沿って圧縮する。図示の例では、クラン
プ装置は押圧板１２０とボルト１２２から成っている。クランプ装置１２０、１
２２によって
加えられる圧力は、接着剤の硬化処理段階を通して維持される。この硬化処理段
階に入る前に、固定子２０の周囲に熱絶縁部材１２４を配置する。この熱絶縁部
材１２４は、硬化処理段階中に固定子２０が冷却されるのを防止する熱絶緑カバ
ー（テント）から成っている。発熱手段１２６は固定子鉄心１２４の周囲に配置
され、固定子鉄心を正しい硬化温度、即ち、およそ８０乃至２００℃に加熱する
。この温度は硬化処理期間中、即ち約１乃至２０時間の保持される。熱風発生装
置、又は加熱マットを発熱手段１２６として使用することもできる。この硬化処
理の間に、個々の金属シート３８は結合（貼着）され、堅牢且つ均一な固定子鉄
心２４が形成される。
添付の図は、本発明を個々の金属シートに適用した場合について示しているが
、本発明は貼着された多数の金属シートを含むパックについても適切に適用でる
ものである。
本発明は、これまでに示した実施例に限定されるものではなく、添付請求の範
囲内に於いて、幾つかの修正は可能である。Description: TECHNICAL FIELD The present invention, in a first aspect, relates to a stator for a rotating electric machine. Further, in a second aspect, the present invention relates to a method for manufacturing a stator for a rotating electric machine. Furthermore, the invention in a third aspect relates to a rotating electrical machine incorporating a stator of the type described below. The rotating electrical machine referred to herein is intended primarily as a generator in a power plant. The present invention is applicable to rotating electric machines such as synchronous rotating electric machines and ordinary asynchronous rotating electric machines. In addition, the present invention is applicable to other rotating electric machines such as a double feed type rotating electric machine, and further includes a winding made of an insulated conductor, and preferably operates at a high voltage. Application to a converter cascade is possible. Here, high voltage means firstly a voltage exceeding 10 kV. A typical operating range of the device according to the invention is in the range from 36 kV to 800 kV. The first intention of the present invention is to provide a conductor consisting of one or more stranded portions, a first semiconductive layer surrounding the conductor, an insulating layer surrounding the semiconductive layer, and an insulating layer surrounding the semiconductive layer. And the use of a high-voltage cable composed of a surrounding semiconductive layer, in which the advantages of this cable are particularly noted. The invention is especially applicable to diameters between 20 and 200 mm and between 80 and 3000 mm Two Cable having a conductive area of Thus, the examples of the present invention constitute preferred embodiments of the present invention. BACKGROUND OF THE INVENTION Traditionally, similar rotating electric machines have been designed for voltages in the range of 15 to 30 kV, with 30 kV usually being considered the upper limit. This generally means that when connecting the generator to the power network, it must be connected to the power network via a transformer that boosts the voltage to the level of the power network, i.e. a level of about 130 to 400 kV. . By using a high voltage conductor (hereinafter referred to as a high voltage cable) having solid insulation similar to that used for power transmission cables (ie XLPE cables), the voltage of the rotating electrical machine is intermediately transformed by a transformer. Can be increased to a level that can be directly connected to a power network without using a conventional transformer, and a conventional transformer can be eliminated. According to this concept, the groove for attaching the cable to the stator needs to be deeper than the groove of the stator according to the prior art (high insulation against high voltage and increase in the number of turns of the cable are necessary). For). Such a conductor is known from U.S. Pat. No. 5,036,165, whose insulation is constituted by an inner layer and an outer layer of semiconductive pyrolytic glass fiber. It is also known that dynamo-type electrical conductors are provided with this type of insulating means, for example, as described in US Pat. No. 5,066,881. In this case, the semiconductive pyrolytic glass fiber layer contacts two parallel rods forming the conductor, and the insulation in the stator groove is surrounded by an outer layer of semiconductive pyrolytic glass fiber. I have. Pyrolytic glass fiber materials are described as suitable materials because they maintain their resistivity after the impregnation process. A conventional rotary electric machine is disclosed and described in a book published by KTH Company, 1996, by Fredrik Gustavson, "Elektriska Maskiner", pp. 6-1 to 7-32. In a conventional rotary electric machine, the stator body often has a welded structure (all stator bodies) or a structure in which a steel plate is welded and screwed (split stator bodies). In large rotating electrical machines, stators, also known as (magnetic) laminated iron cores, are typically formed from metal sheets that make up 0.35 mm or 0.5 mm thick iron core sheets. Sheets of suitable size are stamped, and openings and / or holes are stamped. The stator core can be formed by stacking the metal sheets in a ring shape, layer by layer, such that the layers are overlapped. In the process of forming the iron core, the metal sheet is radially guided between the stator iron core and the stator main body via guide rails (guidelines, wedge members) constituting the support links. In a conventional large rotating electric machine, these metal sheets are held axially by clamping means in the form of pressing rings, pressing fingers or pressing brackets pressed by clamping means against the pressing segments. It is difficult to manufacture stators using high voltage cables using conventional clamping devices. OBJECTS OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to eliminate conventional axial clamping devices and to provide a rotating electric machine having a uniform, non-deformable, sufficiently strong stator core without such devices. To provide a stator for a vehicle. It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing such a stator. Yet another object of the present invention is to provide a rotating electric machine incorporating such a stator. SUMMARY OF THE INVENTION It is another object of the present invention to solve the above-mentioned problems. An object of the present invention is to provide a stator for a rotating electric machine according to claim 1, a method for manufacturing a stator for a rotating electrical machine according to claim 15, and the stator according to claim 30. Is achieved by a rotating electric machine incorporating The rotating electric machine includes windings. A stator according to the present invention includes a stator body and a stator core including a stator tooth profile extending radially inward from an outer yoke. The stator core consists of a number of packs, or a number of metal sheets, each containing a number of metal sheets, the packs or metal sheets being stacked such that they partially overlap one another. These packs or metal sheets are fixed radially using wedge members arranged on the stator body. Further, the stator is characterized in that a winding is formed of a high-voltage cable provided in a groove of the stator, and a pack or a metal sheet is axially fixed by a thermosetting adhesive member disposed therebetween. And A method for manufacturing a stator for a rotating electric machine according to the present invention includes the steps of: (a) attaching a thermosetting adhesive member to at least one surface of each pack or each metal sheet before assembling the stator; Stacking so as to partially overlap each other and radially fixing the pack or metal sheet using a wedge member arranged on the stator body; a temporary clamping device when assembling all the packs or metal sheets; Pressing a pack or a metal sheet with the use of: a step of providing a heat insulating member around the stator; and heating the stator to a set temperature of the bonding member using a heating means until the bonding member is cured. The step of maintaining the set temperature is included. ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the stator provided with the stator core which is uniform, does not deform | transform, and has a sufficiently strong ligature is obtained, without using an axial clamping apparatus. The method of manufacturing a stator for a rotating electric machine according to the invention allows the stator core to be manufactured in a factory or elsewhere, and also eliminates the need for special axial clamping devices. In the stator according to the invention, the windings are of the type corresponding to cables with solid extrusion insulation, such as those currently used for power distribution, for example XLPE cables or cables with EPR insulation. preferable. Such a cable includes an inner conductor comprising one or more strands, an inner semiconductive layer surrounding the conductor, a solid insulating layer surrounding the layer, and an outer semiconductive layer surrounding the insulating layer. Such cables are flexible, which is an important property in the context of the present invention. The reason for this is that the technology relating to the device according to the invention is basically a winding system, i.e. in stator assembly, the windings are formed by bending the cable. The flexibility of the XLPE-cable typically corresponds to a radius of curvature of about 20 cm for a 30 mm diameter cable, and a radius of curvature of about 65 cm for a 80 mm diameter cable. As used herein, terms such as "flexible, flexible" are used to indicate that the winding is bent with a radius of curvature that is approximately four times the cable diameter, preferably approximately eight to twelve times. You. The winding must be configured to maintain its properties even if it is bent or subjected to thermal stress during operation. It is extremely important that the above-mentioned layers maintain their mutual adhesion in relation to the present invention. The material properties of the layers, in particular their elasticity and the relative coefficient of thermal expansion, are important here. For example, in the case of XLPE-cable, the insulating layer is made of cross-linked low-density polyethylene and the semiconductive layer is made of soot and polyethylene mixed with metal particles. Volume changes due to temperature fluctuations are completely absorbed by changes in cable radius. Also, regarding the elasticity of these layer materials, the difference in the coefficient of thermal expansion of the layers is relatively small, so that even if radial expansion occurs, the adhesion between the layers is not lost. The above material combinations are merely examples, and specific conditions and semiconducting conditions, ie, a resistivity of 10 -1 From 10 6 Other material combinations that satisfy a resistivity in the range of ohm-cm, such as 1-500 ohm-cm or 10-200 ohm-cm, are of course within the scope of the invention. The insulating layer is made of a cross-linked thermoplastic solid material such as low density polyethylene (LDPE), high density polyethylene (HDPE), polypropylene (PP), polybutylene (PB), polymethylpentene (PMP), cross-linked polyethylene (XLPE), and the like. It is made of a bonding material or rubber such as ethylene propylene rubber (EPR) or silicone rubber. The inner and outer semiconductive layers are formed by mixing soot or metal powder in the same substrate. The mechanical properties of these materials, especially their coefficients of thermal expansion, depend on whether or not soot or metal powder is incorporated, at least in the proportions necessary to achieve the electrical conductivity required for the present invention. Relatively unaffected. Therefore, the insulating layer and the semiconductive layer have substantially the same coefficient of thermal expansion. Also, ethylene-vinyl-acetate copolymer / nitrile rubber, butyl-grafted polyethylene, and ethylene-butyl-acrylate copolymer constitute suitable polymers for forming the semiconductive layer. Even when different types of materials are used as substrates for the various layers, it is desirable that their thermal expansion coefficients be substantially the same. Combinations of the above materials correspond to this desirable case. The material has an E-module with relatively good elasticity, i.e. less than 500 MPa, preferably less than 200 MPa. This elasticity is sufficient to absorb small differences in the coefficient of thermal expansion of the material by radial elasticity, so that the layers do not crack or otherwise damage, and the layers peel from each other. Never. The material forming the layers is elastic and the adhesive between the layers has a weakness at least as great as the material's weakness. The two layers have sufficient conductivity to make the potentials along each layer substantially equal. The conductivity of the outer semiconductive layer is large enough to close the electric field in the cable and small enough not to add significant losses due to induced currents in the longitudinal direction of the layer. Thus, each of the two semiconductive layers constitutes one equipotential surface, and the winding with these layers substantially closes the electric field therein. Of course, this does not preclude configuring one or more additional semiconductive layers in the insulating layer. Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on preferred embodiments with reference to the accompanying drawings. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a cross-sectional view of a high-voltage cable; FIG. 2 is a schematic perspective view showing a section along a stator diameter of a modern rotary electric machine; FIG. 3 is a schematic view showing a radial sector section of the rotary electric machine. FIG. 4 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a stator for a rotating electric machine according to the present invention; FIG. 5 is a diagram illustrating a step of attaching an adhesive member to a metal sheet according to a first embodiment of the method of FIG. 6 is a cross-sectional view of the metal sheet treated in the step of FIG. 5; FIG. 7 is a view showing a step of forming an adhesive member on the metal sheet according to the second embodiment of the method of FIG. 4; FIG. 9 is a schematic view showing an intermediate compression stage in forming a layer structure of the stator core; FIG. 10 is a cross-sectional view of the metal sheet processed in forming the stator core layer structure; FIG. 11 is a schematic view showing an arrangement method; FIG. In forming the structure, schematic diagram showing a step to stabilize them vibrated; and FIG. 12 is a schematic diagram showing an example of in curing step in the method of FIG. DETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS OF THE INVENTION FIG. 1 shows a cross section of a high voltage cable 10 that has traditionally been used to transmit power. The illustrated high voltage cable 10 may be, for example, a 145 kV standard XLPE cable without the exterior or screen. The high-voltage cable 10 is made of, for example, a conductor made of one or more stranded copper wires 12 having a circular cross section. These stranded portions are arranged at the center of the high-voltage cable 10. A first semiconductive layer 14 is formed around the stranded portion 12, and a first insulating layer 16, that is, an XLPE-insulating layer is formed around the first semiconductive layer 14. A second semiconductive layer 18 is formed around the insulating layer 16. FIG. 2 is a schematic perspective view showing a cross section taken along the diameter of the stator 20 of a modern rotary electric machine. In this figure, the rotor of the rotating electric machine is omitted to facilitate understanding of the configuration of the stator 20. The main part of the stator includes a stator main body 22, a stator core 24 including a stator toothed portion 26, and a stator yoke 28. As shown in FIG. 3, the stator 20 includes a stator winding 30 composed of a high-voltage cable provided in a space 32 formed in a chain shape of a bicycle between the respective stator teeth 26. I have. In FIG. 3, the stator winding 30 is shown only by its conductor. As can be seen from FIG. 2, the stator windings 30 form a coil end package 34 on each side of the stator 20. FIG. 3 also shows that the cable forms several orders of magnitude along the radial position of the stator. The stator core 24 includes a number of metal sheets 38 (see FIG. 3) bonded by an adhesive, or a number of packs (see FIG. 3) including a number of metal sheets 38 (see FIG. 3). The packs 38 or metal sheets 38 are stacked and partially overlapped with each other. That is, the layers are arranged in a ring shape so as to overlap each other. The pack 38 or the metal sheet 38 is guided and fixed in the radial direction by a wedge member arranged on the stator body 22. These wedge members are known as guide lines and often form a support link between the stator core 24 and the stator body 22. In the case of large rotating electrical machines, these packs 38 or metal sheets 38 are conventionally bundled axially by a clamping device in the form of a pressing ring 36, a pressing finger or a pressing bracket 36 pressed by a clamping means against the pressing segment. Will be retained. FIG. 2 shows only two pressing brackets 36. The stator according to the invention is similar in appearance to the stator 20 shown in FIG. However, a clear difference from the present invention is that the stator according to the present invention does not have any pressing bracket 36. Instead, the pack 38 or metal sheet 38 is axially secured using a thermosetting adhesive (see FIGS. 5 and 7). FIG. 3 is a schematic view of a radial sector of a rotary electric machine with a pack 38 or metal sheet 38 of the stator 20 and a rotating pole 40 of the rotor 42. It is also evident from this figure that the stator windings 30 are arranged in the bicycle chain-shaped space 32 formed between each stator tooth profile 26. FIG. 4 is a flowchart illustrating a method of manufacturing the stator 20 for a rotating electric machine according to the present invention. The stator 20 includes a stator body 22 and a plurality of packs 38 each comprising a plurality of metal sheets or a stator core 24 including a plurality of metal sheets 38. The manufacturing method begins at block 50 in the figure. Then, in block 52, prior to assembling the stator 20, a step of applying a thermosetting adhesive to at least one surface of each pack 38 or metal sheet 38 is performed. Next, in a block 54, in order to radially fix the packs 38 or the metal sheets 38, the packs 38 or the metal sheets 38 are stacked so as to partially overlap each other by using a wedge member arranged on the stator body 22. To assemble and form different layers of packs 38 or metal sheets. Next, when all the packs 38 or the metal sheets 38 are assembled in the block 56, the packs 38 or the metal sheets 38 are pressed together using a temporary clamping device. Next, in block 58, a heat insulating member is provided around the stator 20. Thereafter, in block 60, the stator core 24 is heated to a temperature sufficient to cure the adhesive member using the heating means. The stator core 24 is kept at a high temperature until the adhesive member is cured. The process ends at block 62. After this treatment, a winding 30 consisting of a high-voltage cable is provided in the groove of the stator. This winding 30 consists of at least one continuous high-voltage cable 10. Also, the method according to the present invention compresses the assembled stator core 24 at least partially or completely along the axial direction during the stator core assembly phase (block 54 in FIG. 4). Steps can also be included. This step can be performed using a pressure device (see FIG. 9). Instead of this compression step, the following steps can be included. That is, (1) a step of winding the cable many times around the partially or wholly assembled stator core 24, and (2) a suitable alternating current is supplied to the cable to vibrate the stator core 24. And uniforming the stator core (see FIG. 11). The step of attaching and forming the adhesive member (block 52 in FIG. 4) may include the following steps. That is, (1) a step of attaching and forming a thermosetting adhesive layer on at least one surface of each pack 38 or each metal sheet 38 by using an adhesive dispensing device; and (2) a dryer for drying the adhesive layer. And drying (see FIG. 5). Further, the method of the present invention can include the following steps. That is, (1) before the block 52, an insulating varnish layer is attached and formed on both sides of each pack 38 or each metal sheet 32 by using a varnish spray nozzle, and (2) a dryer is used to dry the insulating varnish layer. And drying (see FIG. 5). Alternatively, the thermosetting adhesive layer can be deposited using an adhesive nozzle (see FIG. 5). Alternatively, the adhesive layer can be formed by a coating method. Further alternatively, the adhesive layer can be formed by applying a brush. As an alternative to performing the step of applying and forming the adhesive member (block 52 in FIG. 4), a thermosetting adhesive foil may be applied to at least one surface of each pack 38 or each metal sheet 38 (see FIG. 4). 7). The adhesive foil can be spread using a roller. (See FIG. 7). Alternatively, the adhesive foil can be formed under pressure using a pressing means. Alternatively, the adhesive foil can be melted and welded. According to one embodiment, an adhesive foil is deposited on the metal strip, and then the metal sheet 38 is stamped and formed by metal stamping. The method according to the invention comprises the steps of depositing an insulating varnish layer without the adhesive foil and then depositing the adhesive foil. FIG. 5 shows a method of attaching an adhesive member to a metal sheet 38 according to a first embodiment of the method according to the flowchart of FIG. In this example, the metal sheet 38 has been stamped and formed. The metal sheet 38 is removed from its storage 70 and placed on a conveyor belt 72. Next, the metal sheet 38 is deburred by a deburring machine 74. Thereafter, an insulating varnish layer is formed on the metal sheet by a varnish spray nozzle 76, and the varnish layer is dried by a dryer 78. In the illustrated example, the dryer 78 is constituted by an infrared lamp 78. The adhesive dispensing means 80 forms an adhesive on the metal sheet 38. In this example, the adhesive dispensing means 80 includes an adhesive spray nozzle 80 used for forming an adhesive layer on the metal sheet 38. Next, the adhesive layer is dried by a dryer 82, for example, an infrared lamp 82. The completed metal sheet 38 is collected in the storage unit 84. When the adhesive layer is dried, the metal sheet 38 is in a state where it can be handled by hand. The adhesive used here has a solvent base or is a water-soluble thermosetting adhesive. FIG. 6 shows a cross section of the metal sheet 38 treated by the method of FIG. Proximal to the metal sheet 38 is a first varnish layer 86 applied by the manufacturer to the metal strip. The second varnish layer 88 is a layer additionally formed by varnishing, and corresponds to the insulating varnish layer adhered and formed in FIG. The outermost layer is the adhesive layer 90. Typical thickness of the metal sheet 38 is between 0.35 and 0.50 mm. Characteristically, the combined thickness of the first and second varnish layers 86, 88 is between 0.005 and 0.010 mm. A typical thickness of the adhesive layer 90 is 0.005 mm. FIG. 7 shows a second embodiment of the method according to the flowchart of FIG. 4, showing a method of providing an adhesive member on a metal sheet. In this figure, the adhesive member is provided before the metal sheet 38 is stamped and formed from the metal strip. The varnished metal strip 92 is paid out from the first drum 94. The adhesive foil 96 is unwound from a second drum 98 and rolled onto a metal strip using, for example, rollers 100. The metal strip is continuously supplied to a metal sheet punching device 102 where it is stamped and formed into a metal sheet 38. The stamped metal strip is wound up by a third drum 104 and the metal sheet 38 is conveyed by a conveyor belt 106 to a storage 108. FIG. 8 shows a cross section of the metal sheet treated in FIG. After punching, the metal sheet is deburred, and then the additional varnish is applied to the surface free of the adhesive. The layer closest to the metal sheet 38 is a varnish layer 86 deposited by the manufacturer of the metal strip 92. The varnish layer 88 is a layer formed by additional varnishing. The adhesive foil is indicated by reference numeral 96. Further, the adhesive foil 96 can be formed by applying pressure or melting. The adhesive foil used here is a thermosetting adhesive foil. FIG. 9 is a schematic diagram showing a compression step performed halfway when the stator cores 24 are stacked. The stator core 24 is assembled within the aligned stator body 22, preferably using screws, preferably in a conventional manner. The metal sheet 38 is guided in a radial direction by a wedge member (guideline) 110. When using a metal sheet 38 having an adhesive applied to only one side thereof, place all the metal sheets 38 with the adhesive applied side facing upward or the adhesive applied side. It is important that you put the face down. Once the appropriate number of metal sheet layers have been stacked, an intermediate compression operation may be performed to make the stator core 24 uniform. In the illustrated example, the lower side of the stator core 24 is supported by the support plate 112 and the pallet 114. In FIG. 9, a pressurizing device 116 is used to compress the stator core 24. FIG. 10 is a schematic view showing how the metal sheet 38 is arranged when the stator core 24 is assembled. The metal sheets 38 are arranged layer by layer, and the metal sheets of different layers are arranged so as to partially overlap each other. The metal sheet 38 is guided radially by a wedge member 110. FIG. 11 is a schematic diagram showing a step of stabilizing the stator cores 24 using vibration when forming the layered structures. Even when the stator cores 24 are not in a satisfactory state, it can be improved by applying vibration to the stacked stator cores 24, and a more stable state can be obtained. The above compression and vibration operations on the stator core 24 can also be performed on the completed stator core 24. When the cable 118 is wound around the stator core 24 with an appropriate number of turns, and an AC current having an appropriate voltage and current intensity is supplied to the cable 118, the stator core 24 vibrates and the metal sheets 28 adjust with each other. In turn, the stator core 24 is "stable" and has a more uniform structure. FIG. 12 is a schematic diagram illustrating an example of a curing step (block 60 in FIG. 4) according to the method of FIG. When the lamination of the stator cores 24 is completed, the metal sheets 38 are compressed along the axial direction using the temporary clamping devices 120 and 122. In the illustrated example, the clamping device includes a pressing plate 120 and a bolt 122. The pressure applied by the clamping devices 120, 122 is maintained throughout the adhesive curing step. Before entering the curing step, a heat insulating member 124 is disposed around the stator 20. The heat insulating member 124 comprises a hot green cover (tent) that prevents the stator 20 from cooling during the curing stage. The heating means 126 is disposed around the stator core 124 and heats the stator core to the correct curing temperature, ie, approximately 80-200 ° C. This temperature is maintained during the curing process, ie, for about 1 to 20 hours. A hot air generator or a heating mat can be used as the heating means 126. During this curing process, the individual metal sheets 38 are bonded (sticked) to form a robust and uniform stator core 24. Although the attached drawings show the case where the present invention is applied to individual metal sheets, the present invention can be appropriately applied to a pack including a large number of attached metal sheets. The present invention is not limited to the embodiments described above, but several modifications are possible within the scope of the appended claims.
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