JP2001524748A - Electromagnetic device - Google Patents

Electromagnetic device

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JP2001524748A
JP2001524748A JP2000522598A JP2000522598A JP2001524748A JP 2001524748 A JP2001524748 A JP 2001524748A JP 2000522598 A JP2000522598 A JP 2000522598A JP 2000522598 A JP2000522598 A JP 2000522598A JP 2001524748 A JP2001524748 A JP 2001524748A
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insulator
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マッツ、レイヨン
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エービービー エービー
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Abstract

(57)【要約】 電磁デバイスは、少なくとも1つの磁気回路(1)と、少なくとも1つの巻き線(4、5)を含む少なくとも1つの電気回路(2、3)とを含む。この磁気回路と電気回路は互いに誘電的に接続されている。このデバイスはデバイス自身の動作を制御する制御装置(7)を含む。この制御装置は、上記磁気回路中の磁束を制御する手段(9)を含む制御装置によって、上記デバイスとやりとりされる電力に関連する周波数、振幅および/または位相を制御するように構成されている。 (57) Abstract: An electromagnetic device includes at least one magnetic circuit (1) and at least one electric circuit (2, 3) including at least one winding (4, 5). The magnetic circuit and the electric circuit are inductively connected to each other. This device includes a controller (7) for controlling the operation of the device itself. The controller is configured to control the frequency, amplitude and / or phase associated with power exchanged with the device by a controller including means (9) for controlling magnetic flux in the magnetic circuit. .

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の分野および従来技術】FIELD OF THE INVENTION AND PRIOR ART

本発明は、少なくとも1つの磁気回路と、少なくとも1つの巻き線を含む少な
くとも1つの電気回路とを含む電磁気回路に関し、前記磁気回路および前記電気
回路は互いに誘電的に接続され、且つ前記デバイスはデバイス自身の動作を制御
する制御装置を含む。
The present invention relates to an electromagnetic circuit including at least one magnetic circuit and at least one electric circuit including at least one winding, wherein the magnetic circuit and the electric circuit are inductively connected to each other, and the device is a device. It includes a control device that controls its own operation.

【0002】 この電磁デバイスはどのような電気技術的接続にも用いることができる。電力
の範囲はVAから1000MVAの範囲内にある。今日用いられている最大の送
電電圧までの高電圧での応用が主として意図されている。
[0002] The electromagnetic device can be used for any electrotechnical connection. The power range is from VA to 1000 MVA. Applications at high voltages up to the maximum transmission voltage used today are primarily intended.

【0003】 本発明の第1の態様によれば、回転式電気機械が意図される。このような電気
式機械は、下記において一般に電力回路網と呼ばれる配電網と送電網に接続され
る主として発電機として主に用いられる同期式機械を含んでいる。この同期式機
械はまたモータとして使用されたり、位相調整および電圧制御のために用いられ
るが、この場合、機械的にアイドリングする機械として用いられる。この技術分
野はまた、二重給電形機械、非同期式コンバータカスケード、外部磁極機械、同
期式磁束機械および非同期式機械を含んでいる。
[0003] According to a first aspect of the present invention, a rotary electric machine is contemplated. Such electric machines include synchronous machines mainly used as generators which are connected to a power grid and a power grid, generally referred to below as a power grid. The synchronous machine may also be used as a motor or for phase adjustment and voltage control, but in this case as a mechanically idle machine. The art also includes doubly-fed machines, asynchronous converter cascades, external pole machines, synchronous flux machines and asynchronous machines.

【0004】 本発明の別の態様によれば、前記電磁デバイスは電源変圧器またはリアクトル
によって形成される。電気的エネルギのあらゆる伝送と分配のために、変圧器を
用いるが、そのタスクは、2つ以上の電気式システム同士間での電気的エネルギ
の交換を可能とすることであり、このために、電磁誘導が周知の方法で利用され
る。本発明で主として意図される上記変圧器は、3〜4kVから400kV〜8
00kV以上の非常に高い送電電圧までの定格電圧で2〜3百kVAから100
0MVAを越える値の定格電力を持ついわゆる電源変圧器に属するものである。
According to another aspect of the invention, the electromagnetic device is formed by a power transformer or a reactor. Transformers are used for any transmission and distribution of electrical energy, the task of which is to allow the exchange of electrical energy between two or more electrical systems, and Electromagnetic induction is used in a known manner. The transformers primarily intended in the present invention are 3-4 kV to 400 kV-8
A few hundred kVA to 100 at rated voltage up to a very high transmission voltage of 00 kV or more
It belongs to a so-called power transformer having a rated power value exceeding 0 MVA.

【0005】 前記の第2の態様を参考として以下に記述する先行技術の説明では、主として
電源変圧器について述べるが、本発明はまた、単相と三相のリアクトル双方のリ
アクトルにも応用可能である。絶縁と冷却に関しては、原則として変圧器の場合
と同じ実施形態が存在する。したがって、空気絶縁式および油絶縁式のリアクト
ル並びに自己冷却式、圧油冷却式などのリアクトルが入手可能である。リアクト
ルは、(位相毎に)1つの巻き線を有し、また、磁気コア有り無し双方で設計で
きるが、背景技術の説明はリアクトルにも関連した広い範囲にわたってなされる
[0005] Although the description of the prior art described below with reference to the second aspect above mainly describes a power transformer, the present invention is also applicable to both single-phase and three-phase reactors. is there. With regard to insulation and cooling, there are in principle the same embodiments as for transformers. Therefore, air-insulated and oil-insulated reactors and self-cooled and pressurized oil-cooled reactors are available. Although the reactor has one winding (per phase) and can be designed both with and without a magnetic core, the description of the background art is made in a wide range related to reactors.

【0006】 電気回路のこの少なくとも1つの巻き線は、1部の実施形態では空気巻きであ
るが、原則として、積層されたノーマルのまたは方向性を有するシート状または
他の、例えば非晶性のまたは粉末系の材料または、交番磁束または巻き線を可能
とさせる目的に適う他の何らかのアクションから成る磁気コアを含む。この回路
はしばしば、1種の冷却システムなどを含む。回転式電気式機械の場合は、この
巻き線は機械の固定子もしくは回転子またはその双方中に配置され得る。
[0006] The at least one winding of the electrical circuit is an air wound in some embodiments, but is in principle laminated normal or directional sheets or other, for example amorphous, Or a magnetic core consisting of a powder-based material or some other action suitable for the purpose of allowing alternating flux or windings. This circuit often includes one type of cooling system or the like. In the case of a rotating electric machine, this winding may be arranged in the stator or the rotor or both of the machine.

【0007】 上記の性質を持つ電磁デバイスの周知の実施形態の問題は、ある範囲のパラメ
ータ内に効果的に制御するのが比較的困難であるかまたは制御装置が比較的高価
になりやすいということである。この点に関して、発電機技術においては、界磁
巻き線によって動作パラメータを制御することが周知であると指摘されている。
回転子が電磁石を有する場合、この界磁巻き線は回転子に取り付けられるが、こ
うすると、より高価で制御しにくい実施形態となるという欠点がある。永久磁石
式回転子の場合、界磁の制御が実際上不可能であるという問題が起こる。もちろ
ん、これによって、一般的な制御、特に微妙な制御状況では制御がさらに困難と
なる。先行技術の場合のさらなる問題は、従来の巻き線技法では、巻き線の獲得
が高価なものとなることである。周知の実施形態ではまた、かなりのエネルギ損
失が発生し、巻き線を磁気回路中のどこに置くかという点に関する限り制限があ
る。
A problem with known embodiments of electromagnetic devices having the above properties is that they are relatively difficult to effectively control within a range of parameters or that the controller is relatively expensive. It is. In this regard, it has been pointed out that it is well known in generator technology to control operating parameters by field windings.
If the rotor has electromagnets, this field winding is attached to the rotor, but this has the disadvantage that it results in a more expensive and less controllable embodiment. In the case of the permanent magnet type rotor, there is a problem that the field control is practically impossible. Of course, this makes control more difficult in general control, especially in sensitive control situations. A further problem with the prior art is that with conventional winding techniques, winding acquisition is expensive. Known embodiments also cause significant energy losses and have limitations as far as where the windings are placed in the magnetic circuit.

【0008】[0008]

【発明の概要】 本発明の目的は、請求の範囲第1項による電磁デバイスの制御動作の可能性を
単純化して向上させる方法、さらに、合理的な巻き線生産と取付のための条件の
改良を考案することである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is a method for simplifying and improving the controllability of an electromagnetic device according to claim 1, as well as improving the conditions for a reasonable winding production and installation. It is to devise.

【0009】 本発明の基本的な目的は、磁気回路中の磁束を制御する手段を含む制御装置に
よってデバイスとやりとりされる電力に対する周波数、振幅および/または位相
を制御する制御装置を配置することによって達成される。
A basic object of the invention is to provide a control device for controlling the frequency, amplitude and / or phase of the power exchanged with a device by a control device including means for controlling the magnetic flux in a magnetic circuit. Achieved.

【0010】 したがって、本発明は、磁束を制御することによって、所望のように磁気回路
中の磁束を直接的に影響してデバイスの動作を制御するという考えに基づいてい
る。これによって実施形態が非常に合理的でコストパフォーマンスも良くなり、
そのうえ、動作を最適化するように制御する可能性が増す。
Accordingly, the present invention is based on the idea of controlling the operation of the device by directly controlling the magnetic flux in the magnetic circuit as desired by controlling the magnetic flux. This makes the embodiment very reasonable and cost-effective,
Moreover, the possibility of controlling the operation to be optimized is increased.

【0011】 本発明のある特定の好ましい実施形態によれば、この制御手段は、磁気回路に
誘電的に接続されている少なくとも1つの制御巻き線を含む。したがって、この
制御装置は、制御巻き線によって、磁気回路中の磁束に必要な範囲内で影響を与
えるような制御パラメータを適用することによって磁気回路中の磁束を必要とさ
れるように制御することが可能である。この制御巻き線は短絡させてもよい。こ
の場合、この磁束は、ある実施形態では、制御巻き線を通過しないこともある。
磁気回路の設計次第では、磁束が部分的または全体的に遮断されることがあり得
る。
According to one particular preferred embodiment of the invention, the control means comprises at least one control winding inductively connected to the magnetic circuit. Therefore, the control device controls the magnetic flux in the magnetic circuit as required by applying control parameters that influence the magnetic flux in the magnetic circuit within a necessary range by the control winding. Is possible. This control winding may be short-circuited. In this case, the magnetic flux may not pass through the control winding in certain embodiments.
Depending on the design of the magnetic circuit, the magnetic flux may be partially or totally interrupted.

【0012】 本発明による解決策によって達成される制御機能の例として、電圧変更および
電圧安定化、過渡現象の解消、電力回路網中での発振の制動、倍音のフィルタリ
ング、周波数調整、位相調整(位相を別々に制御する場合に備えて)などがある
。本発明による制御装置は、磁気回路中の磁束に磁束を追加するようにできる、
すなわち制御装置は直接エネルギ源で動作できると指摘される。
Examples of control functions achieved by the solution according to the invention include voltage changes and voltage stabilization, transient elimination, damping of oscillations in power networks, harmonic filtering, frequency adjustment, phase adjustment ( In case the phases are controlled separately). The control device according to the invention can be adapted to add magnetic flux to the magnetic flux in the magnetic circuit,
That is, it is pointed out that the control device can operate directly from the energy source.

【0013】 磁気回路中の磁束に対する本発明による制御とは、例えば変圧器においては、
二次巻き線電圧を良好に制御でき、これによって、一次電圧すなわち二次巻き線
に接続された負荷に関するやっかいな変動があるとはいえ課された要件を満足で
きることを意味する。
The control according to the invention for the magnetic flux in a magnetic circuit is, for example, in a transformer:
The secondary winding voltage can be better controlled, which means that the requirements imposed can be met, albeit with annoying fluctuations in the primary voltage, ie the load connected to the secondary winding.

【0014】 磁気回路における本発明による磁束制御のさらなる詳細と利点は、以下の詳細
な説明から明らかであろう。
Further details and advantages of the magnetic flux control according to the invention in a magnetic circuit will be clear from the following detailed description.

【0015】 電磁気デバイスの巻き線の内の少なくとも1つまたはこの巻き線の内の少なく
とも1部が、磁気透磁率があるが導体の周りに発生する電場を実質的に密封する
ことが可能な、ケーシングを有する少なくとも1つの可とう性の電導体を含むこ
とは本発明の範囲内にある。言い換えれば、これは、可とう性の電導体とそのケ
ーシング(絶縁体システムという形態である)は、可とう性ケーブルで形成され
ていることを意味する。これには、現在に至るまで用いられてきた事前製作され
た形状の剛性巻き線と比較して製造と取付という点でかなりの利点がある。加え
て、本発明による絶縁体システムによって、気体と液体の絶縁性材料が不在とな
る。
At least one or at least a portion of the windings of the electromagnetic device is capable of substantially sealing an electric field having magnetic permeability but generated around a conductor. It is within the scope of the present invention to include at least one flexible electrical conductor having a casing. In other words, this means that the flexible conductor and its casing (in the form of an insulator system) are formed of a flexible cable. This has considerable advantages in terms of manufacturing and mounting as compared to prefabricated shaped rigid windings that have been used to date. In addition, the insulator system according to the present invention eliminates gas and liquid insulating materials.

【0016】 本発明においてケーブル中の電導体の周りに発生する電場は絶縁体システム中
に実質的に密封されるので、発生する損失が本発明によって減少し、したがって
、デバイスはより高い効率で動作し得る。また、損失がこのように減少すること
によって、デバイス内温度が低下し、これによって冷却に必要性が低下して、考
えられる冷却デバイスを、本発明のこの態様無しの場合より単純に設計すること
が可能となる。
Since the electric field generated around the conductors in the cable in the present invention is substantially sealed in the insulation system, the generated losses are reduced by the present invention, and thus the device operates with higher efficiency I can do it. Also, such a reduction in losses reduces the temperature in the device, which in turn reduces the need for cooling, making the design of a possible cooling device simpler than without this aspect of the invention. Becomes possible.

【0017】 回転式機械としての本発明の本態様に関連して言えば、したがって、従来型の
昇圧変圧器を省略可能とするような高電圧で機械を動作させることが可能となる
。すなわち、この機械は、現在の技術水準による機械よりかなり高い電圧で動作
させて、電源回路網に対して直接に接続することが可能となる。これは、回転式
電気機械を持つシステムの投資経費がかなり軽減され、システム全体の効率が増
大可能であることを意味する。本発明によって、巻き線のある領域での特定の界
磁制御対策に対する必要性が解消されるが、このような界磁制御対策は、先行技
術においては必要であった。さらなる利点は、本発明によって過小磁化および過
大磁化が簡単となり、これによって電圧と電流の互いに対する位相ズレによる反
作用的効果が減少することである。
In connection with this aspect of the invention as a rotary machine, it is thus possible to operate the machine at such a high voltage that a conventional step-up transformer can be omitted. That is, the machine can be operated at considerably higher voltages than machines according to the state of the art and can be connected directly to the power supply network. This means that the investment costs of systems with rotating electrical machines are significantly reduced and the efficiency of the overall system can be increased. Although the present invention eliminates the need for specific field control measures in certain areas of the winding, such field control measures were necessary in the prior art. A further advantage is that the present invention simplifies under-magnetization and over-magnetization, thereby reducing the reactive effects of voltage and current phase shift with respect to each other.

【0018】 電力回路網/リアクトルとしての本発明による態様に関して言えば、本発明に
よって、とりわけ、電源変圧器を油で充填する必要並びにこれに関連する問題と
短所が無くなる。
With regard to the embodiment according to the invention as a power network / reactor, the invention eliminates, inter alia, the need to fill the power transformer with oil and the problems and disadvantages associated therewith.

【0019】 少なくとも自身の全長の1部に沿って、固体の絶縁性材料によって形成された
絶縁体並びに、双方共が半導体材料製であるこの絶縁体の内側にある内部層およ
びこの絶縁体の外側にある外部層を含むように巻き線を設計することによって、
巻き線内のデバイス全体中に電場を密封することが可能である。ここで用いられ
る「固体の絶縁性材料」という用語は、巻き線が、例えば油という形態の液体や
気体の絶縁物を欠いていることを意味する。実際には、この絶縁体はポリマー材
料で形成されることを意図する。また、内部層と外部層は、半導体性であるがポ
リマー材料で形成されている。
An insulator formed of a solid insulating material, at least along a portion of its entire length, and an inner layer inside and outside the insulator both made of semiconductor material By designing the winding to include an outer layer at
It is possible to seal the electric field throughout the device within the winding. As used herein, the term "solid insulating material" means that the windings lack a liquid or gaseous insulator, for example in the form of oil. In practice, this insulator is intended to be formed of a polymer material. Further, the inner layer and the outer layer are made of a polymer material, although they are semiconductive.

【0020】 内部層と固体絶縁体は、実質的にその境界全体にわたって互いに剛性的に接続
されている。また、外部層と固体絶縁体は実質的にその境界全体にわたって互い
に剛性的に接続されている。内部層は、その半導体的特性のために、電位という
点で等化作用があり、したがって内部層の外側の電場に対しても等化作用がある
。外部層もまた半導体材料製であることを意図するものであり、したがって、少
なくともその導電率は絶縁体のそれより高く、このため、外部層は、グランドま
たは他の比較的低い電位に接続されると、電位という点で等化作用があり、これ
によって外部層の内側にある前記電導体に起因する電場を実質的に密封する機能
を有する。一方、外部層は、前記外部層中の電気損失を最小化するに十分な抵抗
率を有するべきである。
[0020] The inner layer and the solid insulator are rigidly connected to each other over substantially its entire boundary. Also, the outer layer and the solid insulator are rigidly connected to each other over substantially the entire boundary. The inner layer, due to its semiconducting properties, has an equalizing effect in terms of potential and thus also an electric field outside the inner layer. The outer layer is also intended to be made of a semiconductor material, so that at least its conductivity is higher than that of the insulator, so that the outer layer is connected to ground or other relatively low potential Has an equalizing effect in terms of electric potential, and thereby has a function of substantially sealing an electric field caused by the conductor inside the outer layer. On the other hand, the outer layer should have sufficient resistivity to minimize electrical losses in said outer layer.

【0021】 絶縁性材料と内部半導体層および外部半導体層間の剛性的相互接続は、空洞や
孔や類似物が発生しないように実質的に境界全体にわたって一様であるべきであ
る。本発明ではかなりの高レベルの電圧を予測しているので、発生し得る電気的
負荷と熱的負荷によって絶縁性材料に極めて大きな破損が生じ得る。いわゆる部
分放電(PD)が一般に、高電圧設置物中の絶縁性材料にとって深刻な問題とな
ることが周知である。空洞や孔やその類似物が発生すると、内部コロナ放電が高
電圧で発生し、これによって、絶縁性材料は徐々に劣化して、その結果、絶縁体
中で絶縁破壊が発生しかねない。これによって電磁デバイスが深刻な絶縁破壊を
起こしかねない。したがって、絶縁体は均質であるべきである。
The rigid interconnect between the insulating material and the inner and outer semiconductor layers should be uniform over substantially the entire boundary so that cavities, holes, and the like are not created. Because the present invention anticipates quite high levels of voltage, potential electrical and thermal loads can cause very large damage to the insulating material. It is well known that so-called partial discharge (PD) is generally a serious problem for insulating materials in high voltage installations. When cavities, holes or the like are created, internal corona discharges occur at high voltages, which can cause the insulating material to gradually degrade, resulting in dielectric breakdown in the insulator. This can cause severe dielectric breakdown of the electromagnetic device. Therefore, the insulator should be homogeneous.

【0022】 絶縁体の内側の内部層の伝導率は導体の伝導率より低くあるべきであるが、同
時に、電位という点で等化作用があり、したがって内部層の外部の電場に対して
等化作用を有するに十分なレベルであるべきである。このことは、内部層と絶縁
体とのその境界の実質的に全体にわたる剛性的な相互接続、すなわち空洞などの
不在と相まって、内部層の外部にある電場が実質的に一様であり、したがってP
Dの危険性が最小であることを意味する。
The conductivity of the inner layer inside the insulator should be lower than the conductivity of the conductor, but at the same time it has an equalizing effect in terms of potential, and therefore equalizes to an electric field outside the inner layer. Should be at a level sufficient to have an effect. This, coupled with a rigid interconnect substantially throughout the interface of the inner layer and its insulator, i.e., the absence of cavities, etc., causes the electric field outside the inner layer to be substantially uniform, thus P
It means that the danger of D is minimal.

【0023】 内部層と固体絶縁体は、実質的に等しい熱膨張係数を有する材料で形成するの
が望ましい。これと同じことが、外部層と固体絶縁体においても当てはまる。こ
れは、内部層および外部層並びに固体絶縁体は、温度が変化すると一様に膨張・
収縮して、このような温度変化が境界になんら破壊や壊変を生じることのないモ
ノリシック部品として絶縁体システムを形成することを意味する。このようにし
て、内部層および外部層と固体絶縁体間の接触表面の親密さが保証され、長い動
作期間にわたってこの親密さを維持する条件が整えられる。その固着性は、少な
くとも内部層と固体絶縁体間の固着と望ましくは外部層と固体絶縁体間の固着も
が、導体と絶縁体システムが受けるような屈曲とも相まって保証されるような性
質のものであるべきである。ここでは、巻き線のスレッディングが実行可能であ
るように、ケーブルは、自身の直径の25倍、望ましくは15倍の曲率半径で屈
曲可能すなわち可とう性であるべきであると指摘される。ケーブルは、自身の直
径の8倍未満または実質的にこの値に類似の曲率半径にまで可とう性であるのが
最も好ましい。
Preferably, the inner layer and the solid insulator are formed of a material having substantially equal coefficients of thermal expansion. The same is true for the outer layer and the solid insulator. This is because the inner and outer layers and the solid insulator expand and expand evenly as the temperature changes.
Shrinking means that such a temperature change forms the insulator system as a monolithic component without any destruction or decay at the boundary. In this way, the intimacy of the contact surface between the inner and outer layers and the solid insulator is assured, and conditions are maintained for maintaining this intimacy over a long operating period. Its bondability is such that at least the bond between the inner layer and the solid insulator, and preferably also the bond between the outer layer and the solid insulator, is ensured in conjunction with the bending that the conductor and insulator system undergo. Should be. It is pointed out here that the cable should be bendable or flexible with a radius of curvature of 25 times its diameter, preferably 15 times, so that threading of the windings is feasible. Most preferably, the cable is flexible to a radius of curvature less than eight times its diameter or substantially similar to this value.

【0024】 絶縁体システムが良好な弾性を有する材料から成ることが重要である。材料の
Eモジュラスは比較的低い、すなわち、材料の変形に対する抵抗性は比較的低く
あるべきである。やっかいなせん断張力が絶縁体システムに包含される異なった
層同士間の境界区域で発生するのを避けるために、絶縁体システム中に包含され
る層の電気(Eモジュラス)が実質的に等しいことが望ましい。
It is important that the insulator system be made of a material having good elasticity. The E modulus of the material should be relatively low, ie, the resistance to deformation of the material should be relatively low. The electrical (E-modulus) of the layers included in the insulator system must be substantially equal to avoid troublesome shear tensions occurring at the boundary areas between the different layers included in the insulator system. Is desirable.

【0025】 絶縁体システムに対する電気的負荷は、絶縁体の周りに半導体材料の内部層と
外部層が実質的に等電位表面を形成しやすく、これによって、絶縁体中の電場が
適切に、絶縁体の厚さに全体にわたって比較的一様に分布される結果、減少する
The electrical load on the insulator system is such that the inner and outer layers of semiconductor material tend to form a substantially equipotential surface around the insulator so that the electric field in the insulator is properly insulated. It is reduced as a result of being distributed relatively evenly throughout the body thickness.

【0026】 本来、高電圧用や電気的エネルギ伝達用の送電ケーブルに関して、半導体材料
製の内部層と外部層を持つ固体絶縁性材料で導体を設計することが周知である。
電気的エネルギの伝達では、絶縁体は欠陥を持つべきではないと言うことが昔か
ら認識されていた。しかしながら、送電用の高電圧ケーブルにおいては、電位は
ケーブルの全長にわたって不変であって、同じレベルにある。しかしながら、送
電目的の高電圧ケーブルにおいても、雷などの過渡的発生物によって瞬間的な電
位差が発生し得る。本発明によれば、請求の範囲による可とう性ケーブルは電磁
デバイス中の巻き線として用いられている。
It is well known that, for power transmission cables for high voltage and electric energy transmission, conductors are originally designed from a solid insulating material having an inner layer and an outer layer made of a semiconductor material.
For the transfer of electrical energy, it has long been recognized that insulators should not be defective. However, in high voltage transmission cables, the potential is constant over the entire length of the cable and is at the same level. However, even in a high-voltage cable for the purpose of power transmission, an instantaneous potential difference may occur due to a transient product such as lightning. According to the invention, the flexible cable according to the claims is used as a winding in an electromagnetic device.

【0027】 巻き線中の導体をより小さい、少なくとも1部が互いに絶縁されているいわゆ
る素線で構成すればさらに改善される。このような素線の断面積を比較的小さく
する、できればほぼ円形にすることによって、素線を横断する磁場は界磁に対し
て一定の形状を示し、渦電流の発生も最小となる。
It is further improved if the conductors in the windings are made up of smaller, so-called strands which are at least partially insulated from one another. By making the cross-sectional area of such a wire relatively small, preferably substantially circular, the magnetic field traversing the wire shows a constant shape with respect to the field and minimizes the generation of eddy currents.

【0028】 本発明によれば、巻き線はしたがって、導体と前述のこの導体の素線の周りに
延長する内部層を持つ絶縁体システムとを含むケーブルという形態で作られるの
が望ましい。この内部半導体層の外側は、固体絶縁体材料という形態を持つ主絶
縁体となっている。
According to the invention, the windings are therefore preferably made in the form of a cable comprising a conductor and an insulation system having an inner layer extending around the aforementioned strand of this conductor. Outside the internal semiconductor layer is a main insulator in the form of a solid insulator material.

【0029】 本発明による外部半導体層は、導体に沿って電位が等化されるような電気的特
性を示すべきである。しかしながら、外部層は、表面に沿って誘導電流が流れる
ような導電性特性を示さず、このため損失が生じ、これがまた好ましくない熱損
失を生じる。内部層と外部層の場合、請求の範囲第22項と第23項中の抵抗値
(20℃での)が有効である。内部半導体層に対して、内部層の導電率は電場の
電位を等化するに十分な値でなければならないが、同時に、この層は電場を確実
に密封するに十分な抵抗率を有しなければならない。
The external semiconductor layer according to the invention should exhibit electrical properties such that the potential is equalized along the conductor. However, the outer layer does not exhibit conductive properties such that an induced current flows along the surface, which results in losses, which also result in undesirable heat losses. In the case of the inner layer and the outer layer, the resistance values (at 20 ° C.) in Claims 22 and 23 are effective. For the inner semiconductor layer, the conductivity of the inner layer must be sufficient to equalize the electric field potential, but at the same time, this layer must have sufficient resistivity to ensure that the electric field is sealed. Must.

【0030】 内部層が導体表面の不規則性を等化して、固体絶縁体との境界において高い表
面仕上がりを持つ東電に表面を形成することが重要である。内部層の厚さは変動
してもよいが、導体と固体絶縁体に対しては均一な表面を保証しなければならず
、その厚さは0.5〜1mmが適切である。
It is important that the inner layer equalizes the irregularities on the conductor surface to form a surface on TEPCO with a high surface finish at the boundary with the solid insulator. The thickness of the inner layer may vary, but a uniform surface must be ensured for the conductor and the solid insulator, with a suitable thickness of 0.5-1 mm.

【0031】 本発明による電磁デバイスで用いられるこのような可とう性巻き線ケーブルは
XLPE(交差結合ポリエチレン)ケーブルまたはEP(エチレンプロピレン)
のゴム製絶縁体の改良物である。この改良には、とりわけ、導体の素線という点
と、少なくとも1部の実施形態においては、ケーブルが自身を機械的に保護する
ための外部ケーシングを有しないという点の双方で新しい設計となっている。し
かしながら、本発明によれば、導電性の金属シールドと外部マントルを外部半導
体層の外部に配置することが可能である。こうすると、この金属シールドは、例
えば雷に対する外部の機械的/電気的保護物という性質を有する。内部半導体層
は導体の電位上に存在するのが望ましい。この目的のために、導体の素線の内の
少なくとも1本は絶縁されず、また、内部半導体層に対して良好な電気的接触が
得られるように配慮される。代替例として、別々の素線を内部半導体層と互い違
いに電気的に接触させてもよい。
Such a flexible wound cable used in the electromagnetic device according to the invention may be an XLPE (cross-linked polyethylene) cable or an EP (ethylene propylene)
Is an improved rubber insulator. This improvement includes new designs, both in terms of conductor strands and, in at least some embodiments, the cable does not have an outer casing to protect itself mechanically. I have. However, according to the present invention, it is possible to arrange the conductive metal shield and the external mantle outside the external semiconductor layer. In this way, the metal shield has, for example, the property of an external mechanical / electrical protection against lightning. Preferably, the internal semiconductor layer is above the potential of the conductor. For this purpose, at least one of the conductor strands is not insulated and care is taken to ensure good electrical contact with the internal semiconductor layer. Alternatively, separate strands may be in alternating electrical contact with the internal semiconductor layer.

【0032】 上記のようにケーブルから変圧器またはリアクトルの巻き線を製造することは
、従来の電源変圧器/リアクトルと本発明による電源変圧器/リアクトル間に電
場分布という点で大変な相違が必然的に発生する。本発明によるケーブルで形成
された巻き線の決定的な利点は、電場が巻き線中に密封されることと、これによ
って外部半導体層の外側には電場が存在しないということである。電流が流れる
導体によって達成される電場は、固体の主絶縁体中にしか発生しない。設計と製
造という双方の観点から、これは次に示すかなりの利点となる: − 変圧器の巻き線を、なんら電場の分布を考慮する必要なく形成でき、また、
背景技術の項で述べた素線のトランスポジションを省略できる; − 変圧器のコア設計をなんら電場分布を考慮する必要なく形成できる; − 巻き線の電気的絶縁のために油が必要ない、すなわち、巻き線を取り囲む媒
体は空気でよい; − 変圧器の外部接続物と隣接して接続されているコイル/巻き線との間を電気
的に接続するためになんら特殊な接続物は必要ないが、その理由は、従来のプラ
ントと対照的に、この電気的接続物は巻き線と一体化されているからである; − 本発明による電源変圧器に必要とされる製造/試験技術は従来の電源変圧器
/リアクトルのそれよりかなり簡単であるが、その理由は、背景技術の項で述べ
た含浸、乾燥および真空処理が必要ないからである。
Manufacturing a transformer or reactor winding from a cable as described above requires a significant difference in terms of electric field distribution between the conventional power transformer / reactor and the power transformer / reactor according to the present invention. Occurs. A decisive advantage of the windings formed by the cable according to the invention is that the electric field is sealed in the windings, and thus there is no electric field outside the outer semiconductor layer. The electric field achieved by the current-carrying conductor occurs only in the solid main insulator. From both a design and manufacturing perspective, this has the following considerable advantages:-The windings of the transformer can be formed without having to take into account any electric field distribution,
The transposition of the wires mentioned in the background section can be omitted;-the transformer core design can be formed without having to take into account any electric field distribution;-no oil is required for the electrical insulation of the windings, ie The medium surrounding the windings may be air; no special connection is required to make an electrical connection between the external connection of the transformer and the coil / winding connected adjacently. Because, in contrast to conventional plants, this electrical connection is integral with the windings; the manufacturing / testing techniques required for the power transformer according to the invention are conventional. It is much simpler than that of a power transformer / reactor, because the impregnation, drying and vacuum treatments mentioned in the background section are not required.

【0033】 本発明を回転式電気機械として応用すると、固定子に対する熱負荷がかなり減
少する。したがって、機械に対する一時的過負荷はあまり危険でなくなり、また
、破損が発生することなく長時間にわたって過負荷で機械を駆動することが可能
となる。これは、操業上の混乱時において迅速に他の装置に切り換えて法律で規
制される送電要件を保証することを現在義務付けられている発電所の所有者にと
ってはかなりの利点であることを意味する。
When the present invention is applied as a rotary electric machine, the heat load on the stator is significantly reduced. Therefore, a temporary overload on the machine is not very dangerous, and it is possible to drive the machine with the overload for a long time without causing damage. This means that it is a significant advantage for plant owners who are currently obliged to switch to other equipment quickly in the event of operational disruption to ensure legally regulated transmission requirements. .

【0034】 本発明による回転式電気機械を用いれば、維持経費はかなり減少するが、その
理由は、機械を電力回路網に接続するために変圧器と回路遮断器をシステム中に
含む必要がないからである。
With the rotary electric machine according to the invention, the maintenance costs are considerably reduced, because there is no need to include transformers and circuit breakers in the system to connect the machine to the power network. Because.

【0035】 上記では、巻き線ケーブル外部半導体層はグランド電位に接続することを意図
するものであると説明した。その目的は、この層を巻き線ケーブルの全長にわた
って実質的にグランド電位に維持することである。外部半導体層を、これを巻き
線ケーブルの全長に沿って分布する各々の個別の層部分がグランド電位に直接に
接続可能である複数の部分に着ることによって分割することができる。このよう
にして、巻き線ケーブルの全長に沿ってより良好な均一性が達成される。
In the above, it has been described that the winding cable outer semiconductor layer is intended to be connected to the ground potential. The purpose is to maintain this layer at substantially ground potential over the entire length of the wound cable. The outer semiconductor layer can be divided by applying it to a plurality of portions, each of which is distributed along the entire length of the winding cable, each individual layer portion being directly connectable to ground potential. In this way, better uniformity is achieved along the entire length of the wound cable.

【0036】 上記では、固体絶縁体並びに内部層および外部層は、例えば、押し出し成形に
よって達成可能であると説明した。しかしながら、他の技法でも可能であり、例
えば、導体/巻き線上に当該材料をスプレイすることによってこれら内部層およ
び外部層並びに絶縁体をそれぞれ形成してもよい。
In the above, it has been described that the solid insulator and the inner and outer layers can be achieved, for example, by extrusion. However, other techniques are also possible, for example, by spraying the material on a conductor / winding to form these inner and outer layers and insulators, respectively.

【0037】 巻き線ケーブルは円形断面となるように設計されるのが望ましい。しかしなが
ら、より良好な実装密度を達成することが望ましい場合は他の断面形状でもよい
。回転式電気機械中で電圧を作り出すために、ケーブルは磁気コアのスロット中
の複数の連続した巻き中に配置されている。巻き線は多層同心形ケーブルとして
設計して、コイル端交差の数を減少させるようにできる。磁気コアをより良好に
利用するためにケーブルをテーパの付いた絶縁体で作成してもよいが、この場合
、スロットの形状は巻き線のテーパ付き絶縁体に適合するようにされる。
The wound cable is preferably designed to have a circular cross section. However, if it is desired to achieve better packing density, other cross-sectional shapes may be used. To create a voltage in the rotating electric machine, the cables are arranged in a plurality of successive turns in slots of a magnetic core. The windings can be designed as multilayer concentric cables to reduce the number of coil end crossings. The cable may be made of tapered insulation to make better use of the magnetic core, but in this case the shape of the slot will be adapted to the tapered insulation of the winding.

【0038】 本発明による回転式電気機械の大きな利点は、外部半導体の外側のコイル端領
域ではE磁界がほぼゼロであるということと、外部ケーシングがグランド電位に
あるので、電場を制御する必要がないことである。これは、シート内部でもコイ
ル端領域でもこれらの間の遷移領域でも、界磁の集中が得られないことを意味す
る。
The great advantage of the rotary electric machine according to the invention is that the E-field is almost zero in the coil end area outside the external semiconductor and that the electric field has to be controlled since the external casing is at ground potential. That is not. This means that the field cannot be concentrated in the sheet, in the coil end region, or in the transition region between them.

【0039】 本発明によるデバイスを製造する方法においては、回転式電気機械の磁気コア
のスロットの開口中にスレッディングされる可とう性ケーブルを巻き線として用
いている。ケーブルは可とう性であるので屈曲させることができ、これによって
、コイルの複数の巻き中にケーブルを収めることができる。すると、コイル端が
ケーブル中の屈曲区域から成ることになる。ケーブルはまた、その特性がケーブ
ルの全長にわたって一定のままであるように接合することができる。この方法に
は、現在の技術水準と比較してかなりの簡略化が伴う。いわゆるレーベル棒は可
とう性ではないが所望の形状にしなければならない。絶縁体の巻き方もコイルの
含浸もまた、回転式電気機械を今日製造する場合、極めて複雑で高価な技法とな
る。
In the method of manufacturing the device according to the invention, a flexible cable threaded into the opening of the slot of the magnetic core of the rotating electric machine is used as a winding. Because the cable is flexible, it can be bent, thereby allowing the cable to fit within multiple turns of the coil. Then, the coil end will consist of the bent area in the cable. The cable can also be spliced such that its properties remain constant over the entire length of the cable. This method involves considerable simplification compared to the state of the art. So-called label bars are not flexible but must be shaped as desired. Insulation and coil impregnation are also very complex and expensive techniques when manufacturing rotary electric machines today.

【0040】 要約すると、したがって、本発明による回転式電気機械という形態を持つ電磁
デバイスは、先行技術による対応機種に対してかなりの数の重要な利点を有する
ことになる。第一に、本発明による機械は直接にあらゆるタイプの高電圧で電力
回路網に接続可能である。別の重要な利点は、グランド電位、巻き線の少なくと
も1部、できれば全体にわたって首尾一貫して導通されることであり、これは、
コイル端領域を小型化でき、また、コイル端領域におけるブレース手段を実質的
にグランド電位に設定できることを意味する。さらに別の重要な利点は、油系の
絶縁体と冷却システムが、電源変圧器/リアクトルに関連して既に上記したよう
に回転式電気機械中でも無くなるということである。これは、密閉に関する問題
が発生せず、また、既述の誘電性リングが必要ないことを意味する。また、いか
なる強制冷却もグランド電位で実行できることも重要である。
In summary, the electromagnetic device in the form of a rotary electric machine according to the invention therefore has a considerable number of significant advantages over the corresponding models according to the prior art. First, the machine according to the invention can be connected directly to the power network at any type of high voltage. Another important advantage is that the ground potential, at least part of the winding, and preferably throughout, is conducted consistently,
This means that the coil end area can be reduced in size, and that the brace means in the coil end area can be set to substantially the ground potential. Yet another important advantage is that oil-based insulation and cooling systems are eliminated in the rotating electric machine as already described above in connection with the power transformer / reactor. This means that there are no sealing problems and that the previously described dielectric ring is not required. It is also important that any forced cooling can be performed at ground potential.

【0041】[0041]

【好ましい具体例の説明】[Description of preferred embodiments]

添付図面を参照して、本発明の実施形態をより詳細に次のとおり説明する。 Embodiments of the present invention will be described below in more detail with reference to the accompanying drawings.

【0042】 図1に示す電磁装置は変圧器の性質を有している。それは磁気回路1および2
つの電気回路2、3を含み、そのそれぞれは少なくとも1つのコイル形巻き線4
および5を含む。
The electromagnetic device shown in FIG. 1 has the properties of a transformer. It is magnetic circuit 1 and 2
Electrical circuits 2, 3 each of which has at least one coiled winding 4
And 5.

【0043】 変圧器が磁性体のコア6を含むことが図に示されている。コアは1組の磁気シ
ートから成り渦電流損失を低減する。しかしながら、コアの存在が本発明の応用
例にとって必ずしも必要ではないということに注意されたい。従って本発明の範
囲内において空気巻きの実施形態等が十分可能となる。これから、磁気回路とい
う用語が広い意味に解釈されることがわかる。従って問題となっている用語は、
巻線4、5の存在によって発生する磁界が磁束を発生させ得るということを意味
するにすぎない。
It is shown in the figure that the transformer comprises a magnetic core 6. The core consists of a set of magnetic sheets to reduce eddy current losses. However, it should be noted that the presence of a core is not necessary for applications of the present invention. Therefore, air-wound embodiments and the like are sufficiently possible within the scope of the present invention. From this it can be seen that the term magnetic circuit is interpreted in a broad sense. So the term in question is
It only means that the magnetic field generated by the presence of the windings 4, 5 can generate a magnetic flux.

【0044】 本発明に従う装置は変圧器を制御するための一般に7で示される装置を含む。
この制御装置7は、変圧器から出力される電力に関する周波数、振幅および/ま
たは位相を制御するように適合させられる。
The device according to the invention comprises a device, generally indicated at 7, for controlling a transformer.
This controller 7 is adapted to control the frequency, amplitude and / or phase of the power output from the transformer.

【0045】 例証において電気回路2は変圧器の一次側を形成し、一方、電気回路3は変圧
器の二次側を形成する。装置からの出力電力は従って、8で一般的に示される負
荷が結合した第2回路3を経由する。この負荷は、消費者自身だけではなく配電
および送電網等の任意の特質を持つことができる。
In the illustration, the electric circuit 2 forms the primary side of the transformer, while the electric circuit 3 forms the secondary side of the transformer. The output power from the device therefore passes through a second circuit 3 coupled with a load, generally indicated at 8. This load can have any characteristic, such as power distribution and grid, as well as the consumer himself.

【0046】 制御装置7は磁気回路1内の磁束を制御するための手段9を含む。制御手段9
は応用例において、磁気回路1に誘導的に接続する少なくとも1つの制御巻き線
を含む。例においてこの制御巻き線9はコア6の部分に巻かれている。コアの無
い変圧器の実施形態においては、制御巻き線9は一次および二次巻き線4、5と
組み合わされ、それによってコア無し磁気回路内の磁束は制御巻き線9と誘導的
に結合する。
The control device 7 includes means 9 for controlling the magnetic flux in the magnetic circuit 1. Control means 9
Includes, in an application, at least one control winding inductively connected to the magnetic circuit 1. In the example, this control winding 9 is wound on a part of the core 6. In a coreless transformer embodiment, the control winding 9 is combined with the primary and secondary windings 4,5 so that the magnetic flux in the coreless magnetic circuit is inductively coupled with the control winding 9.

【0047】 本発明の好ましい実施形態に従う制御装置7は能動的なタイプと考えられる、
すなわち制御装置7は、制御巻き線9を通じて磁気回路9内の磁束を能動的に制
御して所望の特性を得るように適合できる。そして制御装置7は外部電源を含む
のが好ましく、それによって制御装置7は巻き線9を流れる電流を発生させるこ
とによって磁気回路1を通る磁束を制御することができるようになる。本発明は
特に高電圧の応用例に用いられるのが好ましい。このことは従って、比較的高い
電圧が通常電気回路2および3に関連することを意味する。しかしながらそのよ
うな場合制御の目的のためには、制御装置7は巻き線9内を流れる比較的高い電
流を比較的低い電圧で発生すれば十分である。制御装置7は制御目的で磁気回路
1内の磁束への磁束の追加を行うように適合させ得る。この磁束の追加は別に発
生する磁束へなされ、この磁束追加を適切に制御することによって、二次回路3
を通じての電力出力に関する所望のパラメータが達成可能となる。装置7はその
制御機能の基礎として、二次回路及内のおよび/または負荷8への電圧に関して
の情報を電圧測定装置10から受取るように適合することができる。電流測定部
材11は二次回路3内での電流測定を行う。制御装置7を通じて生成された磁束
の追加は前述のように、二次回路3を通じて出力される電力に関しての周波数、
振幅および/または位相を制御するために用いることができる。
The control device 7 according to a preferred embodiment of the present invention is considered to be of the active type,
That is, the controller 7 can be adapted to actively control the magnetic flux in the magnetic circuit 9 through the control winding 9 to obtain desired characteristics. The control device 7 then preferably comprises an external power supply, so that the control device 7 can control the magnetic flux through the magnetic circuit 1 by generating a current flowing through the winding 9. The invention is particularly preferably used for high voltage applications. This means that relatively high voltages are usually associated with the electric circuits 2 and 3. However, for the purpose of control in such a case, it is sufficient for the control device 7 to generate a relatively high current flowing in the winding 9 at a relatively low voltage. The control device 7 can be adapted to perform the addition of magnetic flux to the magnetic flux in the magnetic circuit 1 for control purposes. The addition of the magnetic flux is made to a separately generated magnetic flux. By appropriately controlling the addition of the magnetic flux, the secondary circuit 3
The desired parameters for the power output through are achieved. The device 7 can be adapted to receive information about the voltage in the secondary circuit and / or to the load 8 from the voltage measuring device 10 as a basis for its control function. The current measuring member 11 measures a current in the secondary circuit 3. As described above, the addition of the magnetic flux generated through the control device 7 is performed based on the frequency of the power output through the secondary circuit 3,
Can be used to control amplitude and / or phase.

【0048】 制御装置7は入力12を通じて外からの制御命令を得るように適合できること
に注意されたい。
It should be noted that the controller 7 can be adapted to obtain an external control command via the input 12.

【0049】 さらに制御装置7は制御巻き線9を通じて受動的な制御を行うように適合でき
ることにも注意すべきである。この点に関しての受動的な制御とは、制御のため
に何らかの外部的電源が用いられないということを意味する。この点で、制御装
置7は、直列または並列に結合された抵抗器、キャパシタまたはインダクタンス
等の1つ以上の受動素子を制御巻き線9にわたって連結することが可能であるこ
とに注意されたい。その目的に適合するように制御巻き線9に結合されたそのよ
うな受動素子は従って磁束に対して異なる影響を与えて、今度はそれによって装
置からの電力に関する周波数、振幅および/または位相について異なる結果がも
たらされる。
It should further be noted that the control device 7 can be adapted to provide passive control through the control winding 9. Passive control in this regard means that no external power supply is used for control. At this point, it should be noted that the control device 7 can couple one or more passive elements, such as resistors, capacitors or inductances coupled in series or in parallel, over the control winding 9. Such a passive element, which is coupled to the control winding 9 to suit its purpose, thus has a different effect on the magnetic flux, which in turn thereby differs in frequency, amplitude and / or phase with respect to the power from the device. The result comes.

【0050】 図1からまた、一次側の装置は、二次側の場合と類似した電圧測定装置13お
よび電流測定装置14を含むことがわかる。
It can also be seen from FIG. 1 that the device on the primary side includes a voltage measuring device 13 and a current measuring device 14 similar to those on the secondary side.

【0051】 図2には、磁気回路1が、15で示される図1の二次側の脚部および17で示
される一次側の脚部に加えてさらに脚部16を含むコア6を含むという点だけが
図1と異なる変圧器の実施形態が示される。従ってこのことは図2のコア6がそ
れぞれ18および19で一般的に示される2つの異なる磁束の経路を形成するこ
とを意味する。制御巻き線9aはこの場合中央の脚部16の周りに、すなわち変
圧器の一次巻き線4を通る磁束経路18に配置される。二次の磁束経路19は逆
に二次巻き線5を通って制御巻き線9aの周りを通る。今度は制御装置7を通じ
て制御巻き線9aを用いて脚部16内の磁束に作用することが可能となり、それ
によってまた二次側の巻き線5を通じて脚部15内の磁束に作用を及ぼす。別の
言葉で言えば、制御巻き線9aはここでは2つの磁束経路の1つに結びついてい
るだけである。
FIG. 2 shows that the magnetic circuit 1 comprises a core 6, which in addition to the secondary leg of FIG. 1 at 15 and the primary leg at 17, further comprises a leg 16. An embodiment of a transformer is shown that differs from FIG. This therefore means that the core 6 of FIG. 2 forms two different flux paths, indicated generally at 18 and 19, respectively. The control winding 9a is in this case arranged around the central leg 16, i.e. in the flux path 18 through the primary winding 4 of the transformer. The secondary flux path 19 conversely passes through the secondary winding 5 and around the control winding 9a. In turn, it is possible to act on the magnetic flux in the leg 16 via the control device 7 using the control winding 9 a, thereby also affecting the magnetic flux in the leg 15 via the secondary winding 5. In other words, the control winding 9a is now only connected to one of the two flux paths.

【0052】 図3における変更例は、9b1の巻き線に更に制御巻き線9b2を追加したも
のである。これらの2つの制御巻き線はそれ自身の脚部16b、15bの周りに
配置されている、すなわちこれらの制御巻き線9b1および9b2はそれ自身の
磁束経路18、19に属している。制御装置7bは制御ユニット20を含み、制
御ユニットはまた制御巻き線9b1および9b2にそれぞれ連携する制御素子2
1および22を制御する。制御ユニット20を通じて制御素子21、22を能動
的にまたは受動的に制御することによって、磁束が磁束経路18、19のどちら
か1つだけを通過するかまたは同じ側に分かれるように調整される。
The modification in FIG. 3 is obtained by further adding a control winding 9b2 to the winding 9b1. These two control windings are arranged around their own legs 16b, 15b, ie these control windings 9b1 and 9b2 belong to their own flux paths 18,19. The control device 7b includes a control unit 20, which also has control elements 2 associated with the control windings 9b1 and 9b2, respectively.
1 and 22 are controlled. By actively or passively controlling the control elements 21, 22 through the control unit 20, the magnetic flux is adjusted to pass through only one of the flux paths 18, 19 or to diverge to the same side.

【0053】 図3において、変圧器の二次巻き線4bはそれぞれ直列に結合する2つ以上の
巻き線部分23および24を含む。両方の磁束経路18、19内の磁束は主巻き
線部分23を通るが、磁束経路19内の磁束だけが巻き線部分24を通る。従っ
てこのことは、制御巻き線9b1および9b2によって磁束が脚部16bだけを
通過可能であるとき、巻き線部分24内を通る磁束は存在しないことを意味する
。従ってこれは、全磁束が二次巻き線部分23および24の両方を通過する場合
よりも、磁束経路19を全磁束が通過する作動状態をもたらす電圧よりも低い出
力電圧を意味する。従ってそのような作動状態の場合には、制御巻き線9b1は
脚部16bを通る磁束を全部または少なくとも部分的に遮断したことを意味する
In FIG. 3, the secondary winding 4 b of the transformer comprises two or more winding parts 23 and 24 each connected in series. The magnetic flux in both flux paths 18, 19 passes through main winding section 23, but only the magnetic flux in flux path 19 passes through winding section 24. This therefore means that there is no magnetic flux passing through the winding portion 24 when the magnetic flux can only pass through the leg 16b by the control windings 9b1 and 9b2. Thus, this means an output voltage that is lower than the voltage that results in an operating condition in which the entire flux passes through the flux path 19 than if the entire flux passes through both the secondary winding portions 23 and 24. Thus, in such an operating state, it means that the control winding 9b1 has completely or at least partially interrupted the magnetic flux passing through the leg 16b.

【0054】 図4には、図3に従う変圧器を幾分なりとも想起させるリアクトルの実施形態
を示す。その違いは、リアクトルがいかなる二次側をも有しておらず、代りにそ
の電源巻き線は2つの巻き線部分25、26に分かれているということである。
先行例と同様に、2つの制御巻き線9c1および9c2があり、それらによって
磁束が巻き線部分26内を所期の程度で通過するように制御される。全磁束は巻
き線部分25内を常に通る。
FIG. 4 shows an embodiment of a reactor somewhat reminiscent of the transformer according to FIG. The difference is that the reactor does not have any secondary side, instead its power winding is split into two winding parts 25,26.
As in the previous example, there are two control windings 9c1 and 9c2, which control the magnetic flux to pass through winding portion 26 to the desired extent. All the magnetic flux always passes through the winding portion 25.

【0055】 図5には非常に簡単な発電機の実施形態が示され、その回転子は26で表され
る。本例においてこの回転子は永久磁石の回転子とみなされる。しかしながらそ
れはまた界磁巻き線付きの回転子として設計可能である。磁気回路1dはここで
はコア6d内の磁束に誘導的に結合する電気出力回路5dを含む。コア6dは回
転子26に隣接する部分を有しており、永久磁石は回転子の回転中にコア内に磁
束を発生する。この磁束は出力巻き線5dを通過してそこで出力効果を生み出す
。制御装置7dは前記と同様に磁束回路1dに誘導的に結合する制御巻き線9d
を含む。それぞれ電圧および電流の測定装置10dおよび11dがまた設置され
て出力電力を管理する。制御装置7dを用いることによって制御巻き線9dは今
度は、周波数、振幅および/または位相に関する所期の特質を発電機からの出力
電力に受動的にまたは能動的に付与するための制御に必要な機能の対象となる。
FIG. 5 shows a very simple generator embodiment, the rotor of which is indicated at 26. In this example, this rotor is considered as a permanent magnet rotor. However, it can also be designed as a rotor with field windings. The magnetic circuit 1d here comprises an electric output circuit 5d inductively coupled to the magnetic flux in the core 6d. The core 6d has a portion adjacent to the rotor 26, and the permanent magnet generates a magnetic flux in the core during rotation of the rotor. This magnetic flux passes through the output winding 5d and produces an output effect there. The control device 7d has a control winding 9d inductively coupled to the magnetic flux circuit 1d as described above.
including. Voltage and current measuring devices 10d and 11d, respectively, are also installed to manage the output power. By using the control device 7d, the control winding 9d is in turn necessary for the control to passively or actively impart the desired characteristics of frequency, amplitude and / or phase to the output power from the generator. The target of the function.

【0056】 図に示されているのは非常に簡単な、すなわち単相の実施形態であることに注
意されたい。実際の実施形態はより複雑な、具体的には多相の実施形態である。
巻き線および巻き線部分の数は、一次および二次巻き線だけでなく制御巻き線の
数についてもこれまで議論された場合よりもずっと多い。また磁気回路もその機
能的要請による設計変更がなされる。
Note that what is shown in the figure is a very simple, ie, single-phase, embodiment. The actual embodiment is a more complex, specifically a multi-phase embodiment.
The number of windings and winding sections is much higher than previously discussed for the number of control windings as well as the primary and secondary windings. The design of the magnetic circuit is also changed due to its functional requirements.

【0057】 次のことに特に注意されたい:本発明に従って設置された巻き線の少なくとも
1つが2つの互いに間を置いて配置された等電位層およびこれらの間に置かれた
固体絶縁体によって囲まれた導体を含むということは、導体の周りの電界が実質
上ケーブル内に閉じ込められて一次および二次巻き線が磁気回路上のどこにでも
非常に大きな自由度で配置可能となることである。巻き線の中間挿入さえもが可
能となる。従って制御装置はコアおよびシェルの両方のタイプの変圧器に対して
有効である。
It should be particularly noted that at least one of the windings installed according to the invention is surrounded by two spaced-apart equipotential layers and a solid insulator placed between them. The inclusion of an insulated conductor means that the electric field around the conductor is substantially confined within the cable so that the primary and secondary windings can be placed with very great freedom anywhere on the magnetic circuit. Even intermediate insertion of the windings is possible. Thus, the controller is effective for both core and shell type transformers.

【0058】 特に高電圧の応用例においては今述べられた巻き線の設計が相応しい。通常は
制御巻き線(複数の制御巻き線)9は電力巻き線よりも電位が低く、そのため制
御巻き線(複数の制御巻き線)9には必ずしも、少なくとも1つの電力巻き線の
ような絶縁体システムを備える必要は無い。
Especially for high voltage applications, the winding design just described is suitable. Usually, the control winding (control windings) 9 has a lower potential than the power windings, so that the control winding (control windings) 9 does not necessarily have at least one insulator, such as a power winding. There is no need to have a system.

【0059】 本発明に従う電磁装置の提供を可能とする重要な態様は、巻き線の少なくとも
1つに、固体電気絶縁体を有する導体ケーブルを用いることである。これには、
絶縁体の間に内部半導体層またはケーシング、その内部に配置された1つ以上の
導体、および絶縁体の外側に配置された外部半導体層またはケーシングが備えら
れている。このようなケーブルは有効な他の電力工学分野すなわち送電の分野に
おいて標準的なケーブルとして利用されている。実施形態の説明を可能にするた
めに最初に標準的なケーブルの短い説明を行う。内部通電導体は複数の素線を含
む。素線の周りには半導体内層またはケーシングがある。この半導体内層の周り
には固体絶縁体の絶縁層がある。固体絶縁体は低電気損失および高耐貫通強度を
持つポリマー材料で形成されている。具体的には、ポリエチレン(PE)そして
特に架橋ポリエチレン(XLPE)およびエチレンプロピレン(EP)が挙げら
れる。外部半導体層の周りには金属シールドおよび外部絶縁ケーシングが備えら
れる。半導体層は、導電性の煤またはカーボンブラック等の導電性成分を含む、
例えばエチレン共ポリマー等のポリマー材料から成る。そのようなケーブルは以
後電力ケーブルと呼ぶ。
An important aspect which makes it possible to provide an electromagnetic device according to the invention is to use a conductor cable having a solid electrical insulator for at least one of the windings. This includes
An internal semiconductor layer or casing is provided between the insulators, one or more conductors disposed therein, and an external semiconductor layer or casing disposed outside the insulator. Such cables are used as standard cables in other useful power engineering or power transmission fields. First, a short description of a standard cable will be given to enable description of the embodiments. The internal conducting conductor includes a plurality of strands. Around the strand is a semiconductor inner layer or casing. Around this semiconductor inner layer is an insulating layer of a solid insulator. The solid insulator is formed of a polymer material having low electrical loss and high penetration resistance. Specific examples include polyethylene (PE) and especially cross-linked polyethylene (XLPE) and ethylene propylene (EP). A metal shield and an outer insulating casing are provided around the outer semiconductor layer. The semiconductor layer includes a conductive component such as conductive soot or carbon black,
For example, it is made of a polymer material such as an ethylene copolymer. Such a cable is hereinafter referred to as a power cable.

【0060】 回転する電気機械における巻き線を対象としたケーブルの好ましい実施形態を
図6に示す。ケーブル41は、トランスポートされた非絶縁および絶縁素線を含
む通電導体42を含むものとして表されている。電気機械的に交差ししっかりと
絶縁された素線もまた可能である。これらの素線は複数の層内で撚り合わされて
交差することが可能である。導体の周りには内部半導体層43があり、これはさ
らに固体絶縁材料の均質な層によって囲まれている。絶縁体44は液体または気
体タイプの絶縁材料を全く用いていない。この層44は外部半導体層45によっ
て囲まれている。好ましい実施形態における巻き線として用いられるケーブルは
金属シールドおよび外被を備えてもよいが必ず必要という訳ではない。外部半導
体層45における誘導電流およびそれに結びついた損失を回避するために、これ
はコイル端において、すなわちシートの積層体から端部巻き線への変わり目にお
いて切り離される。その切り離しは、外部半導体層45がケーブルに沿って分配
される幾つかの部分に分割されて互いに電気的に全面的または部分的に分離され
るように行われる。切り離し部分のそれぞれはグランドに接続され、それによっ
て外部半導体層45はケーブルの全長においてグランド電位またはほぼグランド
電位に維持される。これは、コイル端において完全に絶縁された巻き線の周りに
おいて、接触可能な表面および数回使用後の汚れた表面はグランドに対して無視
し得る電位を有し、またそれらは無視し得る電界を生じるだけである、というこ
とを意味する。
A preferred embodiment of a cable intended for winding in a rotating electric machine is shown in FIG. The cable 41 is shown as including a current-carrying conductor 42 that includes transported non-insulated and insulated strands. Electromechanically crossed and tightly insulated strands are also possible. These strands can be twisted and intersected in multiple layers. Surrounding the conductor is an internal semiconductor layer 43, which is further surrounded by a homogeneous layer of solid insulating material. The insulator 44 does not use any liquid or gas type insulating material. This layer 44 is surrounded by an external semiconductor layer 45. Cables used as windings in the preferred embodiment may include, but are not required to have, metal shields and jackets. In order to avoid induced currents and associated losses in the outer semiconductor layer 45, this is cut off at the coil ends, ie at the transition from the stack of sheets to the end winding. The disconnection is performed such that the external semiconductor layer 45 is divided into several parts distributed along the cable, and is completely or partially electrically separated from each other. Each of the decoupling portions is connected to ground, whereby the external semiconductor layer 45 is maintained at or near ground potential over the entire length of the cable. This means that, around a winding completely insulated at the coil end, the contactable surface and the dirty surface after several uses have a negligible potential with respect to ground, and they have a negligible electric field. Only means that

【0061】 回転電気機械を最適化するために、スロットおよび歯のそれぞれについての磁
気回路の設計は決定的に重要である。前記のように、スロットはコイル側のケー
シングに可能な限り接近して接続すべきである。また各半径方向レベルにおける
歯は可能な限り広いことが望ましい。これは、機械の損失および磁化要求等を最
小化するためには重要である。
In order to optimize the rotating electrical machine, the design of the magnetic circuit for each of the slots and teeth is of critical importance. As mentioned above, the slot should be connected as close as possible to the casing on the coil side. It is also desirable that the teeth at each radial level be as wide as possible. This is important for minimizing machine losses and magnetization requirements.

【0062】 例えば前記のケーブルのような巻き線用の導体が入手可能であれば、幾つかの
観点から見て磁気コアを最適化する大きな可能性が存在する。回転電気機械の固
定子における磁気回路を以下に説明する。本発明に従う機械のセクタ/磁極ピッ
チ46の軸方向端面図を図7に示す。回転子磁極付きの回転子が47に示される
。従来の方法では、固定子は順次にセクタ形状のシートからなる電気シートの積
層コアから成っている。コアの背面部分48から最も外側の端部に配置された多
数の歯49が回転子の内側および外側へ半径方向に広がる。歯の間には対応する
数のスロット50がある。とりわけ上記に従うケーブル51を用いることによっ
て、高電圧機械用のスロットの深さを従来技術による状態において可能である深
さよりも深くすることができる。ケーブルの絶縁性に対する必要性は各巻き線層
について回転子の方向に向かって低下するので、スロットは回転子の方向へ向か
ってテーパしていく断面形状を持つ。図から明らかなようにスロットは実質上、
層間の細いくびれ部分53をもつ各巻き線層の周りの円形の横断面53からなる
。そのようなスロットの横断面は適切にも「サイクルチェーンスロット」と呼ば
れる。そのような高電圧の機械においては比較的多くの層が必要とされまた適切
な寸法、適切な絶縁性および外部半導体を有するケーブルの入手可能性が制限さ
れているので、ケーブルの絶縁体および固定子スロットのそれぞれの所期の連続
的な漸減性を達成することは実際には容易でない。図7に示す実施形態において
は、3つの異なる寸法のケーブル絶縁体を有するケーブルが用いられて、3つの
対応する寸法の断面部分54、55、56に配置される。すなわち修正されたサ
イクルチェーンスロットが得られる。固定子の歯49はスロット全体の深さに沿
って実質的に一定の半径方向の幅をもつ形状にできることが図からまたわかる。
Given the availability of winding conductors, such as the aforementioned cables, there is great potential to optimize the magnetic core in several respects. The magnetic circuit in the stator of the rotating electric machine will be described below. An axial end view of the sector / pole pitch 46 of the machine according to the invention is shown in FIG. A rotor with rotor poles is shown at 47. In a conventional method, the stator consists of a laminated core of electrical sheets, which in turn consist of sector-shaped sheets. A number of teeth 49 located at the outermost end from the core back portion 48 extend radially in and out of the rotor. There is a corresponding number of slots 50 between the teeth. In particular, by using the cable 51 according to the above, the depth of the slots for high-voltage machines can be made greater than is possible in the state of the art. As the need for cable insulation decreases in the direction of the rotor for each winding layer, the slots have a cross-sectional shape that tapers in the direction of the rotor. As you can see from the figure, the slots are virtually
It consists of a circular cross section 53 around each winding layer with a narrow waist 53 between the layers. The cross section of such a slot is suitably referred to as a "cycle chain slot". Insulation and anchoring of cables because relatively high layers are required in such high voltage machines and the availability of cables with appropriate dimensions, adequate insulation and external semiconductors is limited. Achieving the intended continuous tapering of each of the child slots is not really easy. In the embodiment shown in FIG. 7, a cable having three different sized cable insulations is used and placed in three correspondingly sized cross-sections 54, 55, 56. That is, a modified cycle chain slot is obtained. It can also be seen from the figure that the stator teeth 49 can be shaped with a substantially constant radial width along the depth of the entire slot.

【0063】 図7の54、55、56で表される巻き線部分は図5の5dで表される巻き線
に相当することに再び注意されたい。逆に、図5の制御巻き線9に対応する1つ
以上の巻き線は図7の40で表される。これらの制御巻き線40は本実施形態に
おいては回転子から半径方向の最も外側に配置される。制御巻き線9を図7の4
0で表される場所に配置する必要は必ずしも無いことに注意されたい。
Again, note that the windings represented by 54, 55, 56 in FIG. 7 correspond to the windings represented by 5d in FIG. Conversely, one or more windings corresponding to control winding 9 in FIG. 5 are represented by 40 in FIG. In this embodiment, these control windings 40 are disposed radially outermost from the rotor. Control winding 9 is connected to 4 in FIG.
Note that it is not necessary to place it at the location represented by zero.

【0064】 代替の実施形態においては、巻き線として使われるケーブルは上述した電力ケ
ーブルのような従来型の電力ケーブルでもよい。そのときは外部半導体層45の
接地は、ケーブルの金属シールドおよび外被を適当な位置で剥ぐことによって行
われる。
In an alternative embodiment, the cable used as the winding may be a conventional power cable, such as the power cable described above. At this time, the grounding of the external semiconductor layer 45 is performed by peeling the metal shield and the jacket of the cable at appropriate positions.

【0065】 本発明の範囲は、絶縁体および外部半導体層等に関する限り使用可能なケーブ
ル寸法に基づいて多くの代替可能な実施形態に適応する。またいわゆるサイクル
チェーンスロットを有する実施形態についても、ここで述べられたこと以上の変
更例が可能である。
The scope of the present invention applies to many alternative embodiments based on available cable dimensions as far as insulators and outer semiconductor layers are concerned. Embodiments having a so-called cycle chain slot can be modified in more than the manner described here.

【0066】 上述したように、磁気回路は回転電気機械の固定子および/または回転子内に
配置することができる。しかしながら磁気回路の設計は、それが固定子および/
または回転子内に配置されているかどうかに関係なく、大部分は上の説明に対応
する。
As mentioned above, the magnetic circuit can be located in the stator and / or rotor of the rotating electric machine. However, the design of the magnetic circuit depends on whether it is a stator and / or
Or to a large extent irrespective of whether they are arranged in the rotor or not.

【0067】 巻き線については、多層同軸ケーブルの巻き線として述べられる巻き線を用い
るのが望ましい。そのような巻き線においては、コイル端における交差の数は、
全てのコイルを互いに半径方向外側の同一グループ内に配置することによって最
少化されている。これによってまた異なるスロット内の固定子巻き線の製造およ
びスレッディングの方法が容易になる。本発明に従って用いられるケーブルが比
較的容易に可とう性を獲得するので、巻き線は、可とう性のケーブルがスロット
50内にある開口52にスレッディングされる比較的簡単なスレッディング操作
によって得られる。
For the winding, it is desirable to use the winding described as the winding of the multilayer coaxial cable. In such a winding, the number of intersections at the coil ends is
Minimization is achieved by placing all coils in the same group radially outward from each other. This also facilitates the method of manufacturing and threading stator windings in different slots. The windings are obtained by a relatively simple threading operation in which the flexible cable is threaded into the opening 52 in the slot 50, since the cable used in accordance with the invention relatively easily gains flexibility.

【0068】 従来型の電源変圧器/リアクトルの巻き線の周りの電界分布の簡単な基本図を
図8に示す。そこにおいて57は巻き線を、58はコアを、および59は等電位
線すなわち電界が同じ大きさである線を表す。巻き線の下方の部分はグランド電
位とみなされる。
FIG. 8 shows a simple basic diagram of the electric field distribution around the windings of a conventional power transformer / reactor. There, 57 represents a winding, 58 represents a core, and 59 represents an equipotential line, ie a line where the electric field is of the same magnitude. The portion below the winding is considered to be ground potential.

【0069】 電位分布は巻き線の隣接する巻き同士間および各巻きとグランド間の十分な絶
縁性のために必要であるので、電位分布は絶縁体システムの構成を決定する。従
って図は、巻き線の上方部分にはより高い絶縁負荷がかかっていることを示して
いる。従って巻き線の設計および位置選定はコアに比べて、コアの窓内の電界分
布によって実質的に決定される。
Since the potential distribution is necessary for sufficient insulation between adjacent turns of the winding and between each turn and ground, the potential distribution determines the configuration of the insulator system. Thus, the figure shows that the upper part of the winding has a higher insulation load. Thus, the design and position selection of the winding, as compared to the core, is substantially determined by the electric field distribution in the window of the core.

【0070】 本発明に従う乾式電源変圧器/リアクトルに収容される巻き線に使うことがで
きるケーブルが図1に示されている。既述のようにケーブルは特定の目的で、例
えば変圧器/リアクトルの他の領域上での過剰な電気的負荷を防ぐ目的で、他の
追加的な外層を備えることができる。幾何学的大きさの点では、当該ケーブルの
導体の面積は2〜3000mmであり、外側ケーブルの径は20〜250mm
である。
A cable that can be used for windings housed in a dry power transformer / reactor according to the present invention is shown in FIG. As already mentioned, the cable can be provided with other additional outer layers for specific purposes, for example to prevent excessive electrical loading on other areas of the transformer / reactor. In terms of geometric size, the conductor area of the cable is between 2 and 3000 mm 2 and the diameter of the outer cable is between 20 and 250 mm
It is.

【0071】 本発明の概要で述べられたケーブルから作られた電源変圧器/リアクトルの巻
き線は、コアの形状に関係無く、単相、3相、および多相の変圧器/リアクトル
の全てに用いることができる。1つの実施形態が図8に示され、それは3相の積
層コア変圧器を示している。そのコアは従来型と同様に3つのコアのリム60、
61、62および支持ヨーク63、64を含む。示されている実施形態おいてコ
アリムおよびヨークの両方ともテーパ状の断面を有する。
The power transformer / reactor windings made from the cables described in the Summary of the Invention can be used for all single-phase, three-phase, and polyphase transformers / reactors, regardless of the core shape. Can be used. One embodiment is shown in FIG. 8, which shows a three-phase stacked core transformer. The core is a rim 60 of three cores as in the conventional type,
61 and 62 and support yokes 63 and 64. In the embodiment shown, both the core rim and the yoke have a tapered cross section.

【0072】 ケーブルが形成された巻き線がコアリムの周りに同軸状に配置される。明らか
な様に、図9に示される実施形態は3つの同軸の巻き線の巻き65、66および
67を持つ。最も内側の巻き65は一次巻き線を表し、他の2つの巻き63、6
4は二次巻き線を表す。図を詳細に込み入らせないために、巻き線の接続は示し
ていない。その他の点では、本実施形態には幾つかの異なる機能をもつスペーシ
ングバー68および69が巻き線の周りの所定の位置に配置される。スペーシン
グバーは絶縁材料から作ることができて、冷却および支持等の目的で同軸巻き線
の巻き同士間を所定の間隔に保つ。それらはまた巻き線の接地システムの一部を
形成するために、導電性の材料から作ってもよい。
The winding on which the cable is formed is coaxially arranged around the core rim. As can be seen, the embodiment shown in FIG. 9 has three coaxial winding turns 65, 66 and 67. The innermost winding 65 represents the primary winding and the other two windings 63,6
4 represents a secondary winding. The winding connections are not shown in order to avoid obscuring the figure. Otherwise, in the present embodiment, spacing bars 68 and 69 having several different functions are arranged at predetermined positions around the winding. The spacing bar can be made from an insulating material to maintain a predetermined spacing between turns of the coaxial winding for purposes such as cooling and support. They may also be made from conductive materials to form part of the winding grounding system.

【0073】 図9には制御巻き線9は描かれていない。FIG. 9 does not show the control winding 9.

【0074】 他のケーブルの設計 図10に示すケーブルの変更例では、前と同じ参照符号が、本実施形態に特有
の文字aが追加されて用いられる。この実施形態において、ケーブルは絶縁体4
4aによって互いに分離された幾つかの導体42aを含む。言い換えれば、絶縁
体44aは、個々の隣接導体42a間の絶縁体およびそれらと周囲の間の絶縁体
として機能する。異なる導体42aは異なる仕方で配置することができ、それに
よってケーブルの全体的な断面形状の変更が可能となる。図10に従う実施形態
において、導体42aは直線上に配置されているので、比較的平坦なケーブルの
横断面形状をもたらす。このことから、ケーブルの横断面形状は広い範囲におい
て変形可能であると結論できる。
Design of Other Cables In a modification of the cable shown in FIG. 10, the same reference numerals as before are used, with the addition of the letter a, which is unique to this embodiment. In this embodiment, the cable is an insulator 4
4a includes several conductors 42a separated from each other. In other words, the insulator 44a functions as an insulator between the individual adjacent conductors 42a and an insulator between them. The different conductors 42a can be arranged in different ways, thereby allowing the overall cross-sectional shape of the cable to be changed. In the embodiment according to FIG. 10, the conductors 42a are arranged in a straight line, resulting in a relatively flat cable cross-sectional shape. From this, it can be concluded that the cross-sectional shape of the cable is deformable in a wide range.

【0075】 図10において、隣接する導体間に位相電圧より低い電圧が存在すると考えら
れる。すなわち、図10の導体42aは巻き線の異なる回転によって形成されて
いるとみなされ、そのため隣接する導体間の電圧は比較的低い。
In FIG. 10, it is considered that a voltage lower than the phase voltage exists between the adjacent conductors. That is, conductor 42a in FIG. 10 is considered to be formed by different rotations of the windings, so that the voltage between adjacent conductors is relatively low.

【0076】 前述の場合と同様に、絶縁体44aの外側には固体電気絶縁材料で作られた半
導電外層45aが設けられる。半導電材料の内層43aがその導体42aのそれ
ぞれについて配置されている、すなわちこれらの導体のそれぞれはそれ自身を取
り囲む内側半導電層43aを有している。この層43aは従って個々の導体に関
する限り、電位の均等化のために機能する。
As before, a semiconductive outer layer 45a made of a solid electrically insulating material is provided outside the insulator 44a. An inner layer 43a of semiconductive material is disposed for each of its conductors 42a, ie, each of these conductors has an inner semiconductive layer 43a surrounding itself. This layer 43a thus functions for potential equalization as far as the individual conductors are concerned.

【0077】 図11の変更例では、前と同じ参照符号にこの実施形態に特有の文字bを付け
加えて用いられる。この場合もまた幾つかのすなわち3つの導体42bが与えら
れる。位相電圧、すなわち図10に従う実施形態における導体42a間に生じる
電圧よりも実質的に高い電圧が、これらの導体間に存在すると見なされる。図1
1においては、内側に導体42bが配置された内部半導電層43bが設けられる
。導体42bのそれぞれはしかしながらそれ自身の追加層70によって囲まれて
いて、それらは内層43bに関して上で述べた特質に対応する特質をもっている
。各追加層70およびその周りに配置された層43bの間には絶縁性材料が存在
する。従ってこの層43bは導体に属する半導電材料の追加層70の外側におけ
る電位均等化層として機能し、追加層70はそれぞれの導体42bに接続されて
導体として同電位上に位置する。
In the modification of FIG. 11, the same reference numerals as before are used, with the addition of a letter b specific to this embodiment. Again, some or three conductors 42b are provided. A phase voltage, ie a voltage substantially higher than the voltage developed between the conductors 42a in the embodiment according to FIG. 10, is considered to be present between these conductors. FIG.
In No. 1, an internal semiconductive layer 43b in which a conductor 42b is disposed is provided. Each of the conductors 42b, however, is surrounded by its own additional layer 70, which has properties corresponding to those described above with respect to the inner layer 43b. An insulating material exists between each additional layer 70 and the layer 43b disposed therearound. Therefore, this layer 43b functions as a potential equalizing layer outside the additional layer 70 of the semiconductive material belonging to the conductor, and the additional layer 70 is connected to each conductor 42b and located at the same potential as the conductor.

【0078】 可能な変更例 本発明が上に述べられた実施形態だけに限定されないことは明白である。従っ
て、添付のクレームにおいて定められる基本概念から逸脱することなく本発明の
この基本概念が堅持されているならば、多くの細部にわたる変更が可能であるこ
とを当業者は理解するであろう。その例として、本発明は上に例示された特定の
材料選択だけに限定されないことに注意されたい。従って機能的に同等な材料が
代りに用いられてよい。本発明に従う絶縁体システムの作成については、様々な
層の間の親密さが達せられる限り、押し出し形成およびスプレー以外の他の技法
もまた可能である。さらに追加的な等電位層の配置が可能であることに注意され
たい。例えば、半導電材料の1つ以上の等電位層が上で「内側」および「外側」
として表されるこれらの層の間の絶縁体の中に配置できる。制御巻き線または複
数の制御巻き線は通常は当該電磁デバイスの他の巻き線の電位よりも低い電位に
あるという事実の結果として、本発明に従えば通常は、制御巻き線9を必ずしも
上述のケーブルのような可とう性のケーブルによって形成する必要は無いという
ことにこれまた注意すべきである。具体的に言えば、他の巻き線は真に高電圧の
巻き線である。他の点については、本発明に従う方法を遂行する上での正確な制
御原理は、目的とする制御機能の範囲内で様々に変更可能であることに注意され
たい。
Possible Variations It is clear that the invention is not limited to the embodiments described above. Accordingly, those skilled in the art will recognize that many detail changes may be made, provided that this basic concept of the invention is maintained without departing from the basic concept defined in the appended claims. As an example, it should be noted that the present invention is not limited to only the particular material choices exemplified above. Thus, functionally equivalent materials may be used instead. For the creation of the insulator system according to the invention, other techniques than extrusion and spraying are also possible, as long as the intimacy between the various layers is reached. Note that additional equipotential layer arrangements are possible. For example, one or more equipotential layers of semiconducting material may be "inside" and "outside"
Can be placed in the insulator between these layers. According to the invention, the control winding 9 is usually not necessarily the same as described above, as a result of the fact that the control winding or control windings are usually at a lower potential than the other windings of the electromagnetic device. It should also be noted that it need not be formed by a flexible cable, such as a cable. Specifically, the other windings are truly high voltage windings. In other respects, it should be noted that the exact control principle in performing the method according to the invention can be varied within the scope of the intended control function.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 変圧器中にある本発明によるデバイスを示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a device according to the invention in a transformer.

【図2】 変圧器の変更例の回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of a modified example of a transformer.

【図3】 変圧器のさらなる変更例の回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram of a further modification of the transformer.

【図4】 図3の変更例に類似しているがリアクトルに関わる実施形態の回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram of an embodiment similar to the modification of FIG. 3, but involving a reactor.

【図5】 発電機の実施形態を示す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing an embodiment of a generator.

【図6】 電流容量を修正された標準ケーブルに含まれる部品を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing components included in a standard cable whose current capacity has been modified.

【図7】 本発明による磁気回路のセクタ/磁極ピッチの軸方向端の図である。FIG. 7 is a diagram of an axial end of a sector / pole pitch of a magnetic circuit according to the present invention.

【図8】 従来の電源変圧器/リアクトルの基線の周りにおける電場の分布を示す図であ
る。
FIG. 8 is a diagram showing an electric field distribution around a baseline of a conventional power transformer / reactor.

【図9】 本発明による電源変圧器の実施形態を示す斜視図である。FIG. 9 is a perspective view showing an embodiment of a power transformer according to the present invention.

【図10】 図1の実施形態を修正して得られ、複数の導体を有するケーブル構造体の断面
図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view of a cable structure having a plurality of conductors obtained by modifying the embodiment of FIG. 1;

【図11】 複数の導体を含むが、図10の実施形態とは別の配置を持つさらなるケーブル
構造体の断面図である。
11 is a cross-sectional view of a further cable structure including a plurality of conductors, but having a different arrangement than the embodiment of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,2 磁気回路 3,4 電気回路 4,5 コイル形巻き線 6 コア 7 装置 8 負荷 9 制御巻き線 10,13 電圧測定装置 11,14 電流測定部材 12 入力 15 脚部(二次側) 16 脚部 17 脚部(一次側) 18,19 磁束 20 制御ユニット 21,22 制御素子 23,24,25,26 巻き線部分 41 ケーブル 42 通電導体 43 内部半導体層 44 絶縁体 45 外部半導体層 46 磁極ピッチ 47 回転子 48 背面部分 49 歯 50 スロット 51 ケーブル 57 巻き線 58 コア 59 等電位線 60,61,62 リム 63,64 支持ヨーク 68,69 スペーシングバー 70 追加層 1, 2 Magnetic circuit 3, 4 Electric circuit 4, 5 Coiled winding 6 Core 7 Device 8 Load 9 Control winding 10, 13 Voltage measuring device 11, 14 Current measuring member 12 Input 15 Leg (secondary side) 16 Leg 17 Leg (primary side) 18, 19 Magnetic flux 20 Control unit 21, 22, Control element 23, 24, 25, 26 Winding part 41 Cable 42 Conductive conductor 43 Internal semiconductor layer 44 Insulator 45 External semiconductor layer 46 Magnetic pole pitch 47 Rotor 48 Back part 49 Teeth 50 Slot 51 Cable 57 Winding 58 Core 59 Equipotential line 60, 61, 62 Rim 63, 64 Support yoke 68, 69 Spacing bar 70 Additional layer

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Claims (36)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも1つの磁気回路(1)と、少なくとも1つの巻き線(4、5)を含
む少なくとも1つの電気回路(2、3)とを備える電磁デバイスであって、前記
磁気回路および前記電気回路が互いに誘電的に接続されており、且つ前記デバイ
スがこのデバイスの動作を制御する制御装置(7)を備えており;前記制御装置
(7)が、前記磁気回路中の磁束を制御する手段(9)を含む前記制御装置によ
り前記デバイスとの間でやりとりされる電力に関する周波数、振幅および/また
は位相を制御するように構成されており;前記の少なくとも1つの巻き線(4、
5)または少なくともその1部が、固体絶縁材料によって内部層(43)の内部
に形成された電気的絶縁体(44)を含む絶縁体システムを有する少なくとも1
つの導体(42)を備え;前記の少なくとも1つの導体(42)が前記内部層(
43)の内部に配置され;且つ前記内部層は、前記導体の導電率より低いが、前
記内部層(43)が前記内部層の外部にある電場に対して等化作用を引き起こす
のに十分な導電率を有することを特徴とする電磁デバイス。
1. An electromagnetic device comprising at least one magnetic circuit (1) and at least one electric circuit (2, 3) comprising at least one winding (4, 5), said electromagnetic circuit comprising: The electric circuits are inductively connected to each other and the device comprises a controller (7) for controlling the operation of the device; the controller (7) controls the magnetic flux in the magnetic circuit Means for controlling the frequency, amplitude and / or phase of the power transferred to and from the device by the controller comprising means (9) for controlling the at least one winding (4,
5) or at least one part thereof having an insulator system including an electrical insulator (44) formed inside the inner layer (43) by a solid insulating material.
Two conductors (42); said at least one conductor (42) comprising said inner layer (42).
43); and said inner layer is lower than the conductivity of said conductor, but sufficient for said inner layer (43) to cause an equalizing effect on an electric field outside said inner layer. An electromagnetic device having electrical conductivity.
【請求項2】 前記制御手段が、前記磁気回路に誘電的に接続された少なくとも1つの制御巻
き線(9)を備えることを特徴とする、請求項1に記載のデバイス。
2. The device according to claim 1, wherein said control means comprises at least one control winding (9) inductively connected to said magnetic circuit.
【請求項3】 前記制御装置(7)が、前記磁気回路中のリラクタンスを制御するように構成
されていることを特徴とする、請求項1または2に記載のデバイス。
3. The device according to claim 1, wherein the controller is configured to control reluctance in the magnetic circuit.
【請求項4】 前記制御装置が、前記磁気回路中の磁束に磁束を付加するように構成されてい
ることを特徴とする、請求項1乃至3のいずれかに記載のデバイス。
4. The device according to claim 1, wherein the control device is configured to add a magnetic flux to a magnetic flux in the magnetic circuit.
【請求項5】 1を超える透磁率を有する材料が前記磁気回路中に含まれており、且つ前記制
御装置(7)が、可変の透磁率を持つような前記磁気回路の1つ以上の区域の透
磁率を変化させることによって前記磁気回路中のリラクタンスを制御するように
構成されていることを特徴とする、請求項3に記載のデバイス。
5. A magnetic circuit comprising a material having a magnetic permeability of more than one, and wherein said control device (7) comprises one or more sections of said magnetic circuit having a variable magnetic permeability. 4. The device of claim 3, wherein the device is configured to control reluctance in the magnetic circuit by changing the magnetic permeability of the device.
【請求項6】 可変の透磁率を有する前記1つ以上の区域が、前記磁気回路中に1つ以上のギ
ャップを含むことを特徴とする、請求項5に記載のデバイス。
6. The device of claim 5, wherein the one or more areas having variable magnetic permeability include one or more gaps in the magnetic circuit.
【請求項7】 前記磁気回路が磁気コアを持たないことを特徴とする、請求項1乃至6のいず
れかに記載のデバイス。
7. The device according to claim 1, wherein the magnetic circuit has no magnetic core.
【請求項8】 前記巻き線が磁気コア(6)の周りに巻かれることを特徴とする、請求項1乃
至6のいずれかに記載のデバイス。
8. The device according to claim 1, wherein the winding is wound around a magnetic core.
【請求項9】 前記制御巻き線(9)と、前記電気回路の前記巻き線(4、5)とを実質的に
同じ磁束が通過するように配置したことを特徴とする、請求項2または1、3乃
至8のいずれかに記載のデバイス。
9. The control winding (9) and the windings (4, 5) of the electric circuit are arranged such that substantially the same magnetic flux passes therethrough. The device according to any one of 1, 3 to 8, above.
【請求項10】 前記デバイスが、前記の少なくとも1つの制御巻き線によって、前記電気回路
の前記巻き線(4、5)中を流れる電力に関する周波数、振幅および/または位
相を制御するように構成されたリアクトルを形成することを特徴とする、請求項
1乃至9のいずれかに記載のデバイス。
10. The device is configured to control, by the at least one control winding, a frequency, amplitude and / or phase with respect to power flowing in the windings (4, 5) of the electrical circuit. The device according to claim 1, wherein a reactor is formed.
【請求項11】 前記電気回路(2)が直列にカップリングされた少なくとも2つの巻き線(2
3、24)を含み;前記磁気回路が少なくとも2つの交番する磁束経路(18、
19)を含み;前記の少なくとも1つの制御巻き線は、前記磁束が前記磁束経路
の内の一方または両方を通過するように制御し;且つ前記電気回路の2つの巻き
線は、その内の一方が前記少なくとも1つの制御巻き線によって磁束から切り離
されることができるように配置されていることを特徴とする、請求項1乃至8の
いずれか、または請求項10に記載のデバイス。
11. The electric circuit (2) comprising at least two windings (2) coupled in series.
3, 24); wherein the magnetic circuit comprises at least two alternating flux paths (18,
19); the at least one control winding controls the magnetic flux to pass through one or both of the flux paths; and the two windings of the electrical circuit include one of the two windings. 11. The device according to claim 1, wherein the at least one control winding is arranged to be decoupled from the magnetic flux by the at least one control winding. 12.
【請求項12】 前記磁気回路が回転式電気機械の固定子または回転子中に配置されていること
を特徴とする、請求項1乃至9のいずれか、または請求項11に記載のデバイス
12. The device according to claim 1, wherein the magnetic circuit is arranged in a stator or a rotor of a rotary electric machine.
【請求項13】 前記磁気回路(1)が一次巻き線と二次巻き線(4、5)を有する変圧器に属
し;且つ前記一次及び二次巻き線および前記制御巻き線(9)が同じ磁束によっ
て通過されるように配置されていることを特徴とする、請求項1乃至9のいずれ
かに記載のデバイス。
13. The magnetic circuit (1) belongs to a transformer having a primary winding and a secondary winding (4, 5); and the primary and secondary windings and the control winding (9) are the same. Device according to any of the preceding claims, arranged to be passed by a magnetic flux.
【請求項14】 変圧器において、この変圧器の前記二次巻き線が直列にカップリングされた少
なくとも2つの巻き線部分を含み;前記磁気回路が少なくとも2つの交番する磁
束経路(18、19)を含み;少なくとも2つの発生する制御巻き線(9b1、
9b2、9c1、9c2)は、前記磁束がこれら経路の一方または両方を通過す
るように制御し;且つ前記二次巻き線の2つの巻き線経路が、前記制御巻き線に
よって前記巻き線経路のうちの1つが磁束から切り離されることができるように
配置されていることを特徴とする、請求項1乃至8のいずれかに記載のデバイス
14. In a transformer, said secondary winding of said transformer comprises at least two winding portions coupled in series; said magnetic circuit comprising at least two alternating flux paths (18, 19). At least two generated control windings (9b1,
9b2, 9c1, 9c2) controls the magnetic flux to pass through one or both of these paths; and the two winding paths of the secondary winding are controlled by the control winding of the winding paths. A device according to any of the preceding claims, characterized in that one of the devices is arranged such that it can be disconnected from the magnetic flux.
【請求項15】 前記デバイスが並列にカップリングされた少なくとも3つの脚部を有する磁気
コアを含み;且つこれら脚部の2つが別々の磁束経路に属し、第3番目の脚部が
前記2つの磁束経路に共通であることを特徴とする、請求項11又は14に記載
のデバイス。
15. The device includes a magnetic core having at least three legs coupled in parallel; and two of the legs belong to separate flux paths, and a third leg is connected to the two legs. The device according to claim 11, wherein the device is common to a magnetic flux path.
【請求項16】 前記絶縁体の外部にある前記絶縁体システムが外部層(45)を含み、この外
部層が前記絶縁体より高い導電率を有して、グランド電位または他の比較的低い
電位との接続により、電位を等化するように動作することができることを特徴と
する、請求項1乃至15のいずれかに記載のデバイス。
16. The insulator system external to the insulator includes an outer layer (45) having a higher conductivity than the insulator to provide a ground potential or other relatively lower potential. The device according to any one of claims 1 to 15, wherein the device is operable to equalize a potential by connection with the device.
【請求項17】 前記外部層が、前記外部層(45)の内側で前記導体(42)に起因して発生
する電場を実質的に包囲するように配置されていることを特徴とする、請求項1
乃至16のいずれかに記載のデバイス。
17. The method according to claim 16, wherein the outer layer is arranged to substantially surround an electric field generated by the conductor inside the outer layer. Item 1
The device according to any one of claims 16 to 16.
【請求項18】 前記内部層(43)と前記固体絶縁体が実質的に等しい熱的特性を呈すること
を特徴とする、請求項1乃至17のいずれかに記載のデバイス。
18. The device according to claim 1, wherein the inner layer and the solid insulator exhibit substantially equal thermal properties.
【請求項19】 前記外部層(45)と前記固体絶縁体が実質的に等しい熱的特性を呈すること
を特徴とする、請求項1乃至18のいずれかに記載のデバイス。
19. The device according to claim 1, wherein the outer layer and the solid insulator exhibit substantially equal thermal properties.
【請求項20】 前記の少なくとも1つの導体(42)が少なくとも1つの誘電性巻きを形成す
ることを特徴とする、請求項1乃至19のいずれかに記載のデバイス。
20. The device according to claim 1, wherein the at least one conductor forms at least one dielectric winding.
【請求項21】 前記内部層および/または前記外部層(43、45)が半導体材料を含むこと
を特徴とする、請求項1乃至20のいずれかに記載のデバイス。
21. The device according to claim 1, wherein the inner layer and / or the outer layer comprise a semiconductor material.
【請求項22】 前記内部層(43)および/または前記外部層(45)が、10−6〜100
KΩcm、好適には10−3〜1000Ωcm、好ましくは1〜500Ωcmの
範囲にある抵抗率を有することを特徴とする、請求項1乃至21のいずれかに記
載のデバイス。
22. The method according to claim 19, wherein the inner layer (43) and / or the outer layer (45) is 10 −6 to 100
The device according to any of the preceding claims, characterized in that it has a resistivity in the range of K? Cm, preferably 10-3 to 1000? Cm, preferably 1 to 500? Cm.
【請求項23】 前記内部層(43)および/または前記外部層(45)が、導体/絶縁体シス
テムの1メートル長当たり50μΩ〜5MΩの範囲内の抵抗率を有することを特
徴とする、請求項1乃至22のいずれかに記載のデバイス。
23. The method according to claim 20, wherein the inner layer (43) and / or the outer layer (45) have a resistivity in the range of 50 μΩ to 5 MΩ per meter length of the conductor / insulator system. Item 23. The device according to any one of Items 1 to 22.
【請求項24】 前記固体絶縁体(44)並びに前記内部層(43)および/または前記外部層
(45)がポリマー材料で形成されることを特徴とする、請求項1乃至23のい
ずれかに記載のデバイス。
24. The method according to claim 1, wherein the solid insulator and the inner layer are formed of a polymer material. The described device.
【請求項25】 前記内部層(43)および/または前記外部層(45)並びに前記固体絶縁体
(44)が、屈曲および温度変化の際にも固着を確実にするように実質的に境界
全体にわたって互いに強固に接続されていることを特徴とする、請求項1乃至2
4のいずれかに記載のデバイス。
25. The inner layer (43) and / or the outer layer (45) and the solid insulator (44) have substantially the entire boundary so as to ensure adhesion even during bending and temperature changes. 1 and 2 are rigidly connected to each other.
5. The device according to any one of 4.
【請求項26】 前記固体絶縁体並びに前記内部層および/または前記外部層が、動作中の歪み
の際に相互の固着を維持する高い弾性率を有する材料によって形成されることを
特徴とする、請求項1乃至25のいずれかに記載のデバイス。
26. The solid insulator and the inner layer and / or the outer layer are formed of a material having a high modulus of elasticity that maintains mutual bonding during strain during operation. A device according to any of the preceding claims.
【請求項27】 前記固体絶縁体並びに前記内部層および/または前記外部層が実質的に等しい
Eモジュラスを有する材料によって形成されることを特徴とする、請求項1乃至
26のいずれかに記載のデバイス。
27. The method according to claim 1, wherein the solid insulator and the inner layer and / or the outer layer are made of a material having a substantially equal E modulus. device.
【請求項28】 前記内部層(43)および/または前記外部層(45)並びに前記固体絶縁体
(44)が、実質的に等しい熱膨張係数を呈する材料によって形成されることを
特徴とする、請求項1乃至27のいずれかに記載のデバイス。
28. The method according to claim 28, wherein the inner layer (43) and / or the outer layer (45) and the solid insulator (44) are formed of a material exhibiting substantially equal coefficients of thermal expansion. A device according to any of the preceding claims.
【請求項29】 前記内部層(42)およびその絶縁体システムが、可とう性ケーブル(41)
によって形成された巻き線を構成することを特徴とする、請求項1乃至28のい
ずれかに記載のデバイス。
29. A flexible cable (41) wherein said inner layer (42) and its insulation system are flexible.
Device according to any of the preceding claims, comprising a winding formed by:
【請求項30】 前記内部層(43)が前記少なくとも1つの導体(42)と電気的に接触して
いることを特徴とする、請求項1乃至29のいずれかに記載のデバイス。
30. Device according to claim 1, wherein the inner layer (43) is in electrical contact with the at least one conductor (42).
【請求項31】 前記少なくとも1つの導体(42)が多数の素線を含み、且つ前記導体(42
)の少なくとも1つの素線が、少なくとも部分的に絶縁されず、前記内部層(4
3)と電気的接触していることを特徴とする、請求項30に記載のデバイス。
31. The at least one conductor (42) includes multiple strands and the conductor (42)
) Is at least partially not insulated and the inner layer (4)
Device according to claim 30, characterized in that it is in electrical contact with 3).
【請求項32】 前記導体(42)とその絶縁体システムが、高電圧、好適には10kVを越え
る高電圧、特に36kVを越える高電圧、好ましくは72.5kVを超える高電
圧用に設計されていることを特徴とする、請求項1乃至31のいずれかに記載の
デバイス。
32. The conductor (42) and its insulation system are designed for high voltages, preferably higher than 10 kV, in particular higher than 36 kV, preferably higher than 72.5 kV. A device according to any of the preceding claims, characterized in that it is located.
【請求項33】 前記磁気回路が、前記巻き線(41)用のスロット(50)を有する1つ以上
の磁気コア(48)を含むことを特徴とする、請求項12に記載の機械。
33. The machine according to claim 12, wherein the magnetic circuit comprises one or more magnetic cores (48) having slots (50) for the windings (41).
【請求項34】 発電機、モータまたは同期式補償器によって構成されることを特徴とする、請
求項12および請求項32乃至33のいずれかに記載のデバイス。
34. The device according to claim 12, comprising a generator, a motor or a synchronous compensator.
【請求項35】 高電圧、好適には36kV以上の高電圧用の電力回路網に対して、中間変圧器
無しで直接接続されることを特徴とする、請求項12および請求項33乃至34
のいずれかに記載のデバイス。
35. A power supply for high voltages, preferably higher than 36 kV, connected directly without an intermediate transformer.
A device according to any of the preceding claims.
【請求項36】 前記デバイスが電源変圧器/リアクトルによって構成されることを特徴とする
、請求項1〜11および請求項13乃至32のいずれかに記載のデバイス。
36. The device according to claim 1, wherein the device is constituted by a power transformer / reactor.
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