JP2001525652A - Rotating electric machine with magnetic core - Google Patents

Rotating electric machine with magnetic core

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JP2001525652A
JP2001525652A JP2000523735A JP2000523735A JP2001525652A JP 2001525652 A JP2001525652 A JP 2001525652A JP 2000523735 A JP2000523735 A JP 2000523735A JP 2000523735 A JP2000523735 A JP 2000523735A JP 2001525652 A JP2001525652 A JP 2001525652A
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winding
rotating electric
electric machine
machine according
grooves
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Application number
JP2000523735A
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Japanese (ja)
Inventor
ヤン、ヘミングソン
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エービービー エービー
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/16Stator cores with slots for windings
    • H02K1/165Shape, form or location of the slots
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/32Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation
    • H02K3/40Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation for high voltage, e.g. affording protection against corona discharges
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2203/00Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the windings
    • H02K2203/15Machines characterised by cable windings, e.g. high-voltage cables, ribbon cables

Abstract

(57)【要約】 本発明は、磁気コア(1)を有する回転電気機械に関する。コア(1)には巻線のための溝(2)が設けられる。本発明によれば、巻線は高電圧用の導電体を含む。少なくとも一つの完全な巻線ターンの間、巻線にはその電界を本質的に閉じ込めるための手段が設けられる。本発明によれば、一つの溝(2)内の巻線部分が円周方向に偏位させられる。 (57) [Summary] The present invention relates to a rotating electric machine having a magnetic core (1). The core (1) is provided with a groove (2) for winding. According to the invention, the winding comprises a high voltage conductor. During at least one complete winding turn, the winding is provided with means for essentially confining its electric field. According to the invention, the winding part in one groove (2) is circumferentially offset.

Description

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

【0001】 本発明は、請求項1の前文に記載された種類の回転電気機械に関する。The present invention relates to a rotating electric machine of the kind set forth in the preamble of claim 1.

【0002】 この文脈において参照される回転電気機械は、一般的に電力ネットワークと呼
ばれる分配および送電ネットワークへ接続するための発電機として実質的に用い
られる同期機を含んでいる。この同期機はまた、位相補償および電圧制御のため
のモータとして、さらにその場合には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、通常の非同期機械、二重給電形機(double fed ma
chines)、交流機、非同期コンバータカスケード(asynchronous converter casca
des)、外側磁極形機(external pole machines)および同期磁束機(synchronous f
lux machines)を含む。これらの機械は高電圧で用いられるべく意図されている が、ここにおける高電圧とは主として10KVを超える電圧を意味する。 その ような回転機械の一つの典型的な作動範囲は36〜800kV、好ましくは72
.5〜800kVである。
[0002] The rotating electric machine referred to in this context includes a synchronous machine which is substantially used as a generator for connection to a distribution and transmission network, commonly called a power network. The synchronous machine is also used as a motor for phase compensation and voltage control, and in that case as a mechanically idling machine. This technical field also covers ordinary asynchronous machines, double fed machines.
chines), AC machine, asynchronous converter casca
des), external pole machines and synchronous flux machines
lux machines). Although these machines are intended to be used at high voltages, high voltage here means primarily voltages above 10 KV. One typical operating range of such a rotating machine is 36-800 kV, preferably 72 kV.
. 5 to 800 kV.

【0003】 回転電気機械は従来6〜30キロボルトの範囲の電圧用に設計されており、3
0kVは一般的に上限であると考えられていた。発電機の場合には、このことは
、概ね130〜400kVの範囲内にある電力ネットワークの電圧レベルまで電
圧を段階的に上昇させる変圧器を介して、発電機を電力ネットワークに接続しな
ければならないということを意味する。
[0003] Rotating electric machines are conventionally designed for voltages in the range of 6-30 kilovolts,
0 kV was generally considered the upper limit. In the case of a generator, this means that the generator must be connected to the power network via a transformer that steps up the voltage to the voltage level of the power network, which is generally in the range of 130-400 kV. Means that

【0004】 長年にわたって、高電圧のための特殊な同期機、好ましくは発電機を開発する
ために種々の試みがなされてきた。このような試みの実例は、とりわけ「Electr
ical World」,1932年10月15日、524〜525頁や、J.Elekt
rotechnika(No.1),1970年、6〜8頁の記事「水および油
で冷却されるタービン発電機TVM―300」、および特許公報US4,424
,244号およびSU955369号に記載されている。
[0004] Over the years, various attempts have been made to develop special synchronous machines, preferably generators, for high voltages. Examples of such attempts are, inter alia, "Electr
ical World ", Oct. 15, 1932, pp. 524-525; Elekt
Rotechnika (No. 1), 1970, page 6-8, "Water and Oil Cooled Turbine Generator TVM-300", and patent publication US 4,424.
, 244 and SU 95369.

【0005】 しかしながら、これらの試みのいずれもが成功しておらず、また商業的に入手
可能な製品には帰結しなかった。しかしながら、電力送電用の電線(例えば、い
わゆる架橋ポリエチレン電線)と同じ設計の高電圧絶縁導電体を回転電気機械に
おける固定子巻線として使用できることが判明した。そのような電線は、なかで
も、それによって電線の外側電位が定義される外側の半導電層を有している。こ
のようにして、この電線は電界を巻線の内部に閉じ込めている。このような方法
で、機械の電圧は、中間変圧器なしに電力ネットワークに直接接続できるレベル
にまで高めることができる。したがって、例えば、従来の変圧器を取り除くこと
ができるという非常に重要な効果が達成される。
[0005] However, none of these attempts have been successful and have not resulted in commercially available products. However, it has been found that high voltage insulated conductors of the same design as the power transmission wires (eg so-called cross-linked polyethylene wires) can be used as stator windings in rotating electrical machines. Such wires have, among other things, an outer semiconductive layer by which the outer potential of the wire is defined. In this way, the wire traps the electric field inside the winding. In this way, the voltage of the machine can be raised to a level that can be directly connected to the power network without an intermediate transformer. Thus, a very important effect is achieved, for example, that the conventional transformer can be eliminated.

【0006】 本発明において用いられる絶縁された導電体若しくは高圧電線は、上述したよ
うに、フレキシブルでありかつPCT出願のSE97/00874(WO97/
45919)およびSE97/00875(WO97/45847)に詳細に記
載されたタイプのものである。絶縁された導電体若しくは電線のさらなる説明は
PCT出願のSE97/00901(WO97/45918)、SE97/00
902(WO97/45930)およびSE97/00903(WO97/45
931)に見い出される。
[0006] The insulated conductors or high-voltage wires used in the present invention are, as mentioned above, flexible and PCT application SE97 / 00874 (WO97 / WO97 / 98).
45919) and SE 97/00875 (WO 97/45847). Further description of insulated conductors or wires can be found in PCT application SE 97/00901 (WO 97/45918), SE 97/00
902 (WO 97/45930) and SE 97/00903 (WO 97/45)
931).

【0007】 機械における磁気コアは通常、機械の回転子を囲む固定子から構成されている
。そのような機械においては、コアを貫通する巻線は固定子内の軸線方向溝を通
って延びている。これらの溝は一般的に半径方向に向かっており、このことは溝
同士の間の距離が固定子の内側横方向領域からの距離に伴って増加することを意
味している。このことは、磁束密度が固定子の外部で減少することを意味してい
る。したがって、溝の外側部分においては、一般的には積層された鋼鈑からなる
コア材料の過剰がある。このことは、機械を不必要に大きくかつ重くする。
The magnetic core in a machine usually consists of a stator surrounding the rotor of the machine. In such a machine, the windings passing through the core extend through axial grooves in the stator. These grooves are generally radial, meaning that the distance between the grooves increases with the distance from the inner lateral region of the stator. This means that the magnetic flux density decreases outside the stator. Therefore, in the outer part of the groove, there is an excess of core material, generally consisting of laminated steel sheets. This makes the machine unnecessarily large and heavy.

【0008】 後者は小さな機械においては主要な問題ではないが、機械の寸法の増加と共に
この問題が強調される。
[0008] The latter is not a major problem in small machines, but this problem is accentuated as machine dimensions increase.

【0009】 本発明によれば、巻線は高電圧用の導電体の形を取っており、このことは各溝
内における巻線部分の数が多くなれば機械が比較的大きくなることを意味してい
る。本発明の導電体には、請求項1の特徴部分に示されるような電界を閉じ込め
るための手段が設けられるので、高電圧用の機械を設計することが可能となった
According to the invention, the windings are in the form of high voltage conductors, which means that the larger the number of winding parts in each groove, the larger the machine. are doing. Since the conductor of the present invention is provided with a means for confining an electric field as described in the characterizing part of claim 1, it has become possible to design a machine for high voltage.

【0010】 コア材料のかなりの部分が余分であって機械の容積および重量の不必要な増加
を招いているという問題は、したがって高電圧用に設計されるそのような機械に
とって特に非常に重要である。
[0010] The problem that a significant portion of the core material is redundant, resulting in an unnecessary increase in the volume and weight of the machine, is therefore very particularly important for such machines designed for high voltages. is there.

【0011】 上記の事実に照らし、本発明の目的は、高電圧を直接供給することができ若し
くは供給されることができる機械を達成するとともに、したがって機械の容積お
よび重量を最小にするべく試みることにある。
In light of the above facts, it is an object of the present invention to achieve a machine which can or can be supplied with a high voltage directly, and thus to try to minimize the volume and weight of the machine It is in.

【0012】 本発明によれば、このことは、請求項1の前文に記載された種類の機械を、請
求項1の特徴部分に記載された特別な構成を含むように設計することによって達
成される。
According to the invention, this is achieved by designing a machine of the kind described in the preamble of claim 1 to include the special features described in the characterizing part of claim 1. You.

【0013】 電界を閉じ込めるための手段、および請求項の特徴部分に記載された構成によ
って、高電圧範囲で作動し、したがって中間変圧器に接続することなしに高電圧
ネットワークに接続される機械が達成される。
[0013] The means for confining the electric field, and the arrangement described in the characterizing part of the claims, achieve a machine operating in the high-voltage range and thus connected to the high-voltage network without connecting to an intermediate transformer. Is done.

【0014】 追加の重要な特徴ある構成として記載されているように、巻線部分が互いに関
連して円周方向にも偏位を呈するから、巻線のそのような一対の巻線部分の間の
半径方向距離は、それらが半径方向にのみ偏位するだけ場合に比較して減少する
。両方の巻線部分が丸くてかつ等しい直径2rを有するとともに、例えば距離r
だけ互いに円周方向に偏位されるものとすると、それらの間の半径方向距離を約
14%減らす余地がある。
As described as an additional important feature, the winding sections also exhibit a circumferential deviation in relation to each other, so that between such a pair of winding sections of the winding Are reduced compared to when they only deviate radially only. Both winding sections are round and have the same diameter 2r and, for example, the distance r
Provided that they are only circumferentially offset from one another, there is room for reducing the radial distance between them by about 14%.

【0015】 本出願の文脈において、「巻線部分」という表現は巻線の半巻き部分における
固定子コアの電線の軸線方向の端部間の範囲を意味する。
In the context of the present application, the expression “winding part” means the area between the axial ends of the wires of the stator core in the half-turn part of the winding.

【0016】 もう一つの利点は、横方向の偏位がコア内における巻線部分の配置により大き
な柔軟性を提供するため、機械的、磁気的、熱的および他の観点に基づいて巻線
を最適化できる可能性が増加するということである。
Another advantage is that the lateral deflection provides greater flexibility in the placement of the winding sections within the core, so the windings can be based on mechanical, magnetic, thermal and other aspects. This means that the possibility of optimization increases.

【0017】 同一溝内の巻線部分は、このようにしてお互いに半径方向によりコンパクトに
配置されることができる。このことは、コアをより小さく製造することができ、
その結果として重量が小さくなるように、溝の半径方向範囲を減少させる可能性
をもたらす。このことは材料の節減や、製造および輸送さらには作動およびメン
テナンスの間における利点に帰結する。
The winding parts in the same groove can thus be arranged more compactly with respect to one another in the radial direction. This allows the core to be made smaller,
The result is the possibility of reducing the radial extent of the groove, so that the weight is reduced. This results in material savings and advantages during manufacture and transport as well as during operation and maintenance.

【0018】 巻線を半径方向に詰め込むことの可能性は、巻線部分の横方向の偏位によって
もたらされるが、横方向の偏位によって利用可能となるスペースが広ければより
大きくなり、半径方向の圧縮のために利用される。本発明の好適な実施例によれ
ば、したがって、隣接して設置された巻線部分の一組は、外側の巻線部分の半径
方向に最も内側の部分が内側の巻線部分の最も外側の部分の半径方向内側に設置
されるように配列される。
The possibility of radially packing the windings is provided by the lateral displacement of the winding sections, but the larger the space available due to the lateral displacement, the greater the radial displacement. Used for compression. According to a preferred embodiment of the present invention, therefore, a set of adjacently disposed winding portions is such that the radially innermost portion of the outer winding portion is the outermost of the inner winding portion. It is arranged to be located radially inward of the part.

【0019】 好ましい実施の形態においては、巻線部分が外側に配置されるほど偏位が増加
する。このことは、ぎっしりと詰め込むときに、コア材料が必要とせずかつ円周
方向の偏位を増加させるために利用することができる空間を、より外側ほどます
ます多く利用できるという利点を活用し、したがって容積を対応する程度に減少
できるということを意味している。
In a preferred embodiment, the excursion increases as the winding portion is positioned more outward. This takes advantage of the fact that more and more space is available on the outside, when tightly packed, the core material is not required and can be used to increase circumferential deviation, This means that the volume can be reduced to a corresponding extent.

【0020】 本発明の好適な実施の形態においては、溝の幾何学的形状は溝が横方向成分を
有するようなものであり、それは横方向に偏位された巻線部分に対する溝形状の
適切な適合を構成する。
In a preferred embodiment of the invention, the geometry of the groove is such that the groove has a lateral component, which is suitable for the groove shape for a laterally offset winding part. A suitable fit.

【0021】 好ましい実施の形態においては、溝が横方向に湾曲しているのでこの方向成分
が増加する。このことは、コア材料間で利用される外側に増加している空間の効
果的な利用に寄与する。
In a preferred embodiment, the directional component is increased because the groove is curved laterally. This contributes to the effective utilization of the outwardly increasing space utilized between the core materials.

【0022】 この点に関して最適な状態は、各溝がその全長にわたって湾曲するとともに、
全ての溝が同じ方向に湾曲する状態であり、これらは本発明の追加の好適な実施
の形態を構成する。空間利用の観点からみると、理想的な設計においては全ての
溝が平行である。
The optimal condition in this regard is that each groove bends over its entire length,
All grooves are curved in the same direction, which constitutes an additional preferred embodiment of the present invention. From a space utilization point of view, all grooves are parallel in an ideal design.

【0023】 本発明は、半径方向外側ほど幅が増加する溝、若しくは一定の幅を有する溝の
いずれを有するように設計しても実現することができる。両方の場合において、
これらの溝は有利に「自転車チェーン」タイプ、すなわち広い部分と狭い部分と
が交互に並ぶタイプとすることができる。
The present invention can be realized by designing a groove to have a groove whose width increases radially outward or a groove having a constant width. In both cases,
These grooves can advantageously be of the "bicycle chain" type, i.e. of a type having alternating wide and narrow sections.

【0024】 好ましい実施の形態によれば、電界閉じ込め手段を有する導電体が、少なくと
も一つの完全な巻線ターンの間でフレキシブルであり、製造技術の観点から見て
有利な巻線工程を可能とする。
According to a preferred embodiment, the conductor with the electric field confinement means is flexible between at least one complete winding turn, enabling an advantageous winding process from a manufacturing technology point of view. I do.

【0025】 好ましい実施の形態によれば、電界閉じ込め手段は、導電体を囲む内側の半導
電層と、この内側の半導電層を囲む絶縁層と、この絶縁層を囲む外側の半導電層
とを有する。
According to a preferred embodiment, the electric field confinement means includes an inner semiconductive layer surrounding the conductor, an insulating layer surrounding the inner semiconductive layer, and an outer semiconductive layer surrounding the insulating layer. Having.

【0026】 特に好ましい実施の形態においては、これらの層は互いに固着されるとともに
実質的に同一の熱膨張係数を有し、それによって、作動の間に生じる機械的およ
び熱的なストレスにさらされたときにもこれらの層が機能を維持することが適切
に保証される。
In a particularly preferred embodiment, the layers are bonded together and have substantially the same coefficient of thermal expansion, thereby exposing them to mechanical and thermal stresses that occur during operation. It is properly assured that these layers maintain their function when they are used.

【0027】 本発明の機械の上述のおよび他の有利な実施の形態は、請求項1を引用する従
属クレームに記載されている。
[0027] The above and other advantageous embodiments of the machine according to the invention are described in the dependent claims which refer to claim 1.

【0028】 本発明は、添付の図面を参照してなされるその好適な実施の形態の詳細な説明
によってより詳細に記載される。
The present invention will be described in more detail by the detailed description of preferred embodiments thereof with reference to the accompanying drawings.

【0029】 図1は、従来の電気回転機械の固定子が一般的にどのように設計されるかを示
す原理図である。積層された鋼鈑からなるコア101には、固定子巻線のために
溝102が設けられている。各組の溝の間には、以下に固定子歯と称される、断
面形状が台形の部分104が形成されている。一対の溝102の間における固定
子の内側横方向領域103内の距離d0は、生じる磁束密度のために必要とされ
るコア材料の量によって決定される。一定の溝幅を有して完全に半径方向に延び
る溝においては、図に示したように、中間固定子歯の幅が外側ほど増加してコア
材料の余剰をもたらしている。この歯の陰影をつけた部分はしたがって「不必要
」となるコア材料を表す一方、必要なコア材料は一対の点線の間に位置している
。この文脈における議論は基本的な表現と考えられるべきであるところ、異なっ
た実際の適用においては、基本的な表現に対する修正は機械の固定子の異なった
実施の形態に依存して現れるが、コア材料の「有用性」の基本的観点は多かれ少
なかれ未だ重要である。本発明の基本的な概念は、コアの重量および容積が減少
するように、種々の方法によって「不必要な」コア材料を取り除くことにある。
FIG. 1 is a principle diagram showing how a stator of a conventional electric rotating machine is generally designed. The core 101 made of laminated steel plates is provided with a groove 102 for stator winding. A trapezoidal section 104 having a trapezoidal cross section, hereinafter referred to as a stator tooth, is formed between each set of grooves. The distance d0 in the stator inner lateral region 103 between the pair of grooves 102 is determined by the amount of core material required for the resulting magnetic flux density. In a completely radially extending groove having a constant groove width, as shown in the figure, the width of the intermediate stator teeth increases outward to provide excess core material. This shaded portion of the tooth thus represents the "unnecessary" core material, while the required core material is located between a pair of dashed lines. Where the discussion in this context should be considered a basic representation, in different practical applications, modifications to the basic representation may appear depending on different embodiments of the machine stator, The fundamental aspect of the "usability" of a material is more or less important. The basic concept of the present invention is to remove "unwanted" core material by various methods so that the weight and volume of the core are reduced.

【0030】 図2は、本発明の概念に基づく固定子の基本設計の第1の好適な実施の形態を
示しているが、ここでコア1は回転子(図示せず)を囲む固定子1である。コア
1には巻線のための溝2が設けられている。溝2は連続的に湾曲するとともに、
全ての溝2が同じ方向に湾曲しかつ平行である。溝2の各組の間には、湾曲した
歯4が溝2と同じ主要形状で形成されている。湾曲した歯はそれぞれ幅dを有し
ている。すなわち、隣接する溝の壁間距離は実質的に一定であり、かつ固定子の
内側横方向領域3における幅d0に等しい。
FIG. 2 shows a first preferred embodiment of the basic design of the stator according to the concept of the invention, wherein the core 1 is a stator 1 surrounding a rotor (not shown). It is. The core 1 is provided with a groove 2 for winding. The groove 2 is continuously curved,
All grooves 2 are curved in the same direction and are parallel. Between each pair of grooves 2, curved teeth 4 are formed in the same main shape as the grooves 2. The curved teeth each have a width d. That is, the distance between the walls of adjacent grooves is substantially constant and equal to the width d0 in the inner lateral region 3 of the stator.

【0031】 溝はいわゆる自転車チェーンタイプであり、広い部分とウェブ部分とが交互に
生じ、広い部分はそれぞれ電線部分を収容する。歯幅dが実質的に一定であるこ
とを表すときには、広い部分とウェブ部分とが交互に生じることに起因する重要
でない相違点は、したがって無視される。
The groove is of a so-called bicycle chain type, in which a wide portion and a web portion are alternately formed, and each of the wide portions accommodates an electric wire portion. When indicating that the tooth width d is substantially constant, insignificant differences arising from alternating wide portions and web portions are thus ignored.

【0032】 溝2の螺旋形状は、その溝内における電線部分の数が等しいときに、これらの
溝が完全に半径方向に延びる場合よりもそれらの半径方向範囲をより小さなもの
とする。陰影をつけた範囲102は対応する半径方向配置の溝の長さを示してお
り、かつ△Rは、このようにして達成される固定子の半径方向の減少分を示して
いる。このことは、固定子をより小さくかつより軽くする。
The helical shape of the grooves 2 makes their radial extent smaller when the number of wire sections in the grooves is equal than when these grooves extend completely radially. Shaded area 102 indicates the length of the corresponding radially arranged groove, and ΔR indicates the radial reduction of the stator achieved in this way. This makes the stator smaller and lighter.

【0033】 図2は、その原理が最適に利用されているところの本発明の固定子を示してい
るが、その原理を実現させる数多くの変形例をとることが可能である。機械の製
造、設計および作動の間の他の考慮は複数の実施の形態に及ぶが、そこにおいて
は本発明の概念が、種々の変更された形態で、かつ相反する要件間の様々な程度
の妥協を伴って実現される。
FIG. 2 shows a stator according to the invention in which the principle is optimally used, but numerous variants are possible to realize the principle. Other considerations during the manufacture, design and operation of the machine extend to several embodiments, in which the concepts of the present invention may vary in varying forms and to varying degrees between conflicting requirements. Achieved with compromise.

【0034】 図2aおよび図2bは、溝配置のいくつかの変形例を示している。円は巻線部
分を表している。図2aにおいては、電線の直径は外側ほど増加している。これ
はまた図2bにおいても同様であるが、ここでは折れ曲がったパターンで溝が延
びている。
FIGS. 2 a and 2 b show some variations of the groove arrangement. Circles represent winding portions. In FIG. 2a, the diameter of the wire increases outward. This is also the case in FIG. 2b, but here the grooves extend in a bent pattern.

【0035】 他の実施の形態においては、各溝はその範囲の一部分においてのみ湾曲し、変
化する半径で湾曲し、または折れ曲がった形状で異なる方向へ湾曲することがで
きる。溝はまた、半径方向に対して全体的に若しくは部分的に傾斜ししつ湾曲し
ないようにもできる。そして、2本の溝の間の距離は一定である必要もない。
In other embodiments, each groove can be curved only in a portion of its area, bend with a varying radius, or bend in different directions with a bent shape. The grooves may also be fully or partially inclined with respect to the radial direction and not curved. The distance between the two grooves does not need to be constant.

【0036】 さらに、図3乃至図6は溝の基本形状のいくつかの例を示しているが、その全
てに本発明を適用することができる。これらの溝はその基本的な形状で示されて
おり、本発明のように湾曲していない。図3の溝2aは、同じ直径を有する電線
部分のために一定の溝幅を有している。図4の溝2bは、溝の末端においてより
太くなる巻線部分を有する巻線のために、外側ほど幅広の溝幅を有している。図
5および図6の溝2cおよび2dは、それぞれ「自転車チェーン」タイプ、すな
わち交互に並ぶ広い部分およびウェブ部分を有する溝を示しているが、後者の機
能は巻線部分を半径方向に固定することである。 溝はまた、外側方向にテーパを有するように設計することができる。
Further, FIGS. 3 to 6 show some examples of the basic shapes of the grooves, but the present invention can be applied to all of them. These grooves are shown in their basic shape and are not curved as in the present invention. The groove 2a in FIG. 3 has a constant groove width for wire sections having the same diameter. The groove 2b in FIG. 4 has a groove width wider toward the outside for a winding having a winding part that is thicker at the end of the groove. The grooves 2c and 2d in FIGS. 5 and 6 respectively show a "bicycle chain" type, i.e. a groove with alternating wide portions and web portions, the latter function of which fixes the winding portion radially. That is. The grooves can also be designed to have an outward taper.

【0037】 図7は、隣接して配置された一対の巻線部分を本発明に従って偏位させた状態
を模式的に示しているが、その意図は本発明の原理を示すことにある。
FIG. 7 schematically shows a state in which a pair of adjacently disposed winding portions is deviated according to the present invention, but the intention is to show the principle of the present invention.

【0038】 図7においては、一対の巻線部分5、6が本発明に係る固定子の溝2の内部に
配設されている。矢印Aは固定子の半径方向を示しており、かつ参照数字106
は、巻線部分6が溝102の内部において内側の巻線部分5に対して完全に半径
方向外側に、すなわち従来通りに配置されたときに、巻線部分6の外側がどのよ
うに配置されるかを示している。明瞭さのために、巻線部分は互いに接触するよ
うに示されているが、もちろん、常にそうである訳ではない。しかしながら、こ
の表現は、そうでない場合でもだいたい当を得ている。
In FIG. 7, a pair of winding portions 5 and 6 are arranged inside the groove 2 of the stator according to the present invention. Arrow A indicates the radial direction of the stator and reference numeral 106
Is how the outside of the winding section 6 is arranged when the winding section 6 is completely radially outward with respect to the inner winding section 5 inside the groove 102, i.e. conventionally. Is shown. For clarity, the winding sections are shown as touching each other, but of course, this is not always the case. However, this expression is generally correct even if it is not.

【0039】 外側の巻線部分6は、従来通りに配置された巻線106に対し、距離aだけ半
径方向を横切って偏位している。この偏位は、従来通りに配置された巻線106
に対し、巻線部分6を距離bだけ半径方向に偏位させるスペースを与えている。
The outer winding part 6 is offset from the conventionally arranged winding 106 by a distance a across the radial direction. This excursion is caused by the conventionally arranged winding 106
In contrast, a space is provided for displacing the winding portion 6 in the radial direction by the distance b.

【0040】 一対の巻線部分の半径をr1およびr2とすると、距離bは、b=r+r −((r1+r22−a21/2であり、もしもr1=r2=rならば、b=2r− (4r2−a21/2と単純化できる。横方向の偏位aがa=rであると、半径方向
の偏位bは、b=r(2−31/2)=0.27r、すなわち、このことはこの場 合において、外側の巻線が必要とする半径方向のスペースの約14%が減少する
ことを意味する。
Assuming that the radii of the pair of winding portions are r 1 and r 2 , the distance b is b = r 1 + r 2 − ((r 1 + r 2 ) 2 −a 2 ) 1/2 , where r 1 = If r 2 = r, b can be simplified to b = 2r− (4r 2 −a 2 ) 1/2 . If the lateral deviation a is a = r, the radial deviation b is b = r (2−31 / 2 ) = 0.27r, which means that in this case the outer deviation This means that about 14% of the radial space required by the winding is reduced.

【0041】 最後に、図8は本発明の固定子における巻線への使用に特に適した電線の断面
を示している。この電線6は、少なくとも、第1の半導電層32によって囲まれ
た、電流を流すための例えば銅製の導電体31を備えている。この第1の半導電
層の周りには、例えば架橋ポリエチレン製の絶縁層33が配置されるとともに、
この絶縁層の周りには第2の半導電層34が配置されている。導電体は、多くの
部分31から構成することができる。これらの3層は、電線が曲げられたときで
も互いに密着するように設計されている。図示された電線はフレキシブルであり
、かつこの特性はその使用期間の間は維持される。図示した電線は、外側の機械
的な保護ケーシングと、一般的にそれを囲む金属スクリーンが取り除かれている
点で、従来の高圧電線とは異なっている。
Finally, FIG. 8 shows a cross section of a wire particularly suitable for use in windings in the stator of the present invention. The electric wire 6 includes at least a conductor 31 made of, for example, copper, through which a current flows, which is surrounded by the first semiconductive layer 32. Around the first semiconductive layer, for example, an insulating layer 33 made of cross-linked polyethylene is arranged,
A second semiconductive layer 34 is arranged around the insulating layer. The conductor can consist of many parts 31. These three layers are designed to adhere to each other even when the wire is bent. The wire shown is flexible and this property is maintained during its lifetime. The illustrated wires differ from conventional high-voltage wires in that the outer mechanical protective casing and the generally surrounding metal screen have been removed.

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

【図1】 従来技術における電気機械の固定子の概略図。FIG. 1 is a schematic view of a stator of an electric machine according to the related art.

【図2】 本発明の好適な実施の形態に基づいた固定子の半径方向部分を模式的に示す図
FIG. 2 schematically illustrates a radial portion of a stator according to a preferred embodiment of the present invention.

【図2a】 本発明を適用可能な溝形状の例を示す図。FIG. 2A is a diagram showing an example of a groove shape to which the present invention can be applied.

【図2b】 本発明を適用可能な溝形状の例を示す図。FIG. 2B is a diagram showing an example of a groove shape to which the present invention can be applied.

【図3】 本発明を適用可能な溝形状の例を示す図。FIG. 3 is a diagram showing an example of a groove shape to which the present invention can be applied.

【図4】 本発明を適用可能な溝形状の例を示す図。FIG. 4 is a diagram showing an example of a groove shape to which the present invention can be applied.

【図5】 本発明を適用可能な溝形状の例を示す図。FIG. 5 is a diagram showing an example of a groove shape to which the present invention can be applied.

【図6】 本発明を適用可能な溝形状の例を示す図。FIG. 6 is a diagram showing an example of a groove shape to which the present invention can be applied.

【図7】 本発明の概念を説明する原理図。FIG. 7 is a principle view illustrating the concept of the present invention.

【図8】 本発明による巻線の導電体の半径方向断面図。FIG. 8 is a radial cross-sectional view of a conductor of a winding according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 磁気コア(固定子) 2 溝 3 内側横方向領域 5 巻線部分 6 巻線部分 31 導電体 32 半導電層 33 絶縁層 34 半導電層 101 コア 102 溝 103 内側横方向領域 104 台形部分 106 巻線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Magnetic core (stator) 2 Groove 3 Inner lateral area 5 Winding part 6 Winding part 31 Conductor 32 Semiconductive layer 33 Insulating layer 34 Semiconductive layer 101 Core 102 Groove 103 Inner lateral area 104 Trapezoidal part 106 winding line

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM ,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM) ,AL,AM,AT,AU,AZ,BA,BB,BG, BR,BY,CA,CH,CN,CU,CZ,DE,D K,EE,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM ,HR,HU,ID,IL,IS,JP,KE,KG, KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,L U,LV,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO ,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG, SI,SK,SL,TJ,TM,TR,TT,UA,U G,US,UZ,VN,YU,ZW Fターム(参考) 5H002 AA06 AA09 AB00 AE06 5H604 AA01 BB04 BB09 BB10 BB14 CC01 CC05 CC14 DA17 PB01 PD07 5H619 AA04 BB02 PP01 PP05 PP14──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE ), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, SD, SZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CU, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IS, JP, KE, KG , KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZWF terms (reference) 5H002 AA06 AA09 AB00 AE06 5H604 AA01 BB04 BB09 BB10 BB14 CC01 CC05 CC14 DA17 PB01 PD07 5H619 AA04 BB02 PP01 PP05 PP14

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 軸線方向、半径方向および円周方向を規定する中心軸を有する磁気コア(1)
を備え、 前記コア(1)は複数の溝(2)を有し、 前記各溝(2)は軸線方向の方向成分を含む長手方向および半径方向の方向成
分を含む横方向を規定し、 前記溝(2)の方向は前記溝(2)の壁の間の中心平面によって規定され、 かつ前記溝(2)はその壁間距離として規定される幅を有し、 長手方向に延びる複数の巻線部分(5、6)を有する電気巻線が前記各溝(2
)内に配置され、 少なくともいくつかの巻線部分(5、6)が少なくともいくつかの溝内におい
て互いに半径方向に偏位されて配設された回転電気機械において、 前記巻線は高電圧用の導電体(31)を有し、 前記導電体(31)には、少なくとも一つの完全な巻線ターンの間において、
その電界を本質的に閉じ込めるための手段(32、33、34)が設けられてお
り、 かつ一つの溝(2)の内部の少なくとも一組の互いに隣接して設置された巻線
部分(5、6)が、互いに円周方向に偏位されている、ことを特徴とする回転電
気機械。
A magnetic core having a central axis defining an axial direction, a radial direction and a circumferential direction.
The core (1) has a plurality of grooves (2), each of the grooves (2) defining a longitudinal direction including an axial direction component and a lateral direction including a radial direction component; The direction of the groove (2) is defined by a central plane between the walls of the groove (2), and the groove (2) has a width defined as the distance between the walls, and a plurality of windings extending in the longitudinal direction. An electric winding having wire portions (5, 6)
) Wherein at least some of the winding parts (5, 6) are arranged radially offset from one another in at least some of the grooves, the windings being adapted for high voltage A conductor (31), wherein said conductor (31) has at least one complete winding turn,
Means (32, 33, 34) for essentially confining the electric field are provided, and at least one set of adjacently disposed winding portions (5, 5) inside one groove (2). 6), wherein the rotating electric machines are circumferentially offset from each other.
【請求項2】 隣接して配置された巻線部分(5、6)の組において、前記外側の巻線部分(
6)の半径方向に最も内側の部分が、前記内側の巻線部分(5)の最も外側の部
分の半径方向内側に配置されることを特徴とする請求項1に記載の回転電気機械
2. In a set of adjacently disposed winding portions (5, 6), said outer winding portions (5, 6).
The rotating electric machine according to claim 1, characterized in that the radially innermost part of (6) is arranged radially inward of the outermost part of the inner winding part (5).
【請求項3】 前記溝内の少なくとも2組の巻線部分(5、6)が互いに円周方向に偏位され
、前記偏位は、巻線部分(5、6)が配置される半径方向に関して、外側ほど大
きくなっていることを特徴とする請求項1または2に記載の回転電気機械。
3. At least two sets of winding portions (5, 6) in said groove are circumferentially offset from one another, said offset being in a radial direction in which the winding portions (5, 6) are arranged. 3. The rotating electric machine according to claim 1, wherein:
【請求項4】 少なくともいくつかの溝(2)が、少なくともその横方向の部分に沿って円周
方向の方向成分を有することを特徴とする請求項1または2に記載の回転電気機
械。
4. The rotating electric machine according to claim 1, wherein at least some of the grooves have a circumferential directional component along at least a lateral part thereof.
【請求項5】 少なくともいくつかの溝(2)が、少なくとも部分的に横方向に湾曲すること
を特徴とする請求項4に記載の回転電気機械。
5. The dynamoelectric machine according to claim 4, wherein at least some of the grooves (2) are at least partially laterally curved.
【請求項6】 各溝(2)がその横方向の全体に沿って湾曲するとともに、全ての溝(2)が
同じ半径の湾曲を有することを特徴とする請求項5に記載の回転電気機械。
6. A dynamoelectric machine according to claim 5, wherein each groove (2) is curved along its entire lateral direction and all grooves (2) have the same radius of curvature. .
【請求項7】 全ての溝(2)が長手方向および横方向の両方において平行であることを特徴
とする請求項1乃至6のいずれかに記載の回転電気機械。
7. A dynamoelectric machine according to claim 1, wherein all the grooves are parallel in both a longitudinal direction and a transverse direction.
【請求項8】 少なくともいくつかの溝(2b,2d)は、外側ほど増加する横方向の幅を有
す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回転電気機械。
8. A dynamoelectric machine according to claim 1, wherein at least some of the grooves have a lateral width that increases outwardly.
【請求項9】 少なくともいくつかの溝(2a、2c)が横方向に一定の幅を有することを特
徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の回転電気機械。
9. The rotating electric machine according to claim 1, wherein at least some of the grooves have a constant width in the lateral direction.
【請求項10】 少なくともいくつかの溝(2c、2d)が、横方向に関して大きな幅と小さな
幅とが交互に並ぶ部分を有することを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記
載の回転電気機械。
10. The rotation according to claim 1, wherein at least some of the grooves have a portion in which a large width and a small width are alternately arranged in the lateral direction. Electric machine.
【請求項11】 大きな幅を有する前記部分は、変化する幅を有することを特徴とする請求項1
0に記載の回転電気機械。
11. The method of claim 1, wherein the portion having a large width has a variable width.
The rotating electric machine according to 0.
【請求項12】 大きな幅を有する前記部分は、互いに同じ幅を有することを特徴とする請求項
10に記載の回転電気機械。
12. The rotating electric machine according to claim 10, wherein the portions having a large width have the same width as each other.
【請求項13】 前記導電体は、少なくとも一つの完全な巻線ターンの間はフレキシブルである
ことを特徴とする請求項1乃至12のいずれかに記載の回転電気機械。
13. The rotating electric machine according to claim 1, wherein the conductor is flexible during at least one complete winding turn.
【請求項14】 前記手段は、前記導電体を囲む内側の半導電層(32)と、この半導電層(3
2)を囲む絶縁層(33)と、この絶縁層(33)を囲む外側の半導電層(34
)とを有することを特徴とする請求項1乃至13のいずれかに記載の回転電気機
械。
14. The semiconductor device according to claim 1, wherein said means includes an inner semiconductive layer surrounding said conductor,
2) and an outer semiconductive layer (34) surrounding the insulating layer (33).
The rotating electric machine according to any one of claims 1 to 13, comprising:
【請求項15】 各半導電層(32、34)が本質的に等電位の表面を構成することを特徴とす
る請求項14に記載の回転電気機械。
15. The rotating electric machine according to claim 14, wherein each semiconductive layer (32, 34) essentially constitutes an equipotential surface.
【請求項16】 前記層(32、33、34)が巻線の全体にわたって互いに固着され、かつ前
記半導電層(32、34)が前記中間絶縁層(33)と実質的に同一の熱伝導率
を有することを特徴とする請求項15に記載の回転電気機械。
16. The layer (32, 33, 34) is secured to one another throughout the winding and the semiconductive layer (32, 34) is substantially identical in thermal conductivity to the intermediate insulating layer (33). The rotating electric machine according to claim 15, wherein the rotating electric machine has a ratio.
【請求項17】 前記手段(32、33、34)は、導電体内の電圧が72KVより高いことを
許容するように寸法取りされていることを特徴とする請求項1乃至16のいずれ
かに記載の回転電気機械。
17. The device according to claim 1, wherein the means are dimensioned to allow a voltage in the electrical conductor to be higher than 72 KV. Rotating electric machine.
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