JP2001525653A - High voltage rotating electric machine - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】 【課題】 従来の回転電気機械で使用されていた昇圧変圧器なしで電力網に直結できる高電圧回転電気機械を得ることである。 【解決の手段】 高電圧用磁気回路が回転子（７）と、固定子（６）と、少なくとも１つの巻線とを備えるような、あらゆる種類の高電圧網に直結するための回転電気機械である。この巻線、またはこれらの巻線のうちの少なくとも１つが、固体絶縁系（４）により囲まれている、冷却される導体手段、好ましくは冷却される超電導手段、を備える。 (57) [Problem] To provide a high-voltage rotating electric machine that can be directly connected to a power grid without using a step-up transformer used in a conventional rotating electric machine. A rotary electric machine for direct connection to any kind of high voltage network, wherein the high voltage magnetic circuit comprises a rotor (7), a stator (6) and at least one winding. It is. This winding, or at least one of these windings, comprises cooled conductor means, preferably cooled superconducting means, surrounded by a solid insulation system (4).
Description
【０００１】[0001]
本発明は回転電気機械に関するものであり、特に、磁心と巻線を含む少なくと
も１つの磁気回路を備える回転電気機械に関するものである。The present invention relates to a rotating electric machine, and more particularly to a rotating electric machine including at least one magnetic circuit including a magnetic core and a winding.
【０００２】[0002]
本発明が関連するこのような回転電気機械の例は、以下において「電力網」と一
般的に呼ぶ、配電網および送電網に接続するための発電機として主として用いら
れる同期機である。同期機のその他の用途は、電動機として、並びに位相補償お
よび電圧制御のため、例えば機械的にアイドリングする機械としてのものである
。本発明が関連するその他の回転電気機械は二重給電形機、非同期機、非同期コ
ンバータ・カスケード機、外側磁極形機および同期磁束形機である。An example of such a rotating electrical machine to which the present invention relates is a synchronous machine, which is generally referred to below as the "power grid" and is mainly used as a generator for connection to the power grid and the power grid. Other uses for synchronous machines are as electric motors, and for phase compensation and voltage control, for example as mechanically idling machines. Other rotating electrical machines to which the present invention relates are doubly-fed machines, asynchronous machines, asynchronous converter cascade machines, outer pole machines and synchronous flux machines.
【０００３】 これに関連して参照される回転電気機械の磁気回路は、成層の、普通のもしく
は方向性の、板材、もしくはその他の、例えば非晶質または粉末をベースとした
材料で製造された磁心、または、閉じた交番磁束路を提供するその他の装置を備
える。磁気回路は、巻線と冷却系統等を含んでも良く、また、機械の固定子内も
しくは機械の回転子内、または固定子内と回転子内の両方に配置しても良い。
同期機の形態の従来の回転電気機械の磁気回路は、ほとんどの場合には、機械の
固定子内に配置されている。このような磁気回路は、成層鉄心を持つ固定子とし
て通常記述され、この固定子の巻線は、固定子巻線と呼ばれ、成層鉄心内の巻線
用スロットが固定子スロットまたは単にスロットと呼ばれる。[0003] The magnetic circuit of the rotating electric machine referred to in this context is made of a layered, normal or directional, plate or other, for example amorphous or powder-based material. A magnetic core or other device that provides a closed alternating flux path. The magnetic circuit may include windings and cooling systems, etc., and may be located within the machine's stator or machine's rotor, or both within the stator and rotor.
The magnetic circuit of a conventional rotating electric machine in the form of a synchronous machine is most often located in the stator of the machine. Such a magnetic circuit is usually described as a stator with a laminated core, the windings of this stator being called stator windings, wherein the slots for windings in the laminated core are stator slots or simply slots. Called.
【０００４】 ほとんどの同期機は、ｄｃにより主磁束を発生する界磁巻線を回転子に、ａｃ
巻線を固定子に有する。同期機は、通常は三相設計であって、突極で設計できる
。この後者の種類の同期機は、回転子にａｃ巻線を有する。Most synchronous machines use a field winding that generates a main magnetic flux by dc as a rotor and ac
A winding is provided on the stator. Synchronous machines are usually three-phase designs and can be designed with salient poles. This latter type of synchronous machine has an ac winding on the rotor.
【０００５】 大型同期機用の固定子本体は、相互に溶接された鋼板からしばしば製造される
。成層鉄心は、厚さが０．３５ｍｍまたは０．５ｍｍのワニス塗装成層板から通
常製造される。より大型の機械用に、板材は型抜きされる。これらの型抜き板は
、くさび／ばち形により固定子本体に取り付けられる。成層鉄心は、押さえフィ
ンガおよび押さえ板により保持されている。[0005] Stator bodies for large synchronous machines are often manufactured from mutually welded steel plates. The laminated core is usually manufactured from a varnished laminated plate having a thickness of 0.35 mm or 0.5 mm. For larger machines, the board is stamped. These stamped plates are attached to the stator body by a wedge / bee. The laminated core is held by the holding fingers and the holding plate.
【０００６】 同期機の巻線を冷却するために３つの異なる冷却システムを利用できる。空冷
では、冷却空気の流れにより固定子巻線と回転子巻線の両方が冷却される。固定
子成層板内と回転子内の両方に冷却空気ダクトが設けられている。半径方向通気
と空気による冷却のために、薄鋼板鉄心は、少なくとも中型機および大型機用で
は、スタックに分割され、半径方向および軸線方向の通気ダクトが鉄心内に設け
られている。冷却空気は周囲の空気で構成できるが、１ＭＷを超える電力では、
熱交換器付き密閉型冷却システムがしばしば用いられる。[0006] Three different cooling systems are available for cooling the windings of a synchronous machine. In air cooling, both the stator winding and the rotor winding are cooled by the flow of cooling air. Cooling air ducts are provided in both the stator lamination plate and the rotor. For radial ventilation and cooling by air, the sheet steel core is divided into stacks, at least for medium and large machines, and radial and axial ventilation ducts are provided in the core. The cooling air can consist of the surrounding air, but with powers above 1 MW,
Closed cooling systems with heat exchangers are often used.
【０００７】 約４００ＭＷまでのタービン発電機および大型同期進相機においては水素冷却
が通常用いられる。この冷却法は、熱交換器付き空気冷却に類似するようにして
機能するが、冷媒として空気の代わりに水素ガスが用いられる。水素ガスは空気
よりも良い冷却能力を有するが、シール、およびモニタにおける漏れという困難
が生ずる。[0007] Hydrogen cooling is commonly used in turbine generators up to about 400 MW and large synchronous phase shifters. This cooling method works in a manner similar to air cooling with heat exchangers, but uses hydrogen gas instead of air as the refrigerant. Hydrogen gas has better cooling capacity than air, but has the difficulty of leaking seals and monitors.
【０００８】 出力範囲が５００〜１０００ＭＷであるタービン発電機では、固定子巻線と回
転子巻線の両方を水冷することが知られている。冷却ダクトは、チューブの形態
をなし、固定子巻線の導体内部に配置される。In a turbine generator having an output range of 500 to 1000 MW, it is known that both the stator winding and the rotor winding are water-cooled. The cooling duct is in the form of a tube and is arranged inside the conductor of the stator winding.
【０００９】 大型機での１つの問題は、冷却が不均一になりがちで、その結果機械中に温度
差が生ずることである。One problem with large machines is that the cooling tends to be uneven, resulting in temperature differences in the machine.
【００１０】 固定子巻線は、薄鋼板鉄心内のスロット内に配置される。スロットの横断面は
、通常長方形または台形である。各巻線の相は、直列接続された多数のコイル群
を含み、各コイル群は直列接続された多数のコイルを有する。コイルの種々の部
分は、固定子内に置かれている部分について「コイル側面」と呼び、固定子の外
側に配置されている部分について「端部巻線」と呼ぶ。コイルは、高さもしくは
幅または高さと幅の両方が一緒にされた１つまたは複数の導体を有する。[0010] The stator windings are arranged in slots in a thin steel core. The cross section of the slot is usually rectangular or trapezoidal. Each winding phase includes a number of series connected coils, each coil having a number of series connected coils. The various parts of the coil are referred to as "coil side faces" for those located within the stator and as "end windings" for those located outside the stator. The coil has one or more conductors that are joined together in height or width or both height and width.
【００１１】 コイルの各導体間または導体ターンの間に、薄い絶縁体、例えばエポキシ／ガ
ラス繊維がある。[0011] Between each conductor or conductor turn of the coil there is a thin insulator, for example epoxy / glass fiber.
【００１２】 コイルは、コイル絶縁体、即ち、アースに対する機械の定格電圧に耐えること
を意図している絶縁体によりスロットから電気的に絶縁されている。絶縁材料と
して、種々のプラスチック材料、ワニスおよびガラス繊維材料が従来用いられて
いる。通常、いわゆる雲母テープが用いられている。雲母テープとは、雲母と硬
質プラスチック材料とを混合したものであり、電気絶縁を急速に降伏させること
がある部分放電に対して抵抗を持たせるために特に製造されたものである。この
絶縁体は、雲母テープの層をコイルの周囲に何層か巻くことによってコイルに付
着される。絶縁体は含浸され、また、コイル側面には黒鉛をベースとした塗料が
塗装されて、アース電位に接続されている周囲の固定子との接触を改善する。The coil is electrically insulated from the slot by a coil insulator, ie, an insulator intended to withstand the rated voltage of the machine with respect to ground. Various plastic materials, varnishes and glass fiber materials are conventionally used as insulating materials. Usually, a so-called mica tape is used. Mica tape is a blend of mica and a hard plastic material, specially manufactured to provide resistance to partial discharges that can quickly break down the electrical insulation. The insulator is attached to the coil by winding several layers of mica tape around the coil. The insulator is impregnated, and the coil side is coated with graphite-based paint to improve contact with the surrounding stator connected to ground potential.
【００１３】 巻線の導体領域は、問題になっている電流の強さと、用いられている冷却法と
によって決定される。スロット中の導体材料の量を最大にするために、導体とコ
イルは通常長方形である。典型的なコイルは、いくつかのバーが冷媒を通すため
に中空にされているような、いわゆるレーベルバー（Ｒｏｅｂｅｌ ｂａｒ）で
構成されている。レーベルバーとは、並列に接続された複数の長方形の銅導体を
備え、これらの導体がスロットに沿って３６０度交さされたものである。５４０
度交さされたリングランドバーおよびその他の交さも考えられる。交さは、磁界
から見て、導体材料の横断面内に生成される循環電流の発生を避けるために行わ
れる。The conductor area of the winding is determined by the strength of the current in question and the cooling method used. To maximize the amount of conductive material in the slot, the conductors and coils are usually rectangular. A typical coil is made up of a so-called Roebel bar, where some bars are hollowed out for the passage of refrigerant. The label bar includes a plurality of rectangular copper conductors connected in parallel, and these conductors are crossed 360 degrees along the slots. 540
Crossed ring land bars and other crossings are also contemplated. The crossing is performed in order to avoid the occurrence of circulating currents which are generated in the cross section of the conductor material in view of the magnetic field.
【００１４】 機械的な理由および電気的な理由から、機械は任意の寸法に丁度なるように製
造することはできない。機械の出力は実質的に３つの要因によって決定される。
即ち、 −巻線の導体面積。正常な動作温度では、例えば銅は３〜３．５Ａ／ｍｍ２の
最大値を持つ。[0014] For mechanical and electrical reasons, machines cannot be manufactured to just size. The output of the machine is determined essentially by three factors.
-The conductor area of the winding. Under normal operating temperatures, for example, copper has a maximum value of 3~3.5A / mm 2.
【００１５】 −固定子材料および回転子材料中の最大フラックス（磁束）密度。Maximum flux (flux) density in the stator and rotor materials.
【００１６】 −電気絶縁体中の最大電界強さ、いわゆる絶縁耐力。The maximum electric field strength in the electrical insulator, the so-called dielectric strength.
【００１７】 多相ａｃ巻線が一層巻線または二層巻線として設計される。一層巻線の場合に
はスロット当りただ１つのコイル側面があり、二層巻線の場合にはスロット当り
２つのコイル側面がある。二層巻線は、通常ダイヤモンド巻線として設計され、
この一方、この接続に関連する一層巻線は、ダイヤモンド巻線としてまたは同心
巻線として設計しても良い。ダイヤモンド巻線の場合には、ただ１つのコイルス
パン（またはおそらくは２つのコイルスパン）が生じ、この一方、平巻線が同心
巻線、即ち、コイルスパンが大きく変化する巻線として設計される。「コイルス
パン」というのは、関連する磁極ピッチまたは中間スロットピッチの数に関連し
て、同じコイルに属する２つのコイル側面の間を弧度法で測った距離を意味する
。通常、巻線に所望の特性を与えるために、弦の配置（ｃｈｏｒｄｉｎｇ）の種
々の変形、例えば短いピッチング、が用いられる。The polyphase ac winding is designed as a single or double layer winding. For a single layer winding there is only one coil side per slot and for a double layer winding there are two coil sides per slot. Double-layer windings are usually designed as diamond windings,
On the other hand, the single-layer windings associated with this connection may be designed as diamond windings or as concentric windings. In the case of diamond windings, only one coil span (or possibly two coil spans) results, while the flat winding is designed as a concentric winding, ie a winding with a widely varying coil span. By "coil span" is meant the distance measured in radians between two coil sides belonging to the same coil, in relation to the number of associated pole pitches or intermediate slot pitches. Typically, various variations of chording, such as short pitching, are used to impart the desired characteristics to the windings.
【００１８】[0018]
巻線の種類は、スロット中のコイル、即ち、コイル側面が、固定子の外側で、
即ち、端部巻線においてどのようにして一緒に接続されるかを実質的に記述する
。The type of winding is such that the coil in the slot, that is, the side of the coil is outside the stator,
That is, it describes substantially how it is connected together at the end windings.
【００１９】 固定子の積み重ねられた薄鋼板の外側では、コイルには塗装された半導電性グ
ランド電位層が設けられていない。端部巻線には、半径方向電界を軸線方向の電
界に変換することを意図されたいわゆるコロナ防止ワニスの形態で電界制御部が
通常設けられている。このことは、端部巻線における絶縁がアースに対して高い
電位で起きることを意味する。これはコイル端部領域にコロナ放電を時にひき起
こす。この放電は破壊的なことがある。端部巻線におけるいわゆる電界制御点は
、回転電気機械に対して問題を生ずる。Outside the stacked steel sheets of the stator, the coil is not provided with a painted semi-conductive ground potential layer. The end windings are usually provided with an electric field controller in the form of a so-called anti-corona varnish intended to convert a radial electric field into an axial electric field. This means that the insulation in the end windings occurs at a high potential with respect to ground. This sometimes causes a corona discharge in the coil end region. This discharge can be destructive. The so-called electric field control points in the end windings create problems for rotating electric machines.
【００２０】 通常、全ての大型機は、二層巻線および等しく大型コイルで設計されている。
各コイルは、その一方の側面が二層のうちの一層にあり、他の側面が他の層にあ
るようにして置かれる。このことは、全てのコイルが端部巻線において相互に交
さすることを意味する。３つ以上の層が用いられるならば、これらの交さは巻線
作業を困難にし、端部巻線を劣化する。Typically, all large machines are designed with double-layer windings and equally large coils.
Each coil is placed such that one side is on one of the two layers and the other side is on the other layer. This means that all coils cross each other at the end windings. If more than two layers are used, these intersections make winding work difficult and degrade end windings.
【００２１】 電力網への同期機／発電機の接続は、Ｙ／Δ結線されたいわゆる昇圧変圧器を
介して行わなければならないということが一般的に知られている。これは、電力
網の電圧が回転電気機械の電圧よりも高いレベルに通常あるからである。こうし
て、この変圧器は、同期機とともに、設備の統合された部分を構成している。こ
の変圧器は余分なコストを構成し、またシステム全体の効率を低くするという不
利益をも有する。かなり高い電圧の機械を製造することがもしも可能であれば、
これにより昇圧変圧器を省くことができる。It is generally known that the connection of the synchronous machine / generator to the power grid must be made via a so-called step-up transformer connected in Y / Δ connection. This is because the voltage of the power grid is usually at a higher level than the voltage of the rotating electric machine. Thus, this transformer, together with the synchronous machine, constitutes an integrated part of the installation. This transformer constitutes extra cost and also has the disadvantage of reducing the efficiency of the overall system. If it is possible to build a machine with a fairly high voltage,
Thereby, the step-up transformer can be omitted.
【００２２】 ここ数十年の間、以前に設計することが可能であったものよりも高い電圧の回
転電気機械に対する需要が増大してきた。現在の最先端の技術水準では、コイル
の製造における生産性が高い同期機を達成することが可能である最高電圧レベル
は、約２５〜３０ｋｖである。In recent decades, there has been an increasing demand for higher voltage rotating electrical machines than could previously be designed. With the current state of the art, the highest voltage levels at which a highly productive synchronous machine in coil production can be achieved are about 25-30 kv.
【００２３】 同期機の設計についての新しい手法に対するある試みが、特に、Ｊ．Ｅｌｅｋ
ｔｒｏｔｅｃｈｎｉｋａ、Ｎｏ．１、１９７０、６〜８ページの「水冷および油
冷タービン発電機ＴＶＭ−３００（Ｗａｔｅｒ−ａｎｄ−ｏｉｌ−ｃｏｏｌｅｄ
Ｔｕｒｂｏｇｅｎｅｒａｔｏｒ ＴＶＭ−３００）」と題する論文、米国特許
第４，４２９，２４４号「発電機の固定子（Ｓｔａｔｏｒ ｏｆ Ｇｅｎｅｒａ
ｔｏｒ）」、およびロシヤ特許明細書ＣＣＣＰ９５５３６９に記載されている。[0023] An attempt for a new approach for the design of synchronous machine, in particular, J. Elek
trotechnika, No. 1, 1970, pages 6-8, "Water- and oil-cooled turbine generators TVM-300 (Water-and-oil-cooled).
No. 4,429,244 entitled "Turbogenerator TVM-300", "Stator of Genera."
tor) ", and the Russian patent specification CCCP 95369.
【００２４】 Ｊ．Ｅｌｅｋｔｒｏｔｅｃｈｎｉｋａに記載された水冷および油冷同期機は、
２０ｋｖまでの電圧を目的としている。この論文は、油／紙絶縁で構成されてい
る新規な絶縁システムを記載している。この絶縁システムによって固定子を油中
に完全に浸すことが可能になる。これにより、油は、冷媒として使用できると同
時に絶縁体としても使用できる。固定子内の油が回転子へ向かって漏れることを
防止するために、鉄心の内面に誘電体油分離リングが設けられている。固定子巻
線は、油および紙による絶縁体が設けられた中空の楕円形導体から製造される。
絶縁体を備えるコイル側面は、くさびによって長方形断面のスロット内に固定さ
れている。油は、中空導体内と固定子壁面の穴の中の両方で冷媒として使用され
る。しかし、このような冷却システムには、コイルの端部において油と電気の両
方で多数の接続が必要である。厚い絶縁体が必要とするために導体の曲率半径は
必然的に大きくなる。この結果、今度は巻線オーバーハングのサイズが大きくな
る。J. The water-cooled and oil-cooled synchronous machines described in Elektrotechnika
It is intended for voltages up to 20 kv. This paper describes a novel insulation system composed of oil / paper insulation. This insulation system allows the stator to be completely immersed in the oil. This allows the oil to be used as a refrigerant and at the same time as an insulator. In order to prevent oil in the stator from leaking toward the rotor, a dielectric oil separating ring is provided on the inner surface of the iron core. The stator windings are manufactured from hollow elliptical conductors provided with oil and paper insulation.
The coil side with insulation is fixed in a slot of rectangular cross section by a wedge. Oil is used as a refrigerant both in the hollow conductor and in the holes in the stator wall. However, such cooling systems require numerous connections, both oil and electrical, at the ends of the coil. The radius of curvature of the conductor is necessarily large due to the need for a thick insulator. This, in turn, increases the size of the winding overhang.
【００２５】 米国特許第４，４２９，２４４号は、固定子巻線用に台形のスロットを有する
成層薄鋼板の磁心を備えた同期機の固定子部分に関するものである。中性点に最
も近い巻線部分が配置されている回転子へ向かう固定子巻線を電気的に絶縁する
必要性が少ないので、スロットはテーパ状にされている。さらに、固定子部分は
、鉄心の内面の最も近くに誘電性油分離シリンダを有する。この部分は、このよ
うなシリンダのない機械と比較して磁化要求を増大することがある。固定子巻線
は、油を侵み込ませたケーブルで製造され、各コイル層で直径が同じである。こ
れらの層は、スロット内でスペーサにより相互に分離され、くさびで固定されて
いる。巻線に対して特別な点は、直列に接続された２つのいわゆる半巻線を有す
ることである。２つの半巻線のうちの１つは、絶縁スリーブの内部の中心に配置
され、固定子巻線の導体は、周囲の油により冷却される。このシステム内のこの
ような大量の油での不都合は、漏れの危険と、障害状態に起因することがあるか
なりの量の清掃作業とである。絶縁スリーブのうちでスロットの外部に配置され
ているこれら部分は、円筒形部と、電流を伝える層で補強された円錐形終端部と
を有する。その目的は、ケーブルが端部巻線に入る領域での電界の強さを制御す
ることである。US Pat. No. 4,429,244 relates to a stator portion of a synchronous machine having a laminated thin steel sheet core having trapezoidal slots for stator windings. The slots are tapered so that there is less need to electrically insulate the stator windings towards the rotor where the winding section closest to the neutral point is located. In addition, the stator portion has a dielectric oil separation cylinder closest to the inner surface of the core. This part may increase the magnetisation requirements compared to such a cylinderless machine. The stator windings are made of oil-soaked cable and have the same diameter in each coil layer. These layers are separated from each other by spacers in the slots and are fixed by wedges. What is special about the winding is that it has two so-called half windings connected in series. One of the two half windings is centrally located inside the insulating sleeve and the stator winding conductor is cooled by the surrounding oil. The disadvantages of such large amounts of oil in the system are the danger of leakage and the considerable amount of cleaning work that can be due to fault conditions. Those parts of the insulating sleeve which are arranged outside the slot have a cylindrical part and a conical end reinforced with a current carrying layer. Its purpose is to control the strength of the electric field in the region where the cable enters the end winding.
【００２６】 ＣＣＣＰ９５５３６９から、同期機の定格電圧を高くする別の試みにおいて、
油冷固定子巻線が、全ての層で同じ寸法である従来の高電圧ケーブルを有するこ
とは明らかである。ケーブルの横断面領域と、固定および冷却のために必要な空
間とに対応する円形の、半径方向に配置されている開口部として形成されている
固定子スロットの中にケーブルが置かれる。巻線の半径方向に配置されている種
々の層は、絶縁管により囲まれ、その内部に固定される。絶縁スペーサは、固定
子スロットの管を固定する。油の冷却のために、油冷媒を内部の空隙から封止す
るための内部誘電体リングも必要とされる。上記システムにおける油の不都合は
、この設計にも当てはまる。この設計は、種々の固定子スロットの間における非
常に狭い半径方向ウエストも示す。これは、機械の磁化要求に重大な影響を及ぼ
す大きなスロット漏れ磁束を意味する。From CCCP 95369, in another attempt to increase the rated voltage of a synchronous machine,
It is clear that the oil-cooled stator winding has a conventional high-voltage cable with the same dimensions in all layers. The cable is placed in a stator slot formed as a circular, radially arranged opening corresponding to the cross-sectional area of the cable and the space required for fixing and cooling. The various layers arranged in the radial direction of the winding are surrounded by an insulating tube and fixed therein. Insulating spacers secure the tubes in the stator slots. For cooling of the oil, an internal dielectric ring is also required to seal the oil refrigerant from internal voids. The disadvantages of oil in the above system also apply to this design. This design also shows a very narrow radial waist between the various stator slots. This means a large slot leakage flux that has a significant effect on the machine's magnetization requirements.
【００２７】 電力研究所ＥＲＲＩ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉ
ｎｓｔｉｔｕｔｅ）からの１９８４年以降の報告ＥＬ−３３９１には、回転電気
機械を仲介変圧器なしに電力網に接続するために、より高電圧の回転電気機械を
達成するための機械概念の検討が記述されている。このような解決策は、高い効
率の利得と大きな経済的利益を提供するものであるといわれている。電力網に直
接接続する発電機の開発について１９８４年に考察したことの主な理由は、その
時点で超電導回転子が製造されていたことであった。超電導磁界の大きな磁化能
力によって、電気的ストレスに耐えられる十分な厚さの絶縁体を持った空隙巻線
を使用することが可能になる。この研究計画に従って、いわゆるモノリス円筒電
機子である巻線を持つ磁気回路を設計するという最も見込みのある概念を、３つ
の円筒形絶縁ケーシング内に同心状に入れられている２個の円筒導体を巻線が有
し、その構造全体が歯無し鉄心に固定されるという概念に組合わせることにより
、高電圧用回転電気機械を電力網に直結できると判定された。この解決策は、電
力網間の電位と、電力網とアースとの間の電位とに対処するために主絶縁部を十
分に厚くしなければならないことを意味した。その時点で知られていた全ての技
術について検討した後で、より高い電圧までの上昇を管理する必要があると判定
された絶縁システムは、電力変圧器用に通常用いられるおり、また、誘電体−流
体−含浸セルロース圧縮ボードで構成されているものであった。この提案された
解決策の明らかな不都合は、それが機械のサイズを増大させるような非常に厚い
絶縁を必要とすることである。端部における大きな電界を制御するために、端部
巻線は、油またはフレオンで絶縁し、かつ、冷却しなければならない。液状誘電
体が大気から水分を吸収することを防止するために機械全体を密閉しなければな
らない。Electric Power Research Institute ERI (Electric Power Research I)
In a report from 1984, EL-3391 describes a study of machine concepts to achieve higher voltage rotating electrical machines in order to connect the rotating electrical machine to the power grid without an intermediary transformer. ing. Such solutions are said to provide high efficiency gains and great economic benefits. The main reason for considering in 1984 the development of a generator connected directly to the power grid was that superconducting rotors were being manufactured at that time. The large magnetizing capability of the superconducting magnetic field allows the use of a gap winding with a thick enough insulator to withstand electrical stress. In accordance with this research plan, the most promising concept of designing a magnetic circuit with windings, a so-called monolithic cylindrical armature, is based on two cylindrical conductors concentrically housed in three cylindrical insulating casings. It has been determined that the combination of the winding with the concept that the entire structure is fixed to the toothless iron core allows the high voltage rotating electrical machine to be directly connected to the power grid. This solution meant that the main insulation had to be thick enough to handle the potential between the power grid and the potential between the power grid and earth. After examining all the techniques known at the time, the insulation system determined to need to manage the rise to higher voltages is commonly used for power transformers and is also used for dielectrics. It consisted of a fluid-impregnated cellulose compression board. A clear disadvantage of this proposed solution is that it requires very thick insulation, which increases the size of the machine. To control the large electric field at the ends, the end windings must be insulated with oil or freon and cooled. The entire machine must be sealed to prevent the liquid dielectric from absorbing moisture from the atmosphere.
【００２８】 １９３０年頃の数十年間に、電力網に直結する発電機を開発するために３６ｋ
ｖまでの高電圧の少数の発電機が製造された。１つの開発計画は、３つの導体層
が絶縁体内に入れられ、各層は直列接続されて、内部層が最高電位であるような
、同心型の導体を用いることを基にしていた。他の開発計画では、雲母、ワニス
および紙の特殊な層で分離された、よじられた銅片で導電体が製造されていた。In several decades around 1930, 36k to develop a generator directly connected to the power grid
A few generators of high voltage up to v were produced. One development plan was based on using concentric conductors, such that three conductor layers were encased in an insulator, each layer connected in series, and the inner layer was at the highest potential. Other development projects have produced conductors with twisted pieces of copper separated by special layers of mica, varnish and paper.
【００２９】 現在の最先端の技術水準によって回転電気機械を製造する場合は、巻線は導体
および絶縁系で何工程かで製造され、従って、巻線は磁気回路中への組み込みに
先だって予め形成しなければならない。絶縁系を製造するための含浸は巻線を磁
気回路に組み込んだ後で行われる。When manufacturing a rotating electric machine according to the current state of the art, the windings are manufactured in several steps with conductors and insulating systems, so that the windings are pre-formed prior to incorporation into a magnetic circuit. Must. The impregnation for producing the insulation system takes place after the windings have been integrated into the magnetic circuit.
【００３０】 本発明の目的は、上述した昇圧変圧器の使用を省くことができるような高電圧
の回転電気機械を得ること、即ち、現在の最先端の技術水準による機械よりもか
なり高い電圧の機械を電力網に直結できることにある。このことは、回転電気機
械を含む装置についてかなり小さな投資費用であり、設備の全効率を向上できる
ことを意味する。It is an object of the present invention to obtain a high-voltage rotating electrical machine that can eliminate the use of the above-mentioned step-up transformer, that is to say with a much higher voltage than machines according to the current state of the art. The ability to connect machines directly to the power grid. This means that the equipment, including the rotating electrical machine, has a relatively low investment cost and can increase the overall efficiency of the installation.
【００３１】 この回転電気機械は、回路遮断器、断路器等などの最小限の接続装置を用いて
電力網に接続できる。中間変圧器なしに電力網に直結される回転機を備えた装置
においては、ただ１台の回路遮断器を用いて接続できる。The rotating electric machine can be connected to a power grid using a minimum of connection devices such as circuit breakers, disconnectors and the like. In a device with a rotating machine directly connected to the power grid without an intermediate transformer, the connection can be made using only one circuit breaker.
【００３２】 本発明の別の目的は、低温度における導電特性が改善された導電手段と、この
導電手段を通常の周囲の動作温度未満、好ましくは最低２００Ｋにまで冷却する
冷却手段とを含む少なくとも１つの巻線を有する電気機械を提供することにある
。It is another object of the present invention to provide at least a conductive means having improved conductive properties at low temperatures and cooling means for cooling said conductive means below normal ambient operating temperature, preferably to a minimum of 200K. It is to provide an electric machine having one winding.
【００３３】[0033]
本発明の一側面によれば、請求項１に記載の高電圧回転電気機械が得られる。 According to one aspect of the present invention, a high-voltage rotating electric machine according to claim 1 is obtained.
【００３４】 本発明の他の側面によれば、請求項９および２６に記載の高電圧回転電気機械
が得られる。According to another aspect of the present invention, there is provided a high-voltage rotating electric machine according to claims 9 and 26.
【００３５】 本発明にかかる回転電気機械の使用に際しては、固定子と回転子の少なくとも
一方にかかる熱応力はかなり小さくなる。したがって、機械にかかる一時的な過
負荷は余り重要ではなくなり、そのために、損傷が生ずる危険を犯すことなく機
械を過負荷でより長時間運転することが可能となる。これは、運転障害の場合に
、法により規定されている供給要求に確実に応えるために他の設備へ迅速に切り
替えることを現在強制されている発電所の所有者にとってはかなりの利益を意味
している。When using the rotating electric machine according to the present invention, the thermal stress applied to at least one of the stator and the rotor is considerably reduced. The temporary overload on the machine is therefore less important, which allows the machine to run longer under overload without risking damage. This represents a significant benefit to plant owners who are currently being forced to switch quickly to other facilities in the event of operational failure to ensure that they meet the supply requirements stipulated by law. ing.
【００３６】 本発明にかかる回転電気機械では、機械を電力網に接続するために変圧器と回
路遮断器をシステムに含ませる必要がないために、保守費用を大幅に低減できる
。In the rotating electric machine according to the present invention, maintenance costs can be greatly reduced because there is no need to include a transformer and a circuit breaker in the system to connect the machine to the power grid.
【００３７】 回転電気機械の出力を増大するために、ａｃコイル内の電流を増加しなければ
ならないことが知られている。これは、導電物質の量を最適にすることにより、
即ち、長方形導体を長方形回転子スロット内に密に充填することによって達成さ
れてきた。この目的は、絶縁材料の量を増加し、また、より耐熱性がある、従っ
て一層高価な絶縁材料を用いることによって、密充填の結果としての温度上昇を
取り扱うことであった。絶縁体における高温度と高い電界負荷も絶縁体の寿命に
問題をひき起こした。高電圧機器に使用される比較的厚い絶縁層、例えば含浸さ
れた雲母テープの層では、部分放電、ＰＤ、が重大な問題を構成する。これらの
絶縁層を製造する際には、空洞、気孔等が容易に生じ、絶縁体に高い電界強さが
かけられた時に、この空洞、気孔等内で内部コロナ放電が起きる。これらのコロ
ナ放電は材料を徐々に劣化させ、絶縁体を通じて電気的降伏を生ずることがある
。It is known that in order to increase the output of a rotating electric machine, the current in the ac coil must be increased. This is achieved by optimizing the amount of conductive material
That is, it has been achieved by tightly filling rectangular conductors into rectangular rotor slots. The purpose was to handle the temperature rise as a result of close packing by increasing the amount of insulating material and by using a more heat resistant and therefore more expensive insulating material. High temperature and high electric field loading on the insulator also caused problems with the life of the insulator. In relatively thick insulating layers used in high voltage equipment, such as layers of impregnated mica tape, partial discharge, PD, constitutes a significant problem. When manufacturing these insulating layers, cavities, pores, and the like are easily formed, and when a high electric field strength is applied to the insulator, internal corona discharge occurs in the cavities, pores, and the like. These corona discharges gradually degrade the material and can cause electrical breakdown through the insulator.
【００３８】 本発明は、上述した現象により電気的絶縁が破壊されないことを保証すること
によって、技術的および経済的に正当化されるやり方で回転電気機械の出力の増
加が達成される、という認識を基にしている。これは、適切な固体絶縁材料の層
を押し出すことによって達成でき、その結果として、電気絶縁部の内部または周
囲におけるどのような気体空間内でも電界歪みが０．２ｋＶ／ｍｍより小さくな
る。電気絶縁部は、押出し以外の何等かのやり方、例えば吹き付け、フィギュア
成型（ｆｉｇｕｒｅ ｍｏｕｌｄｉｎｇ）、圧縮成型、射出成型等で施すことが
できる。しかしながら、絶縁部には横断面全体にわたって欠陥があってはならず
、かつ同様の熱特性を持つことが重要である。The present invention recognizes that an increase in the output of a rotating electric machine is achieved in a technically and economically justified manner by ensuring that the electrical insulation is not destroyed by the phenomena described above. Is based on This can be achieved by extruding a layer of a suitable solid insulating material, resulting in an electric field distortion of less than 0.2 kV / mm in any gas space inside or around the electrical insulation. The electrical insulation can be applied in any manner other than extrusion, such as spraying, figure molding, compression molding, injection molding, and the like. However, it is important that the insulation be free of defects throughout the cross section and have similar thermal properties.
【００３９】 便利なことに、電気絶縁中間層は、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、高密度
ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブチレン（ＰＢ）、
ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）などの固体熱可塑性物質、交さ結合されたポリエ
チレン（ＸＬＰＥ）などの交さ結合された物質、またはエチレン・プロピレン・
ゴム（ＥＰＲ）、エチレン・ブチル・アクリレート共重合体ゴム、エチレン・プ
ロピレン・ジエン・モノマーゴム（ＥＰＤＭ）またはシリコーンゴムなどのゴム
絶縁体を含む。半導電性の内部層および外部層は、中間層に類似するがカーボン
ブラックまたはすすなどの導電性粒子が組み込まれている物質を含むことができ
る。一般に、ＥＰＲなどの特定の絶縁物質は、炭素粒子を全く含んでいないか、
または少し含んでいる時は、類似の機械的性質を有することが判明している。Conveniently, the electrically insulating intermediate layer is made of low density polyethylene (LDPE), high density polyethylene (HDPE), polypropylene (PP), polybutylene (PB),
Solid thermoplastics such as polymethylpentene (PMP), cross-linked materials such as cross-linked polyethylene (XLPE), or ethylene propylene
Includes rubber insulators such as rubber (EPR), ethylene butyl acrylate copolymer rubber, ethylene propylene diene monomer rubber (EPDM) or silicone rubber. The semi-conductive inner and outer layers can include materials similar to the intermediate layer but incorporating conductive particles such as carbon black or soot. Generally, certain insulating materials, such as EPR, contain no carbon particles,
Or, when included, have been found to have similar mechanical properties.
【００４０】 半導電性内部層は、超電導手段と実質的に同一の電位にあるように、その超電
導手段に電気的に接続されることが好ましい。Preferably, the semiconductive inner layer is electrically connected to the superconducting means so that it is at substantially the same potential as the superconducting means.
【００４１】 半導電性外部層は、制御される電位、好ましくはアース電位に接続されること
が好ましい。制御される電位への接続は上記外部層の長さに沿って離隔されてい
る場所で行うことが好ましい。The semiconductive outer layer is preferably connected to a controlled potential, preferably a ground potential. The connection to the controlled potential is preferably made at a location spaced along the length of the outer layer.
【００４２】 本明細書では、「半導電性物質」という用語は、導電体よりもかなり小さな導
電率を持つが、絶縁物ほど小さな導電率は持たない物質を意味する。例えば半導
電性の内部層および外部層は、１から１００ｋΩ・ｃｍの間の抵抗率を持つこと
がある。最小の欠陥を持ち、さらに内部と外部の半導電性層で絶縁体を提供する
ようにして製造できる絶縁層のみを用いることによって、熱負荷と電気負荷を確
実に減少できる。中間層は、内部層と外部層に密に接触すべきことが好ましく、
かつこれらの層に接着することが好ましい。種々の層は一緒に押し出すと便利で
ある。As used herein, the term “semiconductive material” refers to a material that has a significantly lower conductivity than a conductor, but does not have as low a conductivity as an insulator. For example, the semiconductive inner and outer layers may have a resistivity between 1 and 100 kΩ · cm. By using only insulating layers that have minimal defects and can be manufactured to provide insulation with inner and outer semiconductive layers, thermal and electrical loads can be reliably reduced. The intermediate layer should preferably be in close contact with the inner and outer layers,
And it is preferable to adhere to these layers. It is convenient to extrude the various layers together.
【００４３】 導電手段は、超電導手段を含むことが好ましい。この場合には、導電手段は、
極低温冷媒流体、例えば液体窒素を搬送するための中心管状支持手段を有すると
便利である。この場合には、超電導手段は細長い形で、管状支持手段の周囲に巻
かれる。超電導手段は、低温超電導体を含むことができるが、高温（高−Ｔｃ）
超電導性（即ち、ＨＴＳ）物質、例えば管状支持手段の周囲にらせん状に巻かれ
たＨＴＳの線またはテープを含むことが最も好ましい。便利なＨＴＳテープは、
銀を被覆されたＢＳＣＣＯ−２２１２またはＢＳＣＣＯ−２２２３（ここで、数
字は［Ｂｉ，Ｐｂ］２ Ｓｒ２ Ｃａ２ Ｃｕ３ Ｏｘ分子中の各元素の原子番
号を示す）を含む。以後、そのようなＨＴＳテープを「ＢＳＣＣＯテープ」と呼
ぶことにする。ＢＳＣＣＯテープは、酸化物超電導体の細いフィラメントを銀ま
たは銀酸化物の鋳型内にチューブ内粉末（ｐｏｗｄｅｒ−ｉｎ−ｔｕｂｅ）（Ｐ
ＩＴ）引き抜き、巻き取り、焼結および巻き取りの工程により封じ込めることに
より製造される。これと代替的に、表面被覆工程によりテープを製造しても良い
。いずれの場合にも、酸化物は融解され、最終工程として再凝固される。ＴｉＢ
ａＣａＣｕＯ（ＢＳＣＣＯ−１２２３）およびＹＢａＣｕＯ （ＹＢＣＯ−１２
３）等のその他のＨＴＳテープが種々の表面被覆技術または表面蒸着技術により
製造されてきた。理想的には、ＨＴＳ線は、６５Ｋ以上、好ましくは７７Ｋを上
回る動作温度においてｊｃ〜１０５Ａｃｍ−２を超える電流密度を有しなければ
ならない。鋳型内へのＨＴＳ物質の充填係数は、エンジニヤリング電流密度がｊ ｅ ≧１０４Ａｃｍ−２であるように高くする必要がある。ｊｃは、テスラ範囲内
で加えられる電界とともに激しく減少してはならない。らせん状に巻かれたＨＴ
Ｓテープは、管状支持手段内を通る冷却流体、好ましくは液体窒素により、ＨＴ
Ｓの臨界温度Ｔｃを下回るまで冷却される。Preferably, the conductive means includes superconducting means. In this case, the conductive means
Having a central tubular support means for carrying cryogenic refrigerant fluids, for example liquid nitrogen
It is convenient. In this case, the superconducting means is elongated and is wrapped around the tubular support means.
I will The superconducting means may include a low temperature superconductor, but may include a high temperature (high-Tc)
Superconducting (ie, HTS) material, for example helically wound around a tubular support means
Most preferably, it comprises an HTS wire or tape. A convenient HTS tape is
BSCCO-2212 or BSCCO-2223 coated with silver (where the number
The character is [Bi, Pb]2 Sr2 Ca2 Cu3 Atomic number of each element in Ox molecule
No.). Hereinafter, such an HTS tape is referred to as a “BSCCO tape”.
I will do it. BSCCO tape is used to wrap fine filaments of oxide superconductors in silver or silver.
Or powder in a tube (powder-in-tube) (P
IT) For containment by drawing, winding, sintering and winding processes
Manufactured. Alternatively, the tape may be produced by a surface coating process.
. In each case, the oxide is melted and re-solidified as a final step. TiB
aCaCuO (BSCCO-1223) and YBaCuO (YBCO-12
3) Other HTS tapes can be produced by various surface coating techniques or surface evaporation techniques.
Has been manufactured. Ideally, HTS wire should be above 65K, preferably above 77K
At rotating operating temperature jc-105Acm-2Must have a current density exceeding
No. The filling factor of the HTS material into the mold is determined by the engineering current density j e ≧ 104Acm-2Need to be high to be. jcIs in the Tesla range
It should not decrease drastically with the electric field applied at. HT wound in a spiral
The S-tape is provided by a cooling fluid, preferably liquid nitrogen, passing through the tubular support
Critical temperature T of ScCool down to below.
【００４４】 電気絶縁物質は、導電手段上に直接付着できる。代替的に、導電手段と電気絶
縁物質との間の熱膨張率の違いに対処するために熱膨張手段を設けることができ
る。例えば、導電手段と周囲の電気絶縁体との間に空間を設けることができる。
この空間は、空洞空間または高圧縮可能な発泡物質などの圧縮可能な物質が充填
された空間のいずれかである。熱膨張手段は、極低温からの加熱中または極低温
への冷却中に絶縁系に加えられる膨脹力／収縮力を減少する。空間に圧縮可能な
物質が充填されているとすると、半導電性の内部層と導電手段との間の電気的接
触を確実にするために、この物質を半導電性にできる。The electrically insulating material can be deposited directly on the conductive means. Alternatively, thermal expansion means can be provided to address the difference in coefficient of thermal expansion between the conductive means and the electrically insulating material. For example, a space can be provided between the conductive means and the surrounding electrical insulator.
This space is either a hollow space or a space filled with a compressible material such as a highly compressible foam material. The thermal expansion means reduces the expansion / contraction forces applied to the insulating system during heating from cryogenic temperature or cooling to cryogenic temperature. Assuming that the space is filled with a compressible substance, this substance can be made semi-conductive in order to ensure electrical contact between the semi-conductive inner layer and the conductive means.
【００４５】 導電手段の他の構成が可能である。本発明は、冷却される導電手段で構成され
た少なくとも１つの巻線を有する回転電気機械に向けられ、好ましくは、上述し
たような種類の電気絶縁部を周囲に有する、任意の適切な構成の冷却される超電
導手段を備えている回転電気機械に向けられている。電気絶縁部のプラスチック
材料により、少なくとも周囲温度の時に所望の形または形態に巻線を確実に曲げ
ることができる。極低温では、プラスチック材料は通常硬い。しかし、極低温冷
却流体が導電手段を冷却するために使用される前は、巻線を周囲温度で固定子／
回転子のスロット内で所望の形にできる。Other configurations of the conductive means are possible. The present invention is directed to a rotating electrical machine having at least one winding composed of electrically conductive means to be cooled, preferably of any suitable configuration having an electrical insulation of the type as described above at the periphery. It is directed to a rotating electric machine with superconducting means to be cooled. The plastics material of the electrical insulation ensures that the windings are bent into the desired shape or configuration at least at ambient temperature. At cryogenic temperatures, plastic materials are usually hard. However, before the cryogenic cooling fluid is used to cool the conductive means, the windings are brought to the stator /
The desired shape can be obtained in the slot of the rotor.
【００４６】 隣接する電気絶縁層は、実質的に同一の熱膨張率を持つことが好ましい。温度
勾配があれば、絶縁部と周囲の層とにおいて異なる熱膨張によりひき起こされる
諸欠陥が起きてはならない。物質に掛かる電気負荷は、絶縁部の周囲の半導電性
層が等電位表面を構成するという事実、および絶縁部内の電界が絶縁体の厚さに
わたって比較的一様に分布されるという事実の結果として減少する。Preferably, adjacent electrical insulation layers have substantially the same coefficient of thermal expansion. If there is a temperature gradient, defects in the insulation and surrounding layers caused by different thermal expansion must not occur. The electrical load on the material is a consequence of the fact that the semiconductive layer around the insulation constitutes an equipotential surface, and that the electric field in the insulation is distributed relatively uniformly over the thickness of the insulator. And decrease.
【００４７】 外部層は、ケーブルの長さに沿った適切な場所で切断でき、切断された各部分
の長さは選択された電位に直結できる。The outer layer can be cut at appropriate places along the length of the cable, and the length of each cut portion can be directly connected to a selected potential.
【００４８】 本発明に関連して獲得された他の知識は、高くされた電圧負荷によりコイルの
横断面の隅に電界（Ｅ）が集中するという問題、およびこれによってそこの電気
絶縁部に大きな局部的負荷が伴うという問題が生ずるということである。同様に
、固定子の歯における磁界（Ｂ）は、電流負荷が増加した場合には、隅に集中す
る。これは、磁気飽和が局部的に起きること、および磁気鉄心が十分に利用され
ないこと、ならびに生成された電圧／電流の波形が歪まされることを意味する。
また、導体中に誘導された渦電流により生じ、磁界Ｂに関連する導体の形状のた
めに生ずる渦電流損が電流密度が高くなると欠点を一層ひき起こす。コイルと、
これらのコイルが配置されるスロットとを長方形の代わりに実質的に円形にする
ことにより本発明はさらに改良される。コイルの横断面を円形にすることにより
、磁気飽和を生じさせる集中なしに一定の磁界Ｂにより囲まれる。また、コイル
中の電界Ｅは電気絶縁部の横断面にわたって一様に分布され、電気絶縁部にかか
る局部的な負荷がかなり減少させられる。また、コイル群当りのコイル側面の数
を増加でき、かつ導体中の電流を増加させる必要なく電圧が高くなるような方法
で、円形コイルをスロット内に置くことが一層容易である。この理由は、導体の
冷却が、一方では、より低い電流密度により、従って電気絶縁部を横切るより低
い温度勾配により、および他方では、横断面にわたって温度分布をより一様にす
るスロットの円の形状により、容易にされることである。Another knowledge gained in connection with the present invention is that the increased voltage load causes the electric field (E) to be concentrated at the corners of the cross-section of the coil, and thereby a large amount of electrical insulation there. The problem is that local loads are involved. Similarly, the magnetic field (B) at the stator teeth concentrates in the corners when the current load increases. This means that magnetic saturation occurs locally, and that the magnetic core is underutilized, and that the generated voltage / current waveform is distorted.
Also, higher current densities cause eddy current losses caused by eddy currents induced in the conductors and caused by the shape of the conductors associated with the magnetic field B, which causes further drawbacks. Coils and
The present invention is further improved by making the slots in which these coils are located substantially circular instead of rectangular. By making the cross section of the coil circular, it is surrounded by a constant magnetic field B without concentration causing magnetic saturation. Also, the electric field E in the coil is evenly distributed over the cross section of the electrical insulation, and the local load on the electrical insulation is significantly reduced. It is also easier to place the circular coil in the slot in such a way that the number of coil sides per coil group can be increased and the voltage increased without having to increase the current in the conductor. The reason for this is that the cooling of the conductor, on the one hand, is due to a lower current density, and thus a lower temperature gradient across the electrical insulation, and, on the other hand, the shape of the slot circle, which makes the temperature distribution more uniform over the cross section Is made easier.
【００４９】 本発明にかかる回転電気機械を使用することの利点は、損傷を受けることなく
、このような機械での通常の時間よりもかなり長い時間過負荷で機械を運転でき
ることである。これは、機械の設計、および電気絶縁体の限られた熱負荷の結果
である。例えば１５分を超える時間、および２時間まで１００％までの過負荷を
機械に課すことが可能である。An advantage of using a rotating electric machine according to the invention is that the machine can be operated with an overload for a much longer time than is normal for such machines without damage. This is a result of the design of the machine and the limited thermal loading of the electrical insulation. For example, it is possible to impose a load on the machine for more than 15 minutes and up to 100% for up to 2 hours.
【００５０】 同期補償器として、特に、機械的負荷なしの同期電動機が用いられる。磁化を
適用することにより、同期進相機が誘導性ｋＶＡまたは容量性ｋＶＡを与えるこ
とができる。この補償器が電力網に接続されると、それは網における誘導負荷ま
たは容量性負荷をある期間内で補償する。同期補償器は、電圧が約２０ｋＶを超
える電力網には変圧器を介して接続しなければならないために、網に無効電力を
供給できる同期補償器の範囲は、変圧器のリアクタンスが電流と電圧との間の遅
れ角を制限するという事実により影響を受ける。本発明にかかる回転電気機械に
より、中間の変圧器なしで電力網に接続でき、かつ網における誘導負荷または容
量性負荷を補償するために、選択された不足励磁または過励磁で動作させること
ができる同期補償器を設計することが可能である。In particular, a synchronous motor without a mechanical load is used as the synchronous compensator. By applying magnetization, the synchronous phase shifter can provide inductive or capacitive kVA. When this compensator is connected to the power grid, it compensates for inductive or capacitive loads in the network within a certain period. Since the synchronous compensator must be connected via a transformer to a power network with a voltage exceeding about 20 kV, the range of the synchronous compensator that can supply reactive power to the network is such that the reactance of the transformer is as high as Affected by the fact that it limits the delay angle between With the rotating electric machine according to the invention, a synchronous can be connected to the power grid without an intermediate transformer and operated with selected under- or over-excitation to compensate for inductive or capacitive loads in the network. It is possible to design a compensator.
【００５１】 本発明にかかる回転電気機械は、１つまたは複数の系統電圧レベルに接続でき
る。これが可能である理由は、機械外部の電界を最小に維持できるためである。The rotating electric machine according to the invention can be connected to one or more grid voltage levels. This is possible because the electric field outside the machine can be kept to a minimum.
【００５２】 種々の系統電圧レベルへの接続は、種々の系統電圧レベルに接続するために１
つの巻線に別々のタップを設けたり、別々の巻線を設けたりすることにより、ま
たはこれらの構成の組合わせにより行うことができる。The connection to the various system voltage levels requires one to connect to the various system voltage levels.
This can be done by providing separate taps on one winding, providing separate windings, or a combination of these configurations.
【００５３】 横断面が円形のケーブルを使用することが好ましい。特に、組み込み密度を一
層高くするために、種々の横断面のケーブルを使用できる。回転電気機械内の電
圧を上昇させるために、ケーブルは磁気鉄心内のスロットにいくつかの連続ター
ンで配置される。端部における巻線の交さ数を減少するために、巻線は多層同心
ケーブル巻線として設計できる。磁気鉄心をより良いやり方で利用するためにケ
ーブルをテーパ状絶縁で製造できる。この場合にはスロットの形を巻線のテーパ
状絶縁に適応できる。It is preferable to use a cable having a circular cross section. In particular, cables of various cross-sections can be used for higher integration density. To increase the voltage in the rotating electric machine, the cables are arranged in slots in the magnetic core in several successive turns. To reduce the number of crossings of the windings at the ends, the windings can be designed as multilayer concentric cable windings. Cables can be manufactured with tapered insulation to make better use of the magnetic core. In this case, the shape of the slot can be adapted to the tapered insulation of the winding.
【００５４】 本発明にかかる回転電気機械の重要な利点は、半導電性外部層の外側の端部巻
線領域で電界Ｅが零に近いこと、および絶縁の外部がアース電位であるので、電
界を制御する必要がないことである。これは、薄鋼板内部でも、端部巻線領域内
でも、またはこれらの間の遷移内でも電界の集中がないことを意味する。An important advantage of the rotating electric machine according to the invention is that the electric field E is close to zero in the end winding region outside the semiconductive outer layer and that the outside of the insulation is at ground potential, There is no need to control This means that there is no concentration of the electric field inside the steel sheet, in the end winding area or in the transition between them.
【００５５】 本発明により、磁気鉄心のスロットにおける開口部にケーブルを通すことによ
ってスロット内に巻線を置くことにより巻線を製造することも可能になる。ケー
ブルは可撓性であるために、動作に先だって、即ち、極低温で曲げることができ
、これによりケーブルの長さをコイル中のいくつかのターンで配置できる。そう
すると端部巻線はケーブル内の曲げ領域で構成されることになる。ケーブルは、
それの諸特性がケーブルの長さにわたって一定なままであるようにして連結する
こともできる。この方法は現在の最先端の技術水準による方法よりもかなり簡単
である。いわゆるレーベルバーは可撓性ではないが、所望の形に予め加工しなけ
ればならない。今日の回転電気機械を製造する際には、コイルの含浸も極めて複
雑で費用を要する技術である。The invention also makes it possible to produce windings by placing the windings in slots by passing cables through openings in the slots of the magnetic core. Because the cable is flexible, it can be bent prior to operation, i.e., at cryogenic temperatures, so that the length of the cable can be arranged in several turns in the coil. Then, the end winding will be constituted by the bending area in the cable. The cable is
The connection can also be such that its properties remain constant over the length of the cable. This method is considerably simpler than the method according to the state of the art. So-called label bars are not flexible, but must be pre-processed to the desired shape. In the manufacture of today's rotating electrical machines, impregnation of coils is also a very complex and costly technique.
【００５６】 要約すれば、本発明にかかる回転電気機械は、対応する先行技術の機械よりも
かなりな数の重要な利点をもたらす。まず、あらゆる種類の高電圧電力網に直結
できる。これに関して高電圧というのは、１０ｋＶを超え、４００ｋＶから８０
０ｋＶまたはこれより高いような、電力網で生ずる電圧レベルまでの電圧を意味
する。他の重要な利点は、選択された電位、例えばアース電位が巻線全体に沿っ
て常に伝えられていることである。このことは、端部巻線領域を小型にできるこ
と、および端部巻線領域における支持手段に実質的にアース電位をまたはこの他
の任意の選択された電位を加えることができることを意味する。さらに別の重要
な利点は、油を基にした絶縁システムおよび冷却システムが消えることである。
これは、封止問題が起きず、また上述した誘電体リングが不要であることを意味
する。また１つの利点は、全ての強制冷却をアース電位で行えることである。本
発明にかかる回転電気機械は、従来の設置構造を機械と昇圧変圧器の両方で置き
換えるので、設置の観点からかなりのスペースと重量の節約が得られる。本発明
は超電導手段を使用することが好ましい。昇圧変圧器を回避することができるの
で、システムの効率がかなり向上する。In summary, the rotating electric machine according to the invention offers a considerable number of important advantages over the corresponding prior art machines. First, it can be directly connected to any kind of high voltage power grid. In this context, high voltage is more than 10 kV, from 400 kV to 80 kV.
Voltages up to the voltage level generated by the power grid, such as 0 kV or higher. Another important advantage is that a selected potential, for example ground potential, is always transmitted along the entire winding. This means that the end winding area can be miniaturized and that the support means in the end winding area can be applied with a substantially earth potential or any other selected potential. Yet another important advantage is that the oil-based insulation and cooling systems disappear.
This means that no encapsulation problem occurs and the above-mentioned dielectric ring is not required. Another advantage is that all forced cooling can be performed at ground potential. The rotating electric machine according to the invention replaces the conventional installation structure with both a machine and a step-up transformer, so that considerable space and weight savings are obtained from an installation point of view. The present invention preferably uses superconducting means. Since the step-up transformer can be avoided, the efficiency of the system is considerably increased.
【００５７】[0057]
添付図面を特に参照して、具体例のみにより、本発明の実施の形態のいくつか
を以下に説明する。Some embodiments of the present invention will be described below by specific examples only, with particular reference to the accompanying drawings.
【００５８】 図１は、本発明にかかる高電圧回転電気機械の巻線において使用する１つの種
類の超電導ケーブル２を示す。ケーブル２は細長い内部超電導手段３と外部電気
絶縁部４とを備える。細長い内部超電導手段３は、内部金属、例えば銅または高
抵抗金属または合金、と、支持チューブ３１と、このチューブ３１の周囲にらせ
ん状に巻かれて、半導電性プラスチック材料の層３３内に埋め込まれているＨＴ
Ｓ線３２とを含む。電気絶縁部４は、層３３の外側に、その層から狭い半径方向
間隔３４をおいて配置されている。この電気絶縁部４は、一体化された形のもの
であって、内部半導電層３５と、外部半導電性層３６と、これらの半導電性層の
間にサンドイッチ状に挾まれた絶縁層３７とを含む。層３５〜３７は、熱可塑性
プラスチック材料を含むことが好ましく、これらのプラスチック材料は、これら
の層の境界面において相互にしっかり結合されていることが好ましいが、相互に
機械的に密着させることもできる。これらの熱可塑性プラスチック材料は、同様
の熱膨張率を持つので便利であり、内部超電導手段の周囲で一緒に成型されるこ
とが好ましい。電気絶縁部内に空洞または気孔が存在する危険を最小にするよう
なモノリシック構造を提供するために、層３５〜３７は、一緒に成型されること
が好ましい。絶縁部内にこのような気孔や空洞が存在することが望ましくない理
由は、高い電界強さにおいて電気絶縁部内でコロナ放電を生ずるからである。FIG. 1 shows one type of superconducting cable 2 for use in windings of a high-voltage rotating electric machine according to the invention. The cable 2 has an elongated inner superconducting means 3 and an outer electric insulating part 4. The elongated inner superconducting means 3 comprises an inner metal, for example copper or a high resistance metal or alloy, a support tube 31, wound spirally around this tube 31 and embedded in a layer 33 of semiconductive plastic material. HT
S line 32. The electrical insulation 4 is arranged outside the layer 33 and at a narrow radial spacing 34 from that layer. The electric insulating portion 4 is of an integral type, and includes an inner semiconductive layer 35, an outer semiconductive layer 36, and an insulating layer sandwiched between these semiconductive layers. 37. The layers 35-37 preferably comprise a thermoplastic material, which is preferably firmly bonded to each other at the interface of these layers, but may also be brought into mechanical close contact with each other. it can. These thermoplastic materials are convenient because they have similar coefficients of thermal expansion and are preferably molded together around the internal superconducting means. Layers 35-37 are preferably molded together to provide a monolithic structure that minimizes the risk of the presence of cavities or porosity in the electrical insulation. The reason that such pores or cavities are not desirably present in the insulating part is that corona discharge occurs in the electric insulating part at high electric field strength.
【００５９】 半導電性外部層３６はそれの長さに沿う離隔された領域で制御される電位、例
えばアース電位即ちグランド電位に接続される。隣接する接地点の特定の間隔は
層３６の抵抗率に依存するが、鉄心の巻線スロット内に置かれた時は「接地点」
はスロットの端部における端部巻線にすべきである。The semi-conducting outer layer 36 is connected to a controlled potential, eg, a ground or ground potential, in a spaced area along its length. The specific spacing of adjacent ground points depends on the resistivity of layer 36, but when placed within the core winding slot, is referred to as a "ground point".
Should be the end winding at the end of the slot.
【００６０】 半導電性層３６は、静的シールドとして、また、半導電層３５と３６の間の固
体絶縁部内に超電導ケーブルの電界が確実に保持されるようにする「接地された
」外部層として作用する。層３６内に誘起された電圧によりひき起こされた諸損
失は、層３６の抵抗値を高くすることにより減少させられる。しかしながら、層
３６は、少なくともある最低の厚さのもの、例えば０．８ｍｍより薄くないもの
でなければならないから、抵抗値は、比較的高い抵抗率を持つように層の材料を
選択することにより初めて大きくできる。しかし抵抗率はあまり大きくすること
はできない。さもないと、層３６の、近接して制御される２つの電圧の中間の電
圧、例えばアースと、接地点との間の中間の電圧が高くなりすぎてコロナ放電が
関連して発生する危険が伴う。The semiconductive layer 36 serves as a static shield and a “grounded” outer layer that ensures that the electric field of the superconducting cable is retained within the solid insulation between the semiconductive layers 35 and 36. Act as Losses caused by the voltage induced in layer 36 are reduced by increasing the resistance of layer 36. However, since the layer 36 must be at least not less than some minimum thickness, e.g., less than 0.8 mm, the resistance can be increased by selecting the material of the layer to have a relatively high resistivity. It can be big for the first time. But the resistivity cannot be so high. Otherwise, there is a danger that the voltage in the middle of the two closely controlled voltages of the layer 36, e.g. between ground and ground, will be too high and a corona discharge will be associated with it. Accompany.
【００６１】 半径方向の間隔３４は、電気絶縁部４と内部の超電導手段３（金属チューブ３
１を含む）との間の熱膨張率（α）の違いを補償する膨脹／収縮の間隙を提供す
る。間隔３４は、空洞空間にすることもできれば、超電導体と絶縁系との間のど
のような相対的動きも吸収する高圧縮可能な発泡物質を組み込むことができる。
発泡物質は、もしも設けられると、層３３と３５の間の電気的接触を確実にする
ために、半導電性のものにできる。さらに、または、これと代替的に、層３３と
３５の間に必要な電気的接触を確実にするために金属線を設けることができる。The radial interval 34 is determined by the distance between the electrically insulating portion 4 and the internal superconducting means 3 (metal tube 3
1) to provide an expansion / contraction gap that compensates for differences in the coefficient of thermal expansion (α). The spacing 34 can be a hollow space or can incorporate a highly compressible foam material that absorbs any relative movement between the superconductor and the insulating system.
The foam material, if provided, can be semi-conductive to ensure electrical contact between layers 33 and 35. Additionally or alternatively, metal lines can be provided between layers 33 and 35 to ensure the necessary electrical contact.
【００６２】 ＨＴＳ線３２は、冷却流体、例えば液体窒素をチューブ３１に通すことにより
極低温まで冷却される。The HTS wire 32 is cooled to a very low temperature by passing a cooling fluid, for example, liquid nitrogen through the tube 31.
【００６３】 例としてだけであるが、層３３、３５および３６のそれぞれの半導電性プラス
チック材料は、例えばエチレン−プロピレン共重合体ゴム（ＥＰＲ）またはエチ
レン−プロピレン−ジエン単量体ゴム（ＥＰＤＭ）などのベース重合体、および
高導電性粒子、例えばベース重合体内に組み込まれたカーボンブラックの粒子を
含むことができる。これらの半導電性層の体積抵抗率、典型的には約２０Ω・ｃ
ｍは、要求に応じて、ベース重合体に添加されるカーボンブラックの種類と割合
とを変えることにより調整できる。下記は、様々な種類および量のカーボンブラ
ックを用いて体積抵抗率を変えることができる方法の一例を示すものである。By way of example only, the semiconductive plastic material of each of layers 33, 35 and 36 may be, for example, ethylene-propylene copolymer rubber (EPR) or ethylene-propylene-diene monomer rubber (EPDM) And high conductivity particles such as carbon black particles incorporated within the base polymer. The volume resistivity of these semiconductive layers, typically about 20 Ω · c
m can be adjusted as required by changing the type and ratio of carbon black added to the base polymer. The following is an example of how volume resistivity can be varied using various types and amounts of carbon black.
【００６４】ベース重合体 カーボンブラック カーボンブラック 体積 種類 量（％） 抵抗率Ω・ｃｍ エチレンビニール ＥＣカーボンブラック 〜１５ ３５０〜４００ アセテート共重合体／ 亜硝酸塩ゴム ″ Ｐカーボンブラック 〜３７ ７０〜１０ ″ 導電性が特に高い 〜３５ ４０〜５０ カーボンブラックタイプＩ ″ 導電性が特に高い 〜３３ ３０〜６０ ブラックタイプＩＩ ブチルをグラフトされ ″ 〜２５ ７〜１０ たポリエチレン エチレン・ブチル・ アセチレン・カーボン 〜３５ ４０〜５０ アクリレート共重合体 ブラック ″ Ｐカーボンブラック 〜３８ ５〜１０ エチレン・プロペン 導電性が特に高い 〜３５ ２００〜４００ ゴム カーボンブラック ＨＴＳ線３２は、導電性外部層、例えば銀または銀合金内に被覆された超電導
材料の合金の鉄心を適切に含むことができる。このようなＨＴＳの典型的なもの
は銀を被覆されたＢＳＣＯＯ−２２１２またはＢＳＣＯＯ−２２２３である。 Base Polymer Carbon Black Carbon Black Volume Type Volume (%) Resistivity Ω · cm Ethylene Vinyl EC Carbon Black １５15 350-400 Acetate Copolymer / Nitrite Rubber ＰP Carbon Black ３７37 70-10 導電 Conductive Especially high property -35 40-50 Carbon black type I "Especially high conductivity -33 30-60 Black type II Grafted with butyl" -257-10 Polyethylene ethylene butyl acetylene carbon -35 40- 50 acrylate copolymer black "P carbon black" 385 to 10 Ethylene propene Particularly high conductivity 35 200 to 400 rubber carbon black HTS wire 32 is coated in a conductive outer layer, for example, silver or silver alloy. Superconducting material alloy A typical example of such an HTS is silver-coated BSCOO-2212 or BSCOO-2223.
【００６５】 回転電気機械の性能を最高にするために、磁気回路の設計、および特に鉄心ス
ロットおよび鉄心の歯が非常に重要である。上述したように、スロットは、コイ
ル側面のケーシングにできる限り密に接続しなければならない。機械の磁化要求
等における諸損失を最小にするために、各半径レベルにおける歯はできるだけ広
くすることが望ましい。In order to maximize the performance of the rotating electric machine, the design of the magnetic circuit, and especially the core slots and the teeth of the core, are very important. As mentioned above, the slots must be connected as tightly as possible to the casing on the side of the coil. To minimize losses, such as in the magnetization requirements of the machine, it is desirable that the teeth at each radial level be as wide as possible.
【００６６】 図２は、本発明にかかる回転電気機械の扇形／磁極ピッチの軸線方向端部図を
示す。回転子磁極を持つ回転子が７で示されている。従来のやり方で固定子は扇
形成層の成層鉄心で構成されている。この鉄心の、半径方向の最も外側に配置さ
れている、ヨーク部８から多数の歯９が回転子７へ向かって半径方向内側へ伸び
ており、スロット１０が歯９の間に形成されている。ケーブル１がスロット１０
の内部に巻かれてスロット内に巻線を形成している。このようなケーブルを使用
することによって、とりわけ高電圧機用スロットの深さを現在の最先端の技術水
準よりも深くできる。各スロットの横断面は回転子に向かって段階的に即ち区切
られて小さくされている（即ち、スロットは回転子へ向かって狭くなっている）
ので便利である。このようにすることは通常行われるが、必然的なものではない
。そうする理由は、回転子と固定子との間の空隙に近く配置されている巻線の各
ターン即ち層ほどケーブルの絶縁の必要性が低下するようになるからである。図
２から明らかなように、半径方向部分の各スロットは、巻線層即ちターンが受け
られる円形横断面の離隔されている部分１２と、部分１２を接合しているより狭
いウエスト部１３とで実質的に構成されている。スロットの横断面を「サイクル
・チエーン・スロット」と呼ぶことができる。図２に示されている実施形態では
、３つの異なる寸法のケーブル絶縁部を有するケーブルが用いられ、３つの対応
する寸法の部分１４、１５および１６内に配置されている。図２は、固定子歯を
、半径方向範囲にわたって円周方向に実際上一定の幅である形にできることを示
している。FIG. 2 shows an axial end view of a sector / pole pitch of a rotating electric machine according to the invention. A rotor with rotor poles is shown at 7. In a conventional manner, the stator is composed of a stratified core of the fan-forming layer. A number of teeth 9 extend radially inward from the yoke 8, which is the radially outermost part of the core, toward the rotor 7, and slots 10 are formed between the teeth 9. . Cable 1 is slot 10
To form a winding in the slot. The use of such cables makes it possible, inter alia, to increase the depth of the slots for high-voltage machines beyond the state of the art. The cross-section of each slot is stepped or sectioned toward the rotor and reduced (ie, the slot narrows toward the rotor).
So convenient. This is usually done, but not necessary. The reason for this is that each turn or layer of the winding located closer to the air gap between the rotor and the stator will require less cable insulation. As is evident from FIG. 2, each slot in the radial section comprises a spaced section 12 of circular cross section in which the winding layers or turns are received and a narrower waist 13 joining the sections 12. It is substantially configured. The cross section of the slot may be referred to as a "cycle chain slot." In the embodiment shown in FIG. 2, a cable having three differently sized cable insulations is used and is disposed in three correspondingly sized sections 14, 15 and 16. FIG. 2 shows that the stator teeth can be shaped to have a practically constant width in the circumferential direction over the radial extent.
【００６７】 種々のスロット部１４、１５、１６内に受けるためにケーブル１は一緒に結合
されている３つの異なる部分で製造できる。隣接するケーブル部分は、スロット
の外側に、例えばスロットの一端に配置されているケーブル連結部において一緒
に連結することが好ましい。通常は、ケーブル連結部において、内側の支持チュ
ーブは一緒に溶接され、それの周囲に巻かれている超電導性の線またはテープが
、例えばはんだ付けにより、一緒に連結される。通常、連結部は、固体の、空洞
のない重合物質、例えば電気絶縁のために用いられているものに類似する重合物
質によって囲まれている。The cable 1 can be manufactured in three different parts joined together for receiving in the various slots 14, 15, 16. Adjacent cable sections are preferably connected together at a cable connection located outside the slot, for example at one end of the slot. Usually, at the cable connection, the inner support tubes are welded together and the superconducting wires or tapes wrapped around them are connected together, for example by soldering. Usually, the connection is surrounded by a solid, solid polymer material, for example a polymer material similar to that used for electrical insulation.
【００６８】 本発明の範囲は、絶縁部および外部半導体層等に関する限り、使用可能なケー
ブル寸法に応じて、多数の代替可能な実施形態を包含する。また、いわゆるサイ
クル・チエーン・スロットを持つ実施形態をも上述した実施形態とは異なるよう
に変更できる。The scope of the present invention covers a number of alternative embodiments, depending on the available cable dimensions, as far as insulation and external semiconductor layers are concerned. Further, the embodiment having a so-called cycle chain slot can be changed differently from the above-described embodiment.
【００６９】 上述したように、磁気回路を回転電気機械の固定子と回転子の少なくとも一方
に配置できる。しかし、磁気回路の構成は、磁気回路が固定子と回転子の少なく
とも一方に配置されているかどうかとは独立に、上述の説明に大きく一致する。As mentioned above, the magnetic circuit can be arranged on at least one of the stator and the rotor of the rotating electric machine. However, the configuration of the magnetic circuit largely agrees with the above description, independent of whether the magnetic circuit is arranged on at least one of the stator and the rotor.
【００７０】 各巻線は多層同心ケーブル巻線として記述することが好ましいことがある。こ
のような巻線は、同じ群内の全てのコイルを相互に半径方向外側に置くことによ
り、端部巻線における交さの数が最少にされたことを示す。これによっても、固
定子巻線の製造と、種々のスロット内への固定子巻線の挿入とをより簡単にする
ことができる。It may be preferable to describe each winding as a multilayer concentric cable winding. Such windings indicate that the number of crossings in the end windings has been minimized by placing all coils in the same group radially outward of each other. This also makes it easier to manufacture the stator windings and insert them into the various slots.
【００７１】 本発明は超電導特性を持ち、使用時に超電導温度まで冷却される導電手段を有
する少なくとも１つの巻線を有する回転機に主として向けられているが、本発明
は、２００Ｋまでの、ただし好ましくは２００Ｋを超えないような低い動作温度
において改善された導電性を示すが、少なくとも意図する低い動作温度では超電
導特性を持たないかもしれない導電手段を巻線の少なくとも１つが有するような
回転機を包含することも意図している。それらのより高い極低温温度では、液体
二酸化炭素を導電手段の冷却のために使用できる。Although the present invention is primarily directed to rotating machines having superconducting properties and having at least one winding having conductive means cooled to the superconducting temperature in use, the present invention is directed to up to 200K, but preferably to 200K. Has improved conductivity at low operating temperatures not exceeding 200K, but at least at least one of the windings has conductive means that may not have superconducting properties at the intended low operating temperature. It is also intended to be included. At those higher cryogenic temperatures, liquid carbon dioxide can be used for cooling the conductive means.
【００７２】 本発明は１０ｋＶを超える電圧の回転電気機械に一般に応用できる。「技術分
野」で説明されているものによる回転電気機械は、本発明が応用できる回転電気
機械の例である。The invention is generally applicable to rotating electrical machines with voltages above 10 kV. A rotating electric machine according to those described in the "Technical Field" is an example of a rotating electric machine to which the present invention can be applied.
【００７３】 本発明にかかる高電圧回転電気機械の巻線の内部導電手段を囲んでいる電気絶
縁部は、非常に高い電圧で、およびこれらの電圧で生ずることがあるその結果と
しての非常に大きい電気負荷および熱負荷を取り扱うことができるようにするこ
とを意図したものである。例えば、このような電気機械は、３〜４ｋＶから４０
０〜８００ｋＶまでの非常に高い遷移電圧に及ぶ定格電圧を持つ、数百ｋＶＡか
ら１０００ＭＶＡより大きい定格電力を有することがある。高い動作電圧では、
部分放電、即ち、ＰＤが既知の絶縁系にとって重大な問題を構成する。絶縁部中
に空洞または気孔が存在するものとすると、絶縁物質を徐々に劣化させ最終的に
は絶縁を降伏させる内部コロナ放電が生ずることがある。絶縁部の内部層を内部
導電手段と実質的に同一の電位にし、絶縁部の外部層を制御された電位、例えば
アース電位にすることにより、本発明にかかる回転電気機械の巻線の電気絶縁部
に加えられる電気負荷は確実に小さくされる。このようにして、内部層と外部層
との間の絶縁部の中間層内の電界は中間層の厚さを通じて実質的に一様に分布さ
れる。さらに、類似の熱諸特性を持ちかつ絶縁材料の層内に欠陥がほとんどない
材料を使用することにより、所与の動作電圧でＰＤの可能性が減少させられる。
したがって、機械の巻線を非常に高い動作電圧、典型的には８００ｋｖまたはそ
れより高い動作電圧に耐えるように設計できる。The electrical insulation surrounding the internal conducting means of the windings of the high-voltage rotating electric machine according to the invention is very large at the very high voltages and as a result of which these voltages can occur. It is intended to be able to handle electrical and thermal loads. For example, such an electric machine has a
It may have a rated power of several hundred kVA to more than 1000 MVA, with rated voltages ranging from very high transition voltages of 0 to 800 kV. At high operating voltages,
Partial discharge, or PD, constitutes a significant problem for known insulation systems. If cavities or pores are present in the insulation, an internal corona discharge may occur which gradually degrades the insulation material and eventually yields the insulation. The electrical insulation of the windings of the rotating electric machine according to the invention is achieved by making the inner layer of the insulation part substantially the same potential as the internal conductive means and the outer layer of the insulation part at a controlled potential, for example ground potential. The electrical load applied to the part is reliably reduced. In this way, the electric field in the intermediate layer of the insulation between the inner and outer layers is distributed substantially uniformly through the thickness of the intermediate layer. Furthermore, by using a material with similar thermal properties and few defects in the layer of insulating material, the probability of PD at a given operating voltage is reduced.
Thus, the windings of the machine can be designed to withstand very high operating voltages, typically 800 kv or higher.
【００７４】 本発明にかかる高電圧回転電気機械の巻線の内部導電手段を囲んでいる電気絶
縁部は所定位置に押出すことが好ましいが、膜状またはシート状の材料のきつく
巻かれた上側層から絶縁系を構成することが可能である。半導電性層と電気絶縁
層はいずれもこのようにして形成できる。内部半導電性層および外部半導電性層
または内部半導電性部および外部半導電性部が重合薄膜、例えばカーボンブラッ
クの粒子または金属の粒子などの導電性粒子が組み込まれている、ＰＰ、ＰＥＴ
、ＬＤＰＥまたはＨＤＰＥの重合薄膜で製造され、かつ、半導電性層または半導
電性部分の間に絶縁層または絶縁部を有する、全合成膜で絶縁系を製造できる。The electrical insulation surrounding the internal conducting means of the windings of the high-voltage rotating electrical machine according to the invention is preferably extruded in place, but preferably with a tightly wound upper side of a film or sheet material. It is possible to form an insulating system from the layers. Both the semiconductive layer and the electrically insulating layer can be formed in this way. PP, PET in which the inner semiconductive layer and the outer semiconductive layer or the inner semiconductive part and the outer semiconductive part incorporate polymerized thin films, for example, conductive particles such as carbon black particles or metal particles.
, LDPE or HDPE polymerized thin film, and having an insulating layer or insulating portion between semiconductive layers or semiconductive portions, a fully synthetic film can be used to manufacture an insulating system.
【００７５】 ラップされた概念（ｌａｐｐｅｄ ｃｏｎｃｅｐｔ）に対しては、十分に薄い
膜は、いわゆるパッシェン最小値（Ｐａｓｃｈｅｎ ｍｉｎｉｍａ）より狭い突
き合わせ間隙をも持ち、そのために液体の含浸が不要にされる。乾式の、巻かれ
た多層薄膜絶縁も良好な熱諸特性を持ち、導電体として超電導パイプに組合わせ
ることができ、かつ、液体窒素などの冷媒をこのパイプ内を送らせることができ
る。For the wrapped concept, a sufficiently thin film also has a butt gap that is smaller than the so-called Paschen minima, so that no liquid impregnation is required. Dry, rolled multilayer thin film insulation also has good thermal properties, can be combined with a superconducting pipe as a conductor, and can send a coolant such as liquid nitrogen through the pipe.
【００７６】 電気絶縁系の別の例は、セルロースをベースとする従来のケーブルに類似する
。このケーブルでは、薄いセルロースをベースとする紙もしくは合成紙または不
織材料が導体の周囲にラップして巻かれる。この場合には、絶縁層の両側で、半
導電層を、絶縁物質の繊維で製造され導電性粒子が組み込まれているセルロース
紙または不織材料で製造できる。絶縁層は同じベース材料から製造でき、または
他の材料を使用できる。Another example of an electrical insulation system is similar to conventional cables based on cellulose. In this cable, a thin cellulose-based paper or synthetic paper or non-woven material is wrapped around a conductor. In this case, on both sides of the insulating layer, the semiconductive layer can be made of cellulose paper or a nonwoven material made of fibers of an insulating material and incorporating conductive particles. The insulating layers can be made from the same base material, or other materials can be used.
【００７７】 膜と繊維状絶縁材料とを組み合わせることにより、ラミネート、または共にラ
ップされたもの（ｃｏ−ｌａｐｐｅｄ）として絶縁系の別の例が得られる。この
絶縁系の一例は、商業的に利用可能ないわゆる紙ポリプロピレンラミネート、Ｐ
ＰＬＰ、であるが、膜と繊維部とのいくつかの他の組合わせが可能である。これ
らの系では鉱油または液体窒素などの種々の含浸を使用できる。Combining the membrane with a fibrous insulating material provides another example of an insulating system as a laminate or co-lapped. One example of this insulation system is the commercially available so-called paper polypropylene laminate, P
Although PLP, several other combinations of membrane and fiber are possible. Various impregnations such as mineral oil or liquid nitrogen can be used in these systems.
【００７８】 本明細書において「半導電性物質」は、導電体よりかなり低い導電率を持つが
、電気絶縁体であるような低い導電率は持たない物質を意味する。半導電性物質
は１〜１０５オーム・ｃｍ、好ましくは１０〜５００オーム・ｃｍ、最も好まし
くは１０ないし１００のオーム・ｃｍ、典型的には２０オーム・ｃｍの抵抗率を
持つことが適切であるが、必ずそうでなければならないというものでもない。As used herein, “semiconductive material” refers to a material that has a significantly lower conductivity than a conductor, but does not have a low conductivity, such as an electrical insulator. Semiconductive material is 1 to 10 5 ohm · cm, preferably appropriate to have 10 to 500 ohm · cm, and most preferably 10 to 100 ohm · cm, typically a resistivity of 20 ohm · cm There is, but not necessarily.
【００７９】[0079]
以上詳述したとおり、本発明は、以下の効果を奏する。 As described in detail above, the present invention has the following effects.
【００８０】 即ち、本発明によれば、昇圧変圧器を用いることなく電力網に直結できる高電
圧の回転電気機械が提供される。That is, according to the present invention, there is provided a high-voltage rotating electric machine that can be directly connected to a power grid without using a step-up transformer.
【００８１】 また、本発明によれば、低温度における導電特性が改善された導電手段と、こ
の導電手段を通常の周囲の動作温度未満、好ましくは最低２００Ｋにまで冷却す
る冷却手段とを含む少なくとも１つの巻線を有する回転電気機械が提供される。According to the present invention, at least a conductive means having improved conductive properties at low temperatures and a cooling means for cooling the conductive means to a temperature lower than a normal ambient operating temperature, preferably to a minimum of 200K. A rotating electric machine having one winding is provided.
【図１】 本発明にかかる高電圧回転電気機械の巻線に使用されるケーブルの概略断面図
である。FIG. 1 is a schematic sectional view of a cable used for winding of a high-voltage rotating electric machine according to the present invention.
【図２】 本発明にかかる高電圧回転電気機械の磁気回路の扇形／磁極ピッチの軸線方向
端部図である。FIG. 2 is an axial end view of a sector / pole pitch of a magnetic circuit of a high-voltage rotating electric machine according to the present invention.
２ 超電導ケーブル ３ 超電導手段 ４ 外部電気絶縁部 ７ 回転子磁極 ８ ヨーク部 ９ 歯 １０ スロット １２ 離隔されている部分 １３ 狭いウエスト部 ３１ 支持チューブ ３２ ＨＴＳ線 ３３ 半導電性プラスチック材料層 ３５ 内部半導電性 ３６ 外部半導電性 ３７ 絶縁層 2 Superconducting cable 3 Superconducting means 4 External electric insulating part 7 Rotor magnetic pole 8 Yoke part 9 Teeth 10 Slot 12 Separated part 13 Narrow waist part 31 Support tube 32 HTS wire 33 Semiconductive plastic material layer 35 Internal semiconductive 36 outer semiconductive 37 insulating layer
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書[Procedural Amendment] Submission of translation of Article 34 Amendment of the Patent Cooperation Treaty
【提出日】平成１２年１月２４日（２０００．１．２４）[Submission date] January 24, 2000 (2000.1.24)
【手続補正１】[Procedure amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【特許請求の範囲】[Claims]
───────────────────────────────────────────────────── 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） 5H603 AA05 AA13 BB02 BB09 BB12 CA01 CA05 CB01 CB26 CC04 CD22 CE01 CE13 CE16 FA22 FA23 FA27 5H604 AA01 AA03 BB04 BB10 DA05 DA14 DA17 DA25 DB03 DB26 PB01 PB03 PD07 5H609 BB04 BB07 PP02 PP09 QQ06 QQ10 QQ23 RR74 5H655 AA00 AA05 BB01 BB04 BB09 CC14 DD04 DD13 EE10 EE11 EE13 EE19 HH17 ──────────────────────────────────────────────────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 Term (Reference) 5H603 AA05 AA13 BB02 BB09 BB12 CA01 CA05 CB01 CB26 CC04 CD22 CE01 CE13 CE16 FA22 FA23 FA27 5H604 AA01 AA03 BB04 BB10 DA05 DA14 DA17 DA25 DB03 DB26 PB01 PB03 PD07 5H609 BB04 BB07 PP02 PP09 QQ06 QQ10 QQ23 RR74 5H655 AA00 AA05 BB01 BB04 BB09 CC14 DD04 DD13 EE10 EE11 EB10
Claims (45)
を高くする冷却手段とを有し、 前記電気絶縁体は、固体であって、それぞれが半導電性を有して離隔された内
部層および外部層と、これらの内部層と外部層の間の中間電気絶縁材料層と、を
有することを特徴とする高電圧回転電気機械。1. A stator comprising: a stator; a rotor; and at least one winding including an internal conductive means and a surrounding electrical insulator, wherein the conductive means cools and cools the conductive means. Cooling means for increasing the conductivity of the conductor means, wherein the electrical insulator is solid, and each has an inner layer and an outer layer which are semiconductive and are separated from each other; A high voltage rotating electrical machine comprising: a layer and an intermediate layer of electrically insulating material between outer layers.
記導体手段に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の電気機
械。2. The method of claim 1 wherein said semiconductive inner layer is electrically connected to said conductor means such that said semiconductive inner layer is at substantially the same potential as said conductor means. Electric machine.
特徴とする請求項１または２に記載の電気機械。3. The electric machine according to claim 1, wherein the semiconductive outer layer is connected to a controlled potential along its length.
て前記制御される電位に接続されることを特徴とする請求項３に記載の電気機械
。4. The electric machine of claim 3, wherein the semiconductive outer layer is connected to the controlled potential along a length of the outer layer in a spaced apart region. .
に記載の電気機械。5. The device according to claim 3, wherein the potential to be controlled is a ground potential.
An electric machine according to claim 1.
または４に記載の電気機械。6. The method according to claim 3, wherein there are two or more windings, and a separate controlled potential is selected for each winding.
Or the electric machine according to 4.
熱膨張率と実質的に同一の熱膨張率（α）を有することを特徴とする請求項１な
いし６のいずれかに記載の電気機械。7. The semiconductor device according to claim 1, wherein at least one of the semiconductive inner layer and the semiconductive outer layer has a coefficient of thermal expansion (α) substantially equal to a coefficient of thermal expansion of the insulating layer. An electric machine according to claim 1.
れていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の電気機械。8. An electric machine according to claim 1, wherein each pair of adjacent layers of the electrical insulator is fixed to one another along substantially all contact surfaces thereof. .
って、 前記巻線は、ケーブルを備え、 前記ケーブルは、導体手段とこの導体手段を冷却して前記導体手段の導電率を
高くする冷却手段とを備える内部導電手段と、外部の固体の、たとえば押し出さ
れた電気絶縁体とを含み、 前記外部の電気絶縁体は、離隔された半導電性材料の内部層および外部層と、
前記内部層と前記外部層の間の中間電気絶縁材料層とを有することを特徴とする
高電圧回転電気機械。9. A high voltage rotating electrical machine comprising at least one magnetic circuit including a magnetic core and a winding, wherein the winding comprises a cable, the cable cooling the conductive means and the conductive means. An internal solid means comprising cooling means for increasing the conductivity of said conductor means, and an external solid, for example extruded electrical insulator, wherein said external electrical insulator is a separated semiconductive material Inner and outer layers of
A high voltage rotating electrical machine comprising an intermediate layer of electrically insulating material between the inner layer and the outer layer.
れていることを特徴とする請求項９に記載の電気機械。10. The electric machine according to claim 9, wherein the magnetic circuit or one of the magnetic circuits is arranged in a stator of a rotating electric machine.
れていることを特徴とする請求項９または１０に記載の電気機械。11. The electric machine according to claim 9, wherein the magnetic circuit or one of the magnetic circuits is arranged in a rotor of a rotating electric machine.
に接続されていることを特徴とする請求項９ないし１１のいずれか記載の電気機
械。12. The electric machine according to claim 9, wherein the outer semiconductive layer is connected to a ground potential along its length in a separated area.
ことを特徴とする、請求項５、請求項５に従属した時の請求項７もしくは８、ま
たは請求項１２に記載の電気機械。13. The method according to claim 5, wherein the outer semiconductive layer is connected to a ground potential, and the electric field of the machine is close to zero both in the slot and in the end winding region. An electric machine according to claim 7 or claim 8 when dependent on claim 5.
いずれかに記載の電気機械。14. An electric machine according to claim 1, wherein said conductor means comprises superconducting means.
支持手段を備え、 前記超電導手段は、細長い形状を有し、前記管状支持手段の周囲に巻かれるこ
とを特徴とする請求項１４に記載の電気機械。15. The cooling means comprises a central tubular support means for carrying a cryogenic coolant fluid, for example liquid nitrogen, wherein the superconducting means has an elongated shape and is wrapped around the tubular support means. The electric machine according to claim 14, wherein the electric machine is provided.
とする請求項１４または１５に記載の電気機械。16. An electric machine according to claim 14, wherein the superconducting means comprises a high transition temperature superconducting (ie, HTS) material.
線を含むことを特徴とする、請求項１５に従属する時の請求項１６に記載の電気
機械。17. The electric machine according to claim 16, when dependent on claim 15, wherein said HTS material comprises an HTS tape or wire wrapped around said tubular support means.
とを特徴とする請求項１ないし１７のいずれかに記載の電気機械。18. The electric machine according to claim 1, wherein a thermal expansion unit is provided between the conductive unit and the surrounding electric insulator.
気機械。19. The electric machine according to claim 18, wherein the thermal expansion means has an expansion gap.
械。20. The electric machine according to claim 19, wherein the expansion gap includes a hollow space.
ていることを特徴とする請求項１９に記載の電気機械。21. The electric machine according to claim 19, wherein the expansion gap is filled with a compressible substance, for example, a foamed plastic material.
ることを特徴とする請求項２１に記載の電気機械。22. The electric machine according to claim 21, wherein the compressible material includes a conductive material or a semiconductive material.
ないし２２のいずれかに記載の電気機械。23. The method according to claim 1, wherein a heat insulating means is provided outside the conductive means.
23. The electric machine according to any one of claims to 22.
されたスロット中に巻かれ、前記スロットのそれぞれは、相互に軸線方向および
半径方向の外側へ延在する多数の実質的に円筒形状の開口部を有し、各隣接開口
部対は、より細い腰部により連結されていることを特徴とする請求項１ないし２
３のいずれかに記載の電気機械。24. The winding or each of the windings is wound into a slot formed in the stator or the rotor, and each of the slots is mutually axially and radially outward. 3. A method according to claim 1, further comprising a plurality of substantially cylindrical openings extending, each adjacent pair of openings being connected by a narrower waist.
4. The electric machine according to any one of 3).
部から離れる方向に減少していることを特徴とする請求項２４に記載の電気機械
。25. The electric machine of claim 24, wherein the radius of the opening in each of the slots decreases in a direction away from a yoke of the core being layered.
却して前記導体手段の導電率を高くする冷却手段とを有する導電手段と、この導
電手段を囲んでいる電気絶縁体と、前記コイルの側面と端部とを囲んでいる等電
位外部層とを含むことを特徴とする高電圧回転電気機械。26. A system comprising: a stator; a rotor; and a winding, wherein at least one winding includes one or more coils, wherein each of the coils or each of the coils comprises a conductor means and the conductor means. Conductive means having cooling means for cooling the conductive means to increase the conductivity of the conductive means, an electrical insulator surrounding the conductive means, and an equipotential outer layer surrounding the side and end of the coil. And a high-voltage rotating electrical machine.
械。27. The electric machine according to claim 26, wherein said conductor means includes superconducting means.
し２７のいずれかに記載の電気機械。28. An electric machine according to claim 1, which can be connected to one or more system voltage levels.
れていることを特徴とする請求項２８に記載の電気機械。29. The electric machine according to claim 28, wherein separate taps are provided for connecting one coil to various system voltage levels.
する請求項２８または２９に記載の電気機械。30. The electric machine according to claim 28, wherein a separate winding is provided for connection to each system voltage level.
ていることを特徴とする請求項１ないし３０のいずれかに記載の電気機械。31. The electric machine according to claim 1, wherein the intermediate layer is in close mechanical contact with each of the inner layer and the outer layer.
徴とする請求項１ないし３０のいずれかに記載の電気機械。32. The electric machine according to claim 1, wherein the intermediate layer is joined to each of the inner layer and the outer layer.
さは、前記中間層の材料の固有の強さと同程度であることを特徴とする請求項３
２に記載の電気機械。33. The strength of the bond between the intermediate layer and each of the semiconductive inner and outer layers is similar to the intrinsic strength of the material of the intermediate layer. Claim 3
3. The electric machine according to 2.
たは３３に記載の電気機械。34. The electric machine according to claim 31, wherein the layers are joined to each other by extrusion.
出し型によって前記導電手段の上に一緒に付着されていることを特徴とする請求
項３４に記載の電気機械。35. The method of claim 34, wherein the inner and outer layers of semi-conductive material and the insulating interlayer are deposited together on the conductive means by a multi-layer extrusion. Electric machine.
ック材料を含み、前記外部層は、第２の導電性粒子が内部に分散させられている
第２のプラスチック材料を含み、前記中間層は、第３のプラスチック材料を含む
ことを特徴とする請求項１ないし３５のいずれかに記載の電気機械。36. The inner layer includes a first plastic material having first conductive particles dispersed therein, and the outer layer includes a second conductive particle dispersed therein. An electric machine according to any of the preceding claims, characterized in that it comprises a second plastic material and the intermediate layer comprises a third plastic material.
スチック材料は、エチレン・ブチル・アクリレート共重合体ゴム、エチレン−プ
ロピレン−ジエンモノマーゴム（ＥＰＤＭ）、エチレン−プロピレン共重合体ゴ
ム（ＥＰＲ）、ＬＤＰＥ、ＨＤＰＥ、ＰＰ、ＰＢ、ＰＭＰ、ＸＬＰＥ、ＥＰＲま
たはシリコーンゴムをそれぞれ含むことを特徴とする請求項３６に記載の電気機
械。37. The first plastic material, the second plastic material, and the third plastic material are made of ethylene-butyl-acrylate copolymer rubber, ethylene-propylene-diene monomer rubber (EPDM), ethylene- The electric machine according to claim 36, comprising propylene copolymer rubber (EPR), LDPE, HDPE, PP, PB, PMP, XLPE, EPR or silicone rubber, respectively.
スチック材料は、少なくとも実質的に同一の熱膨張率を有することを特徴とする
請求項３６または３７に記載の電気機械。38. The method of claim 36, wherein the first plastic material, the second plastic material, and the third plastic material have at least substantially the same coefficient of thermal expansion. Electric machine.
スチック材料は、同じ物質であることを特徴とする請求項３６、３７または３８
に記載の電気機械。39. A method according to claim 36, wherein said first plastic material, said second plastic material and said third plastic material are the same substance.
An electric machine according to claim 1.
Ｖを超えて、４００ｋＶ〜８００ｋＶなどの非常に高い送電電圧までが適切であ
る、またはそれより高くい電圧で使用するために設計されていることを特徴とす
る請求項１ないし３９のいずれかに記載の電気機械。40. High voltage, more than 10 kV, especially more than 36 kV, and preferably 72.5 kV
40. Any of claims 1 to 39, characterized in that it is designed for use at voltages above V and up to very high transmission voltages, such as 400 kV to 800 kV, which are suitable or higher. An electrical machine as described.
電力範囲で使用するために設計されていることを特徴とする請求項１ないし４０
のいずれかに記載の電気機械。41. Designed for use in a power range above 0.5 MVA, preferably above 30 MVA and up to 1000 MVA.
An electric machine according to any one of the above.
械は、１００％までの過負荷で、１５分を超える時間、および約２時間までの時
間動作できることを特徴とする回転電気機械の使用。42. The use of a rotary electric machine according to any of the preceding claims, wherein the machine has an overload of up to 100%, a time of more than 15 minutes, and a time of up to about 2 hours. Use of a rotating electric machine characterized by being operable.
転電気機械は、接続装置を介して、かつ、前記電力網との間で中間変圧器なしに
、前記電力網に直接接続されることを特徴とする回転電気機械の使用。43. Use of a dynamoelectric machine according to any of the preceding claims, wherein the dynamoelectric machine is connected via a connecting device and without an intermediate transformer to and from the power grid. Use of a rotating electrical machine, which is directly connected to the power grid.
転電気機械の電圧調整は、前記回転子を通る前記磁界の流れの制御により行われ
ることを特徴とする回転電気機械の使用。44. Use of a rotating electric machine according to any of the preceding claims, wherein the voltage adjustment of the rotating electric machine is performed by controlling the flow of the magnetic field through the rotor. Use of rotating electrical machines characterized.
械は機械的負荷なしに動作でき、前記機械は電力網に対する誘導負荷または容量
負荷を補償するために設けられることを特徴とする回転電気機械の使用。45. Use of a rotary electric machine according to any of the preceding claims, wherein the machine is operable without mechanical load, the machine being adapted to compensate for inductive or capacitive loads on the power grid. The use of a rotating electric machine characterized by being provided in.
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