JPH06506820A - 長手方向溝と長手方向溝に垂直なスリットとを備える電気導体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 長平方向溝ど長手方向溝に垂直なスリットとを備える電気導体この発明は長平方 向と長手方向に対し７垂直な積層方向とを備久る電気導体に関し、この導体は複 数の同様な導体と共にそ才１ぞれ相隣接する二つの導体の間に絶縁層を挿入しな がら積層方向へ積層され、またこの導体はほぼ平坦なかつ積層方向に垂直に向い た二つの主面を有し、また少な（とも一群のスリットを備え、これらのスリット がほぼ長手方向へ連続して配置され、各スリットがほぼ積層方向へ導体を貫通し かつ各主面上に開口部を有する。

この種の電気導体は回転＊ｍの巻線に、特に運転時に生じた熱を放出するために 冷却気体特に空気又は水素により冷却されるター＋−ン発電禰の＠綿にしばしば 用いられる。この種の電気導体並びに回転電機の巻線へのその適用は、バー・ゼ クベンツの著書「回転電機の巻線の製作」、シュプリンゲル出版社、ウィーン及 ヒニューヨーク、１９７３年、特にこの著書に含まれるデー・ラムブト／ヒトの 論文［タービン発電機用回転子巻線Ｊ　（第１６９ページ以下参照）に記載され ている。前記の種類の電気導体用材料の選択のためには特に、前記著書中に同様 に含まれるエル・クツ−ブロッホの論文「導体材料」　（第１ページ以下参照） を参照されたい。この種の電気導体の応用例は欧州特許第０１６０８８７号明細 書に記載されている。

特にデー・ラムプレヒトの論文に詳述されているように、前記の種類の電気導体 は通常電気導体の長平方向に対し垂直な積層方向に、場合によっては絶縁性中間 層を用いながら回転電機用巻線を形成するために重ね合わせて積層される。その 際相隣接する電気導体及び絶縁層中のスリットが相互に少なくとも部分的に重な るので、これらのスリットは重なり合って積層された導体を貫いて通じる流路を 形成しながら相互に連通ずる。その際冷却流路は相互に平行な長平方向及び積層 方向により決定された平面に対しほぼ平行に向いている。巻線の運転の際に冷１ 却流路は冷却気体特に空気又は水素により貫流されるが、このことは前記文献に 詳細に説明されている。

電気導体中にスリットを加工する際に、特にデー　・ラムプレヒトの前記論文に 詳細シ説明さｔｌているように、重なり合って置かれ両者の間にただ一つの薄Ｉ ／Ｎ絶縁層が設けら才１ている二つの電気導体の間で短絡などの形の望ましくな し１電気微結合を避けるためには特別な注意が、従って従来の経験上打ち抜かれ た又はフライス力［１王されたスリブ１−の労力を要する追加加工が必要である ６例えば通常スリブ１−の開口部は追加的な皿ぐり、型押しなどによりパリ取り 及び丸め又は面取りを行わなければならず、このことはそれに関連する労力特に それに関連する費用にもかかわらず重要な作業工程として甘受しなければならな い。

１＝の発明の課題は、容易にかつ経済的に製作可能であり、かつスリットの開口 部のパリ取り又は別の成形のための労力のかかる追加加工を不必要にするような 電気導体を提供することにある。

この発明によれば以下に示−４−ような長手方向及び長手方向に対し垂直な積層 方向をイ１する電気導体が提供される。すなわちこの導体は、８）複数の同様な 導体と共に積層方向に積層され、その際それぞれ二つの導体の間に少なくとも一 つの絶縁層が挿入さｔｌ、ｂ）はぼ平坦でかつ積層り向に垂直に向いた二つの主 面により画成され、かつ積層方向に最大厚さを有し２、 Ｃ〕少なくとも一群のスリットを有し、これらのスリブＩ・がほぼ長手方向に連 続ｉ、て配置され、各スリットがほぼ積層方向に導体を貫いて通じかつ各主面上 に角ば−）た開［］部を有し、 （３）少なくとも一一一一）の主面Ｊ−には、スリットの群に付設さね長手方向 にほぼ平行に向き積層方向にほぼ平行に置かれた二つの溝壁及び積層方向にほぼ 垂直に置かれた溝底並びに積層方向に測定すべき溝深さを有する長平方向溝を有 し、溝深さは最大厚さに比べて小さく、その際各スリットのこの主面上に存在す る開口部が各溝壁から間隔を置いて溝底中に置かれている。

この発明に基づく電気導体ではすべてのスリブＩ・の開口部は角ばったまま放置 さｔｌているが、これは打ち抜き又はフライス加工のような通常の加工方法によ り、場合によってはサンドブラスト又はブラッシングのような簡単な表面処理と 組み合わせて除去ｉｉ７能である。皿ぐり、フライス加工、型押しなどによる開 口部の丸め又は面取りは必要でない、導体のスリットに対応する切欠部などを有 するただ一つの（場合によっては多部分から成る）絶縁層が間に置かれている二 つの隣接する導体の間の絶縁は、導体のうちの少なくとも一つの中に設けられこ の導体のスリットの開口部を絶縁層から間隔を保つようにした、この発明に基づ く特性を備える長手方向溝により確保される。両導体の間の絶縁の品質従って耐 電圧強度に対し十分に大きい沿面距離は厄介な追加加工無しに保証できる。この 発明に基づく長手方向溝の溝深さは比較的小さく保つことができる。導体の最大 厚さの最高で約２０％望ましくは最高で約１０％の溝深さ、又は約１ｍｍすなわ ち０．５ｍｍないし、２ｍｍ特に１ｍｍの程度の大きさの溝深さが、通常の用途 に対して十分である。従ってこの発明は通常の用途のために電気導体の断面の著 しい減少を必要としない。

導体の主面上のこの発明に基づ（長手方向溝の最大溝幅は、十分に大きい沿面距 離を確保しながら通電のための横断面の損失が特に小さいように寸法を選択する ことができる。特に通常の用途の枠内では最大の溝幅は、長手方向溝が付設され ている各スリットの最大スリット幅が最大溝幅の最高で約８０％となるように寸 法を選択できる。一般にこの発明の特に有利な構成は、最大のスリット幅より約 ０．５ｍｍないし約２ｍｍ特に約１ｍｍ大きい最大溝幅である。

この発明の有利な一実施態様によればこの発明に基づ（電気導体において、各群 のスリットに唯一の長平方向溝が、すなわち特に一つの主面上だけに一つの長手 方向溝が付設されている。それによりこの発明のすべての長所をほぼ確保しなが ら電気導体の断面損失を僅少に保つことができ、かつ電気導体の電気的負荷容量 を少なからず向上できる。

更にこの発明に基づく電気導体にはただ一群のスリット、従って一連の長平方向 にほぼ連続して置かれたスリットだけを設けるのが有利である。このことは特に 経済的な加工を満足させ、かつスリットを貫いて流れる冷却気体による冷却能力 について要求が与えられた場合に大きい断面の獲得に有利に作用する。同様に積 層方向に平行に測定された最大厚さより大きい最大幅が長平方向に垂直にかつ積 層方向に垂直に得られるように、この発明に基づく電気導体を扁平に構成するの が有利である。特に５ないし１０の最大幅対最大厚さの比が有利であると判明し ている。

この発明の重要な長所は、ことによると〕＼りの僅力）な残部を有する角６１つ だ輪郭がスリットの開口部で許容されるということであり、このこともま従来技 術に基づく電気導体では全く不可能であった。スリットの作り込み後の電気導体 の迫力０加土は、所定の限界値を超える曲率半径によるすべての開口部の丸めを 与える力）又はすべてのパリを完全に除去することを必ずしも必要としなし１゜ ス１ノット娠こたまたま残ったパリの最大パリ高さがスリットに付設された長手 方向溝の溝深さより小さいことが特に有意義である。こうして開口部に残ったノ ＜　ＩＪ　Ｌよ隣接する導体及び／又は絶縁層を傷−）けるおそれが全くない。

この発明ｌこ基づく電気導体での最大のパリ高さは０．５ｍｍ以下特に０．３ｍ ｍ以下とすべきである。ところでこの程度の大きさの最大のパリ高さは、スリツ トの作り込み後の電気導体の簡単な後処理、特にサンドブラストにより問題なく 達成できる。

この発明に基づく電気導体は、まず長手方向溝を導体に作り込み続し）てス１ノ ットを打ち抜くことにより製造されるのが有利である。長手方向溝の力０王番ま 特Ｉこ、相応の素材からの導体の加工の際に直接に引き抜き又は圧延又もま圧縮 成升５Ｉこより行われるのが有利である。

導体が抜き型により長平方向溝の溝底から溝底と向かい合う主面へ打ち抜力）れ るようにして、各溝を導体中に打ち抜くのが特に有利である。こうして１丁ち抜 こうとする導体のための支持台として簡単な平坦な板などを用しすること力５で きる。

電気導体が打ち抜き工程の際に曲損するという危険は存在しなシＮ。

−Ｌ述のようにこの発明に基づ（導体の製造は除去を伴う表面処理、特にサンド ブラストのようなＩ’ｍ’（射力旺により完了されるので有利である。この表面 処理（よこの発明の目的のために必要な範囲において表面上に緩（付着した粒子 を確実に取り除き、ことによると存在するパリなどを除去するが、そ相こも力１ カ）わらず特ｌこ簡単かつ経済的に実施可能である。

既に述べたようにこの発明に基づく電気導体は特に発電機例えばタービン発電機 用巻線の製造に適しており、その際複数の同様な導体がそれぞれ一群の切欠部を 備える複数の絶縁層と共に交互に積層方向に積層され、その際各切欠部力３絶縁 層に隣接する各導体の少なくとも一つのスリットと連通し、各絶縁層に番ま少な くとも一つの導体が長手方向溝を有する主面で接触する。そこでこの発明に基づ く導体の長所が特に効果を発揮する。

その際一つの導体だけを長手方向溝を有する主面により各絶縁層に接触させるの が有利である。この解決法により、一つの主面だけに少な（とも一つの長手方向 溝を備え従って特に電気的に負荷容量の大きい導体の使用が可能となる。

更に発電機用巻線の製造のためにこの発明に基づ（電気導体を使用する場合に、 各絶縁層中の各切欠部をこの切欠部が連通ずる少なくとも一つのスリットとほぼ 同一に構成するのが有利である。こうして特別に大きい沿面距離が得られ、この ことは巻線の電気的負荷容量の向上に有効である。この発明に基づく電気導体を 用いながら製造された巻線はタービン発電機、特に約３００ＭＶＡまでの定格負 荷容量を有するタービン発電機の回転子巻線として用いるのに特に適している。

この発明の詳細な説明を、この発明の特有の長所の説明のために部分的に概略的 に実寸通りではなく及び／又は若干誇張して示された図示の実施例により行う。

詳細には、 第１図はこの発明に基づく二つの導体及び一つの絶縁層から成る装置を示し、第 ２図はこの発明に基づく導体の一実施例を示し、第３図はこの発明の別の実施例 の断面図を示し、第４図は電気導体中のスリットの打ち抜きを示し、第５図はス リットの打ち抜き後の電気導体を示す。

第１図はこの発明に基づく二つの電気導体１を示し、これらの導体は絶縁層１３ を挟んで積層方向３に沿って積層されている。各導体ｌは積層方向３に垂直に向 いた二つの主面４．５を有し、その際それぞれ第１の主面４は扁平な長手方向溝 ８を備え、またそれぞれ第２の主面５はほぼ平滑である。電気導体ｌ及び絶縁層 １３を貫（冷却気体の貫流のために、導体ｌはスリット６を有し、また絶縁層１ ３は切欠部１４を有し、その際各スリット６は各主面４．５上に開口部７を有す る。

スリット６及び切欠部１４は冷却流路を形成しなから連通し、この流路を通って 積層方向３へ気体の冷却媒体を吹き込むことができる。第１図に示す装置の発電 機用巻線への形成並びにこの種の巻線のそれぞれの目的にふされしい巻線支持体 への組み込みは、引用された技術文献、特にラムプレヒトの前記論文に詳述され ている。電気導体ｌ中のこの発明に基づく長手方向溝８は、積層方向３にほぼ平 行に向いた二つの溝壁９及び積層方向３にほぼ垂直に向いた溝底１０を有する。

具体例では溝壁９は丸められているが、このことは場合によっては導体１のため に選ばれた加工方法からおのずと生じるが、しかし積層方向３への溝壁の基本的 な整列とは矛盾しない、溝壁９の間の長手方向溝８の幅は、第１の主面４上に設 けられた各開口部７が完全に溝底１０内に存在するように寸法を選択されている 。これにより相隣接する二つの導体ｌの間の漏れ電流に対して利用できる沿面距 離を増加することができる。なぜならば第１図からも分かるように、沿面距離は 絶縁層１３中の切欠部１４を通り積層方向３に平行な経路ばかりでなく、これに 加えて積層方向３に垂直な経路をも取らなければならないからである。絶縁層１ ３中の切欠部Ｉ４が隣接する導体ｌのスリットとほぼ同一に構成されていること は、沿面距離の延長をこの理由から満足させる。導体１及び絶縁層１３は一つの 電気導体ｌだけが長手方向溝８を有する主面４により各絶縁層１３に接触するよ うに配置されている。こうして得られる沿面距離は十分に大きいことが判明して いる。しかしながら各導体１の唯一の主面４の長手方向溝８は通電のための特に 大きい断面を保証し、このことは電流により生じる熱負荷を考えれば有利である 。

第２図はこの発明に基づく導体ｌの斜視図を示す。導体ｌは長平方向２に沿って 延びかつ一群のスリット６を有し、これらのスリットは積層方向３に平行に導体 ｌを貫いて通じ、各スリットは各主面４．５上に開口部７を有する。導体１の第 １の主面４はこの発明に基づく扁平な長手方向溝８を備える。長平方向溝８は導 体１のほぼ全長にわたって延び、従って既に導体１の製造の際に直接に導体中に 作り込むことができる。図示の実施例では溝壁９がほぼ積層方向３に平行であり 、溝底ｌＯが溝壁９に直交する。既に述べたように長平方向溝８の具体的な形状 はそのときの加工方法に相応に適合できる。長手方向溝８が主面４と溝底１０と の間に、沿面距離延長のために及び開口部７に残ることのあるバリの受け入れの ために十分な溝深さを有することだけが重要である。既に述べたように導体１の 横断面が過度に減少しないように、溝深さは仕分に小さい寸法に制限されるべき である。

第３図は、長平方向（図示されでいない）に連続して配置された二列のスリット ６が設けられているような、この発明に基づく導体ｌの一実施例を示す。各列の スリット６には一つの長手方向溝８が付設されているので、電気導体１は二つの 長手方向溝８を有する。これらの長手方向溝８は図示の実施例では両主面４上に 分配させられている。

第４図は導体１がスリットの形成のために打ち抜かれるときの状態を示す。この ために導体１は支持台１５上に載せられ、この支持台は打ち抜かれる加工物並び に抜き型１２のために相応の切欠部１６を有する。打ち抜き工程は、長平方向溝 ８を有する主面４からこの主面と向かい合い支持台１５上に載せられたほぼ平滑 な主面５へ打ち抜きが行われるというようにして行われる。第４図に示された打 ち抜き方法は、積層方向３（第４図には示されていない）における導体ｌのたオ ）みが防止されるゆえに特に有利である。導体１が平滑な主面５がら長手方向溝 ８へ打ち抜かれるならば、場合によっては特に適合した支持台１５又は別の手殺 によりたわみを防止しなければならない。

第５図は第４図に示された打ち抜き工程の加工品を示す。導体１は長平方向溝８ から平滑な主面５へ貫通するスリット６を有し、平滑な主面５上に位置するスリ ット開口部７には、打ち抜き工程により生じ第５図に誇張して示されたバリ１１ が突出している。既に述べたようにこの種のバリ１１は、例えばサンドブラスト のような導体１の簡単な後処理によりほぼ除去することができる。バリ１１に僅 かな残部があっても、これは実際の使用にあたって特に大きい耐電圧強度を考慮 して異なる要求をされない限りは、この発明の枠内では問題にされない。図示の 電気導体ｌが別の導体ｌと共に（場合によっては絶縁層を挟んで）巻線の形成の ために積層されると、万−残ったバＩＪＩＩ（又はこのバリにより僅かに変形さ せられた絶縁層）は隣接する導体１の長手方向溝８中へ突入する。導体ｌの積層 可能性はそれにより損なわれることがない。

この発明は長平方向及びこれに垂直な積層方向を有する電気導体に関し、この導 体は複数の同様な導体と共に絶縁層を挟んで積層方向へ積層され、また冷却気体 の貫流のための一群のスリットを有する。導体は容易かつ経済的に製造可能であ り、製造工程の枠内でスリットの作り込み後に厄介な追加加工を必要としない。

ＩＧ　１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．長手方向（２）及び長手方向（２）に垂直な積層方向（３）を有する電気導 体（１）において、この導体が、 ａ）複数の同様な導体（１）と共に積層方向（３）へ積層され、その際それぞれ 二つの導体（１）の間に少なくとも一つの絶縁層（１３）が挿入され、ｂ）ほぼ 平坦なかつ積層方向（３）に垂直に向いた二つの主面（４、５）により画成され 、積層方向（３）へ最大の厚さを有し、ｃ）少なくとも一群のスリット（６）を 有し、これらのスリットがほぼ長手方向（２）へ連続して配置され、各スリット がほぼ積層方向（３）へ導体（１）を貫通しかつ各主面（４、５）上に角ばった 関口部（７）を有し、ｄ）少なくとも一つの主面（４）上に、スリット（６）の 群に付設され長手方向（２）にほぼ平行に向き積層方向にほぼ平行に置かれた二 つの溝壁（９）及び積層方向（３）にほぼ垂直に置かれた溝底（１０）並びに積 層方向（３）へ測定すべき溝深さを有する長手方向溝（８）を有し、溝深さが最 大の厚さに比べて小さく、その際各スリット（６）のこの主面（４）上に設けら れた開口部（７）が各溝壁（９）から間隔を置いて溝底（１０）内に設けられて いることを特徴とする電気導体（１）。 ２．溝深さが最大厚さの最高で約２０％特に最高で約１０％であることを特徴と する請求の範囲１記載の電気導体（１）。 ３．溝深さが０．５ｍｍないし２ｍｍであることを特徴とする請求の範囲１又は ２記載の電気導体（１）。 ４．溝深さが約１ｍｍであることを特徴とする請求の範囲３記載の電気導体（１ ）。 ５．ａ）長手方向（２）に垂直にかつ積層方向（３）に垂直に、各スリット（６ ）が最大のスリット幅を有するとともに各長手方向溝（８）が最大の溝幅を有し 、 ｂ）最大のスリット幅が最大の溝幅の最高で約８０％であることを特徴とする請 求の範囲１ないし４の一つに記載の電気導体（１）。 ６．ａ）長手方向（２）に垂直にかつ積層方向（３）に垂直に、各スリット（６ ）が最大のスリット幅を有するとともに各長手方向溝（８）が最大の溝幅を有し 、 ｂ）最大の溝幅が最大のスリット幅より０．５ｍｍないし２ｍｍ特に約１ｍｍ大 きい ことを特徴とする請求の範囲１ないし５の一つに記載の電気導体（１）。 ７．各群のスリット（６）には各一つの長手方向溝（８）だけが付設されている ことを特徴とする請求の範囲１ないし６の一つに記載の電気導体（１）。 ８．一群のスリット（６）だけを有することを特徴とする請求の範囲１ないし７ の一つに記載の電気導体（１）。 ９．長手方向（２）に垂直にかつ積層方向（３）に垂直に、最大厚さより大きい 最大幅を有することを特徴とする請求の範囲１ないし８の一つに記載の電気導体 （１）。 １０．まず長手方向溝（８）が導体（１）中に作り込まれ、続いてスリット（６ ）が導体（１）中に打ち抜かれることを特徴とする請求の範囲１ないし９の一つ に記数の電気導体（１）の製造方法。 １１．導体（１）が抜き型（１２）により溝底（１０）から溝底と反対側の主面 （５）へ打ち抜かれるようにして、各スリット（６）が打ち抜かれることを特徴 とする請求の範囲１０記載の方法。 １２．長手方向溝（８）が電気導体（１）の引き抜き、圧延又は圧縮成形により 加工されることを特徴とする請求の範囲１０又は１１記載の方法。 １３．導体（１）がスリット（６）の打ち抜き後に除去式表面処理を受けること を特徴とする請求の範囲１０ないし１２の一つに記載の方法。 １４．表面処理が噴射加工特にサンドブラストであることを特徴とする請求の範 囲１３記載の方法。 １５．ａ）導体（１）が複数の同様な導体（１）及びそれそれ一群の切欠部（１ ４）を有する複数の絶縁層（１３）と共に積層方向（３）へ積層され、ｂ）それ ぞれ二つの導体（１）の間には絶縁層（１３）が挿入され、その際各絶縁層（１ ３）の各一つの切欠部（１４）が導体（１）の各一つのスリット（６）と連通し 、 ｃ）少なくとも一つの導体（１）が長手方向溝（８）を有する主面（４）により 各絶縁層（１３）に接触する ことを特徴とする請求の範囲１ないし９の一つに記載の発電機用巻線の製造のた めの電気導体（１）の使用方法。 １６．ただ一つの導体（１）が長手方向溝（８）を有する主面（４）により各絶 縁層（１３）に接触させられることを特徴とする請求の範囲１５記載の使用方法 。 １７．各絶縁層（１３）中の各切欠部（１４）は、この切欠部が連通する少なく とも一つのスリット（６）とほぼ同一であることを特徴とする請求の範囲１５又 は１６記載の使用方法。