SE515728C2 - Förfarande vid tillverkning av en roterande elektrisk maskin samt dylik maskin - Google Patents

Description

25 ~::3o A3 5 515 728 2 ytskikt skadas, den utsätts för strömkrafter med frekvensen 100 Hz vilket gör den vibrationsbenägen, och förutom till- verkningstoleranser vad avser ytterdiametern kommer också dess dimensioner att variera med temperaturvariationer (dvs. belastningsvariationer).

Ehuru den allt dominerande tekniken vid leverans av ström till högspända nät för transmission, subtransmission och distribution är att såsom inledningsvis nämnts införa en transformator mellan generatorn och kraftnätet, så är det förut känt att söka eliminera transformatorn genom att generera spänningen direkt vid nätets nivå. En sådan generator beskrivs exempelvis i US-4 429 244, US-4 164 672 OCh US-3 743 867.

Föreliggande uppfinning är relaterad till de ovan nämnda problemen förknippade med att undvika skador på kabelns yta vid införandet i statorspåren och undvika nötning mot ytan p.g.a. vibrationer under drift. Spåret genom vilket kabeln föres in är förhållandevis ojämnt eller skrovligt på grund av att det i praktiken är mycket svårt att styra läget för plåtlamellerna tillräckligt exakt för att få en helt jämn yta. Den skrovliga ytan uppvisar skarpa kanter, vilka kan "hyvla av" delar av det kabeln omgivande halvledarskiktet.

Vid driftspänning leder detta till glimning och genomslag.

Då kabeln är placerad i spåret och fullgott inspänd finns under drift ingen risk för skador. En fullgod inspän- ning innebär att verkande krafter (i första hand radiellt verkande strömkrafter med dubbla nätfrekvensen) inte orsakar vibrationer som ger en nötning av halvledarytan. Den yttre halvledaren måste alltså vara skyddad mot mekanisk åverkan även under drift.

Vid drift utsättes kabeln dessutom för termisk belastning så att PEX-materialet expanderar. Diametern för t.ex. en 145 kV PEX-kabel ökar ca 1,5 mm vid en temperatur- höjning från 20 till 70°C. Kabeln måste därför ges utrymme för termisk expansion. Ändamålet är mot denna bakgrund att lösa dessa problem förknippade med att åstadkomma en maskin av det 10 15 20 25 'glzo fx 515 728 3 aktuella slaget så att kabeln ej utsättes för mekanisk skada vid lindningen eller under drift till följd av vibrationer och som medger termisk expansion av kabeln. Att lösa detta skulle bl.a. göra det möjligt att använda kablar som inte har ett mekaniskt skyddande yttre skikt. Då utgöres kabelns ytskikt av ett tunt halvledarmaterial som är känsligt för mekanisk påverkan.

Detta har enligt uppfinningen lösts genom att ett förfarande av det i patentkravets 1 ingress angivna slaget innefattar de speciella åtgärder som anges i detta kravs kännetecknande del.

I föreliggande ansökan har termerna radiell, tan- gentiell och axiell riktning statorn som referens där det ej uttryckligen säges annat. Vidare användes i denna ansökan termerna deaktiverat respektive aktiverat fjädringsorgan. Med deaktiverat fjädringsorgan avses här ett fjädringsorgan som är fastlåst i ett visst läge så att dess fjädrande kraft upptas av fastlåsningsorganet men i övrigt är i huvudsak eliminerad. Med aktiverat fjädringsorgan avses ett fjäd- ringsorgan som ej är låst på detta sätt och som således är fritt att utöva en fjädrande kraft.

Genom att såsom anges i patentkravet 1 deaktivera fjädringsorganen då de anordnas i spåren, endera innan de förs in i dessa eller först då de är införda, så möjliggöres att hålla tillbaka dessa så att de ej hindrar eller försvårar införandet av kabeln i spåren eftersom ett spelrum därmed erhålles. När kabeln väl är på plats och fjädringsorganen aktiveras kommer de att kunna anligga mot kabelparterna för att stödja dessa och därmed eliminera risken för de ovan nämnda av vibration orsakade skadorna. Det fria spelrummet vid lindningen av kablarna minskar vidare risken för skador när lindningen genomföres. Under drift får kabelparterna utrymme att expandera.

Vid en föredragen utföringsform av förfarandet anordnas en mot minst en kabelpart, företrädesvis två kabelparter, anpressningsbar stödkropp mellan fjädrings- organet och kabelparterna varvid fjädringsorganet då är lO 15 20 25 ;r3O :ö5 515 728 » » | . wa 4 anordnat vid den ena spårväggen. Vid en variant av denna utföringsform anordnas fjädringsorgan och stödkropp vid båda spårens väggar. Med anordnande av dylika stödkroppar på detta sätt kan kabeln effektivt fixeras med krafter verkande i radíell och tangentiell led och stödorganen kan utformas med mot kabelparterna anpassade stödytor för optimal kraftför- delning.

Vid ett fördraget alternativ av denna utförings- form anordnas ett tryckorgan som pressar det ena respektive båda stödorganen ut mot respektive spårvägg. Därmed skapas på ett enkelt sätt det erforderliga fria utrymmet för genom- föringarna av kabeln.

Tryckorganet tjänstgör vid en speciellt föredragen utföringsform att deaktivera fjädringsorganen genom att pressa samman dessa. Det möjliggör att lätt aktivera fjäd- ringsorganen genom att helt enkelt avlägsna tryckorganet när kabeln väl är på plats.

Fördelaktigt är att anordna fjädringsorganen utfor- made som en vågformad, företrädesvis laminerad bladfjäder, en s.k. krempelvåg.

Vid denna utföringsform möjliggöres ett praktiskt sätt att deaktivera respektive aktivera fjädringsorganet genom att bladfjädern limmas mot ett plant underlag så att dess form blir plan, varvid det aktiveras genom lösgörande av limförbandet, t.ex. genom uppvärmning. En sådan utformning kan i vissa fall vara ett fördelaktigt alternativ till att utnyttja det tidigare nämnda tryckorganet för deaktivering och aktivering och i andra fall utgöra ett komplement därtill.

Utföringsformen såsom limmad krempelvåg kan även med fördel användas för radiell inspänning av lindningarna och anordnas då på ett lock som monteras att täcka spårets mynning och verkar i aktiverat tillstånd mot den radiellt innersta kabelparten.

Ovan angivna och andra fördelaktiga utföringsformer av det uppfunna förfarandet anges i de av patentkravet 1 beroende kraven. 10 15 20 25 -fso 2,35 515 728 \ | u « u: 5 Genom att såsom vid den uppfunna maskinen utnyttja vågformade bladfjädrar för inspänning av kabelparterna åstad- kommes ett enkelt och ändamålsenligt arrangemang för att eliminera de inledningsvis diskuterade problemen som före- ligger då högspänningskabel användes i lindningarna. Vidare har maskinen enligt uppfinningen den fördelen att den är lämplig att tillverka enligt det uppfunna förfarandet.

Fördelaktiga utföringsformer av den uppfunna maski- nen anges i de av patentkravet 13 beroende kraven. Vid dessa utföringsformer uppnås sådana speciella fördelar som framgår av redogörelsen ovan av olika utföringsformer av det uppfunna förfarandet.

Uppfinningen förklaras närmare genom efterföljande detaljerade beskrivning av föredragna utföringsformer av densamma under hänvisning till medföljande ritningar av vilka fig. 1 är en schematisk ändvy av en sektor av statorn hos en maskin enligt uppfinningen, fig. 2 är ett tvärsnitt genom en ledare använd i maskinen enligt uppfinningen, fig. 3 är ett delsnitt genom ett statorspår enligt en första utföringsform av uppfinningen, fig. 4 är ett snitt som i fig. 3 enligt en andra utföringsform av uppfinningen, fig. 5 är ett snitt genom ett statorspår enligt en tredje utföringsform av uppfinningen, fig. 6 visar ett aktiverat fjädringsorgan enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen, fig. 7 visar fjädringsorganet i fig. 6 deaktiverat, fig. 8 är ett snitt genom ett statorspår enligt en fjärde utföringsform av uppfinningen.

I den schematiska axialvyn i fig. 1 genom en sektor av maskinens stator 1 är dess rotor betecknad med 2. Statorn är på konventionellt sätt sammansatt av en laminerad kärna av elektroplåt. Figuren visar en sektor av maskinen motsvarande en poldelning. Från ett radiellt ytterst beläget ryggparti 3 av kärnan sträcker sig ett antal tänder 4 radiellt in mot rotorn 2, vilka åtskiljes av spår 5 i vilka statorlindningen 10 15 20 25 §3o §_35 515 728 6 är anordnad. Kablarna 6 i lindningarna är högspänningskablar som kan vara i huvudsak samma slag av högspända kablar som användes vid kraftdistribution, s.k. PEX-kablar. En skillnad är att det yttre mekaniskt skyddande höljet samt metall- skärmen som normalt omger en sådan är eliminerat så att kabeln endast innefattar ledaren, ett inre halvledarskikt, ett isolerskikt samt ett yttre halvledarskikt. På kabelns yta ligger således det för mekanisk åverkan känsliga halvledar- skiktet naket.

I figuren är kablarna 6 schematiskt återgivna i det att endast respektive kabeldels eller härvsidas ledande centrala del är utritad. Som framgår har vardera spår 5 varierande tvärsnitt med omväxlande vida 7 och trånga 8 partier. De vida partierna 7 är i huvudsak cirkulära och omger kabeldelarna varvid midjepartier mellan dessa bildar trånga partier 8. Midjepartierna tjänar till att radiellt fixera varje kabeldels läge. Spårets tvärsnitt är dessutom i sin helhet något avsmalnande radiellt inåt. Detta för att spänningen på kabeldelarna är lägre ju närmare statorns radiella inre del de är belägna. Klenare kabeldelar kan därför användas där medan allt grövre blir nödvändiga längre ut. I det illustrerade exemplet användes kablar av tre olika dimensioner, anordnade i tre i överensstämmelse därmed dimen- sionerade sektioner 9, 10, ll av spåren 5.

I fig. 2 visas en tvärsnittsvy på en högspännings- kabel 6 enligt föreliggande uppfinning. Högspänningskabeln 6 innefattar ett antal kardeler 31 med cirkulärt tvärsnitt av exempelvis koppar (Cu). Dessa kardeler 31 är anordnade i mitten av högspänningskabeln 6. Runt kardelerna 31 finns an- ordnat ett första halvledande skikt 32. Runt det första halv- ledande skiktet 32 finns anordnat ett isolationsskikt 33, t.ex. PEX-isolation. Runt isolationsskiktet 33 finns anord- nat ett andra halvledande skikt 34. Begreppet högspännings- kabel i föreliggande ansökan behöver således ej innefatta den metalliska skärmen och det yttre skyddshölje som normalt omger en dylik kabel vid kraftdistribution.

Vid den i fig. 3 illustrerade utföringsformen har 10 15 20 25 Éw .35 515 728§ÉQÅff§§f J v - \ | I 7 spåret 5 en profil som något avviker från den i fig. 1 visade i det att vartannat midjeparti 8 har en större vidd. På den ena sidan om vartannat midjeparti 8 har spårväggen ett profilavsnitt 12 som följer tangenten mellan intilliggande vida cirkulära partier 7. De så utvidgade midjepartierna är alternerande anordnade där det som en tangent utformade spår- väggsprofilavsnittet 12 växelvis är belägna på de båda spår- väggarna. Utvidgningarna syftar till att ge plats åt fjäd- rings- och stödorgan. Det torde inses att utvidgningen ej nödvändigtvis behöver bildas av att väggavsnittet 12 följer en tangent. Avsnittet 12 kan ligga såväl utanför som innanför detta tangentplan och behöver i och för sig ej ligga i ett radialplan till statorn eller ens vara plant. Vidare behöver ej utvidgningarna vara växelvis anordnade utan kan samtliga vara belägna på samma sida av spåret.

I det utrymme med i huvudsak triangulär tvärsnitts- form som bildas mellan väggavsnittet 12 och de båda intill- liggande kabelparterna 6 är en kabelstödkropp 14 anordnad och mellan denna och väggavsnittet 12 ett fjädringsorgan 13.

Kabelstödskroppen 14 sträcker sig axiellt genom hela spåret och bildar således ett stångliknande element. Även fjädrings- organet 13 som lämpligtvis utgöres av en vågformig laminerad bladfjäder innefattande glasfibrer sträcker sig axiellt genom hela spåret. Fjädringsorganet 13 kan även anordnas endast på vissa ställen i axialriktning och ävenledes så stödkroppen 14.

Stödkroppen 14 uppvisar en mot vardera kabelpart 6 vänd cylinderbågformad stödyta med en radie anpassad till kabelns radie, så att en stor stödyta erhålles. Medelst fjädringsorganet 13 pressas stödkroppen 14 mot kabelparterna med en i förhållande till respektive kabelpart 6 radiellt riktad kraft F så att vardera kabelparter 6 spänns in mellan stödkroppen 14 och den motstående väggen, längs i det visade exemplet hela kabelpartens längd.

För att möjliggöra införande av kabeln vid lind- ningen är det nödvändigt att se till att stödkroppen 14 inte är i vägen. Fig. 3 visar ett sätt att åstadkomma detta då 15 20 25 §3o 3 515 728 | « u > .u 8 stödkropparna 14 och fjädringsorganen 13 är placerade i spåren 6 innan kabeln lindas. Mellan vardera stödkropp 14 och det på motsatta sidan belägna väggpartiet är ett tryckorgan 15 infört. Detta kan vara utfört som en stång som sträcker sig längs hela spåret. Stången har en bredd i spårets tvär- riktning som är anpassad så att stången 15 trycker undan stödorganet 14 mot väggavsnittet 13 och mot verkan av fjädringsorganet 13. Därmed låses detta i ett deaktiverat tillstånd och stödkroppen 14 är tillbakatryckt av stången 15.

När kabeln har lindats dras stängerna 15 ut ur spåret. Därmed frigöres låsningen av fjädringsorganet 13 så att detta aktiveras och trycker in stödkroppen 14 mot kabel- parterna 6.

Fig. 4 illustrerar en utföringsform som bygger på samma princip som den i fig. 3 illustrerade men något modi- fierad och som kortfattat kan beskrivas som en dubbelverk- ande variant av denna. Vid denna utföringsform är även den motstående spårväggen utförd som ett det de cirkulära par- tierna 7 förbindande väggavsnitt så att något midjeparti ej bildas. Därmed ges utrymme för att anordna en stödkropp l4a,14b med tillhörande fjädringsorgan l3a, 13b på vardera sida av spåret. Tryckorganet eller stången 15a är här anordnad mellan de båda stödkropparna 14a, 14b och trycker i sär dessa mot respektive väggparti 14a, 14b mot verkan av respektive fjädringsorgan 13a, 13b. I övrigt är utförandet i princip likadant som det i anslutning till fig. 3 beskrivna och åtgärderna för deaktivering och aktivering av fjädrings- organen sker på i princip motsvarande sätt.

I fig. 5 illustreras ytterligare en utföringsform som skiljer sig från den i fig. 3 visade främst genom sättet att deaktivera och aktivera fjädringsorganet 13c. Fjädrings- organet 13c är här utförd som en vågformig laminerad blad- fjäder som med spårväggen 12c som stöd anpressar den lämp- ligtvis av gummi gjorda stödkroppen 14c mot kabelparterna 6.

Mellan bladfjädern 13c och spårväggen 12c är vidare en platta 16 anordnad.

I figurerna 6 och 7 visas fjädringsorganet 13c i 10 15 20 25 §3o 35 515 728 9 fig. 5 i förstorad skala i aktiverat respektive deaktiverat tillstånd.

Bladfjädern 13c som kan bestå exempelvis av tri- azinharts och glasväv eller polyimidharts och glasväv är i fig. 7 fastlimmad mot ena sidan av plattan 16, vars andra sida anligger mot spårväggen 120. Plattan 16 kan lämpligtvis bestå av glas/vävbakelit. Bladfjädern 13c tvingas därmed att anta en plan form och är då deaktiverad. Limmet väljes så att det smälter vid den temperatur som uppnås i detta område när maskinen är i drift. ca 70°C. Då limmet smälter 1^==“=r bladfjädern 13c från sin tvångsmässigt plana form och antar den i fig. 6 visade vågformen. Den har därmed aktiverats för sin fjädringsfunktion och pressar mot stödkroppen l4c i fig. 5.

Plattan 16 med den pålimmade bladfjädern 13c skjuts in axiellt i spåret i sitt läge innan kabeln dras. Eftersom bladfjädern 13c då är deaktiverad är stödkroppen l4c till- bakahållen så att den ej hindrar kabelns genomföring.

I fig. 8 visas ytterligare en utföringsform av uppfinningen. Figuren visar den radiellt inre änden av ett spår, vars radiellt inåt vettande öppning är täckt av ett spårlock 17. På spårlocket 17 är en bladfjäder 13d anordnad på liknande sätt som beskrivits i anslutning till fig. 6 och 7. Spårlocket 17 med bladfjädern 13d kan anbringas efter det att kablarna 6 lindats, varefter bladfjädern 13d aktiveras endera såsom beskrivits eller genom några lätta slag mot spårlockets 17 utsida, vilket får limförbandet att släppa.

När bladfjädern 13d så aktiverats pressar den radiellt uppåt mot den inre kabelparten och via den även mot de längre ut belägna kabelparterna.

Claims (14)

10 15 20 25 30 35 515 728 /O PATENTKRAV

1. Förfarande vid tillverkning av en stator till en ro- terande elektrisk maskin, vid vilket en ledning dras genom spår i statorn för bildande av statorlindningarna, varvid fjädringsorgan deaktiveras och anordnas i åtminstone något spår och att nämnda fjädringsorgan aktiveras efter det att ledningen lindats, kännetecknat av att högspänningskabel an- vänds för lindningarna och ett första fjädringsorgan anordnas att stödja mot den ena av ett spårs väggar, att en första stödkropp anordnas mellan fjäd-ringsorganet och minst en kabelpart, företrädesvis två kabelparter, vilken första stöd- kropp anordnas anpressningsbar mot nämnda minst en kabelpart.

2. Förfarande enligt patentkravet 1, vid vilket ett andra fjädringsorgan anordnas att stödja mot den motstående spår- väggen och beläget mitt mot nämnda första fjädringsorgan, att en andra stödkropp anordnas mellan nämnda andra fjädringsorgan och nämnda minst en kabelpart, vilken andra stödkropp anordnas anpressningsbar mot nämnda minst en kabelpart.

3. Förfarande enligt patentkravet 1, vid vilket ett tryck- organ anordnas mellan nämnda första stödkropp och den motstå- ende spårväggen så att tryckorganet via nämnda första stöd- kropp trycker mot nämnda första fjädringsorgan.

4. Förfarande enligt patentkravet 2, vid vilket ett tryck- organ anordnas mellan nämnda första och andra stöd-kroppar så att tryckorganet via dessa trycker mot nämnda första och andra fjädringsorgan.

5. Förfarande enligt patentkraven 3 eller 4, vid vilket nämnda tryckorgan anordnas så att nämnda fjädringsorgan de- aktiveras och att fjädringsorganen aktiveras genom avlägs- nande av tryckorganet.

6. Förfarande enligt något av patentkraven 1-5, vid vil- 10 15 20 25 30 35 w - 4 « . . 515 728 II ket f3adr O (D 3 }_A 3 3 (D H1 (L) rf' (tf Kb H (I) 3 A fl DJ LO rfh O P1 3 S11 D. Hw O H 1D Ft H JJ Q. (D U) <1 |_A (J) 'ITW/'Y YPTQÛ *arv *ju-i s laminerad, bl (D adfjäd r.

7. Förfarande enligt patentkravet 6, vid vilket nämnda deaktivering innefattar att bladfjädern limmas mot ett plant underlag så att den erhåller en plan form och att nämnda ak- tivering innefattar att limförbandet lösgöres.

8. Förfarande enligt patentkravet 7, i beroende av patent- kravet 1, vid vilket bladfjädern limmas på insidan av ett spår- lock som monteras vid spårets radiellt inåt riktade mynning.

9. Förfarande enligt patentkravet 7 eller 8, vid vilket limförbandet lösgöres genom uppvärmning, företrädesvis genom överföring av i kabeln alstrad värme.

10. Förfarande enligt patentkravet 8, vid vilket limför- bandet lösgöres genom slag mot lockets utsida.

11. ll. Förfarande enligt något av patentkraven 1-l0, vid vilken nämnda fjädringsorgan sträcker sig längs i huvudsak statorns hela axiella utsträckning.

12. Roterande elektrisk maskin innefattande en stator (1) med lindningar (6) dragna genom spår (5) i statorn, varvid minst ett fjädringsorgan i form av en vågformad, företrädes- vis laminerad, bladfjäder (l3c, l3d) är anordnad att utöva ett tryck mot åtminstone någon kabelpart (6), kännetecknad av att lindningarna (6) utgöres av högspänningskabel med ett yttre halvledarskikt (34) och att nämnda fjädringsorgan (l3c) är anordnat mellan en av spårets väggar (l2c) och ett stöd- organ (l4c) som av fjädringsorganet (l3c) hålles anpressat mot minst en, företrädesvis två kabelparter (6).

13. Roterande elektrisk maskin enligt patentkravet 12, vid vilken nämnda fjädringsorgan (l3d) är anordnat mellan ett spårlock (17) monterat på ett spårs inåt riktade mynning och f» :nu 515 728 /2 den radiellt innersta kabelparten

14. Roterande elektrisk maskin enligt något av patent- kraven 12-13, vid vilken nämnda fjädringsorgan (l3c, l3d) sträcker sig längs i huvudsak statorns (1) hela axiella utsträckning.