SE516132C2 - Roterande elektrisk maskin och förfarande vid tilverkning av en sådan - Google Patents

Description

25 ..;.30 v u ovuu 516 13 2 2 100 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 gene- rera 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 plåtarna 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 in- spänd finns under drift ingen risk för skador. En fullgod inspänning 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°. 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 aktuella slaget så att kabeln ej utsättes för mekanisk skada 10 15 20 25 '730 n ao o 3 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 en maskin av det i patentkravets 1 ingress angivna slaget upp- visar de speciella särdrag som anges i kravets kännetecknande del och genom att ett förfarande av det i patentkravet 6 angivna slaget innefattar de speciella åtgärder som anges i detta kravs kännetecknande del.

Tack vare de deformerbara stödorganen kommer hög- spänningskabeln att vara fast inklämd på vissa ställen utefter sin längd så att vibrationsproblemen nedbringas.

Genom lämpligt avvägda avstånd mellan stödorganen kan man se till att vibrationerna ej genererar egensvängningar i vissa kritiska frekvensområden. Speciellt bör egensvängningar av frekvensen 100 Hz undvikas. Stödorganen underlättar dessutom införandet av kabeln i spåret vid lindningen av statorn.

Kabeln föres därvid genom dessa, där vardera stödorgan bidrar till att centrera kabeln i spåret då denna föres fram mot det nästkommande. Kabeln som det här är fråga om är förhållande- vis styv så att den därmed styrs mot nästkommande stödorgan och kan träs igenom detta. Kabelns styvhet gör att det ej är någon större risk att den vid införandet nuddar spårväggarna.

Därmed undvikes att plåtarna i väggen rispar den känsliga ytterytan på kabeln så att risken för skador elimineras.

Vid en föredragen utföringsform är stödorganen an- ordnade i ringformiga urtag i spårväggen. Därigenom kommer kabeln då den under drift utvidgar sig att pressa samman stödelementet i detta uttag och kommer mellan uttagen att nå ut till spårväggarna.

Vardera stödorgan utföres lämpligtvis såsom en gummiring och det är fördelaktigt att limma fast stödorganen i spårväggen.

För att underlätta införandet av kabeln genom 10 15 20 25 Hܧ5 -. 516. 132 nu n 4 stödelementen är det fördelaktigt att därvid använda smörj- medel.

Ovan angivna och andra fördelaktiga utföringsformer av den uppfunna maskinen och det för tillverkning av en dylik uppfinna förfarandet anges i de beroende patentkraven.

Uppfinningen förklaras närmare genom efterföljande detaljerade beskrivning av en föredragen utföringsform 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 en principskiss visande kabeln anordnad i statorn, fig. 4 är en detalj av fig. 3 då maskinen är i vila, fig. 5 är en detalj motsvarande fig. 4 men då maskinen är i drift, fig. 6 och 7 är alternativa utföringsformer av detaljen i fig. 4.

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 motvarande 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 är anordnad. Kablarna 6 i lindningarna är högspänningskablar som kan vara i huvudsak samma slag av högspända kablar som användes för 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- skikt naket.

I figuren är kablarna 6 schematiskt återgivna i det 10 15 20 25 516 132 nu: 0 5 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 dimensionerade sektioner 9, 10, 11 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 halvledande 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 skärm och det yttre skyddshölje som normalt omger en dylik kabel vid kraftdistribution.

I fig. 3 visas en genomföring av kabeln 6 genom ett av statorns 1 spår, där figuren visar dess axiella utsträck- ning. Med jämna mellanrum är stödorganen 12 anordnade för kabeln. Avstånden mellan stödorganen är valt så att vibra- tioner framför allt i frekvensområdet 100 Hz dämpas och leder till ca 2 - 4 stödelement per meter kabellängd.

I fig. 4 visas ett sådant stödorgan 12 i förstorad skala, då maskinen är i vila. Stödorganet 12 är deformerbart, lämpligtvis elastiskt och är företrädesvis gjort av gummi.

Med gummi avses i föreliggande ansökan även andra material med gummiliknande egenskaper. Gummielementet 12 är ringformat 10 15 20 25 516132 . o o ø u 6 och är anbragt i ett ca 5 mm djupt ringformat urtag 13 i spårets 5 vägg. Gummiringen 12 är fastlimmad i urtagets 13 botten. Då maskinen är i vila samt vid lindningen av kabeln har gummiringen en innerdiameter ungefär motsvarande kabelns 6 kalla diameter eller något större. Ytterdiametern motsvarar urtagets 13 diameter och dess längd är ca 10 - 15 mm.

Då statorn lindas föres kabeln 6 in i ett spår axi- ellt. Spåret har en vidd som är större än kabelns diameter för att medge expansion av denna då den värms upp under drift. Kabeln dras genom hålet i vardera gummiring 12 så att den hamnar centriskt i spåret. Därmed undvikes att kabeln kommer i direkt kontakt med spårets 5 väggar så att någon risk att lamellplåtarna skadar kabelns ytterhölje ej före- ligger. En högspänningskabel av det slag det här är fråga om är förhållandevis styv så att den styrs i sitt centriska läge när den föres från en gummiring till nästa. För att under- lätta genomföring av kabeln genom gummiringarna smörjes kabeln vid lindningen. Det kan även underlätta att utföra gummiringarna med en liten avfasning vid den sida av hålet som kabeln skjuts in, alterantivt en avfasning av kabelns spets så att den blir något konformad.

Då maskinen tas i drift kommer kabeln 6 på grund av värmeutvecklingen i kopparkärnan att expandera. Därvid pressas gummiringen samman såsom visas i fig. 5. Spårets 6 vidd är vald så att kabeln under drift expanderar till lätt anliggning mot spårväggen. Gummiringen 12 pressas därvid samman i urtaget 13, vilket har tillräckligt djup för att medge detta. Gummiringens 12 innerdiameter blir därmed ungefär lika stor som spårvidden. I detta läge blir kabeln kraftigt inspänd på 2 - 4 ställen per meter och ligger för- hållandevis löst mot spårväggen däremellan.

Gummielementet 12 i fig. 4 kan ha en annan tvär- snittsform än rektangulär. I fig. 6 och 7 visas två alter- nativa utföringsformer av gummielementet. I fig. 6 har elementet 12a ett likbent triangulärt parti bildat av två snedställa ytor 14 som vetter mot kabeln 6 och så att an- liggningen sker punktformigt (längs en cirkulär linje) vid 10 15 20 25 v v ou»- v E30 516.132 7 spetsen 15. De snedställda ytorna 14 underlättar genomföran- det av kabeln. I fig. 7 har elementet 12b på motsvarande sätt ett triangulärt parti i tvärsnitt men med endast en sned- ställd yta 14b som vetter åt det håll från vilket kabeln förs in. Anliggningen erhålles därvid vid spetsen 15b vid elemen- tets ena sida. Vid drift kommer på grund av sammanpressningen av elementet anliggningen dock att ske med en yta som har viss utsträckning även i sidled. Vid ytterligare alternativa former av elementets tvärsnitt har detta ett trapetsformat parti med den kortare sidan vettande mot kabeln eller är utförd med en mot kabeln konvext välvd yta.

Genom gummiringarna 12 enligt uppfinningen uppnås således dels att kabeldragningen vid lindningen kan göras enkelt och utan risk för skada på kabelns yttre halvledande skikt dels att skadliga vibrationer i kabeln vid drift und- vikes.

Claims (10)

10 15 20 25 30 35 516 _ 1:2 8 PATENTKRAV

1. Roterande elektrisk maskin innefattande en stator (1) med lindningar dragna genom spår (5) i statorn, kännetecknad av att lindningarna utgöres av högspänningskabel (6) och att vid åtminstone några av kabelns genomföringar genom spåren ett antal deformerbara, ringformiga stödorgan (12) är anordnade runt kabeln (6) och anliggande mot spårets (5) vägg, varvid vardera stödorgan omslutar kabeln.

2. Maskin enligt patentkravet l, vid vilken nämnda stöd- organs (12) deformerbarhet är i huvudsak elastisk.

3. Maskin enligt patentkravet 2, vid vilken vardera stödor- gan (12) är anordnat i ett ringformigt urtag (13) i spårväggen.

4. Maskin enligt patentkravet 3, vid vilken vardera stöd- organ (12) är utformat som ett gummielement och är limmat vid spårets (5) vägg.

5. Maskin enligt patentkravet 4, vid vilken gummielementen (12) är anordnade med ett inbördes avstånd av 20 - 60 cm, har en innerdiameter i odeformerat tillstånd som i huvudsak mot- svarar kabelns (6) ytterdiameter då maskinen är i vila.

6. Förfarande för tillverkning av en stator till en rote- rande elektrisk maskin vid vilken en kabel dras genom spår i statorn för bildande av statorlindningar, kännetecknat av att ett antal deformerbara, företrädesvis elastiskt deformerbara, ringformiga stödorgan anbringas axiellt i linje med varandra i ett statorspår och att en högspänningskabel lindas genom att införas genom nämnda stödorgan i statorspåret.

7. Förfarande enligt patentkravet 6, vid vilket ett antal ringformiga urtag görs i statorspåret axiellt i linje med varandra och att ett av nämnda stödorgan anbringas i vardera urtag. 10 516. 13 2 å? šïïí fišåïf; - f? 7

8. Förfarande enligt patentkravet 7, vid vilket vardera stödorgan utföres som ett ringformigt gummielement och att detta limmas fast i spårets vägg.

9. Förfarande enligt patentkravet 8, vid vilket gummiele- menten anbringas med ett inbördes avstånd av 20 - 60 cm och att vardera gummielement har en innerdiameter i odeformerat tillstånd som i huvudsak motsvarar kabelns ytterdiameter då maskinen är i vila.

10. Förfarande enligt något av patentkraven 7-9, vid vilket smörjmedel användes då kabeln införes genom stödorganen.