JP2000511396A

JP2000511396A - 高電圧固定子巻線と固定子スロット内で径方向に延伸する凹所内に取付けられた径方向延伸支持装置とを備えた回転電気機器および斯かる機器を製造する方法

Info

Publication number: JP2000511396A
Application number: JP09542213A
Authority: JP
Inventors: レイジョン，マッツ; ロットマン，ベント; ベルグレン，セーレン; ラルソン，ベルティル; ゲーラン，ベント
Original assignee: アセアブラウンボベリアクティエボラーグ
Priority date: 1996-05-29
Filing date: 1997-05-27
Publication date: 2000-08-29
Also published as: DE19781783T1; WO1997045936A1; AU3053097A

Abstract

(57)【要約】本発明は、回転高電圧機器に関する。該機器は好適には、何らの中間変圧器無しに電力網へ直接接続が企図されたものである。固定子巻線は、固定子コア内の径方向スロット内に配置された高電圧ケーブルを備えて成る。高電圧ケーブルをスロット内に位置決めすると共にそれらの直径の膨張を許容すべく、スロット内には径方向に延伸する圧力部材および弾性部材が配置される。

Description

【発明の詳細な説明】高電圧固定子巻線と固定子スロット内で径方向に延伸する凹所内に取付けられた径方向延伸支持装置とを備えた回転電気機器および斯かる機器を製造する方法技術分野本発明は第１の側面において、請求項１の前文に記載されたタイプの回転電気機器に関し、例えば、同期機、通常の非同期機ならびに二重給電機器(dual-fed machine)、非同期静止電流変換装置カスケード(asynchronous static current c onverter cascade)、アウターポール機(outerpole machine)および同期電流機器 (synchronous flow machine)における用途に関する。本発明の第２の側面は、請求項３０の前文に記載されたタイプの方法に関する。発明の背景本来的に、上記機器は電力を生成する発電所における発電機として企図されている。また、該機器は高電圧における使用を意図している。尚、高電圧は此処では10kVを超える電圧を意味すると理解されるものとする。本発明に係る機器に対する典型的な作動範囲は36kV乃至800kVである。従来、同様の機器は6kV乃至30kVの範囲の電圧に対して設計されており、通常は30kVが上限と考えられて来た。これが通常的に意味する処は、発電機は電力網に対し、電力網の電圧レベルすなわち約100kV乃至400kVの範囲のレベルまで昇圧する変圧器を介して接続されねばならない、ということである。固定子巻線において電力を伝えるケーブル（例えば、XLPEケーブル）で使用されるものと類似した固体絶縁体を備えた後で述べるケーブルにおいて高電圧用絶縁導体を使用することにより、上記機器の電圧は中間変圧器なしで電力網に直接的に接続される如きレベルまで高められる。この概念は概略的に、固定子内でケーブルが載置されるスロットは、従来の技術が必要とするよりも深くなることを意味する（一層高い電圧、および、巻線の更なる巻き数によるより厚い絶縁）。これにより、コイル端、歯部および巻線の領域における冷却、振動および固有周波数に関する新たな問題が生ずる。スロット内へのケーブルの固定もまた問題であり、ケーブルはその外側層を損傷することなくスロット内に挿入されねばならない。ケーブルは100Hzの周波数の電流を受けるが、これは振動を引き起こす傾向があり、一方、外径に関する製造誤差に加え、その寸法は温度の変動（即ち負荷の変動）によっても変化する。送電、屋内送電(subtransmission)および配電のための高電圧電力網に電流を供給するときの主な技術としては、上記導入部において述べた如く発電機と電力網との間に変圧器を挿入するものが挙げられるが、直接的に電力網のレベルの電圧を生成することにより変圧器を排除する試みが為されつつあることは既に知られている。斯かる発電機は、米国特許第4,429,244号、米国特許第4,164,672号および米国特許第3,743,867号に記述されている。回転機器用のコイルの製造は、10kV乃至20kVの電圧範囲までは良好な結果を以て行い得ると考えられる。これより高い電圧に対する発電機を開発する試みは曽て行われたが、これは例えば1932年10月15日の「電気の世界(Electric World)」の第524〜525頁から明らかである。これには、Parson 1929により設計された発電機が33kV用に如何に構成されたかが記述されている。36kVの電圧を生成するベルギーのランゲルブルッゲ(Langerbrugge)における発電機もまた記述されている。この記事は電圧レベルの増大の可能性に関しても予測しているが、これらの発電機の基礎となる概念の進展は途絶えている。これは主として、ワニスを含浸させた雲母箔および紙の複数の層を使用する絶縁方式における欠点に依るものであった。同期発電機の設計における傍系の試みとしては、1970年のJ.Electrotechnika の第１号における「水およびオイル冷却式のターボ発電機(Water-and-oil-coole d Turbogenerator)TVM-300」と題された記事、「発電機の固定子」と題された米国特許第4,429,244号の第6〜8頁、および、ロシア特許明細書CCCP特許第955369 号に記述されたものが挙げられる。 J.Electrotechnikaに記述された水およびオイル冷却式の同期機は、20kVまでの電圧に対して企図されている。該刊行物は、固定子をオイル中に完全に浸漬し得る、オイル／水絶縁体から成る新規な絶縁方式を記述している。そのときにオイルは、絶縁体を構成すると同時に冷却剤として使用され得る。また、コアの内側表面にはオイル分離用の誘電体リングが設けられ、固定子内のオイルが回転子の外側に向けて漏出するのを防止している。固定子巻線は導体から製造されるが、該導線は楕円形で中空形状であると共にオイルおよび紙製の絶縁体を備えている。絶縁体を備えたコイル側は矩形断面のスロット内に楔により保持される。オイルは、中空導体内および固定子壁内部の空洞(cavity)内の両者において冷却剤として使用される。しかし乍ら、斯かる冷却方式は、コイル端においてオイルおよび電気の両者に対して多数の接続を必要とする。また、厚寸の絶縁体は導線の集合体の曲率半径を増大し、これはコイル張出し部における寸法の増大を引き起こすものである。上述の米国特許は、固定子巻線に対する台形スロットを備えた積層プレートの磁気コアを有した同期機の固定子部分に関している。スロットは段階形状とされている、と言うのも、固定子巻線の絶縁体に対する必要性は、中性点に最も近接して配置された巻線の部分が位置せしめられる回転子に向けて減少するからである。固定子部分はまた、コアの内面に最も近接したオイル分離用の誘電体シリンダも含んでいる。この部分は、このリングを備えない機器と比較して励起要件を増大する。固定子巻線は、コイルの各層に対するのと同一の直径を有するオイル飽和ケーブルから製造される。各層は、スロット内のスペーサにより相互から離間されると共に楔により固定されている。この巻線の特徴は、直列接続された２つの「半巻線（half-windings）」から成ることである。２つの半巻線の一方は、絶縁外被の内側中央に位置せしめられている。固定子巻線の導体は囲繞オイルにより冷却される。システムにおけるその様に多量のオイルによる欠点は、漏出の危険性があり、且つ故障状態の場合において広範囲な清掃処理が必要とされることである。スロットの外側に配置された絶縁外被の部分は円筒部分と円錐状の遮蔽電極とを有し、後者の役割は、ケーブルがプレートを抜ける領域における電界強度を制御することである。一方、上記CCCP第955369号からは、同期機の定格電圧を増大する別の試みにおいて、オイル冷却式の固定子巻線が全ての層に対して同一の寸法を有する中高電圧用絶縁体をを備えた導体から成ることが明らかである。この導体は円形の固定子スロット内に載置され、該スロットは、導体の断面と、固定および冷却用に必要とされるスペースとに対応すべく径方向に位置せしめられている。径方向に配置された巻線の個々の層は、絶縁管内に囲繞かつ固定される。これらの管は絶縁スペーサ要素により固定子スロット内に固定される。此処では、オイル冷却に鑑み、内側エア間隙からオイル冷却剤をシールする為に内側の誘電体リングも必要とされる。図示された構造は、絶縁体もしくは固定子スロットに関する段差を示していない。この構造は、個々の固定子スロット間に極めて狭い径方向の括（くびれ）部(waist)を示しており、当該機器の励起要件に多大な影響を与える大きなスロット漏れ流れ(leakage flow)を伴っている。電力調査研究所(Electric Power Research Institute)EPRI、EL-3391の報告では、1984年４月の展示会にて、中間変圧器無しで電力網に接続する目的の発電機において更なる高電圧が達成されたという発電機の構成概念が与えられている。この報告は、斯かる解決策が効率的および経済的な面で満足の行く利点を与えると考えている。電力網への直接的接続用の発電機の開発を開始することが1984年において可能であると考えられた主な理由は、その時点までに超伝導回転子が開発されたことであった。超伝導フィールドの励起容量は相当であることから、電気応力に耐えるに十分な厚みを有する空気間隙巻線を使用することが可能とされる。上記プロジェクトの最も有望な構成概念である励起回路の構造を巻線と共に、所謂る「モノリス円筒電機子(monolithe cylinder armature)」、即ち、２個の導体円筒体が３個の絶縁体円筒体により囲繞されると共に全体構造が歯部無しで鉄芯に取付けられるという構成概念に対して組合せれば、高電圧用の回転電気機器が電力網に直接的に接続され得る、と考えられた。この解決策が意味した処は、電力網−電力網間および電力網−アース間の電位に耐えるに十分な厚みで主要絶縁体が形成されねばならない、ということであった。それが超伝導回転子を必要とすることに加え、提案された解決策による明らかな欠点は、極めて厚寸の絶縁体を要することから当該機器の寸法を増大することである。コイル端部は該端部に大きな電界を向けるべく、オイルもしくはフレオン(Freon：商標)により絶縁かつ冷却されねばならない。而して、液体誘電媒体が大気から湿気を吸収するのを防止すべく、当該機器全体が密閉囲繞されねばならない。例えばDE 4 233 558からは回転式電気機器内の巻線に対して支持部材を配置することも知られているが、その絶縁方式が相当の高電圧を許容すべく特に設計されるという巻線とは関わりが無い。スロットの底部に向けて径方向にケーブルを圧縮すべく、スロット内のケーブル束とスロットの開口における孔との間に、硬化エポキシ化合物が充填されたホースを配置することは既に知られている。斯くしてケーブル相互の当接もまた、側方における一定の固定を提供する。しかし乍ら斯かる解決策は、スロット内で各ケーブルが相互に離間されて配置されたときには可能でない。更に、側方における位置決め力は相対的に制限されると共に、直径の変動に対する調節は達成されない。従って、この構造は、本発明に係る機器に対して使用されるタイプの高電圧ケーブルには使用され得ない。本発明は、固定子スロット内への挿入間におけるケーブル表面への損傷を回避すると共に、作動間における振動から生ずる該表面への摩耗の回避に伴う上述の問題に関するものである。ケーブルが貫通挿入されるスロットは比較的に非平坦もしくは粗いものである、と言うのも、完全に均一な表面を得るべく十分に正確にプレートの位置を制御することは実際は極めて困難だからである。粗面は鋭い縁部を有し、ケーブルを囲繞する半導体層の部分をこの縁部が削り取る可能性がある。これは、動作電圧におけるコロナおよび導通(break-through)に繋がる。ケーブルがスロット内に載置されて適切に挟持されたときは、作動の間の損傷の危険性は無い。適切な挟持とは、加えられた力（主として二重交流周波数(double mains frequency)で径方向に作用する電流力(current force) ）が、半導体表面上の摩耗を引き起こす振動を生じせしめないことを意味する。外側半導体は斯くして作動の間においても機械的損傷から保護されることとなる。作動の間においてケーブルは熱的負荷にも晒されることから、PEX材料は膨張する。例えば、145kV用のXPLEケーブルの直径は、20℃から70℃への温度上昇時に約1.5mmだけ増大する。従って、この熱的膨張に対するスペースが許容されねばならない。XPLE=架橋ポリエチレンである。発明の概要この背景に対して、本発明の目的は上記問題を解決すべく、巻回の間にまたは振動の結果として作動の間にケーブルが機械的損傷を受けず、且つ、ケーブルの熱的膨張を許容するという上記タイプの機器を実現するにある。これを達成することにより、機械的保護用の外側層を有さないケーブルの使用が可能となる。斯かる場合、ケーブルの外側層は機械的損傷に敏感な薄寸の半導体材料から成る。本発明によれば、これは、請求項１の前文に記述されたタイプの機器に対して該請求項の特徴部分に定義された格別の特徴を与えると共に、請求項３０の前文に記述されたタイプの方法に対して該請求項の特徴部分に定義された格別の特徴を与えることにより解決される。本出願において、径方向(radial)、軸心方向(axial)および周囲方向(peripher al)という語句は、別段の明示が無ければ当該機器の固定子に関して定義された方向を表すものである。この様にしてスロット壁内に径方向支持部材を配置すると、ケーブルが固定されると共に、これらの箇所においてケーブルに対する支持が与えられる。これらの箇所の間に適切な距離を選択することにより、振動が生じても10 0Hz付近の臨界範囲での固有周波数は確実に発生しなくなる。好適実施例に依れば、半導体層は固体絶縁体と同様の熱膨張率を有することから、ケーブル内での熱的移動時にも不具合、割れなどが回避される。好適実施例において、支持部材はスロット壁内の凹所内に配置される。本発明の好適実施例においては、少なくとも一個の、好適には全てのケーブル支持部材が、スロット内の複数のケーブル部分に対する共通支持要素の形態である。この場合、それらはスロット内の全てのケーブル部分に共通なものとし、径方向配向ロッド状形状を獲得するのが特に適切である。そのときに、支持要素が接触している全てのケーブル部分に対して支持力が共通して付与され得る。支持要素は好適にはケーブル部分に向かう輪郭浮出面を有するが、これはより良い支持を与える、と言うのも、各ケーブル部分と接触する表面積が大きいからである。ケーブル部分に面する支持要素の表面は、弾性材料により適切に被覆される。もし十分に厚寸であれば、この弾性層はケーブルの熱的膨張を完全に吸収し得る。それは代替的に、各ケーブル部分の膨張の個々の偏差分(variation)のみを吸収すべく比較的に薄寸とし、膨張の殆どを他の手法により吸収しても良い。また、ラバーは、支持要素が輪郭浮出面を有するときに生ずる角部であって、ケーブルの外側半導体層を損傷し得る角部の危険性を排除する。更なる好適実施例において、支持要素は径方向変位調節部材を備えている。支持要素が輪郭付けられたとき、これは、支持部材の径方向変位により各ケーブル部分に対する固定力を容易に達成せしめ得る。更なる別の実施例において、支持要素は２個の隣接スロットに対して共通であり、そのときに凹所は、支持要素が配置されるスロットを接続する共通スリットを形成する如き深さを有している。この場合、支持要素の個数は減少され得る。本発明の更なる別の実施例において、支持要素は楔形部材(wedge）によりケーブル部分に対して押し付けられる。これにより好適な方向の挟持力が提供され、該挟持力は実質的に周囲方向に向けられる。更に別の好適実施例において、支持部材にはスプリング部材が配置されて該支持部材をケーブル部分に向けて押圧することにより、ケーブルの熱的膨張を吸収する簡素で好都合な方法を提供する。更に別の好適実施例に依れば、支持部材はスプリング部材および圧力部材を備えて成る。ケーブル部分に対して直交延伸する長寸圧力部材はケーブル部分をスロット内に固定すると共に、スプリング部材はケーブルの直径の一定度合の変化の吸収を許容する。従って、中間変圧器無しに電力網への直接接続を許容する電圧レベルにて巻線の高電圧ケーブルを備えた機器を達成する重要な条件が確保される。更に別の実施例おける圧力要素は、好適にはエポキシとされる圧力硬化材料で充填されたホースから成る。従って、容易に装着される好都合で信頼性のあるタイプの圧力要素が得られる。本発明の別の好適実施例において、圧力要素は、例えば液体もしくは気体などの圧力流体で充填されたホースから成る。従って、該流体により、挟持における所要圧力ならびに一定の弾性が達成される。スロットの一方のもしくは両方の側壁には径方向延伸チャネルが適切に配備されると共に、これらのチャネル内には圧力要素が埋設配置される。従って、固定の為に必要なスペースは最小限に減少せしめられる。この様にして節約されたスペースは、代わりにコアにより埋められて活用され得る。圧力要素が、チャネル内に配置されたホースの形態の場合、ホースは各チャネル内で前後に延伸するのが適切であり得る。従って、各チャネル内のホース部分が各スロットへの各開口にて相互に接続されれば、圧力要素は連続的ホースの形態となり得る。これにより、圧力要素の容易な組立が許容される。上述した本発明に係る機器の好適実施例および他の好適実施例は、請求項１の従属請求項に定義されている。本発明に係る方法に依れば、請求項１に定義されたタイプの機器に関する利点を有する機器は、容易に且つ経済的に好適な手法で作成され得る。ケーブル支持部材を介してケーブル部分に能動的に力を付与する手段は、特に好都合なケーブルの固定方法を提供する。本発明に係る方法の好適な代替実施例において、上記力は、径方向に変位されるケーブル支持部材により、または、ケーブル支持部材に緊密に配置されて変位される楔形部材により、付与される。これらの別個の代替例は、別個の側面からの別個の利点を有している。それらの利点は、本発明に係る機器の種々の実施例に対する上記説明にて部分的に考察されているが、詳細な説明から更に明らかとなろう。本発明に係る方法の上述のおよび他の好適実施例は、請求項３０の従属請求項に請求されている。図面の簡単な説明以下、添付図面を参照して本発明の好適実施例を更に詳細に説明する。図１は、本発明に係る機器における固定子セクタの概略的端面図である。図２は、本発明に係る機器で使用される導体の断面図である。図３は、本発明の第１実施例および第２実施例を示す、固定子セクタを通る部分的断面図である。図４は、図３の詳細図である。図５は、本発明の第３実施例を示す固定子セクタの部分的断面図である。図６は、図５の詳細図である。図７は、本発明の第４実施例に係る固定子スロットの軸心方向の概略的な部分的断面図である。図８は、図７のIII−III線断面図である。図９は、図７に対応する本発明の第５実施例を示す断面図である。図１０は、図９のＶ−Ｖ線断面図である。図１１は、図９のVI−VI線断面図である。発明の詳細な説明図１に示された当該機器の固定子1のセクタの軸心方向図において、その回転子は2で表される。上記固定子は従来の様に鋼板の積層コアから構成される。該図面は１つの極部分に対応する機器のセクタを示している。径方向に関して最外側に位置せしめられたコアのヨーク部3からは、多数の歯部4が回転子2に向けて内径方向に延伸すると共に、固定子巻線が配置されるスロット5により分離されている。巻線内のケーブル6は高電圧ケーブルであり、これは所謂XLPEケーブルと称される配電用の高電圧ケーブルと実質的に同一のタイプでも良い。ひとつの相違点は、通常は斯かるケーブルを囲繞する外側の摩擦保護外被が省略されていることである。従って、該ケーブルは、導体、内側半導体層、絶縁層、および外側半導体層のみから成っている。従って、機械的損傷に敏感な半導体層はケーブル上に露出されている。上記図中においてケーブル6は概略的に示されており、ケーブル部分もしくはコイル側の導通中央部分のみが図示されている。理解される様に各スロット5は交互的な広幅部7および狭幅部8を備えた可変断面を有している。広幅部7は実質的に円形であると共にケーブル部分を囲繞し、且つ、これらの間の括部(waist p art)は狭幅部8を形成する。これらの括部は、各ケーブル部分を径方向に位置決めする役割を果たす。また、全体としてスロットの断面も内径方向において僅かに狭幅となっている。これは、ケーブル部分の位置が固定子の内径部分に近付くほど、ケーブル部分内の電圧が低くなるからである。従って、一層細いケーブル部分がそこでは使用される一方、外側に行くにつれて次第に太いケーブル部分が必要とされるからである。図示例においては３種類の異なる寸法のケーブルが使用されるが、これらは対応寸法とされたスロット５の３つの区画９、10、11内に配置される。図２は、本発明に係る高電圧ケーブル6の断面図である。該高電圧ケーブル6は、例えば円形断面を有する銅(Cu)製の多数の撚線31を備えて成る。これらの撚線 31は高電圧ケーブル6の中央に配置される。撚線31の周りには第１半導体層32が在り、且つ、第１半導体層32の周りには、例えばXLPE絶縁体などの絶縁層33が在る。絶縁層33の周りには、第２半導体層34が在る。従って、本願における「高電圧ケーブル」という概念は、配電に対して通常は斯かるケーブルを囲繞する金属遮蔽物および外側保護外被を含む必要は無い。図３は、支持部材の２つの代替的実施例を示している。図面の右側で支持部材は単作用支持要素12として設計され、左側では二重作用支持要素12aとして設計されている。図１における手法と対応し、固定子1は、輪郭浮出スロット壁を有する多数のスロット5を備えている。図中の右側のスロット５においては、その左側壁に凹所13が配備されている。上記スロット内には同様の凹所がメートル当り約2個〜5 個の均等な軸心方向間隔で配備される。各凹所は約20mm乃至50mmの比較的短い軸心方向幅を有すると共に、図中に現われた如くその底部は径方向面上に存している。スロット壁は輪郭付けられていることから、スロットは可変深さを有している。支持要素12は、スロット内に配置されると共に、凹所13よりも数mmほど短い軸心方向延長を有し、該作用支持要素12の面は輪郭付けられたスロット壁に対向して該壁部に適合している。而して、支持要素12は、細孔14を貫通して固定子の表面の外側に延在する制御ロッド15を備えている。ロッド15はその外端にてナット16に螺着されて該ナット16と協働している。ナット16が締付けられたとき、ロッド15が従って支持要素12が上方に引かれる。従って、支持要素12はスロット5 内のケーブル部分に対して押圧されてこれらのケーブル部分をスロット壁に対して押圧することから、ケーブル部分は各支持要素12に対して堅固に挟持される。この圧力は、ナット16を適切な程度まで慎重に締付けることで調節される。上記図の左側に示された実施例において、凹所13は、２個の隣接するスロット 5a、5a’間に延伸するスリット13aにより置換えられている。而して、スリット1 3内には、２個のスロット5a、5a’内のケーブル部分に面する輪郭浮出支持面を備えた支持要素12が配置されている。従って、支持要素12aは二重作用を行うものである。また、二重作用支持要素12aの制御ロッド15aに対し、スロット5a、5a’の中間には細孔14aが配備される。ナット16aを締付けると、２個の隣接するスロット5a、5a ’内のケーブル部分に対して圧力が付与される。この実施例もまた、ナット16a と固定子1の外側面との間に配置された圧縮スプリング17により径方向の挟持が如何にして行われ得るかを示している。斯かる圧縮スプリングは、図の右側に示された実施例においても配置され得る。各支持要素12aの軸心方向の両側における積層コアシート同士の間にはスペーサ21が架設配置され、該スペーサ21は支持要素12aの略矩形細孔22内に延入するが、径方向遊びは支持要素12aの径方向移動を許容するものである。このスペースにより、支持要素12aの固定的挟持が防止される。図４は、支持要素12の一部を拡大縮尺で示している。それは、エポキシ、ガラス、ガラスファイバ積層物もしくは鋼鉄などの剛性材料から成り、その支持表面は、ラバーなどの弾性材料から成る層18により被覆されている。一実施例によれば、ラバー層18は圧縮状態では約0.5mmの厚みを有すると共に、ケーブル部分の熱的膨張による個々の偏差分のみを吸収すべく配置されている。上記層は代替的に、ケーブル部分の全体的な熱的膨張の吸収を許容する厚みを有しても良い。その場合にそれは2mm厚みとせねばならない。斯かる弾性層は、二重作用支持要素を備えた実施例においても、支持表面上に配置され得る。図５および図６に示された実施例は、主として、ケーブル部分への圧力を達成する方法に関して前述の実施例と異なっている。此処では、外方に向けられた細孔および制御ロッドが省略されている。代わりに、ケーブル部分から離間する側の支持要素12bの表面に当接して、長寸楔形部材19が配置される。この楔形部材1 9は、外側に行くにつれて狭幅となると共に、数mmの厚みを有し、且つ、外端と内端との間の厚みの差はちょうど1mmを超えるものである。上記楔形部材は、ガラスファイバ積層物で作成しても良い。楔形部材19は凹所13b内に押し込まれたときに支持要素12bを押圧することから、該支持要素12bは実質的に周囲方向に向けられた力により、即ち、ケーブル部分6に関しては径方向に向けられた力により該ケーブル6 を押圧する。上記楔形部材19は、凹所13bの底部に対して直接的に支持されても良く、または図５および図６に示された如く、楔形部材19と凹所13bの底部との間に配置されたスプリング要素20に対して支持されても良い。スプリング要素20は波形積層物として示されると共に、例えばポリエステルもしくはエポキシなどの材料から成るガラス繊維強化樹脂によるKrempel波形状であれば適切である。このスプリング要素20の目的は、ケーブル部分の熱的膨張を吸収すると共に、この場合には膨張の個々の偏差分のみを吸収する薄寸(0.5mm)のラバー層18bを補償することである。図示に係る固定子の製造時においてスロット内の凹所は、予め対応箇所に斯かる凹所が配備された積層シートにより作成される。次に、これらの凹所内へ内側から径方向に向けて所定位置へと支持要素が挿入される。その後、ケーブルが巻回される。これが行われた後、図３に示された如く上方に支持要素を引張ることにより、または、図５および図６に示された如く支持要素の背後に楔形部材を挿入することにより、スロット内のケーブル部分に対して支持要素は押圧される。図７は、スロット５の１つを貫通する区画の更なる詳細を示しており、ケーブルの弾性固定の為の配置構成が示されている。スロットはその一側に、スロット壁内を径方向に延伸する多数のチャネル 112を備えている。各チャネルは、スロットの径方向範囲全体に沿って延伸すると共に、次のチャネルからは適切な軸心距離を以て配置されている。圧力部材および弾性部材はチャネル112内で延伸すると共に、圧力下で硬化するエポキシ115 により充填され且つ一側にラバ一片114が装着されたホース113の形態とされる。而して、ラバ一片114は、ホース113とケーブル部分6との間に配置されると共に、ホース113内の圧力硬化エポキシ115によりケーブル部分6に対して押圧される。これにより各ケーブル部分6は周囲方向に固定されると共に、ラバー片114はケーブル直径の熱的膨張を吸収し得る様になる。図８は、図７のIII−III線に沿った上記チャネルの断面を示している。図８は、ホース113が嵌装された直後であって該ホースがエポキシにより充填される前のチャネル112を示している。理解される様に、それは平坦であることからチャネルを貫通して容易に引張られる。一旦所定位置に置かれたなら、ホースは約1M Paの圧力の下でエポキシが充填されることから、それは膨張してラバー片をケーブル部分6に対して押圧し、然る後、この圧力にての硬化が許容される。この圧力では、ホースとケーブルが相互に交差する箇所では夫々約1,500N〜2,000Nの力が得られるが、ここで問題となるケーブルの寸法は約60mmである。満足の行く様にケーブル部分を固定する為には、ケーブル直径の約４倍に等しい間隔、即ち約 250mmのピッチでホース同士を配置すれば十分である。尚、上記チャネルは約50m m幅であり且つ約10mm深さである。図９は、圧力要素の代替実施例を示している。ここでは、エポキシ充填ラバーホースの代わりに、液体形態もしくは気体形態の圧力流体が充填されたホース12 1が使用される。流体圧力は約1MPaであり、ケーブル／ホース交差部当り1,500N 乃至2,000Nの接触力を与える。流体圧力は位置決め力および弾性撓曲の両方を与えることから、図７に係る実施例におけるラバー片は不要となる。図１０は図９のＶ−Ｖ線に沿ったチャネル20の断面を示している。この例に係る実施例においては、同一のチャネル内に２つのホース部分121a、121bが配置されている。ホース121はスロットに出入りして延伸すると共に、その２つの部分が、スロットの底部から最遠のホース屈曲部121cにより結合されている。これは図６に示されている。ホース121およびチャネル120はホースの部分121dを接続することにより相互に結合されるが、該部分121dは、固定子全体に沿って軸心方向に延伸すると共に、楔形部材122が配置されるスロット5の入口付近において、楔形部材122と、径方向の最内側に位置せしめられた巻線との間に配置される。従って、スロット内の各チャネル内のホースは、管内の流体の加圧を可能とする圧力源に接続された共通ホースにより形成される。斯かるホースの一体的配置構成は、ホースが圧力硬化エポキシにより充填された図７および図８の実施例においても活用され得ることは勿論である。本発明は、各スロットがライナを付された実施例に対しても好適に組合せ可能である。従って図８は、アラミドファイバ製のライナ117が如何にしてスロット壁上に配置されるかを示している。また、圧力要素がチャネル内に配置されない実施例においては、圧力要素をライナの外側に配置する代わりに、ライナとケーブルとの間に配置することも可能である。記述された２つの実施例において、圧力要素はチャネル内に配置されている。これによる利点は本明細書の導入部分にて既に言及したが、スロット壁内に特殊なチャネルが配備されないとしても本発明は適用可能であって相当の利点を提供することは明らかである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】平成１０年８月２４日（１９９８．８．２４）【補正内容】請求の範囲１．固定子(1)内のスロット(5)を貫通して巻き込まれた巻線(6)を有する固定子を備えた回転電気機器であって、少なくとも１つの巻線(6)は絶縁機構を有する高電圧ケーブルを備え、該絶縁機構は、各々が本質的に等電位面を構成する少なくとも２つの半導体層(32,34) を備えると共に、これらの層(32,34)の間に固体絶縁体(33)を有し、且つ、スロット(5)内の巻線と接触する径方向配向支持部材(12,114,121)が配置されることを特徴とする、回転電気機器。２．前記層(32,34)の少なくとも一方は、固体絶縁体(33)と本質的に同一の熱膨張率を有する、請求項１記載の機器。３．前記巻線(6)は高電圧ケーブルから成り、前記スロット(5)の少なくとも幾つかは、該スロット(5)の少なくとも一方の側壁内に複数の径方向配向凹所(13)を備え、前記ケーブル支持部材(12)は前記凹所(13)内に配置される、請求項１もしくは２に記載の機器。４．少なくとも一個のケーブル支持部材(12)は、前記スロット内に配置された複数の貫通ケーブル部分(6)に共通な支持要素を構成する、請求項３記載の回転電気機器。５．少なくとも一個の支持要素(12)は、前記スロット(5)内の全ての貫通ケーブル部分(6)に対して共通すると共に径方向配向された長寸ロッド状要素を構成する、請求項４記載の回転電気機器。６．少なくとも一個の支持要素(12)は、貫通ケーブル部分に面する側部であって、各々がひとつのケーブル部分(6)を支持すべく配置された軸心方向延伸凹部により輪郭付けられた側部を有する、請求項４もしくは５に記載の回転電気機器。７．少なくとも一個の支持要素(12)は、貫通ケーブル部分に面すると共に弾性材料(18)により被覆された側部を有する、請求項３乃至６のいずれかに記載の回転電気機器。８．少なくとも一個の支持要素(12)は、径方向においてその位置を調節する為の調節部材(15,16)を備えている、請求項６記載の回転電気機器。９．少なくとも一個の支持要素(12)は径方向配向スプリング部材(17)により固定子(1)に固定されている、請求項３乃至８のいずれかに記載の回転電気機器。１０．少なくとも一個の前記凹所(13)から固定子の外側へ径方向配向細孔(14) が延伸し、且つ、凹所(13)内に配置された支持要素(12)は上記細孔(14)を貫通して延出する、請求項３乃至９のいずれかに記載の回転電気機器。１１．前記凹所の少なくとも一個は、その直近に配置されたスロットに到達することにより２個のスロットを接続するスリット(13a)を形成する如き固定子(1) の周囲方向の深さを有し、且つ、支持要素(12a)は、隣接するスロット(5a,5a')の両者内の貫通ケーブル部分に対する支持要素を構成する、請求項４乃至10のいずれかに記載の回転電気機器。１２．少なくとも幾つかの支持要素(12b)に対して作用すべく楔形状の圧力部材(19)が配置される、請求項４乃至１０のいずれかに記載の回転電気機器。１３．少なくとも一個の支持要素(12b)には、固定子の周囲方向に作用して該支持要素を貫通ケーブル部分(6)に対して押圧するスプリング部材(20)が配置される、請求項４乃至１２のいずれかに記載の回転電気機器。１４．前記固定子(1)を通る径方向断面における各スロット(5) は、径方向において交互的な広幅部(7)および狭幅部(8)を備えた輪郭形状を有する、請求項３乃至１３のいずれかに記載の回転電気機器。１５．前記支持部材は、スロット内にケーブル部分を弾性固定する手段であって、ケーブル部分と、スロットの少なくとも一方の側壁との間に配置され、各ケーブル部分に作用する圧力部材を備えた弾性固定手段と、ケーブル部分とスロットの少なくとも一方の側壁との間に配置されたスプリング部材と、を備え、且つ、上記圧力部材は、スロットの径方向に延伸する複数個の長寸圧力要素から成る、請求項１もしくは２に記載の機器。１６．中間変圧器無しで電力網への直接接続の為に配置された請求項１５記載の機器。１７．圧力部材内の圧力要素の各々は、ケーブルの直径の３倍乃至５倍の相互軸心方向距離を以て配置される、請求項１５もしくは１６に記載の機器。１８．前記圧力要素の各々は、圧力硬化材料を含むスリーブを有するホースの形態である、請求項１５乃至１７のいずれかに記載の機器。１９．前記材料はエポキシである、請求項１８記載の機器。２０．前記圧力要素の各々は、圧力流体を含むスリーブを有するホースの形態である、請求項１５乃至１７のいずれかに記載の機器。２１．前記流体は液体である、請求項２０記載の機器。２２．前記流体は気体形態である、請求項２０記載の機器。２３．前記圧力要素の少なくとも幾つかは、スロットの少なくとも一方の壁部を径方向に延伸するチャネル内に配置される、請求項１５乃至２２のいずれかに記載の機器。２４．軸心方向に配向された表面上の前記圧力要素はスプリング部材を備えている、請求項１５乃至２３のいずれかに記載の機器。２５．前記スプリング部材は前記ケーブル部分に対して当接する、請求項２４記載の機器。２６．前記スプリング部材は、前記圧力要素に固定された弾性材料の細片から成る、請求項２１もしくは２５に記載の機器。２７．前記細片は、圧力要素から離間する側の該細片の側部にスリットを備えている、請求項26記載の機器。２８．前記ホースの少なくとも幾つかは、スロットの一方の壁部内を径方向に延伸するチャネル内に配置され、且つ、各チャネル内には、スロットの底部に近いところで相互に結合された２本の平行なホース部分が配置される、請求項１８乃至２７のいずれかに記載の機器。２９．ひとつのチャネル内の各ホースは他のチャネル内のホースと結合される、請求項２８記載の機器。３０．固定子内のスロットにケーブルが巻き込まれて固定子巻線を形成する回転電気機器の固定子の製造方法において、スロットの少なくとも幾つかにおける少なくとも一方の壁部には、複数の径方向配向凹所が配置され、該凹所内にはケーブル支持部材が配置され、その後に、スロット内に高電圧ケーブルが巻回され、且つ、その後に、貫通ケーブル部分に対してケーブル支持部材を押圧する力が付与され、高電圧ケーブルは、各々が本質的に等電位面を構成する少なくとも２つの半導体層(32,34)を備えると共にこれらの層(32,34)の間の固体絶縁体(33)を含む絶縁機構を有することを特徴とする、固定子の製造方法。３１．前記力は、ケーブル支持部材を径方向に変位することにより付与される、請求項３０記載の方法。３２．貫通ケーブル部分から離間する方の支持部材面には楔形部材が配置され、且つ、前記力は、楔形部材の径方向変位により付与される、請求項３０記載の方法。３３．前記凹所の少なくとも一個は、固定子の周囲方向において直近に配置されたスロットに到達することにより２個のスロットを接続するスリットが形成される如き深さを有し、ケーブル支持部材は、両方のスロット内の貫通ケーブル部分に対するスリット内に配置され、且つ、前記力は、両方のスロット内の貫通ケーブル部分に対してケーブル支持部材を押圧すべく付与される、請求項３乃至３２のいずれかに記載の方法。３４．請求項１乃至１４のいずれかに記載の機器に適用される、請求項３０記載の方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号９６０４０２９−０ (32)優先日平成８年11月４日(1996．11．4) (33)優先権主張国スウェーデン（ＳＥ） (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，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，ＣＺ，ＤＥ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，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，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ (72)発明者ベルグレン，セーレンスウェーデン国，エス―724 62 ベーステロース，ベッテルストルプスガタン 30 (72)発明者ラルソン，ベルティルスウェーデン国，エス―724 76 ベーステロース，サメッツベーゲン 12 (72)発明者ゲーラン，ベントスウェーデン国，エス―723 55 ベーステロース，バレスベーグ 13

Claims

【特許請求の範囲】１．固定子(1)内のスロット(5)を貫通して巻き込まれた巻線(6)を有する固定子を備えた回転電気機器であって、少なくとも１つの巻線(6)は絶縁機構を備え、該絶縁機構は、各々が本質的に等電位面を構成する少なくとも２つの半導体層(32,34)を備えると共に、これらの層(32,34)の間に固体絶縁体(33)を有し、且つ、スロット(5)内の巻線と接触する径方向配向支持部材(12,114,121)が配置されることを特徴とする、回転電気機器。２．前記層(32,34)の少なくとも一方は、固体絶縁体(33)と本質的に同一の熱膨張率を有する、請求項１記載の機器。３．巻線(6)は高電圧ケーブルから成り、スロット(5)の少なくとも幾つかは、該スロット(5)の少なくとも一方の側壁内に複数の径方向配向凹所(13)を備え、前記ケーブル支持部材(12)は該凹所(13)内に配置される、請求項１もしくは２に記載の機器。４．少なくとも一個のケーブル支持部材(12)は、スロット内に配置された複数の貫通ケーブル部分(6)に共通な支持要素を構成する、請求項３記載の回転電気機器。５．少なくとも一個の支持要素(12)は、スロット(5)内の全ての貫通ケーブル部分(6)に対して共通すると共に径方向配向された長寸ロッド状要素を構成する、請求項４記載の回転電気機器。６．少なくとも一個の支持要素(12)は、貫通ケーブル部分に面する側部であって、各々がひとつのケーブル部分(6)を支持すべく配置された軸心方向延伸凹部により輪郭付けられた側部を有する、請求項４もしくは５に記載の回転電気機器。７．少なくとも一個の支持要素(12)は、貫通ケーブル部分に面すると共に弾性材料(18)により被覆された側部を有する、請求項３乃至６のいずれかに記載の回転電気機器。８．少なくとも一個の支持要素(12)は、径方向においてその位置を調節する為の調節部材(15,16)を備えている、請求項６記載の回転電気機器。９．少なくとも一個の支持要素(12)は径方向配向スプリング部材(17)により固定子(1)に固定されている、請求項３乃至８のいずれかに記載の回転電気機器。１０．少なくとも一個の前記凹所(13)から固定子の外側へ径方向配向細孔(14) が延伸し、且つ、凹所(13)内に配置された支持要素(12)は上記細孔(14)を貫通して延出する、請求項３乃至９のいずれかに記載の回転電気機器。１１．前記凹所の少なくとも一個は、その直近に配置されたスロットに到達することにより２個のスロットを接続するスリット(13a)を形成する固定子(1)の周囲方向の深さを有し、且つ、支持要素(12a)は、隣接するスロット(5a,5a')の両者内の貫通ケーブル部分に対する支持要素を構成する、請求項４乃至１０のいずれかに記載の回転電気機器。１２．少なくとも幾つかの支持要素(12b)に対して作用すべく楔形状の圧力部材(19)が配置される、請求項４乃至１０のいずれかに記載の回転電気機器。１３．少なくとも一個の支持要素(12b)には、固定子の周囲方向に作用して該支持要素を貫通ケーブル部分(6)に対して押圧するスプリング部材(20)が配置される、請求項４乃至１２のいずれかに記載の回転電気機器。１４．固定子(1)を通る径方向断面における各スロット(5)は、径方向において交互的な広幅部(7)および狭幅部(8)を備えた輪郭形状を有する、請求項３乃至13のいずれかに記載の回転電気機器。１５．前記支持部材は、スロット内にケーブル部分を弾性固定する手段であって、ケーブル部分と、スロットの少なくとも一方の側壁との間に配置され、各ケーブル部分に作用する圧力部材を備えた弾性固定手段と、ケーブル部分とスロットの少なくとも一方の側壁との間に配置されたスプリング部材と、を備え、且つ、上記圧力部材は、スロットの径方向に延伸する複数個の長寸圧力要素から成る、請求項１もしくは２に記載の機器。１６．中間変圧器無しで電力網への直接接続の為に配置された請求項１５記載の機器。１７．圧力部材の圧力要素は、ケーブルの直径の３倍乃至５倍の相互軸心方向距離を以て配置される、請求項１５もしくは１６に記載の機器。１８．前記圧力要素の各々は、圧力硬化材料を含むスリーブを有するホースの形態である、請求項１５乃至１７のいずれかに記載の機器。１９．前記材料はエポキシである、請求項１８記載の機器。２０．前記圧力要素の各々は、圧力流体を含むスリーブを有するホースの形態である、請求項１５乃至１７のいずれかに記載の機器。２１．前記流体は液体である、請求項２０記載の機器。２２．前記流体は気体形態である、請求項２０記載の機器。２３．前記圧力要素の少なくとも幾つかは、スロットの少なくとも一方の壁部を径方向に延伸するチャネル内に配置される、請求項１５乃至２２のいずれかに記載の機器。２４．軸心方向に配向された表面上の前記圧力要素はスプリング部材を備えている、請求項１５乃至２３のいずれかに記載の機器。２５．前記スプリング部材は前記ケーブル部分に対して当接する、請求項２４記載の機器。２６．前記スプリング部材は、前記圧力要素に固定された弾性材料の細片から成る、請求項２１もしくは２５に記載の機器。２７．前記細片は、圧力要素から離間する側の該細片の側部にスリットを備えている、請求項２６記載の機器。２８．前記ホースの少なくとも幾つかは、スロットの一方の壁部内を径方向に延伸するチャネル内に配置され、且つ、各チャネル内には、スロットの底部に近いところで相互に結合された２本の平行なホース部分が配置される、請求項１８乃至２７のいずれかに記載の機器。２９．ひとつのチャネル内の各ホースは他のチャネル内のホースと結合される、請求項２８記載の機器。３０．固定子内のスロットにケーブルが巻き込まれて固定子巻線を形成する回転電気機器の固定子の製造方法において、スロットの少なくとも幾つかにおける少なくとも一方の壁部には、複数の径方向配向凹所が配置され、該凹所内にはケーブル支持部材が配置され、その後に、スロット内に高電圧ケーブルが巻回され、且つ、その後に、貫通ケーブル部分に対してケーブル支持部材を押圧する力が付与されることを特徴とする、固定子の製造方法。３１．前記力は、ケーブル支持部材を径方向に変位することにより付与される、請求項３０記載の方法。３２．貫通ケーブル部分から離間する方の支持部材面には楔形部材が配置され、且つ、前記力は、楔形部材の径方向変位により付与される、請求項３０記載の方法。３３．前記凹所の少なくとも一個は、固定子の周囲方向において直近に配置されたスロットに到達することにより２個のスロットを接続するスリットが形成される如き深さを有し、ケーブル支持部材は、両方のスロット内の貫通ケーブル部分に対するスリット内に配置され、且つ、前記力は、両方のスロット内の貫通ケーブル部分に対してケーブル支持部材を押圧すべく付与される、請求項３乃至３２のいずれかに記載の方法。３４．請求項１乃至１４のいずれかに記載の機器に適用される、請求項３０記載の方法。