SE513057C2 - Roterande elektrisk maskin jämte förfarande för värmeisolering av en roterande elektrisk maskin - Google Patents
Roterande elektrisk maskin jämte förfarande för värmeisolering av en roterande elektrisk maskinInfo
- Publication number
- SE513057C2 SE513057C2 SE9703551A SE9703551A SE513057C2 SE 513057 C2 SE513057 C2 SE 513057C2 SE 9703551 A SE9703551 A SE 9703551A SE 9703551 A SE9703551 A SE 9703551A SE 513057 C2 SE513057 C2 SE 513057C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- stator
- rotor
- machine according
- cylinder
- air gap
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract 5
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 48
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 25
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 15
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 12
- 239000000112 cooling gas Substances 0.000 claims description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 9
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 44
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229920003020 cross-linked polyethylene Polymers 0.000 description 5
- 239000004703 cross-linked polyethylene Substances 0.000 description 5
- 230000004323 axial length Effects 0.000 description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 4
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 3
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 3
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005405 multipole Effects 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101100381510 Mus musculus Bcl10 gene Proteins 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 230000003760 hair shine Effects 0.000 description 1
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 239000004922 lacquer Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
- H02K9/19—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil
- H02K9/197—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil in which the rotor or stator space is fluid-tight, e.g. to provide for different cooling media for rotor and stator
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
- H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
- H02K5/20—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium
- H02K5/203—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium specially adapted for liquids, e.g. cooling jackets
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K2203/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the windings
- H02K2203/15—Machines characterised by cable windings, e.g. high-voltage cables, ribbon cables
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/32—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation
- H02K3/40—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation for high voltage, e.g. affording protection against corona discharges
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Motor Or Generator Cooling System (AREA)
- Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
- Manufacture Of Motors, Generators (AREA)
Description
i.. .lill
10
15
20
25
30
515 057
2
statorn och härvände för den del som befinner sig utanför statorn. En härva består
av en eller flera ledare sammanförda i höjd och/eller bredd. Mellan varje ledare
finns en tunn isolering, t ex epoxy/glasfiber. Härvan isoleras mot spåret med en
härvisolering, dvs en isolering avsedd att tåla maskinens märkspänning mot jord.
Som isolermaterial kan olika plast-, lack- och glasfibermaterial användas. Vanligen
används sk Micatejp, som är en blandning av glimmer och hårdplast, speciellt
framtagen för att ge motståndskraft mot partiella urladdningar, som snabbt kan
bryta ned isoleringen. isoleringen påförs härvan genom att Mica-tejpen lindas
kring härvan iflera lager. isoleringen impregneras och därefter påmålas härvsidan
med en kolbaserad färg för att förbättra kontakten med den omgivande statorn
som är ansluten till jordpotential. Statorn kan vara utförd av laminerad, normal el-
ler orienterad plåt eller annat, t ex amorft eller pulverbaserat material. Det före-
kommer också maskiner där växelströmslindningarna är placerade i rotorn och
magnetiseringslindningen i statorn.
För kylning av stora växelströmsmaskiner används ofta gaskylning av bå-
de statorn och rotorn. Det vanliga är att gasen leds radiellt genom statorn i kylka-
naler som bildas genom radiellt orienterade distanser. Distanserna separerar sta-
torplåtkärnan i paket om ca 30 mm axiell längd och är vanligtvis 6 mm höga, 2 mm
tjocka, raka rektangulära stålelement.
Gascirkulationen i den elektriska maskinen kan anordnas efter olika prin-
ciper. En hydrogenerator är en mångpolig generator som kännetecknas av stor
statordiameter och utpräglade poler. l hydrogeneratorer kan rotorn utformas med
radiella kylkanaler, så att luften går radiellt i både rotor och stator. Det är också
vanligt att gasen trycks in axiellt i luftgapet av fläktar från bägge maskinens ändar
för att sedan böjas av 90° och gå radiellt ut genom statorkanalerna. En turbogene-
rator är en fåpolig, 2 eller 4 poler, generator som karaktäriseras av en väsentligen
cylinderformad rotor. l turbogeneratorer direktkyls ofta rotorledarna med gas som
går i axiella kanaler i anslutning till ledarna. Den uppvärmda gasen släpps uti luft-
gapet via radiella kanaler som ofta koncentreras till mittområdet. Statorn i turbo-
generatorer delas upp i olika kylkammare där gasflödets riktning kan skifta, så att
kall luft kan tryckas ned i luftgapet i vissa kammare och varm luft lämna luftgapet i
10
15
20
25
30
513 057
3
andra kammare I några turbomaskiner tillämpas s.k. reverserad kylning, vilket in-
nebär att rotorfläktarna suger ut gas från luftgapet istället för att trycka in gas.
Detta ger fördelen att statorn kyls med kall luft istället för den varma rotorluften.
Rotorfläktbladen är då placerade ovanpå rotorkapslarna istället för axelmonterade
bakom rotorkapslarna.
Kylluften kan bestå av omgivningsluft men vid effekter över 1 MW an-
vänds huvudsakligen slutet kylsystem med värmeväxlare. Vätgaskylning används
normalt vid turbogeneratorer upp till ca 400 MW och vid stora synkronkompensa-
torer. Kylmetoden fungerar på samma sätt som vid luftkylning med värmeväxlare,
men istället för luft som kylmedel används vätgas. Vätgasen har bättre kylförmåga
än luft, men svårigheter uppstår vid tätningar och att övervaka läckage. Kylkana-
lerna i rotorn åstadkommes vanligen genom utstansningar i rotorplåten som kom-
mer att bilda kanaler när plåtarna läggs på varandra för att bygga upp segment.
Uggfinningens syfte
Syftet med uppfinningen är att åstadkomma ett kylsystem för en roterande
elektrisk maskin för hög spänning från 10kV och upp till kraftnätets spänningsnivå.
En sådan roterande elektrisk maskin skall kunna direktanslutas till ett kraftnät utan
mellanliggande transformator. Den nya typen av roterande elektrisk maskin har ett
antal särdrag som ställer speciella krav på kylsystemetjämfört med en konventio-
nell maskin.
Sammanfattning av uppfinningen
Ovannämnda syfte uppnås genom att anordningen enligt uppfinningen
uppvisar de i bifogade patentkrav angivna kännetecknen.
Genom att använda högspända isolerade elektriska ledare, i det följande
benämnda högspänningskablar, med fast isolation av likartat utförande som kab-
lar för överföring av elkraft (exempelvis s. k, PEX-kablar) kan maskinens spänning
höjas till sådana nivåer att den kan direktanslutas till kraftnätet utan mellanliggan-
de transformator. Således kan den konventionella transformatorn elimineras. Kon-
ceptet innebär att de spår i vilka högspänningskablarna förläggs i statorn i allmän-
lill
515 057
4
het blir djupare än vid konventionell teknik (tjockare isolation p.g.a. högre spän-
vad avser kylningen av statortänderna.
5
ning samt flera varv i Iindningen). Detta innebär att fördelningen av förluster blir
annorlunda än i en konventionell maskin vilket i sin tur innebär nya problem bla.
Den isolerade ledaren eller högspänningskabeln som används vid förelig-
gande uppfinning är flexibel och böjlig och av det slag som närmare beskrivs i WO
97/45919 och WO 97/45847. Ytterligare beskrivning av den isolerade ledaren eller
kabeln finns i WO 97/45918, WO 97/45930 och WO 97/45931.
Lindningsisoleringen i en maskin enligt föreliggande uppfinning består av
10 samma material som i högspända fastisolerade kablar, t.ex. tvärbunden polyeten
(XLPE). Dessa material har inte samma temperaturtålighet som konventionell ge-
neratorisolation, vilken kan klara ca. 130°-155°C. XLPE fårförändrade egenska-
per redan vid 70°C, och en absolut övre temperaturgräns är 90°C. Detta innebär,
lationsförluster vilket är en stor nackdel för en generator.
vid luftkylning att luften bara får lov att ha en temperaturstegring på 10-20 K mot
15 normalt 40-60 K. Detta innebär mycket stora Iuftvolymer vilket leder till stora venti-
Vidare får statortänderna i en maskin enligt föreliggande uppfinning en
radiellt mycket mer utsträckt form jämfört med en konventionell maskin. De långa
statortänderna är mycket känsliga för tangentiella magnetiska krafter, som verkar
veri.
20 på tandens yta som vetter mot luftgapet. l en traditionellt gaskyld stator med ra-
diella kylkanaler gör plåttrycket att plåtarna bucklas mellan kylkanalsdistanserna.
Bucklingen av plåten leder till starkt försämrad tangentiell styvhet hos plåten, vilket
skulle vara ett särskilt svårt problem i den nya typen av elektrisk maskin. Dålig
tangentiell styvhet i så långa statortänder leder till stor risk för självsvängningsfe-
25 nomen och höga svängningsamplituder vilket leder till hög ljudnivå och på sikt ha-
Därför är det bättre att kyla den nya typen av stator med vatten. Detta le-
der till att statorn kan göras homogen, utan att delas upp i plåtpaket som separe-
ras av radiella kylkanaler. Rotorn kan vara helt konventionell vilket innebär att den
30 vanligtvis är gaskyld. Problemet som då uppstår är att den uppvärmda gasen från
rotorn, som kan överstiga 110°C, värmer upp statorns yta mot luftgapet så mycket
10
15
20
25
30
513 057
5
att den temperaturkänsliga statorlindningen riskerar att överhettas. Speciellt är
detta ett problem vid turbogeneratorer.
Problemen för turbogeneratorer av den nya typen härrör dels från att vär-
.meövergångstalet är mycket högt i luftgapet vilket ger ett stort värmeflöde in i
statortänderna. Dessutom är de elektromagnetiska förlusterna i statortänderna
som störst närmast luftgapet eftersom statortänderna avsmalnar mot luftgapet vil-
ket innebär ökande magnetisk flödestäthet. Värmeeffekten är svår att leda bort
utan avsevärd temperaturgradient eftersom tänderna är så långa, vilket ger förhål-
landevis hög termisk resistans i radiell led. Det är svårt att placera tillräckligt
många kylrör där statortanden är som smalast. Dessutom är förlusterna i den ka-
bel som ligger närmast luftgapet större än i de övriga på grund av virvelströmmar
som uppstår i kopparledarna till följd av spårläckflödet.
Dessa problem kan lösas om en termisk isolation exempelvis i form av en
termiskt isolerande cylinder anordnas i luftgapet mellan rotor och stator. Luftgapet
betecknar härvid det radiella avståndet mellan statorkärnans inneryta och rotor-
kärnans ytteryta. Cylindern skall i flertalet utföringsformer vara fast ansluten till
statorn och skydda statorytan från uppvärmning. l en möjlig utföringsform är cylin-
dern dessutom försedd med kylrör för att ge extra kylning av statorn. Längden på
cylindern behöver inte överensstämma med statorns längd, utan kan vara både
kortare eller längre.
En vanlig utformning av kylkanaler i rotorn medför att den heta luften med
hjälp av rotorfläktar går axiellt genom interna rotorkanaler och släpps ut i luftgapet
ungefär i mitten av maskinens axiella längd. Normalt förs sedan rotorluften ut ge-
nom radiella statorkanaler. Om denna lösning skall tillämpas måste naturligtvis
några statorkanaler finnas trots att statorn är vattenkyld. Cylindern görs då i delar
eller hålpläterad, så att inte statorkanalerna täcks över. l detta fall bör termisk iso-
lering även läggas över den blottade statorlindningen i de radiella kylkanalerna,
samt över de statorplåtar som exponeras för den varma gasen. Den totala axiella
utsträckningen av cylindern kan göras kortare än statorns axiella längd eftersom
den varma rotorluften är koncentrerad till de centrala delarna av luftgapet.
lll
lO
15
20
25
30
513 Û57
6
Luftgapsisolationen behöver inte nödvändigtvis vara uppbyggd av en cy-
linder utan kan bestå av en gjutmassa eller ett antal axiella isolationsplattor som
pålimmas statorn.
Om rotorfläktarna vänds åt andra hållet kan man suga ut den varma ga-
sen genom luftgapet, s.k. reverserad kylning. Fördelen med detta är att man inte
behöver ha några mittkanaler i statorn som ger problem med plåtbuckling och
termisk isolering. Observera att gascirkulationen då inte överensstämmer med
den kända typen av reverserad kylning för turbogeneratorer eftersom det inte finns
några statorkanaler. Detta medför att den isolerande cylindern bör vara längre än
statorn eftersom även härvändarna måste skyddas från den varma gasen.
Kort beskrivning av ritninqarna
Uppfinningen kommer nu med hänvisningsbeteckningari anslutning till
bifogade ritningsfigurer att närmare beskrivas.
Figur 1 visar en schematisk vy delvis i ett diametralt snitt genom en stator av
en roterande elektrisk maskin.
Figur 2 visar en tvärsnittsvy av en högspänningskabel enligt föreliggande upp-
finning.
Figur 3 visar schematiskt en sektor av en roterande elektrisk maskin.
Figur 4 visar schematiskt en första utföringsform enligt föreliggande uppfinning.
Figur 5a visar schematiskt en andra utföringsform enligt föreliggande uppfinning.
Figur 5b visar schematiskt en tredje utföringsform enligt föreliggande uppfinning.
Figur 6 visar ett snitt genom en första utföringsform av en cylinder enligt någon
av utföringsformerna visade i figur 4, 5a eller 5b.
Figur 7 visar ett snitt genom en andra utföringsform av en cylinder enligt någon
av utföringsformerna visade i figur 4, 5a eller 5b.
Figur 8 visar ett snitt genom en tredje utföringsform av en cylinder enligt någon
av utföringsformerna visade i figur 4, 5a eller 5b.
Figur 9 visar en fjärde utföringsform av en cylinder enligt någon av utförings-
formerna visade i figur 4, 5a eller 5b.
10
15
20
25
30
513 057
7
Figur 10 visar ett snitt genom en femte utföringsform av en cylinder enligt någon
av utföringsformerna visade i flgur 4, 5a eller 5b.
Figur 11 visar en ändvy av utföringsformen enligt figur 10.
Beskrivning av uppfinningen
Figur 1 visar en elektrisk maskin försedd med en rotor 17 och en stator 1.
Statorns 1 huvuddelar består av en statorstomme 2 och en statorkärna 3. Som vi-
sas i figuren bildar en statorlindning ett s.k. härvändspaket 8 vid statorns 1 båda
sidor.
Statorstommen 2 utgörs vid större konventionella maskiner ofta av en
svetsad stålplåtskonstruktion. Statorkärnan 3, även kallad plåtkärnan, är normalt
vid större maskiner utformad av 0,35 mm s.k. elplåt uppdelad i paket med en axiell
längd av omkring 50 mm skilda från varandra med mellanlägg bildande 5 mm i
ventilationskanaler. Vid en maskin enligt föreliggande uppfinning är ventilations-
kanalerna dock eliminerade. Konstruktionen av varje plåtpaket görs vid större ma-
skiner genom att lämpligt stora stansade plåtsegment 9 lägges ihop till ett första
skikt varvid varje efterföljande skikt korslägges för uppbyggnad av en fullständig
skivformad del av en statorkärna 3.
I figur 2 visas en tvärsnittsvy på en högspänningskabel 11 enligt förelig-
gande uppfinning. Högspäningskabeln 11 innefattar ett antal kardeler 12 med cir-
kulärt tvärsnitt av exempelvis koppar (Cu). Dessa kardeler 12 är anordnade i mit-
ten av högspänningskabeln 11. Runt kardelerna 12 finns anordnat ett första halv-
ledande skikt 13. Runt det första halvledande skiktet 13 finns anordnat ett isola-
tionsskikt 14, tex. PEX-isolation. Runt isolationsskiktet 14 finns anordnat ett andra
halvledande skikt 15. Begreppet högspänningskabel i föreliggande ansökan inne-
fattar således ej det yttre skyddshölje som normalt omger en dylik kabel vid
kraftdistribution.
Figur 3 visar schematiskt en sektor av en maskin med ett plåtsegment 9
av statorn 1 samt med rotorpoler 16 på maskinens rotor 17. Vidare framgår att
statorlindningen 6 är anordnad i det cykelkedjeformade utrymmet 7 bildat mellan
varje statortand 4. Figuren visar även att statorkärnan innefattar statortänder 4
li
10
15
20
25
30
513 057
8
och en statorrygg definierande ett yttre ryggparti 5. Vidare består statorn av en av
högspänningskabel anordnad statorlindning 6 placerad i ett cykelkedjeformat ut-
rymme 7 bildat mellan varje enskild statortand 4. Statorlindningen 6 är i figuren
endast markerad med dess ledare. Av figuren framgår dessutom att högspän-
ningskabeln är trappad i flera dimensioner beroende på dess radiella läge i statorn
1. Varje statortand 4 sträcker sig radiellt inåt från det yttre ryggpartiet 5. Dessutom
är en termiskt isolerande cylinder 20 förbunden med statorn placerad i luftgapet
mellan statorn 1 och rotorn 17.
Figur 4 visar i ett axiellt snitt en första utförlngsform av gaskylning av en
rotor 17 till en maskin som är försedd med en vätskekyld, exempelvis vattenkyld,
stator 1. Kylande gas strömmar härvid in i luftgapet 22 från rotorns båda sidor och
vidare ut genom minst en radiell kanal 24 i statorn 1. För att isolera de i statorn
liggande statorlindningarna är en termiskt isolerande barriär i form av en cylinder
20 ansluten till statorn och placerad i luftgapet mellan statorn och rotorn. Cylindern
20 är utformad med gasdräneringsorgan 26 i form av hål, slitsar eller mellanrum
mellan delcylindrar för att släppa kylgas radiellt genom cylindern 20 och vidare ut
genom kanalen 24. Dessutom kan cylindern 20 vara uppdelad i flera delcylindrar
20220" varvid cylindern radiellt kan tillåta utsläpp av kylgas mellan dessa delcy-
lindrar 20,20". Kanalen 24 är på liknande sätt termiskt isolerad för att skydda
statorlindningarna mot den heta kylgasen.
Figur 5a visar i ett axiellt snitt en andra utförlngsform av gaskylning av en
rotor 17 till en maskin som är försedd med en vätskekyld stator 1. Kylande gas
strömmar härvid axiellt in genom rotorn och vidare radiellt ut genom rotorn och in i
luftgapet 22. Från luftgapet sugs kylmediet axiellt ut från rotorns båda sidor och
vidare ut förbi härvändspartierna 28 på ömse sidor av statorn 1. Även i denna ut-
föringsform av gaskyld rotor har statorn försetts med en termiskt isolerande cylin-
der 20, men på grund av ett annat utförande på gasströmningen saknar cylindern
20 gasdräneringsorgan och är således homogent utformad och härvid tät i radiell
led utan möjlighet för gas att strömma radiellt genom cylinderväggen.
Figur 5b visar en motsvarande utförlngsform som i figur 5a med den skill-
naden vid denna tredje utförlngsform att den kylande gasen är anordnad att
10
15
20
25
30
513 057
9
strömma axiellt genom hela maskinens rotor 17 och luftgap 22, dvs. in på ena si-
dan och ut på den andra.
Cylindern 20 är utformad enligt ett antal utföranden för att verka som iso-
lerande barriär endera som gaskylning enligt figur 4 eller som gaskylning enligt fi-
gur 5.
Ett första utförande av cylindern 20 är enligt figur 6 att den är utformad
som en homogen rördel 60 tillverkad i ett material med låg värmeledningsförmåga.
Lämpligt material för den termiskt isolerande cylindern är glasfiberarmerad epoxy
eller annat polymert material. Detta har en värmeledningsförmåga på 0.3 W/mK.
Ett andra utförande av cylindern 20 enligt figur 7 är att den utformas av
spirallindade kylrör 70. Kylrören 70 har härvid utformats med rektangulärt tvärsnitt
för att erhålla stor strömningsarea i förhållande till radiell utsträckning. Cylindern
enligt denna utföringsform kan även utformas med kylrör av cirkulärt tvärsnitt vilka
spirallindas med ett avstånd mellan varje lindningsvarv kring en dorn varefter de
"tillplattas" för att anta ett homogent rörformat utseende.
l figur 8 visas en tredje utföringsform av cylindern 20 vilken utgör ett spiral-
format dubbelrör 80 som en kombination av utföringsformerna enligt figur 6 och fi-
gur 7, dvs. en homogen rördel 60 omlindad av kylrör 70.
Figur 9 visar en fjärde utföringsform av cylindern vilken är utformad som
en axiell kylrörscylinder 90. Härvid löper kylrören 70 parallellt med statortänderna
4 i luftgapet 22.
Figur 10 visar en femte utföringsform av cylindern utformad som ett axial-
lindat dubbelrör 20 med en homogen rördel 60 omlindad av axiellt löpande kylrör
70 bildande ett utanpåliggande rör.
Figur 11 visar i ett snitt de cirkulärt formade kylrören 70 omlindade den
homogena fördelen 60 för bildande av det axiallindade dubbelröret 100.
I samtliga utföringsformer där cylindern innefattar kylrör kan dessa kylrör
vara utformade med clrkulära, elliptiska eller rektangulära tvärsnitt. Endera som
en homogen cylinder eller med möjlighet att radiellt släppa genom kylgas.
För att ytterligare förbättra isolationen i luftgapet 22 är det lämpligt att för-
lägga cylindern 20 koncentriskt med en luftspalt till statorns inneryta. Luftspalten
513 057
10
kan, men behöver inte vara fylld med isolermaterial som tex. glasfiberull. Cylin-
dern 20 får inte vara för tjock, eftersom det annars blir problem att skjuta in rotorn
med sina rotorkapslar i statorn. Lämpliga värden på cylindertjocklek och luftspalt
kan vara ca 5 mm vardera. För att fästa in cylindern 20 i statorn kan olika möjlig-
heter utnyttjas, t.ex. kan distanser användas som kilar fast cylindern 20 koncent-
riskt i luftgapet 22.
Claims (22)
1. Roterande elektrisk maskin innefattande en rotor (17), kännetecknad av att maskinen vidare innefattar en med högspänningskabel (11), uppvisande en in- re ledare sammansatt av en eller flera kardeler (12), ett ledaren omgivande inre halvledande skikt (13), ett detta omgivande fast isoleringsskikt (14) och ett isole- ringsskiktet (14) omgivande yttre halvledande skikt (15), lindad stator (1) och att maskinen är försedd med en termisk isolation (20,60,70,90) i Iuftgapet mellan stator (1) och rotor (17).
2. Maskin enligt patentkravet 1, kännetecknad av att statorn (1) är vätske- kyld och att rotorn (17) är gaskyld.
3. Maskin enligt patentkravet 2, kännetecknad av att den rotorn kylande medieströmmen är anordnad axiellt in från vardera rotoränden mot rotorns (17) mitt både genom luftgapet och genom rotorns centrum och vidare ut genom minst en radiell kanal (24) istatorn (1) via gasdräneringsorgan (26) i den termiska isola- tionen (20,60,70,90).
4. Maskin enligt patentkravet 2, kännetecknad av att den rotorn kylande medieströmmen är anordnad axiellt in från vardera rotoränden genom rotorn (17) mot rotorns (17) centrum och radiellt ut i Iuftgapet (22) och vidare ut genom luft- gapet (22) åt båda håll.
5. Maskin enligt patentkravet 2, kännetecknad av att den rotorn kylande medieströmmen är anordnad in från ena rotoränden axiellt genom hela rotorn (17) både genom Iuftgapet och genom rotorns centrum och ut vid andra rotoränden.
6. Maskin enligt något av patentkraven 1-5, kännetecknad av att en cylinder (20) är placerad i Iuftgapet mellan statorn (1) och rotorn (17) för att verka som en termiskt isolerande barriär mellan stator och rotor. 10 15 20 25 30 513 057 1 1
7. Maskin enligt något av patentkravet 6, kännetecknad av att cylindern (20) är förbunden med statorn (1).
8. Maskin enligt något av patentkraven 6-7, kännetecknad av att cylindern (20) är utformad som spiralllndade kylrör (70).
9. Maskin enligt något av patentkraven 6-7, kännetecknad av att cylindern (20) är utformad som en kylrörscylinder (90) med axiellt löpande kylrör (70).
10. Maskin enligt något av patentkravent 6-7, kännetecknad av att cylindern (20) är utformad som en rördel (60).
11. Maskin enligt något av patentkraven 8-9, kännetecknad av att kylrören (70) är utvändigt monterade på en rördel (60).
12. Maskin enligt något av patentkraven 8-9 eller 11, kännetecknad av att kylrören (70) uppvisar ett rektangulärt tvärsnitt.
13. (20) är försedd med gasdräneringsorgan (26) för att möjliggöra radiellt utsläpp av Maskin enligt något av patentkraven 6-12, kännetecknad av att cylindern kylgas genom statorn (1).
14. Maskin enligt något av patentkraven 6-12, kännetecknad av att cylindern (20) är uppdelad i ett antal delcylindrar (20',20") för att möjliggöra radiellt utsläpp av kylgas genom statorn (1).
15. Maskin enligt något av patentkraven 6-12, kännetecknad av att hela cy- lindern (20) är tät i radiell led för att förhindra att kylgas tränger genom cylindern och värmer upp statorlindningarna (6).
16. Maskin enligt något av patentkraven 10-15, kännetecknad av att rördelen (60) är tillverkad av ett material med låg värmeledningskoefficient. 10 15 20 25 513 057 12
17. Maskin enligt patentkravet 16, kännetecknad av att rördelen (60) är till- verkad av ett polymert material.
18. Maskin enligt något av patentkraven 6-17, kännetecknad av att cylindern (20) är koncentriskt anordnad med en luftspalt till statorns (1) inneryta och att luft- spalten är fylld med ett isolermateral, exempelvis glasflberull.
19. Maskin enligt något av patentkraven 1-18, kännetecknad av att skikten (13,14,15) är anordnade att vidhäfla varandra även då den isolerade ledaren eller kabeln böjes.
20. Förfarande för värmeisolering av en roterande elektrisk maskin, känne- tecknat av att maskinen innefattar en med högspänningskabel (11), uppvisande en inre ledare sammansatt av en eller flera kardeler (12), ett ledaren omgivande inre halvledande skikt (13), ett detta omgivande fast isoleringsskikt (14) och ett isoleringsskiktet (14) omgivande yttre halvledande skikt (15), lindad vätskekyld stator (1) försedd med från ett yttre ryggparti (5) radiellt inåt sig sträckande sta- tortänder (4) samt en gaskyld rotor (17) och att värmeisoleringen mellan statorn (1) och rotorn ( 17) åstadkommes genom att en termisk isolation införes i luftgapet mellan statorn (1) och rotorn.
21. Förfarande enligt patentkravet 20, kännetecknat av att en cylinder (20) placeras i luftgapet mellan statorn ( 1) och rotorn (17) och ansluts till statorn ( 1) för att verka som en termiskt isolerande barriär mellan stator och rotor.
22. Förfarande enligt patentkravet 21, kännetecknat av att cylindern (20) även hindrar gasflöde genom härvändarna på en eller båda sidor om statorn (1).
Priority Applications (10)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9703551A SE513057C2 (sv) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | Roterande elektrisk maskin jämte förfarande för värmeisolering av en roterande elektrisk maskin |
| EP98945741A EP1020009A1 (en) | 1997-09-30 | 1998-09-29 | Device for a rotating electric machine |
| AU92917/98A AU9291798A (en) | 1997-09-30 | 1998-09-29 | Device for a rotating electric machine |
| JP2000514381A JP2001518778A (ja) | 1997-09-30 | 1998-09-29 | 回転電気機械のための装置 |
| PCT/SE1998/001737 WO1999017429A1 (sv) | 1997-09-30 | 1998-09-29 | Device for a rotating electric machine |
| CA002305428A CA2305428A1 (en) | 1997-09-30 | 1998-09-29 | Device for a rotating electric machine |
| BR9812407-2A BR9812407A (pt) | 1997-09-30 | 1998-09-29 | Dispositivo e processo para isolar termicamente uma máquina elétrica giratória |
| PL98339561A PL339561A1 (en) | 1997-09-30 | 1998-09-29 | Apparatus for use in conjunction with a rotary electric machine |
| CN98809644A CN1272244A (zh) | 1997-09-30 | 1998-09-29 | 用于旋转电机的装置 |
| NO20001596A NO20001596L (no) | 1997-09-30 | 2000-03-28 | Anordning for en roterende elektrisk maskin |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9703551A SE513057C2 (sv) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | Roterande elektrisk maskin jämte förfarande för värmeisolering av en roterande elektrisk maskin |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE9703551D0 SE9703551D0 (sv) | 1997-09-30 |
| SE9703551L SE9703551L (sv) | 1999-03-31 |
| SE513057C2 true SE513057C2 (sv) | 2000-06-26 |
Family
ID=20408447
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE9703551A SE513057C2 (sv) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | Roterande elektrisk maskin jämte förfarande för värmeisolering av en roterande elektrisk maskin |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1020009A1 (sv) |
| JP (1) | JP2001518778A (sv) |
| CN (1) | CN1272244A (sv) |
| AU (1) | AU9291798A (sv) |
| BR (1) | BR9812407A (sv) |
| CA (1) | CA2305428A1 (sv) |
| NO (1) | NO20001596L (sv) |
| PL (1) | PL339561A1 (sv) |
| SE (1) | SE513057C2 (sv) |
| WO (1) | WO1999017429A1 (sv) |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0888661B1 (en) | 1996-05-29 | 2003-11-19 | Abb Ab | An electric high voltage ac generator |
| US6972505B1 (en) | 1996-05-29 | 2005-12-06 | Abb | Rotating electrical machine having high-voltage stator winding and elongated support devices supporting the winding and method for manufacturing the same |
| SE9602079D0 (sv) | 1996-05-29 | 1996-05-29 | Asea Brown Boveri | Roterande elektriska maskiner med magnetkrets för hög spänning och ett förfarande för tillverkning av densamma |
| UA44857C2 (uk) | 1996-05-29 | 2002-03-15 | Абб Аб | Електромагнітний пристрій (варіанти), високовольтна електросилова установка, силова енергомережа, спосіб керування електричним полем у електромагнітному пристрої, спосіб виготовлення магнітного ланцюга для електричної машини, що обертається, кабель для утворення в електромагнітному пристрої обмотки, яка генерує магнітне поле |
| SE9704413D0 (sv) | 1997-02-03 | 1997-11-28 | Asea Brown Boveri | Krafttransformator/reaktor |
| SE9704412D0 (sv) | 1997-02-03 | 1997-11-28 | Asea Brown Boveri | Krafttransformator/reaktor |
| SE510452C2 (sv) | 1997-02-03 | 1999-05-25 | Asea Brown Boveri | Transformator med spänningsregleringsorgan |
| SE513083C2 (sv) | 1997-09-30 | 2000-07-03 | Abb Ab | Synkronkompensatoranläggning jämte användning av dylik samt förfarande för faskompensation i ett högspänt kraftfält |
| SE513555C2 (sv) | 1997-11-27 | 2000-10-02 | Abb Ab | Förfarande för applicering av ett rörorgan i ett utrymme i en roterande elektrisk maskin och roterande elektrisk maskin enligt förfarandet |
| GB2331858A (en) | 1997-11-28 | 1999-06-02 | Asea Brown Boveri | A wind power plant |
| GB2331853A (en) | 1997-11-28 | 1999-06-02 | Asea Brown Boveri | Transformer |
| SE9901919L (sv) * | 1999-05-27 | 2000-11-28 | Abb Ab | Kylning av roterande elektriska maskiner för hög spänning |
| SE516002C2 (sv) | 2000-03-01 | 2001-11-05 | Abb Ab | Roterande elektrisk maskin samt förfarande för framställning av en statorlindning |
| US6885273B2 (en) | 2000-03-30 | 2005-04-26 | Abb Ab | Induction devices with distributed air gaps |
| SE518216C2 (sv) * | 2000-04-06 | 2002-09-10 | Abb Ab | Förfarande vid drift av synkronkompensator samt sådan synkronkompensator. |
| SE516442C2 (sv) | 2000-04-28 | 2002-01-15 | Abb Ab | Stationär induktionsmaskin och kabel därför |
| EP1280257A1 (de) * | 2001-07-23 | 2003-01-29 | ALSTOM (Switzerland) Ltd | Generator zur Erzeugung hoher Spannungen |
| US7845065B2 (en) | 2007-11-07 | 2010-12-07 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Method of making a rotating electric machine stator core |
| NO331965B2 (no) * | 2010-09-29 | 2012-05-14 | Rolls Royce Marine As | Elektrisk permanentmagnetmotor |
| JP5781169B2 (ja) * | 2010-12-27 | 2015-09-16 | バラード パワー システムズ インコーポレイテッド | 電気化学電池を用いた冷却構成 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4831403A (sv) * | 1971-08-27 | 1973-04-25 | ||
| US3727085A (en) * | 1971-09-30 | 1973-04-10 | Gen Dynamics Corp | Electric motor with facility for liquid cooling |
| SU625290A1 (ru) * | 1976-11-30 | 1978-09-25 | Специальное Конструкторское Бюро "Энергохиммаш" | Электрическа машина |
| US5036165A (en) * | 1984-08-23 | 1991-07-30 | General Electric Co. | Semi-conducting layer for insulated electrical conductors |
| DE3543106A1 (de) * | 1985-12-06 | 1987-06-11 | Kabelmetal Electro Gmbh | Elektrisches kabel zur verwendung als wicklungsstrang fuer linearmotoren |
-
1997
- 1997-09-30 SE SE9703551A patent/SE513057C2/sv not_active IP Right Cessation
-
1998
- 1998-09-29 EP EP98945741A patent/EP1020009A1/en not_active Withdrawn
- 1998-09-29 CN CN98809644A patent/CN1272244A/zh active Pending
- 1998-09-29 BR BR9812407-2A patent/BR9812407A/pt not_active IP Right Cessation
- 1998-09-29 JP JP2000514381A patent/JP2001518778A/ja active Pending
- 1998-09-29 CA CA002305428A patent/CA2305428A1/en not_active Abandoned
- 1998-09-29 PL PL98339561A patent/PL339561A1/xx unknown
- 1998-09-29 AU AU92917/98A patent/AU9291798A/en not_active Abandoned
- 1998-09-29 WO PCT/SE1998/001737 patent/WO1999017429A1/sv not_active Ceased
-
2000
- 2000-03-28 NO NO20001596A patent/NO20001596L/no not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1272244A (zh) | 2000-11-01 |
| SE9703551D0 (sv) | 1997-09-30 |
| BR9812407A (pt) | 2000-08-29 |
| CA2305428A1 (en) | 1999-04-08 |
| PL339561A1 (en) | 2000-12-18 |
| EP1020009A1 (en) | 2000-07-19 |
| WO1999017429A1 (sv) | 1999-04-08 |
| SE9703551L (sv) | 1999-03-31 |
| JP2001518778A (ja) | 2001-10-16 |
| NO20001596D0 (no) | 2000-03-28 |
| AU9291798A (en) | 1999-04-23 |
| NO20001596L (no) | 2000-03-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| SE513057C2 (sv) | Roterande elektrisk maskin jämte förfarande för värmeisolering av en roterande elektrisk maskin | |
| US12051951B2 (en) | Cooling arrangements in devices or components with windings | |
| RU2193813C2 (ru) | Вращающаяся электрическая машина с осевым охлаждением | |
| KR101972682B1 (ko) | 액체 냉각 이빨들을 구비하는 전기 기계 고정자 | |
| CN105308832B (zh) | 用于高效率机械的液体冷却的定子 | |
| EP0225132B1 (en) | Stator for electrical machine | |
| EP1557929B1 (en) | Method and apparatus for reducing hot spot temperatures on stacked field windings | |
| US8558422B2 (en) | Uniform contained cooling for stator | |
| KR101042013B1 (ko) | 초전도 회전기의 고정자 냉각 구조 | |
| RU2202848C2 (ru) | Концевая плита | |
| SE515843C2 (sv) | Axiell kylning av rotor | |
| US20150042188A1 (en) | Electric machine having a phase separator | |
| SE520775C3 (sv) | Ställverksstation | |
| SE512419C2 (sv) | Transformator/reaktor samt förfarande vid tillverkning av en sådan | |
| EP1228558B1 (en) | Electrical machine comprising a stator with windings | |
| CN102290886B (zh) | 发电机,特别是用于风力涡轮机的发电机 | |
| US20030077476A1 (en) | Stacked sheet metal laminate | |
| US20120091722A1 (en) | Generator in particular for a wind turbine | |
| KR101243291B1 (ko) | 공랭식 고정자코일 냉각장치 | |
| RU2700274C1 (ru) | Электрическая машина с интенсивной системой охлаждения | |
| JP6612102B2 (ja) | 回転電機 | |
| GB2627441A (en) | Winding arrangement for an electrical machine | |
| GB2627303A (en) | Winding arrangement for an electrical machine | |
| SE520998C2 (sv) | Förfarande för luftkylning av rotor och härvändsparti i en roterande elektrisk maskin och roterande elektrisk maskin | |
| SE511374C2 (sv) | Krafttransformator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NUG | Patent has lapsed |