SE522026C2 - Roterande elektrisk maskin jämte förfarande vid tillverkning av en sådan - Google Patents

Description

25 'g so . . . ...35 . 522' 026 o . ~ | -u 2 avser kylning, vibrationer och egensvängningar i härvänds- region, tänder och lindning.

Fastsättningen av kabeln i spåret är också ett problem - kabeln måste kunna föras in i spåret utan att dess ytskikt skadas. Kabeln utsätts för strömkrafter med frek- vensen 100 Hz vilket gör den vibrationsbenägen, och förutom tillverkningstoleranser vad avser ytterdiameter kommer också dessa dimensioner att variera med temperaturvariationer (dvs. belastningsvaríationer).

Ehuru den allt dominerande tekniken vid leverans av ström till högspända nät för transmission, substransmission 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. Speciellt föreligger risk för skada vid införingsstället där kabeln kan skadas mot kanten mellan spåret och statorns ändyta. Vidare kan kabeln skadas om den införes snett eller excentriskt i spåret. Även vid drift finns skaderisk där kabeln passerar statorns ändyta. Speciellt om vinkel- eller centreringsfel finns kan p.g.a. kabelns förhållandevis stora styvhet den nämnda kanten skava mot kabelns yttre halvledarskikt och skada detta. Ändamålet med föreliggande uppfinning är mot denna bakgrund att försöka eliminera eller åtminstone reducera risken för skador på kabeln där den löper ut vid statorns ändyta.

Detta har enligt en första aspekt av uppfinningen ernåtts genom att en roterande elektrisk maskin av det i patentkravets 1 ingress angivna slaget uppvisar de i detta kravs kännetecknande del angivna speciella särdragen.

Genom dylikt manschettorgan minskas risken för | ø | . . o o. n ~ , I . . ~ 0 . ' o ~ . n o en 10 15 20 25 522 2026 n u a u ~ .v 3 skador då kabeln lindas eftersom manschetten förhindrar att kabelns yttre halvledarskikt kommer i beröring med spårväg- gens kant vid införandet och dessutom gör att kabeln styrs in i spåret centrerat och rakt. Dessutom minskar risken för skador under drift eftersom manschetten kan utföras i ett mindre hårt material än statorn så att den fungerar som tryckutjämnare.

Uppfinningen är i första hand tänkt att användas vid och dess fördelar blir speciellt framträdande i samband med en högspänningskabel som är uppbyggd av en inre kärna med ett flertal kardeler, ett inre halvledande skikt, ett utanför detta beläget isolerande skikt och ett utanför det senare beläget yttre halvledande skikt, speciellt i storleken 20 - 200 mm i diameter och 80 - 3000 mmz ledningsarea.

Sålundsa utgör applikationen vid sådana kablar föredragna utföringsformer av uppfinningen.

Vid en föredragen utföringsform har manschetten en utsträckning i spårets radialriktning så att den sträcker sig över ett flertal, företrädesvis samtliga kabelföringar i spåret och har en till spåret anpassad profil. Detta ger en stabil och säker infästning.

Speciellt då spåren är utformade med omväxlande vida och trånga partier så att de får cykelkedjeliknande profiler uppfinningens fördelar betydelsefulla, eftersom spårväggen då omsluter en förhållandevis större del av vardera kabelföring. Således utgör en maskin med dylik spårprofil en föredragen utföringsform.

Fördelaktigt är att utföra manschettorganen av ett elastiskt material. Detta bör vara fritt från processolja och kan lämpligtvis vara silikongummi. Elasticiteten hos mate- rialet underlättar kabelns styrning och tar i hög grad vara på möjligheten att åstadkomma tryckutjämning vid utträdes- ställena.

Vid en ytterligare föredragen utföringsform är manschettorganet vid sin inre ände försedd med en krage som löper i en urtagning i spåret. Detta erbjuder ett enkelt och rationellt anbringande av manschetten och åstadkommer en v o I | a . ,.

, , , ' . . O 0 . . o q ' a o ua 10 15 20 25 5 2 2 Û 2 6 if; °,'ï* . '_'_'= , _":_= 4 formbunden säker kvarhållning av denna i spåret.

I syfte att underlätta införande av kabeln före- drages att manschettens innerprofil vidgar sig något ut mot statorns ändplan. Detta bidrar dessutom ytterligare till ett mjukt utträde av kabeln så att skaderisken vid drift reduceras ytterligare. ' Vid ännu en föredragen utföringsform är manschett- organet anordnat så att det tätar såväl mot kabel som spårvägg. Därmed skapas ett avtätat utrymme inne i spåret, varvid möjliggöres att detta kan utfyllas med en stödmassa som sprutas in i spåret för att stelna i detta. Detta kan i vissa fall vara ett ändamålsenligt sätt att stödja upp kabeln i spåret. _ Ovan angivna och andra fördelaktiga utföringsformer av den uppfunna maskinen anges i de av patentkravet 1 beroende underkraven.

Ur en andra aspekt av uppfinningen har det efter- strävade syftet ernåtts genom att ett förfarande för tillverkning av en roterande elektrisk maskin av det i patentkravets 13 ingress angivna slaget innefattar de speciella åtgärder som anges i detta kravs kännetecknande del.

Enligt en föredragen utföringsform smörjes därvid manschettorganen med ett antifriktionsmedel, vilket under- lättar att dra igenom kabeln och dessutom minskar risken att den då skadas.

Vid ytterligare föredragna utföringsformer av det uppfunna förfarandet används manschettorgan som är utfört i enlighet med de föredragna utföringsformerna hos maskinen.

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 kabel använd i maskinen enligt uppfinningen, fig. 3 är ett delsnitt längs linjen III-III i fig. 10 15 20 25 . o I n u q - u u o | o n n o. o v ø o o o n u 0 ø . u n no 522' 026 fig. 4 är ett delsnitt längs linjen IV-IV i fig. 3.

I den schematiska axialvyn i fig. 1 genom en sektor av maskinens stator 1 är dess rotor betecknad med 2. Statorn 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 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, dimensioner, anordnade i tre i överensstämmelse därmed di- mensionerade 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 10 15 20 25 522' 026 6 mitten av högspäningskabeln 6. Runt kardelerna 31 finns anordnat ett första halvledande skikt 32. Runt det första halvledande skiktet 32 finns anordnat ett isolationsskikt 33, t.ex. PEX-isolation. Runt isolationsskiktet 33 finns anordnat ett andra halvledande skikt 34. Begreppet högspänningskabel i föreliggande ansökan behöver således ej innefatta den metal- liska skärm och det yttre skyddshölje som normalt omger en dylik kabel vid kraftdistribution.

Fig. 3 visar en genomskärning genom en manschett enligt uppfinningen. Snittet är taget längs linjen III-III i fig. 1 och sträcker sig ett kort stycke in från statorns 1 ena ändyta. Manschetten har en yttre form 15 som överens- stämmer med spårets 5, dvs. en cykelkedjeliknande form, där snittet sidledes går genom ett av "cykelkedjans" vida par- tier såsom framgår av figur 4 i vilken även läget för snittet i fig. 3 är markerat. Manschetten är anordnad intill statorns 1 ena ände 19 och en likadan manschett är anordnad vid statorns motsatta ändyta. Manschetten sträcker sig radiellt längs hela spåret 5 och vardera spår är försedd med en dylik manschett. Manschettens axiella utsträckning är ca 4 cm och ligger normalt inom intervallet 2-6 cm. Statorns lamellkärna betecknas med 18 och vid dess ändar är en ändplatta 12 av fibermaterial anordnad. Manschetten är inmonterad i ändplat- tan 12. I den del av spåret 5 som sträcker sig genom änd- plattan är en urtagning 17 upptagen. Denna förlöper i spår- väggen längs spårets 5 hela radiella utsträckning. Man- schetten är försedd med en krage 16 som passar i spåret 17.

Från kragen 16 sträcker sig manschettens foderdel 13 ut mot statorns ändyta 19 och slutar kort innanför denna. Alter- nativt kan manschetten sluta jäms med statorns ändyta eller sträcka sig ett kort stycke utanför denna. Manschettens foderdel 13 anligger längs hela sin utsträckning tätande mot spårväggen.

Insidan 14 av manschetten vidgar sig svagt i rikt- ning ut mot statorns ändyta 19 med en vinkel av några få grader. Manschetten har således en svagt konisk insida vid områden för kabelgenomföringarna. Där manschetten är anordnad o o n u n: _ . . . I v . I : c . . a ø . ø Q oo 10 15 20 25 '30 'Hïïßs 522' 026 n u o z u nu 7 att uppta kabeln 6 kan den ha en minsta innerdiameter intill kragen som ungefär motsvarar kabelns 6 ytterdiameter eller något mindre för att säkerställa god tätning och effektivt stöd. Manschetten är utförd i ett elastiskt material, lämp- ligtvis silikongummi. Viktigt är att materialet ej innehåller rester av processolja eftersom denna kan diffundera in mot kabelns yttre halvledande skikt 34 och angripa och skada detta. Materialet bör dessutom vara termiskt stabilt.

Mellan kabellägena i manschetten, dvs. i de trängre partierna har manschetten livpartier 20 (se fig. 4) som på dessa ställen fyller spåret så att det är helt avtätat.

Vid montage av manschetten som göres innan statorn lindas kläms den ihop och trycks in axiellt i spåret 5 tills manschettens krage 16 snäpper in i urtagningen 17 i spåret, varvid den låses fast. När manschetterna är anbringade lindas kabeln, varvid manschetterna fungerar som styrning för denna.

Kabeln får därvid en korrekt instyrning och hindras från att komma i kontakt med kanten mellan spåret och statorns ändyta så att risk för skador elimineras. Det kan vara lämpligt att smörja manschettens insida för att underlätta genomföring av kabeln. Smörjmedlet bör väljas så att det inte påverkar kabelns yttre halvledande skikt. Lämpligt smörjmedel är talk eller bornitrid.

Den ovan beskrivna manschetten sträcker sig i radialriktningen längs hela spåret. Alternativt kan en individuell manschett anordnas för varje kabelgenomföring och får då i huvudsak cylindrisk form. Uppfinningen utesluter vidare inte andra alternativ för att fästa manschetterna än genom den beskrivna kragen. De kan exempelvis limmas mot spåren eller hållas kvar enbart genom friktion. c n I ; no

Claims (15)

10 15 20 25 30 35 522 026 NYA PATENTKRAV

1. Roterande elektrisk maskin innefattande en stator (1) med lindningar dragna genom spår (5) i statorn, k ä n n e t e c k n a d av att lindningarna utgöres av högspänningskabel (6) och att åtminstone något av nämnda spår (5) vid åtminstone statorns (1) ena ändyta är försedd med manschettorgan (13, 16) anordnat mellan kabeln (6) och spåret (5), vilket manschettorgan sträcker sig axiellt en kort sträcka i spåret.

2. Roterande elektrisk maskin enligt patentkravet 1, vid vilken kabeln (6) är av ett slag som innefattar en kärna med ett flertal kardeler (31), ett kärnan omslutande inre" halvledande skikt (32), ett det inre halvledande skiktet om- slutande isolerande skikt (33) och ett det isolerande skiktet (33) omslutande yttre halvledande skikt (34).

3. Roterande elektrisk maskin enligt patentkravet 1 eller 2, vid vilken kabeln (6) har en diameter i intervallet 20 - 200 mm och en ledningsarea i intervallet 80 - 3000 mmz.

4. Roterande elektrisk maskin enligt något av patentkraven 1 - 3, vid vilken nämnda manschettorgan (13, 16) innefattar en manschett som i radialriktningen sträcker sig över ett flertal kabelföringar, företrädesvis samtliga och i ett radialsnitt har en profil som i huvudsak överensstämmer med spårets profil.

5. Roterande elektrisk maskin enligt något av patentkraven 1 - 3, vid vilken nämnda manschettorgan inne- fattar ett flertal i ett radialsnitt cirkulära manschetter, varvid vardera manschett omger en kabelföring.

6. Roterande elektrisk maskin enligt något av patent- kraven 1 - 5, vid vilken spåret har en profil som i ett 10 15 20 25 30 35 522 026 radialsnitt uppvisar omväxlande vida (7) och trånga (8) partier.

7. Roterande elektrisk maskin enligt något av patent- kraven 1 - 6 vid vilken manschettorganet (13, 16) är av ett elastiskt material.

8. Roterande elektrisk maskin enligt patentkravet 8, vid vilken nämnda material är oljefritt och företrädesvis utgöres av silikongummi.

9. Roterande elektrisk maskin enligt något av patent- kraven 1 - 8, vid vilken manschettorganet (13, 16) har en axiell utsträckning av 2 - 6 cm och dess axiellt yttersta ände är belägen strax innanför statorns ändyta (19).

10. Roterande elektrisk maskin enligt något av patent- kraven 1 - 9, vid vilken manschettorganet (13, 16) vid sin axiellt innersta ände är försedd med en krage (16) som skjuter in i en i spårets väggar i en i ett radialplan för- löpande urtagning (17).

11. Roterande elektrisk maskin enligt något av patent- kraven 1 - 10, vid vilken manschettorganet (13, 16) kring vardera kabelföring har en innerprofil (14) med en minsta diameter som i huvudsak motsvarar kabelns (6) ytterdiameter och som vidgar sig koniskt i riktning mot statorns intillbelägna ändplan (19).

12. Roterande elektrisk maskin enligt något av patentkraven 1 - 11, vid vilken manschettorganet (13, 16) är anordnat att anligga tätande mot såväl spårvägg (5) som kabel (6).

13. Förfarande vid tillverkning av en roterande elektrisk maskin med en stator med lindningar dragna genom 10 15 522 026 10 spår i statorn, k ä n n e t e c k n a t av att statorn lindas med högspänningskabel och manschettorgan anbringas i åtminstone något av spåren vid åtminstone statorns ena ändyta så att manschettorganet sträcker sig en kort sträcka in i spåret, vilket manschettorgan har innermått medgivande passage av kabeln, varefter kabeln lindas i spåren genom manschettorganen.

14. Förfarande enligt patentkravet 12, vid vilken man- schettorganen smörjes med ett antifriktionsmedel innan kabeln föres genom dem.

15. Förfarande enligt patentkravet 13 eller 14, vid vilken det manschettorgan som anbringas har ett utförande enligt vad som anges i något av patentkraven 4 - 12.