[发明专利]一种旋转电机

说明书

本发明涉及一种在权利要求1的前序部分所描述的那种类型的旋转电机，例如同步电机和标准异步电机以及双端馈电的电机，应用于异步静态电流级联变换器、外电极电机以及同步电机。

在本中请中，术语“径向”、“轴向”以及“周向”是对定子进行的方向限定，除非有明确的说明外，术语“电缆导入”在本申请中指的是穿过定子槽的各个段电缆的长度。

该机器主要是在发电站中用来产生电力的发电机。该机器用于高压。在此高压应理解为超过10KV以上的电压。对于与本发明相应的该机器其特有运行范围可以在36-800KV内。

类似的机器传统上电压都设计在6-30KV范围内，而且30KV通常被认为是上限。通常这意味着发电机必须通过使电压逐步提高到电力网电压的变压器连接到电力网上，即大约为100-400KV。

尽管在向用来输送、二次输电以及配电的高压电网提供电流时目前主流技术是必须在发电机和电力网之间安装如前面在简介中所提到的变压器，但通过直接产生达到电力网水平的电压来努力消除变压器已是众所周知的(方法)。这样的发电机在US-4,429,244、US-4,164,672、US-3,743,867中公开过。

在US-5,036,165中公开了一种导线，在这种导线中，在其内部和外部热解玻璃纤维半导体层上都具有绝缘体。在电机中为导线提供如在US-5,066,881中公开的绝缘体是众所周知的，其中，半导体的热解玻璃纤维层与形成导线的两根平行的线接触，且在定子槽中的绝缘体是由外部热解玻璃纤维半导体层包围的。热解玻璃纤维材料被描述为比较适用，因为即使在经过浸渍处理后依然保持其电阻率。

通过在定子绕组(即XLPE电缆)中使用带有与用来传输电力的电缆中使用的那种绝缘体相似的固体绝缘体的高压绝缘导电线(在下面用术语称之为电缆)，可以使发电机的输出电压增加到可以不需要中间变压器而直接连接到电力网上。

这种原理通常要求定子中的安放电缆的定子槽较传统技术中要深(由于高压而所需绝缘层较厚且绕组匝数较多)。这就引发了一些与线圈末端区段、定子齿以及绕组的冷却、振动以及固有频率相关的问题。

在定子槽中安装电缆也是一个问题，即如何在其外层不被破坏的情况下将电缆插进定子槽中。电缆承受着频率为100Hz的电流会造成一种振动的趋势，而且，除了外径的制造公差外，其尺寸也会随着温度波动(即负载波动)而发生变化。

本发明涉及上面提到的问题：防止在将电缆插进定子槽时电缆的外部遭到破坏，防止在工作期间由振动对表面造成的磨伤。

一种特有的缺点是电缆可能会在进入定子槽的狭窄部分和宽阔部分之间的过渡区段时被定子槽壁损伤。如果定子槽是由用于电缆导入的带环形扩大部分的两个面对的平滑定子槽壁组成，就会在定子槽壁内形成锋利的边缘，这些扩大部分就构成了宽阔部分。这些锋利的边缘不但在绕制线圈过程中可能会损伤电缆而且会在运转过程中也会损伤电缆。通过压力元件将电缆压在定子槽壁的一面或两面上，在运转期间使电缆至少被逐点支承是很重要的。该目的是为了减小电缆中的振动。这样电缆就存在电缆被压在这些锋利边缘的一个上的缺点，且部分由于不能完全抑制振动的原因以及部分由于热效应在电缆中造成的运动的原因，外部半导体层就因此可能产生磨损或遭到损伤。 

在传统的旋转电机(例如在低于高压范围工作的电机)中，其具有用于绕组的定子槽，定子槽具有交替的宽阔部分和狭窄部分，这种电机很早就在FR2594271中公开，其定子槽就没有任何锋利边缘，这是由于在这种机器中定子槽的尺寸相对较小。在这些定子槽中，没有精心确定宽阔部分和狭窄部分之间的过渡部分，因此在该过渡部分处会出现锋利的边缘。这样的机器不能解决本发明所指向的问题，即在能够在高压范围内运转的机器中防止电缆遭到锋利边缘的损坏。

本发明的目的是消除或至少降低在能够在高压范围内工作的旋转电机中以这种方式产生损伤的缺陷。

根据本发明，该目的可以通过具有在其特征部分限定的特定技术特征的权利要求1的前序部分中描述的那种旋转电机来实现。

所描述的具体问题通过改变定子槽壁的断面形状来实现，从而在电缆能够与定子槽壁产生接触处没有尖角产生。而且通过绕组的特定的特征，这种机器可以用于高压范围内。