SE512717C2

SE512717C2 - Stator for a rotating electric machine, method of manufacturing a stator and a rotating electric machine comprising a stator

Info

Publication number: SE512717C2
Application number: SE9703719A
Authority: SE
Inventors: Bertil Larsson; Ivan Jonas; Bengt Rothman; Lars Gertmar
Original assignee: Abb Ab
Priority date: 1997-10-13
Filing date: 1997-10-13
Publication date: 2000-05-02
Also published as: ZA989333B; NO20001827L; WO1999019969A1; PL339770A1; CN1272245A; CA2306929A1; BR9813030A; SE9703719D0; SE9703719L; EP1023760A1; AU9656898A; NO20001827D0

Abstract

The present invention relates to a stator (1) for a rotating electric machine, comprising a stator frame (6), a stator core (2) and a winding (4) arranged in slots in said stator core, characterized in that said stator is built of at least two self-supporting stator elements (12, 13, 14; 18, 19; 27, 28, 29, 35, 36, 37) of a substantially annular disc shape, and that the axial length l of said stator elements is defined by one or more dividing planes (8, 9, 10; 20; 30, 31) perpendicular to the longitudinal axis (11; 21) of the stator. The invention also includes a method of manufacturing a stator and a rotating electric machine including such a stator.

Description

uni-mv. . ..._ , , __ 512 717 2 möjligt med hänsyn tagen till transportmöjligheterna. På an- läggningsplatsen hopmonteras kärnsektionerna och hålls ihop och fästs ihop med hjälp av statorstommen, som kan innefatta flera stomsektioner som hopmonteras. Lindningen kan installe- ras på anläggningsplatsen eller delvis i verkstaden. Ett al- ternativ, särskilt för mycket stora maskiner, är att utföra flera av tillverkningsstegen för statorkärnan på anläggnings- platsen, innefattande hopsättning av de stansade el-plåtarna i kärnan, montering av kärnan i statorstommen, men ej inne- fattande stansning av plåtarna. uni-mv. . ..._,, __ 512 717 2 possible taking into account the transport possibilities. At the site, the core sections are assembled and held together and fastened together by means of the stator body, which may comprise several body sections which are assembled. The winding can be installed on the construction site or partly in the workshop. An alternative, especially for very large machines, is to perform several of the manufacturing steps for the stator core at the construction site, including assembling the punched electrical plates in the core, mounting the core in the stator body, but not including punching the plates.

S.k. turbogeneratorer är avsevärt längre, i förhållande till diametern, än andra generatorer. De kan ha en längd av storleksordningen 6-7 meter, men å andra sidan är deras dia- meter avsevärt mindre än andra generatorers diameter. Turbo- generatorer ställer högre krav avseende styvhet och stelhet hos kärnans tvärsnitt, eftersom de normalt är 2-poliga maski- ner med en hög rotationshastighet och resonansfrekvensen för 4-nodsformen ofta hamnar nära 100-120 Hz för större maskiner, vilket är nära excitationsfrekvensen för en 2-polig maskin.S.k. turbogenerators are considerably longer, in relation to the diameter, than other generators. They can have a length of the order of 6-7 meters, but on the other hand, their diameter is considerably smaller than the diameter of other generators. Turbo-generators place higher demands on the stiffness and rigidity of the core cross-section, as they are normally 2-pole machines with a high rotational speed and the resonant frequency of the 4-node shape often ends up close to 100-120 Hz for larger machines, which is close to the excitation frequency for a 2-pole machine.

Detta leder ofta till vibrationsproblem.This often leads to vibration problems.

Roterande elektriska maskiner har konventionellt utfor- mats för spänningar inom intervallet 6 - 30 kv, varvid 30 kV normalt ansetts vara en övre gräns. Detta innebär vanligen i generatorfallet att en generator måste anslutas till kraftnä- tet över en transformator som transformerar upp spänningen till nätets nivå, vilken ligger inom området ca 130 - 400 kV.Rotary electrical machines have been conventionally designed for voltages in the range 6 - 30 kv, where 30 kV is normally considered to be an upper limit. In the generator case, this usually means that a generator must be connected to the power grid via a transformer that transforms the voltage to the level of the grid, which is in the range of approximately 130 - 400 kV.

Olika försök har under årens lopp gjorts för att ut- veckla särskilt synkronmaskiner, företrädesvis generatorer, för högre spänningar. Exempel på detta finns beskrivna i bl a ”Electrical World", October 15, 1932, sid 524-525, artikeln ”Water-and-Oil-cooled Turbogenerator TVM-300" i J. Elektro- technika, nr 1, 1970, sid 6-8, och patentpublikationerna US 4,429,244 och SU 955 369. Emellertid har inga av dessa försök varit framgångsrika och de har inte heller lett till någon kommersiellt tillgänglig produkt.Various attempts have been made over the years to develop especially synchronous machines, preferably generators, for higher voltages. Examples of this are described in, among others, "Electrical World", October 15, 1932, pages 524-525, the article "Water-and-Oil-cooled Turbo Generator TVM-300" in J. Elektrotechnika, no. 1, 1970, p. 6-8, and U.S. Patent Nos. 4,429,244 and SU 955,369. However, none of these attempts have been successful nor have they led to any commercially available product.

Syftet med föreliggande uppfinning är att lösa ovan- nämnda problem och tillhandahålla en stator för en roterande 512 717 3 elektrisk maskin av ovan angivna aslag, vilken stator är ut- formad så att ett nytt och mycket flexibelt tillverkningsför- farande kan bli möjligt. Syftet är även att tillhandahålla en tillverkningsmetod för en stator liksom en roterande elek- trisk maskin innefattande statorn.The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a stator for a rotating electric machine of the above-mentioned strokes, which stator is designed so that a new and very flexible manufacturing method can be possible. The purpose is also to provide a manufacturing method for a stator as well as a rotating electric machine comprising the stator.

Det.har således visat sig vara möjligt att som stator- lindning i en roterande elektrisk maskin använda högspända isolerade elektriska ledare med fast isolation, av likartat utförande som kablar för överföring av elkraft (t.ex. s.k.It has thus been found possible to use, as stator winding in a rotating electrical machine, high-voltage insulated electrical conductors with fixed insulation, of a similar design as cables for the transmission of electric power (e.g. so-called

PEX-kablar). dana nivåer att den kan direktanslutas till kraftnätet utan Härigenom kan maskinens spänning höjas till så- mellanliggande transformator. En sådan isolerad ledare eller kabel är flexibel och böjlig och av det slag som närmare be- skrivs i PCT-ansökan SE97/00874 och SE97/00875. Ytterligare beskrivning av den isolerade ledaren eller kabeln finns i PCT-ansökningarna SE97/00901, SE97/00902 och SE97/00903.PEX cables). levels that it can be directly connected to the power grid without This allows the machine's voltage to be increased to such an intermediate transformer. Such an insulated conductor or cable is flexible and pliable and of the type described in more detail in PCT applications SE97 / 00874 and SE97 / 00875. Further description of the insulated conductor or cable can be found in PCT applications SE97 / 00901, SE97 / 00902 and SE97 / 00903.

Syftet uppnås medelst en stator i enlighet med ingres- sen till patentkravet l, vilken kännetecknas i enlighet med de fördelaktiga särdrag som anges i den kännetecknande delen av detta krav. Ett motsvarande förfarande definieras i den kännetecknande delen av kravet 23. Slutligen uppnås syftet även genom en roterande elektrisk maskin i enlighet med kra- vet 3l, innefattande en stator såsom definierad i vilket som helst av kraven avseende statorn.The object is achieved by means of a stator in accordance with the preamble of claim 1, which is characterized in accordance with the advantageous features stated in the characterizing part of this claim. A corresponding method is defined in the characterizing part of claim 23. Finally, the object is also achieved by a rotating electrical machine according to claim 31, comprising a stator as defined in any of the claims relating to the stator.

Således kännetecknas statorn enligt krav l av att sta- torn är byggd av åtminstone två självbärande statorelement med en väsentligen ringformad skivform, och av att den axiel- la längden hos statorelementen definieras av ett eller flera delningsplan, vinkelräta mot statorns längsgående axel. En stator med denna utformning består följaktligen av ett antal element som även kan beskrivas som ”brödskivor". Denna ut- formning är särskilt fördelaktig för turbogeneratorer, efter- som den erbjuder en möjlighet att montera ihop generatorn, företrädesvis på anläggningsplatsen, av kortare element som är mycket enklare att transportera. För att göra skivelemen- ten självbärande så är deras axiella längd företrädesvis längre än 0,5 m. En vanlig turbogenerator kan således vara man... u.. ,.\.............................«.~ .i ... 512 717 4 uppdelad i från 2 till 15 skivelement eller ”brödskivor", be- roende på generatorns längd. En sannolik storlek på ett skiv- element kan vara 0,5 till 4 m. Allmänt beror det antal skiv- element i vilket statorn delas upp på var man väljer att sät- ta gränsen för längden, främst med hänsyn till en enkel transport och allmänt handhavande av elementen.Thus, the stator according to claim 1 is characterized in that the stator is built of at least two self-supporting stator elements with a substantially annular disc shape, and in that the axial length of the stator elements is defined by one or more pitch planes, perpendicular to the longitudinal axis of the stator. Consequently, a stator of this design consists of a number of elements which can also be described as “bread slices.” This design is particularly advantageous for turbogenerators, as it offers an opportunity to assemble the generator, preferably at the construction site, of shorter elements such as is much easier to transport.To make the disc elements self-supporting, their axial length is preferably longer than 0.5 m. ..................... «. ~ .I ... 512 717 4 divided into from 2 to 15 slice elements or" bread slices ", depending on the length of the generator . A probable size of a disc element can be 0.5 to 4 m. In general, the number of disc elements in which the stator is divided depends on where you choose to set the limit for the length, mainly with regard to a simple transport and generally handling of the elements.

Motsvarande förfarande kännetecknas av att åtminstone två självbärande statorelement av en väsentligen ringformad skivform, sammanfogas axiellt, varvid dessa statorelements axiella längd bestäms av ett eller flera delningsplan som är vinkelräta mot statorns längsgående axel.The corresponding method is characterized in that at least two self-supporting stator elements of a substantially annular disc shape are joined axially, the axial length of these stator elements being determined by one or more dividing planes which are perpendicular to the longitudinal axis of the stator.

Genom utformningen av statorn i enlighet med förelig- gande uppfinning kommer det även att bli möjligt att konstru- era mycket större, längre, och tyngre generatorer eftersom transporten underlättas väsentligt.Through the design of the stator in accordance with the present invention, it will also be possible to construct much larger, longer, and heavier generators since the transport is significantly facilitated.

Vidare är det inte bara en fördel ur transportsynpunkt att göra skivelementen självbärande, utan detta är även ett viktigt särdrag för att statorn skall kunna tåla de dynamiska förhållandena under drift och undvika vibrationer.Furthermore, it is not only an advantage from a transport point of view to make the disc elements self-supporting, but this is also an important feature for the stator to be able to withstand the dynamic conditions during operation and avoid vibrations.

Andra fördelar och kännetecken hos föreliggande uppfin- ning kommer att framgå av de underordnade patentkraven.Other advantages and features of the present invention will become apparent from the dependent claims.

Ett ytterligare syfte med föreliggande uppfinning är att statorn och den roterande elektriska maskinen skall vara lämpade att användas för höga spänningar, med vilket avses elektriska spänningar som i första hand överstiger lO kV. Ett typiskt arbetsområde för en sådan maskin kan vara 36 till 800 kV, företrädesvis 72,5 till 800 kV.A further object of the present invention is that the stator and the rotating electrical machine should be suitable for use for high voltages, by which is meant electrical voltages which primarily exceed 10 kV. A typical operating range for such a machine may be 36 to 800 kV, preferably 72.5 to 800 kV.

Därför finner vi att ett annat viktigt särdrag hos sta- torn enligt uppfinningen ligger i det faktum att lindningen tillhandahålls medelst en isolerad ledare, vilken innefattar åtminstone en strömförande ledare, ett första skikt med halv- ledande egenskaper anordnat runt nämnda strömförande ledare, ett skikt med fast isolation anordnat runt nämnda första skikt, och ett andra skikt med halvledande egenskaper anord- nat runt isolationsskiktet. Den isolerade ledaren är med för- del en kabel, företrädesvis en högspänningskabel. 512 717 Genom användning av isolerade elektriska ledare för högspänning med fast isolation av en liknande utformning så- som tidigare kända kablar använda för överföring av elkraft (t.ex. s.k. PEX-kablar eller kablar med EP-gummiisolation), så kan maskinens spänning ökas till sådana nivåer att den kan anslutas direkt till kraftnätet utan att gå via en transfor- mator. Detta leder till den mycket viktiga fördelen att den konventionella transformatorn kan elimineras. Följaktligen innebär lösningen enligt föreliggande uppfinning betydande besparingar både i ekonomiska termer och avseende utrymmesbe- hov och vikt hos generatoranläggningar och andra anläggningar innefattande roterande elektrisk maskiner.Therefore, we find that another important feature of the stator according to the invention lies in the fact that the winding is provided by means of an insulated conductor, which comprises at least one live conductor, a first layer with semiconducting properties arranged around said live conductor, a layer with solid insulation arranged around said first layer, and a second layer with semiconducting properties arranged around the insulation layer. The insulated conductor is advantageously a cable, preferably a high voltage cable. 512 717 By using insulated electrical conductors for high voltage with fixed insulation of a similar design as previously known cables used for transmission of electric power (eg so-called PEX cables or cables with EP rubber insulation), the voltage of the machine can be increased to such levels that it can be connected directly to the power grid without going through a transformer. This leads to the very important advantage that the conventional transformer can be eliminated. Accordingly, the solution of the present invention entails significant savings both in economic terms and in terms of space requirements and weight of generator sets and other plants including rotary electric machines.

Enligt en föredragen utföringsform innefattar varje statorelement ett självbärande statorkärneelement. Enligt ett annat kännetecken innefattar varje statorelement vidare ett självbärande statorstommeelement. Det skall noteras att det ej krävs att statorstommen utgör en del av de självbärande statorelementen i huvudkravet, eftersom statorelementen myck- et väl kan innefatta endast statorkärneelement och stator- stommen kan installeras senare, på anläggningsplatsen.According to a preferred embodiment, each stator element comprises a self-supporting stator core element. According to another feature, each stator element further comprises a self-supporting stator body element. It should be noted that it is not required that the stator body form part of the self-supporting stator elements in the main requirement, since the stator elements may very well only include stator core elements and the stator body can be installed later, at the construction site.

Statorkärneelementen kan vara gjorda på konventionellt vis medelst ett valfritt antal skikt i el-plåt, företrädesvis hoplimmade, eller de kan vara gjorda av kompakterat metall- pulver, ett kompositmaterial innefattande magnetiskt pulver eller vilket som helst annat lämpligt material.The stator core elements may be made in a conventional manner by means of any number of layers in electric sheet, preferably glued together, or they may be made of compacted metal powder, a composite material comprising magnetic powder or any other suitable material.

Statorn är med fördel försedd med hopmonteringsorgan för hopmontering av de självbärande statorelementen. I en fö- redragen utföringsform kan dessa hopmoneringsorgan innefatta bultar anordnade att anbringas i motsvarande axiella hål i statorkärneelementen. Dessa bultar är företrädesvis försedda med något förspänningsorgan för att fast och säkert hålla ihop statorelementen. Nämnda bultar kan vara kombinerade bul- tar och kylkanaler. Bultarna kan även vara kombinerade bultar och spårkilselement.The stator is advantageously provided with mounting means for mounting the self-supporting stator elements. In a preferred embodiment, these assembling means may comprise bolts arranged to be arranged in corresponding axial holes in the stator core elements. These bolts are preferably provided with some biasing means for firmly and securely holding the stator elements together. Said bolts can be combined bolts and cooling channels. The bolts can also be combined bolts and keyway elements.

Alternativt kan medlen för hopmontering innefatta att statorelementen svetsas ihop, eller innefatta en adhesiv. i lill -ﬂ-ﬂ-ﬂ-ﬂlumnnh- .|,....||.um.|.....«..i m..- ....,,,_ , _, , \_ S12 717 6 I en annan föredragen utföringsform kan hopmonterings- organen innefatta ett flänsförband som anbringas utvändigt på statorstommen, vilken i så fall även kommer att vara uppdelad i stomdelar. Naturligtvis behövs vanligen fler än ett fläns- förband, varvid antalet beror på statorns längd.Alternatively, the means for assembly may comprise welding the stator elements together, or include an adhesive. i lill -ﬂ-ﬂ-ﬂ-ﬂ lumnnh-. |, .... || .um. | ..... «.. i m ..- .... ,,, _, _,, \ In another preferred embodiment, the mounting means may comprise a flange joint which is applied externally to the stator body, which in that case will also be divided into body parts. Of course, more than one flange joint is usually needed, the number depending on the length of the stator.

Enligt ett särskilt viktigt kännetecken är statorn för- sedd med första styrorgan för att styra statorspåren i ett statorkärneelement så att de passar till statorspåren hos ett angränsande statorkärneelement. Enligt ett annat viktigt sär- drag är statorkärneelementen försedda med hål för kylkanaler och statorn är försedd med andra styrorgan för att styra kyl- kanalhålen hos ett statorkärneelement så att de passar kylka- nalhålen hos ett angränsande statorkärneelement. Dessa styr- organ är mycket fördelaktiga när statorn är en turbogenera- tor, eftersom turbogeneratorer kan ha ganska långa statorele- ment. Långa statorelement medför höga krav avseende toleran- ser på lindningsspåren och hålen för kylkanalerna, för att undvika skador på lindningen och kylkanalerna när de förs in i spåren/hålen, och de tillhandahållna styrorganen kommer att säkerställa en god överensstämmelse mellan spåren/hålen i två angränsande statorkärneelement. Ett exempel på ett styrele- ment för kylkanalerna kan vara en kort hylsa som delvis in- förs i en statorkärna, varvid hylsan fungerar som ett styr- organ när den angränsande statorkärnan installeras. Styrorga- nen kan mycket väl vara av ett slag som avlägsnas när hopmon- teringen fullbordats eller så kan de vara av ett slag som blir kvar i kärnan efter fullbordad hopmontering.According to a particularly important feature, the stator is provided with first control means for guiding the stator grooves in a stator core element so that they match the stator grooves of an adjacent stator core element. According to another important feature, the stator core elements are provided with holes for cooling ducts and the stator is provided with other control means for guiding the cooling duct holes of a stator core element so that they fit the cooling duct holes of an adjacent stator core element. These control means are very advantageous when the stator is a turbogenerator, since turbogenerators can have quite long stator elements. Long stator elements place high demands on tolerances on the winding grooves and the holes for the cooling channels, in order to avoid damage to the winding and the cooling channels when they are inserted into the grooves / holes, and the provided guide means will ensure a good correspondence between the grooves / holes in two adjacent stator core elements. An example of a control element for the cooling ducts may be a short sleeve which is partially inserted into a stator core, the sleeve acting as a guide means when the adjacent stator core is installed. The control members may very well be of a kind which is removed when the assembly is completed or they may be of a kind which remains in the core after completion of assembly.

Kylkanalerna kan innefatta förinstallerade, väsentligen axiella, kylkanaler i statorkärnan. I ett sådant fall kan tätningsorgan, såsom O-ringar, vara anordnade i ytorna längs delningsplanen.The cooling ducts may include pre-installed, substantially axial, cooling ducts in the stator core. In such a case, sealing means, such as O-rings, may be arranged in the surfaces along the dividing plane.

Kylkanalerna liksom lindningsspåren kan ha en sned form eller en rak axiell form.The cooling channels as well as the winding grooves can have an oblique shape or a straight axial shape.

Beträffande den isolerade ledaren i lindningen så kan den vara utrustad med ett antal fördelaktiga särdrag.Regarding the insulated conductor in the winding, it can be equipped with a number of advantageous features.

Enligt en föredragen utföringsform är ledaren eller ka- beln flexibel. Att kabeln är flexibel eller böjlig är viktigt l5 512 717 7 för att den ska kunna användas som lindning. Vidare är det första halvledande skiktet i huvudsak på samma potential som den strömförande ledaren. Det andra halvledande skiktet är företrädesvis anordnat så att det utgör en huvudsakligen ekvipotentiell yta omslutande den strömforande ledaren/ledar- na och isolationsskiktet. Det är även anslutet till en förut- bestämd potential, företrädesvis jordpotential. Enligt andra särdrag har åtminstone två angränsande skikt väsentligen lika termiska utvidgningskoefficienter, kan den strömförande leda- ren innefatta ett antal kardeler, varvid endast ett fåtal av kardelerna är oisolerade från varandra.According to a preferred embodiment, the conductor or cable is flexible. That the cable is flexible or pliable is important for it to be used as winding. Furthermore, the first semiconductor layer is essentially at the same potential as the live conductor. The second semiconductor layer is preferably arranged so as to form a substantially equipotential surface enclosing the current-conducting conductor (s) and the insulating layer. It is also connected to a predetermined potential, preferably earth potential. According to other features, at least two adjacent layers have substantially equal coefficients of thermal expansion, the live conductor may comprise a number of strands, only a few of the strands being uninsulated from each other.

Vidare kan vart och ett av de tre skikten, dvs. de två halvledande skikten och isolationsskiktet, vara fast förbun- det med det angränsande skiktet längs väsentligen hela för- bindningsytan. Enligt ett särskilt viktigt särdrag är skikten anordnade att vidhäfta varandra även då den isolerade ledaren eller kabeln böjs. Slutligen kan nämnas att kabeln företrä- desvis har en diameter som ligger i intervallet 20 - 250 mm och en ledningsarea som ligger i intervallet 80 - 3000 mmz.Furthermore, each of the three layers, i.e. the two semiconducting layers and the insulating layer, be firmly connected to the adjacent layer along substantially the entire connecting surface. According to a particularly important feature, the layers are arranged to adhere to each other even when the insulated conductor or cable is bent. Finally, it can be mentioned that the cable preferably has a diameter which is in the range 20 - 250 mm and a cable area which is in the range 80 - 3000 mmz.

Företrädesvis används kablar med cirkulärt tvärsnitt.Preferably cables with a circular cross section are used.

De har fördelen att de kan böjas lättare liksom att de uppvi- sar bättre elektriska egenskaper. Emellertid kan kablar med annat tvärsnitt användas, t.ex. för att erhålla bättre pack- ningstäthet.They have the advantage that they can be bent more easily as well as that they exhibit better electrical properties. However, cables with a different cross section can be used, e.g. to obtain better packing density.

Förfarandet enligt föreliggande uppfinning innefattar vidare med fördel steget att axiellt montera ihop statorele- menten med hjälp av bultar som förs in i motsvarande hål an- ordnade i statorelementen, vilka företrädesvis är statorkär- neelement. Alternativt hopmonteras statorelementen axiellt med hjälp av åtminstone ett axiellt skruvflänsförband som an- bringas utvändigt pà statorkärnan.The method according to the present invention further advantageously comprises the step of axially assembling the stator elements by means of bolts which are inserted into corresponding holes arranged in the stator elements, which are preferably stator core elements. Alternatively, the stator elements are mounted axially by means of at least one axial screw flange connection which is arranged externally on the stator core.

Ytterligare steg innefattar införandet av kylkanaler i motsvarande hål anordnade i statorn och införandet av lind- ningen i lindningsspåren hos statortänderna. Företrädesvis införs lindningen axiellt i statorspåren. Detta är en förenk- lad metod för insättning av lindningen som möjliggörs genom det slag av flexibel kabel som används. Såsom ett ytterligare ...u-ann ...ä .|.|u,u...iv..a, ni-nui. nn.. mf-ï” w .m .; www ~\- - m, .4 ¿~ 512 717 8 fördelaktigt kännetecken kan statorn hopmonteras på anlägg- ningsplatsen för den roterande elektriska maskinen.Additional steps include the insertion of cooling ducts into corresponding holes provided in the stator and the insertion of the winding into the winding grooves of the stator teeth. Preferably, the winding is inserted axially into the stator grooves. This is a simplified method for inserting the winding that is made possible by the type of flexible cable used. As an additional ... u-ann ... ä. |. | U, u ... iv..a, ni-nui. nn .. mf-ï ”w .m .; www ~ \ - - m, .4 ¿~ 512 717 8 advantageous feature, the stator can be assembled at the installation site of the rotary electric machine.

Sammanfattningsvis har föreliggande uppfinning den för- delen att den tillhandahåller en statorkärna som är både en- kel med avseende på tillverkningsförfarandet och lätt att transportera och installera på den slutliga driftsplatsen.In summary, the present invention has the advantage of providing a stator core that is both simple in manufacturing and easy to transport and install at the final site of operation.

Detta är särskilt fördelaktigt för användning i turbogenera- torer, men det är naturligtvis ej begränsat till sådana gene- ratorer.This is particularly advantageous for use in turbogenerators, but it is of course not limited to such generators.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas i detalj med hän- visning till föredragna utföringsformer illustrerade i de bi- fogade ritningarna, i vilka: - Fig. 1 visar en schematisk delvy i perspektiv av en stator enligt föreliggande uppfinning, - Fig. 2 visar en schematisk vy av en stator med en första utföringsform av hopmonteringsorganen, - Fig. 3 visar en schematisk vy av en stator med en andra utföringsform av hopmonteringsorganen, och - Fig. 4 visar ett tvärsnitt av en kabel.The invention will now be described in detail with reference to preferred embodiments illustrated in the accompanying drawings, in which: Fig. 1 shows a schematic partial view in perspective of a stator according to the present invention, Fig. 2 shows a schematic view of a stator with a first embodiment of the mounting means, Fig. 3 shows a schematic view of a stator with a second embodiment of the mounting means, and Fig. 4 shows a cross section of a cable.

I fig. 1 illustreras en stator 1 enligt föreliggande uppfinning, med ett parti avlägsnat av tydlighetsskäl. Denna stator innefattar en statorkärna 2 och en statorstomme 6.Fig. 1 illustrates a stator 1 according to the present invention, with a portion removed for clarity. This stator comprises a stator core 2 and a stator body 6.

Statorkärnan är byggd av statortänder 3 och är försedd med en schematiskt illustrerad lindning 4. I det illustrerade utfö- ringsexemplet är statorn delad, längs två delningsplan 8, 9 vinkelräta mot statorns längsgående axel 10, i tre självbä- rande statorelement 12, 13, 14. Vart och ett av dessa stator- element innefattar ett statorkärneelement och ett statorstom- meelement. Delningsplanen delar i den illustrerade utförings- formen inte statorn i statorelement av lika storlek, dvs. li- ka axiell längd L Emellertid är en delning i element av lika storlek nära till hands. Statorn kan beskrivas som om den var skuren i tre skivor, där varje skiva, dvs. statorelement, har huvudsakligen skivform. Naturligtvis är ändelementen, i den visade utföringsformen vilken innefattar stommen, försedda med utskjutande stomelement, men detta inverkar ej menligt på det allmänna intrycket av skivform. 512 717 9 I de följande figurerna har element liknande elementen i fig. l betecknats med samma hänvisningssiffror.The stator core is built of stator teeth 3 and is provided with a schematically illustrated winding 4. In the illustrated embodiment the stator is divided, along two dividing planes 8, 9 perpendicular to the longitudinal axis 10 of the stator, into three self-supporting stator elements 12, 13, 14 Each of these stator elements includes a stator core element and a stator body element. In the illustrated embodiment, the division plan does not divide the stator into stator elements of equal size, ie. equal axial length L However, a division into elements of equal size is close at hand. The stator can be described as if it were cut into three disks, where each disk, ie. stator element, has mainly a disk shape. Of course, the end elements, in the embodiment shown which comprises the frame, are provided with projecting frame elements, but this does not adversely affect the general impression of disc shape. In the following figures, elements similar to the elements in Fig. 1 have been denoted by the same reference numerals.

I fig. 2 illustreras en första utföringsform av hopmon- teringsorganen för statorkärnan 15, i form av bultar 16 i hål anordnade i kärnan. Dessa bultar är företrädesvis försedda med något slag av förspänningsorgan. Statorkärnan är uppdelad i två statorkärneelement 18, 19 med hjälp av_delningsplanet . I det här fallet är kärnelementen illustrerade med en li- ka axiell längd Q. Det skall noteras att i denna schematiska illustration visas kärnan som om den var mycket kortare i jämförelse med sin diameter än vad som normalt är fallet.Fig. 2 illustrates a first embodiment of the mounting means for the stator core 15, in the form of bolts 16 in holes arranged in the core. These bolts are preferably provided with some kind of biasing means. The stator core is divided into two stator core elements 18, 19 by means of the dividing plane. In this case, the core elements are illustrated with an equal axial length Q. It should be noted that in this schematic illustration the core is shown as if it were much shorter in comparison with its diameter than is normally the case.

Kärnan innefattar även kylkanaler 21.The core also includes cooling channels 21.

Statorn 25, illustrerad i fig. 3, är delad i tre sta- torelement 27, 28, 29 längs två delningsplan 30, 31. Stator- stommen är på motsvarande sätt delad i tre bärande stomdelar , 36, 37, för att stödja mot delar av statorkärnans utvän- diga omkretsföljande yta, liksom delar av kärnans axiella än- dar. Elementen är hopmonterade axiellt med hjälp av två flänsförbandsanordingar 33, 34 anordnade på de bärande stom- delarna 35, 36, 37. sar vid deras respektive angränsande ändar, vilka är förbund- Således är stomdelarna försedda med flän- na med hjälp av skruvar eller bultar. Flänsarna kan vara svetsade på stomdelarna.The stator 25, illustrated in Fig. 3, is divided into three stator elements 27, 28, 29 along two dividing planes 30, 31. The stator body is correspondingly divided into three supporting body parts, 36, 37, to support against parts of the outer circumferential surface of the stator core, as well as parts of the axial ends of the core. The elements are mounted axially by means of two flange connecting devices 33, 34 arranged on the supporting body parts 35, 36, 37. at their respective adjacent ends, which are connected. Thus, the body parts are provided with flange by means of screws or bolts. . The flanges can be welded to the body parts.

Slutligen visas i figur 4 ett tvärsnitt av en kabel som är särskilt lämplig att använda som lindning i statorn enligt uppfinningen. Kabeln 40 innefattar åtminstone en strömförande ledare 41 omgiven av ett första halvledande skikt 42. Runt detta första halvledande skikt är anordnat ett fast isola- tionsskikt 43, och runt detta finns i sin tur anordnat ett andra halvledande skikt 44. Den strömförande ledaren kan be- stå av ett antal kardeler 46, av vilka åtminstone några är isolerade från varandra. De tre skikten hos kabeln är utförda så att de vidhäftar varandra även då kabeln böjs. Den visade kabeln är således flexibel och denna egenskap bibehålls hos kabeln under dess livslängd. Den illustrerade kabeln skiljer sig även från konventionell högspänningskabel genom att det mmm .ni-_ 512 717 yttre mekaniskt skyddande höljet samt den metallskarm som normalt omger en sådan är eliminerade.Finally, Figure 4 shows a cross section of a cable which is particularly suitable for use as a winding in the stator according to the invention. The cable 40 comprises at least one live conductor 41 surrounded by a first semiconducting layer 42. A solid insulating layer 43 is arranged around this first semiconducting layer, and around this a second semiconducting layer 44 is arranged in turn. stand of a number of strands 46, at least some of which are isolated from each other. The three layers of the cable are designed so that they adhere to each other even when the cable is bent. The cable shown is thus flexible and this property is maintained in the cable during its service life. The illustrated cable also differs from conventional high voltage cable in that the outer mechanical protective casing and the metal shield normally surrounding one are eliminated.

Beskrivningen ovan av föredragna utföringsformer av en är endast avsedda som illustrerande exempel, Ett antal modifieringar av uppfinning utan att begränsa uppfinningen. föreliggande uppfinning kan naturligtvis vara tänkbara inom ramen för de följande patentkraven.The above description of preferred embodiments of one is for illustrative purposes only. A number of modifications of the invention without limiting the invention. The present invention may, of course, be conceivable within the scope of the following claims.

Claims

10 15 20 25 30 512 717 11 PATENT REQUIREMENTS

A stator (1) for rotating an electric machine, comprising a stator body (6), a stator core (2) and a winding (4) arranged in grooves in the stator core, which stator is built of at least two self-supporting stator elements (12, 13, 14; 18, 19; 27, 28, 29, 35, 26, 37) with a substantially annular disk shape and the axial length of the stator elements is determined by one or more dividing planes (8, 9; 20; 30, 31) perpendicular to the longitudinal of the stator shaft (10; 20), characterized in that the winding comprises an insulated conductor (40), which comprises at least one live conductor (41), a first layer (42) with semiconducting properties arranged enclosing the live conductor, a fixed insulating layer (43) arranged enclosing said first layer, and a second layer (44) having semiconducting properties arranged enclosing the insulating layer.

Stator according to claim 1, characterized in that each stator element comprises a self-supporting stator core element (18, 19; 27, 28, 29) of substantially annular disc shape.

Stator according to claim 2, characterized in that each stator element further comprises a stator body element (35, 36, 37) corresponding to the stator core element.

Stator according to one of Claims 2 to 3, characterized in that each stator core element is made of an optional number of layers of electrical sheet metal.

Stator according to one of Claims 2 to 3, characterized in that each stator core element is made of a compacted metal powder.

Stator according to one of Claims 2 to 3, characterized in that each stator core element is made of a composite material comprising a magnetic powder. 10 15 20 25 30 512 717 12

Stator according to one of the preceding claims, characterized in that it is provided with mounting means (6: 33, 34) for mounting the self-supporting stator elements.

Stator according to claim 7, characterized in that the mounting means comprise bolts (16) which are inserted into corresponding axial holes arranged in the stator elements (18, 19).

Stator according to claim 7, characterized in that the mounting means comprise a flange connecting device (33, 34) mounted externally on the stator body (35, 36, 37).

Stator according to one of Claims 2 to 9, characterized in that it is provided with first control means for guiding the stator grooves of a stator core element for fitting with the stator grooves of an adjacent stator core element.

Stator according to one of Claims 1 to 10, characterized in that the winding grooves are oblique.

Stator according to one of Claims 2 to 11, characterized in that the stator core elements (18, 19) are provided with holes (21) for cooling ducts and in that the stator is provided with other control means for guiding the cooling duct holes of a stator core element for fitting with the cooling duct holes of a cooling duct. adjacent stator core elements.

Stator according to claim 12, characterized in that it comprises pre-installed, substantially axial, cooling channels in the stator core.

Stator according to Claim 13, characterized in that the cooling channels are inclined.

Stator according to one of the preceding claims, characterized in that the stator winding is made by means of a cable, preferably a high-voltage cable.

Stator according to one of the preceding claims, characterized in that the insulated conductor (40) or the cable is flexible. 10 15 20 25 30 512 717 13

Stator according to one of the preceding claims, characterized in that the second layer (44) is arranged so as to form a substantially equipotential surface enclosing the current-carrying conductor (s) (41).

Stator according to one of the preceding claims, characterized in that the second layer (44) is connected to a predetermined potential.

Stator according to claim 18, characterized in that said predetermined potential is ground potential.

Stator according to one of the preceding claims, characterized in that at least two adjacent layers (42, 43, 44) have substantially equal coefficients of thermal expansion.

Stator according to one of the preceding claims, characterized in that each of the three layers (42, 43, 44) is fixedly connected to the adjacent layer along substantially the entire connecting surface.

Stator according to one of the preceding claims, characterized in that the layers (42, 43, 44) are arranged to adhere to one another even when the insulated conductor or cable is bent.

A method for use in the manufacture of a stator for a rotating electric machine comprising a stator, a rotor and a stator winding, comprising the following steps: - axial connection of at least two self-supporting stator elements (12, 13, 14; 18, 19; 27, 28, 29, 35, 36, 37) of a substantially annular disk shape, the axial length of the stator elements being determined by one or more pitch planes (8, 9; 20; 30, 31) perpendicular to the longitudinal axis (10, 20 of the stator). ) for building the stator, and - arranging a winding comprising an insulated conductor (40), which comprises at least one current-carrying conductor (41), a first layer (42) with semiconducting properties arranged enclosing the current-carrying conductor, a solid insulation layer (43) arranged enclosing said first layer, and a second layer (44) having semiconducting properties arranged enclosing the insulating layer.

Method according to claim 23, characterized by axial assembly of the stator elements by means of bolts (16) which are inserted into corresponding holes arranged in the stator elements, which are preferably stator core elements (18, 19).

Method according to claim 23, characterized by axial assembly of the stator elements by means of at least one flange connection device (33, 34) which is applied externally to the stator body (35, 36, 37).

Method according to one of Claims 23 to 25, characterized by the introduction of cooling ducts into corresponding holes arranged in the stator core.

Method according to one of Claims 23 to 26, characterized by introducing the winding into the winding grooves in the stator core.

Method according to Claim 27, characterized in that the winding is inserted axially in the winding grooves.

Method according to one of Claims 24 to 28, characterized by the stator being assembled at the installation site of the rotating electric machine.

Stator for a rotary electric machine, characterized in that it is manufactured in accordance with the method according to any one of claims 23-29.

High-voltage rotary electric machine, characterized in that it comprises a stator as defined in any one of claims 1-22 or 30.