(57)【要約】【課題】多相交流電流を所望の出力交流電流に変換するための改善されたマトリクスコンバータを提供すること。【解決手段】マトリクスコンバータの少なくとも１つの段はスイッチング素子の段スタックの２次元アレイによって構成され、該段スタックは、マトリクスコンバータの平面に対して垂直なスタック方向に沿って相互に実質的に平行に配置され、段スタックの入力は、該段スタックの一方の側に配置されたバスバーによって供給され、該バスバーは実質的に、該マトリクスコンバータの平面に対して平行な面に配置されており、該段スタックの出力は、該段スタックの他方の側に配置された別の（グリッド）バスバーによって集められ、該バスバーは実質的に、該マトリクスコンバータの平面に対して平行な面にある構成。【選択図】図３
2008237013.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多相交流電流（６）を所望の出力交流電流（７）に変換するためのマトリクスコンバータ（３）において、
該多相交流電流（６）のｍ相が複数の制御可能な双方向スイッチ（４）によって、負荷のｎ相（ｎ＜ｍ）を有する出力交流電流に変換され、
該多相交流電流（６）の各相（６）が制御可能な双方向スイッチ（４）によって制御される少なくとも１つの段（８，９）が設けられており、
該少なくとも１つの段（８，９）は、スイッチング素子（１０）の段スタック（４１）の２次元アレイによって構成されており、
該段スタック（４１）は、該マトリクスコンバータ（３）の平面（４７）に対して平行なスタック方向（６２）に沿って相互に実質的に平行に配置されており、
該段スタック（４１）の入力は、該段スタック（４１）の一方の側に配置されたバスバー（４３）によって供給され、該バスバー（４３）は該マトリクスコンバータ（３）の平面（４７）に対して実質的に平行な面内に配置されており、
該段スタック（４１）の出力は、該段スタック（４１）の他方の側に配置されたグリッドバスバー（４２）によって集められ、該グリッドバスバー（４２）は該マトリクスコンバータ（３）の平面（４７）に対して実質的に平行な面内に配置されていることを特徴とする、マトリクスコンバータ。
【請求項２】
前記バスバー（４３）は前記グリッドバスバー（４２）に対して実質的に直交して配置されている、請求項１記載のマトリクスコンバータ。
【請求項３】
ｍ／ｎ個のバスバー（４３）と２ｎ個のグリッドバスバー（４２）とが設けられている、請求項１または２記載のマトリクスコンバータ。
【請求項４】
少なくとも２つの段（８，９）を有し、
少なくとも１つの段（８）において前記多相交流電流（６）の各相（６）は、制御可能な双方向スイッチ（４）によって制御され、
該多相交流電流（６）の各相（６）が制御可能な双方向スイッチ（４）によって制御される段（８）は第１段であり、ジェネレータ（１）に直接接続されており、
前記マトリクスコンバータの少なくとも１つのグリッド段（９）において、制御可能な双方向スイッチ（４）のｍ／ｎ個のグループ（１２）が設けられており、
該ｍ／ｎ個の各グループ（１２）は、前記出力交流電流（７）の各相に個別に接続されたｎ個の並列の双方向スイッチ（４）を有し、
該グリッド段（９）は該マトリクスコンバータの最終段であり、変圧器（５）または負荷に直接接続されており、
該グリッド段（９）は、スイッチング素子（１０）のグリッド段スタック（４１）の２次元アレイによって構成されており、
該グリッド段スタック（４１）は、該マトリクスコンバータ（３）の平面（４７）に対して垂直なスタック方向（６２）に沿って、相互に実質的に平行に配置されており、
該グリッド段スタック（４１）の入力は、該グリッド段スタック（４１）の一方の側に配置されたバスバー（４３）によって供給され、該バスバー（４３）は該マトリクスコンバータ（３）の平面（４７）に対して実質的に平行な面内に配置されており、
該グリッド段スタック（４１）の出力は、該グリッド段スタック（４１）の他方の側に配置されたグリッドバスバー（４２）によって集められ、該グリッドバスバー（４２）は該マトリクスコンバータ（３）の平面（４７）に対して実質的に平行な面内に配置されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のマトリクスコンバータ。
【請求項５】
前記グリッド段（９）に、２ｎ個のスタック（４１）を有するｋ個のロウ（６６）と、該ロウ（６６）に対して直交して２ｎ個のカラム（６７）とを有する規則的な配列体が設けられており、
該ｋ個のロウ（６６）は、有利には交番極性であり、
該２ｎ個のカラム（６７）は、有利には等しい極性を有する、請求項４記載のマトリクスコンバータ。
【請求項６】
前記バスバー（４３）は前記ロウ（６６）に対して平行であり、
前記グリッドバスバー（４２）は前記カラム（６７）に対して平行である、請求項５記載のマトリクスコンバータ。
【請求項７】
前記第１段（８）において、前記ジェネレータ（１）の多相交流電流（６）のｍ相のうちｍ／ｋ相は、スイッチング素子のｋ個のジェネレータスタック（３５）で制御され、
該ジェネレータスタック（３５）は有利には、前記グリッド段スタック（４１）に対して平行に方向づけされ、前記カラム（６７）の方向に対して平行である該グリッド段スタック（４１）のマトリクスの１つの側において別のカラムに配置されている、請求項４から６までのいずれか１項記載のマトリクスコンバータ。
【請求項８】
各ジェネレータスタック（３５）の出力は、上方向に延在し前記バスバー（４３）に接続された集電ジェネレータ段導体（４２）に集められる、請求項７記載のマトリクスコンバータ。
【請求項９】
隣接するグリッドバスバーが接続され、ｎ個の相（２８）が形成される、請求項１から８までのいずれか１項記載のマトリクスコンバータ。
【請求項１０】
ｍはｎの整数倍であり、
２つの段（８，９）が設けられており、前記多相交流電流（６）の各相（６）が少なくとも１つの制御可能な双方向スイッチ（４）によって制御される前記マトリクスコンバータの段（８）は第１段（８）であり、ジェネレータ（１）に直接接続されており、
該マトリクスコンバータの第２のグリッド段（９）は、ｍ／ｎ個のグループ（１２）の制御可能な双方向スイッチ（４）を有し、各グループ（１２）は、前記出力交流電流（７）の各相に個別に接続されたｎ個の並列の双方向スイッチ（４）を有し、
該グリッド段は変圧器（５）または負荷に直接接続されており、
有利には該ジェネレータ（１）から、ｍ相が該第１段（８）の入力を形成し、
ｍ／ｎ相は該第１段（８）の出力を形成し、
該第１段（８）の有利には隣接するｎ個の出力相のグループが接続されており、
このようにして形成されたｍ／ｎ個の導体（１３）はそれぞれ、該マトリクスコンバータの該グリッド段（９）の相応のグループ（１２）の各双方向スイッチ（４）に接続されている、請求項１から９までのいずれか１項記載のマトリクスコンバータ。
【請求項１１】
回転可能かつ同軸に取り付けられたステータ（１５）およびロータ（１６）を有する電気機器（１）において、
ハウジング（２）と、多相交流電流を変換するための請求項１から１０までのいずれか１項記載のマトリクスコンバータ（３）とを有し、
該ハウジング（２）内に基本的に、該ステータ（１５）およびロータ（１６）が配置されており、
該マトリクスコンバータ（３）は別個のキュービクル（２７）内に配置されており、
該別個のキュービクル（２７）は該ハウジング（２）の外側に配置されており、該ステータ（１５）に実質的に半径方向に隣接して配置されていることを特徴とする、電気機器。
【請求項１２】
前記ステータ（１５）の軸は実質的に水平方向であり、
前記キュービクル（２７）は前記ハウジング（２）の頂部に配置されている、請求項１１記載の電気機器。
【請求項１３】
ジェネレータ（１）であり、
前記マトリクスコンバータ（３）のステータ側からの入力接続部（４８）は実質的に、前記ステータ（１５）の１つの側にある端部巻線を有する１つの平面内にあり、
該平面は、前記ロータ（１６）の軸に対して垂直であり、
該ステータ（１５）の端部巻線から該マトリクスコンバータ（３）の入力接続部（４８）までの導体（３２）が実質的に該平面内に配置されている、請求項１１または１２記載の電気機器。
【請求項１４】
前記マトリクスコンバータ（３）のスイッチング可能な素子（１０）は複数のスタック（３５，４１）に配置されており、
該スタック（３５，４１）は、該マトリクスコンバータ（３）の平面（４７）に対して実質的に垂直な方向（６２）に配置されており、
該マトリクスコンバータ（３）の平面（４７）は、前記ステータ（１５）に対して実質的に正接に配置されており、有利には前記ハウジング（２）の上部に配置されている、請求項１３記載の電気機器。
【請求項１５】
前記マトリクスコンバータ（３）は、前記ステータ（１５）およびロータ（１６）から振動分離されるように前記キュービクル（２７）内に配置され、かつ／または、
該キュービクル（２７）は、該ステータ（１５）およびロータ（１６）から振動分離されるように前記ハウジング（２）に取り付けられている、請求項１１から１４までのいずれか１項記載の電気機器。
【請求項１６】
振動分離を行うために、前記マトリクスコンバータ（３）および／または前記キュービクル（２７）は、減衰サポートに懸架および／または取り付けられている、請求項１５記載の電気機器。
【請求項１７】
水平方向に方向づけされたジェネレータ（１）であり、
該ジェネレータ（１）は、該ジェネレータ（１）のステータ（１５）の端部巻線で得られる多相出力を生成し、
該多相出力（６）はジェネレータ相導体（３１，３２）によって、該ジェネレータ（１）のハウジング（２）の頂部のキュービクル（２７）内に配置された前記マトリクスコンバータ（３）の入力端へ導かれ、
該ジェネレータ相導体（３１，３２）は垂直方向の部分を有し、適用可能である場合には円周方向の部分（３１）を有する、請求項１１から１６までのいずれか１項記載の電気機器。
【請求項１８】
前記ハウジング（２）は頂部開口（３７）を有し、
前記キュービクル（２７）は底部壁に貫通開口（３３）を有し、
前記ジェネレータ相導体（３１，３２）は、該キュービクル（２７）の貫通開口（３３）を通って前記マトリクスコンバータ（３）の入力接続部（３５，４１）まで繋がるように取り付けられている、請求項１７記載の電気機器。
【請求項１９】
前記マトリクスコンバータは次のような第１段（８）、すなわち、前記ジェネレータ（１）の多相交流電流（６）のｍ相のうちｍ／ｋ相が、スイッチング可能な素子のｋ個のスタック（３５）で制御される第１段（８）を有し、
該マトリクスコンバータ（３）への供給を行うために、ｍ／ｋ個のジェネレータ相導体（３１，３２）のグループが一緒に上方向に案内されている、請求項１８記載の電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願の開示内容は、回転可能かつ同軸で取り付けられたステータおよびロータを有する電気機器に関し、有利にはジェネレータに関する。この電気機器はハウジングと多相交流電流の変換用の電子パワーユニットとを有し、該ハウジング内に基本的にステータおよびロータが配置されている。
【背景技術】
【０００２】
発電において、規定の出力では、タービンの回転速度の上昇はサイズおよびコストの減少に繋がる。効率も改善することができる。従来は、より高いタービン回転速度での動作を可能にするためには、歯車装置を使用して最大７０ＭＷまでの発電タービンをジェネレータに接続する。出力が上昇するにつれ、歯車装置を使用することは信頼性の理由からますます困難になる。このような場合、タービンはジェネレータの同期速度で動作する。
【０００３】
定常周波数変換器（パワーエレクトロニクス装置）を使用することは、数多くの利点をもたらす択一的手段であり、たとえば、ジェネレータのコスト低減を実現すると同時に体積と回転速度との一定の積を実現すること、タービンの部分負荷効率の再現を可能にする可聴性の速度を実現すること、ノイズを格段に低減すること、クリーンな（オイルフリーの）冷却を実現すること等の利点をもたらす。
【０００４】
発電の場合でも駆動の場合でも、定常周波数変換器の損失の低減により、格段なコスト削減がもたらされる。この損失の低減はとりわけ、投資コストを圧迫することになる。その理由は、冷却が変換器の全コストのかなりの割合の原因であるからだ。
【０００５】
定常周波数変換器は、間接的なＡＣ／ＤＣ／ＡＣ変換式のものと、直接的なＡＣ／ＡＣ変換式のものと両方存在する。
【０００６】
間接変換（ＡＣ／ＤＣ／ＡＣ）は、直流電流または直流電圧を３相電源（モータの場合にはグリッド、発電の場合にはジェネレータ）から生成することによって行われる。その次に、直流電流または直流電圧はインバータを使用して交流電流に変換し戻される。このような動作原理を実現するためには、インダクタンスバンク（電流源変換器）またはコンデンサバンク（電圧源変換器）がＤＣリンクに切り換えられる。
【０００７】
現在の大型の間接的変換器は電流源タイプであり、サイリスタを使用する。サイリスタの自然な整流が可能である場合、変換器における損失が低減される。電圧源変換器は、内在的な高い導電損失を有するＧＴＯを使用し、また、ＩＧＢＴまたはＩＧＣＴも使用する。個々のコンポーネントの電力容量はサイリスタより小さいので、規定の電圧および規定の電圧に必要とされるコンポーネントの数は多くなる。電圧源変換器はパルス幅変調技術を使用するのが有利であり、これによって、電流曲線の波形が改善され、高調波が低減される。スイッチング周波数が高くなるほど良いが、損失と誘電体疲労は例外である。電流は大抵、正弦波形で形成されるので、電気機器の電力のディレーティングが回避される。
【０００８】
直接変換（ＡＣ／ＡＣ）はたとえば、いわゆるサイクロコンバータを使用して行われる。直接変換は電気機器の観点から見ると、顕著な利点を提供する。というのも、電流はチョッピングされた直流電流であるよりもむしろ、多かれ少なかれ正弦波形であるからだ。これによって、電気機器で付加的に発生する損失が低減され、脈動トルクも阻止される。
【０００９】
しかし、３相サイクロコンバータを使用すると、実現可能な周波数領域が入力周波数の０〜１／３に制限されてしまう。３相サイクロコンバータは３つの単相サイクロコンバータから成り、各単相サイクロコンバータは平衡動作では、電力の１／３を処理する。周波数比で１／３の限界を超えると、動作が非常に大きく不平衡化されてしまうので、各単相サイクロコンバータは全電力の１／３を超える電力に対して設計しなければならない。この過剰寸法は、定格電力で最大３倍になることがある。
【００１０】
直接変換の別の手段に、いわゆるマトリクスコンバータによって行われる手段がある。このマトリクスコンバータでは、多相電源（ジェネレータまたはグリッド）の各相が多相負荷（グリッド、受動負荷、モータ等）の各相に双方向コンポーネントによって接続されるかまたは接続可能にされる。スイッチは、相の相互間の電圧差と相電流とに耐え、電流反転を可能にするために、適切な数のサイリスタから成る。このスイッチは、たとえばスナバ等の付加的な配線を一緒に使用するか、または逆平行なコンポーネントに対して駆動パルスを供給するためのゲートユニット電源を一緒に使用することを選択するオプションを有する実際の双方向スイッチと見なすことができる。
【００１１】
このスイッチは、電源の相数がｍであり負荷の相数がｎである場合、（ｍ×ｎ）マトリクスで配置される。これによって、入力相と出力相との間に任意の所望の接続を形成するオプションが得られるが、それと同時に、このマトリクスの特定のスイッチング状態を排除しなければならないという欠点も存在する。というのも、そうしないとたとえば短絡が生じるからである。さらに、１つの相から別の相へ整流を行い、可能なスイッチング損失が最小になるようにすることが望ましい。
【００１２】
たとえばマトリクスコンバータを、自然な整流のみが使用されるように動作させることができる。このことは、特定の条件が満たされた場合のみ、ジェネレータの選択された接続されている相から、該ジェネレータの選択された未接続の相へ切り換えることのみを許可することによって実現される。ＤＥ‐Ａ‐１００５１２２２と、それに対応する欧州特許出願ＥＰ‐Ａ‐１１９９７９４とに、このようなマトリクスコンバータとその動作様式とが開示されている。高効率でありかつ多用途である一方、マトリクスコンバータの通常のコンセプトとその動作様式は一般的に、特定のアプリケーションでは高調波ひずみと可能な周波数比とに関して弱点を有する。
【００１３】
ＥＰ‐Ａ‐０７０７３７２のコンテキストでは、異なる提案がなされている。ここでは、ジェネレータの多相出力で使用するための周波数整合装置が提案されており、この周波数整合装置、またはむしろこの周波数整合装置のコンポーネントは、ジェネレータのステータの端部巻線に直接配置される。周波数整合装置はジェネレータのハウジング内に配置され、ジェネレータの冷却すべき部材と同じ冷却システムによって冷却される。
【００１４】
ＤＥ‐Ａ‐１０３１０３０７で、電気機器の一部を形成するこのようなパワーエレクトロニクス装置の冷却に関する別の改善策が提案されている。冷却に関するフレキシビリティを上昇するために、本文献では、ジェネレータのハウジング内にパワーエレクトロニクス装置を配置すると同時に、たとえば変換器等であるパワーエレクトロニクス装置のための別個かつ独立した冷却システムを設けることを提案する。
【特許文献１】ＤＥ‐Ａ‐１００５１２２２
【特許文献２】ＥＰ‐Ａ‐０７０７３７２
【特許文献３】ＤＥ‐Ａ‐１０３１０３０７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
したがって本発明の課題の１つには、多相交流電流を所望の出力交流電流に変換するための改善されたマトリクスコンバータを提供するという課題がある。このことは、複数の制御可能な双方向スイッチを使用して、負荷のｎ相（ｎ＜ｍ）を有する出力交流電流にｍ相の多相交流電流を変換する場合と、コンバータが少なくとも１つの段を有し、この段で多相交流電流の各相が制御可能な双方向スイッチによって制御される場合とに当てはまる。
【００１６】
とりわけマトリクスコンバータは、多相交流電流を変換するためのマトリクスコンバータであり、この多相交流電流の相は、典型的には１２〜６０の間のｍで、有利には２４〜３６の領域内であり、ｎ相（ｎ＜ｍ）を有する出力交流電流に変換される。ここではｎは、典型的には３または６である。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
このようなマトリクスコンバータにおける要素の特に簡便な配置は、次のようにして実現することができる。すなわち、前記マトリクスコンバータの前記少なくとも１つの段はスイッチング素子の段スタックの２次元アレイによって構成され、該段スタックは、マトリクスコンバータの平面に対して垂直なスタック方向に沿って相互に実質的に平行に配置され、段スタックの入力は、該段スタックの一方の側に配置されたバスバーによって供給され、該バスバーは実質的に、該マトリクスコンバータの平面に対して平行な面に配置されており、該段スタックの出力は、該段スタックの他方の側に配置された別の（グリッド）バスバーによって集められ、該バスバーは実質的に、該マトリクスコンバータの平面に対して平行な面にある構成によって実現することができる。
【発明の効果】
【００１８】
このようにしてマトリクスコンバータの個別の要素は、可能な冷却に関して、要素間の可能な限り短い接続と全体の可能な限り短い接続とに関して、モジュール的なメンテナンスが可能であるか等に関して、ほぼ理想的に配置される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
典型的には、このようなマトリクスコンバータでは各双方向スイッチは、逆平行の単方向スイッチング素子（たとえば組み合わせて１つの素子、たとえばＢＣＴ等を形成することができる。以下を参照されたい）を有する少なくとも２つの分岐を備えている。有利には各分岐に、少なくとも２つのスイッチング素子が直列に設けられている。多相交流電流はジェネレータによって、電力を機械的な力から生成するために供給され、この多相交流電流は３相より多くの相を有する。多相交流電流の相を成すステータの巻線はデルタ接続することができる。多相交流電流の相数（ｍ）は、２極ジェネレータのステータスロット数まで上げることができる。この数は、スロット数の約数である任意の整数とすることができる。
【００２０】
本発明の第１の実施形態によれば、マトリクスコンバータはさらに、バスバーがグリッドバスバーに対して実質的に直交して配置されることを特徴とする。これら２セットのバスバーの垂直配置により、驚くほど簡単かつ効率的な接続が可能になり、マトリクスコンバータの個々の要素の理想的な空間的配置が可能になる。典型的には、ｍ／ｎ個のバスバーと２ｎ個のグリッドバスバーとが設けられる。
【００２１】
コンバータは２段を有し、該コンバータの少なくとも１つの段では、多相交流電流の各相は制御可能な双方向スイッチによって制御される。コンバータの第１段がステータジェネレータに組み込まれている構成と、別の段をキュービクルに有するだけも可能である（以下参照。たとえば、グリッドスタックのアレイのみ）。有利にはマトリクスコンバータのステータに含まれる部分は、ジェネレータを冷却するのに使用される冷却液の流れに配置される。
【００２２】
典型的には双方向スイッチは制御ユニットによって制御され、ｍ個の入力端をｎ個の出力端に選択的に接続する。ここでは、入力端における電流の正負符号を検出するための第１の手段と、入力端間の電圧の正負符号を検出するための第２の手段とが設けられており、第１の手段および第２の手段は、制御システムにアクティブ接続されている。双方向スイッチは、該スイッチのスイッチ状態に関する情報を制御システムへ伝送するための信号線路を介して制御システムに接続されている。
【００２３】
本発明の別の実施形態では、コンバータは少なくとも２つの段を有する。この場合、コンバータの少なくとも１つの段において、多相交流電流の各相は制御可能な双方向スイッチによって制御される。この多相交流電流の各相が制御可能な双方向スイッチによって制御されるコンバータの段はいわゆる第１段（ジェネレータ段とも称される）であり、ジェネレータに直接接続されており、コンバータの少なくとも１つのいわゆるグリッド段には、ｍ／ｎ個のグループの制御可能な双方向スイッチが設けられており、各グループは、出力交流電流の各相に個別に接続されたｎ個の並列の双方向スイッチを有する。とりわけ、コンバータのグリッド段は該コンバータの最終段であり、変圧器または負荷に直接接続されている。このトポロジーに関しては、ＰＣＴ／ＥＰ２００６／０６０６１７の出願を特に参照されたい。この出願内容は、複数段を有するマトリクスコンバータのトポロジーに関して、本願の開示内容に明示的に含まれているものとする。
【００２４】
この場合、コンバータのグリッド段はスイッチング素子のグリッド段スタックの２次元アレイによって構成され、該グリッド段スタックは、マトリクスコンバータの平面に対して垂直なスタック方向に沿って相互に実質的に平行に配置されている。グリッド段スタックの入力は、該グリッド段スタックの一方の側に配置されたバスバーによって供給される。このバスバーは実質的に、マトリクスコンバータの平面に対して平行な面に配置されている。グリッド段スタックの出力は、該グリッド段スタックの他方の側に配置されたグリッドバスバーによって集められる。このグリッドバスバーは実質的に、マトリクスコンバータの平面に対して平行な面に配置されている。
【００２５】
ここでも、このような２段マトリクスコンバータの場合でも、バスバーをグリッドバスバーに対して実質的に直交して配置するのが有利である。
【００２６】
有利には、マトリクスコンバータのスイッチング可能な素子（典型的にはスイッチトサイリスタ、または相応に構成されたＩＧＢＴ，ＩＧＣＴまたはＧＴＯ）が、有利には規則的に配置された多数のスタックに配置され、これらのスタックは、マトリクスコンバータの平面に対して実質的に垂直な方向に配置されている。ABB Semiconductors AG , スイスから入手可能ないわゆるＢＣＴ（Bidirectional Control Thyristors）（たとえば、ABB 刊行物 No. 5SYA 2006-02 Feb. 99, "Bi-Directional Control Thyristor", Product Information, Bjoern Backlund, Jan-Olav Boeriis, Ken Thomas, Robert Waishar, Juerg Waldmeyer, Orhan Toker, ABB Semiconductors AG、１９９９年２月を参照されたい）をこのようなスタックで使用し、これらのＢＣＴ素子が２つの逆平行の高電圧サイリスタを統合することも可能であることに留意されたい。この場合、逆極性のスタックをマージして単独のスタックを構成することができる。
【００２７】
本発明の別の実施形態では、グリッド段に、２ｎ個のスタックを有するｋ個のロウと、それに対して直交して２ｎ個のカラムとの規則的な配列体が設けられている。ｋ個のロウのスタックは有利には交番極性であり（このような対は、たとえばＢＣＴ素子が使用される場合に可能であるように、組み合わされた素子に置換することができる）、２ｎ個のカラムは有利には等しい極性である。
【００２８】
このような構成では、バスバーをロウに対して平行に配置し、グリッドバスバーをカラムに対して平行に配置することができる。
【００２９】
本発明のさらに別の実施形態では、第１段においてジェネレータの多相交流電流のｍ相のうちｍ／ｋ相は、ｋ個のジェネレータスタックのスイッチング可能な素子で制御される。これらのジェネレータスタックはグリッド段スタックに対して平行に方向づけすることができ、カラムの方向に対して平行なグリッド段スタックのマトリクスの１つの側の別のカラムに配置することができる。この場合、上方向に繋がっておりバスバーに接続されている集電ジェネレータ段導体により、各ジェネレータスタックの出力を集めることができる。
【００３０】
本発明のさらに別の実施形態によれば、隣接するグリッドバスバーはｎ相を形成するように接続される。
【００３１】
本発明によるマトリクスコンバータの１つの別の実施形態では、ｍはｎの整数倍であり、マトリクスコンバータは２つの段を有し、多相交流電流の各相が少なくとも１つの制御可能な双方向スイッチによって制御される該マトリクスコンバータの段は第１段であり、ジェネレータに直接接続されており、該マトリクスコンバータの第２のグリッド段はｍ／ｎ個のグループの制御可能な双方向スイッチを有し、各グループは、出力交流電流の各相に個別に接続されたｎ個の並列の双方向スイッチを有し、該グリッド段は変圧器または負荷に直接接続されており、有利にはジェネレータから、ｍ相が第１段の入力を形成し、ｍ／ｎ相は第１段の出力を形成し、第１段の有利には隣接するｎ個の出力相のグループが接続されており、このようにして形成されたｍ／ｎ個の導体はそれぞれ、該マトリクスコンバータのグリッド段の相応のグループの各双方向スイッチに接続されている。
【００３２】
本発明はさらに、回転可能かつ同軸で取り付けられたステータおよびロータとハウジングとを有する改善された電気機器に関する。このハウジング内に基本的にステータおよびロータが配置されている。有利には、電気機器はジェネレータである。上記の他に付加的に電気機器は、多相交流電流を変換するための電子パワーユニットを有する。この多相交流電流はたとえば、機械的に誘導されるロータの回転に起因してステータによって供給される。
【００３３】
本発明のこの側面では、電子パワーユニットは別個のキュービクル内に配置され、この別個のキュービクルはハウジングの外側に配置され、実質的に半径方向にステータに隣接する。有利には電子パワーユニットは、上記で概説されたマトリクスコンバータである。
【００３４】
従来技術によれば、ジェネレータのステータで生成された交流電流を、マトリクスコンバータを有する所要スペースが大きいキュービクルに導き、このキュービクルはジェネレータの工業用建物の別個のエリアに配置されるのが典型的である。たとえば上記のＤＥ‐Ａ‐１００５１２２２で提案されているようなマトリクスコンバータを収容するためのこのようなキュービクルは、高電力ジェネレータ（たとえば１５０ＭＷの機器）の場合には、たとえば高さ２ｍおよび長さ４０ｍのキュービクルを必要とする約１０００個のサイリスタを容易に有することができる。したがって高電力ジェネレータの場合には、マトリクスコンバータの所要スペースは非常に大きい場合があることが理解できる。ＰＣＴ／ＥＰ２００６／０６０６１７においてすでに提案されているように、基本的には、たとえば多段式のマトリクスコンバータを設けることにより、サイリスタの数を低減することができる。このようなトポロジーは、必要な高電力スイッチング素子の数を低減するだけでなく、所要スペースを低減することもできる。
【００３５】
マトリクスコンバータを有するキュービクルに非常に適した位置、または一般的には変換用の電子パワーユニットの非常に適した１つの位置は、ステータにちょうど横方向に隣接しており、電子パワーユニットとステータの端部巻線とを接続するコネクタは、散逸問題および漏れフィールドを最小に抑えるために可能な限り短くされることが判明している。
【００３６】
本発明の第１の実施形態では、ステータの軸は実質的に水平方向であり、キュービクルはハウジングの頂部に配置されている。また、キュービクルをハウジングの脇に取り付けられるように配置することもできる。電力プラント建物における典型的な空間条件は、通常はジェネレータの頂部に、有利にはマトリクスコンバータである電子パワーユニットのための空間が存在することを示している。
【００３７】
本発明の別の実施形態では、電気機器はジェネレータであり、電子パワーユニットは、上記で定義されたマトリクスコンバータである。キュービクルはたとえば、マトリクスコンバータのステータ側からの入力接続部が実質的に、該ステータの１つの側に端部巻線を有する１つの平面内にあり、この平面はロータの軸に対して垂直であるように配置される。そうすると実際には、キュービクルは基本的に、ジェネレータの頂部に設置され、マトリクスコンバータの入力端はジェネレータの軸方向の１つの端部に割り当てられて配置される。このような構成において、ステータの端部巻線からマトリクスコンバータの入力接続部までの導体がたとえば実質的にこの平面内に配置されている場合、該導体を非常に短く形成することができる。マトリクスコンバータのこの平面は有利には、ステータに対して実質的に正接に配置され、有利にはハウジングの上部に配置される。
【００３８】
ここでも、マトリクスコンバータのスイッチング可能な素子（典型的にはスイッチトサイリスタ、または相応に構成されたＩＧＢＴ，ＩＧＣＴまたはＧＴＯ）が、有利には規則的に配置された多数のスタックに配置され、これらのスタックは、マトリクスコンバータの平面に対して実質的に垂直な方向に配置されている。上記のＢＣＴもこのようなスタックで使用することができ、これらのＢＣＴ素子は２つの逆平行の高電圧サイリスタを統合することに留意されたい。この場合、逆極性のスタックをマージして単独のスタックを構成することができる。
【００３９】
マトリクスコンバータ、またはより一般的には電子パワーユニットはジェネレータに直接隣接して配置されるので、振動問題が生じることがある。したがって別の実施形態では、キュービクル内に取り付けられるマトリクスコンバータは、ステータおよびロータから振動的に分離されるように該キュービクル内に取り付けられ、かつ／または、キュービクル全体がハウジングに、ステータおよびロータから振動的に分離されるかまたは一般的にはジェネレータから振動的に分離されるように取り付けられる。振動分離を行うためには、マトリクスコンバータおよび／またはキュービクルを減衰サポートに懸架し、かつ／または取りつけることができる。このような分離を実現するためには、ステータの端部巻線からマトリクスコンバータまでの導体は、たとえばフレキシブルな標準的導体等のフレキシブルな部材を有さなければならない。
【００４０】
別の実施形態では電気機器は、水平方向に方向づけされたジェネレータであり、該ジェネレータは、該ジェネレータのステータの端部巻線で得られる多相出力を生成し、該多相出力はジェネレータ相導体を使用して、該ジェネレータのハウジングの頂部のキュービクル内に配置されたマトリクスコンバータの入力端へ導かれ、該ジェネレータ相導体は垂直な部分を有し、適用可能であれば円周部分を有する。とりわけ、ステータの底部分からの相は円周部分によって集められる。
【００４１】
有利にはハウジングは頂部の開口を有し、キュービクルは底部壁に、少なくとも１つの貫通形の開口を有し、ジェネレータ相導体は、垂直部分でキュービクルの貫通形開口を通ってマトリクスコンバータの入力接続部まで繋がるように取り付けられる。ジェネレータ相導体またはジェネレータ相導体のグループは有利には、相互に干渉せずに（かつ／またはキュービクルの壁と干渉せずに）絶縁要件が可能な限り小さく抑えられるのを保証するように配置される。有利には、マトリクスコンバータは次のような第１のジェネレータ段、すなわち、ジェネレータの多相交流電流のｍ相のうちｍ／ｋ相がスイッチング可能な素子（たとえばサイリスタ）のｋ個（ｋ＜ｍ）のスタック（ジェネレータスタック）で制御され、ｍ／ｋ個のジェネレータ相導体のグループは、マトリクスコンバータへ供給するために、上方向へジェネレータスタックへ一緒に導かれる（これらはまだなお、相互に絶縁されている）。
【００４２】
従属請求項に本発明の別の実施形態が記載されている。
【実施例】
【００４３】
添付図面に本発明の実施形態が示されている。
【００４４】
図面は、本発明の実施形態を図解するためのものであって本発明を制限するためのものではなく、この図面を参照すると、図１には従来技術によるジェネレータ１が示されており、ここではスタータ１５は、ハウジング２に取り付けられている。ステータの穿孔内にジェネレータのロータ１６が取り付けられている。ここではロータはベアリング１８によって担持され、ステータの両側で配置されている。ロータ１６はシャフト１４まで延在し、シャフト１４は一方の側で、たとえば、ロータの回転のための機械的エネルギーを供給するタービンに結合されている。
【００４５】
ステータは各端子側に、自由なステータ巻線、端部巻線１７を有し、ロータの回転に起因して発生するステータの出力電流は、最初にいわゆる相リングまたは円形リングによって収集された後に頂部開口１９を介して該出力電流がハウジング外部に導かれることにより、グリッドへ導かれる。
【００４６】
このハウジングは一般的に楕円形であり、ステータの軸に対して平行な側壁２１と頂部カバー２２とを有し、該頂部カバー２２に、上記の頂部開口１９が位置している。通常は、複雑な冷却システムと冷媒循環システムとがハウジングとステータとロータとに設けられている。
【００４７】
図２は、上記のようなジェネレータ構成を斜視図で示しているが、ここでは、ステータの穿孔およびベアリングからロータが除去されており、冷却システム等が除去されている。ハウジング２の頂部壁２２では、開口１９はどちらかというと小さく、ステータの一方の側において端部巻線１７のちょうど上に配置されている。より見やすくするため、円形リングと端部巻線の導体２６にある絶縁スリーブ２９とは除去されている。ここで、周囲に配置された絶縁性ブラケット２５と、ステータ１５の端部巻線の導体２６とが認識できる。下記で詳細に説明するように、マトリクスコンバータを使用するために、ステータの多相出力を使用するマトリクスコンバータを使用するためにジェネレータを修正する場合、ステータ１５の端部巻線に異なる接続を形成することができるように、図２で除去されている部分を除去しなければならない。以下でこのことを詳細に説明する。
【００４８】
図３は、その他に付加的にキュービクル２７内のハウジング２の頂部に配置されたマトリクスコンバータも有する修正された上記のようなジェネレータを示す。次のような修正された端部巻線領域、すなわち、円形リングの代わりにステータの端部巻線１７における各出力相がまず、接続導体３０を使用して半径方向に外側に導かれる端部巻線領域が明確に見て取れる。これらの接続導体３０は、端部巻線１７の底部分に配置されている場合には、まず個別のジェネレータ相導体３１を使用して円周方向に導かれる。このような導体のグループ（図中では３つの導体から成るグループ）は特定の位置で、ジェネレータ相導体３２の垂直部分で上方向に垂直に案内されている。それゆえ、図３に示されており参照番号３２を付与された垂直部分は実際には、相互に絶縁された３つの連続するジェネレータ相６のグループを指す。したがって、図３に示された構成で設けられているようなｍ＝３０個の個別のジェネレータ相は、ステータの１つの側では５つのグループ３２で上方向に案内され、該ステータの他方の側では別の５つのグループで上方向に案内されている。図３ではより見やすくするため、これらの導体グループ３２のうち左側半分のみが示されている。
【００４９】
ジェネレータのハウジング２の頂部にはキュービクル２７が設けられている。このキュービクル２７は底部壁４０に、楕円形の貫通開口３３を設けられており、この貫通開口３３を通って導体グループ３２は、実際に設けられているマトリクスコンバータ３まで案内されている。開口３３と、個々の導体グループ３３間の間隔とは、導体および／またはハウジングの間の短絡を回避するように選択される。ここで見て分かるように、マトリクスコンバータ３はキュービクル内２７において、ステータの軸に対して正接の平面に配置されており、隣接してステータの頂部に配置されている。
【００５０】
図３では、コンバータの第１段である共用入力スイッチの第１のグループが見て取れる。以下ではこれを、ジェネレータ段８と称する。ジェネレータ段の後方にあって図３では見えないが、ここに共用出力スイッチの第２のグループ、変換器の第２段が配置されている。以下では、これをグリッド段９と称する。ジェネレータ段を形成するスイッチのスタックのグループは実質的に、ステータの端部巻線の平面内に配置されており、ステータの端部巻線とジェネレータ段８の個別のスタック３５の入力導体との間に可能な限り小さい間隔がある。マトリクスコンバータの出力、変圧器または参照番号２８によって示されたグリッドへの３つの相はキュービクル２７外部へ側方で、該キュービクル２７の側壁の３つの個別の貫通開口３４によって供給される。
【００５１】
有利にはマトリクスコンバータは、ジェネレータの冷却システムとは別個の冷却システムを有することに留意されたい。水冷却が有利であるのに対し、ジェネレータは気体冷却を使用する。
【００５２】
図４から見て取れるように、マトリクスコンバータを有するキュービクル２７を収容するためには、ジェネレータのハウジング２を僅かに修正しなければならない。図４ａ）から見て取れるように、この構成によるハウジング２は、小さい頂部開口１９を有するだけである。しかし、キュービクル２７を収容できるようにするためには、マトリクスコンバータを配置すべき端子末端部に支持壁を設けるのが有利であり、大抵の場合には、図４ｂ）に示されているように大きい頂部開口３７を有するように、ステータ１５の端部巻線のちょうど上の開口を拡大するのが良い。このようにしてキュービクル２７は、図４ｂ）に示されているように、この支持構造体３６の頂部に簡単に設置することができ、このことは、システムの固有のモジュール性と関連の利点とを呈する。
【００５３】
図５に、このようなキュービクルの詳細が示されている。通常はジェネレータと完全に異なる製造者によって提供されるこのようなキュービクルは、ジェネレータの構成にモジュール的に適合できる個別のユニットである。通常は、変圧器／グリッド２８までの３つの相はこのハウジング２７の外部へ、側方で側壁３９を通って案内されるが、頂部壁３８を介してこれらの相を外側へ案内することもできる。しかしこの場合には、以下に記載されているようなスタックの構成を逆さまに方向づけして、グリッドバスバー（以下を参照されたい）がマトリクスコンバータ３の頂部側に配置されるようにしなければならない。
【００５４】
図６に、ハウジングが除去された後の、図５に挙げられたハウジング内に配置できるマトリクスコンバータを示す。このマトリクスコンバータは、ジェネレータ端部巻線との間に接続部を提供するジェネレータ段８とグリッド段９とを有する２段のマトリクスコンバータである。計算によって、期待とは対照的にグリッド段にかかる負荷は、ジェネレータ段にかかる負荷より格段に大きいことが判明しており（９：１！）、スイッチング過程中に電力に耐えるためには、グリッド段に格段に多くの個別の電子的スイッチング素子を必要とする。図６〜８に示されたようなマトリクスコンバータの特定のトポロジーは、ＰＣＴ／ＥＰ２００６／０６０６１７に開示されたトポロジーと同様であるから、このトポロジーの詳細に関しては、特にこの文献を参照されたい。この文献の開示内容は、本願の開示内容に含まれるものとする。
【００５５】
図６から見て分かるように、マトリクスコンバータ３を図４に示されたようにジェネレータの頂部に配置する場合には、該マトリクスコンバータ３は実質的に、ジェネレータの主軸に対して正接面である平面４７内に配置される。
【００５６】
マトリクスコンバータのジェネレータ段８は、高電力スイッチング素子の個別のスタック３５のカラム６７を有する。スイッチング素子３５のこれらのスタックの詳細を、以下で詳しく説明する。これらスタック３５はそれぞれ、上記ですでに概説したように、ジェネレータ段導体３２の垂直部分によってジェネレータ段に接続された３つの給電引込導体４８を有する。
【００５７】
これらのスタック３５は平面４７に対して実質的に垂直に方向づけされているので、いわゆるスタック方向６１に対して平行である。ジェネレータ段８のジェネレータ段スタック３５のこのカラムに隣接して、グリッド段９が設けられている。このグリッド段９は、個別のグリッド段スタック４１の１０個のロウ６６によって構成されている。換言すると、これらのグリッド段スタックは正方形配列で規則的に配置されており、このグリッド段には６つの隣接するカラム６７が存在する。個別のジェネレータ段スタック３５の出力は、集電ジェネレータ段導体４４によって集められる。この集電ジェネレータ段導体４４はスタック３５それぞれの出力を集めて、垂直に上方向にスタック４１の上方の平面に導く。スタック４１のアレイの頂部には、バスバー４３と称される段間導体を分布する並列のアレイが設けられている。このバスバー４３はジェネレータ段８から出発して、ジェネレータ段８のカラム６７の方向に対して垂直な方向に延在する。これらのバスバー４３は、グリッド段９の完全なロウ６６にわたって延在する長さを有する。グリッド段９のスタック４１の底部側にも導体が、すなわち集電グリッド導体が設けられており、これはグリッドバスバー４２と称される。隣接するグリッドバスバー４２，４２′はグループに結合されて３つの相２８を形成し、これらの相は変圧器またはグリッドに結合される。
【００５８】
ＢＣＴが使用される場合、２つの導体４２および４２′は単独の導体であることに留意されたい。
【００５９】
このトポロジーをより詳細に説明するため、図７にはマトリクスコンバータの１つの分岐のみが示されており、１つのジェネレータ段スタック３５とグリッド段９の１つのロウ６６とのみが示されている。見て分かるように、ロウ６６において連続するスタック４１のスイッチング素子の極性は交番している。このことは、円で囲まれた＋および−によって概略的に示されている。このようなプラススタックとマイナススタック４１との各対の出力が、対４２，４２′によって集められ、その後にグループ化されて、図６に示されているように３つの相３８のうち１つを形成する。上記のＢＣＴ素子を使用する場合、プラススタックとマイナススタックとは１つのスタックにマージされることに留意されたい。
【００６０】
基本的に、図６に示された空間的配置のようなトポロジーは、図８に示されたようなトポロジーに相応する。図８のトポロジーは、ジェネレータ段８とグリッド段９とを有しかつ最小数のスイッチング素子または双方向スイッチ４を有する２段マトリクスコンバータで一般的なトポロジーである。この２段マトリクスコンバータの基本的コンセプトは、高位相次数のジェネレータを負荷に接続しなければならない場合に、マトリクスコンバータを使用することによってスイッチング素子の数が過度になることである。それゆえ、相数が増大すると、コストも寸法も劇的に増大してしまう。しかし、スイッチング素子（サイリスタ）の集まりをたとえば２つの部分に分割することができる。したがって、入力相６それぞれに個別の双方向スイッチング素子４を設けられている第１段８が得られる。その他に付加的に、出力スイッチも共用することができ、これによって、図８ａに示されたような最終的なアーキテクチャが実現される。マトリクスコンバータのグリッド段９に所属する出力スイッチはｍ／ｎ個のグループ１２にグループ化され（特定の例ではこのことによって、図８に示されているように、１５個のジェネレータ相６で５つのグループ１２が得られる）、これらのグループ１２はそれぞれ、出力相７の数に等しい数の双方向スイッチを有し（特定の例ではこのことは、図８ａに示されているように、グループ１２あたりの双方向スイッチ４は３つであることを意味する）、これらの双方向スイッチ４は、相応の出力相に個別に接続されている。
【００６１】
第１段８は第２段９に次のように接続されており、ここでは、ジェネレータのステータの円周方向に隣接するｍ個の入力相が非ジェネレータ側で結合され、単独の導体１３を形成する。したがってこの構成では、入力相６の数は出力相７の数の整数倍でなければならない。図８ａに示されたこのケースでは、１５個の入力相６（ｍ＝１５）と３つの出力相（ｎ＝３）とが存在し、これによって、上記で詳細に記載されているようにマトリクスコンバータの第２段９のグループ１２の入力端に接続される導体１３は５つになる。図８ａではより見やすくするため、１５個のジェネレータ相６のみが使用され、たとえば図６および７のマトリクスコンバータのように３０個ではないことに留意されたい。図６および７に示されたようなトポロジーを得るためには、図８ａ）に示された構成を２倍にするだけでよい。
【００６２】
しかし、図６および７に示された上記の構成で、図８ａ）に示されたスイッチング素子のこのような基本的なトポロジー構成を認識するのは困難である。しかし何らかの分析を行えば、図８ａ）に示されたトポロジーを、図８ｂ）に示された概略的なトポロジー表示にしたがって（ここでは、スタック３５の給電導体４８によって示されている３０個のジェネレータ相に対して）構成し直すことができる。このトポロジーは、（２倍のジェネレータ相の）図８ａに示されたトポロジーと等価であり、図８ａ）に示されたトポロジーと図６および７に示された構成とが等価であることが認識できる。
【００６３】
図６および７に示された構成の重要な利点の１つに、グリッド段９のスタック４１のアレイの２つの反対側におけるグリッドバスバー４２とバスバー４３との直交方向づけにより、最大限に短い導体長さを有する極度にコンパクトな構成が得られ、可能な限り小さいスペース要件と可能な限り小さい散逸量とを有する高度にコンパクトかつ直観的かつメンテナンスしやすい構造が得られる。
【００６４】
図９に、１つのジェネレータ段スタック３５が詳細に示されている。見て分かるように、これらスタック３５はそれぞれ６つの高電力スイッチング素子１０すなわちサイリスタを有し、これは相互の頂部に積層されている。このスタックは、底部プレート４９および頂部プレート５０を有する構造体によって一緒に保持され、これらは４つの平行なロッド５１によって一緒に保持され、これらのロッド５１はナット５２の対によって一緒にねじ留めされ、これらのナット５２は、該ロッドの端部のスレッディング５３にねじ留めされる。この構造体は、スイッチング素子における高圧縮パワーを維持するのに必要である。ジェネレータ側では、スタック３５は３つの給電引込導体４８を相互の頂部に有する。出力側では、グリッド段９の方向に、１つのスタックの４つの引出導体５４（頂部の引出導体は図９には示されていない）が集電ジェネレータ段導体４４に接続されており、これによって、図８ｂ）において認識しやすくなっているトポロジーが得られる。さらに、このようなシステムで散逸される電力が高いことに起因して、次のような複雑な冷却システム、すなわち、冷媒が冷却ボックス５５ａを介してスイッチング素子間で、冷媒に対する入口／出口を有する冷却ダクト５５によって供給される冷却システムが提案される。この冷媒はたとえば、非イオン性の水または別の冷媒である。
【００６５】
図１０に、グリッド段スタック４１が斜視図で示されている。電流が実質的に一般的に水平方向に流れる上記のジェネレータ段スタック３５とは対照的に、連続したスイッチング可能な素子を有するグリッド段スタック４１では、実質的に垂直方向に流れる。見て分かるように、これらのスタック４１はそれぞれ、等しい極性を有する８つのスイッチング素子１０のスタックである。このスタックも底部プレート５７と頂部プレート５８とによって一緒に保持され、各エッジには４つのロッド５１が設けられており、これらのロッド５１は、スレッディング５３にねじ留めされたナット５２によって上記２つのプレートを一緒に保持する。
【００６６】
すでに上記で概説したように、グリッドバスバー４２およびバスバー４３は垂直に方向づけされる。したがってこれに相応して、このようなスタック４１の頂部側のバスバーとの接続部が給電引込導体５９によって形成される。これには、バスバーを引き取るためのスロット６０が設けられている。これらの各スタック４１の底部側には引出導体６１が設けられており、この引出導体６１にもスロット６０′が設けられている。このスロット６０′は、上方のスロット６０に対して垂直に方向づけされている。このようにして、高度にモジュール的でありかつ置換しやすいシステムが、高密度のスイッチング素子で設けられる。ここでも個別のスイッチング素子の冷却を実現することができ、相応の吸入開口と排出開口とを認識できるが、より見やすくするために個別の接続は示されていない。
【００６７】
図１１に、ステータ１７の修正された端部巻線領域の詳細が示されている。上記ですでに述べたように、従来技術による構成の円形リングは除去され、異なる構造体に置換されている。実際には、個別の各ジェネレータ相または相応の導体６３はまず、半径方向に外側に向かって、半径方向の接続導体３０によって接続されている。この接続導体３０は、端部巻線の銅導体６３のスロット６４内の適切に適合された接続クランプ６５を使用して、該銅導体６３に接続するのが最も簡単である。この接続導体３０はＬ字形であり、次に、ジェネレータ相導体の円周部分３１に接続される。円周方向に隣接するジェネレータ相はそれぞれ個別に、上記のような円周部分３１，３１′，３１″および３１’’’に接続されており、これらの円周方向の導体のスタックが形成される。これらの導体はもちろん相互に絶縁される。図３から見て分かるように、導体３１のこのようなグループの適切な半径上の位置に達すると、これらは垂直に上方向に、３つの導体のグループにおける垂直部分３２で案内される。これらの個別のジェネレータ相はむしろ小さい電圧を有する事実に起因して、これらの導体で必要とされる絶縁性は小さい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】従来技術によるジェネレータの斜視図である。ここでは片側で周辺部分が除去され、ステータの端部巻線とロータの詳細とが見えるようにされている。
【図２】ハウジング内の図１のジェネレータの概略的な斜視図である。ここでは、端部キャップベアリングと、エアガイドおよび円形リングとブラケットとが除去され、ステータの端部巻線セクションが見えるようにされている。
【図３】ジェネレータのハウジングの頂部のキュービクル内に配置されたマトリクスコンバータを有するジェネレータの斜視図である。
【図４】従来技術によるジェネレータのハウジング（ａ）と本発明によるジェネレータのハウジング（ｂ）との差異を概略的に示す図である。
【図５】マトリクスコンバータを有しジェネレータを有さないキュービクルを詳細に示す斜視図である。
【図６】キュービクルが除去された後のマトリクスコンバータにおけるスイッチング素子の配置を示す。
【図７】図６に示されたマトリクスコンバータの１つの分岐のみを示し、接続手段をより見やすくした斜視図である。
【図８ａ】図６および７に示された２段マトリクスコンバータのトポロジーを示しており、ジェネレータ相数が１５である場合のトポロジーの標準的な表示を示す。
【図８ｂ】図６および７に示された２段マトリクスコンバータのトポロジーを示しており、図６および７に挙げられた完全なトポロジーを、図６および７の構成の接続に相応して示している。
【図９】マトリクスコンバータのジェネレータ段で使用される高電力スイッチング素子のスタックを斜視図で示す。
【図１０】マトリクスコンバータのグリッド段で使用されるような高電力の電子的スイッチング素子のスタックを２つの異なる観察点で示しており、（ａ）は、底部プレートと頂部プレートとを含む完全なスタックを示し、（ｂ）は、頂部のプレートが除去されたスタックを示す。
【図１１】修正された突起部と、ジェネレータ相をジェネレータの頂部に配置されたマトリクスコンバータに供給するための新規に提案される導体とを有するステータの端部巻線領域の斜視図であり、（ａ）には、絶縁スリーブが端部巻線に取り付けられているシチュエーションが示されており、（ｂ）には、端部巻線の接続導体の接続の詳細を示すために該絶縁スリーブのうち２つが除去されている。
【符号の説明】
【００６９】
１  ジェネレータ
３  ジェネレータのハウジング
３  マトリクスコンバータ
４  双方向スイッチ
５  変圧器
６  多相交流電流
７  出力交流電流
８  共用入力スイッチのグループ、コンバータの第１段、ジェネレータ段
９  共用出力スイッチのグループ、コンバータの第２段、グリッド段
１０  スイッチング素子、サイリスタ
１２  双方向スイッチのグループ
１３  導体
１４  ジェネレータのシャフト
１５  ジェネレータのステータ
１６  ジェネレータのロータ
１７  ステータの端部巻線
１８  シャフトのベアリング
１９  コンダクタをグリッド等へ貫通案内するための、ジェネレータのハウジングの頂部開口
２０  ２の端面壁
２１  ２の側壁
２２  ２の頂部カバー
２３  ステータの穿孔
２５  絶縁ブラケット
２６  端部巻線の導体
２７  マトリクスコンバータのハウジング、キュービクル
２８  変圧器／グリッドへの相リード
２９  ２６のカバー、絶縁スリーブ
３０  接続導体
３１  ジェネレータ相導体（円周部分）
３２  ジェネレータ相導体（垂直部分）、３から成るグループ
３３  ３２に対する２７の貫通開口
３４  ２８に対する２７の貫通開口
３５  ジェネレータ段スタック
３７  ２７に対する頂部開口
３８  ２７の頂部壁
３９  ２７の側壁
４０  ２７の底部壁
４１  グリッド段スタック
４２  集電グリッド導体。リード２８で終端する。
４３  段間の分布導体、バスバー
４４  集電ジェネレータ段導体
４５  マトリクスコンバータの頂部側
４６  マトリクスコンバータの底部側
４７  マトリクスコンバータの平面
４８  ３５の導体におけるフィード
４９  ３５の底部プレート
５０  ３５の頂部プレート
５１  ロッド
５２  ナット
５３  スレッディング
５４  ３５の引出導体
５５  冷却ダクト
５６  吸入／排出される冷媒
５７  ４１の底部プレート
５８  ４１の頂部プレート
５９  ４１の導体におけるフィード
６０  スロット
６１  ４１の引出導体
６２  ３４および４１のスタック方向
６３  １７の銅導体
６４  ６３のスロット
６５  ６３にある接続クランプ
６６  ４１のロウ
６７  ４１のカラム
６８  ４１の電流の流れの極性
【図２】
2008237013.tif 000003
【図３】
2008237013.tif 000004
【図５】
2008237013.tif 000005
【図６】
2008237013.tif 000006
【図７】
2008237013.tif 000007
【図８ａ】
2008237013.tif 000008
【図８ｂ】
2008237013.tif 000009
【図９】
2008237013.tif 000010
【図１０】
2008237013.tif 000011
【図１１】
2008237013.tif 000012
【図１】
2008237013.tif 000013
【図４】
2008237013.tif 000014