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Walzenförmiger Läufer für Synchronmaschinen hoher Drehzahl Bei Synchronmaschinen mit sehr hoher Drehzahl und relativ grosser Leistung versagen die üblicherweise angewendeten Konstruktionen für die Befestigung der Schenkelpole am Jochring infolge der sehr grossen Fliehkräfte, die aufzunehmen sind. Vor allem macht es Schwierigkeiten, die Fliehkraft der Polspule so abzufangen, dass weder Brüche noch unzulässige Verformungen auftreten.
In solchen Fällen wird bekannterweise auf eine walzenförmige Bauart der Läufer übergegangen, bei der wie bei Turbogeneratoren in einen massiven Stahlinduktor Nuten gefräst und in diesen Nuten die Erregerspulen durch Keile festgehalten werden. Die Läufer der Turbogeneratoren haben im allgemeinen keinen grösseren Durchmesser als 1200 mm, und sowohl die Stahlwerke als auch die Bearbeitungswerkstätten sind zur Fertigung vonLäufernmitetwa diesem Durchmesser eingerichtet. Für Wasserkraftgeneratoren mit hohen Schleuderdrehzahlen können aber so hoch beanspruchte Läufer gelegentlich mit weitaus grösseren Durchmessern, etwa 2 - 3 m, vorkommen.
Es ist Aufgabe der nachstehend beschriebenen Erfindung, die bei der Fertigung derartiger Läufer auftretenden Schwierigkeiten zu vermeiden. Die Erfindung betrifft einen walzenförmigen Läufer für eine Synchronmaschine hoher Drehzahl und grosser Leistung mit einem einteiligen oder aus Platten zusammengesetzten Jochkörper, der in Umfangsrichtung mit Rillen rechteckigen Querschnitts versehen ist. Erfindungsgemäss sind in die Rillen durch Axialbolzen gehaltene Pakete von Segmentblechen mit Axialnuten für die Erregerwicklung eingesetzt, die in ihrer Teilung jeweils von Polmitte zu Polmitte reichen.
Bei geschichteten Polrädern mit ausgeprägten Polen (Blechkettenrotor) ist es an sich bekannt, eine Teilfuge des über mehrere Polteilungen reichenden Segmentbleches jeweils versetzt auf eine Polmitte zu legen. Eine Bolzenbefestigung im Sinne des Gegenstandes der Erfindung liegt dabei nicht vor. Ausserdem ist der Pol bei diesen bekannten Polrädern mehrstückig aufgebaut, d. h. dass der Polschuh, gegen den sich die Erregerwicklung abstützt, getrennt aufgesetzt und befestigt werden muss. Insofern unterscheidet sich diese bekannte Konstruktion ganz prinzipiell vom Erfindungsgegenstand.
Ein anderer bekannter Aufbau eines Polrades mit ausgeprägten Polen ist dadurch gegeben, dass der Läuferkörper mit Rillen in Umfangsrichtung versehen ist, in die auf den Polteilungen ungeteilte Blechpakete eingesetzt und mit dem kammartig geformten Läuferkörper durch Bolzen verbunden werden (Kammkonstruktion). Ein derartiges Polrad ist aber nicht walzenförmig aufgebaut und hat zwischen den ausgeprägten Polen die üblichen Lücken, und auch die Wicklungsanordnung unterscheidet sich in grundsätzlicher Weise.
Der besondere Vorteil des Gegenstandes der Erfindung ist darin zu sehen, dass beihoher mechanischer Beanspruchung die Befestigung der die Pole bildenden Segmentbleche erleichtert ist. Wie die Fig. l der Zeichnung zeigt, sind nunmehr zwei halbe Pole, die man mechanisch hinsichtlich ihrer Fliehkraftbelastung auf das Polrad als einen Pol ansehen kann, durch sechs Bolzen gehalten. WUrde man einen Pol in bekannter Art als ganzen einsetzen, so gäbe es auf der gemeinsamen Verbindungsfläche des Poles mit dem Läuferkörper nur Platz für höchstens drei Bolzen. Durch die Massnahme nach der Erfindung wird daher die Fliehkraft von einer grösseren Zahl von Verbindungselementen, beispielsweise Bolzen, aufgenommen, als es bei der bekannten Konstruktion möglich ist.
Beim Gegenstand der Erfindung werden also nicht Blechpakete eingesetzt, deren jedes einen ganzen Pol umfasst, sondern solche, die gemäss der Fig. 1 von Polmitte zu Polmitte reichen und damit hinsichtlich der mechanischen Beanspruchungen zwar auch einen Pol umfassen, welcher jedoch hier aus zwei halben Polen zusammengesetzt ist.
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An Hand einer Zeichnung sei ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Die Fig. l zeigt einen Schnitt durch den erfindungsgemässen Läuferkörper. Es ist mit 1 ein einteilig geschmiedeter oder aus Platten zusammengesetzter Induktorkörper bezeichnet. Er weist am Aussendurchmesser in Umfangsrichtung eingedrehte Rillen 9 rechteckigen Querschnitts auf. Die Zeichnung zeigt ferner ein ausgestanztes Stahlblechsegment, welches von einer Polmitte bis zur folgenden reicht. Das Stahlblechsegment bildet mit mehreren gleichartigen ein Segmentpaket 2, dessen Dicke der Breite jeder Rille 9 entspricht und in diese eingesetzt wird. Die axial durchgehenden Bolzen 3 halten die Segmentpakete 2 in den Rillen 9 entgegen der Wirkung der Fliehkraft. Im mittleren Teil besitzen die Segmentbleche eingestanzte Nuten, in denen die Erregerwicklung 4 untergebracht ist.
Sie wird durch die Nutkeile 5 in der Nut festgehalten. Die Nutkeile 5 sind aus einem metallischen, stromleitenden und unmagnetischen Werkstoff gefertigt und können als Dämpferstäbe benutzt werden.
Im Polbereich der Segmentpakete 2 werden bei diesem Beispiel weitere kleinere Segmentbleche 6 so eingefügt, dass sie den über den Kämmen 10 des Induktorkörpers entstehenden Raum in axialer Richtung zwischen den erstgenannten Segmentpaketen 2 ausfüllen. Die Segmentbleche 6 werden mit den Segmentpaketen 2 durch Bolzen 7 so verbunden und gegen Fliehkräfte befestigt, dass eine am Umfang geschlossene Kette entsteht.
Die Fig. 2 zeigt einen axialen Schnitt des walzenförmigen Läufers im Gebiet der Polmitte. Die Fig. 3 stellt einen Schnitt durch eine Nut ebenfalls in axialer Richtung dar.
Es ist im Falle besonders hoher Drehzahlen, insbesondere bei vierpoligen Läufern, möglich, die Seg- mentbleche 6 nicht vorzusehen, sondern dafür die am Induktorkörper im Polgebiet vorhandenen Kämme 10 bis zum Luftspalt der Maschine reichen zu lassen.
Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch eine Nut. In einer Weiterbildung des oben beschriebenen Gegenstandes der Erfindung und allein bezogen auf diesen sollen die in die Segmentbleche eingestanzten Nuten breiter als die darin eingelegten Spulenschenkel der Erregerwicklung 4 sein, so-dass zwischen Nutwandung und Wicklung auf jeder Seite ein Hohlraum 11 entsteht. Die Wicklung kann daher ohne Seitenisolation eingesetzt werden, und sie wird in ihrer Lage dadurch gehalten, dass in den Zwischenrmen zwischen den Segmentpaketen 2 Abstandshalter 8 aus einem isolierenden Werkstoff, z. B. Pressstoff, angebracht sind. Diese Abstandshalter sind so geformt, dass sie Kühlluft oder Kühlgas infolge des bei der Rotation entstehenden Staudruckes auffangen und in an sich bekannter Weise nach innen in die Hohlräume zwischen Wicklung und Nutwandung drücken.
Durch die Formgebung der Abstandshalter auf der Gegenseite wird bewirkt, dass das Kühlgas durch die dort befindlichen Hohlräume in bekannter Weise wieder nach aussen in den Luftspalt befördert wird. Der Nutenkeil 5 ist an den Stellen, an denen Abstandshalter angebracht sind, an sich bekannt so geformt, dass er die Entstehung eines Staudruckes und das Auffangen des Kühlgases im Luftspalt begünstigt.
PATENTANSPRÜCHE : 1. Walzenförmiger Läufer für eine Synchronmaschine hoher Drehzahl und grosser Leistung mit einem einteiligen oder aus Platten zusammengesetzten Jochkörper, der in Umfangsrichtung mit Rillen rechteckgen Querschnitts versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass in die Rillen durch Axialbolzen gehaltene Pakete von Segmentblechen mit Axialnuten für die Erregerwicklung eingesetzt sind, die in ihrer Teilung jeweils von Polmitte zu Polmitte reichen.