Walzenförnüger Läufer für Synchronmaschinen hoher Drehzahl Bei Synchronmaschinen mit sehr hoher Dreh zahl und relativ grosser Leistung versagen die übli cherweise angewendeten Konstruktionen für die Be festigung 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 allge meinen keinen grösseren Durchmesser als 1200 mm, und sowohl die Stahlwerke als auch die Bearbeitungs werkstätten sind zur Fertigung von Läufern mit etwa diesem Durchmesser eingerichtet. Für Wasser- kraftgeneratoren mit hohen Schleuderdrebzahlen kön nen aber so hoch beanspruchte Läufer gelegentlich mit weitaus grösseren Durchmessern, etwa 2 bis<B>3</B> m, vorkommen.
Es ist Aufgabe der nachstehend beschriebenen Erfindung, die bei der Fertigung derartiger Läufer auftretenden Schwierigkeiten zu vermeiden. Die Er findung betrifft einen walzenförmigen Läufer für eine Synchronmaschine hoher Drehzahl und grosser Leistung mit einem z. B. einteiligen oder aus Platten zusammengesetzten Jochkörper, der in Umfangsrich tung mit rechteckigen Rillen versehen ist. Erfindungs gemäss sind in die Rillen durch Axialbolzen gehaltene Pakete von Segmentblechen eingesetzt. Diese Stahl- blechsegmente erstrecken sich von Polmitte<B>zu</B> Pol mitte und tragen z. B. in ihrem mittleren Teil ein gestanzte Nuten, in denen die Erregerwicklung unter gebracht wird.
An Hand einer Zeichnung sei ein Ausführungs beispiel der Erfindung beschrieben.
Die Fig. <B>l'</B> zeigt einen Schnitt durch den er findungsgemässen Läuferkörper. Es ist mit<B>1</B> ein einteilig geschmiedeter oder aus Platten zusammen gesetzter Induktorkörper bezeichnet. Er weist am Aussendurchmesser in Umfangsrichtung eingedrehte Rillen<B>9</B> rechteckigen Querschnitts auf. Die Zeich nung zeigt ferner ein ausgestanztes Stahlblechseg- ment, welches von einer Polmitte bis zur folgenden reicht. Es bildet mit mehreren gleichartigen ein Seg- mentpaket 2, dessen Dicke der Breite jeder Rille <B>9</B> entspricht und in diese eingesetzt wird.
Die axial durchgehenden Bolzen<B>3</B> halten die Segmentpakete 2 in den Rillen<B>9</B> entgegen der Wirkung der Flieh kraft. Im mittleren Teil besitzen die Segmentbleche eingestanzte Nuten, in denen die Erregerwicklung 4 untergebracht ist. Sie wird durch die Nutkeile <B>5</B> in der Nut festgehalten. Die Nutkeile <B>5</B> sind aus einem metallischen, stromleitenden und unmagneti- scheu Werkstoff gefertigt und können als Dämpfer- stäbe benutzt werden.
Im Polbereich der Segmentpakete 2 werden wei tere kleinere Segmentbleche <B>6</B> so eingeführt, dass sie den über den Kämmen<B>10</B> des Induktorkörpers entstehenden Raum in axialer Richtung zwischen den erstgenannten Segmentpaketen 2 ausfüllen. Die Segmentbleche <B>6</B> werden mit den Segmentpaketen 2 durch Bolzen<B>7</B> so verbunden und gegen Flieh kräfte befestigt, dass eine am Umfang geschlossene Kette entsteht.
Die Fig. 2 zeigt einen axialen Schnitt des walzen förmigen Läufers im Gebiet der Polmitte.
Die Fig. <B>3</B> stellt einen Schnitt durch eine Nut ebenfalls in axialer Richtung dar. Es ist im Falle besonders hoher Drehzahlen insbesondere bei vier- poligen Läufern möglich, die Segmentbleche <B>6</B> nicht vorzusehen, sondern dafür die am Induktorkörper im Polgebiet vorhandenen Kämme<B>10</B> bis zum Luft spalt der Maschine reichen zu lassen.
Die Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch eine Nut. Ferner sollen die in die Segmentbleche einge stanzten Nuten breiter als die darin eingelegten Spulen- schenkel der Erregerwicklung 4 sein, so dass zwischen Nutwandung und Wicklung auf jeder Seite ein Hohl raum<B>11</B> entsteht. Die Wicklung kann daher ohne Seitenisolation eingesetzt werden<B>'</B> und sie wird in ihrer Lage dadurch gehalten, dass in den Zwischen räumen zwischen den Segmentpaketen 2 Abstands- halter <B>8</B> 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 auf fangen und nach innen in die Hohlräume zwischen Wicklung und Nutwandung drücken.
Durch die Formgebung ., der Abstandsstücke auf der Gegenseite wird bewirkt, dass das Kühlgas durch die dort be findlichen Hohlräume wieder nach aussen in den Luftspalt befördert wird. Der Nutenkeil <B>5</B> ist an den Stellen, an denen Abstandshalter angebracht sind, so geformt, dass er die Entstehung eines Stau druckes und das Auffangen des Kühlgases im Luft spalt begünstigt.
Walzenförnüger rotor for high-speed synchronous machines In synchronous machines with very high speed and relatively high power, the constructions used for fastening the salient poles on the yoke ring fail as a result of the very high centrifugal forces that have to be absorbed. Above all, it makes difficulties to intercept the centrifugal force of the pole coil in such a way that neither breaks nor impermissible deformations occur.
In such cases, as is known, a changeover is made to a roller-shaped design of the rotor, in which, as with turbo generators, grooves are milled in a solid steel inductor and the excitation coils are held in these grooves by wedges. The rotors of the turbo generators generally do not have a larger diameter than 1200 mm, and both the steelworks and the machining shops are set up for the production of rotors with approximately this diameter. For hydropower generators with high spin rates, however, such highly stressed runners with much larger diameters, around 2 to 3 m, can occasionally occur.
It is the object of the invention described below to avoid the difficulties encountered in the manufacture of such rotors. The invention relates to a roller-shaped rotor for a synchronous machine of high speed and high power with a z. B. one-piece or composed of plates yoke body, which is provided with rectangular grooves in the circumferential direction Rich. According to the invention, packets of segmented metal sheets held by axial bolts are inserted into the grooves. These sheet steel segments extend from pole center <B> to </B> pole center and carry z. B. in its central part a punched grooves in which the excitation winding is placed under.
An execution example of the invention will be described with reference to a drawing.
The Fig. <B> l '</B> shows a section through the rotor body according to the invention. <B> 1 </B> denotes an inductor body forged in one piece or composed of plates. On the outer diameter, it has grooves with a rectangular cross-section that are turned in in the circumferential direction. The drawing also shows a stamped sheet steel segment which extends from one pole center to the next. Together with several similar segments, it forms a segment package 2, the thickness of which corresponds to the width of each groove <B> 9 </B> and is inserted into it.
The axially continuous bolts <B> 3 </B> hold the segment packages 2 in the grooves <B> 9 </B> against the effect of the centrifugal force. In the middle part, the segment plates have punched grooves in which the excitation winding 4 is housed. It is held in place in the groove by the wedges <B> 5 </B>. The slot wedges <B> 5 </B> are made of a metallic, electrically conductive and non-magnetic material and can be used as damper rods.
In the pole area of the segment packs 2, further smaller segment sheets <B> 6 </B> are inserted in such a way that they fill the space between the first-mentioned segment packs 2 in the axial direction between the first-mentioned segment packs 2 over the ridges of the inductor body. The segment sheets <B> 6 </B> are connected to the segment packs 2 by bolts <B> 7 </B> and fastened against centrifugal forces so that a chain that is closed on the circumference is created.
Fig. 2 shows an axial section of the roller-shaped rotor in the area of the pole center.
FIG. 3 shows a section through a groove, likewise in the axial direction. In the case of particularly high speeds, especially with four-pole rotors, it is possible not to provide the segment plates <B> 6 </B> , but rather to let the combs <B> 10 </B> present on the inductor body in the pole area extend to the air gap of the machine.
4 shows a cross section through a groove. Furthermore, the grooves punched into the segment plates should be wider than the coil legs of the excitation winding 4 inserted therein, so that a cavity 11 is created on each side between the groove wall and the winding. The winding can therefore be used without side insulation <B> '</B> and it is held in its position by the fact that in the spaces between the segment packs 2 spacers <B> 8 </B> made of an insulating material, z. B.
Press fabric, are attached. These spacers are shaped in such a way that they catch cooling air or cooling gas as a result of the dynamic pressure generated during rotation and press it inward into the cavities between the winding and the groove wall.
The shaping of the spacers on the opposite side has the effect that the cooling gas is conveyed through the cavities there again to the outside into the air gap. The groove wedge <B> 5 </B> is shaped at the points where spacers are attached in such a way that it favors the creation of back pressure and the collection of the cooling gas in the air gap.