CH708385A2

CH708385A2 - Rotor mit nicht zylindrischer Oberfläche für eine dynamoelektrische Maschine.

Info

Publication number: CH708385A2
Application number: CH01041/14A
Authority: CH
Inventors: Patrick Robert Davis; James Jonathan Grant; Paul August Quail; Venkata Subramanya Sarma Devarakonda; John Russell Yagielski
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 2013-07-19
Filing date: 2014-07-09
Publication date: 2015-01-30
Also published as: JP2015023795A; DE102014109480A1; US20150022036A1; JP6514451B2; US9509183B2; CN104300703A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Rotor (10) einer dynamoelektrischen Maschine, der einen Rotorkörper (20) enthält. Der Rotorkörper (20) enthält eine Welle (30) und Polbereiche (S, N), wobei die Polbereiche (S, N) einen ungleichmässigen radialen Abstand von einer Drehachse (A) des Rotors (10) zu einer Aussenfläche der Polbereiche (S, N) aufweisen. Die Aussenfläche des Rotorkörpers (20) weist mehrere Schlitze (50) auf, wobei die mehreren Schlitze (50) in einer Umfangsrichtung des Rotorkörpers (20) voneinander beabstandet sind und jeder der mehreren Schlitze sich in einer Axialrichtung des Rotorkörpers erstreckt. Weiterhin betrifft die Erfindung eine dynamoelektrische Maschine mit einem erfindungsgemässen Rotor.

Description

Gebiet der Erfindung

[0001] Der hierin offenbarte Gegenstand betrifft allgemein dynamoelektrische Maschinenrotoren. Insbesondere betrifft die hierin bereitgestellte Offenbarung dynamoelektrische Maschinen mit Rotoren, die modifizierte magnetische Luftspalte aufweisen.

Hintergrund zu der Erfindung

[0002] Das Leerlauf-Kurzschluss-Verhältnis (SCR) in synchronen dynamoelektrischen Maschinen ist ein Mass für die Generatorstabilität oder dafür, inwieweit das Magnetfeld in dem Generator durch Veränderungen der Last verändert wird. Ein höheres SCR verbessert stationäre Stabilitätseigenschaften einer dynamoelektrischen Maschine oder eines Generators. Ein höheres SCR ist herkömmlich von dem Konstrukteur erfüllt worden, indem entweder grössere Maschinen erzeugt wurden oder indem Polflächenschlitze aufgenommen wurden, wobei mit diesen beiden Optionen höhere Kosten verbunden sind.

[0003] Herkömmliche Rotoren für dynamoelektrische Maschinen sind im Allgemeinen zylindrisch gestaltet mit gleichmässigem radialen Abstand zwischen ihren äusseren Oberflächen und der inneren Oberfläche ihrer zugehörigen Statoren.

Kurze Beschreibung der Erfindung

[0004] Verschiedene Ausführungsformen enthalten Vorrichtungen, die eingerichtet sind, um einen Rotor einer dynamoelektrischen Maschine mit einer modifizierten Aussenfläche und einem modifizierten magnetischen Luftspalt aufzunehmen. In einigen Ausführungsformen enthalten die Vorrichtungen einen Rotor einer dynamoelektrischen Maschine, der einen Rotorkörper mit einer Welle, Polbereichen, wobei die Polbereiche einen ungleichmässigen radialen Abstand von einer Drehachse des Rotors zu einer Aussenfläche der Polbereiche aufweisen, und mehreren Schlitzen in der Aussenfläche des Rotorkörpers enthält, wobei die mehreren Schlitze in einer Umfangsrichtung des Rotorkörpers voneinander beabstandet sind, wobei jeder der mehreren Schlitze sich in einer Axialrichtung des Rotorkörpers erstreckt.

[0005] Ein erster Aspekt ergibt einen Rotor einer dynamoelektrischen Maschine, der aufweist: einen Rotorkörper mit einer Welle, Polbereichen,. wobei die Polbereiche einen ungleich-massigen radialen Abstand von einer Drehachse des Rotors zu einer Aussenfläche der Polbereiche aufweisen, und mehreren Schlitzen in der Aussenfläche des Rotorkörpers, wobei die mehreren Schlitze in einer Umfangsrichtung des Rotorkörpers voneinander beabstandet sind, wobei jeder der mehreren Schlitze sich in einer Axialrichtung des Rotorkörpers erstreckt.

[0006] Der zuvor erwähnte Rotor kann ein zweipoliger Rotor sein.

[0007] Wenn sich der Rotor einer beliebigen vorstehend erwähnten Art innerhalb der dynamoelektrischen Maschine im Einsatz befindet, kann ein radialer Abstand zwischen einer inneren Statorfläche der dynamoelektrischen Maschine und der Aussenfläche der Polbereiche ungleichmässig sein.

[0008] In dem Rotor einer beliebigen vorstehend erwähnten Art können die Polbereiche jeweils eine flache Aussenfläche enthalten.

[0009] Die Polbereiche können jeweils mehrere flache Aussenflächen enthalten.

[0010] Alternativ können die Polbereiche jeweils eine konvexe Aussenfläche enthalten.

[0011] In dem Rotor einer beliebigen vorstehend erwähnten Art können die mehreren Schlitze gestaltet sein, um Erregerwicklungen aufzunehmen.

[0012] Ein zweiter Aspekt ergibt eine dynamoelektrische Maschine, die aufweist: einen Stator, einen Rotor, der im Inneren des Stators positioniert ist, wobei der Rotor enthält: einen Rotorkörper mit einer Welle; Polbereichen, die einen ungleich-massigen radialen Abstand von einer Drehachse des Rotors zu einer Aussenfläche der Polbereiche aufweisen, und mehreren Schlitzen in einer Aussenfläche des Rotorkörpers, wobei die mehreren Schlitze in einer Umfangsrichtung des Rotorkörpers voneinander beabstandet sind, wobei die mehreren Schlitze sich in einer Axialrichtung des Rotorkörpers erstrecken.

[0013] In der zuvor erwähnten dynamoelektrischen Maschine kann der Rotor ein zweipoliger Rotor sein.

[0014] Die dynamoelektrische Maschine kann gasgekühlt sein.

[0015] In der dynamoelektrischen Maschine einer beliebigen vorstehend erwähnten Art kann ein radialer Abstand zwischen der inneren Statorfläche und der Aussenfläche der Polbereiche ungleichmässig sein.

[0016] In der dynamoelektrischen Maschine einer beliebigen vorstehend erwähnten Art können die Polbereiche jeweils eine flache Oberfläche enthalten.

[0017] Die Polbereiche können jeweils mehrere flache Oberflächen enthalten.

[0018] Alternativ können die Polbereiche jeweils eine konvexe Aussenfläche enthalten.

[0019] In der dynamoelektrischen Maschine einer beliebigen vorstehend erwähnten Art können die mehreren Schlitze gestaltet sein, um Erregerwicklungen aufzunehmen.

[0020] Die dynamoelektrische Maschine der zuvor erwähnten Art kann ferner Erregerwicklungen aufweisen, wobei während eines Betriebs der dynamoelektrischen Maschine ein Feldstrom an die Erregerwicklungen angelegt wird, wodurch in einem Leerlaufzustand an dem Stator eine Nennspannung erzeugt wird; wobei ein Feldstrom an die Erregerwicklungen angelegt wird, wodurch in einem Kurzschlusszustand an dem Stator ein Nennstrom erzeugt wird; und wobei die dynamoelektrische Maschine ein Leerlauf-Kurzschluss-Verhältnis aufweist, das durch einen Wert des angelegten Feldstroms, um die Nennspannung im Leerlaufzustand zu erzeugen, dividiert durch einen Wert des Feldstroms, um den Nennstrom um Kurzschlusszustand zu erzeugen, definiert ist; wobei der ungleichmässige radiale Abstand das Leerlauf-Kurzschluss-Verhältnis der dynamoelektrischen Maschine erhöht.

[0021] In der dynamoelektrischen Maschine einer beliebigen vorstehend erwähnten Art kann eine Innenfläche des Stators zylindrisch sein und einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.

[0022] Ein dritter Aspekt ergibt eine dynamoelektrische Maschine, die aufweist: einen Stator; und einen Rotor, der im Inneren des Stators positioniert ist, wobei der Rotor einen abgeflachten zylindrischen Querschnitt aufweist, der einen ersten Radius, der zu einem zweiten Radius rechtwinklig ist, enthält, wobei der erste Radius und der zweite Radius unterschiedliche Längen aufweisen, wobei der Rotor einen Rotorkörper enthält, der aufweist: eine Welle; Polbereiche mit einem ungleich-massigen radialen Abstand von einer Drehachse des Rotors zu einer Aussenfläche der Polbereiche; und mehrere Schlitze in einer Aussenfläche des Rotorkörpers, wobei die mehreren Schlitze in einer Umfangsrichtung des Rotorkörpers voneinander beabstandet sind, wobei die mehreren Schlitze sich in einer Axialrichtung des Rotorkörpers erstrecken.

[0023] In der zuvor erwähnten dynamoelektrischen Maschine kann eine Innenfläche des Stators zylindrisch sein und einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.

[0024] Die dynamoelektrische Maschine kann ferner Erregerwicklungen innerhalb der Schlitze aufweisen, wobei während eines Betriebs der dynamoelektrischen Maschine ein Feldstrom an die Erregerwicklungen angelegt wird, wodurch eine Nennspannung in einem Leerlaufzustand an dem Stator erzeugt wird; wobei ein Feldstrom an die Erregerwicklungen angelegt wird, wodurch ein Nennstrom in einem Kurzschlusszustand an dem Stator erzeugt wird; und wobei die dynamoelektrische Maschine ein Leerlauf-Kurzschluss-Verhältnis aufweist, das durch einen Wert des angelegten Feldstroms, um die Nennspannung in dem Leerlaufzustand zu erzeugen, dividiert durch einen Wert des Feldstroms, um den Nennstrom in dem Kurzschlusszustand zu erzeugen, definiert ist; wobei der ungleichmässige radiale Abstand das Leerlauf-Kurzschluss-Verhältnis der dynamoelektrischen Maschine erhöht.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0025] Diese und weitere Merkmale dieser Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung verschiedener Aspekte der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen leichter verstanden, die verschiedene Ausführungsformen der Erfindung darstellen, worin: <tb>Fig. 1<SEP>veranschaulicht eine dreidimensionale perspektivische Ansicht eines Rotors gemäss Ausführungsformen der Erfindung. <tb>Fig. 2<SEP>veranschaulicht eine Querschnittsansicht eines Rotors gemäss Ausführungsformen der Erfindung. <tb>Fig. 3 – 4<SEP>veranschaulichen dreidimensionale perspektivische Ansichten von Rotoren gemäss Ausführungsformen der Erfindung. <tb>Fig. 5<SEP>veranschaulicht eine Querschnittsansicht einer Vorrichtung gemäss Ausführungsformen der Erfindung. <tb>Fig. 6<SEP>veranschaulicht eine Querschnittsansicht eines Rotors gemäss Ausführungsformen der Erfindung.

[0026] Es wird bemerkt, dass die Zeichnungen der Erfindung nicht notwendigerweise massstabsgetreu sind. Die Zeichnungen sollen lediglich typische Aspekte der Erfindung darstellen und sollten folglich nicht in einem den Umfang der Erfindung beschränkenden Sinne betrachtet werden. Es wird verstanden, dass gleich bezeichnete Elemente unter den Figuren im Wesentlichen gleich sein können, wie mit Bezug aufeinander beschrieben. Ferner können in den Ausführungsformen, die in Bezug auf die Fig. 1 – 6 veranschaulicht und beschrieben sind, gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente darstellen. Eine redundante Erläuterung dieser Elemente ist der Klarheit wegen weggelassen worden. Schliesslich wird verstanden, dass die Komponenten der Fig. 1 – 6 und ihre zugehörigen Beschreibungen auf jede beliebige hierin beschriebene Ausführungsform angewandt werden können.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

[0027] Der hierin offenbarte Gegenstand betrifft allgemein Rotoren von dynamoelektrischen Maschinen. Insbesondere betrifft die hierin gelieferte Offenbarung dynamoelektrische Maschinen mit Rotoren, die modifizierte magnetische Luftspalte aufweisen.

[0028] Das Leerlauf-Kurzschluss-Verhältnis (SCR) ist ein wichtiger Konstruktionsparameter einer dynamoelektrischen Maschine oder eines Generators. SCR ist ein Mass für die Generatorstabilität oder dafür, inwieweit das Magnetfeld in dem Generator durch Veränderungen der Last verändert wird. Ein höheres SCR verbessert Stabilitätseigenschaften im stationären Zustand, kann jedoch einen grösseren Generator erfordern.

[0029] Wie hierin angegeben, ist ein höheres SCR von dem Konstrukteur herkömmlich dadurch erfüllt worden, dass entweder eine grössere dynamoelektrische Maschine geschaffen wurde oder dass Polflächenschlitze aufgenommen wurden, wobei beide diese Optionen mit zugehörigen Kosten verbunden sind. Viele herkömmliche dynamoelektrische Maschinen haben ein SCR in dem Bereich von 0,35 bis 0,58. Im Unterschied hierzu können dynamoelektrische Maschinen gemäss verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung ein um typischerweise von 6 bis 10% erhöhtes SCR im Vergleich mit diesen herkömmlichen dynamoelektrischen Maschinen verwirklichen, die einen Rotor aufweisen, der hierin als ein «Basisrotor» bezeichnet wird.

[0030] Aspekte der Erfindung sorgen für ein verbessertes Leerlauf-Kurzschluss-Verhältnis der dynamoelektrischen Maschine unter Vermeidung von Kostensteigerungen, die mit grösseren Maschinen verbunden sind.

[0031] Als ein weiterer Unterschied zu herkömmlichen dynamoelektrischen Maschinen helfen hierin beschriebene Ausführungsformen, die Kosten zur Erreichung eines höheren SCR zu reduzieren, ohne irgendeinen der Konstruktionsparameter durch eine Modifikation der Rotoroberfläche zu beeinträchtigen. Verschiedene hierin beschriebene Ausführungsformen ermöglichen ein vergrössertes Leerlauf-Kurzschluss-Verhältnis durch Modifikation des herkömmlichen gleichmässigen magnetischen Luftspaltes zwischen dem Stator und dem Rotor. Eine Modifikation des magnetischen Luftspaltes gemäss Aspekten bezieht sich auf die Schaffung eines ungleichmässigen radialen Abstands zwischen dem Stator und dem Rotor. Diese neuen Konstruktionen mit modifizierten magnetischen Luftspalten verbessern das SCR, ohne die Gesamtabmessungen des Generators oder der dynamoelektrischen Maschine zu verändern. Eine Modifikation des magnetischen Luftspaltes kann durch Modifikation der herkömmlichen zylindrischen Aussenfläche eines Rotors anhand verschiedener Verfahren bewerkstelligt werden. Eine noch weitere Eigenschaft gemäss verschiedenen Aspekten besteht darin, dass das SCR auf einen erforderlichen Wert verbessert wird, indem der Rotor in einem erforderlichen Umfang profiliert, zugeschnitten oder genutet wird. Eine derartige Modifikation sorgt für eine Flexibilität bei der Konstruktion und kann auf der Basis der Leistungs-, Effizienz-und Kostenanforderungen optimiert werden. Verschiedene Aspekte, wie beschrieben, sind nicht auf dynamoelektrische Maschinen mit einem zweipoligen zylindrischen Rotor beschränkt und können somit auf Maschinen mit vier Polen erweitert werden.

[0032] Verschiedene Ausführungsformen enthalten äussere Rotoroberflächen, die als eine einzelne flache Oberfläche, mehrere flache Oberflächen, konkav, konvex, elliptisch oder vielnutig beschrieben werden kann. Ausserdem kann die Form des Rotorkörpers elliptisch oder oval sein, womit ein ungleichmässiger radialer Abstand zwischen der inneren Statoroberfläche und der äusseren Rotoroberfläche geschaffen wird.

[0033] Während eines Betriebs der dynamoelektrischen Maschine gemäss Aspekten wird ein Feldstrom an die Erregerwicklung des Rotors angelegt, um eine Nennspannung in einem Leerlaufzustand an dem Stator zu erzeugen. Ein Fachmann auf dem Gebiet versteht, dass eine Nennspannung für eine gegebene Maschine spezifisch ist. Nennspannungen können gewöhnlich zwischen etwa 9kV und 26kV betragen, wobei jedoch solche Werte nicht als beschränkend verstanden werden sollten.

[0034] Während des Betriebs wird auch ein Feldstrom an die Erregerwicklung des Rotors angelegt, der einen Nennstrom in einem Kurzschlusszustand an dem Stator erzeugt. Der Nennstrom ist für eine gegebene Maschine spezifisch, und Werte für einen derartigen Strom können von Maschine zu Maschine variieren. Das SCR ist durch einen Wert des angelegten Feldstroms, um eine Nennspannung in einem Leerlaufzustand zu erzeugen, dividiert durch einen Wert des Feldstroms, um einen Nennstrom in einem Kurzschlusszustand zu erzeugen, in der in dem Stator vorhandenen Ankerwicklung definiert. Gemäss Aspekten können die modifizierten magnetischen Luftspalte verschiedener Ausführungsformen einen gewöhnlich um 6 bis 10 Prozent über dem SCR eines Basisrotors, wie vorstehend erläutert, erhöhten Wert des SCR erreichen.

[0035] Wie beschrieben, können Aspekte bei der Reduktion der Kosten zur Erreichung eines höheren SCR ohne Beeinträchtigung anderer Konstruktionsparameter durch Modifikation des magnetischen Luftspaltes zwischen dem Stator und dem Rotor unterstützen.

[0036] Indem auf Fig. 1 verwiesen wird, ist eine perspektivische Zeichnung gezeigt, die einen Rotor 10 einer dynamoelektrischen Maschine gemäss Ausführungsformen veranschaulicht. Ausführungsformen können einen Rotorkörper 20 enthalten. Der Rotorkörper 20 kann eine Welle 30 enthalten. Die Welle 30 definiert eine Drehachse, um die der Rotorkörper und die Welle rotieren. Es sind mehrere Schlitze 50 in einer äusseren Oberfläche 40 des Rotorkörpers 20 veranschaulicht. Die mehreren Schlitze 50 können in einer Umfangsrichtung C des Rotorkörpers 20 voneinander beabstandet sein, wobei jeder der mehreren Schlitze 50 sich in einer Axialrichtung A des Rotorkörpers 20 erstreckt. Die mehreren Schlitze 50 können gestaltet sein, um Erregerwicklungen aufzunehmen (wobei Erregerwicklungen in Fig. 6 veranschaulicht sind).

[0037] Gemäss einigen Aspekten kann der Rotor 10 ein zweipoliger Rotor mit Polen N und S sein, wie in Fig. 1 veranschaulicht. Einige Ausführungsformen enthalten Polbereiche S, N mit einer flachen Aussenfläche 45.

[0038] Fig. 2 veranschaulicht eine Querschnittsansicht des Rotorkörpers 20. Der Rotorkörper 20 kann Polbereiche S, N enthalten, die einen ungleichmässigen radialen Abstand von der Drehachse A des Rotors 10 zu der Aussenfläche 40 der Polbereiche aufweisen.

[0039] Fig. 3 zeigt eine perspektivische Zeichnung, die einen Rotor 10 einer dynamoelektrischen Maschine gemäss Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht. Fig. 3 veranschaulicht eine Ausführungsform gemäss Aspekten, in denen die Polbereiche S, N jeweils mehrere flache Aussenflächen 55 enthalten. Während Fig. 3 zwei Polbereiche S, N veranschaulicht, sollte verstanden werden, dass mehr als zwei Polbereiche innerhalb des Umfangs verschiedener Aspekte liegen.

[0040] Fig. 4 zeigt eine perspektivische Zeichnung, die einen Rotor 10 einer dynamoelektrischen Maschine gemäss Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht. Fig. 4 veranschaulicht eine Ausführungsform gemäss Aspekten, in denen die Polbereiche S, N jeweils konvexe Aussenflächen 57 enthalten. Es ist lediglich ein einzelnes Beispiel für eine konvexe Gestalt veranschaulicht, wobei jedoch andere Aspekte andere konvexe Formen enthalten können.

[0041] Fig. 5 zeigt eine Querschnittszeichnung, die Teile einer dynamoelektrischen Maschine 60 gemäss Ausführungsformen veranschaulicht. Die dynamoelektrische Maschine 60 kann ein Synchrongenerator sein und/oder kann gasgekühlt, flüssigkeits-gekühlt oder eine Kombination von beidem sein, wobei die dynamoelektrische Maschine zusätzlich durch ein beliebiges Verfahren oder eine beliebige Technologie gekühlt sein kann, die heutzutage bekannt ist oder später entwickelt wird. Die dynamoelektrische Maschine kann ein mehrphasiger Generator, z.B. ein dreiphasiger Generator sein; jedoch ist ein dreiphasiger Generator nicht in den Zeichnungen veranschaulicht. Die dynamoelektrische Maschine 60 enthält einen Stator 70 und einen Rotor 10, der im Inneren des Stators 70 positioniert ist. Es sind Polbereiche S, N veranschaulicht, die einen uneinheitlichen radialen Abstand r ́ von einer Drehachse A des Rotors 10 zu einer Aussenfläche 45 der Polbereiche S, N aufweisen. Es sind gemäss Aspekten mehrere Schlitze 50 in einer Aussenfläche 40 des Rotorkörpers 20 vorgesehen, wobei die mehreren Schlitze in einer Umfangsrichtung C des Rotorkörpers 20 voneinander beabstandet sind, wobei sich die mehreren Schlitze 50 in einer Axialrichtung A des Rotorkörpers 20 erstrecken, wie veranschaulicht. Fig. 5 veranschaulicht einen ungleichmässigen radialen Abstand r ́ ́ zwischen dem Stator 70 und der Aussenfläche 45 der Polbereiche S, N. Es sollte erwähnt werden, dass unterschiedliche Konfigurationen des Rotors 10 gemäss verschiedenen Aspekten, wie sie hierin vorstehend beschrieben sind, in Verbindung mit der dynamoelektrischen Maschine 60 verwendet werden können und die Beschreibungen derartiger Ausführungsformen hier der Kürze halber nicht wiederholt werden. Fig. 5 zeigt, dass eine Innenfläche 80 des Stators 70 zylindrisch ist und einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.

[0042] Fig. 6 zeigt eine perspektivische Zeichnung, die einen Rotor 110 einer dynamoelektrischen Maschine gemäss Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht. Der Rotor 110 weist einen abgeflachten zylindrischen Querschnitt auf, der einen ersten Radius OR1 enthält, der zu einem zweiten Radius OR2 rechtwinklig ausgerichtet ist. Der erste Radius OR1 und der zweite Radius OR2 weisen unterschiedliche Längen auf, wie veranschaulicht. Wie vorstehend weist der Stator 70 einen kreisförmigen Querschnitt auf, und wie vorstehend, jedoch in Fig. 6 nicht veranschaulicht, liegt ein ungleichmässiger radialer Abstand zwischen dem Stator 70 und einer Aussenfläche 140 von Polbereichen S, N des Rotors 110 vor.

[0043] Die hierin verwendete Terminologie dient lediglich dem Zweck der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen und soll für die Offenbarung nicht beschränkend sein. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen «ein», «eine» und «der», «die» und «das» auch die Pluralformen umfassen, sofern aus dem Zusammenhang nicht deutlich das Gegenteil hervorgeht. Es wird ferner verstanden, dass die Begriffe «aufweist» und/oder «aufweisen», wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, die Gegenwart der angegebenen Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten angeben, jedoch die Gegenwart oder Aufnahme einer/eines oder mehrerer weiterer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder deren Gruppen nicht ausschliessen.

[0044] In dem hierin verwendeten Sinne bezeichnen die Ausdrücke «axial» und/oder «in Axialrichtung» die relative Position/Richtung von Objekten entlang der Achse A, die im Wesentlichen parallel zu der Drehachse eines Rotors verläuft. Wie weiter hierin verwendet, bezeichnen die Ausdrücke «radial» und/oder «in radialer Richtung» die relative Position/Richtung von Objekten entlang eines Radius (r), der im Wesentlichen senkrecht zu der Achse A verläuft und die Achse A an lediglich einer einzigen Stelle schneidet. Ausserdem bezeichnen die Ausdrücke «Umfangs-» und «in Umfangsrichtung» die relative Position/Richtung von Objekten längs eines Umfangs, der die Achse A umgibt, die Achse A aber nicht an irgendeiner Stelle schneidet.

[0045] Der Ausdruck «erhöht» bzw. «verbessert», wie er in Bezug auf Rotoren gemäss Ausführungsformen der Erfindung hierin verwendet wird, bezeichnet eine Vergrösserung des SCR über eine nominelle Grösse hinaus, so dass sich «erhöht» bzw. «verbessert» in bestimmten Ausführungsformen auf eine Steigerung von ungefähr 6 bis 10 Prozent des SCR im Vergleich zu dem SCR eines Basisrotors einer dynamoelektrischen Maschine bezieht, wobei der Basisrotor einer dynamoelektrischen Maschine die gleichen Abmessungen und Materialien wie der Rotor der dynamoelektrischen Maschine aufweist und Polbereiche mit einem gleichmässigen radialen Abstand von einer Drehachse des Basisrotors zu einer Aussenflache der Polbereiche des Basisrotors aufweist.

[0046] Diese schriftliche Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung, einschliesslich der besten Ausführungsart, zu offenbaren und auch um jeden Fachmann auf dem Gebiet zu befähigen, die Erfindung in die Praxis umzusetzen, wozu die Schaffung und Verwendung jeglicher Vorrichtungen oder Systeme und die Durchführung jeglicher enthaltener Verfahren gehören. Der patentierbare Umfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele enthalten, die Fachleuten auf dem Gebiet einfallen. Derartige weitere Beispiele sollen in dem Umfang der Ansprüche enthalten sein, wenn sie strukturelle Elemente aufweisen, die sich von dem Wortsinn der Ansprüche nicht unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Unterschieden gegenüber dem Wortsinn der Ansprüche enthalten.

[0047] Verschiedenen Ausführungsformen enthalten Vorrichtungen, die eingerichtet sind, um einen Rotor einer dynamoelektrischen Maschine mit einer modifizierten äusseren Oberfläche aufzunehmen. In einigen Ausführungsformen enthalten die Vorrichtungen einen Rotor einer dynamoelektrischen Maschine, der einen Rotorkörper enthält, der eine Welle, Polbereiche, wobei die Polbereiche einen ungleichmässigen radialen Abstand von einer Drehachse des Rotors zu einer Aussenfläche der Polbereiche aufweisen, und mehrere Schlitze in der Aussenfläche des Rotorkörpers aufweist, wobei die mehreren Schlitze in einer Umfangs-richtung des Rotorkörpers voneinander beabstandet sind, wobei jeder der mehreren Schlitze sich in einer Axialrichtung des Rotorkörpers erstreckt.

Bezugszeichenliste

[0048] <tb>10<SEP>Rotor einer dynamoelektrischen Maschine <tb>20<SEP>Rotorkörper <tb>30<SEP>Welle <tb>40<SEP>Äussere Oberfläche <tb>45<SEP>Flache Aussenfläche <tb>50<SEP>Schlitze <tb>55<SEP>Flache Aussenflächen <tb>57<SEP>Konvexe Aussenflächen <tb>60<SEP>Dynamoelektrische Maschine <tb>70<SEP>Stator <tb>80<SEP>Innenfläche <tb>90<SEP>Erregerwicklungen <tb>110<SEP>Rotor einer dynamoelektrischen Maschine <tb>140<SEP>Äussere Oberfläche <tb>N<SEP>Nordpol <tb>S<SEP>Südpol <tb>A<SEP>Drehachse <tb>OR1<SEP>Erster Radius <tb>OR2<SEP>Zweiter Radius <tb>r ́<SEP>Ungleichmässiger radialer Abstand von der Achse A <tb>r ́ ́<SEP>Ungleichmässiger radialer Abstand zwischen Stator 70 und Aussenfläche 45 der Polbereiche <tb>C<SEP>Umfangsrichtung

Claims

1. Rotor einer dynamoelektrischen Maschine, der aufweist: einen Rotorkörper, der enthält: eine Welle; Polbereiche, wobei die Polbereiche einen ungleichmässigen radialen Abstand von einer Drehachse des Rotors zu einer Aussenfläche der Polbereiche aufweisen; und mehrere Schlitze in der Aussenfläche des Rotorkörpers, wobei die mehreren Schlitze in einer Umfangsrichtung des Rotorkörpers voneinander beabstandet sind, wobei jeder der mehreren Schlitze sich in einer Axialrichtung des Rotorkörpers erstreckt.

2. Rotor nach Anspruch 1, wobei der Rotor ein zweipoliger Rotor ist.

3. Rotor nach Anspruch 1 oder 2, wobei im Einsatz innerhalb der dynamoelektrischen Maschine ein radialer Abstand zwischen einer inneren Statoroberfläche der dynamoelektrischen Maschine und der Aussenfläche der Polbereiche ungleichmässig ist.

4. Rotor nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Polbereiche jeweils eine flache Aussenfläche enthalten oder wobei die Polbereiche jeweils mehrere flache Aussenflächen enthalten oder wobei die Polbereiche jeweils eine konvexe Aussenfläche enthalten.

5. Rotor nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mehreren Schlitze gestaltet sind, um Erregerwicklungen aufzunehmen.

6. Dynamoelektrische Maschine, die aufweist: einen Stator; einen Rotor, der im Inneren des Stators positioniert ist, wobei der Rotor einen Rotorkörper enthält, der aufweist: eine Welle; Polbereiche, die einen ungleichmässigen radialen Abstand von einer Drehachse des Rotors zu einer Aussenfläche der Polbereiche aufweisen; und! mehrere Schlitze in einer Aussenfläche des Rotorkörpers, wobei die mehreren Schlitze in einer Umfangsrichtung des Rotorkörpers voneinander beabstandet sind, wobei die mehreren Schlitze sich in einer Axialrichtung des Rotorkörpers erstrecken.

7. Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 6, wobei die dynamoelektrische Maschine gasgekühlt ist.

8. Dynamoelektrische Maschine nach Anspruch 6 oder 7, wobei die mehreren Schlitze gestaltet sind, um Erregerwicklungen aufzunehmen, und die ferner Erregerwicklungen aufweist, wobei während eines Betriebs der dynamoelektrischen Maschine ein Feldstrom an die Erregerwicklungen angelegt wird, wodurch eine Nennspannung in einem Leerlaufzustand an dem Stator erzeugt wird; wobei ein Feldstrom an die Erregerwicklungen angelegt wird, wodurch ein Nennstrom in einem Kurzschlusszustand an dem Stator erzeugt wird; und wobei die dynamoelektrische Maschine ein Leerlauf-Kurzschluss-Verhältnis aufweist, das durch einen Wert des angelegten Feldstroms, um die Nennspannung in dem Leerlaufzustand zu erzeugen, dividiert durch einen Wert des Feldstroms, um den Nennstrom in dem Kurzschlusszustand zu erzeugen, definiert ist; wobei der ungleichmässige radiale Abstand das Leerlauf-Kurzschluss-Verhältnis der dynamoelektrischen Maschine erhöht.

9. Dynamoelektrische Maschine nach einem beliebigen der Ansprüche 6 bis 8, wobei eine innere Oberfläche des Stators zylindrisch ist und einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.

10. Dynamoelektrische Maschine, die aufweist: einen Stator; und einen Rotor, der im Inneren des Stators positioniert ist, wobei der Rotor einen abgeflachten zylindrischen Querschnitt aufweist, der einen ersten Radius enthält, der zu einem zweiten Radius rechtwinklig ist, wobei der erste Radius und der zweite Radius unterschiedliche Längen aufweisen, wobei der Rotor einen Rotorkörper enthält, der aufweist: eine Welle; Polbereiche, die einen ungleichmässigen radialen Abstand von einer Drehachse des Rotors zu einer Aussenfläche der Polbereiche aufweisen; und mehrere Schlitze in einer Aussenfläche des Rotorkörpers, wobei die mehreren Schlitze in einer Umfangs-richtung des Rotorkörpers voneinander beabstandet sind, wobei sich die mehreren Schlitze in einer Axialrichtung des Rotorkörpers erstrecken und wobei die mehreren Schlitze gestaltet sind, um Erregerwicklungen aufzunehmen.