DE1286625B

DE1286625B - Rotor cap arrangement for the winding heads of a high-speed electrical machine

Info

Publication number: DE1286625B
Application number: DE1965B0084642
Authority: DE
Inventors: Vollmer Egon
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1965-11-23
Filing date: 1965-11-23
Publication date: 1969-01-09

Description

Bei Turbogeneratoren werden bekanntlich die auf die Wickelköpfe des Rotors wirkenden Fliehkräfte durch eine diese umschließende Rotorkappe aufgenommen. Eine solche Rotorkappe wird im allgemelnen auf den Rotorballen nach Einbringen der Wicklung in die Rotornuten und nachdem die Rotorkappe durch Erwärmen im Durchmesser vergrößert ist, aufgeschrumpft. Es sind verschiedene solche Anordnungen bekannt, die ein Verschieben der Kappe in axialer Richtung, das durch die betriebsmäßige Erwärmung und Abkühlung verursacht werden kann, zu verhindern. Bei einer bekannten Rotorkäppenanordnung weist die Rotorkappe eine Nut in Umfangsrichtun2 aut. in die ein mit.einem dem Rotorballen zugewandten Gewinde versehener Gewindering eingelegt ist, der in ein entsprechendes in den Rotorballen eingebrachtes Gewinde eingedreht ist (deutsches.-Patent 1138152). In turbo-generators, it is known that the centrifugal forces acting on the end windings of the rotor are absorbed by a rotor cap surrounding them. Such a rotor cap is generally shrunk onto the rotor barrel after the winding has been introduced into the rotor slots and after the rotor cap has been enlarged in diameter by heating. Various such arrangements are known which prevent displacement of the cap in the axial direction, which can be caused by the operational heating and cooling. In a known rotor cap arrangement, the rotor cap has a groove in the circumferential direction into which a threaded ring provided with a thread facing the rotor barrel is inserted, which is screwed into a corresponding thread made in the rotor barrel (German patent 1138152).

Bei einer weiteren bekannten Rotorkappenanordnung ist sowohl in der Rotorkappe als auch im Rotorballen eine Ringnut ausgedreht. Dabei sind in der Ringnut im Rotorballen Sicherungsringsegmente unter der Keilwirkung von dauernd in der Ringnut des Rotorballens liegenden, in Umfangsrichtung gegeneinander verdrehbaren Verbindungselementen in radialer Richtung in die Ringnut der Rotorkappe einschiebbar bzw. ausschiebbar (deutsche Patentschrift 1143916).In a further known rotor cap arrangement, both in the An annular groove is turned out in the rotor cap as well as in the rotor barrel. Thereby are in the ring groove Retaining ring segments in the rotor barrel under the wedge effect of permanently in the ring groove of the rotor body lying, mutually rotatable in the circumferential direction connecting elements can be pushed or pushed out in the radial direction into the annular groove of the rotor cap (German patent specification 1143916).

Bei einer weiteren bekannten Anordnun" ist ebenfalls jeweils am Ende des Rotorballens eine Ringnut sowohl in den Rotorballen als auch in die Rotorkappe eingedreht. In diese Rin,-nut ist ein auch die andere Ringnut ausfüllender Ring zur Herstellung einer formschlüssigen Verbindung zwischen Rotorballen und Rotorkappe eingebracht, der die axiaIen Kräfte aufnimmt (deutsche Patentschrift 1147 676). In a further known arrangement, an annular groove is also screwed into the rotor barrel as well as the rotor cap at the end of the rotor barrel. A ring that also fills the other annular groove is made in this ring groove to establish a positive connection between the rotor barrel and the rotor cap , which absorbs the axial forces (German patent specification 1 147 676).

Es ist auch bereits eine Rotorkappenanordnung bekannt, bei der sich an der Außenfläche des Rotorballens und der Innenfläche der Rotorkappe im Querschnitt halbkreisförinige Ringnuten so gegen-C über liegen, daß ein ringförmiger Hohlraum von kreisförmigem Querschnitt gebildet wird (USA.-Patentschrift 1890 340). In diesem Hohlraum, in den eine tangentiale Bohrung gleichen Querschnitts einmündet, soll ein dünner, aus gehärtetem Stahl bestehender Draht eingezogen werden. Der praktischen Verwirklichung einer solchen Anordnung stehen jedoch kaum zu überwindende Hindernisse entgegen.A rotor cap arrangement is also already known in which on the outer surface of the rotor barrel and the inner surface of the rotor cap, semi-circular annular grooves in cross-section lie opposite one another in such a way that an annular cavity of circular cross-section is formed (U.S. Patent 1890 340). A thin wire made of hardened steel is to be drawn into this cavity, into which a tangential bore of the same cross section opens. The practical implementation of such an arrangement, however, are barely any obstacles to be overcome.

Ein gehärteter Draht von einem den auftretenden axialen Kräften widerstehender Querschnitt stellt beim Einschieben in den Hohlraum einen so großen Formänderungswiderstand entgegen, daß er an der Kante eines jeden Zahnes des Rotorballens hängenbleibt, so daß bereits nach Einbringen einer Teillänge durch die große Reibung zwischen den Flächen des Hohlraumes und dem Draht ein Steckenbleiben eintritt und der Draht sich überhaupt nicht in seiner ganzen Länge einschieben läßt, also eine Unterteilung und mehrere tangentiale Bohrungen in der Rotorkappe erforderlich sind.A hardened wire with a resistance to the axial forces that occur Cross-section presents such a great deformation resistance when pushed into the cavity prevents it from getting caught on the edge of each tooth of the rotor body, so that already after introducing a partial length due to the great friction between the surfaces of the cavity and the wire sticking occurs and the wire cannot be inserted in its entire length at all, so a subdivision and multiple tangential holes are required in the rotor cap.

Besteht der Draht z. B. aus einem Material mittlerer Festigkeit, wird dieser jedoch unter der Wirkung der auf die Rotorkappe durch die Ausdehnung der Leiter der Induktorwicklung bei Erwärmung auf- i tretenden Kraft verfonnt bzw. bei kleinem Querschnitt zerquetscht. Die Ringnut im Rotorballen ist im Bereich der Nuten unterbrochen, so daß bei einer Schubbeanspruchung der Draht jeweils an. den Kanten der Rotorzähne eingedrückt wird, so daß sich eine Art Widerhaken bilden. Soll die Rotorkappe zu Revisionszweckeii oder bei einer Reparatur der Wicklung demontiert werden, ist es wegen der sich an den Zähnen festhaltenden Widerhaken praktisch unmöglich, den Draht aus dem Hohlraum herauszuziehen, da er an viel zu vielen Stellen seine ursprüngliche Form verloren hat, und ihn, auch wenn die Rotorkappe vorher in ihre ursprüngliche Lage zurückgeschoben worden ist, aus dem Hohlraum zu entfernen. Es ist daher in diesem Falle notwendig, die gesamte Rotorkappe, soweit sie auf dem Rotorballen aufgeschrumpft ist, abzudrehen, diese also zu zerstören.If the wire exists z. B. from a material of medium strength, is This, however, under the effect of the on the rotor cap by the expansion of the Head of the inductor winding when it is warmed up i the force that occurs or when it is heated crushed small cross-section. The annular groove in the rotor barrel is in the area of the grooves interrupted, so that when the wire is subjected to shear stress. the edges the rotor teeth is pressed in, so that a kind of barbs are formed. Should the Rotor cap dismantled for inspection purposes or when repairing the winding it is practically impossible because of the barbs clinging to the teeth pulling the wire out of the cavity as there are far too many places has lost its original shape, even if the rotor cap was previously in its original position has been pushed back to remove from the cavity. It is therefore necessary in this case, the entire rotor cap, as far as it is on the Rotor ball is shrunk on, to turn off, so destroy it.

Weiter ist nicht nur die Herstellung der tangential den ringförmigen Hohlraum anschneidenden Bohrungen, durch die der Draht eingeschoben- #werden soll, schwierig und teuer in der Herstellung, sondern die durch die Zentrifugalkräfte hoch beanspruchte Rotorkappe wird durch diese Bohrung gerade an der Stelle höchster Beanspruchung entscheidend geschwächt.Next is not just making the tangential the annular Holes cutting into the cavity through which the wire is to be inserted, difficult and expensive to manufacture, but due to centrifugal forces Heavily stressed rotor cap becomes highest at the point through this hole Stress decisively weakened.

Die obengenannten bekannten Rotorkappenanordnungen sind also, wie oben angeführt, aufwendig in der Herstellung und es bereitet große Schwierigkeiten, bei Reparaturen oder zu Revisionszwecken die Rotorkappe abzuziehen. Es ist die Aufgabe der Erfindung, die Rotorkappenbefestigung auf dem Rotorballen zu vereinfachen und damit zu verbilligen, um eine leichte Demontage der Rotorkappe zu ermöglichen. Die Lösung der gestellten Aufgabe wird bei einer Rotorkappenanordnung für die Wickelköpfe einer schnellaufenden elektrischen.Maschine, insbesondere Turbogenerator, bei der der Rotorballen an den Sfirnseiten im Durchmesser abgesetzt ist und die Rotorkappen auf die einen kleinen Durchmesser aufweisenden Enden aufgeschrumpft sind, wobei jede Rotorkappe an ihrer dem Rotorballen zugewandten Seite eine den Durchmesser vergrößernde Ausdrehung aufweist und dort über den Rotorballen mit Spiel hinweggreift und wobei sowohl in der Innenseite des den Rotorballen umschließenden Teiles der Rotorkappe als auch im Rotorballen je eine Ringnut eingedreht ist, die sich bei aufgeschrumpfter Rotorkappe zu einem ringförmigen Hohlraum ergänzen, gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß sich in dem aus den Ringnuten gebildeten Hohlraum Kugeln oder Rollen befinden, die eine axiale Verschiebung .zwischen Rotorkappe und - Rotorballen verhindern.The above-mentioned known rotor cap arrangements are therefore, as stated above, expensive to manufacture and it is very difficult to pull off the rotor cap for repairs or for inspection purposes. It is the object of the invention to simplify the rotor cap fastening on the rotor barrel and thus to make it cheaper in order to enable easy dismantling of the rotor cap. The object is achieved with a rotor cap arrangement for the winding heads of a high-speed electrical machine, in particular a turbo generator, in which the rotor barrel is offset in diameter on the front sides and the rotor caps are shrunk onto the ends having a small diameter, with each rotor cap on its a has the rotor body side facing the diameter enlarging recess and away there engages over the rotor body with play and wherein both the inside of the rotor body enclosing part of the rotor cap and screwed in a respective annular groove in the rotor body, which at shrunk rotor cap to an annular cavity complement, achieved according to the invention in that there are balls or rollers in the cavity formed from the annular grooves, which prevent axial displacement .between the rotor cap and - rotor barrel.

Die Kugeln bzw. Rollen können durch Bohrungen, die in etwa radialer Richtung in die Rotorkappe eingebracht sind, und in die Ringnut der Rotorkappe einmünden, in den Hohlraum zwischen Rotorkappe und Rotorballen eingebracht werden. Diese Bohrungen sind durch Verschlußschrauben verschließbar. Die Rollen können mittels eines diese beiderseits am Umfang umfassenden Bandes geführt sein. Die axiale Länge und/oder der Durchmesser der Kugeln bzw. Rollen ist kleiner als die entsprechenden Abmessun-Cle , n der Ringnuten im Rotorballen bzw. in der Rotorkappe. Solche Kugeln bzw. Rollen werden in der Wälzlagerfertigung in sehr großen Stückzahlen mit großer Genauigkeit und hoher Festigkeit produziert, so daß diese Kuaeln bzw. Rollen zu günstigen Preisen zur Verfügung stehen.The balls or rollers can be introduced into the cavity between the rotor cap and rotor barrel through bores which are made in the rotor cap in an approximately radial direction and open into the annular groove of the rotor cap. These holes can be closed with screw plugs. The rollers can be guided by means of a band encompassing them on both sides around the circumference. The axial length and / or diameter of the balls or rollers is smaller than the corresponding Abmessun-Cle, n of the annular grooves in the rotor body or the rotor cap. Such balls or rollers are produced in the rolling bearing production in very large numbers with great accuracy and high strength, so that these balls or rollers are available at low prices.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.An embodiment of the invention is shown in the drawing.

F i g. 1 zeigt eine Ausführung mit halbkreisfönnigen in den Rotorballen bzw. die Rotorkappe eingedrehten Ringnut mit eingelegten Kugeln, und F i g. 2 zeigt eine entsprechende Anordnung mit Ringnuten mit rechteckigem Querschnitt und eingelegten zylindrischen Rollen.F i g. 1 shows an embodiment with a semicircular ring groove screwed into the rotor barrel or the rotor cap with inserted balls, and FIG . 2 shows a corresponding arrangement with annular grooves with a rectangular cross section and inserted cylindrical rollers.

In den Figuren ist mit 1 der Rotorballen und mit 2 die Rotorkappe bezeichnet. Der Rotorballen ist an seinem Ende abgedreht und im Durchmesser verkleinert. Die Rotorkappe ist mit ihrer Fläche 20 auf die zylindrische Fläche 10 des Rotorballens aufgeschrumpft. Im Ausführungsbeispiel weist der Rotorballen noch eine weitere kleinere Durchmesserstufe 11 auf, die im Durchmesser kleiner ist, als der entsprechende Innendurchmesser 21 der abgesetzten Rotorkappe 2. An dieser Stelle besteht also zwischen Rotorballen und Rotorkappe ein leichtes Spiel. Die Rotorkappe weist zwischen den Abschnitten verschieden großen Durchmessers eine Schulter 3 auf, die sich gegen einen entsprechenden Ansatz 4 des Rotorballens anlehnt und die axiale gegenseitige Lage fixiert. In die zylindrischen Flächen 11 und 21 sind jeweils Ringnuten eingedreht, die bei der Ausführung nach F i g. 1 halbkreisförmig und bei der Ausführung nach F i g. 2 rechteckig ausgebildet sind.In the figures, 1 denotes the rotor barrel and 2 denotes the rotor cap. The rotor barrel is turned off at its end and reduced in diameter. The rotor cap is shrunk with its surface 20 onto the cylindrical surface 10 of the rotor barrel. In the exemplary embodiment, the rotor barrel has a further smaller diameter step 11 , which is smaller in diameter than the corresponding inside diameter 21 of the offset rotor cap 2. At this point there is therefore a slight play between the rotor barrel and the rotor cap. The rotor cap has a shoulder 3 between the sections of different sizes, which leans against a corresponding shoulder 4 of the rotor barrel and fixes the axial mutual position. Annular grooves are screwed into the cylindrical surfaces 11 and 21, which in the embodiment according to FIG . 1 semicircular and in the embodiment according to FIG. 2 are rectangular.

In die Rotorkappen sind jeweils Bohrungen 6 in radialer Richtung an zwei gegenüberliegenden Stellen eingebracht, durch die die Kugeln 5 bzw. Rollen in den Hohlraum 8 zwischen den beiden Ringnuten 12 und 22 eingefüllt werden können. Die Kugeln bzw. Rollen sind im Durchmesser bzw. der axialen Länge etwas kleiner als die entsprechenden Abmessungen der Ringnut in der Rotorkappe bzw. dem Rotorballen, um ein leichtes Einbringen oder Ausleeren desselben zu ermöglichen. Die Rollen können dabei durch ein flexibles Band, das diese jeweils am Umfang umfaßt, miteinander verbunden sein, um ein Kippen der Rollen beim Einbringen zu verhindern. Nach Füllen der Ringnuten werden die Bohrungen 6 durch Verschlußschrauben 7 verschlossen.In each of the rotor caps bores 6 are made in the radial direction at two opposite points, through which the balls 5 or rollers can be filled into the cavity 8 between the two annular grooves 12 and 22. The balls or rollers are slightly smaller in diameter or axial length than the corresponding dimensions of the annular groove in the rotor cap or the rotor barrel, in order to enable the same to be easily introduced or emptied. The rollers can be connected to one another by a flexible band that encompasses them on the circumference in order to prevent the rollers from tilting when they are introduced. After the ring grooves have been filled, the bores 6 are closed by screw plugs 7 .

Bei der Demontage werden die beiden Verschlußschrauben herausgedreht und die Kugeln bzw. Rollen entfernt. Nach Erwärmung der Rotorkappe und damit Vergrößerung ihres Durchmessers wird diese anschließend abgezogen. Falls die Kugeln bzw. Rollen einem zu starken axialen Druck ausgesetzt sind, und die Rotorkappe sich leicht in axialer Richtung verschoben hat, kann es erforderlich sein, die Rotorkappe vor dem Entfernen der Kugeln bzw. Rollen zu erwärmen und in ihre ursprüngliche Lage zurückzudrücken, damit die Kugeln bzw. Rollen aus den Ringnuten entfernt werden können.The two screw plugs are unscrewed during dismantling and the balls or rollers removed. After heating the rotor cap and thus enlarging it This is then deducted from its diameter. If the balls or rollers are exposed to excessive axial pressure, and the rotor cap can easily slide into has shifted in the axial direction, it may be necessary to remove the rotor cap before the Remove the balls or rollers to heat them and push them back into their original position, so that the balls or rollers can be removed from the ring grooves.

Claims

Claims-1. Rotor cap arrangement for the winding heads of a high-speed electrical machine, in particular turbo-generator, in which the diameter of the rotor barrel is offset on the front sides and the rotor caps are shrunk onto the ends having a smaller diameter, with each rotor cap having a recess increasing the diameter on its side facing the rotor barrel having a cross from there engages over the rotor body with play, and wherein both the inside of the rotor body enclosing part of the rotor cap and screwed in a respective annular groove in the rotor body, which complement each other in shrunk rotor cap to an annular cavity, characterized in that in the cavity formed from the annular grooves (12, 22) are balls or rollers (5) which prevent axial displacement between the rotor cap and rotor barrel.

2. Rotor cap arrangement according to claim 1, characterized in that the rotor cap has in particular radial bores (6) which open into the annular groove (22) through which the balls or

Rollers (5) can be introduced into the cavity (8) . 3. rotor cap arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the rollers (5) are guided by means of a band encompassing them on both sides on the circumference.

4. rotor cap arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the bores (6) can be closed by screw plugs (7) .