DE2639513A1

DE2639513A1 - Massiver rotor fuer eine asynchronmaschine

Info

Publication number: DE2639513A1
Application number: DE19762639513
Authority: DE
Inventors: Tihomir Dipl Ing Dr Bratoljic
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1976-08-09
Filing date: 1976-09-02
Publication date: 1978-02-16
Also published as: BR7705199A; FR2361765A1; DE7627448U1; SE7708904L; GB1585844A; FR2361765B1; CH594308A5; ATA432777A; US4282451A; AT349565B

Description

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PL/ho 2.8.76

BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)

Massiver Rotor für eine Asynchronmaschine

Für Asynchronmaschinen verwendete massive Rotoren werden meistens aus Stahl hergestellt und sind sowohl schwingungstechnisch als auch wärmetechnisch vorteilhaft. Die Robustheit eines solchen Rotors sichert einerseits hohe Biege- und Torsionsfrequenzen, was hohe Drehzahlen und Leistungen ermöglicht, andererseits eine hohe Wärmespeicherfähigkeit und damit günstige Anlaufeigenschaften. Die Nachteile des massiven Rotors liegen in der schlechten elektrischen Leitfähigkeit des Rotorstahles , der wegen der hohen Permeabilität kleinen Eindringtiefe des Feldes und in den dadurch bedingten hohen Verlusten.

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Es ist bereits bekannt, am Rotorumfang Axialnuten auszuführen, die entweder bis in die Nähe der Rotorenden verlaufen (GB-PS 266,780) oder sich bis zu den Enden erstrecken ("techniques CEM" Juni 1973 / Nr. 87, S.22 ff). Diese Axialnuten bewirken eine Vergrösserung der Tiefe, bis zu welcher der magnetische Fluss in den Rotor eindringt, und die elektrische Leitfähigkeit der Zähne führt zu einer Herabsetzung der elektrischen Verluste. In der CH-PS 488 311 ist ein Rotor aus massivem Eisen beschrieben und dargestellt, der achsenparallele Löcher aufweist. Der Hauptzweck dieser Bohrungen ist die Kühlung des Rotors zu verbessern, zusätzlich erhält man jedoch auch eine Herabsetzung der elektrischen Verluste. Dieser Lösung entspricht auch die Ausführungsform, bei der die Axialnuten gedeckt, z.B. mit Keilen, ausgeführt sind. In Bödefeld/ Sequenz "Elektrische Maschinen", Wien - New York 19 71, S.19 3, sind massive Rotoren beschrieben, die an den Stirnseiten Ringe aus Kupfer aufweisen, die mit dem Rotor mechanisch und elektrisch leitend verbunden sind. Durch diese konstruktive Ausführung verliert der Rotor jedoch seine Robustheit und die Ansprüche an eine gute elektrische Leitfähigkeit und mechanische Festigkeit der Verbindungsstelle sind sehr hoch. In den Verbindungsstellen treten oft unzulässig hohe Wärmedehnspannungen auf. Die CH-PS 566 664 enthält einen massiven Stahlrotor, der im aktiven Teil der Rotorlänge mit tangentialen Rillen

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versehen ist, die zur Bekämpfung der Zusatzverluste infolge der Oberwellen dienen. Eine andere konstruktive Lösung ist in der CH-PS 244 439 beschrieben und dargestellt. Der massive Rotor weist an der dem Stator gegenüberliegenden Mantelfläche rings um den Läufer herum verlaufende Nuten auf,, in welche ein Metall von höherer elektrischer Leitfähigkeit als Eisen eingebracht ist. Durch nicht ausgefüllte Ringnuten an den Läuferenden sind Kühlrippen gebildet. In "Proc. IEE", Vol. 121, No.3, March 197¹*, S. 197 ff-, ist eine weitere Ausführungsform eines massiven Rotors dargestellt und beschrieben. Der äussere zylindrische Teil des Rotors weist eine wesentlich grössere axiale Länge auf als der innere zylindrische Tragteil, so dass er eine Hülse bildet, die den Tragteil überragt. Der Nachteil dieser Lösung ist darin zu sehen, dass sie nur für kleinere Maschinen (z.B. bis 1 kW) geeignet ist, weil diese aus magnetischen Gründen erforderliche Form des Rotors bei grösseren Maschinen die mechanische Beanspruchung nicht widerstehen kann.

Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, einen massiven Rotor für eine Asynchronmaschine so auszubilden, dass er die Nachteile des Bekannten nicht aufweist und eine Herabsetzung der elektrischen Verluste sichert.

Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass an den Stirnseiten des Rotors durch Nuten gebildete Ringe ausgeführt sind.

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Der Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, dass durch die Ringe die elektrischen Verluste vermindert werden, wobei der Rotor seine robuste Ausführungsform behält. Es entfallen also auch die bei einer Verwendung von Kupferkurzschlussringen nötigen Verbindungsstellen, die schlecht die hohen "Warmed ehns pannungen übertragen.

Die Ringe sind vorteilhaft durch vorzugsweise konzentrische, zylindrische Nuten gebildet. Diese Ausführungsform ist sehr günstig, weil sie unbehindertes Schliessen der in die Tiefe des Rotors eingedrungenen elektrischen Ströme ermöglicht. Nach einer anderen Ausführungsform sind die Ringe durch mit konischen Flächen ausgeführte Nuten gebildet, wobei die Gipfelwinkel der konischen Flächen entweder gleich ausgeführt oder mit verschiedenen Werten ausgeführt sind. Die Nuten können die gleiche Tiefe oder verschiedene Tiefen aufweisen. Die an den Stirnseiten des Rotors durch die Nuten gebildeten Ringe können auch mit axialen, am Umfang des Rotors ausgeführten Nuten, oder mit axialen verschlossenen Nuten bzw. axialen Bohrungen im Rotor oder mit tangentialen Rillen Verwendung finden, wobei die genannten zusätzlich angeordneten Elemente in Verbindung mit wenigstens einigen der an den Stirnseiten des Rotors durch die Nuten gebildeten Ringe in Verbindung stehen können oder getrennt ausgeführt sein können.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes vereinfacht dargestellt.

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Es zeigt:

Fig. 1 einen axialen Schnitt durch ein Ende eines Rotors mit einer ersten beispielsweisen Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 den Schnitt H-II aus Fig. 1,

Fig. 3 eine zweite beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes im axialen Schnitt,

Fig. H den Schnitt IV-IV aus Fig. 3,

Fig. 5 bis 9 weitere Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes in axialen Schnitten.

Gemäss Fig. 1 ist ein Rotor mit der Bezugsziffer 1 benannt,
ein Wellenteil des Rotors 1 mit der Bezugsziffer I¹ und eine
Achse des Rotors 1 mit der Bezugsziffer 2. Zylindrische Nuten gleicher Tiefe sind durch die Zahl 3 gekennzeichnet und Ringe gleicher Breite durch die Zahl Ί. In Fig. 2 bis 9 sind gleiche Teile mit denselben Bezugszahlen versehen wie in Fig. 1. Nach Fig. 3 und ²J sind axiale Nuten mit der Ziffer 5 benannt und
eine Welle des Rotors 1 mit der Ziffer 6. Nach Fig. 5 ist ein schräg abgedrehter Teil der Stirnseite des Rotors 1 durch die Zahl 7 gekennzeichnet, zylindrische Nuten abgestufter Tiefe
durch die Zahl 8 und Ringe abgestufter Breite durch die Zahl
9. In Fig. 6 ist ein Verschlusskeil der axialen Nut 5 mit der Zahl 5¹ bezeichnet. Tangentiale Rillen in Fig. 7 sind durch

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die Kennziffer 10 gekennzeichnet, konische Nuten sind mit der Zahl 11 genannt und konische Ringe mit der Zahl 12. Konische, durch Konen mit abgestuften Gipfelwinkeln gebildete Ringe in Fig. 8 sind mit der Bezugsziffer 14 benannt, konische, durch Konen mit abgestuften Gipfelwinkeln gebildete Nuten in Fig. 9 mit der Bezugsziffer 13.

Das erste in Fig. 1 und 2 dargestellte Beispiel zeigt ein Ende des Rotors 1, dessen Teil I¹ eine Welle bildet. Die Nuten 3 sind in der Stirnseite des Rotors 1 zylindrisch ausgeführt und koaxial angeordnet. Dementsprechend sind auch die Ringe 4 durch zylindrische koaxiale Flächen gebildet. Die Ausführungsform gemäss Fig. 3 und 4 entspricht derjenigen aus Fig. 1 und 2, der Rotor 1 ist jedoch mit den axialen Nuten 5 versehen, die in Verbindung mit einigen der zylindrischen in der Stirnseite des Rotors 1 ausgeführten Muten 3 stehen. In Fig. 5 ist der Rotor 1 mit dem schräg abgedrehten Teil 7 'seiner Stirnseite ausgeführt, so dass die zylindrischen Nuten 8 verschiedene Tiefen aufweisen. Auch dieses Äusführungsbeispiel enthält die axialen Nuten 5· Gemäss Fig. 6 sind die zylindrischen Nuten 8 mit verschiedenen Tiefen ausgeführt und bilden abgestuft breite Ringe 9. Die axiale Nut 5 ist mit dem Verschlusskeil 5' verschlossen. Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform. Der Rotor 1 ist im aktiven Teil seiner Länge mit den tangentialen Rillen 10 versehen und die stirnseitig ausgeführten konischen Nuten 11 und Ringe 12 sind durch konische Flächen mit gleichen

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Gipfelwinkeln begrenzt. Die konischen Flächen der Ringe Ik in Fig. 8 und der Nuten 13 in Fig. 9 weisen verschiedene, abgestufte Gipfelwinkel auf. Die Nuten 11 in Fig. 8 und die Ringe 12 in Fig. 9 sind mit je einer konstanten Breite ausgeführt.

Der Erfindungsgegenstand ist auf das in der Zeichnung Dargestellte selbstverständlich nicht beschränkt. Die Abmessungen der einzelnen Nuten und/oder Ringe können auch verschieden, z.B. abgestuft, ausgeführt sein.

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Claims

->- 83/76 Patentansprüche

1. Massiver Rotor für eine Asynchronmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass an den Stirnseiten des Rotors (1) durch ■ Nuten (3, 8, 11, 13) gebildete Ringe (4, 9> 12, 14) ausgeführt sind.

2. Massiver Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringe (4, 9) durch vorzugsweise konzentrische zylindrische Nuten (3_a 8) gebildet sind.

3. Massiver Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringe (12, 14) durch mit konischen Flächen ausgeführte Nuten (11, 13) gebildet sind.

4. Massiver Rotor nach den Ansprüchen 1 und 3_a dadurch gekennzeichnet, dass die die Nuten (11) bildenden konischen Flächen mit gleichen Gipfelwinkeln ausgeführt sind.

5. Massiver Rotor nach den Ansprüchen 1 und 3j dadurch gekennzeichnet, dass die die Nuten (13) bildenden konischen Flächen mit verschiedenen Gipfelwinkeln ausgeführt sind.

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6. Massiver Rotor nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (3, 13) gleich tief ausgeführt sind.

7. Massiver Rotor nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (8) mit verschiedener Tiefe ausgeführt sind.

8. Massiver Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er zusätzlich zu den an den Stirnseiten des Rotors (1) durch die Nuten (3, 8, 11, 13) gebildeten Ringen (4, 9, 12, 14) mit axialen, am Umfang des Rotors (1) ausgeführten Nuten (5) versehen ist.

9. Massiver Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er zusätzlich zu den an den Stirnseiten des Rotors (1) durch die Nuten (8) gebildeten Ringen (9) mit axialen verschlossenen Nuten (5) bzw. axialen Bohrungen versehen ist.

10. Massiver Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er zusätzlich zu den an den Stirnseiten des Rotors (1) durch die Nuten (11) gebildeten Ringen (12) mit tangentialen Rillen (12) versehen ist.

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11. Massiver Rotor nach den Ansprüchen 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die axialen Nuten (5) in Verbindung mit wenigstens einigen der an den Stirnseiten des Rotors (1) durch die Nuten (3* 8) gebildeten Ringe (4, 9) in Verbindung stehen.

12. Massiver Rotor nach den Ansprüchen 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die axialen Nuten (5) getrennt von den an den Stirnseiten des Rotors (1) durch die Nuten (8) gebildeten Ringen (9) ausgeführt sind.

BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie.

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