DE2810353A1

DE2810353A1 - Rotorkonstruktion einer elektrischen maschine

Info

Publication number: DE2810353A1
Application number: DE19782810353
Authority: DE
Inventors: Herbert Schattner
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1978-02-22
Filing date: 1978-03-10
Publication date: 1979-08-23
Also published as: DE7807249U1

Description

Rotorkonstruktion einer elektrischen Maschine
Es sind verschiedene Rotorkonstruktionen bekannt (Moeller-Werr: «'Leitfaden der Elektrotechnik", Band III, Konstruktion und Berechnung elektrischer Maschinen, Stuttgart 1955, S. 37 ff.), bei denen ein Rotorblechpaket auf einer Welle mit einer Tragkonstruktion befestigt ist, die durch Platten oder Ronden oder einen bzw. mehrere Tragsterne gebildet ist, die über eine Büchse mit der Welle der elektrischen Maschine verbunden ist. Die Büchse ist auf die Welle über die Länge der Büohse aufgeschrumpft oder ist mit Druckkeilen und Zugschrauben befestigt. Es ist ebenfalls bekannt, dass eine hohe Drehmomentausbeute bei niedrigem Massenträgheitsmoment durch eine Doppel- oder Mehrfachmaschinen-Anordnung erreicht werden kann. Ein niedriges Massenträgheitsmoment wird vor allem durch die Wahl eines kleinen Rotordurchmessers erreicht. Damit das geforderte hohe Drehmoment bei kleinem Massenträgheitsmoment erreicht wird, ist die Aufstellung zweier oder mehrerer Maschinen hintereinander am zweckmässigsten. Bei hohen Drehmomenten, speziell bei dauernd wechselnden Drehmomentrichtungen, wie sie unter anderem im Walzwerkbetrieb gefordert sind, treten mechanische Festigkeitsprobleme auf. Das von der Hintermaschine herrührende Drehmoment wird über eine Kupplung in den Rotor der Vordermaschine geleitet. Bei den bisher üblichen Konstruktionen (z.B. Rotorsternkonstruktion, Rondenkonstruktion) wird das Moment aus der Welle über die Rotorsternstege oder die Ronden in das sehr verdrehsteife Rotorblechpaket eingeleitet. Das Drehmoment wird sodann im Vordermotor um dessen Anteil erhöht, z.B. bei gleichen Maschinen verdoppelt. Bei der Rondenkonstruktion sowie bei der Rotorsternkonstruktion treten im Uebergang zwischen der Tragkonstruktion und der Welle sehr hohe Spannungswerte auf. Insbesondere bei einem Drehmomentstoss auf eine Doppelmaschinen-Anordnung entstehen Torsionsschwingungen zwischen dem Vorder- und dem Hinterrotor. Das Torsionsschwingungsverhalten ist von den schwingungsfähigen Massen und von der Federsteigigkeit der sie verbindenen Maschinenteile, d.h.
vor allem von der Federsteifigkeit der Welle, abhängig.
Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rotorkonstruktion einer elektrischen Maschine zu schaffen, bei der die Welle bzw. der Wellenstummel leicht auswechselbar ist, gleichzeitig die Baulänge der Tragkonstruktion reduziert werden kann.
Mit der Erfindung wird eine Lösung erreicht, die nicht nur eine schnelle Montage und Demontage der Welle ermöglicht, sondern auch die Tragkonstruktion des Rotorblechpaketes verkürzt, was insbesondere bei einer Vakuumimprägnierung vorteilhaft ist.
Mit der Erfindung werden darüber hinaus die Rotorkonstruktionen in einer Anordnung mit Doppel- oder Mehrfachmaschinen Resonanzschwingungen zwischen Vorder- und Hinterrotor verhindert.
Bei Doppelmaschinenanordnung wird das Moment der Hintermaschine durch die Welle der Vordermaschine geführt und steigt nicht in das Blechpaket der Vordermaschine auf.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. Die gleitende Anordnung des anderen Endes der Büchse auf der Welle gemäss Anspruch 2 sichert zwar die richtige axiale Lage des Rotorblechpa- ketes, das Drehmoment zwischen der Welle und der Tragkonstruktion des Rotorblechpaketes wird jedoch auf diesem Ende nicht übertragen. Die Ausgestaltung nach Anspruch 3 ist für eine Einfach-Maschine bestimmt. Die Welle ist nicht durchgehend ausgeführt, sondern es werden sowohl auf der Antriebs- als auch auf der Nichtantriebsseite je ein Wellenstummel eingesetzt. Dadurch wird die Verwendung von langen, geschmiedeten Wellen nicht nötig, es können kurze und somit wesentlich kostengünstigere Wellenstummel verwendet werden.
Gemäss Anspruch 4 wird als die Tragkonstruktion des Rotorblechpaketes eine zweckmässige und konstruktiv einfache Rotorsternkonstruktion verwendet. Die Unteransprüche 5 und 6 beschreiben zwei vorteilhafte Befestigungsmöglichkeiten des Endes der Büchse, die eine schnelle und einfache Montage und Demontage ermöglichen. Die Schrumpfverbandenvorrichtungen sind allgemein bekannt und sind z.B. in der DE-AS 23 06 915 oder im Prospekt: ??SKF Druckölverband" der SKF Kugelleger AG, Zürich, undatiert, beschrieben und dargestellt.
Die Erfindung wird im foigenden an Hand schematischer Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Teil-Längsschnitt durch einen Rotor einer Einfach-Maschine, Fig. 2 zeigt einen Teil-Längsschnitt durch einen Rotor einer Doppel-Maschine, Fig. 3 und 4 stellen die Querschnitte III-III und IV-IV aus der Fig. 1 dar und Fig. 5 zeigt den Querschnitt V-V aus Fig. 2.
Gemäss Fig. 1 ist eine Welle 1, die in diesem Beispiel als ein Wellenstummel auf der Antriebsseite der elektrischen Maschine ausgeführt ist, mit einer Tragkonstruktion 2 eines Rotorblechpaketes 5 mechanisch fest verbunden. Die Tragkonstruktion 2 ist durch eine Rotorsternbüchse 3 und durch Rotorsternstege 4 gebildet. Diese Rotorsternstege 4 weisen Verlängerungen 4' auf, die zur Befestigung eines Kommutators dienen. Das Ende 3' der Rotorsternbüchse 3 ist mit einer Schrumpfverbandvorrichtung 6 mit der Welle 1 verbunden. Auf der Nichtantriebsseite der elektrischen Maschine ist ein Wellenstummel 7 angeordnet, der in das Ende 3" der Rotorsternbüchse 3 eingesetzt ist. Zwischen dem Ende 1' des Wellenstummels 1 und dem Ende 7' des Wellenstummels 7 auf der Nichtantriebsseite entsteht ein Hohlraum 8. Die Wellenstummel 1 und 7 sind drehbar in Lagern 9 angeordnet. Der Wellenstummel 1 ist ausserhalb des Lagers 9 mit Hilfe einer Kupplung 10 mit einer Welle 11 verbunden.
Fig. 2 zeigt eine beispielsweise Ausführungsform eines Rotors einer Doppel-Maschine mit der durchgehenden Welle 11, deren Teil schon in Fig. 1 dargestellt ist. Gleiche Teile sind in Fig. 2 mit denselben Bezugszahlen versehen wie in Fig. 1. Ein Flansch 12 der Welle 11 ist mit einem Flansch 13 der Büchse 3 mit Hilfe von Schrauben 14 verbunden. Somit ist das Ende 3' der Rotorsternbüchse 3 auf der Welle 11 fixiert. Das andere Ende 3" der Rotorsternbüchse 3 ist auf der Welle 11 mittels eines Hilfslagers 15 gleitend angeordnet. Zwischen der Rotorsternbüchse 3 und der Welle 11 entsteht ein Spalt 16, so dass jeder unerwünschte Kontakt vermieden wird.
Die in Fig. 3 bis 5 gezeigten Querschnitte aus Fig. 1 und 2 stellen anschaulich die gegenseitige Lage des Rotorsternes 2 und der Wellen 7 und 11 bzw. des Hohlraumes 8 dar.
Alle zum unmittelbaren Verständnis der Erfindung nicht notwendigen Konstruktionsmerkmale, beispielsweise der Stator, das Gehäuse, Kanäle in der Schrumpfverbandvorrichtung usw. , sind in den Zeichnungen fortgelassen worden.
Der Erfindungsgegenstand weist ausser den oben erwähnten Vorteilen noch weitere Vorteile auf. Die konstruktive Lösung gemäss Fig. 1 ermöglicht leichtere elektrische Maschinen herzustellen. Die kurzen Wellenstummel sind wegen deren niedrigeren Gewichts und kleineren Abmessungen auch besser transportfähig und erleichtern die Montage. Die mechanischen Spannungswerte der Rotorkonstruktion gemäss der Erfindung sind leichter rechenbar, als bei den bisher bekannt ten Konstruktionen. Der Erfindungsgegenstand ist insbesondere für elektrische Maschinen bestimmt, deren Rotor einen in bezug auf die Wellenlänge kleinen Durchmesser aufweist.
Für sogenannte Plattenläufer ist er weniger geeignet.
Es ist selbstverständlich, dass der Erfindungsgegenstand auf das Dargestellte nicht beschränkt ist. So kann die Büchse 3 sowohl bei der Maschine nach Fig. 1 als auch bei der Maschine nach Fig. 2 auf dieselbe Art mit der Welle 1 und 11 verbunden sein. Als Verbindungsvorrichtung kann man auch andere, an sich bekannte Verbindungsanordnungen verwenden, als die dargestellte Schrumpfverbandvorrichtung und Flanschverbindung. Die Maschine gemäss Fig. 1 kann auch ohne Verbindung mit einer weiteren Maschine Verwendung finden und kann auch mit einer durchgehenden Welle, wie in Fig. 2 dargestellt, versehen sein. Es ist selbst- verständlich, dass man auch mehr als zwei Maschinen hintereinander verbinden kann.

Claims

Patentansprüche 1. fotorkonstruktion einer elektrischen Maschine mit einem das Rotorb das , das auf e einer Welle mit Hilfe einer eine Büchse aufweisenden Tragkonstruktion befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Büchse (3) der Tragkonstruktion (2) des Rotorblechpaketes (5) mit der Welle (1, 11) nur mit einem Ende (3') mechanisch fest verbunden ist.
2. Rotorkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der übrige Teil der Büchse (3), vorzugsweise das andere Ende (3") der Büchse (3), auf der Welle (11) gleitend angeordnet ist.
3. Rotorkonstruktion nach Anspruch 1, in einer Einfach-Maschine, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende (3') der Büchse (3) mit einem Wellenstummel (lj auf der Antriebsseite fest verbunden ist, wobei das andere Ende (3") der Büchse (3) auf einem weiteren Wellenstummel (7) auf der Nichtantriebsseite angeordnet ist.
4. Rotorkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragkonstruktion (2) des Rotorblechpaketes (5) als ein Rotorstern mit einer Rotorsternbüchse (3) und Rotorsternstegen (4) ausgeführt ist.
5. Rotorkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende (3') der Büchse (3) mit der Welle (1) mit Hilfe einer Schrumpfverbandvorrichtung (6) verbunden ist.
6. Rotorkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende (3') der Büchse (3) mit der Welle (11) mittels Flanschen (12, 13) verbunden ist.