DE2900133A1 - Rotorwelle fuer elektrische maschine - Google Patents
Rotorwelle fuer elektrische maschineInfo
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Description
Sundstrand. Corporation Rockford, Illinois
V.St.A.
V.St.A.
Rotorwelle für elektrische Maschine
Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Haschinen, insbesondere
eine verbesserte Rotoreinheit für Wechselstrom-Maschinen.
Wech.seIstrommaschinen werden häufig für verschiedene Zwecke
eingesetzt. Z. 3. kann eine solche Maschine mechanisch mit einem Konstantdrehzahl-Antrieb gekoppelt sein und von diesem
angetrieben werden, wobei der Antrieb dem Rotor der Maschine mit konstanter Drehzahl Rotationsenergie zuführt. Alternativ
kann die Wechselstrom-Maschine mit einer Hilfsenergieeinheit
gekoppelt sein. Wenn eine "Wechselstrom-Maschine mit einer ausgewählten Konstantdrehzahl-Antriebseinheit oder Hilfsenergieeinheit
gekoppelt ist und damit ein Antriebssystem bildet, ist es für ein solches System typisch, öl für Schmier-
und Kühlzwecke durch die Wechselstrom-Maschine im Kreislauf zu führen. Im allgemeinen tritt öl durch ein Ende einer hohlen
Rotorwelle von einer Ölversorgung in die Maschine ein. Das
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-G-
Öl strömt durch die Welle und tritt an ihrem anderen Ende
aus. Der Öldruck an jedem der Enden der hohlen Rotorwelle sollte im wesentlichen gleich sein.
Die hohle Rotorwelle trägt die Eeldwicklungsanordnung und
die Gleichrichtervorrichtung zum Gleichrichten der von den Erregerwicklungen erzeugten Spannung. Die Welle weist Löcher
auf, durch die Öl strömt, um Teile der Wechselstrom-Maschine zu schmieren und zu kühlen. Z. B. können Löcher nahe der
Feldwicklungsanordnung angeordnet sein, so daß ein aus den Löchern austretender ölnebel auf Endabschnitte der Feldwicklungsanordnung
trifft und diese kühlt. Ferner können Löcher nahe der Gleichrichtervorrichtung ausgebildet sein, so daß
deren Dioden gekühlt werden. Außerdem können Löcher zum Durchtritt von öl entlang der Welle zum Schmieren ausgewählter Abschnitte,
z. B. eines- Schiebestücks der Maschinenwelle, das den Konstantdrehzahl-Antrieb oder die Hilfsenergieeinheit aufnimmt,
ausgebildet sein.
Das ülstromvolumen durch die Löcher der hohlen Rotorwelle
sollte für einen optimalen Betx'ieb auf einem ausgewählten Wert gehalten werden. Ferner sollte die Geschwindigkeit des
aus den Löchern austretenden Ölnebels so gesteuert sein, daß eine Abtragung bzw. ein Verschleiß der Isolation auf den Endwindungen
der Wicklungen der Feldwicklungsanordnung kleingehalten wird.
Verschiedene Konstantdrehzahl-Antriebe und Hilfsenergieeinheiten
arbeiten mit unterschiedlichen aufrechtzuerhaltenden Erfordernissen in bezug auf üleinlaßdrücke und ülfluß. Bevor
daher eine Wechselstrom-Maschine mit einem bestimmten Konstantdrehzahl-Antrieb oder einer Hilfseinheit gekoppelt wird,
muß in vielen Fällen der Rotor zerlegt und Durchmesser und Anzahl der Löcher in der hohlen Rotorwelle geändert werden,
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um sicherzustellen, daß die Uieinlaßdrücke und die Ulflußbedingungen
entsprechend angepaßt sind, so daß der Konstantdrehzahl-Antrieb oder die Hilfsenergieeinheit und die Wechselstrom-Maschine
wirksam zusammenarbeiten. Die Demontage und der Austausch des Rotors sind zeitraubend und kostspielig.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten
Rotoraufbaus mit auswechselbarem Ilohlrohr für eine Wechselstrom-Maschine,
so daß diese in einfacher Weise zur Verwendung mit unterschiedlichen Konstantdrehzahl-Antrieben oder
Hilfsenergieeinheiten, die unterschiedliche Erfordernisse in bezug auf Öldrücke und Ö3strom aufweisen, änderbar ist; dabei
ist der Rotor so aufgebaut, daß das Lösen des Hohlrohrs ohne umständliche Demontage der Maschine erfolgen kann.
Wach der Erfindung ist ein lösbares Hohlrohr in einer hohlen
Rotorwelle angeordnet und erstreckt sich im wesentlichen vom einen zum anderen Ende der Rotorwelle. Als Kühlmittel dienendes
Öl strömt von einer Ölversorgung durch das Hohlrohr in einen Konstantdrehzahl-Antrieb oder eine Hilfsenergieeinheit,
die mit der Maschine gekoppelt ist. Die Außenfläche des Hohlrohrs und die Innenfläche der hohlen Rotorwelle definieren
einen Hohlraum, der in axialer Richtung längs der Welle verläuft. Das Hohlrohr ist mit Löchern ausgebildet, so daß öl
in den Hohlraum und aus den Löchern in der hohlen Rotorwelle strömt, tun Teile der Maschine zu schmieren und zu kühlen.
Der Durchmesser und die Anzahl der Löcher im Hohlrohr sind entsprechend dem durch die mit der Maschine gekoppelte Hilfsenergieeinheit
oder den Konstantdrehzahl-Antrieb erzeugten Einlaßdruck oder entsprechend einem erwünschten Strömungsvolumen des Öls durch die Löcher ausgewählt.
Durch die Konfiguration der hohlen Rotorwelle und des Hohlrohrs wird die Entnahme des Hohlrohrs aus der Welle ohne vollständige
Demontage der Wechselstrom-Maschine erleichtert, so
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daß ein Hohlrohr mit ausgewählter Lochkonfiguration in die Welle einsetzbar ist, um eine Anpassung an einen bestimmten
üleinlaßdruck oder einen erwünschten Cldurchsatz zu erhalten.
Durch dir1 Erfindung wird also ein Rotor angegeben, bei dem
ein austauschbares Rohr in einer hohlen Rotorwelle einer
elektrischen Maschine angeordnet und gehaltert ist, so daß zwischen dem Rohr und der hohlen Rotorwelle ein axial verlaufender
'lohlraum gebildet ist. Ol strömt von einer Ölversorgung
in das Rohr, durch Löcher in dem Rohr und in den Pohlraura; es wird aus Löchern in der hohlen Rotorwelle gesprüht
und kühlt und schmiert die elektrische Maschine. Durch,
die Ausbildung der hohlen .iotorwelle und des austauschbaren
Rohrs wird die entnahme des Rohrs aus der Rotorwelle ohne vollständige Demontage der elektrischen Maschine erleichtert.
Somit können Rohre mit unterschiedlichen Lochdurchmessern und Lochanordnungen untereinander ausgetauscht werden, um eine
Anpassung an unterschiedliche Erfordernisse in bezug auf Ölstrom
und Öldrücke zu erzielen , die sich durch mit der elektrischen
Maschine gekoppelte Konstantdrehzahl-Antriebe oder Hilfsenergieeinheiten ergeben.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:
Pig. 1 eine Querschnittsansicht eines Maschinenrotors, der eine hohle Rotorwelle mit einem darin angeordneten
entnehmbaren Rohr aufweist, wobei die Welle mit einem Konstantdrehzahl-Antrieb gekoppelt
ist;
Pig. 2 einen Längsschnitt durch ein weiteres Hohlrohr nach der Erfindung; und
Pig. 3 eine Querschnittsansicht 3-3 nach Pig. 2, wobei
ein Satz Löcher im Hohlrohr gezeigt ist.
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Nach Fig. 1 ist eine Maschine 10 mit einem Konstantdrehzahl-Antrieb
12, der ein Gehäuse 14 aufweist, gekoppelt. Die folgende Erläuterung beschränkt sich av/ar auf die Kombination
der wechselstrom-Maschine 10 mit dem Konstantdrehzahl-Antrieb
12, es ist jedoch ersichtlich, dai'3 die Maschine 10 auch mit einer anderen Einheit, z. B. mit einer Zusatz- oder Hilfsenergieeinheit,
gekoppelt sein könnte.
Me Maschine 10 umfaßt ein Gehäuse 16, eine hohle Rotorwelle
18, die eine PeIdwicklungsanordnung 20 trägt, und eine Gleichrichtervorrichtung
22. Die hohle Rotorwelle 18 kann zweiteilig sein, so daß sie ein hohles langes Glied 24 und ein daran mit
Schrauben 28 gesichertes hohles Kopplungsglied 26 aufweist. Die Welle ist in der Maschine 10 in Lagern 30 am linken Ende
(vgl. Flg. 1) und mittels des Konstantdrehzahl-Antriebs 12 am rechten E-nde drehbar montiert, wie noch im einzelnen erläutert
wird.
Die Maschine 10 weist einen Schmiermitteleinlaß 32 auf, durch
den ül von einem Schmiermittelvorrat (nicht gezeigt) eintritt. Das ül strömt durch die hohle Rotorwelle 18, in den Konstantdrehsahl-Antrieb
12 und zurück zum Schmiermittelvorrat.
Die Rotorwelle 18 v/eist ein Schiebestück 34 an einem Ende auf, das in dem Konstantdrehzahl-Antrieb 12 aufnehmbar ist.
Löcher oder Gruppen von Löchern sind längs der hohlen Rotorwelle 18 ausgebildet und richten ül auf zu kühlende 'Teile der
Maschine 10. Ein Loch 36 verläuft durch die Rotorwelle 18. Öl aus dem Loch 36 kühlt die Diode 38 der Gleichrichtervorrichtung
22. Gleichermaßen verlaufen beabstandete Gruppen von Löchern 40 und 42 durch die Rotorwelle 18. Aus den Löchern
40 und 42 austretendes öl kühlt freie Endwindungen 44 und 46
der Feldwicklungsanordnung 20.
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Zusätzliche Löcher können für Schmierzwecke in der Rotorwelle 18 ausgebildet sein. Aus einem Loch 48 austretendes Öl strömt
KU dem als Schiebesuück ausgebildeten Wellenende.
Die Innenfläche 50 der hohlen Rotorwelle 18 weist an den Enden 56 bzw. 58 Dichtflächen 52 bzw. 54 mit kleinerem Durchmesser
auf. Das Ende 56 ist angrenzend an die Dichtfläche 52 mit einer Schulter 60 zum Festlegen eines Hohlrohrs 62 ausgebildet.
Wenn die Maschine 10 von dem Konsbantdrehzahl-Antrieb gelöst
wird, ist das als Schiebesttick 34 ausgebildete Ende zugänglich, und das Hohlrohr 62 kann in die Rotorwelle 18 eingesetzt oder
daraus entnommen werden. Die Enden 56 und 58 haben kleineren
Durchmesser, Der größere Durchmesser der Rotorwelle 18 zwischen den Enden 56 und 58 vereinfacht das Einsetzen und Lösen
des Hohlrohrs 62. Die Länge des Hohlrohrs 62 ist so bemessen, daß es sich von der Dichtfläche 52 zur Dichtfläche 54 erstreckt;
das Hohlrohr 62 hat einen Mittenabschnitt 63, durch den öl strömen kann. Das Hohlrohr 62 ist in der hohlen Rotorwelle
18 zwischen der Schulter 60 und einem lösbaren Sicherungsring 64 festgelegt. Das Hohlrohr 62 weist an den Enden
bzw. 58 Kanäle 66 bzw, 68 auf, die umfangsmäßig um das Hohlrohr 62 verlaufen. In den Kanälen 66 und 68 angeordnete 0-Ringe
70 und 72 liegen an den Dichtflächen 52 bzw. 54 an.
Ein durch die Innenfläche 50 der Rotorwelle 18 und die Außenfläche
76 des Hohlrohrs 62 definierter ringförmiger Hohlraum 74 verläuft längs der Achse der Rotorwelle 18. Das Hohlrohr
62 weist Löcher oder Gruppen von Löchern 78 auf, die von dem Mittenabschnitt 63 des Hohlrohrs 62 in den ringförmigen Hohlraum
74 verlaufen, so daß öl in den Ringraum strömen kann. Die Lochanzahl und der Lochdurchmesser steuern den Öldruck im
Hohlraum 74,
CA?"
CA
— ii —
Der Öldruck im Hohlraum 74 ist niedriger als am Einlaß 32. Im Vergleich zu einer hohlen Rotorwelle 18 ohne Hohlrohr
kann der Durchmesser der löcher in der Rotorwelle 18, z. B. der Löcher 36, 40, 42 und 48, vergrößert werden, ohne daß
dadurch der Öldruck am Einlaß merklich weiter vermindert wird. Da die Löcher in der Rotorwelle 18 größer sind, sind sie unempfindlicher
gegen Verstopfen aufgrund von Schmutz und anderen Verunreinigungen.
Der Konstantdrehzahl-Antrieb 12 weist eine Hohlwelle 80 auf,
die in dem Gehäuse 14 in Lagern 82 drehbar gelagert ist. Ein
hohles Verbindungsstück 84 ist in der hohlen Antriebswelle 80 mittels eines Sicherungsrings 86 gehalten und mit der
Welle 80 durch einen O-Ring 88 dicht abgeschlossen. Das hohle
Verbindungsstück 84 ist so lang, daß es in dem Hohlrohr 62 an dem Ende 58 der Rotorwelle 18 aufnehmbar ist, wenn die
Maschine 10 mit dem Konstantdrehzahl-Antrieb 12 gekoppelt
wird. Das Ende 90 des hohlen Verbindungsstücks 84 ist der Konfiguration des Hohlrohrs 62 entsprechend ausgebildet.
Wenn das Hohlrohr 62 von der Maschine 10 zu lösen oder auszutauschen
ist, werden die Maschine 10 und der Konstantdrehzahl-Antrieb 12 am Schiebestück 34 getrennt, so daß das Hohlrohr
62 zugänglich ist. Der Sicherungsring 64 wird gelöst, und das Hohlrohr 62 kann dann in axialer Richtung aus der Rotorwelle
18 nach außen gezogen werden. Das Hohlrohr 62 kann durch ein gleichartiges Hohlrohr mit unterschiedlicher Loehanordixung
ersetzt werden.
Nach den Pig. 2 und 3 ist ein Hohlrohr 92 mit einer Mehrzahl Löcher 78 ausgebildet. Die Löcher können in äquidistanten
Gruppen (vgl. Pig. 3) ausgebildet sein und verlaufen im wesentlichen über die Gesamtlänge des Hohlrohrs 92. Die Löcher
einer Gruppe können um das Hohlrohr gleichmäßig beabstandet
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sein, um eine Ablenkung während der notation kl einzuhalten.
Im übrigen ist das iiohlrohr 92 mit dem Hohlrohr 62 identisch und damit austauschbar.
Durch djp Wahl der Lochanordnungen in den Hohlrohren ist ein
weiter Bereich von Ulströmungsgeschwindigkeiten und Öldrücken erzielbar. Der Schmiermittelbedarf der Maschine 10
kann konstant bleiben, wenn, die Maschine mit verschiedenen Konstantdrrhzahl-Antrieben oder Hilfsenergieeinheiten mit
unterschiedlichen üleinlaßdrücken gekoppelt wird, indem die
Lochanordnung des Hohlrohrs dementsprechend ausgewählt wird, ferner kann der Schmiermitteldurchsatz durch die Maschine
vermindert oder erhöht werden, indem einfach Hohlrohre mit unterschiedlichen Lochanordnungeii untereinander ausgetauscht
werden.
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Claims (10)
1. JRo'corv/elle für elektrische Iiaschiiie, wobei die Rotorwelle
rohl ig b, mehrere Löcher auO/eis'C, durch die ul tuis treten
kann, und ein erstes und sin zweites i^nde hat,
gekennzeichnet durch
eine Dichtfläche (52, 54) an einem Innenabschnitt der Rotorwelle
(18) an dem ersten und dem zweiten dnde (56, 58);
ein in der hohlen Rotorwelle (18) von der Dichtfläche (52) am ersten iCnde (56) zu der Dichtfläche (54) am zweiten Ariele
(58) verlaufendes Hohlrohr (62; 92), v/o durch ein längs der Hohlwelle (18) zwischen den Dichtflächen (52, 54) sich erstreckender
ringförmiger Hohlraum (74) definiert ist;
wenigstens ein das Ilohlrohr (62; 92) durchsetzendes Loch (78),
durch das ül austreten kann; und
Elemente (60, 64) aum Haltern des Hohlrohrs (62; 92) in der
Hohlwelle (18).
2. Rotorwelle nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Elemente zum Haltern des Hohlrohrs (62;92) in der
Hohlwelle (18) umfassen:
eine Schulter (60) an der Innenfläche (50) der Hohlwelle (18) benachbart der Dichtfläche (52) am ersten Ende (56), und
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einen lösbaren Sicherungsring (64) an der innenfläche (50)
der Hoh.lv/elle (18) benachbart der Dichtfläche (54) am zweiten linde (58), wobei das Hohlrohr (62; 92) zwischen Sicherungsring
(64) und Schulter (60) festgelegt ist.
3. Rotorwelle nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere Löcher (78) das Hohlrohr (62) im wesentlichen zwischen dem ersten Ende (56) und dem zweiten Ende (58)
durchsetzen.
4. Rotorwelle nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Mehrzahl Löcher (78) gleichbeabstandet um das Hohlrohr
(92) in diesem ausgebildet ist, wodurch eine Auslenkung des Hohlrohrs (92) während der Rotation kleingehalten wird
(fig. 2 und Fig. 3).
5. Hohle Rotorwelle mit einem ersten und einem zweiten Ende,
die drehbar in einer elektrischen Maschine gelagert ist und aufweist: eine Innenfläche, durch die Ol strömen kann, und
einen Außenmantel, auf dem eine Feldwicklungsanordnung und eine Cfleichrichtervorrichtung angeordnet sind, wobei die
hohle Rotorwelle mehrere längs der Welle ausgebildete Löcher aufweist, durch die Ol zum Kühlen der G-leichrichtervorrichtung
und der Feldwicklungsanordnung strömen kann,
gekennzeichnet durch
je eine Dichtfläche (52, 54) an der Innenfläche (50) am ersten und am zweiten Ende (56, 58);
ein sich von der Dichtfläche (52) am ersten Ende (56) zur 'Dichtfläche (54) am zweiten Ende (58) erstreckendes Hohlrohr
(62), das einen Mittenabschnitt (63) aufweist, durch den Öl vom ersten zum zweiten Ende strömt, wobei der Außenmantel
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(76) des Hohlrohrs (62) und die Innenfläche (50) der Rotorwelle
(18) zwischen dem Hohlrohr (62) und der Innenfläche (50) der Rotorwelle (18) einen ringförmigen Hohlraum (74)
bilden;
Löcher (78) in dem Hohlrohr (62), die von dem Mittenabschnitt (63) zu dem Hohlraum (74) verlaufen; und
Elemente (60, 64) zum Haltern des Hohlrohrs (62) zwischen den Dichtflächen (52, 54).
6. Rotorwelle nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Elemente zum Haltern des Hohlrohrs (62) zwischen den Dichtflächen (52, 54) umfassen:
eine der einen Dichtfläche (52) benachbarte Schulter (60) und einen der anderen Dichtfläche (54) benachbarten lösbaren
Sicherungsring (64), wobei der Sicherungsring (64) und die Schulter (60) das Hohlrohr (62) zwischen sich haltern.
7. Rotorwelle nach Anspruch 5»
dadurch gekennzeichnet,,
dadurch gekennzeichnet,,
daß das Hohlrohr (62) an den beiden Enden (56, 58) Mittel
(66, 68, 70, 72) zum dichten Abschließen des Hohlrohrs (62) an den Dichtflächen (52, 54) aufweist.
8. Rotorwelle nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dadurch gekennzeichnet,
daß die genannten Mittel O-Ringe (70, 72) umfassen.
9. Rotorwelle nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Dichtflächen (52, 54) an einem Innenabschnitt der hohlen Rotorwelle (18) an dem ersten und dem zweiten Ende
(56, 58) kleineren Durchmesser als der Innenabschnitt der Rotorwelle (18) haben.
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10. Rotorwelle für eine elektrische Maschine, die mit einer Mittel zum Durchleiten von Cl aufweisenden hoh.l en Antriebswelle
verbindbar ist, wobei die Rotorwelle hohl ist und mehrere Löcher κum Durchtritt von ul sowie ein erstes und ein
zweites ΰικίβ aufweist,
gekennzeichnet durch
'je eine Dichr·fläche (52, 51) an einem Innenaoschnitt der hohlen
Rotorwelle (IS) an dem ersten und dem zweiten Ende (56, ?3);
ein Ή led (βΊ ) zum lösbaren Verbinden der hohlen Rotorwelle
(lo) mit der hohlen Antrieb.sveJ Ie (8θ);
ein in der liotoiw;!'.! e (IS) an,?;'1? ordnet es Hohlrohr (62)» das
von der \)i ohΐ:Π äche (52) am ersten dnde (56) isu dei' .Dichtfläche
(54) am zweiter-, ü'nde (58) verläuft, wodurch ein ringförmiger
Hohlraum (74), der sich längs der Hohlwelle (IS) zwischen den
Dichtflächen (52, 54) erstreckt, definiert ist;
wenigstens ein dad iiohlrohr (6^) durchsetzendes Loch (78) zum
Durchtritt von ül;
Elemente (60, 64) zum Haltern des Hohlrohrs (62) in der Hohlwelle (18); und
Mittel zum dichten Verbinden des Hohlrohrs (62) mit den Mitteln zum Durchleiten von Ul durch die hohle Antriebswelle
(80) zum Erhalt eines ülstroms zwischen Hohlrohr (62) und Antriebswelle
(80).
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