DE2900133C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rotorwelle für elektrische Maschinen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ange­ gebenen Gattung.

Aus der DE-OS 23 25 771 ist eine ölgekühlte bürstenlose elektrische Maschine mit einem angeschlossenen Gleichrich­ ter bekannt, bei welcher der Maschinenrotor und ein dem Gleichrichter zugehöriger Anker auf einer gemeinsamen Hohlwelle befestigt sind. Die endseitig in einem Gehäuse gelagerte Hohlwelle ist über ein zentrales Einlaßrohr an eine Ölversorgung angeschlossen und weist in den Endbe­ reichen des Ankers und des Rotors Querbohrungen auf, über die eine Ölnebel-Kühlung dieser umlaufenden Bauteile er­ folgt. Das Volumen des durch diese Querbohrungen austre­ tenden Öls wird nach den jeweiligen Betriebsbedingungen der elektrischen Maschine bestimmt und durch die Größe bzw. Anzahl an Querbohrungen in der Hohlwelle festgelegt. Die Strömungsgeschwindigkeit des aus den Querbohrungen austretenden Ölnebels sollte so gewählt werden, daß ein Verschleiß der Isolation der Endwicklungen des Ankers bzw. des Rotors kleingehalten wird. Wenn eine derartige elek­ trische Maschine unter geänderten Betriebsbedingungen lau­ fen soll, d. h. mit einem anderen Antrieb gekoppelt werden soll, muß der Rotor zerlegt und der Durchmesser bzw. die Anzahl der Querbohrungen in der Hohlwelle entsprechend ge­ ändert werden, um den Druck und die Durchflußbedingungen des Öls entsprechend anzupassen. Die Demontage und der Austausch des Rotors sind zeitraubend und kostspielig.

Ferner sind aus der GB-PS 10 19 804 und der US-PS 34 39 201 Rotoren für elektrische Maschinen bekannt, in deren hohler Rotorwelle ein zentrales Rohr befestigt ist. Durch dieses Rohr fließt Schmier- und Kühlöl aus einer Ölversorgung und tritt am Rohrende in den Ringraum zwi­ schen der Rohraußenseite und der Hohlwelle. Das Rohr ist in der Hohlwelle fest montiert und kann nur zusammen mit dieser ein- und ausgebaut werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Rotorwelle der angege­ benen Gattung zu schaffen, die ohne Demontage des Rotors eine einfache Anpassung an geänderte Betriebsbedingungen der elektrischen Maschine ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Durch Vorsehen des erfindungsgemäßen auswechselbaren Rohrs im Inneren der Hohlwelle wird erreicht, daß die elektri­ sche Maschine auf einfache Weise an geänderte Betriebsbe­ dingungen angepaßt werden kann, indem lediglich das Rohr nach dem notwendigen Abkuppeln des Antriebs aus der Hohl­ welle herausgezogen und gegen ein artgleiches Rohr mit anderem Bohrungs-Muster ersetzt wird. Die Außenfläche des Rohrs und die Innenfläche der Hohlwelle definieren einen Ringraum, der in axialer Richtung längs der Hohlwelle ver­ läuft. Im Betrieb gelangt Öl durch die Querbohrungen im Rohr in diesen Ringraum und über die Bohrungen in der Hohlwelle zu den jeweils zu kühlenden Bauteilen der Ma­ schine. Der Durchmesser und die Anzahl der Bohrungen im Rohr werden entsprechend den jeweiligen Betriebsbedingun­ gen bzw. der gewählten Art der Antriebe bestimmt und ge­ währleisten eine optimale Schmier- und Kühlwirkung der umlaufenden Maschinenteile.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 den Rotor einer elektrischen Maschine mit einer hohlen Rotorwelle und einem darin montierten Rohr im Axialschnitt;

Fig. 2 gesondert ein anderes Rohr im Axial­ schnitt;

Fig. 3 das Rohr nach Fig. 2 im Querschnitt 3-3.

Nach Fig. 1 ist eine Wechselstrom-Maschine 10 mit einem Konstantdrehzahl-Antrieb 12 gekoppelt, der ein Gehäuse 14 aufweist. Die Maschine 10 kann auch mit einer anderen Ein­ heit, z. B. einer Hilfsenergieeinheit, gekoppelt sein.

Die Maschine 10 umfaßt ein Gehäuse 16, eine Hohlwelle 18, die eine Feldwicklungsanordnung 20 trägt, und eine Gleich­ richtervorrichtung 22. Die Hohlwelle 18 kann zweiteilig sein und einen langgestreckten Schaft 24 und ein daran mit Schrauben 28 gesichertes hohles Kopplungsglied 26 aufwei­ sen. Die Hohlwelle 18 ist in der Maschine 10 in Lagern 30 am linken Ende und mittels des Konstantdrehzahl-Antriebs 12 am rechten Ende gelagert.

Die Maschine 10 weist einen zentralen Öleinlaß 32 auf, durch den Öl von einer Ölversorgung durch die Hohlwelle 18 in den Konstantdrehzahl-Antrieb 12 und zurück strömt.

Die Hohlwelle 18 ist über Keilnuten 34 an einem Ende mit dem Antrieb 12 gekoppelt.

Bohrungen sind längs der Hohlwelle 18 ausgebildet und lei­ ten Öl auf zu kühlende Teile der Maschine 10. Über eine Bohrung 36 wird die Diode 38 der Gleichrichtervorrichtung 22 gekühlt. Weitere Bohrungen 40, 42 sind in der Hohlwelle 18 im Bereich der freien Endwicklungen 44 und 46 der Feld­ wicklungsanordnung 20 vorgesehen, um diese zu kühlen.

Zusätzliche Bohrungen können zur Schmierung der Hohlwelle 18 vorgesehen sein. Aus einer Bohrung 48 austretendes Öl beaufschlagt das keilgenutete Wellenende.

Die Hohlwelle 18 weist an ihren Enden 56 und 58 innere Dichtflächen 52 bzw. 54 mit kleinerem Durchmesser auf. Am Wellenende 56 ist neben der Dichtfläche 52 eine Ringschul­ ter 60 zum Festlegen eines Rohrs 62 ausgebildet.

Wenn die Maschine 10 von dem Konstantdrehzahl-Antrieb ge­ löst wird, ist ihr keilgenutetes Ende zugänglich und das Rohr 62 kann in die Hohlwelle 18 ein- oder ausgebaut wer­ den, wobei der größere Durchmesser der Hohlwelle 18 zwi­ schen den Enden 56 und 58 den Ein- und Ausbau vereinfacht. Das Rohr 62 erstreckt sich von der Dichtfläche 52 zur Dichtfläche 54 und hat einen Mittenabschnitt 63, durch den Öl strömen kann. Das Rohr 62 ist in der Hohlwelle 18 zwi­ schen der Schulter 60 und einem lösbaren Sicherungsring 64 festgelegt und weist an den Enden 56 bzw. 58 Ringnuten 66 bzw. 68 auf, in denen an den Dichtflächen 52 bzw. 54 an­ liegende Ringe 70 und 72 eingesetzt sind.

Ein durch die Innenfläche 50 der Hohlwelle 18 und die Außenfläche 76 des Rohrs 62 definierter Ringraum 74 er­ streckt sich längs der Hohlwelle 18. Im Mittenabschnitt 63 des Rohrs 62 sind Querbohrungen 78 ausgebildet, über die Öl in den Ringraum 74 fließt. Die Lochanzahl und der Loch­ durchmesser steuern den Öldruck im Ringraum 74.

Der Öldruck im Ringraum 74 ist niedriger als am Einlaß 32. Im Vergleich zu einer Hohlwelle 18 ohne Rohr 62 kann der Durchmesser der Bohrungen in der Hohlwelle 18 vergrößert werden, ohne daß dadurch der Öldruck am Einlaß merklich weiter vermindert wird. Die größeren Bohrungen in der Hohlwelle 18 sind unempfindlicher gegen Verstopfen durch Schmutz und andere Verunreinigungen.

Der Konstantdrehzahl-Antrieb 12 weist eine im Gehäuse 14 in Lagern 82 gelagerte Welle 80 auf. Ein hohles Verbin­ dungsstück 84 ist in der hohlen Welle 80 mittels eines Sicherungsrings 86 gehalten und mit der Welle 80 durch einen O-Ring 88 dicht abgeschlossen. Das Verbindungsstück 84 ist in dem Rohr 62 am Ende 58 der Hohlwelle 18 aufge­ nommen, wenn die Maschine 10 mit dem Antrieb 12 gekoppelt wird. Das Ende 90 des hohlen Verbindungsstücks 84 ist der Konfiguration des Rohrs 62 entsprechend ausgebildet.

Für den Aus- und Einbau des Rohrs 62 wird die Maschine 10 vom Antrieb 12 an der Keilnutverbindung 34 getrennt, so daß das Rohr 62 zugänglich ist. Nach Lösen des Sicherungs­ rings 64 kann das Rohr 62 axial aus der Hohlwelle 18 herausgezogen und durch ein Rohr mit anderer Bohrungsan­ ordnung ersetzt werden.

Das Rohr 92 nach den Fig. 2 und 3 weist eine Vielzahl von Bohrungen 78 auf, die in äquidistanten Gruppen (vgl. Fig. 3) im wesentlichen über die gesamte Rohrlänge angeordnet sein können. Die Bohrungen einer Gruppe sind um das Rohr gleichmäßig beabstandet, um Auslenkungen während seiner Rotation kleinzuhalten. Im übrigen ist das Rohr 92 mit dem Rohr 62 identisch und damit austauschbar.

Durch die Wahl der Bohrungsanordnungen in den Rohren ist ein weiter Bereich von Ölströmungsgeschwindigkeiten und Öldrücken erzielbar. Der Schmiermittelbedarf der Maschine 10 kann konstant bleiben, wenn die Maschine mit verschie­ denen Konstantdrehzahl-Antrieben oder Hilfsenergieeinhei­ ten mit unterschiedlichen Öleinlaßdrücken gekoppelt wird, indem die Bohrungsanordnung des Rohrs dementsprechend aus­ gewählt wird. Ferner kann der Schmiermitteldurchsatz durch die Maschine vermindert oder erhöht werden, indem einfach Rohre mit unterschiedlichen Bohrungsanordnungen gegenein­ ander ausgetauscht werden.

Claims (4)

1. Rotorwelle für elektrische Maschinen, bestehend aus einer Hohlwelle mit mehreren Ölbohrungen im mittleren Wellenteil und aus einer an ein Wellenende angeschlossenen Ölversorgung, dadurch gekennzeichnet, daß im Innenraum (74) der Hohlwelle (18) ein mit Querboh­ rungen (78) versehenes Rohr (62) abgedichtet befestigt ist, das an einem Ende an einer Ringschulter (60) der Hohlwelle (18) anliegt und an seinem anderen Ende durch einen Sicherungsring (64) lösbar in der Hohlwelle (18) festgelegt ist.

2. Rotorwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querbohrungen (78) im Rohr (62) über dessen Länge verteilt angeordnet sind.

3. Rotorwelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querbohrungen (78) in Querebenen mit gleichen Winkelabständen im Rohr (62) angeordnet sind.

4. Rotorwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlwelle (18) an ihren Enden (56, 58) Dichtflä­ chen (52, 54) aufweist, deren Durchmesser kleiner als der Durchmesser in ihrem mittleren Abschnitt ist.