DE7807249U1

DE7807249U1 - ROTOR CONSTRUCTION OF AN ELECTRIC MACHINE

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Publication number: DE7807249U1
Application number: DE19787807249
Authority: DE
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1978-02-22
Filing date: 1978-03-10
Publication date: 1979-12-20
Also published as: DE2810353A1

Description

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Rotorkonstruktion einer elektrischen MaschineRotor construction of an electrical machine

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 Rondsn oder einen bzw. mehrere Tragsterne gebildet ist, die über eine Büchse mit der Welle der elektrischen Maschine verbunden ist. Die Büchse '.st auf die Welle über die Länge der Büchse 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 Massenträghextsmoment wird vor allem durch die Wahl eines kleinen Rotordurchmessers erreicht. Damit das geforderte hohe Drehmoment bei kleinem Massenträgheitsnoment 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 Hinter- ~aschine 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 zwischenVarious rotor designs are known (Moeller-Werr: "Leitfaden der Elektrotechnik", Volume III, Construction and calculation of electrical machines, Stuttgart 1955, p. 37 ff.), in which a rotor core stack on a shaft is attached to a supporting structure, which is formed by plates or Rondsn or one or more supporting stars which is connected to the shaft of the electrical machine via a bushing. The bushing is over onto the shaft The length of the sleeve is shrunk on or is fastened with pressure wedges and lag screws. It is also known that a high torque yield with a low mass moment of inertia through a double or multiple machine arrangement can be achieved. A low mass moment of inertia is mainly achieved by choosing a small rotor diameter achieved. So that the required high torque is achieved with a low mass moment of inertia it is most practical to set up two or more machines one behind the other. At high torques, especially with constantly changing torque directions, such as those required in rolling mill operation, among other things mechanical strength problems. The torque from the rear machine is transmitted via a coupling in the rotor of the front machine. With the previously common designs (e.g. rotor star design, circular blank design) the torque is transferred from the shaft via the rotor star webs or the circular blanks into the very torsionally stiff rotor core initiated. The torque in the front engine is then increased by its share, e.g. with the same machines doubled. In the case of the circular blank construction as well as the rotor star construction, there is a transition between

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der Tragkonstruktion und der Welle sehr hohe Spannungswerte auf. Insbesondere bei einem Drehmomentstoss auf eine Doppelmaschinen-Anordnung entstehen Torsions schwingungen zwischen dem Vorder- und dem Hinterrotor. Das Torsionsschwingungsverhalten ist von den schwingungsfähigen Massen und von der Federsteigigkeit der sie verbindenen Maschinenteile, d.h. vor a lern von der Federsteifigkeit der Welle, abhängig.the supporting structure and the shaft have very high stress values on. Especially in the case of a torque surge on a twin machine arrangement torsional vibrations arise between the front and rear rotor. The torsional vibration behavior depends on the vibrating masses and the resilience of the machine parts that connect them, i.e. before a learn on the spring stiffness of the shaft, depending.

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.The invention specified in claim 1 is based on the object of a rotor construction of an electrical machine to create in which the shaft or the shaft stub is easily exchangeable, at the same time the length of the supporting structure can be reduced.

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.With the invention, a solution is achieved that not only enables quick assembly and disassembly of the shaft, but also the supporting structure of the rotor core is shortened, which is particularly important in the case of vacuum impregnation is advantageous.

Mit der Erfindung werden darüber hinaus die Rotorkonstruktionen in einer Anordnung mit Doppel- oder Mehrfachmaschinen Resonanzschwingungen zwischen Vorder- und Hinterrotor verhindert .With the invention, moreover, the rotor constructions are in an arrangement with double or multiple machines Prevents resonance vibrations between the front and rear rotor.

Bei Doppelmaschinenanordnung wird das Moment der Hintermaschine durch die Welle der Vordermaschine geführt und steigt nicht in das Blechpaket der Vordermaschine auf.In the case of a double machine arrangement, the torque of the rear machine is guided by the shaft of the front machine and increases not into the laminated core of the front machine.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in denAdvantageous developments of the invention are in the

Unteransprüchen beschrieben. Die gleitende Anordnung desDescribed subclaims. The sliding arrangement of the

anderen Endes der Büchse auf der Welle gemäss Anspruch 2the other end of the sleeve on the shaft according to claim 2

sichert zwar die richtige axiale Lage des Rotorblechpa-ensures the correct axial position of the rotor lamination

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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.ketes, the torque between the shaft and the supporting structure of the laminated rotor core is not transferred to this end. The embodiment according to claim 3 is intended for a single machine. The wave is not carried out continuously, but there are both on A stub shaft is used on both the drive and the non-drive side. This will stop the use of long, forged shafts are not necessary, short and therefore much cheaper shaft stubs can be used will.

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. According to claim 4 is used as the support structure of the rotor core an appropriate and structurally simple rotor star construction is used. The dependent claims 5 and 6 describe two advantageous ways of attaching the end of the bushing that allow quick and easy assembly and enable dismantling. The shrink bandage devices are well known and are e.g. in DE-AS 23 06 915 or in the brochure: "SKF Druckölverband" der SKF Kugelleger AG, Zurich, undated, described and illustrated.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to schematic drawings.

Fig. 1 zeigt einen Teil-Längsschnitt durch einen Rotor einer Einfach-Maschine,Fig. 1 shows a partial longitudinal section through a rotor of a single machine,

Fig. 2 zeigt einen Teil-Längsschnitt durch einen Rotor einer Doppel-Maschine,Fig. 2 shows a partial longitudinal section through a rotor of a double machine,

Fig. 3 und 4 stellen die Querschnitte III-III und IV-IV aus der Fig. 1 dar und3 and 4 represent the cross-sections III-III and IV-IV from Fig. 1 and

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Fig. 5 zeigt den Querschnitt V-V aus Fig. 2.FIG. 5 shows the cross section V-V from FIG. 2.

Gemäss Fig. I ist eine Welle 1, die in diesem Beispiel als ein Weilenstummei auf der Antriebsseite der elektrischen Maschine ausgeführt ist, mit einer Tragkonstruktion 2 einesAccording to Fig. I is a shaft 1, which in this example as a mute on the drive side of the electric Machine is executed with a support structure 2 one

S Rotorblechpaketes 5 mechanisch fest verbunden. Die Tragkonstruktion 2 ist durch eine Rotorsternbüchse 3 und durch Rotorsternstege u gebildet. Diese Rctorsternstege U weisen Verlängerungen ^¹ auf, die zur Befestigung eines Kommutators dier.er.. Das Ende 3' der Rotorsternbüchse 3 ist mit einer Scr.r^npfverbandvorrichtung 5 mit der Welle 1 verbunden. Auf der Nichtantriebsseite der elektrischen Maschine ist ein Wellenstummei 7 angeordnet, der in das Ende 3" der Rotorsternbüchse 3 eingesetzt ist. Zwischen dem Ende I¹ des Weilenstummels 1 und dem Ende 7' des Weilenstummels 7 auf der Nichtantriebsseite entsteht ein Hohlraum 9. Die Wellenstummei i und 7 sind drehbar ir. Lagern 9 angeordnet. Der Wellenstuiamel 1 ist ausserhaib des Lagers 9 mit Hilfe einer Kupplung 10 mit einer Welle Ii verbunden.S rotor core stack 5 mechanically firmly connected. The supporting structure 2 is formed by a rotor star bushing 3 and by rotor star webs u. These Rctor star webs U have extensions ^ ¹ , which are used to attach a commutator. A shaft stub 7 is arranged on the non-drive side of the electrical machine and is inserted into the end 3 ″ of the rotor star sleeve 3. ^{A cavity 9 is created between the end I 1 of} the shaft stub 1 and the end 7 'of the shaft stub 7 on the non-drive side i and 7 are rotatably arranged in bearings 9. The shaft stub 1 is connected outside of the bearing 9 with the aid of a coupling 10 to a shaft Ii.

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. 3. Ein Flansch 12 der Welle 11 ist mit einem Flansch 13 der Büchse 3 mit Hilfe von Schrauben I¹+ verbunden. So-5 mit 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 Hiifsiagers 15 gleitend angeordnet. Zwischen der Rotorsternbüchse 3 und der Welle 11 entsteht ein Spalt 16, so dass jeder unerwünschte Kontakt vermieden wird.FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a rotor of a double machine with the continuous shaft 11, part of which is already shown in FIG. The same parts are given the same reference numerals in Fig. 2 as in Fig. 3. A flange 12 of the shaft 11 is connected to a flange 13 of the sleeve 3 by means of screws I ¹ +. Thus the end 3 ′ of the rotor star bushing 3 is fixed on the shaft 11. The other end 3 ″ of the rotor star liner 3 is slidably disposed on the shaft 11 by means of a hub 15. A gap 16 is created between the rotor star liner 3 and the shaft 11 so that any undesired contact is avoided.

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Die in Fig. 3 bis 5 gezeigten Querschnitte aus Fig. 1 und stellen anschaulich die gegenseitige Lage des Rotorsternes 2 und der Wellen 7 und 11 bzw. des Hohlraumes 8 dar.The cross-sections from Fig. 1 and shown in Fig. 3 to 5 clearly illustrate the mutual position of the rotor star 2 and the shafts 7 and 11 or the cavity 8.

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.All not necessary for a direct understanding of the invention Design features such as the stator, housing, channels in the shrink banding device, etc. have been omitted from the drawings.

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 bekannten 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.The subject matter of the invention has except those mentioned above Advantages even further advantages. The constructive solution according to FIG. 1 enables lighter electrical machines to manufacture. The short shaft stubs are also better because of their lower weight and smaller dimensions transportable and facilitate assembly. The mechanical stress values of the rotor construction according to the invention are easier to calculate than with the previously known constructions. The subject of the invention is in particular intended for electrical machines whose rotor has a small diameter in relation to the wavelength. It is less suitable for so-called plate runners.

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-It goes without saying that the subject matter of the invention is not limited to what is shown. So the sleeve 3 can both in the machine of FIG. 1 and in of the machine according to FIG. 2 can be connected to shafts 1 and 11 in the same way. As a connecting device you can also use other connection arrangements known per se than the shrink banding device shown and flange connection. The machine according to FIG. 1 can also be used without being connected to another machine and can also be provided with a continuous shaft, as shown in FIG. 2. It is self-

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verständlich, dass man auch mehr als zwei Maschinen hintereinander verbinden kann.Understandable that you can have more than two machines in a row can connect.

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|: Bezeichnungsliste|: List of names

I = Welle - Wellenstummel auf der AntriebsseiteI = shaft - shaft stub on the drive side

I^I = Ende des WellenstummelsI ^I = end of the shaft stub

v| 2 = Tragkonstruktion - Rotorstern -Iv | 2 = supporting structure - rotor star -I

3 = Büchse - Rotorsternbüchse3 = sleeve - rotor star sleeve

3¹ = befestigtes Ende der Büchse3 ¹ = attached end of the sleeve

3" = das andere Ende der Büchse3 "= the other end of the sleeve

h - Rotorsternstege h - rotor star webs

If' = Verlängerung der Rotorsternstege H- If '= extension of the rotor star webs H-

5 = Rotorblechpaket5 = rotor core

6 = Schrumpfverbandvorrichtung6 = shrink bandage device

? = Wellenstummel auf der Nichtantriebsseite? = Stub shaft on the non-drive side

7' = Ende des Wellenstummels7 '= end of the shaft stub

8 = Hohlraum8 = cavity

9 = Lager9 = warehouse

10 = Kupplung10 = clutch

11 = Welle11 = wave

II¹ = Ende der WelleII ¹ = end of the wave

12 = Flansch der Welle12 = flange of the shaft

13 = Flansch der Büchse IM· = Schrauben13 = flange of bushing IM · = screws

15 = Hilfslager15 = auxiliary camp

16 = Spalt16 = gap

Claims

<BBC Aktiengesellschaft PL / ie Brown, Boveri & Cie. 24/78 Baden (Switzerland) ■; ' - t claim

1. Rotor construction of an electrical machine with a rotor lamination packet which is fastened on a shaft with the help of a supporting structure having a bushing, characterized by the fact that the bushing (3) of the supporting structure (2) of the rotor laminating packet (5) with the shaft (1, 11 ) is mechanically firmly connected only at one end (3 ^1).

2. Rotor structure according to claim 1, characterized gekennzeichne ^v, that the remaining part of the sleeve (3), preferably the other EnJe (3 ") of the sleeve (3) on the shaft (11) slidably jr-dnet is.

3. Rotor construction according to claim 1, in a single machine, characterized in that the end (3 ¹ ) of the sleeve (3) is firmly connected to a shaft stub (1) on the drive side, the other end (3 ") of the Bush (3) is arranged on a further stub shaft (7) on the non-drive axes.

4. rotor construction according to claim 1, characterized in that the supporting structure (2) of the rotor core (5) is designed as a rotor star with a rotor star sleeve (3) and rotor star webs (4).

5. Rotor construction according to claim 1, characterized in that the end (3 ^! ) Of the bushing (3) is connected to the shaft (1) with the aid of a shrink bandage device (6).

6. rotor construction according to claim 1, characterized in that the end (3 ^T ) of the sleeve (3) is connected to the shaft (11) by means of flanges (12, 13).