EP2569852A2 - Rotierende elektrische maschine - Google Patents
Rotierende elektrische maschineInfo
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
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- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
- H02K1/28—Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures
- H02K1/30—Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures using intermediate parts, e.g. spiders
Definitions
- the present invention relates to the field of electric machines. It relates to a rotary electric machine according to the preamble of claim 1.
- Double-fed asynchronous machines are well known. They have a structure that can be exemplified as follows.
- the rotating electrical machine or asynchronous machine comprises a rotatable about an axis rotor which is concentrically surrounded by a stator.
- the stator has a stator winding, which is accommodated in a laminated stator core and protrudes from the stator laminated body at the ends in the form of a stator winding head.
- the rotor comprises a central body with a shaft, at the end of which slip rings for current transmission are arranged. Around the central body extends a rotor body which carries a rotor winding which emerges from the rotor body at the ends in the form of a rotor winding head. The rotor winding must be secured against the occurring centrifugal forces.
- Rotor laminated core of the rotor plate body serves to absorb these forces and at the same time defines the path of the magnetic flux.
- a Hilfsrim 24 is arranged at the ends of the rotor body.
- the Hilfsrim as well as the rotor laminated body consist of layered sheets, which are pressed in the axial direction to a composite. The pressing takes place by means of a plurality of bolts extending in the axial direction through the
- Rotor sheet body or Rim is provided for distributing the pressure of a press plate.
- the rotor body and the central body of the rotor are independent components that must be engaged to transmit torques. It is known from the document US Pat. No. 4,942,324 (see FIG. 1 there) to provide wedges (26) for coupling between the rim (24) and the hub (9) which engage corresponding cut grooves on the inner circumference of the rim (24) , This known type of connection is shown in the single figure of the present application in the right half for the sheet segment 27 ', where the grooves 29' are arranged for engagement between the rim and the central body on the inner circumference of the sheet metal segment 27 '.
- the radial height of the cams is equal to the groove depth of the grooves.
- Sheet metal segments formed As a preferred method, punching or shaping by means of laser are to be mentioned here in particular.
- Sheet metal segments of the rotor core stack offset from each other.
- FIGURE shows a sheet segment for the rotor body of a sheet metal
- Asynchronous machine with positive connection means according to an embodiment of the invention.
- Embodiment for the solution according to the invention (left half of the figure).
- the grooves 29 can move more inward to the center of the rotor 1 1, as can be seen from the left half of the figure.
- This measure according to the invention makes it possible to enlarge the yoke, because the holes or holes 28 can be offset for the shear pin also inward, without the inner or outer radius of the sheet respectively. Change rotor. In this way, the power transmission from
- the grooves 29 may have a rectangular, approximately rectangular, a trapezoidal or any other cross-sectional shape in a conventional manner.
- the sheet segments 27 are blanked. That is, from sheet to sheet the sheet segments 27 are offset from each other. This measure serves to increase the mechanical integrity of the
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
Abstract
Eine rotierende elektrische Maschine, insbesondere doppelt gespeiste Asynchronmaschine im Leistungsbereich von 20 MVA - 500 MVA, umfasst einen um eine Achse drehbaren Rotor, der von einem Stator konzentrisch umgeben ist und einen hohlzylindrischen Rotorblechkörper aufweist, der ein verschichtetes Blechpaket umfasst, das aus einer Vielzahl von ringabschnittförmigen Blechsegmenten (27) besteht, die zur Druckverteilung von einer Pressplatte beaufschlagt sind und mittels in axialer Richtung durch den Rotorblechkörper hindurchgehender Bolzen verspannt sind, und das zur Drehmomentübertragung mit einem konzentrischen Zentralkörper des Rotors über axial verlaufende Nuten (29) am Innenradius (31) des Rotorblechkörpers (15) in Eingriff steht. Bei einer solchen Maschine wird eine mechanische Kopplung ohne Nachteile für die Kühlung dadurch erreicht, dass die Nuten (29) jeweils durch Paare von am Innenradius (31) der Blechsegmente (27) angeordneten, voneinander um die Nutbreite beabstandeten, radial nach innen gerichteten Nocken (30) gebildet werden.
Description
ROTIERENDE ELEKTRISCHE MASCHINE
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der elektrischen Maschinen. Sie betrifft eine rotierende elektrische Maschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .
STAND DER TECHNIK
Doppelt gespeiste Asynchronmaschinen sind hinlänglich bekannt. Sie haben einen Aufbau, der beispielhaft wie folgt wiedergegeben werden kann. Die rotierende elektrische Maschine beziehungsweise Asynchronmaschine umfasst einen um eine Achse drehbaren Rotor, der konzentrisch von einem Stator umgeben ist. Der Stator hat eine Statorwicklung, die in einem Statorblechkörper untergebracht ist und an den Enden in Form eines Statorwickelkopfes aus dem Statorblechkörper herausragt.
Der Rotor umfasst einen Zentralkörper mit einer Welle, an deren Ende Schleifringe zur Stromübertragung angeordnet sind. Um den Zentralkörper herum erstreckt sich ein Rotorblechkörper, der eine Rotorwicklung trägt, die an den Enden in Form eines Rotorwickelkopfes aus dem Rotorblechkörper heraustritt. Die Rotorwicklung muss gegen die auftretenden Zentrifugalkräfte gesichert werden. Das
Rotorblechpaket des Rotorblechkörpers dient der Aufnahme dieser Kräfte und definiert zugleich den Weg des magnetischen Flusses. An den Enden des Rotorblechkörpers ist ein Hilfsrim 24 angeordnet. Das Hilfsrim wie auch der Rotorblechkörper bestehen aus geschichteten Blechen, welche in axialer Richtung zu einem Verbund gepresst werden. Das Verpressen erfolgt mittels einer Vielzahl von Bolzen, die sich in axialer Richtung durch den
Rotorblechkörper und das Hilfsrim erstrecken. Zwischen Hilfsrim und
Rotorblechkörper beziehungsweise Rim ist zur Verteilung des Druckes eine Pressplatte vorgesehen.
Der Rotorblechkörper und der Zentralkörper des Rotors sind eigenständige Bauteile, die zur Übertragung von Drehmomenten miteinander in Eingriff stehen müssen. Aus der Druckschrift US 4942324 ist es bekannt (siehe die dortige Figur 1 ), zur Kopplung zwischen dem Rim (24) und der Nabe (9) Keile (26) vorzusehen, die in entsprechende eingeschnittene Nuten am inneren Umfang des Rims (24) eingreifen. Diese bekannte Art der Verbindung ist in der einzigen Figur der vorliegenden Anmeldung in der rechten Hälfte für das Blechsegment 27' wiedergegeben, wo die Nuten 29' für den Eingriff zwischen dem Rim und dem Zentralkörper am inneren Umfang des Blechsegments 27' angeordnet sind.
Durch die in radialer Richtung in die Blechsegmente 27' beziehungsweise das Rim hineinreichenden Nuten 29' ist es notwendig, die Löcher 28' für die Bolzen nach außen zu verschieben, um zu den Nuten 29' einen ausreichenden radialen
Abstand einzuhalten. Dies führt zu einer nachteiligen Verminderung der tragenden Rimhöhe.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine rotierende elektrische Maschine der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der nachteilige Einschränkungen durch die mechanische Verbindung zwischen Zentralkörper und Rim vermieden werden.
Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Wesentlich für die vorgeschlagene Lösung ist, dass die Nuten jeweils durch Paare von am Innenradius der Blechsegmente angeordnete, voneinander um die
Nutbreite beabstandete, radial nach innen gerichtete Nocken gebildet werden. Durch das Anbringen der Nocken entlang des Innenradiusses lassen sich die Nuten mehr ins Zentrum des Rotors verschieben. Diese neue Form erlaubt zusätzlich, das Joch zu vergrössern, weil die Bohrungen für die Scherbolzen auch nach innen versetzt werden können, ohne den Innen- bzw. Aussenradius des Blechs resp. Rotors zu verändern und dies nahezu ohne Gewichtszunahme des Rotorblechkörpers. Ein genügend grosser Luftdurchlass für die Kühlung ist immer noch garantiert.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die radiale Höhe der Nocken gleich der Nuttiefe der Nuten.
Durch ein geeignetes Fertigungsverfahren sind die Nocken aus den
Blechsegmenten gebildet. Als bevorzugte Verfahren sind hier insbesondere das Ausstanzen oder das Ausformen mittels Laser zu erwähnen.
Nach einer ergänzenden Ausführungsart der Erfindung sind benachbarte
Blechsegmente des Rotorblechpakets zueinander versetzt angeordnet.
KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im
Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Die einzige Figur zeigt ein Blechsegment für den Rotorblechkörper einer
Asynchronmaschine mit formschlüssigen Verbindungsmitteln gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Die Figur zeigt in einem unmittelbaren Vergleich die Unterschiede zwischen der bisherigen Lösung (rechte Hälfte der Figur; State of the art) und einem
Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Lösung (linke Hälfte der Figur).
Für die Momentübertragung vom Zentralkörper zum Rotorblechkörper werden Nuten in die Blechsegmente 27, 27' geschnitten. Bei den Lösungen gemäß dem Stand der Technik werden diese Nuten 29' in die Blechsegmente 27'
hineingeschnitten, was zu einer Verminderung der tragenden Rimhöhe führt, wie aus der rechten Hälfte der Figur hervorgeht.
Durch das Anbringen von Nocken 30 entlang des Innenradiusses 31 lassen sich die Nuten 29 mehr nach innen ins Zentrum des Rotors 1 1 verschieben, wie aus der linken Hälfte der Figur hervorgeht.
Diese erfindungsgemäße Maßnahme erlaubt es, das Joch zu vergrössern, weil die Bohrungen beziehungsweise Löcher 28 für die Scherbolzen auch nach innen versetzt werden können, ohne den Innen- bzw. Aussenradius des Blechs resp. Rotors zu verändern. Auf diese Weise wird die Kraftübertragung vom
Zentralkörper des Rotors auf die Blechpakete des Rotorblechkörpers erheblich verbessert, ohne dabei einen negativen Einfluss auf die Kühlung zu haben und nahezu ohne Gewichtszunahme des Rotorblechkörpers.
Die Nuten 29 können in an sich bekannter Weise eine rechteckige, annähernd rechteckige, eine trapezförmige oder jede andere Querschnittsform aufweisen.
Innerhalb des Blechpakets sind die Blechsegmente 27 verschichtet. Das heißt, von Lage zu Lage sind die Blechsegmente 27 gegeneinander versetzt angeordnet. Diese Maßnahme dient der Erhöhung der mechanischen Integrität des
Blechpakets und vermindert die Gefahr des Auswölbens („Bückling").
Claims
1 . Rotierende elektrische Maschine, insbesondere doppelt gespeiste Asynchronmaschine im Leistungsbereich von 20 MVA - 500 MVA, welche
Maschine einen um eine Achse drehbaren Rotor umfasst, der von einem Stator konzentrisch umgeben ist und einen hohlzylindrischen Rotorblechkörper aufweist, der ein verschichtetes Blechpaket umfasst, das aus einer Vielzahl von
ringabschnittförmigen Blechsegmenten (27) besteht, die am Außenrand mit Zähnen (20) zur Aufnahme einer Rotorwicklung ausgestattet sind, und die mittels in axialer Richtung durch den Rotorblechkörper und eine Pressplatte
hindurchgehender Bolzen verspannt sind, und das zur Drehmomentübertragung mit einem konzentrischen Zentralkörper des Rotors über axial verlaufende Nuten (29) am Innenradius (31 ) des Rotorblechkörpers in Eingriff steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (29) jeweils durch Paare von am Innenradius (31 ) der Blechsegmente (27) angeordnete, voneinander um die Nutbreite
beabstandete, radial nach innen gerichtete Nocken (30) gebildet werden.
2. Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1 , dadurch
gekennzeichnet, dass die radiale Höhe der Nocken (30) gleich der Nuttiefe der Nuten (29) ist.
3. Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die den Nuten (29) zugewandten Oberflächen jeweils benachbarter Nocken (30) zumindest annähernd parallel gerichtet sind.
4. Rotierende elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die von den Nocken (30) gebildeten Nuten (29) trapezförmig ausgebildet sind.
5. Rotierende elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Nocken (30) durch Ausstanzen aus den Blechsegmenten (27) gebildet sind.
6. Rotierende elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Nocken (30) durch ein Laserverfahren aus den Blechsegmenten (27) gebildet sind.
7. Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1 , dadurch
gekennzeichnet, dass benachbarte Blechsegmente (27) des Rotorblechkörpers gegeneinander versetzt angeordnet sind.
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