EP2569852A2 - Rotating electric machine - Google Patents

Rotating electric machine

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EP2569852A2
EP2569852A2 EP11719244A EP11719244A EP2569852A2 EP 2569852 A2 EP2569852 A2 EP 2569852A2 EP 11719244 A EP11719244 A EP 11719244A EP 11719244 A EP11719244 A EP 11719244A EP 2569852 A2 EP2569852 A2 EP 2569852A2
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EP
European Patent Office
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rotor
grooves
electric machine
rotary electric
sheet metal
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11719244A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Ricardo Naoki Okai
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GE Renewable Technologies Wind BV
Original Assignee
Alstom Hydro France SAS
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

The invention relates to a rotating electric machine, in particular a double-fed asynchronous machine with a power range of 20 MVA - 500 MVA. Said machine comprises a rotor, which can be rotated about a shaft and is concentrically surrounded by a stator, and a hollow cylindrical rotor sheet body that has a layered sheet stack consisting of a plurality of sheet metal segments (27) in the form of ring segments, to which a uniform pressure is applied by a press plate. Said segments are braced by bolts that run in an axial direction through the rotor sheet body. The sheet stack engages with a concentric central body of the rotor by means of grooves (29) running axially along the inner radius (31) of the rotor sheet body (15). In order to obtain a mechanical coupling for a machine of this type that does not adversely affect the cooling system, each of the grooves (29) is formed by pairs of ribs (30) that are located on the inner radius (31) of the sheet metal segments (27) and are separated by the width of the groove, said ribs being oriented radially inwards.

Description

ROTIERENDE ELEKTRISCHE MASCHINE  ROTATING ELECTRIC MACHINE
TECHNISCHES GEBIET TECHNICAL AREA
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der elektrischen Maschinen. Sie betrifft eine rotierende elektrische Maschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . The present invention relates to the field of electric machines. It relates to a rotary electric machine according to the preamble of claim 1.
STAND DER TECHNIK STATE OF THE ART
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 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. The
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 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. At the ends of the rotor body is a Hilfsrim 24 is arranged. 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
Rotorblechkörper und das Hilfsrim erstrecken. Zwischen Hilfsrim und Rotor sheet body and the Hilfsrim extend. Between Hilfsrim and
Rotorblechkörper beziehungsweise Rim ist zur Verteilung des Druckes eine Pressplatte vorgesehen. Rotor sheet body or Rim is provided for distributing the pressure of a press plate.
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. 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 '.
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 radialenBy extending in the radial direction in the sheet segments 27 'and the rim extending grooves 29', it is necessary to move the holes 28 'for the bolt to the outside, to the grooves 29' sufficient radial
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. Keep distance. This leads to a disadvantageous reduction of the supporting rim height. It is therefore an object of the invention to provide a rotary electric machine of the type mentioned, are avoided in the disadvantageous restrictions by the mechanical connection between the central body and rim.
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 The object is solved by the entirety of the features of claim 1. Essential for the proposed solution is that the grooves each arranged by pairs of the inner radius of the sheet metal segments, from each other around the
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. Slot width spaced, radially inwardly directed cams are formed. By attaching the cams along the Innenradiusses the grooves can be moved more to the center of the rotor. This new shape also allows to enlarge the yoke, because the holes for the shear bolt can be offset inwards, without the inner or outer radius of the sheet metal respectively. Rotor change and this almost without gain in weight of the rotor body. A sufficiently large air passage for cooling is still guaranteed.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die radiale Höhe der Nocken gleich der Nuttiefe der Nuten. According to a preferred embodiment of the invention, the radial height of the cams is equal to the groove depth of the grooves.
Durch ein geeignetes Fertigungsverfahren sind die Nocken aus den By a suitable manufacturing process, the cams from the
Blechsegmenten gebildet. Als bevorzugte Verfahren sind hier insbesondere das Ausstanzen oder das Ausformen mittels Laser zu erwähnen. Sheet metal segments formed. As a preferred method, punching or shaping by means of laser are to be mentioned here in particular.
Nach einer ergänzenden Ausführungsart der Erfindung sind benachbarte According to a supplementary embodiment of the invention are adjacent
Blechsegmente des Rotorblechpakets zueinander versetzt angeordnet. Sheet metal segments of the rotor core stack offset from each other.
KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im BRIEF EXPLANATION OF THE FIGURES The invention will be described below with reference to embodiments in the
Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Die einzige Figur zeigt ein Blechsegment für den Rotorblechkörper einer Connection with the drawing will be explained in more detail. The single FIGURE shows a sheet segment for the rotor body of a sheet metal
Asynchronmaschine mit formschlüssigen Verbindungsmitteln gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Asynchronous machine with positive connection means according to an embodiment of the invention.
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG WAYS FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Die Figur zeigt in einem unmittelbaren Vergleich die Unterschiede zwischen der bisherigen Lösung (rechte Hälfte der Figur; State of the art) und einem The figure shows in a direct comparison the differences between the previous solution (right half of the figure, State of the art) and one
Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Lösung (linke Hälfte der Figur). Embodiment for the solution according to the invention (left half of the figure).
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' For the torque transmission from the central body to the rotor laminated body grooves are cut into the sheet segments 27, 27 '. In the solutions according to the prior art, these grooves 29 'in the sheet metal segments 27'
hineingeschnitten, was zu einer Verminderung der tragenden Rimhöhe führt, wie aus der rechten Hälfte der Figur hervorgeht. cut in, which leads to a reduction of the supporting Rimhöhe, as is apparent from the right half of the figure.
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.  By attaching cams 30 along the Innenradiusses 31, 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.
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  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
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. Central body of the rotor significantly improved on the laminated core of the rotor body, without having a negative impact on the cooling and almost no increase in weight of the rotor body.
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 The grooves 29 may have a rectangular, approximately rectangular, a trapezoidal or any other cross-sectional shape in a conventional manner. Within the laminated core, 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
Blechpakets und vermindert die Gefahr des Auswölbens („Bückling"). Laminated core and reduces the risk of bulging ("Bückling").

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Rotierende elektrische Maschine, insbesondere doppelt gespeiste Asynchronmaschine im Leistungsbereich von 20 MVA - 500 MVA, welche 1 . Rotating electrical machine, in particular double-fed asynchronous machine in the power range of 20 MVA - 500 MVA, which
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  Machine comprises a rotatable about an axis rotor which is concentrically surrounded by a stator and having a hollow cylindrical rotor plate body comprising a blazed laminated core, which consists of a plurality of
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 ring-section-shaped sheet metal segments (27) which are provided at the outer edge with teeth (20) for receiving a rotor winding, and by means of in the axial direction through the rotor laminated body and a pressure plate
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 characterized in that the grooves (29) in each case by pairs of at the inner radius (31... intervening bolt are braced, and which is for torque transmission with a concentric central body of the rotor via axially extending grooves (29) on the inner radius (31) of the rotor laminated body in engagement ) of the sheet segments (27) arranged, from each other around the groove width
beabstandete, radial nach innen gerichtete Nocken (30) gebildet werden. spaced, radially inwardly directed cams (30) are formed.
2. Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1 , dadurch 2. Rotary electric machine according to claim 1, characterized
gekennzeichnet, dass die radiale Höhe der Nocken (30) gleich der Nuttiefe der Nuten (29) ist. characterized in that the radial height of the cams (30) is equal to the groove depth of the grooves (29).
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. 3. Rotary electric machine according to claim 1 or 2, characterized in that the grooves (29) facing surfaces of each adjacent cam (30) are directed at least approximately parallel.
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. 4. Rotary electric machine according to one of claims 1 or 2, characterized in that the grooves (29) formed by the cams (30) are trapezoidal in shape.
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. 5. Rotary electric machine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the cams (30) are formed by punching out of the sheet metal segments (27).
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. 6. Rotary electric machine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the cams (30) are formed by a laser method of the sheet metal segments (27).
7. Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1 , dadurch 7. Rotary electric machine according to claim 1, characterized
gekennzeichnet, dass benachbarte Blechsegmente (27) des Rotorblechkörpers gegeneinander versetzt angeordnet sind. characterized in that adjacent sheet metal segments (27) of the rotor laminated body are offset from each other.
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