EP2702670A2 - Läuferkappe für elektrische generatoren - Google Patents

Läuferkappe für elektrische generatoren

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Publication number
EP2702670A2
EP2702670A2 EP12728063.4A EP12728063A EP2702670A2 EP 2702670 A2 EP2702670 A2 EP 2702670A2 EP 12728063 A EP12728063 A EP 12728063A EP 2702670 A2 EP2702670 A2 EP 2702670A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotor
cap
fibers
rotor cap
insert ring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP12728063.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter GRÖPPEL
Steffen Lang
Claus Rohr
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.)
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP2702670A2 publication Critical patent/EP2702670A2/de
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/50—Fastening of winding heads, equalising connectors, or connections thereto
    • H02K3/51—Fastening of winding heads, equalising connectors, or connections thereto applicable to rotors only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/52—Fastening salient pole windings or connections thereto
    • H02K3/527—Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to rotors only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/02—Casings or enclosures characterised by the material thereof

Definitions

  • Rotor cap for electric generators The invention relates to a rotor for an electrical cap ⁇ rule generator.
  • the invention also relates to a rotor with such a rotor cap.
  • the invention further relates to such a generator.
  • the invention is particularly advantageously applicable to high-speed turbogenerators.
  • EP 1 628 382 B1 discloses a rotor or rotor for a generator, in particular a turbogenerator of high power.
  • the rotor comprises a rotor barrel axially extending grooves with inlaid conductor bars, which with- in the grooves means of wedges are radially supported and each elekt ⁇ driven connected to the ends of Läuferbal ⁇ lens in a rotor winding with each other, wherein the rotor end windings each case by a through the end of the rotor bale pushed runner ⁇ cap are covered, and wherein in the grooves between each of the uppermost conductor bar and the wedge, an electrically insulating cover channel is arranged, to which outside of the rotor bale an arranged between the rotor winding head and the Läu ⁇ ferkappe cap insulation connects.
  • the cover channels are formed at the ends of the rotor bale with axially stepped ends such that the cap insulation comprises a ring or a plurality of cap insulation segments which are adapted to the rotor bale to fit on the axially stepped ends of the cover channels and that the rotor cap is pushed directly over the cap insulation.
  • the rotor cap typically consists of a high-alloyed steel, eg the nitrogen alloyed special steel P900 from the company Energytechnik Essen with the material number / DIN code: 1.3816, ASTM A 289, Class C.
  • a rotor cap for an electric generator wherein the rotor cap consists at least partially of fiber-reinforced plastic.
  • This rotor cap has the advantage that it at least partially (namely, where it has the fiber-reinforced plastic) has a significantly lower density (eg, from about 1.5 to 1.6 g / cm 3 ) than high-alloy steel (approx. 7.8 g / cm 3 ) and thus has a considerably lower weight.
  • a significantly lower density eg, from about 1.5 to 1.6 g / cm 3
  • high-alloy steel approximately 7.8 g / cm 3
  • self-centrifugal forces of the rotor cap can be significantly reduced, which make up at typical spin speeds of about 3000 to 3600 U / min up to 50% of the resulting stresses in the rotor cap.
  • the fiber-reinforced plastic has a significantly higher specific strength, in particular tensile strength, and a significantly higher specific modulus of elasticity.
  • a wall thickness can be reduced, which further reduces a weight.
  • fiber-reinforced plastic on a negati ⁇ ven coefficient of thermal expansion whereby the rotor cap is tightened at elevated temperature on the rotor.
  • a centrifugal force can be achieved. witnessed elongation of the rotor cap by the temperature shrinkage are significantly suppressed, which assists a secure fit of the rotor cap.
  • fiber reinforced plastic is highly corrosion resistant.
  • ⁇ is in that fiber-reinforced plastic is standard unmagne ⁇ table.
  • the runner cap can be formed flexible and varied by the use of the fiber reinforced plastic. Production costs and production times can also be significantly reduced as there is no need for a complex forging process and reworking process. In addition, material costs can be significantly reduced by a substitution of a high-alloy steel by the fiber-reinforced plastic. Fiber reinforced plastic is sufficient and available without difficulty.
  • the fiber-reinforced plastic can be referred to as a plastic ⁇ matrix / fiber composite material.
  • the fibers have at least one preferred direction.
  • a particularly high strength in the direction of particularly high stresses can be achieved, which reduces a probability of failure, for example due to cracking, and increases a lifetime ⁇ .
  • the at least one preferred ⁇ direction in particular at least substantially comprises a circumferential direction of the rotor cap.
  • me ⁇ chanical stresses, in particular tensile stresses, which are based on a centrifugal force caused by circumferential extent be considered.
  • a direction of an azimuth changing ⁇ angle with respect to an axis of rotation or longitudinal axis of the Läu ⁇ ferkappe can be understood in particular.
  • the at least one preferential direction ⁇ comprises exactly one preferential direction, the fibers are thus at least locally oriented unidirectionally. As a result, a particularly high strength can be achieved in this preferred direction.
  • the fibers may be or may have been provided in particular as a (bulk) unidirectional Fa ⁇ fibers, as a fiber fabric and / or a fiber scrim.
  • the fibers comprise or are carbon fibers.
  • Carbon fibers have the advantage of enabling high strength matrix / fiber composites, being inexpensive, widely available, easy to handle in manufacturing, and also electrically conductive.
  • the fibers Kera ⁇ have micro fibers. Ceramic fibers have the advantage of a particularly high tensile strength and ductility as well as high temperature resistance .
  • the ceramic fibers may in particular be oxidic ceramic fibers, in particular aluminum oxide fibers or silicon dioxide fibers.
  • the ceramic fibers may alternatively or additionally be non-oxide ceramic fibers, in particular silicon carbide fibers.
  • the fibers have boron fibers. These have an extremely high strength and rigidity.
  • the fibers have aramid fibers.
  • Aramid fibers are characterized by a very high strength, a high impact strength, a high Bruchdeh ⁇ tion, a good vibration damping and high resistance to acids and alkalis. They are also very heat and fire resistant. It is also an embodiment that the fibers are embedded in a plastic matrix of resin, in particular epoxy resin. Epoxy resin is well known and manageable as a matrix material for fibers. Epoxy resin is also high
  • the rotor cap can be produced with respect to its fiber-reinforced plastic, for example by means of a filament winding ("filament winding"), by means of transfer molding (also referred to as "Resin Transfer Molding", RTM) and / or by means of a prepreg technology.
  • filament winding a filament winding
  • RTM transfer molding
  • prepreg technology a prepreg technology
  • the rotor cap is made fully ⁇ constantly from the fiber-reinforced plastic.
  • the rotor cap on its inner side has a bearing surface provided as a bearing ring ("inlay").
  • a material of the insert ring has ⁇ in particular a lower electrical resistance than the fiber-reinforced plastic. This may prevent ⁇ that flowing high currents to at an unbalanced load of the rotor in the rotor cap to excessively high temperatures in the rotor cap.
  • the rotor cap is thus attached to the rotor so that the fiber-reinforced plastic rests at least partially over the insert ring on the rotor.
  • the insert ring is intended to rest on rotor teeth of the rotor.
  • the insert ring is made of metal. This makes it possible to provide a particularly inexpensive and electrically highly conductive metal insert ring, in particular since no high mechanical requirements need to be placed on the metal. At the same time, the use of the insert ring results in improvements with regard to the mechanical properties of the rotor cap and with regard to simplification in the application. It is a special design that the insert ring is made of steel with a low alloy content. This is particularly inexpensive and has a sufficiently low electrical resistivity. It is a special embodiment that the insert ring is made of copper or an alloy with it. Copper has a particularly low electrical resistivity.
  • Layer in particular made of silver, is provided.
  • an electrical contact between the rotor and the insert ring of the rotor cap can be improved.
  • the damping properties of the rotor cap can be adjusted particularly effective.
  • the insert ring on its inside ie in particular in its bearing surface with the rotor
  • a thread ie, a thread in the strict sense or a thread.
  • the runner cap can be easily screwed.
  • the rotor cap can be set up to produce a bayonet connection.
  • an outside insert ring can be used.
  • the fiber-reinforced plastic for example, thin metal wires or similar. exhibit .
  • the rotor has the same advantages as the rotor cap and can be configured in an analogous manner. It is a case in which the insert ring on its inside has a thread, advantageous embodiment that is a matching to the thread of the insert ring Ge ⁇ gengewinde on bearing surfaces of rotor teeth of the rotor.
  • This mating thread can be produced for example by a material-removing process or by gluing, screwing, welding or soldering of thread guides on the bearing surfaces of the rotor teeth.
  • the rotor cap by means of an additional or alternative fixation in the form of a second screw (in particular lock nut) can be fastened to the rotor.
  • the runner can set up the runner cap to make a bayonet connection with the runner cap.
  • the rotor cap has first been cooled down to be mounted on the rotor and then shrunk onto the rotor. It is exploited that fiber-reinforced plastic at least in the fiber direction has a negative coefficient of thermal expansion, ie expands with decreasing temperature. Consequently, it will become In particular, a rotor cap suitable extend, in which the fibers are aligned substantially in the circumferential direction. In the cooled state, the rotor cap consisting of the fiber-reinforced plastic or its basic body can be pushed onto the rotor (and possibly onto the insert ring). By a subsequent heating the rotor cap or its body is shrunk onto the rotor. This method can also be considered as being inventive in its own right.
  • the object is also achieved by an electric Genera ⁇ tor, in particular turbo-generator, with at least one rotor or with at least one rotor cap as described above.
  • the generator has the same advantages as the rotor cap and the rotor and can be configured in an analogous manner.
  • FIG. 1 shows an oblique view of part of a rotor 1 of a turbogenerator T in a sector cross section about a longitudinal axis L in the region of a rotor cap 2.
  • the rotor cap 2 sits in the region of its front side F on one end of a rotor bale 3 and surrounds a winding head 4 in the form of a jacket.
  • the rotor cap 2 consists of a base body 5 made of fiber ⁇ reinforced plastic and a ange ⁇ at its front page F ⁇ insert ring 6 made of metal.
  • the insert ring 6 consequently has a lower specific electrical resistance than the main body 5 of the fiber-reinforced plastic.
  • the fiber-reinforced plastic of the main body 5 is a carbon fiber-reinforced epoxy resin, ie, a composite material with carbon fibers arranged in an epoxy matrix.
  • the carbon fibers are oriented substantially unidirectionally, namely here essentially along a circumferential direction U of the rotor cap 2, as indicated by the double-sided arrow.
  • An inner side 7 of the insert ring 6 serves as a bearing surface on the rotor (apart from the rotor bell 2), typically on rotor teeth 8 of the rotor 1.
  • the insert ring 6 may, for example, in the production of the base body 5 are covered with the carbon fiber reinforced plastic or wrapped around it.
  • the insert ring 6 On its inside 7, the insert ring 6 has a thread 9, which is in engagement with a located on the bearing surfaces of the rotor teeth 8 headwind 10. For easy attachment, the thread 9 and the mating thread 10 are conical.
  • the insert ring 6 is provided with a silver layer 12 on its outer side 11 resting against the base body 5.
  • the main body is formed twice stepped on its inner side to provide a stop for precise positioning of the insert ring 6.
  • the insert ring 6 is simply stepped designed to allow precise contact with the rotor bale 3.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
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  • Insulators (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Läuferkappe (2) für einen elektrischen Generator, wobei die Läuferkappe (2) zumindest teilweise aus faserverstärktem Kunststoff besteht. Die Erfindung betrifft auch einen Läufer (1) und einen elektrischen Generator (T) mit mindestens einer solchen Läuferkappe (2). Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft anwendbar bei schnelllaufenden Turbogeneratoren.

Description

Beschreibung
Läuferkappe für elektrische Generatoren Die Erfindung betrifft eine Läuferkappe für einen elektri¬ schen Generator. Die Erfindung betrifft auch einen Läufer mit einer solchen Läuferkappe. Die Erfindung betrifft ferner einen solchen Generator. Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft anwendbar bei schnelllaufenden Turbogeneratoren.
EP 1 628 382 Bl offenbart einen Rotor oder Läufer für einen Generator, insbesondere einen Turbogenerator großer Leistung. Der Läufer weist in einem Läuferballen axial verlaufende Nuten mit eingelegten Leiterstäben auf, die in den Nuten mit- tels Keilen radial abgestützt und an den Enden des Läuferbal¬ lens jeweils in einem Läuferwickelkopf untereinander elekt¬ risch verbunden sind, wobei die Läuferwickelköpfe jeweils durch eine über das Ende des Läuferballens geschobene Läufer¬ kappe abgedeckt sind, und wobei in den Nuten jeweils zwischen dem obersten Leiterstab und dem Keil ein elektrisch isolierender Deckkanal angeordnet ist, an welchen außerhalb des Läuferballens eine zwischen dem Läuferwickelkopf und der Läu¬ ferkappe angeordnete Kappenisolation anschließt. Ferner sind die Deckkanäle an den Enden des Läuferballens mit axial ge- stuften Enden ausgeführt so, dass die Kappenisolation einen Ring oder eine Mehrzahl von Kappenisolationssegmenten um- fasst, welche zum Läuferballen hin so ausgeführt sind, dass sie auf die axial gestuften Enden der Deckkanäle passen, und dass die Läuferkappe direkt über die Kappenisolation gescho- ben ist. Die Läuferkappe besteht typischerweise aus einem hochlegierten Stahl, z.B. dem Stickstofflegierten Spezialstahl P900 der Firma der Energietechnik Essen mit der Werkstoffnummer/DIN-Code : 1.3816, ASTM A 289, Class C. Durch die Entwicklung immer größerer Turbogeneratoren besteht der Wunsch nach einer Läuferkappe mit einer besonders hohen Festigkeit, ausreichenden Formungseigenschaften, einer Möglichkeit einer Nichtmagnetisierbarkeit , einer Korrosionsbe- ständigkeit und einem geringen Gewicht. Dabei besteht bisher der Nachteil, dass das Schmieden und Nachbearbeiten von Läuferkappen sehr zeitaufwendig ist und die verwendeten hochle¬ gierten Stähle hohe Material- und Fertigungskosten aufweisen. Zudem kann es aufgrund einer eingeschränkten Verfügbarkeit der für die Läuferkappen verwendeten speziellen Stähle zeitweise zu Lieferengpässen kommen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Läufer- kappe für einen elektrischen Generator bereitzustellen, welche die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise überwindet .
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen An- sprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesonde¬ re den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Läuferkappe für einen elektrischen Generator, wobei die Läuferkappe zumindest teil- weise aus faserverstärktem Kunststoff besteht.
Diese Läuferkappe weist den Vorteil auf, dass sie zumindest teilweise (nämlich dort, wo sie den faserverstärkten Kunststoff aufweist) eine deutlich geringere Dichte (z.B. von ca. 1,5 bis 1,6 g/cm3) aufweist als hochlegierter Stahl (ca. 7,8 g/cm3) und damit ein erheblich geringeres Gewicht aufweist. So können Eigenfliehkräfte der Läuferkappe deutlich reduziert werden, welche bei typischen Schleuderdrehzahlen von ca. 3000 bis 3600 U/min bis zu 50% der resultierenden Spannungen im in der Läuferkappe ausmachen. Zudem besitzt der faserverstärkte Kunststoff eine signifikant höhere spezifische Festigkeit, insbesondere Zugfestigkeit, sowie einen signifikant höheren spezifischen E-Modul. Dadurch kann beispielsweise eine Wand¬ stärke verringert werden, was ein Gewicht noch weiter redu- ziert. Ferner weist faserverstärkter Kunststoff einen negati¬ ven Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, wodurch die Läuferkappe bei erhöhter Temperatur auf den Läufer festgezogen wird. Dadurch kann im Betrieb eine durch die Zentrifugalkraft er- zeugte Dehnung der Läuferkappe durch den Temperaturschrumpf deutlich unterdrückt werden, was einen sicheren Sitz der Läuferkappe unterstützt. Bei der jetzigen Läuferkappe aus Stahl dehnt sich hingegen die Läuferkappe mit steigender Temperatur zusätzlich aus. Auch ist faserverstärkter Kunststoff hochgradig korrosionsbeständig. Noch ein weiterer Vorteil liegt dar¬ in, dass faserverstärkter Kunststoff standardmäßig unmagne¬ tisch ist. Dennoch können sich bei einer elektrischen Leitfähigkeit der Fasern gewünschte elektrische Dämpfungseigen- schaffen ergeben. Die Läuferkappe kann durch die Verwendung des faserverstärkten Kunststoffs flexibel und vielgestaltig geformt werden. Produktionskosten und Produktionszeiten können ebenfalls deutlich reduziert werden, da ein aufwändiger Schmiedeprozess und Nachbearbeitungsprozess entfällt. Zudem können Materialkosten bei einer Substitution eines hochlegierten Stahls durch den faserverstärkten Kunststoff deutlich reduziert werden. Faserverstärkter Kunststoff ist ausreichend und ohne Schwierigkeiten verfügbar. Der faserverstärkte Kunststoff kann auch als ein Kunststoff¬ matrix/Faser-Kompositmaterial bezeichnet werden.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die Fasern mindestens eine Vorzugsrichtung aufweisen. So kann eine besonders hohe Fes- tigkeit in Richtung besonders hoher Beanspruchungen erreicht werden, was eine Wahrscheinlichkeit eines Versagenseintritts, z.B. aufgrund einer Rissbildung, vermindert und eine Lebens¬ dauer erhöht. Es ist eine Ausgestaltung, dass die mindestens eine Vorzugs¬ richtung insbesondere zumindest im Wesentlichen eine Umfangs- richtung der Läuferkappe umfasst. So können insbesondere me¬ chanische Beanspruchungen, insbesondere Zugspannungen, welche auf einer durch Fliehkräfte verursachten Umfangsausdehnung beruhen, berücksichtigt werden. Unter einer Umfangsrichtung kann insbesondere eine Richtung eines sich ändernden Azimut¬ winkels in Bezug auf eine Drehachse oder Längsachse der Läu¬ ferkappe verstanden werden. Es ist eine Weiterbildung, dass die mindestens eine Vorzugs¬ richtung genau eine Vorzugsrichtung umfasst, die Fasern also zumindest lokal unidirektional ausgerichtet sind. Dadurch kann eine besonders hohe Festigkeit in dieser Vorzugsrichtung erreicht werden.
Die Fasern können insbesondere als (lose) unidirektionale Fa¬ sern, als Fasergewebe und/oder als Fasergelege vorliegen oder bereitgestellt worden sein.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Fasern Kohlefasern aufweisen oder sind. Kohlefasern weisen den Vorteil auf, dass sie hochfeste Matrix/Faser-Kompositmaterialien ermöglichen, preiswert sind, weit verfügbar sind, sich bei der Herstellung einfach handhaben lassen und zudem elektrisch leitfähig sind.
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass die Fasern Kera¬ mikfasern aufweisen. Keramikfasern weisen den Vorteil einer besonders hohen Zugfestigkeit und Dehnbarkeit als auch Hoch¬ temperaturbeständigkeit auf.
Die Keramikfasern können insbesondere oxidische Keramikfasern sein, insbesondere Aluminiumoxid-Fasern oder Siliziumdioxid- Fasern. Die Keramikfasern können alternativ oder zusätzlich nichtoxidische Keramikfasern sein, insbesondere Siliziumkarbid-Fasern .
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass die Fasern Bor- fasern aufweisen. Diese weisen eine extrem hohe Festigkeit und Steifigkeit auf.
Es ist noch eine Weiterbildung, dass die Fasern Aramidfasern aufweisen. Aramidfasern zeichnen sich durch eine sehr hohe Festigkeit, eine hohe Schlagzähigkeit, eine hohe Bruchdeh¬ nung, eine gute Schwingungsdämpfung sowie eine hohe Beständigkeit gegenüber Säuren und Laugen aus. Sie sind darüber hinaus sehr hitze- und feuerbeständig. Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass die Fasern in einer Kunststoffmatrix aus Harz, insbesondere Epoxidharz, eingebettet sind. Epoxidharz ist als Matrixmaterial für Fasern gut bekannt und beherrschbar. Epoxidharz ist ferner von hoher
Festigkeit und chemischer Beständigkeit. Jedoch sind auch an¬ dere Kunststoff, insbesondere duroplastische Kunststoffe, einsetzbar . Die Läuferkappe kann bezüglich ihres faserverstärkten Kunststoffs beispielsweise mittels einer Filament-Umwicklung ("Fi- lament-Winding" ) , mittels Spritzpressens (auch als "Resin Transfer Molding"; RTM bezeichnet) und/oder mittels einer Prepreg-Technologie hergestellt werden. Diese Herstellungs- verfahren ermöglichen eine flexible und effiziente Herstel¬ lung von Bauteilen.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Läuferkappe voll¬ ständig aus dem faserverstärkten Kunststoff hergestellt ist.
Es ist auch eine Ausgestaltung, dass die Läuferkappe an ihrer Innenseite einen als Auflagefläche vorgesehenen Einlegering ("Inlay") aufweist. Ein Material des Einlegerings weist ins¬ besondere einen niedrigeren elektrischen Widerstand auf als der faserverstärkte Kunststoff. Dadurch kann verhindert wer¬ den, dass bei einer Schieflast des Läufers in der Läuferkappe fließende hohe Ströme zu übermäßig hohen Temperaturen in der Läuferkappe führen. Die Läuferkappe wird also so an dem Läufer befestigt, dass der faserverstärkte Kunststoff zumindest teilweise über den Einlegering an dem Läufer aufliegt. Insbesondere ist der Einlegering dazu vorgesehen, auf Läuferzähnen des Läufers aufzuliegen. Die Innenseite des Einlegerings liegt also frei, wäh- rend die Außenseite den faserverstärkten Kunststoff kontak¬ tiert . Es ist eine Weiterbildung, dass der Einlegering aus Metall besteht. Dadurch ist ein besonders preiswerter und elektrisch gut leitender Einlegering aus Metall bereitstellbar, insbesondere da an das Metall keine hohen mechanischen Anforderun- gen gestellt zu werden brauchen. Gleichzeitig ergeben sich durch den Einsatz des Einlegerings Verbesserungen hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften der Läuferkappe und hinsichtlich einer Vereinfachung in der Anwendung. Es ist eine spezielle Ausgestaltung, dass der Einlegering aus Stahl mit einem niedrigen Legierungsanteil besteht. Dieser ist besonders preiswert und weist einen ausreichend geringen spezifischen elektrischen Widerstand auf. Es ist eine spezielle Ausgestaltung, dass der Einlegering aus Kupfer oder einer Legierung damit besteht. Kupfer weist einen besonders niedrigen spezifischen elektrischen Widerstand auf.
Es ist auch eine Ausgestaltung, dass der Einlegering zumin- dest an seiner an dem faserverstärktem Kunststoff anliegenden Außenseite mit einer hochgradig elektrisch leitfähigen
Schicht, insbesondere aus Silber, versehen ist. So kann ein elektrischer Kontakt zwischen dem Läufer und dem Einlegering der Läuferkappe verbessert werden. Dadurch wiederum können die dämpfenden Eigenschaften der Läuferkappe besonders effektiv eingestellt werden.
Es ist eine für eine einfache und sichere Montage der Läufer¬ kappe vorteilhafte Ausgestaltung, dass der Einlegering an seiner Innenseite (also insbesondere in seiner Auflagefläche mit dem Läufer) ein Gewinde (d.h. ein Gewinde im engeren Sinne oder ein Gewindegang) aufweist. Dadurch kann die Läuferkappe einfach aufgeschraubt werden. Es ist eine für eine einfache Befestigung der Läuferkappe auch bei einem engen Sitz des Gewindes vorteilhafte Ausges¬ taltung, dass das Gewinde ein konisches Gewinde ist. Zusätzlich oder alternativ kann die Läuferkappe zur Herstellung einer Bajonettverbindung eingerichtet sein.
Alternativ zu dem innenseitigen Einlegering kann z.B. ein au- ßenseitiger Einlegering verwendet werden. Auch mag der faserverstärkte Kunststoff beispielsweise dünne Metalldrähte o.ä. aufweisen .
Die Aufgabe wird auch gelöst durch einen Läufer für einen elektrischen Generator, insbesondere Turbogenerator, mit mindestens einer Läuferkappe wie oben beschrieben. Der Läufer weist die gleichen Vorteile auf wie die Läuferkappe und kann analog ausgestaltet sein. Es ist eine für den Fall, dass der Einlegering an seiner Innenseite ein Gewinde aufweist, vorteilhafte Ausgestaltung, dass sich ein zu dem Gewinde des Einlegerings passendes Ge¬ gengewinde auf Auflageflächen von Läuferzähnen des Läufers befindet. Dieses Gegengewinde (Gewindegang oder Gewinde) kann beispielsweise hergestellt werden durch ein materialabtragendes Verfahren oder durch ein Aufkleben, Aufschrauben, Aufschweißen oder Auflöten von Gewindeführungen auf die Auflageflächen der Läuferzähne. Es ist eine Weiterbildung, dass die Läuferkappe mittels einer zusätzlichen oder alternativen Fixierung in Form einer zweiten Verschraubung (insbesondere Kontermutter) an dem Läufer befestigbar ist. Zusätzlich kann der Läufer die Läuferkappe zur Herstellung einer Bajonettverbindung mit der Läuferkappe eingerichtet.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Läuferkappe zu ihrer Montage an dem Läufer zunächst abgekühlt und folgend auf den Läufer aufgeschrumpft worden ist. Dabei wird ausgenutzt, dass faserverstärkter Kunststoff zumindest in Faserrichtung einen negativen Temperaturausdehnungskoeffizienten aufweist, sich also mit sinkender Temperatur ausdehnt. Folglich wird sich insbesondere eine Läuferkappe geeignet ausdehnen, bei der die Fasern im Wesentlichen in Umfangsrichtung ausgerichtet sind. In dem gekühlten Zustand kann die aus dem faserverstärkten Kunststoff bestehende Läuferkappe bzw. deren Grundkörper auf den Läufer (und ggf. auf den Einlegering) geschoben werden. Durch eine folgende Erwärmung wird die Läuferkappe bzw. deren Grundkörper auf den Läufer aufgeschrumpft. Dieses Verfahren kann auch als eigenständig erfinderisch angesehen werden. Die Aufgabe wird auch gelöst durch einen elektrischen Genera¬ tor, insbesondere Turbogenerator, mit mindestens einem Läufer oder mit mindestens einer Läuferkappe wie oben beschrieben. Der Generator weist die gleichen Vorteile auf wie die Läuferkappe und der Läufer und kann analog ausgestaltet sein.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden.
Die Fig. zeigt in Schrägansicht einen Teil eines Läufers 1 eines Turbogenerators T in einem Viertelsektorschnitt um eine Längsachse L im Bereich einer Läuferkappe 2. Die Läuferkappe 2 sitzt im Bereich ihrer Stirnseite F auf einem Ende eines Läuferballens 3 auf und umgibt mantelförmig einen Wickelkopf 4. Die Läuferkappe 2 besteht aus einem Grundkörper 5 aus faser¬ verstärktem Kunststoff und einem an ihrer Stirnseite F ange¬ ordneten Einlegering 6 aus Metall. Der Einlegering 6 weist folglich einen geringeren spezifischen elektrischen Widerstand auf als der Grundkörper 5 aus dem faserverstärkten Kunststoff.
Der faserverstärkte Kunststoff des Grundkörpers 5 ist ein kohlefaserverstärktes Epoxidharz, d.h. ein Kompositmaterial mit in einer Epoxidmatrix angeordneten Kohlefasern. Die Kohlefasern sind im Wesentlichen unidirektional ausgerichtet, nämlich hier im Wesentlichen entlang einer Umfangsrichtung U der Läuferkappe 2, wie durch den doppelseitigen Pfeil ange- deutet.
Eine Innenseite 7 des Einlegerings 6 (z.B. aus niedriglegier¬ tem Stahl oder aus Kupfer) dient als Auflagefläche auf den Läufer (außer der Läuferkappe 2), und zwar typischerweise auf Läuferzähnen 8 des Läufers 1. Der Einlegering 6 kann beispielsweise bei der Herstellung des Grundkörpers 5 mit dem kohlefaserverstärkten Kunststoff belegt werden oder damit umwickelt werden. An seiner Innenseite 7 weist der Einlegering 6 ein Gewinde 9 auf, das sich im Eingriff mit einem an den Auflageflächen der Läuferzähne 8 befindlichen Gegenwinde 10 befindet. Zur einfachen Befestigung sind das Gewinde 9 und das Gegengewinde 10 konisch ausgebildet.
Für einen verbesserten elektrischen Übergang zwischen Einle- gering 6 und dem Grundkörper 5 ist der Einlegering 6 an seiner an dem Grundkörper 5 anliegenden Außenseite 11 mit einer Silberschicht 12 versehen.
Der Grundkörper ist an seiner Innenseite zweifach gestuft ausgebildet, um einen Anschlag zur präzisen Positionierung des Einlegerings 6 bereitzustellen. Der Einlegering 6 ist einfach gestuft ausgebildet, um eine präzise Anlage an dem Läuferballen 3 zu ermöglichen. Obwohl die Erfindung im Detail durch das gezeigte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt und andere Variatio¬ nen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Läuferkappe (2) für einen elektrischen Generator (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Läuferkappe (2) zumin¬ dest teilweise aus faserverstärktem Kunststoff besteht.
Läuferkappe (2) nach Anspruch 1, wobei die Fasern mindestens eine Vorzugsrichtung aufweisen, welche insbesondere zumindest im Wesentlichen eine Umfangsrichtung (U) der Läuferkappe (2) umfasst.
Läuferkappe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fasern Kohlefasern aufweisen.
Läuferkappe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fasern Keramikfasern, insbesondere Aluminiumoxid-Fasern aufweisen.
Läuferkappe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fasern Borfasern aufweisen.
Läuferkappe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fasern in einer Matrix aus Harz, insbesondere Epoxidharz, eingebettet sind.
Läuferkappe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Läuferkappe (2) an ihrer Innenseite einen als Auflagefläche vorgesehenen Einlegering (6) aufweist, welcher einen geringeren spezifischen elektrischen Widerstand aufweist als das faserverstärkte Kunststoffma- terial .
8. Läuferkappe (2) nach Anspruch 7, wobei der Einlegering (6) an seiner Innenseite (7) ein Gewinde (9), insbeson¬ dere ein konisches Gewinde (9), aufweist.
9. Läuferkappe (2) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei die Läuferkappe (2) zur Herstellung einer Bajonettverbindung eingerichtet ist.
10. Läuferkappe (2) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei der Einlegering (6) aus Kupfer oder aus Stahl mit einem niedrigen Legierungsanteil besteht.
11. Läuferkappe (2) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei der Einlegering (6) an seiner an dem faserverstärktem
Kunststoff anliegenden Außenseite (11) mit einer hoch¬ gradig leitfähigen Schicht (12), insbesondere aus Sil¬ ber, versehen ist.
12. Läufer (1) für einen elektrischen Generator (T) mit mindestens einer Läuferkappe (2), dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Läuferkappe (2) eine Läuferkap¬ pe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ist.
13. Läufer (1) nach Anspruch 12 mit einer Läuferkappe (2) nach Anspruch 8, wobei sich ein zu dem Gewinde (9) des Einlegerings (6) passendes Gegengewinde (10) auf Aufla¬ geflächen von Läuferzähnen (8) befindet.
14. Läufer (1) nach Anspruch 12, wobei die Läuferkappe (2) zu ihrer Montage an dem Läufer (1) zunächst abgekühlt und folgend auf den Läufer (1) aufgeschrumpft worden ist .
15. Elektrischer Generator (T) , insbesondere Turbogenerator, mit mindestens einem Läufer (1), dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Läufer (1) ein Läufer (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 14 ist.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014206010A1 (de) 2014-03-31 2015-10-01 Siemens Aktiengesellschaft Läuferkappe für elektrische Generatoren
JP6445345B2 (ja) * 2015-02-18 2018-12-26 三菱日立パワーシステムズ株式会社 回転電機
EP3293861A1 (de) * 2016-09-08 2018-03-14 Siemens Aktiengesellschaft Rotorendkappe aus verbundwerkstoff
EP3331137A1 (de) * 2016-12-05 2018-06-06 Siemens Aktiengesellschaft Läufer für eine elektrische maschine, verfahren zum zusammenbauen und auseinanderbauen des läufers
EP4203259A1 (de) * 2021-12-23 2023-06-28 Valeo eAutomotive Germany GmbH Rotor für eine elektrische drehmaschine
DE102022202232A1 (de) 2022-03-04 2023-09-07 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Rotor mit Mantelgehäuse
WO2024105139A1 (de) * 2022-11-18 2024-05-23 Vitesco Technologies Germany Gmbh Rotor, elektrische maschine und kraftfahrzeug

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1132647B (de) * 1959-03-03 1962-07-05 Licentia Gmbh Sicherungseinrichtung fuer die Wickelkoepfe schnellaufender elektrischer Maschinen
GB1281348A (en) * 1968-11-12 1972-07-12 English Electric Co Ltd Dynamo electric machine rotor end bells
US4091301A (en) * 1974-07-08 1978-05-23 Bbc Brown Boveri & Company Limited Rotor end-winding support for high-speed electrical machine such as a turbo-generator
SE392009B (sv) 1975-07-08 1977-03-07 Asea Ab Kapselring, krympt pa en turbogenerator-rotor
US4275324A (en) 1979-08-31 1981-06-23 Westinghouse Electric Corp. Dynamoelectric machine having shielded retaining rings
SU1224908A1 (ru) 1982-01-06 1986-04-15 Ленинградское Производственное Электромашиностроительное Объединение "Электросила" Им.С.М.Кирова Ротор синхронной не внополюсной электрической машины
SU1257757A1 (ru) 1985-01-03 1986-09-15 Ленинградский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.М.И.Калинина Ротор электрической машины
JPS63124741A (ja) 1986-11-13 1988-05-28 Toshiba Corp 円筒形回転子
DE3818196A1 (de) * 1988-05-28 1989-12-07 Asea Brown Boveri Spindel mit elektromotorischem antrieb fuer eine spinnereimaschine
US5068564A (en) 1990-10-29 1991-11-26 General Electric Company End retainer ring assembly for rotary electrical devices
JPH04334940A (ja) * 1991-05-08 1992-11-24 Hitachi Ltd 回転電機回転子巻線端部の保持装置
DE4139333A1 (de) 1991-11-29 1993-06-03 Abb Patent Gmbh Maschinenteil aus faserverbundwerkstoff
AU3052897A (en) * 1996-05-29 1998-01-05 Asea Brown Boveri Ab Axial cooling tubes provided with clamping means
US7814641B2 (en) * 2001-01-09 2010-10-19 Black & Decker Inc. Method of forming a power tool
JP4334940B2 (ja) 2003-08-08 2009-09-30 大日本印刷株式会社 データファイルの圧縮方法
US6864617B1 (en) * 2003-10-02 2005-03-08 General Electric Company Retaining system for a rotor of a dynamoelectric machine
RU41203U1 (ru) 2004-05-05 2004-10-10 Холдинговая компания Открытое акционерное общество "Привод" Ротор синхронной неявнополюсной машины
DE102004040184A1 (de) * 2004-08-19 2006-03-02 Alstom Technology Ltd Rotor für einen Generator, insbesondere einen Turbogenerator grosser Leistung
CN1588760A (zh) 2004-09-24 2005-03-02 清华大学 金属内衬复合材料护环
US8863946B2 (en) * 2011-04-07 2014-10-21 Thomas E. Gillespie Container apparatus

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None *
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JP5916850B2 (ja) 2016-05-11
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CN103609001A (zh) 2014-02-26

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