EP4639727A1 - Entkopplungsanordnung für einen wellengenerator mit einem permanentmagnetbestückten läufer - Google Patents

Entkopplungsanordnung für einen wellengenerator mit einem permanentmagnetbestückten läufer

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Publication number
EP4639727A1
EP4639727A1 EP23851031.7A EP23851031A EP4639727A1 EP 4639727 A1 EP4639727 A1 EP 4639727A1 EP 23851031 A EP23851031 A EP 23851031A EP 4639727 A1 EP4639727 A1 EP 4639727A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotor
permanent magnet
cantilever arms
cantilever
wave generator
Prior art date
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Pending
Application number
EP23851031.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Frank Philipps
Stephan Kramer
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VEM Sachsenwerk GmbH
Original Assignee
VEM Sachsenwerk GmbH
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 VEM Sachsenwerk GmbH filed Critical VEM Sachsenwerk GmbH
Publication of EP4639727A1 publication Critical patent/EP4639727A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • 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
    • H—ELECTRICITY
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    • H02K15/00—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/50—Disassembling, repairing or modifying dynamo-electric machines
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    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807—Rotary generators
    • H02K7/1823—Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines
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    • H02K2213/06—Machines characterised by the presence of fail safe, back up, redundant or other similar emergency arrangements
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/22—Auxiliary parts of casings not covered by groups H02K5/06-H02K5/20, e.g. shaped to form connection boxes or terminal boxes

Definitions

  • the invention relates to a decoupling device for a wave generator without its own bearings with a permanent magnet-equipped rotor.
  • the rotor consists of a rotor body with permanent magnets screwed onto it.
  • the rotor body is directly connected to the drive shaft of a ship.
  • wave generators with permanent magnets i.e. permanent magnet-equipped rotors
  • the permanent magnet-equipped rotors are usually arranged directly on the main drive train.
  • the wave generator In the event of damage to the stator and/or in the electrical distribution circuit and/or the rotor itself, the wave generator must be stopped relatively quickly, as the continued rotation of the permanent magnet-equipped rotor constantly induces a voltage in the stator. This not insignificant voltage can cause considerable damage and in particular overheating of the stator and even a fire. It is therefore necessary to stop the drive shaft as quickly as possible.
  • EP 3 127 224 Bl describes an electrical machine with a permanent magnet-equipped rotor and two consecutive, separate rotor sections on which permanent magnets are arranged, which generate a magnetic field with a specific pole pitch.
  • the two-part rotor has a coupling system for each rotor section for connecting these rotor sections to the Rotor shaft or for connecting the two rotor sections.
  • One rotor section is arranged so that it can be rotated and locked at an angle relative to the other rotor section, whereby the angle corresponds exactly to the pole pitch and therefore the two rotor sections can still be separated from each other.
  • the current flow interlinkages are essentially set to zero. As a result, the permanent magnets induce almost no voltage in the stator windings, even if the rotor continues to rotate due to damage to the stator winding.
  • EP 3 681 019 A1 describes another device for separating a rotor equipped with permanent magnets from the shaft of a permanent magnet-excited electrical machine.
  • a special drive system can optionally connect the shaft of an electrical machine, which consists of a stator and rotor, to the rotor when required, or separate it when required in the event of damage.
  • This mechanical separation system is arranged between the rotor and the shaft in such a way that the rotor can be moved axially relative to the shaft within a certain range.
  • the mechanical separation system is configured to mechanically connect the rotor to the shaft in a first state and to mechanically separate the rotor from the shaft in a second state, so that the rotor does not drive the shaft or that the rotor cannot be set in rotation by the shaft.
  • EP 3 624 309 A1 presents individual, specially shaped permanent magnet modules for a permanent magnet-equipped rotor.
  • Each permanent magnet module consists of a base plate and a permanent magnet element attached to the base plate.
  • the base plate comprises a lower section and an upper section, which is arranged between the lower section and the permanent magnet element.
  • the permanent magnet modules are arranged in such a way that they form special subgroups, whereby the permanent magnet modules of the different subgroups differ from one another in their positions relative to the upper sections of the base plates in relation to the lower sections of the base plates. Modules are created which can be moved axially one after the other and in the circumferential direction if required if the lower sections of these permanent magnet modules are aligned axially one after the other and offset in the circumferential direction.
  • the permanent magnet elements of the permanent magnet modules can thus be arranged and moved in slanted rows on a surface of the rotor, for example.
  • TSE SWITCH entitled “The Switch Assembly Instructions DA 0229 PMM 1000 F00”
  • the assembly process of an intermediate shaft in a small generator with a permanent magnet rotor is described in detail. It also contains explanations of how to install the generator with a separate intermediate shaft in the ship.
  • the entire rotor is fixed radially in the housing using axially arranged bolts.
  • the connection between the shaft and the permanently fitted rotor, which is created using a specially designed cone coupling, is thereby released.
  • the invention is based on the object of creating a structurally simple decoupling arrangement for a large wave generator with a permanent magnet-equipped rotor without its own bearings, which makes it possible to decouple a permanent magnet-equipped rotor from the drive shaft of a ship, for example, in the event of damage in a shorter time than before and to reliably and permanently mechanically fix the rotor in order to be able to switch off the wave generator.
  • the object is achieved according to the invention with the features of the preamble and the characterizing part of the first patent claim. Further advantageous embodiments are described in the subclaims.
  • the permanent magnet-equipped rotor 4 is fastened to a drive shaft 11, for example of a ship, with an adapter ring 8 by means of suitable and appropriately dimensioned fastening bolts 10.
  • At least three radially distributed cantilever arms 12 are fastened to the stator housing 1 on each stator face.
  • At least one specially dimensioned shim element 15 is arranged for each cantilever arm 12 in a way that is easy to remove. If necessary, several divided shim elements 15 can also be arranged depending on the design. At least one pressure opening 16 is arranged in each cantilever arm 12.
  • the cantilever arms 12 are connected to the stator end faces of the stator housing 1 by means of a screw connection or similarly acting detachable connections.
  • the cantilever arms 12 hold the rotor 4 on the inner casing surface 17 of the rotor body 5.
  • Special shim elements 15 enable a positive connection between the individual cantilever arms 12 and the rotor body 5.
  • Forcing openings 16 are formed in the cantilever arms, which are preferably provided with an internal thread. Using these forcing threads in the cantilever arm 12, the shim elements 15 can be easily installed and removed within a short time in just a few steps using suitable screws.
  • the adapter ring 8 in the decoupling arrangement for a wave generator with a permanent magnet rotor is designed in one, two or more parts and the adapter ring 8 is simultaneously designed in such a way that it can already be used as an assembly template. It then serves in particular as a drilling template for the drive shaft 11 of a ship, for example.
  • a thread is introduced into each of the forcing openings 16, into which a forcing screw 18 can be arranged, ie can generally be screwed in, so that the rotor can be easily and with little effort first radially and then axially displaced and fixed by turning the forcing screws 18.
  • several forcing openings 16 with threads can also be arranged, in which case several smaller forcing screws 18 can be used.
  • additional recesses 21 are arranged in or on the adapter ring 8 for the flow of separately supplied cooling air.
  • the new decoupling arrangement means that the rotor is fixed exactly centrally in the stator.
  • Another advantageous function of the decoupling arrangement is that the permanent magnet-equipped rotor (usually with screwed-on permanent magnets) can be held firmly in place centrally to the stator core during transport and later during the assembly process.
  • Another major advantage is that, if required, the new adapter ring 8 can be used in a simple manner as an assembly template for the drive shaft.
  • Fig. 1 shows an arrangement according to the invention for fixing the rotor.
  • Fig. 2 shows a possible embodiment of an adapter ring 8.
  • водн ⁇ In a preferred embodiment, eight L-shaped cantilever arms 12 are arranged and fastened in the decoupling arrangement, with four of them arranged on each stator end face 3, distributed radially by 90 degrees. These eight cantilever arms 12 are designed to be mechanically stable in such a way that both the entire mass of the rotor 4 and the maximum magnetic forces exerted by the permanent magnets 7 are safely absorbed.
  • the cantilever arms 12 are connected externally to the stator end faces of the stator housing 1 by means of one or more suitable screw connection(s) or similarly acting detachable connections.
  • the cantilever arms 12 hold the rotor 4 on the inner casing surface 17 of the rotor body 5.
  • Special shim elements 15 enable a positive connection between the individual cantilever arms 12 and the rotor body 5. Press-off openings 16 are formed in the cantilever arms, which are provided with an internal thread.
  • the shim elements 15 can be easily installed and removed in just a few steps using suitable forcing screws 18 via these forcing threads in the cantilever arm 12.
  • the shim elements 15 are removed during operation of the wave generator. If damage occurs to the shaft generator or one of the downstream electrical systems during ship operation, the rotating rotor 4 must be braked and stopped as quickly as possible. This is done by stopping the relevant drive shaft 11. This stopping may only take place for a relatively short time, as the ship is unable to maneuver without propulsion.
  • the fastening bolts 10 between the adapter ring 8 and the drive shaft 11 are removed and the entire stator with the rotor 4 firmly screwed to the stator housing 1 is moved axially along the shaft axis until the adapter ring 8 no longer rests on the centering edge of the drive shaft 11, has sufficient clearance and any contact between the drive shaft 11 and the split adapter ring 8 is reliably excluded, even during its subsequent rotation.
  • the axial displacement of the entire wave generator relative to the drive shaft 11 can advantageously be carried out simply by means of additional forcing screws.
  • the drive shaft 11 can then be moved again.
  • the adapter ring 8 is split and also serves as a drilling template for the fastening holes in the drive shaft 11.
  • Figure 2 shows a split adapter ring 8 according to the invention, but the division is not shown in the figure. Evenly distributed inside the first pitch circle, in this version there are eight holes 19 for the fastening bolts 10 that connect the adapter ring 8 to the drive shaft 11. These also serve as a drilling template during assembly, since the drive shaft and the wave generator are usually manufactured and supplied by different manufacturers. This reliably prevents the possibility of errors, because if the holes 19 for fastening to the drive shaft 11 are not exactly aligned with the holes in the drive shaft 11, this will result in high financial damage and considerable delay in assembly until this error is rectified.
  • additional recesses 21 for separately supplied cooling air to flow through are arranged on the outside on the circumference of the adapter ring 8 in this decoupling arrangement for a wave generator with a rotor equipped with permanent magnets on the adapter ring 8, whereby excessive heating of the rotor body 5 and thus of the permanent magnets, which are sensitive to heating, is prevented.
  • the invention can be used as a reliable and quickly deployable decoupling arrangement for a wave generator with a permanent magnet-equipped rotor 4 on drive shafts 11, in particular for ships.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Entkopplungsanordnung für einen Wellengenerator mit einem permanentmagnetbestückten Läufer. Aufgabe ist es eine einfache Entkopplungsanordnung zu schaffen, welche es ermöglicht in einem Schadensfall in kurzer Zeit einen permanentmagnetbestückten Läufer von der Antriebswelle eines Schiffes zu entkoppeln und den Läufer zuverlässig und dauerhaft festzusetzen. Erfindungsgemäß ist der Läufer (4) mit einem Adapterring (8) mittels Befestigungsbolzen (10) auf einer Antriebswelle 11 befestigt. Am Ständergehäuse (1) sind pro Ständerstirnseite mindestens drei radial verteilte Kragarme (12) befestigt. Zwischen den Kragarmen (12) und der Innenmanteloberfläche (17) des Läufers (4) ist pro Kragarm (12) je ein Beilagenelement (15) angeordnet. In jedem Kragarm (12) ist mindestens eine Abdrücköffnung (16) angeordnet. Die Kragarme (12) sind mittels einer Schraubverbindung mit den Ständerstirnseiten des Ständergehäuses 1 verbunden. Die Kragarme (12) halten den Läufer (4) auf der Innenmanteloberfläche (17) des Läuferkörpers (5). Spezielle Beilagenelemente (15) ermöglichen einen Formschluss zwischen den einzelnen Kragarmen (12) und dem Läuferkörper (5). In den Kragarmen sind Abdrücköffnungen (16) ausgebildet, welche mit einem Innengewinde versehen sind. Über diese Abdrückgewinde im Kragarm (12) kann mit wenigen Handgriffen mittels geeigneten Schrauben ein einfaches Einbauen und Entfernen der Beilagenelemente (15) erfolgen.

Description

Entkopplungsanordnung für einen Wellengenerator mit einem permanentmagnetbestückten Läufer
Die Erfindung betrifft eine Entkopplungseinrichtung für einen Wellengenerator ohne eigene Lager mit einem permanentmagnetbestückten Läufer. Der Läufer besteht aus einem Läuferkörper mit auf diesen aufgeschraubten Dauermagneten. Der Läuferkörper ist direkt mit der Antriebswelle eines Schiffes verbunden.
Der Einsatz von Wellengeneratoren mit dauermagnet-,. d. h. permanentmagnetbestückten Läufern zur Versorgung des Bordnetzes mit elektrischen Strom bei Schiffen ist aus verschiedenen Anwendungsfällen bekannt und nimmt weiter zu. Dabei sind die permanentmagnetbestückten Läufer meist direkt auf dem Hauptantriebsstrang angeordnet. Bei Schadensfällen des Stators, und/oder in der elektrischen Verteilerschaltung und/oder des Läufers selbst muss der Wellengenerator relativ schnell angehalten werden, da das Weiterdrehen des permanentmagnetbestückten Läufers ständig eine Spannung im Stator induziert. Diese nicht unerhebliche Spannung kann zu erheblichen Schäden und insbesondere zu einer Überhitzung des Stators bis hin zu einem Brandfall führen. Deshalb ist es erforderlich die Antriebswelle möglichst schnell anzuhalten. Dieser Stillstand der Antriebswelle sollte nur über einen kurzen Zeitraum geschehen, da das Schiff bei nicht drehender Antriebswelle manöverunfähig ist und steuerlos im Wasser treibt. Es ist bereits bekannt solcherart permanentmagnetbestückte Läufer von der Hauptantriebswelle zu entkoppeln und ein Weiterdrehen durch eine Festsetzung des Läufers zuverlässig zu verhindern. Erst wenn der Läufer festgesetzt und dessen Verbindung zur Hauptantriebswelle gelöst ist, kann diese wieder anlaufen und weiter angetrieben werden. Da es sich hier in der Regel um baulich große elektrische Wellengeneratoren handelt kann eine relativ längere Zeit für die Läuferfestsetzung erforderlich sein. Die Stillstandzeit der Antriebswelle gilt es deshalb weitgehend zu minimieren.
In der WO 2016/162595 EP 3 127 224 Bl ist eine elektrische Maschine mit einem permanentmagnetbestückten Läufer und zwei aufeinanderfolgenden voneinander getrennten Läuferabschnitten, auf denen Permanentmagneten angeordnet sind, beschrieben, welche ein Magnetfeld mit einer bestimmten Polteilung erzeugen. Der zweigeteilte Läufer besitzt pro Läuferabschnitt je ein Kopplungssystem zum Verbinden dieser Läuferabschnitte mit der Läuferwelle oder zum Verbinden der beiden Läuferabschnitte. Der eine Läuferabschnitt ist um einen Winkel gegenüber dem anderen Läuferabschnitte verdrehbar und festsetzbar angeordnet, wobei der Winkel genau der Polteilung entspricht und deshalb noch ein Lösen der beiden Läuferabschnitte voneinander möglich ist. Dabei werden die Stromflussverkettungen im Wesentlichen auf Null gestellt. Dadurch induzieren die Permanentmagnete nahezu keine Spannungen in den Statorwicklungen selbst dann, wenn sich der Läufer auf Grund eines Schadens der Statorwicklung weiter dreht.
Die EP 3 681 019 Al beschreibet eine andere Vorrichtung zum Trennen eines mit Permanentmagneten belegten Läufers von der Welle einer permanentmagneterregten elektrischen Maschine. Ein spezielles Antriebs system kann wahlweise bei Bedarf die Welle einer elektrischen Maschine, welche aus Ständer und Läufer besteht, mit dem Läufer verbinden oder bei Bedarf im Schadensfall trennen. Dieses mechanische Trennsystem ist zwischen Läufer und Welle so angeordnet, dass der Läufer gegenüber der Welle axial in einem bestimmten Bereich verschoben werden kann. Das mechanische Trennsystem ist dazu konfiguriert, den Rotor in einem ersten Zustand mechanisch mit der Welle zu verbinden und den Rotor in einem zweiten Zustand mechanisch von der Welle zu trennen, so dass der Rotor die Welle nicht antreibt oder dass der Rotor nicht von der Welle in Drehung versetzt werden kann.
In der EP 3 624 309 Al werden einzelne speziell geformte Permanentmagnetmodule für einen permanentmagnetbestückten Läufer vorgestellt. Jedes Permanentmagnetmodul besteht aus einer Grundplatte und einem auf der Grundplatte befestigten Permanentmagnetelement. Die Grundplatte umfasst einen unteren Abschnitt und einen oberen Abschnitt, welcher zwischen dem unteren Abschnitt und dem Permanentmagnetelement angeordnet ist. Die Permanentmagnetmodule sind so angeordnet, dass diese spezielle Untergruppen bilden, wobei sich die Permanentmagnetmodule der unterschiedlicher Untergruppen durch ihre Positionen gegenüber den oberen Abschnitten der Grundplatten in Bezug auf die unteren Abschnitte der Grundplatten voneinander unterscheiden. Es entstehen Module, welche bei Bedarf axial aufeinanderfolgend und in Umfangsrichtung verschoben werden, wenn die unteren Abschnitte dieser Permanentmagnetmodule axial aufeinanderfolgend und in Umfangsrichtung versetzt ausgerichtet sind. Somit können die Permanentmagnetelemente der Permanentmagnetmodule beispielsweise in schrägen Reihen auf einer Oberfläche des Rotors angeordnet und verschoben werden. In einer von der Firma „THE SWITCH“ erfolgten Veröffentlichung “The Switch Assembly Instructions DA 0229 PMM 1000 F00” wird der Montageprozess einer Zwischenwelle in einen Generator kleinerer Baugröße mit permanenterregtem Läufer ausführlich beschrieben. Weiterhin sind Erläuterungen zum Einbau des Generators mit einer gesonderten Zwischenwelle in das Schiff aufgeführt. Abschließen erfolgt eine Beschreibung zum Entkuppeln des permanenterregten Rotors von der Schiffswelle. Dabei wird der gesamte Läufer über axial angeordnete Bolzen im Gehäuse radial fixiert. Die über eine speziell gestaltete Konuskupplung geschaffene Verbindung der Welle mit dem permanentbestückten Läufer wird dabei gelöst.
In einem von der Firma THE SWITCH erstellten Video unter dem Titel “Permanentmagnetshaftgenerator Commissioning”, zu finden im Internet unter der Fundstelle „theswitch.com/download-center/videos“, wird ein stilisierter Montageprozess eines Wellengenerators veröffentlicht, in welchem ein Teil der Schiffswelle in den Stator eines Wellengenerators eingebracht und, mit einem darin fixiertem permanenterregten Rotor montiert wird. Im Weiteren wird das Verbinden der Teilschiffswelle mit dem Rotor gezeigt und die Lösung der Rotorfestsetzung gezeigt. Abschließend ist die Installation und Ausrichtung des Wellengenerators bezüglich der Antriebswelle innerhalb eines Schiffes zu sehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde eine konstruktiv einfache Entkopplungsanordnung für einen großen Wellengenerator mit permanentmagnetbestückten Läufer ohne eigene Lager zu schaffen, welcher es ermöglicht in einem Schadensfall in kürzerer Zeit als bisher einen permanentmagnetbestückten Läufer von der Antriebswelle beispielsweise eines Schiffes zu entkoppeln und den Läufer zuverlässig und dauerhaft mechanisch festzusetzen um den Wellengenerator energielos schalten zu können.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Oberbegriffs und des kennzeichnenden Teils des ersten Patentanspruches gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben. Erfindungsgemäß ist bei der Entkopplungsanordnung für einen Wellengenerator mit einem permanentmagnetbestückten Läufer 4 und einem massiven Ständergehäuse 1, der permanentmagnetbestückten Läufer 4 mit einem Adapterring 8 mittels geeigneter und entsprechend dimensionierte Befestigungsbolzen 10 auf einer Antriebswelle 11 beispielsweise eines Schiffes befestigt. Am Ständergehäuse 1 sind pro Ständerstirnseite mindestens drei radial verteilte Kragarme 12 befestigt. Zwischen den Kragarmen 12 und der Innenmanteloberfläche 17 des Läufers 4 ist pro Kragarm 12 mindestens je ein speziell dimensioniertes Beilagenelement 15 leicht demontierbarer angeordnet. Es können bei Bedarf konstruktionsbedingt auch mehrere unterteilte Beilagenelemente 15 angeordnet sein. In jedem Kragarm 12 ist mindestens eine Abdrücköffnung 16 angeordnet.
Konstruktionsbeding können auch mehrere Abdrücköffnungen 16 ausgebildet sein. Die Kragarme 12 sind mittels einer Schraubverbindung bzw. ähnlich wirkenden lösbaren Verbindungen mit den Ständerstimseiten des Ständergehäuses 1 verbunden. Die Kragarme 12 halten den Läufer 4 auf der Innenmanteloberfläche 17 des Läuferkörpers 5. Spezielle Beilagenelemente 15 ermöglichen einen Formschluss zwischen den einzelnen Kragarmen 12 und dem Läuferkörper 5. In den Kragarmen sind Abdrücköffnungen 16 ausgebildet, welche bevorzugt mit einem Innengewinde versehen sind. Über diese Abdrückgewinde im Kragarm 12 kann mit wenigen Handgriffen mittels geeigneten Schrauben ein einfaches Einbauen und Entfernen der Beilagenelemente 15 innerhalb kurzer Zeit erfolgen.
Von Vorteil ist es, wenn bei der Entkopplungsanordnung für einen Wellengenerator mit einem permanentmagnetbestückten Läufer der Adapterring 8 ein, zwei oder mehrteilig ausgebildet ist und der Adapterring 8 gleichzeitig so konstruktiv ausgebildet ist, dass er bereits als Montageschablone benutzt werden kann. Er dient dann insbesondere als Bohrschablone für die Antriebswelle 11 beispielsweise eines Schiffes.
In einfachsten Fall ist bei der Entkopplungsanordnung für einen Wellengenerator mit einem permanentmagnetbestückten Läufer 4 in den Abdrücköffnungen 16 jeweils ein Gewinde eingebracht, in welche je eine Abdrückschraube 18 so anordenbar ist, d.h. in der Regel eingeschraubt werden kann, so dass der Läufer durch ein verdrehen der Abdrückschrauben 18 problemlos und mit wenig Aufwanderst radial und dann axial verschoben und festgesetzt werden kann. Es können aber auch mehrere Abdrücköffnungen 16 mit Gewinde angeordnet werden, wobei dann mehrere kleinere Abdrückschrauben 18 zum Einsatz kommen können. Es ist auch möglich, dass bei der Entkopplungsanordnung für einen Wellengenerator mit einem permanentmagnetbestückten Läufer 4 im oder am Adapterring 8 zusätzliche Aussparungen 21 zum Durchströmen von gesondert zugeführter Kühlluft angeordnet sind.
Im Ergebnis ist mit der neuartigen Entkopplungsanordnung der Läufer genau zentrisch im Ständer festgelegt. Eine weitere vorteilhafte Funktion der Entkopplungsanordnung ist, dass der permanentmagnetbestückte Läufer (in der Regel mit aufgeschraubten Permanentmagneten) bereits während des Transportes und später auch im Montageprozess zentrisch zum Ständerblechpaket fest arretiert gehalten werden kann. Ein weiterer großer Vorteil ist, dass bei Bedarf der neuartige Adapterring 8 in einfacher Art und Weise bereits als Montageschablone für die Antriebswelle genutzt werden.
Die Erfindung soll nachstehend in einem Ausführungsbeispiel an Hand der Figur näher erläutert werden.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung zum Läuferfestsetzen Fig. 2 zeigt eine mögliche Ausführungsform eines Adapterringes 8
In einer bevorzugten Ausführung sind in der Entkopplungsanordnung acht L-förmige Kragarme 12 angeordnet und befestigt, wobei jeweils vier an jeder Ständerstirnseite 3 um 90 Grad radial verteilt angeordnet sind. Diese acht Kragarme 12 sind konstruktiv mechanisch so stabil ausgelegt, dass sowohl die gesamte Masse des Läufers 4 als auch die, bedingt durch die Permanentmagnete 7, jeweils maximal wirkenden Magnetkräfte sicher aufgenommen werden. Die Kragarme 12 sind mittels einer oder mehrerer geeigneter Schraubverbindung(en) bzw. ähnlich wirkenden lösbaren Verbindungen außen mit den Ständerstimseiten des Ständergehäuses 1 verbunden. Die Kragarme 12 halten den Läufer 4 auf der Innenmanteloberfläche 17 des Läuferkörpers 5. Spezielle Beilagenelemente 15 ermöglichen einen Formschluss zwischen den einzelnen Kragarmen 12 und dem Läuferkörper 5. In den Kragarmen sind Abdrücköffnungen 16 ausgebildet, welche mit einem Innengewinde versehen sind. Über diese Abdrückgewinde im Kragarm 12 kann mit wenigen Handgriffen mittels geeigneten Abdrückschrauben 18 ein einfaches Einbauen und Entfernen der Beilagenelemente 15 erfolgen. Während des Betriebes des Wellengenerators sind die Beilagenelemente 15 ausgebaut. Tritt im Schiffsbetrieb ein Schadensfall am Wellengenerator oder einer der nachfolgenden elektrischen Anlagen auf, ist der rotierende Läufer 4 möglichst schnell abzubremsen und anzuhalten. Das erfolgt indem die betreffende Antriebswelle 11 stillgesetzt wird. Dieses Stillsetzen darf nur für eine relativ kurze Zeit geschehen, da das Schiff ohne Antrieb manövrierunfähig ist. In dieser Zeit sind unverzüglich sogenannte Schutzschilde (nicht gezeichnet), welche den Motorinnenraum abdecken, an den Stirnseiten des Ständergehäuses 1 zu demontieren. Mittels einer Turnvorrichtung 9 der Antriebswelle 11 sind die Bohrungen in den Kragarmen 12 mit den Bohrungen im Läuferkörper durch ein geringes Verdrehen der Antriebswelle 11 in Flucht zu bringen. Im Folgenden werden die Beilagenelemente 15 zwischen den einzelnen Kragarmen 12 und der Innenmanteloberfläche 17 des Läuferkörpers 5 eingelegt. Anschließend werden die Kragarme 12 und der Läuferkörper 5 unter Nutzung der Beilagenelemente 15 miteinander verschraubt. Jetzt werden die Befestigungsbolzen 10 zwischen Adapterring 8 und Antriebswelle 11 entfernt und der gesamte Ständer mit dem am Ständergehäuse 1 fest angeschraubtem Läufer 4 entlang der Wellenachse axial soweit verschoben, bis der Adapterring 8 nicht mehr im Zentrierrand der Antriebswelle 11 anliegt, genügend Abstand besitzt und jeglicher Kontakt zwischen Antriebswelle 11 auch bei deren anschließender Rotation und dem geteilt ausgeführten Adapterring 8 zuverlässig ausgeschlossen ist. Das axiale Verschieben des gesamten Wellengenerators gegenüber der Antriebswelle 11 kann vorteilhafterweise einfach mittels weiterer Abdrückschrauben erfolgen. Danach kann die Antriebswelle 11 wieder angefahren werden. Der Adapterring 8 ist geteilt ausgeführt und dient gleichzeitig als Bohrschablone für die Befestigungslöcher in der Antriebswelle 11.
In der Figur 2 ist ein erfindungsgemäßer geteilter Adaptering 8 abgebildet, die Teilung ist in der Figur allerdings nicht gezeichnet. Innen in dem ersten Teilkreis gleichmäßig verteilt, sind hier in dieser Ausführung acht Bohrungen 19 für die Durchführung der Befestigungsbolzen 10, welche den Adapterring 8 mit der Antriebswelle 11 verbinden angeordnet. Diese dienen bei der Montage gleichzeitig als Bohrschablone, da die Antriebswelle und der Wellengenerator in der Regel von verschiedenen Herstellern hergestellt und geliefert wird. Dadurch wird zuverlässig eine Fehlermöglichkeit vermieden, denn wenn die Bohrungen 19 zur Befestigung mit der Antriebswelle 11 nicht mit den Bohrungen der Antriebswelle 11 genau fluchten, entsteht ein hoher finanzieller Schaden und erheblicher Zeitverzug bei der Montage bis zur Behebung dieses Fehlers. Außen in zwei Teilkreisen angeordnet und radial verteilt, sind zwei Reihen von Bohrungen für die Befestigungsbolzen 20 des Adapterringes 8 mit dem Läuferkörper 5 angeordnet. Innen im Läuferkörper 5 ist hier ein zusätzlicher Läuferinnenring angeordnet, welcher mit dem Läuferkörper 5 vorzugsweise verschweißt ist. Am Läuferinnenring ist der Adapterring 8 angeordnet. Die Befestigungsbolzen 20 für die Befestigung des geteilt ausgeführten Adapterringes 8 sind kleiner dimensioniert als die Befestigungsbolzen mit der Läuferwelle 11. Zur effektiven Kühlung des Läuferkörpers 5 sind in diesem Ausführungsbeispiel außen auf dem Umfang des Adapterringes 8 bei dieser Entkopplungsanordnung für einen Wellengenerator mit einem permanentmagnetbestückten Läufer am Adapterring 8 zusätzliche Aussparungen 21 zum Durchströmen von gesondert zugeführter Kühlluft angeordnet, wobei dadurch eine zu hohe Erwärmung des Läuferkörpers 5 und damit der gegen Erwärmung empfindlichen Permanentmagnete verhindert wird.
Die Erfindung ist im Schadensfall verwendbar als zuverlässige und schnell einsetzbare Entkopplungsanordnung für einen Wellengenerator mit einem permanentmagnetbestückten Läufer 4 auf Antriebswellen 11 insbesondere für Schiffe.
Bezugszeichenliste
1 Ständergehäuse
2 Ständerblechpaket
3 Ständerstirnseite
4 Läufer
5 Läuferkörper
6 Läuferbefestigungsbohrung
7 Permanentmagnete
8 Adapterring
9 Turnvorrichtung
10 Befestigungsbolzen
11 Antriebswelle
12 Kragarm (L-förmig)
13 Kragarmbohrung
14 Kragarm schraub e
15 Beilagenelement
16 Abdrücköffnung
17 Innenmanteloberfläche
18 Abdrückschraube
19 Bohrung für Befestigungsbolzen mit der Antriebswelle
20 Bohrungen für Befestigungsbolzen mit dem Läuferkörper
21 Aussparungen

Claims

Patentansprüche:
1. Entkopplungsanordnung für einen Wellengenerator mit einem permanentmagnetbestückten Läufer (4) und einem massiven Ständergehäuse (1), wobei der permanentmagnetbestückten Läufer (4) mit einem Adapterring (8) mittels Befestigungsbolzen (10) auf einer Antriebswelle (11) eines Schiffes befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass am Ständergehäuse (1) pro Ständerstirnseite mindestens drei radial verteilte Kragarme (12) befestigt sind, zwischen Kragarmen (12) und Innenmanteloberfläche (17) des Läufers (4) pro Kragarm (12) mindestens je ein Beilagenelement (15) angeordnet ist und in jedem Kragarm (12) mindestens eine Abdrücköffnung (16) angeordnet ist.
2. Entkopplungsanordnung für einen Wellengenerator mit einem permanentmagnetbestückten Läufer (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapterring (8) als ein oder mehrteilige Montageschablone ausgebildet ist.
3. Entkopplungsanordnung für einen Wellengenerator mit einem permanentmagnetbestückten Läufer (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den Abdrücköffnungen (16) je ein Gewinde eingebracht ist, in welche eine Abdrückschraube (18) anordenbar ist.
4. Entkopplungsanordnung für einen Wellengenerator mit einem permanentmagnetbestückten Läufer (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im oder am Adapterring (8) Aussparungen (21) zum Durchströmen von zugeführter Kühlluft angeordnet sind.
EP23851031.7A 2022-12-20 2023-12-15 Entkopplungsanordnung für einen wellengenerator mit einem permanentmagnetbestückten läufer Pending EP4639727A1 (de)

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