NO176986B - Elektrisk synkronmaskin med platekjederotor og hulaksel - Google Patents

Abstract

Ved elektriske synkronmaskiner hvor midtpartiet (5) av navet (4) til platekjederotoren (3) på begge sider via festemidler (11) er koblet til flensen (16,17) på hulakselen (1,2), blir festemidlene (11) 1 betydelig grad belastet av under driften opptredende utvidelser av platekjeden (9). En ny utforming av navet (4) skal redusere disse. Midtpartiet (5) av navet (4) er forsynt med aksialt utstrakte rørfrem-spring (13) som bærer flensen (16,17) til mottagelse av festemidlene (11) til hulakselen (1,2). Ekspansjonskraftbelast-ningene blir dermed opptatt ved bøyning av rørfremspringene (13) og festemidlene (11) avlastet. En lignende synkronmaskin med platekjederotor er spesielt egnet for vannkraftgeneratorer med vertikal hulaksel. i if~ti —

Description

Oppfinnelsen angår en elektrisk synkronmaskin hvis rotor omfatter et nav samt segmenterte utførte ringlegemer (platekjede), som bærer magnetiseringspolene, og hvor navets midtparti er festet på begge sider av flensen på en hulaksel, spesielt en vertikal hulaksel ved hjelp av festemidler som strekker seg i lengderetningen av akselen.

En slik utførelse av en elektrisk synkronmaskin er kjent ved maskiner av stor diameter, spesielt vanlig ved vannkraftgeneratorer og fra DE-PS nr. 28 31 123. De på begge sider av navet til rotoren i den elektriske maskin over flenser festede, vertikalt rettede hulaksler bærer henholdsvis det ovenforlig-gende føringslager og den under anordnede drivmaskin, f.eks. turbinen, i maskinsettet. Følgelig blir festemidlene mellom hulakslene og det hule midtparti av navet som samtidig danner rotorakselen, utsatt for betydelige belastninger. Disse dannes på grunn av sentrifugalkraften, rotorvekten, ved dreiemomentet og eventuelt vanntrykket samt ved krympekrefter og andre krefter i platekjeden.

Sistnevnte, spesielt de under drift av den elektriske synkronmaskin ved navet av rotoren opptredende store ekspansjonsbelastninger, gjør seg ved den kjente synkronmaskin, ved hvilken de aksialt utenpå liggende endevegger av midtpartiet til navet direkte utgjør festeflensen for mottagelse av festemidlene ved flensen av hulakselen, direkte gjeldende på de i lengderetningen av akselen anordnede festemidler til kobling, slik at disse i tillegg til belastningen under dreiemomentoverføringen også belastes til bøyning og skjær. Dette krever en tilsvarende stor dimensjonering av alle koblingsdeler, herunder festemidlene, for at driftsikkerheten skal være ivaretatt.

Hensikten med oppfinnelsen er å skaffe en avlastning av koblingen ved siden av festemidler for hulakselen ved en konstruktiv annen utførelse av midtpartiet av navet på en elektrisk synkronmaskin med platekjederotor og hulaksel.

For å oppnå denne hensikt er synkronmaskinen i henhold til oppfinnelsen kjennetegnet ved at midtpartiet av navet er forsynt med aksialt utstrakte rørfremspring som med midtpartiet av navet danner en komponent i et stykke og bærer flenser for mottagelse av festemidlene til hulakselen.

Ved disse rørfremspring som kan være anordnet på den ene eller begge sider, blir flensene for mottagelse av festemidlene til hulakselen lagret i aksialretningen fra det til platekjeden motsvarende område av midtpartiet til navet, slik at de på navet opptredende ekspansjonsbelastninger hovedsakelig virker bare som en bøye- og trykkbelastning på de ytterligere aksiale rørfremspring. Disse blir for største del opptatt av rørfrem-springene ved deformasjon, slik at de nå bare i betydelig mindre grad selv angriper festemidlene til hulakselen. Derved blir festemidlene mellom rørfremspringene og hulakselen i første rekke nå bare belastet ved det dreiemoment som skal overføres, mens de på grunn av utvidelsen av platekjeden til rotoren opptredende radialkrefter respektive skjærbelastninger vesentlig reduseres.

Denne adskillelse av funksjon ved opptak av driftsbelastninger tillater en vesentlig større sikkerhet ved dimensjoneringen av festemidlene, som er lettere å beregne. Ved det mellomkoblede bøyeledd, gitt ved de aksialt utstrakte rørfremspring, blir de under driften av synkronmaskinen videre opptredende set-ningsfenomener i platekjeden og som ved det kjente direkte feste av hulakselen på de aksiale endevegger av navet ville føre til en forspenning av koblingens festemidler, holdt borte fra koblingen, slik at en gjentatt demontering av koblingen mellom navet til rotoren og hulakselen vesentlig forenkles.

Det er hensiktsmessig at de aksialt utstrakte rørfremspring hver er påsveiset den aksiale endevegg av midtpartiet til navet. Dermed lettes produksjonen og man får et nav som for belastningene virker som en komponent i ett stykke.

Med tanke på innsparing av volum og en forbedring av tilgjen-geligheten kan det være fordelaktig å i det minste på endesiden av midtpartiet til navet å utføre flensen på rørfremspringet rettet radialt innad i likhet med flensen på hulakselen, slik at festemidlene på denne side befinner seg i det indre av hulakselen.

I det følgende skal oppfinnelsen også forklares nærmere i tilknytning til det på figuren viste utførelseseksempel.

Figuren viser skjematisk fremstilt en del av et lengdesnitt gjennom rotoren til en i henhold til oppfinnelsen utført elektrisk synkronmaskin.

Ved et maskinsett for en vannkraftgenerator er den vertikalt anordnede aksel til maskinsettet utført som hulaksel. Den består av en øvre hulaksel som har et ikke vist øvre førings-lager, og av en nedre hulaksel 2, som bærer den likeledes ikke viste turbin. Rotoren 3 til den elektriske synkronmaskin som utgjør vannkraftgeneratoren, befinner seg mellom de to hulaksler 1 og 2. Denne rotor 3 har et hult utført nav 4 hvis midtparti 5 med sin innervegg 6 utgjør den hule rotoraksel. Navet 4 har dessuten på midtpartiet 5 festede armer 7 som radialt utvendig avsluttes av en endebjelke 8. På denne endebjelke 8 er platekjeden 9 påkrympet og på egnet, ikke vist måte, ført i omkretsretningen. Denne platekjede 9 bærer magnetiseringspolene 10 til den elektriske synkronmaskin.

Navet 4 til synkronmaskinen blir altså via platekjeden 9 ved siden av rotorvekten dessuten belastet på grunn av krympe-kraften til platekjeden 9 og under driften også av sentrifugalkraften. Disse krefter blir ledet inn i midtpartiet 5. For nå å avlaste de på tegningen bare ved midtlinjer antydede, som festemidler 11 benyttede koblingsbolter som strekker seg i lengderetningen av akselen til maskinsettet, for de under driften på grunn av sentrifugalkraften opptredende ekspansjonsbelastninger, er det på de i aksial retning på utsiden liggende endevegger 12 av midtpartiet 5 på siden påsveiset respektive, aksialt utstrakte rørfremspring 13, som således sammen med midtpartiet 5 belastningsmessig danner en komponent i ett stykke. Først disse rørfremspring 13 har de for feste til hulakslene 1,2 benyttede flenser 14 resp. 15. For bedre plassutnyttelse er flensen 14 på det øvre rørfremspring 13 radialt rettet utad, på samme måte som flensen 16 til den øvre hulaksel 1, slik at festemidlene 11 ved denne øvre kobling befinner seg utenfor hulakselen 1 resp. rørfremspringet 13. Derimot har den nedre hulaksel 2 som bærer turbinen, en større innvendig diameter, slik at flensen 15 på det nedre rørfrem-spring 13 er rettet radialt innad liksom den tilsvarende flens 17 på hulakselen 2. Ved den nedre kobling ligger således festemidlene 11 innenfor hulakselen 2 resp. det tilsvarende rørfremspring 13.

Ved denne særskilte utførelse av midtpartiet 15 av navet 4 med de i aksialretning utstrakte rørfremspring 13, som først på sin side bærer flensene 14 resp. 15 for feste eller kobling til hulakslene 1,2, er koblingsstedene for hulakslene ført i aksial retning fra det direkte ved platekjeden 9 belastede område av navet. Rørfremspringene 13 blir således ved ekspansjonsbelastninger under driften av den elektriske synkronmaskin belastet til bøyning og skjær og opptar på grunn av sin deformasjon en vesentlig del av disse belastninger. De avlaster således festemidlene 11 på koblingene til hulakslene 1,2 for maskinsettet. Dermed kan belastningene på festemidlene 11 lettere beregnes. På grunn av de lavere krefter kan de dimensjoneres tilsvarende mindre. Dertil blir de ved de ved driften av synkronmaskinen opptredende setninger i platekjeden knapt forspent, slik at koblingene i behovstilfelle lett lar seg demontere.

Claims (3)

1. Elektrisk synkronmaskin hvis rotor (3) omfatter et nav (4) samt segmenterte utførte ringlegemer (platekjede 9), som bærer magnetiseringspolene (10), og hvor navets (4) midtparti (5) er festet på begge sider av flensen (16,17) på en hulaksel (1,2), spesielt en vertikal hulaksel ved hjelp av festemidler (11) som strekker seg i lengderetningen av akselen (1,2), karakterisert ved at midtpartiet av navet (4) er forsynt med aksialt utstrakte rørfremspring (13) som med midtpartiet av navet danner en komponent i et stykke og bærer flensene (14,15) for mottagelse av festemidlene (11) til hulakselen (1,2).

2. Elektrisk synkronmaskin i henhold til krav 1, karakterisert ved at de aksialt utstrakte rørfremspring (13) hvert er påsveiset den aksiale endevegg (12) av midtpartiet (5) til navet (4).

3. Elektrisk synkronmaskin i henhold til krav 1 eller 2, karakterisert ved at flensen (15) på rørfremspringet (13) likeledes som flensen (17) på hulakselen (2) er rettet radialt innad i det minste på én endeside av midtpartiet (5) til navet (4).