RU2653595C2

RU2653595C2 - Ротор с выступающими полюсами

Info

Publication number: RU2653595C2
Application number: RU2016125241A
Authority: RU
Inventors: Эрик КРОМПАСКИ
Original assignee: Сименс Акциенгезелльшафт
Priority date: 2013-11-25
Filing date: 2014-11-13
Publication date: 2018-05-15
Also published as: WO2015074952A1; US20160380491A1; EP2876783A1; CN105637735B; CN105637735A; EP3044850A1; RU2016125241A

Abstract

Изобретение относится к области электротехники, в частности к ротору с выступающими полюсами. Ротор имеет по меньшей мере два направленных радиально наружу полюсных сердечника, окружающую полюсный сердечник электрическую обмотку и полюсный наконечник. Полюсный наконечник в окружном направлении является более широким, чем полюсный сердечник, и расположен радиально снаружи на соответствующей обмотке. При этом соответствующий полюсный наконечник имеет направленную радиально внутрь сужающуюся перемычку. Полюсный сердечник на своей радиальной наружной поверхности имеет сужающуюся радиально внутрь и согласованную с соответствующей перемычкой канавку, причем полюсный наконечник и полюсный сердечник механически разъемно соединены друг с другом. 2 н. и 40 з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

Изобретение относится к ротору с выступающими полюсами, имеющему по меньшей мере два направленных радиально наружу полюсных сердечника, одну окружающую соответствующий полюсный сердечник электрическую обмотку и соответствующий полюсный наконечник, при этом соответствующий полюсный наконечник находится радиально снаружи на соответствующем полюсном сердечнике. Кроме того, изобретение относится к электрической машине, содержащей такой ротор с выступающими полюсами.

Такая электрическая машина известна, например, из полезной модели Германии DE 9003390 U1.

В основу изобретения положена задача создания ротора с выступающими полюсами, который обеспечивает возможность более легкого изготовления и технического обслуживания.

Эта задача решена с помощью ротора с выступающими полюсами указанного в начале вида тем, что соответствующий полюсный наконечник является более широким, чем соответствующий полюсный сердечник, и расположен радиально снаружи на соответствующей обмотке, при этом соответствующий полюсный наконечник имеет направленную внутрь, сужающуюся перемычку, при этом соответствующий полюсный наконечник на своей радиальной наружной поверхности имеет сужающуюся радиально внутрь и согласованную с соответствующей перемычкой канавку, при этом соответствующий полюсный наконечник и соответствующий полюсный сердечник механически разъемно соединены друг с другом.

Кроме того, эта задача решена с помощью электрической машины указанного в начале вида тем, что электрическая машина имеет ротор с выступающими полюсами, согласно изобретению.

Механическое разъемное соединение соответствующего полюсного наконечника с соответствующим полюсным сердечником обеспечивает возможность снабжения соответствующего полюсного сердечника сначала соответствующей обмоткой. Соответствующая обмотка может быть, например, предварительно намотана и при необходимости пропитана или изготовлена из плоских медных стержней. Для особенно простого монтажа обмотки, соответствующий полюсный сердечник имеет предпочтительно радиально изнутри радиально наружу постоянную ширину в окружном направлении. Таким образом, можно в целом использовать сравнительно простые намоточные станки для обмотки соответствующего полюсного сердечника, что значительно упрощает изготовление ротора с выступающими полюсами. При этом в принципе имеются по меньшей мере сильные ограничения относительно веса или диаметра, так что выполненные так обмотки, соответственно полюса, можно изготавливать, соответственно наматывать, сравнительно просто.

В частности, после снабжения соответствующего полюсного сердечника соответствующей обмоткой, соответствующий полюсный наконечник устанавливается на полюсный сердечник и механически разъемно соединяется с ним. Поскольку соответствующий полюсный наконечник в окружном направлении шире, чем соответствующий полюсный сердечник, то соответствующий полюсный наконечник может воспринимать возникающие во время работы центробежные силы соответствующей обмотки и направлять дальше через механически разъемное соединение. Предпочтительно, соответствующий полюсный наконечник в окружном направлении по меньшей мере имеет ту же ширину, что и соответствующая обмотка.

При необходимости технического обслуживания или ремонта, в частности, обмотки, механическое разъемное соединение может быть снова разъединено, и соответствующий полюсный наконечник извлечен, с целью ремонта или технического обслуживания обмотки. Затем обмотка может быть снова установлена, и соответствующий полюсный наконечник может быть снова механически разъемно соединен с соответствующим полюсным сердечником, что сильно упрощает техническое обслуживание ротора с выступающими полюсами.

При этом соответствующая сужающаяся перемычка и соответствующая, согласованная с ней канавка предотвращают не желательные движения полюсного наконечника относительно полюсного сердечника. За счет этого, в частности, обеспечивается возможность надежной фиксации и позиционирования соответствующего полюсного наконечника на соответствующем полюсном сердечнике, так что монтаж соответствующего полюсного наконечника становится как более надежным, так и более простым.

В одном предпочтительном варианте выполнения изобретения в соответствующем полюсном наконечнике расположен по меньшей мере один стержень короткого замыкания. При этом по меньшей мере один стержень короткого замыкания выполнен в виде части короткозамкнутой обмотки, для чего стержни короткого замыкания соединены друг с другом на осевом конце с помощью колец короткого замыкания и замкнуты накоротко. За счет короткозамкнутой обмотки обеспечивается возможность асинхронного разгона электрической машины. При этом соответствующий стержень короткого замыкания предпочтительно расположен в проходящей по существу в осевом направлении канавке в соответствующем полюсном наконечнике, при этом канавка расположена на радиальной наружной стороне соответствующего полюсного наконечника и выполнена, например, открытой или закрытой.

В другом предпочтительном варианте выполнения изобретения соответствующий полюсный наконечник выполнен из стальных листов, при этом между стальными листами соответствующего полюсного наконечника расположен электрически изолирующий слой.

Соответствующий полюсный наконечник выполнен из стальных листов, при этом стальные листы штабелированы в осевом направлении. При этом соответствующий полюсный наконечник является зоной полюса с выступающими полюсами, в которой во время работы возникает особенно высокая плотность магнитного поля, так что полюсный наконечник имеет важное значение для потерь, соответственно, для эффективности электрической машины. Выполнение из стальных листов полюсного наконечника позволяет уменьшать потери ротора с выступающими полюсами и обеспечивает возможность предусмотра меньшего воздушного зазора относительно окружающего ротор статора. Дополнительно за счет этого может быть уменьшено требуемое для обмотки возбуждения количество меди, которое в конечном итоге можно применять также для создания более крупных и имеющих большую мощность электрических машин.

За счет того, что стальные листы соответствующего полюсного наконечника изолированы друг от друга с помощью соответствующего электрически изолирующего слоя, предотвращаются, соответственно, уменьшается индуцируемые во время работы вихревые токи, что предпочтительно сказывается на магнитных свойствах полюса с выступающими полюсами и на эффективности электрической машины.

В другом предпочтительном варианте выполнения изобретения полюс с выступающими полюсами имеет колесный венец по меньшей мере с двумя сегментами колесного венца, при этом соответствующий сегмент колесного венца имеет по меньшей мере один из направленных радиально наружу полюсных сердечников.

При этом колесный венец может быть сравнен с полым цилиндром, который составлен по меньшей мере из двух смещенных относительно друг друга в окружном направлении сегментов колесного венца. За счет того, что соответствующий сегмент колесного венца имеет по меньшей мере один из полюсных сердечников, достигается конструкция с особенно высокой механической нагружаемостью, поскольку воздействующие на соответствующий полюсный сердечник механические силы воздействуют непосредственно на кольцевой венец и в конечном итоге могут передаваться на ступицу или вал ротора с выступающими полюсами. Тем самым, в частности, дополнительно обеспечивается, что силы по существу не передаются с соответствующего полюсного сердечника на соответствующий полюсный наконечник.

Дополнительно к этому, сегменты колесного венца можно изготавливать в большом количестве, за счет чего может быть уменьшена стоимость изготовления. При этом конструкция позволяет в целом выполнять различные стадии изготовления, такие как изготовление полюсных наконечников или сегментов колесного венца с полюсными сердечниками или обмотки полюсных сердечников, отдельно друг от друга.

При этом в другом предпочтительном варианте выполнения изобретения ротор с выступающими полюсами имеет колесную крестовину, коаксиально которой расположен кольцевой венец и с которой соединен колесный венец.

Колесный венец, в частности, по сравнению с массивной ступицей или конструкцией с ободом, является легким и, тем не менее, обеспечивает возможность большой нагрузки. При этом колесный венец, соответственно, сегменты колесного венца соединяются с колесной крестовиной, например, посредством горячей запрессовки или посредством сварки колесного венца с колесной крестовиной, при этом можно использовать также механически разъемное соединение с колесной крестовиной. В частности, для варианта выполнения ротора с выступающими полюсами, в котором соответствующий полюсный наконечник имеет глухое отверстие, и соответствующий полюсный сердечник имеет проходящие радиально через него отверстия, в колесной крестовине могут быть предусмотрены радиальные проломы. Это позволяет пропускать соответствующий болт через соответствующий полюсный сердечник и колесную крестовину. Таким образом, создается механически разъемное соединение соответствующего полюсного наконечника с соответствующим полюсным сердечником, соответственно, соответствующим сегментом колесного венца и затем с колесной крестовиной. Например, соответствующий болт может иметь на своем радиально внутреннем конце наружную резьбу, так что болт можно стягивать, например, с помощью гайки. В качестве альтернативного решения, вместо гайки может быть предусмотрена проходящая в осевом направлении штанга, которая имеет для каждого болта внутреннюю резьбу. Возможно также, что болт служит лишь для механически разъемного соединения соответствующего полюсного наконечника с колесным венцом, и колесный венец с помощью отдельных болтов, соответственно, крепежных средств соединяется с колесной крестовиной.

В другом предпочтительном варианте выполнения изобретения колесная крестовина имеет при этом по меньшей мере два сегмента колесной крестовины, которые сварены друг с другом.

За счет того, что колесная крестовина составлена по меньшей мере из двух сегментов колесной крестовины, могут быть реализованы также большие диаметры колесной крестовины. При этом, в частности, для больших диаметров может быть уменьшена стоимость изготовления, поскольку отдельные сегменты колесной крестовины можно изготавливать просто и в большом количестве. В частности, это позволяет изготавливать сегменты колесной крестовины в другом месте, отличном от места, в котором изготавливаются колесные крестовины и, возможно, другие части ротора с выступающими полюсами.

В другом предпочтительном варианте выполнения изобретения ротор с выступающими полюсами имеет вал и направленные от вала радиально наружу перемычки вала, при этом колесный венец расположен коаксиально валу и соединен с перемычками вала.

В другом предпочтительном варианте выполнения изобретения соответствующий сегмент колесного венца имеет при этом штабелированные, соприкасающиеся пластины, при этом стальные листы соответствующего полюсного наконечника тоньше пластин соответствующего сегмента колесного венца.

Такое выполнение соответствующего сегмента колесного венца позволяет снижать стоимость изготовления, поскольку для соответствующего сегмента колесного венца можно использовать сравнительно дешевые материалы. Таким образом, лишь те зоны ротора с выступающими полюсами, которые во время работы имеют особенно высокую плотность магнитного поля, можно выполнять из более дорогих материалов, которые имеют особенно предпочтительные магнитные свойства. Такими зонами являются, в частности, соответствующие полюсные наконечники, которые штабелированы и выполнены, в частности, с электрически изолирующим слоем между стальными листами. В противоположность этому, пластины соответствующего сегмента колесного венца выполняются сравнительно толстыми и тем самым не изолированными электрически друг от друга. При этом на основании их механической стабильности такие пластины особенно легко составлять в соответствующий сегмент колесного венца.

При этом в частности, соответствующий сегмент колесного венца может иметь по меньшей мере одно осевое сквозное отверстие, в котором расположен соответствующий стяжной болт для стягивания штабелированных пластин. За счет стягивания пластин достигается особенно стабильная конструкция ротора с выступающими полюсами.

В другом предпочтительном варианте выполнения изобретения соответствующий полюсный наконечник имеет при этом открытое радиально внутрь глухое отверстие, в котором расположена внутренняя резьба, при этом соответствующий полюсный сердечник имеет проходящее в радиальном направлении через соответствующий сегмент колесного венца отверстие, при этом предусмотрен соответствующий болт с наружной резьбой, который проходит через соответствующее отверстие и ввинчен во внутреннюю резьбу соответствующего глухого отверстия.

С помощью соответствующего болта можно механически разъемно скреплять соответствующий полюсный наконечник с соответствующим полюсным сердечником, при этом соответствующий болт лишь передает силы соответствующего полюсного наконечника и соответствующей обмотки на соответствующий полюсный сердечник. За счет этого соответствующий болт сравнительно мало нагружается. В частности, тем самым предотвращается, что соответствующий болт должен воспринимать дополнительные силы, такие как, например, возникающие во время работы центробежные силы, соответствующего полюсного сердечника. Таким образом, обеспечивается механически разъемное соединение полюсного наконечника с полюсным сердечником, которое одновременно имеет значительную механическую нагрузочную способность.

Для механически разъемного соединения соответствующий болт имеет наружную резьбу, которую можно ввинчивать в соответствующую внутреннюю резьбу соответствующего полюсного наконечника. Для этого соответствующий полюсный наконечник может иметь, например, находящуюся в полом пространстве полюсного наконечника гайку. В качестве альтернативного решения, в соответствующем полюсном наконечнике может быть предусмотрена закрытая, проходящая в осевом направлении канавка, в которой расположена штанга. Для крепления соответствующего болта с полюсным наконечником, штанга имеет для каждого болта согласованно расположенную внутреннюю резьбу в отверстии штанги. В частности, когда в осевом направлении вдоль штанги несколько болтов механически разъемно соединяются со штангой и тем самым обеспечивается возможность передачи сил соответствующего полюсного наконечника и соответствующей обмотки через болт в соответствующий полюсный сердечник, то может достигаться особенно грузоподъемное механически разъемное соединение. Штанга имеет, например, круглое, прямоугольное или квадратное поперечное сечение.

За счет этой конструкции обеспечивается, что через соответствующий болт передаются лишь воздействующие на соответствующий полюсный наконечник и на соответствующую обмотку силы, за счет чего обеспечивается очень большая механическая нагрузка ротора с выступающими полюсами.

В одном альтернативном предпочтительном варианте выполнения изобретения соответствующий полюсный наконечник имеет проходящее в радиальном направлении сквозное отверстие, при этом соответствующий полюсный сердечник имеет открытое радиально наружу глухое отверстие, при этом предусмотрен соответствующий болт с наружной резьбой, который проходит через соответствующее отверстие и ввинчивается во внутреннюю резьбу соответствующего глухого отверстия.

Таким образом, с помощью соответствующего болта можно скреплять механически разъемно соответствующий полюсный наконечник с соответствующим полюсным сердечником. При этом соответствующий болт передает лишь силы соответствующего полюсного наконечника и соответствующей обмотки на соответствующий полюсный сердечник, так что соответствующий болт сравнительно мало нагружается, в частности, по сравнению с конструкциями, в которой должны передаваться силы полюсного наконечника, обмотки и дополнительно полюсного сердечника. Таким образом, обеспечивается механически разъемное соединение полюсного наконечника с полюсным сердечником, которое одновременно имеет значительную механическую нагрузочную способность.

Для механически разъемного соединения соответствующий болт имеет наружную резьбу, которая может быть ввинчена во внутреннюю резьбу соответствующего полюсного сердечника. Для этого соответствующий полюсный сердечник может иметь, например, находящуюся в соответствующем полом пространстве гайку. В качестве альтернативного решения, в соответствующем полюсном сердечнике может быть предусмотрена закрытая, проходящая в осевом направлении канавка, в которой расположена штанга. Для скрепления соответствующего болта с полюсным сердечником штанга имеет для каждого болта согласованно расположенную внутреннюю резьбу в отверстии штанги. В частности, когда в осевом направлении вдоль штанги механически разъемно соединяются несколько болтов со штангой, и тем самым обеспечивается возможность передачи сил соответствующего полюсного наконечника и соответствующей обмотки через болт в соответствующий полюсный сердечник, то достигается имеющее особенно высокую нагрузочную способность, механически разъемное соединение. Таким образом, соответствующая штанга придает состоящей из стальных листов конструкции соответствующего полюсного наконечника особую стабильность и жесткость по всей осевой длине, при этом штанга может иметь, например, круглое, прямоугольное или квадратное поперечное сечение. В частности, соответствующая штанга может на своих обоих осевых концах перекрывать соответствующую обмотку, так что соответствующая обмотка расположена радиально дальше внутрь, чем соответствующий конец штанги. Тем самым обмотка может особенно хорошо фиксироваться в радиальном направлении.

В другом предпочтительном варианте выполнения изобретения соответствующий полюсный наконечник и/или соответствующий полюсный сердечник имеет по меньшей мере один проходящий в осевом направлении охлаждающий канал.

Через соответствующий охлаждающий канал может проходить, например, воздух, масло или вода. Это позволяет целенаправленно охлаждать ротор с выступающими полюсами в тех местах, в которых во время работы возникают в большинстве случаев потери тепла и должны отводиться. Например, соответствующий охлаждающий канал может быть выполнен в виде закрытой канавки, соответственно, отверстия, которое расположено в соответствующем полюсном наконечнике, соответственно, в соответствующем полюсном сердечнике.

В другом предпочтительном варианте выполнения изобретения соответствующий полюсный наконечник и/или соответствующий полюсный сердечник имеет на обращенной к электрической обмотке поверхности открытую канавку, в которой расположен по меньшей мере один проходящий в осевом направлении охлаждающий канал.

Поскольку соответствующая электрическая обмотка во время работы может особенно нагреваться, то расположение соответствующего охлаждающего канала в непосредственной близости от соответствующей электрической обмотки обеспечивает возможность особенно эффективного охлаждения. Например, такой охлаждающий канал может быть образован с помощью трубы или полого профиля, который расположен в открытой канавке в соответствующем полюсном наконечнике, соответственно, в соответствующем полюсном сердечнике, и одновременно находится в соприкосновении с соответствующей электрической обмоткой.

В другом предпочтительном варианте выполнения изобретения ротор с выступающими полюсами имеет по меньшей мере один проходящий в радиальном направлении охлаждающий канал, при этом по меньшей мере один проходящий в радиальном направлении охлаждающий канал проходит в соответствующей канавке через соответствующий полюсный сердечник и/или через соответствующий полюсный наконечник, и/или при этом по меньшей мере один проходящий в радиальном направлении охлаждающий канал по меньшей мере частично проходит между соответствующим полюсным сердечником и обмоткой.

За счет соответствующего, проходящего в радиальном направлении охлаждающего канала может быть улучшено охлаждение ротора с выступающими полюсами. Для этого предусмотрена соответствующая канавка в соответствующем полюсном сердечнике и/или в соответствующем полюсном наконечнике, при этом соответствующая канавка выполнена, например, закрытой, и, выходя в радиальном направлении из соответствующего полюсного сердечника, продолжается в соответствующем полюсном наконечнике. В качестве альтернативного решения или дополнительно, соответствующий, проходящий в радиальном направлении охлаждающий канал может быть расположен по меньшей мере частично между соответствующим полюсным сердечником и обмоткой. Этот охлаждающий канал может снабжаться охлаждающим воздухом с помощью проходящей в радиальном направлении канавки через соответствующий полюсный сердечник.

В другом предпочтительном варианте выполнения изобретения электрическая машина предназначена для работы с мощностью по меньшей мере 1 МВт, в частности, больше 10 МВт, и/или ротор с выступающими полюсами имеет диаметр по меньшей мере 1 м, в частности, больше 5 м.

В частности, изобретение содержит также систему для ротора с выступающими полюсами, при этом система содержит по меньшей мере один соответствующий сегмент колесного венца по меньшей мере с одним направленным радиально наружу полюсным сердечником и одним соответствующим полюсным наконечником.

Поясненные выше различные варианты выполнения ротора с выступающими полюсами являются особенно эффективными в больших и имеющих большую мощность электрических машинах, которые имеют мощность в диапазон нескольких мегаватт, и ротор с выступающими полюсами которых предпочтительно имеют диаметр по меньшей мере 1 м или больше 5 м.

Ниже приводится более подробное описание и пояснение изобретения на основании примеров выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:

фиг. 1 – поперечный разрез сегмента колесного венца первого примера выполнения ротора с выступающими полюсами, согласно изобретению;

фиг. 2 – поперечный разрез сегмента колесного венца второго примера выполнения ротора с выступающими полюсами, согласно изобретению;

фиг. 3 – поперечный разрез сегмента колесного венца третьего примера выполнения ротора с выступающими полюсами, согласно изобретению;

фиг. 4 – продольный разрез сегмента колесного венца первого примера выполнения ротора с выступающими полюсами, согласно изобретению;

фиг. 5 – часть пятого примера выполнения;

фиг. 6 – продольный разрез сегмента колесного венца шестого примера выполнения; и

фиг. 7 – поперечный разрез сегмента колесного венца седьмого примера выполнения.

На фиг. 1 показан поперечный разрез сегмента 12 колесного венца первого примера выполнения ротора с выступающими полюсами, согласно изобретению.

Сегмент 12 колесного венца имеет два направленных радиально наружу полюсных сердечника 1, которые имеют каждый проходящее через соответствующий сегмент 12 отверстие 7. Кроме того, каждый полюсный сердечник 1 имеет на своей радиальной наружной поверхности сужающуюся радиально внутрь канавку 5. Для лучшей ясности поясняемые в последующем детали изображены лишь для показанного слева на фиг. 1 полюсного сердечника 1.

Соответствующий полюсный сердечник 1 окружен электрической обмоткой 2, которая для монтажа сначала наматывается и при необходимости пропитывается для изоляции и лишь затем устанавливается на соответствующий полюсный сердечник 1. Радиально снаружи к соответствующему полюсному сердечнику 1 и соответствующей обмотке 2 примыкает полюсный наконечник 3, который на своей радиально внутренней стороне имеет сужающуюся радиально внутрь перемычку 4. При этом перемычка 4 выполнена так, что она хорошо входит в соответствующую канавку 5 и при смонтированном полюсном наконечнике 3 обеспечивает хорошую фиксацию и позиционирование соответствующего полюсного наконечника 3. При этом соответствующий полюсный наконечник 3 в окружном направлении шире, чем соответствующий полюсный сердечник 1 и имеет открытое радиально внутрь глухое отверстие 8 с внутренней резьбой 9.

Для механически разъемного соединения соответствующего полюсного наконечника 3 с соответствующим полюсным сердечником 1, соответственно, соответствующим сегментом 12 колесного венца, предусмотрен болт 10 с наружной резьбой 11, которая проходит через соответствующее отверстие 7 и ввинчивается во внутреннюю резьбу 9 соответствующего глухого отверстия 8. При этом болт 10 может иметь, как показано на фиг. 1, головку, с помощью которой радиальные силы могут передаваться в соответствующий сегмент 12 колесного венца. В качестве альтернативного решения, вместо головки можно применять гайку, которая навинчивается на другую наружную резьбу болта 10, с целью передачи радиальных сил в соответствующий сегмент 12 колесного венца.

На фиг. 2 показан поперечный разрез сегмента колесного венца второго примера выполнения ротора с выступающими полюсами, согласно изобретению.

Сегмент 12 колесного венца имеет два направленных радиально наружу полюсных сердечника 1, которые имеют каждый открытое радиально наружу глухое отверстие 8 с внутренней резьбой 9. Кроме того, каждый полюсный сердечник 1 имеет на своей радиальной наружной поверхности сужающуюся радиально внутрь канавку 5. Для лучшей ясности поясняемые в последующем детали изображены лишь для показанного слева на фиг. 1 полюсного сердечника 1.

Соответствующий полюсный сердечник 1 окружен электрической обмоткой 2, которая для монтажа сначала наматывается и при необходимости пропитывается для изоляции и лишь затем устанавливается на соответствующий полюсный сердечник 1. Радиально снаружи к соответствующему полюсному сердечнику 1 и соответствующей обмотке 2 примыкает полюсный наконечник 3, который на своей радиально внутренней стороне имеет сужающуюся радиально внутрь перемычку 4. При этом перемычка 4 выполнена так, что она хорошо входит в соответствующую канавку 5 и при смонтированном полюсном наконечнике 3 обеспечивает хорошую фиксацию и позиционирование соответствующего полюсного наконечника 3. При этом соответствующий полюсный наконечник 3 в окружном направлении шире, чем соответствующий полюсный сердечник 1, и имеет проходящее в радиальном направлении через соответствующий полюсный наконечник 3 отверстие 7.

Для механически разъемного соединения соответствующего полюсного наконечника 3 с соответствующим полюсным сердечником 1, соответственно, соответствующим сегментом 12 колесного венца, предусмотрен болт 10 с наружной резьбой 11, который проходит через соответствующее отверстие 7 и ввинчивается во внутреннюю резьбу 9 соответствующего глухого отверстия 8. При этом болт 10 может иметь, как показано на фиг. 2, головку, с помощью которой радиальные силы могут передаваться в соответствующий сегмент 12 колесного венца. В качестве альтернативного решения, вместо головки можно применять гайку, которая навинчивается на другую наружную резьбу болта 10, с целью передачи радиальных сил в соответствующий сегмент 12 колесного венца.

Для достижения улучшенного охлаждения, соответствующий полюсный наконечник 3 имеет открытую канавку 17, которая расположена на поверхности соответствующего полюсного наконечника 3 для электрической обмотки 2 и в которой находится проходящий в осевом направлении охлаждающий канал 16. Кроме того, охлаждение улучшается с помощью открытой канавки 27, которая расположена на поверхности соответствующего полюсного сердечника 1 для электрической обмотки 2 и в которой находится проходящий в осевом направлении охлаждающий канал 26. При этом в принципе можно также отказаться от одной или обеих канавок, при этом также ротор с выступающими полюсами, согласно первому примеру выполнения, может быть снабжен такими канавками и охлаждающими каналами.

На фиг. 3 показан поперечный разрез третьего примера выполнения ротора с выступающими полюсами, согласно изобретению. При этом третий пример выполнения аналогичен первому примеру выполнения, причем одинаковыми позициями, как на фиг. 1, обозначены одинаковые компоненты.

Сегменты 12 колесного венца имеют в противоположность первому примеру выполнения три полюсных сердечника 1. Сегменты 12 колесного венца образуют колесный венец, который расположен коаксиально колесной крестовине, при этом колесная крестовина имеет несколько сегментов 13 колесной крестовины, которые сварены друг с другом. Колесный венец может быть соединен с колесной крестовиной, например, посредством горячей запрессовки или сварки. Возможно также механически разъемное соединение, например, с помощью соответствующего болта 10 или других болтов, соответственно, крепежных средств.

На фиг. 4 показан продольный разрез четвертого примера выполнения ротора с выступающими полюсами, согласно изобретению. При этом четвертый пример выполнения аналогичен первому и третьему примерам выполнения, при этом снова одинаковые с фиг. 1 и 3 компоненты обозначены теми же позициями.

Ротор с выступающими полюсами, согласно четвертому примеру выполнения, имеет стержни 6 короткого замыкания, которые расположены в соответствующих полюсных наконечниках 3 и которые соединены друг с другом на своих осевых концах с помощью соответствующего кольца 18 короткого замыкания. Соответствующие полюсные наконечники 3 выполнены из стальных листов.

Кроме того, предусмотрено множество болтов 10, которые проходят через соответствующие отверстия 7 через соответствующий сегмент 12 колесного венца и входят в зацепление с расположенной в соответствующем полюсном наконечнике внутренней резьбой 9. При этом предусмотрена штанга 19, которая расположена в соответствующем полюсном наконечнике 3 и которая в осевом положении соответствующего болта 10 имеет соответствующее отверстие с соответствующей внутренней резьбой 9. В рамках этого примера выполнения штанга 19 на своих обоих осевых концах перекрывает соответствующую обмотку 2, так что соответствующая обмотка 2 расположена радиально дольше внутрь, чем соответствующий осевой конец штанги 19. Те самым обмотка 2 может особенно хорошо фиксироваться в радиальном направлении.

Соответствующий выполненный из стальных листов полюсный наконечник 3 имеет штабелированные в осевом направлении стальные листы 15, и соответствующий сегмент 12 колесного венца имеет штабелированные в осевом направлении и находящиеся в соприкосновении друг с другом пластины 14. При этом стальные листы 15 электрически отделены друг от друга с помощью изолирующего слоя, при этом стальные листы 15 выполнены более тонкими, чем пластины 14.

На фиг. 5 показана часть пятого примера выполнения. При этом показаны лишь вал 21 и направленные радиально наружу от вала 21 перемычки 20 вала. В остальном ротор с выступающими полюсами может быть выполнен, например, как в остальных примерах выполнения, за исключением третьего примера выполнения.

На фиг. 6 показан продольный разрез шестого примера выполнения, который во много аналогичен четвертому примеру выполнения, так что в последующем поясняются лишь различия. Ротор с выступающими полюсами имеет вал 21 и примыкающие радиально снаружи к валу 21 перемычки 20 вала, которые затем соединены с колесным венцом. При этом ротор с выступающими полюсами имеет несколько проходящих радиально наружу охлаждающих каналов 22, которые образованы каждый с помощью соответствующей канавки 24 в полюсном сердечнике 1 и с помощью соответствующей канавки 25 в полюсном наконечнике 3. При этом в каждый охлаждающий канал 22 может подаваться охлаждающий воздух сначала в осевом направлении, например, вдоль вала 21 и между соседними в окружном направлении перемычками 20 вала. Однако для проходящих радиально наружу охлаждающих каналов 22 можно применять также ротор с выступающими полюсами с колесной крестовиной, согласно третьему примеру выполнения.

На фиг. 7 показан поперечный разрез сегмента колесного венца седьмого примера выполнения. Между обмоткой 2 и полюсным сердечником 1 расположен охлаждающий канал 23, через который может проходить поток охлаждающего воздуха по существу в радиальном направлении. При этом охлаждающий канал 23 продолжается между обмоткой 2 и полюсным наконечником 3, так что проходящий радиально наружу поток охлаждающего воздуха снова выходит из охлаждающего канала 23.

При этом охлаждающий канал 23 предусмотрен дополнительно к уже поясненным выше охлаждающим каналам в других примерах выполнения.

Таким образом, изобретение относится к ротору с выступающими полюсами, имеющему по меньшей мере два направленных радиально наружу полюсных сердечника, соответствующую окружающую соответствующий полюсный сердечник электрическую обмотку и соответствующий полюсный наконечник, при этом соответствующий полюсный наконечник находится радиально снаружи соответствующего полюсного сердечника. Кроме того, изобретение относится к электрической машине с таким ротором с выступающими полюсами. Для выполнения ротора с выступающими полюсами, который более прост в изготовлении и в техническом обслуживании, предлагается, что соответствующий полюсный наконечник в окружном направлении является более широким, чем соответствующий полюсный сердечник, и расположен радиально снаружи на соответствующей обмотке, при этом соответствующий полюсный наконечник имеет направленную радиально внутрь, сужающуюся перемычку, при этом соответствующий полюсный сердечник на своей радиальной наружной поверхности имеет сужающуюся радиально внутрь и согласованную с соответствующей перемычкой канавку, при этом соответствующий полюсный наконечник и соответствующий полюсный сердечник механически разъемно соединены друг с другом.

Claims

1. Ротор с выступающими полюсами, имеющий

- по меньшей мере два направленных радиально наружу полюсных сердечника (1),

- соответствующую окружающую соответствующий полюсный сердечник (1) электрическую обмотку (2) и

- соответствующий полюсный наконечник (3),

при этом соответствующий полюсный наконечник (3) расположен радиально снаружи на соответствующем полюсном сердечнике (1),

отличающийся тем, что

соответствующий полюсный наконечник (3) в окружном направлении является более широким, чем соответствующий полюсный сердечник (1), и расположен радиально снаружи на соответствующей обмотке (2),

при этом соответствующий полюсный наконечник (3) имеет направленную радиально внутрь сужающуюся перемычку (4),

при этом соответствующий полюсный сердечник (1) на своей радиальной наружной поверхности имеет сужающуюся радиально внутрь и согласованную с соответствующей перемычкой (4) канавку (5),

при этом соответствующий полюсный наконечник (3) и соответствующий полюсный сердечник (1) механически разъемно соединены друг с другом.

2. Ротор с выступающими полюсами по п. 1, в котором в соответствующем полюсном наконечнике (3) расположен по меньшей мере один стержень (6) короткого замыкания.

3. Ротор с выступающими полюсами по любому из пп. 1 или 2, в котором соответствующий полюсный наконечник (3) выполнен из стальных листов, при этом между стальными листами (15) соответствующего полюсного наконечника (3) расположен электрически изолирующий слой.

4. Ротор с выступающими полюсами по любому из пп. 1 или 2, причем ротор с выступающими полюсами имеет колесный венец по меньшей мере с двумя сегментами (12) колесного венца,

при этом соответствующий сегмент (12) колесного венца имеет по меньшей мере один из направленных радиально наружу полюсных сердечников (1).

5. Ротор с выступающими полюсами по п. 3, причем ротор с выступающими полюсами имеет колесный венец по меньшей мере с двумя сегментами (12) колесного венца,

6. Ротор с выступающими полюсами по п. 4, причем ротор с выступающими полюсами имеет колесную крестовину, коаксиально которой расположен кольцевой венец и с которой соединен колесный венец.

7. Ротор с выступающими полюсами по п. 5, причем ротор с выступающими полюсами имеет колесную крестовину, коаксиально которой расположен кольцевой венец и с которой соединен колесный венец.

8. Ротор с выступающими полюсами по любому из пп. 6 или 7, в котором колесная крестовина имеет по меньшей мере два сегмента (13) колесной крестовины, которые сварены друг с другом.

9. Ротор с выступающими полюсами по п. 4, причем ротор с выступающими полюсами имеет вал (21) и направленные от вала (21) радиально наружу перемычки (20) вала, при этом колесный венец расположен коаксиально валу и соединен с перемычками (20) вала.

10. Ротор с выступающими полюсами по п. 5, в котором ротор с выступающими полюсами имеет вал (21) и направленные от вала (21) радиально наружу перемычки (20) вала, при этом колесный венец расположен коаксиально валу и соединен с перемычками (20) вала.

11. Ротор с выступающими полюсами по п. 4, в котором соответствующий полюсный наконечник (3) выполнен из стальных листов, при этом между стальными листами (15) соответствующего полюсного наконечника (3) расположен электрически изолирующий слой,

причем соответствующий сегмент (12) колесного венца имеет штабелированные, соприкасающиеся пластины (14),

при этом стальные листы (15) соответствующего полюсного наконечника (3) тоньше пластин (14) соответствующего сегмента (12) колесного венца.

12. Ротор с выступающими полюсами по п. 8, в котором соответствующий полюсный наконечник (3) выполнен из стальных листов, при этом между стальными листами (15) соответствующего полюсного наконечника (3) расположен электрически изолирующий слой,

13. Ротор с выступающими полюсами по любому из пп. 5, 6, 7, 9 или 10, в котором соответствующий полюсный наконечник (3) выполнен из стальных листов, при этом между стальными листами (15) соответствующего полюсного наконечника (3) расположен электрически изолирующий слой,

14. Ротор с выступающими полюсами по п. 4, в котором соответствующий полюсный наконечник (3) имеет открытое радиально внутрь глухое отверстие (8), в котором расположена внутренняя резьба (9),

при этом соответствующий полюсный сердечник (1) имеет проходящее в радиальном направлении через соответствующий сегмент (12) колесного венца отверстие (7),

при этом предусмотрен соответствующий болт (10) с наружной резьбой (11), который проходит через соответствующее отверстие (7) и ввинчен во внутреннюю резьбу (9) соответствующего глухого отверстия (8).

15. Ротор с выступающими полюсами по п. 8, в котором соответствующий полюсный наконечник (3) имеет открытое радиально внутрь глухое отверстие (8), в котором расположена внутренняя резьба (9),

16. Ротор с выступающими полюсами по п. 13, в котором соответствующий полюсный наконечник (3) имеет открытое радиально внутрь глухое отверстие (8), в котором расположена внутренняя резьба (9),

17. Ротор с выступающими полюсами по любому из пп. 5, 6, 7, 9, 10, 11 или 12, в котором соответствующий полюсный наконечник (3) имеет открытое радиально внутрь глухое отверстие (8), в котором расположена внутренняя резьба (9),

18. Ротор с выступающими полюсами по любому из пп. 1, 2, 5, 6, 7, 9, 10, 11, 12, 14, 15 или 16, в котором соответствующий полюсный наконечник (3) имеет проходящее в радиальном направлении сквозное отверстие (7),

при этом соответствующий полюсный сердечник (1) имеет открытое радиально наружу глухое отверстие (8), в котором расположена внутренняя резьба (9),

19. Ротор с выступающими полюсами по п. 3, в котором соответствующий полюсный наконечник (3) имеет проходящее в радиальном направлении сквозное отверстие (7),

20. Ротор с выступающими полюсами по п. 4, в котором соответствующий полюсный наконечник (3) имеет проходящее в радиальном направлении сквозное отверстие (7),

21. Ротор с выступающими полюсами по п. 8, в котором соответствующий полюсный наконечник (3) имеет проходящее в радиальном направлении сквозное отверстие (7),

22. Ротор с выступающими полюсами по п. 13, в котором соответствующий полюсный наконечник (3) имеет проходящее в радиальном направлении сквозное отверстие (7),

23. Ротор с выступающими полюсами по п. 17, в котором соответствующий полюсный наконечник (3) имеет проходящее в радиальном направлении сквозное отверстие (7),

24. Ротор с выступающими полюсами по любому из пп. 1, 2, 5, 6, 7, 9, 10, 11, 12, 14, 15, 16, 19, 20, 21, 22 или 23, в котором соответствующий полюсный наконечник (3) и/или соответствующий полюсный сердечник (1) имеет по меньшей мере один проходящий в осевом направлении охлаждающий канал (16, 26).

25. Ротор с выступающими полюсами по п. 3, в котором соответствующий полюсный наконечник (3) и/или соответствующий полюсный сердечник (1) имеет по меньшей мере один проходящий в осевом направлении охлаждающий канал (16, 26).

26. Ротор с выступающими полюсами по п. 4, в котором соответствующий полюсный наконечник (3) и/или соответствующий полюсный сердечник (1) имеет по меньшей мере один проходящий в осевом направлении охлаждающий канал (16, 26).

27. Ротор с выступающими полюсами по п. 8, в котором соответствующий полюсный наконечник (3) и/или соответствующий полюсный сердечник (1) имеет по меньшей мере один проходящий в осевом направлении охлаждающий канал (16, 26).

28. Ротор с выступающими полюсами по п. 13, в котором соответствующий полюсный наконечник (3) и/или соответствующий полюсный сердечник (1) имеет по меньшей мере один проходящий в осевом направлении охлаждающий канал (16, 26).

29. Ротор с выступающими полюсами по п. 17, в котором соответствующий полюсный наконечник (3) и/или соответствующий полюсный сердечник (1) имеет по меньшей мере один проходящий в осевом направлении охлаждающий канал (16, 26).

30. Ротор с выступающими полюсами по п. 18, в котором соответствующий полюсный наконечник (3) и/или соответствующий полюсный сердечник (1) имеет по меньшей мере один проходящий в осевом направлении охлаждающий канал (16, 26).

31. Ротор с выступающими полюсами по п. 24, в котором соответствующий полюсный наконечник (3) и/или соответствующий полюсный сердечник (1) имеет на обращенной к электрической обмотке (2) поверхности открытую канавку (17, 27), в которой расположен по меньшей мере один проходящий в осевом направлении охлаждающий канал (16, 26).

32. Ротор с выступающими полюсами по любому из пп. 25-30, в котором соответствующий полюсный наконечник (3) и/или соответствующий полюсный сердечник (1) имеет на обращенной к электрической обмотке (2) поверхности открытую канавку (17, 27), в которой расположен по меньшей мере один проходящий в осевом направлении охлаждающий канал (16, 26).

33. Ротор с выступающими полюсами по любому из пп. 1, 2, 5, 6, 7, 9, 10, 11, 12, 14, 15, 16, 19, 20, 21, 22, 23, 25, 26, 27, 28, 29 или 30, причем ротор с выступающими полюсами имеет по меньшей мере один проходящий в радиальном направлении охлаждающий канал (22, 23),

при этом по меньшей мере один проходящий в радиальном направлении охлаждающий канал (22) проходит в соответствующей канавке (24, 25) через соответствующий полюсный сердечник (1) и/или через соответствующий полюсный наконечник (3), и/или

при этом по меньшей мере один проходящий в радиальном направлении охлаждающий канал (23) по меньшей мере частично проходит между соответствующим полюсным сердечником (1) и обмоткой (2).

34. Ротор с выступающими полюсами по п. 3, причем ротор с выступающими полюсами имеет по меньшей мере один проходящий в радиальном направлении охлаждающий канал (22, 23),

35. Ротор с выступающими полюсами по п. 4, причем ротор с выступающими полюсами имеет по меньшей мере один проходящий в радиальном направлении охлаждающий канал (22, 23),

36. Ротор с выступающими полюсами по п. 8, причем ротор с выступающими полюсами имеет по меньшей мере один проходящий в радиальном направлении охлаждающий канал (22, 23),

37. Ротор с выступающими полюсами по п. 13, причем ротор с выступающими полюсами имеет по меньшей мере один проходящий в радиальном направлении охлаждающий канал (22, 23),

38. Ротор с выступающими полюсами по п. 17, причем ротор с выступающими полюсами имеет по меньшей мере один проходящий в радиальном направлении охлаждающий канал (22, 23),

39. Ротор с выступающими полюсами по п. 18, причем ротор с выступающими полюсами имеет по меньшей мере один проходящий в радиальном направлении охлаждающий канал (22, 23),

40. Ротор с выступающими полюсами по п. 32, причем ротор с выступающими полюсами имеет по меньшей мере один проходящий в радиальном направлении охлаждающий канал (22, 23),

41. Электрическая машина, содержащая ротор с выступающими полюсами по любому из пп. 1-40.

42. Электрическая машина по п. 41, в которой электрическая машина предназначена для работы с мощностью по меньшей мере 1 МВт, в частности больше 10 МВт, и/или ротор с выступающими полюсами имеет диаметр по меньшей мере 1 м, в частности больше 5 м.