WO2011141435A2

WO2011141435A2 - Rotierende elektrische maschine

Info

Publication number: WO2011141435A2
Application number: PCT/EP2011/057443
Authority: WO
Inventors: Ricardo Naoki Okai
Original assignee: Alstom Hydro France
Priority date: 2010-05-10
Filing date: 2011-05-09
Publication date: 2011-11-17
Also published as: EP2569852A2; ES1126730Y; CA2799033A1; ES1126730U; CN103026589A; WO2011141435A3; DE202011110583U1; US20130062991A1; JP2013526822A; PT11073T; RU2012152937A

Abstract

Eine rotierende elektrische Maschine, insbesondere doppelt gespeiste Asynchronmaschine im Leistungsbereich von 20 MVA - 500 MVA, umfasst einen um eine Achse drehbaren Rotor, der von einem Stator konzentrisch umgeben ist und einen hohlzylindrischen Rotorblechkörper aufweist, der ein verschichtetes Blechpaket umfasst, das aus einer Vielzahl von ringabschnittförmigen Blechsegmenten (27) besteht, die zur Druckverteilung von einer Pressplatte beaufschlagt sind und mittels in axialer Richtung durch den Rotorblechkörper hindurchgehender Bolzen verspannt sind, und das zur Drehmomentübertragung mit einem konzentrischen Zentralkörper des Rotors über axial verlaufende Nuten (29) am Innenradius (31) des Rotorblechkörpers (15) in Eingriff steht. Bei einer solchen Maschine wird eine mechanische Kopplung ohne Nachteile für die Kühlung dadurch erreicht, dass die Nuten (29) jeweils durch Paare von am Innenradius (31) der Blechsegmente (27) angeordneten, voneinander um die Nutbreite beabstandeten, radial nach innen gerichteten Nocken (30) gebildet werden.

Description

ROTIERENDE ELEKTRISCHE MASCHINE

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der elektrischen Maschinen. Sie betrifft eine rotierende elektrische Maschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .

STAND DER TECHNIK

Doppelt gespeiste Asynchronmaschinen sind hinlänglich bekannt. Sie haben einen Aufbau, der beispielhaft wie folgt wiedergegeben werden kann. Die rotierende elektrische Maschine beziehungsweise Asynchronmaschine umfasst einen um eine Achse drehbaren Rotor, der konzentrisch von einem Stator umgeben ist. Der Stator hat eine Statorwicklung, die in einem Statorblechkörper untergebracht ist und an den Enden in Form eines Statorwickelkopfes aus dem Statorblechkörper herausragt. Der Rotor umfasst einen Zentralkörper mit einer Welle, an deren Ende Schleifringe zur Stromübertragung angeordnet sind. Um den Zentralkörper herum erstreckt sich ein Rotorblechkörper, der eine Rotorwicklung trägt, die an den Enden in Form eines Rotorwickelkopfes aus dem Rotorblechkörper heraustritt. Die Rotorwicklung muss gegen die auftretenden Zentrifugalkräfte gesichert werden. Das

Rotorblechpaket des Rotorblechkörpers dient der Aufnahme dieser Kräfte und definiert zugleich den Weg des magnetischen Flusses. An den Enden des Rotorblechkörpers ist ein Hilfsrim 24 angeordnet. Das Hilfsrim wie auch der Rotorblechkörper bestehen aus geschichteten Blechen, welche in axialer Richtung zu einem Verbund gepresst werden. Das Verpressen erfolgt mittels einer Vielzahl von Bolzen, die sich in axialer Richtung durch den

Rotorblechkörper und das Hilfsrim erstrecken. Zwischen Hilfsrim und

Rotorblechkörper beziehungsweise Rim ist zur Verteilung des Druckes eine Pressplatte vorgesehen.

Der Rotorblechkörper und der Zentralkörper des Rotors sind eigenständige Bauteile, die zur Übertragung von Drehmomenten miteinander in Eingriff stehen müssen. Aus der Druckschrift US 4942324 ist es bekannt (siehe die dortige Figur 1 ), zur Kopplung zwischen dem Rim (24) und der Nabe (9) Keile (26) vorzusehen, die in entsprechende eingeschnittene Nuten am inneren Umfang des Rims (24) eingreifen. Diese bekannte Art der Verbindung ist in der einzigen Figur der vorliegenden Anmeldung in der rechten Hälfte für das Blechsegment 27' wiedergegeben, wo die Nuten 29' für den Eingriff zwischen dem Rim und dem Zentralkörper am inneren Umfang des Blechsegments 27' angeordnet sind.

Durch die in radialer Richtung in die Blechsegmente 27' beziehungsweise das Rim hineinreichenden Nuten 29' ist es notwendig, die Löcher 28' für die Bolzen nach außen zu verschieben, um zu den Nuten 29' einen ausreichenden radialen

Abstand einzuhalten. Dies führt zu einer nachteiligen Verminderung der tragenden Rimhöhe. DARSTELLUNG DER ERFINDUNG Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine rotierende elektrische Maschine der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der nachteilige Einschränkungen durch die mechanische Verbindung zwischen Zentralkörper und Rim vermieden werden.

Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Wesentlich für die vorgeschlagene Lösung ist, dass die Nuten jeweils durch Paare von am Innenradius der Blechsegmente angeordnete, voneinander um die

Nutbreite beabstandete, radial nach innen gerichtete Nocken gebildet werden. Durch das Anbringen der Nocken entlang des Innenradiusses lassen sich die Nuten mehr ins Zentrum des Rotors verschieben. Diese neue Form erlaubt zusätzlich, das Joch zu vergrössern, weil die Bohrungen für die Scherbolzen auch nach innen versetzt werden können, ohne den Innen- bzw. Aussenradius des Blechs resp. Rotors zu verändern und dies nahezu ohne Gewichtszunahme des Rotorblechkörpers. Ein genügend grosser Luftdurchlass für die Kühlung ist immer noch garantiert.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die radiale Höhe der Nocken gleich der Nuttiefe der Nuten.

Durch ein geeignetes Fertigungsverfahren sind die Nocken aus den

Blechsegmenten gebildet. Als bevorzugte Verfahren sind hier insbesondere das Ausstanzen oder das Ausformen mittels Laser zu erwähnen.

Nach einer ergänzenden Ausführungsart der Erfindung sind benachbarte

Blechsegmente des Rotorblechpakets zueinander versetzt angeordnet.

KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im

Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Die einzige Figur zeigt ein Blechsegment für den Rotorblechkörper einer

Asynchronmaschine mit formschlüssigen Verbindungsmitteln gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

Die Figur zeigt in einem unmittelbaren Vergleich die Unterschiede zwischen der bisherigen Lösung (rechte Hälfte der Figur; State of the art) und einem

Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Lösung (linke Hälfte der Figur).

Für die Momentübertragung vom Zentralkörper zum Rotorblechkörper werden Nuten in die Blechsegmente 27, 27' geschnitten. Bei den Lösungen gemäß dem Stand der Technik werden diese Nuten 29' in die Blechsegmente 27'

hineingeschnitten, was zu einer Verminderung der tragenden Rimhöhe führt, wie aus der rechten Hälfte der Figur hervorgeht.

Durch das Anbringen von Nocken 30 entlang des Innenradiusses 31 lassen sich die Nuten 29 mehr nach innen ins Zentrum des Rotors 1 1 verschieben, wie aus der linken Hälfte der Figur hervorgeht.

Diese erfindungsgemäße Maßnahme erlaubt es, das Joch zu vergrössern, weil die Bohrungen beziehungsweise Löcher 28 für die Scherbolzen auch nach innen versetzt werden können, ohne den Innen- bzw. Aussenradius des Blechs resp. Rotors zu verändern. Auf diese Weise wird die Kraftübertragung vom

Zentralkörper des Rotors auf die Blechpakete des Rotorblechkörpers erheblich verbessert, ohne dabei einen negativen Einfluss auf die Kühlung zu haben und nahezu ohne Gewichtszunahme des Rotorblechkörpers.

Die Nuten 29 können in an sich bekannter Weise eine rechteckige, annähernd rechteckige, eine trapezförmige oder jede andere Querschnittsform aufweisen. Innerhalb des Blechpakets sind die Blechsegmente 27 verschichtet. Das heißt, von Lage zu Lage sind die Blechsegmente 27 gegeneinander versetzt angeordnet. Diese Maßnahme dient der Erhöhung der mechanischen Integrität des

Blechpakets und vermindert die Gefahr des Auswölbens („Bückling").

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1 . Rotierende elektrische Maschine, insbesondere doppelt gespeiste Asynchronmaschine im Leistungsbereich von 20 MVA - 500 MVA, welche

Maschine einen um eine Achse drehbaren Rotor umfasst, der von einem Stator konzentrisch umgeben ist und einen hohlzylindrischen Rotorblechkörper aufweist, der ein verschichtetes Blechpaket umfasst, das aus einer Vielzahl von

ringabschnittförmigen Blechsegmenten (27) besteht, die am Außenrand mit Zähnen (20) zur Aufnahme einer Rotorwicklung ausgestattet sind, und die mittels in axialer Richtung durch den Rotorblechkörper und eine Pressplatte

hindurchgehender Bolzen verspannt sind, und das zur Drehmomentübertragung mit einem konzentrischen Zentralkörper des Rotors über axial verlaufende Nuten (29) am Innenradius (31 ) des Rotorblechkörpers in Eingriff steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (29) jeweils durch Paare von am Innenradius (31 ) der Blechsegmente (27) angeordnete, voneinander um die Nutbreite

beabstandete, radial nach innen gerichtete Nocken (30) gebildet werden.

2. Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1 , dadurch

gekennzeichnet, dass die radiale Höhe der Nocken (30) gleich der Nuttiefe der Nuten (29) ist.

3. Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die den Nuten (29) zugewandten Oberflächen jeweils benachbarter Nocken (30) zumindest annähernd parallel gerichtet sind.

4. Rotierende elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die von den Nocken (30) gebildeten Nuten (29) trapezförmig ausgebildet sind.

5. Rotierende elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Nocken (30) durch Ausstanzen aus den Blechsegmenten (27) gebildet sind.

6. Rotierende elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Nocken (30) durch ein Laserverfahren aus den Blechsegmenten (27) gebildet sind.

7. Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1 , dadurch

gekennzeichnet, dass benachbarte Blechsegmente (27) des Rotorblechkörpers gegeneinander versetzt angeordnet sind.