WO2013007340A2 - Tragring für den wickelkopf einer elektrodynamischen maschine - Google Patents
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- WO2013007340A2 WO2013007340A2 PCT/EP2012/002664 EP2012002664W WO2013007340A2 WO 2013007340 A2 WO2013007340 A2 WO 2013007340A2 EP 2012002664 W EP2012002664 W EP 2012002664W WO 2013007340 A2 WO2013007340 A2 WO 2013007340A2
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- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
- H02K3/50—Fastening of winding heads, equalising connectors, or connections thereto
- H02K3/51—Fastening of winding heads, equalising connectors, or connections thereto applicable to rotors only
Definitions
- the invention relates to a support ring for the winding head of an electrodynamic machine according to the preamble of claim 1.
- the winding heads of rotor windings it is customary for the winding heads of rotor windings to support the winding heads on the inside by an annular winding head carrier and to fix the winding heads on this winding carrier by means of bandages.
- an annular winding head carrier In particular, in larger machines can be used instead of a bandage and a multiply divided support ring, which rests with Isolier fundamentallagen on the winding heads and is fixed by means of screws on the bobbin.
- For particularly large centrifugal forces can also caps on the
- Winding heads are pushed. Such caps are customary in particular for fixing the winding heads of the rotor of turbogenerators (Book 'Guide der Elektrotechnik'- Volume 3-' Design and Strength Calculations of Electrical Machines' Author: Dr. C. von Dobbeler, 1962, BG Teubner Verlagsgesellschaft Stuttgart, pages 25 to 29 and 58 to 62, see also DE 26 29 574 B2 and DE-PS 7 01 612). It is also known to record the outgoing from the rotating excitation coil of a synchronous machine centrifugal forces by means of voltage applied to the outer end face of the exciter coil holding bridges, which in turn are secured by the running body of the machine, claimed to train bolts, see also DE-PS 9 50th 659th
- the winding heads are current-flowed. They will therefore be higher
- winding head carrier for example in the form of the support rings described, is thus freely movable in the axial direction at least between an upper and a lower stop. If the winding elements in the slots of the rotor body and in the area of the winding head now expand due to the heating, then the winding head carrier executes a compensation movement in the axial direction.
- the problem is that, especially for very large machines, typically of the order of 30 MVA or larger, the
- the axis of rotation of the dynamoelectric machine is typically in the direction of gravity. This requires the entire weight of the
- Rotor body in the direction of gravity can come down.
- JP 54-156112 support rings with indentations or holes for improved
- Cooling air duct known.
- An essential point of the support ring according to the invention is that the recesses attached to it and / or it reduce its weight significantly, but without weakening its load capacity. Because the recesses are sized and arranged so that they lie between the attachment points for securing the winding head and / or between radially extending from the axis of rotation to the attachment points Kleinkraft Kunststoffzierverrise in the support ring and thus no weakening of the material under the actual, occurring during operation of the support ring Create stress. In other words, a relationship between carrying capacity and weight of the support ring according to the invention, compared with a support ring conventional form without this
- Recesses significantly increased. As a result, a drop of the winding over the rotor body is excluded, but at least greatly reduced.
- the main force flow paths occurring during operation of the support ring extend substantially between force application points on its outer edge, at which the centrifugal forces of the winding head are introduced into the support ring, and Kraftaus effetsticianen on its inner periphery, where these forces from the support ring on the rotor body or on a be transferred rotating part.
- the direction of force flow from the inner edge to the outer edge of the support ring since the
- Rotorköper or circulating with him part must first set the winding head in rotation. In stationary operation, finally, outweigh the radial Centrifugal forces of the winding head, which are to be transferred in the opposite direction to the rotor or the rotating part with it.
- the recesses are designed in the form of indentations, which are mounted on the outer circumference of the support ring between attachment points of the support ring for attaching the winding head. Since these areas are largely unloaded in the operation of the support ring, its carrying capacity is not
- the attachment points are preferably designed as threaded holes for screwing the winding head on the support ring to ensure the largest possible initiation of forces, which avoids voltage spikes.
- these can also be attached to the surface of the supporting ring between its outer circumference and inner circumference. This also saves material and reduces the weight of the support ring.
- the recesses can also be embodied in the form of apertures of the support ring, which are mounted between its outer circumference and inner circumference. Depending on requirements, these can have a circular, an elliptical and / or a polygonal, in particular a triangular cross-section. In any case, depending on the arrangement and dimensioning of the recesses, a desired carrying capacity of the support ring can also be ensured away from the main flow paths. Stress peaks in the recesses are in the usual way by possibly round execution of edges or corners, avoided in other words by soft shaping.
- the recesses are embodied in the form of indentations and / or openings and are dimensioned and arranged such that the supporting ring has a truss-like structure.
- the framework is designed in such a way that it depicts the main flow processes.
- Such a framework is preferably formed when the recesses are designed in the form of openings with dreiecksförmigem cross-section, and these recesses over the circumference of the support ring away in alternating sequence with its base or its tip are pointing to the outer periphery pointing.
- the support ring according to the invention is basically not limited to use in an electrodynamic machine, but could easily be used in other types of machines where a weight reduction is beneficial. However, it is preferred to equip such an electrodynamic machine with it, since a lowering of its winding head is effectively prevented. This is particularly true for double-fed asynchronous machines in which two winding heads must be kept in the desired position.
- Figure 1 is a plan view of a segment of a first embodiment of a support ring according to the invention for an electrodynamic machine, the outer circumference with recesses in the form of indentations between occurring in the support ring
- Figure 2 is a plan view of a segment of a second embodiment
- Figure 3 is a plan view of a segment of a third embodiment of a support ring according to the invention for an electrodynamic machine whose surface is provided with recesses in the form of elliptical openings between occurring in the support ring Hauptkraft Kunststoffmaschineverêtn, and
- Figure 4 is a plan view of the segment of a fourth embodiment
- a support ring according to the invention for an electrodynamic machine whose basic structure corresponds to the support ring of Figure 1, but whose surface is additionally provided with recesses in the form of triangular openings between occurring in the support ring Hauptkraft Kunststoffmaschineverêtn.
- Figure 1 shows a plan view of a segment of a first embodiment of a support ring 10.1 according to the invention for an electrodynamic machine whose outer circumference A is provided with recesses 20.1 ... 20.4 in the form of indentations between occurring in the support ring 10.1 Hauptkraft Wegmannmaschineverêtn Kl ... K.3.
- the indentations 20.1 ... 20.4 are between Attachment points 30.1 ... 30.3 for a winding head (not shown) formed, which are exemplified here as threaded holes.
- the support ring 10.1 is provided on its inner circumference I with grooves N and is attached to a rotor body 40, which is designed as a splined shaft.
- the rotor body 40, the support ring 10.1 and the winding head rotate during operation of the
- Electrodynamic machine about a rotation axis R.
- further indentations may be provided on a surface O of the support ring 10.1, in turn between the Hauptkraft KunststoffmaschineverInstitutn K.l ... K.3.
- the main power flow curves Kl ... K.3 which should stem here from the centrifugal force of the winding head, not influenced by the outer circumference A of the support ring mounted indentations 20.1 ... 20.4, at the same time but material saved. This will be a ratio between carrying capacity and weight of the
- inventive support rings 10.1 compared to a conventional support ring increases. A time-dependent drop of the screwed with the support ring 10.1 winding head is prevented by this weight reduction, and the carrying capacity of the support ring 10.1 is still maintained. It should be noted that the indentations 20.1... 20.4 shown here are illustrative of a semicircular cross section only; you can
- FIG. 2 shows a plan view of a segment of a second embodiment of a support ring 10.2 according to the invention for an electrodynamic machine whose surface O with recesses 20.1 ... 20.4 in the form of circular openings between occurring in the support ring 10.2
- FIG. 3 shows a plan view of a segment of a third embodiment of a support ring 10.3 according to the invention for an electrodynamic machine whose surface O with recesses 20.1 ... 20.4 in the form of elliptical openings between occurring in the support ring 10.3
- Openings 20.1 ... 20.4 can - depending on the radial extension of the ellipse - a lot of material on both sides of the main flow paths K.l ... K.3
- FIG. 4 shows a plan view of the segment of a fourth embodiment of a support ring 10.4 according to the invention for an electrodynamic machine, whose basic structure corresponds to the support ring 10.1 of Figure 1, but whose surface additionally with recesses 20.1 ... 20.8 in the form of triangular openings between in Support ring 10.4 occurring
- Inner circumference I of the support ring 10.4 is aligned. This also creates a truss-like structure of the support ring 10.4, the framework but the Main force flow curves Kl ... K.3 absorbs and thus does not weaken the carrying capacity of the support rings 10.4. Together with the on the outer circumference A of the support ring 10.4 as in the first embodiment of a support ring 10.1 of Figure 10.1 between attachment points 30.1 ... 30.3 attached recesses 20.1 ... 20.4 in the form of semicircular indentations results in a weight reduction of the support ring 10.4, which is a decrease excluding the winding head held thereon.
- Dynamoelectric machine has been explained in detail, it is by no means limited thereto, but can in principle be used in any other machine in which a corresponding load of a support ring is to be expected.
- the advantages of the invention are also observed.
- adjustments of the support ring, in particular the shape and the placement of its recesses, are in the knowledge and skill of the skilled person.
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Tragring für den Wickelkopf einer elektrodynamischen Maschine, welcher radial innerhalb des Wickelkopfes und koaxial zu einer Rotationsachse eines Rotationskörpers der Maschine angeordnet werden kann, und welcher so bemessen und ausgestaltet ist, dass dieser drehfest und in Richtung der Rotationsachse verschieblich zumindest mittelbar auf dem Rotorkörper oder einem mit diesem umlaufenden Bauteil befestigt werden kann. Der Tragring ist gekennzeichnet durch Ausnehmungen, insbesondere mit Einbuchtungen und/oder Durchbrechungen, welche im Wesentlichen seitlich von Hauptkraftflussverläufen in dem Tragring angeordnet sind, die bei seinem Betrieb in der elektrodynamischen Maschine auftreten. Die Erfindung betrifft auch eine elektrodynamische Maschine, die mit dem erfindungsgemäßen Tragring ausgestattet ist.
Description
Tragring für den Wickelkopf einer elektrodynamischen Maschine
Die Erfindung betrifft einen Tragring für den Wickelkopf einer elektrodynamischen Maschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zur Befestigung der Wickelköpfe von Rotorwicklungen ist es unter anderem üblich, die Wickelköpfe innen durch einen ringartigen Wickelkopfträger abzustützen und die Wickelköpfe auf diesem Wicklungsträger mit Hilfe von Bandagen zu fixieren. Insbesondere bei größeren Maschinen kann anstelle einer Bandage auch ein mehrfach geteilter Tragring verwendet werden, der mit Isolierzwischenlagen an den Wickelköpfen anliegt und mit Hilfe von Schrauben am Wicklungsträger fixiert wird. Bei besonders großen Fliehkräften können auch Kappen über die
Wickelköpfe geschoben werden. Derartige Kappen sind insbesondere zur Fixierung der Wickelköpfe des Rotors von Turbogeneratoren üblich (Buch 'Leitfaden der Elektrotechnik'— Band 3— 'Konstruktions- und Festigkeitsberechnungen elektrischer Maschinen' Verfasser: Dr. C. von Dobbeler, 1962, B.G. Teubner Verlagsgesellschaft Stuttgart, Seiten 25 bis 29 und 58 bis 62; siehe auch DE 26 29 574 B2 und DE-PS 7 01 612). Es ist weiterhin bekannt, die von der umlaufenden Erregerspule einer Synchronmaschine ausgehenden Fliehkräfte mit Hilfe von an der äußeren Stirnseite der Erregerspule anliegenden Haltebrücken aufzunehmen, die ihrerseits durch am Laufkörper der Maschine befestigte, auf Zug beanspruchte Bolzen gehalten werden, siehe auch DE-PS 9 50 659.
Die Wickelköpfe sind stromdurchflossen. Sie werden daher auf höhere
Temperaturen erwärmt und dehnen sich aus. Der Wickel kopfträger hingegen ist nicht stromdurchflossen und bleibt daher kalt. Um hieraus resultierende
mechanische Spannungen zu vermeiden, ist es aus der WO 2010/115483 AI, ebenso wie aus der GB 1,112,129 bekannt, die Wickelköpfe auf Tragringen zu befestigen, welche drehfest und in axialer Richtung der Rotationsachse des Rotors verschieblich auf dem Rotor beziehungsweise auf einer den Rotor tragenden Nabe
gelagert sind. Der Wickelkopfträger, beispielsweise in Form der beschriebenen Tragringe, ist also in axialer Richtung zumindest zwischen einem oberen und einem unteren Anschlag frei beweglich. Dehnen sich die Wicklungselemente in den Nuten des Rotorkörpers und im Bereich des Wickelkopfs nun durch die Erwärmung aus, dann führt der Wickelkopfträger eine Ausgleichsbewegung in axialer Richtung aus.
Die Problematik liegt nun darin, dass insbesondere bei sehr großen Maschinen, typischerweise in einer Größenordnung von 30 MVA oder größer, die
Rotationsachse der dynamoelektrischen Maschine typischerweise in Richtung der Schwerkraft verläuft. Dadurch muss das gesamte Gewicht von den
Wicklungselementen getragen und im Falle einer thermischen Ausdehnung der Wicklungselemente von diesen verschoben werden. Da der Wickelkopfträger aufgrund der oben beschriebenen typischen Durchmesser derartiger Maschinen entsprechend schwer ist, sind oft große Gewichtskräfte zu überwinden. Dies kann zu sehr hohen Spannungen im Bereich der Wicklungselemente führen, welche das Material der Wicklungselemente entsprechend stauchen und/oder verformen können. Insbesondere kann die Situation auftreten, dass die Wicklungselemente, welche typischerweise im Bereich der Nuten verkeilt ausgeführt sind, das Gewicht des Wickel kopfträgers auf Dauer nicht vollständig tragen können, sodass es im Laufe der Zeit zu einem Absinken der gesamten Wicklung gegenüber dem
Rotorkörper in Richtung der Schwerkraft nach unten kommen kann.
Zum weiteren Stand der Technik sind aus der JP 57-98166 sowie der
JP 54-156112 Tragringe mit Einbuchtungen bzw. Löchern zur verbesserten
Kühlluftführung bekannt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorstehend genannten Probleme zu lösen und Wicklungselemente für eine elektrodynamische Maschine zur Verfügung zu stellen, die ein zeitbedingtes Absinken der Wicklung gegenüber dem
Rotationskörper ausschließen, die darüber hinaus konstruktiv einfach aufgebaut und leicht herstellbar, sowie zuverlässig und weitgehend wartungsfrei sind.
Diese Aufgabe wird durch einen Tragring für den Wickelkopf einer
elektrodynamischen Maschine nach den kennzeichnenden Merkmalen des
Anspruchs 1 gelöst.
Ein wesentlicher Punkt des erfindungsgemäßen Tragrings besteht darin, dass die daran und/oder darin angebrachten Ausnehmungen dessen Gewicht deutlich reduzieren, ohne jedoch seine Tragkraft zu schwächen. Denn die Ausnehmungen sind so bemessen und angeordnet, dass sie zwischen den Befestigungspunkten zum Befestigen des Wickelkopfs und/oder zwischen radial von der Rotationsachse zu den Befestigungspunkten verlaufenden Hauptkraftflussverläufe in dem Tragring liegen und somit keine Schwächung des Materials unter den tatsächlichen, im Betrieb des Tragrings auftretenden Belastungen hervorrufen. Mit anderen Worten wird ein Verhältnis zwischen Tragkraft und Gewicht des erfindungsgemäßen Tragrings, verglichen mit einem Tragring herkömmlicher Form ohne diese
Ausnehmungen, deutlich erhöht. In der Folge wird ein Absinken des Wickelkopfes gegenüber dem Rotorkörper ausgeschlossen, wenigstens jedoch stark vermindert.
Die im Betrieb des Tragrings auftretenden Hauptkraftflussverläufe erstrecken sich dabei im Wesentlichen zwischen Krafteinleitungspunkten an seinem Außenrand, an denen die Fliehkräfte des Wickelkopfes in den Tragring eingeleitet werden, und Kraftausleitungspunkten an seinem Innenumfang, an denen diese Kräfte von dem Tragring auf den Rotorkörper oder auf ein damit umlaufendes Teil übertragen werden. Im Anlaufbetrieb einer elektrodynamischen Maschine verläuft dabei die Kraftflussrichtung vom Innenrand zum Außenrand des Tragrings, da der
Rotorköper oder das mit ihm umlaufende Teil den Wickelkopf zunächst in Rotation versetzen muss. Im stationären Betrieb überwiegen schließlich die radialen
Fliehkräfte des Wickelkopfes, die in umgekehrter Richtung auf den Rotor oder das mit ihm umlaufende Teil zu übertragen sind.
Bevorzugte Ausführungsformen des Tragrings sind in den Unteransprüchen angegeben, die sich insbesondere mit der Ausformung und Anbringung der Ausnehmungen beschäftigen, durch welche einerseits Material entfernt, andererseits die Hauptkraftflussverläufe in dem Tragring nicht beeinflusst werden.
Danach sind die Ausnehmungen in Form von Einbuchtungen ausgeführt, welche am Außenumfang des Tragrings zwischen Befestigungspunkten des Tragrings zum Befestigen des Wickelkopfes angebracht sind. Da diese Bereiche im Betrieb des Tragrings weitgehend unbelastet sind, wird dessen Tragfähigkeit nicht
geschwächt, sein Gewicht aber deutlich reduziert. Die Befestigungspunkte sind dabei vorzugsweise als Gewindebohrungen zum Verschrauben des Wickelkopfes an dem Tragring ausgeführt, um eine möglichst großflächige Einleitung der Kräfte zu gewährleisten, welche Spannungsspitzen vermeidet. Zusätzlich oder alternativ zu den an seinem Außenrand angebrachten Einbuchtungen können diese auch an der Oberfläche des Tragrings zwischen dessen Außenumfang und Innenumfang angebracht sein. Auch dadurch wird Material eingespart und das Gewicht des Tragrings reduziert.
Gleichsam zusätzlich oder alternativ können die Ausnehmungen aber auch in Form von Durchbrechungen des Tragrings ausgeführt sein, welche zwischen dessen Außenumfang und Innenumfang angebracht sind. Anforderungsabhängig können diese einen kreisrunden, einen elliptischen und/oder einen mehreckigen, insbesondere einen dreieckigen Querschnitt aufweisen. In jedem Fall kann je nach Anordnung und Bemessung der Ausnehmungen eine gewünschte Tragfähigkeit des Tragrings auch abseits der Hauptkraftflussverläufe gewährleisten werden. Spannungsspitzen im Bereich der Ausnehmungen werden in üblicher Art durch
möglichst runde Ausführung von Kanten oder Ecken, mit anderen Worten durch weiche Formgebung vermieden.
Im Fall einer besonders ausgeprägten Tragfähigkeits- zu Gewichtsoptimierung eines Tragrings sind die Ausnehmungen in Form von Einbuchtungen und/oder Durchbrechungen ausgeführt und so bemessen und angeordnet, dass der Tragring eine fachwerkartige Struktur aufweist. Das Fachwerk ist dabei so gestaltet, dass es die Hauptkraftflussverläufe abbildet. Ein solches Fachwerk wird bevorzugt dadurch gebildet, wenn die Ausnehmungen in Form von Durchbrechungen mit dreiecksförmigem Querschnitt ausgeführt sind, und diese Ausnehmungen über den Umfang des Tragrings hinweg in wechselnder Folge mit ihrer Basis bzw. ihrer Spitze zu dessen Außenumfang zeigend angebracht sind.
Analog zur Wahl von Gewindebohrungen am Außenrand des Tragrings wird eine besonders gleichmäßige Krafteinleitung über den Innenrand des Tragrings hinweg dadurch erreicht, wenn dieser mit einer Vielzahl von Nuten zum Eingreifen in eine Keilwelle versehen ist.
Der erfindungsgemäße Tragring ist grundsätzlich nicht auf einen Einsatz in einer elektrodynamischen Maschine beschränkt, sondern könnte ohne Weiteres auch in anderen Maschinenarten Verwendung finden, wo eine Gewichtsreduktion von Vorteil ist. Bevorzugt ist es aber, eine solche elektrodynamische Maschine damit auszustatten, da ein Absenken von deren Wickelkopf wirksam verhindert wird. Dies gilt in besonderem Maße für doppelgespeiste Asynchronmaschinen, bei denen gleich zwei Wickelköpfe in der gewünschten Position gehalten werden müssen.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Gleiche oder gleichwirkende Teile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen. Es zeigen:
Figur 1 eine Draufsicht auf ein Segment einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Tragrings für eine elektrodynamische Maschine, dessen Außenumfang mit Ausnehmungen in Form von Einbuchtungen zwischen im Tragring auftretenden
Hauptkraftflussverläufen versehen ist;
Figur 2 eine Draufsicht auf ein Segment einer zweiten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Tragrings für eine elektrodynamische Maschine, dessen Oberfläche mit Ausnehmungen in Form von kreisrunden Durchbrechungen zwischen im Tragring auftretenden Hauptkraftflussverläufen versehen ist;
Figur 3 eine Draufsicht auf ein Segment einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Tragrings für eine elektrodynamische Maschine, dessen Oberfläche mit Ausnehmungen in Form von elliptischen Durchbrechungen zwischen im Tragring auftretenden Hauptkraftflussverläufen versehen ist, und
Figur 4 eine Draufsicht auf das Segment einer vierten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Tragrings für eine elektrodynamische Maschine, dessen grundsätzlicher Aufbau dem Tragring der Figur 1 entspricht, dessen Oberfläche jedoch zusätzlich mit Ausnehmungen in Form von dreieckigen Durchbrechungen zwischen im Tragring auftretenden Hauptkraftflussverläufen versehen ist.
Figur 1 zeigt eine Draufsicht auf ein Segment einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Tragrings 10.1 für eine elektrodynamische Maschine, dessen Außenumfang A mit Ausnehmungen 20.1 ... 20.4 in Form von Einbuchtungen zwischen im Tragring 10.1 auftretenden Hauptkraftflussverläufen K.l ... K.3 versehen ist. Die Einbuchtungen 20.1 ... 20.4 sind dabei zwischen
Befestigungspunkten 30.1 ... 30.3 für einen Wickelkopf (nicht dargestellt) ausgebildet, die hier beispielhaft als Gewindebohrungen ausgeführt sind. Der Tragring 10.1 ist an seinem Innenumfang I mit Nuten N versehen und ist auf einen Rotorkörper 40 aufgesteckt, der als Keilwelle ausgeführt ist. Der Rotorkörper 40, der Tragring 10.1 und der Wickelkopf drehen sich im Betrieb der
elektrodynamischen Maschine um eine Rotationsachse R. Alternativ oder zusätzlich können weitere Einbuchtungen an einer Oberfläche O des Tragrings 10.1, wiederum zwischen den Hauptkraftflussverläufen K.l ... K.3 vorgesehen sein. Wie aus dieser ersten Ausführungsform des Tragrings 10.1 ersichtlich ist, werden die Hauptkraftflussverläufe K.l ... K.3, die hier aus der Fliehkraft des Wickelkopfs herrühren sollen, durch die am Außenumfang A des Tragrings angebrachten Einbuchtungen 20.1 ... 20.4 nicht beeinflusst, gleichzeitig aber Material eingespart. Dadurch wird ein Verhältnis zwischen Tragfähigkeit und Gewicht des
erfindungsgemäßen Tragrings 10.1 gegenüber einem herkömmlichen Tragring erhöht. Ein zeitbedingt auftretendes Absinken des mit dem Tragring 10.1 verschraubten Wickelkopfes wird durch diese Gewichtsreduktion verhindert, und die Tragfähigkeit des Tragrings 10.1 bleibt dennoch erhalten. Es ist darauf hinzuweisen, dass die hier dargestellten Einbuchtungen 20.1 ... 20.4 nur beispielhaft einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweisen; sie können
anforderungsabhängig auch wesentlich tiefer in den Tragring 10.1 hinein verlaufend gewählt sein, und z.B. mit halbelliptischen oder keilförmigem
Querschnitt ausgebildet sein.
Die Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf ein Segment einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Tragrings 10.2 für eine elektrodynamische Maschine, dessen Oberfläche O mit Ausnehmungen 20.1 ... 20.4 in Form von kreisrunden Durchbrechungen zwischen im Tragring 10.2 auftretenden
Hauptkraftflussverläufen K.l ... K.3 versehen ist. Mit derartig angeordneten und bemessenen Durchbrechungen 20.1 ... 20.4 lassen sich ebenfalls
Gewichtsreduzierungen erzielen, ohne die Tragfähigkeit des Tragrings 10.2 zu
schwächen. Diese sind zudem besonders einfach als Durchgangsbohrungen jeweils gewünschter Größe ausführbar. Natürlich ist es nicht nur möglich, diese Bohrungen in Umfangsrichtung anzubringen, sondern auch in radialer Richtung, z.B. mit zum Innenrand I des Tragrings 20.2 abnehmendem Durchmesser.
Die Figur 3 zeigt eine Draufsicht auf ein Segment einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Tragrings 10.3 für eine elektrodynamische Maschine, dessen Oberfläche O mit Ausnehmungen 20.1 ... 20.4 in Form von elliptischen Durchbrechungen zwischen im Tragring 10.3 auftretenden
Hauptkraftflussverläufen K.l ... K.3 versehen ist. Mit diesen elliptischen
Durchbrechungen 20.1 ... 20.4 kann - je nach radialer Streckung der Ellipse - besonders viel Material beidseitig der Hauptkraftflussverläufe K.l ... K.3
entnommen werden, ohne die Tragfähigkeit des Tragrings 20.3 zu schwächen. Bei entsprechend langgestreckter Ausführung der elliptischen Durchbrechungen 20.1 ... 20.4 entsteht ein fachwerkartiger Aufbau des Tragrings 10.3, der eine maximale Erhöhung des Verhältnisses zwischen Tragfähigkeit und Gewicht zulässt. Durch computernumerisch gesteuerte Ausfräsung der elliptischen Durchbrechungen 20.1 ... 20.4 ist dieser zudem besonders einfach herzustellen. Die Figur 4 zeigt eine Draufsicht auf das Segment einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Tragrings 10.4 für eine elektrodynamische Maschine, dessen grundsätzlicher Aufbau dem Tragring 10.1 der Figur 1 entspricht, dessen Oberfläche jedoch zusätzlich mit Ausnehmungen 20.1 ... 20.8 in Form von dreieckigen Durchbrechungen zwischen im Tragring 10.4 auftretenden
Hauptkraftflussverläufen K.l ... K.3 versehen ist. Die zwischen Außenrand A und Innenrand I im Tragring 10.4 angeordneten dreieckigen Durchbrechungen 20.5 ... 20.8 sind über den Umfang des Tragrings 10.4 hinweg angeordnet, wobei ihre jeweilige Spitze bzw. ihre jeweilige Basis in abwechselnder Folge zum
Innenumfang I des Tragrings 10.4 ausgerichtet ist. Auch dadurch entsteht ein fachwerkartiger Aufbau des Tragrings 10.4, dessen Fachwerk aber die
Hauptkraftflussverläufe K.l ... K.3 aufnimmt und damit die Tragfähigkeit der Tragrings 10.4 nicht schwächt. Zusammen mit dem am Außenumfang A des Tragrings 10.4 wie in der ersten Ausführungsform eines Tragrings 10.1 der Figur 10.1 zwischen Befestigungspunkten 30.1 ... 30.3 angebrachten Ausnehmungen 20.1 ... 20.4 in Form von halbkreisförmigen Einbuchtungen ergibt sich eine Gewichtsreduzierung des Tragrings 10.4, die ein Absinken des daran gehaltenen Wickelkopfes ausschließt.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Bezug auf einen Tragring für eine
dynamoelektrische Maschine näher erläutert wurde, ist sie keinesfalls darauf beschränkt, sondern kann prinzipiell auch in jeder anderen Maschine verwendet werden, in der eine entsprechende Belastung eines Tragrings zu erwarten ist. Die erfindungsgemäßen Vorteile sind auch daran zu beobachten. In dem speziellen Fall erforderliche Anpassungen des Tragrings, insbesondere die Formgebung und die Platzierung seiner Ausnehmungen, stehen im Wissen und Können des Fachmanns.
Bezugszeichenliste
10.1 , ... 10.4 Tragringe für einen Wickelkopf
20.1 . ... 20.8 Ausnehmungen in/am Tragring
30.1 . ... 30.3 Befestigungspunkte für den Wickelkopf
A Außenumfang des Tragrings
I Innenumfang des Tragrings
K.l ... K.3 Hauptkraftflussrichtungen
N Nuten
0 Oberfläche des Tragrings
R Rotationsachse eines Rotorkörpers
Claims
Tragring (10.1 ... 10.4) für den Wickelkopf einer elektrodynamischen
Maschine, welcher radial innerhalb des Wickelkopfes und koaxial zu einer Rotationsachse (R) eines Rotationskörpers der Maschine angeordnet werden kann, und welcher so bemessen und ausgestaltet ist, dass dieser drehfest und in Richtung der Rotationsachse (R) verschieblich zumindest mittelbar auf dem Rotorkörper oder einem mit diesem umlaufenden Bauteil befestigt werden kann,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Tragring (10.1 ... 10.4) mit Ausnehmungen (20.1 ... 20.8) versehen ist, welche im Wesentlichen zwischen Befestigungspunkten (30.1 ... 30.3) an dem Tragring (10.1 ... 10.4) zum Befestigen des Wickelkopfs und/oder zwischen radial von der Rotationsachse (R) zu den Befestigungspunkten (30.1 ... 30.3) verlaufenden, im Betrieb in der elektrodynamischen Maschine auftretenden, Hauptkraftflussverläufen (K.l ... K.3) in dem Tragring (10.1 ... 10.4) angeordnet sind.
Tragring (10.1 ... 10.4) nach Anspruch 1, bei welchem die Ausnehmungen (20.1 ... 20.8) als Einbuchtungen und/oder Durchbrechungen ausgebildet sind.
Tragring (10.1 ... 10.4) nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die
Ausnehmungen (20.1 ... 20.8) in Form von Einbuchtungen ausgeführt sind, welche am Außenumfang (A) des Tragrings (10.1 ... 10.4) zwischen
Befestigungspunkten (30.1 ... 30.3) angebracht sind.
Tragring (10.1 ... 10.4) nach Anspruch 1,
2 oder 3, bei welchem die
Befestigungspunkte (30.1 ... 30.
3) als Gewindebohrungen zum Verschrauben des Wickelkopfes an dem Tragring (10.1 ... 10.
4) ausgeführt sind.
5. Tragring (10.1 ... 10.4) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem die Ausnehmungen (20.1 ... 20.8) in Form von Einbuchtungen an dem Tragring (10.1 ... 10.4) ausgeführt sind, welche zwischen dessen Außenumfang (A) und Innenumfang (I) an dessen Oberfläche (O)
angebracht sind.
6. Tragring (10.1 ... 10.4) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei
welchem die Ausnehmungen (20.1 ... 20.8) in Form von Durchbrechungen des Tragrings (10.1 ... 10.4) ausgeführt sind, welche zwischen dessen Außenumfang (A) und Innenumfang (I) angebracht sind.
7. Tragring (10.1 ... 10.4) nach Anspruch 6, bei welchem die Durchbrechungen einen kreisrunden, einen elliptischen und/oder einen mehreckigen, insbesondere einen dreieckigen Querschnitt aufweisen.
8. Tragring (10.1 ... 10.4) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei
welchem die Ausnehmungen (20.1 ... 20.8) in Form von Einbuchtungen und/oder Durchbrechungen ausgeführt sind, und diese Ausnehmungen (20.1 ... 20.8) so bemessen und angeordnet sind, dass der Tragring (10.1 ... 10.4) eine fachwerkartige Struktur (F) aufweist.
9. Tragring (10.1 ... 10.4) nach Anspruch 8, bei welchem die Ausnehmungen (20.1 ... 20.8) in Form von Durchbrechungen mit dreiecksförmigem
Querschnitt ausgeführt sind, und diese Ausnehmungen (20.1 ... 20.8) über den Umfang des Tragrings (10.1 ... 10.4) hinweg in wechselnder Folge mit ihrer Basis bzw. ihrer Spitze zu dessen Außenumfang (A) zeigend angebracht sind.
10. Tragring (10.1 ... 10.4) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem der Innenrand des Tragrings (10.1 ... 10.4) mit einer Vielzahl von Nuten (N) zum Eingreifen in eine Keilwelle versehen ist.
11. Elektrodynamische Maschine mit wenigstens einem Tragring (10.1 ... 10.4) für einen Wickelkopf nach einem der vorstehenden Ansprüche.
12. Elektrodynamische Maschine nach Anspruch 11, die als doppelgespeiste Asynchronmaschine ausgelegt ist, deren Wickelköpfe an wenigstens einem jeweiligen Tragring (10.1 ... 10.4) gehalten sind.
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