DE10005006B4

DE10005006B4 - Rotierende elektrische Maschine

Info

Publication number: DE10005006B4
Application number: DE10005006A
Authority: DE
Inventors: Rune Gunnarsson; Rikard Isby
Original assignee: ABB AB
Current assignee: ABB Schweiz AG
Priority date: 1999-02-15
Filing date: 2000-02-04
Publication date: 2011-04-07
Anticipated expiration: 2020-02-05
Also published as: DE10005006A1; SE9900497L; SE523440C2; SE9900497D0; US6366001B1; FR2790611A1; FR2790611B1

Abstract

Rotierende elektrische Maschine, insbesondere Gleichstrommaschine, mit einem Rotor (8), der auf einer Rotorwelle (9) angebracht ist und axiale Wicklungsspulen trägt, wobei die Spulenenden (Wicklungsköpfe) von einer im wesentlichen ringförmigen Rotorspulen-Stützvorrichtung (7; 7') gestützt werden, die konzentrisch zur Rotorwelle angeordnet ist und direkt am axialen Ende des Rotors befestigt ist, wobei an der Innenseite der Rotorspulen-Stützvorrichtung (7; 7') verschiedene Kühlflansche (10, 11, 12; 10', 11', 12') angeordnet sind, die radial nach innen in Richtung zur Rotorwelle gerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, dass einige der Kühlflansche (10; 10') Befestigungseinrichtungen (13) für Auswuchtgewichte (14) bilden, wobei diese einen ersten im wesentlichen radialen Abschnitt (10a) haben, welcher mit seinem einen Ende mit der inneren Fläche der Rotorspulen-Stützvorrichtung (7; 7') verbunden ist und mit seinem anderen freien Ende mit einem zweiten Abschnitt (10b) verbunden ist, welcher sich im wesentlichen rechtwinklig zum ersten Abschnitt erstreckt, so dass die genannten Kühlflansche im wesentlichen eine T-Form haben, wobei zwei...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich generell auf rotierende elektrische Maschine und speziell auf eine rotierende elektrische Gleichstrommaschine, wie sie in dem Oberbegriff des Anspruches 1 beschrieben ist. Die Erfindung bezieht sich ferner auf einen Rotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 5 für eine solche rotierende elektrische Maschine und auf eine Rotorspulen-Stützvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 9 für einen solchen Rotor. Die Oberbegriffe sind aus der DE 1488019 A bekannt.
Hintergrund der Erfindung
Die Entwicklung auf dem allgemeinen Gebiet der rotierenden elektrischen Maschinen ist gegenwärtig auf die Erzielung einer immer höheren Ausnutzung gerichtet, das heißt, auf die Erzielung einer immer höheren Leistung und eines immer höheren Drehmoments für eine gegebene Maschinengröße. Eine Bedingung für eine solche höhere Ausnutzung besteht darin, daß die Kühlung der Maschine entsprechend verbessert werden kann, und folglich wird eine intensive Entwicklungsarbeit in dieser Richtung betrieben.
Bei Gleichstrommaschinen wurden große Fortschritte hinsichtlich der Rotorkühlung erzielt, und vielleicht vor allem durch die in der schwedischen Patentanmeldung SE 9900227-A beschriebenen Prinzipien bei der Kühlung des Rotorblechpakets. Diese Prinzipien beziehen sich auf die symmetrische Positionierung der Rotorkühlkanäle relativ zu den magnetischen Pfaden im Rotor und führen dadurch zu der Anbringung von Kühlkanälen in größerer Anzahl und dichter am äußeren Umfang des Rotors.
Durch diese Optimierung der Kühlung des Rotorblechpakets wurde die Entwicklung so weit vorangebracht, daß andere Teile der Maschine, die bisher als ausreichend gut gekühlt angesehen wurden, nunmehr zur Begrenzung der möglichen Ausgangsleistung (Ausnutzung) der Maschine geworden sind. Einer dieser sogenannten ”hot spots” in der Maschine sind diejenigen Teile der in den achsialen Nuten des Rotors eingelegten Rotorspulen, die außerhalb des eigentlichen Rotorblechpakets liegen.
Bei konventionell aufgebauten Gleichstrommaschinen, siehe die beigefügte 1, liegt der Hauptteil der Enden 2 der Rotorspulen, also der Wicklungsköpfe, des Rotors 1 thermisch isoliert zwischen einer Spulen-Stützvorrichtung 3 und einer Rotorspulenbandage 4. Die allgemeine Form einer Rotorspulen-Stützvorrichtung 3, welche den Ausgangspunkt dieser Erfindung bildet, besteht aus einem relativ dünnen und leichten Zylinderring aus synthetischem Harz (Kunststoff) oder Metall, der direkt am Rotor in dessen äußerem Bereich angebracht ist. Im Gegensatz dazu gibt es auf diesem Gebiet auch schwere und materialintensive und oft gegossene Spulen-Stützvorrichtungen. Die letztgenannte Art wird von der Rotorwelle 5 getragen, und für sie gelten ganz andere Bedingungen.
Bei Rotorspulen-Stützvorrichtungen der hier betrachteten Art war es bisher im allgemeinen völlig ausreichend, die Rotorspulenenden nur an dem Rotorspulenendstück 6 durch Kühlluft zu kühlen, zu welchem die Kühlluft Zutritt hat. Die Leiterlänge in dem Rotorspulenendstück beträgt ungefähr nur 20 bis 25% der Gesamtlänge der Rotorwicklungsköpfe. Beachtet man dies und betrachtet man die oben genannte Entwicklung auf diesem Gebiet, so wird klar, daß die bisher genannte Methode nicht ausreichend ist, um mit der Maschine als ganzes die Vorteile ausnutzen zu können, die sich aus den oben genannten Fortschritten ergeben, die bei der Kühlung des Rotorblechpaketes erreicht wurden.
Aus der DE 14 88 019 A ist eine rotierende elektrische Maschine bekannt, bei der auf der Innenseite der Rotorspulen-Stützvorrichtung axial verlaufende Kühlrippen angeordnet sind, die radial nach innen in Richtung zur Rotorwelle gerichtet sind. Der Querschnitt dieser Kühlrippen ist gleichschenklig-dreieckförmig, wobei die Spitze des Dreiecks, in der sich die beiden gleichen Schenkel treffen, zur Rotorwelle gerichtet ist. Auf diese Weise wird eine Verbesserung der Kühlung der Wickelköpfe erreicht.
Aus der DE 10 39 615 A ist eine rotierende elektrische Maschine bekannt, bei der der Wickelkopfträger auf seiner zur Rotorwelle gerichteten Seite mit einer tangential umlaufenden Nut versehen ist, in die Auswuchtmassen eingesetzt werden können.
Aus der DE 23 15 840 A ist eine rotierende elektrische Maschine bekannt, bei der der Wicklungsträgers zu seiner Befestigung am Rotorblechpaket mit Zapfen versehen ist, die eine integrale Einheit mit dem Wicklungsträger bilden und mit denen der Wicklungsträger in axialen Kühlbohrungen des Rotorblechpaket fixiert werden kann. Die Zapfen sind dabei hohl ausgebildet, um die Kühlbohrungen nicht zu blockieren.
Aus der DE 12 76 801 A sind gekapselte Elektromotoren bekannt, die auf der Außenseite ihres Gehäuses in bekannter Weise mit Kühlrippen versehen sind. Die Besonderheit dieses Gehäuses besteht darin, dass einiger der normalerweise rechteckigen und sich senkrecht von der Außenwand des Gehäuses erstreckenden Kühlrippen eine andere Gestalt und/oder eine andere Neigung gegenüber der Außenwand des Gehäuses haben, die so beschaffen sind, dass diese Kühlrippen gleichzeitig zur Befestigung weiterer Bauteile, wie zum Beispiel Füßen oder Schaltkästen, verwendet werden können. Wie die Figuren dieser Druckschrift deutlich erkennen lassen, wird durch diese Umgestaltung eines Teils der Kühlrippen keine Vergrößerung der gesamten Rippenkühlfläche erreicht, was auch nicht als beabsichtigter Nebeneffekt in der Druckschrift in Anspruch genommen wird.
Zusammenfassend ist festzustellen, daß die bekannten Rotorspulen-Stützvorrichtungen für sich unter den Bedingungen, für die sie gedacht waren, gut gearbeitet haben. Sie können jedoch nicht den immer höheren Anforderungen an die Kühlung der Maschine als ganzes gerecht werden. Mit anderen Worten, die intensive Entwicklung und die dabei erreichte Optimierung der Kühlung des eigentlichen Rotorblechpaketes hat dazu geführt, daß die oben genannten Teile der Maschine zu einem Hindernis auf dem Wege zu einer maximalen Leistungsausbeute geworden sind.
Zusammenfassung der Erfindung
Ein grundlegendes Ziel der Erfindung besteht daher darin, bei einer rotierenden elektrischen Maschine wie sie aus der DE 14 88 019 A bekannt ist, insbesondere bei einer Gleichstrommaschine, eine weitere Verbesserung der Kühlung der Spulenenden oder der Wicklungsköpfe der Rotorspulen zu erzielen, welche der Entwicklung entspricht, die hinsichtlich der Kühlung des Restes der Maschine stattgefunden hat. Im besonderen besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine verbesserte Kühlung zu entwickeln, ohne negative Auswirkungen auf die Spulen-Stützvorrichtung in anderer Hinsicht und das mit einfachen und Kosten sparenden Mitteln. Außerdem sollen die der Kühlung dienenden Kühlflansche so beschaffen sein, dass sie zugleich zur Unterbringung von Auswuchtgewichten geeignet sind.
Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass die rotierende elektrische Maschine mit einer Rotorspulen-Stützvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 versehen ist, welche die im kennzeichnenden Teil des des Anspruchs 1 genannten Merkmale aufweist.
Gemäß der Erfindung sind mindestens einige der Kühlflansche so ausgebildet, dass sie zusammen als Befestigungsmöglichkeit für Gewichte zur Beseitigung einer Unwucht dienen können. In dieser Weise dienen die Kühlflansche dem zusätzlichen Zweck der Ausbalancierung des Rotors. Dadurch kann auf die traditionell verwendeten Ausbalancierscheiben oder entsprechende Einrichtungen, die von der Rotorwelle getragen werden, vollständig verzichtet werden.
Als Ganzes betrachtet, ergibt die Erfindung eine bedeutende Verbesserung der Kühlkapazität, indem eine effiziente Kühlung auch der Teile der Rotorspulenenden/Wicklungsköpfe stattfindet, die an der Rotorspulen-Stützvorrichtung anliegen.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist im Anspruch 2 beschrieben. Gemäß dieser Ausführungsform wird eine Zentrierung und Befestigung der Rotorspulen-Stützvorrichtung relativ zum Rotor dadurch erreicht, daß eine Anzahl von Kühlflanschen der Rotorspulen-Stützvorrichtung mit Sitzen für Führungsstifte versehen ist, die mit dem axialen Ende des Rotors verbunden werden können.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Rotorspulen-Stützvorrichtung von einer Anzahl miteinander verbindbarer Segmente gebildet, wie dies in den Ansprüchen 3 und 4 genannt ist. Eine solche Konstruktion trägt zur Verringerung der Herstellungskosten bei, da das Extrusionswerkzeug zu bedeutend niedrigeren Kosten gefertigt werden kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Rotor für eine elektrische Maschine, insbesondere eine Gleichstrommaschine, vorgeschlagen, welcher die im Anspruch 5 genannten Merkmale aufweist. Der genannte Rotor ist mit einer Rotorspulen-Stützvorrichtung versehen, die eine Oberfläche hat, die im Verhältnis zu ihrem Umfang bedeutend vergrößert ist und Kühlflansche, die so ausgebildet sind, dass sie zusammen als Befestigungsmöglichkeit für Gewichte zur Beseitigung einer Unwucht dienen können. Ein solcher Rotor kann sowohl als Ersatzteil für eine Gleichstrommaschine verwendet werden oder als Austauschteil bei der Verbesserung einer vorhandenen Maschine.
Ausführungsbeispiele dieses zweiten Aspekts der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen 6 bis 8 genannt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Rotorspulen-Stützvorrichtung vorgesehen, welche die im Anspruch 9 genannten Merkmale aufweist. Die Rotorspulen-Stützvorrichtung hat eine Oberfläche, die im Verhältnis zu ihrem Umfang bedeutend größer ist, und Kühlflansche, die so ausgebildet sind, dass sie zusammen als Befestigungsmöglichkeit für Gewichte zur Beseitigung einer Unwucht dienen können. Eine solche Rotorspulen-Stützvorrichtung kann sowohl verwendet werden als Ersatzteil für eine Gleichstrommaschine als auch als Austauschteil bei der Verbesserung eines vorhandenen Rotors.
Ausführungsbeispielen des zuletzt genannten Aspektes der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen 10 bis 13 genannt.
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen genauer erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen genauer beschrieben, wobei
1 in einer partiell schematischen und partiell geschnittenen Seitenansicht einen Teil eines Rotors zeigt, der mit einer in bekannter Weise aufgebauten Rotorspulen-Stützvorrichtung ausgerüstet ist,
2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Rotorspulen-Stützvorrichtungs gemäß der Erfindung in Gestalt eines aus Segmenten gebildeten Ringes zeigt,
3 ein Segment der Rotorspulen-Stützvorrichtung gemäß dem in 2 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel zeigt, und
4 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Rotorspulen-Stützvorrichtung gemäß der Erfindung zeigt, die als eine nicht unterbrochene Ringform ausgebildet ist.
Detaillierte Beschreibung
Unter Bezug auf die Zeichnungen wird nun das Grundprinzip der Erfindung anhand von zwei Ausführungsbeispielen beschrieben. Gleichzeitig werden die Unterschiede im Vergleich zu bekannten Ausführungsformen, wie zum Beispiel derjenigen, die in der Einleitung kurz beschrieben wurde und die in 1 dargestellt ist. Entsprechend zeigt 2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Rotorspulen-Stützvorrichtung gemäß der Erfindung, die generell mit dem Bezugszeichen 7 versehen ist. Die axiale Endansicht der 2 zeigt, daß die Rotorspulen-Stützvorrichtung von der generellen Art ist, wie sie in der Einleitung in Verbindung mit 1 beschrieben wurde. Diese Art der Rotorspulen-Stützvorrichtung hat die Gestalt eines relativ dünnen zylindrischen Ringes, der mit einer glatten äußeren peripheren Oberfläche versehen ist und der dazu bestimmt ist, die Enden der Rotorspulen zu stützen. Der Ring dieser Rotorspulen-Stützvorrichtung 7 ist so ausgebildet, daß er direkt an den äußeren Bereich des axialen Endes des Rotorblechpaketes angebracht werden kann, und zwar zentriert in Bezug auf die Rotorwelle 9.
Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel besteht der Ring der Rotorspulen-Stützvorrichtungs 7 aus drei miteinander verbundenen identischen Ringsegmenten 17, 18, 19. Eines dieser Ringsegmente 17 ist in 3 in vergrößertem Maßstab gezeigt. Ein solcher geteilter Aufbau ist mit Rücksicht auf die Herstellungskosten vorteilhaft. Der Grund hierfür besteht darin, daß beispielsweise ein Extrusionswerkzeug entsprechenden Aufbaus bedeutend billiger ist als ein Werkzeug für einen vollständigen Ring der unten im Zusammenhang mit 4 beschriebenen Art. Obwohl in dem gezeigten Beispiel die Anzahl der Segmente drei beträgt, kann diese Anzahl beliebig variiert werden, beispielsweise in Abhängigkeit des Rotordurchmessers unter Einhaltung offensichtlich praktischer Grenzen, wie zum Beispiel hinsichtlich der Handhabung der Segmente.
In der Einleitung wurde festgestellt, daß es ein Ziel der Erfindung ist, eine verbesserte Kühlung der Enden der Rotorspulen zu erreichen, welche dem Fortschritt entspricht, der bei der Kühlung des Rotorblechpaketes erzielt wurde. Aus diesem Grunde und in Übereinstimmung mit der Erfindung wird nun grundlegend vorgeschlagen, daß die Rotorspulen-Stützvorrichtung 7 so ausgebildet wird, daß sie eine Oberfläche hat, die im Verhältnis zu ihrem Umfang bedeutend vergrößert ist, und bei der die Kühlflansche zugleich so ausgebildet sind, dass sie zusammen als Befestigungsmöglichkeit für Gewichte zur Beseitigung einer Unwucht dienen können. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird dies dadurch erreicht, daß die Spulen-Stützvorrichtung 7 mit Kühlflanschen, 10, 11, 12 versehen ist, die an der inneren peripheren Oberfläche der Spulen-Stützvorrichtung verteilt angeordnet sind, die generell radial nach innen auf die Rotorwelle 9 zu (siehe 2) gerichtet sind und eine Gestalt haben, die eine Befestigungsmöglichkeit für Gewichte zur Beseitigung einer Unwucht schafft. Die Kühlflansche sind mit ihrer Erstreckung in Längsrichtung in achsialer Richtung des Ringes orientiert.
Ferner wird klargestellt, daß, obwohl die Zeichnungsfiguren die Breite des Ringes, also seine achsiale Länge, nicht zeigen, die Rotorspulen-Stützvorrichtung 7 so dimensioniert sein soll, daß sie sich der Länge der Spulenenden anpaßt, die aus dem Rotorblechpaket 8 herausragen und die gemäß der Darstellung in 1 gestützt werden sollen. Hinsichtlich der Kühlflansche 10, 11, 12 wird in den 2 und 3 davon ausgegangen, daß sie sich über die volle Breite der Spulen-Stützvorrichtung 7 erstrecken. Dies dient dem Zweck, eine maximale Kühlwirkung oder Kühlkapazität zu erreichen; es versteht sich jedoch, daß die Erfindung auch andere spezielle Ausführungen umfaßt, und zwar auch achsiale Reihen aus voneinander getrennten Flanschen, wobei alle diese speziellen Ausführungen der gewünschten Kühlwirkung Rechnung tragen.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel mit drei Segmenten 17, 18, 19 ist jedes Segment an dem überwiegenden Teil seiner radial inneren Fläche mit Flanschen 10 versehen, die als ”Standardkühlflansche” bezeichnet werden können. An seinem ersten beziehungsweise zweiten Ende ist das Segment mit ”Spezialkühlflanschen” 11 beziehungsweise 12 versehen. Zusätzlich zu ihrer Funktion als Kühlflansch dienen diese ”Spezialkühlflansche” als komplementäre miteinander verbindbare ”male-Kupplungsglieder” und ”female-Kupplungsglieder” für die gegenseitige Verbindung der Segmente 17, 18, 19 zur Bildung einer ringförmigen Spulen-Stützvorrichtung 7. Eine solche gegenseitige Verbindung von Ringsegmenten ist für sich aus anderen Anwendungsgebieten bekannt.
Für diese Verbindungsfunktion ist das ”male-Kupplungsglied” 11 mit einem vorstehenden Eingreifabschnitt 11a versehen, der so ausgebildet ist, daß er zum Eingriff in eine Ausnehmung 21 eines aufnehmenden Abschnittes 12a des ”female-Kupplungsgliedes” 12 des nächsten Segmentes geeignet ist. Nach der Verbindung der Segmente werden diese miteinander verriegelt durch Eintreiben eines Stiftes oder Zapfens 20 in den Sitz 22, der zwischen dem Eingriffabschnitt 11a und dem aufnehmenden Abschnitt 12a, die zusammengebracht worden sind, gebildet wird.
Es ist klar aus 2 und noch klarer aus 3, daß der ein ”male-Kupplungsglied” bildende Kühlflansch 11 eines jeden Segmentes 17, 18, 19 auch mit einem Sitz 15 für einen Führungsstift oder einen elastischen Spannungsstift 16 (siehe 2) versehen ist, der in eine ihm zugeordnete Bohrung (nicht gezeigt) in dem Rotorblechpaket 8 gehalten wird. Wenn die Führungsstifte 16 in dieser Weise in dem Sitz 15 eines jeden Segments 17, 18, 19 eingeführt sind, ist die Rotorspulen-Stützvorrichtung 7 zentriert und wird in eine sehr ordentliche Weise während der Anbringung der Rotorspulen im Rotor gehalten. Darüber hinaus sorgen diese Führungsstifte 16 in den Sitzen 15 für einen Schutz dagegen, daß sich die Rotorspulen-Stützvorrichtung 7 losdreht, beispielsweise bei starken Verzögerungen. Die Figuren zeigen auch, daß die speziellen Kühlflansche vorzugsweise etwas stärker ausgebildet sind als die Standardkühlflansche, um der Belastung besser standzuhalten, die während des Betriebes auf sie ausgeübt werden können.
Die Kühlflansche 10, die oben als ”Standard-Kühlflansche” bezeichnet wurden, haben bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel im Querschnitt im wesentlichen eine T-Form mit einem ersten im wesentlichen radial gerichteten Basisabschnitt 10a. Das erste Ende des Basisabschnitts 10a ist mit der inneren Fläche der Rotorspulen-Stützvorrichtung 7 verbunden, und das zweite freie Ende ist mit einem zweiten Abschnitt 10b verbunden, welcher sich im wesentlichen rechtwinklig zu dem ersten Abschnitt erstreckt, wobei zwei benachbarte Kühlflansche 10 zwischen sich einen T-förmige Nut 13 bilden. Durch diese Formgebung der Kühlflansche wird eine bedeutende Vergrößerung der Oberfläche der Spulen-Stützvorrichtung 7 erreicht, und zusätzlich dienen die T-förmigen Nuten zur Aufnahme eines oder mehrerer Gewichte zur Ausbalancierung einer Unwucht. 3 zeigt die Form eines Unwucht-Ausgleichsgewichtes 14, das für den Einbau in eine T-förmige Nut sehr geeignet ist, nämlich ein Ausgleichsgewicht in Gestalt einer Schraube und einer Mutter. Alternativ kann die T-förmige Nut zur Aufnahme von Stangen als Ausgleichsgewichte dienen.
Eine weitere Alternative zum Auswuchten des Rotors 8, um auf die Notwendigkeit der gegenwärtig verwendeten an der Rotorwelle 9 angebrachten Auswuchtscheiben verzichten zu können, besteht darin, daß unter Aufrechterhaltung ihrer Kühlkapazität die Kühlflansche gemäß der Erfindung so ausgebildet werden können, daß einzelne Flansche entfernt oder gekürzt sind. Aus der obigen Beschreibung sollte klar sein, daß die Kühlflansche gemäß der Erfindung nicht auf die gezeigte Ausführungsform beschränkt sind, sondern in einer anderen Weise ausgebildet sein können, um die gewünschte Kühlwirkung für jeden speziellen Anwendungsfall zu erreichen.
Die Rotorspulen-Stützvorrichtung 7 gemäß der Erfindung wird grundsätzlich aus einem nichtmagnetischen Material hergestellt, welches eine gute Wärmeleitfähigkeit hat. Mit Rücksicht auf die Herstellungstechnik sollte es auch zum Extrudieren geeignet sein das heißt es soll sich leicht extrudieren lassen. Es ist ohne weiteres möglich, die Rotorspulen-Stützvorrichtung auch aus einem synthetischen Harz herzustellen, jedoch wird man vermutlich eine Herstellung aus Leichtmetall, zum Beispiel Aluminium, bevorzugen.
Im Vergleich zu dem, was sich mit herkömmlichen Lösungen erreichen läßt, ergibt eine Anwendung der Prinzipien der Erfindung bei einem Rotor einer elektrischen Gleichstrommaschine eine Erniedrigung der Temperatur der Spulenenden von bis etwa 20 bis 25%. Gemäß dem eingangs Gesagten stellt dies eine sehr wesentliche und wichtige Verbesserung der Temperaturverhältnisse im Bereich der Spulenenden dar. Zusätzlich bietet die Konstruktion gemäß der Erfindung eine verbesserte Möglichkeit zu einer angemesseneren Auswuchtung des Rotors. Dies wird erreicht durch Schaffung einer Möglichkeit, eine Ausbalancierung in einfacher und geschickter Weise direkt an der Rotorspulen-Stützvorrichtung vorzunehmen.
4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung. Diese Ausführungsform kann in den Fällen von Vorteil sein, in denen eine einfachere Handhabung als wichtiger betrachtet wird als die Ersparnis von Kosten, die man durch Verwendung der Ringform gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel erreicht, bei dem der Ring aus separaten Segmenten aufgebaut ist. Demgemäß besteht die Rotorspulen-Stützvorrichtung 7' aus einem integralen Ring, der mit Kühlflanschen 10' und 11' versehen ist, die über die radial innere Fläche verteilt sind. In diesem Falle könnten alle Kühlflansche als ”Standard-Kühlflansche” 10' ausgebildet sein, die denen entsprechen, die im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben wurden. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind jedoch diese ”Standard-Kühlflansche” 10' ergänzt durch eine Anzahl von ”Spezialkühlflansche” 11' ähnlich dem ”male-Kupplungsgliedern” 11 des ersten Ausführungsbeispieles mit dem Unterschied, daß bei Ihnen der vorstehende Eingriffsabschnitt fehlt. Der Spezialkühlflansch 11' ist daher mit einem Sitz 15' zur Aufnahme eines der oben beschriebenen Führungsstiftes 16 versehen. Der Zweck der Führungsstifte besteht darin, die Spulen-Stützvorrichtung 7' zu führen und gegen Drehung zu sichern. Die Spezialflansche 11' sind etwas kräftiger ausgebildet, damit sie der Belastung widerstehen können, die durch die Führungsstifte 16 auf sie ausgeübt werden können.
Gegenwärtig wird als das Hauptanwendungsgebiet der Erfindung der Motorbetrieb gesehen, jedoch fällt eine Anwendung der Erfindung bei einem Generatorbetrieb ebenso unter die grundlegenden Prinzipien der Erfindung. In diesem Zusammenhang soll betont werden, daß die Erfindung, obwohl sie hier speziell hinsichtlich ihrer Anwendung bei rotierenden elektrischen Gleichstrommaschinen beschrieben wurde, nicht auf diese Anwendung beschränkt ist. Im Rahmen der Erfindung liegt auch die Anwendung bei anderen Arten von rotierenden elektrischen Maschinen.

Claims

Rotierende elektrische Maschine, insbesondere Gleichstrommaschine, mit einem Rotor (8), der auf einer Rotorwelle (9) angebracht ist und axiale Wicklungsspulen trägt, wobei die Spulenenden (Wicklungsköpfe) von einer im wesentlichen ringförmigen Rotorspulen-Stützvorrichtung (7; 7') gestützt werden, die konzentrisch zur Rotorwelle angeordnet ist und direkt am axialen Ende des Rotors befestigt ist, wobei an der Innenseite der Rotorspulen-Stützvorrichtung (7; 7') verschiedene Kühlflansche (10, 11, 12; 10', 11', 12') angeordnet sind, die radial nach innen in Richtung zur Rotorwelle gerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, dass einige der Kühlflansche (10; 10') Befestigungseinrichtungen (13) für Auswuchtgewichte (14) bilden, wobei diese einen ersten im wesentlichen radialen Abschnitt (10a) haben, welcher mit seinem einen Ende mit der inneren Fläche der Rotorspulen-Stützvorrichtung (7; 7') verbunden ist und mit seinem anderen freien Ende mit einem zweiten Abschnitt (10b) verbunden ist, welcher sich im wesentlichen rechtwinklig zum ersten Abschnitt erstreckt, so dass die genannten Kühlflansche im wesentlichen eine T-Form haben, wobei zwei benachbarte Kühlflansche (10) zwischen sich eine T-förmige Nut (13) zur Aufnahme eines erweiterten Kopfes eines Ausgleichgewichtes (14) in Gestalt eines Bolzens bilden.
Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl der Kühlflansche (11; 11') der Rotorspulen-Stützvorrichtung (7; 7') mit Sitzen (15; 15') für Führungsstifte (16; 16') versehen ist, die an dem axialen Ende des Rotors (8) zum Zwecke der Zentrierung und zum Festhalten der Rotorspulen-Stützvorrichtung relativ zum Rotor befestigt sind.
Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorspulen-Stützvorrichtung (7) aus einer Anzahl miteinander verbindbarer Segmente (17, 18, 19) besteht, die im zusammengebauten Zustand einen Ring bilden.
Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 3 mit einer Spulen-Stützvorrichtung (7; 7'), die aus mehreren Segmenten (17, 18, 19) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlflansche (11, 12), die am dichtesten an den Enden der Segmente (17, 18, 19) liegen, mit gegenseitig komplementären verbindbaren Verbindungsgliedern (11a, 12a) versehen sind, die im verbundenen Zustand in einer an sich bekannten Weise zusammen einen Sitz (22) für einen Stift (20) bilden, der im eingesetzten Zustand die Verbindung der Segmente miteinander sichert.
Rotor (8) für eine rotierende elektrische Maschine, vorzugsweise für eine Gleichstrommaschine, welcher Rotor von einer Rotorwelle (9) getragen wird und achsiale Wicklungsspulen trägt, deren Enden von einer im wesentlichen ringförmigen Rotorspulen-Stützvorrichtung (7; 7') gestützt werden, die bezüglich der Rotorwelle zentriert angeordnet ist und im radial äußeren Ende des Rotors befestigt ist, wobei an der Innenseite der Rotorspulen-Stützvorrichtung (7; 7') verschiedene Kühlflanschen (10, 11, 12; 10', 11', 12') angeordnet sind, die radial nach innen in Richtung zur Rotorwelle gerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, dass einige der Kühlflansche (10; 10') Befestigungseinrichtungen (13) für Auswuchtgewichte (14) bilden, wobei diese einen ersten im wesentlichen radialen Abschnitt (10a) haben, welcher mit seinem einen Ende mit der inneren Fläche der Rotorspulen-Stützvorrichtung (7; 7') verbunden ist und mit seinem anderen freien Ende mit einem zweiten Abschnitt (10b) verbunden ist, welcher sich im wesentlichen rechtwinklig zum ersten Abschnitt erstreckt, so dass die genannten Kühlflansche im wesentlichen eine T-Form haben, wobei zwei benachbarte Kühlflansche (10) zwischen sich eine T-förmige Nut (13) zur Aufnahme eines erweiterten Kopfes eines Ausgleichgewichtes (14) in Gestalt eines Bolzens bilden.
Rotor (8) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl der Kühlflansche (11; 11') der Rotorspulen-Stützvorrichtung (7; 7') mit Sitzen (15; 15') für Führungsstifte (16; 16') versehen ist, die an dem achsialen Ende des Rotors (8) zum Zwecke der Zentrierung und zum Festhalten der Rotorspulen-Stützvorrichtung relativ zum Rotor befestigt sind.
Rotor (8) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorspulen-Stützvorrichtung (7) aus einer Anzahl miteinander verbindbarer Segmente (17, 18, 19) besteht, die im zusammengebauten Zustand einen Ring bilden.
Rotor (8) nach Anspruch 7 mit einer Spulen-Stützvorrichtung (7; 7'), die aus mehreren Segmenten (17, 18, 19) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlflansche (11, 12), die am dichtesten an den Enden der Segmente (17, 18, 19) liegen, mit gegenseitig komplementären verbindbaren Verbindungsgliedern (11a, 12a) versehen sind, die im verbundenen Zustand in einer an sich bekannten Weise zusammen einen Sitz (22) für einen Stift (20) bilden, der im eingesetzten Zustand die Verbindung der Segmente miteinander sichert.
Rotorspulen-Stützvorrichtung (7; 7') für einen Rotor (8) einer rotierenden elektrischen Maschine, vorzugsweise einer Gleichstrommaschine, wobei an der Innenseite der Rotorspulen-Stützvorrichtung (7; 7') verschiedene Kühlflansche (10, 11, 12; 10', 11', 12') angeordnet sind, die radial nach innen gerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, dass einige der Kühlflansche (10; 10') Befestigungseinrichtungen (13) für Auswuchtgewichte (14) bilden, wobei diese einen ersten im wesentlichen radialen Abschnitt (10a) haben, welcher mit seinem einen Ende mit der inneren Fläche der Rotorspulen-Stützvorrichtung (7; 7') verbunden ist und mit seinem anderen freien Ende mit einem zweiten Abschnitt (10b) verbunden ist, welcher sich im wesentlichen rechtwinklig zum ersten Abschnitt erstreckt, so dass die genannten Kühlflansche im wesentlichen eine T-Form haben, wobei zwei benachbarte Kühlflansche (10) zwischen sich eine T-förmige Nut (13) zur Aufnahme eines erweiterten Kopfes eines Ausgleichgewichtes (14) in Gestalt eines Bolzens bilden.
Rotorspulen-Stützvorrichtung (7; 7') nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl der Kühlflansche (11; 11') der Rotorspulen-Stützvorrichtung (7; 7') mit Sitzen (15; 15') für Führungsstifte (16; 16') versehen ist, die an dem axialen Ende des Rotors (8) zum Zwecke der Zentrierung und zum Festhalten der Rotorspulen-Stützvorrichtung relativ zum Rotor befestigt sind.
Rotorspulen-Stützvorrichtung (7; 7') nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorspulen-Stützvorrichtung (7) aus einer Anzahl miteinander verbindbarer Segmente (17, 18, 19) besteht, die im zusammengebauten Zustand einen Ring bilden.
Rotorspulen-Stützvorrichtung (7; 7') nach Anspruch 11, die aus mehreren Segmenten (17, 18, 19) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlflansche (11, 12), die am dichtesten an den Enden der Segmente (17, 18, 19) liegen, mit gegenseitig komplementären verbindbaren Verbindungsgliedern (11a, 12a) versehen sind, die im verbundenen Zustand in einer an sich bekannten weise zusammen einen Sitz (22) für einen Stift (20) bilden, der im eingesetzten Zustand die Verbindung der Segmente miteinander sichert.
Rotorspulen-Stützvorrichtung (7; 7') nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie in ihrer Gesamtheit oder alternativ ihre Segmente (17, 18, 19) aus einem Material, vorzugsweise Aluminium, hergestellt ist/sind, welches sich extrudieren läßt und eine gute Wärmeleitfähigkeit hat.