DE1538709A1

DE1538709A1 - Rotor fuer eine elektrische Maschine

Info

Publication number: DE1538709A1
Application number: DE19661538709
Authority: DE
Inventors: Erik Agerman; Ake Lindstedt; Nils-Erik Nilsson
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1965-06-30
Filing date: 1966-06-24
Publication date: 1970-01-22
Also published as: US3470404A; CH452673A; SE322832B; GB1150292A

Description

DIPL.-ING. HELMUT MlSSLING 63giessen, 18.6.1969

__ _ BISMAROKSTRASSE »3

DIPL.-ING. RICHAR DSCHLEE telefon; Coeini 73*00

PATENTANWÄLTE M/EP 8819

i-llmänna Svenska EIektriska Aktiebolaget, Ya 3 t er as /Schweden

Rotor für eine elektrische Maschine

Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine elektrische Maschine, und zwar einen Rotor mit einem Rotorring, der von axial parallel zur Rotorachse liegenden Trägern getragen wird, die zusammen mit in der Achsrichtung hintereinander liegenden Stirnplatten, einer Nabe und mehreren Speichen ein steifes Rotorgestell bilden. Die genannten Träger sind dabei je mit einer Befestigungsanordnung versehen, die in Eingriff mit einer axialen Nut auf der Innenseite des Rotorringes steht und eine freie radiale Ausdehnung des Rotorringes zuläßt. Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Rotors.

Der Rotorring einer elektrischen Maschine ist im Betrieb starken Zentrifugalkräften ausgesetzt.'Um dem Rotor einen Aufbau zu geben, der bei verschiedenen Drehzahlen ausreichend dynamisch stabil ist, hat man bisher den Rotorring unter starker radialer Vorspannung auf dem Rotorgestell befestigt, indem man den Ring auf das Gestell aufgeschrumpft oder mit radial gerichteten Druck-

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BAD ORiGMAL - _2_

.Unterlagen (Art. 7 § 1 Ab·. 2 Nr. I Satz 3 dee Änderungsge&y. 4.3.13671

stangen belastet hat. Ein solcher Aufbau des Rotors ist jedoch kostspielig und stellt große Anforderungen an die Genauigkeit der Herstellung und Montage.

Der Aufbau des Rotors wird einfacher, wenn in bekannter Weise der Rotorring an dem radial innerhalb des Ringes angeordneten Gestell nach dem Prinzip des "schwimmenden Reifens" (floating rim) befestigt wird, d.h. derart, daß der Rotorring sich unter der Einwirkung der Zentrifugalkräfte frei ausdehnen kann. Natürlich muß ein solcher Rotor eine momentübertragende Verbindung zwischen Rotorgestell und Rotorring haben. Es ist außerdem von großer Bedeutung, daß ein streng koaxiales Verhältnis zwischen Rotorgestell und Rotorring unter allen Verhältnissen aufrechterhalten wird.

In gewissen bekannten Fällen, in denen das Prinzip des "schwimmenden Reifens" angewendet wird, wird die erforderliche Koaxialität durch besondere nachgiebige Konstruktionselemente sichergestellt, die eine Verbindung zwischen Rotorgestell und Rotorring bilden und mit justierbarer radialer Erstreckung ausgeführt sein können. Eine solche Konstruktion ist m der britischen Patentschrift 1 007 103 beschrieben. Bei einer anderen Konstruktion, die auf dem gleichen Prinzip aufgebaut ist, nämlich der m der britischen Patentschrift $0$ 906, werden das Rotorgestell und seine Organe für die Momentübertragung mit großer Genauigkeit bearbeitet, nachdem das Zusammenschweissen

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des Rotorgestells stattgefunden hat, was zusammen mit großer Genauigkeit bei der Herstellung des Ringes eine so strenge . radiale Führung der in Nuten des Rotorringes eingreifenden Befestigungsorgane ergibt, daß ein koaxiales Verhältnis auch bei maximaler Ausdehnung des Rotorringes aufrechterhalten wird.

Auch ein Rotor nach der Erfindung ist nach dem Prinzip des "schwimmenden Reifens" ausgeführt und hat keine besonderen zum Sicherstellen der genannten Koaxialität vorgesehenen Konstruktionselemente . Aber im Unterschied von der in aer britischen Patentschrift -jO'y 906 gezeigten Konstruktion kann bei einem erfindungsgemäßen Rotor das Rotorfrestell mit verhältnismäßig geringem Genauigkeitsgrad beinahe fertig hergestellt werden und die Bearbeitung der Teile, die für nie Lage des Rotorringes bei seiner Ausdehnung ausschlaggebend sind, vorgenommen weraen, ehe diese am Rotor festgeschweißt weraen. Ein Rotor una ein Verfahren zu seiner Herstellung nach aer Erfindung eignen sich deshalb besonders gut rür Maschinen, die so groß sind, daß der Rotor am Aufstellungsort zusammengebaut weraen muß.

Ein Rotor nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, aaß die genannten Stirnplatten mit mehreren Ausnehmungen an ihren Außenkanten und zwischen den Speichen ausgeführt und die genannten Träger mit aufgeschweißten 3efestigungsplatten versehen und in den genannten Ausnehmungen mit einem ausreichenden Spiel angeordnet sind-, wobei eine Anzahl Befestigungsplatten je eine Ausnehmung überlappen und an den Stirnplatten festgeschweißt sind.

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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen des obengenannten Rotors, das dadurch gekennzeichnet ist, daß mehrere Blechsegmente zusammengefügt werden, um den genannten Rotprring zu bilden, daß die genannten Träger mit aufgeschweißten, transversal vorspringenden Befestigungsplatten versehen · werden,-dal? die Träger vor ihrer Montage so bearbeitet werden, daß sie mit den genannten Befestigungsanprdnungen zusammenpassen, und daß die genannten Stirnplatten mit den genannten Speichen und Nabe zusammengeschweißt und hauptsächlich koaxial zum Rotorring angeordnet werden, wobei die genannten Träger mit einem ausreichenden Justierungsspiel in den in den Stirnplatten zwischen den Speichen gebildeten Ausnehmungen angeordnet und am . Rotorring durch die genannten Befestigungsanprdnungen befestigt werden, wonach die Träger am übrigen Rotorgestell dadurch befestigt werden, daß die genannten Befestigungspiatten an den Stirnplatten angesehweißt werden.

Die Befestigüngsanordnungen zwischen Rotprgestell und Rotorring werden nach der Erfindung vorzugsweise so ausgeführt, daß das Rotorgestell .eine Anzahl Balken mit U-förmigem Querschnitt und der Rotprring eine Anzahl zur U-iTut der Pührungslinien passende Führungsleisten hat? In dieser Weise wird auf einfache Art ermöglicht, daß der Rotorring sich frei radial ausdehnen kann, während dagegen tangential? Momentkräfte von der Rotorwelle und dem Rptorgestell zum Rotprring übertragen werden. Zur Regelung der Breite #er Müirungslelsten. werden zweckmäßig Keilergane

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verwendet, und die eigentlichen Führungsleisten können nach der Erfindung aus gegeneinander gleitenden Keilen zusammengesetzt sein. An den G-leitf lachen, die die radiale Ausdehnung des Rotorringes zulassen, werden erfindungsgemäß vorzugsweise Einlagen aus Plastik oder einem anderen die Reibung vermindernden Material angeordnet. Besonders gut eignet sich Polytetrafluorethylen als reibungsherabsetzendes Material.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung näher "beschrieben, m dieser zeigen: ■ I¹Ig. 1 in Stirnansicht einen Sektor eines erfindungsgemäßen Rotors und

Pig. 2 eine Einzelheit der Pig. 1 in perspektivischer Darstellung.

In der Zeichnung bezeichnen 1 die Welle des Rotors,2 das Rotor-'gestell und 3 äen Rotorring. Der Rotorring ist aus einer Anzahl aufeinander gelegter Blechsegmente aufgebaut, die einander überlappen und von einer großen Anzahl axialer liegender Bolzen 4 zusammengehalten werden, so daß ein fester einheitlicher Rotorring erhalten wird. Auf der Außenseite hat der Rotorring mehrere Schwalbenschwanznuten 5 zum Pesthalten der Rotorpole mit der Wicklung, die nicht in der Pigur eingezeichnet sind. Die Bolzen 4 und Schwalbenschwanznuten 5 sind nur in einem begrenzten Teil der Figur voll eingezeichnet". "

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Das Eotorgestell Ί besteht aus einem Nasenring 6 und zwei in einem gewissen Abstand voneinander angeordneten Stirnblechen 7, die durch Speichen bzw. Bleche 8 miteinander verbunden sind.

In Nuten des Rotorringes 3 an seiner Innenseite sind mehrere Führungsleisten 9 befestigt. Das Rotorgestell weist eine entsprechende Anzahl U-förmiger Träger TO auf, deren U-Nuten die Führungsleisten 9 aufnehmen. Die Führungsleisten 9 können im Verhältnis zu den Trägern 10 radial gleiten, dies bedeutet, daß der Rotorring 3 sich unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft ausdehnen kann, wobei diese'Dehnung nicht auf die Momentübertragung zwischen Rotorkern und Rotorring einwirkt. Um eine gute Passung zwischen den Trägern 10 und Leisten 9 zu erhalten, werden ein oder mehrere zusätzliche Paßkeile oder Füllstücke 11 verwendet. Die Paßelemente 11 können auch verwendet werden, um die tangentiale Lage zwischen Führungselementen und Führungsleisten einzustellen. -

Bei radialer Dehnung des Ratorringes 3 werden Gleitflachen entweder zwischen den Leisten 9 und Paßelementen 11 oder zwischen diesen Elementen und den Führungselementen 10 angeordnet. Bei den G-leitf lachen wird in zweckmäßiger Weise ein reibungsvermindernder Flächenbelag, z.B. aus Polytetrafluoräthylen, angebracht .

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Εαη erfindungsgemäßer Rotor wird zweckmäßig so hergestellt, daß die Träger 10 bei der Montage des Rotors beweglich im Verhältnis zu dem aus Nabe, Speichen und Stirnbleehen bestehenden Teil des Rptorgestell.es angeordnet werden, so daß sie bei der Montage des Rpiprringes und - erst nachdem dieser im wesentlichen fertigmontiert ist - definitiv am Rotorgestell befestigt werden. Dieses Verfahren ermöglicht, daß der Rotor vom Rotorring ausgehend aufgebaut werden kann. Dadurch wird der Vorteil gewonnen, daß das Rptorgestell ohne allzu große Anforderungen an Präzision hergestellt werden kann, weil man im kritischen Moment der Montage, d.h. beim Zusammenfügen des Rotorringes und des innen liegenden Teils eine Justierung ausführen kann. Das Loch für die Rotorwelle im Rotorstativ muß natürlich als letzter Schritt der Montage gebohrt werden, aber dies kann in bekannter Weise geschehen.

lim beim Pestschweissen der Träger 10 eine Deformation der Träger zu vermeiden, sind diese im voraus mit Befestigungsplatten 12 versehen. Um eine günstige Übertragung der tängentialen Kräfte zwischen den Balken 10 und dem Rotorgestell 2 zu erreichen, werden die Träger 10 im voraus auch mit tangential herausragenden Befestigungskörpern -15 versehen, die an den Enden der Bleche 8 festgeschweißt werden. Die Befestigungsplatten 12 und Befe§tigungskörper 15 werden an den Trägern 10 festgesehweißt, ehe diese auf Maß bearbeitet werden, so daß 4I§ von der Schweiß-

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wärme verursachten Formveränderungen nicht die endgültigen Maße verändern können. Weil die exakte Lage der Träger 10 · im Verhältnis zum Rotorgestell erst während des Montageverlaufs bestimmt wird, ist es wesentlich, daß die Befestigung Justierungen zuläßt. Die gezeigte Ausführungsform mit tangentialen Befestigungskörpern 13 eignet sich besonders gut für tangentiale Justierungen und gleichzeitig auch für kleinere radiale Justierungen. Eine für gewünschte Justierungen ausreichend große Ausnehmung 14 muß natürlich in den Stirnblechen 7 bei den Trägern TO angeordnet werden.

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Claims

- Patentansprüche;

1 . Rotor für eine elektrische Maschine mit einem Eotorring, der von axial liegenden Trägern getragen wird, die zusammen mit axial hintereinander angeordneten Stirnblechen, einer Babe und mehreren Speichen ein s-teifes Eotorgestell bilden, je mit einer Befestigungsanordnung versehen sind, die in Eingriff mit einer entsprechenden Fut auf der Innenseite des Rotorringes steht und eine freie Ausdehnung des Rotorringes zuläßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnbleche (7) mit mehreren Ausnehmungen (H) an den Außenkanten und zwischen den Speichen (8) ausgebildet sind, daß die Träger (10) mit aufgeschweißten Befestigungsplatten (12, 13) versehen und in den Ausnehmungen (14) mit einem reichlichen Spiel angeordnet sind und mehrere -je eine Ausnehmung (H) überlappende Befestigungsplatten (12) an den Stirnblechen (7) festgeschweißt sind.

2, Verfahren zum Herstellen eines Rotors nach Anspruch 1, mit einem Rotorring, der von parallel zur Achse des Rotors liegenden Trägern getragen wird, die zusammen mit Stirnblechen, einer Nabe und mehreren Speichen ein steifes Rotorgestell bilden und je mit einer Befestigungsanordnung versehen sind, die in Eingriff mit einer entsprechenden axialen Nut auf der Innenseite des Rotorringes steht und eine freie radiale Ausdehnung des Rotorringes' erlaubt, dadurch gekennzeichnet, daß an den Träger (10) transversal herausragende Befestigungsplatten (12)

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angeschweißt und die Träger vor ihrer Montage so bearbeitet werden, daß sie mit den Befestigungsanordnungen zusammenpassen, daß die Stirnbleche (7) mit den Speichen (ö) und der Nabe (6) zusammengeschweißt und im wesentlichen koaxial im Verhältnis zum Rotorring (3) angeordnet werden, daß die Träger (10). mit einem ausreichenden Justierungsspiel in den in den Stirnblechen zwischen den Speichen (8) ausgebildeten Ausnehmungen (14) angeordnet und am Rotorring (3) mit den genannten Befestigungsanordnungen (9, 11) befestigt und daß danach die Balken am Rotorgestell dadurch befestigt werden, daß die genannten Befestigungsplatten (12) an den Stirnblechen (7) angeschweißt werden.

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