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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der elektrischen
Maschinen. Sie betrifft einen Rotor für eine elektrodynamische
Maschine gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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STAND DER TECHNIK
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Stator-
und Rotorkörper von elektrodynamischen Maschinen, wie beispielsweise
Generatoren, sind meist als Blechkörper ausgebildet, die
aus mit Bolzen zusammengehaltenen Blechpaketen von einzelnen Blechsegmenten
bestehen. In den Blechkörpern sind am inneren bzw. äusseren
Umfang in axialer Richtung verlaufende Nuten zur Aufnahme der entsprechenden
Wicklungen angeordnet. Der Rotor einer solchen Maschine ist beispielsweise
in der
EP-A2-0 736
953 beschrieben.
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Bei
Maschinen hoher Leistung werden durch Einschieben von Distanzstegen
zwischen benachbarte Teilpakete des Blechkörpers radiale
Kühlkanäle ausgebildet, durch die ein geeignetes
Kühlmedium, zum Beispiel Kühlluft, strömt,
um die in der Wicklung bzw. im Blechkörper während
des Betriebes entstehende Wärme abzuführen.
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Herkömmliche
Distanzstege für Statoren, wie sie beispielsweise aus den
Druckschriften
EP-A2-0
893 871 oder
US-A-4,362,960 oder
US-B2-6,583,526 bekannt
sind, werden normalerweise als Doppel-T- oder Rechteckprofile aus
Stahl, nichtmagnetischem Stahl oder Aluminium hergestellt und auf
den Blechsegmenten durch Punktschweissen oder Kleben befestigt.
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Für
die schnell rotierenden Blechkörper von Rotoren reicht
eine Verklebung oder Punktschweissung der Distanzstege aufgrund
der hohen Fliehkräfte nicht mehr aus.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Rotor der eingangs genannten
Art anzugeben, dessen Distanzstege auf einfache Weise gegen einen schädlichen
Einfluss der im Betrieb auftretenden Fliehkräfte gesichert
sind.
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Die
Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Wesentlich für die Erfindung ist, dass die Distanzstege
zum Abfangen von an ihnen angreifenden Fliehkräften an
Bolzen abgestützt sind, die sich in axialer Richtung durch den
Blechkörper des Rotors erstrecken. Hierdurch ergibt sich
eine Befestigung der Distanzelemente am Blechkörper, die
den grössten auftretenden Fliehkräften sicher
standhält.
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Gemäss
einer Ausgestaltung der Erfindung erstrecken sich die Distanzstege
im Wesentlichen in radialer Richtung.
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Eine
andere Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass
zumindest ein Teil der Distanzstege einstückig ausgebildet
ist und eine konstante Dicke aufweist, wobei die Distanzstege konstanter
Dicke insbesondere aus einem Blech ausgeschnitten sind. Die einstückigen
Distanzstege umfassen vorzugsweise jeweils einen verbreiterten ersten
Abschnitt, welcher wenigstens ein Loch zum Durchstecken der axialen
Bolzen des Blechkörpers aufweist, sowie einen schmalen
zweiten Abschnitt in Form eines radialen Fingers.
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Eine
andere Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass
zumindest ein Teil der Distanzstege jeweils aus mehreren zumindest teilweise übereinander
liegenden Einzelteilen zusammengesetzt ist, wobei vorzugsweise die
aus mehreren zumindest teilweise übereinander liegenden
Einzelteilen zusammengesetzten Distanzstege in den Bereichen, in
denen die Einzelteile übereinander liegen, dieselbe Dicke
aufweisen.
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Die
zusammengesetzten Distanzstege umfassen vorzugsweise jeweils ein
Oberteil und ein Unterteil, welche jeweils einen verbreiterten ersten
Abschnitt mit einem Loch zum Durchstecken der axialen Bolzen des
Blechkörpers aufweisen, sowie einen schmalen zweiten Abschnitt
in Form eines radialen Fingers, wobei die beiden Teile mit dem ersten
Abschnitt und dem darin angeordneten Loch übereinander
liegen, während die Finger mit Abstand nebeneinander liegen.
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Zum
Angleichen an die Gesamtdicke der beiden übereinander liegenden
ersten Abschnitte weisen die Finger insbesondere eine gegenüber
den ersten Abschnitten verdoppelte Dicke auf.
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Zur
Verdoppelung der Dicke können dabei auf den Fingern streifenförmige
Auflagen angeordnet sein.
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Eine
andere Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass die zusammengesetzten
Distanzstege jeweils ein Oberteil und ein Unterteil umfassen, dass
eins der beiden Teile einen verbreiterten ersten Abschnitt mit einem
Loch zum Durchstecken der axialen Bolzen des Blechkörpers
aufweist, sowie zwei schmale zweite Abschnitte in Form radialer
Finger, die mit Abstand nebeneinander liegen, dass das andere der
beiden Teile als Lochscheibe ausgebildet ist, und dass die Lochscheibe
und der erste Abschnitt mit dem darin angeordneten Loch übereinander
liegen, wobei zum Angleichen an die Gesamtdicke von erstem Abschnitt
und darüber liegender Lochscheibe die Finger eine gegenüber
dem ersten Abschnitt verdoppelte Dicke aufweisen.
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Insbesondere
können zur Verdoppelung der Dicke auf den Fingern streifenförmige
Auflagen angeordnet sein.
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Eine
weitere Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass
am äusseren Umfang der Blechsegmente radiale Nutausschnitte
angeordnet sind, welche beim Blechkörper die Wicklungsnuten
bilden, und dass sich die Distanzstege in radialer Richtung bis
zwischen die Nutausschnitte erstrecken.
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Weiterhin
ist es von Vorteil, wenn die Distanzstege zusätzlich zur
Abstützung an den Bolzen durch Schweissen, Punktschweissen
oder Verstiften mit dem Blechsegment verbunden sind.
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KURZE ERLÄUTERUNG
DER FIGUREN
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Die
Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen
im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert
werden. Es zeigen
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1 in
einer perspektivischen Ansicht ein Rotor-Blechsegment mit an den
Bolzen abgestützten einfingrigen Distanzstegen gemäss
einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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2 in
zwei Teilfiguren 2(a) und 2(b) in perspektivischer Ansicht einen
einzelnen zweifingrigen Distanzsteg einer ersten Art (2a) sowie ein entsprechendes Rotor-Blechsegment
mit an den Bolzen abgestützten ein- und zweifingrigen Distanzstegen (2b) gemäss einem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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3 in
zwei Teilfiguren 3(a) und 3(b) in perspektivischer Ansicht einen
einzelnen zweifingrigen Distanzsteg einer zweiten Art (3a) sowie ein entsprechendes Rotor-Blechsegment
mit an den Bolzen abgestützten ein- und zweifingrigen Distanzstegen (3b) gemäss einem dritten Ausführungsbeispiel der
Erfindung;
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4 in
zwei Teilfiguren 4(a) und 4(b) in perspektivischer Ansicht einen
einzelnen zweifingrigen Distanzsteg einer dritten Art (4a) sowie ein entsprechendes Rotor-Blechsegment
mit an den Bolzen abgestützten ein- und zweifingrigen Distanzstegen (4b) gemäss einem vierten Ausführungsbeispiel der
Erfindung; und
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5 in
zwei Teilfiguren 5(a) und 5(b) in perspektivischer Ansicht einen
einzelnen zweifingrigen Distanzsteg einer ersten Art (5a) sowie ein entsprechendes Rotor-Blechsegment
mit an den Bolzen abgestützten ein- und zweifingrigen Distanzstegen (2b) gemäss einem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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WEGE ZUR AUSFÜHRUNG
DER ERFINDUNG
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In
1 ist
in einer perspektivischen Ansicht ein Rotor-Blechsegment
10 mit
an den Bolzen abgestützten einfingrigen Distanzstegen
14 gemäss
einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Das Blechsegment
10 hat die Form eines Kreisringsegmentes
und weist am äusseren Umfang eine Vielzahl von radialen
Nutausschnitten
11 auf, die beim kompletten Rotor-Blechkörper
die axialen Nuten zur Aufnahme der Rotor-Wicklung bilden. Weiterhin
sind im Blechsegment
10 auf mehreren konzentrischen Durchmesserkreisen
Bolzenlöcher
12 und
13 vorgesehen, die
beim Blechkörper zum Durchstecken entsprechender Bolzen
dienen, wie dies in der eingangs genannten Druckschrift
EP-A2-0 736 953 gezeigt
ist. Die grossen Bolzenlöcher
12 sind für
die sogenannten Rimbolzen vorgesehen, die kleinen Bolzenlöcher
13 für
die Pressbolzen.
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Auf
der Oberseite des Blechsegments 10 sind in radialer Ausrichtung
mehrere – im Beispiel der 1 drei – Distanzstege 14 angebracht,
die einstückig ausgeführt und beispielsweise mittels
Laser aus einem Blech herausgeschnitten sind. Die Distanzstege 14 sind
so geformt, dass sowohl die axiale Pressung als auch eine optimale
Luftführung gewährleistet sind. Die Distanzstege 14 stützen
sich gegen die im Betrieb auftretenden (radialen) Fliehkräfte
an den durch die Bolzenlöcher 12 gesteckten Rimbolzen
ab. Dies wird dadurch erreicht, dass die Distanzstege 14 am
inneren Ende jeweils einen verbreiterten ersten Abschnitt 15 umfassen,
der in radialer Richtung hintereinander zwei Löcher aufweist,
die den Bolzenlöchern 12 des Blechsegments 10 entsprechen.
Im Blechkörper erstrecken sich so die Rimbolzen durch die
Löcher im Abschnitt 15 der Distanzstege 14 hindurch
und fixieren sie sicher.
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In
radialer Richtung nach aussen gerichtet geht der erste oder Bohrungsabschnitt 15 in
einen schmalen radialen Finger 16 über, der sich
zwischen benachbarten Nutausschnitten 11 hindurch bis zum äusseren
Rand des Blechsegments 10 erstreckt. Zwischen benachbarten
Distanzstegen 14 bzw. Fingern 16 werden so im
Blechkörper radiale Kanäle gebildet, durch die
Kühlluft oder ein anderes Kühlmedium strömen
kann. Die Distanzstege 14 haben in diesem Beispiel überall
dieselbe Dicke. Sie sind vorzugsweise gelasert oder auch massiv
aus Stahl, antimagnetischem Stahl oder Aluminium anderweitig bearbeitet.
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Im
Beispiel der 1 haben die Distanzstege 14 im
Bereich der Nutausschnitte 11 einen relativ grossen Abstand
voneinander: Nur jeder dritte Zahn (Bereich zwischen benachbarten
Nutausschnitten 11) des Blechsegments 10 trägt
den Finger 16 eines Distanzsteges 14. Um hier
eine stärkere Feinunterteilung der Kühlkanäle
zu erreichen, können zusätzliche Distanzstege
eingefügt werden, wie sie in den 2 bis 5 in
der jeweiligen Teilfigur (a) detailliert wiedergegeben sind.
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Die
zusätzlichen Distanzstege 17, 24, 27, 32 haben
alle die gleiche zangenförmige Grundform, nämlich
einen verbreiterten inneren Abschnitt 20, 20', in
dem ein Bolzenloch 21 vorgesehen ist, dass mit dem Bolzenloch 13 korrespondiert,
sowie von diesem Abschnitt 20, 20' ausgehend zwei
voneinander beabstandete, sich in radialer Richtung ersteckende Finger 22, 23.
Wie aus den Teilfiguren (b) der 2–5 erkennbar
ist, erstrecken sich die beiden Finger 22, 23 der
zusätzlichen Distanzstege 17, 24, 27, 32 ebenfalls
zwischen benachbarten Nutausschnitten 11 hindurch bis zum äusseren
Rand des Blechsegments 10. Auf diese Weise ist jeder Nutausschnitt 11 an
seinen beiden Längsseiten von je einem Finger eingefasst.
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Die
zusätzlichen Distanzstege 17, 24, 27, 32 sind
jeweils aus mehreren zumindest teilweise übereinander liegenden
Einzelteilen 18, 19 (2) bzw. 18, 19, 25, 26 (3)
bzw. 28, 29; 30, 31 (4 und 5)
zusammengesetzt. Die aus mehreren zumindest teilweise übereinander
liegenden Einzelteilen 18, 19; 25, 26; 28, 29; 30, 31 zusammengesetzten Distanzstege 17, 24, 27, 32 weisen
in den Bereichen, in denen die Einzelteile 18, 19; 25, 26; 28, 29; 30, 31 übereinander
liegen, dieselbe Dicke auf, die der Dicke der anderen Distanzstege 14 entspricht.
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Bei
den Ausführungsbeispielen der 2(a) und 3(a) umfassen die zusammengesetzten Distanzstege 17 bzw. 24 jeweils
ein Oberteil 18 und ein Unterteil 19, die jeweils
einen verbreiterten ersten Abschnitt 20 bzw. 20' mit
einem Loch 21 zum Durchstecken der axialen Bolzen des Blechkörpers
aufweisen, sowie einen schmalen zweiten Abschnitt in Form eines
radialen Fingers 22 bzw. 23. Ober- und Unterteil 18 bzw. 19 sind
wie die Schenkel eines Zirkels zueinander angeordnet, wobei die
Bolzenlöcher 21 beider Teile übereinander
liegen und die Achse des Zirkels bilden. Die Finger 22, 23 sind
zum Angleichen an die Gesamtdicke der beiden übereinander
liegenden ersten Abschnitte 20, 20' mit einer
gegenüber den ersten Abschnitten 20, 20' verdoppelten
Dicke ausgeführt.
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Bei
der in 2 dargestellten Ausführungsform verändert
sich dazu die Höhe der Finger 22, 23, die
beim Oberteil 18 nach unten und beim Unterteil 19 nach
oben zunimmt. Hierdurch wird der Höhenversatz zwischen
den beiden Fingern 22, 23 ausgeglichen.
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Bei
der in 3 dargestellten Ausführungsform sind
zur Verdoppelung der Dicke auf den Fingern 22, 23 streifenförmige
Auflagen 25, 26 angeordnet, wobei die Auflage 25 beim
Oberteil 18 auf der Unterseite und die Auflage 26 beim
Unterteil 19 auf der Oberseite aufgebracht sind.
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Bei
den Ausführungsbeispielen der 4 und 5 umfassen
die zusammengesetzten Distanzstege 27 bzw. 32 jeweils
ein Oberteil 28 und ein Unterteil 29. Das Unterteil 29 weist
einen verbreiterten ersten Abschnitt mit einem Loch 21 zum
Durchstecken der axialen Bolzen des Blechkörpers auf, sowie
zwei schmale zweite Abschnitte in Form radialer Finger 22, 23,
die mit Abstand nebeneinander liegen. Das Oberteil 28 ist
als Lochscheibe ausgebildet. Die Lochscheibe 28 und der
erste Abschnitt 20 liegen mit dem darin angeordneten Loch 21 übereinander.
Ober- und Unterteil können auch die Plätze tauschen.
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Zum
Angleichen an die Gesamtdicke von erstem Abschnitt 20 und
darüber liegender Lochscheibe 28 sind die Finger 22, 23 auch
hier mit einer gegenüber dem ersten Abschnitt 20 verdoppelten
Dicke ausgeführt, die durch streifenförmige Auflagen 30, 31 auf
den Fingern 22, 23 erreicht wird. Die Streifen 30, 31 können
auf beiden Fingern 22, 23 oben (4a)
aufgebracht sein. Sie können aber auch gemäss
dem Beispiel aus 5(a) am einen Finger 22 auf
der Oberseite und am anderen Finger 23 auf der Unterseite
angebracht sein, wenn einer der Finger (23) durch eine
s-förmige Biegung 33 entsprechend höhenversetzt
wird.
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Die
Distanzstege 14, 17, 24, 27, 32 können zusätzlich
zur Abstützung an den Bolzen durch Schweissen, Punktschweissen
oder Verstiften mit dem Blechsegment 10 verbunden sein.
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- 10
- Blechsegment
(Rotor)
- 11
- Nutausschnitt
- 12
- Bolzenloch
(Rimbolzen)
- 13
- Bolzenloch
(Pressbolzen)
- 14,
17, 24, 27, 32
- Distanzsteg
- 15
- Bohrungsabschnitt
- 16
- Finger
(radial)
- 18
- Oberteil
- 19
- Unterteil
- 20,
20'
- Bohrungsabschnitt
- 21
- Bolzenloch
- 22,
23
- Finger
(radial)
- 25,
26
- Auflage
(streifenförmig)
- 28
- Oberteil
- 29
- Unterteil
- 30,
31
- Auflage
(streifenförmig)
- 33
- Biegung
(s-förmig)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0736953
A2 [0002, 0024]
- - EP 0893871 A2 [0004]
- - US 4362960 A [0004]
- - US 6583526 B2 [0004]