EP3476023A1 - Rotor for an electrical rotating machine - Google Patents

Rotor for an electrical rotating machine

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Publication number
EP3476023A1
EP3476023A1 EP17749379.8A EP17749379A EP3476023A1 EP 3476023 A1 EP3476023 A1 EP 3476023A1 EP 17749379 A EP17749379 A EP 17749379A EP 3476023 A1 EP3476023 A1 EP 3476023A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotor
shaft
laminated
clamping element
laminated cores
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP17749379.8A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Sabrina Schulz
Christoph Balzer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP3476023A1 publication Critical patent/EP3476023A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
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    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/28—Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures
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    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/276—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]
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    • H02K1/28—Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures
    • H02K1/30—Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures using intermediate parts, e.g. spiders
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/14—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H5/00—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water
    • B63H5/07—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers
    • B63H5/125—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers movably mounted with respect to hull, e.g. adjustable in direction, e.g. podded azimuthing thrusters
    • B63H2005/1254—Podded azimuthing thrusters, i.e. podded thruster units arranged inboard for rotation about vertical axis
    • B63H2005/1258—Podded azimuthing thrusters, i.e. podded thruster units arranged inboard for rotation about vertical axis with electric power transmission to propellers, i.e. with integrated electric propeller motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2213/00—Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
    • H02K2213/12—Machines characterised by the modularity of some components

Definitions

  • a rotor for a rotating electrical machine The invention relates to a rotor for an electric ro ⁇ animal machine, especially a synchronous machine, wel ⁇ cher a rotatable around a rotation axis shaft and a plurality of laminated cores having disposed circumferentially around the shaft, wherein between the Wave and the
  • Each of the sheet metal ⁇ packets includes partial sheet metal tendons, which extend in the axial direction one behind the other. Furthermore, the invention relates to an electric rotating machine, in particular a synchronous machine having at least one such rotor.
  • the invention relates to a nacelle drive with at least one such electrical rotating machine.
  • the invention relates to a ship with at least one such gondola drive.
  • a ship with at least one such gondola drive Such an electric rotating machine, beispielswei ⁇ se a motor or a generator, is used in particular in the
  • the electric rotating machine is in particular designed as a synchronous machine and has a stator and a rotor rotatable about a rotation axis with a shaft and at least one laminated core.
  • the ⁇ least to a sheet package comprises a plurality of poles which game carried out at ⁇ as electromagnets, and in particular with coils or permanent magnets.
  • the Blechpa ⁇ ket of the rotor is attached to the shaft without it, even in a short circuit case, comes to a contact between the rotor and the stator.
  • the machine is modularly constructed and can be scaled in size and power by adding or removing, for example, identical, active parts.
  • the patent document DE 657 790 C discloses a fastening ei ⁇ nes laminated core in the housing a large electric Rotie ⁇ leaders machine ⁇ be strengthened in particular in a concrete foundation.
  • the electrical rotating machine includes supporting prisms on the laminated core which are buildin ⁇ Untitled to housing cheeks.
  • the housing walls carrying the prisms are made yielding.
  • the patent EP 1756928 Bl discloses a Synchronmo- tor with a rotor, on which magnets by clamping elements are ⁇ be strengthened, whereby the clamping elements consist on the rotor and Zvi ⁇ rule arranged the magnets webs. Grooves are introduced into the webs, that they on the one facing at least from ⁇ cut-wise expansion of the webs enable the rotor off side.
  • the published patent application DE 10329651 Al discloses a Li ⁇ near motor with polygonal cross-section comprising a primary part with a plurality of polygon-like arranged plate stacks and rotating winding coils.
  • the laminated cores are modularly assembled to primary parts of different numbers of laminated cores to easily produce different engines of different performance. These linear motors are characterized by high thrust in a short design.
  • the published patent EP 3 001 542 A1 describes a per ⁇ manenterregten rotor for an electrical machine, which a stator, a rotor, and an air gap disposed between the rotor and the stator.
  • the rotor has a rotor body which is provided for rotation about a central axis of rotation and further comprises permanent magnets which are inserted into a magnetic material.
  • the permanent magnets have an inner end and an outer end, wherein the outer end of the permanent magnets in the vicinity of the air gap at the periphery of the air gap defining rotor is arranged. At least a portion of the outer end of the permanent magnets is not ⁇ be covered by the magnetic material.
  • the invention has for its object to provide a rotor, in particular ⁇ special for a synchronous machine, which has a high smoothness.
  • a rotor for an electric rotating machine in particular a synchronous ⁇ machine, which one about an axis of rotation
  • each of the laminated cores comprises Operablechpakte which extend in the axial direction one behind the other, wherein at least between two adjacent partial laminated cores of a laminated core, a clamping element is arranged, wherein between the clamping element and at least one of the adjacent partial ⁇ stacks a frictional connection is formed, wherein at least a part of the clamping element has a variable Di ⁇ bridge, which increases toward the shaft, wherein the part ⁇ sheet packets are clamped by the variable thickness of the clamping element obliquely to the axis of rotation.
  • the object is achieved by an elec tric ⁇ rotating machine, especially a synchronous machine, which has at least such a rotor on ⁇ . Furthermore, the object is achieved by a gondola ⁇ drive with at least one such electric rotating machine. In addition, the object is achieved by a ship with at least one such gondola drive.
  • the invention is based on the idea of specifying a rotor which is scalable in terms of power and size, in particular for a synchronous machine, which has a high degree of smoothness.
  • a sheet package meh ⁇ eral laminate stack comprises, arranged in axial direction behind each other ⁇ on the shaft.
  • the partial laminated cores have, for example, permanent magnets or are suitable for being wound with a coil.
  • the partial sheet ⁇ packets are at least in the radial direction positively connected to the shaft.
  • Such a radially effective form-locking connection is realized, for example, by the partial laminated cores are ge ⁇ pushed in the axial direction of the shaft.
  • the frictional connection leads to a fixation of the laminated core on the shaft and prevents, in particular in centrifugal forces occurring during operation, a rattling of the partial laminated cores in the groove, which has a positive effect on the smoothness of the rotor.
  • At least part of the clamping element has a variable Di ⁇ bridge.
  • the thickness of the Klemmele ⁇ ment increases in the radial direction to the shaft. Due to the variable thickness, the partial laminated core can be easily clamped and thus fi xed ⁇ .
  • the clamping element is designed as an element separate from the shaft.
  • Ver ⁇ use of a separate component, the shaft can be scaled easily and inexpensively.
  • the use of a separate component more freedom in the design of the clamping element.
  • a different material may be used for the clamping element than for the shaft in order to optimize the electrical or mechanical properties of the rotor.
  • the clamping element is designed as a wedge plate.
  • a wedge plate is a longitudinally profiled sheet whose thickness changes, at least in part.
  • Such thickness Variegated ⁇ tion in the production of the wedge plate is achieved, for example, by a continuous adjustment of the nips during a material passing through a rolling stand.
  • the thickness of the wedge plate to the shaft to back, so that the laminated-core assemblies are clamped by a pressure oblique to the Ro ⁇ tationsachse.
  • Such wedge plates are ro ⁇ bust and easy to manufacture.
  • the clamping element is designed as a spring plate.
  • the partial laminated cores heat up during operation and thereby expand.
  • the spring plate is formed substantially Y-shaped.
  • the Y-shape allows a spring effect to compensate for thermal expansion easily and reliably implemented.
  • the clamping element is formed from a non-magnetic material.
  • be ⁇ is the clamping element consists of a spring steel which in comparison to other steels, a higher strength and a higher elastic limit.
  • the spring steel has an elastic limit of at least 1000 N / mm 2 . Since the Ab ⁇ was located between the sub-sheet stacks, in particular in the millimeter range, that affects non-magnetic material of the clamping element, the electromagnetic properties of the
  • the shaft is formed of a weichmagneti ⁇ rule material.
  • a ⁇ style material in view of the electromagnetic properties of the rotor, proved to be particularly advantageous.
  • an axially extending guide groove or guide rail for the radial fixation of the partial laminated cores of at least ei ⁇ nen laminated core is provided.
  • a guide or guide rail is milled example meadow in the shaft. Since no additional fasteners, such as screws or bolts, which may possibly solve, to form the positive connection between the shaft and the laminated cores are required, such a positive connection is reliable and easy to manufacture.
  • the guide groove is formed as a hammerhead or dovetail groove.
  • a ham ⁇ merkopfnut or dovetail groove is a groove with a proven and reliable profiling to form a positive connection.
  • at least one of the two adjacent partial laminated cores has a recess for receiving at least a part of the clamping element.
  • the off ⁇ saving is executed in particular corresponding to the shape of the clamping element.
  • the partial laminated cores preferably have permanent magnets. By such a rotor architecture, the permanent magnets, according to mechanical and electrical requirements, can be arranged with little effort on the rotor. In particular ⁇ sondere scaling of the rotor with respect to the pole pairs is paid easily and cost-effectively.
  • cooling passages run through the partial laminated cores for a coolant, where ⁇ the clamping element is dimensioned for an unimpeded flow of the coolant between the adjacent partial laminated cores.
  • At least one axi ⁇ alen end of the at least one laminated core a motifele ⁇ ment to limit the at least one laminated core angeord ⁇ net.
  • a terminating element fixes the partial sheet packets in the axial direction, in particular resiliently.
  • a detachable closing element the partial laminated cores can be easily and quickly maintained and replaced.
  • a positive connection is advantageous because the connection is reliable and non-destructive solvable.
  • the closing element is detachably connected to the shaft ver ⁇ prevented.
  • the closing element is designed as a sheet or a bolt.
  • the sheet is bolted to the shaft.
  • a sheet metal or a bolt are reliable and simple connecting elements which ensure high serviceability of the laminated core.
  • FIG. 1 shows a three-dimensional sectional view of a first
  • Rotor an enlarged longitudinal section of the first embodiment of a rotor of Figure 1 in the region of two adjacent partial laminated cores, a longitudinal section of a second embodiment egg nes rotor, a three-dimensional representation of a Klemmele ⁇ management,
  • FIG. 6 shows a three-dimensional detail of the second embodiment of a rotor in the region of a Blechpa ⁇ kets
  • 7 shows an enlarged cross section of a third embodiment of a rotor in the region of a laminated core
  • FIG. 9 shows a ship with a nacelle drive.
  • the rotor 1 shows a three-dimensional sectional view of a first embodiment of a rotor 2.
  • the rotor 2 which is suitable for an electric rotating machine with a maximum power of at least one megawatt and has a diameter of at least 1 meter, has a shaft 4, which Executed hollow shaft and is rotatable about a rotation axis 6.
  • the axis of rotation defines an Axialrich ⁇ tung A, a radial direction R, and circumferential direction U.
  • To the shaft 4 are laminated cores 8 with an axial length of at least 2 meters, in particular rotationally symmetrically, distributed, comprising a plurality of laminated-core assemblies 10th
  • the part ⁇ laminated cores 10 are arranged one behind another in the axial direction A on the shaft.
  • the partial laminated cores 10 each comprise at least one permanent magnet 12, but may also be suitable for being wrapped by a coil.
  • the partial laminated cores 10 are successively maro ⁇ ben over radially distributed on the circumference guide grooves 14 on the shaft 4 which is formed between the partial laminated cores 10 of the respective laminated core 8 and the corresponding guide groove 14 acting in the radial direction R form-locking connection.
  • the shaft 4 has a bearing 16 on a drive side AS and on a non-drive side BS.
  • the laminated core 8 includes, by way of example, four partial laminated cores 10. Between each two adjacent partial laminated cores 10, a respective clamping element 18 is arranged, which is designed as a wedge plate 20. leads and, for example, from a weichmagentician Me ⁇ tall, especially steel exists. But the wedge plates 20 may also consist of an amagnetic material. The thickness d of a part of the wedge plates 20 increases linearly in the area of the shaft 4.
  • the partial laminated cores 10 have 20 corresponding recesses 21 to the shape of the wedge plates.
  • wedge plate 20 with non-linear enlargement of the thickness d and / or increase in the thickness d over the entire radial length and / or one-sided enlargement of the thickness d of the wedge plate 20 are possible and counter ⁇ stand of the invention. Due to the variable thickness of the wedge plate 20, a frictional connection is formed between the wedge plate 20 and the adjacent partial laminated cores 10. A terminator is respectively at the axial ends of the laminated core 8-circuit element 22 for limiting the laminated core 8 angeord ⁇ net, wherein the end members 22 are made as a bolt 24 and are bolted to the shaft. 4 By Ab ⁇ closing elements 22, the partial laminated cores 10 of the Blechpa ⁇ kets 8 are fixed in a form-fitting manner in the axial direction.
  • the further embodiment of the rotor 2 corresponds to that in FIG. 1
  • FIG. 3 shows an enlarged longitudinal section of the first embodiment of a rotor 2 in the region of two adjacent partial laminated cores 10.
  • the partial laminated cores 10 comprise permanent magnets 12 and a stack of electrical sheets 26, which are held together by pressure plates 28 arranged on both sides and clamping bolts 30 extending through the partial laminated core 10.
  • clamping elements 18, which are configured as wedge plates 20, are located between the adjacent partial laminated cores 10.
  • FIG. 4 shows a longitudinal section of a second embodiment of a rotor 2.
  • the end elements 22 at the axial ends of the laminated core 8 are designed as plates 34 and screwed to the shaft 4.
  • the spring plate 36 is formed in a substantially Y-shaped and ensures that the laminated-core assemblies 10 of the respective laminated core 8 are GeSI chert resiliently, whereby for example in a thermal From ⁇ stretch the bias voltage is regulated by the spring plates 36th
  • the designed as a spring plate 36 clamping element 18 be ⁇ is made of an amagnetic material, in particular spring ⁇ steel. Since the sheet thickness of the spring plate 36 is rich in the millimeter that affects non-magnetic material of the clamping elements 18 ⁇ the electromagnetic properties of the laminated core 8 does not appreciably.
  • cooling channels 38 for a coolant wherein the designed as a spring plate 36 Klemmele ⁇ ment 18 is dimensioned for an unimpeded flow of the coolant between the adjacent partial laminated cores 10.
  • the cooling channels 38 extend above the spring plate 36 and / or the spring plate 36 has recesses, which allow unhindered coolant flow.
  • the further from ⁇ leadership of the rotor 2 corresponds to that in FIG. 2
  • FIG. 5 shows a three-dimensional representation of a Klemmele ⁇ element 18, which is designed as a spring plate 36. Due to the substantially Y-shaped configuration, an elastic clamping of the partial laminated cores 10 in the guide groove 14 he ⁇ allows, for example, whereby a thermal expansion is compensated by a change in the bias of the spring plates 36.
  • FIG. 6 shows a three-dimensional section of the second embodiment of a rotor 2 in the area of a sheet stack 8.
  • the guide groove 14 is
  • the guide groove 14 is
  • Hammerkopfnut 40 which forms by a profiling 42 arranged on both sides with the partial laminated cores 10 acting in the radial direction R form-fitting connection.
  • the guide groove 14 can for example, be designed as a dovetail groove. Cooling channels 38 extend through the partial laminated cores 10 above the spring plate.
  • the further embodiment of the rotor 2 ent ⁇ speaks in FIG. 4
  • FIG. 7 shows an enlarged cross-section of a third embodiment of a rotor 2 in the region of a laminated core 8.
  • a form-locking connection between the shaft 4 and the laminated core 8 acting in the radial direction R is formed via a guide rail 43, the guide rail 43 being in the form of a dovetail.
  • the guide rail 43 may be designed to form a positive connection between the shaft 4 and the laminated core 8 also different, for example, hammerhead-shaped.
  • the further embodiment of the rotor 2 corresponds to that in FIG.
  • FIG. 8 shows an electric rotating machine 3, which is designed as a synchronous machine 44, with a rotor 2 and egg ⁇ nem surrounding the rotor 2 stator 46. Between the rotor 2 and the stator 46 is a gap 48, in particular an air gap.
  • the rotor 2 of the electric rotating machine 3 has laminated cores 8 with permanent magnets 12, wherein the laminated cores 8 directly adjoin the gap 48.
  • the laminated cores 8 In the middle of the laminated cores 8 there is at least one coolant opening 50 in the shaft 4, through which a coolant is passed.
  • the coolant flow 52 extends from the coolant opening 50 through cooling channels 38 in the partial laminated cores 10 and through the gap 48 to the winding heads 54 of the stator 46.
  • the further embodiment of the rotor 2 corresponds to that in FIG. 4.
  • FIG. 9 shows a ship 54 with a nacelle drive 56.
  • the nacelle drive 56 is located below a water surface 58 and has an electric rotating machine 3 and a propeller 60, the propeller 60 being connected to the electric rotating machine 3 via a shaft 4.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

The invention relates to a rotor (2) for an electrical rotating machine (3), particularly a synchronous machine (44), comprising a shaft (4) and at least one laminated core (8), where a positive connection acting in the radial direction is formed between the shaft (4) and the at least one laminated core (8), the at least one laminated core (8) comprising partial laminated cores (10) which extend behind each other in the axial direction (A). The aim of the invention is to ensure that the rotor runs very smoothly. To this end, a clamping element (18) is arranged at least between two adjacent partial laminated cores (10), a non-positive connection being formed between the clamping element (18) and at least one of the adjacent partial laminated cores (10).

Description

Beschreibung description
Rotor für eine elektrische rotierende Maschine Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine elektrische ro¬ tierende Maschine, insbesondere eine Synchronmaschine, wel¬ cher eine um eine Rotationsachse rotierbare Welle und mehrere Blechpakete aufweist, welche in Umfangsrichtung um die Welle herum angeordnet sind, wobei zwischen der Welle und den A rotor for a rotating electrical machine The invention relates to a rotor for an electric ro ¬ animal machine, especially a synchronous machine, wel ¬ cher a rotatable around a rotation axis shaft and a plurality of laminated cores having disposed circumferentially around the shaft, wherein between the Wave and the
Blechpaketen jeweils eine in Radialrichtung wirkende formschlüssige Verbindung ausgebildet ist, wobei jedes der Blech¬ pakete Teilblechpakte umfasst, welche sich in Axialrichtung hintereinander erstrecken. Weiterhin betrifft die Erfindung eine elektrische rotierende Maschine, insbesondere eine Synchronmaschine, die zumindest einen derartigen Rotor aufweist. Each of the sheet metal ¬ packets includes partial sheet metal pakets, which extend in the axial direction one behind the other. Furthermore, the invention relates to an electric rotating machine, in particular a synchronous machine having at least one such rotor.
Ferner betrifft die Erfindung einen Gondelantrieb mit zumin- dest einer derartigen elektrischen rotierenden Maschine. Furthermore, the invention relates to a nacelle drive with at least one such electrical rotating machine.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Schiff mit zumindest einem derartigen Gondelantrieb. Eine derartige elektrische rotierende Maschine, beispielswei¬ se ein Motor oder ein Generator, kommt insbesondere im Moreover, the invention relates to a ship with at least one such gondola drive. Such an electric rotating machine, beispielswei ¬ se a motor or a generator, is used in particular in the
Schiffsbau vor und weist bevorzugt eine Leistung von zumin¬ dest einem Megawatt auf. Die elektrische rotierende Maschine ist insbesondere als Synchronmaschine ausgeführt und weist einen Stator und einen um eine Rotationsachse drehbaren Rotor mit einer Welle und zumindest einem Blechpaket auf. Das zu¬ mindest eine Blechpaket weist mehrere Pole auf, welche bei¬ spielsweise als Elektromagnete, insbesondere mit Spulen, oder als Permanentmagnete ausgeführt. Je nach Ausführungen der Welle gibt es unterschiedliche Möglichkeiten wie das Blechpa¬ ket des Rotors an der Welle befestigt wird ohne dass es, selbst in einem Kurzschlussfall, zu einer Berührung zwischen dem Rotor und dem Stator kommt. Zudem gibt es oftmals Anfor- derungen zur Geräuschintensität, was ruhigen Lauf voraus¬ setzt . Shipbuilding before and preferably has a performance of at least one megawatt ¬ on. The electric rotating machine is in particular designed as a synchronous machine and has a stator and a rotor rotatable about a rotation axis with a shaft and at least one laminated core. The ¬ least to a sheet package comprises a plurality of poles which game carried out at ¬ as electromagnets, and in particular with coils or permanent magnets. Depending on the versions of the shaft, there are different ways in which the Blechpa ¬ ket of the rotor is attached to the shaft without it, even in a short circuit case, comes to a contact between the rotor and the stator. In addition, there are often requirements Changes to the noise intensity, what quiet running ahead ¬ sets.
Um die Leistung und Größe der elektrischen rotierenden Ma- schine kostengünstig und einfach an die Anforderungen des Kunden anpassen zu können, wird die Maschine modular aufgebaut und kann so durch hinzufügen oder Entfernen von, beispielsweise identischen, Aktivteilen modular in der Größe und Leistung skaliert werden. In order to be able to inexpensively and easily adapt the power and size of the electric rotating machine to the customer's requirements, the machine is modularly constructed and can be scaled in size and power by adding or removing, for example, identical, active parts.
Die Patentschrift DE 657 790 C offenbart eine Befestigung ei¬ nes Blechpakets im Gehäuse einer großen elektrischen rotie¬ renden Maschine, die insbesondere in einem Betonfundament be¬ festigt ist. Die elektrische rotierende Maschine weist Trag- prismen für das Blechpaket auf, die an Gehäusewangen befes¬ tigt sind. Die die Prismen tragenden Gehäusewangen sind nachgiebig ausgeführt. The patent document DE 657 790 C discloses a fastening ei ¬ nes laminated core in the housing a large electric Rotie ¬ leaders machine ¬ be strengthened in particular in a concrete foundation. The electrical rotating machine includes supporting prisms on the laminated core which are buildin ¬ Untitled to housing cheeks. The housing walls carrying the prisms are made yielding.
Die Patentschrift EP 1 756 928 Bl offenbart einen Synchronmo- tor mit einem Rotor, auf dem Magnete durch Klemmelemente be¬ festigt sind, wobei die Klemmelemente aus am Rotor und zwi¬ schen den Magneten angeordneten Stegen bestehen. Nuten sind so in die Stege eingebracht, dass sie ein zumindest ab¬ schnittsweises Aufweiten der Stege auf der dem Rotor abge- wandten Seite ermöglichen. The patent EP 1756928 Bl discloses a Synchronmo- tor with a rotor, on which magnets by clamping elements are ¬ be strengthened, whereby the clamping elements consist on the rotor and Zvi ¬ rule arranged the magnets webs. Grooves are introduced into the webs, that they on the one facing at least from ¬ cut-wise expansion of the webs enable the rotor off side.
Die Offenlegungsschrift DE 10 329 651 AI offenbart einen Li¬ nearmotor mit polygonförmigem Querschnitt, der einen Primärteil mit mehreren polygonartig angeordneten Blechpaketen und umlaufenden Wicklungsspulen umfasst. Die Blechpakete werden modulartig zu Primärteilen aus unterschiedlich vielen Blechpaketen zusammengefügt, um auf einfache Weise verschiedene Motoren unterschiedlicher Leistungen herzustellen. Diese Linearmotoren zeichnen sich durch hohe Schubkraft bei kurzer Bauform aus. The published patent application DE 10329651 Al discloses a Li ¬ near motor with polygonal cross-section comprising a primary part with a plurality of polygon-like arranged plate stacks and rotating winding coils. The laminated cores are modularly assembled to primary parts of different numbers of laminated cores to easily produce different engines of different performance. These linear motors are characterized by high thrust in a short design.
Die Offenlegungsschrift EP 3 001 542 AI beschreibt einen per¬ manenterregten Rotor für eine elektrische Maschine, welcher einen Stator, einen Rotor und einen Luftspalt, der zwischen dem Rotor und dem Stator angeordnet ist, umfasst. Der Rotor weist einen Rotorkörper auf, der zum Drehen um eine zentrale Drehachse vorgesehen ist und ferner Permanentmagnete auf- weist, die in ein magnetisches Material eingesetzt sind. Die Permanentmagnete haben ein inneres Ende und ein äußeres Ende, wobei das äußere Ende der Permanentmagneten in der Nähe des Luftspaltes am Umfang des den Luftspalt begrenzenden Rotors angeordnet ist. Mindestens ein Teil des äußeren Endes der Permanentmagnete ist nicht durch das magnetische Material be¬ deckt . The published patent EP 3 001 542 A1 describes a per ¬ manenterregten rotor for an electrical machine, which a stator, a rotor, and an air gap disposed between the rotor and the stator. The rotor has a rotor body which is provided for rotation about a central axis of rotation and further comprises permanent magnets which are inserted into a magnetic material. The permanent magnets have an inner end and an outer end, wherein the outer end of the permanent magnets in the vicinity of the air gap at the periphery of the air gap defining rotor is arranged. At least a portion of the outer end of the permanent magnets is not ¬ be covered by the magnetic material.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rotor, insbe¬ sondere für eine Synchronmaschine, bereitzustellen, der eine hohe Laufruhe aufweist. The invention has for its object to provide a rotor, in particular ¬ special for a synchronous machine, which has a high smoothness.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Rotor für eine elektrische rotierende Maschine, insbesondere eine Synchron¬ maschine, gelöst, welcher eine um eine Rotationsachse The object is achieved by a rotor for an electric rotating machine, in particular a synchronous ¬ machine, which one about an axis of rotation
rotierbare Welle und mehrere Blechpakete aufweist, welche in Umfangsrichtung um die Welle herum angeordnet sind, wobei zwischen der Welle und den Blechpaketen jeweils eine in Radialrichtung wirkende formschlüssige Verbindung ausgebildet ist, wobei jedes der Blechpakete Teilblechpakte umfasst, wel- che sich in Axialrichtung hintereinander erstrecken, wobei zumindest zwischen zwei benachbarten Teilblechpaketen eines Blechpakets ein Klemmelement angeordnet ist, wobei zwischen dem Klemmelement und zumindest einem der benachbarten Teil¬ blechpakete eine kraftschlüssige Verbindung ausgebildet ist, wobei zumindest ein Teil des Klemmelements eine variable Di¬ cke aufweist, welche zur Welle hin zunimmt, wobei die Teil¬ blechpakete durch die variable Dicke des Klemmelements schräg zur Rotationsachse verklemmt sind. Weiterhin wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch eine elek¬ trische rotierende Maschine, insbesondere eine Synchronma¬ schine, gelöst, welche zumindest einen derartigen Rotor auf¬ weist. Ferner wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch einen Gondelan¬ trieb mit zumindest einer derartigen elektrischen rotierenden Maschine gelöst. Darüber hinaus wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Schiff mit zumindest einem derartigen Gondelantrieb gelöst. rotatable shaft and a plurality of laminated cores, which are arranged in the circumferential direction around the shaft, wherein between the shaft and the laminated cores in each case a radially acting form-locking connection is formed, each of the laminated cores comprises Teilblechpakte which extend in the axial direction one behind the other, wherein at least between two adjacent partial laminated cores of a laminated core, a clamping element is arranged, wherein between the clamping element and at least one of the adjacent partial ¬ stacks a frictional connection is formed, wherein at least a part of the clamping element has a variable Di ¬ bridge, which increases toward the shaft, wherein the part ¬ sheet packets are clamped by the variable thickness of the clamping element obliquely to the axis of rotation. Furthermore, the object is achieved by an elec tric ¬ rotating machine, especially a synchronous machine, which has at least such a rotor on ¬. Furthermore, the object is achieved by a gondola ¬ drive with at least one such electric rotating machine. In addition, the object is achieved by a ship with at least one such gondola drive.
Die in Bezug auf den Rotor nachstehend angeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen lassen sich sinngemäß auf die elektrische rotierende Maschine, den Gondelantrieb und das Schiff übertragen. The advantages and preferred embodiments set forth below with respect to the rotor can be applied analogously to the electric rotating machine, the nacelle drive and the ship.
Die Erfindung basiert auf der Idee, einen in Leistung und Größe skalierbaren Rotor, insbesondere für eine Synchronma- schine, anzugeben, der eine hohe Laufruhe aufweist. Auf dem Rotor sind insbesondere mehrere Blechpakete in Umfangsrich- tung um die Welle herum angeordnet, wobei ein Blechpaket meh¬ rere Teilblechpakete umfasst, die in Axialrichtung hinter¬ einander an der Welle angeordnet sind. Die Teilblechpakete weisen beispielsweise Permanentmagnete auf oder sind dafür geeignet, mit einer Spule umwickelt zu werden. Die Teilblech¬ pakete werden zumindest in Radialrichtung formschlüssig mit der Welle verbunden. Eine derartige in Radialrichtung wirksame formschlüssige Verbindung wird beispielsweise realisiert, indem die Teilblechpakete in Axialrichtung auf die Welle ge¬ schoben werden. Mit Hilfe der einzelnen an der Welle fixierten Teilblechpakete lassen sich verschiedene Längen des Ro¬ tors implementieren, die für elektrische Maschinen mit unterschiedlicher Leistung geeignet sind. Durch die Verwendung von Standardkomponenten als Teilblechpakete, die nahezu beliebig kombinierbar sind, ist der Rotor einfach und kostengünstig skalierbar. Damit sich die Teilblechpakete nicht in der Füh¬ rungsnut bewegen und dadurch klappern, ist zumindest zwischen zwei benachbarten Teilblechpakten ein Klemmelement angeord- net. Das Klemmelement bildet eine zusätzliche kraftschlüssige Verbindung mit zumindest einem ihm benachbarten Teilblechpakt aus. Die kraftschlüssige Verbindung führt zu einer Fixierung des Blechpakets auf der Welle und verhindert, insbesondere bei im Betrieb auftretenden Fliehkräften, ein Klappern der Teilblechpakete in der Nut, was sich positiv auf die Laufruhe des Rotors auswirkt. The invention is based on the idea of specifying a rotor which is scalable in terms of power and size, in particular for a synchronous machine, which has a high degree of smoothness. On the rotor several plate stacks are arranged in particular in the circumferential direction around the shaft, whereby a sheet package meh ¬ eral laminate stack comprises, arranged in axial direction behind each other ¬ on the shaft. The partial laminated cores have, for example, permanent magnets or are suitable for being wound with a coil. The partial sheet ¬ packets are at least in the radial direction positively connected to the shaft. Such a radially effective form-locking connection is realized, for example, by the partial laminated cores are ge ¬ pushed in the axial direction of the shaft. With the help of the individual fixed to the shaft part of laminated cores, various lengths of the Ro ¬ tors can be implemented that are suitable for electric machines with different capacities. By using standard components as partial laminated cores, which can be combined in almost any way, the rotor can be scaled easily and inexpensively. This means that the laminated-core assemblies do not move in the Füh ¬ rungsnut and rattle thereby is at least between two adjacent partial laminated pacts a clamping element angeord- net. The clamping element forms an additional frictional connection with at least one adjacent sheet metal pact. The frictional connection leads to a fixation of the laminated core on the shaft and prevents, in particular in centrifugal forces occurring during operation, a rattling of the partial laminated cores in the groove, which has a positive effect on the smoothness of the rotor.
Zumindest ein Teil des Klemmelements weist eine variable Di¬ cke auf. Insbesondere vergrößert sich die Dicke des Klemmele¬ ments in Radialrichtung zur Welle hin. Durch die variable Dicke kann das Teilblechpaket leicht verklemmt und damit fi¬ xiert werden. At least part of the clamping element has a variable Di ¬ bridge. In particular, the thickness of the Klemmele ¬ ment increases in the radial direction to the shaft. Due to the variable thickness, the partial laminated core can be easily clamped and thus fi xed ¬.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Klemmelement als ein von der Welle getrenntes Element ausgeführt. Durch Ver¬ wendung eines separaten Bauteils kann auch die Welle einfach und kostengünstig skaliert werden. Ferner ergeben sich durch die Verwendung eines separaten Bauteils mehr Freiheiten bei der Ausgestaltung des Klemmelements. Es kann beispielsweise ein anderes Material für das Klemmelement als für die Welle verwendet werden, um die elektrischen oder mechanischen Eigenschaften des Rotors zu optimieren. In a preferred embodiment, the clamping element is designed as an element separate from the shaft. By Ver ¬ use of a separate component, the shaft can be scaled easily and inexpensively. Furthermore, the use of a separate component more freedom in the design of the clamping element. For example, a different material may be used for the clamping element than for the shaft in order to optimize the electrical or mechanical properties of the rotor.
Bevorzugt ist das Klemmelement als Keilblech ausgeführt. Ein Keilblech ist ein längsprofiliertes Blech, dessen Dicke sich, zumindest teilweise, verändert. Eine derartige Dickenverände¬ rung bei der Herstellung des Keilblechs wird beispielsweise durch eine kontinuierliche Einstellung der Walzspalte während eines Materialdurchgangs durch ein Walzgerüst erreicht. Ins¬ besondere nimmt die Dicke des Keilblechs zur Welle hin zu, wodurch die Teilblechpakete durch einen Druck schräg zur Ro¬ tationsachse verklemmt werden. Derartige Keilbleche sind ro¬ bust und leicht zu fertigen. Preferably, the clamping element is designed as a wedge plate. A wedge plate is a longitudinally profiled sheet whose thickness changes, at least in part. Such thickness Variegated ¬ tion in the production of the wedge plate is achieved, for example, by a continuous adjustment of the nips during a material passing through a rolling stand. Ins ¬ particular, the thickness of the wedge plate to the shaft to back, so that the laminated-core assemblies are clamped by a pressure oblique to the Ro ¬ tationsachse. Such wedge plates are ro ¬ bust and easy to manufacture.
Vorteilhaft ist das Klemmelement als Federblech ausgeführt. Die Teilblechpakete erwärmen sich während des Betriebes und dehnen sich dadurch aus. Das als Federblech ausgeführte Advantageously, the clamping element is designed as a spring plate. The partial laminated cores heat up during operation and thereby expand. The executed as a spring plate
Klemmelement kompensiert die thermische Ausdehnung durch Ver¬ änderung der Vorspannung. In besonders vorteilhafter Weise ist das Federblech im Wesentlichen Y-förmig ausgebildet. Durch die Y-Form lässt sich eine Federwirkung zur Kompensierung einer thermischen Ausdehnung einfach und zuverlässig implementieren. Clamping element compensates the thermal expansion by Ver ¬ change the bias. In a particularly advantageous manner, the spring plate is formed substantially Y-shaped. The Y-shape allows a spring effect to compensate for thermal expansion easily and reliably implemented.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Klemmelement aus einem amagnetischen Material ausgebildet. Insbesondere be¬ steht das Klemmelement aus einem Federstahl, der im Vergleich zu anderen Stählen eine höhere Festigkeit und eine höhere Elastizitätsgrenze. Insbesondere weist der Federstahl eine Elastizitätsgrenze von zumindest 1000 N/mm2 auf. Da der Ab¬ stand zwischen den Teilblechpaketen insbesondere im Millimeterbereich liegt, beeinflusst das amagnetische Material des Klemmelements die elektromagnetischen Eigenschaften des In a preferred embodiment, the clamping element is formed from a non-magnetic material. In particular, be ¬ is the clamping element consists of a spring steel which in comparison to other steels, a higher strength and a higher elastic limit. In particular, the spring steel has an elastic limit of at least 1000 N / mm 2 . Since the Ab ¬ was located between the sub-sheet stacks, in particular in the millimeter range, that affects non-magnetic material of the clamping element, the electromagnetic properties of the
Blechpakets, wenn überhaupt, vernachlässigbar. Laminations, if any, negligible.
Zweckdienlicherweise ist die Welle aus einem weichmagneti¬ schen Material ausgebildet. Erfahrungsgemäß hat sich ein der¬ artiges Material, im Hinblick auf die elektromagnetischen Eigenschaften des Rotors, als besonders vorteilhaft erwiesen. Conveniently, the shaft is formed of a weichmagneti ¬ rule material. Experience has shown that a ¬ style material, in view of the electromagnetic properties of the rotor, proved to be particularly advantageous.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist eine in Axialrichtung verlaufende Führungsnut oder Führungsschiene zur radialen Fixierung der Teilblechpakete des zumindest ei¬ nen Blechpakets vorgesehen. Eine derartige Führungsnut oder Führungsschiene wird beispielswiese in die Welle gefräst. Da keine zusätzlichen Verbindungselemente, wie beispielsweise Schrauben oder Bolzen, die sich unter Umständen lösen können, zur Ausbildung der formschlüssigen Verbindung zwischen der Welle und den Teilblechpaketen erforderlich sind, ist eine derartige formschlüssige Verbindung zuverlässig und einfach zu fertigen. In a further advantageous embodiment, an axially extending guide groove or guide rail for the radial fixation of the partial laminated cores of at least ei ¬ nen laminated core is provided. Such a guide or guide rail is milled example meadow in the shaft. Since no additional fasteners, such as screws or bolts, which may possibly solve, to form the positive connection between the shaft and the laminated cores are required, such a positive connection is reliable and easy to manufacture.
In besonders vorteilhafter Weise ist die Führungsnut als eine Hammerkopfnut oder Schwalbenschwanznut ausgebildet. Eine Ham¬ merkopfnut oder Schwalbenschwanznut ist eine Nut mit einer bewährten und zuverlässigen Profilierung zur Ausbildung einer formschlüssigen Verbindung. In einer bevorzugten Ausgestaltung weist zumindest eines der zwei benachbarten Teilblechpakete eine Aussparung zur Aufnahme von zumindest einem Teil des Klemmelements auf. Die Aus¬ sparung ist insbesondere korrespondierend zur Form des Klemm- elements ausgeführt. Durch eine derartige Aussparung ist die Kontaktfläche zwischen dem Teilblechpaket und der Welle grö¬ ßer, wodurch die kraftschlüssige Verbindung stärker und zuverlässiger ist. Bevorzugt weisen die Teilblechpakete Permanentmagnete auf. Durch eine derartige Rotorarchitektur können die Permanentmagnete, gemäß mechanischer und elektrischer Anforderungen, mit geringem Aufwand auf dem Rotor angeordnet werden. Insbe¬ sondere eine Skalierung des Rotors hinsichtlich der Polpaar- zahl ist einfach und kostengünstig realisierbar. In a particularly advantageous manner, the guide groove is formed as a hammerhead or dovetail groove. A ham ¬ merkopfnut or dovetail groove is a groove with a proven and reliable profiling to form a positive connection. In a preferred embodiment, at least one of the two adjacent partial laminated cores has a recess for receiving at least a part of the clamping element. The off ¬ saving is executed in particular corresponding to the shape of the clamping element. By such a recess, the contact surface between the partial laminated core and the shaft is greater ¬ ßer, whereby the non-positive connection is stronger and more reliable. The partial laminated cores preferably have permanent magnets. By such a rotor architecture, the permanent magnets, according to mechanical and electrical requirements, can be arranged with little effort on the rotor. In particular ¬ sondere scaling of the rotor with respect to the pole pairs is paid easily and cost-effectively.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform verlaufen durch die Teilblechpakete Kühlkanäle für ein Kühlmittel, wo¬ bei das Klemmelement für einen ungehinderten Durchfluss des Kühlmittels zwischen den benachbarten Teilblechpaketen dimensioniert ist. Durch derartige Kühlkanäle werden insbesondere die Permanentmagnete effizient gekühlt. Das Vorhandensein des Klemmelements beeinflusst die Kühlleistung, wenn überhaupt, vernachlässigbar . In a further advantageous embodiment, cooling passages run through the partial laminated cores for a coolant, where ¬ the clamping element is dimensioned for an unimpeded flow of the coolant between the adjacent partial laminated cores. By such cooling channels in particular the permanent magnets are cooled efficiently. The presence of the clamping element affects the cooling performance, if at all, negligible.
In besonders vorteilhafter Weise sind an zumindest einem axi¬ alen Ende des zumindest einen Blechpakets ein Abschlussele¬ ment zur Begrenzung des zumindest einen Blechpakets angeord¬ net. Durch ein derartiges Abschlusselement werden die Teil- blechpakete in Axialrichtung, insbesondere federnd, fixiert. Insbesondere durch ein lösbares Abschlusselement können die Teilblechpakete einfach und schnell gewartet und ausgetauscht werden . Vorteilhaft ist zwischen dem zumindest einen Blechpaket und dem Abschlusselement eine formschlüssige Verbindung ausgebil¬ det. Eine formschlüssige Verbindung ist vorteilhaft, da die Verbindung zuverlässig und zerstörungsfrei lösbar ist. Bevorzugt ist das Abschlusselement lösbar mit der Welle ver¬ bunden. Durch eine lösbare Verbindung ist das Abschlussele¬ ment leicht und ohne Beschädigung der Welle austauschbar. In besonders vorteilhafter Weise ist das Abschlusselement als ein Blech oder als ein Bolzen ausgeführt. Insbesondere wird das Blech mit der Welle verschraubt. Ein Blech oder ein Bol¬ zen sind zuverlässige und einfache Verbindungselemente die eine hohe Wartungsfreundlichkeit des Blechpakets gewährleis- ten. In a particularly advantageous manner, at least one axi ¬ alen end of the at least one laminated core a Abschlussele ¬ ment to limit the at least one laminated core angeord ¬ net. Such a terminating element fixes the partial sheet packets in the axial direction, in particular resiliently. In particular, by a detachable closing element, the partial laminated cores can be easily and quickly maintained and replaced. Advantageously, between the at least one laminated core and the end element a positive connection ausgebil ¬ det. A positive connection is advantageous because the connection is reliable and non-destructive solvable. Preferably, the closing element is detachably connected to the shaft ver ¬ prevented. By a detachable connection the Abschlussele ¬ ment is easily and without damage to the shaft interchangeable. In a particularly advantageous manner, the closing element is designed as a sheet or a bolt. In particular, the sheet is bolted to the shaft. A sheet metal or a bolt are reliable and simple connecting elements which ensure high serviceability of the laminated core.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert . In the following the invention will be described and explained in more detail with reference to the embodiments illustrated in the figures.
Es zeigen: Show it:
FIG 1 eine dreidimensionale Schnittdarstellung einer ersten 1 shows a three-dimensional sectional view of a first
Ausführungsform eines Rotors,  Embodiment of a rotor,
FIG 2 einen Längsschnitt der ersten Ausführungsform eines 2 shows a longitudinal section of the first embodiment of a
Rotors , einen vergrößerten Längsschnitt der ersten Ausführungsform eines Rotors nach FIG 1 im Bereich zweier benachbarter Teilblechpakete, einen Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform ei nes Rotors, eine dreidimensionale Darstellung eines Klemmele¬ ments, Rotor, an enlarged longitudinal section of the first embodiment of a rotor of Figure 1 in the region of two adjacent partial laminated cores, a longitudinal section of a second embodiment egg nes rotor, a three-dimensional representation of a Klemmele ¬ management,
FIG 6 einen dreidimensionalen Ausschnitt der zweiten Ausführungsform eines Rotors im Bereich eines Blechpa¬ kets, FIG 7 einen vergrößerten Querschnitt einer dritten Ausführungsform eines Rotors im Bereich eines Blechpakets, 6 shows a three-dimensional detail of the second embodiment of a rotor in the region of a Blechpa ¬ kets, 7 shows an enlarged cross section of a third embodiment of a rotor in the region of a laminated core,
FIG 8 eine elektrische rotierende Maschine und 8 shows an electric rotating machine and
FIG 9 ein Schiff mit einem Gondelantrieb. 9 shows a ship with a nacelle drive.
Gleiche Bezugszeichen haben in den verschiedenen Figuren die gleiche Bedeutung. Like reference numerals have the same meaning in the various figures.
FIG 1 zeigt eine dreidimensionale Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform eines Rotors 2. Der Rotor 2, welcher für eine elektrische rotierende Maschine mit einer maximalen Leistung von zumindest einem Megawatt geeignet ist und einen Durchmesser von zumindest 1 Meter hat, weist eine Welle 4 auf, die als Hohlwelle ausgeführt und um eine Rotationsachse 6 rotierbar ist. Die Rotationsachse definiert eine Axialrich¬ tung A, eine Radialrichtung R und eine Umfangsrichtung U. Um die Welle 4 herum sind Blechpakete 8 mit einer axialen Länge von zumindest 2 Meter, insbesondere rotationssymmetrisch, verteilt, die mehrere Teilblechpakete 10 umfassen. Die Teil¬ blechpakete 10 sind hintereinander in Axialrichtung A auf der Welle 4 angeordnet. Die Teilblechpakete 10 umfassen jeweils zumindest einen Permanentmagneten 12, können aber auch bei- spielswiese dafür geeignet sein von einer Spule umwickelt zu sein. Die Teilblechpakete 10 werden nacheinander über radial am Umfang verteilte Führungsnuten 14 auf die Welle 4 gescho¬ ben wodurch zwischen den Teilblechpaketen 10 des jeweiligen Blechpakets 8 und der korrespondierenden Führungsnut 14 eine in Radialrichtung R wirkende formschlüssigen Verbindung ausgebildet wird. 1 shows a three-dimensional sectional view of a first embodiment of a rotor 2. The rotor 2, which is suitable for an electric rotating machine with a maximum power of at least one megawatt and has a diameter of at least 1 meter, has a shaft 4, which Executed hollow shaft and is rotatable about a rotation axis 6. The axis of rotation defines an Axialrich ¬ tung A, a radial direction R, and circumferential direction U. To the shaft 4 are laminated cores 8 with an axial length of at least 2 meters, in particular rotationally symmetrically, distributed, comprising a plurality of laminated-core assemblies 10th The part ¬ laminated cores 10 are arranged one behind another in the axial direction A on the shaft. 4 The partial laminated cores 10 each comprise at least one permanent magnet 12, but may also be suitable for being wrapped by a coil. The partial laminated cores 10 are successively gescho ¬ ben over radially distributed on the circumference guide grooves 14 on the shaft 4 which is formed between the partial laminated cores 10 of the respective laminated core 8 and the corresponding guide groove 14 acting in the radial direction R form-locking connection.
FIG 2 zeigt einen Längsschnitt der ersten Ausführungsform eines Rotors 2. Die Welle 4 weist an einer Antriebsseite AS und an einer Nicht-Antriebsseite BS jeweils ein Lager 16 auf. Das Blechpaket 8 umfasst exemplarisch vier Teilblechpakete 10. Zwischen jeweils zwei benachbarten Teilblechpaketen 10 ist je ein Klemmelement 18 angeordnet, das als Keilblech 20 ausge- führt ist und beispielsweise aus einem weichmagentischen Me¬ tall, insbesondere Stahl, besteht. Die Keilbleche 20 können aber auch aus einem amagnetischen Material bestehen. Die Dicke d eines Teils der Keilbleche 20 vergrößert sich im Be- reich der Welle 4 linear. Die Teilblechpakete 10 weisen zur Form der Keilbleche 20 korrespondierende Aussparungen 21 auf. Andere Ausführungsformen des Keilblechs 20 mit nicht-linearer Vergrößerung der Dicke d und/oder Vergrößerung der Dicke d über die gesamte radiale Länge und/oder einseitiger Vergröße- rung der Dicke d des Keilblechs 20 sind möglich und Gegen¬ stand der Erfindung. Durch die variable Dicke des Keilblechs 20 ist zwischen dem Keilblech 20 und den benachbarten Teilblechpaketen 10 eine kraftschlüssige Verbindung ausgebildet. An den axialen Enden des Blechpakets 8 ist jeweils ein Ab- Schlusselement 22 zur Begrenzung des Blechpakets 8 angeord¬ net, wobei die Abschlusselemente 22 als Bolzen 24 ausgeführt sind und mit der Welle 4 verschraubt sind. Durch die Ab¬ schlusselemente 22 werden die Teilblechpakete 10 des Blechpa¬ kets 8 formschlüssig in Axialrichtung fixiert. Die weitere Ausführung des Rotors 2 entspricht der in FIG 1. 2 shows a longitudinal section of the first embodiment of a rotor 2. The shaft 4 has a bearing 16 on a drive side AS and on a non-drive side BS. The laminated core 8 includes, by way of example, four partial laminated cores 10. Between each two adjacent partial laminated cores 10, a respective clamping element 18 is arranged, which is designed as a wedge plate 20. leads and, for example, from a weichmagentischen Me ¬ tall, especially steel exists. But the wedge plates 20 may also consist of an amagnetic material. The thickness d of a part of the wedge plates 20 increases linearly in the area of the shaft 4. The partial laminated cores 10 have 20 corresponding recesses 21 to the shape of the wedge plates. Other embodiments of the wedge plate 20 with non-linear enlargement of the thickness d and / or increase in the thickness d over the entire radial length and / or one-sided enlargement of the thickness d of the wedge plate 20 are possible and counter ¬ stand of the invention. Due to the variable thickness of the wedge plate 20, a frictional connection is formed between the wedge plate 20 and the adjacent partial laminated cores 10. A terminator is respectively at the axial ends of the laminated core 8-circuit element 22 for limiting the laminated core 8 angeord ¬ net, wherein the end members 22 are made as a bolt 24 and are bolted to the shaft. 4 By Ab ¬ closing elements 22, the partial laminated cores 10 of the Blechpa ¬ kets 8 are fixed in a form-fitting manner in the axial direction. The further embodiment of the rotor 2 corresponds to that in FIG. 1
FIG 3 zeigt einen vergrößerten Längsschnitt der ersten Ausführungsform eines Rotors 2 im Bereich zweier benachbarter Teilblechpakete 10. Die Teilblechpakete 10 umfassen Perma- nentmagnete 12 und einen Stapel Elektrobleche 26, die von beidseitig angeordneten Druckplatten 28 und durch das Teilblechpaket 10 verlaufenden Spannbolzen 30 zusammengehalten werden. Wie in FIG 2 gezeigt befinden sich zwischen den benachbarten Teilblechpaketen 10 Klemmelemente 18 die als Keil- bleche 20 ausgeführt sind. Durch axialen Druck 32 und mit3 shows an enlarged longitudinal section of the first embodiment of a rotor 2 in the region of two adjacent partial laminated cores 10. The partial laminated cores 10 comprise permanent magnets 12 and a stack of electrical sheets 26, which are held together by pressure plates 28 arranged on both sides and clamping bolts 30 extending through the partial laminated core 10. As shown in FIG. 2, clamping elements 18, which are configured as wedge plates 20, are located between the adjacent partial laminated cores 10. By axial pressure 32 and with
Hilfe der Keilbleche 20 werden die Teilblechpakete 10 inner¬ halb der Führungsnut 14 verklemmt. Die weitere Ausführung des Rotors 2 entspricht der in FIG 2. FIG 4 zeigt einen Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform eines Rotors 2. Die Abschlusselemente 22 an den axialen Enden des Blechpakets 8 sind als Bleche 34 ausgeführt und mit der Welle 4 verschraubt. Zwischen jeweils zwei benachbarten Teil- blechpaketen 10 ist je ein Klemmelement 18 angeordnet, das als Federblech 36 ausgeführt ist. Das Federblech 36 ist im Wesentlichen Y-förmig ausgebildet und sorgt dafür, dass die Teilblechpakete 10 des jeweiligen Blechpakets 8 federnd gesi- chert sind, wobei beispielsweise bei einer thermischen Aus¬ dehnung die Vorspannung durch die Federbleche 36 reguliert wird. Das als Federblech 36 ausgeführte Klemmelement 18 be¬ steht aus einem amagnetischen Material, insbesondere Feder¬ stahl. Da die Blechdicke des Federblechs 36 im Millimeterbe- reich liegt, beeinflusst das amagnetische Material des Klemm¬ elements 18 die elektromagnetischen Eigenschaften des Blechpakets 8 nicht merklich. Help the wedge plates 20, the partial laminated cores 10 inside ¬ half of the guide groove 14 are jammed. 4 shows a longitudinal section of a second embodiment of a rotor 2. The end elements 22 at the axial ends of the laminated core 8 are designed as plates 34 and screwed to the shaft 4. Between every two adjacent parts Sheet metal packages 10 each have a clamping element 18 is arranged, which is designed as a spring plate 36. The spring plate 36 is formed in a substantially Y-shaped and ensures that the laminated-core assemblies 10 of the respective laminated core 8 are GeSI chert resiliently, whereby for example in a thermal From ¬ stretch the bias voltage is regulated by the spring plates 36th The designed as a spring plate 36 clamping element 18 be ¬ is made of an amagnetic material, in particular spring ¬ steel. Since the sheet thickness of the spring plate 36 is rich in the millimeter that affects non-magnetic material of the clamping elements 18 ¬ the electromagnetic properties of the laminated core 8 does not appreciably.
Durch die Teilblechpakete 10 verlaufen Kühlkanäle 38 für ein Kühlmittel, wobei das als Federblech 36 ausgeführte Klemmele¬ ment 18 für einen ungehinderten Durchfluss des Kühlmittels zwischen den benachbarten Teilblechpaketen 10 dimensioniert ist. Die Kühlkanäle 38 verlaufen oberhalb des Federblechs 36 und/oder das Federblech 36 weist Aussparungen auf, die einen ungehinderten Kühlmittelfluss ermöglichen. Die weitere Aus¬ führung des Rotors 2 entspricht der in FIG 2. Through the partial laminated cores 10 run cooling channels 38 for a coolant, wherein the designed as a spring plate 36 Klemmele ¬ ment 18 is dimensioned for an unimpeded flow of the coolant between the adjacent partial laminated cores 10. The cooling channels 38 extend above the spring plate 36 and / or the spring plate 36 has recesses, which allow unhindered coolant flow. The further from ¬ leadership of the rotor 2 corresponds to that in FIG. 2
FIG 5 zeigt eine dreidimensionale Darstellung eines Klemmele¬ ments 18, das als Federblech 36 ausgestaltet ist. Durch die im Wesentlichen Y-förmige Ausgestaltung wird eine elastische Verklemmung der Teilblechpakete 10 in der Führungsnut 14 er¬ möglicht, wodurch beispielsweise eine thermische Ausdehnung durch eine Änderung der Vorspannung der Federbleche 36 kompensiert wird. 5 shows a three-dimensional representation of a Klemmele ¬ element 18, which is designed as a spring plate 36. Due to the substantially Y-shaped configuration, an elastic clamping of the partial laminated cores 10 in the guide groove 14 he ¬ allows, for example, whereby a thermal expansion is compensated by a change in the bias of the spring plates 36.
FIG 6 zeigt einen dreidimensionalen Ausschnitt der zweiten Ausführungsform eines Rotors 2 im Bereich eines Blechpakets 8. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind nur zwei Teilblech¬ pakete 10 des Blechpakets 8 in der Führungsnut 14 darge- stellt. Die Führungsnut 14 ist als Hammerkopfnut 40 ausgebil¬ det, die durch eine beidseitig angeordnete Profilierung 42 mit den Teilblechpaketen 10 eine in Radialrichtung R wirkende formschlüssige Verbindung ausbildet. Die Führungsnut 14 kann beispielsweise auch als Schwalbenschwanznut ausgebildet sein. Kühlkanäle 38 verlaufen durch die Teilblechpakete 10 oberhalb des Federblechs. Die weitere Ausführung des Rotors 2 ent¬ spricht der in FIG 4. 6 shows a three-dimensional section of the second embodiment of a rotor 2 in the area of a sheet stack 8. For the sake of clarity, only two sub-packages ¬ sheet 10 of the laminated core 8 in the guide groove 14 ones shown, provides. The guide groove 14 is ausgebil ¬ det as Hammerkopfnut 40, which forms by a profiling 42 arranged on both sides with the partial laminated cores 10 acting in the radial direction R form-fitting connection. The guide groove 14 can for example, be designed as a dovetail groove. Cooling channels 38 extend through the partial laminated cores 10 above the spring plate. The further embodiment of the rotor 2 ent ¬ speaks in FIG. 4
FIG 7 zeigt einen vergrößerten Querschnitt einer dritten Ausführungsform eines Rotors 2 im Bereich eines Blechpakets 8. Über eine Führungsschiene 43 ist eine in Radialrichtung R wirkende formschlüssige Verbindung zwischen der Welle 4 und dem Blechpaket 8 ausgebildet, wobei die Führungsschiene 43 exemplarisch schwalbenschwanzförmig ausgebildet ist. Die Führungsschiene 43 kann zur Ausbildung einer formschlüssigen Verbindung zwischen der Welle 4 und dem Blechpaket 8 auch andersartig, beispielsweise hammerkopfförmig, ausgeführt sein. Die weitere Ausführung des Rotors 2 entspricht der in FIG 6. FIG. 7 shows an enlarged cross-section of a third embodiment of a rotor 2 in the region of a laminated core 8. A form-locking connection between the shaft 4 and the laminated core 8 acting in the radial direction R is formed via a guide rail 43, the guide rail 43 being in the form of a dovetail. The guide rail 43 may be designed to form a positive connection between the shaft 4 and the laminated core 8 also different, for example, hammerhead-shaped. The further embodiment of the rotor 2 corresponds to that in FIG.
FIG 8 zeigt eine elektrische rotierende Maschine 3, die als Synchronmaschine 44 ausgeführt ist, mit einem Rotor 2 und ei¬ nem den Rotor 2 umgebenden Stator 46. Zwischen dem Rotor 2 und dem Stator 46 befindet sich ein Spalt 48, insbesondere ein Luftspalt. Der Rotor 2 der elektrischen rotierenden Maschine 3 weist Blechpakete 8 mit Permanentmagneten 12 auf, wobei die Blechpakete 8 direkt an den Spalt 48 angrenzen. Exemplarisch in der Mitte der Blechpakete 8 befindet sich zu- mindest eine Kühlmittelöffnung 50 in der Welle 4, durch die ein Kühlmittel geleitet wird. Die Kühlmittelströmung 52 verläuft von der Kühlmittelöffnung 50 durch Kühlkanäle 38 in den Teilblechpaketen 10 und durch den Spalt 48 zu den Wickelköpfen 54 des Stators 46. Die weitere Ausführung des Rotors 2 entspricht der in FIG 4. 8 shows an electric rotating machine 3, which is designed as a synchronous machine 44, with a rotor 2 and egg ¬ nem surrounding the rotor 2 stator 46. Between the rotor 2 and the stator 46 is a gap 48, in particular an air gap. The rotor 2 of the electric rotating machine 3 has laminated cores 8 with permanent magnets 12, wherein the laminated cores 8 directly adjoin the gap 48. By way of example, in the middle of the laminated cores 8 there is at least one coolant opening 50 in the shaft 4, through which a coolant is passed. The coolant flow 52 extends from the coolant opening 50 through cooling channels 38 in the partial laminated cores 10 and through the gap 48 to the winding heads 54 of the stator 46. The further embodiment of the rotor 2 corresponds to that in FIG. 4.
FIG 9 zeigt ein Schiff 54 mit einem Gondelantrieb 56. Der Gondelantrieb 56 befindet sich unter einer Wasseroberfläche 58 und weist eine elektrische rotierende Maschine 3 und einen Propeller 60 auf, wobei der Propeller 60 über eine Welle 4 mit der elektrischen rotierenden Maschine 3 verbunden ist. 9 shows a ship 54 with a nacelle drive 56. The nacelle drive 56 is located below a water surface 58 and has an electric rotating machine 3 and a propeller 60, the propeller 60 being connected to the electric rotating machine 3 via a shaft 4.

Claims

Patentansprüche claims
1. Rotor (2) für eine elektrische rotierende Maschine (3), insbesondere eine Synchronmaschine (44), 1. rotor (2) for an electric rotating machine (3), in particular a synchronous machine (44),
welcher eine um eine Rotationsachse (6) rotierbare Welle (4) und mehrere Blechpakete (8) aufweist, welche in Umfangsrich- tung um die Welle (4) herum angeordnet sind, which has a shaft (4) rotatable about a rotation axis (6) and a plurality of laminated cores (8) which are arranged around the shaft (4) in the circumferential direction,
wobei zwischen der Welle (4) und den Blechpaketen (8) jeweils eine in Radialrichtung (R) wirkende formschlüssige Verbindung ausgebildet ist, wherein between the shaft (4) and the laminated cores (8) in each case one in the radial direction (R) acting positive connection is formed,
wobei jedes der Blechpakete (8) Teilblechpakte (10) umfasst, welche sich in Axialrichtung (A) hintereinander erstrecken, wobei zumindest zwischen zwei benachbarten Teilblechpaketen (10) eines Blechpakets (8) ein Klemmelement (18) angeordnet ist, wherein each of the laminated cores (8) comprises partial sheet metal pacts (10) which extend one behind the other in the axial direction (A), wherein at least between two adjacent partial laminated cores (10) of a laminated core (8) a clamping element (18) is arranged,
wobei zwischen dem Klemmelement (18) und zumindest einem der benachbarten Teilblechpakete (10) eine kraftschlüssige Ver¬ bindung ausgebildet ist, wherein a frictional Ver ¬ bond is formed between the clamping element (18) and at least one of the adjacent laminated-core assemblies (10),
wobei zumindest ein Teil des Klemmelements (18) eine variable Dicke (d) aufweist, welche zur Welle hin zunimmt, wherein at least a part of the clamping element (18) has a variable thickness (d) which increases towards the shaft,
wobei die Teilblechpakete (10) durch die variable Dicke (d) des Klemmelements (18) schräg zur Rotationsachse (6) ver¬ klemmt sind. wherein the partial laminated cores (10) by the variable thickness (d) of the clamping element (18) obliquely to the rotation axis (6) are ver ¬ clamped.
2. Rotor (2) nach Anspruch 1, 2. Rotor (2) according to claim 1,
wobei das Klemmelement (18) als ein von der Welle (4) ge¬ trenntes Element ausgeführt ist. wherein the clamping member (18) ge ¬ severed element is designed as one of the shaft (4).
3. Rotor (2) nach einem der vorherigen Ansprüche 3. Rotor (2) according to one of the preceding claims
wobei das Klemmelement (18) als Keilblech (20) ausgeführt ist . wherein the clamping element (18) is designed as a wedge plate (20).
4. Rotor (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, 4. rotor (2) according to one of claims 1 to 2,
wobei das Klemmelement (18) als Federblech (36) ausgeführt ist. wherein the clamping element (18) is designed as a spring plate (36).
5. Rotor (2) nach Anspruch 4, 5. rotor (2) according to claim 4,
wobei das Federblech (36) im Wesentlichen Y-förmig ausgebildet ist. wherein the spring plate (36) is formed substantially Y-shaped.
6. Rotor (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, 6. rotor (2) according to one of the preceding claims,
wobei das Klemmelement (18) aus einem amagnetischen Material ausgebildet ist. wherein the clamping element (18) is formed of a non-magnetic material.
7. Rotor (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, 7. rotor (2) according to one of the preceding claims,
wobei die Welle (4) aus einem weichmagnetischen Material aus¬ gebildet ist. wherein the shaft (4) is formed of a soft magnetic material ¬ .
8. Rotor (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, 8. rotor (2) according to one of the preceding claims,
wobei eine in Axialrichtung (A) verlaufende Führungsnut (14) oder Führungsschiene (43) zur radialen Fixierung der Teilblechpakete (10) des zumindest einen Blechpakets (8) vorgese¬ hen ist. wherein a in the axial direction (A) extending guide groove (14) or guide rail (43) for the radial fixation of the partial laminated cores (10) of the at least one laminated core (8) is vorgese ¬ hen.
9. Rotor (2) nach Anspruch 8, 9. rotor (2) according to claim 8,
wobei die Führungsnut (14) als eine Hammerkopfnut (40) oder Schwalbenschwanznut ausgebildet ist. wherein the guide groove (14) is formed as a hammer head groove (40) or dovetail groove.
10. Rotor (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, 10. rotor (2) according to one of the preceding claims,
wobei zumindest eines von zwei benachbarten Teilblechpaketen (10) eines Blechpakets (8) eine Aussparung (21) zur Aufnahme von zumindest einem Teil des Klemmelements (18) aufweist. wherein at least one of two adjacent partial laminated cores (10) of a laminated core (8) has a recess (21) for receiving at least a part of the clamping element (18).
11. Rotor (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, 11. Rotor (2) according to one of the preceding claims,
wobei die Teilblechpakete (10) der Blechpakete (8) Permanent- magnete (12) aufweisen. wherein the partial laminated cores (10) of the laminated cores (8) permanent magnets (12).
12. Rotor (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, 12. Rotor (2) according to one of the preceding claims,
wobei durch die Teilblechpakete (10) der jeweiligen Blechpa¬ kete (8) Kühlkanäle (38) für ein Kühlmittel verlaufen, wobei das Klemmelement (18) für einen ungehinderten Durch- fluss des Kühlmittels zwischen den benachbarten Teilblechpa¬ keten (10) des jeweiligen Blechpakets (8) dimensioniert ist. wherein through the partial laminated cores (10) of the respective Blechpa ¬ kete (8) cooling channels (38) extend for a coolant, wherein the clamping element (18) for an unimpeded flow of the coolant between the adjacent Teilblechpa ¬ keten (10) of the respective laminated core (8) is dimensioned.
13. Rotor (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei an zumindest einem axialen Ende eines Blechpakets (8) ein Abschlusselement (22) zur Begrenzung des Blechpakets (8) angeordnet ist. 13. Rotor (2) according to one of the preceding claims, wherein at least one axial end of a laminated core (8) a closure element (22) for limiting the laminated core (8) is arranged.
14. Rotor (2) nach Anspruch 13, 14. Rotor (2) according to claim 13,
wobei zwischen dem Blechpaket (8) und dem Abschlusselement (22) eine formschlüssige Verbindung ausgebildet ist. wherein between the laminated core (8) and the end element (22) is formed a positive connection.
15. Rotor (2) nach einem der Ansprüche 13 oder 14, 15. Rotor (2) according to one of claims 13 or 14,
wobei das Abschlusselement (22) lösbar mit der Welle (4) ver¬ bunden ist. wherein the closing element (22) releasably connected to the shaft (4) is ver ¬ prevented.
16. Rotor (2) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, 16 rotor (2) according to any one of claims 13 to 15,
wobei das Abschlusselement (22) als ein Blech (34) oder als ein Bolzen (24) ausgeführt ist. wherein the closing element (22) is designed as a sheet (34) or as a bolt (24).
17. Elektrische rotierende Maschine (3), insbesondere eine Synchronmaschine (44), welche zumindest einen Rotor (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 16 aufweist. 17. An electric rotating machine (3), in particular a synchronous machine (44), which has at least one rotor (2) according to one of claims 1 to 16.
18. Gondelantrieb (56) mit zumindest einer elektrischen ro¬ tierenden Maschine (3) nach Anspruch 17. 18. nacelle drive (56) with at least one electric ro ¬ animal machine (3) according to claim 17.
19. Schiff (54) mit zumindest einem Gondelantrieb (56) nach Anspruch 18. 19. Ship (54) with at least one pod drive (56) according to claim 18.
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