BE1026918B1

BE1026918B1 - Axiale fluxmachine en methode voor het vervaardigen ervan

Info

Publication number: BE1026918B1
Application number: BE20185945A
Authority: BE
Inventors: Jozef Robrecht Jan Versavel
Original assignee: Joval Nv
Priority date: 2018-12-24
Filing date: 2018-12-24
Publication date: 2020-07-22
Also published as: US20220085701A1; WO2020136004A1; EP3903409A1; BE1026918A1

Abstract

Een methode voor het vervaardigen van een axiale fluxmachine aangepast om een magnetische flux te genereren volgens de rotatie-as, omvattende het vervaardigen van één of meerdere statoren (100), omvattende volgende stappen: - het voorzien van een oppervlak omvattende één of meerdere vlakke steunoppervlakken (921, 922) loodrecht op de rotatie-as; - het positioneren van één of meerdere grenselementen (102), individuele statorelementen (101), en een ringelement (103) op de één of meerdere steunoppervlakken (921, 922), - waarbij minstens één van de grenselementen (102) een koelelement (500, 600, 700) is aangepast om warmte te geleiden; - waarbij de statorelementen (101) elk een ferromagnetische kern (200) en een elektrische winding (201) gewikkeld om de ferromagnetische kern (200) omvatten, en - het vullen van de lege ruimte tussen de buitenomtrek, de statorelementen (101) en het ringelement (103) met een elektrisch isolerend vulmateriaal (105).

Description

-1- AXIALE FLUXMACHINE EN METHODE VOOR HET VERVAARDIGEN DECO 1015068

ERVAN Technisch Gebied

[01] De onderhavige uitvinding heeft algemeen betrekking op een axiale flux machine en een methode voor het vervaardigen ervan. De uitvinding levert in het bijzonder een methode die toelaat een hoog-rendement machine te vervaardigen die licht en toch robuust is, en die op een efficiënte manier gemaakt kan worden. Achtergrond van de Uitvinding

[02] Binnen het gamma aan elektrische machines, bijvoorbeeld generatoren en motoren, vormen de axiale flux machines een type met veelbelovende eigenschappen. Axiale flux machines passen een fundamenteel andere configuratie toe dan de meer klassieke radiale flux machines. Waar bij een radiale flux machine de flux wordt opgewekt in radiale richting, gebeurt dit bij een axiale flux Machine in axiale richting, i.e. volgens de richting van de rotatie- as. Typisch wordt er hiervoor gebruik gemaakt van permanente magneten welke op twee parallelle rotorschijven worden aangebracht. De permanente magneten zijn gemagnetiseerd in de axiale richting, en de rotorschijven staan loodrecht op de rotatie-as. Tussen beide parallelle rotorschijven bevindt zich een statorschijf, met een dunne luchtspleet tussen de statorschijf en de respectievelijke rotorschijven. Bij een topologie zonder statorjuk loopt de magnetische flux van een magneet op de ene rotorschijf, doorheen een statorkern, naar een overeenkomstige magneet op de andere rotorschijf. Rond de statorkernen zijn telkens wikkelingen, bijvoorbeeld uit koperdraad, aangebracht. Bij generatorwerking zorgt het draaien van de rotoren voor een wisselende magnetische flux, wat een elektrische stroom induceert in de wikkelingen. Behalve een configuratie met één stator en twee rotoren, zijn tevens andere topologieën met andere aantallen statoren en/of rotoren mogelijk.

-2- BE2018/5945

[03] Een dergelijke axiale flux configuratie biedt het potentieel voor een elektrische machine die compact is, met korte axiale lengte, licht en efficiënt. In het bijzonder voor toepassing als generator in een windmolen biedt deze machine een veelbelovend alternatief voor andere types elektrische generatoren. Echter, bij het opschalen van een axiale flux machine naar dergelijke Megawatt-applicaties, worden fabrikanten geconfronteerd met een aantal problemen.

[04] Vooreerst vereist het bereiken van optimale efficiëntie een zeer dunne luchtspleet (orde 1 mm) tussen statorschijf en de respectievelijke rotorschijven. Anderzijds dient te allen tijde vermeden worden dat een rotor- en statorschijf met elkaar in aanraking zouden komen tijdens werking. Echter, bij een windmolentoepassing, waar een groot vermogen dient te worden opgewekt en de rotor- en statorschijven en statoren dus groot in omtrek zijn, orde 1,5 meter, is het niet voor de hand liggend om gedurende productie van de rotor en stator de vereiste nauwkeurigheid van de dunne luchtspleet op alle plaatsen te garanderen. Daarnaast vereist een dergelijke hoog-vermogen toepassing voldoende koeling, welke bij voorkeur gerealiseerd wordt zonder een vloeibaar koelmiddel dicht bij de statorspoelen te moeten brengen.

[05] Verder dient voor een windmolen-toepassing de generator op hoogte gemonteerd te worden. Bij een generator met groot gewicht zijn hiervoor speciale voorzieningen, bijvoorbeeld een zware kraan, nodig. Dit brengt een grote kost met zich mee, en bepaalde omstandigheden, zoals veel wind, bemoeilijken het gebruik van dergelijke voorzieningen. Ook maakt een groot gewicht van de generator de (bevestiging aan de) windmolenvoet complexer en/of zwaarder. Bijgevolg vormt het een probleem hoe de stator(en) en rotor(en) zo licht mogelijk kunnen worden gemaakt, ondanks hun grote omvang.

Daarnaast dient ook het volledige gewicht van de te monteren samenbouw, dat tevens bepaald wordt door het gewicht van bijvoorbeeld wieken en een turbinehuis, zoveel mogelijk beperkt te worden.

-3-

[06] Ook treden gedurende de werking van een windmolen-generator enorme 95945 mechanische krachten op, ten gevolge van de hoge vermogens en grote omtreksnelheden. Bijgevolg worden fabrikanten geconfronteerd met het probleem hoe de diverse stator- en rotoronderdelen voldoende stevig kunnen worden verankerd, zodat een robuuste en duurzame machine wordt bekomen.

[07] Tenslotte vormt de kostprijs van de windmolen-generator een essentieel aspect. Hierin heeft de kost voor het vervaardigen van de generator een belangrijk aandeel. Bijgevolg worden fabrikanten geconfronteerd met het probleem hoe, ondanks de bovenstaande eisen aan het ontwerp, de generator op een efficiënte manier gemaakt kan worden. Dit vereist zowel een eenvoudige productie van onderdelen, als een eenvoudige assemblage.

[08] Bijgevolg is er een algemene behoefte aan een axiale fluxmachine die geschikt is voor toepassing als windmolen-generator, en die op een efficiënte manier kan gemaakt worden.

[09] Bekend zijn oplossingen voor axiale fluxmachines die de efficiëntie en duurzaamheid van de machine bevorderen door gebruik van inwendige koelvinnen in het ontwerp. Bijvoorbeeld wordt in de stator beschreven in WO2018/015293 gebruik gemaakt van een ringvormige omtrek met koelvinnen die zich uitstrekken tussen de statortanden. Dit laat toe om zelfs bij een zeer compacte uitvoering van de machine een goede warmteafvoer te bekomen. Door lamineren van de koelvinnen en de behuizing worden bovendien wervelstormen vermeden, wat eveneens de efficiëntie ten goede komt. De statortanden dienen echter zeer nauwkeurig binnen de caviteiten gevormd door de koelvinnen worden geplaatst. Dit bemoeilijkt de assemblage en geeft kans op beschadiging van het (isolerende) buitenoppervlak van de statortanden. De productie van de ringvormige omtrek, waar bij voorkeur de koelvinnen integraal deel van uitmaken, is ook niet eenvoudig uit te voeren. Zeker wanneer het over een grote omtrek gaat, vereist dit een dure productietechniek. Tenslotte is er binnen de methode en het ontwerp van WO2018/015293 niets dat de nauwkeurige dikte van de dunne luchtspleet garandeert, wat bij een grote stator- en rotoromvang problemen kan veroorzaken.

-4- BE2018/5945

[10] Bekend zijn ook oplossingen voor axiale fluxmachines waarbij een verbetering van het assemblagegemak nagestreefd wordt. Bijvoorbeeld wordt in US2006/0043821 gebruik gemaakt van statortanden die de spoelen bevatten en beschikken over twee flenzen. Door specifieke vormgeving van de flenzen kunnen de statortanden eenvoudig worden gepositioneerd en vastgezet. De specifieke vormgeving bemoeilijkt echter de productie van deze onderdelen, en voor het positioneren zijn extra onderdelen vereist, zoals plaatjes of een ring met gaatjes die de statortanden aan elkaar vastmaken. Bovendien worden in deze oplossing geen inwendige koelvinnen tussen de statortanden voorzien. Dit vergemakkelijkt de assemblage, maar zorgt voor een minder efficiënte koeling.

[11] Bekend zijn ook oplossingen waarbij de samenbouw die bovenaan de windmolenvoet dient gemonteerd te worden, gereduceerd wordt in gewicht. Bijvoorbeeld wordt in WO214/187933 een systeem met spankabels beschreven dat toelaat de wieken lichter en eenvoudiger uit te voeren. Echter is er nog steeds een turbinehuis aanwezig dat zorgt voor extra gewicht, en voor het beperken van het gewicht van rotor en stator wordt geen oplossing beschreven.

[2] Het is een doelstelling van de onderhavige uitvinding om een axiale fluxmachine en een methode voor het vervaardigen van een axiale fluxmachine te beschrijven, die de hierboven beschreven nadelen van oplossingen uit de stand der techniek overwint. Meer specifiek is het een doelstelling van de onderhavige uitvinding om een methode te beschrijven voor het vervaardigen van een axiale fluxmachine die toelaat een hoog-rendement machine te vervaardigen die licht en toch robuust is, en die op een efficiënte manier gemaakt kan worden. Samenvatting van de Uitvinding

[13] Volgens een eerste aspect van de uitvinding wordt er voorzien in een methode voor het vervaardigen van een axiale fluxmachine aangepast om een magnetische flux te genereren volgens de rotatie-as, waarbij deze methode het vervaardigen van één of meerdere statoren omvat, hierdoor gekenmerkt dat het vervaardigen van een stator volgende stappen omvat:

-5- - het voorzien van een oppervlak omvattende één of meerdere vlakke 9190945 steunoppervlakken loodrecht op de rotatie-as; - het positioneren van een ringelement op de één of meerdere steunoppervlakken; - het positioneren van één of meerdere grenselementen, individuele statorelementen, en een ringelement op de één of meerdere steunoppervlakken, waarbij minstens één van de grenselementen een koelelement is aangepast om warmte te geleiden; waarbij de statorelementen elk een ferromagnetische kern en een elektrische winding gewikkeld om deze ferromagnetische kern omvatten; en waarbij na positionering de één of meerdere grenselementen samen een buitenomtrek vormen, de individuele statorelementen en het ringelement zich bevinden binnen deze buitenomtrek, en de individuele statorelementen rondom het ringelement zijn gepositioneerd; - het vullen van de lege ruimte tussen de buitenomtrek, de statorelementen en het ringelement met een elektrisch isolerend vulmateriaal.

[14] Met andere woorden heeft de uitvinding betrekking op een methode voor het vervaardigen van een axiale fluxmachine, met name een elektrische machine waarbij een magnetische flux wordt gegenereerd volgens de rotatie- as. Bij werking van de machine is de rotatie-as de as waarrond de één of meerdere rotoren draaien. De rotatie-as definieert de axiale richting. Bij een axiale fluxmachine met twee rotoren en één stator lopen magnetische fluxlijnen volgens axiale richting, van de ene rotor, doorheen de stator, naar de andere rotor. Hier wordt het begrip rotatie-as gebruikt om een referentierichting aan te duiden waartegenover onderdelen zich oriënteren of afmetingen worden bepaald, ook al betreft het geen werkende generator met draaiende rotor(en).

[15] De methode voor het vervaardigen van een axiale fluxmachine omvat het vervaardigen van één of meerdere statoren. Het vervaardigen van een stator omvat verschillende stappen. Binnen een eerste stap wordt een oppervlak voorzien dat één of meerdere vlakke steunoppervlakken omvat loodrecht op de rotatie-as. De steunoppervlakken zijn delen van het oppervlak waarop binnen

-6- de methode diverse statoronderdelen, zoals een ringelement, individuele 999% statorelementen, en één of meerdere grenselementen worden geplaatst. Belangrijk is dat deze steunoppervlakken perfect vlak zijn. Het oppervlak is bijvoorbeeld een volledig vlakke, perfect effen tafel, i.e. de steunoppervlakken liggen allen in hetzelfde vlak, en het positioneren van de diverse statoronderdelen gebeurt bijvoorbeeld aan de hand van een positiemal. Of het oppervlak is bijvoorbeeld een vlakke tafel waarin een aantal uitsparingen met perfect effen oppervlak zijn aangebracht welke dienst doen als steunoppervlakken en die een nauwkeurige positionering van de diverse statoronderdelen toelaten. Door binnen de methode vlakke steunoppervlakken te voorzien loodrecht op de rotatie-as, wordt een perfecte controle bekomen over hoe de op de steunoppervlakken gepositioneerde statoronderdelen zich na vervaardiging van de stator zullen oriënteren ten opzichte van de rotatie-as. In het bijzonder laat dit toe om na vervaardiging een stator te bekomen waarin het ringelement, de individuele statorelementen en de één of meerder grenselementen vlakken bezitten die loodrecht op de rotatie-as staan. Dit draagt bij tot het garanderen van een constante luchtspleet tussen stator en rotor, over het volledige oppervlak van de statorschijf. Dit laat toe om bij assemblage van de stator en rotor, een zeer dunne luchtspleet te realiseren, zonder risico op contact tussen de stator- en rotorschijf. Een dunne luchtspleet draagt bij tot een hoog-efficiënte generator. Bovendien wordt via het positioneren van stator- onderdelen op vlakke steunoppervlakken een eenvoudige methode bekomen voor vervaardiging van de stator, wat bijdraagt tot een efficiënte productie van de generator.

[16] Een andere stap binnen de methode volgens de uitvinding omvat het positioneren van een ringelement op de één of meerdere steunoppervlakken. Het ringelement is een onderdeel met gesloten omtrek, bijvoorbeeld een metalen ring met zekere hoogte of een ring van een radiaal lager. Typisch is de stator een schijf met centraal een ronde uitsparing voor de as van de machine. De statorschijf heeft dus een binnenomtrek, namelijk de omtrek van de ronde uitsparing, en een buitenomtrek. Het ringelement is bedoeld om, na vervaardiging van de stator, de binnenomtrek te vormen van de statorschijf. Ook

-7- zal de hoogte van het ringelement, gemeten volgens de rotatie-as, de dikte van 019994 de statorschijf, gemeten volgens de rotatie-as, bepalen.

[17] Een andere stap binnen de methode volgens de uitvinding, omvat het positioneren van individuele statorelementen. Elk statorelement omvat een ferromagnetische kern en een elektrische winding gewikkeld om deze ferromagnetische kern. Bij generatorwerking wordt een elektrische stroom geïnduceerd in deze windingen. De individuele statorelementen zijn afzonderlijke, van elkaar losstaande onderdelen. Elke van de statorelementen wordt op een steunoppervlak geplaatst. De statorelementen bevinden zich na positionering rondom het ringelement, typisch gelijkmatig verdeeld over de omtrek. Door binnen de methode de individuele statorelementen te positioneren op steunoppervlakken loodrecht op de rotatie-as, wordt na vervaardiging een stator bekomen waarin de kernen met spoel een vlak hebben loodrecht op de rotatie-as. Dit draagt bij tot het garanderen van een constante (dunne) luchtspleet tussen stator en rotor.

[18] Ook de één of meerdere grenselementen worden gepositioneerd op steunoppervlakken, en bevinden zich na positionering rondom het ringelement. De één of meerdere grenselementen zijn bedoeld om na vervaardiging van de stator, de buitengrens te vormen van de statorschijf. Eén grenselement betekent dat de buitengrens van de statorschijf gevormd wordt door één onderdeel, dat als geheel wordt geproduceerd en gepositioneerd. Meerdere grenselementen betekent dat meerdere individuele onderdelen worden geproduceerd en gepositioneerd, waarbij ze na positionering samen de buitengrens van de statorschijf vormen. Ook is minstens één van de grenselementen een koelelement aangepast om warmte te geleiden. Een koelelement is bedoeld om warmte af te voeren vanuit de generator. Bijvoorbeeld is er slechts één grenselement, en is dit voorzien van inwendig gerichte of uitwendig gerichte koelvinnen. Of, bijvoorbeeld zijn er meerdere grenselementen waarvan er minstens een deel voorzien is van inwendig of uitwendig gerichte koelvinnen. Het voorzien van één of meerdere koelelementen draagt bij tot een efficiënte koeling van de stator, en dus tot een duurzame, performante generator met hoog rendement. Bovendien, doordat (een) koelelement(en) tevens dienst doet

-8- als grenselement voor het vormen van de buitenomtrek, wordt het aantal nodige 95945 onderdelen beperkt. Dit draagt bij tot een efficiënte productie en assemblage van de generator.

[19] Het ringelement vormt na positionering de binnenomtrek van de statorschijf, terwijl de één of meerdere grenselementen samen de buitenomtrek vormen. De individuele statorelementen zijn gepositioneerd tussen deze binnen- en buitenomtrek. Bijvoorbeeld worden eerst alle één of meerdere grenselementen gepositioneerd, en vervolgens alle individuele statorelementen. Of bijvoorbeeld worden individuele grenselementen en individuele statorelementen afwisselend gepositioneerd. Bijvoorbeeld kan de volgorde van positioneren bepaald worden door de eenvoud van assemblage bij gegeven specifieke afmetingen van stator en haar onderdelen. Dit draagt bij tot een efficiënte productiemethode.

[20] Een laatste stap binnen de methode volgens de uitvinding omvat het vullen van de lege ruimte tussen de buitenomtrek gevormd door de één of meerdere grenselementen, de statorelementen en het ringelement, met een elektrisch isolerend vulmateriaal. Het vulmateriaal is bijvoorbeeld een polyesterhars, eventueel aangevuld met glasvezels. Na uitharden van het vulmateriaal wordt een statorschijf bekomen, met als binnenomtrek het ringelement, als buitenomtrek de één of meerdere grenselementen, en de statorelementen verankerd in het vulmateriaal. Het vulmateriaal, bijvoorbeeld een kunsthars zoals polyester, epoxy, … , eventueel glasvezelversterkt, is licht en sterk, wat bijdraagt tot een lichte en toch stevige stator. Het opgieten met vulmateriaal zorgt ook voor een stevige verankering van de statorelementen, zonder nood te hebben aan extra bevestigingsonderdelen. Dit draagt bij tot een robuuste oplossing die op een efficiënte manier kan gemaakt worden. Tenslotte laat het kiezen van de hoogte van het ringelement, gemeten volgens de rotatie- as, en de hoogte van de één op meerdere grenselementen toe om de dikte van de vervaardigde statorschijf, gemeten volgens de rotatie-as, te bepalen. Door binnen de methode het ringelement, de één of meerdere grenselementen en de statorelementen te positioneren op steunoppervlakken loodrecht op de rotatie- as, wordt een statorschijf bekomen met vlak loodrecht op de rotatie-as. Op die

-9- manier kan een dunne luchtspleet worden gegarandeerd bij montage van rotor 919994 en stator. De luchtspleet blijft hierbij zichtbaar, zodat ze ook eenvoudig kan worden bijgeregeld.

[21] Optioneel, gebeurt het positioneren van de één of meerdere grenselementen en de individuele statorelementen aan de hand van één of meerdere positiemallen. Een positiemal of legmal wordt bijvoorbeeld via 3D- printen gemaakt, wat een goedkope techniek is. Door bij productie van de stator de mal op het oppervlak te leggen, kunnen de statorelementen, ringelement en grenselement(en) nauwkeurig worden gepositioneerd. Ook kan er nog een mal bovenop de elementen worden geplaatst alvorens op te gieten met vulmateriaal. Gezien het over goedkope mallen gaat, kunnen de mallen mee worden opgegoten, i.e. zonder ze te recupereren. Dit draagt bij tot de eenvoud van productie. Ook is dit een eenvoudiger methode dan wanneer uitsparingen in een tafel moeten gemaakt worden om nauwkeurige positionering toe te laten. Zeker voor kleine te produceren reeksen, vormt het gebruik van positiemallen een goedkopere oplossing. Verder zal op deze manier de positiemal, welke mee wordt opgegoten, bijdragen tot het realiseren van een vlakke kant van de statorschijf, loodrecht op de rotatie-as. Dit draagt bij tot het garanderen van een dunne luchtspleet tussen stator en rotor.

[22] Optioneel liggen de steunoppervlakken waarop de individuele statorelementen worden gepositioneerd in één vlak. Ook optioneel, is de afmeting gemeten volgens de rotatie-as gelijk voor elk van de individuele statorelementen. Dit betekent dat via de methode een statorschijf bekomen wordt waarin alle individuele statorelementen in hetzelfde vlak liggen en ook allen dezelfde hoogte, gemeten loodrecht op dit vlak, hebben. Dit laat toe, na montage van stator en rotor een constante, korte afstand te realiseren tussen de respectievelijke statorelementen en de overeenkomstige rotor-magneten. Dit draagt bij tot een hoge efficiëntie van de generator.

[23] Optioneel, liggen bovendien de steunoppervlakken waarop het ringelement en de grenselementen worden gepositioneerd in hetzelfde vlak als

- 10 - de steunoppervlakken waarop de individuele statorelementen worden 18994 gepositioneerd. Hierbij is bovendien de afmeting gemeten volgens de rotatie-as gelijk voor het ringelement, de één of meerdere grenselementen en de statorelementen. Dit betekent dat via de methode een statorschijf bekomen wordt waarin het ringelement, de één of meerdere grenselementen, en alle individuele statorelementen in hetzelfde vlak liggen, loodrecht op de rotatie-as. Gezien het ringelement de dikte van de statorschijf, gemeten volgens de rotatie- as, bepaalt, betekent dit dat de statorelementen goed verankerd zitten in het vulmateriaal, en terzelfdertijd een constante dunne luchtspleet kan gegarandeerd worden. Dit draagt bij tot de efficiëntie en robuustheid van de oplossing.

[24] Optioneel, zijn de één of meerdere grenselementen meerdere individuele grenselementen. Dit betekent dat de buitenomtrek van de statorschijf wordt gevormd door aan elkaar geschakelde individuele grenselementen. De individuele grenselementen worden elk afzonderlijk geproduceerd. Eventueel worden de individuele grenselementen aan elkaar vastgemaakt om de buitenomtrek te vormen. Dit kan voorafgaand aan het positioneren gebeuren, of tijdens het positioneren. Typisch kan het produceren van individuele grenselementen op een goedkopere manier gebeuren, bijvoorbeeld aan de hand van een standaard extrusieproces, dan wanneer één grenselement van grote omvang dient te worden gemaakt. Dit draagt bij tot een efficiënte productiemethode.

[25] Optioneel, zijn de individuele grenselementen allen individuele koelelementen, welke zijn aangepast om warmte te geleiden. Dit betekent dat na positionering de volledige buitenomtrek wordt gevormd door aaneengeschakelde koelelementen. De koelelementen staan op die manier in zowel voor het afvoeren van warmte als voor het vormen van de begrenzing aan de buitenomtrek. Zo wordt gezorgd voor voldoende koeling van de machine, en zijn er terzelfdertijd geen extra elementen nodig om de begrenzing te vormen. Dit draagt bij tot een efficiënte oplossing die eenvoudig te vervaardigen is.

-11-

[26] Optioneel, is het ringelement de buitenring van een radiaal lager. Typisch 999% wordt de statorschijf gelagerd aangebracht op een as. Door de buitenring van het radiaal lager te gebruiken als ringelement, dient er geen extra onderdeel te worden gebruikt om de binnenomtrek van de statorschijf te vormen. Dit laat toe om de generator te maken met minder onderdelen dan wanneer na productie van de stator nog een lager dient te worden gemonteerd. Dit draagt bij tot een efficiënte productie, en tevens tot het beperken van het generatorgewicht. Bovendien zorgt het opgieten met vulmateriaal voor een stevige verankering van het lager op de statorschijf, en is er geen extra verbinding hiervoor nodig. Dit draagt bij tot een robuuste oplossing.

[27] Ook optioneel, is de afmeting gemeten volgens de rotatie-as groter bij de binnenring dan bij de buitenring van het lager. Met andere woorden heeft de binnenring van het lager een grotere hoogte, gemeten volgens de rotatie-as, dan de buitenring. Hierdoor kunnen eenvoudig rotorschijven op de binnenring worden gemonteerd, aan weerszijden van de statorschijf. Hierbij wordt automatisch de gewenste luchtspleet tussen stator en rotor bekomen. De (hogere) binnenring van het lager kan uit één stuk worden vervaardigd, of kan bestaan uit meerdere ringen, bijvoorbeeld een lagerring met hierop een ringvormig onderdeel.

[28] Ook optioneel, is één van de steunoppervlakken een schijf aangepast om de binnenring van het radiaal lager te ontvangen, en omvat het vervaardigen van de stator volgende stap: het positioneren van het radiaal lager met de binnenring op de schijf en de buitenring rondom de binnering. Bijvoorbeeld wordt er gebruik gemaakt van een vlakke tafel waarin een ronde uitsparing wordt voorzien. Tijdens productie van de stator kan de hogere binnenring van het lager in de uitsparing worden geplaatst, terwijl de buitenring van het lager op het vlak van de tafel wordt geplaatst. Zo ligt na vervaardiging van de stator de lager-buitenring in één vlak met de statorelementen, terwijl de hogere binnenring voor de afstand tot de rotorschijf zorgt. Op die manier wordt er reeds tijdens de stator-productie voor gezorgd dat de dunne luchtspleet wordt gegarandeerd en eenvoudig bij montage van rotoren en statoren kan worden ingesteld of bijgesteld.

„12 - BE2018/5945

[29] Optioneel, omvat een koelelement één of meerdere langgerekte componenten welke gepositioneerd worden tussen twee individuele statorelementen. Bijvoorbeeld omvat een koelelement een koelvin die gericht is naar de binnenomtrek van de statorschijf. Dit laat toe om op een efficiënte manier warmte af te voeren vanuit het interne van de stator, zonder dat een koelvloeistof tot bij de statorelementen dient te worden gebracht.

[30] Ook optioneel, omvat een koelelement verder één of meerdere langgerekte componenten welke bij positioneren uitwendig worden gericht ten opzichte van de buitenomtrek. Bijvoorbeeld omvat een koelelement één of meerdere uitwendig gerichte koelvinnen. Dit draagt bij tot een efficiënte koeling van de stator, zonder dat een koelmiddel dient gebruikt te worden om de buitenkant van de stator te koelen.

[31] Optioneel, omvatten de langgerekte componenten sneden, aangebracht volgens een richting loodrecht op de rotatie-as. Bijvoorbeeld worden sneden aangebracht over de hoogte, gemeten volgens de rotatie-as, van koelvinnen.

Dergelijke sneden verhinderen het ontstaan van wervelstromen, wat bijdraagt tot het bereiken van een hoog rendement van de generator.

[32] Optioneel, omvat de methode voor het vervaardigen van een axiale fluxmachine verder het vervaardigen van één of meerdere rotoren. Het vervaardigen van een rotor omvat hierbij volgende stappen: - het voorzien van een oppervlak omvattende één of meerdere vlakke steunoppervlakken loodrecht op de rotatie-as; - het positioneren van twee ringvormige elementen en magneten op de steunoppervlakken, waarbij na positionering de magneten zich bevinden tussen de ringvormige elementen; - het vullen van de lege ruimte tussen de magneten en de ringvormige elementen met een elektrisch isolerend vulmateriaal.

[33] Met andere woorden wordt ook voor het vervaardigen van de rotor een oppervlak voorzien omvattende één of meerdere vlakke steunoppervlakken

-13- loodrecht op de rotatie-as. De steunoppervlakken zijn delen van het oppervlak 99945 waarop binnen de methode rotoronderdelen, zoals de magneten worden geplaatst. Het oppervlak is bijvoorbeeld een volledig vlakke tafel, ie. de steunoppervlakken liggen allen in hetzelfde vlak, en het positioneren van de diverse rotoronderdelen gebeurt bijvoorbeeld aan de hand van een positiemal. Of het oppervlak is bijvoorbeeld een vlakke tafel waarin een aantal uitsparingen zijn aangebracht welke dienst doen als steunoppervlakken en die een nauwkeurige positionering van de diverse rotoronderdelen toelaten. Het voorzien van vlakke steunoppervlakken loodrecht op de rotatie-as, laat toe om na vervaardiging een rotor te bekomen waarin de ringvormige elementen en de magneten vlakken bezitten die loodrecht op de rotatie-as staan. Dit draagt bij tot het garanderen van een constante luchtspleet tussen stator en rotor, over het volledige oppervlak van de rotorschijf. Dit laat toe om bij assemblage van de stator en rotor, een zeer dunne luchtspleet te realiseren, zonder risico op contact tussen de stator- en rotorschijf.

[34] Verder omvat het vervaardigen van een rotor het positioneren van twee ringvormige elementen. Typisch is de rotor een schijf met centraal een ronde uitsparing voor de as van de machine. De rotorschijf heeft dus een binnenomtrek, namelijk de omtrek van de ronde uitsparing, en een buitenomtrek. De twee ringvormige elementen zijn bedoeld om, tijdens vervaardiging van de rotor, de respectievelijke binnen- en buitenomtrek te bepalen van de rotorschijf. Ook zal de hoogte van deze ringelementen, gemeten volgens de rotatie-as, de dikte van de rotorschijf, gemeten volgens de rotatie- as, bepalen.

[35] Verder omvat het vervaardigen van een rotor het positioneren van magneten. Typisch zijn dit permanente magneten, gemagnetiseerd volgens de richting van de rotatie-as. Typisch worden de magneten gelijkmatig verdeeld rondom de binnenomtrek van de rotor. Door binnen de methode de magneten te positioneren op steunoppervlakken loodrecht op de rotatie-as, wordt na vervaardiging een rotor bekomen waarin de magneten een vlak hebben loodrecht op de rotatie-as. Dit draagt bij tot het garanderen van een constante (dunne) luchtspleet tussen stator en rotor.

- 14 - BE2018/5945

[36] Verder omvat het vervaardigen van een rotor het vullen van de lege ruimte tussen de magneten en de ringvormige elementen met een elektrisch isolerend vulmateriaal. Het vulmateriaal is bijvoorbeeld een kunsthars, zoals polyester, epoxy, eventueel glasvezelversterkt. Na uitharden van het vulmateriaal wordt een rotorschijf bekomen, begrensd door beide ringvormig elementen, en de magneten verankerd in het vulmateriaal. Het vulmateriaal is licht en sterk, wat bijdraagt tot een lichte en toch stevige rotor. Het opgieten met vulmateriaal zorgt ook voor een stevige verankering van de magneten, wat tot een robuustere oplossing leidt dan wanneer de magneten worden opgelijmd. Eventueel kan in de magneten een inkeping worden aangebracht om de verankering in het vulmateriaal nog te verstevigen. Tenslotte laat het kiezen van de hoogte van de ringvormige elementen, gemeten volgens de rotatie-as, toe om de dikte van de vervaardigde rotorschijf, gemeten volgens de rotatie-as, te bepalen. Door binnen de methode de ringvormige elementen en de magneten te positioneren op steunoppervlakken loodrecht op de rotatie-as, wordt een rotorschijf bekomen met vlak loodrecht op de rotatie-as. Zelfs indien kleine putjes zouden voorkomen in het harsoppervlak, wordt het op die manier mogelijk een dunne luchtspleet te garanderen bij montage van rotor en stator. De luchtspleet blijft hierbij zichtbaar, zodat ze ook eenvoudig kan worden bijgeregeld.

[37] Optioneel, omvat het vervaardigen van de rotor verder het positioneren van ferromagnetisch materiaal tussen de ringvormige elementen. Bijvoorbeeld worden na het positioneren van de magneten, stroken van ferromagnetisch materiaal aangebracht op de magneten, waarbij deze stroken de magneten met elkaar verbinden. Ook is het mogelijk om de magneten eerst te monteren op het ferromagnetisch materiaal, en vervolgens dit geheel om te keren en op het oppervlak te positioneren. Door de magneten met elkaar te verbinden met ferromagnetisch materiaal, kan de magnetische flux in radiale zin gesloten worden. Dit draagt bij tot een goede efficiëntie van de generator. Verder dient enkel ter hoogte van de magneten ferromagnetisch materiaal worden voorzien, terwijl de rest van de rotorschijf zuiver uit vulmateriaal, bijvoorbeeld hars, kan bestaan. Dit draagt bij tot het beperken van het gewicht van de generator.

-15- BE2018/5945

[38] Optioneel, is het ferromagnetisch materiaal een spiraalvormig lint.

Bijvoorbeeld wordt het ferromagnetisch materiaal als een opgerold lint geleverd, en wordt dit bij positioneren afgerold. Hierbij kan op het oppervlak een spiraal van ferromagnetisch materiaal worden gecreëerd. Dit is een eenvoudiger methode dan wanneer bijvoorbeeld ringen van ferromagnetisch materiaal dienen te worden gemaakt en gepositioneerd. Bijgevolg draagt dit bij tot een efficiënte productiemethode.

[39] Optioneel, omvat de methode voor vervaardigen van een axiale fluxmachine het monteren van een rotor op de binnenring van het radiaal lager. Op die manier kan de rotor eenvoudig worden gepositioneerd, waarbij een constante dunne luchtspleet kan worden gecreëerd en bijgeregeld.

[40] Volgens een tweede aspect van de uitvinding, wordt er voorzien in een axiale fluxmachine vervaardigd volgens de methode volgens het eerste aspect van de uitvinding.

[41] Volgens een derde aspect van de uitvinding, wordt er voorzien in een windmolen omvattende een axiale fluxmachine volgens het tweede aspect van de uitvinding. Hierbij is de axiale fluxmachine aangepast om elektrische energie te genereren, en omvat de windmolen verder: - schoepen aangepast om windenergie om te zetten in rotatie-energie; - een as welke vast is gemonteerd aan de voet van de windmolen, en waarbij de schoepen gelagerd zijn gemonteerd op de as; - een kabelsysteem omvattende kabels welke aan een uiteinde zijn bevestigd aan een punten op de schoepen en welke aan een ander uiteinde bevestigd zijn aan hechtingspunten, waarbij de stator vast is gemonteerd op de as, en waarbij de rotor vast is verbonden met de hechtingspunten.

[42] Binnen deze windmolen is de as vast, en is de stator vast gemonteerd op de as. De schoepen zijn gelagerd aangebracht op de vaste as. De kabels vormen, via de hechtingpunten, een rechtstreekse verbinding tussen de schoepen en de rotor. De rotor wordt dus rechtstreeks aangedreven via de

- 16 - schoepen, niet via een roterende as. Hierdoor kan het gebruik van cen 0460 turbinehuis worden vermeden, wat bijdraagt tot een lager gewicht van de samenbouw die op hoogte moet worden gemonteerd. Door de hechtingspunten gelijkmatig te verdelen over de omtrek wordt een gelijkmatige belasting bekomen, waardoor het geheel lichter kan worden uitgevoerd. Door te werken met een vaste as wordt de bevestiging aan de voet van de windmolen ook eenvoudiger en is er geen zware lagering nodig. Ook fungeren de kabels als spankabels, wat toelaat om de schoepen lichter uit te voeren, wat opnieuw bijdraagt tot een lager gewicht van de samenbouw die op hoogte moet gemonteerd worden. Korte Beschrijving van de Tekeningen

[43] Fig. 1 is een 3D-weergave van een stator, volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding.

[44] Fig. 2 is een doorsnede van een stator loodrecht op de rotatie-as, volgens een Uitvoeringsvorm van de uitvinding.

[45] Fig. 3 is een doorsnede van een stator loodrecht op de rotatie-as, volgens een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding.

[46] Fig. 4 is een 3D-weergave van een statorelement, volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding.

[47] Fig. 5 is een koelelement volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding, getoond in een 3D-weergave en in een doorsnede loodrecht op de rotatie-as.

[48] Fig. 6 is een koelelement volgens een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding, getoond in een 3D-weergave en in een doorsnede loodrecht op de rotatie-as.

[49] Fig. 7 is een koelelement volgens een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding, getoond in een 3D-weergave.

[50] Fig. 8a en Fig. 8b geven een doorsnede van de stator volgens de rotatie- as, volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding.

[51] Fig. 9 is een blokschema van de methode voor het vervaardigen van een stator, volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding.

-17 -

[52] Fig. 9b is een doorsnede volgens de rotatie-as van een vlakke tafel die 7979/5945 wordt gebruikt bij vervaardiging van een stator, volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding.

[53] Fig. 10 is een 3D-weergave van een rotor, volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding.

[54] Fig. 11 is een doorsnede van een rotor loodrecht op de rotatie-as, volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding.

[55] Fig. 12a en 12b geven een doorsnede van de rotor volgens de rotatie- as, volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding.

[56] Fig. 13a is een blokschema van de methode voor het vervaardigen van een rotor, volgens een Uitvoeringsvorm van de uitvinding.

[57] Fig. 13b is een doorsnede volgens de rotatie-as van een vlakke tafel die wordt gebruikt bij vervaardiging van een rotor, volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding.

[58] Fig. 14 is een 3D-weergave van twee rotoren gemonteerd op een stator, volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding.

[59] Fig. 15 is een doorsnede volgens de rotatie-as van twee rotoren gemonteerd op een stator, volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding.

[60] Fig. 16 is een 3D-weergave van een windmolen, volgens de voorzijde, volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding.

[61] Fig. 17 is een vooraanzicht van een windmolen, volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding.

[62] Fig. 18 is een 3D-weergave van een windmolen, volgens de achterzijde, volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding.

[63] Fig. 19 is een doorsnede volgens de rotatie-as van een windmolen, volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding. Gedetailleerde Beschrijving van de Uitvoeringsvormen

[64] Fig. 1 geeft een 3D-weergave van een stator (100) na vervaardiging, volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding. Fig. 2 geeft een doorsnede loodrecht op de rotatie-as van deze stator (100). In de getoonde uitvoeringsvormen is de stator (100) een schijf met zekere dikte, gemeten

-18- volgens de rotatie-as, waarin zich centraal een opening bevindt bedoeld voor 1959 de as van de machine.

[65] Fig. 1 en Fig. 2 tonen een statorring (100) waarbij de binnenomtrek gevormd wordt door een ringelement (103) en de buitenomtrek door grenselementen (102). De statorring (100) vormt een integraal geheel, begrensd door het ringelement (103) en de grenselementen (102), waarbij de statorelementen verankerd liggen in een vulmateriaal (105). Op de uitvoeringsvorm van Fig. 1 en Fig. 2 is het ringelement (103) de buitenring van een radiaal lager. Het radiaal lager kan van elk geschikt type zijn gekend in de stand der techniek, zoals een kogellager, een rollager, een glijlager, …. Op de uitvoeringsvorm van Fig.2 is het radiaal lager een kogellager, met buitenring (103), binnenring (104) en kogels (202). Typisch wordt het radiaal lager op maat gemaakt voor deze toepassing, maar desgevallend is het gebruik van een beschikbaar lager met standaardafmetingen ook mogelijk. Typisch wordt de binnering (104) van het lager op een as gemonteerd, welke toelaat tijdens werking van de generator de stator (100) in stilstaande positie te houden terwijl de as draait. De uitvoeringsvorm van Fig. 1 en Fig. 2 is voordelig gezien er geen extra onderdeel nodig is om de binnenomtrek van de statorring te vormen, maar deze functie vervuld wordt door de buitenring (103) van het lager. Dit beperkt het aantal onderdelen. De uitvinding is evenwel niet beperkt tot deze uitvoeringsvorm. In een alternatieve uitvoeringsvorm, is het ringelement (103) een afzonderlijk onderdeel dat de binnenbegrenzing van de stator (100) vormt, en wordt er daarenboven een afzonderlijk lager gemonteerd. Bijvoorbeeld is het ringelement (103) een op maat gemaakte metalen ring met zekere dikte gemeten volgens de rotatie-as. Typisch heeft het ringelement (103) een cirkelvormige binnen-en buitenomtrek, maar andere vormen, zoals bijvoorbeeld een polygoon zijn ook mogelijk. Op Fig. 1 heeft het ringelement (103) een binnendiameter van ongeveer 1,6 meter. De uitvinding is evenwel niet beperkt tot deze afmeting, waarbij zowel uitvoeringsvormen met grotere of kleinere binnendiameters mogelijk zijn.

[66] Op Fig. 1 wordt de buitenomtrek van de statorring (100) wordt gevormd door grenselementen (102). In de uitvoeringsvorm van Fig. 1 zijn er meerdere

-19- aan elkaar geschakelde grenselementen (102), maar een uitvoeringsvorm met 195945 één grenselement (102) dat de volledige buitenomtrek vormt is ook mogelijk. Op de uitvoeringsvorm van Fig. 1 en Fig. 2 bedraagt de afstand tussen de binnendiameter van het ringelement (103) en de buitenomtrek van de statorring gevormd door de grenselementen (102), gemeten volgens radiale richting, ongeveer 10 cm. De uitvinding is evenwel niet beperkt tot deze afmeting, waarbij zowel uitvoeringsvormen met grotere of kleinere afmeting mogelijk zijn.

[67] Tussen het ringelement (103) en de buitenomtrek gevormd door de grenselementen (102) bevinden zich de statorelementen (101). Typisch worden de statorelementen (101) gelijkmatig verdeeld over de omtrek van de statorring, met gelijke afstand tussen twee naburige statorelementen (101) gemeten in tangentiële zin. Op de uitvoeringsvorm van Fig. 1 zijn 92 statorelementen (101) gepositioneerd over de omtrek van de statorring (100). Een ander aantal statorelementen (101), groter of kleiner dan 92, is evenwel ook mogelijk. Een statorelement (101) omvat een kern (200) en een spoel (201), zoals ook zichtbaar is op Fig. 4. De kern (200) bestaat uit ferromagnetisch materiaal, zoals bijvoorbeeld Fe of Ni of FeNi legeringen. Bij voorkeur is de kern gelamineerd opgebouwd, omvattende een veelheid aan lagen van ferromagnetisch materiaal. In de voorstelling van de kern (200) op Fig. 4 en op de overige figuren wordt omwille van de duidelijkheid van voorstelling slechts een beperkt aantal lagen van ferromagnetisch materiaal weergegeven. In werkelijkheid zal typisch een veel groter aantal lagen aanwezig zijn. De ferromagnetische kern (200) wordt bijvoorbeeld omgeven door een laag van elektrisch isolerend materiaal. Rondom de kern (200) is minstens één elektrisch geleidende winding of spoel (201), typisch een koperen winding, gewikkeld. Eventueel wordt de spoel (201) op haar beurt omgeven door een laag van elektrisch isolerend materiaal. In elk van de spoelen (201) wordt tijdens werking van de generator een elektrische stroom geïnduceerd. De spoelen (201) worden met elkaar verbonden, bijvoorbeeld via één of meerdere ringen. Bijvoorbeeld wordt een draad of staaf uit elektrisch geleidend materiaal verbonden met deze ring(en), om de opgewekte elektrische stroom naar de buitenomgeving van de stator (100) te brengen.

- 20 -

[68] De statorelementen (101) zijn verankerd in een vulmateriaal (105), det 1190945 na vervaardiging van de stator (100) is uitgehard. Het vulmateriaal (105) is bij voorkeur warmtegeleidend maar niet elektrisch geleidend. Het vulmateriaal (105) is bijvoorbeeld een kunsthars zoals polyester, epoxy, … . Eventueel wordt het versterkt met bijvoorbeeld glasvezel of koolstofvezel.

[69] Op Fig. 1 en Fig. 2 wordt de buitenomtrek van de statorring (101) gevormd door aan elkaar geschakelde grenselementen (102). De buitenomtrek heeft de vorm van een cirkel of polygoon. In de uitvoeringsvorm van Fig. 1 en Fig. 2 zijn alle grenselementen (102) tevens koelelementen (600), wat betekent dat ze geschikt zijn om warmte te geleiden. Dit is voordelig om een goede warmteafvoer te bekomen tijdens werking van de generator, en tevens het aantal onderdelen te beperken. De uitvinding is evenwel niet beperkt tot dergelijke uitvoeringsvorm, en er zijn ook uitvoeringsvormen mogelijk waarbij de grenselementen bestaan uit koelelementen enerzijds en elementen zonder koelfunctie anderzijds. Bijvoorbeeld wordt in een dergelijke uitvoeringsvorm de buitenomtrek van de stator (100) opgebouwd uit een aaneenschakeling van afwisselend een koelelement en een grenselement zonder koelfunctie.

[70] De grenselementen (102) die fungeren als koelelementen (600) worden gemaakt uit een non-ferromagnetische materiaal met goede thermische geleidbarheid, bijvoorbeeld Al, een Al legering, koper of een koper-legering. Op Fig. 2 beschikken de koelelementen (600) over langgerekte componenten (601) die zich uitstrekken tussen de statorelementen (101). Bij voorkeur bevindt er zich een langgerekte component (601) tussen elk paar van statorelementen (101). Dit zorgt ervoor dat tijdens werking van de generator warmte wordt afgevoerd vanuit plaatsen in de nabijheid van waar de warmte wordt geproduceerd. De afstand tussen een langgerekte component (601) en een statorelement (101) is enerzijds klein om te zorgen voor een goed thermisch contact, maar anderzijds groot genoeg om een eenvoudige positionering van een statorelement (101) toe te laten, zonder risico op beschadiging van de isolerende buitenlaag van het statorelement (101). Verder beschikken de koelelementen (600) op Fig. 2 over langgerekte componenten (602) welke uitwendig zijn gericht ten opzichte van de buitenomtrek van de stator (100).

- 21 - Deze laten toe het contactoppervlak met de omgevingslucht te vergroten, zodat 95945 gedurende werking van de generator een betere koeling wordt bekomen dan wanneer er geen uitwendig gerichte langgerekte componenten (602) zijn. De uitvoeringsvorm van Fig. 2, met inwendig en uitwendig gerichte langgerekte componenten (601, resp. 602), heeft als voordeel dat geen koeling aan de hand van een koelmiddel, dat in het inwendige of uitwendige van de stator (100) circuleert, dient gebruikt te worden. Evenwel is een uitvoeringsvorm waarin geen uitwendig of geen inwendig gerichte langgerekte componenten (601, resp. 602) aanwezig zijn, en gebruik gemaakt wordt van een koelmiddel dat in het inwendige of het uitwendige van de stator (100) circuleert, ook mogelijk.

[71] Fig. 6 toont een 3D-voorstelling en een doorsnede loodrecht op de rotatie-as van een koelelement (600) volgens een uitvoeringsvorm. Dit is de uitvoeringsvorm van het koelelement (600) zoals ze ook in Fig. 1 en Fig. 2 zichtbaar is. In deze uitvoeringsvorm bezit een koelelement (600) vier inwendig gerichte langgerekte componenten (601), en twaalf uitwendig gerichte langgerekte componenten (602). In Fig. 2 is zichtbaar hoe drie statorelementen (101) tussen de drie respectievelijke paren van inwendig gerichte langgerekte componenten (601) zijn geplaatst. De koelelementen (600) zijn aaneengeschakeld om de buitenomtrek van de stator (100) te vormen. In de uitvoeringsvorm van Fig. 1, Fig. 2 en Fig. 6 wordt hiervoor gebruik gemaakt van een kliksysteem, dat toelaat een uiteinde (603) vast te klikken in een uiteinde (604) van een naburig koelelement (102). Een gelijkaardig systeem kan worden toegepast om grenselementen (102) zonder koelfunctie met elkaar te connecteren, of grenselementen (102) zonder koelfunctie te connecteren met koelelementen (600). Andere vormen om grenselementen (102), met of zonder koelfunctie, te connecteren zijn tevens mogelijk, zoals lijmen, lassen of een mechanische verbinding. Ten slotte toont Fig. 6 hoe een verbinding (605) tussen twee uitwendig gerichte langgerekte componenten (602) toelaat om hechtingspunten te vormen, waarmee de stator (100) kan worden vastgezet. Dit heeft als voordeel dat geen extra componenten nodig zijn om dergelijke hechtingspunten te vormen.

-29-

[72] Fig. 5 toont een andere uitvoeringsvorm van een koelelement (500). a 070060 deze uitvoeringsvorm omvat het koelelement (500) drie uitwendig gerichte langgerekte componenten (502) en één inwendig gerichte langgerekte component (501). Fig. 3 toont hoe zich binnen de stator (100) telkens één statorelement (101) naast een inwendig gerichte langgerekte component (501) bevindt. Op deze figuur zijn de koelelementen (500) aaneengeschakeld door ze aan elkaar vast te klikken aan de hand van de uiteinden (503) en (504).

[73] Bij vervaardiging van de stator (100) wordt een koelelement (600) of (500) als een integraal onderdeel geproduceerd. De op Fig. 6 en Fig. 5 getoonde doorsnedes laten toe om het koelelement (102, 300) te produceren aan de hand van een eenvoudige productietechniek, waarvoor standaard machines beschikbaar zijn. Bijvoorbeeld gebeurt de productie van een koelelement (500, 600) aan de hand van een extrusieproces, bijvoorbeeld Al-extrusie, of aan de hand van 3D-printen.

[74] Fig. 7 toont nog een andere uitvoeringsvorm van een koelelement (700). Bij gebruik van een koelelement (700) binnen een stator (100), is er slechts één koelelement dat tevens als enig grenselement fungeert. Het koelelement (700) bestaat uit een ring (703) met hierop inwendig gerichte langgerekte componenten (701) en uitwendig gerichte langgerekte componenten (702). Bij voorkeur vormen de ring (703) en de langgerekte componenten (701, 702) één geheel, maar een mechanische verankering van de componenten (701) en/of (702) op de ring (703) is ook mogelijk.

[75] Bij voorkeur wordt een koelelement (500, 600, 700) als één geheel gemaakt, in een warmtegeleidend materiaal zoals Al of een Al legering. Op die manier is er geen enkele onderbreking in de weg die af te voeren warmte dient te volgen van een inwendig gerichte langgerekte component (501, 601, 702) naar een uitwendig gerichte langgerekte component (500, 600, 701) toe. Dit laat een optimale warmtegeleiding en dus optimale afvoer van warmte toe gedurende werking van de generator. De doorsnede loodrecht op de rotatie-as van de langgerekte componenten (501, 502, 601, 602, 701, 702) kan

„23 - verschillende vormen aannemen, zoals rechthoekig of versmallend naar de our 95945 toe. Optioneel bestaat de doorsnede volgens de rotatie-as van een inwendig gerichte langgerekte component (501, 601, 702) niet integraal uit materiaal, maar zijn er onderbrekingen in aangebracht, bijvoorbeeld onder de vorm van sneden (505, 606, 704). In de uitvoeringsvorm op Fig. 5, Fig. 6, en Fig. 7 zijn de sneden (505, 606, 704) aangebracht loodrecht op de rotatie-as, en zijn er meerdere sneden (505, 606, 704) over de hoogte, gemeten volgens de rotatie- as, van een langgerekte componenten (501, 601, 701). Andere vormen en richtingen van onderbrekingen aangebracht in een inwendig gerichte langgerekte component (501, 601, 702) zijn tevens mogelijk. Het voorzien van onderbrekingen of sneden (505, 606, 704) belet het optreden van wervelstromen welke de efficiëntie van de generator nadelig beïnvloeden. De sneden (505, 606, 704) worden bijvoorbeeld na productie van een koelelement (resp. 500, 600, 700) aangebracht, bijvoorbeeld door zagen of snijden, of worden reeds tijdens productie van het koelelement (500, 600, 700), bijvoorbeeld met 3D-printen, voorzien.

[76] Fig. 8a en Fig. 8b geven een doorsnede van de statorring (100) volgens de rotatie-as, volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding. Hierop is een positiemal (801) zichtbaar, welke bij vervaardiging van de stator (100) als verloren materiaal mee wordt opgegoten. Binnen uitvoeringsvorm van Fig. 8a en Fig. 8b hebben het ringelement (103), de kernen (200) en de grenselementen (102) vlakken die loodrecht staan op de rotatie-as, en die allen perfect in één vlak gelegen zijn. Ook de positiemal (801) is in ditzelfde vlak gelegen. Hierbij wordt een perfect vlakke statorwand, loodrecht op de rotatie-as bekomen. Kleine putjes die optreden in het vulmateriaal (105) zijn eventueel toegelaten, zolang de statorelementen (101) maar goed verankerd zitten in het vulmateriaal (105). Het ringelement (103) is op Fig. 8a en Fig. 8b de buitenring van een radiaal lager. Fig. 8b toont ook dat de hoogte, gemeten volgens de rotatie-as, van de binnenring (104) van dit lager iets groter is dan de hoogte, gemeten volgens de rotatie-as, van de buitenring (103). Dit verschil in hoogte zal, na montage van een rotor (1000) op de binnenring (104), de luchtspleet (800) vormen tussen de kernen (200) en de magneten (1003). Dit heeft als voordeel dat een zeer dunne luchtspleet (800) kan gerealiseerd worden,

- 24 - waarvan de dikte, gemeten volgens de rotatie-as op elke plaats gegarandeerd 2019/5065 wordt. In een alternatieve uitvoeringsvorm Zijn beide lagerringen (103, 104) even hoog, en wordt het hoogteverschil, gemeten volgens de rotatie-as, bekomen door op de binnenring van het lager nog een extra ringvormig element te monteren. Op de uitvoeringsvorm van Fig. 8b is de dikte, gemeten volgens de rotatie-as, van de luchtspleet (800) ongeveer 1 mm, en de dikte, gemeten volgens de rotatie-as, van de statorring (100) ongeveer 14 cm. Grotere of kleinere diktes zijn evenwel mogelijk. Eventueel kan de optimale dikte van de luchtspleet (800) worden bepaald in functie van de hoeveelheid doorbuiging van rotor (1000) en/of stator (100) die tijdens werking van de generator optreedt ten gevolge van magnetische krachten. Dit kan via simulaties of proefondervindelijk worden bepaald.

[77] Fig. 9a toont een uitvoeringsvorm van de methode (900) voor het vervaardigen van een stator (100), volgens de uitvinding. Stappen vermeld in een kader met onderbroken lijn geven een stap aan die optioneel is, of specifiek voor deze uitvoeringsvorm. Ook wordt in Fig. 9a een specifieke volgorde van de uit te voeren stappen aangegeven. De uitvinding is evenwel niet beperkt tot deze uitvoeringsvorm, en andere volgordes van de uit te voeren stappen, i.h.b.

wat betreft het positioneren van de diverse elementen, is mogelijk. Fig. 9b toont een doorsnede volgens de rotatie-as van een tafel (920) welke gebruikt wordt bij vervaardiging van de stator (100). Ook wordt in Fig. 9b de stator (100) getoond, na uitvoering van de stappen vermeld in Fig. 9a.

[78] In de uitvoeringsvorm van Fig. 9a wordt in een eerste stap (901) een oppervlak voorzien omvattende één of meerdere vlakke steunoppervlakken (921, 922) loodrecht op de rotatie-as. Optioneel is dit het voorzien (905) van een perfect vlakke tafel (920), bestaande uit één vlak oppervlak (921) waarin een ronde uitsparing (922) is voorzien. Verwijzend naar de uitvoeringsvorm van Fig.

8b, waarin het ringelement (103) de buitenring is van een radiaal lager, en de binnenring (104) een grotere hoogte heeft, gemeten volgens de rotatie-as, is de ronde uitsparing (922) bedoeld om de binnenring (104) van het lager te ontvangen. Het perfect vlakke oppervlak (921) is bedoeld om de statorelementen (101), de grenselementen (102) en het ringelement (103) te

-95- ontvangen voor positionering. In een andere uitvoeringsvorm bevat de vlakke 2019/5065 tafel meerdere ondiepe uitsparingen die dienstdoen als steunoppervlakken, bedoeld om de statorelementen (101) en/of ringelement (103) en/of grenselementen (102) te ontvangen. Het oppervlak (921) moet zodanig behandeld zijn dat het niet zal hechten aan het vulmateriaal (105) waarmee alles zal worden opgegoten. Eventueel kan hiervoor een stuk papier of folie worden gebruikt.

[79] In de uitvoeringsvorm van Fig. 9a, waarbij gebruik gemaakt wordt van een volledig vlakke tafel met ronde uitsparing, worden op het perfect effen oppervlak eerst één of meerdere positiemallen (801) gepositioneerd, zoals aangegeven in stap (906). Bijvoorbeeld bestaat een mal uit meerdere stukken die in elkaar klikken en eventueel verlijmd worden met dunne oplosbare lijm, of ze kan al één geheel worden gemaakt. De positiemal (801) bevat uitsparingen overeenstemmend met de vorm van de te positioneren elementen. Een positiemal (801) wordt bijvoorbeeld via 3D printen in plastic gemaakt, of vervaardigd aan de hand van een techniek zoals snijden, ponsen, enz. De mal () zal als verloren materiaal mee worden opgegoten. Een positiemal () dient om aan te geven waar de elementen dienen te worden gepositioneerd, en deze elementen beter op op hun juiste plaats te houden. De uitsparingen in de positiemal (801) kunnen eventueel worden voorzien van beentjes en kleine nopjes, zodat wanneer een element niet de exacte afmetingen heeft, de uitsparingen enigszins flexibel meegeven.

[80] In Fig. 9a worden in een volgende stap (902) de individuele statorelementen (101) en de één of meerdere grenselementen (102) gepositioneerd. Verwijzend naar de uitvoeringsvorm van Fig. 2 of Fig. 3 betreft deze stap het positioneren (907) van individuele koelelementen (500, 600) enerzijds en het positioneren (908) van individuele statorelementen (101) anderzijds. Bijvoorbeeld worden eerst alle individuele koelelementen (500, 600) geplaatst, waarbij de positie nauwkeurig wordt bepaald via de positiemal (801). De individuele koelelementen (500, 600) kunnen vooraf worden aaneengeschakeld, gebruik makende van de uiteinden (503, 504, resp. 603, 604), of dit kan tijdens positioneren gebeuren. In dit laatste geval wordt

- 26 - bijvoorbeeld een koelelement (500, 600) geplaatst en hierbij vastgeklikt aan een 2019/5065 reeds gepositioneerd koelelement (500, 600). Vervolgens worden alle individuele statorelementen (101) gepositioneerd, opnieuw gebruik makend van de positiemal (801). In een alternatieve uitvoeringswijze worden de individuele koelelementen (500, 600) en de individuele statorelementen (101) alternerend geplaatst, wat eventueel een eenvoudiger positionering van de statorelementen (101) tussen de inwendig gerichte langgerekte componenten (501, 601) kan toelaten. Na positionering van de statorelementen (101) worden de spoelen (201) verbonden in stap (909), door ze bijvoorbeeld aan één of meerdere ringen te solderen, en hieraan een geleider te verbinden die via uitsparingen in de koelelementen (500, 600) naar buiten wordt gebracht. In de uitvoeringsvorm van Fig. 9a gebeurt dit nog voor de ringen van het radiaal lager (103, 104) werden gepositioneerd. Dit heeft als voordeel dat de statorelementen (101) goed bereikbaar zijn.

[81] In de uitvoeringsvorm van Fig. 9a wordt in stap (903) en (910) vervolgens het radiaal lager, met binnenring (104) en buitenring (103) gepositioneerd. Bijvoorbeeld wordt eerst de binnenring (104) in de ronde uitsparing in de tafel gelegd, en vervolgens de buitenring gepositioneerd op de vlakke tafel.

[82] In de uitvoeringsvorm van Fig. 9a wordt in stap (911) bovenop de gepositioneerde elementen ook een mal geplaatst om alles nauwkeurig op zijn plaats te houden, maar dit is niet noodzakelijk. Eventueel kan een deksel dat niet hecht aan het hars er bovenop worden geplaatst, om de gepositioneerde elementen op hun juiste plaats te houden. Vervolgens worden de lege ruimtes tussen het ringelement (103), de grenselementen (102) en de statorelementen (101) gevuld met een vulmateriaal (105), in stap (904). Het vulmateriaal (105) is bij voorkeur warmtegeleidend maar niet elektrisch geleidend. Het vulmateriaal (105) is bijvoorbeeld een kunsthars zoals polyester, epoxy, …. Optioneel kunnen voorafgaand aan het vullen in de lege ruimtes tussen de statorelementen (101) bijvoorbeeld glasvezels of koolstofvezels worden gelegd. Vervolgens wordt het geheel opgegoten of vacuüm getrokken met het vulmateriaal (105). Bij voorkeur blijven er geen luchtbellen achter in het vulmateriaal (105). Na uitharding van het vulmateriaal (105) wordt een vlakke

„27 - statorschijf (100) bekomen, waarbij het vulmateriaal (105) zorgt voor hechting 2019/5065 aan de buitenste lagerring (103), en waarbij de statorelementen (101) stevig liggen verankerd in het vulmateriaal (105). Deze vlakke statorschijf (100) is zichtbaar op Fig. 9b.

[83] Fig. 10 toont een 3D-weergave van een rotor (1000), volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding. Typisch is de rotor (1000) een schijf met zekere dikte, gemeten volgens de rotatie-as, waarin zich centraal een opening bevindt bedoeld voor de as van de machine. De rotorring (1000) vormt een integraal geheel, waarbij magneten (1003) verankerd liggen in een vulmateriaal (1004). Typisch heeft de binnenomtrek en de buitenomtrek van de rotorring (1000) een cirkelvormige doorsnede loodrecht op de rotatie-as, maar andere vormen, zoals bijvoorbeeld een polygoon zijn ook mogelijk.

[84] Typisch worden de magneten (1003) gelijkmatig verdeeld over de omtrek van de rotorring, met gelijke afstand tussen twee naburige magneten (1003) gemeten in tangentiële zin. Op de uitvoeringsvorm van Fig. 10 zijn 92 magneten (1003) gepositioneerd over de omtrek van de rotorring (1000). Een ander aantal magneten (1003), groter of kleiner dan 92, is evenwel ook mogelijk. De magneten (1003) zijn typisch permanente magneten, maar ook een ander type, zoals bijvoorbeeld elektromagneten zijn mogelijk. In de uitvoeringsvorm van Fig. 10 bestaat een magneet (1003) in radiale zin uit één geheel. Evenwel is het ook mogelijk dat een magneet (1003) in radiale zin uit meerdere afzonderlijke eenheden bestaat. De doorsnede van een magneet (1003) loodrecht op de rotatie-as kan verschillende vormen aannemen, zoals rechthoekig, of versmallend naar een uiteinde toe.

[85] Fig. 12a en Fig. 12b geven een doorsnede volgens de rotatie-as van een rotor (1000) volgens een uitvoeringsvorm. Hierop is een positiemal (1200) zichtbaar welke bij vervaardiging van de rotor (1000) als verloren materiaal mee werd opgegoten. Fig. 11 toont een doorsnede loodrecht op de rotatie-as van een rotor (1000) volgens een uitvoeringsvorm. Op de uitvoeringsvorm van Fig. 11, Fig. 12a en Fig. 12b omvat de rotor (1000) ferromagnetisch materiaal (1100). Als ferromagnetisch materiaal (1100) kan elk materiaal gebruikt worden

-28- dat gemakkelijk magnetisch polariseerbaar is, zoals transformatorstaal, ize 7979/5945 nikkellegeringen, legeringen van ijzer met silicium, enz. Fig. 12a en Fig. 12b tonen dat een magneet (1003) niet doorloopt over de volledige dikte, gemeten volgens de rotatie-as, van de rotorring, maar een deel van deze dikte wordt ingenomen door ferromagnetisch materiaal (1100). In de uitvoeringsvorm van Fig. 11, Fig. 12a en Fig. 12b neemt het ferromagnetisch materiaal (1100) de vorm aan van een spiraalvormig lint, waarbij het lint meerdere omwentelingen maakt over de omtrek van de rotorring (1000), en de diverse circulaire stroken tegen elkaar komen en eventueel verlijmd zijn met elkaar. Dit heeft als voordeel dat bij vervaardiging van de rotor het ferromagnetisch materiaal (1100) eenvoudig als een doorlopend lint kan worden afgerold. Andere uitvoeringsvormen zijn evenwel mogelijk, waarbij bijvoorbeeld gebruik gemaakt wordt van concentrische cirkels van ferromagnetisch materiaal die tegen elkaar liggen, of van een enkele bredere strook van ferromagnetisch materiaal. Bij voorkeur wordt in radiale zin de plaats waar zich het ferromagnetisch materiaal (1100) bevindt bepaald door de afmetingen van de magneten (1003) in radiale zin. Dit heeft als voordeel dat het ferromagnetisch materiaal (1100) bijdraagt tot het sluiten van de magnetische fluxlijnen, maar voor de rest de rotor (1000) uit een lichter materiaal kan bestaan.

[86] De magneten (1003) en het ferromagnetisch materiaal (1100) zitten verankerd in een elektrisch isolerend vulmateriaal (1004), bijvoorbeeld een kunsthars zoals polyester, epoxy, … , dat na vervaardiging van de rotor (1000) is uitgehard. Eventueel is het versterkt met bijvoorbeeld glasvezel of koolstofvezel. Optioneel hebben de magneten (1003) een langsinkeping (1005) om de hechting in het vulmateriaal (1004) te versterken.

[87] Op Fig. 12b is zichtbaar dat de rotorring (1000), een oppervlak heeft met hierin de magneten (1003) en de positiemal (1200) dat loodrecht staat op de rotatie-as, en volledig vlak is. Dit maakt het mogelijk om, na montage van stator (100) en rotor (1000) een constante dunne luchtspleet (800) te realiseren. De dikte, gemeten volgens de rotatie-as, van de rotorschijf (1000) wordt enerzijds bepaald door de hoogte, gemeten volgens de rotatie-as, van de magneten (1003) en het ferromagnetisch materiaal (1100), en anderzijds door de nodige

-29- stijfheid en sterkte van de rotor (1000). De nodige sterkte en stijfheid van de 2019/5065 rotor (1000) wordt bepaald door de grootte van de optredende krachten tijdens werking van de generator, wat op zijn beurt afhangt van het vermogen-niveau van de generator. Op de uitvoeringsvorm van Fig. 12b is de dikte, gemeten volgens de rotatie-as, van de rotorring (1000) ongeveer 5 cm. Evenwel zijn ook uitvoeringsvormen met een andere dikte, groter of kleiner dan 5 cm, mogelijk.

[88] Fig. 13a toont methode (1300) voor het vervaardigen van een rotor (1000), volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding. Stappen vermeld in een kader met onderbroken lijn geven een stap aan die optioneel is, of specifiek voor deze uitvoeringsvorm. Ook wordt in Fig. 13a een specifieke volgorde van de uit te voeren stappen aangegeven. De uitvinding is evenwel niet beperkt tot deze uitvoeringsvorm, en andere volgordes van de uit te voeren stappen, i.h.b. wat betreft het positioneren van de diverse elementen, is mogelijk. Fig. 13b toont een doorsnede volgens de rotatie-as van een tafel (1321) en twee ringelementen (1001, 1002) welke gebruikt worden bij vervaardiging van de rotor (1000). Ook wordt in Fig. 13b de rotor (1000) getoond, na uitvoering van de stappen vermeld in Fig. 13a.

[89] In de uitvoeringsvorm van Fig. 13a wordt in een eerste stap (1301) een oppervlak voorzien omvattende één of meerdere vlakke steunoppervlakken (1320) loodrecht op de rotatie-as. Binnen de uitvoeringsvorm van Fig. 13a is dit het voorzien (1305) van een volledig vlakke, perfect effen, tafel (1321). In een andere mogelijke uitvoeringsvorm bevat de vlakke tafel meerdere ondiepe uitsparingen (ondiep), bedoeld voor het ontvangen van de magneten (1003). Eventueel is het oppervlak (1320) licht magnetisch of klevend gemaakt met een eenvoudig op te lossen kleefmiddel. Eventueel wordt een folie of papier gebruikt om te vermijden dat het oppervlak (1320) niet zal hechten aan het vulmateriaal (1004) waarmee alles zal worden opgegoten.

[90] In de uitvoeringsvorm van Fig. 13a worden op het compleet effen oppervlak (1320) eerst één of meerdere positiemallen (1200) gepositioneerd, in stap (1306). Bijvoorbeeld bestaat een mal uit meerdere stukken die in elkaar klikken en eventueel verlijmd worden met dunne oplosbare lijm, of ze kan al één

- 30 - geheel worden gemaakt. De positemal (1200) bevat uitsparingen 999% overeenstemmend met de vorm van de te positioneren elementen. Een positiemal (1200) wordt bijvoorbeeld via 3D printen in plastic gemaakt, of vervaardigd aan de hand van een techniek zoals snijden, ponsen, enz. De mal (1200) zal als verloren materiaal mee worden opgegoten. Een positiemal (1200) dient om aan te geven waar de elementen dienen te worden gepositioneerd, en deze elementen beter op hun juiste plaats te houden.

[91] In de uitvoeringsvorm van Fig. 13a wordt in een volgende stap (1302) de magneten (1003) gepositioneerd, aan de hand van de positiemal(len) (1200). Vervolgens wordt in stap (1307) het ferromagnetisch materiaal (1100) aangebracht, bijvoorbeeld in de vorm van een als spiraal van ferromagnetisch lint. Het is ook mogelijk om de magneten (1003) eerst aan de hand van een mal te monteren, bijvoorbeeld te lijmen, op een spiraal van ferromagnetisch materiaal (1100) en vervolgens dit geheel om te keren en op de effen tafel te positioneren.

[92] In de uitvoeringsvorm van Fig. 13a worden in een volgende stap (1303) twee ringvormige elementen (resp. 1001, 1002) gepositioneerd, resp. voor de binnenomtrek en voor de buitenomtrek. Hiervoor kan worden gebruik gemaakt van de positiemal. De hoogte, gemeten volgens de rotatie-as, van de ringvormige elementen (1001, 1002) bepaalt de dikte, gemeten volgens de rotatie-as, van de rotor (1000). De ringvormige elementen (1001, 1002) worden na uitharding van het vulmateriaal (1004) terug weg genomen.

[93] In de uitvoeringsvorm van Fig. 13a wordt in een laatste stap (1304) de lege ruimtes tussen het eerste ringvormige element (1001), de magneten (1003) en het tweede ringvormige element (1002) gevuld met een vulmateriaal (1004). Het vulmateriaal (1004) is bijvoorbeeld een kunsthars zoals polyester, epoxy, …. Optioneel kunnen voorafgaand aan het vullen, in de lege ruimtes tussen de magneten (1003) bijvoorbeeld glasvezels of koolstofvezels worden gelegd. Vervolgens wordt het geheel opgegoten of vacuüm getrokken met het vulmateriaal (1004). Na uitharding van het vulmateriaal (1004) wordt een vlakke rotorschijf (1000) bekomen, waarbij het vulmateriaal (1004) zorgt voor hechting

- 31 - aan de ringvormige elementen (1001, 1002), en waarbij de magneten (1003) en 9190945 het ferromagnetisch materiaal (1100) stevig verankerd liggen in het vulmateriaal (1004). Deze vlakke rotorschijf (1000) is zichtbaar in Fig. 13b.

[94] Fig. 14 en Fig. 15 geven resp. een 3D-weergave en een doorsnede volgens de rotatie-as van twee rotoren gemonteerd op een stator volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding. Een rotor (1000) is aan weerszijden van een stator (100) gemonteerd. Een rotor (1000) wordt gericht met de zijde waar het oppervlak van de magneten (1003) zichtbaar is naar de stator (100) toe. De radiale positie van de magneten (1003) enerzijds en van de statorelementen (101) anderzijds is zodanig dat een magnetische flux kan lopen van een magneet (1003) op de ene rotor (1000), doorheen een kern (200) op de stator (1000), naar een magneet (1003) op de andere rotor (1000). Op de uitvoeringsvormen van Fig. 1 en Fig. 10 werden respectievelijk een stator (100) en een rotor (100) weergegeven, waarbij de stator (100) 92 statorelementen (101) heeft en de rotor (1000) 92 magneten (1003). De uitvinding is evenwel niet beperkt tot een generator waarin het aantal statorelementen (101) gelijk is aan het aantal magneten (1003). Bijvoorbeeld is het ook mogelijk dat het aantal magneten (1003) groter is dan het aantal statorelementen (101), bijvoorbeeld in een verhouding vier op drie, wat voordelig is in een driefasig systeem.

[95] De vlakke rotorring (100) is bevestigd op het ringelement (103). De bevestiging kan bijvoorbeeld aan de hand van schroeven, lijm of een andere geschikte techniek gebeuren. Op Fig. 14 en Fig. 15 is het ringelement (103) de buitenring van een radiaal lager, welke een hoogte heeft, gemeten volgens de rotatie-as, die wat kleiner is dan de hoogte van de binnenring (104) van het lager. Het verschil in hoogte tussen de binnenring (104) en de buitenring (103) van het lager bepaalt de dikte van de luchtspleet (800) tussen stator (100) en rotor (1000). Bijgevolg zullen bij werking van de generator, aan weerszijden van de stator (100), de magneten (1003) op de exacte afstand van de statorelementen (101) draaien.

[96] Fig. 16 en Fig. 18 geven een 3D-weergave van een windmolen (1600), gezien volgens de voorzijde resp. achterzijde, volgens een uitvoeringsvorm van

- 32 -

de uitvinding.

Fig. 17 geeft een vooraanzicht van deze uitvoeringsvorm van de 2019/5065 windmolen (1600), en Fig. 19 geeft een doorsnede volgens de rotatie-as.

De windmolen (1600) omvat een axiale flux generator met een stator (100) en twee rotoren (1000). De as (1603) wordt vast gemonteerd aan een voet.

Dit wil zeggen dat de as (1603), die co-axiaal met de centrale rotatie-as van de wieken van de windmolen is aangebracht, niet mee roteert met de schoepen of wieken van de windmolen, maar een stationair lagerpunt vormt voor deze wieken.

De voet is niet getekend op de figuren, echter, deze voet kan bijvoorbeeld draaibaar omheen een nagenoeg verticale as zijn aangebracht bovenop een mast van de windmolen zodat de nagenoeg horizontale centrale rotatie-as van de schoepen optimaal ten opzichte van de windrichting kan worden gepositioneerd.

De schoepen (1601) zijn aan de hand van een lager (1604) gemonteerd aan de vaste as (1603). De stator (100) is vast gemonteerd aan de vaste as (1603). Hiervoor wordt gebruik gemaakt van de hechtingspunten (605) welke in de grenselementen (600) zijn voorzien, en van bouten die doorheen de gaten (1606) worden aangebracht, zodat de stator over de rotor aan deze zijde heen ‚ via de armen (1607) vast aan de vaste as (1603) aangebracht wordt.

Het is duidelijk dat de rotoren (1000) zoals hierboven beschreven gelagered zijn op de stator (100). Volgens de weergegeven uitvoeringsvorm zijn kabels (1602) gemonteerd, waarbij één uiteinde is bevestigd aan een schoep (1601), en het andere uiteinde bevestigd is aan een hechtingspunt (1605). Een hechtingspunt (1605) bevindt zich op een onderdeel dat vast verbonden is met de rotor (1000) aan de tegenoverliggende zijde van de armen (1607). Het is duidelijk dat iedere schoep (1601) twee kabels (1602) bevat die aan weerzijden van de langsas van de schoep zich in een vlak nagenoeg dwars op de centrale rotatie-as van rotor van de windmolen met de schoepen, en dus ook de axiale flux generator, uitstrekken.

Op die manier wordt de rotor (1000) rechtstreeks door de schoepen of wieken (1601) aangedreven, zonder een roterende as te gebruiken.

Met andere woorden, minstens een gedeelte van het aandrijfkoppel dat wordt gegenereerd door de schoepen van de windmolen wordt via de kabels, rechtstreeks overgebracht op de rotor (1000) van de axiale flux generator die zich aan de naar de wieken gerichte zijde bevindt.

Dit laat toe het gebruik van zware lagering en een turbinehuis te vermijden.

Met andere woorden, het

- 33 - aandrijfkoppel dat via het lager (1604) wordt uitgewisseld tussend de schoepen 2019/5065 (1601) en de axiala flux generator wordt hierdoor gereduceerd. Ook fungeren de kabels (1602) als spankabels, wat toelaat de schoepen (1601) lichter uit te voeren. Op de uitvoeringsvorm van Fig. 16 en Fig. 17 zijn twee hechtingspunten (1605) per schoep (1601) voorzien. Dit zorgt voor een gelijkmatige verdeelde belasting, zodat het geheel lichter kan worden uitgevoerd. Het is duidelijk dat volgens de weergegeven uitvoeringsvorm, er een geschikt veelvoud aan spaken (1608) is aangebracht die de rotor (1000) en de aanhechtingspunten (1605) eveneens verbinden met het lager (1604), en dat daarbij, aangezien minstens een gedeelte van het aandrijfkoppel via de kabels wordt overgebracht, deze spaken lichter kunnen worden uitgevoerd. Verder is het duidelijk, dat volgens een niet weergegeven alternatieve uitvoeringsvorm, deze spaken (1608) achterwege kunnen gelaten worden, waarbij het aandrijfkoppel volledig door de kabels (1602) op de rotor van de axiale flux machine wordt overgebracht.

[97] De term “loodrecht op” een referentierichting wordt in deze context gedefinieerd als makende een hoek van 90° met deze referentierichting, met een tolerantie van plus of min 10°, bij voorkeur 5°, nog meer bij voorkeur 3°. De term “vlak oppervlak” of “vlak steunoppervlak” wordt in deze context gedefinieerd als een perfect effen en egaal oppervlak, waarbij eventuele oneffenheden, uitstulpingen of putten, in het oppervlak een afmeting hebben van maximaal 10% van de dikte van de luchtspleet, bij voorkeur 5%, nog meer bij voorkeur 3%.

[98] Hoewel de onderhavige uitvinding werd geïllustreerd aan de hand van specifieke uitvoeringsvormen, zal het voor de vakman duidelijk zijn dat de uitvinding niet is beperkt tot de details van de voorgaande illustratieve uitvoeringsvormen, en dat de onderhavige uitvinding kan worden uitgevoerd met verschillende wijzigingen en aanpassingen zonder daarbij het toepassingsgebied van de uitvinding te verlaten. De onderhavige uitvoeringsvormen moeten daarom op alle vlakken worden beschouwd als illustratief en niet restrictief, waarbij het toepassingsgebied van de uitvinding

- 34 - wordt beschreven door de bijgevoegde conclusies en niet door de voorgaande 2019/5065 beschrijving, en alle wijzigingen die binnen de betekenis en de reikwijdte van de conclusies vallen, zijn hier derhalve mee opgenomen.

Er wordt met andere woorden van uitgegaan dat hieronder alle wijzigingen, variaties of equivalenten vallen die binnen het toepassingsgebied van de onderliggende basisprincipes vallen en waarvan de essentiële attributen worden geclaimd in deze octrooiaanvraag.

Bovendien zal de lezer van deze octrooiaanvraag begrijpen dat de woorden "omvattende" of "omvatten" andere elementen of stappen niet uitsluiten, dat het woord "een" geen meervoud uitsluit.

Eventuele verwijzingen in de conclusies mogen niet worden opgevat als een beperking van de conclusies in kwestie.

De termen "eerste", "tweede", "derde", "a", "b", "c" en dergelijke, wanneer gebruikt in de beschrijving of in de conclusies, worden gebruikt om het onderscheid te maken tussen soortgelijke elementen of stappen en beschrijven niet noodzakelijk een opeenvolgende of chronologische volgorde.

Op dezelfde manier worden de termen "bovenkant", "onderkant", "over", "onder" en dergelijke gebruikt ten behoeve van de beschrijving en verwijzen ze niet noodzakelijk naar relatieve posities.

Het moet worden begrepen dat die termen onderling verwisselbaar zijn onder de juiste omstandigheden en dat uitvoeringsvormen van de uitvinding in staat zijn om te functioneren volgens de onderhavige uitvinding in andere volgordes of oriëntaties dan die beschreven of geïllustreerd in het bovenstaande.

Claims

- 35 - CONCLUSIES BE2018/5945

1. Een methode voor het vervaardigen van een axiale fluxmachine aangepast om een magnetische flux te genereren volgens de rotatie-as, genoemde methode omvattende het vervaardigen van één of meerdere statoren (100), hierdoor gekenmerkt dat het vervaardigen van genoemde stator (100) volgende stappen omvat: - het voorzien van een oppervlak omvattende één of meerdere vlakke steunoppervlakken (921, 922) loodrecht op genoemde rotatie-as; - het positioneren van één of meerdere grenselementen (102), individuele statorelementen (101), en een ringelement (103) op genoemde één of meerdere steunoppervlakken (921, 922), o waarbij minstens één van genoemde grenselementen (102) een koelelement (500, 600, 700) is aangepast om warmte te geleiden, o waarbij genoemde = statorelementen (101) elk een ferromagnetische kern (200) en een elektrische winding (201) gewikkeld om genoemde ferromagnetische kern (200) omvatten, en o waarbij na positionering genoemde één of meerdere grenselementen (102) samen een buitenomtrek vormen, genoemde individuele statorelementen (101) en genoemd ringelement (103) zich bevinden binnen genoemde buitenomtrek, en genoemde individuele statorelementen (101) rondom genoemd ringelement (103) zijn gepositioneerd, en - het vullen van de lege ruimte tussen genoemde buitenomtrek, genoemde statorelementen (101) en genoemd ringelement (103) met een elektrisch isolerend vulmateriaal (105).

2. Een methode voor het vervaardigen van een axiale fluxmachine volgens één van conclusie 1, waarbij het positioneren van genoemde één of meerdere grenselementen (102) en genoemde individuele statorelementen (101) gebeurt aan de hand

- 36 - van één of meerdere positiemallen (801), waarbij de één of meerdere 999% positiemallen (801) deel uitmaken van genoemde stator (100) na vervaardiging.

3. Een methode voor het vervaardigen van een axiale fluxmachine volgens één van voorgaande conclusies, waarbij genoemde steunoppervlakken (921) waarop genoemde individuele statorelementen (101) worden gepositioneerd in één vlak liggen, en waarbij de afmeting gemeten volgens genoemde rotatie-as gelijk is voor elk van genoemde individuele statorelementen (101).

4. Een methode voor het vervaardigen van een axiale fluxmachine volgens conclusie 3, waarbij genoemde steunoppervlakken (921) waarop genoemde ringelement (103) en genoemde één of meerdere grenselementen (102) worden gepositioneerd in hetzelfde vlak liggen als de genoemde steunoppervlakken (921) waarop genoemde individuele statorelementen (101) worden gepositioneerd, en waarbij de afmeting gemeten volgens genoemde rotatie-as gelijk is voor genoemd ringelement (103), genoemde één of meerdere grenselementen (102) en genoemde statorelementen (101).

5. Een methode voor het vervaardigen van een axiale fluxmachine volgens één van voorgaande conclusies, waarbij genoemde één of meerdere grenselementen (102) meerdere individuele grenselementen (102) zijn.

6. Een methode voor het vervaardigen van een axiale fluxmachine volgens conclusie 5, waarbij genoemde individuele grenselementen allen individuele koelelementen (500, 600, 700) zijn, welke zijn aangepast om warmte te geleiden.

- 37 -

7. Een methode voor het vervaardigen van een axiale fluxmachine volgens sen 95945 van voorgaande conclusies, waarbij genoemd ringelement (103) de buitenring is van een radiaal lager, waarbij één van genoemde steunoppervlakken een schijf (922) is aangepast om de binnenring (104) van genoemd radiaal lager te ontvangen, waarbij de afmeting gemeten volgens genoemde rotatie-as groter is bij genoemde binnenring (104) dan bij genoemde buitenring (103), en waarbij het vervaardigen van genoemde stator (100) verder volgende stap omvat: - het positioneren van genoemd radiaal lager met genoemde binnenring (104) op genoemde schijf (922) en genoemde buitenring (103) rondom genoemde binnering (104).

8. Een methode voor het vervaardigen van een axiale fluxmachine volgens één van voorgaande conclusies, waarbij genoemd koelelement (500, 600, 700) één of meerdere langgerekte componenten (501, 601, 701) omvat welke gepositioneerd worden tussen twee van genoemde individuele statorelementen (101), en waarbij genoemd koelelement (500, 600, 700) één of meerdere langgerekte componenten (502, 602, 702) omvat welke bij positioneren uitwendig worden gericht ten opzichte van genoemde buitenomtrek.

9. Een methode voor het vervaardigen van een axiale fluxmachine volgens conclusie 8, waarbij genoemde langgerekte componenten (501, 601, 701) sneden (505, 606, 704) omvatten, aangebracht volgens een richting loodrecht op genoemde rotatie-as.

10. Een methode voor het vervaardigen van een axiale fluxmachine volgens één van voorgaande conclusies, waarbij genoemde methode verder het vervaardigen van één of meerdere rotoren (1000) omvat, en waarbij het vervaardigen van genoemde rotor (1000) volgende stappen omvat:

- 38 - BE2018/5945 - het voorzien van een oppervlak omvattende één of meerdere vlakke steunoppervlakken (1320) loodrecht op genoemde rotatie-as: - het positioneren van twee ringvormige elementen (1001, 1002) en magneten (1003) op genoemde één of meerdere steunoppervlakken (1320), waarbij na positionering genoemde magneten (1003) zich bevinden tussen genoemde ringvormige elementen (1001, 1002); - het vullen van de lege ruimte tussen genoemde magneten (1003) en genoemde ringvormige elementen (1001, 1002) met een elektrisch isolerend vulmateriaal (1004).

11.Een methode voor het vervaardigen van een axiale fluxmachine volgens conclusie 10, waarbij het vervaardigen van genoemde rotor (1000) verder omvat: - het positioneren van ferromagnetisch materiaal (1100) op genoemde één of meerdere steunoppervlakken (1320), waarbij na positionering genoemd ferromagnetisch materiaal (1100) zich tussen genoemde ringvormige elementen (1001, 1002) bevindt;

12.Een methode voor vervaardigen van een axiale fluxmachine volgens conclusie 11, waarbij genoemd ferromagnetisch materiaal (1100) een spiraalvormig lint is.

13.Een methode voor vervaardigen van een axiale fluxmachine volgens conclusie 6, omvattende het monteren van een rotor (1000) op genoemde binnenring (104) van genoemd radiaal lager.

14. Een axiale fluxmachine vervaardigd volgens de methode volgens één van voorgaande conclusies.

15.Een windmolen (1600) omvattende de axiale fluxmachine volgens conclusie 14, waarbij genoemde axiale fluxmachine is aangepast om elektrische energie te genereren, waarbij genoemde windmolen(1600) verder omvat:

- 39 - BE2018/5945 - Schoepen (1601) aangepast om windenergie om te zetten in rotatie- energie; - een as (1603) welke vast is gemonteerd aan de voet van genoemde windmolen (1600), en waarbij genoemde schoepen (1601) gelagerd zijn gemonteerd op genoemde as (1603); - een kabelsysteem omvattende kabels (1602) welke aan een uiteinde zijn bevestigd aan punten op genoemde schoepen (1601) en welke aan een ander uiteinde bevestigd zijn aan hechtingspunten (1605), waarbij genoemde stator (100) vast is gemonteerd op genoemde as (1603), en waarbij genoemde rotor (1000) vast is verbonden met genoemde hechtingspunten (1605).