DE10014426A1

DE10014426A1 - Windenergieanlage

Info

Publication number: DE10014426A1
Application number: DE10014426A
Authority: DE
Inventors: Sven Schneider
Original assignee: DeWind Technik GmbH
Current assignee: DeWind Co
Priority date: 2000-03-24
Filing date: 2000-03-24
Publication date: 2001-10-04

Abstract

Eine Windenergieanlage mit mindestens einem vom Wind antreibbaren Rotor (1), der nach außen abstehende Rotorblätter (2, 3, 4) aufweist, und mit einer Trägervorrichtung (8), die zur drehbaren Lagerung des Rotors (1) und zur Aufnahme eines elektrischen Generators (16) dient, wird dadurch verbessert, daß die Trägervorrichtung (8) an den Rotor (1) umschließendes Ringelement (7) aufweist, indem die radial äußeren Blattspitzen (14) der Rotorblätter (2, 3, 4) in Umfangsrichtung beweglich gelagert sind, und dass der elektrische Generator (16) im Ringelement (7) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Windenergieanlage mit mindestens einem vom Wind antreibbaren Rotor, der nach aussen abstehende Rotorblätter aufweist, und mit einer Trägervorrichtung, die zur drehbaren Lagerung des Rotors und zur Aufnahme eines elektrischen Generators dient.

Bei bekannten Windenergieanlagen besteht die Trägervorrichtung aus einem Turm. Der Mittelpunkt des Rotors ist im Bereich der Turmspitze drehbar gelagert. Auch der Generator ist im Bereich der Turmspitze angeordnet. Diese bekannte Anordnung hat den Nachteil, daß das jeweils untere Rotorblatt beim Vorbeilaufen am Turm wegen des Einflusses des Turms auf die Luftströmung jeweils einen Kraftstoß erfährt. Auf die Dauer ergeben sich daraus erhebliche Belastungen der Windenergieanlage, denen durch eine entsprechend starke Auslegung der gesamten Konstruktion Rechnung getragen werden muß.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Windenergieanlage anzugeben, bei der die Belastungen im Betrieb möglichst gleichmäßig sind.

Die erfindungegemäße Lösung besteht darin, daß die Trägervorrichtung ein den Rotor umschliessendes Ringelement aufweist, in dem die radial äusseren Blattspitzen der Rotorblätter in Umfangsrichtung beweglich gelagert sind, und dass der elektrische Generator im Ringelement angeordnet ist. Durch die Lagerung des Rotors an seiner Aussenseite ist kein Bauteil erforderlich, das im Durchströmungsbereich des Rotors liegt. Ein Windvorstau am Turm wie bei herkömmlichen Windenergieanlagen wird vermieden. Daraus ergibt sich ein geringes Biegemoment am Rotorblatt. Durch die nabenlose Lagerung am Umfang wird insgesamt eine weniger stark ausgelegte Konstruktion ermöglicht, was mit Einsparungen bei der Gesamtmasse verbunden ist. Aufgrund des Ringelementes ergibt sich ein verbesserter Blitzschutz und ein verbesserter ästhetischer Gesamteindruck. Darüberhinaus wird auch die Aerodynamik der gesamten Konstruktion verbessert. Am Rotorblatt tritt ein geringerer Widerstandswert auf. Wegen der Lagerung an den Blattspitzen können die Rotorblätter dünner ausgestaltet sein als bei herkömmlichen Rotoren, weil die Statik des erfindungsgemäßen Rotors sehr viel günstiger ausfällt. Die Anordnung des Generators im Ringelement ermöglicht den direkten Antrieb des Generators ohne Zwischenschaltung eines Getriebes.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Stator des elektrischen Generators am Ringelement und ein Läufer an den Blattspitzen der Rotorblätter angeordnet. Dabei können die Blattspitzen selbst als Läuferteile ausgestaltet sein.

Die Erfindung lässt sich noch verbessern, indem der Läufer im Stator magnetisch gelagert ist. Eine mechanische Lagerung kann somit entfallen oder lediglich als Reserve für Notfälle entsprechend schwach ausgelegt sein. Aufgrund der magnetischen Lagerung ergibt sich ein besonders vibrationsarmer Lauf der gesamten Windenergieanlage.

In Ausgestaltung einer bevorzugten mechanischen Lagerung sind die Blattspitzen mit Rädern versehen, die auf mindestens einer am Ringelement angeordneten, kreisförmig geschlossenen Schiene umlaufen. In einer abgewandelten Ausführungsform können selbstverständlich auch die Räder am Ringelement angeordnet sein und die Blattspitzen mit einer kreisförmig geschlossenen Schiene verbünden sein. In weiterer Abwandlung dieses Erfindungsgedankens können sowohl. Blattspitzen als auch das Ringelement jeweils mit einem ringförmigen Lagerelement versehen sein, wobei die beiden Lagerelemente nach Art eines Kugellagers gegeneinander drehbar verbunden sind.

Die Erfindung wird erheblich verbessert durch die Maßnahme, daß die Rotorblätter in Windrichtung durchgebogen sind, so daß der Rotormittelpunkt gegenüber dem Zentrum des Ringelements in Richtung der Drehachse des Rotors verschoben ist. Dadurch lässt sich die Einleitung von Biegemomenten am Blattansatz wesentlich reduzieren, im Extremfall ganz vermeiden. Ausserdem ergibt sich eine besondere ästhetische Wirkung durch den gebogenen Rotor.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Trägervorrichtung einen ortsfesten Trägerfuß aufweist, auf dem das aufrecht stehende Ringelement um eine vertikale Achse drehbar gelagert ist. Aufgrund der drehbaren Lagerung des Ringelements kann der Rotor optimal in Windrichtung gedreht werden. Der ortsfeste Trägerfuß brauchte dabei nur eine wesentlich geringere Höhe aufweisen als bekannte Turmkonstruktionen. Da der Trägerfuß vollkommen ausserhalb des Drehbereichs des Rotors liegt, braucht er nicht einbeinig ausgestaltet sein wie bei herkömmlichen Windenergieanlagen.

In Weiterbildung der Erfindung ist daher vorgesehen, daß der Trägerfuß im wesentlichen aus drei Beinen besteht. Eine dreibeinige Konstruktion läßt sich im Hinblick auf die Gesamtmasse sehr viel günstiger ausgestalten. Ausserdem wird wiederum die ästhetische Wirkung verbessert.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Windenergieanlage;

Fig. 2: dieselbe Windenergieanlage in einer Seitenansicht.

Die dargestellte Windenergieanlage besitzt einen Rotor 1 mit drei Rotorblättern 2, 3, 4, die von einem Rotormittelpunkt 5 ausgehend zunächst radial nach aussen verlaufen und dann entgegen der Windrichtung 6 durchgebogen sind, so daß der Rotormittelpunkt 5 gegenüber einem gedachten Zentrum eines um den Rotor 1 herum angeordneten Ringelementes 7 entlang der Drehachse 17 verschoben ist.

Eine Trägervorrichtung 8 besteht aus dem genannten Ringelement 7 und einem ortsfesten Trägerfuß 9, an dem das aufrecht stehende Ringelement 7 um eine vertikale Achse 10 drehbar gelagert ist. Der Trägerfuß 9 besitzt drei Beine 11, 12, 13, die auf dem Erdboden fest verankert sind. Der Rotor 1 ist an den Blattspitzen 14 der Rotorblätter 2, 3, 4 im Ringelement 7 drehbar gelagert. Hierfür dient ein Lager 15, welches in den Figuren schematisch angedeutet ist. Das Lager 15 bildet mit einem elektrischen Generator 16, der ebenfalls im Ringelement 7 angeordnet ist, eine Einheit. Das Lager kann als magnetisches Lager oder als mechanisches Lager ausgeführt sein. Der nicht gezeigte Stator des elektrischen Generators 16 ist fest mit dem Ringelement 7 verbunden, während der ebenfalls nicht gezeigte Läufer des elektrischen Generators 16 mit den Blattspitzen 14 der Rotorblätter 2, 3, 4 verbunden ist.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

Rotor

2

Rotorblatt

3

Rotorblatt

4

Rotorblatt

5

Rotormittelpunkt

6

Windrichtung

7

Ringelement

8

Trägervorrichtung

9

Trägerfuß

10

vertikale Achse

11

Bein

12

Bein

13

Bein

14

Blattspitzen

15

Lager

16

Generator

17

Drehachse

Claims

1. Windenergieanlage mit mindestens einem vom Wind antreibbaren Rotor (1), der nach aussen abstehenden Rotorblätter (2, 3, 4) aufweist, und mit einer Trägervorrichtung (8), die zur drehbaren Lagerung des Rotors (1) und zur Aufnahme eines elektrischen Generators (16) dient, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägervorrichtung (8) ein den Rotor (1) umschliessendes Ringelement (7) aufweist, in dem die radial äusseren Blattspitzen (14) der Rotorblätter (2, 3, 4) in Umfangsrichtung beweglich gelagert sind, und dass der elektrische Generator (16) im Ringelement (7) angeordnet ist.

2. Windenergieanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stator des elektrischen Generators (16) am Ringelement (7) und ein Läufer an den Blattspitzen (14) der Rotorblätter (2, 3, 4) angeordnet ist.

3. Windenergieanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer im Stator magnetisch gelagert ist.

4. Windenergieanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattspitzen (14) mit Rädern versehen sind, die auf mindestens einer am Ringelement (7) angeordneten, kreisförmig geschlossenen Schiene umlaufen.

5. Windenergieanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorblätter (2, 3, 4) vom Rotormittelpunkt (5) ausgehend gegen die Windrichtung (6) durchgebogen sind, so daß der Rotormittelpunkt (5) gegenüber dem Zentrum des Ringelements (7) entlang der Drehachse (17) des Rotors (1) verschoben ist.