DE102005025944B4 - Wind turbine - Google Patents

Wind turbine

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Abstract

Windkraftanlage, mit einer von einem Windrad (2) angetriebenen Generatoreinheit (1), die einen Ständer (5) und einen Läufer (6) aufweist, wobei der Ständer (5) in einer Gehäusekapsel (4) angeordnet ist und der Läufer (6) in der Gehäusekapsel (4) gelagert ist, der Läufer (6) mit dem Windrad (2) über eine Antriebswelle (7) verbunden ist, die durch die Gehäusekapsel (4) hindurch tritt, und die Gehäusekapsel (4) den Ständer (5) und den Läufer (6) in hoher Schutzart kapselt, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusekapsel (4) einen Kältepol aufweist und dass die Generatoreinheit (1) eine Entfeuchtungseinrichtung (11) aufweist, von der am Kältepol Luft aus der Gehäusekapsel (4) entnommen wird, die entnommene Luft entfeuchtet wird und die entfeuchtete Luft der Gehäusekapsel (4) an einem vom Kältepol entfernten Ort wieder zugeführt wird. Wind power installation, driven by one of a wind turbine (2) generator unit (1) comprising a stator (5) and a rotor (6), wherein the stator (5) in a housing capsule (4) is arranged and the rotor (6) in the housing capsule (4) is mounted, the rotor (6) is connected to the wind turbine (2) via a drive shaft (7) which passes through the housing capsule (4) therethrough, and the housing capsule (4) the stator (5) and encapsulates the rotor (6) high degree of protection, characterized in that the housing cap (4) has a cold pole and that the generator unit (1) a dehumidifier (11) is removed from the at Kältepol air from the housing capsule (4) , the extracted air is dehumidified and the dehumidified air to the housing capsule (4) is fed back to a location remote from Kältepol place.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Windkraftanlage, mit einer von einem Windrad angetriebenen Generatoreinheit, die einen Ständer und einen Läufer aufweist, wobei der Ständer in einer Gehäusekapsel angeordnet ist und der Läufer in der Gehäusekapsel gelagert ist, der Läufer mit dem Windrad über eine Antriebswelle verbunden ist, die durch die Gehäusekapsel hindurch tritt, und die Gehäusekapsel den Ständer und den Läufer in hoher Schutzart kapselt. The present invention relates to a wind power plant with a pump driven by a wind turbine generator unit, which has a stator and a rotor, wherein the stator is disposed in a housing capsule and the rotor is supported in the housing capsule, the rotor is connected to the wind turbine via a drive shaft which passes through the housing capsule and the capsule housing encapsulates the stator and the rotor in high protection.
  • Derartige Windkraftanlagen sind allgemein bekannt. Such wind turbines are well known. Beispielhaft sei auf die By way of example to the DE 102 33 947 A1 DE 102 33 947 A1 der Anmelderin verwiesen. the applicant referred.
  • Insbesondere in küstennahen Lagen und im Off-shore-Betrieb ist die Generatoreinheit feuchter und salzhaltiger Luft ausgesetzt. Particularly in offshore locations, and in offshore operation, the generator unit damp, salty air is exposed. Aus diesem Grund müssen besondere Maßnahmen ergriffen werden, um die Betriebssicherheit der Windkraftanlage auch im Dauerbetrieb gewährleisten zu können. For this reason, special measures must be taken to ensure the reliability of the wind turbine even in continuous operation. Bei der oben erwähnten In the aforementioned DE 102 33 947 A1 DE 102 33 947 A1 ist beispielsweise ein geschlossener Primärkühlluftkreislauf vorgesehen, der über einen Sekundärkühlluftkreislauf gekühlt wird. is for example a closed primary cooling air circuit is provided, which is cooled by a secondary cooling air circuit. Die Außenluft wird also vom Innenbereich der Gehäusekapsel fern gehalten. The outside air is thus held by the interior of the housing capsule away.
  • Die Lösung der The solution of DE 102 33 947 A1 DE 102 33 947 A1 stellt gegenüber Windkraftan- lagen mit direkter Außenluftkühlung bereits einen erheblichen Fortschritt dar. Dennoch kann es auch bei dieser Windkraftanlage im Einzelfall noch zu Ausfällen kommen. Faces wind power plants with direct outdoor air cooling is already a significant step forward. However, there may still be failures even in this wind turbine in individual cases.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Windkraftanlage zu schaffen, die eine noch höhere Zuverlässigkeit im Dauerbetrieb aufweist. The object of the present invention is to provide a wind turbine which has an even higher reliability in continuous operation.
  • Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Gehäusekapsel einen Kältepol aufweist und dass die Generatoreinheit eine Entfeuchtungseinrichtung aufweist, von der am Kältepol Luft aus Aus der WO 2004/029450 A1 ist eine Windkraftanlage mit einer von einem Windrad angetriebenen Generatoreinheit bekannt. The object is achieved in that the housing cap comprises a cold pole and that the generator unit comprises a dehumidifying device, of the at Kältepol air from WO 2004/029450 A1 discloses a wind turbine with a pump driven by a wind turbine generator unit known. Die Generatoreinheit weist einen Ständer und einen Läufer auf, wobei der Ständer in einer Gehäusekapsel angeordnet ist und der Läufer in der Gehäusekapsel gelagert ist. The generator unit includes a stator and a rotor, wherein the stator is disposed in a housing capsule and the rotor is supported in the housing capsule. Der Läufer ist mit dem Windrad über eine Antriebswelle verbunden, die durch die Gehäusekapsel hindurchtritt. The rotor is connected to the wind turbine via a drive shaft which passes through the housing capsule. An der Gehäusekapsel ist ein Schaltschrank angeordnet, der gekapselt ist. On the housing capsule is arranged an electrical cabinet, which is encapsulated. Die Schaltschrankkapsel weist unter anderem einen Kältepol auf, an dem Kondenswasser abgeschieden und nach außen geführt wird. The cabinet capsule has a cold pole, among other things, is deposited on the condensed and led to the outside. Dieser Kältepol stellt in Verbindung mit einer Heizeinrichtung und einem Lüfter eine Entfeuchtungseinrichtung für den Schaltschrank dar. This Kältepol represents a dehumidifying device for the control cabinet, in conjunction with a heater and a fan.
  • Auch aus der Also from the DE 101 39 556 A1 DE 101 39 556 A1 ist eine Windkraftanlage mit einer von einem Windrad angetriebenen Generatoreinheit bekannt, die einen Ständer und einen Läufer aufweist. discloses a wind turbine with a pump driven by a wind turbine generator unit, which has a stator and a rotor. Der Ständer ist in einer Gehäusekapsel angeordnet und der Läufer in der Gehäusekapsel gelagert. The stator is disposed in a housing capsule and the rotor mounted in the housing capsule. Der Läufer ist mit dem Windrad über eine Antriebswelle verbunden, die durch die Gehäusekapsel hindurchtritt. The rotor is connected to the wind turbine via a drive shaft which passes through the housing capsule. Bei dieser Windkraftanlage ist im Turm eine Entfeuchtungseinrichtung angeordnet, von der Kondenswasser abgeschieden und durch die Turmwand hindurch nach außen geführt wird. In this wind turbine tower in a dehumidifier is arranged separated from the condensate and is passed through the tower wall through to the outside. dem Gehäuse entnommen wird, die entnommene Luft entfeuchtet wird und die entfeuchtete Luft der Gehäusekapsel an einem vom Kältepol entfernten Ort wieder zugeführt wird. the housing is removed, the extracted air is dehumidified and the dehumidified air to the capsule housing is supplied again at a location remote from the cold pole location. Die Entfeuchtungseinrichtung ist dabei vorzugsweise außerhalb der Gehäusekapsel angeordnet. The dehumidifying device is preferably arranged outside the housing capsule.
  • Denn dadurch wird erreicht, dass sich in der Gehäusekapsel kein Kondenswasser bilden kann. Because thereby achieved that can not form a condensed water in the housing capsule.
  • Vorzugsweise ist die Entfeuchtungseinrichtung direkt außen an der Gehäusekapsel befestigt. Preferably, the dehumidifying means is mounted directly on the outside of the housing capsule. Denn dann ist die Windkraftanlage kompakter herstellbar. Because then the wind turbine is compact manufacture.
  • Wenn innerhalb der Gehäusekapsel in Bereichen, in denen sich Kondenswasser sammeln könnte, Sammel- und Abführrinnen angeordnet sind, wird derartiges Kondenswasser auch im Falle einer Sammlung abgeleitet. If, within the housing capsule in areas where condensation might collect, collection and removal channels are arranged such condensation is also derived in the case of a collection. Die Sammel- und Abführrinnen sollten hierzu ein Gefälle von mindestens 2 % aufweisen, vorzugsweise von mindestens 5 %. The collection and removal channels should for this purpose have a slope of at least 2%, preferably of at least 5%.
  • Das Abführen des Kondenswassers aus der Gehäusekapsel als solches kann auf verschiedene Art bewirkt werden. The removal of condensate from the housing capsule as such can be effected in different ways. Beispielsweise kann intermittierend (zB alle zehn Minuten oder jede Stunde) kurzzeitig eine Pumpe aktiviert werden, welche gesammeltes Kondenswasser abpumpt. For example, intermittently (for example, every ten minutes or every hour) for a short time, a pump can be activated, which pumps out the collected condensed water.
  • Vorzugsweise sind die innerhalb der Gehäusekapsel angeordneten Elemente der Generatoreinheit ausnahmslos abgerundet, wobei die Abrundungen einen Krümmungsradius von mindestens 3 mm aufweisen, vorzugsweise von mindestens 5 mm. Preferably, disposed within the housing capsule elements of the generator unit are rounded, without exception, wherein the rounded portions have a radius of curvature of at least 3 mm, preferably of at least 5 mm. Denn dann haftet auch an den Abrundungen ein aufgebrachter Schutzlack besser als an scharfen Kanten und Knicken. Because then an applied protective coating is also liable to the rounding better than on sharp edges and creases.
  • Wenn die innerhalb der Gehäusekapsel angeordneten Elemente mit einer mehrlagigen Dickschicht-Schutzlackierung lackiert sind, ist der Korrosionsschutz noch besser. When disposed within the housing capsule elements are coated with a multilayer thick-film protective coating, the corrosion protection is even better. Unter einer Dickschichtlackierung ist dabei eine Lackierung zu verstehen, die eine Dicke von mindestens 0,3 mm aufweist, vorzugsweise von mindestens 0,5 mm. Under a thick-layer coating is a paint to be understood which has a thickness of at least 0.3 mm, preferably of at least 0.5 mm.
  • Vorzugsweise ist die Gehäusekapsel im Durchtrittsbereich der Antriebswelle mittels eines Dichtrings abgedichtet, der federbelastet gegen einen Anschlag der Gehäusekapsel angedrückt ist. Preferably, the housing capsule in the passage region of the drive shaft is sealed by means of a sealing ring, which is spring-loaded pressed against a stop of the housing capsule. Denn dann ist die Abdichtung der Gehäusekapsel zur Windseite hin besonders einfach und zuverlässig bewerkstelligbar. Because then the sealing of the housing capsule for wind side is particularly simple and reliable bewerkstelligbar.
  • In der Regel weist der Läufer axial und radial verlaufende Kühlkanäle auf, die nach radial außen offen sind. In general, the rotor has axially and radially extending cooling channels that are open radially outward. Wenn in diesem Fall der Läufer radial außen von einer Bandage umgeben ist, weist die Bandage vorzugsweise im Bereich der Kühlkanäle Ausnehmungen auf und/oder ist dort unterbrochen. When radially outwardly surrounded in this case, the rotor of a bandage, the bandage preferably comprises in the range of the cooling channels recesses on and / or is interrupted there. Denn dadurch ist die Läuferkühlung optimierbar. For by the runner cooling is optimized.
  • Die Generatoreinheit ist in der Regel als Synchronmaschine ausgebildet. The generator unit is configured as a synchronous machine normally. Bei derartigen Synchronmaschinen ist der Ständer über eine Umrichtereinrichtung mit einem Stromnetz verbunden. In such synchronous machines the stator via a converter device is connected to a power grid.
  • Wenn zwischen dem Ständer und der Umrichtereinrichtung einerseits sowie zwischen der Umrichtereinrichtung und dem Stromnetz andererseits Filtereinrichtungen angeordnet sind, können durch die Umrichtereinrichtung verursachte Oberwellen deutlich gedämpft bzw. reduziert werden. When filter means are arranged between the stator and the converter means on the one hand, and between the converter means and the power supply on the other hand, harmonics caused by the inverter device can be substantially attenuated or reduced. Im Ständer und auch im Läufer treten daher nur geringe Wirbelstromverluste auf. Therefore, in the stator and in the rotor only small eddy current losses occur. Dies ist besonders deshalb von Vorteil, weil auf Grund dieses Umstands das Kühlsystem relativ klein dimensioniert werden kann. This is particularly advantageous because due to this fact, the cooling system can be dimensioned relatively small.
  • Insbesondere auf Grund des Vorhandenseins der Filtereinrichtungen ist es möglich, dass zwischen der Umrichtereinrichtung und dem Stromnetz keine Saugdrosseln angeordnet sind. In particular, due to the presence of the filter devices it is possible that no suction throttles are arranged between the converter device and the mains. Dies führt zu einer noch kleineren und kostengünstigeren Bauweise der Windkraftanlage. This results in an even smaller and more cost-effective design of the wind turbine.
  • Vorzugsweise weist die Umrichtereinrichtung eine Anzahl von zueinander parallel geschalteten Umrichtereinheiten auf, wel che mit einem Phasenversatz von 360° durch n elektrisch betrieben werden. Preferably, the inverting means to a number of mutually parallel-connected power converter units, wel che be operated with a phase displacement of 360 ° by electrical n. n ist dabei die Anzahl zueinander parallel geschalteter Umrichtereinheiten. n is the number of parallel-connected power converter units. Denn durch eine derartige Betriebsweise können anderenfalls auftretende Lagerströme vermieden bzw. zumindest deutlich reduziert werden. Because by such an operation occurring bearing currents can be avoided or at least significantly reduced otherwise. Die Zuverlässigkeit der Generatoreinheit kann hierdurch deutlich erhöht werden. The reliability of the generator unit can thereby be significantly increased.
  • Wenn in den Ständer ein Zusatzstrom eingespeist wird, der gegenüber der im Ständer induzierten Spannung um 90° elektrisch phasenversetzt ist, ist der Wirkungsgrad der Generatoreinheit optimierbar. If an additive stream is fed into the stator, which is electrically out of phase with the induced in the stator voltage by 90 °, the efficiency of the generator unit can be optimized. Ferner kann der Umrichter kleiner dimensioniert werden. Further, the inverter can be made smaller.
  • Wenn am Läufer Permanentmagnete angeordnet sind, die axial und tangential voneinander beabstandet sind, können Wirbelstromverluste im Läufer deutlich verringert werden. If permanent magnets are arranged on the rotor, which are axially and tangentially spaced apart from one another, eddy current losses in the rotor can be significantly reduced. Dies verbessert den Wirkungsgrad der Generatoreinheit noch weiter. This improves the efficiency of the generator unit further. Der axiale Abstand der Permanentmagnete kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Permanentmagnete zumindest teilweise miteinander verklebt sind und in die Kleberschicht zwischen dem Permanentmagneten Abstandhalter eingebracht sind, beispielsweise kleine Glaskügelchen mit einem Durchmesser von ca. 0,1 mm. The axial spacing of the permanent magnets can be achieved, for example, that the permanent magnets are at least partially bonded together and are introduced into the adhesive layer between the permanent magnets, spacers, such as small glass beads having a diameter of about 0.1 mm.
  • Wenn die Permanentmagnete auf U-förmigen Jochen angeordnet sind, die zum Ständer hin offen sind, sind die U-förmigen Joche vorzugsweise tangential voneinander beabstandet. If the permanent magnets on U-shaped yokes are arranged which are open to the stator towards the U-shaped yokes are preferably tangentially spaced from each other. Denn dadurch kann die Reaktanz in der Querachse noch weiter verringert werden, was ebenfalls zu einer Verringerung der Wirbelstromverluste führt. For by the reactance in the transverse axis can be further reduced, which also leads to a reduction in the eddy current losses.
  • Die Wirbelstromverluste können noch weiter reduziert werden, wenn der Ständer ein Ständerblechpaket aufweist, das axial unterteilt ist. The eddy current losses can be reduced even further if the stator has a stator core, which is axially divided.
  • Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen. Further advantages and details result from the following description of an embodiment taken in conjunction with the drawings. Dabei zeigen in Prinzipdarstellung: The figures are schematic diagram:
  • 1 1 eine Windkraftanlage, a wind turbine,
  • 2 2 ein Detail des Inneren einer Gehäusekapsel, a detail of the inside of a case can,
  • 3 3 eine Seitenansicht von a side view of 2 2 , .
  • 4 4 eine Elementabrundung, an element rounding
  • 5 5 einen Läufer, a runner,
  • 6 6 ein Blockschaltbild, a block diagram,
  • 7 7 ein Zeigerdiagramm, a vector diagram,
  • 8 8th ein Detail von a detail of 5 5 , .
  • 9 9 einen Ausschnitt von a section of 1 1 und and
  • 10 10 miteinander verklebte Permanentmagnete. each bonded permanent magnets.
  • Gemäß According to 1 1 weist eine Windkraftanlage eine Generatoreinheit includes a wind turbine a generator unit 1 1 auf, die von einem Windrad on which a wind generator 2 2 angetrieben wird. is driven. Das Windrad Windmill 2 2 selbst wird durch Wind itself by wind 3 3 in Drehung versetzt. rotated.
  • Die Generatoreinheit The generator unit 1 1 weist eine Gehäusekapsel has a housing capsule 4 4 auf, in der unter anderem ein Ständer on, in, among other things, a stand 5 5 angeordnet ist. is arranged. Der Ständer the stand 5 5 wirkt mit einem Läufer operating with a runner 6 6 zusammen, der in der Gehäusekapsel together, which in the case can 4 4 gelagert ist. is mounted.
  • Der Läufer The runner 6 6 ist mit dem Windrad is connected to the wind turbine 2 2 über eine Antriebswelle via a drive shaft 7 7 drehfest verbunden. rotatably connected. Alternativ zu der direkten Ankopplung des Windrades As an alternative to the direct coupling of the wind turbine 2 2 mit dem Läufer with the rotor 6 6 , kann zwischen Windrad May be between wind turbine 2 2 und Läufer and runners 6 6 auch ein Getriebe dazwischengeschaltet sein. be interposed a gear. Die Antriebswelle The drive shaft 7 7 muss daher durch die Gehäusekapsel therefore must pass through the housing capsule 4 4 hindurch treten. pass. Die Gehäusekapsel The housing capsule 4 4 soll aber den Ständer But to the stand 5 5 und den Läufer and the runner 6 6 in hoher Schutzart (IP54 und besser) kapseln. high degree of protection (IP54 or better) capsules. Um eine derartige Kapselung auch im Durchtrittsbereich der Antriebswelle To such an encapsulation and in the passage region of the drive shaft 7 7 gewährleisten zu können, ist die Gehäusekapsel to ensure the housing capsule 4 4 im Durchtrittsbereich der Antriebswelle in the passage region of the drive shaft 7 7 mittels eines Dichtrings by means of a sealing ring 8 8th abgedichtet. sealed. Der Dichtring The sealing ring 8 8th ist über Federn is via springs 9 9 federbelastet, so dass er gegen einen Anschlag spring-loaded, so it against a stop 10 10 der Gehäusekapsel the housing capsule 4 4 angedrückt wird. is pressed.
  • Auf Grund der Kapselung kann Feuchtigkeit nicht bzw. nur in geringem Umfang in die Gehäusekapsel Due to the encapsulation moisture can not or only to a limited extent in the housing capsule 4 4 eindringen. penetration. Soweit die Feuchtigkeit im Innenraum der Gehäusekapsel As far as the moisture in the interior of the capsule housing 4 4 aber bereits vorhanden ist, muss diese Feuchtigkeit abgeführt werden. But already exists, this moisture has to be dissipated. Dies ist erforderlich, um Korrosionsschäden im Dauerbetrieb zu vermeiden. This is necessary in order to prevent corrosion damage in continuous operation. Zur Vermeidung dieser Korrosionsschäden sind zwei Maßnahmengruppen vorgesehen. To avoid this corrosion damage two groups of measures are provided.
  • Zum Einen weist die Windkraftanlage eine Entfeuchtungseinrichtung On the one hand, the wind turbine a dehumidifier 11 11 auf. on. Die Entfeuchtungseinrichtung the dehumidifier 11 11 ist gemäß dem Ausführungsbeispiel vorzugsweise außerhalb der Gehäusekapsel is according to the embodiment preferably outside the housing capsule 4 4 angeordnet, zB außen an der Gehäusekapsel arranged, for example, the outside of the capsule housing 4 4 befestigt. attached. Sie entnimmt – zB über Rohrleitungen It takes - for example via pipes 12 12 – Luft aus der Gehäusekapsel - air from the housing capsule 4 4 , entfeuchtet diese Luft und führt die entfeuchtete Luft wieder der Gehäusekapsel Dehumidified air and this guides the dehumidified air to the housing capsule 4 4 zu. to. Die Stelle, an welcher die Luft entnommen wird, ist dabei der Kältepol der Gehäusekapsel The point at which the air is removed thereby, the cold pole of the housing capsule 4 4 , also dessen kälteste Stelle. So the coldest spot. Die Stelle, an der die Luft der Gehäusekapsel The point at which the air of the housing capsule 4 4 wieder zugeführt wird, ist von diesem Kältepol entfernt. is returned is removed from this cold pole. Damit ergibt sich zugleich auch eine Luftströmung, was für die Kühlung der innerhalb der Gehäusekapsel At the same time also follows a flow of air, which for the cooling of the housing capsule within the 4 4 angeordneten Elemente arranged elements 5 5 , . 6 6 , insbesondere des Ständers , In particular of the stator 5 5 und des Läufers and the rotor 6 6 , von Vorteil ist. , Is an advantage.
  • Mit diesen Maßnahmen wird eine Kondenswasserbildung weitgehend vermieden. With these measures, the formation of condensation is largely avoided. Für den Fall, dass sich dennoch Kondenswasser bildet (zB kurzfristig wegen eines Temperatursturzes oder längerfristig wegen eines Ausfalls der Entfeuchtungseinrichtung In the event that nevertheless Condensation forms (eg short term due to a temperature drop or long because of lack of moisture removal 11 11 ) sind gemäß ) In accordance with 2 2 innerhalb der Gehäusekapsel within the capsule housing 4 4 in Bereichen, in denen sich Kondenswasser sammeln könnte, Sammel- und Abführrinnen in areas where condensation may collect, collection and removal channels 13 13 angeordnet. arranged. Die Sammel- und Abführrinnen The collection and removal channels 13 13 führen etwaiges Kondenswasser zu Sammelbereichen cause eventual condensed water collection areas 14 14 , an denen das Kondenswasser nach außen abgeführt wird. In which the condensed water is discharged to the outside. Beispielsweise kann das Kondenswasser jeweils nach einer vorbestimmten Zeit abgepumpt werden. For example, the condensed water can be pumped in each case after a predetermined time. Der Zeitraum zwischen zwei Abpumpvorgängen kann dabei fest vorgegeben sein oder variabel sein. The period between two Abpumpvorgängen can thereby be fixed or variable. Um ihre Sammel- und Abführfunktion optimal erfüllen zu können, sollten die Sammel- und Abführrinnen To meet its collection and Abführfunktion optimal, the collection and removal channels should 13 13 gemäß according to 3 3 ein Gefälle von mindestens 2 % aufweisen, vorzugsweise von mindestens 5 %. have a slope of at least 2%, preferably of at least 5%.
  • Eine weitere Maßnahme, um etwaigen Korrosionsschäden vorzubeugen, besteht gemäß Another measure to prevent any corrosion damage is, according to 4 4 darin, die innerhalb der Gehäusekapsel therein which are within the capsule housing 4 4 angeordneten Elemente arranged elements 5 5 , . 6 6 der Generatoreinheit the generator unit 1 1 ausnahmslos abzurunden. invariably round. Die Abrundungen the roundings 15 15 weisen dabei vorzugsweise einen Krümmungsradius r auf, der mindestens 3 mm beträgt. preferably have a radius of curvature R which is at least 3 mm. Vorzugsweise sollte er sogar mindestens 5 mm betra- gen. Denn durch derartige Abrundungen Preferably, it should gen even at least 5 mm betra-. For through such rounding 15 15 wird erreicht, dass ein Schutzlack it is achieved that a protective lacquer 16 16 , der auf die Elemente That to the elements 5 5 , . 6 6 aufgebracht ist, die Elemente is applied, the elements 5 5 , . 6 6 auch in den Abrundungsbereichen besonders dicht überdeckt. particularly densely covered in the rounding areas.
  • Wie aus as from 4 4 weiterhin ersichtlich ist, besteht der Schutzlack can also be seen, consists of the protective lacquer 16 16 aus mehreren Schichten of multiple layers 17 17 und weist eine Gesamtdicke d von mindestens 0,3 mm auf, vorzugsweise sogar von mindestens 0,5 mm. and has a total thickness d of at least 0.3 mm, preferably even by at least 0.5 mm. Es handelt sich bei dem Schutzlack It is in the protective lacquer 16 16 somit um eine mehrlagige Dickschicht-Schutzlackierung Thus, a multilayer thick-film protective coating 16 16 . ,
  • Sowohl der Ständer Both the stand 5 5 als auch der Läufer and the runners 6 6 sollten möglichst geringe Wirbelstromverluste aufweisen. should preferably have low eddy current losses. Ferner sollte entstehende Verlustwärme gut abführbar sein. Furthermore, heat generated by losses should be well discharged. Um im Läufer To the runners 6 6 entstehende Verlustwärme gut abführen zu können, weist der Läufer to dissipate heat generated by losses well, the runner 6 6 gemäß according to 5 5 Kühlkanäle cooling channels 18 18 auf. on. Die Kühlkanäle The cooling channels 18 18 sind nach radial außen offen. are open radially outward. Der Läufer The runner 6 6 ist gemäß according to 5 5 weiterhin radial außen von einer Bandage further radially outwardly from a bandage 19 19 umgeben. surround. Zur Optimierung der Kühlungswirkung weist die Bandage To optimize the cooling effect, the bandage 19 19 im Bereich der Kühlkanäle in the area of ​​the cooling channels 18 18 Ausnehmungen recesses 20 20 auf. on. Alternativ oder zusätzlich könnte die Bandage Alternatively or additionally, the bandage could 19 19 im Bereich der Kühlkanäle in the area of ​​the cooling channels 18 18 auch unterbrochen sein. be interrupted.
  • Die Generatoreinheit The generator unit 1 1 ist vorzugsweise als Synchrongenerator ausgebildet. is preferably formed as a synchronous generator. Der Ständer the stand 5 5 ist daher gemäß therefore according to 6 6 über eine Umrichtereinrichtung a converter device 21 21 mit einem Stromnetz to an electric network 22 22 verbunden. connected. Gemäß According to 6 6 weist die Umrichtereinrichtung , the inverting means 21 21 dabei eine Anzahl von Umrichtereinheiten while a number of converter units 23 23 auf. on. Die Mindestanzahl beträgt dabei eins. The minimum number amounts to one. Es können aber auch mehrere Umrichtereinheiten but it can also buy several converter units 23 23 vorhanden sein. to be available. Gemäß According to 6 6 sind beispielsweise zwei Umrichtereinheiten for example, two power converter units 23 23 vorhanden, die zueinander parallel geschaltet sind und mit einem Phasenversatz von 180° (= 360°:2) elektrisch betrieben werden. present, which are connected in parallel and with a phase shift of 180 ° (= 360 °: 2) are operated electrically. Wären mehr als zwei Umrichtereinheiten Would be more than two converter units 23 23 vorhanden, wäre der Phasenversatz entsprechend geringer. present, the phase shift would be correspondingly lower. Allgemein beträgt der Phasenversatz 360°/n, wobei n die Anzahl zueinander parallel geschalteter Umrichtereinheiten In general, the phase offset is 360 ° / n, where n is the number of parallel-connected power converter units to each other 23 23 ist. is.
  • Durch den obenstehend beschriebenen Betrieb der Umrichtereinrichtung By the above-described operation of the inverting means 21 21 kann erreicht werden, dass Oberwellen der Generatoreinheit can be achieved that harmonics of the generator unit 1 1 nahezu vollständig ausgelöscht werden, während die Grundschwingung (Netzfrequenz) erhalten bleibt. almost completely wiped out, while the fundamental (mains frequency) is maintained. Durch diese Maßnahme können Ströme, die über die Maschinenlager zum Nullpotential abfließen, nahezu vollständig unterdrückt werden. This measure currents that flow out via the machine bearings for zero potential can be almost completely suppressed.
  • Zwischen dem Ständer Between the stator 5 5 und der Umrichtereinrichtung and the converter device 21 21 einerseits sowie zwischen der Umrichtereinrichtung on the one hand, and between the inverting means 21 21 und dem Stromnetz and the electricity grid 22 22 andererseits sind gemäß on the other hand are in accordance 6 6 Filtereinrichtungen Filtration devices 24 24 angeordnet. arranged. Auf Grund derartiger Filtereinrichtungen Due to such filtering devices 24 24 kann zum Einen erreicht werden, dass zwischen der Umrichtereinrichtung can be achieved on the one hand that between the converter device 21 21 und dem Stromnetz and the electricity grid 22 22 keine Saugdrosseln angeordnet sein müssen. no suction throttles must be disposed. Vor allem aber werden durch die Filtereinrichtungen Above all, be by the filters 24 24 Oberschwingungen noch weiter gedämpft. Harmonics further dampened. Dadurch werden die Verluste im Ständer Thereby, the losses in the stator 5 5 und im Läufer and in the rotor 6 6 noch weiter verringert. reduced even further.
  • Gemäß According to 7 7 wird durch die Drehung des Läufers by the rotation of the rotor 6 6 im Ständer in the stand 5 5 eine Spannung u p induziert. a voltage u p induced. Gleichzeitig fließt im Ständer At the same time flows in the stator 5 5 ein Ständerstrom i q . a stator current i q. Dem Ständerstrom i q wird gemäß The stator current i q according 7 7 ein Zusatzstrom i d überlagert. an additional current i d superimposed. Der Zusatzstrom i d ist gegenüber der im Ständer The additional current i d is opposite the stator in 5 5 induzierten Spannung u p ersichtlich um 90° elektrisch phasenversetzt. induced voltage u p visible electrically phase-shifted by 90 °. Er wird über die Umrichtereinrichtung He is on the converter device 21 21 in den Ständer in the stand 5 5 eingespeist. fed. Die Überlagerung der Ströme i d und i q ergibt einen Gesamtstrom i. The superposition of the currents i d and i q resulting in a total current i.
  • Durch den Zusatzstrom i d wird gemäß By adding current i d is in accordance with 7 7 eine Feldschwächung bewirkt. a field weakening effect. j ist dabei die imaginäre Einheit, x hd ist die Reaktanz, x 10 die Streureaktanz des Ständers j is the imaginary unit, x hd is the reactance, x 10, the leakage reactance of the stator 5 5 . , u i und u 1 sind die resultierende induzierte Spannung und die Klemmenspannung. u i and u are 1, the resulting induced voltage and the terminal voltage. Gemäß According to 7 7 sinkt die Klemmenspannung u1 der Generatoreinheit the terminal voltage decreases u1 of the generator unit 1 1 . , Daher kann die Umrichtereinrichtung Therefore, the converter device 21 21 kleiner dimensioniert werden als dies ohne den Zusatzstrom i d möglich wäre. be smaller than without the additional current i d would be possible.
  • Alternativ könnte das Einspeisen des Zusatzstroms i d auch derart erfolgen, dass eine Feldverstärkung bewirkt wird. Alternatively, the feeding of the additional current i d could also be performed such that a field enhancement is effected. In diesem Fall kann ein Reluktanzdrehmoment ausgenutzt werden, so dass sich insgesamt ein verringerter Strombedarf einstellt. In this case, a reluctance torque can be utilized, so that an overall reduced power demand setting. Auch in diesem Fall kann die Umrichtereinrichtung Also in this case, the converter device can 21 21 kleiner dimensioniert werden, als dies ohne die Einspeisung des Zusatzstroms i d möglich wäre. be dimensioned smaller than would be possible without the supply of the additional current i d.
  • Gemäß den according to the 8 8th und and 9 9 sind am Läufer are on the rotor 6 6 Permanentmagnete permanent magnets 25 25 angeordnet. arranged. Die Generatoreinheit The generator unit 1 1 ist also eine permanent erregte Generatoreinheit then, is a permanent-magnet generator unit 1 1 . , Die Permanentmagnete The permanent magnets 25 25 sind dabei gemäß are in accordance 8 8th auf U-förmigen Jochen on U-shaped yokes 26 26 angeordnet, die zum Ständer arranged, which to the stator 5 5 hin offen sind. are open. Die Joche the yokes 26 26 sind tangential voneinander beabstandet. are tangentially spaced from each other. Dies ist in This is in 8 8th durch entsprechende Luftspalte by respective air gaps 27 27 angedeutet. indicated.
  • Wie aus den As seen from the 8 8th und and 9 9 weiterhin ersichtlich ist, sind die Permanentmagnete can also be seen, the permanent magnets 25 25 sowohl axial als auch tangential voneinander beabstandet. both axially and tangentially spaced apart. In Axialrichtung kann die Beabstandung beispielsweise dadurch erreicht werden, dass Blöcke von Permanentmagneten In axial direction, the spacing may for example be achieved in that blocks of permanent magnets 25 25 gebildet werden, welche durch Luftspalte are formed, which by air gaps 28 28 voneinander getrennt sind. are separated. Innerhalb der Blöcke kann die Beabstandung gemäß Within the blocks, the spacing may according 10 10 beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Permanentmagnete for example, be achieved by that the permanent magnets 25 25 durch Kleberschichten by adhesive layers 29 29 miteinander verklebt sind und in die Kleberschichten are bonded together and the adhesive layers 29 29 Abstandhalter spacer 30 30 eingebracht sind. are introduced. Als Abstandhalter As spacers 30 30 können beispielsweise kleine Glaskügelchen example, small glass beads 30 30 dienen, die einen Durchmesser im Bereich zwischen 0,05 und 0,2 mm aufweisen. are used which have a diameter in the range between 0.05 and 0.2 mm.
  • Wie aus as from 9 9 weiterhin ersichtlich ist, weist der Ständer continues to be seen, the stator 5 5 ein Ständerblechpaket a stator core 31 31 auf das axial unterteilt ist. is divided axially on it. Die axiale Unterteilung des Ständerblechpakets The axial division of the stator core 31 31 entspricht dabei im Wesentlichen der Blockunterteilung der Permanentmagnete substantially corresponds to the block division of the permanent magnets 25 25 . , Durch diese Blockbildung und voneinander Beabstandung des Ständerblechpakets Through this blocking each other and spacing of the stator core 31 31 und der Permanentmagnete and the permanent magnets 25 25 können Wirbelstromverluste entscheidend reduziert werden. Eddy current losses can be substantially reduced.
  • Mittels der erfindungsgemäß ausgestalteten Windkraftanlage ist eine bisher unerreichte Zuverlässigkeit im Dauerbetrieb auch bei Off-shore-Anlagen erreichbar. By means of the inventively designed wind turbine is an unprecedented reliability in continuous operation reached even on off-shore installations.

Claims (8)

  1. Windkraftanlage, mit einer von einem Windrad ( Wind power plant, having a (of a pinwheel 2 2 ) angetriebenen Generatoreinheit ( ) Driven generator unit ( 1 1 ), die einen Ständer ( ) Which (a stand 5 5 ) und einen Läufer ( ) And a rotor ( 6 6 ) aufweist, wobei der Ständer ( ), Wherein the stator ( 5 5 ) in einer Gehäusekapsel ( ) (In a capsule housing 4 4 ) angeordnet ist und der Läufer ( ) And the rotor ( 6 6 ) in der Gehäusekapsel ( ) (In the capsule housing 4 4 ) gelagert ist, der Läufer ( is stored), the rotor ( 6 6 ) mit dem Windrad ( ) (With the wind turbine 2 2 ) über eine Antriebswelle ( ) (Via a drive shaft 7 7 ) verbunden ist, die durch die Gehäusekapsel ( is connected), which (through the housing capsule 4 4 ) hindurch tritt, und die Gehäusekapsel ( ) Passes through it, and the housing capsule ( 4 4 ) den Ständer ( ) The stator ( 5 5 ) und den Läufer ( ) And the rotor ( 6 6 ) in hoher Schutzart kapselt, dadurch gekennzeichnet , dass die Gehäusekapsel ( ) Encapsulates high degree of protection, characterized in that the housing capsule ( 4 4 ) einen Kältepol aufweist und dass die Generatoreinheit ( ) Has a cold pole and that the generator unit ( 1 1 ) eine Entfeuchtungseinrichtung ( ) A dehumidifier ( 11 11 ) aufweist, von der am Kältepol Luft aus der Gehäusekapsel ( ) Which (of the cold pole at the air from the housing capsule 4 4 ) entnommen wird, die entnommene Luft entfeuchtet wird und die entfeuchtete Luft der Gehäusekapsel ( ) Is removed, the extracted air is dehumidified and (the dehumidified air to the capsule housing 4 4 ) an einem vom Kältepol entfernten Ort wieder zugeführt wird. ) Is fed back to a location remote from Kältepol place.
  2. Windkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entfeuchtungseinrichtung ( Wind power plant according to claim 1, characterized in that the dehumidifying device ( 11 11 ) außerhalb der Gehäusekapsel ( ) (Outside of the capsule housing 4 4 ) angeordnet ist. ) Is arranged.
  3. Windkraftanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Entfeuchtungseinrichtung ( Wind power plant according to claim 1 or 2, characterized in that the dehumidifying device ( 11 11 ) außen an der Gehäusekapsel ( ) On the outside (on the housing capsule 4 4 ) befestigt ist. ) Is attached.
  4. Windkraftanlage nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Gehäusekapsel ( Wind power plant according to claim 1, 2 or 3, characterized in that (within the capsule housing 4 4 ) in Bereichen, in denen sich Kondenswasser sammeln könnte, Sammel- und Abführrinnen ( ) In areas where condensation may collect, collection and removal channels ( 13 13 ) angeordnet sind. ) Are arranged.
  5. Windkraftanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammel- und Abführrinnen ( Wind power plant according to claim 4, characterized in that the collection and removal channels ( 13 13 ) ein Gefälle von mindestens zwei Prozent aufweisen, vorzugsweise von mindestens fünf Prozent. ) Have a slope of at least two percent, preferably at least five per cent.
  6. Windkraftanlage nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die inner halb der Gehäusekapsel ( Wind power plant according to one of the above claims, characterized in that the inner half of the housing capsule ( 4 4 ) angeordneten Elemente ( ) Arranged elements ( 5 5 , . 6 6 ) der Generatoreinheit ( () Of the generator unit 1 1 ) ausnahmslos abgerundet sind, wobei die Abrundungen ( ) Are rounded without exception, wherein the roundings ( 15 15 ) einen Krümmungsradius (r) von mindestens drei Millimeter aufweisen, vorzugsweise von mindestens fünf Millimeter. ) Have a radius of curvature (r) of at least three millimeters, preferably of at least five millimeters.
  7. Windkraftanlage nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die innerhalb der Gehäusekapsel ( Wind power plant according to one of the above claims, characterized in that the (within the capsule housing 4 4 ) angeordneten Elemente ( ) Arranged elements ( 5 5 , . 6 6 ) mit einer mehrlagigen Dickschicht-Schutzlackierung ( ) (With a multi-layer thick-film protective coating 16 16 ) lackiert sind. ) Are painted.
  8. Windkraftanlage nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusekapsel ( Wind power plant according to one of the above claims, characterized in that the housing capsule ( 4 4 ) im Durchtrittsbereich der Antriebswelle ( ) (In the passage region of the drive shaft 7 7 ) mittels eines Dichtrings ( ) (By means of a sealing ring 8 8th ) abgedichtet ist, der federbelastet gegen einen Anschlag ( ) Is sealed, the spring-loaded against a stop ( 10 10 ) der Gehäusekapsel ( () Of the capsule housing 4 4 ) angedrückt ist. ) Is pressed.
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