DE102011053978A1 - Kühlstruktur für eine segmentierte Statorbaugruppe - Google Patents

Kühlstruktur für eine segmentierte Statorbaugruppe Download PDF

Info

Publication number
DE102011053978A1
DE102011053978A1 DE102011053978A DE102011053978A DE102011053978A1 DE 102011053978 A1 DE102011053978 A1 DE 102011053978A1 DE 102011053978 A DE102011053978 A DE 102011053978A DE 102011053978 A DE102011053978 A DE 102011053978A DE 102011053978 A1 DE102011053978 A1 DE 102011053978A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
stator
plates
stator assembly
end plates
structural
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE102011053978A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102011053978B4 (de
Inventor
Murtuza Lokhandwalla
Jay Zhiqiang Cao
William Dwight Gerstler
Kiruba Sivasubramaniam Haran
Robert Michael Zirin
Xiaochun Shen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Renovables Espana SL Es
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of DE102011053978A1 publication Critical patent/DE102011053978A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102011053978B4 publication Critical patent/DE102011053978B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/20Stationary parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/16Stator cores with slots for windings
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/18Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures
    • H02K1/185Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures to outer stators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807Rotary generators
    • H02K7/1823Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines
    • H02K7/183Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines wherein the turbine is a wind turbine
    • H02K7/1838Generators mounted in a nacelle or similar structure of a horizontal axis wind turbine
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Abstract

Eine Statorbaugruppe enthält einen segmentierten Stator mit Statorabschnitten. Jeder Statorabschnitt enthält Statorlaminierungen mit Statorwicklungen, Distanzplatten mit einem innerhalb der Statorlaminierungen eingelassenen Abschnitt und Bauplatten mit einem innerhalb der Statorlaminierungen eingelassenen Abschnitt. Der Abschnitt jeder der Distanzplatten und jeder der Bauplatten weist kerbenartige Strukturen auf, die Öffnungen schaffen, um zu ermöglichen, dass ein Kühlmedium zum Vorsehen radialer Kühlung der Statorwicklungen zwischen den kerbenartigen Strukturen strömt. Verbindungsstücke sind zum Verbinden der Statorabschnitte des segmentierten Stators miteinander vorgesehen.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen Statorbaugruppen, wie etwa eine Statorbaugruppe einer Elektromaschine wie etwa eines Generators, und Windturbinen und Windturbinen mit einer derartigen Statorbaugruppe oder einer Elektromaschine. Die vorliegende Offenbarung betrifft insbesondere segmentierte Statorbaugruppen, wie etwa eine segmentierte Statorbaugruppe einer Elektromaschine wie etwa eines Generators, und Windturbinen mit einer derartigen Statorbaugruppe oder einer Elektromaschine.
  • Weitere Details der Statorbaugruppe, der Elektromaschine und der Windturbine gemäß der vorliegenden Erfindung finden sich in den Anmeldungen unter dem Titel „Segmented Statur Assembly”, US-Eingangsnummer 12/871,276 und 12/871,351 , die beide am 30. August 2010 eingereicht wurden und deren Inhalt hierin vollständig eingegliedert ist.
  • STAND DER TECHNIK
  • Generatoren werden allgemein in vielerlei Anwendungen benutzt, darunter Luftfahrzeuge, Kraftfahrzeuge und Turbinen. Generatoren enthalten typischerweise einen Stator und einen Rotor, die zum Erzeugen von Elektrizität zusammenwirken. Windturbinen fanden in letzter Zeit als umweltverträgliche alternative Energiequelle verstärkte Beachtung. Windturbinen wandeln die kinetische Energie des Winds in mechanische Kraft um, und dann treibt die mechanische Kraft den Generator zum Erzeugen von Elektrizität an.
  • Offshore-Windturbinen weisen typischerweise Nennleistungen von 3 MW und höher auf, die durch die Windenergieproduktionswirtschaftlichkeit erforderlich gemacht sind. Außerdem setzen Offshore-Windturbinen einen Direktantriebsgenerator zum Verbessern der Zuverlässigkeit ein, unähnlich den meisten Großwindturbinen, die einen Generator mit Getriebe nutzen. Diese Nennleistungen und die Tatsache, dass der Generator direkt angetrieben ist, manifestieren sich in sehr großer Größe und Gewicht. Eine Maschine mit einem Durchmesser von über 4 m ist durch herkömmliche Mittel schwer und kostspielig zu transportieren und erfordert Segmentierung. Obgleich die segmentierten Statorstrukturen Kosten und Transport erleichtern, insbesondere wenn sie auf herkömmliche Schienen- oder Straßenversandbeschränkungen zugeschnitten sind, so sind sie vor Ort schwer herzustellen und zu montieren.
  • Zum Erreichen von hoher Leistungsdichte erfordert der Stator einen bestimmten Grad an Kühlung durch die Statorlaminierungen. Statorbaugruppen weisen typischerweise Distanzstücke oder Innenraumblöcke auf, die sich an bestimmten axialen Stellen zwischen zwei benachbarten Laminierungen befinden. Diese Distanzstücke sind nach einem axialen Nennabstand wiederholt und sehen einen radialen Stromweg für ein Kühlmedium vor. Während die Distanzblöcke einen Gasstromweg zur Statorkühlung vorsehen, so sind sie doch in ihrer Fähigkeit beschränkt, strukturelle Unterstützung für den Stator oder das Statorsegment vorzusehen, insbesondere für sehr große Statorbaugruppen.
  • Aus diesen und anderen Gründen besteht ein Bedarf für die vorliegende Erfindung.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Die angeführten Probleme werden durch die Statorbaugruppe, die Elektromaschine und die Windturbine gemäß den Ansprüchen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen, weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden zum Teil in der folgenden Beschreibung, den abhängigen Ansprüchen und den Figuren ausgeführt oder gehen daraus hervor.
  • Gemäß einem Aspekt enthält eine Statorbaugruppe einen segmentierten Stator mit Statorabschnitten. Jeder Statorabschnitt enthält Statorlaminierungen mit Statorwicklungen, Distanzplatten mit einem innerhalb der Statorlaminierungen eingelassenen Abschnitt und Bauplatten mit einem innerhalb der Statorlaminierungen eingelassenen Abschnitt. Der Abschnitt jeder der Distanzplatten und jeder der Bauplatten weist kerbenartige Strukturen auf, die Öffnungen schaffen, um zu ermöglichen, dass ein Kühlmedium zum Vorsehen radialer Kühlung der Statorwicklungen zwischen den kerbenartigen Strukturen strömt. Verbindungsstücke sind zum Verbinden der Statorabschnitte des segmentierten Stators miteinander vorgesehen.
  • Gemäß einem anderen Aspekt ist eine Elektromaschine vorgesehen, die einen Rotor, der zum Drehen um eine Achse angeordnet ist, und die Statorbaugruppe wie hierin beschrieben enthält.
  • Gemäß einem anderen Aspekt ist eine Windturbine vorgesehen, die die Statorbaugruppe wie hierin beschrieben oder eine Elektromaschine wie hierin beschrieben enthält.
  • Gemäß einem anderen Aspekt ist ein Verfahren zum Betreiben einer Elektromaschine oder einer Windturbine vorgesehen.
  • Gemäß einem anderen Aspekt ist ein Verfahren zum Erzeugen eines Stators, einer Elektromaschine oder einer Windturbine vorgesehen. Die Erfindung richtet sich außerdem an eine Vorrichtung zum Ausführen der offenbarten Verfahren, die Vorrichtungsteile zum Durchführen jeder beschriebener Verfahrensschritte enthält. Diese Verfahrensschritte könnten über Hardwarekomponenten, einen Rechner, der durch zweckdienliche Software programmiert ist, jegliche Kombination der zwei oder auf jegliche andere Art und Weise durchgeführt werden. Zudem richtet sich die Erfindung außerdem an Verfahren, durch die die beschriebene Vorrichtung arbeitet und/oder durch die die beschriebenen Elemente montiert werden. Sie enthält Verfahrensschritte zum Ausführen jeder Funktion der Vorrichtung.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die Beschaffenheit und verschiedene Merkmale von Ausführungsformen der Erfindung gehen vollständiger bei Betrachtung der veranschaulichenden Ausführungsformen der Erfindung hervor, die schematisch in den Figuren dargelegt sind. Gleiche Bezugszeichen stellen entsprechende Teile dar.
  • Es zeigen:
  • 1 eine Windturbine mit einer Statorbaugruppe gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
  • 2A eine Diagrammansicht einer Statorbaugruppe gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2B eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts der Statorbaugruppe, die in 2A gezeigt ist;
  • 3A bis 3C Querschnittansichten eines Statorsegments oder Abschnitts einer Statorbaugruppe gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 4 eine Querschnittansicht eines Statorsegments gemäß einer beispielhaften Ausführungsform;
  • 4 eine Obenansicht eines Statorsegments oder Abschnitts einer Statorbaugruppe gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
  • 5 eine Obenansicht eines Statorsegments oder Abschnitts einer Statorbaugruppe gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
  • 6 eine Seitenansicht einer Bauplatte gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung; und
  • 7A und 7B Seitenansichten von Distanzplatten gemäß beispielhafter Ausführungsformen.
  • Während die oben angegebenen Zeichnungsfiguren alternative Ausführungsformen darlegen, sind außerdem andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Betracht gezogen, wie in der Besprechung angegeben. In allen Fällen stellt die Offenbarung veranschaulichende Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung als Darstellung und nicht als Einschränkung vor. Es können vom Fachmann zahlreiche andere Modifikationen und Ausführungsformen erdacht werden, die in Umfang und Wesen der Prinzipien dieser Erfindung fallen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden detaillierter unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert, die den Schutzumfang der Erfindung in keiner Weise einschränken.
  • Es sind veranschaulichende Ausführungsformen der hierin offenbarten Erfindung im Zusammenhang eines Generators für eine Windturbine gezeigt. Dies ist jedoch nur ein Beispiel zu Beschreibungszwecken. Es versteht sich, dass die Statorbaugruppe gemäß Ausführungsformen der Erfindung in jeglicher Elektromaschine nutzbar ist. Zudem kann der Generator ein Direktantriebsgenerator oder jeglicher anderer Generator sein, der für Elektromaschinen benutzt ist.
  • 1 stellt eine Windturbine 100, die auf einem Turm 102 angeordnet ist, mit einer Nabe 104 mit Schaufeln 106 dar. Ein Generator 110 ist auf einer Erweiterung 108 des Turms vorgesehen. Der Generator 110 enthält eine Rotorbaugruppe 112 und eine Statorbaugruppe 114. Eine beispielhafte segmentierte Statorbaugruppe 114 ist detaillierter in 2A und 2B gezeigt.
  • 2A zeigt eine Diagrammansicht eines segmentierten Stators (Wicklungen nicht gezeigt) gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. Die segmentierte Statorbaugruppe 114 enthält Statorsegmente oder -abschnitte 116, die jede/r Statorlaminierungen 118 aufweisen. In dem dargestellten Beispiel sind vier Statorsegmente gezeigt. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung in dieser Hinsicht nicht beschränkt ist, und dass jegliche Anzahl Statorsegmente vorliegen kann. 2B ist eine vergrößerte Ansicht von Abschnitt 119 des segmentierten Stators 114, die zeigt, dass jedes Statorsegment 116 Statorlaminierungen 118 enthält, die jede ein Joch oder einen Eisenrückschluss 122 und Statorzähne 122 aufweisen, die Statoröffnungen 124 definieren. Die Statoröffnungen 124 sin zum Aufnehmen von Flügeln 136 vorgesehen (in 4 gezeigt).
  • 3A bis 3C stellen Querschnittansichten einer beispielhaften Ausführungsform dar. Jedes Statorsegment 116 enthält Endplatten 126a und 126b. Die Endplatten 126a und 126b sind außerhalb von Distanzplatten 127 in einer axialen Richtung angeordnet. Die Distanzplatten 127 sind in die Statorlaminierungen 118 eingelassen. Die Distanzplatten 127, die in der beispielhaften Ausführungsform gezeigt sind, stehen radial über das Statorjoch 120 hinaus vor. Ausführungsformen der Erfindung sind jedoch nicht auf diese Anordnung beschränkt. Die Distanzplatten 127 können beispielsweise im Wesentlichen dieselbe Größe wie die Laminierungen aufweisen, radial kleiner als die Laminierungen sein oder radial größer. Jede Anzahl Distanzplatten 127 kann zum Erzielen der gewünschten Kühlung benutzt sein.
  • Zudem sind Bauplatten 129 in die Statorlaminierungen 118 eingelassen. 3A und 3B stellen ferner die Distanzelemente 150 oder Stangen dar, die die Endplatten 126a, 126b und die Bauplatten 129 miteinander verkuppeln. In dieser beispielhaften Ausführungsform stehen die Endplatten 126a, 126b und die Bauplatten 129 über den Statorlaminierungen vor, um Öffnungen 132 zum Aufnehmen von Stabilisierungselementen 148 (in 5 gezeigt) unterzubringen, die zum Verkuppeln der Endplatten 126a, 126b und der Bauplatten 129 miteinander für ein starreres Statorsegment 116 benutzt sind. Die Figur zeigt außerdem Stoßbleche 154a, 154b. In dieser beispielhaften Ausführungsform sind die Stoßbleche 154a, 154b zum Verkuppeln der Endplatten 126a, 126b und der Bauplatten 129 eines Statorsegments 116 mit den entsprechenden Endplatten 126a, 126b und Bauplatten 129 eines benachbarten Statorsegments 116 vorgesehen. Es ist jedoch u verstehen, dass die Statorsegmente 116 durch jegliche geeigneten Mittel mm Aufrechterhalten der Festigkeit und baulichen Unversehrtheit der segmentierten Statorbaugruppe 114 miteinander verkuppelt sein können. Die Endplatten und die Bauplatten zwischen benachbarten Statorsegmenten könnten beispielsweise unter Benutzung zusätzlicher überlappender Platten und Bolzen/Nieten verbunden sein. Alternativ könnten diese Platten verschweißt sein. Obgleich individuelle Laminierungssegmente keine Ringfestigkeit besitzen, versieht die Ausbildung eines fortlaufenden Rings durch Verbinden dieser Bauplatten den Statorkern mit der gewünschten Ringsteifigkeit, die für einen fortlaufenden 360°-Ring typisch ist. Die Bauplatten erfüllen eine zweifache Funktion als Bauelement und als Distanzstück zum Vorsehen eines Durchgangs für radialen Luftstrom.
  • Die Bauplatten 129 sind in jedem Statorsegment 116 zum Versehen des Statorsegments 116 mit zusätzlicher Unterstützung und Starrheit enthalten. Die Bauplatten 129 sind ebenfalls in die Statorlaminierungen 118 eingelassen. Die Bauplatten 129, die in der beispielhaften Ausführungsform gezeigt sind, stehen radial über das Statorjoch 120 wie auch über die Distanzplatten 127 hinaus vor. Die Endplatten 126a, 126b können dieselbe oder eine andere Stärke als die Bauplatten 129 aufweisen. Beispielsweise können die Endplatten 126a, 126b erheblich stärker als die Bauplatten 129 sein, um bauliche Unversehrtheit vorzusehen, wenn die Statorsegmente 116 zum Ausbilden der segmentierten Statorbaugruppe 114 mattiert sind. In dem gezeigten Beispiel sind die Endplatten 126a, 126b nicht in die Statorlaminierungen 118 eingelassen. Andere Ausführungsformen könnten jedoch die Endplatten 126a, 126b enthalten, die in die Statorlaminierungen 118 eingelassen sind und als Bauplatte konfiguriert sind.
  • 3C enthält Pfeile, die den Strom des Kühlmediums durch jeden Hohlraum 135 zeigen, der durch die kammartige Form und Anordnung der Distanzplatten 127 und der Bauplatten 129 bezüglich der Zähne 122 der Statorlaminierungen 118 ausgebildet ist. 4 stellt eine andere Ansicht des Stroms des Kühlmediums, wie mit den Pfeilen angezeigt, zum Kühlen der Spule oder Wicklungen 136 dar.
  • Eine andere beispielhafte Ausführungsform eines Statorsegments 116 ist in 5 dargestellt. In dieser Anordnung stehen die Bauplatten 129 radial über die Statorlaminierungen 118 vor. Die Bauplatten 129 sind jedoch in der Größe reduziert und über Hängeglieder 149 an die Stabilisierungselemente 148 gekuppelt. Die Hängeglieder 149 sind zum Aufnehmen entsprechender Stabilisierungselemente 148 periodisch an jede der Bauplatten 129 gekuppelt. Die Hängeglieder 149 sind durch jegliches geeignete Mittel, wie etwa Bolzen oder Schweißen, an den Bauplatten 129 befestigt.
  • Unter Bezugnahme auf 6 enthält jede der Bauplatten 129, und der Endplatten 126a, 12b in einigen Ausführungsformen, kerbenartige oder zahnartige Strukturen 128, die auf einem Abschnitt entlang eines Innenumfangs ausgebildet sind. Die Bauplatten 129 sind in die Statorlaminierungen 118, wie in 3A bis 3C gezeigt, über die Zähne 128 eingelassen. Die Endplatten 126a, 126b stehen zum Ermöglichen des Verkuppelns der Endplatten 126a, 126b und der Bauplatten 129 zum Vorsehen baulicher Unversehrtheit für das Statorsegment 116 radial über den Statorkern 120 hinaus vor. Die Anzahl von Bauplatten 129 zum Enthalten in den Statorsegmenten ist abhängig von Gestaltung und Anwendung ausgewählt. Die Stärke und das Material der Endplatten 126a, 126b und der Bauplatten 129 sind von einer Größe und aus einem Material zum Beschränken von Leistungsverlust auf ein Mindestmaß. Beispielsweise könnten die Platten kohlenstoffarmer Stahl zum Erhalten der Gestaltung auf niedrigen Kosten oder könnten nominell nichtmagnetisch (z. B. Edelstahl, Aluminium oder Kupfer) zum verhindern erheblicher Wirbelstromverluste sein, jedoch zu den höheren Kosten dieser Materialien.
  • Die eingelassenen Endplatten 126a, 126b und die Bauplatten 129 enthalten jede eine Öffnung 130 in der Nähe von jedem der Zähne 128 zum Aufnehmen eines Befestigungsglieds oder Verbindungsstücks, wie etwa beispielsweise einer Zugstange oder Zugschraube. jegliches geeignete Verbindungsstück kann benutzt sein, und die Öffnung kann zum Aufnehmen des entsprechenden Verbindungsstücks angeordnet sein. Das Verbindungsstück durchläuft den Statorkern 120 und die Öffnungen 130 in den Endplatten 126a, 126b und den Bauplatten 129. Die Zugstangen oder Durchgangsschrauben können durch Mutter zum Zusammenhalten des segmentierten Statorabschnitts 116 befestigt sein.
  • Unter Bezugnahme auf 3A, 5 und 6 enthält jede der Endplatten 126a, 126b und der Bauplatten 129 ferner Öffnungen 132 zum Aufnehmen zusätzlicher Verbindungsstücke oder Stabilisierungselemente 148, wie etwa Rohre, I-Träger oder andere geeignete Stabilisierungselemente zum Verbinden der Endplatten 126a, 126b und der Bauplatten 129 miteinander. Die zusätzlichen Verbindungsstücke 148 versehen das Statorsegment 116 mit Unterstützung und Starrheit über die Endplatten 126a, 126b und die Bauplatten 129, die bauliche Unversehrtheit für die Statorbaugruppe 114 vorsehen, wenn die Statorsegmente 116 aneinander befestigt sind. Die eingelassenen Endplatten 126a, 126b und die Bauplatten 129 könnten ferner Öffnungen 134 zum Aufnehmen von Distanzelementen 150 zum Vorsehen eines weiteren Verbindungspunkts für die Endplatten 126a, 126b und die Bauplatten 129 enthalten. Die Distanzelemente 150 können jegliche geeignet starre Elemente sein, wie etwa beispielsweise Bolzen, Nieten oder Schweißungen. Die Stabilisierungselemente 148 können alleine oder in Kombination mit jeglicher Anzahl von Distanzelementen 150 benutzt sein.
  • Obgleich beispielhafte Ausführungsformen der Endplatten 126a, 126b und der Bauplatten 129 mit mehrfachen Sätzen von Öffnungen 130, 132 und 134 zum Aufnehmen von mehrfachen Sätzen von Verbindungsstücken dargestellt sind, wird der Fachmann verstehen, dass Ausführungsformen nicht auf diese Anordnung beschränkt sind und jeglicher einzelne Satz von Öffnungen und Verbindungsstücken zum Befestigen der Endplatten 126a, 126b und der Bauplatten 129 des Statorsegments 116 benutzt sein kann oder jegliche Kombination der Sätze von Öffnungen und jeweiligen Verbindungsstücken benutzt sein kann. Die Lage und Größe der Sätze von Öffnungen hängt von der Anwendung und Konfiguration des Statorsegments ab. Zudem können Endplatten 126a, 126b in den Ausführungsformen der Erfindung ohne die kerbenartigen Strukturen und zugehörigen Öffnungen und sogar Öffnungen 134 konfiguriert sein.
  • 7A und 7B stellen beispielhafte Ausführungsformen der Distanzplatten 127 dar. Wie in den Figuren gezeigt enthält jede der Distanzplatten 127 kerbenartige oder zahnartige Strukturen 131, die auf einem Abschnitt der Distanzplatten 127 entlang eines Innenumfangs ausgebildet sind. Die Distanzplatten 127 sind in die Statorlaminierungen 118, wie in 3A bis 3C und 4 bis 6 gezeigt, über die Zähne 131 eingelassen. Die Distanzplatten 127 und die Bauplatten 129 weisen jede Abschnitte mit zahnartigen oder kerbenartigen Strukturen 128, 131 auf und weisen in den gezeigten Ausführungsformen ungefähr dieselbe Umfangslänge auf. Die Distanzplatten 127 können jedoch jegliche geeignet Umfangslänge aufweisen. Jede der Distanzplatten 127 und der Bauplatten 129 ist derart ausgerichtet, dass sie in der Nähe des Statorzahns 122 profiliert ist, sodass ein Spalt oder Hohlraum 135 zwischen der Distanzplatte 127 und den Wicklungen oder Spulen 136 und zwischen dem Abschnitt der Bauplatten 129 und den Wicklungen 136 besteht, wie in 3C gezeigt. Diese Spalte 135 ermöglichen, dass ein Kühlmedium, wie etwa Luft oder Wasserstoff, radial von dem elektromagnetischen Luftspalt (nicht gezeigt) zur Außenseite des Stators 114 strömt. Die Endplatten 126a, 126b und die Bauplatten 129 von benachbarten Statorsegmenten 116 sind zum Ausbilden einer fortlaufenden Statorstruktur 114 aneinander befestigt. Insbesondere hinterlässt das Profil einen physischen Spalt 135 zwischen den Statorspulen 136 und den Bauplatten 129 und den Distanzplatten 127. Außerdem ist dieses Profil derart geformt, dass es einen fortlaufenden Hohlraum 135 von dem elektromagnetischen Luftspalt 164 zur Außenseite der Statorbaugruppe 114 ausbildet. Dies ermöglicht, dass Luft von dem Luftspalt an den Spulen vorbei zur Außenseite der Statorbaugruppe 114 strömt. Der Luftstromweg könnte zum Anpassen an einen Gesamtlüftungsplan auf Wunsch auch umgekehrt sein.
  • Die Distanzplatte 127, die in 7A gezeigt ist, enthält keinerlei Öffnungen und ist nicht an die Endplatten 126a, 126b oder die Bauplatten 129 gekuppelt. In einigen Ausführungsformen, wie in 7B gezeigt, enthält jede Distanzplatte 127 jedoch Öffnungen 133 in der Nähe der Zähne 131 zum Aufnehmen eines Befestigungsglieds oder eines Verbindungsstücks, wie etwa beispielsweise eine Zugstange oder Zugschraube, zum Verkuppeln der Distanzplatten 127 und der Bauplatten 129 und der Endplatten 126a, 126b, wenn die Endplatten eingelassen sind. Jegliches geeignete Verbindungsstück kann benutzt sein, und die Öffnung kann zum Unterbringen des entsprechenden Verbindungsstücks angeordnet sein. Das Verbindungsstück durchläuft die Statorlaminierungen 118 und die Öffnungen 133 in den Distanzplatten 127 sowie die Öffnungen 130 in den Endplatten 126a, 126b und den Bauplatten 129. Die Zugstangen oder Durchgangsschrauben können durch Mutter zum Zusammenhalten des segmentierten Statorabschnitts 116 befestigt sein.
  • Die Größe, Anzahl und Lage der Distanzplatten 127 zum Enthalten in den Statorsegmenten 116 sind abhängig von der Gestaltung und Anwendung ausgewählt. Die Stärke und das Material der Distanzplatten 127 sind von einer Größe und aus einem Material zum Beschränken von Leistungsverlust auf ein Mindestmaß. In den gezeigten Ausführungsformen erfüllen die Bauplatten 129 die Funktion von Distanzplatten und sehen bauliche Gesamtunversehrtheit für die Statorsegmente 116 und die segmentierte Statorbaugruppe 114 vor. Die Distanzplatten 127 können außerdem aus einem Material und in einer Größe ausgebildet sein, die ebenfalls zur baulichen Gesamtunversehrtheit der Statorsegmente 116 beitragen.
  • Eine verhältnismäßig dünne, nichttragende Abdeckung (nicht gezeigt) könnte zum Ausbilden eines Gehäuses zum Vermeiden eines großen zylindrischen Gehäuses um die Bauplatten herum gefertigt sein. Diese baulichen Merkmale könnten als Verteiler und Einlass-/Auslassweg für den Lüftungsplan dienen, wobei alternative Pläne ebenfalls genutzt sein könnten.
  • In den gezeigten Ausführungsformen sind konzentrierte Wicklungen oder Zahnwicklungsspulen zum Ermöglichen einer sauberen Segmentierung genutzt. Es könnten jedoch Schleifenwicklungen oder verteilte Wicklungen genutzt sein.
  • Ausführungsformen der Erfindung können jegliche Kombination von Distanzplatten 127 und Bauplatten 129 zusammen mit Endplatten 126a, 126b enthalten. Zudem können die Distanzplatten 127 und/oder die Bauplatten 129 in jeglicher Art Statorsegment 116 benutzt sein. Die Anzahl und Art von Distanzplatten 127 und/oder Bauplatten 129 variiert abhängig von der Anwendung und gewünschten Kühlung.
  • In den hierin offenbarten Ausführungsformen enthält eine segmentierte Statorbaugruppe Statorsegmente, die kostengünstigere/n Versand und Einrichtung und genügende Kühlung der Wicklungen bei Beibehaltung der Festigkeit und baulichen Unversehrtheit der großen Baugruppen zum Erfüllen gewünschter Leistungsanforderungen vorsehen. Die Statorsegmente können von einer Größe sein, die Industriestandardversandcontainern versendet werden kann, wodurch die Versandkosten verringert sind.
  • Die hierin besprochenen Elektromaschinen könnten für Windturbinenanwendungen gut geeignet sein. Derartige Maschinen sind jedoch in vielerlei anderen Anwendungen einsetzbar.
  • Obgleich die Erfindung bezüglich verschiedener spezifischer Ausführungsformen beschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen, dass die Erfindung mit Modifikationen innerhalb des Umfangs und Wesens der Ansprüche praktiziert werden kann.
  • Bezugszeichenliste
  • 100
    Windturbine
    101
    Turm
    104
    Nabe
    106
    Schaufeln
    108
    Erweiterung
    110
    Generator
    112
    Rotorbaugruppe
    114
    Statorbaugruppe
    116
    Statorsegment
    118
    Statorlaminierungen
    119
    Abschnitt
    120
    Eisenrückschluss
    122
    Statorzähne
    124
    Statoröffnungen
    126a
    Endplatte
    126b
    Endplatte
    127
    Distanzplatten
    128
    Kerbenartige Strukturen
    129
    Bauplatten
    130
    Öffnungen
    131
    Kerbenartige Strukturen
    132
    Öffnungen
    133
    Öffnungen
    134
    Öffnungen
    136
    Statorwicklung
    148
    Stabilisierungselemente
    149
    Hängeglieder
    150
    Distanzelemente
    154a
    Stoßblech
    154b
    Stoßblech
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 12/871276 [0002]
    • US 12/871351 [0002]

Claims (10)

  1. Statorbaugruppe, umfassend: einen segmentierten Stator mit Statorabschnitten, wobei jeder Statorabschnitt Folgendes umfasst: Statorlaminierungen mit Statorwicklungen; Distanzplatten mit einem innerhalb der Statorlaminierungen eingelassenen Abschnitt; und Bauplatten mit einem innerhalb der Statorlaminierungen eingelassenen Abschnitt; wobei der Abschnitt jeder der Distanzplatten und der Abschnitt jeder der Bauplatten kerbenartige Strukturen aufweist, die Öffnungen schaffen, um zu ermöglichen, dass ein Kühlmedium zum Vorsehen radialer Kühlung der Statorwicklungen zwischen den kerbenartigen Strukturen strömt; und Verbindungsstücke zum Verbinden der Statorabschnitte des segmentierten Stators miteinander.
  2. Segmentierte Statorbaugruppe nach Anspruch 1, wobei jeder der Statorabschnitte ferner Folgendes umfasst: Endplatten, die axial auf gegenüberliegenden Seiten des Statorabschnitts angeordnet sind, wobei ein Abschnitt von jeder der Endplatten vorzugsweise innerhalb der Statorlaminierungen eingelassen ist; und/oder Stabilisierungselemente, die die Endplatten miteinander verkuppeln.
  3. Statorbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei der Abschnitt von jeder der Distanzplatten und der Abschnitt von jeder der Bauplatten Öffnungen zum Aufnehmen von jeweiligen Befestigungsgliedern zum Befestigen der Distanzplatten und der Bauplatten aneinander umfassen.
  4. Statorbaugruppe nach einem der Ansprüche 2 bis 3, wobei jedes der Stabilisierungselemente ein Rohr umfasst.
  5. Statorbaugruppe nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei jede der Endplatten und der Bauplatten Öffnungen zum Aufnehmen der Stabilisierungsglieder umfasst.
  6. Statorbaugruppe nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei jedes der Verbindungsstücke Stoßbleche, die axial auf jeder Seite von jeder der Endplatten und/oder auf jeder Seite der Unterstützungsplatten zum Befestigen der Endplatten und der Unterstützungsplatten von benachbarten Statorabschnitten aneinander umfasst.
  7. Statorbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Kerbenstrukturen der Distanzplatten und der Bauplatten zum Maximieren des Stroms des Kühlmediums konfiguriert sind.
  8. Statorbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Bauplatten zum Vorsehen von baulicher Unterstützung für den Statorabschnitt und zum Ermöglichen, dass das Kühlmedium radiale Kühlung der Statorwicklungen vorsieht, konfiguriert sind.
  9. Elektromaschine, umfassend: einen Rotor, der zum Drehen um eine Achse angeordnet ist; und eine Statorbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
  10. Windturbine mit der Statorbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder der Elektromaschine nach Anspruch 9.
DE102011053978.6A 2010-09-29 2011-09-27 Kühlstruktur für eine segmentierte Statorbaugruppe Active DE102011053978B4 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/893,197 US8456048B2 (en) 2010-09-29 2010-09-29 Cooling structure for a segmented stator assembly
US12/893,197 2010-09-29

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102011053978A1 true DE102011053978A1 (de) 2012-03-29
DE102011053978B4 DE102011053978B4 (de) 2023-11-09

Family

ID=44142134

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102011053978.6A Active DE102011053978B4 (de) 2010-09-29 2011-09-27 Kühlstruktur für eine segmentierte Statorbaugruppe

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8456048B2 (de)
CN (1) CN102545405B (de)
DE (1) DE102011053978B4 (de)
DK (1) DK177374B1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4016811A1 (de) 2020-12-18 2022-06-22 Wobben Properties GmbH Statorsegment, rotorsegment und generator sowie verfahren

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010043426A1 (de) 2010-11-04 2012-05-10 Aloys Wobben Generator
DE102011079843A1 (de) 2011-07-26 2013-01-31 Siemens Aktiengesellschaft Elektrische Maschine mit massenarmer Bauart in magnetisch aktiven Teilen
US9197104B2 (en) 2012-07-25 2015-11-24 Electro-Motive Diesel, Inc. Venting device for electric machine
WO2015130331A1 (en) * 2014-02-27 2015-09-03 C&C Technologies Llc Electro-mechanical device and manufacturing methods for various applications
US10778056B2 (en) 2017-05-16 2020-09-15 Hamilton Sunstrand Corporation Generator with enhanced stator cooling and reduced windage loss
DK3509188T3 (da) * 2018-01-09 2021-04-26 Siemens Gamesa Renewable Energy As Elektrisk generator omfattende en statorendeplade
EP3595147A1 (de) * 2018-07-12 2020-01-15 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Strukturzustandsüberwachung des stators eines elektrischen generators
GB201913814D0 (en) * 2019-09-25 2019-11-06 Camcon Auto Ltd Stator assembly cooling

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US854717A (en) * 1905-09-05 1907-05-28 Northern Electrical Mfg Company Dynamo-electric machine.
US2381297A (en) * 1942-11-18 1945-08-07 Westinghouse Electric Corp Ventilated electromagnetic device
US2618756A (en) * 1949-06-06 1952-11-18 Carl J Fechheimer Liquid cooled electrical machine
US3116429A (en) * 1962-04-02 1963-12-31 Gen Electric Cooling arrangement for the stator teeth of a dynamoelectric machine
DE1763579A1 (de) * 1968-06-26 1971-11-11 Siemens Ag Anordnung zur Fluessigkeitskuehlung der Staenderblechpakete elektrischer Maschinen,insbesondere fuer Turbogeneratoren
US3505546A (en) 1968-10-14 1970-04-07 Gen Electric Gas cooled dynamoelectric machine with cage type stator frame
US4182966A (en) * 1975-06-16 1980-01-08 Westinghouse Electric Corp. Ventilation system for dynamoelectric machines
US4286183A (en) * 1977-03-17 1981-08-25 Westinghouse Electric Corp. Dynamoelectric machine
US4217510A (en) * 1978-05-08 1980-08-12 Detinko F M Vibration damping stator structure for a hydrogenerator
US4208597A (en) * 1978-06-22 1980-06-17 Westinghouse Electric Corp. Stator core cooling for dynamoelectric machines
US4352034A (en) * 1980-12-22 1982-09-28 General Electric Company Stator core with axial and radial cooling for dynamoelectric machines wth air-gap stator windings
GB9920581D0 (en) 1999-09-01 1999-11-03 Alstom Uk Ltd Improvements in rotating electrical machines
US6268668B1 (en) * 2000-01-03 2001-07-31 General Electric Co. Gas cooled generator stator structure and method for impingement cooling of generator stator coil
DE10244202A1 (de) * 2002-09-23 2004-03-25 Alstom (Switzerland) Ltd. Elektrische Maschine mit einem Stator mit gekühlten Wicklungsstäben
US7427814B2 (en) * 2006-03-22 2008-09-23 General Electric Company Wind turbine generators having wind assisted cooling systems and cooling methods
DE102006049188B3 (de) 2006-10-14 2008-03-27 Antriebstechnik Katt Hessen Gmbh Kühlsystem für hochausgenutzte elektrische Maschinen
ES2396989T3 (es) * 2008-10-28 2013-03-01 Siemens Aktiengesellschaft Disposición para la refrigeración de una máquina eléctrica

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4016811A1 (de) 2020-12-18 2022-06-22 Wobben Properties GmbH Statorsegment, rotorsegment und generator sowie verfahren
DE102020134188A1 (de) 2020-12-18 2022-06-23 Wobben Properties Gmbh Statorsegment, Rotorsegment und Generator sowie Verfahren

Also Published As

Publication number Publication date
DK201170506A (en) 2012-03-30
CN102545405A (zh) 2012-07-04
CN102545405B (zh) 2016-06-01
US20110140552A1 (en) 2011-06-16
US8456048B2 (en) 2013-06-04
DK177374B1 (en) 2013-02-25
DE102011053978B4 (de) 2023-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102011053978B4 (de) Kühlstruktur für eine segmentierte Statorbaugruppe
EP2508749B1 (de) Verfahren zum Montieren einer elektrischen Maschine
EP2376776B1 (de) Generator für eine windenergieanlage und verfahren zu seiner herstellung
EP2454803B1 (de) Ringförmiger rotor für eine elektrische maschine
EP1792381B1 (de) Generator/elektromotor, insbesondere für die verwendung an windkraftanlagen, seilzuganlagen oder hydraulischen anlagen
DE60204878T2 (de) Elektrischer generator und läufer
EP3526880B1 (de) Tragstruktur eines blechpakets eines statorsegments
DE102011051947A1 (de) Segmentierter Rotor
DE102009017028A1 (de) Windenergieanlage und Antriebseinrichtung zur Verstellung eines Rotorblatts
DE102011056704A1 (de) Modulares rotorblatt und verfahren zum aufbauen einer windturbine
DE102012220387A1 (de) Polschuhanordnung für ein Maschinenelement einer elektrischen Maschine
DE102010039590A1 (de) Segmentierte elektrische Maschine
WO2013174852A2 (de) Optimierter synchrongenerator einer getriebelosen windenergieanlage
CH710175A2 (de) Kompressionsbanddistanzpack für einen Statorkern, ein betreffender Stator und Generator.
EP3317952A1 (de) Trägerelement, insbesondere statorträger-element und/oder läuferträger-element, system von trägerelementen, generatorträger, generator, generator-tragsystem, gondel einer windenergieanlage, windenergieanlage und verfahren zur montage eines generator-tragsystems
DE102009032881A1 (de) Segmentierter Ständer für eine dynamoelektrische Maschine
DE102015212452A1 (de) Trägerelement, insbesondere Statorträger-Element und/oder Läuferträger-Element, System von Trägerelementen, Generatorträger, Generator, Generator-Tragsystem, Gondel einer Windenergieanlage, Windenergieanlage und Verfahren zur Montage eines Generator-Tragsystems
EP2276149B1 (de) Wicklungsschema für einen segmentierten Ständer einer dynamoelektrischen Maschine
DE102010041585A1 (de) Rotor einer elektrischen Maschine
EP2754228A2 (de) Elektrische maschine mit geteiltem gehäuse und segmentiertem stator
EP2724449B1 (de) Schiffsantrieb
DE102015210662A1 (de) Statorring für einen elektrischen Generator, sowie Generator und Windenergieanlage mit selbigem
EP2636124B1 (de) Generator
WO2016177640A1 (de) Rotor einer getriebelosen windenergieanlage
EP3084926B1 (de) Rotor einer rotierenden elektrischen maschine

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: GENERAL ELECTRIC RENOVABLES ESPANA, S.L., ES

Free format text: FORMER OWNER: GENERAL ELECTRIC COMPANY, NEW YORK, N.Y., US

R020 Patent grant now final