DE102012218795A1

DE102012218795A1 - Generatoranordnung

Info

Publication number: DE102012218795A1
Application number: DE102012218795A
Authority: DE
Inventors: Henrik Stiesdal
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Flender GmbH
Priority date: 2011-11-04
Filing date: 2012-10-16
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2032-10-17
Also published as: EP2590301A1; DE102012218795B4

Abstract

Generatoranordnung (13), insbesondere für eine Windkraftanlage (1), die einen Generator (12) mit einem segmentierten Rotor (4), der eine Anzahl von Rotorsegmenten (4’) umfasst, und einem segmentierten Stator (5), der eine Anzahl von Statorsegmenten (5’) umfasst, aufweist, wobei radial gegenüberliegend angeordnete Rotor- und Statorsegmente (4’, 5’) jeweils mindestens einen Aufnahmeabschnitt zum lösbaren Aufnehmen mindestens eines Verbindungsmittels umfassen, wobei das Verbindungsmittel dazu eingerichtet ist, jeweilige radial gegenüberliegend angeordnete Rotor- und Statorsegmente (4’, 5’) lösbar mechanisch zu verbinden, um Stator-Rotor-Segmenteinheiten (15) herzustellen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Generatoranordnung, insbesondere für eine Windkraftanlage, die einen Generator mit einem segmentierten Rotor, der eine Anzahl von Rotorsegmenten umfasst, und einem segmentierten Stator, der eine Anzahl von Statorsegmenten umfasst, aufweist.
Aufgrund eines erhöhten Wirkungsgrades und einer erhöhten Robustheit im Vergleich zu einer elektrischen Erregung werden in großen elektrischen Maschinen, wie zum Beispiel Generatoren oder Elektromotoren, in einem zunehmenden Maße Permanentmagnete verwendet. Jedoch bleiben einige Probleme, welche die praktische Anwendung betreffen, für große Windkraftanlagen mit Direktantrieb (mit Nennleistung im MW-Bereich) ungelöst.
Ein wesentlicher Nachteil bei einem mehrpoligen Generator mit Direktantrieb sind seine physikalischen Abmessungen. Bei einem Luftspaltdurchmesser von ca. 5 m hat der Außendurchmesser eine Größe von ca. 6 m, und die Eigenlast wird wesentlich erhöht. Die große Eigenlast führt dazu, dass Wartungs- und/oder Reparaturarbeiten relativ komplex sind. Außerdem führt der große Außendurchmesser dazu, dass Handhabung und Transport schwierig sind.
Es ist zu berücksichtigen, dass das Risiko besteht, dass beträchtliche Kosten durch einen möglichen Austausch von Gewichten von 15 Tonnen oder mehr in 60–100 m Höhe verursacht werden, welcher nur mit sehr großen Schwimmkranen oder sehr großen Mobilkranen, die auf großen Bargen angeordnet sind, durchgeführt werden kann. Arbeiten mit dieser Art von Ausrüstung auf offener See können nur unter guten, ruhigen Wetterbedingungen ausgeführt werden. Daher können während des Winters Zeitabschnitte von mehreren Monaten vorhanden sein, in denen es nicht möglich ist, einen beschädigten Generator, Stator oder Rotor auszuwechseln, der bei einer Leistungsabgabe von 2 MW typischerweise ein Gewicht von ca. 5 Tonnen hat. Es lässt sich nicht vermeiden, dass ein gewisses Risiko eines Ausfalls des Generators besteht.
Die Abmessungen von Großgeneratoren wurden in der Vergangenheit ständig vergrößert. Wie erwähnt, können typische Generatoren Luftspaltdurchmesser von ca. 5 m aufweisen, und der Außendurchmesser des Generators kann 6 m erreichen. Daher ist die Handhabung von entsprechenden Stator- oder Rotorelementen oftmals aufgrund ihrer Abmessungen und ihres Gewichts problematisch. Außerdem weisen Generatoren oft einen kritischen Grad an Flexibilität auf und können daher leicht eine ovale Form annehmen.
Was dieses Problem anbelangt, können Generatoren einen jeweiligen segmentierten Stator und/oder Rotor aufweisen, wobei der Stator aus mehreren ringsegmentartig geformten Statorsegmenten aufgebaut ist und der Rotor aus mehreren ringsegmentartig geformten Rotorsegmenten aufgebaut ist. Auf diese Weise können Errichtung, Wartung usw. des Generators wesentlich erleichtert werden. Ein typisches Beispiel eines derartigen Generators mit einem segmentierten Stator, der jeweilige Statorsegmente umfasst, ist zum Beispiel aus WO 00/60719 A1 bekannt.
Schäden an einer Generatorwicklung entstehen normalerweise durch einen anfänglichen Überschlag an einer Stelle, z. B. aufgrund von zufälligen Isolationsschäden, Feuchtigkeit oder Ähnlichem. Infolge der großen Energiemengen, die durch ein Abbrennen freigesetzt werden, hat der Schaden jedoch in einem standardmäßigen Generator typischerweise allgemeinere Auswirkungen auf die gesamte Wicklung. Große Teile der Wicklung können durch Schmelzen, durch andere Wärmewirkungen und durch Verrußen beschädigt werden. In dem modular oder segmentiert aufgebauten Generator ist der Schaden jedoch gewöhnlich auf ein Segment begrenzt, in welchem der anfängliche Überschlag aufgetreten ist. Es ist daher nicht notwendig, dass die gesamte Wicklung demontiert wird, da die Reparatur auf das jeweilige Segment begrenzt werden kann.
Bei der Handhabung selbst können wesentliche Vorteile erzielt werden. Jedes einzelne Segment hat dann ein Gewicht, das kleiner ist als das des gesamten Generators, und auch wesentlich kleiner als das Gewicht eines normalen Getriebekastens oder eines normalen Generators. Bei einem mehrpoligen Generator mit Direktantrieb mit einem Gewicht von 20 Tonnen können die Segmente praktischerweise in einer solchen Anzahl hergestellt werden, dass jedes Segment ein Gewicht von ca. 500 kg hat. Bei einem Gewicht dieser Größe können die Segmente von ein paar Monteuren mittels eines kleinen Krans einzeln ausgewechselt werden, welcher vorteilhafterweise in die Gondel einer Windkraftanlage eingebaut sein kann.
Diese Konstruktion ist insbesondere dort von Bedeutung, wo große Windkraftanlagen auf See errichtet werden. Auf die sehr großen Schwimmkrane auf großen Bargen, die für Reparaturarbeiten an bekannten Übertragungssystemen erforderlich sind, gleichgültig, ob diese auf herkömmliche Weise mit Getriebekasten und einem Standardgenerator oder mit einem mehrpoligen Generator mit Direktantrieb ausgeführt sind, kann vollständig verzichtet werden. Die einzige Bedingung für eine Reparatur ist, dass es möglich sein muss, Service-Personal auf die Windkraftanlage zu befördern. Ausgewechselte Generatorsegmente können durch einen kleinen eingebauten Kran abgesenkt werden, und sie können auf einem normalen Serviceboot zu der Windkraftanlage verschifft und von dort abtransportiert werden. Einige Generatorsegmente können sogar in der Gondel der Windkraftanlage als Ersatzteile gelagert werden, wodurch das Absenken und der Seetransport auf Perioden mit günstigen Wetterbedingungen verschoben werden können.
Indem der Generator in einer auf einer Welle montierten Version ausgeführt wird, wo das Drehmoment an spezifischen Punkten durch Momentstützen absorbiert wird, ist es möglich zu erreichen, dass der Stator des Generators bei Reparaturarbeiten in die optimale Position gedreht werden kann.
Das Einbauen und Demontieren von Segmenten kann in einer bestimmten Position erfolgen, unabhängig davon, wo jedes Segment an dem Generator angeordnet ist, wenn sich der Generator in seiner normalen Betriebsposition befindet. Zum Beispiel kann der Stator des Generators so gedreht werden, dass das Segment, das ausgewechselt werden soll, sich nach unten dreht und dadurch umgehend durch eine Luke oder Ähnliches am Boden der Gondel der Windkraftanlage abgesenkt werden kann.
Trotzdem können Probleme auftreten, wenn Ringsegmente oder Teile davon ausgebaut werden müssen und der Stator und/oder Rotor unvollständig ist. Der Luftspalt zwischen dem Rotor und dem Stator beträgt gewöhnlich nur ein paar Millimeter, während der Generator mehrere Tonnen wiegt. Unter diesen Bedingungen können Magnetkräfte der Konstantmagnete und das Gewicht des Rotors und des Stators selbst strukturelle Spannungen und eine ungleichmäßige Kräfteverteilung innerhalb des Generators verursachen, die zu einer Verformung führen, welche ein Wiedereinbauen von Generatorbestandteilen, wie etwa Permanentmagneten oder jeweiligen Segmenten, erschweren oder sogar unmöglich machen kann. Sogar ein unerwünschtes Hängenbleiben zwischen dem Rotor und dem Stator oder jeweiligen Segmenten ist möglich, welches eine Beschädigung der Bestandteile zur Folge hat.
Somit können Probleme auftreten, wenn jeweilige Stator- und/oder Rotorsegmente eingebaut oder ausgewechselt werden müssen. Insbesondere wenn der Stator und/oder Rotor nicht vollständig ist, d. h. wenigstens ein Stator- oder Rotorsegment ausgebaut worden ist, können die Abmessungen des Luftspalts zwischen dem Rotor und dem Stator aufgrund des Gewichts des Stators bzw. Rotors und/oder magnetischer Wechselwirkungen zwischen den Permanentmagneten des Rotor und den Statorwicklungen kaum konstant gehalten werden. Demzufolge können Strukturbelastungen auf die Generatorkonstruktion ausgeübt werden, wobei diese Belastungen sogar zu einer mechanischen Verformung führen können, die einen erneuten Zusammenbau des Generators erschweren oder sogar unmöglich machen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Generatoranordnung bereitzustellen, welche im Hinblick auf ihren Zusammenbau und ihre Zerlegung verbessert ist.
Dies wird erfindungsgemäß durch eine Generatoranordnung erreicht, wie zu Beginn beschrieben, wobei radial gegenüberliegend angeordnete Rotor- und Statorsegmente jeweils mindestens einen Aufnahmeabschnitt zum lösbaren Aufnehmen mindestens eines Verbindungsmittels umfassen, wobei das Verbindungsmittel dazu eingerichtet ist, jeweilige radial gegenüberliegend angeordnete Rotor- und Statorsegmente lösbar mechanisch zu verbinden, um Stator-Rotor-Segmenteinheiten herzustellen.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Idee, eine Generatoranordnung bereitzustellen, wobei zeitweilig jeweilige Stator-Rotor-Segmenteinheiten hergestellt werden können, insbesondere während der Errichtung, Wartung oder Reparatur usw. Die jeweiligen Stator-Rotor-Segmenteinheiten gewährleisten eine räumlich definierte mechanische Verbindung jeweiliger Stator- und Rotorsegmente relativ zueinander, d. h. der Luftspalt zwischen dem Stator und dem Rotor kann zum Beispiel konstant gehalten werden. Die jeweiligen Stator-Rotor-Segmenteinheiten sind vergleichsweise einfach zu handhaben, d. h. insbesondere an jeweiligen strukturellen Bestandteilen des Generators, d. h. einem Stator- oder Rotorrahmen oder Ähnlichem, anzubauen oder von diesen abzubauen. Ebenso ist der Transport jeweiliger Stator-Rotor-Segmenteinheiten einfach durchführbar.
Daneben verleiht das Vorsehen jeweiliger Stator-Rotor-Segmenteinheiten dem Stator und/oder Rotor oder jeweiligen Stator- und/oder Rotorsegmenten, welche nicht ausgewechselt oder ausgebaut werden sollen, d. h. noch mit jeweiligen strukturellen Bestandteilen des Generators verbunden sind, strukturelle Stabilität. Auf eine solche Weise kann den oben erwähnten Problemen betreffs struktureller Instabilitäten des Generators, d. h. des Stators und/oder Rotors, nach einem Ausbau mindestens eines jeweiligen Stator- bzw. Rotorsegments begegnet werden.
Es ist möglich, Statorsegmente, die von einem strukturellen Bestandteil des Generators wie etwa einem Statorrahmen gelöst worden sind, zu einer vorzugsweise an einem unteren oder oberen Teil des Generators angeordneten Service-Position zu bewegen, wobei die Statorsegmente mit jeweiligen radial gegenüberliegend angeordneten Rotorsegmenten verbunden sind. Von dieser Service-Position aus können jeweilige Stator-Rotor-Segmenteinheiten in einer Richtung, die zu einer Schwerkraft parallel ist, leicht aus dem Generator entnommen oder in den Generator eingesetzt werden.
Um jeweilige Stator-Rotor-Segmenteinheiten herzustellen, umfassen die jeweiligen Stator- und/oder Rotorsegmente jeweils mindestens einen Aufnahmeabschnitt, der dazu eingerichtet ist, ein geeignetes Verbindungsmittel aufzunehmen. Das Verbindungsmittel ist dazu eingerichtet, radial gegenüberliegend angeordnete Rotor- und Statorsegmente lösbar oder zeitweilig mechanisch zu verbinden, um jeweilige Stator-Rotor-Segmenteinheiten herzustellen. Insbesondere ist das Verbindungsmittel in der Lage, Kräfte, die auf den Generator oder einen jeweiligen Abschnitt des Generators ausgeübt werden, wenn ein Rotor- und/oder Statorsegment ausgebaut wird (d. h. ein Permanentmagnet zum Auswechseln, zur Inspektion usw. herausgenommen wird), „in sich aufzunehmen“. Jedes Stator- und Rotorsegment weist vorzugsweise eine ringsegmentartige Form auf.
Die Begriffe „lösbar“ und „zeitweilig“ weisen darauf hin, dass jeweilige radial gegenüberliegend angeordnete Stator- und Rotorsegmente nach Belieben verbunden werden können, um jeweilige Stator-Rotor-Segmenteinheiten herzustellen, wenn es erforderlich ist. Ebenso können jeweilige Stator-Rotor-Segmenteinheiten, die aus jeweiligen radial gegenüberliegend angeordneten Stator- und Rotorsegmenten hergestellt sind, nach Belieben in jeweilige Stator- und Rotorsegmente getrennt werden, wenn es erforderlich ist.
Grundsätzlich ist das erfindungsgemäße Prinzip sowohl für Generatoren mit einer Konfiguration mit Außenstator und Innenrotor als auch mit einer Konfiguration mit Außenrotor und Innenstator anwendbar. Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Generatoranordnung zum Herstellen von Generatoren mit einer Konfiguration mit Außenrotor und Innenstator vorgesehen. Die jeweiligen Generatoren werden vorzugsweise als die Stromgeneratoreinheit in Windkraftanlagen mit Direktantrieb verwendet. Die Windkraftanlage ist geeignet, für Offshore-Anwendungen verwendet zu werden.
Außerdem ist es möglich, dass das Verbindungsmittel außerdem dazu eingerichtet ist, ein jeweiliges Stator- und/oder Rotorsegment oder eine jeweilige Stator-Rotor-Segmenteinheit lösbar mit einem strukturellen Bestandteil des Generators zu verbinden, wobei ein struktureller Bestandteil des Generators mindestens einen jeweiligen Aufnahmeabschnitt zum lösbaren Aufnehmen mindestens eines Verbindungsmittels umfasst. Demzufolge können jeweilige Stator- und/oder Rotorsegmente und insbesondere Stator-Rotor-Segmenteinheiten auch lösbar oder zeitweilig mit jeweiligen strukturellen Bestandteilen des Generators mittels des erfindungsgemäßen Verbindungsmittels mechanisch verbunden sein. Wie oben erwähnt, kann ein struktureller Bestandteil des Generators ein Stator- oder Rotorrahmen oder irgendein anderer struktureller Bestandteil des Generators bzw. der Generatorgondel sein, wie beispielsweise eine Hauptwelle oder eine zentrale Welle.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Verbindung der radial gegenüberliegend angeordneten Rotor- und Statorsegmente oder des Rotor- und/oder Statorsegments mit einem strukturellen Bestandteil des Generators durch eine Verschraubung gewährleistet.
Dabei ist es bevorzugt, dass das Verbindungsmittel einen wenigstens teilweise mit einem Gewinde versehenen Bolzen umfasst, wobei der Aufnahmeabschnitt des Rotor- und/oder Statorsegments und/oder des strukturellen Bestandteils des Generators durch mindestens eine, insbesondere wenigstens teilweise mit einem Gewinde versehene, Bohrung vorgesehen ist, die dazu eingerichtet ist, den Bolzen aufzunehmen. Demzufolge kann die Verbindung der jeweiligen radial gegenüberliegend angeordneten Stator- und Rotorsegmente, d. h. die Bereitstellung einer jeweiligen Stator-Rotor-Segmenteinheit, durch Einsetzen oder Einschrauben des Bolzens durch das jeweilige Durchgangsloch des Stator- oder Rotorsegments hindurch, welches ebenfalls mit einem Innengewinde versehen sein kann, das dazu eingerichtet ist, mit dem Außengewinde des Bolzens in Eingriff zu gelangen, oder mit diesem in Eingriff steht, in ein jeweiliges, möglicherweise mit einem Gewinde versehenes Sackloch des radial gegenüberliegend angeordneten Stator- oder Rotorsegments hinein realisiert werden. Der Luftspalt, der sich zwischen dem Rotor und dem Stator oder jeweiligen gegenüberliegend angeordneten Rotor- und Statorsegmenten erstreckt, kann mittels der Verschraubung, d. h. der Anbringung von jeweiligen Bolzen, Muttern oder Ähnlichem, verändert oder eingestellt werden.
Zusätzlich kann, sofern sowohl die Stator- als auch die Rotorsegmente mit jeweiligen Sacklöchern versehen sind, der Bolzen durch eine jeweilige Stator-Rotor-Segmenteinheit vollständig hindurchgeführt werden und in einem jeweiligen Sackloch des strukturellen Bestandteils des Generators, d. h. zum Beispiel eines Stator- oder Rotorrahmens, enden. Natürlich kann ein jeweiliges Stator- und/oder Rotorsegment sowohl jeweilige Durchgangsbohrungen als auch Sacklöcher umfassen.
Grundsätzlich ist die Anzahl und Anordnung jeweiliger Aufnahmeabschnitte beliebig, wobei gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ein jeweiliges Stator- und/oder Rotorsegment oder ein struktureller Bestandteil des Generators mit vier Aufnahmeabschnitten versehen ist.
Es ist möglich, dass der Bolzen durch eine Durchgangsbohrung des Rotor- oder Statorsegments hindurchgeführt ist und in einem mit einem Gewinde versehenen Sackloch des jeweiligen gegenüberliegend angeordneten Stator- oder Rotorsegments endet, oder dass der Bolzen durch eine Durchgangsbohrung des Rotor- oder Statorsegments hindurchgeführt ist und weiter durch eine Durchgangsbohrung des jeweiligen gegenüberliegend angeordneten Stator- oder Rotorsegments hindurchgeführt ist und in einem Sackloch des strukturellen Bestandteils des Generators endet, oder dass der Bolzen durch eine Durchgangsbohrung des Rotor- oder Statorsegments hindurchgeführt ist und in einem Sackloch des strukturellen Bestandteils des Generators endet.
Es ist ratsam, dass das Verbindungsmittel ferner mindestens eine Mutter umfasst, die dazu eingerichtet ist, einen Luftspalt zwischen den jeweiligen radial gegenüberliegend angeordneten Stator- und Rotorsegmenten einzustellen oder aufrechtzuerhalten. Die Abmessungen der Mutter, d. h. insbesondere die Höhe der Mutter ist vorzugsweise an den Luftspalt zwischen dem Stator und dem Rotor angepasst, d. h. die Höhe der Mutter ist normalerweise dazu eingerichtet, den Luftspalt zwischen dem Stator und dem Rotor konstant zu halten. Die Mutter kann auf der radial inneren und/oder äußeren Seite eines jeweiligen Rotorsegments vorgesehen sein, und, falls erforderlich, zusätzlich auf der dem Rotor zugewandten Seite, d. h. der dem Rotorsegment radial gegenüberliegend angeordneten Seite eines Statorsegments. Außerdem kann durch Wählen von Muttern mit unterschiedlichen Höhen der Luftspalt auf eine einfache Weise geändert werden. Da Muttern als Distanzstücke zwischen jeweiligen radial gegenüberliegend angeordneten Stator- und Rotorsegmenten dienen, können jeweilige Ausgleichselemente anstelle jeweiliger Muttern oder zusammen mit diesen verwendet werden.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die Verbindung der radial gegenüberliegend angeordneten Rotor- und Statorsegmente oder des Rotor- und/oder Statorsegments mit einem strukturellen Bestandteil des Generators durch eine Bajonett-Verbindung gewährleistet. Ebenso wie Schraubverbindungen können auch Bajonett-Verbindungen eine lösbare oder zeitweilige Verbindung von zwei jeweiligen Verbindungselementen, d. h. jeweiligen radial gegenüberliegend angeordneten Stator- und Rotorsegmenten und/oder strukturellen Bestandteilen des Generators, gewährleisten.
Dabei umfasst das Verbindungsmittel vorzugsweise einen Bolzen mit mindestens einem radialen Ansatz, wobei der Aufnahmeabschnitt des Rotor- und/oder Statorsegments und/oder des strukturellen Bestandteils des Generators einen ersten, sich radial erstreckenden Abschnitt und einen zweiten Abschnitt, der sich von dem ersten Abschnitt aus senkrecht zu diesem erstreckt, umfasst. Daher kann eine mechanisch stabile Verbindung von jeweiligen radial gegenüberliegend angeordneten Stator- und Rotorsegmenten oder jeweiligen Stator-Rotor-Segmenteinheiten mit einem jeweiligen strukturellen Bestandteil des Generators bewerkstelligt werden, indem der Bolzen in jeweilige Aufnahmeabschnitte, d. h. den ersten, sich radial erstreckenden Abschnitt eingesetzt wird und danach der Bolzen gedreht wird, um den radialen Ansatz in den zweiten Abschnitt des Aufnahmeabschnitts einzuführen. Eventuell können Federelemente vorgesehen sein, um den Bolzen innerhalb des zweiten Abschnitts des Aufnahmeabschnitts festzuhalten.
Es ist vorteilhaft, dass der Bolzen einen Verbindungsabschnitt umfasst, der dazu eingerichtet ist, mit einem entsprechenden Verbindungsabschnitt eines Hebezeugs verbunden zu werden. Somit können die jeweiligen Stator-Rotor-Segmenteinheiten, die durch den Bolzen hergestellt werden, durch jeweilige externe Hebezeuge wie etwa einen Kran oder Ähnliches oder durch ein internes Hebezeug, das zum Beispiel im Fall des Generators Teil einer Windkraftanlage ist, gehoben werden.
Ebenso kann die Verbindung der radial gegenüberliegend angeordneten Rotor- und Statorsegmente durch eine formschlüssige Verbindung gewährleistet sein.
Dabei ist das Verbindungsmittel vorzugsweise durch eine Längskomponente vorgesehen, die in dem Luftspalt zwischen jeweiligen radial gegenüberliegend angeordneten Rotor- und Statorsegmenten axial ausdehnbar ist oder sich axial erstreckt, wobei das Verbindungsmittel mindestens einen sich radial erstreckenden Vorsprung oder eine sich radial erstreckende Aussparung aufweist, wobei der Aufnahmeabschnitt der jeweiligen Rotor- und/oder Statorsegmente als ein entsprechender sich radial erstreckender Vorsprung und/oder eine entsprechende sich radial erstreckende Aussparung vorgesehen ist. In diesem Falle erstreckt sich das Verbindungsmittel nicht radial, sondern axial zwischen jeweiligen radial gegenüberliegend angeordneten Stator- und Rotorsegmenten. Daher ist das Verbindungsmittel von einer jeweiligen Stirnseite des Generators aus anzubringen oder abzubauen.
Der jeweilige sich radial erstreckende Vorsprung und die sich radial erstreckende Aussparung entsprechen einander in der Form, wobei eine Anzahl von verschiedenen Formen vorgesehen sein kann. Die formschlüssige Verbindung kann, lediglich als ein Beispiel, durch eine Schwalbenschwanzverbindung realisiert werden, wobei sowohl der Vorsprung als auch die Aussparung die Form eines Schwalbenschwanzes aufweisen, oder Ähnliches.
Das Verbindungsmittel ist vorzugsweise aus einem nichtmagnetischen oder nicht magnetisierbaren Material hergestellt. Auf diese Weise können magnetische Wechselwirkungen zwischen dem Verbindungsmittel und Bestandteilen des Generators, d. h. insbesondere den Permanentmagneten des Rotors, unterbunden werden. Daher kann das Verbindungsmittel leicht mit den jeweiligen Bestandteilen des Generators, d. h. den Stator- und/oder Rotorsegmenten und/oder den strukturellen Bestandteilen des Generators, verbunden oder von ihnen getrennt werden. Somit ist das Verbindungsmittel vorzugsweise aus einem nicht ferromagnetischen Metall auf Eisenbasis hergestellt, wie zum Beispiel aus austenitischem Stahl. Natürlich sind andere nicht magnetische oder nicht magnetisierbare Materialien ebenso gut anwendbar. Dasselbe gilt für entsprechende Muttern, sofern sie vorgesehen sind.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Einbauen oder Ausbauen des Stators und/oder Rotors oder von Teilen des Stators und/oder Rotors eines Generators mit einem segmentierten Rotor, der eine Anzahl von Rotorsegmenten umfasst, und einem segmentierten Stator, der eine Anzahl von Statorsegmenten umfasst. Das Verfahren umfasst die Schritte des lösbaren Verbindens von Rotor- und Statorsegmenten miteinander, um eine radial gegenüberliegend angeordnete Stator- und Rotorsegmente umfassende Stator-Rotor-Segmenteinheit herzustellen, außerhalb des Generators, des Anbringens der Stator-Rotor-Segmenteinheit an dem Generator und Trennens der an dem Generator angebrachten Stator-Rotor-Segmenteinheit, oder des lösbaren Verbindens radial gegenüberliegend angeordneter Rotor- und Statorsegmente miteinander, um eine Stator-Rotor-Segmenteinheit herzustellen, an dem Generator und des Ausbauens der Stator-Rotor-Segmenteinheit aus dem Generator.
Die erste Alternative des erfindungsgemäßen Verfahrens betrifft die Montage des Generators oder von Teilen des Generators. Dabei werden ein jeweiliges Stator- und Rotorsegment auf geeignete Weise ausgerichtet und lösbar miteinander verbunden, um eine jeweilige Stator-Rotor-Segmenteinheit herzustellen. Die lösbare oder zeitweilige Verbindung des Stator- und Rotorsegments bzw. der Stator-Rotor-Segmenteinheit wird vorzugsweise durch mindestens ein jeweiliges Verbindungsmittel, wie oben beschrieben, bewerkstelligt. Die jeweilige Stator-Rotor-Segmenteinheit wird vorzugsweise zu dem jeweiligen Installationsort des Generators bewegt, zum Beispiel mittels eines Hebezeugs. Am Installationsort wird die Stator-Rotor-Segmenteinheit an dem Generator angebracht, d. h. an einem strukturellen Bestandteil des Generators, wie zum Beispiel einem Statorrahmen oder Rotorrahmen. Der Vorgang kann mehrere Male wiederholt werden, bis die Montage des Generators abgeschlossen ist.
Die zweite Alternative des erfindungsgemäßen Verfahrens betrifft das Ausbauen eines Generators oder von Teilen eines Generators. Dabei werden radial gegenüberliegend angeordnete Rotor- und Statorsegmente am Generator lösbar miteinander verbunden, um eine Stator-Rotor-Segmenteinheit herzustellen. Ebenso wird vorzugsweise mindestens ein erfindungsgemäßes Verbindungsmittel verwendet, um eine jeweilige Stator-Rotor-Segmenteinheit herzustellen. Die Stator-Rotor-Segmenteinheit wird aus dem Generator ausgebaut. Auch in diesem Falle können jeweilige Hebezeuge verwendet werden, und die Stator-Rotor-Segmenteinheit aus dem Generator auszubauen, d. h. von jeweiligen strukturellen Bestandteilen des Generators abzubauen.
Daher stellt das erfindungsgemäße Verfahren einen einfachen Weg bereit, um einen Generator oder jeweilige Teile eines Generators ein- oder auszubauen. Die erfindungsgemäße Stator-Rotor-Segmenteinheit ist sowohl am Generator als auch außerhalb desselben relativ einfach zu handhaben.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist sowohl für Generatoren mit einer Konfiguration mit Außenstator und Innenrotor als auch mit einer Konfiguration mit Außenrotor und Innenstator anwendbar. Allgemein gelten alle jeweiligen Erläuterungen, welche die erfindungsgemäße Generatoranordnung betreffen, auch für das erfindungsgemäße Verfahren.
Somit umfassen die verwendeten, radial gegenüberliegend angeordneten Rotor- und Statorsegmente vorzugsweise jeweils mindestens einen Aufnahmeabschnitt zum lösbaren Aufnehmen mindestens eines Verbindungsmittels, wobei das Verbindungsmittel dazu eingerichtet ist, die jeweiligen radial gegenüberliegend angeordneten Rotor- und Statorsegmente lösbar zu verbinden.
Es ist ratsam, dass die jeweiligen Stator-Rotor-Segmenteinheiten zum Einbauen oder Ausbauen in einer Service-Position angeordnet sind. Die Service-Position ist eine bestimmte Position der Bestandteile eines Generators oder eines Generators selbst, welche einen einfachen Einbau oder Ausbau von jeweiligen Stator-Rotor-Segmenteinheiten und/oder Statorsegmenten und/oder Rotorsegmenten ermöglicht. Es ist möglich, dass der Stator und der Rotor gleichzeitig oder getrennt in die Service-Position bewegt werden.
Vorzugsweise ist der Rotor gegen Drehung gesichert, während das Ein- oder Ausbauen von Stator-Rotor-Segmenteinheiten am Generator durchgeführt wird. Auf eine solche Weise können Ein- oder Ausbauarbeiten sicher und ordnungsgemäß ausgeführt werden.
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren detailliert beschrieben, wobei:
1 eine prinzipielle Teilansicht einer Windkraftanlage zeigt;
2 eine prinzipielle Schnittdarstellung entlang der Linie II-II in 1 zeigt;
3 eine Prinzipdarstellung einer Generatoranordnung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung zeigt;
4 eine Prinzipdarstellung einer Generatoranordnung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung zeigt;
5 eine Prinzipdarstellung einer Generatoranordnung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung zeigt;
6 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Stator-Rotor-Segmenteinheit gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung zeigt;
7 eine Prinzipdarstellung einer Generatoranordnung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung zeigt; und
8 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Stator-Rotor-Segmenteinheit gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung zeigt.
1 zeigt eine prinzipielle Teilschnittansicht einer Windkraftanlage 1. Die Windkraftanlage 1 ist eine Windkraftanlage mit Direktantrieb, die zur Verwendung für Offshore-Anwendungen geeignet ist, und umfasst eine drehbare Rotornabe 2 mit einer Anzahl von daran befestigten Rotorblättern 3. Die Rotornabe 2 ist dazu eingerichtet, Drehbewegungen auf einen Rotor 4 zu übertragen. Der Rotor 4 ist bezüglich eines Stators 5 drehbar gelagert. Hierzu ist der Rotorrahmen 6, der den Rotor 4 trägt, mittels entsprechender Lager 7 gelagert, die auf einer nicht drehbaren Welle 8 angeordnet sind, wobei der Stator 5 auf einem Statorrahmen 9 gelagert ist. Der Statorrahmen 9 ist auf der zentralen Welle 8 direkt gelagert.
Auf bekannte Weise erstreckt sich ein Luftspalt 10 zwischen dem Stator 5 und dem Rotor 4, d. h. Permanentmagneten 11 des Rotors 4. Die radialen Abmessungen des Luftspalts 10 betragen ca. 6 mm. Der Stator 5 und der Rotor 4 bilden die Stromerzeugungseinheit, d. h. den Generator 12 der Windkraftanlage 1. Der Generator 12 weist eine Konfiguration mit einem Außenrotor 4 und einem Innenstator 5 auf. Die Mittelachse des Generators 12 ist mit A bezeichnet.
Wie aus 2 ersichtlich ist, die eine prinzipielle Schnittdarstellung entlang der Linie II-II in 1 zeigt, sind sowohl der Stator 5 als auch der Rotor 4 in Umfangsrichtung segmentiert, d. h. umfassen in Umfangsrichtung angeordnete, ringsegmentartig geformte Statorsegmente 5’ und Rotorsegmente 4’. Die Rotorsegmente 4’ enthalten jeweils eine Anzahl von Permanentmagneten 11 auf ihrer dem Stator zugewandten Seite. Die Rotorsegmente 4’ sind aneinander, an einer Rotorbremsscheibe 22 und der Rotornabe 2 befestigt. Die Statorsegmente 5’ enthalten jeweils eine Anzahl von Statorwicklungen. Die Statorsegmente 5’ sind aneinander und an dem Statorrahmen 9 befestigt. Das Segmentieren des Stators 5 und des Rotors 4 bietet Vorteile im Hinblick auf den Zusammenbau und/oder die Zerlegung des Generators 12 und der Windkraftanlage 1 als Ganzes.
Ein Hebezeug wie etwa ein Kran oder Ähnliches kann mit der Windkraftanlage 1, d. h. mit der Gondel der Windkraftanlage 1 vorgesehen sein. Das Hebezeug dient zur Handhabung jeweiliger Bestandteile der Windkraftanlage 1 und/oder insbesondere des Generators 12, d. h. jeweiliger Rotorsegmente 4’ und/oder Statorsegmente 5’.
Das erfindungsgemäße Prinzip wird unter Bezugnahme auf 3 erläutert, die eine prinzipielle Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Generatoranordnung 13 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung zeigt. Hierbei ist der Generator 12 nicht in Betrieb, d. h. der Rotor 4 rotiert nicht.
Wie ersichtlich ist, sind radial gegenüberliegend angeordnete Rotor- und Statorsegmente 4’, 5’ durch jeweilige Verbindungsmittel in der Form von wenigstens teilweise mit einem Gewinde versehenen Bolzen 14 verbunden, die aus nicht ferromagnetischem austenitischem Stahl hergestellt sind, so dass lösbare Stator-Rotor-Segmenteinheiten 15 hergestellt werden (siehe 6). Dabei umfasst eine jeweilige Stator-Rotor-Segmenteinheit 15 ein jeweiliges Statorsegment 5’ und ein jeweiliges radial gegenüberliegend angeordnetes Rotorsegment 4’ in Form eines Paares. Somit sind die jeweiligen Stator-Rotor-Segmenteinheiten 15 durch eine lösbare oder zeitweilige Schraubverbindung hergestellt. Wie ersichtlich ist, erstrecken sich jeweilige Endwicklungen axial von dem Statorsegment 5’ weg.
Wie aus 6 ersichtlich ist, sind die Bolzen 14 in vier Ecken der Rotorsegmente 4’ und/oder Statorsegmente 5’ angeordnet. Die Stator-Rotor-Segmenteinheit 15, wie sie in 6 abgebildet ist, kann für den Transport und den Zusammenbau vor Ort hergestellt werden.
Mittels der Schraubverbindung können jeweilige gelockerte Statorsegmente 5’ von dem Statorrahmen 9 radial nach außen, d. h. in Richtung des Rotors 4, abgezogen werden. Ein Schlitz oder Spalt ist zwischen den in Umfangsrichtung benachbart angeordneten Statorsegmenten 5’ vorhanden, und ein radialer Spalt kann zwischen den Statorsegmenten 5’ und dem Statorrahmen 9 hergestellt werden, während die Statorsegmente 5’ mit dem Rotor 4 bzw. jeweiligen Rotorsegmenten 4’ mechanisch gekoppelt sind.
Die Stator-Rotor-Segmenteinheiten 15 halten den Luftspalt 10 konstant. Es ist möglich, dass der Luftspalt 10 mittels der Schraubverbindung, d. h. durch Festziehen oder Lösen der Schraubverbindung, verändert wird. Ferner verhindern oder verringern die Stator-Rotor-Segmenteinheiten 15 mechanische Spannungen oder Verformungen innerhalb des jeweiligen Ringabschnitts des Rotors 4.
Jeweilige Statorsegmente 5’ können zusammen mit dem Rotor 4 in eine Position für einfachen Service gedreht werden, in der ein einfacher Zugang für ein Hebezeug möglich ist oder in der eine jeweilige Stator-Rotor-Segmenteinheit 15 an einem Seil einer Winde oder Ähnlichem befestigt werden kann, um in Richtung der Erd- oder Meeresoberfläche abgesenkt zu werden. Die jeweiligen Statorsegmente 5’ und Rotorsegmente 4’ des Generators 12 umfassen jeweilige Aufnahmeabschnitte in Form von mit einem Gewinde versehenen Durchgangsbohrungen 16 (Rotorsegmente 4’) und Sacklöchern 17 (Statorsegmente 5’). Um jeweilige Stator-Rotor-Segmenteinheiten 15 herzustellen, wird daher der Bolzen 14 durch eine Durchgangsbohrung 16 eines Rotorsegments 4’ und den Luftspalt 10 hindurchgeführt und endet in einem mit einem Gewinde versehenen Sackloch 17 eines jeweiligen gegenüberliegend angeordneten Statorsegments 5’ (siehe auch 6).
Um eine Verbindung mit einem externen oder internen Hubmittel oder Hebezeug (nicht dargestellt) wie etwa einem Kran oder Ähnlichem herzustellen, umfassen die radial äußeren Enden der Bolzen 14 einen hakenartig geformten Verbindungsabschnitt 19, der dazu eingerichtet ist, mit einem entsprechenden Verbindungsabschnitt eines Hebezeugs verbunden zu werden.
Distanzstücke in Form von Muttern aus nicht ferromagnetischem austenitischem Stahl 18 sind an der Außen- und Innenseite jeweiliger Rotorsegmente 4’ vorgesehen, so dass der Luftspalt 10 zwischen den radial gegenüberliegend angeordneten Statorsegmenten 5’ und Rotorsegmenten 4’ auch nach der Herstellung der jeweiligen Stator-Rotor-Segmenteinheit 15 konstant gehalten wird. Außerdem können sich die Muttern 18 in der Größe unterscheiden oder gedreht werden, um dadurch den Luftspalt 10 zu ändern oder einzustellen.
4 zeigt eine Generatoranordnung 13 in einer anderen Konfiguration, in der eine jeweilige Stator-Rotor-Segmenteinheit 15 aus dem Generator 12 ausgebaut wurde (siehe Pfeil 20), nachdem der Generator 12 in eine Service-Position gebracht wurde. Somit wird zeitweilig ein sich in Umfangsrichtung erstreckender Zwischenraum 21 hergestellt. Diese Konfiguration des Generators 12 führt gewöhnlich zu strukturellen Spannungen innerhalb des Stators 5 und des Rotors 4, d. h. innerhalb der montierten Statorsegmente 5’ und Rotorsegmente 4’.
Die strukturellen Spannungen können die radialen Abmessungen des Luftspalts 10 beeinflussen und können sogar zu einer mechanischen Verformung des Stators 5 und/oder Rotors 4 führen, da die mechanisch stabilisierende ringartige Form des Generators 12 zeitweilig unterbrochen wird.
Wenn jedoch jeweilige Statorsegmente 5’ und Rotorsegmente 4’, die dem Spalt 21 in Umfangsrichtung benachbart angeordnet sind, ebenfalls mittels jeweiliger Bolzen 14 miteinander verbunden sind, die durch die Rotorsegmente 4’ und den Luftspalt 10 hindurchgeführt sind und in die mit dem Statorrahmen 9 verbundenen Statorsegmente 5’ eindringen, d. h. so verbunden sind, dass jeweilige Stator-Rotor-Segmenteinheiten 15 hergestellt werden, können mechanische Belastungen sowohl des Stators 5 als auch des Rotors 4 wesentlich verringert werden, da die Stator-Rotor-Segmenteinheit 15 die Statorsegmente 5’ und Rotorsegmente 4’ in einer räumlich definierten Beziehung hält, d. h. insbesondere der Luftspalt 10 aufrechterhalten werden kann.
Dieselbe Wirkung kann erzielt werden, wenn nur ein Rotorsegment 4’ (siehe 5) oder ein Statorsegment 5’ aus dem Generator 12 ausgebaut wird. Wie aus 5 ersichtlich ist, ist eine erste Mutter 18 an der radial äußeren Fläche des Rotorsegments 4’ angeordnet, und eine zweite Mutter 18 ist an der radial inneren Fläche des Rotorsegments 4’ angeordnet, wodurch der Luftspalt 10 konstant gehalten wird. Außerdem werden mechanische Spannungen und/oder mechanische Verformungen innerhalb des Rotors 4 verringert bzw. vermieden. Die Schraubverbindung, d. h. der Bolzen 14 wirkt ferner als ein Mittel gegen eine Verdrehung des Rotors 4. Wie bereits erwähnt, ist es möglich, dass der Luftspalt 10 mittels der Schraubverbindung, d. h. durch Festziehen oder Lösen der Schraubverbindung, d. h. des Bolzens 14, oder durch Ändern der radialen Abmessungen (Höhe) der Muttern 18 verändert wird.
Ebenso gewährleistet selbst dann, wenn nur ein Teil eines Statorsegments 5’ oder Rotorsegments 4’, d. h. zum Beispiel ein Permanentmagnet 11, ausgebaut wird, die erfindungsgemäß vorgesehene Stator-Rotor-Segmenteinheit 15 eine mechanische Stabilität und Dimensionsstabilität sowohl des Stators 5 als auch des Rotors 4, d. h. des gesamten Generators 12. Somit wird Problemen beim Wiedereinbau jeweiliger Permanentmagnete 11 oder anderer Bestandteile des Generators 12 entgegengewirkt.
Somit muss, wenn ein Statorsegment 5’ ausgebaut werden muss, das radial außen gegenüberliegend positionierte Rotorsegment 4’ ebenfalls ausgebaut werden. Es kann äußerst wichtig sein sicherzustellen, dass die restlichen Statorsegmente 5’ an dem Statorrahmen 9 oder einer anderen Tragstruktur gehalten werden, um die strukturelle Stabilität aufrechtzuerhalten und die erwähnten mechanischen Spannungen oder Verformungen zu vermeiden.
Sogar wenn nicht ein ganzes Rotorsegment 4’ und/oder Statorsegment 5’ herausgenommen wird, d. h. wenn nur wenigstens ein Teil eines Rotorsegments 4’ und/oder Statorsegments 5’ wie zum Beispiel ein Permanentmagnet 11 herausgenommen wird, kann das Vorsehen von jeweiligen Stator-Rotor-Segmenteinheiten 15 Probleme beim Wiedereinbau der jeweiligen herausgenommenen Teile vermeiden, da die Kopplung des Generators 12 mit dem Bolzen 14 eine starre Struktur sicherstellt.
7, 8 zeigen eine alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Generatoranordnung 13. Dabei beruht das Verbindungsprinzip jeweiliger radial gegenüberliegend angeordneter Statorsegmente 5’ und Rotorsegmente 4’ nicht auf einer lösbaren Schraubverbindung, sondern auf einer lösbaren formschlüssigen Verbindung. Daher ist das Verbindungsmittel als eine Längskomponente in der Form einer Stange 21 oder eines Profilteils vorgesehen, wobei diese Stange 21 sich in dem Luftspalt 10 axial zwischen jeweiligen radial gegenüberliegend angeordneten Statorsegmenten 5’ und Rotorsegmenten 4’ erstreckt. Dabei umfassen die Statorsegmente 5’ und Rotorsegmente 4’ jeweilige schwalbenschwanzförmige Aussparungen, während die Stange 21 jeweilige entsprechend geformte schwalbenschwanzartige Vorsprünge umfasst. Somit werden gemäß dieser Ausführungsform jeweilige Stator-Rotor-Segmenteinheiten 15 (siehe 8) hergestellt, indem jeweilige Stangen 21 zwischen jeweiligen radial gegenüberliegend angeordneten Statorsegmenten 5’ und Rotorsegmenten 4’ axial eingesetzt oder eingeschoben werden.
Obwohl in den Figuren nicht dargestellt, kann die Verbindung der radial gegenüberliegend angeordneten Statorsegmente 5’ und Rotorsegmente 4’ oder jeweiliger Rotor- und/oder Statorsegmente 4’, 5’ mit jeweiligen strukturellen Bestandteilen des Generators 12 auch durch eine Bajonett-Verbindung vorgesehen werden. In diesem Falle umfasst das Verbindungsmittel einen Bolzen, der mindestens einen radialen Ansatz aufweist, wobei der Aufnahmeabschnitt des Rotor- und/oder Statorsegments 4’, 5’ und/oder des strukturellen Bestandteils des Generators 12 einen ersten Abschnitt, der sich in radialer Richtung erstreckt, und einen zweiten Abschnitt, der sich von dem ersten Abschnitt aus senkrecht zu diesem erstreckt, umfasst.
Der Gegenstand der Erfindung ermöglicht einen einfachen Einbau oder Ausbau des Stators 5 und/oder Rotors 4 oder von Teilen des Stators 5 und/oder Rotors 4 eines segmentierten Generators 12, wie zum Beispiel in 3 dargestellt. Daher umfasst ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Einbauen oder Ausbauen des Stators und/oder Rotors oder von jeweiligen Teilen des Stators und/oder Rotors eines Generators 12 die Schritte des lösbaren Verbindens von radial gegenüberliegend angeordneten Rotor- und Statorsegmenten 4’, 5’ miteinander, um eine Stator-Rotor-Segmenteinheit 15 herzustellen, außerhalb des Generators 12, des Anbringens der Stator-Rotor-Segmenteinheit 15 an dem Generator 12, des Trennens der an dem Generator 12 angebrachten Stator-Rotor-Segmenteinheit 15, und des Anbringens der Statorsegmente 5’ und/oder Rotorsegmente 4’ an jeweiligen strukturellen Bestandteilen des Generators 12.
Alternativ dazu umfasst das erfindungsgemäße Verfahren die Schritte des lösbaren Verbindens radial gegenüberliegend angeordneter Rotorsegmente 4’ und Statorsegmente 5’ miteinander, um eine Stator-Rotor-Segmenteinheit 15 herzustellen, an dem Generator 12 und des Ausbauens der Stator-Rotor-Segmenteinheit 15 aus dem Generator 12.
Vorzugsweise sind die jeweiligen Stator-Rotor-Segmenteinheiten 15 zum Einbauen oder Ausbauen in einer Service-Position angeordnet. Nach Herstellung jeweiliger Stator-Rotor-Segmenteinheiten 15 an dem Generator 12 wird das Lösen der Statorsegmente 5’ und/oder Rotorsegmente 4’ von dem strukturellen Bestandteil des Generators 12 durchgeführt. Vorzugsweise wird der Rotor 4 gegen Drehung gesichert, während das Ein- oder Ausbauen von jeweiligen Stator-Rotor-Segmenteinheiten 15 an dem Generator 12 durchgeführt wird.
Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die bevorzugte Ausführungsform detailliert beschrieben wurde, wird die vorliegende Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt, und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 00/60719 A1 [0006]

Claims

Generatoranordnung (13), insbesondere für eine Windkraftanlage (1), die einen Generator (12) mit einem segmentierten Rotor (4), der eine Anzahl von Rotorsegmenten (4’) umfasst, und einem segmentierten Stator (5), der eine Anzahl von Statorsegmenten (5’) umfasst, aufweist, wobei radial gegenüberliegend angeordnete Rotor- und Statorsegmente (4’, 5’) jeweils mindestens einen Aufnahmeabschnitt zum lösbaren Aufnehmen mindestens eines Verbindungsmittels umfassen, wobei das Verbindungsmittel dazu eingerichtet ist, jeweilige radial gegenüberliegend angeordnete Rotor- und Statorsegmente (4’, 5’) lösbar mechanisch zu verbinden, um Stator-Rotor-Segmenteinheiten (15) herzustellen.
Generatoranordnung nach Anspruch 1, wobei außerdem das Verbindungsmittel dazu eingerichtet ist, ein jeweiliges Rotor- und/oder Statorsegment (4’, 5’) oder eine jeweilige Stator-Rotor-Segmenteinheit (15) lösbar mit einem strukturellen Bestandteil des Generators (12) zu verbinden, wobei der strukturelle Bestandteil des Generators (12) mindestens einen jeweiligen Aufnahmeabschnitt zum lösbaren Aufnehmen mindestens eines Verbindungsmittels umfasst.
Generatoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Verbindung der radial gegenüberliegend angeordneten Rotor- und Statorsegmente (4’, 5’) oder des Rotor- und/oder Statorsegments (4’, 5’) mit einem strukturellen Bestandteil des Generators (12) durch eine Verschraubung gewährleistet ist.
Generatoranordnung nach Anspruch 3, wobei das Verbindungsmittel einen wenigstens teilweise mit einem Gewinde versehenen Bolzen (14) umfasst, wobei der Aufnahmeabschnitt des Rotor- und/oder Statorsegments (4’, 5’) und/oder des strukturellen Bestandteils des Generators (12) durch mindestens eine, insbesondere wenigstens teilweise mit einem Gewinde versehene, Bohrung (16, 17) vorgesehen ist, die dazu eingerichtet ist, den Bolzen (14) aufzunehmen.
Generatoranordnung nach Anspruch 4, wobei das Verbindungsmittel ferner mindestens eine Mutter (18) umfasst, die dazu eingerichtet ist, einen Luftspalt (10) zwischen den jeweiligen radial gegenüberliegend angeordneten Stator- und Rotorsegmenten (4’, 5’) einzustellen oder aufrechtzuerhalten.
Generatoranordnung nach Anspruch 4 oder 5, wobei der Bolzen (14) durch eine Durchgangsbohrung (16) des Rotor- oder Statorsegments (4’, 5’) hindurchgeführt ist und in einem mit einem Gewinde versehenen Sackloch (17) des jeweiligen gegenüberliegend angeordneten Rotor- oder Statorsegments (4’, 5’) endet, oder der Bolzen (14) durch eine Durchgangsbohrung (16) des Rotor- oder Statorsegments (4’, 5’) hindurchgeführt ist und weiter durch eine Durchgangsbohrung (16) des jeweiligen gegenüberliegend angeordneten Stator- oder Rotorsegments (4’, 5’) hindurchgeführt ist und in einem Sackloch (17) des strukturellen Bestandteils des Generators (12) endet, oder der Bolzen (14) durch eine Durchgangsbohrung (16) des Rotor- oder Statorsegments (4’, 5’) hindurchgeführt ist und in einem Sackloch (17) des strukturellen Bestandteils des Generators (12) endet.
Generatoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbindung der radial gegenüberliegend angeordneten Rotor- und Statorsegmente (4’, 5’) oder des Rotor- und/oder Statorsegments (4’, 5’) mit einem strukturellen Bestandteil des Generators (12) durch eine Bajonett-Verbindung gewährleistet ist.
Generatoranordnung nach Anspruch 7, wobei das Verbindungsmittel einen Bolzen mit mindestens einem radialen Ansatz umfasst, wobei der Aufnahmeabschnitt des Rotor- und/oder Statorsegments (4’, 5’) und/oder des strukturellen Bestandteils des Generators (12) einen ersten, sich radial erstreckenden Abschnitt und einen zweiten Abschnitt, der sich von dem ersten Abschnitt aus senkrecht zu diesem erstreckt, umfasst.
Generatoranordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei der Bolzen (14) einen Verbindungsabschnitt (19) umfasst, der dazu eingerichtet ist, mit einem entsprechenden Verbindungsabschnitt eines Hebezeugs verbunden zu werden.
Generatoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbindung der radial gegenüberliegend angeordneten Rotor- und Statorsegmente (4’, 5’) durch eine formschlüssige Verbindung gewährleistet ist.
Generatoranordnung nach Anspruch 10, wobei das Verbindungsmittel durch eine Längskomponente vorgesehen ist, die in dem Luftspalt (10) zwischen jeweiligen radial gegenüberliegend angeordneten Rotor- und Statorsegmenten (4’, 5’) axial ausdehnbar ist oder sich axial erstreckt, wobei das Verbindungsmittel mindestens einen sich radial erstreckenden Vorsprung oder eine sich radial erstreckende Aussparung aufweist, wobei der Aufnahmeabschnitt der jeweiligen Rotor- und/oder Statorsegmente (4’, 5’) als ein entsprechender sich radial erstreckender Vorsprung und/oder eine entsprechende sich radial erstreckende Aussparung vorgesehen ist.
Generatoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verbindungsmittel aus einem nichtmagnetischen oder nicht magnetisierbaren Material hergestellt ist.
Verfahren zum Einbauen oder Ausbauen des Rotors (4) und/oder Stators (5) oder von Teilen des Rotors (4) und/oder Stators (5) eines Generators (12) mit einem segmentierten Rotor (4), der eine Anzahl von Rotorsegmenten (4’) umfasst, und einem segmentierten Stator (5), der eine Anzahl von Statorsegmenten (5’) umfasst, welches die folgenden Schritte umfasst: – lösbares Verbinden von Rotor- und Statorsegmenten (4’, 5’) miteinander, um eine radial gegenüberliegende angeordnete Stator- und Rotorsegmente (4’, 5’) umfassende Stator-Rotor-Segmenteinheit (15) herzustellen, außerhalb des Generators (12), Anbringen der Stator-Rotor-Segmenteinheit (15) an dem Generator (12), Trennen der an dem Generator (12) angebrachten Stator-Rotor-Segmenteinheit (15), oder – lösbares Verbinden radial gegenüberliegend angeordneter Rotor- und Statorsegmente (4’, 5’) miteinander, um eine Stator-Rotor-Segmenteinheit (15) an dem Generator (12) herzustellen und Ausbauen der Stator-Rotor-Segmenteinheit (15) aus dem Generator (12).
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die verwendeten, radial gegenüberliegend angeordneten Rotor- und Statorsegmente (4’, 5’) jeweils mindestens einen Aufnahmeabschnitt zum lösbaren Aufnehmen mindestens eines Verbindungsmittels umfassen, wobei das Verbindungsmittel dazu eingerichtet ist, die jeweiligen radial gegenüberliegend angeordneten Rotor- und Statorsegmente (4’, 5’) lösbar zu verbinden.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei die jeweiligen Stator-Rotor-Segmenteinheiten (15) zum Einbauen oder Ausbauen in einer Service-Position angeordnet sind.