DE102016108710A1

DE102016108710A1 - Läuferpol für einen Generator einer Windenergieanlage sowie Windenergieanlagen-Generator und Verfahren zum Herstellen eines Läuferpols

Info

Publication number: DE102016108710A1
Application number: DE102016108710.6A
Authority: DE
Inventors: Jochen Röer; Jan Carsten Ziems
Original assignee: Wobben Properties GmbH
Current assignee: Wobben Properties GmbH
Priority date: 2016-05-11
Filing date: 2016-05-11
Publication date: 2017-11-16
Also published as: EP3455923A1; BR112018072994A2; KR20190005201A; CN109155560A; JP2019515634A; CA3023153A1; RU2018143585A; KR102140102B1; WO2017194345A1; US20190162168A1; RU2018143585A3

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Läuferpol für einen Generator (130) einer Windenergieanlage (100). Der Läuferpol umfasst ein Polpaket (10), wobei das Polpaket (10) vorzugsweise geblecht ausgeführt ist. Das Polpaket (10) weist einen Polschaft (14) und einen Polkopf (12) auf sowie wenigstens eine Aluminiumwicklung, insbesondere aus Aluminiumflachband, die um den Polschaft (14) herum angeordnet ist. Das Polpaket (10) weist ferner eine Zwischenschicht (18) auf, welche zwischen dem Polpaket (10) und der Aluminiumwicklung angeordnet ist, wobei die Zwischenschicht (18) mit Aluminium oder aus Aluminium gefertigt ist. Ferner betrifft die Erfindung einen Windenergieanlagen-Generator sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Läuferpols.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Läuferpol eines Generators einer Windenergieanlage sowie einen Windenergieanlagen-Generator und ein Verfahren zum Herstellen eines Läuferpols.
Gemäß dem Stand der Technik sind Windenergieanlagen, insbesondere auch getriebelose Windenergieanlagen, bekannt. Windenergieanlagen werden durch einen aerodynamischen Rotor angetrieben, der unmittelbar mit einem Läufer eines Generators verbunden ist. Durch die Bewegung des Läufers im Generator wird die aus dem Wind gewonnene Bewegungsenergie in elektrische Energie umgewandelt. Der Läufer des Generators dreht sich demnach mit der gleichen langsamen Drehgeschwindigkeit wie der aerodynamische Rotor.
Zur Berücksichtigung einer solchen langsamen Drehzahl weist der Generator einen, bezogen auf die Nennleistung, verhältnismäßig großen Generatordurchmesser, vorzugsweise von mehreren Metern, mit einem großen Luftspaltdurchmesser auf. Der Luftspalt ist auf der Läuferseite durch Läuferpole mit Polpaketen begrenzt. Die Polpakete bestehen aus einem Materialblock oder aus einer Vielzahl von gestanzten Polpaketblechen, die aufeinander geschichtet und beispielsweise miteinander zu den Polpaketen verschweißt sind.
Gemäß dem Stand der Technik weisen die Polpaketbleche der Polpakete einen Polschaftbereich und einen Polkopfbereich auf, wobei der Polkopfbereich seitlich über den Polschaftbereich hinaus ragt. Der Polschaftbereich wird auch als Polkern und der Polkopfbereich wird auch als Polschuh bezeichnet. Üblicherweise wird ein derartiges Polpaket mit dem Polschaftende, das gegenüber dem Polkopfbereich liegt, am Joch des Läufers angeordnet.
Die hintereinander angeordneten Polschaftbereiche der Polpaketbleche der Polpakete werden mit einer Wicklung, die auch Läuferwicklung genannt werden kann, versehen und dieser Wicklung ein elektrischer Erregerstrom zugeführt. Dadurch wird mit den Polpaketen und den entsprechenden Wicklungen zusammen mit dem Erregerstrom eine magnetische Erregung erzeugt. Diese magnetische Erregung führt dazu, dass die Polpakete mit der Wicklung als magnetische Pole des Läufers des Generators, insbesondere eines Synchrongenerators, dienen.
Hierbei ist es bekannt, einen Faserverbundwerkstoff oder einen glasfaserverstärkten Kunststoff (GFK) oder ein Isolationspapier zwischen der Wicklung und dem Polschaft anzuordnen. Dieser Faserverbundwerkstoff oder glasfaserverstärkter Kunststoff weist eine Dicke von mehreren Millimeter, z. B. 3 mm, auf. Diese Dicke ist nötig, um die Wicklungen vor Störungen, wie scharfen Kanten, in der Kontur der miteinander verschweißten Polpakete zu schützen und Zugkräfte, die beispielsweise durch Kupferdrähte erzeugt werden, aufzunehmen. Derartige Faserverbundwerkstoffe bzw. glasfaserverstärkte Kunststoffe haben sich bewährt und werden mittlerweile nicht nur für Kupferwicklungen, sondern auch für Wicklungen aus Aluminiumdraht verwendet.
Nachteilig an diesen Faserverbundwerkstoffen bzw. glasfaserverstärkten Kunststoffen ist jedoch, dass diese eine schlechte Wärmeübertragung von der Wicklung zum Spulenkern gewährleisten, insbesondere da diese sehr dick sind. Außerdem ist glasfaserverstärkter Kunststoff bzw. Faserverbundwerkstoff sehr teuer, da dieser aufwändig herzustellen ist.
Weiterhin ist nachteilig, dass sich eine Aluminiumwicklung unter Erwärmung in Richtung der Tiefe des Generators stärker ausdehnt als der Polkern. Im Gegensatz zu einer Kupferwicklung kann diese stärkere Längenaudehnung bei weichem, elektrisch gut leitendem Aluminium nicht vollständig über eine Vorspannung des Leitermaterials aufgefangen werden. Daher könnte sich eine Verklebung einer Aluminiumwicklung mit dem Faserverbundwerkstoff oder dem Isolationspapier durch die im Vergleich zum Polkern stärkere Längenausdehung unter Erwärmung lösen. Durch ein Lösen der Wicklungen bestünde die Gefahr, dass die Wicklungen beim Betrieb des Generators aus ihren vordefinierten Positionen verdrängt werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, wenigstens eines der genannten Probleme des Standes der Technik anzugehen. Insbesondere soll eine Lösung vorgeschlagen werden, die die Gefahr des Lösens der Wicklung vom Polkern vermindert. Insbesondere soll auch eine Lösung vorgeschlagen werden, die es ermöglicht, dass Wärmeentwicklung in den Wicklungen besser zum Polschaftbereich oder Polkern abgeführt wird und die es ermöglicht, den Läufer eines Windenergieanlagen-Generators günstiger als es bislang im Stand der Technik bekannt war, herzustellen. Zumindest soll zu bisher bekannten Lösungen eine alternative Lösung vorgeschlagen werden.
Erfindungsgemäß wird ein Läuferpol für einen Generator einer Windenergieanlage vorgeschlagen. Der Läuferpol weist ein Polpaket auf, das geblecht ausgeführt ist. Des Polpaket umfasst einen Polschaft und einen Polkopf. Wenigstens eine Aluminiumwicklung ist um den Polschaft herum angeordnet. Ferner ist eine Zwischenschicht zwischen dem Polschaft und der Aluminiumwicklung angeordnet, wobei die Zwischenschicht mit Aluminium gefertigt ist. Diese Zwischenschicht kann auch Wickelkörper genannt werden.
Eine Zwischenschicht mit Aluminium vorzusehen schützt eine Aluminiumwicklung in ausreichendem Maße vor Störkonturen des Wickelkerns, die beispielsweise durch Verschweißen der Polbleche entstehen. Außerdem ist die Wärmeübertragung von Aluminium wesentlich besser als von glasfaserverstärktem Kunststoff oder Faserverbundwerkstoffen, sodass die Wärmeentwicklung in den Aluminiumwicklungen besser zum Polkern bzw. Polschaft abgeleitet werden kann. Im Übrigen ist Aluminium wesentlich günstiger als Faserverbundwerkstoff.
Gemäß einer ersten Ausführungsform ist die Zwischenschicht aus Aluminiumblech oder Aluminiumstrangpressprofilen gefertigt.
Derartige Aluminiumbleche oder Aluminiumstrangpressprofile lassen sich besonders leicht herstellen und sind in großer Anzahl in verschiedenen Dicken verfügbar und daher günstig zu beschaffen. Außerdem kann Aluminium in einfacher Art und Weise, beispielsweise durch Laserschneiden oder Stanzen, in eine gewünschte Form für die Zwischenschicht gebracht werden, sodass auch dessen Verarbeitung sehr günstig ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Zwischenschicht von dem Polpaket und/oder von der Wicklung galvanisch, insbesondere durch eine Lackschicht oder ein Isolationspapier, vorzugsweise Aramidpapier, getrennt. Zwar sind auch vorzugsweise die Wicklungen eines Pols mit einer Lackschicht versehen und daher gegenüber dem Polpaket isoliert, sodass ein Stromfluss von den Wicklungen in das Polpaket verhindert wird. Dennoch ermöglicht ein isolationspapier oder eine weitere Lackschicht an der Zwischenschicht, dass auch im Falle, dass eine Isolationsschicht der Wicklung selbst beschädigt ist, kein Strom aus den Wicklungen in des Polpaket fließt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Zwischenschicht eines Polpakets mindestens vier Teile. Diese vier Teile entsprechen zwei Seitenelementen sowie zwei Kopfelementen. Die vier Teile sind derart um den Polschaft des Polpakets angeordnet, um den Polschaft des Polpakets vorzugsweise vollständig an seinen freien Seiten zu umschließen. Hierbei sind die Kopfelemente an den Stirnseiten des Polpakets und die Seitenelemente an den sich durch das Schichten der Bleche gebildeten Seiten des Polpakets angeordnet.
Hierdurch ist gewährleistet, dass bei jedweder Unregelmäßigkeit des Polpakets die Wicklungen eines Pols im gesamten Bereich des Polschafts geschützt sind.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist jedes der Seitenelemente jeweils einen entlang dem Seitenelement Verlaufenden Steg auf, der in eine Nut, die entlang der durch das Schichten der Bleche gebildeten Seite des Polpakets verläuft, eingreift. Auf einer Verbindungslinie zwischen den Stirnseiten des Polpakets sind die Seitenelemente gegenüber den Seiten des Polpakets somit durch die Nut-Feder-Verbindung verschiebbar gelagert.
Im Falle, dass sich nun die Wicklung im Betrieb erhitzt, dehnt sich das Aluminium der Zwischenschicht, das ebenfalls erhitzt wird, stärker aus als das Polpaket, welches beispielsweise aus Blechplatten gefertigt ist. Durch die Nut-Feder-Verbindung kann sich vorteilhafterweise die Zwischenschicht vergleichsweise mehr ausdehnen als das Polpaket, ohne dass Verspannungen entstehen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Nut-Feder- oder Steg-Feder-Verbindung zwischen den Seitenelementen und dem Polpaket als Schwalbenschwanzfeder-Schwalbenschwanznut-Verbindung ausgebildet. Demnach ist die Feder oder der Steg eine Schwalbenschwanzfeder und die Nut eine Schwalbenschwanznut. Hierdurch ist die Zwischenschicht vorteilhafterweise derart mit dem Polpaket verbunden, dass ein Abheben der Zwischenschicht vom Polschaft verhindert wird, wobei ein Verschieben auf einer Verbindungslinie zwischen den Enden des Polpakets weiterhin erlaubt wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Nuten auf den gegenüberliegenden Seiten des Polpakets in unterschiedlichen Höhen des Polschafts gegenüber der Unterseite des Pols, nämlich dem Polschaftfußende, der mit dem Läuferjoch verbindbar ist, angeordnet. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise der Fluss des Magnetfelds durch das Polpaket nur geringfügiger gestört als im dem Fall, bei dem die Nuten auf gleicher Höhe vorgesehen wären.
Ferner sind die Nuten und Federn bzw. Stege so angeordnet, dass die Nut auf der einen Seite des Polpakets, die durch das Schichten der Bleche gebildet ist, den gleichen Abstand vom Polkopf hat wie die Nut auf der anderen gegenüberliegenden Seite des Polpakets vom gegenüber dem Polkopf liegenden Polschaftfußende des Polpakets.
Demnach sind also auf beiden Seiten des Polschafts Nuten angeordnet, wobei die Nut auf der einen Seite in einem im Wesentlichen konstanten Abstand vom Polkopf verläuft. Auf der anderen Seite des Polkopfs ist die Nut mit einem Abstand vom Polschaftfußende beabstandet, der dem Abstand der Nut auf der anderen Seite zum Polkopf entspricht. Hierdurch lassen sich identisch gefertigte Seitenelemente für beide Seiten des Polkopfes verwenden. Der Herstellungsaufwand für die Seitenelemente der Zwischenschicht wird somit reduziert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen die Seitenelemente von der Seite, die den Steg oder die Feder aufweist, aus gesehen eine konkave Biegung auf. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Seitenelemente nach dem Verbinden mit dem Polschaft, insbesondere durch Einschieben des als Schwalbenschwanzfeder ausgebildeten Stegs in die als Schwalbenschwanznut ausgebildete Nut des Polpakets eine möglichst großflächige Kontaktierung mit dem Polpaket aufweist. Dadurch wird eine besonders gute Wärmeleitfähigkeit gewährleistet, sodass Wärme, die in den Aluminiumwicklungen erzeugt wird, besonders gut über die Zwischenschicht in das Polpaket abgeführt wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist jedes der Seitenelemente jeweils mit einer einzigen Schraube am Polpaket befestigt. Hierdurch wird der sichere Halt der Seitenelemente an den Polpaketen verbessert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Zwischenschicht eine maximale Dicke von weniger als 3 mm, vorzugsweise weniger als 2 mm, auf. Durch die Verwendung einer dünnen Zwischenschicht von weniger als 3 mm oder sogar weniger als 2 mm ist eine hohe Kosteneinsparung gegenüber Faserverbundwerkstoffen als Zwischenschicht gewährleistet, wobei aufgrund der Verwendung von Aluminium als Zwischenschicht gleichzeitig ein ausreichender Schutz der Wicklung gewährleistet ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen die Kopfelemente jeweils eine Form auf, die einem Halbkreis oder einer Halbellipse entspricht. Mit den Enden des Halbkreises oder der Halbellipse ist dann jeweils eines der Seitenelemente verbunden. Die Biegung oder der Durchmesser des Halbkreises oder der Halbellipse sind ferner derart gewählt, um eine zu starke plastische Verformung von einer Aluminiumwicklung zu vermeiden bzw. dieser entgegenzuwirken.
Durch eine zu starke plastische Verformung der Wicklung würden in Biegestellung unvorteilhafte Leitungseigenschaften entstehen, die zu einem ungleichmäßigen Stromfluss in der Wicklung und damit zu Erhitzung an den Biegestellen führen könnten. Hierdurch könnte die Wicklung im Betrieb Temperaturen erreichen, die zu einer Zerstörung der Wicklung führen könnte. Daneben erlauben die halbrunden bzw. elliptischen Kopfstücke einen gleichförmigeren Wickelprozess, da beim Wickeln ein gleichmäßiger Zug durch eine Wickelmaschine ausgeübt wird, der beim Übergang vom Wickeln einer langen zu einer kurzen Seite oder umgekehrt zu vergleichsweise stärkerer Zugspannung führt und die Wicklungen daher an scharfen Ecken beschädigt werden könnten.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Verbindungsbereiche der Seitenelemente mit den Kopfelementen ausgebildet, um einen kantenfreien Übergang zwischen den Seiten- und Kopfelementen zu gewährleisten. Hierdurch wird die Wicklung weiter vor Beschädigungen geschützt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Kantenform der Kanten der Seitenelemente, die nicht mit den Kopfelementen verbunden werden, im Kontaktbereich mit dem Polkopf an die Form des Polkopfs angepasst. Hierdurch wird ermöglicht, dass der Magnetfluss in den Seitenelementen verbessert wird.
Ferner umfasst die Erfindung einen Windenergieanlagen-Generator, insbesondere einen Windenergieanlagen-Synchrongenerator, wobei der Windenergieanlagen-Generator einen Stator und einen Läufer aufweist. Der Läufer weist mindestens einen Läuferpol, vorzugsweise nach einer der zuvor genannten Ausführungsformen, mit einem Polpaket auf. Das Polpaket weist einen Polschaft und mindestens eine um den Polschaft herum gewickelte Wicklung auf. Ferner weist der Windenergieanlagen-Generator eine Zwischenschicht zwischen dem Polpaket und der Wicklung auf, die aus oder mit Aluminium gefertigt ist.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Läuferpols, insbesondere nach einer der vorgenannten Ausführungsformen, wobei ein Polpaket durch Aufeinanderstapeln von Blechen erzeugt und eine Wicklung um das Polpaket im Bereich eines Polschafts des Polpakets herum angeordnet wird. Vor dem Anordnen der Wicklung wird eine Zwischenschicht mit oder aus Aluminium auf das Polpaket im Bereich des Polschafts angeordnet.
Weitere Ausführungsformen ergeben sich anhand der in den Figuren näher erläuterten Ausführungsbeispiele.
1 zeigt eine Windenergieanlage,
2 eine schematische Seitenansicht eines Generators,
3 zeigt ein Polpaket mit einer Zwischenschicht,
4 eine Zwischenschicht,
5 den oberen Teil einer Zwischenschicht am Polpaket,
6 eine Schwalbenschwanznut des Polpakets in vergrößerter Ansicht,
7 eine Draufsicht auf einen Endbereich der Zwischenschicht und
8a und 8b eine Draufsicht auf die Kopfelemente der Zwischenschicht in verschiedenen Formen.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Windenergieanlage gemäß der Erfindung. Die Windenergieanlage 100 weist einen Turm 102 und eine Gondel 104 auf dem Turm 102 auf. An der Gondel 104 ist ein aerodynamischer Rotor 106 mit drei Rotorblättern 108 und einem Spinner 110 vorgesehen. Der aerodynamische Rotor 106 wird im Betrieb der Windenergieanlage durch den Wind in eine Drehbewegung versetzt und dreht somit auch einen Rotor oder Läufer eines Generators, welcher direkt oder indirekt mit dem aerodynamischen Rotor 106 gekoppelt ist. Der elektrische Generator ist in der Gondel 104 angeordnet und erzeugt elektrische Energie. Die Pitchwinkel der Rotorblätter 108 können durch Pitchmotoren an den Rotorblattwurzeln 108b der jeweiligen Rotorblätter 108 verändert werden.
2 zeigt einen Generator 130 schematisch in einer Seitenansicht. Er weist einen Stator 132 und einen dazu drehbar gelagerten elektrodynamischen Läufer 134 auf und ist mit seinem Stator 132 über einen Achszapfen 136 an einem Maschinenträger 138 befestigt. Der Stator 132 weist einen Statorträger 140 und Statorblechpakete 142 auf, die Statorpole des Generators 130 bilden und über einen Statorring 144 an dem Statorträger 140 befestigt sind.
Der elektrodynamische Läufer 134 weist Läuferpole 146 auf, die über einen Rotorträger 148, der auch Joch oder Läuferjoch genannt werden kann, und Lager 150 auf dem Achszapfen 136 drehbar um die Drehachse 152 gelagert sind. Die Statorblechpakete 142 und Läuferpole 146 trennt nur ein schmaler Luftspalt 154, der wenige Millimeter dick ist, insbesondere weniger als 6 mm, aber einen Durchmesser von mehreren Metern aufweist, insbesondere mehr als 4 m.
Die Statorblechpakete 142 und die Läuferpole 146 bilden jeweils einen Ring und sind zusammen auch ringförmig, so dass der Generator 130 ein Ringgenerator ist. Bestimmungsgemäß dreht sich der elektrodynamische Rotor oder Läufer 134 des Generators 130 zusammen mit der Rotornabe 156 des aerodynamischen Rotors 106, von dem Ansätze von Rotorblättern 158 angedeutet sind.
3 zeigt ein Polpaket 10 eines Läuferpols 146, wobei das Polpaket 10 einen Polkopf 12 und einen Polschaft 14 aufweist. Der Polschaft 14 weist ein Polschaftfußende 15 auf. Das Polschaftfußende 15 dient zur Befestigung des Läuferjochs 148. Das Polpaket 10 ist aus der Sicht auf einer der Stirnseiten des Polpakets 10 dargestellt. Im Polschaft 14 sind zwei Schwalbenschwanznuten 16 vorgesehen. Im Bereich des Polschafts 14 ist eine Zwischenschicht 18 auf einer Seite des Polschafts 14 angeordnet. Die Zwischenschicht 18 ist aus Aluminium gefertigt und weist einen Steg 20 auf, wobei der Steg 20 eine Schwalbenschwanzfederform aufweist und in die Schwalbenschwanznut 16 eingreift. Hierdurch wird die Zwischenschicht 18 am Polschaft 14 des Polpakets 10 gehalten.
In 3 ist zur besseren Übersicht nur ein Teil der Zwischenschicht 18 dargestellt. Bei einem kompletten Läuferpol 146 gemäß einer Ausführungsform ist der Polschaft 14 vollständig von der Zwischenschicht 18 umschlossen.
4 zeigt die Zwischenschicht 18 aus 3 gegenüber dem Läuferpol 146 vereinzelt im Ausschnitt. Hier ist nun im Detail der Steg 20, der auch als Feder bezeichnet werden kann und eine Schwalbenschwanzfederform aufweist, erkennbar. Außerdem ist erkennbar, dass die Zwischenschicht 18 eine konkave Biegung aufweist. Hierdurch wird sichergestellt, dass nach dem Verbinden des Steges bzw. der Feder 20 mit der Nut 16 die Zwischenschicht 18 größtmöglichen Flächenkontakt mit dem Polschaft 14 des Polpakets 10 hat.
5 zeigt einen Ausschnitt des Polpakets 10 im Bereich des Übergangs zwischen dem Polschaft 14 und dem Polkopf 12 in vergrößerter Darstellung. In diesem Bereich ist die Zwischenschicht 18 an die Form des Polkopfes 12 im Bereich 22 angepasst. Hierdurch verbessert sich der magnetische Fluss in der Zwischenschicht 18.
6 zeigt die Vergrößerung einer Verbindung der Zwischenschicht 18 mit dem Polpaket 10 durch die Schwalbenschwanznut-Schwalbenschwanzfeder-Verbindung. Der Abstand 24 zwischen der Zwischenschicht 18 und dem Polschaft 14 beträgt beispielsweise 0,1 mm. Hierdurch ist eine sehr gute Wärmeleitung gewährleistet. Die Tiefe 26 der Nut 16 bzw. die Höhe 26 der Feder 20 beträgt beispielsweise 2 mm. Die Breite 28 der Nut 16 beträgt an der schmalsten Stelle beispielsweise 2 cm.
7 zeigt die Draufsicht auf drei Teile einer vierteiligen Zwischenschicht 18, wobei hier auch der Endbereich des Polschafts 14 zum Polkopf 12 exemplarisch ohne Polkopf 12 dargestellt ist. Demnach sind zwei Seitenelemente 30, 32 der Zwischenschicht 18 sowie ein Kopfelement 34 der Zwischenschicht 18 dargestellt. In Verbindungsbereichen 36, 38 jeweils zwischen Enden des Kopfelements 34 und eines der Seitenelementen 30, 32 weist die Zwischenschicht 18 einen kantenlosen Übergang auf.
8a und 8b zeigen unterschiedlich geformte Kopfelemente 34 der Zwischenschicht 18. In 8a weist das Kopfelement 34 eine halbkreisförmige Form mit einem Radius 40 auf. In 8b weist das Kopfelement 34 eine eher halbelliptische Form auf. Beide Formen, wie in 8a und 8b dargestellt, des Kopfelements 34 dienen, um eine Aluminiumwicklung später um den Polschaftbereich 14 sowie die Zwischenschicht 18 zu wickeln, sodass einer Verformung der Wicklung, die insbesondere aus Aluminiumflachband hergestellt wird, entgegengewirkt wird.

Claims

Läuferpol für einen Generator (130) einer Windenergieanlage (100), umfassend ein Polpaket (10), wobei das Polpaket (10) einen Polschaft (14) sowie einen Polkopf (12) aufweist und das Polpaket (10) vorzugsweise geblecht ausgeführt ist, wenigstens eine Aluminiumwicklung, insbesondere aus Aluminiumflachband oder Aluminiumflachlackdraht, die um den Polschaft (14) herum angeordnet ist, und eine Zwischenschicht (18), welche zwischen dem Polpaket (10) und der Aluminiumwicklung angeordnet ist, wobei die Zwischenschicht (18) mit Aluminium oder aus Aluminium gefertigt ist.
Läuferpol nach Anspruch 1, wobei die Zwischenschicht (18) aus Aluminiumblech oder Aluminiumstrangpressprofilen gefertigt ist.
Läuferpol nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Zwischenschicht (18) von dem Polpaket (10) und/oder von der Wicklung galvanisch, insbesondere durch eine Lackschicht oder ein Isolationspapier, vorzugsweise Aramidpapier, getrennt ist.
Läuferpol nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zwischenschicht (18) eines Pols mindestens vier Teile, nämlich zwei Seitenelemente (30, 32) und zwei Kopfelemente (34), umfasst, wobei die zwei Seitenelemente (30, 32) der Zwischenschicht (18) an den Seiten des Polpakets (10), die durch das Schichten der Bleche gebildet sind, und zwei Kopfelemente (34) der Zwischenschicht (18) an den Stirnseiten des Polpakets (10) angeordnet sind, und die vier Teile den Polschaft (14) des Polpakets (10) an seinen freien Seiten vorzugsweise vollständig umschließen.
Läuferpol nach Anspruch 4, wobei die Seitenelemente (30, 32) jeweils einen entlang des Seitenelements (30, 32) verlaufenden Steg (20) oder eine entlang des Seitenelements (30, 32) verlaufende Feder (20) aufweisen, die eingerichtet ist, in eine Nut (16), die entlang der durch das Schichten der Bleche gebildeten Seite Polschafts (14) verläuft, einzugreifen, wobei die Seitenelemente (30, 32) gegenüber den Seiten des Polpakets (10) in der Nut (16) auf einer Verbindungslinie zwischen den Stirnseiten des Polpakets (10) verschiebbar sind.
Läuferpol nach Anspruch 5, wobei der Steg oder die Feder (20) des Seitenelements (30, 32) eine Schwalbenschwanzfeder und die Nut (16) des Polpakets (10) eine Schwalbenschwanznut ist.
Läuferpol nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Stege (20) oder Nuten (16) auf den gegenüberliegenden Seiten des Polpakets (10), die durch das Schichten der Bleche gebildet sind, in unterschiedlichen Höhen (26) angeordnet sind.
Läuferpol nach Anspruch 7, wobei die Nuten (16) und Federn bzw. Stege (20) so angeordnet sind, dass die Nut (16) auf der einen Seite des Polpakets (10), die durch das Schichten der Bleche gebildet ist, im Wesentlichen einen Abstand (24) aufweist, der dem Abstand gleicht, den die Nut (16) auf der anderen gegenüberliegenden Seite des Polpakets (10), die ebenfalls durch das Schichten der Bleche gebildet ist, vom gegenüber dem Polkopf (12) liegenden Polschaftfußende (15) des Polpakets (10) aufweist.
Läuferpol nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die Seitenelemente (30, 32) von der Seite mit dem Steg (20) aus gesehen eine konkave Biegung aufweisen.
Läuferpol nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Seitenelemente (30, 32) jeweils mit einer einzigen Schraube am Polpaket (10) befestigt sind.
Läuferpol nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zwischenschicht (18) eine maximale Dicke von weniger als 3 mm, vorzugsweise weniger als 2 mm, aufweist.
Läuferpol nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kopfelemente (34) der Zwischenschicht (18) jeweils eine Form aufweisen, die einem Halbkreis oder einer Halbellipse entsprechen, und mit dessen bzw. deren Enden jeweils eines der Seitenelemente (30, 32) der Zwischenschicht (18) verbunden ist, wobei der Halbkreis oder die Halbellipse eine Biegung oder einen Radius (40) aufweist, der gewählt ist, einer starken plastischen Verformung der Aluminiumwindungen und/oder Beschädigung der Isolation entgegenzuwirken.
Läuferpol nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbindungsbereiche (36, 38) der Seitenelemente (30, 32) mit den Kopfelementen (34) ausgebildet sind, einen kantenfreien Übergang zwischen den Seitenelementen (30, 32) und Kopfelementen (34) zu bilden.
Läuferpol nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kantenform der Zwischenschicht (18) im Kontaktbereich mit dem Polkopf (12) an die Form des Polkopfes (12) angepasst ist.
Windenergieanlagen-Generator, insbesondere Synchrongenerator einer Windenergieanlage (100), wobei der Generator (130) einen Stator (132) und einen Läufer aufweist und der Läufer mindestens einen Läuferpol, vorzugsweise nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweist, wobei der Läuferpol ein Polpaket (10) mit einem Polschaft (14) und einem Polkopf (12) aufweist und das Polpaket (10) vorzugsweise geblecht ausgeführt ist, und der Läuferpol wenigstens eine Aluminiumwicklung, insbesondere aus Aluminiumflachdraht oder Aluminiumflachlack draht, die um den Polschaft (14) herum angeordnet ist, aufweist, und eine Zwischenschicht (18) zwischen dem Polpaket (10) und der Wicklung angeordnet ist, wobei die Zwischenschicht (18) mit Aluminium oder aus Aluminium gefertigt ist.
Verfahren zum Herstellen eines Läuferpols nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei ein Polpaket (10) durch Aufeinanderstapeln von Blechen oder Gießen des Polpakets als ein Materialblock erzeugt und eine Wicklung um das Polpaket (10) herum angeordnet wird, wobei vor dem Anordnen der Wicklung eine Zwischenschicht (18) mit Aluminium auf einem Polschaft (14) des Polpakets (10) angeordnet wird.