DE102018114768A1 - Electric machine assembly for a wind turbine - Google Patents

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Abstract

Es wird eine Elektromaschinenbaugruppe für eine Windkraftanlage offenbart. Die Elektromaschinenbaugruppe umfasst eine Rotorwelle und mit zumindest eine, einen Drehkörper aufweisenden Elektromaschine, wobei Kopplungsmittel vorgesehen sind, die die Rotorwelle und den Drehkörper der jeweiligen Elektromaschine in einer ersten Position zur Übertragung einer Drehbewegung mechanisch miteinander koppeln, wobei mindestens ein ortsfest angeordnetes Gestell vorgesehen ist, wobei jedes Gestell eine Mehrzahl von Elektromaschinen, bevorzugt mehr als 5, noch mehr bevorzugt mehr als 15 aufnimmt, und wobei jede vom Gestell aufgenommene Elektromaschine um die Rotorwelle herum positioniert angeordnet ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Windkraftanlage mit einer Elektromaschinenbaugruppe.

Figure DE102018114768A1_0000
An electric machine assembly for a wind turbine is disclosed. The electric machine assembly comprises a rotor shaft and at least one electric machine having a rotary body, wherein coupling means are provided which mechanically couple the rotor shaft and the rotary body of the respective electric machine in a first position for transmitting a rotational movement, wherein at least one stationary arranged frame is provided, wherein each rack accommodates a plurality of electric machines, preferably more than 5, more preferably more than 15, and wherein each electric machine received by the rack is positioned around the rotor shaft. Furthermore, the invention relates to a wind turbine with an electric machine assembly.
Figure DE102018114768A1_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektromaschinenbaugruppe, insbesondere für eine Windkraftanlage, sowie eine Windkraftanlage mit einer Elektromaschinenbaugruppe.The present invention relates to an electric machine assembly, in particular for a wind power plant, as well as a wind turbine with an electric machine assembly.

Aus dem Stand der Technik sind Windkraftanlagen mit Triebsträngen nach beispielsweise folgenden Prinzipien bekannt:

  1. 1) Zum einen ist es bekannt, dass eine Rotornabe auf ein Getriebe mit einer Eingangs- und einer Ausgangswelle einwirkt, wobei die Ausgangswelle des Getriebes mit der Eingangswelle eines Generators bzw. einer Elektromaschine verbunden ist. Aufgrund der sehr hohen Eingangsmomente sind die Belastungen auf die einzelnen Zähne, die die Kräfte zwischen der Rotornabe und dem Getriebe übertragen, sehr hoch, so dass diese sehr massiv ausgeführt werden müssen. Weiterhin führen die Verformungen der Zähne während des Eingriffs zu Schwingungsanregungen. Diese Getriebe sind deswegen mehrstufig ausgeführt, da die Übersetzungsverhältnisse zur Ausgangswelle in der Größenordnung von 1 zu 50 liegen. Jedoch verschlechtert sich der Wirkungsgrad des Triebstranges aufgrund der Mehrstufigkeit des Getriebes und der damit verbundenen Reibung. Beide Faktoren (Übersetzungsverhältnis und Mehrstufigkeit) resultieren in schweren und aufwendigen Getrieben, so dass für große Windräder bzw. Windkraftanlagen diese Ausführung rückläufig ist.
  2. 2) Zum anderen ist es bekannt, dass bei verschiedenen Ausführungen, bei denen die Rotornabe direkt mit dem Generator bzw. mit einer Elektromaschine verbunden ist, Nabe und Generator mit gleicher Drehzahl drehen. Für die hohen Eingangsdrehmomente müssen diese Generatoren mit einem großen Durchmesser ausgeführt werden (zum Beispiel Größenordnung 12 m). Aufgrund des großen Durchmessers der Direktgeneratoren muss der Luftspalt groß (in der Größenordnung mehrerer cm) ausgeführt werden, wodurch sich ein hoher magnetischer Widerstand und eine geringe Nutzung der magnetischen Erregung ergibt. Im Ergebnis wird beim Einsatz bzw. im Falle von Permanentmagneten für die Erregung viel magnetisches Material mit entsprechend hohen Kosten benötigt. Hinzu kommt, dass aufgrund der Abmessungen diese Generatoren masseintensiv sind.
Wind power plants with drive trains are known from the prior art according to the following principles, for example:
  1. 1) First, it is known that a rotor hub acts on a transmission having an input and an output shaft, wherein the output shaft of the transmission is connected to the input shaft of a generator or an electric machine. Due to the very high input torques are the loads on the individual teeth that transmit the forces between the rotor hub and the gearbox, very high, so they must be made very solid. Furthermore, the deformations of the teeth during the procedure lead to vibration excitations. These transmissions are therefore designed in several stages, since the gear ratios to the output shaft in the order of 1 to 50. However, the efficiency of the drive train deteriorates due to the multi-stage transmission and the associated friction. Both factors (gear ratio and multistage) result in heavy and expensive gearboxes, so that this design is declining for large wind turbines or wind turbines.
  2. 2) On the other hand, it is known that in various embodiments, in which the rotor hub is connected directly to the generator or to an electric machine, hub and generator rotate at the same speed. For the high input torques, these generators must be designed with a large diameter (for example, 12 m). Due to the large diameter of the direct generators, the air gap must be made large (on the order of several cm), resulting in a high magnetic resistance and little use of the magnetic excitation. As a result, in the use or in the case of permanent magnets for the excitation much magnetic material is required at a correspondingly high cost. In addition, due to the dimensions of these generators are mass-intensive.

Es ist demgemäß die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Elektromaschinenbaugruppe sowie eine Windkraftanlage anzugeben, welche die Gesamtmasse und Gesamtkosten, zusammengesetzt aus Generator bzw. Elektromaschine und Getriebe, verringert und/oder Drehmomentschwankungen, welche störende Schwingungen anregen können, verringert bzw. vermeidet.It is accordingly the object of the present invention to provide an electric machine assembly and a wind turbine, which reduces the total mass and total costs, composed of generator or electric machine and transmission, and / or reduces or avoids torque fluctuations that can stimulate disturbing vibrations.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst.This object is achieved by the features of the independent claims.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.Further advantageous embodiments of the present invention are the subject of the dependent claims.

Erfindungsgemäß umfasst bei einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Elektromaschinenbaugruppe, insbesondere für eine Windkraftanlage, eine Rotorwelle und zumindest eine, einen Drehkörper aufweisende Elektromaschine, wobei vorzugsweise Kopplungsmittel vorgesehen sind, die die Rotorwelle und den Drehkörper der jeweiligen Elektromaschine in einer ersten Position zur Übertragung einer Drehbewegung mechanisch miteinander koppeln.According to the invention comprises in a first aspect of the present invention, an electric machine assembly, in particular for a wind turbine, a rotor shaft and at least one rotary body having electric machine, wherein preferably coupling means are provided, the rotor shaft and the rotary body of the respective electric machine in a first position for transmitting a Mechanically couple rotary motion with each other.

Bevorzugterweise ist mindestens ein ortsfest angeordnetes Gestell vorgesehen. Dieses dient der Aufnahme und Weiterleitung von einwirkenden Kräften und Momenten.Preferably, at least one stationary arranged frame is provided. This is used to receive and forward of acting forces and moments.

Ferner ist es bevorzugt, dass jedes Gestell eine Mehrzahl von Elektromaschinen, bevorzugt mehr als 5, noch mehr bevorzugt mehr als 15 aufnimmt, wobei jede vom Gestell aufgenommene Elektromaschine um die Rotorwelle herum positioniert angeordnet ist.Further, it is preferred that each rack house a plurality of electric machines, preferably more than 5, more preferably more than 15, each of the electric machines picked up by the rack being positioned around the rotor shaft.

Mithilfe einer derartigen Ausgestaltung ist es möglich, beispielsweise Elektromaschinen aus dem Bereich der Kraftfahrzeuge bei zum Beispiel einer Windkraftanlage einzusetzen. Durch den Einsatz einer Vielzahl von Elektromaschinen aus dem Bereich der Kraftfahrzeuge und zur Energieerzeugung aus Windkraft wird die Möglichkeit geschaffen, zum einen eine kostengünstige Alternative zu den bereits bestehenden Elektromaschinen bei Windkraftanlagen einzusetzen und zum anderen durch die modulare Bauweise eine Wartung und Instandhaltung einfacher zu realisieren.By means of such a configuration, it is possible to use, for example, electric machines from the field of motor vehicles in, for example, a wind turbine. The use of a variety of electric machines in the field of motor vehicles and power generation from wind power creates the opportunity to use a cost-effective alternative to the existing electric machines in wind turbines and on the other by the modular design maintenance and repair easier to implement.

Elektromaschinen aus dem Bereich der Kraftfahrzeuge weisen vorzugsweise ein Gewicht von 100 kg, bevorzugt ein Gewicht von 80 kg, vorzugsweise ein Gewicht von 60 kg, günstigerweise ein Gewicht von 40 kg oder bevorzugt ein Gewicht von 20 kg auf.Automobile electric machines preferably have a weight of 100 kg, preferably a weight of 80 kg, preferably a weight of 60 kg, favorably a weight of 40 kg or preferably a weight of 20 kg.

Auch ist es von Vorteil, wenn das jeweilige Kopplungsmittel zwischen Rotorwelle und Drehkörper entweder ein drehkörperseitig vorgesehenes, an der Rotorwelle abrollendes Reibrad oder ein rotorseitig vorgesehenes Zahnrad und ein drehkörperseitig vorgesehenes, mit dem Zahnrad in kämmender Verbindung stehendes Ritzel umfasst. Dadurch, dass das Ritzel mit einem Zahnrad im Eingriff steht oder das Reibrad auf der Rotorwelle abrollt, können mechanische Kräfte und Momente von der Rotorwelle abgenommen und einer Elektromaschine, z. B. ausgebildet als Generator, zugeführt werden. It is also advantageous if the respective coupling means between the rotor shaft and the rotary body comprises either a rotating body side provided, rolling on the rotor shaft friction wheel or a rotor side provided gear and a rotating body side provided, standing in mesh with the gear pinion. Due to the fact that the pinion meshes with a gear wheel or rolls off the friction wheel on the rotor shaft, mechanical forces and moments can be removed from the rotor shaft and fed to an electric machine, e.g. B. designed as a generator supplied.

Ferner ist es bevorzugt, dass jede Elektromaschine einen Momenteneingang umfasst, um ein Drehmoment von der Rotorwelle aufzunehmen.Further, it is preferable that each electric machine includes a torque input to receive a torque from the rotor shaft.

Günstigerweise weist der Momenteneingang das Ritzel bzw. ein Generatorritzel und/oder eine Eingangswelle und/oder ein Distanzelement auf.The torque input advantageously has the pinion or a generator pinion and / or an input shaft and / or a spacer element.

Günstigerweise dient das Distanzelement, insbesondere ausgebildet als Distanzrad, dazu, den optimalen Abstand zwischen Ritzel bzw. Reibrad und Rotorwelle einzustellen. Denn ein Über- oder Unterschreiten des Abstandes, der von dem Distanzelement gewährleistet werden soll, kann zu Beschädigungen der Elektromaschine und/oder der Rotorwelle führen. Dieses Distanzelement kann als Führungsgröße wirken, um zusammen mit einer Anpresskraft den Abstand der Verzahnungen in der Nähe eines gewünschten Sollwertes zu halten.The spacer element, in particular designed as a spacer wheel, expediently serves to set the optimum distance between pinion or friction wheel and rotor shaft. For an exceeding or falling below the distance to be ensured by the spacer can lead to damage to the electric machine and / or the rotor shaft. This spacer can act as a reference variable to hold together with a contact force the distance of the teeth in the vicinity of a desired setpoint.

Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn das Distanzelement als Gleitlager oder als Kugellager ausgebildet ist, insbesondere mit einem Außen- und einem Innenring und dazwischen angeordneten Wälzkörpern. Eine derartige Ausbildung reduziert die Reibung zwischen dem Distanzelement und der Rotorwelle bzw. dessen Zahnrad.Furthermore, it is advantageous if the spacer element is designed as a sliding bearing or as a ball bearing, in particular with an outer and an inner ring and arranged therebetween rolling elements. Such a design reduces the friction between the spacer element and the rotor shaft or its gear.

Ferner ist es vorgesehen, dass die Rotorwelle unter einer axialen Last steht oder stehen kann.Furthermore, it is provided that the rotor shaft is or can be under an axial load.

Vorzugsweise ist die jeweils kämmende Verbindung zwischen Ritzel und Zahnrad als Schrägverzahnungspaarung ausgebildet.Preferably, the respective meshing connection between the pinion and gear is formed as a helical gear pairing.

Auch ist es günstig, wenn jede Schrägverzahnungspaarung zwischen Ritzel und Zahnrad eine axiale Kraft entlang der Drehachse der Rotorwelle erzeugt, wobei vorzugsweise alle von den Schrägverzahnungspaarungen erzeugten, auf die Rotorwelle wirkenden axialen Kräfte sich entweder gegenseitig aufheben oder der axialen Last entgegenwirken. Somit kann die einwirkende, mechanische Belastung auf einfache Weise kompensiert bzw. zwischen Rotorwelle und Elektromaschine ausgeglichen / kompensiert werden.It is also advantageous if each helical gear pairing between the pinion and the gear generates an axial force along the axis of rotation of the rotor shaft, wherein preferably all the axial forces generated by the helical gear pairings acting on the rotor shaft either cancel each other out or counteract the axial load. Thus, the acting, mechanical load can be easily compensated or compensated / compensated between rotor shaft and electric machine.

Auch ist es günstig, wenn elektrisch, pneumatisch, hydraulisch und/oder mechanisch wirkende Mittel vorgesehen sind, welche zumindest auf die Kopplungsmittel wirken und diese einzeln oder in Gruppen zwischen der ersten Position und einer zweiten, die Kopplung zur Rotorwelle beseitigenden Position hin- und herbewegen. Somit ist eine geregelte relative Bewegung einer Elektromaschine zu der Rotorwelle realisierbar.It is also advantageous if electrically, pneumatically, hydraulically and / or mechanically acting means are provided, which act at least on the coupling means and reciprocate them individually or in groups between the first position and a second, the coupling to the rotor shaft eliminating position , Thus, a controlled relative movement of an electric machine to the rotor shaft can be realized.

Bevorzugterweise umfasst das elektrisch, pneumatisch, hydraulisch und/oder mechanisch wirkende Mittel wenigstens einen Aktor, um den Abstand zwischen einer Elektromaschine und der Drehachse der Rotorwelle aktiv zu variieren. Auf diese Weise ist es zum Beispiel möglich, einzelne Elektromaschinen zu Wartungszwecken während des Betriebs einer gesamten Windkraftanlage zu warten, ohne dass die Windkraftanlage stillstehen muss. Auch ist es mithilfe des Mittels möglich, zum Beispiel entsprechend der Windleistung, die auf eine Windkraftanlage einwirkt, einzelne Elektromaschinen zu- oder wegzuschalten. Somit kann also eine Windkraftanlage entsprechend der Windleistung optimal eingestellt werden, sodass im Ergebnis stets ein Maximum an elektrischer Energie aus der einwirkenden Windkraft bzw. aus der einwirkenden Windleistung gewonnen werden kann.Preferably, the electrically, pneumatically, hydraulically and / or mechanically acting means comprises at least one actuator to actively vary the distance between an electric machine and the axis of rotation of the rotor shaft. In this way it is possible, for example, to maintain individual electric machines for maintenance purposes during the operation of an entire wind turbine without the wind turbine having to stand still. It is also possible by means of the means, for example, according to the wind power, which acts on a wind turbine, to switch on or off individual electric machines. Thus, therefore, a wind turbine can be optimally adjusted according to the wind power, so that in the result always a maximum of electrical energy from the acting wind force or from the acting wind power can be obtained.

Vorteilhafterweise ist die Übersetzungsstufe bzw. das Übersetzungsverhältnis zwischen Rotorwelle und den jeweiligen Drehkörpern größer 20, größer 50, größer 100 oder größer 200. Somit weist vorteilhafterweise also z. B. die Rotorwelle um den Faktor größer 20, größer 50, größer 100 oder größer 200 mehr Zähne auf als das Ritzel einer Elektromaschine.Advantageously, the translation stage or the transmission ratio between the rotor shaft and the respective rotary bodies is greater than 20, greater than 50, greater than 100 or greater than 200. Thus advantageously z. B. the rotor shaft by a factor greater than 20, greater than 50, greater 100 or greater 200 more teeth than the pinion of an electric machine.

Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn eine Nachführanordnung vorgesehen ist, welche vorzugsweise in der ersten Position von Rotorwelle und Kopplungsmittel auf die jeweiligen Kopplungsmittel wirkt und diese in einem konstanten Radialabstand zur Mantelfläche der Rotorwelle hält, mit welcher die Kopplungsmittel gekoppelt sind.Furthermore, it is advantageous if a Nachführanordnung is provided, which preferably acts in the first position of the rotor shaft and coupling means on the respective coupling means and holds them at a constant radial distance to the lateral surface of the rotor shaft, with which the coupling means are coupled.

Ferner ist es von Vorteil, wenn die Nachführanordnung als Drehaufhängung zur drehbeweglichen Anordnung einer Elektromaschine ausgebildet ist.Furthermore, it is advantageous if the tracking arrangement is designed as a rotary suspension for the rotatable arrangement of an electric machine.

Des Weiteren ist es günstig, wenn die Drehaufhängung ein Drehgelenk aufweist, um welches eine Elektromaschine relativ zum Gestell dreh- bzw. schwenkbar ist.Furthermore, it is advantageous if the rotary suspension has a pivot about which an electric machine is rotatable or pivotable relative to the frame.

Vorzugsweise ist das Drehgelenk der Drehaufhängung bzw. der Nachführanordnung um eine Achse drehbar, die zur Drehachse der Rotorwelle einer Windkraftanlage gleichorientiert ist. Mit anderen Worten ausgedrückt, wird es also der Drehaufhängung ermöglicht, radial nach innen und/oder radial nach außen zur Drehachse der Rotorwelle zu schwenken. Konkret ausgeführt bedeutet dies, dass es einer Elektromaschine der Elektromaschinenbaugruppe ermöglicht wird, den Abstand zwischen der Drehachse der Rotorwelle und einem Momenteneingang der Elektromaschine zu variieren. Dadurch können auf einfache Weise Toleranzen beim Zusammenbau einer Windkraftanlage ausgeglichen werden und Spiel zwischen einzelnen Teilen, insbesondere zwischen einer Elektromaschine und der Rotorwelle, eliminiert werden.Preferably, the rotary joint of the rotary suspension or the Nachführanordnung is rotatable about an axis which is the same orientation to the axis of rotation of the rotor shaft of a wind turbine. In other words, it is thus possible for the rotary suspension, radially inward and / or to pivot radially outward to the axis of rotation of the rotor shaft. Concretely, this means that an electric machine of the electric machine module is made possible to vary the distance between the axis of rotation of the rotor shaft and a torque input of the electric machine. As a result, tolerances in the assembly of a wind turbine can be compensated in a simple manner and clearance between individual parts, in particular between an electric machine and the rotor shaft, are eliminated.

Auch ist es günstig, wenn die Drehaufhängung bzw. die Nachführanordnung eine Vorspannfeder umfasst, mit deren Hilfe eine Elektromaschine in eine Richtung, insbesondere in Richtung einer Rotorwelle, vorspannbar ist. Mit anderen Worten, wird die Drehaufhängung mithilfe einer Vorspannfeder in die Lage versetzt, den Abstand zwischen der Drehachse der Rotorwelle und einem Momenteneingang der Elektromaschine bzw. dem Ritzel / Reibrad dynamisch zu verkleinern bzw. zu variieren um so immer einen konstanten Abstand zur Mantelfläche der Rotorwelle zu halten. Auf diese Weise kann eine optimale Übertragung von Kräften von der Rotorwelle zu einer Elektromaschine gewährleistet werden.It is also advantageous if the rotary suspension or the tracking arrangement comprises a biasing spring by means of which an electric machine can be prestressed in one direction, in particular in the direction of a rotor shaft. In other words, the rotary suspension is enabled by means of a biasing spring to dynamically reduce or vary the distance between the axis of rotation of the rotor shaft and a torque input of the electric machine or the pinion / friction so always a constant distance from the lateral surface of the rotor shaft to keep. In this way, an optimal transmission of forces from the rotor shaft to an electric machine can be ensured.

Auch ist es von Vorteil, wenn die Nachführanordnung als Linearaufhängung zur linearbeweglichen Anordnung einer Elektromaschine ausgebildet ist. So ist es also möglich, eine Elektromaschine entlang einer geraden Strecke oder einer Kurvenbahn zu verfahren.It is also advantageous if the Nachführanordnung is designed as a linear suspension for linearly movable arrangement of an electric machine. So it is possible to move an electric machine along a straight line or a curved path.

Vorzugsweise umfasst die Linearaufhängung ein Feder- und/oder Dämpferelement, entlang welchem eine Elektromaschine relativ zum Gestell oder relativ zur Drehachse der Rotorwelle linear beweglich ist. Günstigerweise ist mit Hilfe der Linearaufhängung eine Elektromaschine in eine Richtung, insbesondere in Richtung der Rotorwelle, vorspannbar. Mit anderen Worten ausgedrückt, versetzt die Linearaufhängung eine Elektromaschine in die Lage, den Abstand zwischen der Drehachse der Rotorwelle und einem Momenteneingang der Elektromaschine bzw. dem Ritzel / Reibrad dynamisch zu variieren.Preferably, the linear suspension comprises a spring and / or damper element, along which an electric machine is linearly movable relative to the frame or relative to the axis of rotation of the rotor shaft. Conveniently, with the help of the linear suspension, an electric machine in one direction, in particular in the direction of the rotor shaft, can be prestressed. In other words, the linear suspension enables an electric machine to dynamically vary the distance between the rotational axis of the rotor shaft and a torque input of the electric machine or the pinion / friction wheel.

Günstigerweise ist die Linearaufhängung entlang einer Achse oder Kurvenbahn verschiebbar, die bevorzugterweise senkrecht zur Drehachse der Rotorwelle orientiert ist. Somit ist es auf einfache Weise möglich, den Abstand zwischen einer Elektromaschine und der Drehachse der Rotorwelle zu variieren.Conveniently, the linear suspension is displaceable along an axis or curved track, which is preferably oriented perpendicular to the axis of rotation of the rotor shaft. Thus, it is easily possible to vary the distance between an electric machine and the axis of rotation of the rotor shaft.

Auch kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Gestell eine erste Reihe und eine zweite Reihe Elektromaschinen aufweist.It can also be provided that at least one frame has a first row and a second row of electric machines.

Vorteilhafterweise sind die Drehkörper der Elektromaschinen, welche in der ersten Reihe zusammengefasst sind, zu den Drehkörpern der Elektromaschinen, welche in der zweiten Reihe zusammengefasst sind, in Umfangsrichtung der Rotorwelle um einen Winkelbetrag versetzt angeordnet.Advantageously, the rotary bodies of the electric machines, which are combined in the first row, are arranged offset in the circumferential direction of the rotor shaft by an angular amount to the rotary bodies of the electric machines, which are summarized in the second row.

Auch können die Drehkörper der Elektromaschinen der beiden Reihen unversetzt zueinander angeordnet sein, wenn die Anbindung zwischen Drehkörper und Momenteneingang mittels eines achsenversetzenden Getriebes oder eine Kardanwelle erfolgt.Also, the rotary body of the electric machines of the two rows can be arranged without displacement to each other, if the connection between the rotary body and torque input by means of an off-axis gearbox or a propeller shaft.

Ferner ist es von Vorteil, wenn ein Gestell mindestens zwei Verstrebungen zum Halten der Elektromaschinen umfasst, wobei vorzugsweise die mindestens zwei Verstrebungen die mechanischen Kräfte und Momente der Elektromaschinen aufnehmen und weiterleiten.Furthermore, it is advantageous if a frame comprises at least two struts for holding the electric machines, wherein preferably the at least two struts receive and relay the mechanical forces and moments of the electric machines.

Auch ist es vorteilhaft, wenn mindestens zwei Verstrebungen mindestens zwei Elektromaschinen aufnehmen.It is also advantageous if at least two struts accommodate at least two electric machines.

Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass ein Gestell vier Verstrebungen zum Halten der Elektromaschinen umfasst. Diese Verstrebungen bilden ein ausreichend stabiles mechanisches Grundgerüst zur Aufnahme und Weiterleitung von mechanischen Kräften.Furthermore, it can be provided that a frame comprises four struts for holding the electric machines. These struts form a sufficiently stable mechanical framework for receiving and transmitting mechanical forces.

Vorteilhafterweise nehmen jeweils zwei Verstrebungen jeweils mindestens zwei Elektromaschinen auf. Somit ist es also günstig, wenn pro Gestell zwei Verstrebungen jeweils mindestens zwei Elektromaschinen aufnehmen.Advantageously, two struts each receive at least two electric machines. Thus, it is advantageous if per rack two struts each accommodate at least two electric machines.

Günstigerweise weist das Gestell eine erste und eine zweite Verstrebung sowie eine dritte und vierte Verstrebung jeweils zur Aufnahme von Elektromaschinen auf.Conveniently, the frame has a first and a second strut and a third and fourth struts each for receiving electric machines.

Bevorzugterweise sind die Elektromaschinen Generatoren, die von der Rotorwelle angetrieben werden.Preferably, the electric machines are generators that are driven by the rotor shaft.

Auch ist es bevorzugt, dass die Elektromaschinen Elektromotoren sind, die die Rotorwelle antreiben.It is also preferable that the electric machines are electric motors that drive the rotor shaft.

Ferner ist es günstig, dass die Elektromaschinen einzeln oder in Gruppen zueinander bezüglich ihrer Drehmomentwelligkeit phasenverschoben auf die Rotorwelle wirken. Dadurch kann das Anregen des Turms einer Windkraftanlage gemindert werden, was wiederum vorteilhaft in Bezug auf eine Geräuschminderung ist.Furthermore, it is favorable that the electric machines act individually or in groups with respect to each other with respect to their torque ripple phase-shifted on the rotor shaft. As a result, the excitation of the tower of a wind turbine can be reduced, which in turn is advantageous in terms of noise reduction.

Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Windkraftanlage.A second aspect of the present invention includes a wind turbine.

Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Merkmale der Elektromaschinenbaugruppe, wie sie unter dem ersten Aspekt erwähnt werden, einzeln oder miteinander kombinierbar bei der Windkraftanlage Anwendung finden können. It is expressly understood that the features of the electric machine assembly as mentioned in the first aspect can be used individually or in combination with each other in the wind turbine application.

Anders ausgedrückt, die oben unter dem ersten Aspekt der Erfindung genannten Merkmale betreffend die Elektromaschinenbaugruppe können auch hier unter dem zweiten Aspekt der Erfindung mit weiteren Merkmalen kombiniert werden.In other words, the features mentioned above under the first aspect of the invention relating to the electric machine assembly can also be combined here with further features in the second aspect of the invention.

Selbstverständlich ist es auch möglich, Merkmale der Windkraftanlage mit Merkmalen der Elektromaschinenbaugruppe zu kombinieren.Of course, it is also possible to combine features of the wind turbine with features of the electric machine assembly.

Vorteilhaftweise umfasst eine Windkraftanlage eine Elektromaschinenbaugruppe nach dem ersten Aspekt.Advantageously, a wind turbine comprises an electric machine assembly according to the first aspect.

Ferner ist es bevorzugt, dass die Rotorwelle einen Flansch zur Anbindung einer Rotornabe umfasst.Furthermore, it is preferred that the rotor shaft comprises a flange for connecting a rotor hub.

Günstigerweise ist die Rotorwelle mit der Rotornabe der Windkraftanlage verbindbar.Conveniently, the rotor shaft is connectable to the rotor hub of the wind turbine.

Ferner ist es günstig, wenn die Rotorwelle Versteifungsringe, insbesondere an ihren axialen Enden, aufweist. Somit können auf einfache und gewichtssparende Weise mechanische Kräfte aufgenommen und weitergeleitet werden, ohne dass sich die Rotorwelle verformt.Furthermore, it is favorable if the rotor shaft has stiffening rings, in particular at their axial ends. Thus, mechanical forces can be absorbed and relayed in a simple and weight-saving manner without the rotor shaft deforming.

Bevorzugterweise ist die Rotorwelle als Hohlwelle ausgebildet.Preferably, the rotor shaft is designed as a hollow shaft.

Auch ist es bevorzugt, dass die Rotorwelle mindestens ein Zentralzahnrad bzw. ein rotorseitig vorgesehenes Zahnrad bzw. ein Zahnrad umfasst. Mithilfe des Zentralzahnrads bzw. des Zahnrades kann das Drehmoment, das auf die Rotorwelle einwirkt, an die Elektromaschinen übertragen werden.It is also preferred that the rotor shaft comprises at least one central gear or a gear or gear provided on the rotor side. By means of the central gear or the gear wheel, the torque acting on the rotor shaft can be transmitted to the electric machines.

Ferner ist es möglich, dass pro Gestell außenseitig auf der Rotorwelle ein Zentralzahnrad / Zahnrad angeordnet ist.Furthermore, it is possible for a central gearwheel to be arranged on the outside of the rotor shaft per frame.

Günstigerweise ist das mindestens eine Zentralzahnrad bzw. das rotorseitig vorgesehene Zahnrad / Zahnrad im Querschnitt T-förmig ausgebildet.Conveniently, the at least one central gear or the rotor side provided gear / gear in cross-section T-shaped.

Auch kann vorgesehen sein, dass das mindestens eine Zentralzahnrad eine Verzahnung zum Kämmen mit einem Momenteneingang einer Elektromaschine bzw. mit einem Ritzel einer Elektromaschine umfasst. Auf diese Weise kann ein Drehmoment von der Rotorwelle auf die Elektromaschinen der Elektromaschinenbaugruppe übertragen werden, um mechanische Energie in elektrische Energie zu wandeln.It can also be provided that the at least one central gear comprises a toothing for combing with a torque input of an electric machine or with a pinion of an electric machine. In this way, torque can be transmitted from the rotor shaft to the electric machines of the electric machine assembly to convert mechanical energy into electrical energy.

Des Weiteren ist es bevorzugt, dass das mindestens eine Zentralzahnrad ein horizontales Teilelement umfasst, das an seinen Enden jeweils eine Verzahnung zur Kraftweitergabe an Elektromaschinen aufweist. Mithilfe der Verzahnung ist es möglich, ein Drehmoment von der Rotorwelle zu den Elektromaschinen zu übertragen.Furthermore, it is preferred that the at least one central gear comprises a horizontal sub-element which has at its ends in each case a toothing for the power transmission to electric machines. By means of the toothing, it is possible to transmit a torque from the rotor shaft to the electric machines.

Vorzugsweise weist das horizontale Teilelement des Zentralzahnrads eine linke Verzahnung für eine erste Elektromaschine auf und eine rechte Verzahnung für eine zweite Elektromaschine. Auf diese Weise können Elektromaschinen, die links- und rechtsseitig des Zentralzahnrads angeordnet sind, das Drehmoment der Rotorwelle abgreifen. Bei Verwendung einer Schrägverzahnung und einer entgegengesetzten Schrägung der linken und rechten Verzahnung können sich die axialen Kräfte der Elektromaschinen auf der linken und der rechten Seite gegenseitig kompensieren. Oder bei geeigneter Wahl der Schrägungen ergibt sich eine resultierende axiale Kraft auf die Rotorwelle, welche entgegen der axialen Kraft auf die Rotorwelle an einem Flansch der rotorwelle wirkt. Ferner ist bevorzugt, dass die Momenteneingänge der Elektromaschinen, die an der ersten und zweiten Verstrebung angeordnet sind, auf der einen Seite des Zentralzahnrads angeordnet sind, und vorzugsweise die Momenteneingänge der Elektromaschinen, die an der dritten und vierten Verstrebung angeordnet sind, auf der anderen Seite des Zentralzahnrads angeordnet sind. Mit anderen Worten ausgedrückt ist es günstig, wenn sich die Momenteneingänge bzw. das Ritzel/Reibrad der Elektromaschinen der ersten/zweiten Verstrebung und der dritten/vierten Verstrebung an jeweils unterschiedlichen Seiten des Zentralzahnrads angeordnet sind. Im Ergebnis ergeben sich somit vorzugsweise Elektromaschinen, deren Momenteneingang jeweils mit dem Zentralzahnrad interagiert, wobei beispielsweise mindestens zwei Elektromaschinen auf der rechten Seite des Zentralzahnrads und zwei Elektromaschinen auf der linken Seite des Zentralzahnrads angeordnet sind. Hierbei ist günstigerweise die Angabe „linke Seite“ und „rechte Seite“ auf das Zentralzahnrad bezogen, das sich im Wesentlichen in radialer Richtung erstreckt und um eine Drehachse dreht, die in axialer Richtung orientiert ist.Preferably, the horizontal sub-element of the central gear on a left-hand toothing for a first electric machine and a right-hand toothing for a second electric machine. In this way, electric machines, which are arranged on the left and right sides of the central gear, pick up the torque of the rotor shaft. When using a helical toothing and an opposite skew of the left and right teeth, the axial forces of the electric machines on the left and right sides can compensate each other. Or with a suitable choice of the bevels results in a resulting axial force on the rotor shaft, which acts against the axial force on the rotor shaft on a flange of the rotor shaft. Further, it is preferable that the torque inputs of the electric machines arranged on the first and second braces are arranged on the one side of the central gear, and preferably the torque inputs of the electric machines arranged on the third and fourth braces on the other side of the central gear are arranged. In other words, it is favorable when the torque inputs or the pinion / friction wheel of the electric machines of the first / second strut and the third / fourth strut are arranged on respectively different sides of the central gear. As a result, thus preferably result in electric machines whose torque input interacts with the central gear, for example, at least two electric machines are arranged on the right side of the central gear and two electric machines on the left side of the central gear. Here, the term "left side" and "right side" is favorably referred to the central gear, which extends substantially in the radial direction and rotates about a rotation axis which is oriented in the axial direction.

Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn das mindestens eine Zentralzahnrad eine Lauffläche für ein Distanzelement einer Elektromaschine umfasst. Das Distanzelement hilft dabei, Temperaturausdehnungen, Elastizitäten, Fertigungs- und Montagetoleranzen zwischen der Rotorwelle der Elektromaschinenbaugruppe und einer einzelnen Elektromaschine bzw. deren Momenteneingang derart zu kompensieren, dass eine Verzahnung an einem Zentralzahnrad und/oder an einem Momenteneingang einer Elektromaschine unter gutem Wirkungsgrad wirkverbunden sind und nicht beschädigt wird. Mittels des Distanzelements und der Anpresskraft wird vorzugsweise eine gewünscht Eingriffstiefe der Verzahnungen weitgehend eingehalten.Furthermore, it is advantageous if the at least one central gear wheel comprises a running surface for a spacer element of an electric machine. The spacer element helps to compensate for temperature expansions, elasticities, manufacturing and assembly tolerances between the rotor shaft of the electric machine assembly and a single electric machine or their torque input such that a toothing on a central gear and / or are operatively connected to a torque input of an electric machine with good efficiency and is not damaged. By means of the spacer element and the contact pressure, a desired engagement depth of the teeth is preferably largely maintained.

Vorzugsweise ist zwischen den beiden Verzahnungen (linke und rechte Verzahnung) eine Lauffläche für ein Distanzelement angeordnet. Somit stellt also das Zentralzahnrad mit der Lauffläche eine Auflagefläche für ein Distanzelement zur Verfügung, wobei sich das Distanzelement an der Auflagefläche abstützen kann.Preferably, a running surface for a spacer element is arranged between the two toothings (left and right toothing). Thus, therefore, the central gear with the tread a support surface for a spacer available, with the spacer can be supported on the support surface.

Ferner ist bevorzugt, dass das mindestens eine Zentralzahnrad bzw. das mindestens eine rotorseitig vorgesehene Zahnrad ein vertikales Teilelement zur Anbindung an die Rotorwelle umfasst. Mithilfe des vertikalen Teilelements kann auf einfache Weise ein Drehmoment der Rotorwelle zu den Elektromaschinen übertragen werden.It is further preferred that the at least one central gear or the at least one gear provided on the rotor side comprises a vertical subelement for connection to the rotor shaft. By means of the vertical sub-element, a torque of the rotor shaft can be transmitted to the electric machines in a simple manner.

Auch ist es möglich, dass die Nachführanordnung auf das Zentralzahnrad derart einwirkt, dass das Drehmoment der Rotorwelle über das Zentralzahnrad auf die Elektromaschinen übertragen wird, um mechanische Energie und elektrische Energie umzuwandeln. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist es von Vorteil, wenn die Nachführanordnung bzw. die Vorspannfeder der Nachführanordnung die Elektromaschine in Richtung des Zentralzahnrads bewegt bzw. drückt bzw. presst. Somit kann stets eine Verbindung zwischen der Rotorwelle und den einzelnen Elektromaschinen geschaffen werden, sodass zu jedem Zeitpunkt ein Maximum an elektrischer Energie gewonnen werden kann.It is also possible that the Nachführanordnung acts on the central gear such that the torque of the rotor shaft is transmitted via the central gear to the electric machines to convert mechanical energy and electrical energy. In other words, it is advantageous if the Nachführanordnung or the biasing spring of the Nachführanordnung moves the electric machine in the direction of the central gear or presses or pressed. Thus, a connection between the rotor shaft and the individual electric machines can always be created, so that at any time a maximum of electrical energy can be obtained.

Vorteilhafterweise umfasst jede Elektromaschine einen Momenteneingang, der mit der Verzahnung des Zentralzahnrads kämmt, um mechanische Energie in elektrische Energie umzuwandeln.Advantageously, each electric machine includes a torque input that meshes with the teeth of the central gear to convert mechanical energy into electrical energy.

Nachfolgend wird der oben dargestellte Erfindungsgedanke ergänzend mit anderen Worten ausgedrückt.Hereinafter, the inventive idea presented above is expressed in other words in addition.

Dieser Gedanke betrifft vorzugsweise - vereinfacht dargestellt - eine Elektromaschinenbaugruppe für eine Windkraftanlage, bei der mehrere Elektromaschinen auf einem Umfang von Zentralzahnrädern vorgesehen sind, die günstigerweise an einer Rotorwelle vorgesehen und vorzugsweise mit einer Rotornabe gekoppelt sind.This idea preferably relates - in simplified form - to an electric machine assembly for a wind power plant, in which a plurality of electric machines are provided on a circumference of central gears, which are advantageously provided on a rotor shaft and preferably coupled to a rotor hub.

Vorteilhafterweise sind die Elektromaschinen unter Verwendung von kleinen Ritzeln bzw. Momenteneingängen mit jeweiligen Zentralzahnrädern gekoppelt.Advantageously, the electric machines are coupled to respective central gears using small pinions or torque inputs.

Anders ausgedrückt wird vorzugsweise eine Windkraftanlage mit einem Triebstrang nach folgendem Prinzip geschaffen:

  1. a) Vorteilhafterweise ist eine Rotornabe mit einer Rotorwelle verbunden und treibt diese an, so dass vorzugsweise Rotornabe und Rotorwelle mit gleicher Drehzahl drehen.
  2. b) Auf der Rotorwelle ist vorzugsweise mindestens ein Zentralzahnrad / Zahnrad mit großem Außendurchmesser (z.B. ca. 3 m) und hoher Zähnezahl (z.B. 3163) angeordnet, welches günstigerweise von der Rotorwelle angetrieben werden.
  3. c) Auf dem Umfang des mindestens einen Zentralzahnrads bzw. des mindestens einen Zahnrades ist vorzugsweise eine Vielzahl kleiner elektrischer Maschinen bzw. Elektromaschinen (z.B. aus E-Mobility Anwendungen) angeordnet, welche mittels eines Momenteneingangs bzw. mittels kleiner Ritzel (z. B. 31 Zähne) an das zugehörige Zentralzahnrad bzw. an das rotorseitig vorgesehene Zahnrad angebunden und als elektrischer Generator betreibbar sind.
  4. d) Die einzelnen E-Maschinen bzw. jede Elektromaschine ist elastisch montiert, so dass diese einen radialen Positionsfehler der Verzahnung auf dem Zentralzahnrad ausgleichen können. Axiale Positionsfehler werden vorzugsweise mittels breiter Verzahnungen ausgeglichen.
  5. e) Eine Anpassung an diverse Leistungen kann mittels Variation der Länge der Rotorwelle und Variation der Anzahl der Zentralzahnräder sowie Anzahl der E-Maschinen bzw. Elektromaschinen je Zentralzahnrad erfolgen.
  6. f) Vorzugsweise hat die Zentralverzahnung eine Referenzkontur bzw. eine Referenzfläche bzw. eine Lauffläche für ein Distanzelement, welche in radialer Richtung zur Verzahnung auf dem Zentralzahnrad bemaßt ist.
  7. g) Mittels eines Distanzelementes wird vorzugsweise auf Basis der Referenzkontur der Abstand zwischen den Verzahnungen bzw. die Eingriffstiefe der Verzahnungen nahe einem Sollwert gehalten, wobei vorzugsweise ein kleines Verzahnungsmodul verwendet werden kann, so dass das Verzahnungsmodul günstigerweise klein im Verhältnis zum Durchmesser des Zentralzahnrades gewählt werden kann, insbesondere in einer Größenordnung kleiner 1/50, kleiner 1/100, kleiner 1/200, kleiner 1/500, kleiner 1/1000, kleiner 1/2000.
  8. h) In der Folge kann dann zusammen mit dem Generatorritzel mit nur einer Übersetzungsstufe eine Übersetzung größer 20, größer 50, größer 100 oder größer 200 erreicht werden kann.
In other words, a wind turbine with a drive train is preferably created according to the following principle:
  1. a) Advantageously, a rotor hub is connected to a rotor shaft and drives it, so that preferably rotor hub and rotor shaft rotate at the same speed.
  2. b) On the rotor shaft is preferably at least one central gear / gear with a large outer diameter (eg, about 3 m) and a high number of teeth (eg 3163) are arranged, which are favorably driven by the rotor shaft.
  3. c) on the circumference of the at least one central gear or the at least one gear is preferably a plurality of small electric machines or electric machines (eg from e-mobility applications) arranged, which by means of a torque input or by means of small pinion (eg 31 Teeth) connected to the associated central gear or to the rotor-side provided gear and are operable as an electric generator.
  4. d) The individual electric machines or each electric machine is elastically mounted so that they can compensate for a radial position error of the toothing on the central gear. Axial position errors are preferably compensated by means of wide teeth.
  5. e) An adaptation to various services can be done by varying the length of the rotor shaft and variation of the number of central gears and number of E-machines or electric machines per central gear.
  6. f) Preferably, the central toothing has a reference contour or a reference surface or a running surface for a spacer element, which is dimensioned in the radial direction to the toothing on the central gear.
  7. g) By means of a spacer element is preferably kept based on the reference contour of the distance between the teeth or the depth of engagement of the teeth near a desired value, preferably a small toothing module can be used, so that the toothed module are favorably chosen small in relation to the diameter of the central gear can, in particular in the order of less than 1/50, less than 1/100, less than 1/200, less than 1/500, less than 1/1000, less than 1/2000.
  8. h) As a result, together with the generator pinion with only one gear ratio, a ratio greater than 20, greater than 50, greater than 100 or greater than 200 can be achieved.

Aufgrund des großen Durchmessers eines Zentralzahnrads und der kleinen Ritzel eines Momenteneingangs der einzelnen elektrischen Maschinen bzw. Elektromaschinen wird günstigerweise in nur einer Stufe eine sehr hohe Übersetzung ins Schnelle erzielt, so dass vorzugsweise die kleinen elektrischen Maschinen viel schneller drehen (ca. Faktor 100) als die Hauptwelle bzw. die Rotorwelle. Due to the large diameter of a central gear and the small pinion of a torque input of the individual electric machines or electric machines is conveniently achieved in only one stage, a very high speed translation, so that preferably the small electric machines rotate much faster (about factor 100 ) as the main shaft or the rotor shaft.

Aufgrund der Vielzahl der kleinen Elektromaschinen mit jeweils einer eigenen Verzahnungsanbindung an das jeweilige Zentralzahnrad, muss vorzugsweise jede Verzahnungsanbindung nur ein Bruchteil des Drehmomentes von der Rotornabe übertragen, so dass die einzelnen Zähne nur geringen Belastungen ausgesetzt werden.Due to the large number of small electrical machines, each with its own tooth connection to the respective central gear, preferably each tooth connection only a fraction of the torque transmitted from the rotor hub, so that the individual teeth are exposed to only low loads.

Indem bevorzugterweise die Phasen der Drehmomentwelligkeiten der einzelnen Elektromaschinen gezielt zueinander versetzt angeordnet werden, ergibt sich vorzugsweise eine Gesamtanregung mit äußerst geringer Erregungsamplitude und sehr hoher Ordnung. Diese sind leichter zu beherrschen.By preferably the phases of the torque ripples of the individual electric machines are arranged offset from each other selectively, preferably results in a total excitation with extremely low excitation amplitude and very high order. These are easier to control.

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen schematisch:

  • 1 eine 3-D-Ansicht einer Elektromaschinenbaugruppe;
  • 2 einen Schnitt der Elektromaschinenbaugruppe;
  • 3 ein Teil der Elektromaschinenbaugruppe ohne Rotorwelle;
  • 4 einen Teilbereich der Elektromaschinenbaugruppe;
  • 4a einen Schnitt durch eine Elektromaschine;
  • 5 die Elektromaschinen einer Elektromaschinenbaugruppe ohne Rotorwelle und ohne Abstützungen;
  • 6 einen umrandeten Ausschnitt aus 6 vergrößert;
  • 7 einen Schnitt entlang eines Ritzels einer der Elektromaschinen;
  • 8 einen Schnitt entlang eines Ritzels einer der Elektromaschinen ohne Halterung;
  • 9 ein Detail Ritzel und Distanzrad; und
  • 10 Prinzip einer Kompensation der abweisenden Verzahnungskräfte.
The present invention will be described below with reference to the description of an embodiment with reference to the accompanying drawings. Here are shown schematically:
  • 1 a 3-D view of an electrical machine assembly;
  • 2 a section of the electric machine assembly;
  • 3 a part of the electric machine assembly without rotor shaft;
  • 4 a portion of the electric machine assembly;
  • 4a a section through an electric machine;
  • 5 the electric machines of an electric machine assembly without rotor shaft and without supports;
  • 6 an outlined section 6 increased;
  • 7 a section along a pinion of one of the electrical machines;
  • 8th a section along a pinion of one of the electric machines without a holder;
  • 9 a detail pinion and spacer wheel; and
  • 10 Principle of compensation of the repulsive toothing forces.

Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.Below is the description of an embodiment.

Es wird auf 1 bis 10 verwiesen.It will open 1 to 10 directed.

In der nachfolgenden Beschreibung werden gleiche Bezugszeichen für gleiche Gegenstände verwendet.In the following description, like reference characters will be used for like items.

1 zeigt eine 3-D-Ansicht eine Elektromaschinenbaugruppe 1. 1 a 3-D view shows an electrical machine assembly 1 ,

Genauer dargestellt, zeigt 1, dass die Elektromaschinenbaugruppe 1 eine Rotorwelle 2 und diverse Elektromaschinen 3 hat.Shown in more detail, shows 1 that the electric machine assembly 1 a rotor shaft 2 and various electrical machines 3 Has.

Hierbei weisen die Elektromaschinen 3 jeweils einen Drehkörper 4 auf. Eine Elektromaschine 3 mit einem Drehkörper 4 ist in 4a schematisch gezeigt. Der Drehkörper 4, ist -wie bei Elektromaschinen 3- üblicherweise ein Rotor 4.1, der von einer Welle 4.2 drehbar im Gehäuse 3.1 der Elektromaschine 3 gelagert. Der mit Blickrichtung auf 4a linke, aus dem Gehäuse 3.1 ragende Teil der Welle 4.2, welcher in Folgendem auch als Eingangswelle 17 bzw. Momenteneingang 16 bezeichnet wird, trägt ein Ritzel 6 und ein Distanzelement 18, worauf in der weiteren Beschreibung noch genauer eingegangen wird.Here are the electric machines 3 each a rotating body 4 on. An electric machine 3 with a rotating body 4 is in 4a shown schematically. The rotary body 4 , is -as with electric machines 3 - Usually a rotor 4.1 that of a wave 4.2 rotatable in the housing 3.1 the electric machine 3 stored. The looking up 4a left, out of the case 3.1 protruding part of the shaft 4.2 , which in the following also as input shaft 17 or momentary input 16 is called, carries a pinion 6 and a spacer 18 , which will be discussed in more detail in the further description.

Auch hat die Elektromaschinenbaugruppe 1 Kopplungsmittel 5, 6 (in 1 nicht dargestellt), die die Rotorwelle 2 und den Drehkörper 4 der jeweiligen Elektromaschine 3 in einer ersten Position zur Übertragung einer Drehbewegung mechanisch miteinander koppeln. Auch dieser Sachverhalt wird in der weiteren Beschreibung noch genauer und anschaulicher erläutert.Also has the electric machine assembly 1 coupling agent 5 . 6 (in 1 not shown), the rotor shaft 2 and the rotary body 4 the respective electric machine 3 mechanically couple together in a first position to transmit a rotational movement. This situation will be explained in more detail and vividly in the further description.

In 1 ist ferner zu erkennen, dass die Elektromaschinenbaugruppe 1 auch mehrere ortsfest angeordnete Gestelle 7 umfasst, wobei jedes Gestell 7 eine Mehrzahl von Elektromaschinen 3 aufnimmt, und wobei jede vom Gestell 7 aufgenommene Elektromaschine 3 um die Rotorwelle 2 herum positioniert ist.In 1 It can also be seen that the electric machine assembly 1 also several stationary arranged racks 7 includes, each frame 7 a plurality of electric machines 3 picking up, and taking each from the rack 7 recorded electric machine 3 around the rotor shaft 2 is positioned around.

Nachstehend wird 1 weitergehend beschrieben.Below is 1 further described.

Die Elektromaschinenbaugruppe 1 besteht, wie 1 zeigt, aus einer Hauptwelle 2 bzw. einer Rotorwelle 2, welche sich über die gesamte Länge der Elektromaschinenbaugruppe 1 erstreckt.The electrical machine assembly 1 exists, like 1 shows, from a main shaft 2 or a rotor shaft 2 extending over the entire length of the electrical machine assembly 1 extends.

Entlang dieser Hauptwelle 2 bzw. Rotorwelle 2 sind mehrere Gestelle 7 angeordnet. Jedes Gestelle 7 beinhaltet mehrere einzelne Elektromaschinen 3, welche um die Rotorwelle 2 herum angeordnet sind und durch die Rotorwelle 2 angetrieben werden und sich an einem Gestell 7 abstützen.Along this main shaft 2 or rotor shaft 2 are several racks 7 arranged. Every rack 7 includes several individual electrical machines 3 , which around the rotor shaft 2 are arranged around and through the rotor shaft 2 be driven and attached to a rack 7 support.

Die einzelnen Gestelle 7 sind mit dem Gehäuse (nicht dargestellt) bzw. einer Struktur der Gondel (nicht dargestellt) befestigt und stützen sich an dieser ab.The individual racks 7 are attached to the housing (not shown) or a structure of the nacelle (not shown) and are supported on this.

In der nach 1 gezeigten Darstellung hat die Elektromaschinenbaugruppe 1 sechs Gestelle 7, wobei jedes Gestell 2x20 Elektromaschinen 3 beinhaltet. In the after 1 shown illustration has the electrical machine assembly 1 six racks 7 , with each rack 2x20 electrical machines 3 includes.

Es wird darauf hingewiesen, dass dies nur eine beispielhafte Ausführung ist und die Anzahl der Gestelle 7 und der Elektromaschinen 3 je Gestell variiert werden kann.It should be noted that this is just an exemplary embodiment and the number of racks 7 and the electric machines 3 each frame can be varied.

An einem Flansch 10 am vorderen Ende der Haupt- bzw. Rotorwelle 2 erfolgt die Anbindung zu einer Rotornabe (nicht dargestellt).On a flange 10 at the front end of the main or rotor shaft 2 the connection to a rotor hub (not shown) takes place.

2 zeigt einen Schnitt der Elektromaschinenbaugruppe 1. 2 shows a section of the electrical machine assembly 1 ,

Genauer dargestellt, ist in 2 die Elektromaschinenbaugruppe 1 zusammen mit der Rotorwelle 2 und diversen Gestellen 7 geschnitten dargestellt.More specifically, is in 2 the electrical machine assembly 1 together with the rotor shaft 2 and various racks 7 shown cut.

Hierbei ist zu erkennen, dass die Rotorwelle 2 diverse Versteifungsringe 11, insbesondere an den axialen Enden der Rotorwelle 2, aufweist, wobei die Rotorwelle 2 als Hohlwelle ausgebildet ist.It can be seen that the rotor shaft 2 various stiffening rings 11 , in particular at the axial ends of the rotor shaft 2 , wherein the rotor shaft 2 is designed as a hollow shaft.

Ferner zeigt 2, dass die Rotorwelle 2 an dem einen Ende, an dem der Flansch 10 für eine Rotornabe (nicht dargestellt) angebracht ist, eine Radiallageranordnung 13A und am gegenüberliegenden bzw. anderen Ende eine Schrägkugellageranordnung 13B aufweist.Further shows 2 that the rotor shaft 2 at the one end, at which the flange 10 for a rotor hub (not shown) is mounted, a radial bearing assembly 13A and at the opposite or other end of an angular contact ball bearing assembly 13B having.

Zwischen den beiden Enden der Rotorwelle 2 sind die Gestelle 7 in regelmäßigen Abständen angeordnet.Between the two ends of the rotor shaft 2 are the racks 7 arranged at regular intervals.

Gemäß 2 weist jedes Gestell 7 diverse elektrische Maschinen bzw. Elektromaschinen 3 zur Erzeugung elektrischer Energie auf.According to 2 has each rack 7 various electrical machines or electrical machines 3 for generating electrical energy.

Die Elektromaschinen 3 sind dabei so an einem Gestell 7 angeordnet, dass ein Drehmoment der Rotorwelle 2 mithilfe der Elektromaschinen 3 in elektrische Energie umwandelbar ist.The electric machines 3 are doing so on a frame 7 arranged that a torque of the rotor shaft 2 using the electric machines 3 is convertible into electrical energy.

Des Weiteren geht aus 2 hervor, dass jedes Gestell 7 vier Verstrebungen 12A, 12B, 12C, 12D zum Halten der Elektromaschinen 3 umfasst.Furthermore goes out 2 produced that every frame 7 four struts 12A . 12B . 12C . 12D to hold the electric machines 3 includes.

Genauer geschildert, weist jedes Gestell 7 eine erste 12A und eine zweite Verstrebung 12B sowie eine dritte 12C und vierte Verstrebung 12D jeweils zur Aufnahme von Elektromaschinen 3 auf.Described in more detail, rejects each rack 7 a first 12A and a second brace 12B and a third 12C and fourth brace 12D each for receiving electric machines 3 on.

Dabei nehmen - wie bereits erwähnt -jeweils zwei Verstrebungen 12A, 12B bzw. 12C, 12D diverse Elektromaschinen 3 auf.Thereby - as already mentioned - each two braces 12A . 12B or. 12C . 12D various electrical machines 3 on.

Die Verstrebungen 12A, 12B, 12C, 12D haben dabei die Aufgabe, mechanische Kräfte und Momente der Elektromaschinen 3 und der Rotorwelle 2 aufzunehmen und weiterzuleiten.The struts 12A . 12B . 12C . 12D have the task, mechanical forces and moments of electric machines 3 and the rotor shaft 2 to record and forward.

Nachstehend wird 2 weitergehend beschrieben.Below is 2 further described.

Sichtbar ist in 2 erneut die Rotorwelle 2 mit dem Flansch 10 für die Anbindung einer Rotornabe (nicht dargestellt).Visible is in 2 again the rotor shaft 2 with the flange 10 for the connection of a rotor hub (not shown).

Weiterhin ist beispielhaft die Lagerung der Rotorwelle 2 dargestellt.Furthermore, the bearing of the rotor shaft is an example 2 shown.

In der Nähe zum Flansch 10 der Rotornabe müssen hohe radiale Kräfte aufgenommen werden und die Lagerung erfolgt mittels Rollenlager 13A bzw. einer Radiallageranordnung 13A.Near to the flange 10 The rotor hub high radial forces must be absorbed and storage by roller bearings 13A or a radial bearing arrangement 13A ,

In der Nähe des entgegengesetzten Endes treten deutlich geringere radiale Kräfte auf, weiterhin müssen noch die axialen Kräfte aufgenommen werden. Dies erfolgt z. B. mittels zweier Schrägkugellager 13B bzw. mittels einer Schrägkugellageranordnung 13B, welche radiale als auch axiale Kräfte aufnehmen können/kann.In the vicinity of the opposite end significantly lower radial forces occur, still have the axial forces are absorbed. This is done z. B. by means of two angular contact ball bearings 13B or by means of an angular contact ball bearing arrangement 13B , which can accommodate radial and axial forces / can.

Im Bereich der Lager 13A, 13B bzw. der Lageranordnungen 13A, 13B sind Versteifungsringe 11 für die Rotorwelle 2 dargestellt. Aufgrund dieser Lagerung müssen die einzelnen Lager 13A, 13B kaum oder nur geringe Kippmomente aufnehmen, wobei vorzugsweise die einzelnen Lager 13A, 13B einen kleinen Kipp-Freiheitsgrad zulassen (z. B. in Ausführung als Pendelkugellager, Pendelrollenlager, etc.). Dadurch ist es möglich, Ausrichtungsfehler aber speziell auch elastische Verformungen der Rotorwelle 2 während des Betriebes auszugleichen.In the field of bearings 13A . 13B or the bearing arrangements 13A . 13B are stiffening rings 11 for the rotor shaft 2 shown. Because of this storage, the individual bearings 13A . 13B record little or no tilting moments, preferably the individual bearings 13A . 13B allow a small degree of tilting freedom (eg in execution as self-aligning ball bearings, spherical roller bearings, etc.). This makes it possible alignment errors but especially elastic deformation of the rotor shaft 2 to balance during operation.

Bei den sechs Gestellen 7 ist die Anordnung der einzelnen Elektromaschinen 3 in den einzelnen Gestellen 7 in jeweils zwei Gruppen sichtbar.At the six racks 7 is the arrangement of the individual electric machines 3 in the individual racks 7 visible in two groups each.

Ein Teil der Elektromaschinen 3 befindet sich in der linken Hälfte (gebildet von den Verstrebungen 12A, 12B) und der andere Teil in der rechten Hälfte (gebildet von den Verstrebungen 12C, 12D) der Gestelle 7.Part of the electrical machines 3 is in the left half (formed by the struts 12A . 12B ) and the other part in the right half (formed by the struts 12C . 12D ) of the racks 7 ,

Der Bereich „A“ ist in 7 mit mehr Details dargestellt.The area "A" is in 7 presented with more details.

3 zeigt ein einzelnes Gestell 7 ohne Hauptwelle bzw. Rotorwelle 2. 3 shows a single frame 7 without main shaft or rotor shaft 2 ,

Das Gestell 7 hat gemäß 3 diverse Elektromaschinen 3 zur Erzeugung elektrischer Energie.The frame 7 has according to 3 various electrical machines 3 for generating electrical energy.

Die Elektromaschinen 3 sind dabei so um die Rotorwelle 2 angeordnet, dass ein Drehmoment der Rotorwelle 2 mithilfe der Elektromaschinen 3 in elektrische Energie umwandelbar ist. The electric machines 3 are doing so around the rotor shaft 2 arranged that a torque of the rotor shaft 2 using the electric machines 3 is convertible into electrical energy.

An der Rotorwelle 2, die in 3 nicht dargestellt ist, ist ein Zahnrad 5 bzw. ein Zentralzahnrad 5 angeordnet, um das Drehmoment, das auf die Rotorwelle 2 einwirkt, an die Elektromaschinen 3 zu übertragen.At the rotor shaft 2 , in the 3 not shown is a gear 5 or a central gear 5 arranged to the torque acting on the rotor shaft 2 interacts with the electrical machines 3 transferred to.

Ferner ist in 3 die Drehachse D dargestellt, um welche die Rotorwelle 2 sowie das Zahnrad 5 / Zentralzahnrad 5 drehen.Furthermore, in 3 the axis of rotation D represented by which the rotor shaft 2 as well as the gear 5 / Central gear 5 rotate.

Des Weiteren ist in 3 zu erkennen, dass zwischen den Verstrebungen 12A, 12B, 12C, 12D, jeweils ein Versteifungskranz 14 zur weiteren mechanischen Stabilisierung angeordnet ist.Furthermore, in 3 to recognize that between the struts 12A . 12B . 12C . 12D , each a stiffening wreath 14 is arranged for further mechanical stabilization.

Nachstehend wird 3 weitergehend beschrieben.Below is 3 further described.

Jedem Gestell 7 ist ein Zentralzahnrad 5 bzw. ein Zahnrad 5 zugeordnet, welches von der Hauptwelle 2 bzw. der Rotorwelle 2 angetrieben wird und auf der Rotorwelle 2 gelagert bzw. befestigt ist.Every frame 7 is a central gear 5 or a gear 5 assigned, which of the main shaft 2 or the rotor shaft 2 is driven and on the rotor shaft 2 stored or attached.

Rechts und links des Zentralzahnrades 5 sind auf dem Umfang (um die Rotationsachse D der Rotorwelle 2 herum - gekennzeichnet mit Umfangsrichtung U) jeweils mehrere einzelne Elektromaschinen 3, 3A, 3B angeordnet.Right and left of the central gear 5 are on the circumference (around the axis of rotation D the rotor shaft 2 around - marked with circumferential direction U ) in each case several individual electric machines 3 . 3A . 3B arranged.

Die einzelnen Elektromaschinen 3 eines Gestells 7 werden an einer Generatorhalterung bzw. an den Verstrebungen 12A, 12B, 12C, 12D des Gestells 7 montiert / abgestützt. In der hier gezeigten Ausführung besteht die Generatorhalterung bzw. das Gestell 7 - wie bereits erwähnt - aus mehreren Verstrebungen 12A, 12B, 12C, 12D, welche untereinander mittels Verbindungs- bzw. Versteifungskränzen 14 verbunden sind.The individual electric machines 3 a frame 7 be on a generator bracket or on the struts 12A . 12B . 12C . 12D of the frame 7 mounted / supported. In the embodiment shown here, there is the generator bracket or the frame 7 - As already mentioned - from several struts 12A . 12B . 12C . 12D , which among themselves by means of connecting or stiffening rings 14 are connected.

4 zeigt einen Teilbereich des Gestells 7. 4 shows a portion of the frame 7 ,

In der genannten Figur ist sowie auch in 4a gezeigt, dass die Elektromaschinenbaugruppe 1 Kopplungsmittel hat, die die Rotorwelle 2 und den Drehkörper 4 der jeweiligen Elektromaschine 3 in einer ersten Position zur Übertragung einer Drehbewegung mechanisch miteinander koppeln. Bei der Ausführung gemäß 4a ist dies so realisiert, dass die Welle 4.2 direkt mit einem Ritzel 6 versehen ist, welches mit einem rotorseitig vorgesehenen Zahnrad 5 (in 4a nicht sichtbar) in kämmender Verbindung steht.In the mentioned figure is as well as in 4a shown that the electric machine assembly 1 Coupling means has the rotor shaft 2 and the rotary body 4 the respective electric machine 3 mechanically couple together in a first position to transmit a rotational movement. In the execution according to 4a this is so realized that the shaft 4.2 directly with a pinion 6 is provided, which provided with a rotor side gear 5 (in 4a not visible) is in combative connection.

Hierbei geht aus 4 ferner hervor, dass die Elektromaschinenbaugruppe 1 eine Nachführanordnung 9 zur beweglichen Anordnung einer Elektromaschine 3, 3A, 3B relativ zum Gestell 7 umfasst.This goes out 4 It also shows that the electric machine assembly 1 a tracking arrangement 9 for the movable arrangement of an electric machine 3 . 3A . 3B relative to the frame 7 includes.

Im konkreten Fall nach 4 ist die Nachführanordnung 9 als Drehaufhängung zur drehbeweglichen Anordnung einer Elektromaschine 3, 3A, 3B ausgebildet.In the specific case after 4 is the tracking arrangement 9 as a rotary suspension for the rotatable arrangement of an electric machine 3 . 3A . 3B educated.

Genauer geschildert, hat die Nachführanordnung 9 bzw. die Drehaufhängung ein Drehgelenk 9.1, um welches eine Elektromaschine 3A, 3B relativ zum Gestell 7 bzw. relativ zu den Verstrebungen 12A, 12B, 12C, 12D schwenkbar ist, die das Gestell 7 bilden.Described in more detail, has the tracking arrangement 9 or the rotary suspension a swivel joint 9.1 to which an electric machine 3A . 3B relative to the frame 7 or relative to the struts 12A . 12B . 12C . 12D The frame is pivotable 7 form.

Die Dreh- bzw. Schwenkbewegung einer Elektromaschine ist beispielhaft bei einer der Elektromaschinen 3B auf der rechten Seite des Zahnrades 5 bzw. Zentralzahnrads 5 mit Hilfe eines Doppelpfeils S dargestellt.The rotational movement of an electric machine is an example of one of the electric machines 3B on the right side of the gear 5 or central gear 5 with the help of a double arrow S shown.

Das Drehgelenk 9.1 der Nachführanordnung 9 ist um eine Achse drehbar, die zur Drehachse D der Rotorwelle 2 gleichorientiert ist.The swivel joint 9.1 the tracking arrangement 9 is rotatable about an axis which is to the axis of rotation D the rotor shaft 2 equals.

Wie 4 zeigt, weist die Nachführanordnung 9 ferner eine Vorspannfeder 15 auf, mit deren Hilfe eine Elektromaschine 3A, 3B in eine Richtung, insbesondere in Richtung der Rotorwelle 2, vorspannbar ist.As 4 shows, has the Nachführanordnung 9 Further, a biasing spring 15 on, with whose help an electric machine 3A . 3B in one direction, especially in the direction of the rotor shaft 2 , can be prestressed.

Zwar nicht in den Figuren gezeigt, wird jedoch der Vollständigkeit halber erwähnt, dass elektrisch, pneumatisch, hydraulisch und/oder mechanisch wirkende Mittel vorgesehen sein können, welche zumindest auf die Kopplungsmittel 5, 6 (Zentralzahnrad 5 und Ritzel 6) wirken und diese einzeln oder in Gruppen zwischen der ersten Position und einer zweiten, die Kopplung zur Rotorwelle 2 beseitigenden Position hin- und herbewegen.Although not shown in the figures, it is mentioned for the sake of completeness that electrically, pneumatically, hydraulically and / or mechanically acting means can be provided, which at least on the coupling means 5 . 6 (Central gear 5 and pinion 6 ) act and these individually or in groups between the first position and a second, the coupling to the rotor shaft 2 back and forth.

Somit kann also der Abstand zwischen einer elektrischen Maschine bzw. einer Elektromaschine 3, 3A, 3B und der Drehachse D der Rotorwelle 2 aktiv variiert werden. Dies ermöglicht es außerdem, Temperaturausdehnungen, Elastizitäten, Fertigungs- und Montagetoleranzen zwischen der Rotorwelle 2 und einer einzelnen Elektromaschine 3 einfach zu kompensieren. Dadurch ist auch möglich, einzelne Elektromaschine 3 je nach Windleistung einer Windkraftanlage zu zuschalten oder weg zuschalten oder aber auch einzelne Elektromaschinen 3A, 3B zu warten oder diese zu ersetzen, ohne dass die gesamte Elektromaschinenbaugruppe 1 deaktiviert werden muss.Thus, therefore, the distance between an electric machine or an electric machine 3 . 3A . 3B and the axis of rotation D the rotor shaft 2 be actively varied. This also allows temperature expansion, elasticity, manufacturing and assembly tolerances between the rotor shaft 2 and a single electric machine 3 easy to compensate. This also makes it possible, individual electric machine 3 depending on wind power of a wind turbine to switch on or switch off or even individual electric machines 3A . 3B to maintain or replace this without the entire electrical machine assembly 1 must be disabled.

Alternativ zu einem Drehgelenk der Nachführanordnung 9 ist es auch möglich, die Nachführanordnung 9 als Linearaufhängung zur linearbeweglichen Anordnung einer Elektromaschine 3, 3A, 3B auszubilden.Alternatively to a rotary joint of the Nachführanordnung 9 it is also possible, the Nachführanordnung 9 as a linear suspension for the linearly movable arrangement of an electric machine 3 . 3A . 3B train.

In einem solchen Fall hat günstigerweise die Linearaufhängung ein Feder- und/oder Dämpferelement, entlang welchem eine Elektromaschine 3, 3A, 3B relativ zum Gestell 7 linear beweglich ist. In such a case, conveniently, the linear suspension has a spring and / or damper element along which an electric machine 3 . 3A . 3B relative to the frame 7 is linearly movable.

Auch ist bevorzugt, wenn die Linearaufhängung entlang einer Achse verschiebbar ist, die bevorzugterweise senkrecht zur Drehachse D der Rotorwelle 2 orientiert ist.It is also preferred if the linear suspension is displaceable along an axis, which is preferably perpendicular to the axis of rotation D the rotor shaft 2 is oriented.

Nachstehend wird 4 weitergehend beschrieben.Below is 4 further described.

Sichtbar ist in 4 erneut das Zahnrad bzw. das Zentralzahnrad 5 mit den Elektromaschinen 3A, 3B, welche links (3A) und rechts (3B) des Zentralzahnrades 5 entlang dem Umfang U angeordnet sind.Visible is in 4 again the gear or the central gear 5 with the electric machines 3A . 3B which left ( 3A ) and right ( 3B ) of the central gear 5 along the circumference U are arranged.

Die einzelnen Elektromaschinen 3A, 3B sind nicht starr mit der Gestell 7 befestigt, sondern flexibel, so dass die Eingangswellen bzw. Momenteneingänge der Elektromaschinen 3A, 3B eine radiale Bewegung ausführen können, um Positionsfehler einer Verzahnung auf dem Zentralzahnrad 5 auszugleichen.The individual electric machines 3A . 3B are not rigid with the frame 7 attached, but flexible, so that the input shafts or torque inputs of the electric machines 3A . 3B can perform a radial movement to position error of a toothing on the central gear 5 compensate.

Die Ursachen für diese Positionsfehler können z. B. sein: Rundlauffehler, Wärmeausdehnungen der Verzahnung auf dem Zentralzahnrad 5, Biegungen der Rotorwelle 2, etc.The causes of these position errors can z. As: concentricity error, thermal expansions of the teeth on the central gear 5 , Bends of the rotor shaft 2 , Etc.

In der hier dargestellten Ausführung ist dies beispielhaft realisiert, indem jede Elektromaschine 3A, 3B einen Drehkörper 4 aufweist und mittels eines Drehgelenkes 9.1 befestigt ist, welches in Umgangsrichtung U seitlich versetzt zur Eingangswelle bzw. zum Momenteneingang der Elektromaschine 3A, 3B angeordnet ist.In the embodiment shown here, this is exemplified by each electric machine 3A . 3B a rotary body 4 has and by means of a rotary joint 9.1 is attached, which in the direction of contact U laterally offset to the input shaft or to the torque input of the electric machine 3A . 3B is arranged.

Eine Drehung im Drehgelenk 9.1. ermöglicht eine Schwenkbewegung (angedeutet mit dem Doppelpfeil S) der Eingangswelle bzw. des Momenteneingangs (in 4 nicht zu erkennen) der Elektromaschine 3A, 3B um das Drehgelenk 9.1. Dies bewirkt in dieser Ausführung hauptsächlich eine Bewegung radial zur Umfangsrichtung U.A turn in the hinge 9.1 , allows a pivoting movement (indicated by the double arrow S ) of the input shaft or moment input (in 4 not visible) of the electric machine 3A . 3B around the hinge 9.1 , This causes in this embodiment mainly a movement radially to the circumferential direction U ,

Mittels einer Abstützung (in dieser Figur nicht sichtbar) vorzugsweise koaxial zur Eingangswelle bzw. zum Momenteneingang (nicht in 4 sichtbar) der Elektromaschine 3A, 3B stützt sich die Elektromaschine 3A, 3B am Zentralzahnrad 5 ab, wobei mittels der Vorspannfeder 15 die Abstützkraft eingestellt werden kann.By means of a support (not visible in this figure), preferably coaxial to the input shaft or to the moment input (not in 4 visible) of the electric machine 3A . 3B the electric machine is supported 3A . 3B at the central gear 5 from, wherein by means of the biasing spring 15 the supporting force can be adjusted.

Das Drehgelenk zusammen mit der Abstützung am Zentralzahnrad 5 und der Vorspannfeder 15 stellen zusammen eine eindeutige Positionierung der Eingangswelle bzw. des Momenteneingangs der Elektromaschine 3A, 3B relativ zur Umfangsebene des Zentralzahnrades 5 sicher.The swivel together with the support on the central gear 5 and the biasing spring 15 together make a clear positioning of the input shaft and the torque input of the electric machine 3A . 3B relative to the circumferential plane of the central gear 5 for sure.

Mittels der Federkraft der Vorspannfedern 15 der einzelnen Elektromaschinen 3A, 3B wird sichergestellt, dass alle Elektromaschinen 3A, 3B eine ähnliche Anpresskraft zur Abstützung am Zentralzahnrad 5 aufweisen.By means of the spring force of the preload springs 15 the individual electric machines 3A . 3B will ensure that all electrical machines 3A . 3B a similar contact force for support on the central gear 5 respectively.

Aufgrund der Schwerkraft ist für eine ähnliche Anpresskraft der einzelnen Elektromaschine 3A, 3B gegen das Zentralzahnrad 5, je nach Lage der einzelnen Elektromaschine 3A, 3B auf dem Umfang, eine unterschiedliche Federkraft der Vorspannfeder 15 notwendig.Due to gravity is for a similar contact pressure of the individual electric machine 3A . 3B against the central gear 5 , depending on the location of the individual electric machine 3A . 3B on the circumference, a different spring force of the biasing spring 15 necessary.

Alternativ zu den Vorspannfedern 15 kann auch eine aktive Anpressung bzw. Abstandspositionierung, wie zum Beispiel mithilfe eines Aktors bzw. eines elektrisch, pneumatisch, hydraulisch und/oder mechanisch wirkenden Mittels, ausgeführt werden.Alternative to the preload springs 15 can also be an active contact pressure or distance positioning, such as by means of an actuator or an electrically, pneumatically, hydraulically and / or mechanically acting means executed.

Dies ergibt weiterhin die Möglichkeit einzelne Elektromaschinen 3A, 3B bei Bedarf in eine Position ohne Kontakt zum Zentralzahnrad 5 zu verfahren. Dies erfüllt die Funktion einer steuerbaren Kupplung zwischen der einzelnen Elektromaschine 3A, 3B und der Rotorwelle 2, so dass die einzelnen Elektromaschinen 3A, 3B einzeln oder als Gruppen bei Bedarf vom Triebstrang bzw. von der Rotorwelle 2 an- oder abgekuppelt werden können.This still gives the possibility of individual electric machines 3A . 3B if necessary in a position without contact with the central gear 5 to proceed. This fulfills the function of a controllable coupling between the individual electric machine 3A . 3B and the rotor shaft 2 so that the individual electric machines 3A . 3B individually or as groups if necessary from the drive train or from the rotor shaft 2 can be connected or disconnected.

Dies ist z. B. zwecks Anpassung der Anzahl der aktiven Elektromaschinen in Abhängigkeit der aktuell benötigten Generatorleistung bzw. in Abhängigkeit der aktuellen Windverhältnisse notwendig. Weiterhin ermöglicht eine gezielte Abkopplung einzelner Elektromaschinen 3A, 3B die Durchführung von Wartungsarbeiten an diesen, ohne dass der Betrieb der Gesamtanlage unterbrochen werden muss.This is z. B. in order to adapt the number of active electric machines depending on the currently required generator power or depending on the current wind conditions necessary. Furthermore, a targeted decoupling of individual electrical machines 3A . 3B performing maintenance on these without interrupting the operation of the entire system.

Im Falle einer aktiven Abstandspositionierung bzw. einer Bewegungsvorrichtung mit einem Aktor bzw. mit einem elektrisch, pneumatisch, hydraulisch und/oder mechanisch wirkende Mittel pro Elektromaschine ergibt sich die Möglichkeit mittels Sensoren die aktuelle Verzahnungsposition zu erkennen und die Elektromaschinen 3A, 3B entsprechend aktiv zu positionieren.In the case of an active distance positioning or a movement device with an actuator or with an electrically, pneumatically, hydraulically and / or mechanically acting means per electric machine, it is possible to detect the current toothing position by means of sensors and the electric machines 3A . 3B accordingly active positioning.

Eine aktive Anpressung / Vorspannung kann z. B. mittels eines pneumatischen oder hydraulischen Zylinders bzw. mittels eines elektrisch, pneumatisch, hydraulisch und/oder mechanisch wirkenden Mittels unterstützend parallel oder alternativ zur Vorspannfeder 15 bzw. zu Nachführanordnung 9 realisiert werden.An active contact pressure / bias can z. B. by means of a pneumatic or hydraulic cylinder or by means of an electrically, pneumatically, hydraulically and / or mechanically acting means supporting parallel or alternatively to the biasing spring 15 or to Nachführanordnung 9 will be realized.

Alternativ oder zusätzlich kann die Vorspannfeder 15 mittels eines elektrisch, pneumatisch, hydraulisch und/oder mechanisch wirkende Mittels aktiv in Ihrer Vorspannung verändert werden und somit auch ein Abheben eines Ritzels bzw. des Momenteneingangs einer Elektromaschine 3A, 3B vom Zentralzahnrad 5 erzwungen werden.Alternatively or additionally, the biasing spring 15 by means of an electric, pneumatic, hydraulically and / or mechanically acting means are actively changed in their bias and thus a lifting of a pinion or the torque input of an electric machine 3A . 3B from the central gear 5 be enforced.

Ein erneutes Einspuren während des Betriebes kann erreicht werden, indem die Elektromaschine zuerst auf eine synchrone Drehzahl beschleunigt wird (so dass die Verzahnung des Ritzels bzw. des Momenteneingangs und die Verzahnung des Zentralzahnrades 5 sich annähernd gleich schnell / synchron zueinander bewegen und erst dann mittels Einschwenken der Elektromaschine 3A, 3B das Ritzel bzw. des Momenteneingangs erneut in Zahnkontakt mit dem Zentralzahnrad 5 gebracht wird.A re-meshing during operation can be achieved by the electric machine is first accelerated to a synchronous speed (so that the teeth of the pinion or the torque input and the teeth of the central gear 5 Move approximately equally fast / synchronously to each other and only then by swinging the electric machine 3A . 3B the pinion or the torque input again in tooth contact with the central gear 5 is brought.

Zusammengefasst zeigen also 2 bis 4, dass die Elektromaschinenbaugruppe 1 mit einer Rotorwelle 2 und mit diversen Drehkörpern 4 aufweisenden Elektromaschinen 3, 3A, 3B ausgestattet ist.In summary, therefore 2 to 4 that the electric machine assembly 1 with a rotor shaft 2 and with various rotating bodies 4 having electrical machines 3 . 3A . 3B Is provided.

Auch sind Kopplungsmittel 5, 6 vorgesehen, die betreffend 5 bis 9 noch genauer erläutert werden, die die Rotorwelle 2 und den Drehkörper 4 der jeweiligen Elektromaschine 3, 3A, 3B in einer ersten Position zur Übertragung einer Drehbewegung mechanisch miteinander koppeln.Also are coupling agents 5 . 6 provided, concerning 5 to 9 to be explained in more detail, the rotor shaft 2 and the rotary body 4 the respective electric machine 3 . 3A . 3B mechanically couple together in a first position to transmit a rotational movement.

Auch umfasst die Elektromaschinenbaugruppe 1 mehrere ortsfest angeordnete Gestelle 7, wobei jedes Gestell 7 eine Mehrzahl von Elektromaschinen 3, 3A, 3B aufnimmt, und wobei jede vom Gestell 7 aufgenommene Elektromaschine 3, 3A, 3B um die Rotorwelle 2 herum positioniert angeordnet ist.Also includes the electrical machine assembly 1 several fixed racks 7 where each frame 7 a plurality of electric machines 3 . 3A . 3B picking up, and taking each from the rack 7 recorded electric machine 3 . 3A . 3B around the rotor shaft 2 is positioned around.

5 zeigt die Elektromaschinen 3A, 3B eines Gestells 7 ohne Zentralwelle 2 bzw. Rotorwelle 2 und ohne Abstützungen 12A bis 12D bzw. Verstrebungen 14. 5 shows the electric machines 3A . 3B a frame 7 without central shaft 2 or rotor shaft 2 and without supports 12A to 12D or struts 14 ,

Zwecks Darstellung sind also die Zentralwelle 2 bzw. Rotorwelle 2 und die Verstrebungen 12A bis 12D für die Elektromaschinen 3A, 3B ausgeblendet.For illustration, therefore, are the central shaft 2 or rotor shaft 2 and the struts 12A to 12D for the electric machines 3A . 3B hidden.

Ansonsten sind die gleichen Elemente sichtbar, welche bereits in den vorhergehenden Figuren beschrieben wurden.Otherwise, the same elements are visible, which have already been described in the preceding figures.

Mehr Details zur Ausführung werden in 6 dargestellt bzw. beschrieben.More details on the execution will be in 6 represented or described.

6 zeigt den umrandeten Ausschnitt der 5 vergrößert. 6 shows the outlined section of the 5 increased.

Wie zu erkennen, hat jede Elektromaschine 3A, 3B einen Momenteneingang 16, um ein Drehmoment von der Rotorwelle 2 abzugreifen und in elektrische Energie umzuwandeln.As you can see, every electric machine has 3A . 3B a moment entrance 16 to a torque from the rotor shaft 2 to tap and convert into electrical energy.

Ferner hat - wie bereits erwähnt - die Elektromaschinenbaugruppe 1 Kopplungsmittel 5, 6, die die Rotorwelle 2 und den Drehkörper 4 der jeweiligen Elektromaschine 3, 3A, 3B in einer ersten Position zur Übertragung einer Drehbewegung mechanisch miteinander koppeln.Furthermore, as already mentioned, the electric machine assembly has 1 coupling agent 5 . 6 that the rotor shaft 2 and the rotary body 4 the respective electric machine 3 . 3A . 3B mechanically couple together in a first position to transmit a rotational movement.

Gemäß 6 umfasst das jeweilige Kopplungsmittel 5, 6 zwischen Rotorwelle 2 (nicht dargestellt) und Drehkörper 4 ein rotorseitig vorgesehenes Zahnrad 5 bzw. das Zentralzahnrad 5 und ein drehkörperseitig vorgesehenes, mit dem Zahnrad 5 in kämmender Verbindung stehendes Ritzel 6.According to 6 includes the respective coupling agent 5 . 6 between rotor shaft 2 (not shown) and rotary body 4 a gear provided on the rotor side 5 or the central gear 5 and a rotating body side provided, with the gear 5 in meshed pinion 6 ,

Anders ausgedrückt, umfasst der Momenteneingang 16 ein Ritzel 6 bzw. ein Generatorritzel 6, eine Eingangswelle 17 und ein Distanzelement 18.In other words, the moment input includes 16 a pinion 6 or a generator pinion 6 , an input shaft 17 and a spacer 18 ,

Hierbei ist das Distanzelement 18 als Kugellager ausgebildet, mit einem Außen- 18A und einem Innenring 18B und dazwischen angeordneten Wälzkörpern (vergleiche hierzu auch 9).Here is the spacer element 18 designed as a ball bearing, with an outer 18A and an inner ring 18B and arranged therebetween rolling elements (see also 9 ).

Das Distanzelement 18 bzw. das Distanzrad dient dabei dazu, den Abstand einer Lauffläche 19 des Zentralzahnrads 5 zu einer Drehachse des Momenteneingangs 16 nicht zu unterschreiten. Denn ein Unterschreiten eines minimalen Abstandes, der von dem Distanzelement 18 gewährleistet werden soll, kann zu Beschädigungen an der Verzahnung des Momenteneingangs 16 bzw. des Ritzels 6 einer Elektromaschine 3, 3A, 3B und an der Verzahnung des Zentralzahnrads 5 führen.The spacer element 18 or the spacer wheel serves to the distance of a tread 19 of the central gear 5 to a rotation axis of the moment input 16 not to fall below. Because falling below a minimum distance from the spacer 18 is to be ensured, can damage the teeth of the moment input 16 or the pinion 6 an electric machine 3 . 3A . 3B and at the teeth of the central gear 5 to lead.

Alternativ ist es möglich, dass das Distanzelement 18 als Gleitlager ausgebildet ist.Alternatively, it is possible that the spacer element 18 is designed as a sliding bearing.

Auch ist in 6 die Nachführanordnung 9 gezeigt, ausgestaltet mit einem Drehgelenk 9.1 und einer Vorspannfeder 15.Also is in 6 the tracking arrangement 9 shown, designed with a swivel joint 9.1 and a biasing spring 15 ,

Die Nachführanordnung 9 bewirkt, dass das Drehmoment der Rotorwelle 2 über das Zentralzahnrad 5 auf die Elektromaschinen 3A, 3B übertragen wird, um mechanische Energie in elektrische Energie umzuwandeln.The tracking arrangement 9 causes the torque of the rotor shaft 2 over the central gear 5 on the electric machines 3A . 3B is transferred to convert mechanical energy into electrical energy.

Hierbei kämmt der Momenteneingang 16 einer Elektromaschine 3A, 3B bzw. das Ritzel 6 mit der Verzahnung 5A, 5B des Zentralzahnrads 5, um - wie bereits geschildert - ein mechanisches Drehmoment in elektrische Energie umzuwandeln.This meshes with the moment input 16 an electric machine 3A . 3B or the pinion 6 with the teeth 5A . 5B of the central gear 5 in order to convert a mechanical torque into electrical energy, as already described.

Nochmals mit anderen Worten beschrieben, zeigt 6, dass die Nachführanordnung 9 in der ersten Position von Rotorwelle 2 und Kopplungsmittel 5, 6 auf die jeweiligen Kopplungsmittel 5, 6 wirkt und diese in einem konstanten Radialabstand zur Mantelfläche der Rotorwelle 2 hält, mit welcher die Kopplungsmittel 5, 6 gekoppelt sind.Again described in other words, shows 6 in that the tracking arrangement 9 in the first position of rotor shaft 2 and coupling agents 5 . 6 to the respective coupling agent 5 . 6 acts and this in a constant radial distance to the lateral surface of the rotor shaft 2 holds, with which the coupling agent 5 . 6 are coupled.

Ferner ist bei der Zusammenschau der 5 und 6 zu erkennen, dass ein Gestell 7 eine erste Reihe und eine zweite Reihe Elektromaschinen 3, 3A, 3B aufweist und dass die Drehkörper 4 der Elektromaschinen 3A, welche in der ersten Reihe zusammengefasst sind, zu den Drehkörpern 4 der Elektromaschinen 3B, welche in der zweiten Reihe zusammengefasst sind, in Umfangsrichtung U der Rotorwelle 2 um einen Winkelbetrag versetzt angeordnet sind. Furthermore, in the synopsis of 5 and 6 to recognize that a frame 7 a first row and a second row of electric machines 3 . 3A . 3B has and that the rotary body 4 the electric machines 3A , which are summarized in the first row, to the rotating bodies 4 the electric machines 3B , which are summarized in the second row, in the circumferential direction U the rotor shaft 2 offset by an angular amount are arranged.

Nachstehend wird 6 weitergehend beschrieben.Below is 6 further described.

Die Elektromaschinen 3A, 3B sind mittels eines Drehgelenks am Gestell 7 bzw. mithilfe der Nachführanordnung 9 am Gestell 7 befestigt, so dass die Eingangswelle 17 bzw. der Momenteneingang 16 der Elektromaschinen 3A, 3B eine Schwenkbewegung durchführen kann. Diese Schwenkbewegung ermöglicht einen zur Rotationsachse bzw. zur Drehachse D der Rotorwelle 2 radialen Freiheitsgrad der Eingangswelle 17 bzw. des Momenteneingangs 16 der Elektromaschinen 3A, 3B.The electric machines 3A . 3B are by means of a swivel joint on the frame 7 or by means of the tracking arrangement 9 on the frame 7 attached so that the input shaft 17 or the moment input 16 the electric machines 3A . 3B can perform a pivoting movement. This pivotal movement allows one to the axis of rotation or to the axis of rotation D the rotor shaft 2 radial degree of freedom of the input shaft 17 or the momentary input 16 the electric machines 3A . 3B ,

Das Zentralzahnrad 5 weist eine rechte 5B und eine linke Verzahnung 5A auf. Die einzelnen Elektromaschinen 3A, 3B weisen - wie bereits erwähnt - Eingangswellen 17 auf, an denen außenverzahnte Ritzel 6 bzw. Generatorritzel 6 angeordnet sind.The central gear 5 has a right 5B and a left gearing 5A on. The individual electric machines 3A . 3B have - as already mentioned - input shafts 17 on, on which externally toothed pinion 6 or generator gear 6 are arranged.

Die einzelnen Ritzel 6 zahnen bzw. kämmen mit der rechten 5B oder der linken Verzahnung 5A des Zentralzahnrades 5. Mittels dieser Zahneingriffe treibt das Zentralzahnrad 5 die Elektromaschinen 3A, 3B an.The individual sprockets 6 Teeth or comb with the right 5B or the left teeth 5A of the central gear 5 , By means of these tooth engagement drives the central gear 5 the electric machines 3A . 3B on.

Die Distanzräder bzw. Distanzelemente 18 für die Elektromaschinen 3A auf der linken Seite bzw. auf Seiten der linken Verzahnung 5A als auch die Distanzräder bzw. Distanzelemente 18 für die Elektromaschinen 3B auf der rechten Seite bzw. auf Seiten der rechten Verzahnung 5B laufen auf einer gemeinsamen Lauffläche 19 des Zentralzahnrads 5.The spacer wheels or spacer elements 18 for the electric machines 3A on the left side or on the left-hand side 5A as well as the spacer wheels or spacer elements 18 for the electric machines 3B on the right side or sides of the right teeth 5B run on a common tread 19 of the central gear 5 ,

Die Lauffläche 19 auf dem Zentralzahnrad 5 hat eine definierte Höhe zu den Verzahnungen „links“ 5A und „rechts“ 5B auf dem Zentralzahnrad 5. Die Distanzräder 18 bzw. die Distanzelemente 18 haben auf ihrer Außenkontur jeweils einen weitgehend konstanten Radius zur Rotationsachse des Ritzels 6 auf der Eingangswelle 17 des Momenteneingangs 16 der Elektromaschine 3A, 3B.The tread 19 on the central gear 5 has a defined height to the teeth "left" 5A and "right" 5B on the central gear 5 , The spacer wheels 18 or the spacer elements 18 have on their outer contour in each case a largely constant radius to the axis of rotation of the pinion 6 on the input shaft 17 of the moment entrance 16 the electric machine 3A . 3B ,

Indem die Distanzräder 18 bzw. Distanzelemente 18 sich mit ihrer Außenkontur auf der Lauffläche 19 abstützen, haben die Verzahnungen 5A, 5B des Ritzels 6 und des Zentralzahnrades 5 einen weitgehend konstanten Abstand.By the spacer wheels 18 or spacer elements 18 with her outer contour on the tread 19 support the gears 5A . 5B of the pinion 6 and the central gear 5 a largely constant distance.

Die Kraft, mit der sich die Distanzräder 18 auf der Lauffläche 19 des Zentralzahnrades 5 abstützen, wird durch die Vorspannfeder 15 eingestellt. Die flexible Montage durch die Nachführanordnung 9 mit Drehgelenk stellt den notwendigen Freiheitsgrad sicher.The force with which the spacer wheels 18 on the tread 19 of the central gear 5 is supported by the biasing spring 15 set. The flexible mounting by the Nachführanordnung 9 with swivel ensures the necessary degree of freedom.

7 zeigt einen Schnitt entlang der Eingangswelle 17 bzw. des Momenteneingangs 16 einer der Elektromaschinen 3A. 7 shows a section along the input shaft 17 or the momentary input 16 one of the electrical machines 3A ,

Die Ausführungen betreffend die 5 und 6 treffen selbstverständlich auch auf 7 zu, wobei 7 einige Teilaspekte detaillierter beschreibt.The statements concerning the 5 and 6 of course, also meet 7 to, where 7 describes some aspects in more detail.

So ist 7 zu entnehmen, dass pro Gestell 7 außenseitig auf der Rotorwelle 2 ein Zentralzahnrad 5 angeordnet ist, das im Querschnitt T-förmig ausgebildet ist.So is 7 to see that per frame 7 on the outside of the rotor shaft 2 a central gear 5 is arranged, which is T-shaped in cross section.

Hierbei hat das Zentralzahnrad 5 ein horizontales Teilelement zur Verbindung mit den Elektromaschinen 3A, 3B und ein vertikales Teilelement zur Anbindung an die Rotorwelle 2.Here has the central gear 5 a horizontal sub-element for connection to the electrical machines 3A . 3B and a vertical sub-element for connection to the rotor shaft 2 ,

Das horizontale Teilelement des Zentralzahnrads 5 weist an seinen Enden jeweils eine Verzahnung 5A, 5B zur Kraftweitergabe an Elektromaschinen 3, 3A, 3B auf, wobei das horizontale Teilelement eine linke Verzahnung 5A für eine erste Elektromaschine 3A hat und eine rechte Verzahnung 5B für eine zweite Elektromaschine 3B.The horizontal sub-element of the central gear 5 has at its ends in each case a toothing 5A . 5B for force transmission to electric machines 3 . 3A . 3B on, wherein the horizontal sub-element a left-hand toothing 5A for a first electric machine 3A has and a right gearing 5B for a second electric machine 3B ,

Genannte Verzahnung 5A, 5B des Zentralzahnrads 5 dient dem Kämmen mit einem Momenteneingang 16 bzw. mit dem Ritzel 6 einer Elektromaschine 3A, 3B.Named gearing 5A . 5B of the central gear 5 serves combing with a moment input 16 or with the pinion 6 an electric machine 3A . 3B ,

Ferner erstreckt sich die Verzahnung 5A, 5B des Zentralzahnrads 5 in radialer Richtung R nach außen.Furthermore, the toothing extends 5A . 5B of the central gear 5 in the radial direction R outward.

Auch hat das Zentralzahnrad 5 - wie bereits zu den vorangehenden Figuren geschildert - eine Lauffläche 19 für ein Distanzelement 18 einer Elektromaschine 3, 3A, 3B, wobei zwischen den beiden Verzahnungen 5A, 5B die Lauffläche 19 für ein Distanzelement 18 angeordnet ist.Also has the central gear 5 - As already described to the preceding figures - a tread 19 for a spacer element 18 an electric machine 3 . 3A . 3B where between the two gears 5A . 5B the tread 19 for a spacer element 18 is arranged.

Des Weiteren ist zu erwähnen, was jedoch nicht 7 zu entnehmen ist, dass die Rotorwelle 2 unter einer axialen Last steht, und dass die jeweils kämmende Verbindung zwischen Ritzel 6 und Zahnrad 5 bzw. Zentralzahnrad 5 als Schrägverzahnungspaarung ausgebildet ist.Furthermore, it should be mentioned, but not what 7 it can be seen that the rotor shaft 2 is under an axial load, and that the respective meshing connection between pinion 6 and gear 5 or central gear 5 is designed as a helical gear pairing.

Jede Schrägverzahnungspaarung zwischen Ritzel 6 und Zentralzahnrad bzw. Zahnrad 5 erzeugt eine axiale Kraft entlang der Drehachse D der Rotorwelle 2, wobei alle von den Schrägverzahnungspaarungen erzeugten, auf die Rotorwelle 2 wirkenden axialen Kräfte sich entweder gegenseitig aufheben oder der axialen Last entgegenwirken.Each helical gear pair between pinions 6 and central gear or gear 5 generates an axial force along the axis of rotation D the rotor shaft 2 , all of which are generated by the helical gear pairings, on the rotor shaft 2 acting axial forces either cancel each other or counteract the axial load.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel nach 4 ist die Übersetzungsstufe zwischen Rotorwelle 2 und den jeweiligen Drehkörpern 4 größer 100.According to the present embodiment 4 is the translation stage between rotor shaft 2 and the respective rotating bodies 4 greater 100 ,

Nachstehend wird 7 weitergehend beschrieben.Below is 7 further described.

Der in 7 dargestellte Schnitt verläuft entlang einer Ebene, welche durch die Drehachse der Eingangswelle 17 des Momenteneingangs 16 der Elektromaschinen 3A und durch die Drehachse D der Rotorwelle 2 verläuft.The in 7 section shown extends along a plane which, through the axis of rotation of the input shaft 17 of the moment entrance 16 the electric machines 3A and through the axis of rotation D the rotor shaft 2 runs.

Die Elektromaschine 3A ist nur als Umriss skizziert, da dieser Aufbau unabhängig von der Art der Elektromaschine ist. Es können PMSM, fremderregte Synchronmaschinen, ASM und doppeltgespeiste ASM und weitere Arten von Elektromaschinen eingesetzt werden. Vorzugsweise wird eine Elektromaschine aus der Elektromobilität verwendet, da diese aufgrund steigender Stückzahlen günstig verfügbar sind und aufgrund der hohen Qualitätsanforderungen der KFZ-Industrie eine hohe Verfügbarkeit aufweisen.The electric machine 3A is outlined only as an outline, since this structure is independent of the type of electric machine. It is possible to use PMSM, FPD, ASM and double fed ASM and other types of electric machines. Preferably, an electric machine is used from the electromobility, as they are cheap available due to increasing quantities and have high availability due to the high quality requirements of the automotive industry.

Insbesondere kann die hier als Elektromaschine 3A, 3B bezeichnete Einheit auch weitere Baugruppen (wie z. B. ein integriertes Getriebe) beinhalten. Ein integriertes Getriebe ermöglicht beispielsweise eine weitere Drehzahlanpassung zwischen dem Drehkörper 4 einer Elektromaschine 3A, 3B und der Eingangswelle 17 bzw. des Momenteneingangs 16 der Elektromaschine 3A, 3B.In particular, the here as an electric machine 3A . 3B also designate other units (such as an integrated transmission). An integrated transmission allows, for example, a further speed adjustment between the rotary body 4 an electric machine 3A . 3B and the input shaft 17 or the momentary input 16 the electric machine 3A . 3B ,

Bei einer Ausführung mit integriertem Getriebe müssen die Eingangswelle zur Elektromaschine 3A, 3B und die Drehachse des Rotors nicht mehr konzentrisch und auch nicht achsparallel verlaufen, sondern die Drehachse des Rotors und die Drehachse des Generatorritzels 6 bzw. des Ritzels 6 zum Zentralzahnrad 5 können auch achsparallel oder windschief ausgeführt werden.In a version with an integrated gearbox, the input shaft to the electric machine 3A . 3B and the axis of rotation of the rotor is no longer concentric and not parallel to the axis, but the axis of rotation of the rotor and the axis of rotation of the generator pinion 6 or the pinion 6 to the central gear 5 can also be executed parallel to the axis or askew.

Das Zentralzahnrad 5, welches auf der Rotorwelle 2 befestigt ist, weist eine - wie bereits erwähnt - linke 5A und eine rechte Verzahnung 5B auf. Zwischen den beiden Verzahnungen 5A, 5B befindet sich eine Lauffläche 19 bzw. eine Referenzfläche für die Distanzräder bzw. Distanzelemente 18, welche einen konstanten Abstand der Verzahnungen 5A, 5B des Zentralzahnrades 5 und des Ritzels 6 auf der Eingangswelle 17 der Elektromaschine 3A, 3B sicherstellt.The central gear 5 which is on the rotor shaft 2 is fixed, has a - as already mentioned - left 5A and right teeth 5B on. Between the two gears 5A . 5B there is a tread 19 or a reference surface for the spacer wheels or spacer elements 18 which gives a constant spacing of the gears 5A . 5B of the central gear 5 and the pinion 6 on the input shaft 17 the electric machine 3A . 3B ensures.

Diese Referenzfläche 19 bzw. Lauffläche 19 kann auch anders angeordnet werden, wichtig ist vorzugsweise ein konstantes relatives Abstandsmaß zur Verzahnung des Zentralzahnrades 5.This reference area 19 or tread 19 can also be arranged differently, important is preferably a constant relative distance to the teeth of the central gear 5 ,

Die Verzahnung des Ritzels 6 ist auf der Eingangswelle 17 der Elektromaschine 3A, 3B deutlich breiter als die Verzahnung 5A, 5B auf dem Zentralzahnrad 5.The toothing of the pinion 6 is on the input shaft 17 the electric machine 3A . 3B significantly wider than the teeth 5A . 5B on the central gear 5 ,

Das breite Ritzel 6 ermöglicht einen Ausgleich von Positionsabweichungen in axialer Richtung A zwischen der Rotorwelle 2 und der Position der Elektromaschinen 3A, 3B bzw. zwischen dem mit dem Zahnrad 5 kämmenden Ritzel 6. Diese treten zwangsweise aufgrund Temperaturausdehnung, Elastizitäten, Fertigungs- und Montagetoleranzen auf.The wide pinion 6 allows a compensation of position deviations in the axial direction A between the rotor shaft 2 and the position of the electric machines 3A . 3B or between that with the gear 5 meshing pinion 6 , These occur forcibly due to thermal expansion, elasticity, manufacturing and assembly tolerances.

Wie 7 zeigt, ist das Distanzrad bzw. Distanzelement 18 an der Elektromaschine 3A befestigt und stützt sich auf der Lauffläche 19 des Zentralzahnrades 5 ab und stellt somit einen weitgehend konstanten Abstand zwischen der Eingangswelle 17 der Elektromaschine 3A zur Verzahnung 5A auf dem Zentralzahnrad 5 sicher.As 7 shows, is the spacer or spacer 18 at the electric machine 3A fastened and rests on the tread 19 of the central gear 5 and thus provides a largely constant distance between the input shaft 17 the electric machine 3A to the toothing 5A on the central gear 5 for sure.

Die Lauffläche 19 auf dem Zentralzahnrad 5 ist breit ausgeführt, um einen Ausgleich von Positionsabweichungen in axialer Richtung A zwischen Laufrad bzw. Momenteneingang 16 und Zentralzahnrad 5 sicher zu stellen.The tread 19 on the central gear 5 is made wide to compensate for positional deviations in the axial direction A between impeller or torque input 16 and central gear 5 to make sure.

Bei entsprechender Ausführung der Verzahnung, so dass diese auch radiale Kräfte abstützen kann, kann auf ein Distanzrad bzw. Distanzelement 18 verzichtet werden und der Abstand der Verzahnungen direkt über die Verzahnungen selber oder mittels weiterer Konturen in der Nähe des Zahnrades sichergestellt werden.With a corresponding design of the teeth, so that they can also support radial forces, can on a spacer or spacer element 18 be dispensed with and the distance between the teeth directly on the teeth themselves or by means of other contours in the vicinity of the gear can be ensured.

8 zeigt einen Schnitt entlang einer Eingangswelle 17 bzw. eines Momenteneingangs 16 einer der Elektromaschinen 3A, 3B ohne Halterung bzw. ohne Gestell 7. 8th shows a section along an input shaft 17 or a momentary input 16 one of the electrical machines 3A . 3B without holder or without frame 7 ,

Ferner zeigt 8 einen Schnitt entlang einer Ebene, welche durch die Rotationachse der Rotorwelle 2 und auch durch die Eingangswelle bzw. durch die Momenteneingang 16 einer der Elektromaschine 3B auf der rechten Seite geht.Further shows 8th a section along a plane which through the axis of rotation of the rotor shaft 2 and also through the input shaft or through the moment input 16 one of the electric machines 3B on the right goes.

Der Bereich „c“ wird in 9 größer dargestellt.The area "c" is in 9 shown larger.

Sichtbar sind in einer weiteren Perspektive verschiedene Elemente, welche bereits in einigen der vorherigen Figuren erläutert wurden. Es wird daher der Einfachheit und Kürze halber auf die Ausführungen betreffend die vorangehenden Figuren verwiesen.Visible are in a further perspective various elements, which have already been explained in some of the previous figures. It is therefore for the sake of simplicity and brevity on the References to the previous figures.

9 zeigt als Detail einen Momenteingang 16 bzw. ein Ritzel 6 und ein Distanzelement 18 bzw. Distanzrad 18 sowie eine Eingangswelle 17. 9 shows as detail a moment input 16 or a pinion 6 and a spacer 18 or spacer wheel 18 and an input shaft 17 ,

In dieser Figur ist der Ausschnitt „c“ aus der 8 vergrößert dargestellt.In this figure, the section "c" is from the 8th shown enlarged.

In der hier gezeigten Ausführung ist das Distanzrad bzw. das Distanzelement 18 als Kugellager ausgeführt.In the embodiment shown here is the spacer or the spacer element 18 designed as a ball bearing.

Der Außenring 18A stützt sich auf der Lauffläche 19 des Zentralzahnrades 5 ab. Der Innenring 18B des Kugellagers bzw. des Distanzelements 18 ist auf der Eingangswelle 17 bzw. auf dem Momenteneingang 16 der Elektromaschine 3B montiert und dreht sich mit der gleichen Drehzahl wie das Ritzel 6 der Elektromaschine 3B.The outer ring 18A rests on the tread 19 of the central gear 5 from. The inner ring 18B the ball bearing or the spacer element 18 is on the input shaft 17 or at the moment input 16 the electric machine 3B mounted and rotates at the same speed as the pinion 6 the electric machine 3B ,

Das Kugellager muss somit nur noch geringe Drehzahlunterschiede zwischen dem Innenring 18B und dem Außenring 18A ausgleichen und nur eine geringe Rollarbeit leisten.The ball bearing thus only has low speed differences between the inner ring 18B and the outer ring 18A compensate and only perform a little rolling work.

Je nach Auslegung des Durchmessers des Laufrades im Verhältnis zum Abrolldurchmesser des Ritzels 6 und der Höhe der Lauffläche 19 auf dem Zentralzahnrad 5 relativ zur Verzahnung 5A, 5B auf dem Zentralzahnrad 5, kann die relative Drehzahl des Innenringes 18B zum Außenring 18A verändert werden.Depending on the design of the diameter of the impeller in relation to the unwind diameter of the pinion 6 and the height of the tread 19 on the central gear 5 relative to the gearing 5A . 5B on the central gear 5 , the relative speed of the inner ring 18B to the outer ring 18A to be changed.

Bei geeigneter Wahl der Abmessungen, kann die relative Drehzahl größer, kleiner oder gleich null abgestimmt werden. Bei einer Abstimmung mit nur noch sehr kleinen Relativdrehzahlen, kann das Kugellager auch durch ein Gleitlager ersetzt werden. Im Extremfall bei einer Abstimmung auf eine Relativdrehzahl nahe „null“ kann das Lager komplett entfallen, so dass das Distanzrad 18 bzw. das Distanzelement 18 nur noch aus einem massiven Teil besteht, welches auf der Eingangswelle 17 der Elektromaschine 3A, 3B befestigt ist und auf der Lauffläche 19 des Zentralzahnrades 5 abrollt.With a suitable choice of dimensions, the relative speed can be greater, smaller or equal to zero. In a vote with only very small relative speeds, the ball bearing can also be replaced by a plain bearing. In extreme cases, when tuning to a relative speed close to "zero", the bearing can be completely eliminated, so that the spacer wheel 18 or the spacer element 18 only consists of a massive part, which is on the input shaft 17 the electric machine 3A . 3B is attached and on the tread 19 of the central gear 5 rolls.

10 zeigt eine Kompensation der abweisenden Verzahnungskräfte. 10 shows a compensation of the repulsive Verzahnungskräfte.

Die Vorspannfeder 15 erzeugt eine Anpresskraft des Distanzrades bzw. des Distanzelements 18 gegen die Lauffläche 19, so dass der Abstand der Verzahnungen zwischen Ritzel 6 und Zentralzahnrad 5 definiert ist.The biasing spring 15 generates a contact force of the spacer wheel or the spacer element 18 against the tread 19 so that the spacing of the gears between pinion 6 and central gear 5 is defined.

Unter Drehmomentbelastung der Verzahnung des Ritzels 6 entstehen weitere drehmomentproportionale Kräfte an der Verzahnung des Ritzels 6, welche in eine tangentiale Kraft TF und eine abweisende Kraft AF unterteilt werden können.Under torque load of the toothing of the pinion 6 arise further torque-proportional forces on the teeth of the pinion 6 , which into a tangential force TF and a repellent force AF can be divided.

Ohne Gegenmaßnahmen würden die abweisenden Kräfte AF gegen die Vorspannfeder 15 wirken. Bei nicht ausreichender Kraft der Vorspannfeder 15 hebt das Distanzrad 18 bzw. das Distanzelement 18 von der Lauffläche 19 ab. Gleichzeitig verändert sich der Abstand der Verzahnungen des Ritzels 6 zur Verzahnung des Zentralzahnrades 5, so dass ein sicherer Zahneingriff nicht mehr gewährleistet ist.Without countermeasures the repellent forces would AF against the biasing spring 15 Act. If the force of the preload spring is insufficient 15 lifts the spacer wheel 18 or the spacer element 18 from the tread 19 from. At the same time, the distance of the teeth of the pinion changes 6 to the toothing of the central gear 5 , so that a secure tooth mesh is no longer guaranteed.

Um einen sicheren Zahneingriff auch ohne sehr starker Vorspannfeder 15 zu gewährleisten, wird eine drehmomentabhängige zusätzliche Anpresskraft bzw. Kompensation der abweisenden Verzahnungskräfte vorgeschlagen.For a secure meshing even without a very strong biasing spring 15 To ensure a torque-dependent additional contact force or compensation of the repellent teeth forces is proposed.

In 10 wird das Prinzip dieser Kompensation der abweisenden Verzahnungskräfte stark vereinfacht dargestellt.In 10 the principle of this compensation of the repulsive toothing forces is shown greatly simplified.

10 zeigt die Verzahnung des Zentralzahnrades 5, das Ritzel 6 auf der Eingangswelle 17 bzw. den Momenteneingang 16 der Elektromaschine 3, 3A, 3B und die Drehachse 9.1 des Drehgelenkes bzw. der Nachführanordnung 9 zur Befestigung der Elektromaschine 3A, 3B an dem Gestell 7. 10 shows the teeth of the central gear 5 , the pinion 6 on the input shaft 17 or the moment input 16 the electric machine 3 . 3A . 3B and the rotation axis 9.1 of the rotary joint or the Nachführanordnung 9 for fixing the electric machine 3A . 3B on the frame 7 ,

Die abweisende Verzahnungskraft AF bewirkt aufgrund des Abstandes D2 zum Drehgelenk 9.1 parallel zur tangentialen Richtung U ein abweisendes Drehmoment M1. Indem das Drehgelenk 9.1 senkrecht zur Tangentialen beabstandet ist (Abstandsmaß D1), erzeugt die tangentiale Kraft TF ein Drehmoment M2, welches entgegen das abweisende Drehmoment M1 wirkt.The repellent gearing force AF causes due to the distance D2 to the swivel joint 9.1 parallel to the tangential direction U a repellent torque M1 , By the swivel 9.1 is spaced perpendicular to the tangential (distance measure D1 ), generates the tangential force TF a torque M2 , which counteracts the repellent torque M1 acts.

Da das abweisende M1 und das anpressende Drehmomente M2 proportional zum übertragenen Drehmoment sind kann mittels Auslegung der Abstände eine Kompensation erfolgen. Diese wird vorzugsweise so ausgelegt, dass das anpressende Drehmoment M2 leicht stärker ist als das abweisende Drehmoment M1, so dass ein sicherer Zahneingriff gewährleistet ist.Because the repellent M1 and the pressing torques M2 proportional to the transmitted torque can be done by means of interpretation of the distances compensation. This is preferably designed so that the pressing torque M2 slightly stronger than the repellent torque M1 , so that a secure tooth engagement is ensured.

Es sei noch erwähnt, dass mit dem Bezugszeichen 20 die mechanische Verbindung einer Elektromaschine 3 an einem Drehgelenk 9.1 bezeichnet wird.It should be noted that with the reference numeral 20 the mechanical connection of an electric machine 3 at a swivel joint 9.1 referred to as.

Das zuvor beschriebene Ausführungsbeispiel weist vorzugsweise die folgenden Eigenschaften auf:

  • - vorzugsweise Verwenden einer Vielzahl kleiner Generatoren bzw. Elektromaschinen aus Serienfertigung (z. B. Automobilbereich - E-Mobility), welche zusammen die geforderte Gesamtleistung ergeben.
  • - vorzugsweise Anbindung der einzelnen Generatoren bzw. Elektromaschinen 3 an die Rotorwelle 2 mittels eines großen Zentralzahnrades 5 auf der Rotorwelle 2 und kleine Ritzel 6 auf der Generatorwelle 17 bzw. auf der Eingangswelle 17, wobei das Modul der Verzahnung an die geringen Momente eines einzelnen Generators 3 angepasst ist. Dies ergibt vorzugsweise ein kleines Verzahnungsmodul (z. B. in der Größenordnung 2) im Verhältnis zum Durchmesser des Zentralzahnrades 5. Daraus folgt eine hohe Zähneanzahl (Größenordnung 1000 Zähne und mehr) des Zentralzahnrades 5, welche in Kombination mit dem kleinen Ritzel 6 an der Generatorwelle 17 eine einstufige Übersetzung in der Größenordnung von z. B. 50 bis mehreren 100 ermöglicht. Falls die Übersetzung vom Zentralzahnrad 5 auf das Ritzel 6 des Generators bzw. der Elektromaschine 3 nicht ausreichend ist, kann für eine weitere Drehzahlanpassung, vor den einzelnen Generatoren 3 eine dedizierte Getriebestufe je Generator / Elektromaschine 3 ergänzt werden.
  • - vorzugsweise Aufhängung des Generators 3 bzw. der Elektromaschine 3 mittels eines Gelenkes bzw. eines Drehgelenks, so dass der Generator bzw. die Elektromaschine radiale Fehler (radiale Bewegungen) mittels einer Bewegung im Gelenk bzw. im Drehgelenk ausgleichen kann.
  • - vorzugsweise stellt ein Distanzrad bzw. ein Distanzelement 18 sicher, dass der Achsabstand (Abstand der Verzahnungen) konstant bleibt. Dieses kann z. B. als Kugellager ausgeführt sein. Je nach Auslegung erfolgt nur eine geringe Dreharbeit über dieses Lager, so dass auch auf Gleitlager ausgewichen werden kann.
  • - vorzugsweise erfolgt die Aufhängung des Generators 3 mittels Gelenk so, dass die abweisenden Verzahnungskräfte drehmomentabhängig kompensiert werden können.
  • - vorzugsweise wird mittels einer Feder bzw. einer Vorspannfeder 15 eine ausreichende Vorspannung erzeugt und eventuell die Gewichtskraft kompensiert, so dass eine Abstützung über das Distanzrad bzw. das Distanzelement 18 gewährleistet ist.
  • - vorzugsweise werden, zum Ausgleich axialer Positionsfehler zwischen Ritzel 6 und Zahnrad 5, die beispielsweise durch Fertigungsungenauigkeiten oder unterschiedliche Wärmeausdehnungen hervorgerufen werden, besonders breite Ritzel 6 eingesetzt.
  • - vorzugsweise sind die Verzahnungen für die rechte und linke Hälfte der Generatorkränze eines Zentralzahnrades 1x rechts und 1x links schrägverzahnt, so dass die axialen Kräfte aufgrund der Schrägverzahnung entgegengesetzt wirken. Auf das Zentralzahnrad 5 wirken somit nur minimale axiale Kräfte. Die Motorkränze rechts und links eines Zentralzahnrades 5 stützen sich gegenseitig in axialer Richtung A ab.
  • - vorzugsweise Phasenversatz zwischen den einzelnen Generatoren bzw. Elektromaschinen 3, so dass die Restwelligkeiten des Drehmomentes der einzelnen Generatoren 3 zueinander phasenverschoben auf das Zentralzahnrad 5 wirken. Ggf. sind rotationssymmetrisch einzelne Generatoren bzw. Elektromaschinen 3 auch in Phase zueinander, so dass radiale Kräfte auf die Zentralwelle 2 bzw. Rotorwelle 2 minimiert werden.
  • - vorzugsweise kann ein Zugang zum Innenbereich der Rotornabe für Zuleitungen und Wartungsarbeiten durch den Innendurchmesser der Hauptwelle 2 bzw. Rotorwelle 2 erfolgen, welche vorzugsweise aus Gewichtsgründen hohl ausgeführt ist.
The embodiment described above preferably has the following properties:
  • preferably using a large number of small generators or electric machines from mass production (eg automobile sector - e-mobility), which together result in the required overall performance.
  • - preferably connection of the individual generators or electric machines 3 to the rotor shaft 2 by means of a large central gear 5 on the rotor shaft 2 and small sprockets 6 on the generator shaft 17 or on the input shaft 17 , where the modulus of gearing to the low moments of a single generator 3 is adjusted. This preferably results in a small gearing module (eg of the order of magnitude 2 ) in relation to the diameter of the central gear 5 , This results in a high number of teeth (order of magnitude 1000 Teeth and more) of the central gear 5 , which in combination with the small pinion 6 at the generator shaft 17 a one-step translation of the order of z. B. 50 to several 100 allows. If the translation from the central gear 5 on the pinion 6 of the generator or the electric machine 3 is not sufficient, for another speed adjustment, before the individual generators 3 a dedicated gear stage per generator / electric machine 3 be supplemented.
  • - Preferably suspension of the generator 3 or the electric machine 3 by means of a joint or a swivel joint, so that the generator or the electric machine can compensate for radial errors (radial movements) by means of a movement in the joint or in the swivel joint.
  • - Preferably, a spacer or a spacer element 18 sure that the center distance (spacing of the gears) remains constant. This can be z. B. be designed as a ball bearing. Depending on the design, only a small amount of turning work takes place via this bearing, so that it is also possible to avoid sliding bearings.
  • - Preferably, the suspension of the generator 3 by means of a joint so that the repellent toothing forces can be compensated depending on the torque.
  • - Is preferably by means of a spring or a biasing spring 15 generates a sufficient bias voltage and possibly compensates the weight, so that a support via the spacer or the spacer element 18 is guaranteed.
  • - Preferably, to compensate for axial position error between pinion 6 and gear 5 , which are caused for example by manufacturing inaccuracies or different thermal expansions, especially wide pinion 6 used.
  • - Preferably, the teeth for the right and left half of the generator rings of a central gear 1x right and 1x left helical teeth, so that the axial forces act in opposite directions due to the helical gearing. On the central gear 5 Thus, only minimal axial forces act. The engine wreaths right and left of a central gear 5 support each other in the axial direction A from.
  • - Preferably phase offset between the individual generators or electric machines 3 , so that the residual ripples of the torque of each generator 3 out of phase with each other on the central gear 5 Act. Possibly. Are rotationally symmetrical individual generators or electric machines 3 also in phase with each other, allowing radial forces on the central shaft 2 or rotor shaft 2 be minimized.
  • - Preferably, access to the interior of the rotor hub for leads and maintenance through the inner diameter of the main shaft 2 or rotor shaft 2 take place, which is preferably made hollow for weight reasons.

Mit dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel werden günstigerweise die folgenden Vorteile erzielt:

  • - vorzugsweise geringeres Gesamtgewicht (ca. 100 To statt ca. 220 To).
  • - vorzugsweise modularer Aufbau, so dass eine einfache Skalierung der Leistung möglich ist.
  • - vorzugsweise hohe Wiederverwendbarkeit der komplexen Bauteile (Generatoren, Leistungselektronik), Anpassungen an Leistung, etc. erfolgt mittels relativ einfachem Maschinenbau.
  • - vorzugsweise geringer bzw. dünner magnetischer Luftspalt, geringe Magnetische Widerstände im Generator/Elektromaschine => Hohe Leistungsdichte, bei reduziertem Aufwand zur magnetischen Erregung.
  • - vorzugsweise geringerer Materialeinsatz für Elektromaschine, da nur auf dem Umfang verteilt (innerer Bereich „Hohl“)
  • - vorzugsweise verwenden von E-Motoren bzw. Elektromaschinen aus der Serie. Hohe Stückzahlen des einzelnen E-Motors (Skaleneffekte bei der Herstellung). => Geringere Gesamtkosten als für einen großen Generator in Sonderfertigung.
  • - vorzugsweise ist der Motor für das E-Wheel-Drive ist bereits für flexible Aufhängung ausgelegt.
  • - vorzugsweise Modularität / Fehlertoleranz bei Ausfall einzelner E-Motoren bzw. einzelner Elektromaschinen.
  • - vorzugsweise Verteilung der Zahnbelastung auf viele kleine Kontakte (Zahnräder müssen nicht so massiv ausgeführt werden wie bei einem zentralen Getriebe).
  • - vorzugsweise Schwingungen mit nur geringer Amplitude und hoher Frequenz aufgrund der Vielzahl der Quellen (leichter zu isolieren / teilweise gegenseitige Auslöschung).
  • - vorzugsweise Dank der vielen Generatoren viele Freiheitsgrade um Schwingungen aktiv zu dämpfen.
  • - vorzugsweise mögliche weitere Gewichtsreduzierung in der Gondel, indem die Hauptwelle bzw. die Rotorwelle 2 aus Verbund-Werkstoff hergestellt wird.
  • - vorzugsweise mehr Freiheitsgrade zur Lagerung der Hauptnabe der Windkraftanlage. Die lange Hauptwelle 2 ermöglicht z. B. die Lagerung auf zwei relativ weit auseinanderliegender Lager aufzuteilen. Z.B. vorne in der Nähe der Nabe ein Lager spezialisiert auf hohe radiale Kräfte. Am anderen Ende günstigerweise ein Lager für axiale Kräfte und nur geringere radiale Kräfte.
With the embodiment described above, the following advantages are favorably obtained:
  • - Preferably lower total weight (about 100 To instead of about 220 To).
  • - Preferably modular design, so that a simple scaling of performance is possible.
  • - Preferably high reusability of the complex components (generators, power electronics), adjustments to performance, etc. takes place by means of relatively simple engineering.
  • - Preferably low or thin magnetic air gap, low magnetic resistance in the generator / electric machine => High power density, with reduced effort for magnetic excitation.
  • - Preferably less material used for electric machine, as distributed only on the circumference (inner area "hollow")
  • - preferably using electric motors or electric machines from the series. High quantities of the individual electric motor (economies of scale in production). => Lower overall costs than for a large generator in special production.
  • - Preferably, the engine for the E-Wheel-Drive is already designed for flexible suspension.
  • - Preferably modularity / fault tolerance in case of failure of individual electric motors or individual electric machines.
  • - Preferably distribution of tooth load on many small contacts (gears do not need to be as massive as a central gear).
  • preferably low amplitude, high frequency vibrations due to the multiplicity of sources (easier to isolate / partially cancel each other out).
  • - Thanks to the many generators many degrees of freedom to actively damp vibrations.
  • - Preferably possible further weight reduction in the nacelle, by the main shaft or the rotor shaft 2 made of composite material.
  • - Preferably more degrees of freedom for storage of the main hub of the wind turbine. The long main shaft 2 allows z. B. divide the storage on two relatively widely spaced bearings. For example, in the front near the hub a bearing specializing in high radial forces. At the other end favorably a bearing for axial forces and only lower radial forces.

Obgleich die vorliegende Erfindung vorhergehend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben worden ist, versteht es sich, dass verschiedene Ausgestaltungen und Änderungen durchgeführt werden können, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen, wie er in den beiliegenden Ansprüchen definiert ist.Although the present invention has been described above with reference to an embodiment, it should be understood that various embodiments and changes can be made without departing from the scope of the present invention as defined in the appended claims.

Bezüglich weiterer Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung wird ausdrücklich auf die Offenbarung der Zeichnung verweisen.With regard to further features and advantages of the present invention, reference is expressly made to the disclosure of the drawing.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Abtrieb einer WindkraftanlageOutput of a wind turbine
22
Rotorwellerotor shaft
33
Elektromaschineelectric machine
3.13.1
Gehäusecasing
3A3A
Elektromaschine linksElectric machine on the left
3B3B
Elektromaschine rechtsElectric machine on the right
44
Drehkörperrotating body
4.14.1
Rotorrotor
4.24.2
Wellewave
55
Zahnradgear
5A5A
Verzahnung linksToothing left
5B5B
Verzahnung rechtsToothing right
66
Ritzelpinion
77
Gestellframe
88th
elektrisch, pneumatisch, hydraulisch und/oder mechanisch wirkendes Mittelelectrically, pneumatically, hydraulically and / or mechanically acting means
99
Nachführanordnungtracking array
9.19.1
Drehgelenkswivel
1010
Flanschflange
1111
Versteifungsringstiffening ring
12A12A
Verstrebungbrace
12B12B
Verstrebungbrace
12C12C
Verstrebungbrace
12D12D
Verstrebungbrace
13A13A
RadiallageranordnungRadial bearing arrangement
13B13B
SchrägkugellageranordnungAngular contact ball bearing assembly
1414
Versteifungskranzstiffening ring
1515
Vorspannfederbiasing spring
1616
Momenteneingangmoment input
1717
Eingangswelleinput shaft
1818
Distanzelementspacer
18A18A
Außenringouter ring
18B18B
Innenringinner ring
1919
Lauffläche für DistanzelementTread for spacer
2020
Verbindung elektrische Maschine an Drehgelenk Connection electric machine to swivel
AFAF
abweisende Verzahnungskraftrepellent toothing force
TFTF
tangentiale Kraft aufgrund des übertragenen Drehmoments tangential force due to the transmitted torque
M1M1
abweisendes Drehmomentrepellent torque
M2M2
anpressendes Drehmoment pressing torque
D1D1
Abstand Drehachse des Drehgelenks zur tangentialen KraftDistance of the rotary axis of the rotary joint to the tangential force
D2D2
Abstand Drehachse des Drehgelenks zum Angriffspunkt der Verzahnung parallel zur tangentialen Kraft Distance of rotation axis of the swivel joint to the point of application of the toothing parallel to the tangential force
DD
Drehachseaxis of rotation
UU
Umfangsrichtungcircumferentially
AA
axiale Richtungaxial direction
RR
radiale Richtungradial direction
SS
Doppelpfeildouble arrow

Claims (10)

Elektromaschinenbaugruppe (1), mit einer Rotorwelle (2) und mit zumindest einer, einen Drehkörper (4; 4.1, 4.2; 16; 17) aufweisenden Elektromaschine (3, 3A, 3B), wobei Kopplungsmittel (5, 6) vorgesehen sind, die die Rotorwelle (2) und den Drehkörper (4) der jeweiligen Elektromaschine (3, 3A, 3B) in einer ersten Position zur Übertragung einer Drehbewegung mechanisch miteinander koppeln, und mindestens ein ortsfest angeordnetes Gestell (7) vorgesehen ist, und dass jedes Gestell (7) eine Mehrzahl von Elektromaschinen (3, 3A, 3B), bevorzugt mehr als 5, noch mehr bevorzugt mehr als 15 aufnimmt, wobei jede vom Gestell (7) aufgenommene Elektromaschine (3, 3A, 3B) um die Rotorwelle (2) herum positioniert angeordnet ist.Electric machine assembly (1) comprising a rotor shaft (2) and at least one electric machine (3, 3A, 3B) having a rotary body (4; 4.1, 4.2; 16; 17), wherein coupling means (5, 6) are provided the rotor shaft (2) and the rotary body (4) of the respective electric machine (3, 3A, 3B) mechanically coupled to each other in a first position for transmitting a rotational movement, and at least one stationary arranged frame (7) is provided, and that each frame (7) comprises a plurality of electric machines (3 3A, 3B), preferably more than 5, more preferably more than 15, each of the frame (7) accommodated electric machine (3, 3A, 3B) is positioned around the rotor shaft (2) arranged around. Elektromaschinenbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Kopplungsmittel (5, 6) zwischen Rotorwelle (2) und Drehkörper (4) entweder ein drehkörperseitig vorgesehenes, an der Rotorwelle (2) abrollendes Reibrad oder ein rotorseitig vorgesehenes Zahnrad (5) und ein drehkörperseitig vorgesehenes, mit dem Zahnrad (5) in kämmender Verbindung stehendes Ritzel (6) umfasst.Electrical machine assembly according to Claim 1 , characterized in that the respective coupling means (5, 6) between the rotor shaft (2) and the rotary body (4) either a rotating body side provided, on the rotor shaft (2) rolling off friction wheel or a rotor side provided gear (5) and a rotating body side provided with the gear (5) in meshed connection pinion (6). Elektromaschinenbaugruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle (2) unter einer axialen Last steht, dass die jeweils kämmende Verbindung zwischen Ritzel (6) und Zahnrad (5) als Schrägverzahnungspaarung ausgebildet ist und dass jede Schrägverzahnungspaarung zwischen Ritzel (6) und Zahnrad (5) eine axiale Kraft entlang der Drehachse (D) der Rotorwelle (2) erzeugt, wobei alle von den Schrägverzahnungspaarungen erzeugten, auf die Rotorwelle (2) wirkenden axialen Kräfte sich entweder gegenseitig aufheben oder der axialen Last entgegenwirken.Electrical machine assembly according to Claim 2 , characterized in that the rotor shaft (2) is under an axial load, that the respective meshing connection between the pinion (6) and gear (5) is designed as a helical gear pairing and that each helical gear pairing between pinion (6) and gear (5) a generated axial force along the axis of rotation (D) of the rotor shaft (2), wherein all of the helical gear pairings produced on the rotor shaft (2) acting axial forces either cancel each other or counteract the axial load. Elektromaschinenbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass elektrisch, pneumatisch, hydraulisch und/oder mechanisch wirkende Mittel (8) vorgesehen sind, welche zumindest auf die Kopplungsmittel (5, 6) wirken und diese einzeln oder in Gruppen zwischen der ersten Position und einer zweiten, die Kopplung zur Rotorwelle (2) beseitigenden Position hin- und herbewegen.Electrical machine assembly according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that electrically, pneumatically, hydraulically and / or mechanically acting means (8) are provided, which act at least on the coupling means (5, 6) and these individually or in groups between the first position and a second, the coupling to Back and forth the rotor shaft (2). Elektromaschinenbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Übersetzungsstufe zwischen Rotorwelle (2) und den jeweiligen Drehkörpern (4) größer 20, größer 50, größer 100 oder größer 200 ist.Electrical machine assembly according to one of Claims 1 to 4 , characterized in that the translation stage between the rotor shaft (2) and the respective rotary bodies (4) is greater than 20, greater than 50, greater than 100 or greater than 200. Elektromaschinenbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Nachführanordnung (9) vorsehen ist, welche in der ersten Position von Rotorwelle (2) und Kopplungsmittel (5, 6) auf die jeweiligen Kopplungsmittel (5, 6) wirkt und diese in einem konstanten Radialabstand zur Mantelfläche der Rotorwelle (2) hält, mit welcher die Kopplungsmittel (5, 6) gekoppelt sind.Electrical machine assembly according to one of Claims 1 to 5 , characterized in that a Nachführanordnung (9) is provided, which in the first position of the rotor shaft (2) and coupling means (5, 6) acts on the respective coupling means (5, 6) and this at a constant radial distance from the lateral surface of the rotor shaft (2) with which the coupling means (5, 6) are coupled. Elektromaschinenbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Gestell (7) eine erste Reihe und eine zweite Reihe Elektromaschinen (3, 3A, 3B) aufweist und dass die Drehkörper (4) der Elektromaschinen (3A), welche in der ersten Reihe zusammengefasst sind, zu den Drehkörpern (4) der Elektromaschinen (3B), welche in der zweiten Reihe zusammengefasst sind, in Umfangsrichtung (U) der Rotorwelle (2) um einen Winkelbetrag versetzt angeordnet sind.Electrical machine assembly according to one of Claims 1 to 6 , characterized in that at least one frame (7) comprises a first row and a second row of electric machines (3, 3A, 3B) and that the rotary bodies (4) of the electric machines (3A), which are combined in the first row, belong to the Rotary bodies (4) of the electric machines (3B), which are combined in the second row, in the circumferential direction (U) of the rotor shaft (2) are arranged offset by an angular amount. Elektromaschinenbaugruppe nach jedem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromaschinen (3, 3A, 3B) Generatoren sind, die von der Rotorwelle (2) angetrieben werden.Electrical machine assembly after each of Claims 1 to 7 , characterized in that the electric machines (3, 3A, 3B) are generators driven by the rotor shaft (2). Elektromaschinenbaugruppe nach jedem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromaschinen (3, 3A, 3B) Elektromotoren sind, die die Rotorwelle (2) antreiben.Electrical machine assembly after each of Claims 1 to 7 , characterized in that the electric machines (3, 3A, 3B) are electric motors that drive the rotor shaft (2). Windkraftanlage, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Elektromaschinenbaugruppe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist.Wind power plant, characterized in that it comprises an electric machine assembly (1) according to one of Claims 1 to 8th having.
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