DE102019103586A1

DE102019103586A1 - Slot locking wedge for a wind power plant generator and wind power plant generator with it and method

Info

Publication number: DE102019103586A1
Application number: DE102019103586.4A
Authority: DE
Inventors: Simon Schrobsdorff; Wojciech Giengiel
Original assignee: Wobben Properties GmbH
Current assignee: Wobben Properties GmbH
Priority date: 2019-02-13
Filing date: 2019-02-13
Publication date: 2020-08-27
Also published as: WO2020164781A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Nutverschlusselement (48) zum Einsetzen in eine Nut (32) eines Generatorrotors (134) oder eines Generatorstators (132) eines Windenergieanlagengenerators (130). Das Nutverschlusselement (48) weist mindestens zwei miteinander verbundene Teile (50, 52, 54) auf, wobei mindestens ein Teil (50, 52) der mindestens zwei Teile (50, 52, 54) aus einem ersten Material (80) besteht und mindestens ein Teil (54) der mindestens zwei Teile (50, 52, 54) aus einem zweiten Material (82) besteht. Das erste Material (80) weist eine Permeabilitätszahl auf, die mindestens dem Mehrfachen der Permeabilitätszahl des zweiten Materials (82) entspricht, wobei das erste Material (80) insbesondere ferromagnetisch und das zweite Material (82) insbesondere diamagnetisch, neutral magnetisch oder paramagnetisch ist.Ferner betrifft die Erfindung einen Windenergieanlagengenerator (130) sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Windenergieanlagengenerators (130).The invention relates to a slot closure element (48) for insertion into a slot (32) of a generator rotor (134) or a generator stator (132) of a wind power plant generator (130). The slot closure element (48) has at least two parts (50, 52, 54) connected to one another, at least one part (50, 52) of the at least two parts (50, 52, 54) consisting of a first material (80) and at least a part (54) of the at least two parts (50, 52, 54) consists of a second material (82). The first material (80) has a permeability number that is at least a multiple of the permeability number of the second material (82), the first material (80) being in particular ferromagnetic and the second material (82) being in particular diamagnetic, neutral magnetic or paramagnetic. The invention also relates to a wind power plant generator (130) and a method for producing a wind power plant generator (130).

Description

Die Erfindung betrifft Windenergieanlagengeneratoren, also Generatoren von Windenergieanlagen, sowie Nutverschlusskeile für Nuten von Windenergieanlagengeneratoren.The invention relates to wind power plant generators, that is to say generators for wind power plants, and slot locking wedges for slots in wind power plant generators.

Windenergieanlagengeneratoren weisen einen Generatorstator, also einen Stator eines Windenergieanlagengenerators, und einen Generatorrotor, also einen Rotor eines Windenergieanlagengenerators, auf. Der Generatorrotor wird durch einen aerodynamischen Rotor mit Rotorblättern angetrieben und rotiert somit gegenüber dem Generatorstator. Der Generatorrotor und/oder der Generatorstator weist Wicklungen auf, die in Nuten des Generatorrotors oder des Generatorstators angeordnet sind, um elektrische Energie aus der Rotationsenergie zu erzeugen. Die Wicklungen sind um Zähne herum, die jeweils zwischen zwei Nuten angeordnet sind, angeordnet.Wind power plant generators have a generator stator, that is to say a stator of a wind power plant generator, and a generator rotor, that is to say a rotor of a wind power plant generator. The generator rotor is driven by an aerodynamic rotor with rotor blades and thus rotates relative to the generator stator. The generator rotor and / or the generator stator has windings which are arranged in grooves in the generator rotor or the generator stator in order to generate electrical energy from the rotational energy. The windings are arranged around teeth which are each arranged between two grooves.

Zum Erzeugen elektrischer Energie wird beispielsweise mit den Wicklungen des Generatorrotors ein Erregerfeld erzeugt. Durch die Rotation des Rotors wird daraufhin elektrische Energie in den Wicklungen des Generatorstators erzeugt. Mit den Erregerwicklungen wird demnach ein Erregerfeld, nämlich ein magnetisches Feld, erzeugt, das zu einem magnetischen Fluss durch die Zähne des Rotors führt. Das magnetische Feld, das sich durch die Drehbewegung verändert, induziert dann in die Wicklungen des Stators eine Spannung. To generate electrical energy, an excitation field is generated, for example, with the windings of the generator rotor. The rotation of the rotor then generates electrical energy in the windings of the generator stator. With the excitation windings, an excitation field, namely a magnetic field, is generated which leads to a magnetic flux through the teeth of the rotor. The magnetic field, which changes due to the rotational movement, then induces a voltage in the windings of the stator.

Eine Bündelung des magnetischen Flusses durch die Zähne des Stators erfolgt und verstärkt den Induktionseffekt.The magnetic flux is bundled by the teeth of the stator and increases the induction effect.

Aufgrund diverser Vorteile werden in großen Generatoren, wie Windenergieanlagengeneratoren, vermehrt Formspulen zum Bilden der Wicklungen eingesetzt. Formspulen sind vorgeformte Wicklungsabschnitte, beispielsweise mit mehreren Windungen, die dann in wenigstens zwei Nuten eingesetzt werden. Bei Formspulen ist es daher nötig, die Nut im Wesentlichen durchgehend in einer im Wesentlichen konstanten Breite vorzusehen, die im Wesentlichen der Breite eines in die Nut einzuführenden Schenkels der Formspule entspricht, sodass eine Formspule ungehindert eingesetzt werden kann.Due to various advantages, preformed coils are increasingly being used in large generators, such as wind turbine generators, to form the windings. Form coils are pre-formed winding sections, for example with several turns, which are then inserted in at least two slots. In the case of preformed coils, it is therefore necessary to provide the groove essentially continuously with a substantially constant width, which corresponds essentially to the width of a leg of the preformed coil to be inserted into the groove, so that a preformed coil can be inserted unhindered.

Darin unterscheiden sich Drahtwicklungen, bei denen die Windungen durch Wickeln des Drahts um die die Nuten begrenzenden Zähne hergestellt werden. Durch das Wickeln des Drahtes in die Nut kann die Nut insbesondere im Einführbereich schmaler als in dem Bereich, in dem die fertigen Windungen angeordnet sind, gewählt werden. Die nötige Verbreiterung Nut im Einführbereich beim Einsetzen von Formspulen führt gegenüber der Ausbildung der Nuten bei einer Drahtwicklung zu einer Erhöhung der Drehmomentwelligkeit des Generators.This is where wire windings differ, in which the windings are produced by winding the wire around the teeth that delimit the grooves. By winding the wire in the groove, the groove can be selected to be narrower, particularly in the insertion area than in the area in which the finished turns are arranged. The necessary widening of the groove in the insertion area when inserting preformed coils leads to an increase in the torque ripple of the generator compared to the formation of the grooves in a wire winding.

Eine Erhöhung der Drehmomentwelligkeit erfolgt, da die Statorzähne beim Einsatz von Formspulen durch die verbreiterte Nut einen größeren Abstand zueinander aufweisen, der bei Rotation des Generators von den Feldlinien des Erregerfeldes übersprungen werden muss. Gemäß dem obigen Beispiel treten Feldlinien also aus dem Generatorrotor, beispielsweise aus Polschuhen des Generatorrotors, aus und bündeln sich dann in dem Zahn des Stators, der am nächsten zu den Austrittspunkten aus dem entsprechenden Polschuh liegt. Die Feldlinien suchen sich somit den geringsten Abstand zwischen magnetisch gut leitenden Materialien des Generatorrotors und Generatorstators. Durch die Rotation verändert sich aus Betrachtung / der Austrittspunkte der Abstand zum nächstgelegenen Statorzahn, sodass der Fluss der Feldlinien von Statorzahn zu Statorzahn entsprechend der Rotationsbewegung springt. Hierdurch entstehen Kräfteschwankungen, die auch als Nutrastmomente oder Drehmomentwelligkeit des Generators bezeichnet werden und beim Einsatz von Formspulen aus den genannten Gründen, nämlich der breiteren Nuten im Einführbereich, stärker auftreten. Aus einer zunehmenden Drehmomentwelligkeit resultiert zudem eine zunehmende Geräuschentwicklung. Insbesondere bei Windenergieanlagen, die häufig auch in der Nähe von Wohngebieten betrieben werden, ist es daher erstrebenswert, eine Geräuschentwicklung des Generators möglichst zu reduzieren.An increase in the torque ripple occurs because the stator teeth, when using pre-formed coils, have a greater distance from one another due to the widened groove, which the field lines of the excitation field must jump over when the generator rotates. According to the above example, field lines emerge from the generator rotor, for example from the pole pieces of the generator rotor, and then concentrate in the tooth of the stator that is closest to the exit points from the corresponding pole piece. The field lines thus seek the smallest distance between magnetically highly conductive materials of the generator rotor and generator stator. The rotation changes the distance to the nearest stator tooth from the perspective / the exit points, so that the flow of the field lines jumps from stator tooth to stator tooth according to the rotational movement. This results in force fluctuations, which are also referred to as cogging torques or torque ripple of the generator and which occur more strongly when using preformed coils for the reasons mentioned, namely the wider grooves in the insertion area. An increasing torque ripple also results in an increasing development of noise. In particular in the case of wind power plants, which are often operated in the vicinity of residential areas, it is therefore desirable to reduce the generation of noise from the generator as much as possible.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, den genannten Problemen des Standes der Technik entgegenzuwirken. Insbesondere soll der Drehmomentwelligkeit eines Generators, insbesondere beim Einsatz von Formspulen, entgegengewirkt werden.The object of the present invention is therefore to counteract the stated problems of the prior art. In particular, the torque ripple of a generator, especially when using pre-formed coils, should be counteracted.

Hierzu schlägt die Erfindung ein Nutverschlusselement nach Anspruch 1 vor.For this purpose, the invention proposes a slot closure element according to claim 1.

Demnach wird ein Nutverschlusselement zum Einsetzen in eine Nut eines Maschinenelements eines Windenergieanlagengenerators vorgeschlagen. Das Nutverschlusselement entspricht vorzugsweise einem Nutverschlusskeil oder Nutkeil. Ein Maschinenelement bezeichnet hier einen Generatorrotor, also einen Rotor eines Windenergieanlagengenerators, oder einen Generatorstator, also einen Stator des Windenergieanlagengenerators.Accordingly, a slot closure element is proposed for insertion into a slot of a machine element of a wind power plant generator. The slot closure element preferably corresponds to a slot closure wedge or slot wedge. A machine element here designates a generator rotor, that is to say a rotor of a wind power plant generator, or a generator stator, that is to say a stator of the wind power plant generator.

Das Nutverschlusselement umfasst mindestens zwei miteinander verbundene Teile. Mindestens eines der mindestens zwei Teile besteht hierbei aus einem ersten Material und mindestens ein Teil der mindestens zwei Teile besteht aus einem zweiten Material. Erfindungsgemäß weist das erste Material eine Permeabilitätszahl auf, die mindestens dem Mehrfachen der Permeabilitätszahl des zweiten Materials entspricht. Hierbei ist das erste Material insbesondere ferromagnetisch und das zweite Material ist insbesondere diamagnetisch, neutral oder paramagnetisch.The slot closure element comprises at least two interconnected parts. At least one of the at least two parts consists of a first material and at least one part of the at least two parts consists of a second material. According to the invention, the first material has a permeability number that is at least the Corresponds to multiples of the permeability number of the second material. The first material is in particular ferromagnetic and the second material is in particular diamagnetic, neutral or paramagnetic.

Wenn hier von Permeabilität gesprochen wird, ist damit ausschließlich die magnetische Permeabilität, also die magnetische Leitfähigkeit, des Materials gemeint. Weiter ist die Permeabilität als das Verhältnis der magnetischen Flussdichte zur magnetischen Feldstärke definiert. Entsprechend ist die Permeabilitätszahl, die auch als relative Permeabilität bezeichnet wird, das Verhältnis der Permeabilität eines Materials zur magnetischen Feldkonstante, nämlich der magnetischen Permeabilität des Vakuums. Als diamagnetisches Material wird hierbei gemäß der üblichen Definition ein Material bezeichnet, das eine Permeabilitätszahl zwischen 0 und 1 aufweist. Als neutral magnetisches Material wird ein Material, das eine Permeabilitätszahl von genau 1 aufweist, bezeichnet. Als paramagnetisches Material wird ein Material, das eine Permeabilitätszahl größer 1, vorzugsweise kleiner als 10, aufweist, und als ferromagnetisches Material wird ein Material mit einer Permeabilitätszahl, die viel größer als 1, vorzugsweise größer als 20 oder 50, ist, bezeichnet.When we speak of permeability here, we exclusively mean the magnetic permeability, i.e. the magnetic conductivity, of the material. The permeability is also defined as the ratio of the magnetic flux density to the magnetic field strength. Correspondingly, the permeability number, which is also referred to as relative permeability, is the ratio of the permeability of a material to the magnetic field constant, namely the magnetic permeability of the vacuum. According to the usual definition, a material that has a permeability number between 0 and 1 is referred to as a diamagnetic material. A material that has a permeability number of exactly 1 is called a neutral magnetic material. A paramagnetic material is a material that has a permeability number greater than 1, preferably less than 10, and a ferromagnetic material is a material with a permeability number that is much greater than 1, preferably greater than 20 or 50.

Durch den Einsatz zweier unterschiedlicher Materialien im Nutverschlusselement wird es ermöglicht, dass, beispielsweise beim in eine Statornut eingesetzten Nutverschlusselement, einerseits durch das erste Material mit der geringen Permeabilitätszahl eine magnetische Trennung der Statorzähne erhalten bleibt und somit im Wesentlichen keine Feldlinien über das Nutverschlusselement von einem Statorzahn in den anderen Statorzahn verlaufen, während durch das zweite Material mit der höheren Permeabilitätszahl der magnetisch gut leitende Abstand zwischen zwei Statorzähnen verringert wird. So müssen bei Rotation des Generators die Feldlinien über einen geringeren Zwischenraum springen, wodurch das Rastmoment oder die Drehmomentwelligkeit reduziert wird. Eine Geräuscherzeugung des Generators beim Einsatz der erfindungsgemäßen Nutverschlusselemente wird so erreicht.The use of two different materials in the slot closure element makes it possible, for example in the slot closure element inserted in a stator slot, on the one hand to maintain a magnetic separation of the stator teeth due to the first material with the low permeability and thus essentially no field lines across the slot closure element from a stator tooth run into the other stator tooth, while the magnetically highly conductive distance between two stator teeth is reduced by the second material with the higher permeability number. When the generator rotates, the field lines have to jump over a smaller gap, which reduces the cogging torque or the torque ripple. A noise generation of the generator when using the slot closure elements according to the invention is achieved.

Gemäß einer ersten Ausführungsform entspricht die Permeabilitätszahl des ersten Materials mindestens dem Zehnfachen oder Zwanzigfachen, besonders bevorzugt dem Fünfzigfachen, der Permeabilitätszahl des zweiten Materials. Hierdurch wird erreicht, dass Feldlinien noch besser in den Teil des Nutverschlusselements eintreten können, der aus dem ersten Material besteht und die magnetische Trennung der Statorzähne erhalten bleibt.According to a first embodiment, the permeability number of the first material corresponds to at least ten or twenty times, particularly preferably fifty times, the permeability number of the second material. This ensures that field lines can even better enter the part of the slot closure element that consists of the first material and that the magnetic separation of the stator teeth is maintained.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Teile des Nutverschlusselements durch Kleben miteinander stoffschlüssig verbunden. Eine einfache Fertigung des Nutverschlusselements ist somit möglich. Ein sicherer Halt der Teile aneinander ist zusätzlich gewährleistet. Das Kleben erfolgt beispielsweise durch einen Zweikomponentenkleber.According to a further embodiment, the parts of the slot closure element are materially connected to one another by gluing. A simple production of the slot closure element is thus possible. A secure hold of the parts is also guaranteed. Gluing takes place, for example, with a two-component adhesive.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Nutverschlusselement zwei Klemmflächenbereiche auf, die eingerichtet sind, die Nutwände einer Nut eines Maschinenelements eines Windenergieanlagengenerators zu kontaktieren, um das Nutverschlusselement in einer Nut zu halten, also insbesondere einzuklemmen. Außerdem umfasst das Nutverschlusselement eine umlaufende Randfläche, die die Konturen der Klemmflächenbereiche verbindet, um eine Oberfläche eines Körpers des Nutverschlusselements zu bilden. Der Körper des Nutverschlusselements weist somit ein Volumen, nämlich den Körper, und eine das Volumen begrenzende Oberfläche auf. Diese Oberfläche wird durch die beiden Klemmflächenbereiche sowie die Randfläche gebildet. Außerdem weist das Nutverschlusselement mindestens einen Verbindungsbereich auf, in dem die mindestens zwei Teile miteinander verbunden sind. Der Verbindungsbereich verläuft derart durch den Körper des Nutverschlusselements, dass er in den umlaufenden Randflächen endet und diese in mindestens zwei umlaufende Teilrandflächen unterteilt.According to a further embodiment, the slot closure element has two clamping surface areas which are set up to contact the slot walls of a slot of a machine element of a wind turbine generator in order to hold the slot closure element in a groove, that is to say in particular to clamp it. In addition, the slot closure element comprises a circumferential edge surface which connects the contours of the clamping surface areas in order to form a surface of a body of the slot closure element. The body of the slot closure element thus has a volume, namely the body, and a surface that delimits the volume. This surface is formed by the two clamping surface areas and the edge surface. In addition, the slot closure element has at least one connection area in which the at least two parts are connected to one another. The connecting area runs through the body of the slot closure element in such a way that it ends in the peripheral edge surfaces and divides them into at least two peripheral partial edge surfaces.

Hierdurch ergibt sich eine Anordnung der Teile des Nutverschlusselements, die in einer tangentialen Richtung zur Drehachse des Generators gesehen nebeneinander liegen und im Verbindungsbereich miteinander verbunden sind. Eine sichere magnetische Trennung der Statorzähne ist somit gewährleistet.This results in an arrangement of the parts of the slot closure element which, viewed in a tangential direction to the axis of rotation of the generator, lie next to one another and are connected to one another in the connection area. A secure magnetic separation of the stator teeth is thus guaranteed.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das mindestens eine Teil des Nutverschlusselements, das aus dem ersten Material einen vergleichsweise größeren Volumenanteil, insbesondere mindestens den doppelten Volumenanteil, am Volumen des Körpers des Nutverschlusselements von dem Volumenanteil des mindestens einen Teils, das aus dem zweiten Material besteht. Hierdurch wird eine ausreichende magnetische Trennung der Statorzähne gewährleistet, während andererseits die durch das zweite Material entstehende magnetische Unterbrechung möglichst klein gewählt wird. Eine weitestgehend hohe Reduzierung der Drehmomentwelligkeit wird so erreicht.According to a further embodiment, the at least one part of the slot closure element that is made of the first material has a comparatively larger volume proportion, in particular at least twice the volume proportion, of the volume of the body of the slot closure element of the volume proportion of the at least one part that consists of the second material. This ensures sufficient magnetic separation of the stator teeth, while on the other hand the magnetic interruption caused by the second material is selected to be as small as possible. A largely high reduction in torque ripple is achieved in this way.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die umlaufende Randfläche mindestens eine Innenfläche, die bei eingesetztem Nutverschlusselement in eine Nut eines Windenergieanlagengenerators in Richtung auf eine in die Nut eingesetzte Formspule zeigt. Außerdem umfasst die umlaufende Randfläche eine Außenfläche, die bei eingesetztem Nutverschlusselement in eine Nut eines Windenergieanlagengenerators in Richtung von einer in die Nut eingesetzten Formspule weg zeigt. Außerdem umfasst die Randfläche eine erste Seitenfläche und eine zweite Seitenfläche. Die Randfläche ist somit vorzugsweise aus der Außenfläche, der Innenfläche sowie den zwei Seitenflächen gebildet, die entsprechend aneinandergrenzen. Außerdem weist das mindestens eine Teil, das aus dem ersten Material besteht, einen vergleichsweise größeren Flächenanteil, insbesondere mindestens den doppelten Flächenanteil an der Fläche der Außenfläche des Nutverschlusselements auf als das mindestens eine Teil, das aus dem zweiten Material besteht. Hierdurch ist gewährleistet, dass ein möglichst großer Flächenanteil der Außenfläche, die - um beim Beispiel der aus dem Generatorrotor austretenden Feldlinien zu bleiben - dem Generatorrotor gegenübersteht, der eine hohe Permeabilitätszahl aufweist, um entsprechend die Feldlinien eintreten zu lassen. Eine vorteilhafte Reduzierung der Drehmomentwelligkeit ist somit möglich.According to a further embodiment, the circumferential edge surface comprises at least one inner surface which, when the slot closure element is inserted, points into a slot of a wind power plant generator in the direction of a preformed coil inserted into the slot. In addition, the circumferential edge surface comprises an outer surface which, when the slot closure element is inserted, into a slot of a Wind turbine generator pointing away in the direction of a preformed coil inserted into the groove. In addition, the edge surface comprises a first side surface and a second side surface. The edge surface is thus preferably formed from the outer surface, the inner surface and the two side surfaces which adjoin one another accordingly. In addition, the at least one part that consists of the first material has a comparatively larger area proportion, in particular at least twice the area proportion of the area of the outer surface of the slot closure element, than the at least one part that consists of the second material. This ensures that the largest possible area portion of the outer surface, which - to remain in the example of the field lines emerging from the generator rotor - faces the generator rotor, which has a high permeability factor in order to allow the field lines to enter accordingly. An advantageous reduction in the torque ripple is thus possible.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die mindestens zwei Teile aus unterschiedlichen Materialien im Verbindungsbereich verbunden und weisen eine derartige Form auf, dass der Verbindungsbereich uneben, insbesondere wellenförmig, dreieckig im Schnitt ist oder Stufen aufweist. Eine stabilere Verbindung der beiden Teile, insbesondere durch Kleben, wird so erreicht.According to a further embodiment, the at least two parts made of different materials are connected in the connection area and have a shape such that the connection area is uneven, in particular wavy, triangular in section or has steps. A more stable connection of the two parts, in particular by gluing, is achieved in this way.

Insbesondere sind im Verbindungsbereich die Teile derart geformt, dass die Verbindung eine formschlüssige Verbindung, beispielsweise eine Nut-Feder-Verbindung, ist. Hierdurch wird erreicht, dass insbesondere hohe Kräfte, die auf das Nutverschlusselement beim Einbringen in die Nut ausgeübt werden, nicht zur Beschädigung des Nutverschlusselements führen.In particular, the parts in the connection area are shaped in such a way that the connection is a form-fitting connection, for example a tongue and groove connection. This ensures that, in particular, high forces which are exerted on the slot closure element when it is introduced into the slot do not lead to damage to the slot closure element.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform besteht das Nutverschlusselement aus drei Teilen, wobei zwei Teile aus dem ersten Material und ein Teil aus dem zweiten Material besteht. Das Teil aus dem zweiten Material ist zwischen den zwei Teilen aus dem Material angeordnet und mit diesen jeweils verbunden. Eine gleichmäßige magnetisch vorteilhaft wirkende Verbreiterung der einzelnen Statorzähne wird so ermöglicht.According to a further embodiment, the slot closure element consists of three parts, two parts consisting of the first material and one part consisting of the second material. The part made of the second material is arranged between the two parts made of the material and connected to them in each case. A uniform, magnetically advantageous widening of the individual stator teeth is thus made possible.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das erste Material ein Eisenverbundwerkstoff oder Soft Magnetic Composite (SMC) mit einer Permeabilitätszahl von über 100, über 200 oder über 400 und das zweite Material glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) oder ein eisenpulverangereicherter Kunststoff mit einer Permeabilitätszahl unter 20, unter 10 oder unter 5. Günstige Materialien zum Herstellen eines möglichst günstigen Nutverschlusselements werden so vorteilhafterweise verwendet.According to a further embodiment, the first material is an iron composite material or Soft Magnetic Composite (SMC) with a permeability number of over 100, over 200 or over 400 and the second material glass fiber reinforced plastic (GRP) or an iron powder-enriched plastic with a permeability number below 20, below 10 or under 5. In this way, inexpensive materials for producing a slot closure element that is as inexpensive as possible are advantageously used.

Außerdem betrifft die Erfindung einen Windenergieanlagengenerator mit einem Generatorstator und einem Generatorrotor. Der Generatorstator und/oder der Generator umfasst Zähne, zwischen denen Nuten zur Aufnahme von Wicklungen angeordnet sind. Zwischen den Zähnen ist jeweils eine Nut angeordnet, in die mindestens ein Nutverschlusselement nach einer der vorgenannten Ausführungsformen eingesetzt ist.The invention also relates to a wind turbine generator with a generator stator and a generator rotor. The generator stator and / or the generator comprises teeth, between which grooves for receiving windings are arranged. A groove is arranged between each of the teeth, into which at least one groove closure element according to one of the aforementioned embodiments is inserted.

Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Windenergieanlagengenerators, insbesondere nach der zuvor genannten Ausführungsform. Hierbei wird zunächst ein erstes Teil eines ersten Materials bereitgestellt und ein zweites Teil aus einem zweiten Material. Die beiden Teile werden zu einem Nutverschlusselement nach einer der vorgenannten Ausführungsformen miteinander verbunden. Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird in einem weiteren Schritt das Nutverschlusselement in die Nut des Generatorstators oder des Generatorrotors eingesetzt.The invention also relates to a method for producing a wind power installation generator, in particular according to the embodiment mentioned above. In this case, a first part of a first material is initially provided and a second part made of a second material. The two parts are connected to one another to form a slot closure element according to one of the aforementioned embodiments. According to one embodiment of the method, the slot closure element is inserted into the slot of the generator stator or the generator rotor in a further step.

Weitere Ausführungsformen ergeben sich anhand der in den Figuren näher erläuterten Ausführungsbeispiele. Hierbei zeigen

1 eine Windenergieanlage,
2 einen Windenergieanlagengenerator,
3 eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs des Windenergieanlagengenerators,
4 ein Nutverschlusselement gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
5 eine vergrößerte Darstellung eines Bereichs des Windenergieanlagengenerators mit einem Ausführungsbeispiel der Nutverschlusselemente,
6 eine perspektivische Ansicht des Nutverschlusselements und
7 Schritte des Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Further embodiments result from the embodiments explained in more detail in the figures. Show here

1 a wind turbine,
2 a wind turbine generator,
3 an enlarged view of a region of the wind turbine generator,
4th a slot closure element according to an embodiment of the invention,
5 an enlarged illustration of a region of the wind turbine generator with an exemplary embodiment of the slot closure elements,
6th a perspective view of the slot closure element and
7th Steps of the method according to an embodiment.

1 zeigt eine Windenergieanlage 100 mit einem Turm 102 und einer Gondel 104. An der Gondel 104 ist ein aerodynamischer Rotor 106 mit drei Rotorblättern 108 und einem Spinner 110 angeordnet. Der Rotor 106 wird im Betrieb durch den Wind in eine Drehbewegung versetzt und treibt dadurch einen Generator in der Gondel 104 an. 1 shows a wind turbine 100 with a tower 102 and a gondola 104 . At the gondola 104 is an aerodynamic rotor 106 with three rotor blades 108 and a weirdo 110 arranged. The rotor 106 is set in rotation by the wind during operation and thereby drives a generator in the nacelle 104 on.

2 zeigt einen Generator, der auch Windenergieanlagengenerator 130 genannt werden kann, schematisch in einer Seitenansicht. Der Windenergieanlagengenerator 130 weist einen Stator, der auch Generatorstator 132 genannt werden kann, und einen dazu drehbar gelagerten elektrodynamischen Rotor, der auch Generatorrotor 134 genannt werden kann, auf. Der Windenergieanlagengenerator 130 ist mit dem Generatorstator 132 über einen Achszapfen 136 an einem Maschinenträger 138 befestigt. Der Generatorstator 132 weist einen Statorträger 140 und die Statorpole 142 des Generators 130 auf, die über einen Statorring 144 an dem Statorträger 140 befestigt sind. 2 shows a generator that is also a wind turbine generator 130 can be mentioned, schematically in a side view. The wind turbine generator 130 has a stator, which is also the generator stator 132 can be called, and a rotatably mounted electrodynamic rotor, which is also the generator rotor 134 can be called on. The wind turbine generator 130 is with the generator stator 132 via a stub axle 136 on a machine carrier 138 attached. The generator stator 132 has a stator support 140 and the stator poles 142 of the generator 130 on that via a stator ring 144 on the stator support 140 are attached.

Der Generatorrotor 134 weist Rotorpolschuhe 146 auf, die die Rotorpole bilden und über einen Rotorträger 148 und Lager 150 auf dem Achszapfen 136 drehbar um die Drehachse, die auch Rotationsachse 152 genannt werden kann, gelagert sind.The generator rotor 134 has rotor pole pieces 146 on, which form the rotor poles and a rotor arm 148 and warehouse 150 on the stub axle 136 rotatable around the axis of rotation, which is also the axis of rotation 152 can be called are stored.

Die Statorpole 142 und Rotorpolschuhe 146 trennt nur ein schmaler Luftspalt 154, der wenige Millimeter dick ist, insbesondere weniger als 6 Millimeter, aber einen Durchmesser von mehreren Metern aufweist, insbesondere mehr als 4 Meter. Die Statorpole 142 und die Rotorpolschuhe 146 bilden jeweils einen Ring und sind zusammen auch ringförmig, sodass der Windenergieanlagengenerator 130 ein Ringgenerator ist. Bestimmungsgemäß dreht sich der Generatorrotor 134 des Windenergieanlagengenerators 130 zusammen mit der Rotornabe 156 des aerodynamischen Rotors, von dem Ansätze von Rotorblättern 158 angedeutet sind.The stator poles 142 and rotor pole pieces 146 only a narrow air gap separates it 154 , which is a few millimeters thick, in particular less than 6 millimeters, but has a diameter of several meters, in particular more than 4 meters. The stator poles 142 and the rotor pole pieces 146 each form a ring and are together also ring-shaped, so that the wind turbine generator 130 is a ring generator. The generator rotor rotates as intended 134 of the wind turbine generator 130 together with the rotor hub 156 of the aerodynamic rotor, from the approaches of rotor blades 158 are indicated.

3 zeigt den Windenergieanlagengenerator 130 in vergrößerter Darstellung ausschnittsweise in einer Frontansicht. Hierbei ist der Generatorstator 132 ausschnittsweise erkennbar. Der Generatorstator 132 weist Zähne 30 auf, zwischen denen Nuten 32 angeordnet sind. Die Zähne 30 weisen Seitenflächen 34 auf, die die Zähne 30 zu den Nuten 32 begrenzen. In jeder Seitenfläche 34 der Zähne 30 ist jeweils eine Ausnehmung 36 angeordnet, um ein Nutverschlusselement, das auch Nutverschlusskeil genannt werden kann, in der Nut 32 zu befestigen, nachdem eine Formspule in die jeweilige Nut 32 eingebracht wurde. Die Nuten 32 in 3 sind ausgebildet, Formspulen aufzunehmen, da die Seitenflächen 34 abgesehen von den Ausnehmungen 36 von einem Nutgrund 38 bis zum Einführbereich 37 im Wesentlichen parallel verlaufen. Insbesondere ist die Nut 32 im Einführbereich 37 nicht wie bei Nuten, die zur Aufnahme von drahtgewickelten Spulen eingerichtet sind, verengt. 3 shows the wind turbine generator 130 in an enlarged view, excerpts from a front view. Here is the generator stator 132 partially recognizable. The generator stator 132 has teeth 30th on, between which grooves 32 are arranged. The teeth 30th have side faces 34 on that the teeth 30th to the grooves 32 limit. In every side face 34 the teeth 30th is each a recess 36 arranged around a slot closure element, which can also be called slot closure wedge, in the groove 32 to attach after a preformed coil in the respective groove 32 was introduced. The grooves 32 in 3 are designed to accommodate preformed coils, as the side surfaces 34 apart from the recesses 36 from a groove base 38 up to the lead-in area 37 run essentially parallel. In particular, the groove 32 in the lead-in area 37 not narrowed as with slots designed to accommodate wire-wound coils.

Außerdem ist ein Generatorrotor 134 vorgesehen, der Polschuhe 146 aufweist, um die Wicklungen 39 herumgewickelt sind. Jeder Polschuh 146 weist einen Polkopf 40 sowie einen Polschaft 42 auf. Die Wicklungen 39 des Generators 134 werden am Polschaft 42 fest in ihrer Position gehalten, da der Polkopf 40 breiter gegenüber dem Polschaft 42 ist und somit ein Abrutschen der Wicklungen 39 radial nach außen verhindert wird.There is also a generator rotor 134 provided the pole pieces 146 has to the windings 39 are wrapped around. Every pole piece 146 has a pole head 40 as well as a pole shaft 42 on. The windings 39 of the generator 134 are at the pole shaft 42 held firmly in position as the pole head 40 wider than the pole shaft 42 and thus slipping of the windings 39 is prevented radially outward.

4 zeigt ein Nutverschlusselement 48, das auch Nutverschlusskeil genannt werden kann, in einer Seitenansicht. Das Nutverschlusselement 48 weist drei Teile 50, 52, 54 auf, wobei die Teile 50, 52 jeweils mit dem in der Mitte angeordneten Teil 54 in einem jeweiligen Verbindungsbereich 56, 58 verbunden sind. Die Verbindungsbereiche 56 und 58 stellen eine stoffschlüssige Verbindung 60 dar, die zwischen den Teilen 50, 52, 54 durch Kleben hergestellt ist. Außerdem stellen die Verbindungsbereiche 56, 58 eine formschlüssige Verbindung 62 dar, da die Teile 50, 52, 54 nach Art einer Nut-Feder-Verbindung verbunden sind. 4th shows a slot closure element 48 , which can also be called slot wedge, in a side view. The slot closure element 48 has three parts 50 , 52 , 54 on, with the parts 50 , 52 each with the part arranged in the middle 54 in a respective connection area 56 , 58 are connected. The connecting areas 56 and 58 provide a material connection 60 represent that between the parts 50 , 52 , 54 is made by gluing. In addition, the connection areas 56 , 58 a form-fitting connection 62 represent as the parts 50 , 52 , 54 are connected in the manner of a tongue and groove connection.

Zusammen bilden die Teile 50, 52 und 54 des Nutverschlusselements 48 einen Körper 64 des Nutverschlusselements 48. Das Nutverschlusselement 48 ist hier in einer Seitenansicht dargestellt, sodass gemäß der Darstellung die Außenkontur des Nutverschlusselements 48 einer Seitenfläche 66 des Nutverschlusselements 48 entspricht. Weiter weist der Körper 64 zwei Klemmflächenbereiche 68, 70 auf, die eingerichtet sind, die Seitenflächen 34 einer Nut 32, die auch als Nutwände bezeichnet werden können, zu kontaktieren, um das Nutverschlusselement 48 in einer Nut 32 einzuklemmen. Weiter weist das Nutverschlusselement 48 hierzu Vorsprünge 72, 74 in den jeweiligen Klemmflächenbereichen 68, 70 auf.Together form the parts 50 , 52 and 54 of the slot closure element 48 a body 64 of the slot closure element 48 . The slot closure element 48 is shown here in a side view, so that, according to the illustration, the outer contour of the slot closure element 48 a side face 66 of the slot closure element 48 corresponds. The body points further 64 two clamping surface areas 68 , 70 on that are set up, the side faces 34 a groove 32 , which can also be referred to as groove walls, to contact the groove closure element 48 in a groove 32 to pinch. The slot closure element also has 48 this projections 72 , 74 in the respective clamping surface areas 68 , 70 on.

Außerdem weist das Nutverschlusselement 48 eine Innenfläche 76 und eine Außenfläche 78 auf. Die Innenfläche 76 zeigt bei in die Nut 32 eingesetztem Nutverschlusselement 48 in Richtung auf den Nutgrund 38, während die Außenfläche 78 in Richtung auf den Einführbereich 37 der Nut 32 zeigt. Zusammen bildet die Innenfläche 76, die Außenfläche 78, die Seitenfläche 66 zusammen mit einer in dieser Figur nicht erkennbaren Seitenfläche 66, die nämlich auf der Rückseite liegt, eine umlaufende Randfläche 79. Die umlaufende Randfläche 79 begrenzt zusammen mit den Klemmflächenbereichen 68, 70 den Körper 64 des Nutverschlusselements 48. Die umlaufende Randfläche 79 ist hier entsprechend der Teile 50, 52, 54 in drei umlaufende Teilrandflächen 73, 75, 77 eingeteilt.In addition, the slot closure element 48 an inner surface 76 and an outer surface 78 on. The inner surface 76 shows in the groove 32 inserted slot closure element 48 in the direction of the groove base 38 while the outer surface 78 towards the lead-in area 37 the groove 32 shows. Together form the inner surface 76 , the outer surface 78 , the side face 66 together with a side surface that cannot be seen in this figure 66 , which is namely on the back, a peripheral edge surface 79 . The peripheral surface 79 limited together with the clamping surface areas 68 , 70 the body 64 of the slot closure element 48 . The peripheral surface 79 here is according to the parts 50 , 52 , 54 in three circumferential partial edge areas 73 , 75 , 77 assigned.

In 4 ist das Nutverschlusselement 48 aus drei Teilen 50, 52, 54 hergestellt, wobei das Teil 54 zwischen den Teilen 50, 52 angeordnet ist. Die Teile 50 und 52 bestehen aus einem Material 80, das eine hohe Permeabilitätszahl aufweist. Demgegenüber ist das in der Mitte liegende Teil 54 aus einem zweiten Material 82 hergestellt, das eine wesentlich geringere Permeabilitätszahl aufweist.In 4th is the slot closure element 48 of three parts 50 , 52 , 54 manufactured, the part 54 between the parts 50 , 52 is arranged. The parts 50 and 52 consist of one material 80 , which has a high permeability number. Opposite is the part located in the middle 54 from a second material 82 produced, which has a much lower permeability number.

5 zeigt eine weitere vergrößerte Ansicht eines Bereichs des Windenergieanlagengenerators 130 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, wobei hier die Nutverschlusselemente 48 aus 4 in Nuten 32 des Generatorstators 132 eingesetzt sind. Vor dem Einsetzen der Nutverschlusselemente 48 wurden Formspulen 84 in die Nuten 32 eingebracht. 5 shows a further enlarged view of a region of the wind power installation generator 130 according to a further embodiment, here the slot closure elements 48 out 4th in grooves 32 of the generator stator 132 are used. Before inserting the slot closure elements 48 were preformed coils 84 in the grooves 32 brought in.

6 zeigt eine perspektivische Ansicht des Nutverschlusselements 48. Hierbei ist erkennbar, dass das Nutverschlusselement 48 seine längste Ausbreitung zwischen den Seitenflächen 66 aufweist. Weiter bezeichnen in 6 gleiche Bezugsziffern wie in 4 auch gleiche Merkmale. 6th shows a perspective view of the slot closure element 48 . It can be seen here that the slot closure element 48 its longest spread between the side faces 66 having. Further denote in 6th same reference numbers as in 4th also same characteristics.

7 zeigt die Schritte eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens zum Herstellen eines Windenergieanlagengenerators. In einem Schritt 90 wird ein Teil 50, 52 aus einem ersten Material 80 bereitgestellt und im Schritt 92 wird ein Teil 54 aus einem zweiten Material 82 bereitgestellt. In einem Schritt 94 werden das erste Teil 50, 52 und das zweite Teil 54 miteinander verbunden. Im Schritt 96 wird das aus den Teilen gebildete Nutverschlusselement 48 in eine Nut 32 eines Windenergieanlagengenerators 130 eingesetzt. 7th shows the steps of an exemplary embodiment of the method for producing a wind power plant generator. In one step 90 becomes a part 50 , 52 from a first material 80 provided and in step 92 becomes a part 54 from a second material 82 provided. In one step 94 will be the first part 50 , 52 and the second part 54 connected with each other. In step 96 becomes the slot closure element formed from the parts 48 into a groove 32 of a wind turbine generator 130 used.

Claims

Slot closure element for insertion into a slot (32) of a generator rotor (134) or a generator stator (132) of a wind turbine generator (130), the slot closure element (48) having at least two interconnected parts (50, 52, 54), with at least one part (50, 52) of the at least two parts (50, 52, 54) consists of a first material (80) and at least one part (54) of the at least two parts (50, 52, 54) consists of a second material (82) , wherein the first material (80) has a permeability number that is at least a multiple of the permeability number of the second material (82), the first material (80) in particular being ferromagnetic and the second material (82) being in particular diamagnetic, neutral magnetic or paramagnetic .

Slot closure element after Claim 1 wherein the permeability number of the first material (80) corresponds to at least ten times or twenty times, preferably at least fifty times, the permeability number of the second material (82).

Slot closure element after Claim 1 or 2 , wherein the parts (50, 52, 54) are materially connected to one another by gluing.

Slot closure element according to one of the preceding claims, wherein the slot closure element (48) has two clamping surface areas (68, 70) which are set up to contact the side walls (34) of a slot (32) of a wind turbine generator (130) in order to insert the slot closure elements (48) to hold or clamp a groove (32), and has a circumferential edge surface (79) which connects the contours of the clamping surface areas (68, 70) in order to form a surface of a body (64) of the groove closure element (48), wherein the groove closure element ( 48) has at least one connecting area (56, 58) in which the at least two parts (50, 52, 54) are connected to one another, the connecting area (56, 58) thus running through the body (64) of the slot closure element (48) that it ends in the circumferential edge surface (79) and divides it into at least two circumferential partial edge surfaces (73, 75, 77).

Slot closure element according to one of the preceding claims, wherein the at least one part (50, 52) which consists of the first material (80) has a comparatively larger volume proportion, in particular at least twice the volume proportion, of the volume of the body (64) of the slot closure element (48) ) as the at least one part (54) consisting of the second material (82).

Slot closure element according to one of the preceding claims, wherein the peripheral edge region (79) shows at least one inner surface (76) inserted into a slot (32) of a wind turbine generator (130) in the direction of a preformed coil (84) inserted in the slot (32) , an outer surface (78) which, inserted into a slot (32) of a wind turbine generator (130), points away in the direction of a preformed coil (84) inserted into the slot (32), and has two side surfaces (66), the at least one Part (50, 52) which consists of the first material (80) has a comparatively larger area proportion, in particular at least twice the area proportion, on the area of the outer surface (78) of the slot closure element (48) than the at least one part (54), which consists of the second material (82).

Slot closure element according to one of the preceding claims, wherein the at least one connecting area (56, 58) in which at least two parts (50, 52, 54) made of different materials (80, 82) are connected to one another, uneven, in particular wavy, triangular in section is or has steps.

Slot closure element according to one of the preceding claims, wherein the parts (50, 52, 54) are formed from different materials (80, 82) in the connection area (56, 58) in such a way that the connection in the at least one connection area (56, 58) has a positive connection (62), preferably a tongue and groove connection.

Slot closure element according to one of the preceding claims, wherein the slot closure element (48) consists of three parts (50, 52, 54), two parts (50, 52) from the first material (80) and one part (54) from the second material (82) and the one part (54) from the second material (82) between the two parts (50, 52) from the first Material (80) is arranged and is connected to these in each case via a connection area (56, 58).

Slot closure element according to one of the preceding claims, wherein the first material (80) is an iron composite material or soft magnetic composite (SMC) with a permeability number of over 100, over 200 or over 400 and the second material (82) is glass fiber reinforced plastic (GRP) or a iron powder-enriched plastic with a permeability number below 20, below 10 or below 5.

Wind turbine generator with a rotation axis (152), a generator stator (132) and a generator rotor (134), the generator stator (132) and / or the generator (134) having teeth (30), between which grooves (32) for receiving preformed coils (84) are arranged so that each tooth (30) is arranged between two grooves (32) and in at least one groove (32) a groove closure element (48) according to one of the Claims 1 to 10 is arranged.

Method for producing a wind power plant generator (130), in particular according to Claim 11 comprising the steps: - providing (90) at least one part (50, 52) made of a first material (80), (82), - providing (92) at least one second part (54) made of a second material - connecting (94 ) of the parts (50, 52, 54) to a slot closure element (48) according to one of the Claims 1 to 10 .

Procedure according to Claim 12 , wherein in a further step (96) the slot closure element (48) is inserted into a slot (32) of a wind power plant generator (130).