DE102022119604A1

DE102022119604A1 - DEVICE FOR CONVERTING WIND ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY

Info

Publication number: DE102022119604A1
Application number: DE102022119604.6A
Authority: DE
Inventors: gleich Anmelder Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2022-08-04
Filing date: 2022-08-04
Publication date: 2024-02-15

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Wandlung von Windenergie in elektrische Energie mit einem Rotor (2) und einem Stator (3), bei der der Rotor (2), insbesondere ein Vertikalachsenrotor, gegenüber dem Stator (3) um eine Rotationsachse (4) drehbar gelagert ist und bei der der Rotor (2) mindestens einen Flügel (5) mit einer Flügelachse (6) aufweist, welche im Wesentlichen parallel versetzt zu der Rotationsachse (4) des Rotors (2) verläuft. Es ist wesentlich, dass der Flügel (5) um die Flügelachse (6) drehbar gelagert ist und an dem Flügel (5) mindestens ein steuerbares Leitwerk (8) angeordnet ist, welches dazu ausgebildet ist, den Flügel (5) aerodynamisch um seine Flügelachse (6) zu verstellen.The invention relates to a device (1) for converting wind energy into electrical energy, having a rotor (2) and a stator (3), in which the rotor (2), in particular a vertical axis rotor, rotates relative to the stator (3) about an axis of rotation ( 4) is rotatably mounted and in which the rotor (2) has at least one wing (5) with a wing axis (6) which runs substantially parallel to the axis of rotation (4) of the rotor (2). It is essential that the wing (5) is rotatably mounted about the wing axis (6) and at least one controllable tail unit (8) is arranged on the wing (5), which is designed to aerodynamically move the wing (5) about its wing axis (6) to adjust.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wandlung von Windenergie in elektrische Energie mit einem Rotor und einem Stator, bei der der Rotor, insbesondere ein Vertikalachsenrotor, gegenüber dem Stator um eine Rotationsachse drehbar gelagert ist und bei der der Rotor mindestens einen Flügel mit einer Flügelachse aufweist, welche im Wesentlichen parallel versetzt zu der Rotationsachse des Rotors verläuft.The invention relates to a device for converting wind energy into electrical energy with a rotor and a stator, in which the rotor, in particular a vertical axis rotor, is rotatably mounted relative to the stator about an axis of rotation and in which the rotor has at least one blade with a blade axis, which runs essentially parallel to the axis of rotation of the rotor.

Vorrichtungen der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt und dienen zur umweltverträglichen Erzeugung elektrischer Energie. Aus DE 3810339 A1 ist eine Windkraftanlage bekannt, die einen Rotor aufweist, der an einem Mast angeordnet ist und unter der Einwirkung von Wind um eine aufrecht verlaufende Achse drehbar gelagert ist. Der Rotor ist mit mehreren, sich aufrecht erstreckenden, von der Drehachse beabstandeten Rotorblättern versehen. Ein elektrischer Generator ist vorgesehen, um mittels der Rotationsbewegung des Rotors gegenüber dem Stator eine elektrische Spannung zu erzeugen und nutzbar bereitzustellen.Devices of the type mentioned at the beginning are basically known from the prior art and are used for the environmentally friendly generation of electrical energy. Out of DE 3810339 A1 a wind turbine is known which has a rotor which is arranged on a mast and is rotatably mounted about an upright axis under the influence of wind. The rotor is provided with several upright rotor blades spaced from the axis of rotation. An electrical generator is provided in order to generate and use an electrical voltage by means of the rotational movement of the rotor relative to the stator.

Ein Vorteil der vorstehend beschriebenen, vorbekannten Vorrichtung besteht darin, dass die Drehbewegung des Rotors grundsätzlich unabhängig von der Anströmrichtung des Windes ist. Besonders im Unterschied zu Vorrichtungen mit einem Horizontalachsenrotor muss die Orientierung der Rotationsachse des Rotors bei einer Veränderung der Anströmrichtung gegenüber dem Stator grundsätzlich also nicht verändert werden, damit der Wind den Rotor in eine Rotationsbewegung um seine Rotationsachse versetzen kann.An advantage of the previously known device described above is that the rotational movement of the rotor is fundamentally independent of the direction of flow of the wind. Particularly in contrast to devices with a horizontal axis rotor, the orientation of the rotation axis of the rotor fundamentally does not have to be changed when the direction of flow relative to the stator changes, so that the wind can set the rotor in a rotational movement about its rotation axis.

Allerdings geht die Bauweise vorbekannter Vorrichtungen mit einem Optimierungsbedarf hinsichtlich ihrer Effizienz bei der Wandlung von Windenergie in elektrische Energie einher. Dies hängt damit zusammen, dass die Flügel des Rotors bei einer Anströmung mit Wind, wie gewünscht, zwar eine Rotationsbewegung des Rotors bewirken, sich infolge dieser Rotationsbewegung jedoch zumindest zeitweise auch entgegen der Anströmrichtung des Windes, also im Gegenwind, bewegen. Die Flügel weisen jeweils einen Auftriebsbeiwert und einen Widerstandsbeiwert auf, die zu einer Auftriebskraft bzw. einem Strömungswiderstand am Flügel führen. Im Gegenwind liegt bei vorbekannten Vorrichtungen ein ungünstiges Verhältnis zwischen dem Auftriebsbeiwert und dem Strömungsbeiwert vor, welches zu erheblichen Effizienzeinbußen der gesamten Vorrichtung führt.However, the design of previously known devices is accompanied by a need for optimization with regard to their efficiency when converting wind energy into electrical energy. This is due to the fact that the blades of the rotor cause a rotational movement of the rotor when there is wind, as desired, but as a result of this rotational movement they also move at least temporarily against the direction of the wind, i.e. in the headwind. The wings each have a lift coefficient and a drag coefficient, which lead to a lift force or a flow resistance on the wing. In known devices, there is an unfavorable relationship between the lift coefficient and the flow coefficient in headwind, which leads to significant losses in efficiency of the entire device.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Wandlung von Windenergie in elektrische Energie bereitzustellen, die eine gesteigerte Effizienz aufweist.It is the object of the invention to provide a device for converting wind energy into electrical energy that has increased efficiency.

Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Unteransprüche.The task is solved by the subject matter of claim 1. Advantageous further developments are the subject of the dependent subclaims.

Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung zur Wandlung von Windenergie in elektrische Energie in an sich bekannter Weise einen Rotor und einen Stator auf, bei der der Rotor, welcher vorzugsweise als Vertikalachsenrotor ausgebildet ist, gegenüber dem Stator um eine Rotationsachse drehbar gelagert ist und bei der der Rotor mindestens einen Flügel mit einer Flügelachse aufweist, welche im Wesentlichen parallel versetzt zu der Rotationsachse des Rotors verläuft.According to the invention, the device for converting wind energy into electrical energy in a manner known per se has a rotor and a stator, in which the rotor, which is preferably designed as a vertical axis rotor, is rotatably mounted relative to the stator about an axis of rotation and in which the rotor at least has a wing with a wing axis which runs substantially parallel to the axis of rotation of the rotor.

Es ist wesentlich für die Erfindung, dass der Flügel um die Flügelachse drehbar gelagert ist und an dem Flügel mindestens ein steuerbares Leitwerk angeordnet ist, welches dazu ausgebildet ist, den Flügel aerodynamisch um seine Flügelachse zu verstellen.It is essential to the invention that the wing is rotatably mounted about the wing axis and at least one controllable tail unit is arranged on the wing, which is designed to aerodynamically adjust the wing about its wing axis.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Flügel mittels des Leitwerks und der drehbaren Lagerung um seine Flügelachse gegenüber der Anströmrichtung des Windes verstellt werden kann. Hierdurch kann der oben beschriebene, negative Einfluss eines Strömungswiderstandes verringert werden, wenn der Flügel sich infolge der Rotationsbewegung des Rotors entgegen der Windrichtung bewegt.According to the invention it is provided that the wing can be adjusted about its wing axis relative to the direction of flow of the wind by means of the tail unit and the rotatable bearing. In this way, the negative influence of flow resistance described above can be reduced if the blade moves against the wind direction as a result of the rotational movement of the rotor.

Das Leitwerk stellt im Sinne der Erfindung ein strömungstechnisches Bauteil oder eine Baugruppe dar, deren Zweck die aerodynamische Einstellung des Flügels um seine Flügelachse ist. Es ist vorteilhaft, dass für eine Veränderung der Drehlage des Flügels derselbe Windstrom ausgenutzt werden kann, der bei der Rotationsbewegung des Rotors grundsätzlich das oben beschriebene Moment entgegen der Rotationsbewegung bewirkt. In Zusammenwirkung mit dem Leitwerk kann dieser Windstrom dazu dienen, den Flügel zur Änderung seines Einstellwinkels gegenüber der Anströmrichtung des Windes zu verstellen und die auf den Flügel wirkende Luftkraft des Windes, den Strömungswiderstand des Flügels sowie die resultierende Vortriebskraft bedarfsgerecht zu verändern. Dadurch kann bedarfsweise ein Verhältnis zwischen dem Auftriebsbeiwert und dem Widerstandsbeiwert des Flügels eingestellt werden, wodurch die Effizienz der Vorrichtung bei der Wandlung von Windenergie in elektrische Energie gegenüber vorbekannten Vorrichtungen wesentlich verbessert wird.In the sense of the invention, the tail unit represents a fluidic component or an assembly whose purpose is the aerodynamic adjustment of the wing about its wing axis. It is advantageous that the same wind current can be used to change the rotational position of the blade, which basically causes the torque described above against the rotational movement during the rotational movement of the rotor. In cooperation with the tail unit, this wind flow can serve to adjust the wing to change its setting angle relative to the direction of flow of the wind and to change the air force of the wind acting on the wing, the flow resistance of the wing and the resulting propulsive force as required. As a result, if necessary, a ratio between the lift coefficient and the drag coefficient of the wing can be set, whereby the efficiency of the device in converting wind energy into electrical energy is significantly improved compared to previously known devices.

Vorzugsweise weist der Rotor eine Mehrzahl an Flügeln auf, die jeweils um ihre Flügelachse drehbar gelagert sind und jeweils mittels mindestens eines Leitwerks verstellbar sind. Insbesondere kann der Rotor fünf oder sechs Flügel aufweisen, die vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang des Rotors verteilt angeordnet sind.The rotor preferably has a plurality of wings, each of which is rotatably mounted about its wing axis and can each be adjusted by means of at least one tail unit. In particular, the rotor can have five or six blades, which are preferably arranged evenly distributed over the circumference of the rotor.

Vorzugsweise beträgt der Durchmesser des Rotors mindestens 100 Meter. Untersuchungen haben gezeigt, dass die Winkelgeschwindigkeit des Rotors bei einem Durchmesser von 100 Metern unter gängigen Einsatzbedingen auf bis zu 45°/Sekunde reduziert und bevorzugt konstant gehalten werden kann. Gegenüber Rotoren mit einem geringeren Durchmesser ist die Winkelgeschwindigkeit bei der Rotationsbewegung um die Rotationsachse bei gleicher Luftkraft oder Antriebsleistung des Windes somit deutlich verringert. Mit Verringerung der Winkelgeschwindigkeit erhöht sich der zur Verfügung stehende Zeitraum, in dem der Flügel erfindungsgemäß aerodynamisch verstellt werden kann. Somit begünstigt ein hoher Durchmesser des Rotors die Effizienz der Vorrichtung insoweit, als die Verstellung des mindestens einen Flügels zuverlässig und genau erfolgen kann.Preferably the diameter of the rotor is at least 100 meters. Studies have shown that the angular velocity of the rotor with a diameter of 100 meters can be reduced to up to 45°/second under common operating conditions and preferably kept constant. Compared to rotors with a smaller diameter, the angular velocity during rotation around the axis of rotation is significantly reduced with the same air force or driving power of the wind. As the angular velocity is reduced, the time available in which the wing can be adjusted aerodynamically according to the invention increases. A high diameter of the rotor thus promotes the efficiency of the device insofar as the adjustment of the at least one wing can be carried out reliably and precisely.

Vorzugsweise ist die Vorrichtung derart dimensioniert, dass sie eine Schnelllaufzahl zwischen 1-3, insbesondere etwa 2,8, aufweist. Die Schnelllaufzahl gibt das Verhältnis einer Umfangsgeschwindigkeit des Rotors zu der Windgeschwindigkeit an. Gegenüber vorbekannten Vorrichtungen mit einer Bauweise als Horizontalachsenrotor, die typischerweise eine Schnelllaufzahl von 7-9 aufweisen, kann die Schnelllaufzahl unter vergleichbaren Einsatzbedingungen somit deutlich geringer gewählt sein. Dies geht mit Vorteilen bei der Dimensionierung der mechanisch beanspruchten Komponenten, insbesondere der Lager einher. Zudem ergibt sich infolge einer verringerten Schnelllaufzahl ein entsprechend verringerter Luftwiderstand an den bewegten Komponenten des Rotors. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann also insbesondere als sog. Langsamläufer ausgebildet sein.The device is preferably dimensioned such that it has a speed number between 1-3, in particular approximately 2.8. The high-speed number indicates the ratio of the peripheral speed of the rotor to the wind speed. Compared to previously known devices with a design as a horizontal axis rotor, which typically have a high-speed number of 7-9, the high-speed number can therefore be significantly lower under comparable operating conditions. This is accompanied by advantages when dimensioning the mechanically stressed components, especially the bearings. In addition, as a result of a reduced speed number, there is a correspondingly reduced air resistance on the moving components of the rotor. The device according to the invention can therefore be designed in particular as a so-called slow-speed device.

Untersuchungen haben gezeigt, dass es mit Vorteilen einhergeht, wenn eine Schnelllaufzahl von 2,8 und ein sich ergebender Leistungsbeiwert von 0,43 bis zu einer Anströmgeschwindigkeit von 14 Meter/Sekunde konstant bleiben. Es ist daher vorteilhaft, wenn die Steuerung des Leitwerks ausgebildet ist, um den Flügel derart zu verstellen, dass die auf den Flügel wirkende Luftkraft oberhalb einer Anströmgeschwindigkeit von 14 Meter/Sekunde nicht weiter ansteigt. Dadurch wird die strukturelle Belastung des Rotors sowie der weiteren Komponenten trotz der höheren Windgeschwindigkeit nicht weiter erhöht. Vorzugsweise ist der Flügel und bevorzugt eine Generatorbremskraft derart einstellbar, dass die Umfangsgeschwindigkeit des Rotors mit einem Durchmesser von etwa 100 Metern im Bereich des Flügels 39,2 Metern/Sekunde beträgt und konstant bleibt. Damit bleibt auch die Winkelgeschwindigkeit und die verfügbare Zeit zur Flügeleinstellung ebenfalls konstant.Studies have shown that there are advantages if a high-speed number of 2.8 and a resulting power coefficient of 0.43 remain constant up to a flow velocity of 14 meters/second. It is therefore advantageous if the control of the tail unit is designed to adjust the wing in such a way that the air force acting on the wing does not increase any further above an inflow velocity of 14 meters/second. This means that the structural load on the rotor and other components is not further increased despite the higher wind speed. Preferably, the wing and preferably a generator braking force can be adjusted in such a way that the peripheral speed of the rotor with a diameter of approximately 100 meters in the area of the wing is 39.2 meters/second and remains constant. This means that the angular speed and the time available for wing adjustment also remain constant.

Bei einem Durchmesser von mindestens 100 m besteht ein entsprechender Raumbedarf für die Installation der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Es ist daher besonders bevorzugt, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung für den Einsatz in sog. Offshore-Windparks vorgesehen wird, in denen der erforderliche Raum üblicherweise zur Verfügung steht. Hierbei kann der Stator dazu ausgebildet sein, an einem Meeresgrund z.B. mittels Pfeilern befestigt zu werden. Zur mechanischen Entlastung, kann der Stator zumindest einen Auftriebskörper aufweisen, welcher dazu ausgebildet ist, unter Wasser eine entgegen der Schwerkraft gerichtete Auftriebskraft auf den Stator auszuüben. Vorzugsweise weist der Flügel eine Flügelhöhe von 100 Metern auf, insbesondere wenn der Rotordurchmesser ebenfalls 100 Meter beträgt.With a diameter of at least 100 m, there is a corresponding space requirement for installing the device according to the invention. It is therefore particularly preferred that the device according to the invention is intended for use in so-called offshore wind farms, in which the required space is usually available. The stator can be designed to be attached to a seabed, for example by means of pillars. For mechanical relief, the stator can have at least one buoyancy body, which is designed to exert a buoyancy force directed against gravity on the stator under water. The wing preferably has a wing height of 100 meters, especially if the rotor diameter is also 100 meters.

Bevorzugt weist der Flügel ein Flügelprofil gemäß NACA (National Advisory Committee for Aeronautics) 2415 auf, bei dem der nutzbare Auftriebsbeiwert zwischen -0,5 und +1,0 liegt und der Luftwiderstandsbeiwert unterhalb von 0,01 liegt. Die Flügeltiefe beträgt vorzugsweise 1°. Die Wölbung beträgt 0,67 cm bei einem Rotordurchmesser von 100 m. Die sich ergebende effektive Wölbung beträgt 2,2 %. Der Momentenbeiwert liegt vorzugsweise bei -0,05.The wing preferably has a wing profile according to NACA (National Advisory Committee for Aeronautics) 2415, in which the usable lift coefficient is between -0.5 and +1.0 and the drag coefficient is below 0.01. The wing depth is preferably 1°. The curvature is 0.67 cm with a rotor diameter of 100 m. The resulting effective curvature is 2.2%. The moment coefficient is preferably -0.05.

Der Leistungsbeiwert des Rotors mit dem vorstehend beschriebenen Flügel kann bis zu einer Anströmgeschwindigkeit von 12 Metern/Sekunde bei 0,43 liegen und damit im Vergleich zu vorbekannten Vorrichtungen, z.B. Enercon E 126, geringer sein. Allerdings haben Untersuchungen gezeigt, dass der Leistungsbeiwert oberhalb einer Anströmgeschwindigkeit von 12 Metern/Sekunde bis zu einer Anströmgeschwindigkeit von 14 Metern/Sekunde um 36% gegenüber der oben beispielhaft genannten E 126 zunimmt und bei einer Anströmgeschwindigkeit von 17 Metern/Sekunde um 70% zunimmt. Für die Angaben der Leistungsbeiwerte wird vorliegend von dem Wirkungsgrad eines Standardgenerators in Höhe von etwa 0,93 ausgegangen.The power coefficient of the rotor with the blade described above can be 0.43 up to a flow velocity of 12 meters/second and can therefore be lower in comparison to previously known devices, e.g. Enercon E 126. However, studies have shown that the power coefficient increases by 36% compared to the E 126 mentioned above as an example above a flow velocity of 12 meters/second up to a flow velocity of 14 meters/second and increases by 70% at a flow velocity of 17 meters/second. The performance coefficient information is based on the efficiency of a standard generator of around 0.93.

Der maximale Auftriebsbeiwert des Flügels beträgt bei einer relativen Verdrehung des Rotors gegenüber der Anströmrichtung des Windes von 250° vorzugsweise 1,02. Im Luv beträgt der maximale Auftriebsbeiwert Wert < -0,5. Der Wirkungsgrad beträgt vorzugsweise 78,4 % und die Nettoleistung e = 0,44. Bei einem höher angesetzten maximalen Auftriebsbeiwert kann die Flügeltiefe verringert werden.The maximum lift coefficient of the wing is preferably 1.02 with a relative rotation of the rotor compared to the direction of wind flow of 250°. In windward direction the maximum lift coefficient is < -0.5. The efficiency is preferably 78.4% and the net power e = 0.44. If the maximum lift coefficient is set higher, the wing depth can be reduced.

Während der Rotationsbewegung des Rotors verändert der Flügel seine relative Lage in Bezug auf den anströmenden Wind, wodurch sich unterschiedliche Strömungszustände ergeben. Diese bewirken in Abhängigkeit der Drehlage des Flügels um seine Flügelachse unterschiedliche Kräfte, die auf den Flügel wirken und über eine Flügellagerung abgestützt werden müssen. Untersuchungen des Anmelders haben gezeigt, dass hierbei eine Kraft auf den Flügel wirken kann, die in Bezug auf die Rotationsachse des Rotors zumindest anteilig radial verläuft und in Richtung der Rotationsachse gerichtet ist. Diese Kraft kann grundsätzlich zwar von dem Flügellager gehalten werden, jedoch muss das Flügellager hierfür hinreichend groß dimensioniert sein.During the rotational movement of the rotor, the blade changes its relative position in relation to the incoming wind, resulting in different flow conditions. Depending on the rotational position of the wing about its wing axis, these cause different forces that act on the wing and must be supported via a wing bearing. Investigations by the applicant have shown that a force can act on the wing, which is at least partially radial in relation to the axis of rotation of the rotor and is directed in the direction of the axis of rotation. In principle, this force can be held by the wing bearing, but the wing bearing must be dimensioned sufficiently large for this.

Eine konstruktive Maßnahme, um das Flügellager zu entlasten, kann darin bestehen, eine oder mehrere Ausgleichsstreben vorzusehen, mittels derer der Flügel mit einem oder mehreren benachbart angeordneten Flügeln verbunden wird. Über eine solche Ausgleichsstrebe ist es möglich, die oben genannte Kraft auf mehrere Flügellager zu verteilen.A design measure to relieve the load on the wing bearing can consist of providing one or more compensating struts, by means of which the wing is connected to one or more adjacently arranged wings. Using such a balancing strut, it is possible to distribute the above-mentioned force across several sash bearings.

Zusätzlich oder alternativ, kann die Flügelmasse derart gewählt sein, dass bei einer Rotationsbewegung des Rotors eine auf den Flügel wirkende Zentrifugalkraft derart hoch ist, dass die oben genannte, radial gerichtete Kraft - - ausgeglichen wird. Hierfür kann der Flügel eine Flügelmasse aufweisen, die sich aus einer Minimalmasse und einer Zusatzmassezusammensetzt. Die Minimalmasse kann etwa durch den Aufbau und die Materialwahl des Flügels bestimmt sein, während die Zusatzmasse in Gestalt - einer höheren Flügelmasse angeordnet sein kann. Das Gewicht der Zusatzmasse ist gewählt, um die auf den Flügel wirkende Zentrifugalkraft bei der Rotationsbewegung des Rotors gezielt einzustellen. Die Flügelmasse beträgt vorzugsweise 4.538 kg, wobei die Minimalmasse 4.394 kg und die Zusatzmasse 144 kg betragen können.Additionally or alternatively, the wing mass can be selected such that during a rotational movement of the rotor, a centrifugal force acting on the wing is so high that the above-mentioned, radially directed force - - is balanced. For this purpose, the wing can have a wing mass, which is composed of a minimum mass and an additional mass. The minimum mass can be determined by the structure and choice of material of the wing, while the additional mass can be arranged in the form of a higher wing mass. The weight of the additional mass is selected in order to specifically adjust the centrifugal force acting on the wing during the rotational movement of the rotor. The wing mass is preferably 4,538 kg, whereby the minimum mass can be 4,394 kg and the additional mass can be 144 kg.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Vorrichtung weist das Leitwerk einen gegenüber dem Flügel feststehenden Leitwerksteil und einen gegenüber dem Flügel beweglichen Leitwerksteil auf. Eine Einstellvorrichtung, welche insbesondere einen steuerbaren Einstellmotor umfasst, ist im Bereich des feststehenden Leitwerksteils angeordnet und dazu ausgebildet, den beweglichen Leitwerksteil gegenüber dem feststehenden Leitwerksteil zu verstellen.In an advantageous development of the device, the tail unit has a tail unit part that is fixed relative to the wing and a tail unit part that is movable relative to the wing. An adjustment device, which in particular comprises a controllable adjustment motor, is arranged in the area of the fixed tail unit part and is designed to adjust the movable tail unit part relative to the fixed tail unit part.

Gemäß der vorstehend beschriebenen Weiterbildung weist das Leitwerk einen feststehenden Leitwerksteil auf, welcher als Flosse bezeichnet werden kann, sowie einen beweglichen Leitwerksteil, der als Ruder bezeichnet werden kann. Der feststehende Leitwerksteil kann mittels einer oder mehrerer Befestigungsstreben an dem Flügel befestigt sein. Die Antriebsbewegung der Einstellvorrichtung kann bevorzugt mittels eines Getriebes auf den beweglichen Leitwerksteil übertragen werden. Das Getriebe kann hierfür ein Ritzel und ein Zahnkranzsegment umfassen, wobei das Ritzel mit der Einstellvorrichtung und das Zahnkranzsegment mit dem beweglichen Leitwerksteil mechanisch gekoppelt ist. Bevorzugt ist der bewegliche Leitwerksteil in Bezug auf eine Mittellage um +/- 30° gegenüber dem feststehenden Leitwerksteil schwenkbar.According to the development described above, the tail unit has a fixed tail unit part, which can be referred to as a fin, and a movable tail unit part, which can be referred to as a rudder. The fixed tail unit part can be attached to the wing by means of one or more fastening struts. The drive movement of the adjusting device can preferably be transmitted to the movable tail unit part by means of a gear. For this purpose, the transmission can comprise a pinion and a gear rim segment, the pinion being mechanically coupled to the adjusting device and the gear rim segment to the movable tail unit part. Preferably, the movable tail unit part can be pivoted by +/- 30° with respect to a central position relative to the fixed tail unit part.

Vorzugsweise ist eine Steuereinrichtung, insbesondere ein elektrisches Steuergerät, signaltechnisch mit der Einstellvorrichtung verbunden und dazu ausgebildet, das Leitwerk mittels der Einstellvorrichtung in Abhängigkeit von der Windgeschwindigkeit und/oder der Anströmrichtung des Windes einzustellen. Insbesondere kann hierdurch ein variables Luv/Lee-Verhältnis der Luftkraft erreicht werden und bevorzugt ein Luv/Lee Verhältnis der Luftkraft von 50%/50%, höchst vorzugsweise von 30%/70%, eingestellt werden. Der Begriff Luv bezeichnet einen Zustand des Flügels in einer Drehlage des Rotors, bei der der Flügel dem anströmenden Wind zugewandt ist. Der Begriff Lee bezeichnet einen Zustand des Flügels in einer Drehlage des Rotors, bei der der Flügel, dem anströmenden abgewandt ist. Dementsprechend bezeichnet ein Luv/Lee Verhältnis der Luftkraft, ein Verhältnis der auf den Flügel wirkenden Luftkraft, die in den entsprechenden Drehlagen des Rotors auf den Flügel wirkt. Untersuchungen haben gezeigt, dass die Luv/Lee Verhältnisse der Luftkraft von 50%/50% bzw. von 30%/70% besonders vorteilhaft für die Effizienzsteigerung und der Verringerung der Turbulenz im Rotorinneren der Vorrichtung sind.Preferably, a control device, in particular an electrical control device, is connected to the adjustment device in terms of signaling and is designed to adjust the tail unit by means of the adjustment device depending on the wind speed and / or the direction of flow of the wind. In particular, a variable windward/leeward ratio of the air force can be achieved in this way and preferably a windward/leeward ratio of the air force of 50%/50%, most preferably of 30%/70%, can be set. The term windward refers to a state of the wing in a rotational position of the rotor in which the wing faces the incoming wind. The term Lee refers to a state of the blade in a rotational position of the rotor in which the blade faces away from the incoming air. Accordingly, a windward/leeward ratio of the air force refers to a ratio of the air force acting on the wing, which acts on the wing in the corresponding rotational positions of the rotor. Studies have shown that the windward/leeward air force ratios of 50%/50% or 30%/70% are particularly advantageous for increasing efficiency and reducing turbulence inside the rotor of the device.

Bevorzugt ist ein Sensor signaltechnisch mit der Steuereinrichtung verbunden und dazu ausgebildet, die Windgeschwindigkeit und/oder die Anströmrichtung zu messen und zumindest ein Messsignal in die Steuereinrichtung einzugeben. Ferner kann der Sensor dazu ausgebildet sein, eine Position des Flügels auf einer Bewegungsbahn um die Rotationsachse des Rotors zu erfassen und das Messsignal in Abhängigkeit der erfassten Position in die Steuereinrichtung einzugeben. In der Ausgestaltung als elektrisches Steuergerät kann ein Programmcode in dem elektrischen Steuergerät implementiert sein, mittels dessen die Steuerung der Einstellvorrichtung in Abhängigkeit von dem zumindest einen Messsignal erfolgt. Die Steuerung kann dabei mittels eines mathematischen Modells indirekt und in Abhängigkeit eines Leistungsinputs als Funktion der Windgeschwindigkeit und/oder der Anströmrichtung über den gewünschten Einstellwinkel des Flügels erfolgen. Der Einstellwinkel beschreibt eine relative Drehlage des Flügels um seine Drehachse gegenüber der Anströmrichtung des Windes.Preferably, a sensor is connected to the control device for signaling purposes and is designed to measure the wind speed and/or the direction of flow and to input at least one measurement signal into the control device. Furthermore, the sensor can be designed to detect a position of the wing on a movement path around the axis of rotation of the rotor and to input the measurement signal into the control device depending on the detected position. In the embodiment as an electrical control device, a program code can be implemented in the electrical control device, by means of which the adjustment device is controlled depending on the at least one measurement signal. The control can be carried out indirectly using a mathematical model and depending on a power input as a function of the wind speed and/or the direction of flow via the desired setting angle of the blade. The setting angle describes a relative rotational position of the wing about its axis of rotation compared to the direction of flow of the wind.

Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung signaltechnisch mit einem Generator verbunden, der dazu vorgesehen ist, infolge der Relativbewegung des Rotors gegenüber dem Stator eine elektrische Spannung zu erzeugen, um das Leitwerk in Abhängigkeit eines Leistungsoutputs zu steuern. Dadurch ist es beispielsweise möglich, Spannungsschwankungen bedarfsweise auszugleichen, indem die auf den Flügel wirkende Luftkraft entsprechend der jeweiligen Position auf der Kreisbahn gezielt verringert oder erhöht wird. Hierfür kann der gewünschte Anstellwinkel des Flügels in Abhängigkeit einer gewünschten Anpassung einer generierbaren Spannung mittels der Steuerung des Leitwerks verstellt werden.Preferably, the control device is connected in terms of signals to a generator, which is intended to generate an electrical voltage as a result of the relative movement of the rotor with respect to the stator in order to control the tail unit depending on a power output. This makes it possible, for example, to compensate for voltage fluctuations if necessary by specifically reducing or increasing the air force acting on the wing according to the respective position on the circular path. For this purpose, the desired angle of attack of the wing can be adjusted depending on a desired adjustment of a voltage that can be generated by means of the control of the tail unit.

Bevorzugt weist der Flügel gegenüber einer Anströmrichtung des Windes einen Abrisswinkel auf und ist innerhalb eines Winkelbereichs um seine Flügelachse derart verstellbar, dass ein einstellbarer Maximalwinkel des Flügels einen Winkelabstand gegenüber dem Abrisswinkel aufweist. Dadurch ist es auf einfache Weise möglich, einen zuverlässigen Betrieb der Vorrichtung zu gewährleisten, da ein strömungstechnisch ungünstiger Zustand des Flügels über den gesamten Winkelbereich, in dem der Flügel um seine Flügelachse verstellbar ist, vermieden wird. Dadurch kann eine einstellbare Luftkraft über den gesamten Winkelbereich auf den Rotor übertragen werden.The wing preferably has a separation angle relative to an inflow direction of the wind and is adjustable within an angular range around its wing axis in such a way that an adjustable maximum angle of the wing has an angular distance from the separation angle. This makes it possible in a simple manner to ensure reliable operation of the device, since a fluidically unfavorable state of the wing is avoided over the entire angular range in which the wing is adjustable about its wing axis. This allows an adjustable air force to be transmitted to the rotor over the entire angular range.

In einer vorteilhaften Weiterbildung weist der Flügel zumindest zwei Leitwerke auf, welche entlang der Flügelachse zueinander beabstandet angeordnet sind. Eine derartige Ausgestaltung erlaubt es insbesondere, die Torsionsbelastung an dem Flügel entlang der Flügelachse zu reduzieren, da der Flügel entlang der Flügelachse gleichmäßiger belastet wird als mit nur einem Leitwerk.In an advantageous development, the wing has at least two tail units, which are arranged at a distance from one another along the wing axis. Such a configuration makes it possible, in particular, to reduce the torsional load on the wing along the wing axis, since the wing is loaded more evenly along the wing axis than with just one tail unit.

In einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst der Rotor zumindest einen Basisring, welcher im Wesentlichen konzentrisch um die Rotationsachse des Rotors angeordnet ist, wobei der Flügel an dem Basisring um seine Flügelachse drehbar gelagert ist. Der Stator umfasst einen Träger, welcher vorzugsweise eine zu dem Basisring korrespondierende Geometrie aufweist. Ferner ist eine Lageranordnung mit zumindest einem Magnetpaar vorgesehen, die zur feldkraftschlüssigen Lagerung des Basisrings gegenüber dem Träger ausgebildet ist.In an advantageous development, the rotor comprises at least one base ring, which is arranged essentially concentrically about the axis of rotation of the rotor, the blade being rotatably mounted on the base ring about its blade axis. The stator comprises a carrier, which preferably has a geometry corresponding to the base ring. Furthermore, a bearing arrangement with at least one pair of magnets is provided, which is designed to support the base ring in a field-positive manner relative to the carrier.

Im Vergleich zu einer Lagerung, bei der der Rotor an einem Statorturm und damit nahe seiner Rotationsachse gelagert ist, erlaubt es die Ausgestaltung eines umlaufenden Basisringes und des Trägers die zwischen Ihnen zu übertragenden Kräfte und Momente auf einen größeren Bereich zu verteilen. Insbesondere kann das Magnetpaar sowie bevorzugt weitere Magnetpaare über den Umfang des Basisringes verteilt angeordnet sein. Damit wird ein großer zur Verfügung stehender Bauraum ausgenutzt, um das Magnetpaar sowie bevorzugt weitere Magnetpaare anordnen zu können. Eine derartige Anordnung erlaubt es gegenüber einer vergleichbaren Lagerung am Statorturm die Relativgeschwindigkeiten der Pole des Magnetpaares zu erhöhen und die Magnete des Magnetpaares somit jeweils mit geringen Flussdichten zu dimensionieren.In comparison to a bearing in which the rotor is mounted on a stator tower and thus close to its axis of rotation, the design of a circumferential base ring and the carrier allows the forces and moments to be transmitted between them to be distributed over a larger area. In particular, the magnet pair and preferably further magnet pairs can be arranged distributed over the circumference of the base ring. This makes use of a large available installation space in order to be able to arrange the pair of magnets and preferably other pairs of magnets. Such an arrangement makes it possible to increase the relative speeds of the poles of the magnet pair compared to a comparable storage on the stator tower and thus dimension the magnets of the magnet pair with low flux densities.

Die feldkraftschlüssige Lagerung ist gegenüber herkömmlichen, mechanischen Lagern reibungsarm und geht mit Vorteilen hinsichtlich ihres Verschleißes einher. Grundsätzlich liegt es im Rahmen der vorteilhaften Weiterbildung, dass die feldkraftschlüssige Lagerung ausgebildet ist, um Zug- oder Druckkräfte zu übertragen, insbesondere in vertikaler Richtung und damit parallel zu der Schwerkraft.The field force-locking bearing has little friction compared to conventional mechanical bearings and is accompanied by advantages in terms of wear. Basically, it is within the scope of the advantageous development that the field force-locking bearing is designed to transmit tensile or compressive forces, in particular in the vertical direction and thus parallel to gravity.

In einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst der Rotor zwei Basisringe, wobei der Flügel an einem ersten Basisring um seine Flügelachse drehbar gelagert ist und der zweite Basisring mittels der Lageranordnung feldkraftschlüssig an dem Träger gelagert ist. Zwischen dem ersten Basisring und dem zweiten Basisring ist zumindest ein gelenkig gelagerter Stiel angeordnet, um den ersten Basisring und den zweiten Basisring relativ zueinander beweglich zu lagern.In an advantageous development, the rotor comprises two base rings, the wing being rotatably mounted on a first base ring about its wing axis and the second base ring being mounted on the carrier in a field force-locking manner by means of the bearing arrangement. At least one articulated stem is arranged between the first base ring and the second base ring in order to mount the first base ring and the second base ring movably relative to one another.

Die vorstehend beschriebene Weiterbildung beruht auf der Erkenntnis, dass eine Lagerung des ersten Basisringes gegenüber dem zweiten Basisringes vorteilhaft ist, die ihre relative Beweglichkeit zueinander ermöglicht. Insbesondere ist es vorteilhaft, dass eine Beweglichkeit in Bezug auf die Rotationsachse des Rotors in radialer Richtung möglich ist, um dadurch eine entsprechende Ausweichbewegung des Flügels in radialer Richtung zu ermöglichen.The development described above is based on the knowledge that a storage of the first base ring is advantageous compared to the second base ring, which enables their relative mobility to one another. In particular, it is advantageous that mobility with respect to the axis of rotation of the rotor in the radial direction is possible, thereby enabling a corresponding evasive movement of the wing in the radial direction.

In einer einfachen Ausführungsform ist der Flügel an dem ersten Basisring gelagert. Der Stiel erstreckt sich dabei unterhalb des Flügels entlang der Flügelachse und ist über ein Gelenk an dem zweiten Basisring angeordnet. Es liegt im Rahmen der vorteilhaften Weiterbildung, dass der Stiel biegsam ausgestaltet ist. Hierbei kann die Ausgleichsbewegung infolge der gelenkigen Lagerung des Stiels an dem zweiten Basisring und/oder infolge einer Verbiegung des Stiels unter Last erfolgen.In a simple embodiment, the wing is mounted on the first base ring. The stem extends below the wing along the wing axis and is arranged via a joint on the second base ring. It is within the scope of the advantageous development that the handle is designed to be flexible. The compensating movement can take place as a result of the articulated mounting of the handle on the second base ring and/or as a result of a bending of the handle under load.

Bevorzugt weist die Vorrichtung eine Mehrzahl an Flügeln auf, die mittels des ersten Basisrings in den Bereichen ihrer jeweiligen Flügelspitzen mechanisch gekoppelt sind. Dadurch kann die Ausweichbewegung aller Flügel unter Last synchron erfolgen.The device preferably has a plurality of wings which are mechanically coupled in the areas of their respective wing tips by means of the first base ring. This allows the evasive movement of all wings to take place synchronously under load.

Der Stiel ist vorzugsweise zwischen dem ersten Basisring und dem zweiten Basisring angeordnet und dabei gelenkig gelagert. Hiermit ist es auf konstruktive Weise besonders einfach, eine relative Verlagerung des ersten und des zweiten Basisringes in radialer Richtung zu ermöglichen. Bevorzugt weist der Stiel eine Stiellänge von 1 bis 2 Meter auf.The handle is preferably arranged between the first base ring and the second base ring and is mounted in an articulated manner. This makes it particularly simple in terms of design to enable a relative displacement of the first and second base rings in the radial direction. The stem preferably has a stem length of 1 to 2 meters.

Die Ausgestaltung des ersten und des zweiten Basisringes geht mit einer Funktionstrennung einher. Der erste Basisring dient, wie oben erwähnt, vorrangig zur mechanischen Kopplung der Flügel, während der zweite Basisring zur Übertragung von Kräften und Momenten zwischen dem Rotor und dem Stator dient. Dementsprechend können der erste und der zweite Basisring unabhängig voneinander gestaltet und jeweils zur Ausführung der oben genannten Funktionen optimiert werden, beispielsweise hinsichtlich ihres jeweiligen Gewichtes oder etwa ihrer Steifigkeiten.The design of the first and second base rings is accompanied by a separation of functions. As mentioned above, the first base ring primarily serves to mechanically couple the blades, while the second base ring serves to transmit forces and moments between the rotor and the stator. Accordingly, the first and second base rings can be designed independently of one another and can each be optimized to carry out the above-mentioned functions, for example with regard to their respective weight or their stiffness.

In einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Lageranordnung ein Fahrgestell, auf welchem der Basisring, insbesondere der zweite Basisring, aufliegt und bei der das Magnetpaar zumindest einen Rotormagneten und zumindest einen Statormagneten aufweist. Der Rotormagnet ist dabei an einer dem Basisring, insbesondere dem zweiten Basisring, zugewandten Seite des Fahrgestells und der Statormagnet an einer dem Basisring, insbesondere dem zweiten Basisring, abgewandten Seite des Trägers angeordnet, sodass der Basisring, insbesondere der zweite Basisring, in zumindest einer relativen Drehlage des Rotors gegenüber dem Stator unter Ausübung einer Zugkraft hängend von dem Träger gehalten ist.In an advantageous development, the bearing arrangement comprises a chassis on which the base ring, in particular the second base ring, rests and in which the pair of magnets has at least one rotor magnet and at least one stator magnet. The rotor magnet is arranged on a side of the chassis facing the base ring, in particular the second base ring, and the stator magnet is arranged on a side of the carrier facing away from the base ring, in particular the second base ring, so that the base ring, in particular the second base ring, is in at least one relative position Rotational position of the rotor relative to the stator is held hanging from the carrier while exerting a tensile force.

Das Fahrgestell stellt im Sinne der vorteilhaften Weiterbildung eine Komponente oder eine Baugruppe dar, welche den Basisring hält und gegenüber dem Träger verlagerbar ausgebildet ist. In einer denkbaren Ausführungsform kann das Fahrgestell als Metallkonstruktion, insbesondere als Stahlkonstruktion, ausgestaltet sein, wobei jedoch auch denkbar ist das Fahrgestell zumindest teilweise in Leichtbauweise aus einem Kunststoff, insbesondere einem faserverstärkten Kunststoff, herzustellen.In the sense of the advantageous further development, the chassis represents a component or an assembly which holds the base ring and is designed to be displaceable relative to the carrier. In a conceivable embodiment, the chassis can be designed as a metal structure, in particular as a steel structure, although it is also conceivable to produce the chassis at least partially in a lightweight construction from a plastic, in particular a fiber-reinforced plastic.

Gemäß der vorteilhaften Weiterbildung ist es möglich, den Rotor nach der Art eines sog. Transrapids am Stator zu lagern. Hierbei wird ein Schwebezustand zwischen dem Rotor und dem Stator herbeigeführt, bei dem ein Luftspalt zwischen dem Rotormagneten und dem Statormagneten eingestellt wird. Bevorzugt besteht im Betrieb daher keinerlei mechanischer Kontakt zwischen den Komponenten des Rotors zu denen des Stators, um das Gewicht des Rotors sowie die auf ihn wirkenden Kräfte zu stützen. Es kann jedoch zweckdienlich sein, Führungselemente vorzusehen, die die Bewegungsbahn des Fahrgestells bei einer relativen Verlagerung des Basisrings gegenüber dem Träger definieren, insbesondere um eine radial wirkende Seitenkraft aufzunehmen. Die Position der Führungselemente sowie ihre Ausgestaltung sind nicht auf eine bestimmte Ausführungsform beschränkt und können somit oberhalb und/oder unterhalb und/oder radial versetzt zu dem Fahrgestell angeordnet sein.According to the advantageous development, it is possible to mount the rotor on the stator in the manner of a so-called transrapid. This creates a floating state between the rotor and the stator, in which an air gap is set between the rotor magnet and the stator magnet. During operation, there is therefore preferably no mechanical contact between the components of the rotor and those of the stator in order to support the weight of the rotor and the forces acting on it. However, it may be useful to provide guide elements which define the movement path of the chassis when the base ring is displaced relative to the carrier, in particular in order to absorb a radially acting lateral force. The position of the guide elements and their design are not limited to a specific embodiment and can therefore be arranged above and/or below and/or radially offset from the chassis.

Im Vergleich zu einer Anordnung, bei der der Rotormagnet oberhalb des Statormagneten angeordnet ist, ist es mittels der hängenden Anordnung auf einfachere Weise möglich, einen mechanisch stabilen Zustand herbeizuführen, sodass grundsätzlich keine Seitenkräfte erforderlich sind, um den Rotor und den Stator in einer definierten Relativlage zu halten.In comparison to an arrangement in which the rotor magnet is arranged above the stator magnet, it is easier to bring about a mechanically stable state by means of the hanging arrangement, so that in principle no lateral forces are required to keep the rotor and the stator in a defined relative position to keep.

In einer denkbaren Ausführungsform weist das Fahrgestell zumindest eine Ausnehmung auf, welche zumindest einseitig geöffnet ist und bei der der Rotormagnet in der Ausnehmung angeordnet ist. Der Träger weist hierbei eine Auskragung auf, welche entlang der Radialachse des Rotors in die Ausnehmung des Fahrgestells hineinragt und bei der zumindest der Statormagnet an der Auskragung angeordnet ist.In a conceivable embodiment, the chassis has at least one recess, which is open at least on one side and in which the rotor magnet is arranged in the recess. The carrier here has a projection which projects into the recess of the chassis along the radial axis of the rotor and in which at least the stator magnet is arranged on the projection.

Mit der vorstehend beschriebenen Weiterbildung ist es auf konstruktiv einfache Weise möglich, die oben beschriebene hängende Anordnung des Rotors gegenüber dem Stator zu realisieren. Insbesondere kann das Fahrgestell eine im Wesentlichen vertikal verlaufende Wandung aufweisen, in derem oberen Bereich der Basisring aufliegt und in derem unterem Bereich eine im Wesentlichen radial verlaufende Halterung ausgebildet ist, an der der Rotormagnet angeordnet ist. With the development described above, it is possible to implement the hanging arrangement of the rotor relative to the stator described above in a structurally simple manner. In particular, the chassis can have a substantially vertically extending wall, in the upper region of which the base ring rests and in the lower region of which a substantially radially extending holder is formed, on which the rotor magnet is arranged.

Die Auflage und die Halterung begrenzen hierbei die Ausnehmung des Fahrgestells vorzugsweise in vertikaler Richtung nach oben bzw. nach unten. Die Auskragung des Trägers kann zwischen der Auflage und der Halterung in die Ausnehmung hineingreifen und dient zur Aufnahme des Statormagneten. Der Träger und das Fahrgestell sind dabei derart angeordnet, dass der Rotormagnet und der Statormagnet zueinander korrespondierend angeordnet sind, um die feldkraftschlüssige Lagerung auszubilden. Zudem ist es mittels der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung auf konstruktiv einfache Weise möglich, den Luftspalt zwischen dem Rotormagneten und dem Statormagneten gegenüber äußeren Einflüssen zu schützen, da das Magnetpaar zumindest von der Auskragung des Trägers sowie der Halterung und der Wandung des Fahrgestells verdeckt sein kann.The support and the holder limit the recess of the chassis, preferably in the vertical direction upwards or downwards. The projection of the carrier can reach into the recess between the support and the holder and serves to accommodate the stator magnet. The carrier and the chassis are arranged in such a way that the rotor magnet and the stator magnet are arranged corresponding to one another in order to form the field force-locking bearing. In addition, by means of the configuration described above, it is possible in a structurally simple manner to protect the air gap between the rotor magnet and the stator magnet from external influences, since the pair of magnets can be covered at least by the projection of the carrier as well as the holder and the wall of the chassis.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist das oben beschriebene Magnetpaar ein erstes Magnetpaar und der Statormagnet ein erster Statormagnet und der Rotormagnet ein erster Rotormagnet. Die Lageranordnung umfasst zudem zumindest ein zweites Magnetpaar, um eine Seitenkraft des Rotors an dem Stator abzustützen, wobei das zweite Magnetpaar einen zweiten Rotormagneten und einen zweiten Statormagneten aufweist, von denen der zweite Rotormagnet von dem Fahrgestell gehalten ist und der zweite Statormagnet von dem Träger gehalten ist.In an advantageous development, the pair of magnets described above is a first magnet pair and the stator magnet is a first stator magnet and the rotor magnet is a first rotor magnet. The bearing arrangement also includes at least a second pair of magnets to support a lateral force of the rotor on the stator, the second pair of magnets having a second rotor magnet and a second stator magnet, of which the second rotor magnet is held by the chassis and the second stator magnet is held by the carrier is.

Mit dem zweiten Magnetpaar ist es auf einfache Weise möglich, auf eine mechanische Führung zu verzichten, die das Fahrgestell oder den Basisring oder einen anderen Teil des Rotors in radialer Richtung stützt um die Seitenkraft aufzunehmen. Vielmehr wird eine zweite feldkraftschlüssige Lagerung vorgesehen, die, wie bereits in Bezug auf das erste Magnetpaar erläutert, reibungsarm ist und damit einen geringen Laufwiderstand für die Relativbewegung zwischen dem Rotor und dem Stator bildet.With the second pair of magnets, it is easily possible to dispense with a mechanical guide that supports the chassis or the base ring or another part of the rotor in the radial direction in order to absorb the lateral force. Rather, a second field force-locking bearing is provided, which, as already explained in relation to the first pair of magnets, is low-friction and thus forms a low running resistance for the relative movement between the rotor and the stator.

Vorzugsweise weist die Lageranordnung zumindest ein drittes Magnetpaar auf, um die Seitenkraft des Rotors an dem Stator abzustützen, wobei das dritte Magnetpaar einen dritten Rotormagneten und einen dritten Statormagneten aufweist, von denen der dritte Rotormagnet von dem Fahrgestell gehalten ist und der dritte Statormagnet von dem Träger gehalten ist.Preferably, the bearing arrangement has at least a third pair of magnets to support the lateral force of the rotor on the stator, the third pair of magnets having a third rotor magnet and a third stator magnet, of which the third rotor magnet is held by the chassis and the third stator magnet by the carrier is held.

Die vorstehend beschriebene vorteilhafte Weiterbildung ermöglicht es, das zweite Magnetpaar zu entlasten, da die Seitenkräfte des Rotors nicht alleine mittels des zweiten Magnetpaares, sondern zusätzlich durch das dritte Magnetpaar abgestützt werden können. Durch eine geeignete Polung des zweiten und des dritten Magnetpaares ist es ebenfalls möglich, eine Zentrierung des Fahrgestells in radialer Richtung herbeizuführen und damit eine optimale Ausrichtung des ersten Rotormagneten gegenüber dem ersten Statormagneten zu erreichen. Damit können das zweite und das dritte Magnetpaar zur Verbesserung der Lagerung mittels des ersten Magnetpaares dienen.The advantageous development described above makes it possible to relieve the second pair of magnets, since the lateral forces of the rotor can not only be supported by the second pair of magnets, but also additionally by the third pair of magnets. By suitable polarization of the second and third pair of magnets, it is also possible to center the chassis in the radial direction and thus achieve an optimal alignment of the first rotor magnet with respect to the first stator magnet. The second and third pair of magnets can thus serve to improve storage by means of the first pair of magnets.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Rotormagnet, insbesondere der erste Rotormagnet, als Permanentmagnet ausgestaltet und der Statormagnet, insbesondere der erste Statormagnet, als elektrisch steuerbarer Elektromagnet mit mindestens einer elektrischen Spule ausgestaltet.In an advantageous development, the rotor magnet, in particular the first rotor magnet, is designed as a permanent magnet and the stator magnet, in particular the first stator magnet, is designed as an electrically controllable electromagnet with at least one electrical coil.

Gemäß der vorstehend beschriebenen Weiterbildung ist es auf einfache Weise möglich, die feldkraftschlüssige Lagerung steuerbar auszubilden, indem eine an dem Elektromagneten anliegende Spannung oder der durch seine elektrische Spule fließende Strom in Abhängigkeit der erforderlichen Lagerkräfte einstellbar ist. Insbesondere ist es mittels einer Regelung der Spannung oder des Stromes auch möglich, das dynamische Verhalten des Rotors positiv zu beeinflussen, zum Beispiel, wenn der Rotor infolge von Schwankungen in der Windstärke zu Schwingungen angeregt wird. Ein Abstandssensor kann vorgesehen sein, um den Luftspalt zwischen dem Permanentmagneten und dem Elektromagneten zu überwachen. Wird mittels des Abstandssensors eine Veränderung des Luftspaltes detektiert, gibt dieser ein Abstandssignal in eine Steuereinrichtung aus. Die Steuereinrichtung gibt wiederum ein Steuersignal an eine elektrische Energiequelle aus, die energietechnisch mit dem Elektromagneten verbunden ist, um eine gewünschte Feldkraft zwischen dem Permanentmagneten und dem Statormagneten einzustellen. Somit kann mittels des Magnetpaares bedarfsweise eine ausgleichende Gegenkraft erzeugt werden.According to the development described above, it is possible in a simple manner to design the field force-locking bearing to be controllable by adjusting a voltage applied to the electromagnet or the current flowing through its electrical coil depending on the required bearing forces. In particular, by regulating the voltage or current, it is also possible to positively influence the dynamic behavior of the rotor, for example if the rotor is excited to oscillate as a result of fluctuations in wind strength. A distance sensor may be provided to monitor the air gap between the permanent magnet and the electromagnet. If a change in the air gap is detected by the distance sensor, it outputs a distance signal to a control device. The control device in turn outputs a control signal to an electrical energy source which is electrically connected to the electromagnet in order to set a desired field force between the permanent magnet and the stator magnet. Thus, if necessary, a balancing counterforce can be generated using the pair of magnets.

Bevorzugt weist die Vorrichtung eine Vielzahl an Elektromagneten und Permanentmagneten auf, die über den Umfang des Rotors bzw. des Stators verteilt angeordnet sind.The device preferably has a large number of electromagnets and permanent magnets, which are arranged distributed over the circumference of the rotor or stator.

In einer vorteilhaften Weiterbildung weist das Fahrgestell zumindest ein Hilfsrad auf, welches auf einer Lauffläche des Trägers zumindest zeitweise aufliegt und bei einer Relativbewegung zwischen dem Rotor und dem Stator auf der Lauffläche abrollt.In an advantageous development, the chassis has at least one auxiliary wheel, which rests at least temporarily on a running surface of the carrier and rolls on the running surface during a relative movement between the rotor and the stator.

Mit der vorstehend beschriebenen Weiterbildung kann zusätzlich zu der feldkraftschlüssigen Lagerung eine mechanische Lagerung vorgesehen werden, die die Ausfall- und Betriebssicherheit der Vorrichtung erhöht. Insbesondere wenn die feldkraftschlüssige Lagerung infolge von Stillstand, Wartung oder Instandhaltung nicht in Betrieb ist, kann das Hilfsrad dazu dienen, die Rotorlast an dem Stator abzustützen. Es liegt im Rahmen der vorteilhaften Weiterbildung, dass das Hilfsrad in einem geringen Abstand zu der Lauffläche des Trägers angeordnet ist, wenn der Rotor feldkraftschlüssig am Stator gelagert ist. Alternativ kann das Hilfsrad dauerhaft auf der Lauffläche aufliegen. Es kann zweckdienlich sein, das Hilfsrad mittels einer Feder-Dämpfer-Anordnung an dem Fahrgestell zu lagern und damit die dynamischen Eigenschaften des Fahrgestells bei einer Relativbewegung zwischen Rotor und Stator zu verbessern. Durch Anordnung des Hilfsrades mit einem ständigen Kontakt kann die Vorrichtung in konstruktiv einfacher Weise als sog. Semi-Transrapidsystem ausgebildet werden.With the development described above, in addition to the field force-locking bearing, a mechanical bearing can be provided, which increases the failure and operational reliability of the device. In particular if the field force-locking bearing is not in operation due to standstill, maintenance or servicing, the auxiliary wheel can serve to support the rotor load on the stator. It is within the scope of the advantageous development that the auxiliary wheel is arranged at a short distance from the running surface of the carrier when the rotor is mounted on the stator in a field-positive manner. Alternatively, the auxiliary wheel can rest permanently on the tread. It may be useful to mount the auxiliary wheel on the chassis using a spring-damper arrangement and thus improve the dynamic properties of the chassis during a relative movement between the rotor and stator. By arranging the auxiliary wheel with constant contact, the device can be designed in a structurally simple manner as a so-called semi-transrapid system.

Sofern das Fahrgestell die Ausnehmung aufweist, ist es vorteilhaft, wenn das Hilfsrad außerhalb der Ausnehmung angeordnet ist. Durch diese Anordnung lässt sich verhindern, dass ein Abrieb des Hilfsrades in den Luftspalt zwischen den Rotormagneten und den Statormagneten gelangt, welche im Bereich der Ausnehmung angeordnet sind, und die feldkraftschlüssige Lagerung negativ beeinflusst.If the chassis has the recess, it is advantageous if the auxiliary wheel is arranged outside the recess. This arrangement prevents abrasion of the auxiliary wheel from entering the air gap between the rotor magnet and the stator magnet, which is in the area the recess are arranged, and the field force-locking bearing is negatively affected.

Vorzugsweise weist das Hilfsrad eine Radachse auf, welche im Wesentlichen orthogonal zu der Rotationsachse des Rotors verläuft und bei der die Lauffläche im Wesentlichen parallel zu der Radachse verläuft. In der Ausgestaltung als Vertikalachsenrotor kann das Hilfsrad somit dazu dienen, die Gewichtskraft des Rotors zumindest teilweise aufzunehmen.The auxiliary wheel preferably has a wheel axle which runs essentially orthogonally to the axis of rotation of the rotor and in which the tread runs essentially parallel to the wheel axle. In the design as a vertical axis rotor, the auxiliary wheel can thus serve to at least partially absorb the weight of the rotor.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Hilfsrad ein erstes Hilfsrad und die Radachse eine erste Radachse und die Lauffläche des Trägers eine erste Lauffläche. Hierbei weist das Fahrgestell ein zweites Hilfsrad auf, welches auf einer zweiten Lauffläche des Trägers aufliegt und bei der Relativbewegung zwischen dem Rotor und dem Stator auf der zweiten Lauffläche abrollt. Das zweite Hilfsrad weist eine zweite Radachse auf, welche im Wesentlichen parallel zu der Rotationsachse des Rotors verläuft und bei der die zweite Lauffläche im Wesentlichen parallel zu der zweiten Radachse verläuft.In an advantageous development, the auxiliary wheel is a first auxiliary wheel and the wheel axle is a first wheel axle and the running surface of the carrier is a first running surface. Here, the chassis has a second auxiliary wheel, which rests on a second running surface of the carrier and rolls on the second running surface during the relative movement between the rotor and the stator. The second auxiliary wheel has a second wheel axis, which runs essentially parallel to the axis of rotation of the rotor and in which the second running surface runs essentially parallel to the second wheel axis.

Gemäß der vorstehend beschriebenen Weiterbildung ist es möglich, eine Seitenkraft des Rotors zusätzlich zu einer feldkraftschlüssigen Lagerung, insbesondere mittels des zweiten und/oder des dritten Magnetpaares auf mechanische Weise aufzunehmen. Entsprechend den Ausführungen bezüglich des ersten Hilfsrades, erhöht dies die Ausfall- und Betriebssicherheit der Vorrichtung und verbessert ihre Wartbarkeit.According to the development described above, it is possible to absorb a lateral force of the rotor in a mechanical manner in addition to a field force-locking storage, in particular by means of the second and/or the third pair of magnets. According to the statements regarding the first auxiliary wheel, this increases the failure and operational reliability of the device and improves its maintainability.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Lagervorrichtung derart ausgestaltet, dass das Hilfsrad, vorzugsweise das erste und/oder das zweite Hilfsrad, gegenüber dem Magnetpaar, insbesondere dem ersten Magnetpaar, zwischen 1 % und 5 % der von dem Magnetpaar, insbesondere von dem ersten Magnetpaar bzw. dem zweiten und/oder dem dritten Magnetpaar, feldkraftschlüssig übertragbaren Nennlast stützt.In an advantageous development, the bearing device is designed in such a way that the auxiliary wheel, preferably the first and/or the second auxiliary wheel, is between 1% and 5% of the magnet pair, in particular the first magnet pair, or .The second and/or the third pair of magnets supports the nominal load that can be transmitted in a field-positive manner.

Im Sinne der vorstehend beschriebenen vorteilhaften Weiterbildung stellt die Nennlast eine Bezugsgröße für die Dimensionierung der feldkraftschlüssigen Lagerung dar. Diese kann sich aus einem geschätzten oder einem empirisch ermittelten Lastkollektiv ergeben und sich zwischen mehreren Vorrichtungen der hier beschriebenen Art unterscheiden.In the sense of the advantageous development described above, the nominal load represents a reference value for the dimensioning of the field force-locking bearing. This can result from an estimated or an empirically determined load spectrum and can differ between several devices of the type described here.

In einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst der Stator zumindest eine Generatorspule, welche derart am Träger angeordnet ist, dass eine Relativbewegung zwischen dem Rotor und dem Stator infolge einer räumlichen Verlagerung des Rotormagneten, insbesondere des ersten Rotormagneten, zumindest zeitweise eine Änderung der magnetischen Feldstärke im Bereich der Generatorspule bewirkt, um eine elektrische Spannung zu erzeugen. Bevorzugt erfolgt die räumliche Verlagerung des Rotors gegenüber dem Stator nach der Art eines Transrapids.In an advantageous development, the stator comprises at least one generator coil, which is arranged on the carrier in such a way that a relative movement between the rotor and the stator as a result of a spatial displacement of the rotor magnet, in particular the first rotor magnet, causes at least a temporary change in the magnetic field strength in the area of the generator coil causes to generate an electrical voltage. The spatial displacement of the rotor relative to the stator preferably takes place in the manner of a transrapid.

Ein Vorteil der vorstehend beschriebenen Weiterbildung besteht insbesondere dann, wenn eine feldkraftschlüssige Lagerung für den Rotor und den Stator vorgesehen ist. In diesem Fall dient der Rotormagnet einerseits zur feldkraftschlüssigen Übertragung von Kräften zwischen dem Rotor und dem Stator. Andererseits kann das Wanderfeld des Rotormagneten dazu genutzt werden, um eine Spannung zu generieren. Gegenüber herkömmlichen Rotorlagerungen, bei denen die Generatorkomponenten und das mechanische Lager strukturell voneinander getrennt sind, herrscht vorliegend ein hohes Maß an Funktionsintegration. Dies ermöglicht es, die Lageranordnung kompakt zu gestalten und die Menge an erforderlichen Komponenten zu reduzieren, wodurch die Kosten sinken.An advantage of the development described above exists in particular when a field force-locked bearing is provided for the rotor and the stator. In this case, the rotor magnet serves, on the one hand, for the field force-consistent transmission of forces between the rotor and the stator. On the other hand, the traveling field of the rotor magnet can be used to generate a voltage. Compared to conventional rotor bearings, in which the generator components and the mechanical bearing are structurally separated from one another, there is a high degree of functional integration in this case. This allows the bearing arrangement to be made compact and the amount of components required to be reduced, thereby reducing costs.

Die vorteilhafte Weiterbildung, die die Generatorspule betrifft, ist grundsätzlich nicht darauf beschränkt, wie die Generatorspule ausgestaltet ist und gegenüber einem Elektromagneten, der ebenfalls als Spule ausgestaltet sein kann, angeordnet ist. Es liegt ferner im Rahmen der Erfindung, dass eine Spule wahlweise als Spule des Elektromagneten oder als Generatorspule betrieben werden kann. Hierfür kann eine Schaltvorrichtung vorgesehen sein, die signaltechnisch mit der oben beschriebenen Steuereinrichtung oder einer anderen Steuereinrichtung verbunden ist.The advantageous development that relates to the generator coil is fundamentally not limited to how the generator coil is designed and is arranged relative to an electromagnet, which can also be designed as a coil. It is also within the scope of the invention that a coil can be operated either as a coil of the electromagnet or as a generator coil. For this purpose, a switching device can be provided, which is connected in terms of signals to the control device described above or to another control device.

Im Vergleich zu einer Windkraftanlage mit einem Horizontalachsenrotor kann die Gesamtmasse des Generators wegen seines größeren Durchmessers geringer sein. Dies hängt damit zusammen, dass im Betrieb des Generators mit einem größeren Durchmesser gegenüber einem Generator mit geringerem Durchmesser höhere Polgeschwindigkeiten auftreten. Dies führt dazu, dass die Änderungsrate der magnetischen Feldstärke entsprechend höher sein kann. Dadurch kann beispielsweise die Windungszahl der Generatorspule bei einem größeren Generatordurchmesser zum Zwecke der Gewichtsreduktion geringer gewählt sein als bei einem Generator mit kleinerem Generatordurchmesser. Bevorzugt entspricht die Generatormasse etwa 9.360 Kilogramm.Compared to a wind turbine with a horizontal axis rotor, the overall mass of the generator can be lower due to its larger diameter. This is due to the fact that higher pole speeds occur when operating the generator with a larger diameter compared to a generator with a smaller diameter. This means that the rate of change of the magnetic field strength can be correspondingly higher. As a result, for example, the number of turns of the generator coil can be chosen to be lower with a larger generator diameter for the purpose of reducing weight than with a generator with a smaller generator diameter. The generator mass preferably corresponds to approximately 9,360 kilograms.

Weitere bevorzugte Merkmale und Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und den Figuren erläutert. Die Ausführungsbeispiele sind lediglich vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung und sind nicht einschränkend.Further preferred features and embodiments of the device according to the invention are explained below using exemplary embodiments and the figures. The exemplary embodiments are merely advantageous embodiments of the invention and are not restrictive.

Es zeigen:

1 eine Vorrichtung zur Wandlung von Windenergie in elektrische Energie mit einem Vertikalachsenrotor in seitlicher Schnittansicht;
2 ein Leitwerk, das an einem Flügel der Vorrichtung angeordnet ist, in Draufsicht a) und Seitenansicht b);
3 ein schematisches Kräftediagramm, das die Kraftverhältnisse an einem Flügel der Vorrichtung veranschaulicht;
4 eine Draufsicht auf die Vorrichtung in Höhe eines ersten Basisringes;
5 eine Draufsicht auf die Vorrichtung in Höhe eines zweiten Basisringes;
6 ein Fahrgestell der Vorrichtung in geschnittener Vorderansicht.

Show it:

1 a device for converting wind energy into electrical energy with a vertical axis rotor in a side sectional view;
2 a tail unit, which is arranged on a wing of the device, in top view a) and side view b);
3 a schematic force diagram illustrating the force relationships on a wing of the device;
4 a top view of the device at the level of a first base ring;
5 a top view of the device at the level of a second base ring;
6 a chassis of the device in a sectioned front view.

1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Wandlung von Windenergie in elektrische Energie mit einem Rotor 2 und einem Stator 3, bei der der Rotor 2 als Vertikalachsenrotor ausgebildet ist und gegenüber dem Stator 3 um eine Rotationsachse 4 drehbar gelagert ist, die im Wesentlichen vertikal, also parallel zu der Schwerkraftrichtung g, verläuft. Die Vorrichtung 1 ist im Bereich des Stators 3 teilweise in Wasser angeordnet und als sog. Offshore-Anlage ausgebildet. 1 shows a device 1 for converting wind energy into electrical energy with a rotor 2 and a stator 3, in which the rotor 2 is designed as a vertical axis rotor and is rotatably mounted relative to the stator 3 about a rotation axis 4, which is essentially vertical, i.e. parallel to the direction of gravity g. The device 1 is partially arranged in water in the area of the stator 3 and is designed as a so-called offshore system.

Der Rotor 2 weist eine Vielzahl von Flügeln 5 auf, die jeweils eine Flügelachse 6 aufweisen, welche jeweils parallel versetzt zu der Rotationsachse 4 des Rotors 2 verlaufen. Die Flügel 5 sind im Wesentlichen identisch zueinander ausgestaltet und zumindest in Bezug auf die Rotationsachse 4 symmetrisch angeordnet. Zum leichteren Verständnis wird im Folgenden nur auf einen der Flügel 5 Bezug genommen.The rotor 2 has a plurality of blades 5, each of which has a blade axis 6, which each extend parallel to the axis of rotation 4 of the rotor 2. The wings 5 are designed essentially identically to one another and are arranged symmetrically at least with respect to the axis of rotation 4. For easier understanding, only one of the wings 5 will be referred to below.

Der Rotor 2 weist einen ersten Basisring 7 auf, an dem der Flügel 5 um seine Flügelachse 6 drehbar gelagert ist. Mittels einer solchen Lagerung kann der Flügel 5 einstellbar in unterschiedliche Drehlagen gebracht werden. Eine erste Drehlage kann hierbei derart eingestellt werden, dass ein anströmender Wind mit der Windgeschwindigkeit Vw eine Luftkraft auf den Flügel 5 ausüben kann, um den Rotor 2 in eine Rotationsbewegung gegenüber dem Stator 3 zu versetzen. Infolge der Drehbewegung des Rotors 2 bewegt sich der Flügel 5 dabei zumindest zeitweise auch entgegen des Windes W. Infolge des Strömungswiderstandes des Flügels 5 entsteht ein Drehmoment um die Rotationsachse 4, welches der Drehbewegung des Rotors 2 entgegenwirkt. Um diesen nachteiligen Effekt zu mindern, kann für denselben Flügel 5 eine zweite Drehlage mit einem geänderten Einstellwinkel eingestellt werden, bei der ein gegenüber der ersten Drehlage verringerter Strömungswiderstand herrscht. Hierdurch wird die Effizienz der Vorrichtung 1 verbessert. Insbesondere ist es zur Effizienzsteigerung möglich, ein Luv/Lee Verhältnis der Luftkraft von 50%/50% einzustellen. Ebenso ist es beispielsweise möglich, ein Luv/Lee Verhältnis der Luftkraft von 30%/70% einzustellen.The rotor 2 has a first base ring 7 on which the wing 5 is rotatably mounted about its wing axis 6. By means of such a bearing, the wing 5 can be adjusted into different rotational positions. A first rotational position can be set in such a way that an incoming wind with the wind speed Vw can exert an air force on the wing 5 in order to set the rotor 2 in a rotational movement relative to the stator 3. As a result of the rotary movement of the rotor 2, the wing 5 moves at least temporarily against the wind W. As a result of the flow resistance of the wing 5, a torque arises about the axis of rotation 4, which counteracts the rotary movement of the rotor 2. In order to reduce this disadvantageous effect, a second rotational position with a changed setting angle can be set for the same wing 5, in which there is a reduced flow resistance compared to the first rotational position. This improves the efficiency of the device 1. In particular, to increase efficiency, it is possible to set a windward/leeward air force ratio of 50%/50%. It is also possible, for example, to set a windward/leeward air force ratio of 30%/70%.

Zur Einstellung der Drehlage, weist der Flügel 5 zwei Leitwerke 8 auf, die entlang der Flügelachse 6 zueinander versetzt angeordnet sind. Die Leitwerke 8 dienen dazu, den Flügel 5 aerodynamisch, also infolge einer auf sie ausgeübten Luftkraft, um die Flügelachse 6 einzustellen. In einer alternativen und hier nicht gezeigten Ausführungsform kann auch nur ein Leitwerk 8 vorgesehen sein. Ein Vorteil zweier Leitwerke 8 besteht gegenüber der Ausgestaltung mit einem Leitwerk darin, dass der Flügel 5 gleichmäßiger mechanisch belastet wird und insbesondere mit einer geringeren Torsionsbelastung des Flügels 5 um seine Flügelachse 6 einhergeht. Das Leitwerk weist einen gegenüber dem Flügel 5 feststehenden Leitwerksteil und einen gegenüber dem Flügel 5 beweglichen Leitwerksteil auf. Eine Einstellvorrichtung umfasst einen steuerbaren Einstellmotor, der im Bereich des feststehenden Leitwerksteils angeordnet und dazu ausgebildet ist, den beweglichen Leitwerksteil gegenüber dem feststehenden Leitwerksteil zu verstellen.To adjust the rotational position, the wing 5 has two tail units 8, which are arranged offset from one another along the wing axis 6. The tail units 8 serve to adjust the wing 5 aerodynamically, i.e. as a result of an air force exerted on them, in order to adjust the wing axis 6. In an alternative embodiment not shown here, only one tail unit 8 can be provided. An advantage of two tail units 8 compared to the design with one tail unit is that the wing 5 is subjected to more uniform mechanical loading and in particular is accompanied by a lower torsional load on the wing 5 about its wing axis 6. The tail unit has a tail unit part that is fixed relative to the wing 5 and a tail unit part that is movable relative to the wing 5. An adjustment device comprises a controllable adjustment motor, which is arranged in the area of the fixed tail unit part and is designed to adjust the movable tail unit part relative to the fixed tail unit part.

Die Lagerung des Flügels 5 an dem ersten Basisring 7 wird zusätzlich von einer Vielzahl an Streben unterstützt, die sich oberhalb des ersten Basisringes 7 befinden. Insbesondere umfasst die Lagerung des Flügels 5 eine Vielzahl im Wesentlichen horizontal verlaufender Ausgleichsstreben 9 (vgl. 4), die um die Rotationsachse 4 angeordnet sind und die auf die Flügel 5 wirkenden Kräfte während der Rotationsbewegung des Rotors über den Umfang des Rotors 2 verteilen. Die Ausgleichsstreben 9 sind paarweise über eine Mehrzahl von Knotenpunkten (vgl. 3) miteinander verbunden. Mehrere Abspannstreben 10 verlaufen zwischen den Knotenpunkten der Ausgleichsstreben 9 und einem Statorturm 11. Zusätzlich sind Nebenstreben 12 vorgesehen, die von der oberen Flügelspitze zu einem Bereich verlaufen, in welchem die Abspannstreben 10 am Statorturm 11 gelagert sind. Fangseile 13 sind zusätzlich als Lagermittel vorgesehen und verlaufen jeweils von einem der Knotenpunkte der Ausgleichsstreben 9 zu der Turmspitze des Statorturms 11. Vortriebsstreben 14 verlaufen jeweils diagonal von einem der Knotenpunkte der Ausgleichsstreben 9 zu der unteren Flügelspitze eines benachbarten Flügels 5. Dieser Aufbau ist in Hinblick auf die erreichbare Steifigkeit des Rotors im Verhältnis zu seinem Gesamtgewicht vorteilhaft.The mounting of the wing 5 on the first base ring 7 is additionally supported by a large number of struts which are located above the first base ring 7. In particular, the mounting of the wing 5 includes a large number of essentially horizontally extending compensating struts 9 (cf. 4 ), which are arranged around the axis of rotation 4 and distribute the forces acting on the blades 5 over the circumference of the rotor 2 during the rotational movement of the rotor. The compensating struts 9 are in pairs over a plurality of node points (cf. 3 ) connected with each other. Several guy struts 10 run between the nodes of the compensating struts 9 and a stator tower 11. In addition, secondary struts 12 are provided, which run from the upper wing tip to an area in which the guy struts 10 are mounted on the stator tower 11. Safety ropes 13 are additionally provided as storage means and each run from one of the nodes of the compensating struts 9 to the tower top of the stator tower 11. Propulsion struts 14 each run diagonally from one of the nodes of the compensating struts 9 to the lower wing tip of an adjacent wing 5. This structure is in view on the achievable rigidity of the rotor in relation to its total weight.

Unterhalb des ersten Basisringes 7 ist ein zweiter Basisring 15 angeordnet. Der erste Basisring 7 ist mittels einer Mehrzahl gelenkig gelagerter Stiele 16 relativ beweglich gegenüber dem zweiten Basisring 15 gelagert. Die Flügel 5 sind mittels des ersten Basisrings 7 in den Bereichen ihrer unteren Flügelspitzen mechanisch miteinander gekoppelt. Eine derartige Lagerung ermöglicht eine Ausweichbewegung der Flügel 5 in radialer Richtung in Bezug auf die Rotationsachse 4. Der zweite Basisring 15 dient als Strukturelement, mittels dessen die auf den Rotor 2 wirkenden Kräfte und Momente auf den Stator 3 übertragen werden.A second base ring 15 is arranged below the first base ring 7. The first base ring 7 is mounted relatively movably relative to the second base ring 15 by means of a plurality of articulated stems 16. The wings 5 are mechanically coupled to one another in the areas of their lower wing tips by means of the first base ring 7. Such a storage enables an evasive movement of the blades 5 in the radial direction with respect to the axis of rotation 4. The second base ring 15 serves as a structural element by means of which the forces and moments acting on the rotor 2 are transferred to the stator 3.

Der Stator 3 weist einen Träger 17 auf, dessen Geometrie abschnittsweise zu der des zweiten Basisrings 15 korrespondiert, sodass der zweite Basisring 15 und der Träger 17 sich mit Blickrichtung entlang der Rotationsachse 4 teilweise überdecken. Der zweite Basisring 15 ist feldkraftschlüssig an dem Träger 17 gelagert, wie in Bezug auf 6 noch im Detail erläutert ist.The stator 3 has a carrier 17, the geometry of which corresponds in sections to that of the second base ring 15, so that the second base ring 15 and the carrier 17 partially overlap when viewed in the direction along the axis of rotation 4. The second base ring 15 is mounted on the carrier 17 in a field-positive manner, as in relation to 6 is still explained in detail.

Der Stator 3 weist eine Vielzahl an Pfeilern 18 auf, die über eine Vielzahl an Bogenstützen 19 mit dem Träger 17 verbunden sind. An den Pfeilern 18 sind unterhalb des Wasserspiegels jeweils Auftriebskörper 20 angeordnet, die die entsprechenden Pfeiler 18 unter Ausübung einer Auftriebskraft jeweils entlasten. Ein Maschinenhaus 21 ist an dem Statorturm 11 angeordnet. Eine Mehrzahl an Statorabspannstreben 22 dient der Lagerung und Versteifung des Stators 3.The stator 3 has a large number of pillars 18, which are connected to the carrier 17 via a large number of arch supports 19. On the pillars 18, buoyancy bodies 20 are arranged below the water level, which relieve the corresponding pillars 18 by exerting a buoyancy force. A machine house 21 is arranged on the stator tower 11. A plurality of stator bracing struts 22 serve to support and stiffen the stator 3.

2 zeigt eines der in 1 gezeigten Leitwerke 8 in einer Draufsicht a) und einer Seitenansicht b). Das Leitwerk 8 ist über zwei Halterungen 8a an einer Hinterkante des Flügels 5 befestigt. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Leitwerk einen gegenüber dem Flügel 5 feststehenden Leitwerksteil 8b auf, der als Flosse bezeichnet wird, sowie einen gegenüber dem feststehenden Leitwerksteil 8b beweglichen Leitwerksteil 8c, der als Ruder bezeichnet wird. Eine Einstellvorrichtung umfasst einen Elektromotor 8d, welcher mechanisch mit der Flosse verbunden ist und dessen Antriebsbewegung eine relative Verstellung des Ruders gegenüber der Flosse bewirkt. Hierfür weist der Elektromotor 8d ein Ritzel auf, welches mit einem Zahnkranzsegment 8e gekoppelt ist. Das Zahnkranzsegment 8e ist an einer Schwenkachse 8f angeordnet, welche endseitig fest mit dem Ruder verbunden ist. Dadurch wird die Antriebsbewegung des Elektromotors 8d über das Ritzel auf das Zahnkranzsegment und die Schwenkachse 8f übertragen und eine Schwenkbewegung des Ruders bewirkt. Das Ruder ist gegenüber einer Mittelage in einem Winkelbereich 8g um +/-30° schwenkbar, In hier nicht gezeigter Weise, umfasst die in 1 gezeigte Vorrichtung 1 eine Steuereinheit, die dazu ausgebildet ist, den Elektromotor 8d für eine relative Verstellung zwischen Flosse und Ruder bedarfsgerecht zu steuern. 3 veranschaulicht die Windgeschwindigkeiten sowie die auf den Flügel 5 wirkenden Kräfte. Hierbei bezeichnet Vw die Anströmgeschwindigkeit des Windes, VF die tangentiale Bewegungsgeschwindigkeit des Flügels 5 und VL die sich ergebende Luftgeschwindigkeit infolge der Anströmung des Flügels 5. Der sich einstellende Windwinkel ww beträgt in dem hier gezeigten Beispiel 19°. Die Luftkraft LK ist über den Anstellwinkel einstellbar und steht senkrecht zu VL. In Abhängigkeit des Anstellwinkels ergeben sich auch die maximale Auftriebsbeiwert c_a des Flügels und sein Widerstandsbeiwert c_w, von welchen der Auftrieb A und der Strömungswiderstand W abhängig sind. Die Vortriebskraft des Flügels VT ergibt sich mittels Projektion der Luftkraft LK auf die tangentiale Bewegungsachse des Flügels und als resultierende Kraft aus dem Strömungswiderstand W und dem Auftrieb A. Ein Einstellwinkel ew beschreibt die Drehlage des Flügels gegenüber seiner Lagerung am Basisring, Ein Anstellwinkel a ist zwischen der Anströmrichtung Vw und einer Sehne des Flügelprofils (nicht gezeigt) eingeschlossen. 2 shows one of the in 1 tail units 8 shown in a top view a) and a side view b). The tail unit 8 is attached to a rear edge of the wing 5 via two brackets 8a. In the exemplary embodiment shown here, the tail unit has a tail unit part 8b which is fixed relative to the wing 5 and is referred to as a fin, and a tail unit part 8c which is movable relative to the fixed tail unit part 8b and which is referred to as a rudder. An adjusting device comprises an electric motor 8d, which is mechanically connected to the fin and whose drive movement causes a relative adjustment of the rudder relative to the fin. For this purpose, the electric motor 8d has a pinion which is coupled to a ring gear segment 8e. The gear ring segment 8e is arranged on a pivot axis 8f, which is firmly connected to the end of the rudder. As a result, the drive movement of the electric motor 8d is transmitted via the pinion to the ring gear segment and the pivot axis 8f and causes a pivoting movement of the rudder. The rudder can be pivoted by +/-30° relative to a center position in an angular range of 8g. In a manner not shown here, the in 1 Device 1 shown is a control unit which is designed to control the electric motor 8d as required for a relative adjustment between the fin and rudder. 3 illustrates the wind speeds and the forces acting on the wing 5. Here Vw denotes the inflow speed of the wind, VF the tangential movement speed of the wing 5 and VL the resulting air speed as a result of the inflow of the wing 5. The resulting wind angle ww is 19° in the example shown here. The air force LK can be adjusted via the angle of attack and is perpendicular to VL. Depending on the angle of attack, the maximum lift coefficient c _a of the wing and its drag coefficient c _w also arise, on which the lift A and the flow resistance W depend. The propulsive force of the wing VT is obtained by projecting the air force LK onto the tangential axis of movement of the wing and as a resulting force from the flow resistance W and the lift A. An setting angle ew describes the rotational position of the wing relative to its bearing on the base ring. An angle of attack a is between the flow direction Vw and a chord of the wing profile (not shown).

4 zeigt die in Bezug auf 1 bereits erläuterte Anordnung an Ausgleichsstreben 9, die um die Rotationsachse 4 verlaufend angeordnet sind und über eine Mehrzahl an Abspannstreben 10 im Bereich des Statorturms (nicht gezeigt) gelagert sind. Die Bewegungsbahn der Flügel ist in 3 als gestrichelter Kreis dargestellt. 4 shows the in relation to 1 already explained arrangement of compensating struts 9, which are arranged running around the axis of rotation 4 and are mounted via a plurality of guy struts 10 in the area of the stator tower (not shown). The trajectory of the wings is in 3 shown as a dashed circle.

Die Ausgleichsstrebe 9 schließt mit ihrer Längsachse und einer Tangentialrichtung der Flügelbahn einen Winkel von etwa 30° ein. Dadurch kann die Ausgleichsstrebe dazu dienen, eine radial und in Richtung der Rotationsachse gerichtete Kraft, die auf den Flügel wirken kann, aufzunehmen und auf mehrere Flügellager zu übertragen. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Flügelmasse derart gewählt, dass bei einer Drehbewegung des Rotors um die Rotationsachse 4 eine auf den Flügel wirkende Zentrifugalkraft im Wesentlichen der über die Ausgleichsstrebe 9 wirkenden Kraft entspricht. Im Übrigen gelten die Ausführungen zu 1 entsprechend.The compensating strut 9 forms an angle of approximately 30° with its longitudinal axis and a tangential direction of the wing track. As a result, the balancing strut can serve to absorb a force directed radially and in the direction of the axis of rotation, which can act on the wing, and to transmit it to several wing bearings. In the exemplary embodiment shown here, the wing mass is selected such that when the rotor rotates about the axis of rotation 4, a centrifugal force acting on the wing essentially corresponds to the force acting via the balancing strut 9. Otherwise, the statements apply 1 accordingly.

5 zeigt den Basisring 7, an dem die Flügel drehbar gelagert sind, sowie den unterhalb des zweiten Basisringes 15 angeordneten Träger 17. Wie anhand von 4 erkennbar ist, ist der zweite Basisring 15 ringförmig ausgestaltet, während der Träger 17 eine mehreckige Geometrie aufweist. Die Geometrie des Trägers 17 korrespondiert zu der Geometrie des zweiten Basisringes 15 derart, dass sich in der gezeigten Drehlage des zweiten Basisringes 15 gegenüber dem Träger 17 eine Mehrzahl an Überdeckungsbereichen ergibt, sodass insgesamt eine Überdeckung von ca. 20% zwischen dem zweiten Basisring 15 und dem Träger 17 besteht. Eine Lageranordnung ist vorgesehen, die die relative Verlagerung zwischen dem zweiten Basisring 15 und dem Träger 17 ermöglicht und nachfolgend in Bezug auf die 6 erläutert ist. 5 shows the base ring 7, on which the wings are rotatably mounted, as well as the carrier 17 arranged below the second base ring 15. As shown in FIG 4 can be seen, the second base ring 15 is annular, while the carrier 17 has a polygonal geometry. The geometry of the carrier 17 corresponds to the geometry of the second base ring 15 in such a way that in the shown rotational position of the second base ring 15 relative to the carrier 17, a plurality of overlap areas results, so that overall there is an overlap of approximately 20% between the second base ring 15 and the carrier 17 exists. One Bearing arrangement is provided which enables the relative displacement between the second base ring 15 and the carrier 17 and subsequently with respect to the 6 is explained.

6 zeigt den zweiten Basisring 15, oberhalb dessen der Flügel 5 drehbar gelagert ist. An seiner Unterseite liegt der zweite Basisring 15 in einer Vielzahl von Auflagepunkten 23 auf einem Fahrgestell 24 auf, mittels dessen der zweite Basisring 15 gegenüber dem Träger 17 um die Rotationsachse 4 drehbar gelagert ist. Ferner ist an der Unterseite des zweiten Basisrings 15 ein Versteifungsrahmen 25 angeordnet. 6 shows the second base ring 15, above which the wing 5 is rotatably mounted. On its underside, the second base ring 15 rests in a plurality of support points 23 on a chassis 24, by means of which the second base ring 15 is rotatably mounted relative to the carrier 17 about the axis of rotation 4. Furthermore, a stiffening frame 25 is arranged on the underside of the second base ring 15.

Das Fahrgestell 24 umfasst ein im Wesentlichen horizontal angeordnetes Oberteil 26 sowie ein darunter angeordnetes Unterteil 27. Das Oberteil 26 und das Unterteil 27 sind über eine im Wesentlichen senkrecht verlaufende Seitenwand 28 miteinander verbunden. Das Oberteil 26, das Unterteil 27 und die Seitenwand 28 begrenzen eine Ausnehmung 29. Innerhalb dieser Ausnehmung 29 ist ein Rotormagnet 30 an dem Fahrgestell 24 derart angeordnet, dass er zu dem zweiten Basisring 15 gewandt ist.The chassis 24 comprises a substantially horizontally arranged upper part 26 and a lower part 27 arranged underneath. The upper part 26 and the lower part 27 are connected to one another via a substantially vertical side wall 28. The upper part 26, the lower part 27 and the side wall 28 delimit a recess 29. Within this recess 29, a rotor magnet 30 is arranged on the chassis 24 in such a way that it faces the second base ring 15.

Der Träger 17 weist eine Auskragung 31 auf, welche in Bezug auf die Rotationsachse 4 radial in die Ausnehmung 29 hineinragt. An einer Unterseite der Auskragung 31 ist ein Statormagnet 32 angeordnet, der gemeinsam mit dem Rotormagneten 30 ein erstes Magnetpaar 33 bildet. Das erste Magnetpaar 33 dient dazu, den zweiten Basisring 15 gegenüber dem Träger 17 feldkraftschlüssig und unter Ausübung einer Zugkraft hängend zu lagern. Vorliegend ist der Statormagnet 32 als Elektromagnet und der Rotormagnet 30 als Permanentmagnet ausgebildet, allerdings ist auch eine Ausgestaltung denkbar, bei der sowohl der Statormagnet 32 als auch der Rotormagnet 30 als Elektromagnete ausgebildet sind.The carrier 17 has a projection 31 which projects radially into the recess 29 with respect to the axis of rotation 4. A stator magnet 32 is arranged on an underside of the projection 31 and, together with the rotor magnet 30, forms a first pair of magnets 33. The first pair of magnets 33 serves to support the second base ring 15 in a field-positive manner and in a hanging manner relative to the carrier 17 while exerting a tensile force. In the present case, the stator magnet 32 is designed as an electromagnet and the rotor magnet 30 is designed as a permanent magnet, although an embodiment is also conceivable in which both the stator magnet 32 and the rotor magnet 30 are designed as electromagnets.

Zusätzlich zu dem ersten Magnetpaar 33 sind ein zweites Magnetpaar 34 und ein drittes Magnetpaar 35 vorgesehen, die dazu ausgestaltet sind, Seitenkräfte, die in radialer Richtung zwischen dem Fahrgestell 24 und dem Träger 17 wirken, aufzunehmen. Das zweite Magnetpaar 34 und das dritte Magnetpaar 35 sind radial versetzt zueinander angeordnet. Vorliegend sind die an dem Träger 17 angeordneten Magnete des zweiten Magnetpaares 34 und des dritten Magnetpaares 35 als Elektromagnete ausgebildet, während die an dem Fahrgestell angeordneten Magnete des zweiten Magnetpaares 34 und des dritten Magnetpaares 35 als Permanentmagnete ausgebildet sind.In addition to the first pair of magnets 33, a second pair of magnets 34 and a third pair of magnets 35 are provided, which are designed to absorb lateral forces that act in the radial direction between the chassis 24 and the carrier 17. The second pair of magnets 34 and the third pair of magnets 35 are arranged radially offset from one another. In the present case, the magnets of the second magnet pair 34 and the third magnet pair 35 arranged on the carrier 17 are designed as electromagnets, while the magnets of the second magnet pair 34 and the third magnet pair 35 arranged on the chassis are designed as permanent magnets.

Zusätzlich weist das Fahrgestell 24 ein erstes Hilfsrad 36 mit einer im Wesentlichen horizontal verlaufenden Radachse 37 auf. Das erste Hilfsrad 36 rollt bei einer Relativbewegung des Rotors gegenüber dem Stator auf einer ersten Lauffläche 38 des Trägers 17 ab. Ein zweites Hilfsrad 39 weist eine im Wesentlichen vertikal verlaufende Radachse 40 auf und rollt an einer zweiten Lauffläche 41 des Trägers ab. Das erste Hilfsrad 36 und das zweite Hilfsrad 37 dienen vorrangig als Führungsmittel, die die Bewegung des Fahrgestells 24 gegenüber dem Träger 17 definieren. Eine derartige Anordnung entspricht im Wesentlichen der eines sog. Semi-Transrapidsystems, bei dem eine feldkraftschlüssige Lagerung durch eine mechanische Lagerung unterstützt wird. Vorliegend ist zumindest das erste Hilfsrad 36 und seine Lagerung am Fahrgestell 24 derart dimensioniert, dass sie etwa 1-5% der Nennlast tragen können, die mit dem ersten Magnetpaar 33 gehalten werden kann.In addition, the chassis 24 has a first auxiliary wheel 36 with a substantially horizontal wheel axle 37. The first auxiliary wheel 36 rolls on a first running surface 38 of the carrier 17 when the rotor moves relative to the stator. A second auxiliary wheel 39 has a substantially vertical wheel axle 40 and rolls on a second tread 41 of the carrier. The first auxiliary wheel 36 and the second auxiliary wheel 37 serve primarily as guide means that define the movement of the chassis 24 relative to the carrier 17. Such an arrangement essentially corresponds to that of a so-called semi-transrapid system, in which a field force-locking bearing is supported by a mechanical bearing. In the present case, at least the first auxiliary wheel 36 and its mounting on the chassis 24 are dimensioned such that they can carry approximately 1-5% of the nominal load, which can be held with the first pair of magnets 33.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 3810339 A1 [0002]

Claims

Device (1) for converting wind energy into electrical energy with a rotor (2) and a stator (3), in which the rotor (2), in particular a vertical axis rotor, is rotatably mounted relative to the stator (3) about an axis of rotation (4). and in which the rotor (2) has at least one wing (5) with a wing axis (6) which runs substantially parallel to the axis of rotation (4) of the rotor (2), characterized in that the wing (5) is rotatably mounted about the wing axis (6) and at least one controllable tail unit (8) is arranged on the wing (5), which is designed to aerodynamically adjust the wing (5) about its wing axis (6).

Device (1) according to Claim 1 , in which the tail unit (8) has a tail unit part (8b) which is fixed relative to the wing (5) and a tail unit part (8c) which is movable relative to the wing (5), and in which an adjustment device, which in particular comprises a controllable adjustment motor (8d), is arranged in the area of the fixed tail unit part (8b) and is designed to adjust the movable tail unit part (8c) relative to the fixed tail unit part (8b).

Device (1) according to Claim 1 or 2 , in which the wing (5) has at least two tail units (8), which are arranged spaced apart from one another along the wing axis (6).

Device (1) according to at least one of Claims 1 until 3 , in which a windward-leeward ratio of air force of 50%/50%, preferably 30%/70%, can be set by means of the tail unit (8).

Device (1) according to one of the preceding claims, in which the rotor (2) comprises at least one base ring (7, 15) which is arranged essentially concentrically about the axis of rotation (4) of the rotor (2), the wing ( 5) is rotatably mounted on the base ring (7, 15) about its wing axis (6). and wherein the stator (3) has a carrier (17), which preferably has a geometry corresponding to the base ring (7, 15), and with a bearing arrangement which has a pair of magnets (33, 34, 35) and is designed to support the base ring (7, 15) in a field-positive manner relative to the carrier (17).

Device (1) according to Claim 5 , in which the rotor (2) comprises two base rings (7, 15), the wing (5) being mounted on a first base ring (7) and the first base ring (7) being relatively movable relative to one another by means of an articulated stem (16). a second base ring (15) is mounted and wherein the second base ring (15) is mounted on the carrier in a field force-locking manner by means of the bearing arrangement.

Device (1) after Claim 5 or 6 , in which the bearing arrangement comprises a chassis (24) on which the base ring (7, 15), in particular the second base ring (15), rests and in which the magnet pair (33, 34, 35) has at least one rotor magnet (30) and has at least one stator magnet (32), wherein the rotor magnet (30) is arranged on a side of the chassis (24) facing the base ring (7, 15), in particular the second base ring (15), and wherein the stator magnet (32) is on a The base ring (7, 15), in particular the second base ring (15), is arranged on the side of the carrier (17) facing away from it, such that the base ring (7, 15), in particular the second base ring (15), is in at least one relative rotational position of the rotor (2) relative to the stator (3) is held hanging from the carrier (17) while exerting a tensile force, which preferably corresponds at least to the weight of the rotor (2).

Device (1) at least after Claim 6 , in which the chassis (24) has at least one recess (29), which is open at least on one side and at least the rotor magnet (30) is arranged in the recess (29), and wherein the carrier (17) has a projection (31). , which projects into the recess (29) of the chassis (24) along a radial axis of the rotor (2) and in which at least the stator magnet (32) is arranged on the projection (31).

Device (1) at least after Claim 6 , in which the rotor magnet (30) is designed as a permanent magnet and in which the stator magnet (32) is designed as an electrically controllable electromagnet with at least one electrical coil.

Device (1) at least after Claim 6 , in which the chassis (24) has at least one auxiliary wheel (36, 39), which rests on a running surface (38, 41) of the carrier (17) and during a relative movement between the rotor (2) and the stator (3). the tread (38, 41) rolls.

Device (1) according to Claim 10 , in which the auxiliary wheel (36) has a wheel axis (37) which runs essentially orthogonally to the axis of rotation (4) of the rotor (2) and in which the running surface (38) runs essentially parallel to the wheel axis (37).

Device (1) according to Claim 10 or 11 , in which the auxiliary wheel (36, 39) is a first auxiliary wheel (36) and the wheel axle (37) is a first wheel axle (37) and the running surface of the carrier is a first running surface (38) and in which the chassis (24) has a second auxiliary wheel (39) which is mounted on a second running surface (41) of the Carrier rests and rolls on the second running surface (41) during the relative movement between the rotor (2) and the stator (3), the second auxiliary wheel (39) having a second wheel axis (40), which is essentially parallel to the axis of rotation ( 4) of the rotor (2) and in which the second running surface (41) runs essentially parallel to the second wheel axis (40).

Device (1) at least after Claim 6 , in which the bearing device is designed such that the auxiliary wheel (36, 39), preferably the first auxiliary wheel (36) and / or the second auxiliary wheel (39), is opposite the pair of magnets (33, 34, 35), in particular the first pair of magnets (33), between 1% and 5% of the nominal load supported by the pair of magnets (33, 34, 35).

Device (1) at least after Claim 6 , in which the stator (3) comprises at least one generator coil, which is arranged on the carrier (17) in such a way that a relative movement between the rotor (2) and the stator (3) as a result of a spatial displacement of the rotor magnet (30) at least temporarily Change in the magnetic field strength in the area of the generator coil causes an electrical voltage to be generated.