EP2853021A2 - Optimierter synchrongenerator einer getriebelosen windenergieanlage - Google Patents

Optimierter synchrongenerator einer getriebelosen windenergieanlage

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EP2853021A2
EP2853021A2 EP13723816.8A EP13723816A EP2853021A2 EP 2853021 A2 EP2853021 A2 EP 2853021A2 EP 13723816 A EP13723816 A EP 13723816A EP 2853021 A2 EP2853021 A2 EP 2853021A2
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EP
European Patent Office
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stator
rotor
generator
synchronous generator
cooling
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP13723816.8A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jochen RÖER
Wilko Gudewer
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Original Assignee
Wobben Properties GmbH
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the present invention relates to a synchronous generator of a gearless wind turbine. Moreover, the invention relates to a gearless wind turbine.
  • Wind turbines are well known, they generate electrical energy from wind energy. For this purpose, usually a so-called. Horizontal axis wind turbine is used, as shown for example.
  • Fig. 1 This has an aerodynamic rotor which, driven by the wind, rotates about a substantially horizontal axis, thereby driving a generator.
  • Particularly reliable wind turbines are gearless designed so that the aerodynamic rotor is directly coupled to the generator, namely the electrodynamic rotor of the generator.
  • the aerodynamic rotor and the electrodynamic rotor which is referred to below as a runner to avoid misunderstandings, rotate at the same speed.
  • the size of a generator can not be increased arbitrarily.
  • transport conditions on public roads limit the size of a generator.
  • a synchronous generator according to claim 1 is proposed.
  • This synchronous generator of a gearless wind turbine comprises an external rotor and a stator, around which the external rotor rotates as intended.
  • the synchronous generator has a generator outside diameter and the stator has a stator outside diameter. It is now proposed that the synchronous generator be constructed so that a ratio of the stator outer diameter to the generator outer diameter is greater than 0.86.
  • the synchronous generator is thus constructed in such a way that the air gap lies as far as possible outside and is designed as narrow as possible according to the external rotor, so that this ratio of the stator outside diameter to the generator outside diameter is greater than 0.86.
  • the Statorau in a synchronous generator of the external rotor type, which is proposed here, basically corresponds to the air gap diameter.
  • the air gap diameter corresponds to the stator outer diameter.
  • the air gap is moved so far outward that the ratio of the stator outside diameter to the generator outer diameter is greater than 0.9.
  • the synchronous generator is designed so that the ratio of the stator outer diameter to the generator outer diameter is greater than 0.92. Even the proposed use of an external rotor allows such a favorable ratio. Because of the design, the rotor poles or, in their physical configuration, the rotor pole shoes with the corresponding excitation windings, when a fringe-excited synchronous generator is used, can be reduced in their radial alignment to a very small extent. This makes it possible to move the air gap as far as possible to the outside. At the same time, the stator thereby receives space to form the stator windings advantageous.
  • the stator has a radial support structure which extends radially inwards and is prepared for fastening to an axle receptacle extending axially through the stator.
  • an axle receptacle which extends centrally through the stator when the generator is installed as intended.
  • Such an axle receptacle is a stable, in particular tubular element, which is fixedly secured in a machine carrier and, for example, can be a ferrous cast part.
  • the support structure thus extends from the stator lamination, which carries the stator winding, substantially from the air gap radially inwardly to this axle, on which it can be fixedly secured with a corresponding annular flange.
  • the stator has radial and axial cooling channels.
  • the radial cooling channels are provided for the radial supply of cooling air to the stator, namely in particular to the laminated core of the stator.
  • the axial cooling channels then conduct the radially supplied cooling air for cooling the stator along them, in particular through the laminated stator core and / or between rotor poles.
  • the cooling air which is supplied in a sufficient amount radially, divided for axial conduction, namely in an axial forward direction, which is contrary to the wind during normal operation of the wind turbine, and in a reverse direction, ie basically in the wind direction. This also makes use of the space inside the stator in an advantageous manner.
  • this space allows a large-volume supply of cooling air. If this is then divided into a forward and a backward direction, it flows correspondingly from such a division point only over half the stator length, relative to the axial direction. Accordingly, the stator can be cooled well, and long cooling paths, in which cooling air has already been warmed up to reach the end of such a cooling path to the extent that its cooling capability has decreased significantly, are avoided. It is also advantageous to supply cooling air radially over the entire axial extent of the stator. The radial cooling channels thus take a width which corresponds to the length of the stator. This allows us the possibility of a large-volume cooling flow in this radial feed, which avoids flow losses of the cooling air.
  • the radial support structure in such a way that it forms the radial cooling channels.
  • the support structure may for this purpose have a few substantially radially extending support plates.
  • sheets are used, some of which extend radially and axially and others extend radially and transversely to a longitudinal axis, namely the axis of rotation of the synchronous generator. These sheets may be composed so that they can safely carry the stator, namely in particular the laminated stator core, while at the same time conducting cooling air radially in the direction of the laminated stator core.
  • the synchronous generator is encapsulated.
  • the external rotor of the synchronous generator is encapsulated.
  • a compact design can be achieved, which is also advantageous to handle for transport.
  • an advantageous construction such that the air gap is moved as far as possible radially outward, an increase in the power of the generator without increasing the outer dimensions can be achieved. It is thus possible to increase the power without increasing the overall size of the generator, so that it can be transported as possible in one piece from a production hall to the site.
  • An encapsulated version is thus already available in the production hall and the generator can be advantageously transported in an encapsulated manner. As a result, the overall structure is facilitated.
  • the rotor namely the external rotor
  • a rotor bell namely, the rotor in the manner of a bell encloses.
  • inspection openings are proposed in the rotor bell.
  • Such inspection openings are openings which can be opened, in particular also on a front side of the rotor bell, to view the state of the synchronous generator and, if necessary, to carry out minor repairs or the like.
  • the synchronous generator is foreign-excited.
  • the rotor namely the external rotor, thus has many rotor poles with excitation windings, by which a current for energizing the rotor poles and thus the rotor is controlled.
  • These rotor poles are designed in particular as pole shoes or PolschuhMech with field winding, which are carried on a support ring of the rotor.
  • This construction is thus adapted in the structure so that it is particularly slim, and thus has the smallest possible thickness in the radial direction. As a result, the air gap can be moved as far as possible radially outward.
  • the synchronous generator is designed as a ring generator.
  • a ring generator describes a construction of a generator, in which the magnetically active region is arranged substantially on an annular region concentrically around the axis of rotation of the generator.
  • the magnetically active region namely of the rotor and the stator is arranged only in the radially outer quarter of the generator.
  • This design as a ring generator also creates a possibility or it is simplified to move the air gap radially as far as possible to the outside.
  • a slow-running synchronous generator which has at least 48 stator poles. It can thus be generated at a low speed an alternating current with a comparatively high frequency. Accordingly, it is preferably proposed to provide at least 72 stator poles, more preferably even more stator poles being used, in particular at least 192 stator poles.
  • the synchronous generator is also beneficial to form the synchronous generator as a 6-phase generator, namely as a generator with two 3-phase systems, which are offset in particular by about 30 degrees to each other.
  • Such a design is particularly advantageous in order to generate a 6-phase current, which is thus well suited for rectification and already caused by principle a lower ripple when rectifying.
  • a total of six line strands would thus have to be laid.
  • the stator is supported on an axial receptacle, in particular on a axle journal receptacle.
  • This axial receptacle, in particular axle journal receptacle extends axially through the stator and the outer rotor, namely centrally along the axis of rotation of the outer rotor and thus simultaneously the central axis of the stator.
  • the outer rotor is preferably mounted on a first and a second bearing associated with this recording, wherein both bearings are arranged in the axial direction on one side of the stator, in particular so that the one bearing in the axial direction between the other bearing and the stator is. The rotor is thus supported by these two bearings, so that it is held cantilevered in the region of the stator.
  • stator is fixedly secured to the receiver by these two axially spaced two bearings so that the external rotor spans the stator and is carried on one side of the stator on the two bearings.
  • the use of two bearings, both on one side of the stator, is particularly well suited to accommodate tilting forces that could be introduced in particular by a wind load on the rotor blades via a rotor hub to the external rotor out.
  • one or both of the bearings may also be located a greater distance away from attachment of the stator to the receptacle or journal. The greatest possible distance between the two bearings also includes the ability to absorb tilting forces.
  • a synchronous generator which is characterized in that at least one fan (309), in particular in the supporting structure of the stator is provided to air for cooling by the stator lamination stack (658) radially outward to blow.
  • the air flow is thus targeted to the outside and can first cool the stator.
  • the outer rotor has cooling openings towards the air gap, so that a portion of the cooling air from the air gap (206) further out through the outer rotor (304) and between rotor poles, in particular Läuferpol mortn (32A) of the outer rotor along from energizing windings of the external rotor, thereby to cool the rotor pole pieces, in particular their field windings.
  • a large, slow-running synchronous generator which has a third rotor excited. It is deliberately cooled by at least one fan in the supporting structure of its stator.
  • the cooling air is in this case blown radially outwards by the blower, that is to say pushed outwards, and thus initially cools the stator, in particular the stator lamination stack, through which the cooling air flows outward to the air gap.
  • the cooling air thus continues to flow through the air gap, thereby cooling the stator and the external rotor.
  • a portion of the cooling air which has already been already at least slightly heated, flows through openings in the external rotor to the outside.
  • the excitation windings of the external rotor can be reached and cooled, which are otherwise not in direct contact with the air gap.
  • this gearless, foreign-excited, slow-running generator as an external rotor, such cooling can also be achieved for the external rotor.
  • the outer rotor design also creates a gap in the area of the pole shoes of the rotor, which allows such cooling.
  • the synchronous generator is constructed and dimensioned so that the stator outer diameter at least 4.4m, preferably at least 4.5m and in particular at least 4.6m, in particular with a generator outer diameter of 5m.
  • a synchronous generator is proposed which still allows transport on public roads with an outside diameter of 5 m and thereby has the largest possible outside diameter of the stator and thus can have the highest possible rated power.
  • a wind energy plant is proposed, which has a synchronous generator according to at least one of the above-described embodiments.
  • Fig. 1 shows a wind turbine in a perspective view.
  • Fig. 2 shows a generator of the internal rotor type in a side sectional view.
  • Fig. 3 shows a generator of the outer rotor type in a side sectional view.
  • FIG. 4 shows a generator similar to FIG. 3 in a perspective view.
  • FIG. 5 shows a generator according to FIG. 4 in a further perspective view.
  • Fig. 6 shows a generator according to the invention according to another embodiment in a perspective view.
  • Fig. 7 shows the generator of Fig. 6 in perspective in a sectional view.
  • Fig. 8 shows the generator of FIG. 7 in another view.
  • Fig. 9 shows an enlarged section of a generator schematically.
  • Fig. 10 shows an enlarged section of a generator schematically.
  • Fig. 1 1 shows schematically a section of a rotor of an external rotor assembled with a section of a rotor of an internal rotor.
  • FIG. 12 shows a fixed to a support structure generator schematically in a side sectional view.
  • FIG. 1 shows a wind energy plant 100 with a tower 102 and a nacelle 104.
  • a rotor 106 with three rotor blades 108 and a spinner 110 is arranged on the nacelle 104.
  • the rotor 106 is set in rotation by the wind in rotation and thereby drives a generator in the nacelle 104 at.
  • 2 shows a generator 201 of the internal rotor type and thus an external stator 202 and a rotor 204 lying on the inside.
  • the air gap 206 is located between the stator 202 and the rotor 204.
  • the stator 202 is mounted on a stator carrier via a stator bell 208 210 worn.
  • the stator 202 has laminated cores 212 that receive windings, of which windings 214 are shown.
  • the winding heads 214 basically show the winding wires laid out of a stator slot into the next stator slot.
  • the laminations 212 of the stator 202 are secured to a support ring 216, which may also be considered part of the stator 202.
  • the stator 202 is attached to a stator flange 218 of the stator bell 208.
  • the stator bell 208 carries the stator 202.
  • the stator bell 208 can provide fans for cooling, which are arranged in the stator bell 208. As a result, air for cooling can also be pressed through the air gap 206, thereby cooling in the region of the air gap.
  • Fig. 2 also shows the outer periphery 220 of the generator 201. Only handling tabs 222 protrude beyond, but this is not a problem because they are not present over the entire circumference.
  • the stator carrier 210 is adjoined by an axle journal 224, which is shown only partially.
  • On the journal 224 of the rotor 204 is mounted on two rotor bearings 226, of which only one is shown.
  • the runner 204 is attached to a hub portion 228 which is also connected to rotor blades of the aerodynamic rotor so that the rotor blades can move the rotor 204, via the hub portion 228, when moved by the wind.
  • the rotor 204 has pole shoe bodies with exciter windings 230. Towards the air gap 206, part of the pole piece 232 can still be seen on the exciter windings 230. To the air gap 206 side facing away, ie inwardly of the pole piece 232 with the excitation winding, which he wears, on a run-bearing ring 234 attached, which in turn is attached by means of a rotor support 236 to the hub portion 228.
  • the runner ring 234 is basically a cylindrical shell-shaped, solid, solid section.
  • the rotor carrier 236 has a plurality of struts.
  • the radial extent of the rotor 204 namely from the run-carrying ring 234 to the air gap 206, is significantly smaller than the radial extent of the stator 202, namely from the air gap 206 to the outer circumference 220.
  • a distance length 238 is shown, which describes approximately a mean distance of a rotor receptacle 250 to a stator receptacle 252.
  • the pitch length 238 is a measure of the air gap interference of the generator construction by external forces. In this generator according to Figure 2, this axial distance length is relatively large, thus showing that a very rigid construction of the stator and rotor is necessary to ensure a uniform distance between the stator and rotor during operation.
  • the generator 301 of FIG. 3 is of the external rotor type. Accordingly, the stator 302 is inside and the rotor 304 outside.
  • the stator 302 is supported by a central stator support structure 308 on the stator support 310.
  • a fan 309 is shown in the stator support structure 308.
  • the stator 302 is thus carried centrally, which can greatly increase the stability. Furthermore, it can be cooled from the inside by the blower 309, which is only characteristic of other blowers.
  • the stator 302 is accessible from the inside in this construction. The blower blows cooling air outwards.
  • the runner 304 has an outboard runner support 334 which is attached to and supported by a runner 336, which may also be referred to as a runner bell 336, on the hub portion 328, which in turn includes two runner bearings, one of which Rotor bearing 326 is shown mounted on a journal 324.
  • FIG. 3 also shows a favorable arrangement of a brake 340, which can fix the rotor 304 if required via a brake disk 342 connected to the rotor 304.
  • Fig. 3 is also an axial distance length 338 located, which also describes a mean distance of a rotor receptacle 350 to a stator 352.
  • this pitch length 338 is significantly reduced from the axial pitch length 238 shown in the internal rotor type generator in FIG.
  • the axial distance length 238 of FIG. 2 indicates an average distance between the two supporting structures for the stator 202 on the one hand and the rotor 204 on the other.
  • the outer diameter 344 of the outer periphery 320 is identical in both shown generators of FIGS. 2 and 3.
  • the outer circumference 220 of the generator 201 of FIG. 2 thus also has the outer diameter 344.
  • Fig. 3 shows the outer rotor type generator 301, to achieve a larger air gap diameter for the air gap 306 than the air gap 206 of Fig. 2.
  • FIG. 4 From the perspective view of Fig. 4, the basic structure of an encapsulated generator according to the invention 401 can be seen.
  • a stator carrier 410 in particular its flange, can be seen in FIG. 4.
  • This stator support 410 carries the stator.
  • the carrier flange 450 shown is intended for attachment to a machine carrier, namely, which is fixedly arranged on a nacelle of a wind turbine as intended.
  • the stator support 410 carries the stator of the generator 401 and is also referred to as Achszapfening, because this axle journal is fixed with its one side, namely the support flange 450 on the machine frame and at another, not shown in Fig. 4 side, fixedly connected to a journal becomes.
  • Such a journal carries or supports the aerodynamic rotor.
  • the stator carrier 410 or the axle journal receptacle 410 can be understood as part of the generator 401.
  • Brakes 440 are also shown in FIG. 4, which also mark the transition from the outer rotor 404 to the inner stator 402.
  • the brakes 440 are fastened to a stator ring disk 446 and can brake the rotor 404 on its brake disk 442 from there.
  • the stator annular disc 446 is substantially fixed to the support flange 450.
  • FIG. 5 shows another view of the generator 401, which essentially shows the encapsulated rotor 404.
  • a stub axle flange 452 can also be recognized by the stator carrier 410 or stub axle receptacle 410, to which a stub axle is mounted as intended.
  • the axle journal receptacle 410 or the stator carrier 410 can be understood as part of the generator 401, which by the way not only applies to this embodiment, because it is clear from FIGS. 4 and 5 that the generator 401 is connected to this stator carrier In any case, 410 forms a spatially clearly defined device.
  • FIG. 6 shows a generator 601 constructed similarly to the generator 401 and the generator 301.
  • this generator 601 essentially differs in that a stator carrier or a spindle journal is not shown, which is not important in the illustration.
  • an inspection opening 656 is shown in FIG. 6, through which it is possible to look into the rotor 604 in order to be able to carry out any maintenance or inspections of the rotor 604.
  • the stator 602 can also be inspected through this inspection opening 656.
  • the inspection opening 656 is shown illustratively in FIG.
  • an inspection opening 656 could be sufficient, which can be rotated as needed to the appropriate location of the stator 602.
  • FIG. 7 illustrates a part of the structure of the inner stator 602.
  • This has a stator lamination stack 658 which is wound, which is indicated by the winding heads 660.
  • the stator 602 Towards the axis of rotation, the stator 602 has a radial support structure 662.
  • the radial support structure 662 essentially comprises two radial baffles which extend radially outward and are arranged perpendicular to the axis of rotation of the generator 601.
  • These radial baffles 664 may be connected to the stator 602, in particular the stator lamination stack 658, with its windings on a stator support or on a stub axle receptacle, as shown, for example, in FIG. 4 with the reference number 410.
  • the baffles 664 can direct air as cooling air to the stator lamination stack 658.
  • the stator lamination stack 658 and also windings in the stator lamination stack 658, which are indicated by the winding heads 660, can be cooled.
  • Radially outward adjoins the stator lamination stack 658 of the rotor 604 with its pole pieces 632.
  • an air gap 606 is formed, which can only be seen as a line in FIG.
  • the structure of the stator 602 with its radial support structure 662 with the two radial baffles 664 can also be seen.
  • the radial rotor plate 666 is designed such that a brake disk 642 can still be carried.
  • FIG. 9 and 10 illustrate in a detail cooling flows of different types of generators, namely an internal rotor type rotor 901 in FIG. 9 and an external rotor type generator 1001 in FIG. 10.
  • the detail in FIG. 9 corresponds approximately to the section of a generator 201 of FIG. 2, wherein in Fig. 9, a slightly different embodiment is shown.
  • the section of FIG. 10 approximately corresponds to the section of a generator 301, as shown in FIG. 3, wherein FIG. 10 shows a somewhat different embodiment.
  • radial cooling flows 970 flow essentially on both sides-with reference to the illustration of FIG. 9, of the rotor 904 outwards as far as the laminated stator core 958 and the winding heads 960.
  • An axial cooling flow 972 only develops in one direction and must Thus, both the stator lamination 958 and the rotor pole shoes 932 cool completely in the axial direction.
  • the cooling path is thus proportionate long and a supply of cooling air takes place substantially via one of the radial cooling streams 970th
  • the generator 1001 type external rotor leads via radial cooling flows 1070 basically full width of the stator 1002 cooling air radially to the laminated stator core 1058 and from there further on not shown cooling channels to rotor pole 1032.
  • the cooling air can in two directions as axial cooling flow 1072 runner 1004 and Stator 1002 cool.
  • a great deal of cooling air can be supplied, namely at full width of the stator 1002-based on the illustration of FIG. 10 -or full axial length of the stator 1002.
  • the radially supplied cooling air of the radial cooling streams 1070 can reach about the air gap Split 1006, so that only each stator 1002 and rotor 1004 must be cooled axially in half by a cooling flow. The heating distance of the respective cooling flow is thus halved.
  • FIGS. 9 and 10 also illustrates the position and footprint of the stator winding heads 960 of the generator 901 of FIG. 9 for the case of an inner rotor and the stator winding heads 1060 of the outer rotor generator 1001 of FIG. 10.
  • the radial and axial cooling streams 1070 and 1072 shown in FIG. 10 may be generated by a fan, such as the blower 309 shown in the generator 301 of FIG.
  • a blower of which several may be provided, may, for example, press cooling air between the two radial baffles 1064 so that cooling air between the two radial baffles 1064 is directed radially outward.
  • a cooling flow in the radial direction can result from other supply of cooling air to the stator. If the cooling flow arrives at the starter lamination stack 1058 or the pole lugs 1032, or arrives essentially in the region of the air gap 1006, this can be diverted into axial flow.
  • cooling air 1070 For forwarding radial cooling air 1070 through the stator 1002, corresponding cooling channels can be distributed over the laminated stator core 1058. Cooling air can flow substantially in the axial direction between pole shoes 1032, and also flow axially through the air gap 1006. A partial axial flow of cooling air is also possible in parts of the stator lamination stack 1058, namely, in particular in winding slots, as far as windings therein have left free space, for example through cooling passages that lie in the windings. Another way of cooling air can be done by channels that run within the laminated core. That being said, it is noted that by Arrows illustrated radial flow streams 1070 and axial cooling flows 1072 are to be understood as a schematic representation. A portion of the cooling air may flow radially outward from the air gap 1006 through openings in the rotor 1004, namely the outer rotor 1004, thereby better cooling the outer rotor 1004, these partial streams not being shown in FIG.
  • Fig. 11 is a schematic diagram showing in a cutaway pole pieces 32A of an outer rotor 4A together with pole pieces 32B of an inner rotor 4B together in a view.
  • the arrangement shown is not part of a functioning machine in this compilation. Rather, Fig. 1 1 illustrates the difference of the pole piece arrangement of an external rotor 4A of a separately excited synchronous generator with respect to the pole piece arrangement of an internal rotor 4B of a synchronous generator.
  • Fig. 1 1 shows an air gap 6AB as orientation.
  • the inner rotor 4B extends inwardly from the air gap 6AB, with the consequence that the pole pieces 32B converge from the air gap 6AB.
  • the gaps 48B decrease in size and the pole pieces 32B basically converge toward each other.
  • FIG. 1 1 shows a representation in the axial view, ie in view along the axis of rotation.
  • the pole pieces 32A of the outer rotor 4A are spaced radially outward from the air gap 6AB. Accordingly, there is much gap 48A between the pole pieces 32A.
  • This effect can also be used constructively and it is possible to reduce the radial expansion of rotor pole pieces and thus in principle the radial extent of the rotor.
  • FIG. 12 shows a generator of an embodiment schematically in an installed state.
  • a machine carrier 1209 is provided, to which a stator support 1210 is attached, to which in turn an axle journal 1224 is attached.
  • the stator 1202 is fixed to the stator support 1210.
  • the machine carrier 1209, the stator carrier 1210, the journal 1224 and the stator 1202 are thus connected in a rigid and fixed element, apart from the possibility of an azimuth adjustment of the entire construction shown.
  • the outer rotor 1204 is attached to a rotor hub 1228 via a rotor carrier 1236.
  • the hub portion 1228 is rotatably supported on the journal 1224 via first and second rotor bearings 1226 and 1227, respectively.
  • the large axial distance a between the first and second rotor bearings 1226 and 1227 results in a high tilt stability for the rotor 1204.
  • an axial distance e is drawn in, which corresponds to the distance length 338 of FIG. 3.
  • This describes a mean distance in the axial direction from the rotor carrier 1236 to a stator receptacle 1252.
  • the stator 1202 can be fixedly mounted centrally on the stator carrier 1210 as seen in the axial direction, so that the distance length shown e is relatively small. Together with the large distance a and the resulting tilt stability, a particularly stable structure can be achieved.
  • the rotor 1204 also has a circulating brake 1242 that rotates in operation together with the rotor 1204. For braking or setting a brake 1240 is provided accordingly.
  • cooling medium in particular cooling air
  • such a cooling medium can also flow within the illustrated stator receptacle 1252 to the stator, in particular in the region of the stator windings 1230.
  • the radially guided cooling air can be used to cool the rotor pole 1231 of the field winding.
  • the transport dimensions are kept low, in particular it is possible to comply with maximum transport dimensions for transport on public roads.
  • An improvement of the cooling of the generator can be achieved and, as a result, a higher generator power or at least a small generator power loss can be realized.
  • a proposed externally excited external rotor generator can be realized in comparison to known internal rotor generators at the same air gap diameter, a larger laminated core, more field winding and more cooling air between the Polvolen or poles.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Synchrongenerator (301) einer getriebelosen Windenergieanlage (100), umfassend einen Außenläufer (304) und einen Stator (302), wobei der Synchrongenerator (301) einen Generatoraußendurchmesser (344) und der Stator (302) einen Statoraußendurchmesser aufweist, und ein Verhältnis des Statoraußendurchmesser zum Generatoraußendurchmesser größer ist als 0,86, insbesondere größer als 0,9 und insbesondere größer als 0,92.

Description

Optimierter Synchrongenerator einer getriebelosen Windenergieanlage
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Synchrongenerator einer getriebelosen Windenergieanlage. Außerdem betrifft die Erfindung eine getriebelose Windenergieanlage.
Windenergieanlagen sind allgemein bekannt, sie erzeugen elektrische Energie aus Windenergie. Hierzu wird üblicherweise eine sog. Horizontalachsenwindenergieanlage verwendet, wie sie bspw. in Fig. 1 dargestellt ist. Diese weist einen aerodynamischen Rotor auf, der sich vom Wind angetrieben um eine im Wesentlichen horizontale Achse dreht und dabei einen Generator antreibt. Besonders zuverlässige Windenergieanlagen sind getriebelos ausgelegt, so dass der aerodynamische Rotor unmittelbar mit dem Generator, nämlich dem elektrodynamischen Rotor des Generators gekoppelt ist. Der aerodynamische Rotor und der elektrodynamische Rotor, der zur Vermeidung von Missverständnissen nachfolgend als Läufer bezeichnet wird, drehen dabei mit gleicher Geschwindigkeit. Hierfür sind jedenfalls für Windenergieanlagen mit großen Leistungen, die heutzutage im Megawattbereich liegen, entsprechende Synchrongeneratoren mit großer Bauform, nämlich insbesondere großem Luftspaltdurchmesser erforderlich. Mit anderen Worten wird ein Luftspaltdurchmesser umso größer und damit die Bauform des Synchrongenerators insgesamt umso größer, je mehr Leistung der Synchrongenerator erzeugen soll.
Die Größe eines Generators kann aber nicht beliebig erhöht werden. Insbesondere Transportbedingungen auf öffentlichen Straßen begrenzen die Baugröße eines Genera- tors.
Die derzeit wohl leistungsstärkste Windenergieanlage der Welt, die E126 der ENERCON GmbH, hat einen Luftspaltdurchmesser von 10 m und löst das Transportproblem dadurch, dass sowohl Rotor als auch Stator des Generators jeweils in vier Segmente unterteilt werden, die am oder in der Nähe des Aufstellungsortes der Windenergieanlage erst zusammengefügt werden. Ein solches Vorgehen kann jedoch aufwändig sein und setzt besondere Vorkehrungen voraus, um Fehlergefahren, insbesondere einer Trennstelle, zu reduzieren. Ebenfalls wäre es wünschenswert, den Montageaufwand zu reduzieren. Das Deutsche Patent- und Markenamt hat in der Prioritätsanmeldung folgenden Stand der Technik recherchiert: DE 44 02 184 A1 , DE 196 36 591 A1 , DE 199 23 925 A1 und DE 10 2004 018 758 A1.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, wenigstens eines der o.g. Probleme zu adressieren. Insbesondere soll ein möglichst leistungsstarker Generator für eine getriebelose Windenergieanlage vorgeschlagen werden, der mit möglichst wenig Problemen transportiert werden kann und der mit möglichst wenig Aufwand beim Errichten einer Windenergieanlage installiert werden kann. Zumindest soll eine alternative Lösung vorgeschlagen werden. Erfindungsgemäß wird ein Synchrongenerator gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen. Dieser Synchrongenerator einer getriebelosen Windenergieanlage umfasst einen Außenläufer und einen Stator, um den herum sich der Außenläufer bestimmungsgemäß dreht. Der Synchrongenerator hat einen Generatoraußendurchmesser und der Stator hat einen Statoraußendurchmesser. Es wird nun vorgeschlagen, dass der Synchrongenerator so konstruiert wird, dass ein Verhältnis des Statoraußendurchmessers zum Generatoraußendurchmesser größer ist als 0,86. Somit wird vorgeschlagen, den Luftspalt eines Synchrongenerators für eine getriebelose Windenergieanlage möglichst weit nach außen zu legen. Der Synchrongenerator wird also entsprechend konstruiert, dass der Luftspalt möglichst weit außen liegt und entsprechend der Außenläufer möglichst schmal ausge- bildet ist, so dass sich dieses Verhältnis des Statoraußendurchmessers zum Generatoraußendurchmesser von mehr als 0,86 ergibt.
Dabei ist zu beachten, dass der Statoraußendurchmesser bei einem Synchrongenerator des Typs Außenläufer, der hier vorgeschlagen wird, im Grunde dem Luftspaltdurchmesser entspricht. Hierbei wird grundsätzlich von einer zylindrischen Ausgestaltung sowohl von dem Stator als auch dem Läufer und insbesondere dem Luftspalt ausgegangen. Unter Vernachlässigung der Dicke des Luftspalts entspricht der Luftspaltdurchmesser dem Statoraußendurchmesser.
Besonders bevorzugt wird der Luftspalt so weit nach außen verlegt, dass das Verhältnis des Statoraußendurchmessers zum Generatoraußendurchmesser größer als 0,9 ist. Noch weiter bevorzugt wird der Synchrongenerator so konstruiert, dass das Verhältnis des Statoraußendurchmessers zum Generatoraußendurchmesser größer als 0,92 ist. Bereits die vorgeschlagene Verwendung eines Außenläufers ermöglicht ein solches günstiges Verhältnis. Konstruktionsbedingt können nämlich die Läuferpole bzw. in ihrer körperlichen Ausgestaltung die Läuferpolschuhe mit den entsprechenden Erregerwicklungen, wenn ein fremderregter Synchrongenerator verwendet wird, in ihrer radialen Ausrichtung auf ein sehr geringes Maß reduziert werden. Hierdurch ist es möglich, den Luftspalt möglichst weit nach außen zu verlegen. Gleichzeitig erhält der Stator hierdurch Platz, um die Statorwicklungen vorteilhaft auszubilden. Weiterer Raum im Inneren des Stators kann genutzt werden, wie nachfolgend auch noch einigen Ausführungsbeispielen erläutert werden wird. Gemäß einer Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass der Stator eine radiale Tragkonstruktion aufweist, die sich radial nach innen erstreckt und zum Befestigen an einer sich axial durch den Stator erstreckenden Achsaufnahme vorbereitet ist. Es wird somit der Platz im Inneren des Stators vorteilhaft für eine stabile Konstruktion des Stators ausgenutzt. Hierbei wird eine Achszapfenaufnahme zugrundegelegt, die sich bei bestim- mungsgemäßer Installation des Generators mittig durch den Stator hindurch erstreckt. Eine solche Achsaufnahme ist ein stabiles, insbesondere rohrförmiges Element, das in einem Maschinenträger fest befestigt ist und bspw. ein Ferrogussteil sein kann. Die Tragkonstruktion erstreckt sich somit von dem Statorblechpaket, das die Statorwicklung trägt, im Wesentlichen vom Luftspalt aus radial nach innen zu dieser Achsaufnahme, auf der sie mit einem entsprechenden Ringflansch fest befestigt sein kann.
Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass der Stator radiale und axiale Kühlkanäle aufweist. Die radialen Kühlkanäle sind vorgesehen zum radialen Zuführen von Kühlluft zum Stator, nämlich insbesondere zum Blechpaket des Stators hin. Die axialen Kühlkanäle leiten dann die radial zugeführte Kühlluft zum Kühlen des Stators an diesen entlang, insbesondere durch das Statorblechpaket und/oder zwischen Läuferpolen hindurch. Insbesondere wird die Kühlluft, die in ausreichender Menge radial zugeführt wird, zum axialen Leiten aufgeteilt, nämlich in eine axiale Vorwärtsrichtung, die bei bestimmungsgemäßen Betrieb der Windenergieanlage dem Wind entgegengerichtet ist, und in eine Rückwärtsrichtung, also im Grunde in Windrichtung. Auch hierdurch wird der Platz im Inneren des Stators in vorteilhafter Weise genutzt. Die Verwendung dieses Raumes ermöglicht dabei ein großvolumiges Zuführen von Kühlluft. Wird diese dann in eine Vorwärts- und eine Rückwärtsrichtung aufgeteilt, strömt sie entsprechend von einer solchen Aufteilungsstelle aus nur über die halbe Statorlänge, bezogen auf die axiale Richtung. Entsprechend kann der Stator gut gekühlt, werden und lange Kühlwege, bei denen Kühlluft beim Erreichen des Endes eines solchen Kühlweges bereits soweit aufgewärmt wurde, dass ihre Kühlfähigkeit erheblich nachgelassen hat, werden vermieden. Günstig ist es zudem, Kühlluft radial über die gesamte axiale Ausdehnung des Stators zuzuführen. Die radialen Kühlkanäle nehmen somit eine Breite eine, die der Länge des Stators entspricht. Hierdurch wir die Möglichkeit eines großvolumigen Kühlstroms bei dieser radialen Zuführung ermöglicht, was Strömungsverluste der Kühlluft vermeidet.
Günstig es außerdem, die radiale Tragkonstruktion so auszubilden, dass diese dabei die radialen Kühlkanäle ausbildet. Hierdurch kann im Grunde der gesamte Raum innerhalb des Stators zum Zuführen der Kühlluft verwendet werden. Die Tragkonstruktion kann hierfür wenige im Wesentlichen radial verlaufende Stützbleche aufweisen. Vorzugsweise werden Bleche verwendet, von denen sich einige radial und axial erstrecken und andere sich radial und quer zu einer Längsachse, nämliche Drehachse des Synchrongenerators, erstrecken. Diese Bleche können so zusammengesetzt sein, dass sie den Stator, nämlich insbesondere das Statorblechpaket, sicher tragen können und gleichzeitig Kühlluft radial in Richtung zum Statorblechpaket leiten. Wird die Konstruktion insgesamt so konzipiert, dass der Innenraum im Stator im Wesentlichen für diese radiale Kühlluftzufuhr zur Verfügung steht, kann ein großvolumiger Kühlluftstrom gewährleistet werden, der dafür eine geringe Strömungsgeschwindigkeit der Kühlluft erreicht und entsprechend hinsichtlich Aerodynamik der radialen Kühlkanäle nur geringe Anforderungen gestellt werden müssen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass der Synchrongenerator gekapselt ist. Insbesondere wird vorgeschlagen, dass der Außenläufer des Synchronge- nerators gekapselt ist. Hierdurch wird eine kompakte Bauform erreichbar, die auch zum Transport vorteilhaft zu handhaben ist. Durch eine vorteilhafte Konstruktion derart, dass der Luftspalt möglichst weit radial nach außen verlegt wird, kann eine Erhöhung der Leistung des Generators ohne Erhöhung der Außenabmessungen erreicht werden. Es ist somit eine Erhöhung der Leistung möglich, ohne die Gesamtabmessung des Generators zu erhöhen, so dass dieser möglichst in einem Stück von einer Fertigungshalle zum Aufstellungsort transportiert werden kann. Eine gekapselte Ausführung ist somit bereits in der Fertigungshalle erreichbar und der Generator kann vorteilhafter Weise in eingekapselter Art und Weise transportiert werden. Dadurch wird insgesamt der Aufbau erleichtert. Insbesondere kann hierfür der Läufer, nämlich der Außenläufer, eine Läuferglocke aufweisen, die nämlich den Läufer in der Art einer Glocke umschließt. Zum Warten des Synchrongenerators werden hierbei Revisionsöffnungen in der Läuferglocke vorgeschlagen. Solchen Revisionsöffnungen sind Öffnungen, die insbesondere auch an einer Stirn- seite der Läuferglocke geöffnet werden können, um den Zustand des Synchrongenerators anzusehen und ggf. auch kleinere Reparaturen oder dergleichen durchzuführen.
Vorzugsweise ist der Synchrongenerator fremderregt. Der Läufer, nämlich der Außenläufer, weist somit viele Läuferpole mit Erregerwicklungen auf, durch die ein Strom zum Erregen der Läuferpole und damit des Läufers gesteuert wird. Diese Läuferpole werden insbesondere als Polschuhe oder Polschuhkörper mit Erregerwicklung ausgebildet, die an einem Tragring des Läufers getragen werden. Diese Konstruktion wird somit im Aufbau so angepasst, dass sie besonders schlank ist, und somit in radialer Richtung eine möglichst geringe Dicke aufweist. Dadurch kann der Luftspalt möglichst weit radial nach außen verlegt werden. Vorzugsweise ist der Synchrongenerator als Ringgenerator ausgebildet. Ein Ringgenerator beschreibt eine Bauform eines Generators, bei der der magnetisch wirksame Bereich im Wesentlichen auf einem Ringbereich konzentrisch um die Drehachse des Generators angeordnet ist. Insbesondere ist der magnetisch wirksame Bereich, nämlich vom Läufer und vom Stator nur im radial äußeren Viertel des Generators angeordnet. Durch diese Ausbildung als Ringgenerator wird ebenfalls eine Möglichkeit geschaffen bzw. es wird vereinfacht den Luftspalt radial möglichst weit nach außen zu verlegen.
Vorzugsweise wird ein langsam laufender Synchrongenerator vorgeschlagen, der wenigstens 48 Statorpole aufweist. Es kann somit auch bei geringer Drehzahl ein Wechselstrom mit einer vergleichsweise hohen Frequenz generiert werden. Entsprechend wird vorzugsweise vorgeschlagen, wenigstens 72 Statorpole vorzusehen, wobei noch weiter bevorzugt noch mehr Statorpole verwendet werden, insbesondere wenigstens 192 Statorpole.
Günstig ist zudem, den Synchrongenerator als 6-phasigen Generator auszubilden, nämlich als Generator mit zwei 3-phasigen Systemen, die insbesondere um etwa 30 Grad zueinander versetzt sind. Eine solche Gestaltung ist insbesondere vorteilhaft, um einen 6- phasigen Strom zu erzeugen, der dadurch gut zum Gleichrichten geeignet ist und bereits Prinzip bedingt eine geringere Oberwelligkeit beim Gleichrichten verursacht. Weiterhin wird vorgeschlagen, für den Stator eine durchgängige Wicklung vorzusehen, nämlich insbesondere eine durchgängige Leitung oder einen durchgängigen Leitungsstrang für jede Phase. Im Falle des 6-phasigen Generators, also bei zwei mal 3 Phasen wären somit insgesamt sechs Leitungsstränge zu verlegen. Das Verlegen solcher sechs Leitungsstränge ohne Unterbrechung für den gesamten Stator, der vorzugsweise einen Außendurchmesser von 4,5m aufweisen kann, ist äußerst aufwändig, führt aber zu einem sehr zuverlässigen Stator und damit auch entsprechend zuverlässigen Generator, weil auf Verbindungsstellen verzichtet wird, die sich ansonsten im Betrieb lösen könnten.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass der Stator auf einer axialen Aufnahme getragen wird, insbesondere auf einer Achszapfenaufnahme. Diese axiale Aufnahme, insbesondere Achszapfenaufnahme, verläuft axial durch den Stator und den Außenläufer hindurch, nämlich mittig entlang der Drehachse des Außenläufers und damit gleichzeitig der Mittelachse des Stators. Außerdem wird der Außenläufer vorzugsweise auf einem ersten und einem zweiten mit dieser Aufnahme verbundenen Lager gelagert, wobei beide Lager in axialer Richtung an einer Seite des Stators angeordnet sind, insbesondere so, dass das eine Lager in axialer Richtung zwischen dem anderen Lager und dem Stator angeordnet ist. Der Läufer wird somit von diesen beiden Lagern getragen, so dass er im Bereich des Stators freitragend gehalten angeordnet ist.
Mit anderen Worten ist der Stator fest an der Aufnahme durch diese beiden, axial beabstandeten zwei Lagern befestigt, so dass der Außenläufer den Stator überspannt und auf einer Seite des Stators auf den beiden Lagern getragen wird. Es ergibt sich somit eine äußerst stabile und dabei vergleichsweise einfach aufzubauende Konstruktion. Die Verwendung zweier Lager, nämlich beide auf einer Seite des Stators, ist besonders gut dafür geeignet, Kippkräfte aufzunehmen, die insbesondere durch eine Windlast auf den Rotorblättern über eine Rotornabe zum Außenläufer hin, eingeleitet werden könnten. Es ist zu beachten, dass eines oder beide der Lager auch in einem größeren Abstand von einer Befestigung des Stators auf der Aufnahme oder einem Achszapfen entfernt angeordnet sein können. Ein möglichst großer Abstand zwischen den beiden Lagern gehört ebenfalls die Fähigkeit Kippkräfte aufzunehmen. Vorzugweise wird ein Synchrongenerator vorgeschlagen, der dadurch gekennzeichnet ist, dass wenigstens ein Gebläse (309), insbesondere in der Tragkonstruktion des Stators vorgesehen ist, um Luft zum Kühlen durch das Statorblechpaket (658) radial nach außen zu blasen. Der Luftstrom ist somit gezielt nach außen gerichtet und kann zunächst den Stator kühlen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass der Außenläufer Kühlöffnungen zum Luftspalt hin aufweist, so dass ein Teil der Kühlluft von dem Luftspalt (206) weiter nach außen durch den Außenläufer (304) und zwischen Läuferpolen, insbesondere Läuferpolschuhen (32A) des Außenläufers hindurch entlang von Erregerwicklungen des Außenläufers strömt, um dadurch die Läuferpolschuhe, insbesondere ihre Erregerwicklungen zu kühlen.
Somit wird zumindest gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ein großer, langsam laufender Synchrongenerator vorgeschlagen, der einen fremderregten Rotor aufweist. Er wird gezielt durch wenigstens ein Gebläse in der Tragstruktur seines Stators gekühlt. Die Kühlluft wird hierbei von dem Gebläse radial nach außen geblasen, also nach außen gedrückt und kühlt so zunächst den Stator, insbesondere das Statorblechpaket, durch das die Kühlluft nach außen zum Luftspalt strömt. Die Kühlluft strömt somit weiter durch den Luftspalt und kühlt dabei Stator und Außenläufer. Außerdem strömt ein Teil der Kühlluft, die inzwischen bereits schon wenigstens etwas erwärmt wurde, durch Öffnungen in dem Außenläufer nach außen. Hierdurch können die Erregerwicklungen des Außenläufers erreicht und gekühlt werden, die ansonsten nicht in direktem Kontakt mit dem Luftspalt stehen. Durch die Konstruktion dieses getriebelosen, fremderregten, langsam laufenden Generators als Außenläufer kann eine solche Kühlung auch des Außenläufers erreicht werden. Die Außenläuferkonstruktion schafft auch im Bereich der Polschuhe des Rotors einen Zwischenraum, der eine solche Kühlung ermöglicht.
Vorzugsweise ist der Synchrongenerator so konstruiert und dimensioniert, dass der Statoraußendurchmesser wenigstens 4,4m, vorzugsweise wenigstens 4,5m und insbesondere wenigstens 4,6m aufweist, insbesondere bei einem Generatoraußendurchmesser von 5m. Es wird somit ein Synchrongenerator vorgeschlagen, der mit einem Außendurchmesser von 5m noch einen Transport auf öffentlichen Straßen zulässt und dabei einen möglichst großen Statoraußendurchmesser aufweist und damit eine möglichst große Nennleistung aufweisen kann. Weiterhin wird eine Windenergieanlage vorgeschlagen, die einen Synchrongenerator gemäß wenigstens einem der vorbeschriebenen Ausführungsformen aufweist.
Die Erfindung wird nun nachfolgend beispielhaft anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine Windenergieanlage in einer perspektivischen Ansicht.
Fig. 2 zeigt einen Generator vom Typ Innenläufer in einer seitlichen Schnittansicht.
Fig. 3 zeigt einen Generator vom Typ Außenläufer in einer seitlichen Schnittansicht.
Fig. 4 zeigt einen Generator ähnlich der Fig. 3 in einer perspektivischen Ansicht.
Fig. 5 zeigt einen Generator gemäß der Fig. 4 in einer weiteren perspektivischen Ansicht.
Fig. 6 zeigt einen erfindungsgemäßen Generator gemäß einer weiteren Ausführungsform in einer perspektivischen Darstellung.
Fig. 7 zeigt den Generator der Fig. 6 perspektivisch in einer Schnittansicht.
Fig. 8 zeigt den Generator gemäß Fig. 7 in einer anderen Ansicht.
Fig. 9 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt eines Generators schematisch.
Fig. 10 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt eines Generators schematisch.
Fig. 1 1 zeigt schematisch einen Ausschnitt eines Rotors eines Außenläufers zusammengesetzt mit einem Ausschnitt eines Rotors eines Innenläufers.
Fig. 12 zeigt einen an einer Tragkonstruktion befestigten Generator schematisch in einer seitlichen Schnittansicht. Fig. 1 zeigt eine Windenergieanlage 100 mit einem Turm 102 und einer Gondel 104. An der Gondel 104 ist ein Rotor 106 mit drei Rotorblättern 108 und einem Spinner 1 10 angeordnet. Der Rotor 106 wird im Betrieb durch den Wind in eine Drehbewegung versetzt und treibt dadurch einen Generator in der Gondel 104 an. Fig. 2 zeigt einen Generator 201 vom Typ Innenläufer und damit einen außen liegenden Stator 202 und einen dazu innen liegenden Läufer 204. Zwischen dem Stator 202 und dem Läufer 204 befindet sich der Luftspalt 206. Der Stator 202 wird über eine Statorglocke 208 auf einem Statorträger 210 getragen. Der Stator 202 weist Blechpakete 212 auf, die Wicklungen aufnehmen, von denen Wickelköpfe 214 gezeigt sind. Die Wickelköpfe 214 zeigen im Grunde die aus einer Statornut heraus in die nächste Statornut hinein gelegten Wicklungsdrähte. Die Blechpakete 212 des Stators 202 sind an einem Tragring 216 befestigt, der auch als Teil des Stators 202 angesehen werden kann. Mittels dieses Tragrings 216 ist der Stator 202 an einem Statorflansch 218 der Statorglocke 208 befestigt. Hierüber trägt die Statorglocke 208 den Stator 202. Darüber hinaus kann die Sta- torglocke 208 Gebläse zum Kühlen vorsehen, die in der Statorglocke 208 angeordnet sind. Hierdurch kann Luft zum Kühlen auch durch den Luftspalt 206 gedrückt werden, um dadurch im Bereich des Luftspalts zu kühlen.
Fig. 2 zeigt zudem den Außenumfang 220 des Generators 201. Lediglich Handhabungslaschen 222 ragen darüber hinaus, was jedoch unproblematisch ist, da diese nicht über den gesamten Umfang vorhanden sind.
An den Statorträger 210 schließt sich ein nur teilweise dargestellter Achszapfen 224 an. Auf dem Achszapfen 224 ist der Läufer 204 über zwei Läuferlager 226 gelagert, von denen nur eines gezeigt ist. Dazu ist der Läufer 204 an einem Nabenabschnitt 228 befestigt, der auch mit Rotorblättern des aerodynamischen Rotors verbunden ist, so dass die Rotorblätter vom Wind bewegt den Läufer 204 über diesen Nabenabschnitt 228 drehen können.
Der Läufer 204 weist dabei Polschuhkörper mit Erregerwicklungen 230 auf. Zum Luftspalt 206 hin ist an den Erregerwicklungen 230 noch ein Teil des Polschuhs 232 zu erkennen. Zur dem Luftspalt 206 abgewandten Seite, also nach innen hin ist der Polschuh 232 mit der Erregerwicklung, die er trägt, an einem Läuf ertrag ring 234 befestigt, der wiederum mittels eines Läuferträgers 236 an dem Nabenabschnitt 228 befestigt ist. Der Läufertrag- ring 234 ist im Grund ein zylindermantelförmiger, durchgängiger, massiver Abschnitt. Der Läuferträger 236 weist eine Vielzahl von Verstrebungen auf.
Es ist in der Fig. 2 zu erkennen, dass die radiale Ausdehnung des Läufers 204, nämlich von dem Läuf ertrag ring 234 zum Luftspalt 206 deutlich geringer ist als die radiale Aus- dehnung des Stators 202, nämlich vom Luftspalt 206 zum Außenumfang 220.
Darüber hinaus ist eine Abstandslänge 238 eingezeichnet, die etwa einen mittleren Abstand einer Läuferaufnahme 250 zu einer Statoraufnahme 252 beschreibt. Die Abstandslänge 238 ist ein Maß für die Luftspaltbeeinflussung der Generatorkonstruktion durch äußere Kräfte. Bei diesem Generator gemäß Figur 2 ist diese axiale Abstandslänge verhältnismäßig groß und zeigt damit, dass eine sehr starre Konstruktion von Stator und Läufer notwendig ist, um auch im Betrieb einen gleichmäßigen Abstand zwischen Stator und Läufer sicherzustellen.
Der Generator 301 der Fig. 3 ist vom Typ Außenläufer. Entsprechend liegt der Stator 302 innen und der Läufer 304 außen. Der Stator 302 wird durch eine zentrale Statortrag- konstruktion 308 auf dem Statorträger 310 getragen. Zur Kühlung ist in der Statortragkonstruktion 308 ein Gebläse 309 eingezeichnet. Der Stator 302 wird somit mittig getragen, was die Stabilität sehr erhöhen kann. Weiterhin kann er von innen her durch das Gebläse 309, das nur charakteristisch für weitere Gebläse steht, gekühlt werden. Der Stator 302 ist bei dieser Konstruktion von innen her zugänglich. Durch das Gebläse wird Kühlluft nach außen gedrückt.
Der Läufer 304 weist einen außen liegenden Läufertraggring 334 auf, der an einem Läuferträger 336, der auch als Läuferglocke 336 bezeichnet werden kann, befestigt ist und von diesem bzw. dieser auf dem Nabenabschnitt 328 getragen wird, der wiederum über zwei Läuferlager, von denen ein Läuferlager 326 gezeigt ist, auf einem Achszapfen 324 gelagert wird.
Aufgrund der vertauschten Anordnung von Stator 302 und Läufer 304 ergibt sich ein Luftspalt 306, der einen größeren Durchmesser aufweist als der Luftspalt 206 der Fig. 2 des Generators 201 vom Typ Innenläufer. Fig. 3 zeigt zudem noch eine günstige Anordnung einer Bremse 340, die über eine mit dem Läufer 304 verbundene Bremsscheibe 342 den Läufer 304 bei Bedarf festsetzen kann.
In Fig. 3 ist ebenfalls eine axiale Abstandslänge 338 eingezeichnet, die ebenfalls einen mittleren Abstand einer Läuferaufnahme 350 zu einer Statoraufnahme 352 beschreibt. Hier ist diese Abstandslänge 338 deutlich verringert gegenüber der axialen Abstandslänge 238, die bei dem Generator vom Typ Innenläufer in der Fig. 2 gezeigt ist. Auch die axiale Abstandslänge 238 der Fig. 2 gibt einen mittleren Abstand zwischen den beiden Tragkonstruktionen für den Stator 202 einerseits und den Läufer 204 andererseits an. Je kleiner eine solche axiale Traglänge 238 bzw. 338 ist, um so höher ist die Luftspalt- Stabilität, die erreicht werden kann, insbesondere auch eine Kippstabilität zwischen Stator und Läufer.
Der Außendurchmesser 344 des Außenumfangs 320 ist bei beiden gezeigten Generatoren der Fig. 2 und 3 identisch. Der Außenumfang 220 des Generators 201 der Fig. 2 weist somit ebenfalls den Außendurchmesser 344 auf. Trotz gleicher Außendurchmesser 344 ist es bei der Konstruktion der Fig. 3, die den Generator 301 des Typs Außenläufer zeigt, möglich, einen größeren Luftspaltdurchmesser für den Luftspalt 306 gegenüber dem Luftspalt 206 der Fig. 2 zu erreichen.
Aus der perspektivischen Darstellung der Fig. 4 wird der grundsätzliche Aufbau eines gekapselten erfindungsgemäßen Generators 401 erkennbar. In der Fig. 4 ist zudem ein Statorträger 410, insbesondere sein Flansch zu erkennen. Dieser Statorträger 410 trägt den Stator. Der gezeigte Trägerflansch 450 ist zum Befestigen an einem Maschinenträger vorgesehen, der nämlich fest an einer Gondel einer Windenergieanlage bestimmungsgemäß angeordnet ist. Der Statorträger 410 trägt den Stator des Generators 401 und wird auch als Achszapfenaufnahme bezeichnet, weil diese Achszapfenaufnahme mit ihrer einen Seite, nämlich dem Trägerflansch 450 am Maschinenträger befestigt wird und an einer anderen, in Fig. 4 nicht gezeigten Seite, mit einem Achszapfen fest verbunden wird. Ein solcher Achszapfen trägt oder stützt den aerodynamischen Rotor.
Der Statorträger 410 bzw. die Achszapfenaufnahme 410 kann als Teil des Generators 401 verstanden werden. In Fig. 4 sind auch Bremsen 440 gezeigt, die auch den Übergang vom Außenläufer 404 zum innenliegenden Stator 402 markieren. Die Bremsen 440 sind dabei an einer Statorringscheibe 446 befestigt und können von dort aus den Läufer 404 an seiner Bremsscheibe 442 bremsen. Die Statorringscheibe 446 ist im Wesentlichen an dem Träger- flansch 450 befestigt.
Fig. 5 zeigt eine weitere Ansicht des Generators 401 , die im Wesentlichen den eingekapselten Läufer 404 zeigt. In der Perspektive der Figur 5 ist zudem von dem Statorträger 410 bzw. Achszapfenaufnahme 410 ein Achszapfenflansch 452 zu erkennen, an dem bestimmungsgemäß ein Achszapfen montiert wird. Dies verdeutlicht auch, dass die Achszapfenaufnahme 410 bzw. der Statorträger 410 als Teil des Generators 401 verstanden werden kann, was im Übrigen nicht nur für diese Ausführungsform gilt, weil aus den Fig. 4 und 5 deutlich wird, dass der Generator 401 mit diesem Statorträger 410 jedenfalls eine räumlich klar vorgegebene Vorrichtung bildet.
Fig. 6 zeigt einen Generator 601 , der ähnlich dem Generator 401 und dem Generator 301 aufgebaut ist. Zu dem Generator 401 der Fig. 4 und 5 unterscheidet sich dieser Generator 601 im Wesentlichen darin, dass ein Statorträger bzw. eine Achszapfenaufnahme nicht dargestellt ist, worauf es bei der Darstellung nicht ankommt. Zudem ist in Fig. 6 eine Revisionsöffnung 656 gezeigt, durch die hindurch in den Läufer 604 hineingesehen werden kann, um etwaige Wartungen oder Überprüfungen des Läufers 604 vornehmen zu können. Ebenfalls kann durch diese Revisionsöffnung 656 auch zumindest teilweise der Stator 602 begutachtet werden. Die Revisionsöffnung 656 ist in Fig. 6 veranschaulichend dargestellt. Es sind jedoch auch je nach Bedarf und unter Berücksichtigung der verbleibenden Stabilität der gezeigten Einkapselung des Läufers 604 vorzugsweise weitere Revisionsöffnungen 656 vorzusehen. Für die Begutachtung alleine des Stators 602 könnte eine Revisionsöffnung 656 ausreichen, die je nach Bedarf an die entsprechende Stelle des Stators 602 gedreht werden kann. Zur Untersuchung des Läufers 604 kann es jedoch vorteilhaft sein, mehrere solcher Revisionsöffnungen 656 vorzusehen.
Die Darstellung der Fig. 7 verdeutlicht einen Teil des Aufbaus des innenliegenden Stators 602. Dieser weist ein Statorblechpaket 658 auf, der bewickelt ist, was durch die Wickel- köpfe 660 angedeutet wird. Zur Drehachse hin weist der Stator 602 eine radiale Tragkonstruktion 662 auf. Die radiale Tragkonstruktion 662 umfasst im Wesentlichen zwei radiale Leitbleche, die sich radial nach außen erstrecken und dabei senkrecht zur Drehachse des Generators 601 angeordnet sind. Diese radialen Leitbleche 664 können dem Stator 602, insbesondere das Statorblechpaket 658, mit seinen Wicklungen auf einem Statorträger bzw. auf einer Achszapfenaufnahme, wie sie bspw. in Fig. 4 mit der Bezugsnummer 410 gezeigt ist, befestigt werden. Gleichzeitig können die Leitbleche 664 Luft als Kühlluft zum Statorblechpaket 658 leiten. Damit kann das Statorblechpaket 658 und auch Wicklungen in dem Statorblechpaket 658, die durch die Wickelköpfe 660 angedeutet sind, gekühlt werden. Radial nach außen schließt sich an das Statorblechpaket 658 der Läufer 604 mit seinen Polschuhen 632 an. Zwischen dem Statorblechpaket 658 und den Polschuhen 632 ist ein Luftspalt 606 ausgebildet, der in der Fig. 7 nur als eine Linie erkennbar ist. In der Perspektive der Fig. 8 ist ebenfalls der Aufbau des Stators 602 mit seiner radialen Tragkonstruktion 662 mit den beiden radialen Leitblechen 664 zu erkennen. Dabei sind weitere Revisionsöffnungen 656' zu erkennen, die ebenfalls zum Begutachten und Warten sowohl des Stators 602 als auch des Läufers 604 vorgesehen sind. Dabei sind diese Revisionsöffnungen 656' in einem radialen Rotorblech 666 angeordnet und erlauben ein Blick auf die Polschuhe 632 des Läufers und insbesondere die maschinenträgerseitigen Wickelköpfe 660.
Dabei ist das radiale Rotorblech 666 so ausgebildet, dass noch eine Bremsscheibe 642 getragen werden kann.
Fig. 9 und 10 veranschaulichen in einem Ausschnitt Kühlströmungen unterschiedlicher Generatortypen, nämlich eines Generators 901 vom Typ Innenläufer in der Fig. 9 und ein Generator 1001 vom Typ Außenläufer in der Fig. 10. Der Ausschnitt in Fig. 9 entspricht etwa dem Ausschnitt eines Generators 201 der Fig. 2, wobei in Fig. 9 eine etwas andere Ausführungsform gezeigt ist. Der Ausschnitt der Fig. 10 entspricht etwa dem Ausschnitt eines Generators 301 , wie er in Fig. 3 gezeigt ist, wobei Fig. 10 eine etwas andere Aus- führungsform zeigt.
Gemäß Fig. 9 fließen radiale Kühlströme 970 im Wesentlichen beidseitig - bezogen auf die Darstellung der Fig. 9, des Läufers 904 nach außen bis hin zum Statorblechpaket 958 und zu den Wickelköpfen 960. Eine axiale Kühlströmung 972 bildet sich nur in einer Richtung aus und muss somit sowohl das Statorblechpaket 958 als auch die Läuferpol- schuhe 932 in axialer Richtung vollständig kühlen. Der Kühlweg ist somit verhältnismäßig lang und eine Zuführung von Kühlluft erfolgt im Wesentlichen über eine der radialen Kühlströme 970.
Der Generator 1001 vom Typ Außenläufer führt über radiale Kühlströme 1070 im Grunde auf voller Breite des Stators 1002 Kühlluft radial zum Statorblechpaket 1058 und von da ggf. weiter über nicht gezeigte Kühlkanäle zu Läuferpolschuhen 1032. Die Kühlluft kann in zwei Richtungen als axiale Kühlströmung 1072 Läufer 1004 und Stator 1002 kühlen. Es ist somit viel Kühlluft zuführbar, nämlich auf voller Breite des Stators 1002 - bezogen auf die Darstellung der Fig. 10 - bzw. auf voller axialer Länge des Stators 1002. Dabei kann die radial zugeführte Kühlluft der radialen Kühlströme 1070 sich beim Erreichen etwa des Luftspalts 1006 aufteilen, so dass nur jeweils Stator 1002 und Läufer 1004 axial zur Hälfte von einem Kühlstrom gekühlt werden müssen. Die Erwärmungsstrecke von dem jeweiligen Kühlstrom halbiert sich somit.
Der Vergleich der Fig. 9 und 10 veranschaulicht auch die Position und den Platzbedarf der Statorwickelköpfe 960 des Generators 901 der Fig. 9 für den Fall eines Innenläufers und der Statorwickelköpfe 1060 des Generators 1001 der Fig. 10 für den Außenläufer anderseits.
Die in Fig. 10 gezeigten, radialen und axialen Kühlströme 1070 bzw. 1072 können bspw. durch ein Gebläse erzeugt werden, wie bspw. das Gebläse 309, das in dem Generator 301 der Fig. 3 gezeigt. Ein solches Gebläse, von dem auch mehrere vorgesehen sein können, kann bspw. Kühlluft zwischen die beiden radialen Leitbleche 1064 drücken, so dass Kühlluft zwischen den beiden radialen Leitblechen 1064 radial nach außen geleitet wird. Weiterhin kann durch andere Zuführung von Kühlluft zum Stator ein Kühlstrom in radialer Richtung resultieren. Wenn der Kühlstrom am Startorblechpaket 1058 oder den Polschuhen 1032 ankommt, bzw. im Wesentlichen im Bereich des Luftspalts 1006 an- kommt, kann dieses in axiale Strömung umgeleitet werden. Zum Weiterleiten radialer Kühlluft 1070 durch den Stator 1002 können entsprechende Kühlkanäle verteilt über das Statorblechpaket 1058 vorgesehen sein. Kühlluft kann im Wesentlichen in axialer Richtung zwischen Polschuhen 1032 entlang strömen, und auch axial durch den Luftspalt 1006 strömen. Ein teilweises axiales Strömen von Kühlluft ist auch in Teilen des Sta- torblechpakets 1058 möglich, nämlich insbesondere in Wicklungsnuten, soweit darin liegende Wicklungen freien Raum z.B. durch Kühlkanäle, die in den Wicklungen liegen, gelassen haben. Ein weiterer Weg von Kühlluft kann durch Kanäle erfolgen, die innerhalb des Blechpaketes verlaufen. Davon abgesehen wird darauf hingewiesen, dass die durch Pfeile veranschaulichten radialen Kühlströme 1070 und axialen Kühlströme 1072 als schematische Darstellung zu verstehen sind. Ein Teil der Kühlluft kann von dem Luftspalt 1006 durch Öffnungen in dem Läufer 1004, nämlich dem Außenläufer 1004 aus radial nach außen strömen, und dadurch den Außenläufer 1004 besser kühlen, wobei diese Teilströme in Figur 10 nicht eingezeichnet sind.
Fig. 1 1 ist eine schematische Darstellung, die in einem Ausschnitt Polschuhe 32A eines Außenläufers 4A zusammen mit Polschuhen 32B eines Innenläufers 4B zusammen in einer Darstellung zeigt. Die gezeigte Anordnung ist in dieser Zusammenstellung nicht Teil einer funktionierenden Maschine. Vielmehr soll Fig. 1 1 den Unterschied der Polschuhanordnung eines Außenläufers 4A eines fremderregten Synchrongenerators gegenüber der Polschuhanordnung eines Innenläufers 4B eines Synchrongenerators verdeutlichen. Auch die Fig. 1 1 zeigt einen Luftspalt 6AB als Orientierung. Der Innenläufer 4B erstreckt sich von dem Luftspalt 6AB nach innen, mit der Konsequenz, dass die Polschuhe 32B vom Luftspalt 6AB aus zu- sammenlaufen. Die Zwischenräume 48B verkleinern sich dabei und die Polschuhe 32B laufen im Grunde aufeinander zu. Damit wird der Wickelraum der Polschuhe 32B eingeschränkt und auch Raum für etwaige Kühlströme verringert sich. Es wird darauf hingewiesen, dass Fig. 1 1 eine Darstellung in axialer Sicht, also in Sicht entlang der Drehachse zeigt. Andererseits laufen die Polschuhe 32A des Außenläufers 4A von dem Luftspalt 6AB radial nach außen auseinander. Entsprechend entsteht viel Zwischenraum 48A zwischen den Polschuhen 32A. Dieser Effekt kann auch konstruktiv genutzt werden und es wird möglich, die radiale Ausdehnung von Läuferpolschuhen und damit grundsätzlich die radiale Ausdehnung des Läufers zu reduzieren. Dies stellt eine mögliche Maßnahme - grundsätzlich für alle erfindungsgemäßen Ausführungsformen - dar, den Luftspalt soweit wie möglich nach außen zu legen, um dadurch bei gegebener Baugröße, insbesondere gegebenem Außendurchmesser des Generators, seine Leistungsfähigkeit noch zu erhöhen bzw. zu optimieren.
Die Darstellung des Außenläufers 4A der Figur 1 1 , zeigt die Zwischenräume 48A, für die auch vorgeschlagen wird, diese zum Führen von Kühlluft zu verwenden. Fig. 12 zeigt einen Generator einer Ausführungsform schematisch in einem installierten Zustand. Dort ist ein Maschinenträger 1209 vorgesehen, an dem ein Statorträger 1210 befestigt ist, an dem wiederum ein Achszapfen 1224 befestigt. Von dem Generator 1201 ist der Stator 1202 an dem Statorträger 1210 befestigt. Der Maschinenträger 1209, der Statorträger 1210, der Achszapfen 1224 und der Stator 1202 sind somit zu einem starren und feststehenden Element verbunden, abgesehen von der Möglichkeit einer Azimutverstellung der gesamten dargestellten Konstruktion.
Der außenliegende Läufer 1204 ist über einen Rotorträger 1236 an einer Rotornabe 1228 befestigt. Der Nabenabschnitt 1228 ist über ein erstes und zweites Rotorlager 1226 bzw. 1227 drehbar auf dem Achszapfen 1224 gelagert. Durch den großen axialen Abstand a zwischen dem ersten und zweiten Rotorlager 1226 und 1227 ergibt sich eine hohe Kippstabilität für den Läufer 1204.
Weiterhin ist eine axiale Abstandslänge e eingezeichnet, die der Abstandslänge 338 der Fig. 3 entspricht. Diese beschreibt einen mittleren Abstand in axialer Richtung vom Rotor- träger 1236 zu einer Statoraufnahme 1252. Durch Vorsehen eines Außenläufergenerators und damit eines innenliegenden Stators 1202 kann der Stator 1202 in axialer Richtung gesehen mittig auf dem Statorträger 1210 fest befestigt werden, so dass die gezeigte Abstandslänge e verhältnismäßig klein ist. Zusammen mit dem großen Abstand a und der daraus resultierenden Kippstabilität ist eine besonders stabile Struktur erreichbar. Der Läufer 1204 weist zudem eine umlaufende Bremsschreibe 1242 auf, die sich zusammen mit dem Läufer 1204 im Betrieb dreht. Zum Bremsen bzw. Festsetzen ist entsprechend eine Bremse 1240 vorgesehen.
Der Fig. 12 ist zudem zu entnehmen, dass viel Raum vorhanden ist, um von innen her den Stator 1202 mit Kühlmedium, insbesondere Kühlluft, anzuströmen. Unter anderem kann ein solches Kühlmedium auch innerhalb der gezeigten Statoraufnahme 1252 zum Stator, insbesondere im Bereich der Statorwicklungen 1230 strömen. Weiterhin kann die radial geführte Kühlluft zur Kühlung der Rotor-Pole 1231 der Erregerwicklung genutzt werden.
Grundsätzlich ist es somit möglich, im Vergleich mit einem fremderregten Innenläuferge- nerator den Luftspaltdurchmesser bei gleichem Gesamtaußendurchmesser zu vergrößern. Wenn bei Innenläufergeneratoren das Verhältnis Luftspaltdurchmesser zu Gesamt- außendurchmesser unter einen Wert von 0,86 beschränkt ist, wird es nun möglich, dieses Verhältnis selbst bei einem fremderregten Außenläufer zu erhöhen. Es kann nun ein Verhältnis von 0,86 bis 0,94 realisiert werden. Weiterhin ist bei einer gekapselten Ausführung ausreichend Platz für die Statorwickelköpfe. Dabei ist auch, bei gekapselter Ausfüh- rung, eine gute Zugänglichkeit der Statorwickelköpfe gegeben.
Bei einem Außenläufergenerator ist eine Luftdurchströmung über die gesamte Statorpaketbreite bei einer Luftzufuhr innerhalb der Außenabmaße leicht realisierbar.
Mit einem fremderregten Außenläufergenerator, wie er erfindungsgemäß vorgeschlagen wird, kann im Vergleich zu einem Innenläufergenerator bei gleichem Luftspaltdurchmes- ser ein größeres Blechpaket in den Polen, mehr Erregerwicklungen und mehr Kühlungsluft zwischen den Polpaketen realisiert werden.
Nachteile des Standes der Technik, wie geringer Luftspaltdurchmesser bei vergleichbaren Außenabmessungen, ungünstige oder unmögliche Zugänglichkeit zum Statorwickelkopf bei gekapselter Bauform und eingeschränkte Luftkühlungsmöglichkeiten, können durch die vorgeschlagene Erfindung zumindest teilweise adressiert werden. Es ist somit eine bessere Materialausnutzung, eine bessere Kühlung und im Ergebnis eine höhere Generatorleistung bzw. geringere Generatorverlustleistung erzielbar.
Gleichzeitig werden die Transportabmessungen gering gehalten, insbesondere ist es möglich, maximale Transportabmaße für den Transport auf öffentlichen Straßen einzuhal- ten. Eine Verbesserung der Kühlung des Generators kann erreicht werden und im Ergebnis kann eine höhere Generatorleistung oder zumindest eine geringe Generatorverlustleistung realisiert werden.
Bei einem vorgeschlagenen fremderregten Außenläufergenerator können im Vergleich zu bekannten Innenläufergeneratoren bei gleichem Luftspaltdurchmesser ein größeres Blechpaket, mehr Erregerwicklung und mehr Kühlungsluft zwischen den Polpaketen bzw. Polen realisiert werden.

Claims

Ansprüche
1. Synchrongenerator (301 ) einer getriebelosen Windenergieanlage (100), umfassend einen Außenläufer (304) und einen Stator (302), wobei der Synchrongenerator (301 ) einen Generatoraußendurchmesser (344) und der Stator (302) einen Statoraußendurchmesser aufweist, und ein Verhältnis des Statoraußendurchmesser zum Generatoraußendurchmesser größer ist als 0,86, insbesondere größer als 0,9 und insbesondere größer als 0,92.
2. Synchrongenerator (301 ) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (302) eine radiale Tragkonstruktion (662) aufweist, die sich radial nach innen erstreckt und zum Befestigen an einer sich axial durch den Stator (302) erstreckenden Achsaufnahme (307) vorbereitet ist.
3. Synchrongenerator (301 ) nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (302)
radiale Kühlkanäle aufweist, zum radialen Zuführen von Kühlluft von innen und axiale Kühlkanäle aufweist zum axialen Leiten der radial zugeführten Kühlluft zum Kühlen des Stators, insbesondere so, dass die radial zugeführte Kühlluft durch ein Statorblechpaket und/oder durch Statorwicklungspakete geführt wird und/oder dass die radial zugeführte Kühlluft aufgeteilt und axial in eine Vorwärtsrichtung und in eine Rückwärtsrichtung geleitetet wird.
4. Synchrongenerator (301 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass Kühlluft radial über die gesamte axiale Ausdehnung des Stators (302) zugeführt wird und/oder dass radiale Kühlkanäle bzw. die radialen Kühlkanäle durch eine bzw. die radiale Tragkonstruktion (662) ausgebildet sind.
5. Synchrongenerator (301 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Synchrongenerator (301 ), insbesondere der Außenläufer (304), gekapselt ist und/oder der Außenläufer (304) eine Läuferglocke mit einer Revisionsöffnung (656) zum Warten des Außenläufers (304) und/oder des Stators (302) aufweist.
6. Synchrongenerator (301 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Synchrongenerator (301 ) fremderregt ist, und/oder als Ringgenerator ausgebildet ist und/oder wenigstens 48, wenigstens 72, insbesondere wenigstens 192 Statorpole aufweist und/oder als 6-phasiger Generator (301 ) ausgebildet ist und/oder dass der Stator (302) eine durchgängige Wicklung (14) aufweist.
7. Synchrongenerator (301 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (302) auf einer axialen, durch den Stator (302) und Außenläufer (304) hindurch verlaufenden Aufnahme, insbesondere Achszapfenaufnahme (310) getragen wird und der Außenläufer (302) optional auf einem ersten und zweiten mit der Aufnahme verbundenen Lager gelagert wird, wobei beide Lager in axialer Richtung an einer Seite des Stator angeordnet sind, insbesondere so, dass das eine Lager in axialer Richtung zwischen dem anderen Lager und dem Stator angeordnet ist.
8. Synchrongenerator (301 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Statoraußendurchmesser wenigstens 4,4m, vorzugs- weise wenigstens 4,5m und insbesondere wenigstens 4,6m beträgt, wobei der Generatoraußendurchmesser (344) insbesondere etwa 5m beträgt.
9. Synchrongenerator (301 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Gebläse (309), insbesondere in der Tragkonstruktion des Stators vorgesehen ist, um Luft zum Kühlen durch das Statorblechpaket (658) radial nach außen zu blasen.
10. Synchrongenerator (301 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Außenläufer (304) und dem Stator (302) ein Luftspalt (206) vorgesehen ist und der Außenläufer (304) Kühlöffnungen zum Luftspalt hin aufweist, so dass ein Teil der Kühlluft von dem Luftspalt (206) weiter nach außen durch den Außenläufer (304) und zwischen Läuferpolen, insbesondere Läuferpolschuhen (32A) des Außenläufers hindurch entlang von Erregerwicklungen des Außenläufers strömt, um dadurch die Läuferpolschuhe, insbesondere ihre Erregerwicklungen zu kühlen.
1 1. Windenergieanlage (100) mit einem Synchrongenerator (301 ) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche.
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