EP3143679A1 - Synchronous generator of a gearless wind turbine - Google Patents

Synchronous generator of a gearless wind turbine

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Publication number
EP3143679A1
EP3143679A1 EP15718860.8A EP15718860A EP3143679A1 EP 3143679 A1 EP3143679 A1 EP 3143679A1 EP 15718860 A EP15718860 A EP 15718860A EP 3143679 A1 EP3143679 A1 EP 3143679A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
synchronous generator
generator according
stator
groove
distance
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP15718860.8A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jochen RÖER
Wojciech GIENGIEL
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Wobben Properties GmbH
Original Assignee
Wobben Properties GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP3143679A1 publication Critical patent/EP3143679A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807Rotary generators
    • H02K7/1823Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines
    • H02K7/183Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines wherein the turbine is a wind turbine
    • H02K7/1838Generators mounted in a nacelle or similar structure of a horizontal axis wind turbine
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D3/00Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/002Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  the axis being horizontal
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D9/00Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/20Wind motors characterised by the driven apparatus
    • F03D9/25Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator
    • HELECTRICITY
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    • H02K1/12Stationary parts of the magnetic circuit
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    • H02K1/165Shape, form or location of the slots
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    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K19/00Synchronous motors or generators
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    • H02K3/00Details of windings
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/74Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Definitions

  • the present invention relates to a synchronous generator, in particular a multi-pole synchronous ring generator of a gearless wind turbine. Furthermore, the present invention relates to a generator stator for such a synchronous generator and to a wind turbine with such a synchronous generator.
  • the German Patent and Trademark Office has investigated the following documents DE 10 2011 078 025 A1, US 2005/0 029889 A1, AT 513 114 A1, DE 20 1011 078025 A1 and US 2005/0 218 744 A1.
  • Wind turbines are well known They generate electricity from wind by means of a generator.
  • Modern gearless wind turbines often have a much pol igen synchronous ring generator with a large air gap diameter.
  • the diameter of the air gap is at least four meters and usually extends to almost five meters.
  • Synchronous generators composed of several parts may well have air gap diameters in the range of ten meters or more.
  • the efficiency of the synchronous generator significantly influences the efficiency of the entire wind turbine when generating electricity. In order to achieve the highest possible efficiency in power generation, it is therefore important to make the stator winding optimal. This also includes, as far as possible to accommodate a large number Lelterböndel in the stator winding.
  • a synchronous generator in particular a much pol iger synchronous ring generator of a gearless wind turbine, proposed for generating electric current, with a rotor and a Stator, wherein the stator has a plurality of grooves for receiving a stator winding in the form of conductor bundles, wherein the grooves each have a groove bottom, the surface is profiled such that when filling a first, groove base layer conductor bundle occupies a predetermined orientation by the profile.
  • multi-pole in a synchronous ring generator of a gearless wind turbine is meant a plurality of stator poles, in particular a training with at least 48 stator teeth, often even significantly more stator teeth such as 96 stator teeth or even more stator teeth.
  • the magnetically active region of the generator namely both the rotor, which can also be referred to as a rotor, and the stator is arranged in an annular region about the axis of rotation of the synchronous generator.
  • a range of 0 to at least 50 percent of the radius of the air gap is free of materials that carry electrical current or electric field of the synchronous generator. In particular, this interior is completely free and basically accessible.
  • this range is also more than 0 to 50 percent of the air gap radius, in particular up to 0 to 70 percent or even 0 to 80 percent of the air gap radius.
  • a support structure may be present in this inner region, but in some embodiments it may be formed axially offset.
  • synchronous generators of a gearless wind turbine are slowly rotating generators. Under slowly rotating here is understood depending on the size of the system, a speed of less than 40 revolutions per minute, in particular from about 4 to 35 revolutions per minute.
  • the invention is based on the recognition that poor space utilization within a slot of the stator occurs when the lowest-lying layers in the groove, that is, closest to the groove base, are routed irregularly.
  • the invention starts, in that a starting profile for the filling with conductor bundles is specified on the groove base by means of profiling. Due to the profiling of the groove bottom, the conductor bundles, which are first filled in the groove, are placed in a predetermined orientation. According to the invention, this first layer then forms, as it were, a follow-up profile for the second layer of conductor bundles to be filled into the groove by means of the already pre-oriented conductor bundle. That in turn forms the next following profile for the layerêtbündei to be arranged above, and so on.
  • the entire structure of the conductor bundles in the groove becomes more uniform.
  • the degree of filling also referred to as the packing density increases within the groove.
  • the respective underlying bundles of conductors are automatically printed in a uniform complaint - and occupy a corresponding position between the already laid bundles of conductors.
  • the decisive factor is simply that the number of conductor bundles placed there is determined by the profile of the groove base area, and that these are kept at a distance from one another. See in particular the below explained advantageous further education.
  • the profile has one or more projections which project from the groove base, and or one or more recesses, which are embedded in the groove bottom.
  • the profile is adapted to position the nutgrundseitkjen Porterbündei at a distance A to each other, which is selected so that the maximum number of layers in the first layer Baren Porterbündei is reduced compared to an unprofiled groove bottom It may initially seem counterproductive, not so to pack many letter bundles as possible into the bottom side bottom layer. In fact, it has been found within the scope of the invention that it is straight Such limitation is also advantageous, which leads to a uniform formation of the letter bundle structure in the groove.
  • a distance A 'between adjacent projections or between adjacent recesses is substantially equal to the distance A between the respective adjacent conductor bundles within a layer of letter bundles.
  • the term distance means the center distance, that is to say the distance from center to center of a respective conductor bundle or from center to center of a respective projection or a respective recess.
  • the distance A 'between adjacent projections and or adjacent recesses depending on the diameter d of the conductor bundles is selected such that each conductor bundle of a second layer stacked on the first layer bears against two adjacent conductor bundles from the underlying first layer.
  • the distance A 'or A is in a range of 1.5 times to 1.85 times the conductor bundle diameter d.
  • the distance A or A ' is in a range from 1.7 times to 1.75 times the conductor bundle diameter d.
  • the distance A or A ' is the - times the conductor bundle diameter d.
  • the grooves each extend from one revolution! surface of the stator inwards and have a constant groove width B on.
  • they have two parallel groove walls which extend from the circumferential surface towards the groove base.
  • the groove width B results as the sum of the conductor bundle diameter and a product of the letter bundle diameter d and the coefficient C, or an integer positive multiple of this product.
  • "n" is one Less than the number of conductor bundles, the two adjacent layers, for example, the first, the groove bottom closest layer and the subsequent second layer can be sorted.
  • C is in the range of 0.86 to 0.87. Particularly preferred is.
  • the projections of the profile have a height h above the groove base, which is in each case at most half of the conductor bundle diameter D.
  • the recesses of the profile have a depth into the groove base, which is in each case at most half of the conductor bundle.
  • the projections and or recesses on the groove bottom towards beveled side surfaces This facilitates the filling of the groove with the nutgrundseltigen, first layer of conductor bundles.
  • the inserted conductor bundles can slide along the oblique to the groove bottom and are brought in this way faster in their intended position
  • the invention thus proposes a stator of a synchronous generator, in particular a multipole synchronous ring generator of a gearless wind turbine, wherein the stator has a plurality of grooves for receiving a stator winding in the form of conductor bundles, wherein the grooves each one Have groove base, the surface is profiled so that when filling a first base side layer of conductor bundles assumes a predetermined by the profile orientation
  • the stator described above solves the problem underlying the synchronous generator according to the invention in the same way.
  • stator according to the invention is preferably developed in the same way as the synchronous generator according to the invention, so reference is made to the above-described preferred embodiments of the synchronous generator with respect to preferred embodiments of the stator.
  • the invention further relates to a wind turbine, in particular a gearless wind turbine, with a synchronous generator.
  • a wind turbine in particular a gearless wind turbine
  • a synchronous generator According to the invention, it is proposed that the synchronous generator is designed according to one of the preferred embodiments described above
  • FIG. 1 shows a wind turbine schematically in a perspective view
  • FIG. 2 shows a gondola of the wind power plant according to FIG. 1 schematically in a perspective sectional view
  • FIG. 3 simplifies a schematic perspective view of a stator of FIG
  • Figure 4a is a schematic cross-sectional view of a groove in a stator according to the prior art.
  • Figure 4b is a schematic cross-sectional view of a groove of an inventive
  • Figure 1 shows a wind turbine 100 with a tower 102 and a nacelle 104.
  • a rotor 106 with three rotor blades 108 and a spinner 110 is arranged
  • the rotor 106 is in Betri eb by the wind in a rotational movement and thereby drives a Generator 1 ( Figure 2) in the nacelle 104 at.
  • the nacelle 104 is shown in FIG.
  • the nacelle 104 is rotatably mounted on the tower 102 and driven by an azimuth drive 7 in a generally known manner.
  • a machine carrier 9, which holds a synchronous generator 1 is arranged in the nacelle 104.
  • the synchronous generator 1 is formed according to the present invention and is in particular a slow-rotating, multi-pole synchronous ring generator.
  • the synchronous generator 1 has a stator 3 and an internal rotor 5, also referred to as a rotor.
  • the rotor or rotor 5 is connected to a rotor hub 13, which transmits the rotational movement of the rotor blades 108 caused by the wind to the synchronous generator 1.
  • FIG. 3 shows the stator 3 in isolation.
  • the stator 3 has a stator ring 16 with an inner circumferential surface 18.
  • the inner circumferential surface is bounded by a first end face 14 and a second end face 16 opposite the first end face 14.
  • a plurality of grooves 17 are provided in the inner circumferential surface 18, which are provided for receiving the stator winding in the form of conductor bundles 25, 27, 29 (FIG. 4b) ) are formed.
  • the structural design of the grooves 17 is shown in FIG. 4b.
  • the grooves 17 extend between the first end face 14 and the second end face 16 and are aligned parallel to a longitudinal axis A.
  • the longitudinal axis A is the axis of rotation of the rotor 5 in the generator 1.
  • FIG. 4a shows a groove 17 of a stator 3 according to the invention or synchronous generator 1.
  • the groove 17 has a groove width B.
  • the groove is bounded laterally by two parallel side walls 19 a, b, which extend from the circulation surface 18 (FIG. 3) to a groove bottom 21.
  • a plurality of, in the present example, four, inwardly projecting VorsprQnge 23 are formed, each having a height h with respect to the groove bottom 21.
  • the protrusions 23 are arranged at a distance of A 'from each other. Due to the arrangement of the projections, a first, base-side layer 25 of conductor bundles L is arranged in the groove 17 at the bottom.
  • TheêtbOndel of the first layer 25 are arranged to each other at a distance A, due to the projections 23.
  • the distance A corresponds to the distance A 'of the VorsprQnge each other, in each case the distances of the center points are considered to each other.
  • the projections 23 orientation of the conductor bundles L of the first layer 25 are in continuous filling conductor bundles L in a second layer 27 respectively inserted into the groove that they in the gaps or .Täemper "between two adjacent conductor bundles L of the first layer A uniform spacing of the projections 23 relative to each other thus results not only in a uniform spacing of the conductor bundles L of the first layer 25 but also a uniform spacing of the conductor bundles L of the second layer 27.
  • the height h is less than or equal to half the letter bundle diameter d.
  • the distance A between two adjacent conductor bundles is in a range of 1.5 times to 1.85 times the conductor bundle diameter d ,
  • each conductor bundle with the exception of the conductor bundles arranged at the edges of the groove 17-side walls 19a, b and groove base 21-are six closest Neighbors, ideally with three nearest bundles of wires each an equilateral triangle span each other.
  • This achieves an optimized filling or packing density in comparison with the illustration according to FIG. 4a.
  • Particularly preferred are the Projections 23 formed of the same material as the conductor bundles L, whereby the space occupied by the projections 23 can still be used.
  • Each sub-layer of the second layer 27 and each subsequent layer 29 is preferably located at two points of contact on respectively underlying letter bundles.
  • the conductor bundles L of the second layer 27 may also come into contact with the projections 23, although due to the limited height h of the projections 23, the formation of an irregularity is restricted.
  • the width B of the groove 17 according to FIG. 4b in the present case is .d (1 + 7C), where C is in the range from 0.85 to 0.95.

Abstract

The invention relates to a synchronous generator (1), in particular a multi-pole synchronous ring generator of a gearless wind turbine (100), for generating an electric current, comprising a rotor (4) and a stator (3). According to the invention, the stator (3) has a plurality of grooves (17) for receiving a stator coil in the form of conductor bundles (L). Each of the grooves has a groove base (21), the surface of which is profiled such that a first groove base-side layer (25) of conductor bundles assumes an orientation which is specified by the profile when the groove is filled. The invention further relates to a stator (3) for such a generator and to a wind turbine (100) with such a generator.

Description

Synchrongenerator einer getriebelosen Windenergieanlage  Synchronous generator of a gearless wind turbine
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Synchrongenerator, insbesondere einen viel pol igen Synchron-Ringgenerator einer getriebelosen Windenergieanlage. Femer betrifft die vorliegende Erfindung einen Generatorstator für einen solchen Synchrongenerator sowie eine Windenergieanlage mit einem solchen Synchrongenerator. In der prioritätsbegründenden deutschen Anmeldung hat das Deutsche Patent- und Markenamt die folgenden Dokumente recherchiert DE 10 2011 078 025 A1, US 2005 / 0 029889 A1, AT 513 114 A1, DE 20 1011 078025 A1 und US 2005 / 0 218 744 A1. The present invention relates to a synchronous generator, in particular a multi-pole synchronous ring generator of a gearless wind turbine. Furthermore, the present invention relates to a generator stator for such a synchronous generator and to a wind turbine with such a synchronous generator. In the priority German application, the German Patent and Trademark Office has investigated the following documents DE 10 2011 078 025 A1, US 2005/0 029889 A1, AT 513 114 A1, DE 20 1011 078025 A1 and US 2005/0 218 744 A1.
Windenergieanlagen sind allgemein bekannt Sie erzeugen elektrischen Strom aus Wind mittels eines Generators. Moderne getriebelose Windenergieanlagen weisen häufig einen viel pol igen Synchron- Ringgenerator mit großem Luftspaltdurchmesser auf. Der Durchmesser des Luftspalts beträgt hierbei wenigstens vier Meter und reicht üblicherweise bis fast fünf Meter. Aus mehreren Teilen zusammengesetzte Synchrongeneratoren können durchaus Luftspaltdurchmesser im Bereich von zehn Metern oder mehr aufweisen. Der Wirkungsgrad des Synchrongenerators beeinflusst maßgeblich die Effizienz der gesamten Windenergieanlage bei Stromgewinnung. Um einen möglichst hohen Wirkungsgrad bei der Stromgewinnung zu erzielen, kommt es daher darauf an, die Statorwicklung optimal zu gestalten. Hierzu gehört insbesondere auch, möglichst eine hohe Anzahl Lelterböndel in der Statorwicklung unterzubringen. Da die Erzeugung der Statorwicklung mittels Befüllens der im Stator vorgesehenen Nuten allerdings häufig manuell erfolgt, um die geforderte Qualität und Sicherheit des Generators zu gewährleisten, kommt es bisweilen zu Schwankungen hinsichtlich der Befüllung der jeweiligen Nuten und zu nicht optimaler Ausnutzung des zur Verfügung stehenden FüIIraums In den Nuten. Wind turbines are well known They generate electricity from wind by means of a generator. Modern gearless wind turbines often have a much pol igen synchronous ring generator with a large air gap diameter. The diameter of the air gap is at least four meters and usually extends to almost five meters. Synchronous generators composed of several parts may well have air gap diameters in the range of ten meters or more. The efficiency of the synchronous generator significantly influences the efficiency of the entire wind turbine when generating electricity. In order to achieve the highest possible efficiency in power generation, it is therefore important to make the stator winding optimal. This also includes, as far as possible to accommodate a large number Lelterböndel in the stator winding. However, since the generation of the stator winding by means of filling the grooves provided in the stator is often done manually to the required quality and safety of the generator At times, fluctuations in the filling of the respective grooves and in non-optimal utilization of the available joining space in the grooves occur.
Somit wird es als Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen, wenigstens eines der oben genannten Probleme zu adressieren. Insbesondere soll der Wirkungsgrad des Synchrongenerators verbessert werden. Thus, it is considered an object of the present invention to address at least one of the above problems. In particular, the efficiency of the synchronous generator should be improved.
Die Erfindung löst die ihr zugrundeliegende Aufgabe bei einem Synchrongenerator der eingangs bezeichneten Art, indem dieser gemäß Anspruch 1 ausgebildet ist Insbesondere wird ein Synchrongenerator, insbesondere ein viel pol iger Synchron- Ringgenerator einer getriebelosen Windenergieanlage, zum Erzeugen elektrischen Stroms vorgeschlagen, mit einem Rotor und einem Stator, wobei der Stator eine Vielzahl von Nuten zur Aufnahme einer Statorwicklung in Form von Leiterbündeln aufweist, wobei die Nuten jeweils einen Nutgrund aufweisen, dessen Oberfläche derart profiliert ist, dass bei Befüllung eine erste, nutgrundseitige Schicht Leiterbündel eine durch das Profil vorgegebenen Orientierung einnimmt. The invention solves the underlying task in a synchronous generator of the type described by this is formed according to claim 1. In particular, a synchronous generator, in particular a much pol iger synchronous ring generator of a gearless wind turbine, proposed for generating electric current, with a rotor and a Stator, wherein the stator has a plurality of grooves for receiving a stator winding in the form of conductor bundles, wherein the grooves each have a groove bottom, the surface is profiled such that when filling a first, groove base layer conductor bundle occupies a predetermined orientation by the profile.
Unter "vielpolig" wird bei einem Synchron-Ringgenerator einer getriebelosen Windenergieanlage eine Vielzahl von Statorpolen verstanden, insbesondere eine Ausbildung mit wenigstens 48 Statorzähnen, häufig sogar mit deutlich mehr Statorzähnen wie insbesondere 96 Statorzähnen oder noch mehr Statorzähnen. Der magnetisch aktive Bereich des Generators, nämlich sowohl des Rotors, der auch als Läufer bezeichnet werden kann, als auch des Stators Ist in einem ringförmigen Bereich um die Drehachse des Synchrongenerators angeordnet. So ist insbesondere ein Bereich von 0 bis wenigstens 50 Prozent des Radius des Luftspalts frei von Materialien, die elektrischen Strom oder elektrisches Feld des Synchrongenerators führen. Insbesondere ist dieser Innenraum vollständig frei und grundsätzlich auch begehbar. Häufig beträgt dieser Bereich auch mehr als 0 bis 50 Prozent des Luftspaltradius, insbesondere bis zu 0 bis 70 Prozent oder sogar 0 bis 80 Prozent des Luftspaltradius. Je nach Aufbau kann eine Tragstruktur in diesem inneren Bereich vorhanden sein, die aber in einigen Ausführungen axial versetzt ausgebildet sein kann. Funktionsbedingt sind solche Synchrongeneratoren einer getriebelosen Windenergieanlage langsam drehende Generatoren. Unter langsam drehend wird hier je nach Anlagengröße eine Drehzahl von unterhalb 40 Umdrehungen pro Minute, insbesondere von etwa 4 bis 35 Umdrehungen pro Minute verstanden. Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass es zu mangelhafter Raumnutzung innerhalb einer Nut des Stators dann kommt, wenn die in der Nut untersten, also dem Nutgrund nächstliegenden Schichten von Leiterbündeln unregelmäßig verlegt sind. Dies fuhrt zu einer ungleichmäßigen Verteilung auch der darü beiliegenden Leiterbündei und somit zwangsläufig zu einer Bildung von ungenutzten Zwischenräumen. Hier setzt die Erfindung an, indem am Nutgrund mittels Profflierung ein Startprofil für die Befüllung mit Leiterbündeln vorgegeben wird. Bedingt durch die Profilierung des Nutgrundes legen sich die als Erste in die Nut eingefüllten Leiterbündei in eine vorbestimmte Orientierung. Diese erste Schicht bildet erfindungsgemäß sodann mittels der bereits vororientierten Leiterbündei gewissermaßen ein Folgeprofil für die zweite in die Nut einzufüllende Schicht Leiterbündel. Jene bildet wiederum das nächste Folgeprofil für die darüber anzuordnende Schicht Leiterbündei, und so weiter. Bereits durch das Definieren einer ungefähren Lage der ersten Schicht am Nutgrund wird auf diese Weise die gesamte Struktur der Leiterbündel in der Nut gleichmäßiger. Bereits aufgrund dieser Gleichmäßigkeit kommt es weniger stark zu einer Bildung von ungenutzten Zwischenräumen, wodurch der Füllgrad, auch bezeichnet als die Packungsdichte, innerhalb der Nut steigt. Es kommt dabei erfindungsgemäß nicht darauf an, die nutgrundseitige Schicht Leiterbündel exakt zu positionieren. Aufgrund der Im Ansc uss eingefüllten Leiterbündel werden die jeweils darunter liegenden Leiterbündel automatisch in eine gleichmäßige Beanstandung gedruckt - und nehmen eine entsprechende Position zwischen den bereits verlegten Leiterbündeln ein. Somit kommt es maßgeblich lediglich darauf an, dass durch das Profil der Nutgrundfläche die Anzahl der dort platzierten Leiterbünde) festgelegt wird, und dass diese in einem Abstand zueinander gehalten werden. Siehe hierzu insbesondere die nachfolgend erläuterten vorteilhaften Weiterbfldungen. By "multi-pole" in a synchronous ring generator of a gearless wind turbine is meant a plurality of stator poles, in particular a training with at least 48 stator teeth, often even significantly more stator teeth such as 96 stator teeth or even more stator teeth. The magnetically active region of the generator, namely both the rotor, which can also be referred to as a rotor, and the stator is arranged in an annular region about the axis of rotation of the synchronous generator. In particular, a range of 0 to at least 50 percent of the radius of the air gap is free of materials that carry electrical current or electric field of the synchronous generator. In particular, this interior is completely free and basically accessible. Frequently, this range is also more than 0 to 50 percent of the air gap radius, in particular up to 0 to 70 percent or even 0 to 80 percent of the air gap radius. Depending on the structure, a support structure may be present in this inner region, but in some embodiments it may be formed axially offset. For functional reasons, such synchronous generators of a gearless wind turbine are slowly rotating generators. Under slowly rotating here is understood depending on the size of the system, a speed of less than 40 revolutions per minute, in particular from about 4 to 35 revolutions per minute. The invention is based on the recognition that poor space utilization within a slot of the stator occurs when the lowest-lying layers in the groove, that is, closest to the groove base, are routed irregularly. This leads to an uneven distribution of the conductor bundle included and thus inevitably to the formation of unused spaces. This is where the invention starts, in that a starting profile for the filling with conductor bundles is specified on the groove base by means of profiling. Due to the profiling of the groove bottom, the conductor bundles, which are first filled in the groove, are placed in a predetermined orientation. According to the invention, this first layer then forms, as it were, a follow-up profile for the second layer of conductor bundles to be filled into the groove by means of the already pre-oriented conductor bundle. That in turn forms the next following profile for the layer Leiterbündei to be arranged above, and so on. Already by defining an approximate position of the first layer at the groove bottom in this way, the entire structure of the conductor bundles in the groove becomes more uniform. Already due to this uniformity is less likely to form unused spaces, whereby the degree of filling, also referred to as the packing density increases within the groove. According to the invention, it is not important to position the groove-base layer of conductor bundles exactly. As a result of the bundles of conductors inserted in the connection, the respective underlying bundles of conductors are automatically printed in a uniform complaint - and occupy a corresponding position between the already laid bundles of conductors. Thus, the decisive factor is simply that the number of conductor bundles placed there is determined by the profile of the groove base area, and that these are kept at a distance from one another. See in particular the below explained advantageous further education.
Gemäß einer ersten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Profil einen oder mehrere Vorsprünge auf, die von dem Nutgrund vorstehen, und oder eine oder mehrere Ausnehmungen, die in den Nutgrund eingelassen sind. According to a first advantageous embodiment of the invention, the profile has one or more projections which project from the groove base, and or one or more recesses, which are embedded in the groove bottom.
Vorzugsweise Ist das Profil dazu eingerichtet, die nutgrundseitkjen Leiterbündei in einem Abstand A zueinander zu positionleren, welcher so gewählt ist dass die Anzahl der maximal in der ersten Schicht anorden baren Leiterbündei im Vergleich zu einem unprofilierten Nutgrund reduziert ist Es mag zunächst kontraproduktiv erscheinen, nicht so viele Letterbündel wie möglich in die nutgrundseitige unterste Schicht zu packen. Tatsächlich hat es sich im Rahmen der Erfindung aber herausgestellt, dass es gerade auch eine solche Limitierung Ist, die vorteilhaft zu einer gleichmäßigen Ausbildung der Letterbündelstruktur in der Nut führt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Abstand A' zwischen benachbarten Vorsprüngen beziehungsweise zwischen benachbarten Ausnehmungen im Wesentlichen gleich dem Abstand A zwischen den Jeweils benachbarten Leiterbündeln innerhalb einer Schicht von Letterbündeln. Im Rahmen der Erfindung wird unter dem Begriff des AbStands der Mittenabstand, also der Abstand von Mitte zu Mitte eines jeweiligen Leiterbündels beziehungsweise von Mitte zu Mitte eines Jeweiligen Vorsprungs beziehungsweise einer jeweiligen Ausnehmung verstanden. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Abstand A' zwischen benachbarten Vorsprängen und oder benachbarten Ausnehmungen in Abhängigkeit des Durchmessers d der Leiterbündel so gewählt, dass jedes Leiterbündel einer auf die erste Schicht gestapelten zweiten Schicht an zwei benachbarten Leiterbündeln aus der darunterliegenden ersten Schicht anliegt. Preferably, the profile is adapted to position the nutgrundseitkjen Leiterbündei at a distance A to each other, which is selected so that the maximum number of layers in the first layer Baren Leiterbündei is reduced compared to an unprofiled groove bottom It may initially seem counterproductive, not so to pack many letter bundles as possible into the bottom side bottom layer. In fact, it has been found within the scope of the invention that it is straight Such limitation is also advantageous, which leads to a uniform formation of the letter bundle structure in the groove. In a preferred embodiment, a distance A 'between adjacent projections or between adjacent recesses is substantially equal to the distance A between the respective adjacent conductor bundles within a layer of letter bundles. In the context of the invention, the term distance means the center distance, that is to say the distance from center to center of a respective conductor bundle or from center to center of a respective projection or a respective recess. In a further preferred embodiment, the distance A 'between adjacent projections and or adjacent recesses depending on the diameter d of the conductor bundles is selected such that each conductor bundle of a second layer stacked on the first layer bears against two adjacent conductor bundles from the underlying first layer.
Vorzugsweise liegt der Abstand A' bzw. A in einem Bereich vom 1,5fachen bis 1,85fachen des Leiterbündeldurchmessers d. Preferably, the distance A 'or A is in a range of 1.5 times to 1.85 times the conductor bundle diameter d.
Besonders bevorzugt liegt der Abstand A bzw. A' in einem Bereich vom 1,7-fachen bis 1,75-fachen des Leiterbündeldurchmessers d. Besonders bevorzugt beträgt der Abstand A bzw. A' das - fache des Leiterbündeldurchmessers d. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erstrecken sich die Nuten Jeweils von einer Umlauf! äche des Stators aus nach innen und weisen eine konstante Nutbreite B auf. Somit weisen sie insbesondere zwei parallel Nutwände auf, die sich von der Umlauffläche aus zum Nutgrund hin erstrecken. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ergibt sich die Nutbreite B aus der Gleichung B =d (1 +n.C) , wobei d der Letterbündeldurchmesser, n eine positive natürliche Zahl, und C ein Koeffizient Im Bereich von 0,85 bis 0,95 sind. Mit anderen Worten ergibt sich die Nutbreite B als Summe aus dem Leiterbündeldurchmesser und einem Produkt aus dem Letterbündeldurchmesser d und dem Koeffizienten C, oder einem ganzzahlig positiven Vielfachen dieses Produktes. Insbesondere Ist„n" um eins geringer als die Anzahl der Leiterbündel, die zwei benachbarten Schichten, beispielsweise der ersten, dem Nutgrund nächstgelegenen Schicht und der darauf folgenden zweiten Schicht, artgeordnet werden können. Bei n=7 ergibt sich beispielsweise eine Nutbreite B, bei der Je vier Leiterbündel in benachbarten Schichten angeordnet werden. Bei n=8 ergibt sich eine Breite, bei abwechselnd fünf Leiterbündel in einer, und vier Letterbündel in der benachbarten Schicht in die Nut eingelegt werden können. Bei anderen geraden und ungeraden Zahlen für n verhält sich dies entsprechend. In einer bevorzugten Ausführungsform liegt C im Bereich von 0,86 bis 0,87. Besonders bevorzugt beträgt .Particularly preferably, the distance A or A 'is in a range from 1.7 times to 1.75 times the conductor bundle diameter d. Particularly preferably, the distance A or A 'is the - times the conductor bundle diameter d. In a further preferred embodiment, the grooves each extend from one revolution! surface of the stator inwards and have a constant groove width B on. Thus, in particular, they have two parallel groove walls which extend from the circumferential surface towards the groove base. In another preferred embodiment, the groove width B is given by the equation B = d (1 + nC), where d is the letter bundle diameter, n is a positive natural number, and C is a coefficient in the range of 0.85 to 0.95. In other words, the groove width B results as the sum of the conductor bundle diameter and a product of the letter bundle diameter d and the coefficient C, or an integer positive multiple of this product. In particular, "n" is one Less than the number of conductor bundles, the two adjacent layers, for example, the first, the groove bottom closest layer and the subsequent second layer can be sorted. At n = 7, for example, results in a groove width B, are arranged in the four each Leiterbündel in adjacent layers. At n = 8, there is a width at which five conductor bundles in one and four letter bundles in the adjacent layer alternately can be inserted into the groove. For other odd and even numbers for n, this will behave accordingly. In a preferred embodiment, C is in the range of 0.86 to 0.87. Particularly preferred is.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsfbrm weisen die Vorsprünge des Profils eine Höhe h über dem Nutgrund auf, die jeweils maximal die Hälfte des Leiterbündeldurchmessers D beträgt Alternativ oder zusätzlich weisen die Ausnehmungen des Profils an Tiefe In den Nutgrund hinein auf, die Jeweils maximal die Hälfte des Leiterbündeldurch- messer d beträgt Durch die Begrenzung der Höhe beziehungsweise Tiefe des Profils relativ zum Nutgrund wird verhindert, dass Leiterbündel der zweiten Schicht, die auf die nutgrundseiüge Schicht Leiterbündel aufgelegt wird, in ungewollter Welse ausschließlich auf den Vorsprüngen beziehungsweise den Bereichen zwischen zwei benachbarten Ausnehmungen zur Anlage kommen, nicht aber in Anlage mit den benachbarten Leiterbündeln, wodurch wiederum ein gewisses Risiko einer ungleichmäßigen Ausbfldung vermieden wird. In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Vorsprünge und oder Ausnehmungen zum Nutgrund hin abgeschrägte Seitenflächen auf. Dies erleichtert das Befüllen der Nut mit der nutgrundseltigen, ersten Schicht Leiterbündel. Die eingelegten Leiterbündel können entlang der schrägen zum Nutgrund hin gleiten und werden auf diese Weise schneller in die für sie vorgesehene Position gebracht In a further preferred embodiment, the projections of the profile have a height h above the groove base, which is in each case at most half of the conductor bundle diameter D. Alternatively or additionally, the recesses of the profile have a depth into the groove base, which is in each case at most half of the conductor bundle By limiting the height or depth of the profile relative to the groove base prevents the conductor bundles of the second layer, which is placed on the nutgrundseiüge layer conductor bundles, in unwoll catfish exclusively on the projections or the areas between two adjacent recesses to the plant but not in contact with the adjacent bundles of conductors, which in turn avoids some risk of uneven development. In a preferred embodiment, the projections and or recesses on the groove bottom towards beveled side surfaces. This facilitates the filling of the groove with the nutgrundseltigen, first layer of conductor bundles. The inserted conductor bundles can slide along the oblique to the groove bottom and are brought in this way faster in their intended position
Eine Vielzahl der Merkmale des erfindungsgemäßen Synchrongenerators ist verkörpert im Stator dieses Synchrongenerators. Gemäß einem weiteren Aspekt wird erfindungsgemäß somit ein Stator eines Synchrongenerators vorgeschlagen, insbesondere eines vielpol igen Synchron-Ringgenerators einer getriebelosen Windenergieanlage, wobei der Stator eine Vielzahl von Nuten zur Aufnahme einer Statorwicklung in Form von Leiterbündeln aufweist, wobei die Nuten jeweils einen Nutgrund aufweisen, dessen Oberflache derart profiliert ist dass bei Befüllung eine erste, nutgrundseitige Schicht Leiterbündel eine durch das Profil vorgegebene Orientierung einnimmt Auf diese Weise löst auch der vorstehend beschriebene Stator die beim erfindungsgemäßen Synchrongenerator zugrunde gelegte Aufgabe auf gleiche Weise. Hinsichtlich der Vorteile uns zugrundeliegender Erkenntnisse für diesen erfindungsgemäßen Aspekt wird auf die vorstehenden Ausführungen zum erfindungsgemäßen Synchrongenerator verwiesen. A variety of features of the synchronous generator according to the invention is embodied in the stator of this synchronous generator. According to a further aspect, the invention thus proposes a stator of a synchronous generator, in particular a multipole synchronous ring generator of a gearless wind turbine, wherein the stator has a plurality of grooves for receiving a stator winding in the form of conductor bundles, wherein the grooves each one Have groove base, the surface is profiled so that when filling a first base side layer of conductor bundles assumes a predetermined by the profile orientation In this way, the stator described above solves the problem underlying the synchronous generator according to the invention in the same way. With regard to the advantages of our underlying findings for this aspect of the invention, reference is made to the above statements on the synchronous generator according to the invention.
Der erfindungsgemäße Stator ist vorzugsweise in gleicher Weise weitergebildet wie der erfindungsgemäße Synchrongenerator, sodass bezüglich bevorzugter Ausführungsformen des Stators auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen des Synchrongenerators verwiesen wird. The stator according to the invention is preferably developed in the same way as the synchronous generator according to the invention, so reference is made to the above-described preferred embodiments of the synchronous generator with respect to preferred embodiments of the stator.
Die Erfindung betrifft ferner eine Windenergieanlage, insbesondere eine getriebelose Windenergieanlage, mit einem Synchrongenerator. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass der Synchrongenerator nach einer der vorstehend beschriebenen bevorzugten AusfQhrungsformen ausgebildet Ist The invention further relates to a wind turbine, in particular a gearless wind turbine, with a synchronous generator. According to the invention, it is proposed that the synchronous generator is designed according to one of the preferred embodiments described above
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Hierbei zeigen: The invention will be explained in more detail below with reference to preferred embodiments with reference to the accompanying figures. Hereby show:
Figur 1 eine Windenergieanlage schematisch in einer perspektivischen Ansicht 1 shows a wind turbine schematically in a perspective view
Figur 2 eine Gondel der Windenergieanlage gemäß Figur 1 schematisch in einer perspektivischen Schnittansicht, FIG. 2 shows a gondola of the wind power plant according to FIG. 1 schematically in a perspective sectional view,
Figur 3 vereinfacht eine schematische perspektivische Ansicht eines Stators der FIG. 3 simplifies a schematic perspective view of a stator of FIG
Windenergieanlage gemäß den Figuren 1 und 2,  Wind turbine according to FIGS. 1 and 2,
Figur 4a eine schematische Querschnittsansicht einer Nut in einem Stator gemäß dem Stand der Technik, und Figure 4a is a schematic cross-sectional view of a groove in a stator according to the prior art, and
Figur 4b eine schematische Querschnittsansicht einer Nut eines erfindungsgemäßen Figure 4b is a schematic cross-sectional view of a groove of an inventive
Stators eines erfindungsgemäßen Synchrongenerators. Nachfolgend können identische Bezugszeichen ähnliche, aber nicht identische Elemente zeigen. Außerdem können gleiche Elemente in unterschiedlichem Maßstab dargestellt sein. Stators of a synchronous generator according to the invention. Hereinafter, identical reference numerals may indicate similar but not identical elements. In addition, the same elements may be shown in different scales.
Figur 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 110 angeordnet Der Rotor 106 wird in Betri eb durch den Wind in eine Drehbewegung versetzt und treibt dadurch einen Generator 1 (Figur 2) in der Gondel 104 an. Figure 1 shows a wind turbine 100 with a tower 102 and a nacelle 104. On the nacelle 104, a rotor 106 with three rotor blades 108 and a spinner 110 is arranged The rotor 106 is in Betri eb by the wind in a rotational movement and thereby drives a Generator 1 (Figure 2) in the nacelle 104 at.
Die Gondel 104 ist in Figur 2 gezeigt. Die Gondel 104 ist drehbar an dem Turm 102 montiert und mittels eines Azimutantriebs 7 in allgemein bekannter Weise angetrieben verbunden. In ferner allgemein bekannter Weise Ist in der Gondel 104 ein Maschinenträger 9 angeordnet, der einen Sychrongenerator 1 hält. Der Synchrongenerator 1 ist gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet und ist insbesondere ein langsam drehender, viel poliger Synchron-Ringgenerator. Der Synchrongenerator 1 weist einen Stator 3 und einen innen laufenden Rotor 5 auf, auch bezeichnet als Läufer. Der Rotor beziehungsweise Läufer 5 ist mit einer Rotornabe 13 verbunden, die die durch den Wind verursachte Rotationsbewegung der Rotorblätter 108 an den Synchrongenerator 1 übertragt. The nacelle 104 is shown in FIG. The nacelle 104 is rotatably mounted on the tower 102 and driven by an azimuth drive 7 in a generally known manner. In a further generally known manner, a machine carrier 9, which holds a synchronous generator 1, is arranged in the nacelle 104. The synchronous generator 1 is formed according to the present invention and is in particular a slow-rotating, multi-pole synchronous ring generator. The synchronous generator 1 has a stator 3 and an internal rotor 5, also referred to as a rotor. The rotor or rotor 5 is connected to a rotor hub 13, which transmits the rotational movement of the rotor blades 108 caused by the wind to the synchronous generator 1.
Figur 3 zeigt den Stator 3 in Alleinstellung. Der Stator 3 weist einen Statorring 16 mit einer inneren Umlauffläche 18 auf. Die innere Umlauffläche ist von einer ersten Stirnseite 14 sowie einer der ersten Stirnselte 14 gegenüberliegenden zweiten Stirnseite 16 begrenzt In der inneren Umlauffläche 18 ist eine Vielzahl von Nuten 17 vorgesehen, die zur Aufnahme der Statorwicklung in Form von Leiterbündeln 25, 27, 29 (Figur 4b) ausgebildet sind. Der strukturelle Aufbau der Nuten 17 ergibt sich aus Figur 4b. Die Nuten 17 erstrecken sich zwischen der ersten Stirnseite 14 und der zweiten Stirnseite 16 und sind parallel zu einer Längsachse A ausgerichtet Die Längsachse A ist die Rotationsachse des Rotors 5 im Generator 1. Figure 3 shows the stator 3 in isolation. The stator 3 has a stator ring 16 with an inner circumferential surface 18. The inner circumferential surface is bounded by a first end face 14 and a second end face 16 opposite the first end face 14. A plurality of grooves 17 are provided in the inner circumferential surface 18, which are provided for receiving the stator winding in the form of conductor bundles 25, 27, 29 (FIG. 4b) ) are formed. The structural design of the grooves 17 is shown in FIG. 4b. The grooves 17 extend between the first end face 14 and the second end face 16 and are aligned parallel to a longitudinal axis A. The longitudinal axis A is the axis of rotation of the rotor 5 in the generator 1.
Die Ausgestaltung der Nuten 17 wird im Folgenden insbesondere auch unter vergleichender Betrachtung zu einer nicht erfindungsgemäßen, nicht profilierten Nut N gemäß Figur 4a erörtert. Bei der Nut N gemäß Figur 4a ist deutlich zu erkennen, dass eine Vielzahl von Leiterbündeln L In Im Wesentlichen ungeordneter Anordnung in die Nut N eingefüllt ist Hierdurch ergeben sich Bereiche mit geringer Packungsdichte, beispielsweise die Bereiche B1 und B2. Insgesamt ist somit bei der Nut N gemäß Figur 4a nur eine suboptimale Befüllung erfolgt Im Kontrast dazu zeigt Figur 4b eine Nut 17 eines erfindungsgemäßen Stators 3 beziehungsweise Synchrongenerators 1. Die Nut 17 weist eine Nutbreite B auf. Die Nut wird seitlich begrenzt von zwei parallelen Seitenwänden 19a, b, die sich von der Umlauffläche 18 (Figur 3) zu einem Nutgrund 21 hin erstrecken. An der Fläche des Nutgrundes 21 sind mehrere, vorliegend beispielsweise vier, nach innen vorstehende VorsprQnge 23 ausgebildet, die jeweils eine Höhe h gegenüber dem Nutgrund 21 aufweisen. Die VorsprQnge 23 sind zueinander jeweils in einem Abstand von A' angeordnet. Aufgrund der Anordnung der VorsprQnge 23 ist eine erste, nutgrundseitige Schicht 25 von Leiterbündeln L in der Nut 17 zuunterst angeordnet. Die LeiterbOndel der ersten Schicht 25 sind zueinander jeweils in einem Abstand A angeordnet, bedingt durch die Vorsprünge 23. Vorzugsweise entspricht der Abstand A dem Abstand A' der VorsprQnge zueinander, wobei hier jeweils die Abstände der Mittenpunkte zueinander betrachtet werden. The configuration of the grooves 17 will be discussed below in particular also with comparative consideration to a non-inventive, non-profiled groove N according to Figure 4a. In the groove N according to FIG. 4a, it can be clearly seen that a multiplicity of conductor bundles L In essentially disordered arrangement is filled into the groove N. This results in regions with a low packing density, for example the regions B 1 and B 2 . Overall, therefore, in the groove N according to Figure 4a, only a suboptimal filling is done In contrast, Figure 4b shows a groove 17 of a stator 3 according to the invention or synchronous generator 1. The groove 17 has a groove width B. The groove is bounded laterally by two parallel side walls 19 a, b, which extend from the circulation surface 18 (FIG. 3) to a groove bottom 21. On the surface of the groove bottom 21 a plurality of, in the present example, four, inwardly projecting VorsprQnge 23 are formed, each having a height h with respect to the groove bottom 21. The protrusions 23 are arranged at a distance of A 'from each other. Due to the arrangement of the projections, a first, base-side layer 25 of conductor bundles L is arranged in the groove 17 at the bottom. The LeiterbOndel of the first layer 25 are arranged to each other at a distance A, due to the projections 23. Preferably, the distance A corresponds to the distance A 'of the VorsprQnge each other, in each case the distances of the center points are considered to each other.
Aufgrund der durch die VorsprQnge 23 vorgegebenen Orientierung der Leiterbündel L der ersten Schicht 25 sind bei fortgesetzter Befüllung Leiterbündel L in einer zweiten Schicht 27 jeweils so in die Nut eingelegt, dass sie in den Lücken oder .Tälern" zwischen zwei benachbarten Leiterbündeln L der ersten Schicht 25 angeordnet werden. Eine gleichmäßige Beabstandung der VorsprQnge 23 zueinander ergibt somit neben einer gleichmäßigen Beabstandung der Leiterbündel L der ersten Schicht 25 auch eine gleichmäßige Beabstandung der Leiterbündel L der zweiten Schicht 27. Dieses wird sukzessive für eine dritte Schicht 29 aus Leiterbündeln und weitere Schichten fortgesetzt. Die Leiterbündel haben alle denselben Durchmesser d. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Höhe h kleiner oder gleich der Hälfte des Letterbündeldurchmessers d. Der Abstand A zwischen zwei benachbarten LeiterbQndeln liegt In einem Bereich vom 1,5fachen bis zum 1,85fachen des Leiterbündeldurcnmes- sers d. Due to the predetermined by the projections 23 orientation of the conductor bundles L of the first layer 25 are in continuous filling conductor bundles L in a second layer 27 respectively inserted into the groove that they in the gaps or .Tälern "between two adjacent conductor bundles L of the first layer A uniform spacing of the projections 23 relative to each other thus results not only in a uniform spacing of the conductor bundles L of the first layer 25 but also a uniform spacing of the conductor bundles L of the second layer 27. This is successively continued for a third layer 29 of conductor bundles and further layers In the illustrated embodiment, the height h is less than or equal to half the letter bundle diameter d. The distance A between two adjacent conductor bundles is in a range of 1.5 times to 1.85 times the conductor bundle diameter d ,
Wie aus Figur 4b unmittelbar zu erkennen ist, fügen sich die Mittenpunkte aller Leiterbündel in der gezeichneten Querschnittsansicht in ein gleichmäßiges Gitter ein, sodass jedes Leiterbündel mit Ausnahme der an den Rändern der Nut 17 - Seitenwände 19a,b und Nutgrund 21 - angeordneten Leiterbündel sechs nächstliegende Nachbarn hat, wobei idealerweise jeweils drei nächstliegende Leiterbündel ein gleichseitiges Dreieck miteinander aufspannen. Hierdurch wird eine im Vergleich zu der Darstellung gemäß Figur 4a optimierte Füll- oder Packungsdichte erreicht. Besonders bevorzugt sind die Vorsprünge 23 aus dem gleichen Material wie die Leiterbündel L ausgebildet, wodurch auch der von den Vorsprängen 23 eingenommene Raum noch genutzt werden kann. As can be seen directly from FIG. 4b, the center points of all the conductor bundles in the drawn cross-sectional view fit into a uniform grid so that each conductor bundle, with the exception of the conductor bundles arranged at the edges of the groove 17-side walls 19a, b and groove base 21-are six closest Neighbors, ideally with three nearest bundles of wires each an equilateral triangle span each other. This achieves an optimized filling or packing density in comparison with the illustration according to FIG. 4a. Particularly preferred are the Projections 23 formed of the same material as the conductor bundles L, whereby the space occupied by the projections 23 can still be used.
Jedes LelterbQndel der zweiten Schicht 27 und Jeder folgenden Schicht 29 liegt vorzugsweise an zwei Berührungspunkten auf jeweils darunter liegenden Letterbündeln auf. Die Leiterbündel L der zweiten Schicht 27 können Im Einzelfall auch mit den Vorsprüngen 23 in Kontakt kommen, wobei allerdings aufgrund der beschränkten Höhe h der Vorsprünge 23 das Ausbilden einer Unregelmäßigkeit eingeschränkt wird. Each sub-layer of the second layer 27 and each subsequent layer 29 is preferably located at two points of contact on respectively underlying letter bundles. In some cases, the conductor bundles L of the second layer 27 may also come into contact with the projections 23, although due to the limited height h of the projections 23, the formation of an irregularity is restricted.
Die Breite B der Nut 17 gemäß Figur 4b beträgt im vorliegenden Fall .d (1 +7C) , wobei C im Bereich von 0,85 bis 0,95 liegt. The width B of the groove 17 according to FIG. 4b in the present case is .d (1 + 7C), where C is in the range from 0.85 to 0.95.

Claims

Ansprüche 1. Synchrongenerator (1), ins besondere viel poliger Synchron-Ringgenerator einer getriebelosen Windenergieanlage (100), zum Erzeugen elektrischen Stroms, mit einem Rotor (4) und einem Stator (3), wobei der Stator (3) eine Vielzahl von Nuten (17) zur Aufnahme einer Statorwicklung in Form von Lerterbündeln (L) aufweist, Claims 1. Synchronous generator (1), in particular a lot of pole synchronous ring generator of a gearless wind turbine (100), for generating electrical power, with a rotor (4) and a stator (3), wherein the stator (3) has a plurality of grooves (17) for receiving a stator winding in the form of Lerterbündeln (L),
wobei die Nuten Jeweils einen Nutgrund (21) aufweisen, dessen Oberfläche derart profiliert ist, dass bei Befüllung eine erste, nutgrundseitige Schicht (25) Leiterbündel eine durch das Profil vorgegebene Orientierung einnimmt. wherein the grooves each have a groove bottom (21), the surface of which is profiled such that when filling a first, groove base layer (25) conductor bundle assumes a predetermined by the profile orientation.
2. Synchrongenerator nach Anspruch 1 , 2. Synchronous generator according to claim 1,
wobei das Profil einen oder mehrere Vorsprünge (23) aufweist, die von dem Nutgrund vorstehen, und oder eine oder mehrere Ausnehmungen aufweist, die in den Nutgrund eingelassen sind. wherein the profile has one or more projections (23) projecting from the groove base and or one or more recesses embedded in the groove base.
3. Synchrongenerator nach Anspruch 2 , 3. Synchronous generator according to claim 2,
wobei das Profil dazu eingerichtet ist die nutgrundseitigen Leiterbündel in einem Abstand (A) zueinander zu positionieren, welcher so gewählt ist, dass die Anzahl der maximal in der ersten Schicht anordenbaren Leiterbündel im Vergleich zu einem unprofilierten Nutgrund reduziert ist. wherein the profile is adapted to the nutgrundseitigen conductor bundles at a distance (A) to each other to position, which is selected so that the number of the maximum can be arranged in the first layer conductor bundle is reduced compared to an unprofiled groove bottom.
4. Synchrongenerator nach Anspruch 3, 4. Synchronous generator according to claim 3,
wobei ein Abstand (Α') jeweils benachbarter Vorsprünge und oder ein Abstand Jeweils benachbarter Ausnehmungen im Wesentlichen gleich dem Abstand (A) ist. wherein a distance (Α ') respectively adjacent projections and or a distance of each adjacent recesses is substantially equal to the distance (A).
5. Synchrongenerator nach Anspruch 3 oder 4, 5. Synchronous generator according to claim 3 or 4,
wobei der Abstand (Α') zwischen benachbarten Vorsprüngen und/oder benachbarten Ausnehmungen in Abhängigkeit eines Durchmessers (d) der Leiterbündel so gewählt ist, dass jedes Leiterbündel einer auf die erste Schicht (25) gestapelten zweiten Schicht (27) an zwei benachbarten Leiterbündeln aus der darunterliegenden ersten Schicht anliegt. wherein the distance (Α ') between adjacent projections and / or adjacent recesses in dependence on a diameter (d) of the conductor bundles is selected such that each conductor bundle of a second layer (27) stacked on the first layer (25) on two adjacent conductor bundles the underlying first layer is present.
6. Synchrongenerator nach einem der Ansprüche 3 bis 5, 6. Synchronous generator according to one of claims 3 to 5,
wobei der Abstand (A) in einem Bereich vom 1,5- bis 1,B5fachen des Leiterbündeldurchmessers (d) liegt. wherein the distance (A) is in a range of 1.5 to 1, 5 5 times the conductor bundle diameter (d).
7. Synchrongenerator nach Anspruch 3 bis 6, 7. synchronous generator according to claim 3 to 6,
wobei der Abstand (A) in einem (Bereich vom 1,7- bis 1,75fachen des Leiterbündeldurch- messers (d) liegt. wherein the distance (A) is in a range of 1.7 to 1.75 times the conductor bundle diameter (d).
8. Synchrongenerator nach Anspruch 3 bis 7, 8. synchronous generator according to claim 3 to 7,
wobei der Abstand (A) das - fache des Leiterbündeldurchmessers (d) beträgt.wherein the distance (A) is the - fold of the conductor bundle diameter (d).
9. Synchrongenerator nach einem der vorstehenden Ansprüche, 9. Synchronous generator according to one of the preceding claims,
wobei eich die Nuten (17) jeweils von einer Umlauffläche (18) des Stators aus nach innen erstrecken, und jeweils eine, vorzugsweise konstante, Nutbreite (B) aufweisen. wherein the grooves (17) each extend inwardly from a circumferential surface (18) of the stator, and each have a, preferably constant, groove width (B).
10. Synchrongenerator nach Anspruch 9, 10. Synchronous generator according to claim 9,
wobei die Nutbreite (B) abschnittsweise oder vollständig sich aus der Gleichung wherein the groove width (B) partially or completely from the equation
B = d(i + n.C)  B = d (i + n.C)
ergibt, wobei yields, where
d der LefterbQndeldurchmesser, d the LefterbQndeldurchmesser,
n eine positive natürliche Zahl, und n is a positive natural number, and
C ein Koeffizient im Bereich von 0,85 bis 0,95 sind.  C is a coefficient in the range of 0.85 to 0.95.
11. Synchrongenerator nach Anspruch 9, 11. Synchronous generator according to claim 9,
wobei C Im Bereich von 0,86 bis 0,87 liegt. where C is in the range of 0.86 to 0.87.
12. Synchrongenerator nach Anspruch 10 oder 11 , wobei ist.12. Synchronous generator according to claim 10 or 11, wherein is.
13. Synchrongenerator nach einem der vorstehenden Ansprüche, 13. Synchronous generator according to one of the preceding claims,
wobei die Voreprünge (23) eine Höhe (h) über dem Nutgrund (21) und/oder die Ausnehmungen des Profils eine Tiefe in den Nutgrund hinein aufweisen, die jeweils maximal die Hälfte des LeiterbQndeldurchmessers (d) betragen. 14. Synchrongenerator nach einem der vorstehenden Ansprüche, wherein the projections (23) have a height (h) above the groove base (21) and / or the recesses of the profile have a depth into the groove base which amounts to at most half of the conductor diameter (d). 14. Synchronous generator according to one of the preceding claims,
wobei die Vorsprünge (23) und/oder Ausnehmungen zum Nutgrund (21) hin abgeschrägte Seitenflächen aufweisen. 15. Stator (3) eines Synchrongenerators (1), insbesondere eines vielpoligen Synchron- Ringgenerators einer getriebelosen Windenergieanlage (100), wobei der Stator eine Vielzahl von Nuten (17) zur Aufnahme einer Statorwicklung in Form von Lelterbündeln (L) aufweist, wherein the projections (23) and / or recesses to the groove base (21) have beveled side surfaces. 15 stator (3) of a synchronous generator (1), in particular a multi-pole synchronous ring generator of a gearless wind turbine (100), wherein the stator has a plurality of grooves (17) for receiving a stator winding in the form of Lelterbündeln (L),
wobei die Nuten jeweils einen Nutgrund (21) aufweisen, dessen Oberfläche derart profiliert Ist dass bei Befüllung eine erste, nutgrundseitige Schicht (25) Leiterbündel eine durch das Profil vorgegebene Orientierung einnimmt 16. Windenergieanlage (100), insbesondere getriebelose Windenergieanlage, mit einem Synchrongenerator (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 14. wherein the grooves each have a groove base (21) whose surface is profiled such that upon filling a first groove base layer (25) conductor bundle occupies a predetermined orientation by the profile 16. Wind turbine (100), in particular gearless wind turbine, with a synchronous generator ( 1) according to any one of claims 1 to 14.
EP15718860.8A 2014-05-13 2015-04-23 Synchronous generator of a gearless wind turbine Withdrawn EP3143679A1 (en)

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